本发明涉及埋弧焊材
技术领域：
，尤其涉及一种埋弧焊剂及其制备方法、一种埋弧焊丝、一种埋弧焊材及其应用。
背景技术：
：随着我国能源结构改变，天然气能源优势显现。我国已规划和正在实施的项目包括西气东输，油气田开发等，工程包括建立天然气液化中转站，建立液化天然气(liquefiednaturalgas，简称lng)船舶和储罐等。镍基合金因具有优异的耐腐蚀和抗氧化性能，常用于条件苛刻，安全性要求高的设备中。而又因大型lng储罐工作温度低至-165℃，须采用超低温韧性良好的焊接材料建造储罐。埋弧焊具有高效、一次探伤合格率高等特点，在大型lng储罐建造时横焊缝广泛采用埋弧自动焊。横焊缝不同于水平焊缝，焊接难度更大，对焊材提出更高的要求。首先横焊时熔池熔液易下流，诱发焊接未熔合；其次，横焊时熔渣保护不如平焊，焊缝低温韧性低于水平焊缝。因此，需要开发一种适合大型lng储罐建造用的超低温镍基焊材。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种埋弧焊剂及其制备方法、一种埋弧焊丝、一种埋弧焊材及其应用，所述的埋弧焊丝、埋弧焊剂用于液化天然气储罐用钢的焊接，具有良好的焊接工艺，能适应平焊和横焊，且焊缝具有良好的力学性能和低温韧性。为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：本发明提供了一种埋弧焊剂，以质量百分含量计，包括以下制备原料：刚玉10～25％、萤石15～25％、氟化镁5～10％、硅灰石15～30％、重烧镁砂15～35％和金红石1～5％。优选的，所述埋弧焊剂的粒径小于80目。本发明提供了上述方案所述埋弧焊剂的制备方法，包括以下步骤：将各制备原料与水玻璃混合均匀，热处理后得到埋弧焊剂。优选的，所述各制备原料的粒径独立地为30～50目。优选的，所述热处理包括依次进行的低温烘干和高温烧结；所述低温烘干的温度为230～270℃，时间为1～2h；所述高温烧结的温度为770～830℃，时间为1～1.5h。优选的，所述水玻璃为钾钠水玻璃，所述水玻璃的模数为2.5～2.8，k与na的摩尔比为(1～2):1。优选的，所述水玻璃的用量为埋弧焊剂各制备原料总质量的20～30％。本发明提供了一种埋弧焊丝，型号为sni6276，以质量百分含量计，所述埋弧焊丝的组成满足：2[si]/[o]+[mn]/[o]≥48，300≤[w]/[c]≤1000。本发明提供了一种埋弧焊材，包括上述方案所述的埋弧焊剂和上述方案所述的埋弧焊丝。本发明还提供了上述方案所述埋弧焊材在焊接领域中的应用。本发明提供了一种埋弧焊剂，以质量百分含量计，包括以下制备原料：刚玉10～25％、萤石15～25％、氟化镁5～10％、硅灰石15～30％、重烧镁砂15～35％和金红石1～5％。本发明所述焊剂各组分配合作用，有利于确保焊缝成形，能适应平焊和横焊。本发明提供了一种埋弧焊丝，型号为sni6276，以质量百分含量计，所述埋弧焊丝的组成满足：2[si]/[o]+[mn]/[o]≥48，300≤[w]/[c]≤1000。本发明的焊剂和焊丝匹配良好，二者配合作用，可确保具有良好的焊接工艺，能适应平焊和横焊，且焊缝具有良好的力学性能和低温韧性。实施例的结果表明，本发明提供的焊剂和焊丝配合作用，得到的熔敷金属的抗拉强度在700mpa以上，屈服强度在469mpa以上，延伸率在35％以上，-196℃冲击功可达70j以上。具体实施方式本发明提供了一种埋弧焊剂，以质量百分含量计，包括以下制备原料：刚玉10～25％、萤石15～25％、氟化镁5～10％、硅灰石15～30％、重烧镁砂15～35％和金红石1～5％。以质量百分含量计，本发明提供的埋弧焊剂的制备原料包括10～25％的刚玉，优选为15～20％。在本发明中，所述刚玉的主要作用是脱渣，但刚玉的熔点较高，加入过高会提高熔渣凝固温度，抑制渣的流动性，加入量超过25％会导致脱渣困难，不利焊缝成形，而含量低于10％，熔渣粘度会降低，脱渣效果下降。以质量百分含量计，本发明提供的埋弧焊剂的制备原料包括15～25％的萤石，优选为17～23％。本发明所述萤石的主要成分为氟化钙，氟化物能够提高埋弧焊焊丝的焊缝金属纯净度和力学性能，提高焊缝冶金质量。同时ca元素与氟化镁的mg元素协同作用提高造渣、脱硫效果，加入后可以调整熔渣熔点和粘度。以质量百分含量计，本发明提供的埋弧焊剂的制备原料包括5～10％的氟化镁，优选为6.5～9％。在本发明中，所述氟化镁的作用是协助萤石共同调节熔渣熔点和粘度，有利于脱渣性和焊缝成形，过高熔渣偏稀，因此氟化镁含量宜为5～10％。以质量百分含量计，本发明提供的埋弧焊剂的制备原料包括15～30％的硅灰石，优选为18～28％，更优选为20～25％。本发明所述硅灰石可同时引入化合态的cao和sio2，构成熔渣骨架，在刚玉、氟化镁和萤石的作用下，使熔渣获得合适的粘度和表面张力，有利于确保焊缝成形。硅灰石含量过低或过高，对焊缝成形均有明显不利影响。以质量百分含量计，本发明提供的埋弧焊剂的制备原料包括15～35％的重烧镁砂，优选为20～30％，更优选为22～28％。本发明所述重烧镁砂配合其他组分可构成熔渣骨架，对改善焊缝成形有利，可提高焊缝冶金质量。同时有造渣作用，对脱渣与防止飞溅有一定的好处，同时具有脱s的作用，改善镍基堆焊金属的纯净度，但含量过高焊缝成形不良。以质量百分含量计，本发明提供的埋弧焊剂的制备原料包括1～5％的金红石，优选为2～4％。在本发明中，所述金红石的主要作用为提高稳弧性能，配合焊剂中的其他组分，能够适量增加熔渣粘度以改善脱渣性。本发明所述焊剂各原料配合作用，能够保证熔渣粘度在合适范围，具有良好的脱渣性，有利于确保焊缝成形，能适应平焊和横焊。在本发明中，所述埋弧焊剂的粒径优选小于80目，更优选为30～50目。本发明提供了上述技术方案所述埋弧焊剂的制备方法，包括以下步骤：将各制备原料与水玻璃混合均匀，热处理后得到埋弧焊剂。本发明将各制备原料与水玻璃混合均匀，得到混合料。本发明对所述各制备原料的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述各制备原料的粒径独立地优选为30～50目，进一步优选为35～45目。在本发明中，所述水玻璃优选为钾钠水玻璃，所述水玻璃的模数优选为2.5～2.8，k与na的摩尔比优选为(1～2):1，更优选为1:1。在本发明中，所述水玻璃的质量优选为埋弧焊剂各制备原料总质量的20～30％。本发明所述水玻璃作为粘结剂，同时利于稳定电弧。本发明对所述混合的方式没有特殊要求，任意能够混合均匀的方式均可。得到混合料后，本发明将所述混合料进行热处理，得到埋弧焊剂。在本发明中，所述热处理优选包括依次进行的低温烘干和高温烧结；所述低温烘干的温度优选为230～270℃，更优选为240～260℃；所述低温烘干的时间优选为1～2h，更优选为1h；所述高温烧结的温度优选为770～830℃，更优选为780～820℃；所述高温烧结的时间优选为1～1.5h，更优选为1h。本发明所述低温烘干的作用主要去除水分，所述高温烧结的过程中，则发生复杂的氧化反应。在本发明中，所述热处理后优选还包括对热处理的产物进行过筛。本发明所述过筛可以得到目标粒径的埋弧焊剂。本发明提供了一种埋弧焊丝，型号为sni6276，以质量百分含量计，所述埋弧焊丝的组成满足：2[si]/[o]+[mn]/[o]≥48，300≤[w]/[c]≤1000。在本发明中，所述埋弧焊丝中si和mn起到脱氧的作用，须满足2[si]/[o]+[mn]/[o]≥48才能获得良好-196℃冲击功；w与c在焊接过程中会形成碳化物，焊丝中钨质量与碳质量的比值在300～1000范围内，焊缝具有较好的强度和韧性。在本发明中，所述[si]、[o]、[w]和[c]分别指的是焊丝中si、o、w和c的质量百分含量。本发明对所述焊丝的规格没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的规格即可。本发明对所述焊丝的制备方法没有特殊要求，按照本领域技术人员熟知的制备方法制备即可。本发明提供了一种埋弧焊材，包括上述技术方案所述的埋弧焊丝和上述技术方案所述的埋弧焊剂。本发明的埋弧焊丝与埋弧焊剂匹配良好，二者配合作用，具有良好的焊接工艺，能适应平焊和横焊，且焊缝具有良好的力学性能和低温韧性。本发明提供了上述技术方案所述埋弧焊材在焊接领域中的应用。在本发明中，所述焊接的对象优选为液化天然气储罐用钢。本发明对所述液化天然气储罐用钢的具体种类没有特殊要求，本领域技术人员熟知的液化天然气储罐用钢均可。本发明对所述焊接的条件没有特殊要求，本领域技术人员根据实际情况进行选择与调整即可。本发明对所述应用时焊剂的用量没有特殊要求，能够覆盖熔池即可。下面结合实施例对本发明提供的埋弧焊丝、埋弧焊剂及其制备方法、埋弧焊材及其应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。实施例1埋弧焊丝符合gb/t15620中sni6276焊丝，其中2[si]/[o]+[mn]/[o]和[w]/[c]的要求，如表1所示，焊丝的具体组成见表2。表1焊丝成分要求编号2[si]/[o]+[mn]/[o][w]/[c]焊丝成分焊丝162350符合sni6276焊丝2170600符合sni6276焊丝3110840符合sni6276表2焊丝的具体组成(wt.％)编号simnocwfecucrmoni焊丝10.060.50.010.0124.25.20.0215.816.2余量焊丝20.060.90.0060.0063.64.80.0515.316.5余量焊丝30.040.80.0080.0054.26.30.1215.615.7余量实施例2按照表3所给出的焊剂成分，混合均匀后，加入25％模数2.6的钾钠水玻璃(k：na＝1:1)，经过230～270℃低温烘干1h，770～830℃高温烧结1h，过筛后随炉冷却，制成成品焊剂，焊剂颗粒度小于80目。表3焊剂成分具体配比组分范围wt.％焊剂1焊剂2焊剂3焊剂4焊剂5刚玉10-25％15％10％18％17％25％萤石15-25％20％20％15％25％20％氟化镁5-10％10％3％7％10％9％硅灰石15-30％25％30％25％15％30％重烧镁砂15-35％25％35％30％30％15％金红石1-5％5％2％5％3％1％总量100％100％100％100％100％100％实施例3将实施例1的焊丝与实施例2的焊剂配合，焊接条件为：电流300～340a，电压28～30v，焊接速度30～45cm/min(上述焊接条件均适用)；对得到的熔敷金属进行力学性能试验，其中拉伸试验参照gb/t2652进行；冲击试验参照gb/t2650进行，得到的熔敷金属的力学性能如表4所示。表4熔敷金属力学性能类别抗拉强度mpa屈服强度mpa延伸率％-196℃冲击功j焊丝1+焊剂172247241.581焊丝2+焊剂27104693770焊丝3+焊剂371848035.576焊丝2+焊剂47074843873焊丝1+焊剂57094703978由表4的结果可知，采用本发明提供的埋弧焊丝与埋弧焊剂配合作用，得到的熔敷金属的抗拉强度在700mpa以上，屈服强度在469mpa以上，延伸率在35％以上，-196℃冲击功可达70j以上，说明焊缝具有良好的力学性能和低温韧性。此外，本发明的埋弧焊丝与埋弧焊剂既适用于于平焊又适用于横焊。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12