钢结构u形肋板埋弧焊用烧结焊剂的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种钢结构U形肋板埋弧焊用烧结焊剂，烧结焊剂包括以下质量百分比的组分：MgO：15％～25％；CaO：3％～8％；CaF2：15％～25％；MnO：2％～5％；Al2O3：25％～35％；SiO2：10％～20％；TiO2：3％～7％以及SiFe：1％～3％。本发明能够提高焊接速度，在高速焊接状态下能提供较稳定的熔深，焊接成型美观。
【专利说明】
钢结构U形肋板埋弧焊用烧结焊剂
技术领域
[0001] 本发明涉及桥梁焊接技术领域。更具体地说，本发明涉及一种钢结构U形肋板埋弧 焊用烧结焊剂。
【背景技术】
[0002] 目前国内外大多数钢结构上U形肋板角焊缝的设计要求是熔透深度不小于板厚的 80 %，然而要达到此要求，需对生产过程中的装配工艺和焊接工艺进行严格要求，现有的焊 接钢结构U形肋板角焊缝全熔透焊接材料在焊接过程中因装配间隙误差大和焊接规范波动 不稳定等因素，都非常容易导致工件焊穿或达不到设计熔深要求。所以当下寻求一种能保 证100%熔透且能防止焊穿的钢结构U形肋板角焊缝全熔透焊接材料，具有十分重要的意 义。
【发明内容】
[0003] 本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0004] 本发明还有一个目的是提供一种烧结焊剂，其能够达到足够的熔深，同时正反面 焊缝能有良好的成型。
[0005] 本发明还有一个目的是提供一种埋弧焊工艺和应用其制成的U形肋板加强筋，其 能够使钢结构U形肋板角焊缝正反成型良好，改善钢结构U形肋板角焊缝物理性能，延长钢 结构的使用年限。
[0006] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种烧结焊剂，包括以下质 量百分比的组分：
[0007] Mg0:15% ~25%;
[0008] Ca0:3% ~8%;
[0009] CaF2:15%~25%;
[0010] Mn0:2% ~5%;
[0011] Al2〇3:25%~35% ;
[0012] Ti〇2:3% ~7%;
[0013] Si〇2:10% ~20%;以及
[0014] SiFe:l%~3%。
[0015]优选的是，所述的烧结焊剂，包括以下质量百分比的组分：
[0016] Mg0：20% ；
[0017] Ca0：5%；
[0018] CaF2：20% ；
[0019] Mn0：2% ；
[0020] Al2〇3：28% ；
[0021] Ti〇2：5% ；
[0022] Si02:18%;以及
[0023] SiFe:2%。
[0024] -种至少两块钢结构板的埋弧焊工艺，使用可消耗的焊丝和焊剂在所述至少两块 钢结构板形成的坡口获得焊缝，所述焊剂是上述的烧结焊剂，所述焊丝材质的成分范围为： C彡0.12、Mn:0.3-2.1、Si:0.03-0.95、(X0.2、Ni<0.3、Cu<0.2、S<0.035、P<0.035。
[0025] 优选的是，所述的至少两块钢结构板的埋弧焊工艺，采用双丝埋弧焊配合所述焊 丝与所述焊剂，所述焊丝直径选用前丝直径为1.2~4.0mm、后丝直径为1.2~4.0mm的实芯 焊丝。
[0026] 优选的是，所述的至少两块钢结构板的埋弧焊工艺，所述焊丝的前焊丝和后焊丝 间距为15~55mm。
[0027] -种应用埋弧焊工艺制成的U形肋板加强筋，在钢顶板和U形肋板形成的外坡口角 焊缝处焊接获得焊缝，以形成所述U形肋板加强筋。
[0028]本发明至少包括以下有益效果：
[0029] 第一、本发明的烧结焊剂与焊丝配合焊接作业性能极佳，在焊接过程中电弧稳定， 脱渣性良好，成形美观，与母材金属结合良好，经过超声波探伤检测，焊缝金属内无裂纹、气 孔、夹杂等缺陷；配合双丝埋弧焊对钢顶板和U形肋板形成的坡口焊接，100%熔透，焊缝焊 脚平滑性高，焊缝光滑度高，具有很高的应用价值。
[0030] 第二、MgO:主要作用是造渣，能提高焊剂的碱度、焊渣的熔点，净化焊缝金属作用； CaO:主要作用是造渣，能提高焊剂的碱度、加厚焊渣，对S、P的结合能力较强，可以降低焊缝 金属中的S、P含量;CaF 2:主要作用是稀释焊渣，增加焊剂的碱度，降低焊渣熔点，有效降低 焊缝扩散氢含量;MnO:主要作用是造渣，能显著降低焊缝熔点，同时降低焊缝的粘度，使焊 渣变得疏松，更有利于熔池产生气体的排出;Al 2〇3:主要作用是造渣，增加焊缝的熔点，使焊 缝变得更光滑，有效去除气孔(加入可以代替部分Si02,降低焊剂的氧化性）；Ti0 2:主要作用 是造渣，能提高熔敷金属流动性，降低熔渣高温粘度，能提高焊接的工艺性能;Si02:主要作 用是造渣，能提高焊渣的粘度，降低焊剂的碱度;SiFe:主要作用是脱氧，能更有效的排除焊 接时的氧，抗气孔能力强，能提高焊缝金属的力学性能。
[0031] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本 发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0032]图1为应用实施例3的烧结焊剂焊接得到的钢顶板与U形肋板的外坡口角焊缝的焊 缝成型的示意图；
[0033]图2为应用实施例3的烧结焊剂焊接得到的钢顶板与U形肋板的内角焊缝的焊缝成 型的不意图；
[0034] 图3为应用实施例3的烧结焊剂焊接得到的钢顶板与U形肋板的全熔透横截面示意 图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书 文字能够据以实施。
[0036] 需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所 述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0037] 〈实施例1>
[0038] -种烧结焊剂，包括以下质量百分比的组分：
[0039] Mg0:20%;Ca0:3%;CaF2:22% ;MnO:5%;Al2〇3:32%;Ti〇2:3% ;Si02:12% ;以及 SiFe:3%〇
[0040] 〈实施例2>
[0041] -种烧结焊剂，包括以下质量百分比的组分：
[0042] Mg0:20%;Ca0:6%;CaF2:22% ;MnO:5%;Al2〇3:27%;Ti〇2:5% ;Si02:12% ;以及 SiFe:3%〇
[0043] 〈实施例3>
[0044] Mg0:18%;Ca0:5%;CaF2:20% ;MnO:2%;Al2〇3:28%;Ti〇2:7% ;Si02:18% ;以及 SiFe:2%〇
[0045] 〈焊接试验〉
[0046] 用实施例1~3的焊剂配方制造焊剂，与型号为HJ431的焊剂作对比，分别采用双丝 埋弧焊配合H08A焊丝(根据本焊接试验的钢板决定，材质的成分范围为《0.12、111 :0.3-2.1、51:0.03-0.95、〇彡0.2、附彡0.3、(：11彡0.2、5彡0.035、？彡0.035)与实施例1~3制造的 焊剂、HJ431的焊剂，在钢顶板和U形肋板形成的坡口焊接，焊接工艺规范为:焊接电压前丝 30V、后丝35V，焊接电流前丝400A、后丝250A，焊接速度60cm/min，焊丝前后间距15_，焊丝 干伸长10mm，焊丝直径前丝1.6mm、后丝2.0mm。
[0047] 焊接过程中作业性良好，电弧稳定、脱渣性良好，成形美观，与母材金属结合良好， 角焊缝正反成型良好，焊缝熔深符合设计要求，焊缝无焊接缺陷，符合设计要求，图1、2分别 为应用实施例3的焊丝在钢顶板和U形肋板形成的坡口焊接的外坡口、内坡口焊缝成型的示 意图，图3为应用实施例3的烧结焊剂焊接得到的钢顶板与U形肋板的全熔透横截面示意图， 经过超声波检测，焊缝内无裂纹、气孔、夹杂等缺陷孔。所得钢结构U形肋板机械性能如表1 所示：
[0048]表1力学性能试验值 [0049]
[0050]〈对比试验〉
[0051 ] 用对比例1~7的焊剂配方制造焊剂，采用双丝埋弧焊配合H08A焊丝与对比例1~7 制造的焊剂，在两块试验钢板形成的坡口焊接，焊接工艺规范为:焊接电压前丝32V、后丝 35V，焊接电流前丝450A、后丝260A，焊接速度55cm/min，焊丝前后间距20mm，焊丝干伸长 15mm，焊丝直径前丝1.6mm、后丝2.0mm。通过焊接操作性和超声波探伤试验，结果如表2所 示：
[0052]表2焊剂成分（％ )对工艺的影响 [0053]
[0054]这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、 修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。尽管本发明的实施方案已公开如上， 但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的 领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等 同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的细节。
【主权项】
1. 一种烧结焊剂，其特征在于，包括以下质量百分比的组分： MgO:15% ~25%; CaO:3% ~8%; CaF2:15% ~25 % ; MnO:2% ~5%; Ah〇3:25%~35% ; Ti02:3% ~7% Si02:10%~20%;以及 SiFe:l% ~3%〇2. 如权利要求1所述的烧结焊剂，其特征在于，包括以下质量百分比的组分： Mg0：20% ； CaO：5% ； CaF2 ：20%； MnO：2% ； Al2O3:28% ； Ti02：5% ； Si02:18%;以及 SiFe:2%〇3. -种至少两块钢结构板的埋弧焊工艺，其特征在于，使用可消耗的焊丝和焊剂在所 述至少两块钢结构板形成的坡口获得焊缝，所述焊剂是权利要求1或2中的烧结焊剂，所述 焊丝材质的成分范围为《0·12、Μη:0.3-2.l、Si :0.03-0·95、(Χ0· 2、Ni彡0.3、Cu彡0.2、 S彡0·035、Ρ彡0.035。4. 如权利要求3所述的至少两块钢结构板的埋弧焊工艺，其特征在于，采用双丝埋弧焊 配合所述焊丝与所述焊剂，所述焊丝直径选用前丝直径为1.2~4.0mm、后丝直径为1.2~ 4. Omm的实芯焊丝。5. 如权利要求4所述的至少两块钢结构板的埋弧焊工艺，其特征在于，所述焊丝的前焊 丝和后焊丝间距为15~45mm。6. -种应用如权利要求3~5中任一项所述的埋弧焊工艺制成的U形肋板加强筋，其特 征在于，在钢顶板和U形肋板形成的外坡口角焊缝处焊接获得焊缝，以形成所述U形肋板加 强筋。
【文档编号】B23K35/362GK105945453SQ201610578197
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月21日
【发明人】屠涛雄, 胡文喜, 李华, 汪小根
【申请人】武汉天高熔接股份有限公司