本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种风塔用低氢高韧性烧结焊剂及其制备方法。
背景技术：
关于风塔用烧结焊剂，配合h10mn2焊丝，要求焊接过程中脱渣好、焊缝成型好、无气孔及夹渣，必须具有高强度、高韧性、抗裂纹、抗氧化等性能。现有烧结焊剂难以脱渣，焊缝严重粘渣且内部探伤有气孔。
公告号为cn103464931b中国专利公开了一种高韧性埋弧焊用烧结焊剂，包括干粉组成及粘结剂，干粉组成中各组分的重量百分比为：重烧镁砂：20-30、刚玉：20-30％、萤石：10-20％、硅灰石：10-20％、氧化锂：1-3％、金红石：4-8％、硅铁：2-4％、钛铁：1-3％、金属锰：1-3％、三氧化二硼：1-5％、氟化稀土：1-3％，粘结剂采用钾水玻璃。该发明所述烧结焊剂焊接工艺性能优良。焊接时电弧稳定、焊缝成型美观、焊缝浸润角适中、厚板坡口内底层渣极易清除。该发明所述烧结焊剂可与大部分碳钢焊丝配合使用，综合机械性能优良，尤其具有较高的低温冲击韧性。公告号为cn102363252b公开了一种具有低碱度高韧性的烧结焊剂，其配料组分按重量份计包括：caf235～55份、al2o335～50份、mgo1～5份、cao1～5份、sio22～6份、si-fe1～5份、mn-fe1～5份、k2o+na2o2～5份。该发明的烧结焊剂在保证焊缝金属具有较高的低温冲击韧性同时，降低焊剂的碱度，提高焊剂的焊接工艺性能。但是，上述专利焊剂碱度低，存在氧化烧损，而且焊缝金属抗拉强度和屈服强度不能满足风塔焊接的要求。
技术实现要素：
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种风塔用低氢高韧性烧结焊剂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种风塔用低氢高韧性烧结焊剂，其化学成分及重量百分含量为：
mgo24-31％，al2o317-23％，caf218-24％，sio217-22％，cao3-6％、mno2-5％，na2o2.5-4％，s≤0.02％，p≤0.025％，余量为不可避免的杂质。
优选地，所述烧结焊剂的碱度为1.8-2.2。
优选地，所述风塔用低氢高韧性烧结焊剂包括如下重量百分比的原料：重烧镁砂25-34％、氧化铝17-24％、莹石20-26％、硅灰石5-15％、硅铁2-4％和硅酸锰6-15％；外加上述原料总重量18-22％的水玻璃。
上述风塔用低氢高韧性烧结焊剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据化学成分选取原料，然后放进干搅拌器中搅拌均匀，最后加入上述原料总重量18-22％的水玻璃进行湿搅拌，再次搅拌均匀；
(2)将步骤(1)得到的物料送入造粒机造粒，接着低温烘干，筛分，得到低温烘干焊剂；
(3)将步骤(2)得到的低温烘干焊剂进行高温烧结1-2h，冷却，即得。
优选地，步骤(2)所述低温烘干温度为400-500℃。
优选地，步骤(2)所述低温烘干焊剂的粒径为10-40目。
优选地，步骤(3)所述高温烧结温度为800-900℃。
本发明的积极有益效果：
1.本发明mgo作为调整熔渣碱度的主要造渣剂成分。通过sio2加入以改善熔渣的粘性、熔点和表面张力，从而改善焊缝的成形性能和渣壳的脱渣性能。caf2的加入起到加强稀释剂的作用，使焊缝中的气体易于逸出，具有一定的去氢作用，提高焊接熔渣的碱度。al2o3为中性氧化物，al2o3含量低的时候，波纹较粗，其含量较高时粘渣，本发明适量al2o3的加入起到脱渣的作用。cao加入过多会影响电弧稳定及焊道成形。mno为中性氧化物，熔点低，使焊缝表面光滑。na2o起稳定电弧作用。s、p过高时会造成焊接有裂纹，要严格控制s、p的含量。本发明各化学成分协同增效，所得风塔用低氢高韧性烧结焊剂为灰白色颗粒，抗拉强度≥633mpa，屈服强度≥553mpa，伸长率≥23.5％，-40℃夏比冲击功均在150j以上，而且扩散氢的含量均满足小于5ml/100g的低氢要求，熔敷金属力学性能优异。
2.本发明烧结焊剂熔渣的碱度为1.8-2.2，为高碱度烧结焊剂，可降低在焊接过程中的氧化烧损，有效地解决了焊缝氢含量和碱度的关系，有利于提高抗裂性，降低扩散氢含量，减少了焊缝金属含氧量和含磷量，易于获得低氢高韧性的焊缝金属。
3.本发明风塔用低氢高韧性烧结焊剂配合h10mn2焊丝进行风塔焊接，焊缝表面平整不粘渣、抗气孔、抗裂纹，脱渣性良好，焊后其渣壳能自动翘起，未发现焊接裂纹，且铺展性良好，经x光、超声波、磁粉探伤均合格，本发明烧结焊剂满足高强度风塔焊接的需求。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。
实施例1
一种风塔用低氢高韧性烧结焊剂，其化学成分及重量百分含量见表1。
上述烧结焊剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据化学成分选取原料，然后放进干搅拌器中搅拌均匀，最后加入上述原料总重量19％的水玻璃进行湿搅拌，再次搅拌均匀；
(2)将步骤(1)得到的物料送入造粒机造粒，接着450℃条件下烘干，筛分，得到粒径为18目的低温烘干焊剂；
(3)将步骤(2)得到的焊剂850℃条件下烧结1h，冷却，即得。
实施例2
一种风塔用低氢高韧性烧结焊剂，其化学成分及重量百分含量见表1。
上述烧结焊剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据化学成分选取原料，然后放进干搅拌器中搅拌均匀，最后加入上述原料总重量18％的水玻璃进行湿搅拌，再次搅拌均匀；
(2)将步骤(1)得到的物料送入造粒机造粒，接着450℃条件下烘干，筛分，得到粒径为16目的低温烘干焊剂；
(3)将步骤(2)得到的焊剂800℃条件下烧结2h，冷却，即得。
实施例3
一种风塔用低氢高韧性烧结焊剂，其化学成分及重量百分含量见表1。
上述烧结焊剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据化学成分选取原料，然后放进干搅拌器中搅拌均匀，最后加入上述原料总重量20％的水玻璃进行湿搅拌，再次搅拌均匀；
(2)将步骤(1)得到的物料送入造粒机造粒，接着400℃条件下烘干，筛分，得到粒径为40目的低温烘干焊剂；
(3)将步骤(2)得到的焊剂900℃条件下烧结1h，冷却，即得。
实施例4
一种风塔用低氢高韧性烧结焊剂，其化学成分及重量百分含量见表1。
上述烧结焊剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据化学成分选取原料，然后放进干搅拌器中搅拌均匀，最后加入上述原料总重量19％的水玻璃进行湿搅拌，再次搅拌均匀；
(2)将步骤(1)得到的物料送入造粒机造粒，接着450℃条件下烘干，筛分，得到粒径为30目的低温烘干焊剂；
(3)将步骤(2)得到的焊剂850℃条件下烧结2h，冷却，即得。
实施例5
一种风塔用低氢高韧性烧结焊剂，其化学成分及重量百分含量见表1。
上述烧结焊剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据化学成分选取原料，然后放进干搅拌器中搅拌均匀，最后加入上述原料总重量22％的水玻璃进行湿搅拌，再次搅拌均匀；
(2)将步骤(1)得到的物料送入造粒机造粒，接着500℃条件下烘干，筛分，得到粒径为35目的低温烘干焊剂；
(3)将步骤(2)得到的焊剂900℃条件下烧结1.5h，冷却，即得。
实施例6
一种风塔用低氢高韧性烧结焊剂，其化学成分及重量百分含量见表1。
上述烧结焊剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据化学成分选取原料，然后放进干搅拌器中搅拌均匀，最后加入上述原料总重量21％的水玻璃进行湿搅拌，再次搅拌均匀；
(2)将步骤(1)得到的物料送入造粒机造粒，接着500℃条件下烘干，筛分，得到粒径为10目的低温烘干焊剂；
(3)将步骤(2)得到的焊剂900℃条件下烧结1h，冷却，即得。
实施例7
一种风塔用低氢高韧性烧结焊剂，其化学成分及重量百分含量见表1。
上述烧结焊剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据化学成分选取原料，然后放进干搅拌器中搅拌均匀，最后加入上述原料总重量20％的水玻璃进行湿搅拌，再次搅拌均匀；
(2)将步骤(1)得到的物料送入造粒机造粒，接着450℃条件下烘干，筛分，得到粒径为30目的低温烘干焊剂；
(3)将步骤(2)得到的焊剂850℃条件下烧结1.5h，冷却，即得。
实施例8
一种风塔用低氢高韧性烧结焊剂，其化学成分及重量百分含量见表1。
上述烧结焊剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据化学成分选取原料，然后放进干搅拌器中搅拌均匀，最后加入上述原料总重量21％的水玻璃进行湿搅拌，再次搅拌均匀；
(2)将步骤(1)得到的物料送入造粒机造粒，接着400℃条件下烘干，筛分，得到粒径为20目的低温烘干焊剂；
(3)将步骤(2)得到的焊剂900℃条件下烧结2h，冷却，即得。
将本发明实施例1-8制备的烧结焊剂配合h10mn2焊丝进行塔筒壁厚40mm之间的深坡口焊接，焊丝和熔敷金属化学成分见表2，焊缝表面平整不粘渣、无压、抗气孔、抗裂纹，脱渣性良好，焊后其渣壳能自动翘起，未发现焊接裂纹，且铺展性良好，经x光、超声波、磁粉探伤均合格。同时对上述焊剂进行熔敷金属力学性能和熔敷金属扩散氢含量测试，测试结果分别见表3和表4。
表1本发明实施例1-8烧结焊剂化学成分
表2焊丝和熔敷金属化学成分
表3熔敷金属力学性能测试结果
表4熔敷金属扩散氢含量测试结果
由表3和表4可知，本发明低氢高韧性风塔专用烧结焊剂抗拉强度≥633mpa，屈服强度≥553mpa，伸长率≥23.5％，-40℃夏比冲击功均在150j以上，而且扩散氢的含量均满足小于5ml/100g的低氢要求，熔敷金属力学性能优异。