专利名称：高强度高纤维素型焊条的制作方法
技术领域：
本发明属于焊接材料技术，提出了一种高强度的高纤维素焊条。
背景技术：
申请人在先提出的高纤维素焊条(申请号03112372.4，公开号CN1541803A)，从强度、韧性上可以满足当前工程需要，解决了国产化问题。但目前国内外管线施工又开始向高海拔、高寒地带转移，对管线用钢的性能要求具有高强度和高韧性。国外已开发出与之配套的高强度高纤维素焊条，德国蒂森——柏乐公司的E9010-G型高强度高纤维素型焊条(产品样本和样品)，国内相关产品技术尚属空白，迫切要求开发出优质的高强度高纤维素焊条以满足施工需要。
高纤维素型焊条的特点之一是主要采用气保护方式使焊缝具有优良的性能。从工艺上来说，高纤维素焊条主要用于管道立向下焊接。对于一般的高纤维素型焊条(如发明专利申请03112372-4)，采用强氧化强还原方式，辅以适量的铁合金，把焊条药皮各个组分进行适当微调即可达到使用要求。但对于高强度的高纤维素型焊条来说，为了保证焊缝强度，在药皮中必须加入大量的铁合金和纯金属，焊接时极易产生焊接气孔并恶化焊条的工艺性能。同时，对于保证高强度高纤维素型焊条的低温韧性也是一个难题。从焊条生产工艺方面，焊条药皮加入大量铁合金和纯金属粉末也影响到焊条的压涂工艺。
发明内容
本发明的目的是提出一种高强度高纤维素焊条，使其强度、韧性、工艺性能和压涂性都能满足高强度管线钢X80焊接要求，并可用于大型管道焊接。
本发明采用普通市售H08A焊条钢丝作为焊芯，采取药皮过渡方式。
本发明药皮的组成和重量百分比为微晶纤维素20～40，SiO213～17，MgO9～13，BaO 3～7，TiO210～17，氧化铁(以FeO计算)10～18，钛铁1～5锰铁1～6，金属钼粉2～5、金属镍粉0.3～3。为保证焊条的韧性，加入LiF2，其加入量0.5～3.0wt％，为保证压涂性、抗气孔性和稳弧性，还加入了钙溶剂，其加入量0.2～1.5wt％。
在本发明中，微晶纤维素是药皮主要成分，其主要作用是造气，保证电弧吹力，如含量太低，低于20％时，造气不足，影响电弧吹力，如含量太高，超过40％，则影响工艺性能和压涂性能。在高强度高纤维素焊条中，微晶纤维素的含量在20～40％。
在本发明中，SiO2的加入量在13～17％之间，加入方式以硅泥和石英为主。在高强度高纤维素焊条中，如SiO2含量太低，低于13％时，电弧熔池不清，当SiO2含量高于17％时，熔池产生淌渣现象，管道焊接时，3→6点和9→6点难于操作。
MgO在焊接过程中可稳定电弧并有一定去氢作用。在本发明中，MgO高于13％时，电弧稳定性较好，但焊缝成型不佳，低于9％时，电弧稳定性不好，因此本发明中MgO的加入量在9～13％之间，以镁砂形式加入。
BaO以BaCO3形式加入，具有造气和稀渣作用。在本发明中BaO的加入量在3～7％之间，若其加入量在3％以下时，难以对电弧吹力产生影响，当超过7％时，熔池会发生淌渣现象。
TiO2以金红石的形式加入，主要用于保证高强度高纤维素焊条的立向下焊接工艺性能。在本发明中，TiO2的加入量在10～17％之间。
铁的氧化物以FeO、Fe2O3、Fe3O4形式存在。在本发明中，氧化铁主要以磁铁矿和赤铁矿形式加入，换算成FeO的形式加入量在10～18％为妥。在强氧化-强还原形式中，氧化铁是主要的氧化剂，也是本发明焊条药皮的主要成分之一。
在本发明中，为保证焊条的力学性能，特别是强度和韧性，必须加入较多的铁合金和纯金属粉末，如钛铁、锰铁、金属钼、金属镍等。这些材料加入量太少，则焊缝的强度和韧性难以保证，如加入量太多，则易使焊缝产生气孔，并恶化焊条施焊工艺性能，增加熔池金属粘度，提高焊缝金属的凝固温度。本发明中确定钛铁加入量为1～5％，锰铁的加入量为1～6％，金属钼粉为2～5％，金属镍粉为0.3～3％。
LiF2具有脱氧、固氮和改善焊缝韧性作用。本发明中加入0.5～3％LiF2，当加入量低于0.5％时，焊缝的韧性改善作用不明显，而超过3％时，焊接熔池易产生淌渣现象。
本发明中加入有钙溶剂，主要成分为钙(Ca)和碳化物。在发明中，其加入量在0.2～1.5wt％，可有效提高高强度高纤维素焊条的稳弧性、压涂性和抗气孔性。
本发明采用普通的市售纯钠水波动作为粘结剂压涂焊条，在液压式压涂机上完成本品制作。
本发明的高强度高纤维素型焊条具有优良的综合性能，具有焊接强度高，焊接工艺性优良，抗气孔性好，成本低廉的特点1、焊条的抗拉强度可达650MPa以上，并具有良好的塑性和韧性，其-30℃冲击功可达50J以上，满足E9010-G型焊条技术要求，并有较大裕量。
2、焊条引弧容易，电弧稳定，吹力较大，不粘条、不断弧，焊条可全位置施焊，尤其适用于管道的根焊、热焊、填充焊和盖面焊，焊缝成型平滑光亮。
3、焊条具有优良的抗气孔性能，在单道焊和多层焊时的抗气孔性优于蒂森-伯乐公司的E9010-G型焊条。
4、焊条采用普通市售H08A钢丝，焊条药皮成分不含稀有元素，原材料成本低。压涂工艺采用通用的制造工艺，无其它附加要求，因此，制造成本低廉，利润空间很大。
具体实施例方式
实施例1本发明药皮的组成和重量百分比为微晶纤维素40，SiO213，MgO 10，BaO4，TiO210，FeO 10，钛铁2，锰铁4，金属钼粉5，金属镍粉0.3，LiF21.5，钙溶剂0.2。
实施例2本发明药皮的组成和重量百分比为微晶纤维素28，SiO215，MgO 12，BaO 3，TiO215，FeO 12，钛铁3，锰铁5，金属钼粉4，金属镍粉1，LiF20.5，钙溶剂1.5。
实施例3本发明药皮的组成和重量百分比为微晶纤维素20，SiO217，MgO 9，BaO6，TiO214，FeO 18，钛铁1，锰铁6，金属钼粉2，金属镍粉3，LiF23，钙溶剂1。
实施例4本发明药皮的组成和重量百分比为微晶纤维素25，SiO214，MgO 13，BaO 7，TiO217，FeO 11，钛铁5，锰铁1，金属钼粉3，金属镍粉1.2，LiE2 1，钙溶剂0.8。
实施例之力学性能
权利要求
1.一种高强度高纤维素型焊条，其特征是采用市售H08A钢丝作焊芯，药皮的组成和重量百分比为微晶纤维素20～40，SiO213～17，MgO 9～13，BaO 3～7，TiO210～17，氧化铁10～18，钛铁1～5，锰铁1～6，金属钼粉2～5、金属镍粉0.3～3，其中氧化铁以FeO计算；加入LiF2，其加入量为0.5～3.0wt％，加入有钙溶剂，其加入量为0.2～1.5wt％。
全文摘要
本发明属于焊接材料技术。提出的高强度的高纤维素焊条采用市售H08A钢丝作焊芯，药皮的组成和重量百分比为微晶纤维素20～40，SiO
文档编号B23K35/362GK1807000SQ20051001733
公开日2006年7月26日 申请日期2005年1月21日 优先权日2005年1月21日
发明者吴伦发, 王明林, 朱丙坤, 张成杰, 王君民, 郑晓光, 刘宏, 常海 申请人:中国船舶重工集团公司第七二五研究所