FGB法高效埋弧焊接配套焊接材料

摘要

本发明公开了一种FGB法高效埋弧焊接配套焊接材料，烧结焊剂包括以下重量份的原料：25‑35份MgO、2‑6份CaO、10‑20份CaF2、15‑25份Al2O3、15‑25份SiO2、0‑2份K2O、0‑4份Na2O和0‑1份CeO；合金粉末包括以下重量份的原料：95‑100份Fe、0‑4份Mn、0‑1份TiFe、0‑1份SiFe、0‑0.5份Ni和0‑0.5份Mo；陶质衬垫包括以下重量份的原料：40‑60份Al2O3、4‑8份MgO、30‑40份SiO2和2‑8份K2O。本发明的配套焊接材料使用特定原料、合理配比能够满足FGB法工艺焊接要求，力学性能能够达到4Y级水平，拥有良好的工艺性能。

权利要求

1.一种FGB法高效埋弧焊接配套焊接材料，包括埋弧焊丝、烧结焊剂、合金粉末和陶质衬垫，其特征在于：所述烧结焊剂包括以下重量份的原料：25-35份MgO、2-6份CaO、10-20份CaF2、15-25份Al2O3、15-25份SiO2、0-2份K2O、0-4份Na2O以及0-1份CeO2；

所述合金粉末包括以下重量份的原料：95-100份Fe、0-4份Mn、0-1份TiFe、0-1份SiFe、

0-0.5份Ni以及0-0.5份Mo；

所述陶质衬垫包括以下重量份的原料：40-60份Al2O3、4-8份MgO、30-40份SiO2以及2-8份K2O。

2.如权利要求1所述的FGB法高效埋弧焊接配套焊接材料，其特征在于，所述烧结焊剂包括以下重量份的原料：33份MgO、6份CaO、10份CaF2、22份Al2O3、25份SiO2、2份K2O、1份Na2O以及1份CeO2；

所述合金粉末包括以下重量份的原料：96份Fe、2份Mn、0.5份TiFe、0.5份SiFe、0.5份Ni以及0.5份Mo；

所述陶质衬垫包括以下重量份的原料：57份Al2O3、5份MgO、34份SiO2以及4份K2O。

3.如权利要求1所述的FGB法高效埋弧焊接配套焊接材料，其特征在于，所述烧结焊剂包括以下重量份的原料：30份MgO、5份CaO、20份CaF2、20份Al2O3、20份SiO2、2份K2O、2份Na2O以及1份CeO2；

所述合金粉末包括以下重量份的原料：96.2份Fe、2份Mn、0.5份TiFe、1份SiFe、0.2份Ni以及0.1份Mo；

所述陶质衬垫包括以下重量份的原料：50份Al2O3、6份MgO、39份SiO2以及5份K2O。

4.如权利要求1所述的FGB法高效埋弧焊接配套焊接材料，其特征在于，所述烧结焊剂包括以下重量份的原料：35份MgO、4份CaO、15.5份CaF2、18份Al2O3、22份SiO2、1份K2O、4份Na2O以及0.5份CeO2；

所述合金粉末包括以下重量份的原料：95份Fe、3份Mn、0.5份TiFe、0.5份SiFe、0.5份Ni以及0.5份Mo；

所述陶质衬垫包括以下重量份的原料：55份Al2O3、4份MgO、35份SiO2以及6份K2O。

说明书

FGB法高效埋弧焊接配套焊接材料

技术领域

[0001] 本发明涉及焊接材料领域。更具体地说，本发明涉及一种FGB法高效埋弧焊接配套焊接材料。

背景技术

[0002] 埋弧焊是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。传统埋弧焊接材料通常为埋弧焊丝匹配烧结焊剂焊接，并可通用，类似SJ101产品。在船舶甲板及曲面板、桥梁钢结构桥面板的拼接施工，或者其他相似钢结构的拼板施工作业中，通常不能把工件进行翻转施工，大多采用单面焊双面成形工艺来完成，目前的大线能量高效焊接类似FCB法(埋弧焊焊剂铜衬垫)等，一般性能只能达到3Y级水平。FGB法(柔性玻璃纤维热固焊剂衬垫)高效埋弧焊接，具有焊焊后变形小，焊接效率高的优点，在船舶甲板及曲面板、桥梁钢结构桥面板的拼接施工，或者其他相似钢结构的拼板施工作业中使用FGB法可以提高焊接效率，节约辅助材料，但是使其力学性能够达到4Y级水平，就需要特定的焊接材料来进行匹配，一种高效高性能的埋弧焊接材料是十分重要的。

发明内容

[0003] 本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

[0004] 本发明还有一个目的是提供一种FGB法高效埋弧焊接配套焊接材料，其包括埋弧焊丝、烧结焊剂、合金粉末和陶质衬垫，烧结焊剂、合金粉末和陶质衬垫使用特定原料、合理配比能够满足FGB法工艺焊接要求，力学性能能够达到4Y级水平，拥有良好的工艺性能。

[0005] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种FGB法高效埋弧焊接配套焊接材料，包括埋弧焊丝、烧结焊剂、合金粉末和陶质衬垫：

[0006] 所述烧结焊剂包括以下重量份的原料：25-35份MgO、2-6份CaO、10-20份CaF2、15-25份Al2O3、15-25份SiO2、0-2份K2O、0-4份Na2O以及0-1份CeO；

[0007] 所述合金粉末包括以下重量份的原料：95-100份Fe、0-4份Mn、0-1份TiFe、0-1份SiFe、0-0.5份Ni以及0-0.5份Mo；

[0008] 所述陶质衬垫包括以下重量份的原料：40-60份Al2O3、4-8份MgO、30-40份SiO2以及2-8份K2O。

[0009] 优选的是，所述烧结焊剂包括以下重量份的原料：33份MgO、6份CaO、10份CaF2、22份Al2O3、25份SiO2、2份K2O、1份Na2O以及1份CeO；

[0010] 所述合金粉末包括以下重量份的原料：96份Fe、2份Mn、0.5份TiFe、0.5份SiFe、0.5份Ni以及0.5份Mo；

[0011] 所述陶质衬垫包括以下重量份的原料：57份Al2O3、5份MgO、34份SiO2以及4份K2O。

[0012] 优选的是，所述烧结焊剂包括以下重量份的原料：30份MgO、5份CaO、20份CaF2、20份Al2O3、20份SiO2、2份K2O、2份Na2O以及1份CeO；

[0013] 所述合金粉末包括以下重量份的原料：96.2份Fe、2份Mn、0.5份TiFe、1份SiFe、0.2份Ni以及0.1份Mo；

[0014] 所述陶质衬垫包括以下重量份的原料：50份Al2O3、6份MgO、39份SiO2以及5份K2O。

[0015] 优选的是，所述烧结焊剂包括以下重量份的原料：35份MgO、4份CaO、15.5份CaF2、18份Al2O3、22份SiO2、1份K2O、4份Na2O以及0.5份CeO；

[0016] 所述合金粉末包括以下重量份的原料：95份Fe、3份Mn、0.5份TiFe、0.5份SiFe、0.5份Ni以及0.5份Mo；

[0017] 所述陶质衬垫包括以下重量份的原料：55份Al2O3、4份MgO、35份SiO2以及6份K2O。

[0018] 本发明至少包括以下有益效果：

[0019] 第一、本发明的配套焊接材料用于船舶甲板及曲面板、桥梁钢结构桥面板的拼接施工，或者其他相似钢结构的拼板施工作业中，根据焊接钢材的不同强韧等级配套不同的埋弧焊丝，采用所述烧结焊剂、合金粉末和陶质衬垫，能够满足FGB法工艺焊接要求，其力学性能能够达到4Y级水平，拥有良好的工艺性能。

[0020] 第二、本发明的配套焊接材料中的烧结焊剂中适量MgO的添加能够提高焊剂的碱度，纯净焊缝金属，提高焊缝金属韧性，同时避免了由于MgO过量导致的脊背，咬边；适量CaO的添加能有效扩散降低焊缝氢含量，同时避免了由于CaO过多导致的熔渣偏厚，不易脱渣；适量CaF2的添加能有效增加焊剂的碱度，降低焊渣熔点，扩散去除焊缝氢含量，同时避免了由于加入过多导致的焊接稳弧形变差；适量Al2O3使焊缝变得更光滑，有效除气孔，同时避免了由于加入过多导致焊剂熔点高，焊缝出脊背，焊缝金属冲击韧性低的问题；适量SiO2的添加能够提高焊渣的粘度，调和焊剂的碱度，同时避免了由于SiO2过量导致的焊渣粘度增大，易出气孔压痕；适量CeO的添加能够细化焊缝金属晶粒，以夹杂物形态存在，在金相组织发生转变时，充当形核质点，促进针状铁素体的生长；适量K2O和Na2O的添加能够增加焊剂碱度，稳定焊接电弧，提升焊缝技术韧性。

[0021] 第三、本发明的配套焊接材料中的合金粉末中Fe作为主要填充焊缝金属，采用钝化处理的雾化铁粉，不易氧化，且铁粉氧含量极低，通过电弧高温熔化后与熔池结合，增加熔敷量；Mn作为匹配焊丝及钢板的合金成分，细化焊缝晶粒，提升焊缝金属韧性及强度；TiFe和SiFe能有效降低焊缝氧含量，提升焊缝韧性、强度；Ni和Mo能够有效细化组织晶粒，金相组织转变过程中，抑制晶粒长大，促进针状铁素体生成，提升焊缝韧性。

[0022] 第四、本发明的配套焊接材料中的陶质衬垫中Al2O3能够有效提高衬垫熔点以衬托住熔池；MgO和SiO2主要作用为造渣并具有良好的工艺性能；K2O能够有效稳定焊接电弧，增加焊接稳定性。

[0023] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

[0024] 图1为本发明的FGB法高效埋弧焊接配套焊接材料焊接的焊缝的金相组织图。

具体实施方式

[0025] 本发明公开了一种FGB法高效埋弧焊接配套焊接材料，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法进行改动或适当变更与组合来实现和应用本发明方法。

[0026] 下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

[0027] <实施例1>

[0028] 本发明提供了一种FGB法高效埋弧焊接配套焊接材料，包括埋弧焊丝、烧结焊剂、合金粉末和陶质衬垫：

[0029] 所述烧结焊剂包括以下重量份的原料：33份MgO、6份CaO、10份CaF2、22份Al2O3、25份SiO2、2份K2O、1份Na2O以及1份CeO；

[0030] 所述合金粉末包括以下重量份的原料：96份Fe、2份Mn、0.5份TiFe、0.5份SiFe、0.5份Ni以及0.5份Mo；

[0031] 所述陶质衬垫包括以下重量份的原料：57份Al2O3、5份MgO、34份SiO2以及4份K2O。

[0032] 焊接过程中，选用焊研威达厂家生产的型号为ZD5(D)-1250的单电源双丝埋弧焊机，EH36材质钢板，根据EH36材质钢板的强韧等级选用武汉天高生产的型号为H08Mn2E，直径为5.0mm的埋弧焊丝，配套使用上述烧结焊剂、合金粉末和陶质衬垫，使用FGB法传统的焊接工艺进行焊接。

[0033] 如图1所示测试焊接的焊缝的金相组织，由图我们可以看出其有大量高位数的针状铁素体，焊缝拥有极好的低温冲击韧性。

[0034] <实施例2>

[0035] 本发明提供了一种FGB法高效埋弧焊接配套焊接材料，包括埋弧焊丝、烧结焊剂、合金粉末和陶质衬垫：

[0036] 所述烧结焊剂包括以下重量份的原料：30份MgO、5份CaO、20份CaF2、20份Al2O3、20份SiO2、2份K2O、2份Na2O以及1份CeO；

[0037] 所述合金粉末包括以下重量份的原料：96.2份Fe、2份Mn、0.5份TiFe、1份SiFe、0.2份Ni以及0.1份Mo；

[0038] 所述陶质衬垫包括以下重量份的原料：50份Al2O3、6份MgO、39份SiO2以及5份K2O。

[0039] 焊接过程中，选用焊研威达厂家生产的型号为ZD5(D)-1250的单电源双丝埋弧焊机，EH36材质钢板，根据EH36材质钢板的强韧等级选用武汉天高生产的型号为H08Mn2E，直径为5.0mm的埋弧焊丝，配套使用上述烧结焊剂、合金粉末和陶质衬垫，使用FGB法传统的焊接工艺进行焊接。

[0040] <实施例3>

[0041] 本发明提供了一种FGB法高效埋弧焊接配套焊接材料，包括埋弧焊丝、烧结焊剂、合金粉末和陶质衬垫：

[0042] 所述烧结焊剂包括以下重量份的原料：35份MgO、4份CaO、15.5份CaF2、18份Al2O3、22份SiO2、1份K2O、4份Na2O以及0.5份CeO；

[0043] 所述合金粉末包括以下重量份的原料：95份Fe、3份Mn、0.5份TiFe、0.5份SiFe、0.5份Ni以及0.5份Mo；

[0044] 所述陶质衬垫包括以下重量份的原料：55份Al2O3、4份MgO、35份SiO2以及6份K2O。

[0045] 焊接过程中，选用焊研威达厂家生产的型号为ZD5(D)-1250的单电源双丝埋弧焊机，EH36材质钢板，根据EH36材质钢板的强韧等级选用武汉天高生产的型号为H08Mn2E，直径为5.0mm的埋弧焊丝，配套使用上述烧结焊剂、合金粉末和陶质衬垫，使用FGB法传统的焊接工艺进行焊接。

[0046] 实施例1-3的焊接规范如下：

[0047] 表1

[0048]

[0049] 对实施例1-3的焊接接头的力学性能进行测试得出如下数据：

[0050] 表2

[0051]

[0052] 从表2的力学性能数据可以看出，本发明的所述烧结焊剂、所述合金粉末和所述陶质衬垫在力学性能上满足4Y级水平。

[0053] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。