本發(fā)明屬于焊接材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水下焊條及其制備方法，適用于水下和極度潮濕環(huán)境的焊接。
背景技術(shù)：
焊接：也稱作熔接、镕接，是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的制造工藝及技術(shù)。焊接主要通過下列三種途徑達(dá)成接合的目的：
1、熔焊：加熱欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷卻凝固后便接合，必要時(shí)可加入熔填物輔助，它是適合各種金屬和合金的焊接加工，不需壓力。
2、壓焊：焊接過程必須對(duì)焊件施加壓力，屬于各種金屬材料和部分金屬材料的加工。
3、釬焊：采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料做釬料，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材，填充接頭間隙，并與母材互相擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)鏈接焊件。適合于各種材料的焊接加工，也適合于不同金屬或異類材料的焊接加工。
現(xiàn)代焊接的能量來源有很多種，包括氣體焰、電弧、激光、電子束、摩擦和超聲波等。除了在工廠中使用外，焊接還可以在多種環(huán)境下進(jìn)行，如野外、水下和太空。
水下焊接是開發(fā)海洋、開采海底石油以及組裝、維修諸如采油平臺(tái)、輸油管線和海底倉等大型海洋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)之一。水下焊接技術(shù)極易受到水環(huán)境的影響，主要問題：一是焊接接頭含氫量高，二是接頭冷卻速度快，強(qiáng)度和塑性較陸上差。而提高水下焊接質(zhì)量的關(guān)鍵是在于焊條的研制，主要通過焊條藥皮配方的調(diào)整保證焊接質(zhì)量。因此，目前亟待研究開發(fā)一種水下焊接焊條，以滿足潮濕環(huán)境和水下環(huán)境的焊接作業(yè)要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種水下焊條，其防水性能好，電弧起弧容易，燃燒穩(wěn)定，抗氣孔能力強(qiáng)，具有良好的焊接工藝性能，可滿足潮濕環(huán)境和水下環(huán)境的更高的作業(yè)要求；本發(fā)明還提供了該水下焊條的制備方法。
為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
本發(fā)明提供了一種水下焊條，包括焊芯和藥皮，其藥皮由以下重量百分比的原料制成：金紅石20～30％、冰晶石10～20％、大理石10～25％、鉀長(zhǎng)石5～15％、硅鐵3～8％、錳鐵3～8％，余量為鐵粉。
優(yōu)選的，所述藥皮由以下重量百分比的原料制成：金紅石22～25％、冰晶石15～17％、大理石15～20％、鉀長(zhǎng)石8～11％、硅鐵4～6％、錳鐵5～6％，余量為鐵粉。
優(yōu)選的，所述焊芯的牌號(hào)為H08E。
其中，各原料作用如下：
金紅石：主要為TiO2，TiO2是共價(jià)鍵，具有較小的鍵能，能降低熔渣的表面張力(在冷卻過程中其表面張力迅速增加，約束焊縫成型)，保證焊縫質(zhì)量。冰晶石：造渣和除氫，并具有穩(wěn)弧作用，排除水中氫的影響，實(shí)現(xiàn)低氫型焊條，充分保證機(jī)械性能。大理石：造氣和造渣，對(duì)焊縫起到氣渣聯(lián)合保護(hù)作用。鋯英石：改善焊接工藝性能。鉀長(zhǎng)石：造渣與穩(wěn)弧。硅鐵、錳鐵：排除焊縫中的氧，增加焊縫金屬的性能。鐵粉：提高焊接效率，可改善焊條在水下的再引弧性。
本發(fā)明提供了上述水下焊條的制備方法，包括以下步驟：
(1)將所述藥皮各原料混合，攪拌均勻，加入原料總重5～10％的粘結(jié)劑，繼續(xù)攪拌，均勻后得到藥皮涂料；
(2)將焊芯進(jìn)行除油銹清理，然后將所得藥皮涂料附著于所述焊芯外，進(jìn)行搓制，然后再經(jīng)烘焙干燥，得到焊條坯體；
(3)將所得焊條坯體表面涂抹防水層，即得本發(fā)明水下焊條。
優(yōu)選的，所述藥皮涂料的附著厚度可根據(jù)焊芯直徑和實(shí)際使用要求和工況，在1～3mm之間調(diào)整。
優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑主要為水玻璃，模數(shù)為2.4～2.7，比重為1.39～1.59。
優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑由水玻璃90～98wt％和高錳酸鉀2～10wt％組成，加入高錳酸鉀后，所得藥皮涂料具有極佳的壓涂性，可有效減少藥皮在烘焙時(shí)的開裂現(xiàn)象，并在焊接時(shí)減小焊條熔池深度，便于排氣，具有很強(qiáng)的抗氣孔能力；另外，加入的高錳酸鉀，可使水玻璃與硅鐵、錳鐵等鐵合金間的作用變的穩(wěn)定，脫氧效果更佳，并具有極高的穩(wěn)弧性能。
優(yōu)選的，所述防水層為油漆、樹脂、桐油或石蠟中的任意一種。
本發(fā)明具有以下積極有益效果：
本發(fā)明水下焊條焊接引弧容易，電弧燃燒穩(wěn)定，具有很強(qiáng)的抗氣孔能力，焊縫成型完整美觀，具有良好的焊接工藝性能。
附圖說明
圖1為本發(fā)明水下焊條的制備方法流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實(shí)施例1
一種水下焊條，包括焊芯和藥皮，其焊芯直徑3.2mm，牌號(hào)H08E，其藥皮厚度1.5mm，由以下重量百分比的原料制成：金紅石22％、冰晶石15％、大理石15％、鉀長(zhǎng)石8％、硅鐵4％、錳鐵5％，余量為鐵粉31％。
其制備方法如圖1所示，具體包括以下步驟：
(1)將所述各藥皮原料混合，攪拌均勻，加入原料總重8％的粘結(jié)劑(水玻璃95wt％和高錳酸鉀5wt％)，繼續(xù)攪拌，均勻后得到藥皮涂料；
(2)將焊芯進(jìn)行除油銹清理，然后將所得藥皮涂料附著于所述焊芯外，進(jìn)行搓制，然后再經(jīng)烘焙干燥，得到焊條坯體；
(3)將所得焊條坯體表面涂抹防水層，即得本發(fā)明水下焊條。
本實(shí)施例水下焊條焊接過程穩(wěn)定，焊縫無氣孔出現(xiàn)，測(cè)定擴(kuò)散氫含量6.5ml/100g，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求≦8ml/100g，可滿足各種水下焊接的工況要求。
實(shí)施例2
一種水下焊條，包括焊芯和藥皮，其焊芯直徑4.0mm，牌號(hào)H08E，其藥皮厚度2.0mm，由以下重量百分比的原料制成：金紅石25％、冰晶石17％、大理石20％、鉀長(zhǎng)石11％、硅鐵6％、錳鐵6％，余量為鐵粉15％。
除以下外，制備方法同實(shí)施例1基本相同：步驟(1)加入原料總重5％的粘結(jié)劑(水玻璃98wt％和高錳酸鉀2wt％)。
本實(shí)施例水下焊條焊接過程穩(wěn)定，焊縫無氣孔出現(xiàn)，測(cè)定擴(kuò)散氫含量6.7ml/100g，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求≦8ml/100g，可滿足各種水下焊接的工況要求。
實(shí)施例3
一種水下焊條，包括焊芯和藥皮，其焊芯直徑2.5mm，牌號(hào)H08E，其藥皮厚度1.0mm，由以下重量百分比的原料制成：金紅石20％、冰晶石20％、大理石10％、鉀長(zhǎng)石15％、硅鐵3％、錳鐵8％，余量為鐵粉24％。
除以下外，制備方法同實(shí)施例1基本相同：步驟(1)加入原料總重10％的粘結(jié)劑(水玻璃90wt％和高錳酸鉀10wt％)。
本實(shí)施例水下焊條焊接過程穩(wěn)定，焊縫無氣孔出現(xiàn)，測(cè)定擴(kuò)散氫含量6.5ml/100g，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求≦8ml/100g，可滿足各種水下焊接的工況要求。
實(shí)施例4
一種水下焊條，包括焊芯和藥皮，其焊芯直徑6.0mm，牌號(hào)H08E，其藥皮厚度3.0mm，由以下重量百分比的原料制成：金紅石30％、冰晶石10％、大理石25％、鉀長(zhǎng)石5％、硅鐵8％、錳鐵3％，余量為鐵粉19％。
除以下外，制備方法同實(shí)施例1基本相同：步驟(1)加入原料總重6％的粘結(jié)劑(水玻璃92wt％和高錳酸鉀8wt％)。
本實(shí)施例水下焊條焊接過程穩(wěn)定，焊縫無氣孔出現(xiàn)，測(cè)定擴(kuò)散氫含量6.4ml/100g，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求≦8ml/100g，可滿足各種水下焊接的工況要求。
將以上實(shí)施例中的水下焊條在水下100cm靜置4小時(shí)后，放置前后重量無變化，而市售的水下焊條出現(xiàn)了0.2～0.5mg的增重，說明本發(fā)明的水下焊條具有更好的防水效果。
本發(fā)明并不局限于上述具體實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可據(jù)此做出多種變化，但任何與本發(fā)明等同或者類似的變化都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。