一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條、制備方法及焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種海洋工程用焊條，尤其涉及一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條、制備方法及焊接方法，同樣適合海洋工程船舶、海洋輸油管道以及核電等高強(qiáng)度耐海水腐蝕設(shè)備制造領(lǐng)域。按以下步驟進(jìn)行：藥粉的燒結(jié)預(yù)處理→粘結(jié)劑的配置→配粉精度、拌粉調(diào)粉均勻性控制→焊條的制備→焊條烘焙時(shí)間及溫度控制.一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條、制備方法及焊接方法，抗海水腐蝕性強(qiáng)，超低氫，高強(qiáng)高韌性和高純凈度，適用于海洋工程。
【專利說(shuō)明】一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條、制備方法及焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海洋工程用焊條，尤其涉及一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條、制備方法及焊接方法，同樣適合海洋工程船舶、海洋輸油管道以及核電等高強(qiáng)度耐海水腐蝕設(shè)備制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)在石油化工、海洋工程裝備等大厚度(100mm) TMCP高性能鋼研究方面已經(jīng)取得極大突破，焊接材料廠家在焊材的雜質(zhì)元素控制方面尚未突破關(guān)鍵技術(shù)，還未開發(fā)出該類先進(jìn)焊接材料。高純度、高強(qiáng)度、超低氫、高韌性、耐腐蝕的海洋工程焊接材料研制難度較大，是焊材研發(fā)領(lǐng)域的高新技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)應(yīng)用在海洋工程裝備上的高強(qiáng)度、耐腐蝕焊條主要還依賴國(guó)外進(jìn)口，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品基本處于研發(fā)狀態(tài)。另外，針對(duì)焊接材料的研究，主要集中在與母材的等強(qiáng)匹配，常規(guī)力學(xué)性能研究及焊接工藝評(píng)定方面，而且焊接材料的配比也大都采用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)方法，并沒(méi)有深入的進(jìn)行研究。事實(shí)上，整個(gè)海洋裝備的失效往往是從焊接結(jié)構(gòu)開始，而焊接結(jié)構(gòu)最薄弱的部位又在焊接接頭，焊接接頭組織及力學(xué)性能的不均勻性、焊接接頭殘余應(yīng)力等將會(huì)造成整個(gè)焊接結(jié)構(gòu)的破壞。
[0003]新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)海洋工程裝備制造業(yè)發(fā)展取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，特別是海洋油氣開發(fā)裝備具備了較好的發(fā)展基礎(chǔ)，在環(huán)渤海地區(qū)、長(zhǎng)三角地區(qū)、珠三角地區(qū)初步形成了具有一定集聚度的產(chǎn)業(yè)區(qū)，涌現(xiàn)出一批具有競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)(集團(tuán))。目前，我國(guó)已基本實(shí)現(xiàn)淺水油氣裝備的自主設(shè)計(jì)建造，部分海洋工程船舶已形成品牌，深海裝備制造取得一定突破。但是，與世界先進(jìn)水平相比，產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于幼稚期，經(jīng)濟(jì)規(guī)模和市場(chǎng)份額小，研發(fā)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力薄弱，核心技術(shù)依賴國(guó)外，尚未形成具有較強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的專業(yè)化制造能力，基本處于產(chǎn)業(yè)鏈的低端，配套能力嚴(yán)重不足，核心設(shè)備和系統(tǒng)主要依靠進(jìn)口，產(chǎn)業(yè)體系不健全，相關(guān)服務(wù)業(yè)發(fā)展滯后。
[0004]海洋工程中焊接材料首先必須要有好的抗海水腐蝕性能，另外要求焊縫金屬裂紋敏感性小，保證滿足高強(qiáng)度要求，提高焊縫金屬和熱影響區(qū)的韌性以及較低的稀釋率。海洋平臺(tái)為了減輕自重并承擔(dān)高壓，一般都采用低合金高強(qiáng)鋼，因此焊材的設(shè)計(jì)也應(yīng)滿足低合金高強(qiáng)高韌性的要求。另外，海洋工程焊接結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期在低溫海水中服役，要求焊道擴(kuò)散氫含量較低，以防止氫致延遲裂紋，還要求焊材具有好的抗低溫沖擊韌性的要求。在這方面，昆山京群焊材科技有限公司開發(fā)了 50?IOOkg級(jí)別的焊材。天津市金橋焊材集團(tuán)有限公司開發(fā)了 J607RH、J707RH及J807RH焊條高強(qiáng)度高韌性焊條，擴(kuò)散氫含量3.65ml/100g,但是并沒(méi)有研究其抗腐蝕性能、低溫韌性及在海洋工程方面的應(yīng)用。
[0005]洛陽(yáng)船舶材料研究所針對(duì)船體用鋼IOCrSiNiCu，研制了與之配套的超低氫高韌性焊條，并對(duì)其常規(guī)力學(xué)性能、抗裂性、耐海水腐蝕性等進(jìn)行了研究，屈服強(qiáng)度可達(dá)到470MPa左右，但還不能應(yīng)用于更高強(qiáng)級(jí)別鋼的焊接中。武漢鐵錨焊接材料股份有限公司研制了超低氫高韌性CJ807RH焊條，并對(duì)其力學(xué)性能及焊接工藝進(jìn)行了分析，但是并未對(duì)其能否適應(yīng)海洋平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)工況特點(diǎn)進(jìn)行分析。[0006]國(guó)內(nèi)一些企業(yè)及科研院所雖然研制了不同系列的超低氫高韌性焊條，但是并未對(duì)其進(jìn)行深入的研究，尤其是并未結(jié)合深水海洋平臺(tái)用鋼的實(shí)際使用工況，從抗海水腐蝕、超低氫、焊接接頭局部力學(xué)性能評(píng)價(jià)，高強(qiáng)高韌性、高純凈度等方面綜合進(jìn)行分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種高強(qiáng)高韌、低碳含量、高純凈度的堿性低氫焊條，使之能克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)的一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條、制備方法及焊接方法。
[0008]本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的:
一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條， 按重量百分比進(jìn)行配比:
(1)藥皮組份:
大理石25~35%，螢石15~25%，硅酸鹽3~6%，脫氧劑5~12%，合金劑10~18%，預(yù)處理粉10~20%;
(2)精煉焊芯組份:
C^0.020%, Si ^ 0.050%, Mn 0.40 ~0.60%, S = 0.006%, P = 0.006%, Cr ^ 0.05%,Mo 芻 0.05%, Ni ^ 0.05%, Cu ^ 0.05, As ^ 0.001%。
[0009]作為優(yōu)選，所述的脫氧劑為硅鐵、錳鐵其中的一種。
[0010]作為優(yōu)選，所述的合金劑為金屬鉻鑰鐵、鎳粉、銅粉、稀土硅鐵其中的一種。
[0011]作為優(yōu)選，所述的預(yù)處理粉為碳酸鈣、鎂砂、氧化鋁、鈦白粉的混合物。
[0012]一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條的制備方法，按以下步驟進(jìn)行:
(1)、藥粉的燒結(jié)預(yù)處理:
把藥皮組份中的預(yù)處理粉進(jìn)行混合形成預(yù)處理混合粉，在預(yù)處理混合粉中加入粘接齊?，進(jìn)行室溫放置12~24小時(shí)進(jìn)行晾干處理，形成藥粉；
把晾干后的藥粉放入燒結(jié)爐中，在燒結(jié)爐用800~900°C的高溫進(jìn)行烘焙，烘焙的時(shí)間為I~2小時(shí)，以充分脫去藥粉中的結(jié)晶水和吸附水；
把烘焙后的藥粉采用機(jī)械破碎方法制備成60~100目粉狀顆粒；
(2)、粘結(jié)劑的配置:
采用濃度為38~42 %的鉀水玻璃和濃度為50~54 %的鈉水玻璃，按照1:1混合后攪拌均勻，形成鉀鈉混合水玻璃；
(3)、配粉精度、拌粉調(diào)粉均勻性控制:
采用高精度量器進(jìn)行稱量，以減小配粉誤差、精確控制微量合金元素的成分波動(dòng)；
將本步驟(1)中所得的預(yù)處理混合粉和權(quán)利要求書I的藥皮其它組份按照配方要求稱量后，在立式順流攪拌機(jī)中干混攪拌，拌粉時(shí)間為5~8min，確保藥粉混合均勻，干拌后進(jìn)入濕拌工序，若長(zhǎng)時(shí)放置會(huì)加大合金劑和礦物粉料的分層；
加入步驟(2)中配置的鉀鈉混合水玻璃進(jìn)行濕拌，鉀鈉混合水玻璃的加入量為18~21%,進(jìn)行充分的攪拌,攪拌時(shí)間為5~IOmin,攪拌速度為25~40n/min ；
濕拌混勻后，藥粉轉(zhuǎn)入到碾壓式拌粉設(shè)備進(jìn)行碾壓，碾輪轉(zhuǎn)速為15~20n/min，碾壓時(shí)間為10~15min，以使鉀鈉混合水玻璃充分滲透到藥粉中；
(4)、焊條的制備:按照權(quán)利要求1所述焊芯組分在配套鋼廠精煉焊芯，把步驟(3)中充分碾壓的藥粉和符合要求的精煉焊芯，在250噸焊條涂壓機(jī)中制備成焊條；
(5)、焊條烘焙時(shí)間及溫度控制:
把步驟(4)中制備好的焊條在溫度為110°C以下進(jìn)行低溫烘焙，低溫烘焙時(shí)間控制在5~7小時(shí)，低溫烘焙過(guò)程進(jìn)行排潮處理，嚴(yán)格控制升溫速度，以保證水分蒸發(fā)速度適宜；低溫烘焙結(jié)束后進(jìn)行高溫烘焙；
高溫烘焙的溫度控制在380~400°C，烘焙的時(shí)間為1.5~2小時(shí)；
可得到極低的藥皮含水量， 大大降低焊條擴(kuò)散氫含量；
作為優(yōu)選，所述的粘接劑為水玻璃。
[0013]一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條的焊接方法，按以下步驟進(jìn)行:
(1)、在焊接之前把焊條經(jīng)380~400°C的溫度烘焙I小時(shí)，放在保溫箱中備用；
(2)、按照工藝要求制備坡口，并打磨露出新鮮金屬面，去除鋼板表面的油污及雜質(zhì)；
(3)、電源極性采用直流反接，焊前鋼板預(yù)熱溫度不低于150°C，采用短弧焊接，焊接道溫控制在180~220°C，焊接熱輸入量控制在1.8~2.0Kj/cm ；
(4)、焊后立即進(jìn)行消除應(yīng)力處理，鋼板用石棉覆蓋層在200~250°C保溫2~3小時(shí)，緩冷至室溫。
[0014]此焊條焊接的焊縫，焊縫金屬?gòu)?qiáng)度高(Rm≥780MPa) ;Cr、N1、Mo、Cu、Re合理匹配能強(qiáng)韌化焊縫，提高其耐大氣及海水腐蝕性能。擴(kuò)散氫可控制在3.5ml/100g以下(水銀法)；藥皮含水量< 0.12%。能有效降低焊條藥皮焊接過(guò)程中S、P雜質(zhì)元素的過(guò)渡，焊縫金屬:C≤0.05%, S≤0.006%, P≤0.010%。稀土能細(xì)化晶粒、改善夾雜物形貌及尺寸、提高焊縫金屬低溫韌性，少量Cu富集于奧氏體并提高其低溫穩(wěn)定性，_60°C低溫沖擊可達(dá)70J以上。
[0015]本發(fā)明提供的一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條、制備方法及焊接方法，抗海水腐蝕性強(qiáng)，超低氫，高強(qiáng)高韌性和高純凈度，適用于海洋工程。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
實(shí)施例1:一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條，按重量百分比進(jìn)行配比:
(1)、藥皮組份:
大理石25%，螢石15%，硅酸鹽3%，脫氧劑5%，合金劑10%，預(yù)處理粉10%;
(2)、精煉焊芯組份:
C^0.020%, Si ^ 0.050%, Mn 0.40 ~0.60%, S = 0.006%, P = 0.006%, Cr ^ 0.05%,Mo 芻 0.05%, Ni ^ 0.05%, Cu ^ 0.05, As ^ 0.001%。
[0017]所述的脫氧劑為硅鐵。
[0018]所述的合金劑為金屬鉻鑰鐵。
[0019]所述的預(yù)處理粉為碳酸鈣、鎂砂、氧化鋁、鈦白粉的混合物。
[0020]一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條的制備方法，按以下步驟進(jìn)行:
(I)、藥粉的燒結(jié)預(yù)處理:
把藥皮組份中的預(yù)處理粉進(jìn)行混合形成預(yù)處理混合粉，在預(yù)處理混合粉中加入粘接齊?，進(jìn)行室溫放置12小時(shí)進(jìn)行晾干處理，形成藥粉；把晾干后的藥粉放入燒結(jié)爐中，在燒結(jié)爐用800°C的高溫進(jìn)行烘焙，烘焙的時(shí)間為I小時(shí)，以充分脫去藥粉中的結(jié)晶水和吸附水；
把烘焙后的藥粉采用機(jī)械破碎方法制備成60目粉狀顆粒；
(2)、粘結(jié)劑的配置:
采用濃度為38%的鉀水玻璃和濃度為50%的鈉水玻璃，按照1:1混合后攪拌均勻，形成鉀鈉混合水玻璃；
(3)、配粉精度、拌粉調(diào)粉均勻性控制:
采用高精度量器進(jìn)行稱量，以減小配粉誤差、精確控制微量合金元素的成分波動(dòng)；
將本步驟(1)中所得的預(yù)處理混合粉和權(quán)利要求書I的藥皮其它組份按照配方要求稱量后，在立式順流攪拌機(jī)中干混攪拌，拌粉時(shí)間為5min，確保藥粉混合均勻，干拌后進(jìn)入濕拌工序，若長(zhǎng)時(shí)放置會(huì)加大合金劑和礦物粉料的分層；
加入步驟(2)中配置的鉀鈉混合水玻璃進(jìn)行濕拌，鉀鈉混合水玻璃的加入量為18%，進(jìn)行充分的攪拌，攪拌時(shí)間為5min,攪拌速度為25n/min ；
濕拌混勻后，藥粉轉(zhuǎn)入到碾壓式拌粉設(shè)備進(jìn)行碾壓，碾輪轉(zhuǎn)速為15n/min，碾壓時(shí)間為1Omin,以使鉀鈉混合水玻璃充分滲透到藥粉中；
(4)、焊條的制備:
按照權(quán)利要求1所述焊芯組分在配套鋼廠精煉焊芯，把步驟(3)中充分碾壓的藥粉和符合要求的精煉焊芯，在250噸焊條涂壓機(jī)中制備成焊條；
(5)、焊條烘焙時(shí)間及溫度控制:
把步驟(4)中制備好的焊條在溫度為110°C以下進(jìn)行低溫烘焙，低溫烘焙時(shí)間控制在5小時(shí)，低溫烘焙過(guò)程進(jìn)行排潮處理，嚴(yán)格控制升溫速度，以保證水分蒸發(fā)速度適宜；
低溫烘焙結(jié)束后進(jìn)行高溫烘焙；
高溫烘焙的溫度控制在380°C，烘焙的時(shí)間為1.5小時(shí)；
所述的粘接劑為水玻璃。
[0021]一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條的焊接方法，按以下步驟進(jìn)行:
(1)、在焊接之前把焊條經(jīng)380°c的溫度烘焙1小時(shí)，放在保溫箱中備用；
(2)、按照工藝要求制備坡口，并打磨露出新鮮金屬面，去除鋼板表面的油污及雜質(zhì)；
(3)、電源極性采用直流反接，焊前鋼板預(yù)熱溫度不低于150°C，采用短弧焊接，焊接道溫控制在180°C，焊接熱輸入量控制在1.8Kj/cm ；
(4)、焊后立即進(jìn)行消除應(yīng)力處理，鋼板用石棉覆蓋層在200°C保溫2小時(shí)，緩冷至室溫。
[0022]實(shí)施例2:—種高強(qiáng)度海洋工程用焊條，按重量百分比進(jìn)行配比:
(1)、藥皮組份:
大理石30%，螢石20%，硅酸鹽5%，脫氧劑8%，合金劑15%，預(yù)處理粉15%;
(2)、精煉焊芯組份:
C≤0.020%, Si ≤ 0.050%, Mn 0.40 ~0.60%, S≤ 0.006%, P ≤ 0.006%, Cr ≤0.05%,Mo ≤ 0.05%, Ni ≤ 0.05%, Cu ≤0.05, As≤0.001%。
[0023]所述的脫氧劑為錳鐵。
[0024]所述的合金劑為鎳粉。[0025]所述的預(yù)處理粉為碳酸鈣、鎂砂、氧化鋁、鈦白粉的混合物。
[0026]一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條的制備方法，按以下步驟進(jìn)行:
(1)、藥粉的燒結(jié)預(yù)處理:
把藥皮組份中的預(yù)處理粉進(jìn)行混合形成預(yù)處理混合粉，在預(yù)處理混合粉中加入粘接齊?，進(jìn)行室溫放置18小時(shí)進(jìn)行晾干處理，形成藥粉；
把晾干后的藥粉放入燒結(jié)爐中，在燒結(jié)爐用850°C的高溫進(jìn)行烘焙，烘焙的時(shí)間為1.5小時(shí)，以充分脫去藥粉中的結(jié)晶水和吸附水；
把烘焙后的藥粉采用機(jī)械破碎方法制備成80目粉狀顆粒；
(2)、粘結(jié)劑的配置:
采用濃度為40 %的 鉀水玻璃和濃度為52 %的鈉水玻璃，按照1:1混合后攪拌均勻，形成鉀鈉混合水玻璃；
(3)、配粉精度、拌粉調(diào)粉均勻性控制:
采用高精度量器進(jìn)行稱量，以減小配粉誤差、精確控制微量合金元素的成分波動(dòng)；
將本步驟(1)中所得的預(yù)處理混合粉和權(quán)利要求書I的藥皮其它組份按照配方要求稱量后，在立式順流攪拌機(jī)中干混攪拌，拌粉時(shí)間為6min，確保藥粉混合均勻，干拌后進(jìn)入濕拌工序，若長(zhǎng)時(shí)放置會(huì)加大合金劑和礦物粉料的分層；
加入步驟(2)中配置的鉀鈉混合水玻璃進(jìn)行濕拌，鉀鈉混合水玻璃的加入量為20%，進(jìn)行充分的攪拌，攪拌時(shí)間為8min,攪拌速度為30n/min ；
濕拌混勻后，藥粉轉(zhuǎn)入到碾壓式拌粉設(shè)備進(jìn)行碾壓，碾輪轉(zhuǎn)速為18n/min，碾壓時(shí)間為13min,以使鉀鈉混合水玻璃充分滲透到藥粉中；
(4)、焊條的制備:
按照權(quán)利要求1所述焊芯組分在配套鋼廠精煉焊芯，把步驟(3)中充分碾壓的藥粉和符合要求的精煉焊芯，在250噸焊條涂壓機(jī)中制備成焊條；
(5)、焊條烘焙時(shí)間及溫度控制:
把步驟(4)中制備好的焊條在溫度為110°C以下進(jìn)行低溫烘焙，低溫烘焙時(shí)間控制在6小時(shí)，低溫烘焙過(guò)程進(jìn)行排潮處理，嚴(yán)格控制升溫速度，以保證水分蒸發(fā)速度適宜；
低溫烘焙結(jié)束后進(jìn)行高溫烘焙；
高溫烘焙的溫度控制在390°C，烘焙的時(shí)間為1.8小時(shí)；
所述的粘接劑為水玻璃。
[0027]—種高強(qiáng)度海洋工程用焊條的焊接方法，按以下步驟進(jìn)行:
(1)、在焊接之前把焊條經(jīng)390°C的溫度烘焙I小時(shí)，放在保溫箱中備用；
(2)、按照工藝要求制備坡口，并打磨露出新鮮金屬面，去除鋼板表面的油污及雜質(zhì)；
(3)、電源極性采用直流反接，焊前鋼板預(yù)熱溫度不低于150°C，采用短弧焊接，焊接道溫控制在200°C，焊接熱輸入量控制在1.9Kj/cm ；
(4)、焊后立即進(jìn)行消除應(yīng)力處理，鋼板用石棉覆蓋層在200~250°C保溫2~3小時(shí)，緩冷至室溫。
[0028]實(shí)施例3:—種高強(qiáng)度海洋工程用焊條，按重量百分比進(jìn)行配比:
(I)、藥皮組份:
大理石35%，螢石25%，硅酸鹽6%，脫氧劑12%，合金劑18%，預(yù)處理粉20%;(2)、精煉焊芯組份:
C^0.020%, Si ≤ 0.050%, Mn 0.40 ~0.60%, S = 0.006%, P = 0.006%, Cr ≤ 0.05%,Mo ≤ 0.05%, Ni ≤0.05%, Cu ≤0.05, As ≤ 0.001%。
[0029]所述的脫氧劑為錳鐵其中的一種。
[0030]所述的合金劑為銅粉。
[0031]所述的預(yù)處理粉為碳酸鈣、鎂砂、氧化鋁、鈦白粉的混合物。
[0032]一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條的制備方法，按以下步驟進(jìn)行:
(1)、藥粉的燒結(jié)預(yù)處理:
把藥皮組份中的預(yù)處理粉進(jìn)行混合形成預(yù)處理混合粉，在預(yù)處理混合粉中加入粘接齊?，進(jìn)行室溫放置24小時(shí)進(jìn)行晾干處理，形成藥粉；
把晾干后的藥粉放入燒結(jié)爐中，在燒結(jié)爐用900°C的高溫進(jìn)行烘焙，烘焙的時(shí)間為2小時(shí)，以充分脫去藥粉中的結(jié)晶水和吸附水；
把烘焙后的藥粉采用機(jī)械破碎方法制備成100目粉狀顆粒；
(2)、粘結(jié)劑的配置:
采用濃度為42 %的鉀水玻璃和濃度為54 %的鈉水玻璃，按照1:1混合后攪拌均勻，形成鉀鈉混合水玻璃；
(3)、配粉精度、拌粉調(diào)粉均勻性控制:
采用高精度量器進(jìn)行稱量，以減小配粉誤差、精確控制微量合金元素的成分波動(dòng)；
將本步驟(1)中所得的預(yù)處理混合粉和權(quán)利要求書I的藥皮其它組份按照配方要求稱量后，在立式順流攪拌機(jī)中干混攪拌，拌粉時(shí)間為5~8min，確保藥粉混合均勻，干拌后進(jìn)入濕拌工序，若長(zhǎng)時(shí)放置會(huì)加大合金劑和礦物粉料的分層；
加入步驟(2)中配置的鉀鈉混合水玻璃進(jìn)行濕拌，鉀鈉混合水玻璃的加入量為21%，進(jìn)行充分的攪拌，攪拌時(shí)間為IOmin,攪拌速度為40n/min ；
濕拌混勻后，藥粉轉(zhuǎn)入到碾壓式拌粉設(shè)備進(jìn)行碾壓，碾輪轉(zhuǎn)速為20n/min，碾壓時(shí)間為15min,以使鉀鈉混合水玻璃充分滲透到藥粉中；
(4)、焊條的制備:
按照權(quán)利要求1所述焊芯組分在配套鋼廠精煉焊芯，把步驟(3)中充分碾壓的藥粉和符合要求的精煉焊芯，在250噸焊條涂壓機(jī)中制備成焊條；
(5)、焊條烘焙時(shí)間及溫度控制:
把步驟(4)中制備好的焊條在溫度為110°C以下進(jìn)行低溫烘焙，低溫烘焙時(shí)間控制在7小時(shí)，低溫烘焙過(guò)程進(jìn)行排潮處理，嚴(yán)格控制升溫速度，以保證水分蒸發(fā)速度適宜；
低溫烘焙結(jié)束后進(jìn)行高溫烘焙；
高溫烘焙的溫度控制在400°C，烘焙的時(shí)間為2小時(shí)；
所述的粘接劑為水玻璃。
[0033]一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條的焊接方法，按以下步驟進(jìn)行:
(1)、在焊接之前把焊條經(jīng)400°C的溫度烘焙I小時(shí)，放在保溫箱中備用；
(2)、按照工藝要求制備坡口，并打磨露出新鮮金屬面，去除鋼板表面的油污及雜質(zhì)；
(3)、電源極性采用直流反接，焊前鋼板預(yù)熱溫度不低于150°C，采用短弧焊接，焊接道溫控制在220°C，焊接熱輸入量控制在2.0Kj/cm ；(4)、焊后立即進(jìn)行消除應(yīng)力處理，鋼板用石棉覆蓋層在250°C保溫3小時(shí)，緩冷至室溫。
[0034]實(shí)施例4:一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條，按重量百分比進(jìn)行配比:
(1)、藥皮組份:
大理石35%，螢石25%，硅酸鹽6%，脫氧劑12%，合金劑18%，預(yù)處理粉20%;
(2)、精煉焊芯組份:
C≤0.020%, Si ≤ 0.050%, Mn 0.40 ~0.60%, S = 0.006%, P = 0.006%, Cr ≤ 0.05%,Mo 芻 0.05%, Ni ≤ 0.05%, Cu ≤ 0.05, As ≤ 0.001%。
[0035]所述的脫氧劑為錳鐵其中的一種。
[0036]所述的合金劑為稀土娃鐵。
[0037]所述的預(yù)處理粉為碳酸鈣、鎂砂、氧化鋁、鈦白粉的混合物。
[0038]一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條的制備方法，按以下步驟進(jìn)行:
(1)、藥粉的燒結(jié)預(yù)處理:
把藥皮組份中的預(yù)處理粉進(jìn)行混合形成預(yù)處理混合粉，在預(yù)處理混合粉中加入粘接齊?，進(jìn)行室溫放置24小時(shí)進(jìn)行晾干處理，形成藥粉；
把晾干后的藥粉放入燒結(jié)爐中，在燒結(jié)爐用900°C的高溫進(jìn)行烘焙，烘焙的時(shí)間為2小時(shí)，以充分脫去藥粉中的結(jié)晶水和吸附水；
把烘焙后的藥粉采用機(jī)械破碎方法制備成100目粉狀顆粒；
(2)、粘結(jié)劑的配置:
采用濃度為42 %的鉀水玻璃和濃度為54 %的鈉水玻璃，按照1:1混合后攪拌均勻，形成鉀鈉混合水玻璃；
(3)、配粉精度、拌粉調(diào)粉均勻性控制:
采用高精度量器進(jìn)行稱量，以減小配粉誤差、精確控制微量合金元素的成分波動(dòng)；
將本步驟(1)中所得的預(yù)處理混合粉和權(quán)利要求書I的藥皮其它組份按照配方要求稱量后，在立式順流攪拌機(jī)中干混攪拌，拌粉時(shí)間為5~8min，確保藥粉混合均勻，干拌后進(jìn)入濕拌工序，若長(zhǎng)時(shí)放置會(huì)加大合金劑和礦物粉料的分層；
加入步驟(2)中配置的鉀鈉混合水玻璃進(jìn)行濕拌，鉀鈉混合水玻璃的加入量為21%，進(jìn)行充分的攪拌，攪拌時(shí)間為IOmin,攪拌速度為40n/min ；
濕拌混勻后，藥粉轉(zhuǎn)入到碾壓式拌粉設(shè)備進(jìn)行碾壓，碾輪轉(zhuǎn)速為20n/min，碾壓時(shí)間為15min,以使鉀鈉混合水玻璃充分滲透到藥粉中；
(4)、焊條的制備:
按照權(quán)利要求1所述焊芯組分在配套鋼廠精煉焊芯，把步驟(3)中充分碾壓的藥粉和符合要求的精煉焊芯，在250噸焊條涂壓機(jī)中制備成焊條；
(5)、焊條烘焙時(shí)間及溫度控制:
把步驟(4)中制備好的焊條在溫度為110°C以下進(jìn)行低溫烘焙，低溫烘焙時(shí)間控制在7小時(shí)，低溫烘焙過(guò)程進(jìn)行排潮處理，嚴(yán)格控制升溫速度，以保證水分蒸發(fā)速度適宜；
低溫烘焙結(jié)束后進(jìn)行高溫烘焙；
高溫烘焙的溫度控制在400°C，烘焙的時(shí)間為2小時(shí)；
所述的粘接劑為水玻璃。[0039]一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條的焊接方法，按以下步驟進(jìn)行:
(1)、在焊接之前把焊條經(jīng)400°C的溫度烘焙I小時(shí)，放在保溫箱中備用；
(2)、按照工藝要求制備坡口，并打磨露出新鮮金屬面，去除鋼板表面的油污及雜質(zhì)；
(3)、電源極性采用直流反接，焊前鋼板預(yù)熱溫度不低于150°C，采用短弧焊接，焊接道溫控制在220°C，焊接熱輸入量控制在2.0Kj/cm ；
(4)、焊后立即進(jìn)行消除應(yīng)力處理，鋼板用石棉覆蓋層在250°C保溫3小時(shí)，緩冷至室溫。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條，其特征在于按重量百分比進(jìn)行配比: (1)、藥皮組份: 大理石25~35%，螢石15~25%，硅酸鹽3~6%，脫氧劑5~12%，合金劑10~18%，預(yù)處理粉10~20%; (2)、精煉焊芯組份:
C^0.020%, Si ^ 0.050%, Mn 0.40 ~0.60%, S = 0.006%, P = 0.006%, Cr ^ 0.05%,Mo 芻 0.05%, Ni ^ 0.05%, Cu ^ 0.05, As ^ 0.001%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條，其特征在于:所述的脫氧劑為硅鐵、錳鐵其中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條，其特征在于:所述的合金劑為金屬鉻鑰鐵、鎳粉、銅粉、稀土硅鐵其中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條，其特征在于:所述的預(yù)處理粉為碳酸鈣、鎂砂、氧化鋁、鈦白粉的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度海洋`工程用焊條的制備方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行: (1)、藥粉的燒結(jié)預(yù)處理: 把藥皮組份中的預(yù)處理粉進(jìn)行混合形成預(yù)處理混合粉，在預(yù)處理混合粉中加入粘接齊?，進(jìn)行室溫放置12~24小時(shí)進(jìn)行晾干處理，形成藥粉； 把晾干后的藥粉放入燒結(jié)爐中，在燒結(jié)爐用800~900°C的高溫進(jìn)行烘焙，烘焙的時(shí)間為I~2小時(shí)，以充分脫去藥粉中的結(jié)晶水和吸附水； 把烘焙后的藥粉采用機(jī)械破碎方法制備成60~100目粉狀顆粒； (2)、粘結(jié)劑的配置: 采用濃度為38~42 %的鉀水玻璃和濃度為50~54 %的鈉水玻璃，按照1:1混合后攪拌均勻，形成鉀鈉混合水玻璃； (3)、配粉精度、拌粉調(diào)粉均勻性控制: 采用高精度量器進(jìn)行稱量，以減小配粉誤差、精確控制微量合金元素的成分波動(dòng)； 將本步驟(1)中所得的預(yù)處理混合粉和權(quán)利要求書I的藥皮其它組份按照配方要求稱量后，在立式順流攪拌機(jī)中干混攪拌，拌粉時(shí)間為5~8min，確保藥粉混合均勻，干拌后進(jìn)入濕拌工序，若長(zhǎng)時(shí)放置會(huì)加大合金劑和礦物粉料的分層； 加入步驟(2)中配置的鉀鈉混合水玻璃進(jìn)行濕拌，鉀鈉混合水玻璃的加入量為18~21%,進(jìn)行充分的攪拌,攪拌時(shí)間為5~IOmin,攪拌速度為25~40n/min ； 濕拌混勻后，藥粉轉(zhuǎn)入到碾壓式拌粉設(shè)備進(jìn)行碾壓，碾輪轉(zhuǎn)速為15~20n/min，碾壓時(shí)間為10~15min，以使鉀鈉混合水玻璃充分滲透到藥粉中； (4)、焊條的制備: 按照權(quán)利要求1所述焊芯組分在配套鋼廠精煉焊芯，把步驟(3)中充分碾壓的藥粉和符合要求的精煉焊芯，在250噸焊條涂壓機(jī)中制備成焊條； (5)、焊條烘焙時(shí)間及溫度控制: 把步驟(4)中制備好的焊條在溫度為110°C以下進(jìn)行低溫烘焙，低溫烘焙時(shí)間控制在5~7小時(shí)，低溫烘焙過(guò)程進(jìn)行排潮處理，嚴(yán)格控制升溫速度，以保證水分蒸發(fā)速度適宜；低溫烘焙結(jié)束后進(jìn)行高溫烘焙； 高溫烘焙的溫度控制在380~400°C，烘焙的時(shí)間為1.5~2小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條的制備方法，其特征在于:所述的粘接劑為水玻璃。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高強(qiáng)度海洋工程用焊條的焊接方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行: (1)、在焊接之前把焊條經(jīng)380~400°C的溫度烘焙I小時(shí)，放在保溫箱中備用； (2)、按照工藝要求制備坡口，并打磨露出新鮮金屬面，去除鋼板表面的油污及雜質(zhì)； (3)、電源極性采用直流反接，焊前鋼板預(yù)熱溫度不低于150°C，采用短弧焊接，焊接道溫控制在180~220°C，焊接熱輸入量控制在1.8~2.0Kj/cm ； (4)、焊后立即進(jìn)行消除應(yīng)力處理，鋼板用石棉覆蓋層在200~250°C保溫2~3小時(shí)，緩冷至室溫。
【文檔編號(hào)】B23K35/40GK103737203SQ201310728122
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】朱藤輝 申請(qǐng)人:杭州永翔焊接材料有限公司