专利名称：一种用于低合金钢湿法水下焊接的焊条的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接材料领域技术，特别是一种用于低合金钢湿法水下焊接的焊条。
背景技术：
湿法水下焊接是水下工程结构的安装、维修施工中不可缺少的重要工艺手段。它们常被用于海上救捞、海洋能源、海洋采矿等海洋工程和大型水下设施的施工过程中。“十二五”期间，国家将在海洋工程和港口设施方面继续加大投资力度，对湿法水下焊接材
料的需求也将越来越大。目前国内用于水下施工的湿法焊条主要有TS202，TS203以及中船重工七二五所研制的TS202A。其中TS202、TS203和TS202A焊条的强度级别较低，主要适用于Q235和低碳钢的水下焊接用。而对于强度级别较高的一般结构的低合金钢水下焊接国内目前还没有适宜的焊接材料。国外湿法水下焊接材料主要有英国Hydroweld公司研制生产的Hydroweld FS水下焊条，美国研制生产的7018’ S水下焊条，以上焊条均可用于低合金钢的水下焊接，但是售价在50万元/吨以上，价格昂贵。国内涉及到的授权专利有一种湿法水下焊条(申请号200810141292)，该专利提到的焊条用酚醛树脂做粘结剂，强度较低；国外没有检索到涉及到水下焊条的相关专利。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于低合金钢湿法水下焊接的焊条，该焊条用于低合金钢水下焊接时，防水性能和绝缘性能优良，焊接工艺性能优异，熔敷金属抗拉强度> 460MPa，可全位置焊接，特别适用于立向下焊接，满足海洋工程一般结构水下焊接的要求，并且生产工艺合理，制造成本较低。为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案
本发明的一种用于低合金钢湿法水下焊接的焊条，包括采用市售满足GB/T3429要求的H08E钢丝作为焊芯；采用药皮过渡合金元素；采用普通水玻璃作为粘结剂，使用普通焊条压涂生产线压涂成焊条；最后在药皮表面涂覆一层市售的防水绝缘清漆，其特征是药皮的固体份组成和重量百分比金红石4(T48%，大理石5 8%，钾长石15 20%，微晶纤维素5 10%，钛白粉6 10%，高碳锰铁8 12%，铁粉6 12%。具体的，所述的微晶纤维素是天然纤维素在酸性介质中水解使分子量降低到一定的范围的颗粒状粉末产品。微晶纤维素为能自由流动的结晶非纤维状的微粒子。其中，所述的高碳锰铁Mn彡75%，C彡7. 5%，Si ( I. 5%。进一步具体的，所述的药皮原料技术要求如下金红石Ti02彡95%, S^O. 03%,P 彡 0. 03%, 100% 过目数颗粒度为 80 目；大理石CaC03 彡 95%, S 彡 0. 03%, P ( 0. 03%, 100%过目数颗粒度为60目；钾长石=SiO2 :63 73%，Al2O3:15 24%，K2CHNa2O彡12%, K2O彡8%,S彡0. 04%, P彡0. 04% ；微晶纤维素纤维素彡87% :钛白粉Ti02彡98%，S彡0. 05%，P彡0. 05%, 100%过目数颗粒度为200目；高碳锰铁Mn彡75%，C ^ 7. 5%，Si ( I. 5%，S ^ 0. 03%, P ^ 0. 20%, 100% 过目数颗粒度为 40 目；铁粉Fe 彡 98%, Mn ( 0. 45%,S彡0. 003%, P彡0. 013%, 100%过目数颗粒度为40目。本专利的100%过目数颗粒度，是指原料可以100%可以通过该目数的筛子。本发明中，金红石是药皮中主要组成物之一，其加入范围为40% 48%。在该范围内，可以保证水下焊接电弧稳定燃烧。当金红石低于40%时，电弧稳定性变差，在立焊位置无法施焊。当金红石加入量超过48%时，焊接电弧会发生抖动、漂移，焊接成型恶化，同时对焊缝的力学性能造成不利影响。本发明中大理石的加入量在5 8%，一方面大理石属于造气、造渣剂，另一方面还可以调高熔渣的粘度，对立焊非常有利。大理石的含量过低时，无法起到提高熔渣粘度的作用，含量超过8%时，焊接速度变慢，焊缝成型差。本发明中加入一定量的钾长石可以使焊条压涂时具有良好的塑性和弹性，同时钾 长石还具有稳弧的作用。但是钾长石含量超过20%时，熔渣粘度显著下降，焊缝成型变差，脱渣困难。为了改善焊条压涂工艺性能，同时考虑到钾长石过多时的不利影响，其合适的加入量范围为15 20%。微晶纤维素主要是造气、稳弧，增加水下焊接时的电弧吹力，并可改善焊条的压涂性能。适宜的加入量为5 10%。本发明中钛白粉的加入量控制在6 10%，钛白粉可以使药皮具有良好的塑性，改善焊条压涂工艺，但是用量不宜过多，否则不仅成本高而且会降低焊缝的塑性，造成焊缝开
^lPC O高碳锰铁主要作为脱氧剂，也有一定的渗合金作用。此外，锰的脱氧反应属于放热反应，提高熔池温度，有利于冶金反应。加入量过多时，脱氧性过强引起焊缝表面质量恶化。反之，高碳锰铁过少，由于熔池热量不够而致流动性差，对焊接操作及冶金反应不利，同时还会引起焊缝机械性能降低。本发明中加入铁粉的目的是改善焊条在水下的再引弧性和提高焊接效率。加入量超过12%时，会使焊条的压涂性和焊接工艺性能变差，同时对其它元素的稀释作用也会加大。通过采用上述技术方案，本发明的用于低合金钢湿法水下焊接的焊条具有如下特
占-
^ \\\
(I)用于低合金钢焊接时，熔敷金属抗拉强度可达到460MPa以上。(2)在海水或淡水中焊接时，起弧容易、电弧燃烧稳定，再引弧性能良好，脱渣容易，焊缝成型美观，具有良好的水下焊接工艺性能。(3)焊条防水涂层具有优异的防水绝缘性能，在海水或淡水中经长时间浸泡后，药皮不发生变质和脱落，仍可进行焊接操作，并得到满意的焊缝组织。(4)焊条生产工艺简单，成本较低。
具体实施例方式下面结合实施例对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。各个实施例均采用H)8E钢丝作为焊芯；采用固含量25%普通水玻璃作为粘结剂，使用普通焊条压涂生产线压涂成焊条；最后在药皮表面涂覆防水绝缘清漆。药皮原料符合技术方案要求。高碳锰铁=Mn为79%。表I实施例1-3药皮组成。
胃料名称I金红石I大理石I钾长石I微晶纤维素I钛白粉I高碳f孟铁I铁粉j合计
实施例 I 42% 8%_16%6%_10%12%_6%_100%
灰施例 2 — 40% 7% 15%~10%7%9%12% 100%
女施例 3 148% 15% \20%15%|6%!8%!8% |l00%~实施效果为表2和表3所示。表2实施例的y敷金属化学成分(％)
Ic [Mn [Si Is Ip 更姚例 I 0. 106— 0. 387 oT3l6~ 0. 014 0. 026 ^|例 2 0. 098— 0. 323 0 298~ 0. 015 0. 020 更知例 3 |o. 122 |o. 312 |o. 348 |o. 017 |o. 021
表3实施例的熔敷金属力学性能
r抗拉3 職强度
延伸率S SPA
RnfZiyPaRpo^a/MPa
^妄涵雨 j54547S210
^实施例 250542024^
实施例 353.046521.0
权利要求
1.一种用于低合金钢湿法水下焊接的焊条，包括采用市售满足GB/T3429要求的H08E钢丝作为焊芯；采用药皮过渡合金元素；采用普通水玻璃作为粘结剂，使用普通焊条压涂生产线压涂成焊条；最后在药皮表面涂覆一层市售的防水绝缘清漆，其特征是药皮的固体份组成和重量百分比金红石40 48%，大理石5 8%，钾长石15 20%，微晶纤维素5 10%，钛白粉6 10%，高碳锰铁8 12%，铁粉6 12%。
2.根据权利要求I所述用于低合金钢湿法水下焊接的焊条，其特征是所述的高碳锰铁 Mn ≥ 75%, C ≤ 7. 5%, Si ≤ I. 5%。
3.根据权利要求I所述用于低合金钢湿法水下焊接的焊条，其特征是所述的药皮原料技术要求如下金红石=TiO2哦95%，S≤0. 03%,P ( 0. 03%, 100%过目数颗粒度为80目；大理石CaC03哦95%，S≤0. 03%, P哦0. 03%, 100%过目数颗粒度为60目；钾长石Si02 63 73%，Al2O3:15 24%，K2CHNa2O ≥ 12%, K2O ≤ 8%, S ≥ 0. 04%, P ≤ 0. 04% ;微晶纤维素纤维素≥87% :钛白粉Ti02≥98%，S≤0. 05%, P≤0. 05%, 100%过目数颗粒度为200目；高碳锰铁Mn≥75%, C ≤ 7. 5%, Si≤I. 5%, S≤0. 03%, P≤0. 20%, 100%过目数颗粒度为40目；铁粉Fe≥98%, Mn≤0. 45%, S≤0. 003%, P≤0. 013%, 100%过目数颗粒度为40目。
全文摘要
本发明介绍了一种用于低合金钢湿法水下焊接的焊条，采用市H08E钢丝作为焊芯；采用药皮过渡合金元素；水玻璃为粘结剂；在药皮表面涂覆防水绝缘清漆，药皮的固体份组成和重量百分比金红石40~48%，大理石5~8%，钾长石15~20%，微晶纤维素5~10%，钛白粉6~10%，高碳锰铁8~12%，铁粉6~12%。本发明焊条用于低合金钢焊接时，熔敷金属抗拉强度可达到460MPa以上；在水中焊接时起弧容易、电弧燃烧稳定，再引弧性能良好，脱渣容易，焊缝成型美观；涂层防水绝缘性能好，长时间浸泡后药皮不发生变质和脱落；焊条生产工艺简单，成本较低。
文档编号B23K35/365GK102773634SQ201210245220
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月16日 优先权日2012年7月16日
发明者吴伦发, 郭敬杰, 黄连涛 申请人:中国船舶重工集团公司第七二五研究所