一種x100管線鋼埋弧焊用燒結焊劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于焊劑領域，具體涉及一種XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]制造石油、自然氣集輸和長輸管或煤炭、建材漿體輸送管等用的中厚板和帶卷稱為管線用鋼(Steelforpipeline)。一般采用中厚板制成厚壁直縫焊管，而板卷用于生產直縫電阻焊管或埋弧螺旋焊管。國內擁有70萬t/a 口徑在1800_以內的螺旋焊管的生產能力，已建立了口徑在1600mm以內的直縫厚壁焊管的生產線。國內能生產符合API5L標準的管線工程設計要求的管線鋼僅有10多年的歷史，大部分企業已經能夠穩定生產X60?X70級管線鋼并在國際市場上占有一定的地位，已投進生產的XlOO級管線鋼質量也達到了國際先進水平，XlOO級管線鋼已經研制出來，尚未投進批量生產。
[0003]現有技術中的燒結焊劑是由一些氧化物和氟化物組成的。它和焊條熔渣的成分類似，實際上也是一種特殊燒結的“渣”。但不同于焊接以后的渣，因為在焊接過程中焊劑與金屬進行了一系列冶金反應，然而氟屬于鹵族元素，在焊接過程中容易發生不完全燃燒的情況，產生許多有毒物質以及酸性或腐蝕性氣體，對人體健康和環境有潛在的威脅。

【發明內容】

[0004]本發明是在研究了與XlOO管線鋼相匹配的燒結焊劑的基礎上，進一步研發與X10管線鋼相匹配的燒結焊劑及其制造方法。
[0005]本發明的目的在于提供一種XlOO管線鋼埋弧焊用焊劑及其制備方法，解決XlOO管線鋼焊接過程中含有鹵族元素的燒結焊劑容易發生不完全燃燒的情況，產生許多有毒物質以及酸性或腐蝕性氣體，對人體健康和環境有潛在的威脅的技術問題。同時，提高堿度改善焊縫金屬的低溫沖擊韌性。另外，使得焊接過程的導電性增強以及提高焊接接頭抗電化學腐蝕能力。
[0006]本發明的技術方案是:
一種XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，焊劑的化學成分包括:Mg045?55wt.%，Al2033 ?5wt.%，Ca05 ?1wt.%，Si025 ?8wt.%，Mn02 ?3wt.%，Ti028 ?1wt.%，Fe03 ?5wt.%，Zr022 ?3wt.%，Na205 ?1wt.%，K203 ?4wt.%。
[0007]作為優選，所述的XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，還包括=B2O3L 2wt.%。
[0008]作為優選，所述的XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，還包括:占所述焊劑5?1wt.%的粘結劑。
[0009]作為優選，所述的XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，還包括:合金劑:S1-Fe、T1-Fe、Mn-Fe之一或兩種以上，加入含硅60wt%的S1-Fe合金劑重量8?1wt.%，含鈦45wt%的T1-Fe合金粉重量8?1wt.%，含碳lwt%、含錳60wt%的Mn-Fe重量5?1wt.%。
[0010]作為優選，所述的XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的堿度B11 ?為1.5?2。
[0011]所述的XlOO管線鋼埋弧焊用焊劑的制備方法，具體步驟如下:
(1)配料
按配方成分稱出所需原料置于同一容器中，造渣劑礦石粉末占原料總重量的85wt.%，合金劑占原料總重量的15wt.%;其中，造渣劑礦石粉末的粒度為240目?280目；合金劑為S1-Fe、T1-Fe、Mn-Fe 之一或兩種以上；
(2)干混
將容器中已配好的配料攪拌20?25分鐘，使各粉劑混合均勻；
(3)濕混
將鈉鉀水玻璃以130?140ml/公斤原料加入上述已經混合均勻的粉劑中，進行濕攪拌均勻成為半固態；
(4)造粒
將攪拌均勻的濕料在容器盆中來回搓動成粒，并通過60?70目篩；
(5)烘干
蒸發濕粒顆粒表面的附著水，烘干溫度為160?180°C，升溫速度為80?100 °C /小時；
(6 )燒結
進一步消除焊劑中的結晶水，將烘干的焊劑顆粒放入加熱爐中加熱到900?950°C，保溫140?150分鐘；
(7)過篩
燒結好的焊劑通過90?110目篩，經檢驗合格形成XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑。
[0012]所述的XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的制備方法，優選地，步驟(4)過65目篩。
[0013]所述的XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的制備方法，優選地，步驟(6)中燒結工藝如下:
1)以升溫速度為7.0?8.00C /min，升溫至390?420°C，保溫140?150分鐘；
2)繼續以升溫速度為9.?10.00C /min，升溫至900?950°C，保溫160?180分鐘；
3)隨爐冷卻至室溫。
[0014]本發明的優點及有益效果是:
本發明通過上述手段制得的上述組分的一種XlOO管線鋼埋弧焊用焊劑，不但解決了現有技術中XlOO管線鋼焊接過程中含有鹵族元素的燒結焊劑容易發生不完全燃燒，產生許多有毒物質以及酸性或腐蝕性氣體，對人體健康和環境有潛在的威脅的技術問題。而且，制得的燒結焊劑提高了堿度改善焊縫金屬的低溫沖擊韌性。另外，使得焊接過程的導電性增強以及提高焊接接頭抗電化學腐蝕能力。
【具體實施方式】
[0015]—種XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，焊劑的化學成分包括:Mg045?50wt.%，Al2033 ?5wt.%，Ca05 ?8wt.%，Si025 ?8wt.%，Mn02 ?3wt.%，Ti028 ?1wt.%，Fe03 ?5wt.%，Zr022 ?3wt.%，Na205 ?8wt.%，K203 ?4wt.%。
[0016]所述的XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，還包括=B2O3L 2wt.%。
[0017]所述的XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，還包括:占所述焊劑5wt.%的粘結劑。
[0018]所述的XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，還包括:合金劑:S1-Fe、T1-Fe、Mn-Fe之一或兩種以上，加入含硅60wt%的S1-Fe合金劑重量8?1wt.%，含鈦45wt%的T1-Fe合金粉重量8?1wt.%，含碳lwt%、含錳60wt%的Mn-Fe重量5?1wt.%。
[0019]所述的XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的堿度B11 ?為1.8。
[0020]所述的XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的制備方法，具體步驟如下:
(1)配料
按配方成分稱出所需原料置于同一容器中，造渣劑礦石粉末占原料總重量的85wt.%，合金劑占原料總重量的15wt.%;其中，造渣劑礦石粉末的粒度為240目?280目；合金劑為S1-Fe、T1-Fe、Mn-Fe 之一或兩種以上；
(2)干混
將容器中已配好的配料攪拌25分鐘，使各粉劑混合均勻；
(3)濕混
將鈉鉀水玻璃以135ml/公斤原料加入上述已經混合均勻的粉劑中，進行濕攪拌均勻成為半固態；
(4)造粒
將攪拌均勻的濕料在容器盆中來回搓動成粒，并通過65目篩；
(5)烘干
蒸發濕粒顆粒表面的附著水，烘干溫度為170°C，升溫速度為90°C /小時；
(6 )燒結
進一步消除焊劑中的結晶水，將烘干的焊劑顆粒放入加熱爐中，
O以升溫速度為7.50C /min，升溫至410°C，保溫145分鐘；
2)繼續以升溫速度為9.50C /min，升溫至920°C，保溫145分鐘；
3)隨爐冷卻至室溫。
[0021](7)過篩
燒結好的焊劑通過100目篩，經檢驗合格形成XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑。
[0022]另外，本發明不限于上述實施方式，只要在不超出本發明的范圍內，可以采取各種方式實施本發明。
【主權項】
1.一種XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，其特征在于，焊劑的化學成分包括:Mg045?55wt.%，Al2033 ?5wt.%，Ca05 ?1wt.%，Si025 ?8wt.%，Mn02 ?3wt.%，Ti028 ?1wt.%，Fe03 ?5wt.%，Zr022 ?3wt.%，Na205 ?1wt.%，K203 ?4wt.%。2.如權利要求1所述的一種XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，其特征在于，還包括:B2O3L 2wt.%o3.如權利要求1所述的一種XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，其特征在于，還包括:占所述焊劑5?1wt.%的粘結劑。4.如權利要求1所述的一種XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，其特征在于，還包括:合金劑:S1-Fe、T1-Fe, Mn-Fe之一或兩種以上，加入含硅60wt%的S1-Fe合金劑重量8?1wt.%，含鈦45wt%的T1-Fe合金粉重量8?1wt.%，含碳lwt%、含錳60wt%的Mn-Fe重量5 ?1wt.%o5.如權利要求1所述的一種XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑，其特征在于，所述的XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的堿度Bllw為1.5?2。6.一種如權利要求1所述的XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的制備方法，具體步驟如下: (1)配料 按配方成分稱出所需原料置于同一容器中，造渣劑礦石粉末占原料總重量的85wt.%，合金劑占原料總重量的15wt.%;其中，造渣劑礦石粉末的粒度為240目?280目；合金劑為S1-Fe、T1-Fe、Mn-Fe 之一或兩種以上； (2)干混 將容器中已配好的配料攪拌20?25分鐘，使各粉劑混合均勻； (3)濕混 將鈉鉀水玻璃以130?140ml/公斤原料加入上述已經混合均勻的粉劑中，進行濕攪拌均勻成為半固態； (4)造粒 將攪拌均勻的濕料在容器盆中來回搓動成粒，并通過60?70目篩； (5)烘干 蒸發濕粒顆粒表面的附著水，烘干溫度為160?180°C，升溫速度為80?100 °C /小時； (6 )燒結 進一步消除焊劑中的結晶水，將烘干的焊劑顆粒放入加熱爐中加熱到900?950°C，保溫140?150分鐘； (7)過篩 燒結好的焊劑通過90?110目篩，經檢驗合格形成XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑。7.一種如權利要求6所述的XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的制備方法，其特征在于，步驟(4)過65目篩。8.一種如權利要求6所述的XlOO管線鋼埋弧焊用燒結焊劑的制備方法，其特征在于，步驟(6)中燒結工藝如下: I)以升溫速度為7.0?8.00C /min，升溫至390?420°C，保溫140?150分鐘；2)繼續以升溫速度為9.?10.00C /min，升溫至900?950°C，保溫160?180分鐘；3)隨爐冷卻至室溫。
【專利摘要】本發明的目的在于提供一種X100管線鋼埋弧焊用燒結焊劑及其制備方法，解決X100管線鋼焊接過程中含有鹵族元素的燒結焊劑容易發生不完全燃燒的情況，產生許多有毒物質以及酸性或腐蝕性氣體，對人體健康和環境有潛在的威脅的技術問題。同時，提高堿度改善焊縫金屬的低溫沖擊韌性。另外，使得焊接過程的導電性增強以及提高焊接接頭抗電化學腐蝕能力。其中，焊劑的化學成分重量包括：MgO45～55wt.%，Al2O33～5wt.%，CaO5～10wt.%，SiO25～8wt.%，MnO2～3wt.%，TiO28～10wt.%，FeO3～5wt.%，ZrO22～3wt.%，Na2O5～10wt.%，K2O3～4wt.%。
【IPC分類】B23K35/362, B23K9/18, B23K101/10, B23K103/04
【公開號】CN105149817
【申請號】CN201510384898
【發明人】孫玉博
【申請人】威縣亞泰密封件有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月4日