[发明专利]一种低成本湿法水下焊条

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料领域，涉及一种水下湿法焊条。

背景技术

随着海洋开发进程的推进，水下湿法焊条在桥梁、港口设施和海洋平台的建造和检修及潜艇的修理等军、民用水下钢结构中的应用越来越广泛。目前国内外已相继开发出水下湿法焊接材料，但是为了满足焊条在水下施工的特殊性，焊条压涂生产后还需要在表面进行涂覆特制的防水层的工艺，不仅劳动强度高、生产质量要求高，而且生产效率低、生产成本高。比如国内的TS208焊条，售价为10万元/吨以上。

发明内容

本发明的目的是提出一种强度不低于500MPa的水下湿法焊条。

本发明采用市售H08E焊芯钢丝，药皮设计采用酸性生钛钙型渣系。药皮的主要组分和重量百分比为：钛铁矿20～30％，白云石10～15％，铁粉25～35％，钾长石8～15％，中碳锰铁2～7％，白泥5～9％，钛白粉3～8％，CMC1～4％，细云母1～5％。本发明的焊条按普通的焊条制造工艺进行生产，将上述药皮成分原料混合均匀后，加入药皮组分总质量比8～15％的高粘度树脂，在焊条生产设备上进行焊条的压制。压涂后不用在焊条表面涂覆防水涂层，焊条即具有优良的防水性能和绝缘性生能，可以以满足一般强度要求的水下钢结构的湿法焊接。

考虑到水下焊接的特殊条件及粘结剂的特殊性，本发明进行了药皮配方的如下设计，各成分的主要作用及其限制原因简述如下：

本发明焊条中钛铁矿和白云石的主要作用为造渣和稳弧。作为TiO₂来源的钛铁矿代替金红石可以降低焊条生产成本；元素钛具有较低的电离电位，加入药皮中可明显提高电弧的稳定性，优化焊条的焊接工艺性能；此外钛铁矿还可以提高焊速，使焊缝易脱渣。本发明中钛铁矿的加入量在20～30％之间。如果其含量低于20％，焊条的工艺性能变差，如果其含量超过30％，对焊缝的力学性能会产生不利影响。白云石的主要成份为CaCO₃和MgCO₃。CaCO₃和MgCO₃在焊接过程中可以形成大量的CO₂。因为白云石的熔点较大理石高，过多使用会使药皮熔点提高，影响焊速与熔渣黏度，严重时甚至断弧，本发明中白云石的加入量在10～15％之间。

在本发明中，加入铁粉的目的一是改善焊条在水下的再引弧性，二是提高焊接效率，加入量在25～35％之间。如果铁粉加入过多，会使焊条的压涂性变差，对其它元素的稀释作用也会加大。

本发明中钾长石的加入量为8～15％，钾长石的主要成份为KalSi₃O₈，一方面可以作为焊接时的造渣剂；另一方面元素钾和铝均是低电离物质，可降低电弧电压，提高焊接电弧的稳定性。钾长石的加入还可以提高焊条的引弧和再引弧性能。如果其含量低于8％，电弧稳定性较差，如果钾长石的的含量高于15％，就会对焊缝的力学性能产生不利的影响。

本发明中加入了少量的中碳锰铁，主要是为了改善焊缝的冶金性能，特别是保证在水下焊接时焊缝的塑性和韧性，中碳锰铁的加入量为2％～7％。

钛白粉，白泥，CMC和细云母主要作增塑剂，由于采用高粘度树脂作粘结后焊条的压涂性变差，为提高焊条的压涂性能，加入适量的增塑剂是必须的。钛白粉还具有稳弧，使焊波细致的作用。本发明焊条钛白粉的含量为3～8％，加入量太少时起不到作用，加入量太多时使焊缝的机械性能变差。白泥的加入量为5～9％，如果加入量太多，会使渣变得疏松多孔，脱渣与成型都会变差。CMC的加入量为1～4％，细云母的加入量为1～5％，除可以改善压涂性能外，少量的细云母还可以细化熔滴，稳定电弧，改善脱渣性能；如果细云母加入量高于5％，会使焊缝增氢，机械性能变差。

高粘度树脂作为药皮粘结剂，其熔点很低，对焊速和再引弧I生能会产生良好的效果。更重要的是采用树脂作为药皮粘结剂可保证焊条的绝缘性和防水性。高粘度树脂可采用环氧树脂，氟树脂，酚醛树脂等，如郑州市双鸽树脂有限公司的2127#酚醛树脂、无锡久耐防腐材料有限公司的2123#高纯度酚醛树脂和泰州市天成化工有限公司的2124#酚醛树脂。本发明中高粘度树脂的加入量为8～15％，在这个加入量范围内湿药粉粘性、弹性和流动性最适合，最有利于焊条生产。加入量少于8％时，焊条的压涂性很差，焊条压涂非常困难。加入量高于5％时，药粉湿度大，粘度大，在焊条压涂过程中会形成套筒，不能生产出成品焊条。

本发明研制的焊条具有以下特点：