專利名稱：埋弧焊藥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電弧焊接領(lǐng)域，更特別地涉及在重加工件界面的埋弧焊中使用的顆粒焊藥。
背景技術(shù)：
在使用焊條的各種AWS等級(jí)時(shí)，高堿性的埋弧焊顆粒焊藥通常被分為H8或者H16(按照AWS A4.3～93)。因此，現(xiàn)有的埋弧焊顆粒焊藥引起焊接金屬中相對(duì)高的擴(kuò)散氫含量。技術(shù)文獻(xiàn)中已經(jīng)證明的事實(shí)是高擴(kuò)散氫含量會(huì)使焊接金屬更傾向于氫輔助冷裂化(HACC)。由于目前傾向于更高強(qiáng)度的鋼，目前更關(guān)鍵的是達(dá)到焊接金屬的低可擴(kuò)散氫水平。同時(shí)，已知的事實(shí)是焊接金屬中低的氮水平增強(qiáng)了焊縫的機(jī)械性能，特別是焊接金屬的韌性。如果給定了其所用于的應(yīng)用，則具有高韌性水平對(duì)于高堿性焊藥是關(guān)鍵的。對(duì)于高堿性焊藥，良好的熔渣去除能力也是重要的，特別在近海處焊接、船舶建筑物、壓力管以及風(fēng)塔建筑物中所使用類型的窄深凹槽中。在這些結(jié)構(gòu)加工環(huán)境中，在重金屬加工件中提供了窄凹槽，其具有實(shí)質(zhì)上大于大約0.5英寸的厚度。具有如歐洲大陸所使用的窄凹槽和如其它地方所使用的相對(duì)緊密凹槽，埋弧焊接工藝的第一通道包括將大量的熔化金屬堆積在非常深、窄的凹槽內(nèi)。這樣，優(yōu)點(diǎn)是具有焊藥，其可以產(chǎn)生不能輕易從熔化的金屬焊縫釋放的熔渣和具有高擴(kuò)散氫含量以及氮的內(nèi)含物的焊縫。由于對(duì)深凹槽焊縫的這些嚴(yán)格要求，焊藥在顆粒焊藥與任何埋弧焊接焊條的結(jié)合中是需要控制的重要因素。焊藥必須要被配制和物理設(shè)計(jì)為產(chǎn)生低氫、低氮和可接受的熔渣去除性。這種類型的焊藥必須能夠用于廣泛范圍不同類型的各種焊條，而不破壞焊接金屬的物理特征或者所覆蓋熔渣的可去除性。對(duì)用于深窄凹槽埋弧焊藥的所有這些要求已經(jīng)造成非常高的成本，盡管這種昂貴的焊藥在隨后的焊接通道中不是必要的。因此，需要一種可以用于深凹槽埋弧焊接工藝多種焊條的低成本顆粒焊藥，其將得到高性能的焊接金屬以及在所得到焊縫的趾凹槽中優(yōu)異的熔渣可去除性。因此，這種焊藥可以用于深凹槽埋弧焊接，并對(duì)于凹槽的填充物通道也是經(jīng)濟(jì)的。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種高堿性的埋弧焊藥，按照Boniszewski公式，其具有高于2.0的堿性指數(shù)B.I.，優(yōu)選為大約2.6B.I.=0.5(FeO+MnO)+CaO+MgO+Na2O+K2O+CaF2SiO2+0.5(TiO2+ZrO2+Al2O3).]]>根據(jù)本發(fā)明，這種高堿性埋弧焊藥在焊接金屬堆積物中產(chǎn)生少于4ml/100g的可擴(kuò)散氫。這樣，本發(fā)明的高堿性埋弧焊藥被分類為可擴(kuò)散氫水平小于4.0的H4焊藥(按照AWS A4.3～93)。該焊藥主要用于深凹槽的底部焊接。過去，在深凹槽環(huán)境中節(jié)省使用的堿性埋弧焊藥，利用Boniszewski公式計(jì)算得到的具有小于2.0的堿性指數(shù)。在深凹槽環(huán)境中使用的堿性指數(shù)＞2.0的高堿性焊藥是很昂貴的或者需要花費(fèi)很高來去除熔渣。通過配制按照本發(fā)明所提供的埋弧焊顆粒焊藥，得到H4等級(jí)的低成本高堿性焊藥。這種焊藥可以與在前H8或者更高等級(jí)的高堿性焊藥相媲美。因此，本發(fā)明首先是用于埋弧焊的高堿性H4顆粒焊藥，其不是只在最嚴(yán)格埋弧焊焊接操作中節(jié)省使用的高成本組分或者技術(shù)來配制。在該領(lǐng)域，使用多通道，操作者只使用一種焊藥。在過去，對(duì)單一焊藥的需要是必然很昂貴的。
本發(fā)明采用了低成本H4等級(jí)的顆粒焊藥，其可以成功地用于窄深缺口的底部，并且其對(duì)于在隨后深凹槽的埋弧通道中的應(yīng)用也是成本有效的。沒有必要采用在深焊縫中使用特定的高成本埋弧焊顆粒焊藥，而在上游焊接通道中采用較便宜的顆粒焊藥填充深窄凹槽。本發(fā)明利用低成本成分，并按照標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行操作以生產(chǎn)焊接金屬，該焊接金屬具有低可擴(kuò)散氫含量，并且即使在窄深凹槽的底部也具有非常好的熔渣去除性能。主要在歐洲實(shí)用的窄深凹槽以及在近海處焊接的其它地方以及高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)焊接采用非常窄的凹槽來降低焊接成本。這種窄凹槽需要良好的熔渣去除能力，特別是在第一通道。如果凹槽非常窄，很難從深凹槽的底部去除熔渣。較少限制但仍具有挑戰(zhàn)性的窄凹槽結(jié)構(gòu)具有大約30°的壁角；然而，通過本發(fā)明得到了一種深凹槽埋弧焊接，其符合良好熔渣去除能力和低可擴(kuò)散氫含量的需要。通常通過手工操作可以從這些深窄凹槽中去除熔渣；因此，如果有對(duì)去除的抗性，必須是輕微的。而且，熔渣殘留物必須不能滲入第一通道和窄深凹槽之間的焊趾內(nèi)。
本發(fā)明提供了窄深凹槽更低區(qū)域內(nèi)的焊接，該焊接沒有殘余物實(shí)質(zhì)上清潔。由于本發(fā)明顆粒焊藥的成本通常與普通埋弧焊藥相當(dāng)，因此新型焊藥可以經(jīng)濟(jì)地用于窄凹槽的所有通道中。沒有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的理由來針對(duì)深凹槽各種焊接通道使用不同的焊藥。
新型焊藥用于雙末端管道來產(chǎn)生合格的焊接，以準(zhǔn)備將從焊接車間去除連接部分用于野外管線建設(shè)。該焊藥用于近海焊接、結(jié)構(gòu)制造、壓力管、船舶建筑物以及風(fēng)塔。其使用的結(jié)果是焊接金屬中的低可擴(kuò)散氫水平，其中氫水平被限定在4ml/100g焊接金屬以下。這種新型的焊藥被設(shè)計(jì)為提供容易的深凹槽熔渣去除能力并產(chǎn)生很好的焊接金屬韌性。這種新型的焊藥提供了按照AWS A4.3～93小于H4級(jí)別的氫水平。測(cè)試表明了在這種堿性下比其它焊藥更容易的深凹槽熔渣去除能力。優(yōu)選實(shí)施例的堿性指數(shù)為2.6，通常顆粒大小為10目～60目之間，這表明通常顆粒大小通常在250～2,000微米的范圍內(nèi)。該顆粒大小產(chǎn)生了焊藥堆的堆積密度或者“表觀密度”，其優(yōu)化了焊藥負(fù)荷。焊藥負(fù)荷在允許氣體去除和在固化之前覆蓋熔化的金屬焊縫之間得到很好的平衡。用于在AWS A5.17～97下低碳鋼的使用該新型焊藥進(jìn)行埋弧焊接的推薦焊條包括EM 13K、EH 11K、EH 12K、EM 12K以及EM 14K。如果用于需要按照AWS A5.23～97低合金焊條的埋弧焊接工藝中，這種新型焊藥用于焊條ENi 1K、EF2、EF3、ENi5、EA3K、EB2、EB3和EM2以及其它低合金和低碳鋼焊條，以及按照Euronorm和ISO標(biāo)準(zhǔn)分類的類似焊條。新型焊藥與上述焊條的結(jié)合使用是不同焊接工藝的代表。在所有情況下，可擴(kuò)散氫少于4ml/100g。為了達(dá)到有利于新型低成本高堿性焊藥的結(jié)果，焊藥含有特定成分的特殊摻雜物以及已知用于生產(chǎn)高堿性焊藥的通用焊藥成分。通過使用特定的成分，提供了具有優(yōu)異的熔渣去除性能的H4高堿性焊藥。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種高堿性的顆?；蛘呶⒘：杆?。該焊藥用于弧焊接，特別是厚金屬板窄深凹槽的較低部分，例如厚度通常為大約0.5英寸的金屬板。這種焊藥在焊接金屬中產(chǎn)生小于7ml/100g的可擴(kuò)散氫。根據(jù)本發(fā)明，這種新型焊藥被分類為H4，其含有占焊藥0.5～3.5％重量范圍的具有有效量可釋放熱量二氧化碳的含二氧化碳化合物。優(yōu)選的范圍是0.9～1.5％重量。以這種方式，弧焊接工藝過程中的熱釋放了高體積的二氧化氮以放到周圍大氣中。二氧化碳也用于攪動(dòng)熔化的焊接金屬以輔助去除可擴(kuò)散的氫和獲得最終焊縫的良好光滑外觀。該焊藥也含有超過15％重量的低熔點(diǎn)化合物和液體粘合劑以形成被磨碎進(jìn)入最終顆粒焊藥的塊狀物。低熔點(diǎn)化合物顯著提高了焊接操作后熔渣的去除能力并輔助大量釋放二氧化碳來產(chǎn)生外觀良好的清潔焊縫。根據(jù)本發(fā)明的一方面，上述高堿性焊藥含有以硅酸鹽或者氟化物形式的低熔點(diǎn)化合物。事實(shí)上，優(yōu)選的低熔點(diǎn)化合物是硅酸鹽，例如硅酸鈉、硅酸鉀和硅酸錳或者這些硅酸鹽的結(jié)合。
可以看出，本發(fā)明包括顆粒狀高堿性焊藥，其釋放大量體積的二氧化碳，同時(shí)還包括與其結(jié)合的相對(duì)大量的低熔點(diǎn)材料，其輔助最終熔渣可釋放性。熔渣被上下移動(dòng)的二氧化碳攪拌，其提供了在所形成熔渣周圍的保護(hù)氣體。
上述的焊藥可以被修飾為具有特定的顆粒大小，以便至少90％的顆粒在10～100目網(wǎng)篩范圍內(nèi)。這種顆粒等級(jí)提供了在焊藥被加工后的表觀密度，這樣在焊縫熔化金屬上的焊藥堆在覆蓋焊縫和使氣體從焊縫以及從焊縫上形成焊渣的焊藥向上運(yùn)動(dòng)之間具有控制的平衡。為了產(chǎn)生所堆積焊藥堆的這種表觀密度或者堆積密度，該等級(jí)提供了寬泛的顆粒大小，其中超過70％的顆粒在10～60目網(wǎng)篩范圍內(nèi)。
本發(fā)明的主要目的是提供一種用于埋弧焊的低成本高堿性焊藥，該焊藥被分級(jí)為H4焊藥并且包括含二氧化碳的化合物，其中該化合物具有有效量的熱釋放二氧化碳，其在焊接操作的過程中被釋放，以在焊接金屬周圍形成二氧化碳?xì)夥詹噭?dòng)熔化的焊接金屬和熔化的熔渣。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于埋弧焊的高堿性低成本焊藥，其產(chǎn)生少量的可擴(kuò)散氫以及容易去除的熔渣，特別是用于深窄凹槽焊接操作。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于埋弧焊的焊藥，該焊藥在深凹槽焊接操作中產(chǎn)生低可擴(kuò)散氫水平并具有非常好的熔渣去除能力。最終的焊接金屬也具有良好的焊接金屬韌性和低冷裂化特征。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種焊藥，如上所述，該焊藥的表觀密度可以覆蓋熔化的金屬，但可以使氣體在焊藥在融化形成熔渣時(shí)，穿過焊藥向上運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種焊藥，如上所述，該焊藥提供較好的深凹槽熔渣去除能力，可以用于需要低溫沖擊韌性的多通道低碳鋼焊接以及用于需要低溫沖擊韌性的多通道低合金鋼焊接中。而且，通過埋弧焊接所形成的最終焊接金屬可以用于應(yīng)力釋放的應(yīng)用中。
通過下面的描述和附圖，本發(fā)明的這些和其它目的以及優(yōu)點(diǎn)將變得清楚。


圖1是表示使用根據(jù)本發(fā)明制造焊藥的埋弧焊工藝的橫截面示意圖；圖2是表示通過本發(fā)明焊藥得到的某些特征的局部示意圖；圖3是制造本發(fā)明焊藥方法的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是在厚金屬板中深窄凹槽的局部橫截示意圖，其形成采用本發(fā)明焊藥的主要優(yōu)點(diǎn)；圖5是與圖4類似的示意圖，表示另一個(gè)深窄凹槽來呈現(xiàn)使用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)表示在埋弧焊工藝中各種后續(xù)焊接通道；以及圖6是另一個(gè)使用具有本發(fā)明一個(gè)特征的焊藥的通用橫截面示意圖。
具體實(shí)施例方式
在埋弧焊中，來自焊條的電弧被埋在顆粒焊藥內(nèi)，如圖1所示，焊條以犁地(plowing)的動(dòng)作穿過顆粒焊藥移動(dòng)。本發(fā)明提供一種新型焊藥F，其可以用于標(biāo)準(zhǔn)的埋弧焊接工藝中，特別是在深窄凹槽中焊接的工藝A。在工藝A中，具有任何焊接工藝所需化學(xué)組分的焊條E在推進(jìn)的焊條E和加工件WP之間形成了電弧。焊條朝下延伸進(jìn)由標(biāo)準(zhǔn)焊藥進(jìn)料器10所提供的顆粒焊藥F內(nèi)。顆粒焊藥F的起始焊藥堆20在區(qū)域22內(nèi)被與焊條E和進(jìn)料器10一起沿著圖1中箭頭表示方向運(yùn)動(dòng)的擋板(dam)30拉平。水平焊藥區(qū)域22是顆粒焊藥的操作區(qū)域，焊條E被電弧a熔化時(shí)在該區(qū)域穿過以在底凹槽40堆積融化的金屬焊熔漿50(metal puddle)。在焊條E向右移動(dòng)時(shí)，融化的金屬熔漿50硬化成金屬焊縫52，其具有由焊藥F所產(chǎn)生的上層熔渣54以在固化過程中形成和保護(hù)焊接金屬。本發(fā)明涉及提供一種用于焊藥F的新型組合物，該焊藥具有釋放大量二氧化碳的能力。在弧焊接工藝和隨后的金屬焊縫52和熔渣54的固化過程中，通過熔化焊藥F釋放CO2。根據(jù)本發(fā)明，顆粒焊藥F被制造為高堿性電中性助熔劑，其非常適合近海、壓力管道、風(fēng)塔建筑和船舶建筑工業(yè)中的埋弧大型材料焊接的需要。該焊藥為焊接金屬52提供7ml/100g以下的低可擴(kuò)散氫含量。這種新型的焊藥被設(shè)計(jì)為提供容易的深凹槽熔渣去除能力，并為金屬52提供非常好的屈服強(qiáng)度和韌性。制造這種焊藥，并且其提供AWS規(guī)格A4.3～93中所要求的低可擴(kuò)散氫水平。通過使用新型焊藥，埋弧焊工藝的第一深凹槽焊接通道具有容易去除的熔渣54。優(yōu)選實(shí)施方式的堿性指數(shù)為2.6，顆粒大小通常在美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的10～100目網(wǎng)篩選大小之間。顆粒大小通常為250～2000微米。這種等級(jí)的大小產(chǎn)生可以物理覆蓋焊縫52而防止氣體例如CO2和氫氣散走的堆積密度。該密度是1.2g/ml。該焊藥主要用于窄深凹槽。由于價(jià)格便宜，因此其可以經(jīng)濟(jì)地用于低碳鋼或者低合金鋼的多通道以產(chǎn)生低溫沖擊韌性。如果需要改變焊縫和/或基板的機(jī)械性能，則對(duì)所得到焊縫52進(jìn)行應(yīng)力減輕。各種類型的低碳鋼焊條和低合金焊條，包括符合AWS標(biāo)準(zhǔn)A5.17～97和A5.23～97的焊條，可以有效地用作圖1所示工藝A中的焊條E。本發(fā)明的焊藥F利用標(biāo)準(zhǔn)的顆粒焊藥技術(shù)來提供大于2.0的高堿性指數(shù)。這是埋弧焊藥工藝中的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。這種焊藥被修飾成具有如表1所示的通用配方。
表1(焊藥)

顆粒焊藥F的一個(gè)改進(jìn)是使用大量的含碳酸鹽組分，例如碳酸鈣。在用電弧a加熱熔化焊藥F時(shí)，這種碳酸鹽釋放二氧化碳。在焊藥F中可以釋放的二氧化碳通常在占焊藥重量0.5％～3.5％的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.9％～1.5％的范圍內(nèi)。這引起了大量的可釋放的CO2，其形成如圖2所示具有機(jī)械和物理特征的保護(hù)氣體，其中焊藥F被熔化以在金屬50上形成熔化的焊藥60。如果焊藥被高溫電弧熔化，二氧化碳從熔化的焊藥或者熔渣中釋放出來以產(chǎn)生保護(hù)性的二氧化碳?xì)夥胀鈿せ蛘邔?0。這種保護(hù)層防止氫氣和氮?dú)膺M(jìn)入，并使得可擴(kuò)散氫脫離熔化的金屬漿50。顆粒焊藥和上述熔化焊藥中的CO2氣氛70提供了保護(hù)氣體，其防止大氣污染物的進(jìn)入，同時(shí)提供了金屬50內(nèi)熔化金屬的攪動(dòng)行為。這種攪動(dòng)行為將可擴(kuò)散氫從熔化的金屬中釋放出來，以將可擴(kuò)散氫降低到低于大約4ml/100g的水平，所以焊藥被分類為H4。因此，在焊接過程中，高水平的碳酸鹽在焊接過程中釋放CO2保護(hù)氣體并攪動(dòng)熔化的金屬漿50。優(yōu)選碳酸鹽由碳酸鈣提供，然而，其也可以由碳酸鎂、碳酸鍶或者碳酸鉀或者任何其它在焊接電弧中以與碳酸鈣相似的方式分解的碳酸鹽來提供。作為一個(gè)特征，本發(fā)明可以使用任何在焊接溫度下能夠轉(zhuǎn)化成氣體的固體，但其不能損害焊接金屬的性能。這些類似于CO2的釋放，其包含在本發(fā)明中，但目前不是優(yōu)選的。
作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，新型焊藥F中含有高水平的低熔點(diǎn)化合物。表1中的這些化合物是硅酸鹽、氧化錳和氟化鈣。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，焊藥F中的低熔點(diǎn)化合物大于焊藥的10％重量，優(yōu)選在焊藥的10～35％重量范圍內(nèi)。焊藥中的低熔點(diǎn)化合物改善熔渣的可去除能力，并通常在全部焊藥組分的15～50％的范圍內(nèi)。新型焊藥含有其它需要的組分以得到焊藥組合物，例如標(biāo)準(zhǔn)的粘合劑或者粘合劑的組合。
為了提供顆粒焊藥F的必要平均密度或者堆積密度，焊藥主要在10～100目網(wǎng)篩范圍內(nèi)。這使得焊藥可以堆積在熔化的金屬周圍來保護(hù)熔化的金屬以免污染物進(jìn)入，而其正好足以產(chǎn)生滿意的焊縫外觀。本發(fā)明包括通常在10～100目范圍內(nèi)的等級(jí)顆粒大小，然而，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，焊藥中至少70％的顆粒在10～60目的網(wǎng)篩范圍內(nèi)。采用網(wǎng)篩大小來進(jìn)一步提高熔渣54的去除特征并改善焊縫的外觀。
在工藝A中新型焊藥與標(biāo)準(zhǔn)焊條結(jié)合使用產(chǎn)生了表2中列出的物理特征和性能。
表2(焊接金屬)

對(duì)新型高堿性焊藥的制造是根據(jù)圖3中所示的標(biāo)準(zhǔn)工藝100進(jìn)行，其中通過多種容器例如三個(gè)儲(chǔ)料罐102、104和106來提供各種成分。儲(chǔ)料罐的數(shù)字是由焊藥中所使用成分的數(shù)字決定的。這些化學(xué)試劑被粘合劑例如硅酸鈉粘合。來自多個(gè)容器的顆?；瘜W(xué)試劑和來自進(jìn)料108的粘合劑在混合器110中被混合在一起。這形成了接下來被定型和燒制的材料以生產(chǎn)顆粒焊藥。成分之一是大量的含碳酸鹽化合物，例如碳酸鈣?；旌掀?10材料中碳酸鈣的量由第一水平X表示?；旌喜牧线M(jìn)入加熱設(shè)備112中，其干燥這些成分并與粘合劑或者多種粘合劑形成結(jié)塊。碳酸鹽可以降低到第二水平Y(jié)。如果加熱操作具有接近碳酸鹽分解溫度的高溫，該水平可以低于水平X。通過加熱得到的結(jié)塊進(jìn)入磨碎設(shè)備114，其將已經(jīng)通過加熱步驟被干燥和變硬的大顆粒磨碎。
篩選操作120將焊藥分級(jí)，以便其具有分布在按照美國(guó)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)通常10～100目范圍的顆粒大小。測(cè)定大小的操作得到焊藥F的表觀密度。通過控制顆粒大小分布來優(yōu)化這種表觀密度，以便在熔化的金屬上的焊藥負(fù)荷在覆蓋金屬和使氣體從焊藥中散出之間得到平衡。表觀密度與含有焊藥F的個(gè)體顆粒的實(shí)際密度不同，其中實(shí)際密度被稱作焊藥的“真實(shí)密度”。實(shí)際上，真實(shí)密度通常為1.2g/ml。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，超過70％的焊藥大小為10～60目。至少大約90％的顆粒在10～100目范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，2％的顆粒的分布在10～12目網(wǎng)篩大小、50％在12～20目網(wǎng)篩大小、40％在20～40目網(wǎng)篩大小、5％在40～60目網(wǎng)篩大小以及2％在60～100目網(wǎng)篩大小。其余的1％是比100目網(wǎng)篩大小要細(xì)。通過根據(jù)圖3所示的方法生產(chǎn)表1所列焊藥，提供了新型埋弧焊顆粒焊藥，其在深窄凹槽焊接操作中產(chǎn)生低可擴(kuò)散氫含量以及優(yōu)異的熔渣去除能力。圖4和5表示兩個(gè)這樣的操作。
圖4中，在金屬板202和204之間形成窄深凹槽200。間隔的平板具有1.0英寸的厚度。邊墻210和212與底214成大約5°的角度，或者半徑通常在6～10mm范圍內(nèi)，但有時(shí)在3～10mm范圍內(nèi)。這種類型的窄深凹槽通常在歐洲使用，但有時(shí)也在美國(guó)和其它國(guó)家使用。焊藥F在底214更低的區(qū)域具有優(yōu)勢(shì)，然而其價(jià)格便宜并可以經(jīng)濟(jì)地用于隨后的通道以填充凹槽200。圖5中所示的凹槽222通常用于美國(guó)并包括金屬板222和224，其中斜邊墻230和232通常與底深窄截面234成30°的夾角。在所示的深凹槽焊接操作中，使用支撐板240來控制底部焊縫250在窄區(qū)域234的形成。焊藥F可以方便用于堆積底部焊縫250來生產(chǎn)低可擴(kuò)散氫以及同時(shí)具有優(yōu)異的從深凹槽去除特征的熔渣。這樣，需要很少的體力來去除來自凹槽200和220的焊接操作中的第一通道的熔渣。通過含有定義為含碳酸鹽化合物的產(chǎn)生大量二氧化碳的化合物，來改進(jìn)焊藥F，該化合物用于降低焊接金屬中的氫和氮水平。由如上所述的優(yōu)化摻入大小，低熔化溫度的組分輔助焊藥的熔渣去除性能。由于焊藥的表觀密度，顆粒大小的這種等級(jí)也輔助了焊縫的成形。焊藥可以用于隨后焊縫252和254的埋弧焊。
本發(fā)明的新型焊藥主要用于圖1所示的埋弧焊，用于底部焊縫和隨后的焊縫，例如252和254；然而，高含量含碳酸鹽化合物也可以用于焊絲300中，其具有外鞘302和顆粒狀微粒材料的中心核304。芯304包括焊藥體系和合金試劑。這種類型的焊藥體系含有至少0.9％的含碳酸鹽化合物，這樣在焊接過程中焊藥體系釋放二氧化碳保護(hù)氣體。這種焊藥芯的概念是本發(fā)明的副產(chǎn)品。
用于埋弧焊任何類型的焊條已經(jīng)在本發(fā)明進(jìn)行了描述。本發(fā)明包括這種焊條和表1所定義的顆粒焊藥的結(jié)合使用。
權(quán)利要求
1.一種用于埋弧焊的高堿性顆粒焊藥，其在焊接金屬中產(chǎn)生少于7ml/100g的可擴(kuò)散氫，所述焊藥包括占焊藥0.5～3.5％重量的具有有效量可放熱二氧化碳的含二氧化碳化合物，以及超過10％重量的低熔點(diǎn)化合物和粘合劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊藥，其中所述含二氧化碳化合物是碳酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊藥，其中所述碳酸鹽選自碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸錳、碳酸鍶及其混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焊藥，其中所述低熔點(diǎn)化合物是硅酸鹽或者氟化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的焊藥，其中所述硅酸鹽是硅酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊藥，其中所述低熔點(diǎn)化合物是硅酸鹽或者氟化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的焊藥，其中所述硅酸鹽是硅酸鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的焊藥，其中所述低熔點(diǎn)化合物占所述焊藥的10～35％重量的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的焊藥，其中所述低熔點(diǎn)化合物占所述焊藥的10～35％重量的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焊藥，其中所述低熔點(diǎn)化合物占所述焊藥的10～35％重量的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的焊藥，其中所述低熔點(diǎn)化合物占所述焊藥的10～35％重量的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焊藥，其中所述低熔點(diǎn)化合物占所述焊藥的10～35％重量的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊藥，其中所述低熔點(diǎn)化合物占所述焊藥的10～35％重量的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊藥，其中所述低熔點(diǎn)化合物占所述焊藥的10～35％重量的范圍內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的焊藥，其中所述顆粒微粒中，至少大約90％的微粒在10～100目網(wǎng)篩范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的焊藥，其中至少70％的微粒在10～60目網(wǎng)篩范圍內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊藥，其中所述顆粒微粒中，至少大約90％的微粒在10～100目網(wǎng)篩范圍內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的焊藥，其中所述焊接在兩個(gè)加工件的凹槽中，具有大于大約1/4英寸的厚度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的焊藥，其中所述厚度為大約0.5英寸。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的焊藥，其中所述焊接在兩個(gè)加工件的凹槽中，具有大于大約1/4英寸的厚度。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的焊藥，其中所述厚度為大約0.5英寸。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊藥，其中所述焊接在兩個(gè)加工件的凹槽中，具有大于大約1/4英寸的厚度。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的焊藥，其中所述厚度為大約0.5英寸。
24.一種延伸凹槽的埋弧焊接方法，凹槽在加工件之間厚度大于大約0.5英寸，所述方法包括(a)采用一種焊藥，其包括占焊藥0.5～3.5％重量的具有有效量可放熱二氧化碳的含二氧化碳化合物；(b)將焊條相對(duì)移動(dòng)到所述凹槽；以及(c)在所述焊條和所述加工件之間進(jìn)行電弧焊接過程。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述化合物占焊藥的0.9～1.5％重量范圍內(nèi)。
全文摘要
一種用于埋弧焊的高堿性顆粒焊藥，其在焊接金屬中產(chǎn)生少于7ml/100g的可擴(kuò)散氫，所述焊藥含有占焊藥0.5～3.5％重量的具有有效量可放熱二氧化碳的含二氧化碳化合物，以及超過10％重量的低熔點(diǎn)化合物和粘合劑。
文檔編號(hào)B23K9/18GK1876313SQ20061006743
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2006年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月6日
發(fā)明者阿希什·卡普爾, 特雷沙·A.·麥爾菲 申請(qǐng)人:林肯環(huán)球公司