專利名稱：中、小口徑管道打底焊用小直徑電焊條的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于一種中、小口徑管道打底焊用小直徑電焊條在傳統(tǒng)的管道焊接施工工藝中，大口徑鋼管用直徑為Φ2.5～Φ4mm電焊條進行打底焊接，而在Φ32～Φ325mm鋼管焊接時，由于焊接時所用電焊條直徑較粗，熔池體積大，焊工不易掌握，容易造成焊縫背部焊瘤，燒穿、未焊透及氣孔等缺陷，無法保證焊接質(zhì)量。因此，目前大部分施工技術(shù)規(guī)程中都指定采用氬弧焊進行打底。用氬弧焊進行打底，可以避免電弧焊時容易產(chǎn)生的上述缺陷，但又存在氬氣供應不便，需配備專用焊機，施焊成本昂貴，在野外施工時，抗風能力差，以及當氬氣不純或有潮氣時，容易產(chǎn)生氣孔，操作不當時極易產(chǎn)生夾鎢等缺陷。
本發(fā)明的目的，在于提供一種小直徑電焊條，用于小口徑管道打底焊接。
本發(fā)明的小直徑管道打底焊條，其藥皮基本配方為CaCO3+MgCO3，28～48％，金屬氟化物12～25％，石英、白泥、云母及海泡石中的一種或二種以上的合計4～10％，ZrO2或鋯英砂0.5～7％，C0.1～0.5％，F(xiàn)e-Si、Fe-Mn、Fe-Ti等脫氧劑15～20％，F(xiàn)e和//或Mn的氧化物0.5～5％，其它為增塑劑。小直徑管道打底焊條的制造，可采用通常的焊條制造工藝制成，也即將上述配方組成的藥皮，用水玻璃作粘接劑壓涂在低碳鋼(或低合金鋼)焊芯上，從而制成管道打底焊條。當需要焊接低合金高強鋼或耐熱鋼鋼管時，還需要根據(jù)被焊金屬力學性能及化學成分的要求，在藥皮中適量加入Fe-Mo、Fe-V、微碳Fe-Cr或Ni粉。為了提高焊條的熔敷效率，也可在配方中加入不超過35％的還原鐵粉。
本發(fā)明采用直徑為Φ1.6、Φ1.8或Φ2.0mm低氫型藥皮焊條，進行中、小口徑鋼管的打底焊接。由于焊條直徑小，所用電流僅為30～55安培，輸入線能量小，電弧功率小，熔池體積小，液體金屬與熔渣分離清晰，使焊工很易掌握，容易得到高質(zhì)量的打底焊道。
本發(fā)明的小直徑管道打底焊條，藥皮渣系為CaO-CaF2-T1O2-S1O2渣系，由于配方中加入一定量的減少熔渣表面張力的物質(zhì)，提高了高溫熔渣及液體金屬的浸潤性，克服了通常低氫焊條在坡口底層焊接時焊縫形狀凸起，使焊道兩側(cè)夾渣、清理不凈、打磨工作量大的缺點，焊道平整，或略有下凹，脫渣性好，可減少焊工清渣、打磨工作量，施工成本不到氬弧焊的三分之一。
配方中各組份的主要作用及限制原因簡述如下CaCO3、MgCO3屬于碳酸鹽，在電弧高溫作用下，能分解出CO2氣體，保護電弧氣氛不受大氣中O2、N2的侵入，且能降低弧柱中H2的分壓，減少熔敷金屬中擴散氫的含量。此外，其分解產(chǎn)物CaO、MgO是強堿性氧化物，能保證熔渣有一定的堿度，以確保焊縫金屬有較高的韌性。當碳酸鹽含量低于28％時，保護氣體不足，焊縫容易產(chǎn)生根部氣孔，也會使脫渣性變差，且焊縫中擴散氫含量增大，容易引起延遲裂紋。當含量超過48％時，藥皮熔點過高，套筒過長，不利于焊工操作，且電弧氧化性增強，使飛濺增大。同時，熔渣粘度及表面張力過大，使渣覆蓋性變差，焊縫易成凸形，使兩側(cè)清渣不易，增加打磨工作量。金屬氟化物可采用CaF2、MgF2或Na2SiF6中的一種或兩種以上，氟化物有強烈的去氫作用，并可調(diào)節(jié)熔渣的粘度及表面張力。當氟化物含量低于12％時，熔渣粘度過高，流動性差，焊道波紋粗，且擴散氫含量高。當氟化物含量超過25％時，藥皮熔點過低，套筒長度短，小電流焊接時，焊條端部容易與熔池液體金屬粘住，影響操作。且熔渣粘度過小，管子打底焊時熔渣易下淌。
石英、白泥、合成云母及海泡石均屬于硅鋁酸鹽，主要是用來調(diào)節(jié)熔渣粘度，改善焊縫成型，且白泥及海泡石有一定的粘性，合成云母為片狀彈性物質(zhì)，可改善焊條壓涂時涂料的流動性，但加入量不能過大，否則使熔渣酸度過大，影響焊縫成型及脫渣性。
ZrO2及鋯英砂有利于熔滴過渡，調(diào)節(jié)熔渣粘度和改善坡口中的脫渣性，但加入量太多，會使焊縫韌性下降。
C可以磷片石墨、無定形石墨或以鑄鐵粉或高碳鐵合金(如高、中碳錳鐵等)形式加入，C與藥皮中鐵或錳的氧化物反應，產(chǎn)生CO及CO2，在焊條套筒內(nèi)產(chǎn)生爆破力，增加電弧吹力，使熔滴細化。但C的加入量要嚴格控制，以控制焊縫中含C量不超過0.10％為宜，否則會使焊縫金屬強度過高，惡化韌性和塑性。
鐵或錳的氧化物，以Fe2O3、Fe3O4或MnO2形式加入，主要用來調(diào)節(jié)熔渣的表面張力，改善熔渣對液體金屬的浸潤性，減少坡口中焊縫的凸度。當加入量超過5％時，一方面使焊縫金屬中Si、Mn等含金元素燒損嚴重，另一方面使脫渣性變差。
Fe-Si、Fe-Mn、Fe-Ti作為脫氧劑加入，同時，焊縫金屬中含有一定量的Mn、Si，可使焊縫金屬獲得一定的力學性能，對于抗拉強度為500MPa的E5015型焊條，焊縫金屬中的合適含量為Mn～1％，Si～0.4％。當要求焊縫金屬具有更高的強度時，可相應提高Mn、Si含量，同時還可在藥皮中加入適量的Fe-Mo、Fe-V及微碳Fe-Cr、Ni粉等合金，以獲得低合金高強鋼或耐熱鋼相應要求的化學成分及力學性能。
本發(fā)明的焊條藥皮類型為低氫型，既保證了焊縫金屬有足夠的韌性，又可從焊芯或通過焊條藥皮順利過渡各種含金元素，從而可使該類管道封底焊條可發(fā)展成系列產(chǎn)品，即1)焊接20g、Q235、X42等鋼管的C-Mn系碳鋼打底焊條；2)含有Cr、Ni、Mo等合金元素，用于焊接X60～X80等鋼管的低合金高強鋼管道打底焊條；3)含有Mo或Cr-Mo合金元素，用于焊接15CrMo、12Cr1MoV等耐熱鋼的管道打底焊條；4)含有Cr或Cr-Ni等合金元素，用于焊接OCr18Ni9(304)、1Cr18Ni9Ti(321)等不銹鋼的管道打底焊條。
本發(fā)明的小直徑管道打底焊條藥皮成分實施例(％)列于表1。提出以Φ1.6～Φ2.0小直徑低氫型管道打底焊條來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氬弧焊打底工藝，用于Φ32～Φ325mm中、小口徑管道打底焊。
權(quán)利要求
1.一種中、小口徑管道打底焊條，其特征在于其直徑為Φ1.6～Φ2.0mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道打底焊條，其特征在于將藥皮用水玻璃作粘接劑壓涂在低碳鋼(或低合金鋼)焊芯上，即構(gòu)成管道打底焊條。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道打底焊條，其特征在于藥皮基本配方為CaCO3+MgCO3，28～48％，金屬氟化物12～25％，石英、白泥、云母及海泡石中的一種或二種以上的合計4～10％，ZrO2或鋯英砂0.5～7％，C0.1～0.5％，F(xiàn)e-Si、Fe-Mn、Fe-Ti等脫氧劑15～20％，F(xiàn)e和/或Mn的氧化物0.5～5％，其它為增塑劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道打底焊條，其特征在于用低碳鋼芯、低氫型藥皮，用于焊接C-Mn系碳鋼鋼管
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道打底焊條，其特征是用低碳鋼或低合金鋼芯，通過藥皮過渡部分合金元素，用于焊接低合金高強鋼管。
6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的管道打底焊條，其特征是用低碳鋼或鉻鉬鋼芯，用于焊接耐熱鋼管。
全文摘要
本發(fā)明采用直徑為Φ1.6—Φ2.0mm低氫型藥皮焊條,進行中、小口徑鋼管的打底焊接。由于焊條直徑小,所用電流僅為30～55安培,輸入線能量小,電弧功率小,熔池體積小,液體金屬與熔渣分離清晰,使焊工很易掌握,容易得到高質(zhì)量的打底焊道?？蓽p少焊工清渣、打磨工作量,施工成本不到氬弧焊的三分之一。
文檔編號B23K35/30GK1188033SQ97108810
公開日1998年7月22日 申請日期1997年1月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月15日
發(fā)明者吳樹雄, 何為 申請人:珠海市萬達焊條有限公司