专利名称：中、小口径管道打底焊用小直径电焊条的制作方法
技术领域：
本发明属于一种中、小口径管道打底焊用小直径电焊条在传统的管道焊接施工工艺中，大口径钢管用直径为Φ2.5～Φ4mm电焊条进行打底焊接，而在Φ32～Φ325mm钢管焊接时，由于焊接时所用电焊条直径较粗，熔池体积大，焊工不易掌握，容易造成焊缝背部焊瘤，烧穿、未焊透及气孔等缺陷，无法保证焊接质量。因此，目前大部分施工技术规程中都指定采用氩弧焊进行打底。用氩弧焊进行打底，可以避免电弧焊时容易产生的上述缺陷，但又存在氩气供应不便，需配备专用焊机，施焊成本昂贵，在野外施工时，抗风能力差，以及当氩气不纯或有潮气时，容易产生气孔，操作不当时极易产生夹钨等缺陷。
本发明的目的，在于提供一种小直径电焊条，用于小口径管道打底焊接。
本发明的小直径管道打底焊条，其药皮基本配方为CaCO3+MgCO3，28～48％，金属氟化物12～25％，石英、白泥、云母及海泡石中的一种或二种以上的合计4～10％，ZrO2或锆英砂0.5～7％，C0.1～0.5％，Fe-Si、Fe-Mn、Fe-Ti等脱氧剂15～20％，Fe和//或Mn的氧化物0.5～5％，其它为增塑剂。小直径管道打底焊条的制造，可采用通常的焊条制造工艺制成，也即将上述配方组成的药皮，用水玻璃作粘接剂压涂在低碳钢(或低合金钢)焊芯上，从而制成管道打底焊条。当需要焊接低合金高强钢或耐热钢钢管时，还需要根据被焊金属力学性能及化学成分的要求，在药皮中适量加入Fe-Mo、Fe-V、微碳Fe-Cr或Ni粉。为了提高焊条的熔敷效率，也可在配方中加入不超过35％的还原铁粉。
本发明采用直径为Φ1.6、Φ1.8或Φ2.0mm低氢型药皮焊条，进行中、小口径钢管的打底焊接。由于焊条直径小，所用电流仅为30～55安培，输入线能量小，电弧功率小，熔池体积小，液体金属与熔渣分离清晰，使焊工很易掌握，容易得到高质量的打底焊道。
本发明的小直径管道打底焊条，药皮渣系为CaO-CaF2-T1O2-S1O2渣系，由于配方中加入一定量的减少熔渣表面张力的物质，提高了高温熔渣及液体金属的浸润性，克服了通常低氢焊条在坡口底层焊接时焊缝形状凸起，使焊道两侧夹渣、清理不净、打磨工作量大的缺点，焊道平整，或略有下凹，脱渣性好，可减少焊工清渣、打磨工作量，施工成本不到氩弧焊的三分之一。
配方中各组份的主要作用及限制原因简述如下CaCO3、MgCO3属于碳酸盐，在电弧高温作用下，能分解出CO2气体，保护电弧气氛不受大气中O2、N2的侵入，且能降低弧柱中H2的分压，减少熔敷金属中扩散氢的含量。此外，其分解产物CaO、MgO是强碱性氧化物，能保证熔渣有一定的碱度，以确保焊缝金属有较高的韧性。当碳酸盐含量低于28％时，保护气体不足，焊缝容易产生根部气孔，也会使脱渣性变差，且焊缝中扩散氢含量增大，容易引起延迟裂纹。当含量超过48％时，药皮熔点过高，套筒过长，不利于焊工操作，且电弧氧化性增强，使飞溅增大。同时，熔渣粘度及表面张力过大，使渣覆盖性变差，焊缝易成凸形，使两侧清渣不易，增加打磨工作量。金属氟化物可采用CaF2、MgF2或Na2SiF6中的一种或两种以上，氟化物有强烈的去氢作用，并可调节熔渣的粘度及表面张力。当氟化物含量低于12％时，熔渣粘度过高，流动性差，焊道波纹粗，且扩散氢含量高。当氟化物含量超过25％时，药皮熔点过低，套筒长度短，小电流焊接时，焊条端部容易与熔池液体金属粘住，影响操作。且熔渣粘度过小，管子打底焊时熔渣易下淌。
石英、白泥、合成云母及海泡石均属于硅铝酸盐，主要是用来调节熔渣粘度，改善焊缝成型，且白泥及海泡石有一定的粘性，合成云母为片状弹性物质，可改善焊条压涂时涂料的流动性，但加入量不能过大，否则使熔渣酸度过大，影响焊缝成型及脱渣性。
ZrO2及锆英砂有利于熔滴过渡，调节熔渣粘度和改善坡口中的脱渣性，但加入量太多，会使焊缝韧性下降。
C可以磷片石墨、无定形石墨或以铸铁粉或高碳铁合金(如高、中碳锰铁等)形式加入，C与药皮中铁或锰的氧化物反应，产生CO及CO2，在焊条套筒内产生爆破力，增加电弧吹力，使熔滴细化。但C的加入量要严格控制，以控制焊缝中含C量不超过0.10％为宜，否则会使焊缝金属强度过高，恶化韧性和塑性。
铁或锰的氧化物，以Fe2O3、Fe3O4或MnO2形式加入，主要用来调节熔渣的表面张力，改善熔渣对液体金属的浸润性，减少坡口中焊缝的凸度。当加入量超过5％时，一方面使焊缝金属中Si、Mn等含金元素烧损严重，另一方面使脱渣性变差。
Fe-Si、Fe-Mn、Fe-Ti作为脱氧剂加入，同时，焊缝金属中含有一定量的Mn、Si，可使焊缝金属获得一定的力学性能，对于抗拉强度为500MPa的E5015型焊条，焊缝金属中的合适含量为Mn～1％，Si～0.4％。当要求焊缝金属具有更高的强度时，可相应提高Mn、Si含量，同时还可在药皮中加入适量的Fe-Mo、Fe-V及微碳Fe-Cr、Ni粉等合金，以获得低合金高强钢或耐热钢相应要求的化学成分及力学性能。
本发明的焊条药皮类型为低氢型，既保证了焊缝金属有足够的韧性，又可从焊芯或通过焊条药皮顺利过渡各种含金元素，从而可使该类管道封底焊条可发展成系列产品，即1)焊接20g、Q235、X42等钢管的C-Mn系碳钢打底焊条；2)含有Cr、Ni、Mo等合金元素，用于焊接X60～X80等钢管的低合金高强钢管道打底焊条；3)含有Mo或Cr-Mo合金元素，用于焊接15CrMo、12Cr1MoV等耐热钢的管道打底焊条；4)含有Cr或Cr-Ni等合金元素，用于焊接OCr18Ni9(304)、1Cr18Ni9Ti(321)等不锈钢的管道打底焊条。
本发明的小直径管道打底焊条药皮成分实施例(％)列于表1。提出以Φ1.6～Φ2.0小直径低氢型管道打底焊条来代替传统的氩弧焊打底工艺，用于Φ32～Φ325mm中、小口径管道打底焊。
权利要求
1.一种中、小口径管道打底焊条，其特征在于其直径为Φ1.6～Φ2.0mm。
2.根据权利要求1所述的管道打底焊条，其特征在于将药皮用水玻璃作粘接剂压涂在低碳钢(或低合金钢)焊芯上，即构成管道打底焊条。
3.根据权利要求1所述的管道打底焊条，其特征在于药皮基本配方为CaCO3+MgCO3，28～48％，金属氟化物12～25％，石英、白泥、云母及海泡石中的一种或二种以上的合计4～10％，ZrO2或锆英砂0.5～7％，C0.1～0.5％，Fe-Si、Fe-Mn、Fe-Ti等脱氧剂15～20％，Fe和/或Mn的氧化物0.5～5％，其它为增塑剂。
4.根据权利要求1所述的管道打底焊条，其特征在于用低碳钢芯、低氢型药皮，用于焊接C-Mn系碳钢钢管
5.根据权利要求1所述的管道打底焊条，其特征是用低碳钢或低合金钢芯，通过药皮过渡部分合金元素，用于焊接低合金高强钢管。
6.根据权利要求书1所述的管道打底焊条，其特征是用低碳钢或铬钼钢芯，用于焊接耐热钢管。
全文摘要
本发明采用直径为Φ1.6—Φ2.0mm低氢型药皮焊条,进行中、小口径钢管的打底焊接。由于焊条直径小,所用电流仅为30～55安培,输入线能量小,电弧功率小,熔池体积小,液体金属与熔渣分离清晰,使焊工很易掌握,容易得到高质量的打底焊道。可减少焊工清渣、打磨工作量,施工成本不到氩弧焊的三分之一。
文档编号B23K35/30GK1188033SQ97108810
公开日1998年7月22日 申请日期1997年1月15日 优先权日1997年1月15日
发明者吴树雄, 何为 申请人:珠海市万达焊条有限公司