一种Ｘ８０管线钢用埋弧焊焊剂材料，按重量百分比由以下组分组成：ＣａＦ↓［２］１５％～２５％，ＭｇＯ １５％～３０％，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］ １０％～１４％，ＣａＳｉＯ↓［３］ ５％～１０％，ＳｉＯ↓［２］ ５％～９％，ＭｎＯ ５％～１０％，ＴｉＯ↓［２］ ５％～１０％，Ｎａ↓［２］Ｏ １．０％～２．５％，Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］ １．５％～３．０％，Ｒｅ（Ｍｇ）０．２％～０．４％，ＺｒＯ↓［２］ ６％～１０％，其中ＣａＳｉＯ↓［３］＋ＳｉＯ↓［２］≤以上各组分总重量的１５％，其余为矿石粉杂质，采用烧结法制得的本发明专利技术焊剂材料与碱性烧结焊剂匹配使用时，具有焊缝强度高，有较好的抗Ｈ↓［２］Ｓ应力腐蚀和较好的低温韧性等性能，焊缝强度及韧性完全能与高等级管线钢的基材匹配，适用于Ｒ↓［ｅＬ］≥５５５ＭＰａ及以上强度级别管线钢和其它结构钢焊接。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种焊剂材料，特别涉及一种高强韧性X80管线钢用的埋弧焊 焊剂材料，本专利技术还涉及该焊剂材料的制备方法。
技术介绍
石油、天然气输送管道通常位于环境比较恶劣的地区，如极寒冷区、地震 带或海洋地区，对输送管道的高强度和低温韧性要求日益增高，这就促使了高 等级管线钢(X80管线钢)的开发成功，X80管线钢被工业发达国家誉为21世 纪天然气输送管道用钢。高强度管线钢要求高强度、较好的低温韧性与之匹配 的高质量的焊接材料也成为了关注的焦点之一，为提高长输管线强度和韧性， 对高强度管线钢焊接接头的基本要求有1)硬度小于HRC22或Hv248; 2)含 S量小于0.002%; 3)焊接接头的组织；4)减少C、 P、 Si，以防止偏析和减少 偏析区硬度；5)通过Ti、 B、稀土Re的添加，以形成针状铁素体，提高焊缝的 韧性。因此，高强度管线钢焊接接头必须是低碳下的致密的针状铁素体和少量 的贝氏体组织，焊接接头较低的硬度，还有一个特点是低硫，对高强度管线钢 焊接接头来说，这三个因素是必需全部做到。如何保证焊接接头的强韧性和低 温韧性，国内用于高强度低合金钢埋弧焊剂有1988年冶金工业部钢铁研究总院. 申请的《高碱度烧结焊剂》(专利号ZL94106381.X,公开号8710274，公开日1988.07.13)，其渣系为BaO-MgO-CaF2-Al203，由Na3AlF^fl Li20等组成的烧结 焊剂，生产工艺上采用650 卯0'C高温烧结。1995年冶金工业部钢铁研究总院申请了《超低氢高碱度烧结焊剂》(专利号ZL9210562L4，公开号1107770，公 开日1995.09.06)，其渣系为CaCOrMgO-SiOrAl203-CaF2-BaC03，由Li20，K20， Na20， Re (Mg)等组成的烧结焊剂。这些专利文献针对的主要是强度较低的钢 材，而针对近几年来我国新研发的X80管线钢，其匹配烧结焊剂尚在研制之中。
技术实现思路
为了解决X80管线钢焊接接头的强韧性和低温韧性，本专利技术的目的是提供 一种X80管线钢用埋弧焊焊剂材料，与高强韧性焊丝匹配使用，焊接高强度管 线钢，焊接后能满足X80管线钢的强韧性、低温韧性的要求。本专利技术的另一目的是提供上述焊剂材料的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是X80管线钢用埋弧焊焊剂材料，按重量百分 比该材料由以下组分组成CaF215% 25%， MgO 15% 30%， A1203 10% 14%， CaSi03 5%~10%， Si02 5%~9%， MnO 5% 10%， TiO25%~10%， Na20 1.0%~2.5%， B203 1.5% 3.0%， Re(Mg) 0.2%~0.4%， Zr02 6% 10%，其中CaSi03+Si02《以上 各组分总重量的15%，其余为矿石粉杂质。.本专利技术所采用的另一技术方案是上述焊剂材料的制备方法，该焊剂材料，-按重量百分比由以下组分组成CaF2 15%~25%， MgO 15% 30%， A1203 10% 14%， CaSi03 5% 10%， Si025%~9%， MnO5%~10%, TiO25%~10%， Na20 1.0% 2.5%， B203 1.5%~3.0%, Re(Mg) 0.2%~0.4% ， Zr02 6% 10%，其中 CaSiCb+Si02《以上各组分总重量的15%，其余为矿石粉杂质，该焊剂材料采用 电炉烧结法制得，将烘干的焊剂颗粒放入炉中加热到70(TC 90(TC，烧结时间 2~4小时。本专利技术具有以下特点1、 本专利技术焊剂原料易于获得，原料来源渠道多，所有原料都是国内储量较 丰富的材料。2、 本专利技术焊剂用于R^为500 550Mpa及以上强度级别管线钢和其它结构. 钢焊接，焊缝强度高，冲击韧性和低温性能满足X80级高强度管线钢的要求， 焊缝强度及韧性完全能与高强度管线钢的基材匹配。3、 采用本专利技术焊剂施焊能适应管线钢双丝焊或多丝焊及前后、内外丝高速 焊接的工艺特点。4、 本专利技术焊丝焊缝金属组织焊态为针状铁素体和贝氏体组织，以及较少量 的先共析铁素体，因此具有高强度和较好的低温韧性。附图说明图1是用本专利技术的焊剂材料进行焊接焊缝的金相组织照片。 具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术的焊剂材料，按軍量百分比由以下组分組:成CaF215% 25%， MgO 15% 30%， A120310% 14%， CaSi03 5% 10%， Si02 5% 9%， MnO 5% 10%， TiO25%~10%， Na20 1.0%~2.5%， B203 1.5%~3.0%， Re(Mg) 0.2%~0.4%, Zr02 6%~10%，其中CaSi03+Si02《以上各组分总重量的15%，其余为矿石粉杂质。-上述组方的组分和含量中焊剂材料中CaF2在15%~25%, CaF2能提高熔渣的导电性和流动性，并使 焊接时产生的氟气，降低了电弧气氛中的H分压，代替通常碱性焊剂采用的碳 酸盐产生的效果，并抑制熔渣中的还原氧向熔化金属的过渡，以及对焊接工艺 性能的影响。MgO控制在15%~30%， MgO作为调整熔渣碱度的主要造渣剂，能保证焊 缝金属的纯净度和改善脱渣性。当MgO含量为15%时，焊缝成形最好，随着 MgO的增加，成形效果逐渐变差，焊缝力学性能有所提高，当MgO大于30n/。 时，出现脱渣困难、咬边、夹渣等缺陷。A1203控制在10%~14%， Al203能改善焊道表面抗氧化性，并调整熔渣的粘' 度，保证焊缝表面质量。在八1203的含量为15%~20%时，其焊接过程中有时会 出现少量凹坑，随着八1203含量的调整，焊缝成形效果明显变好。<:^03控制在5%~10%， CaO是高碱度烧结焊剂的主要造渣剂，对S、 P的 结合能力较强，可以排除焊缝金属中S、P的含量，焊剂中的CaO往往是以CaC03 的形式加入，本文中CaO是以CaOSi02 (即CaSi03)的形式加入，避免加入 CaC03在焊接过程中分解产生C02带来的弊端；焊剂材料中Si02控制在 5% 9%， Si02既是造渣剂，同时又具有稳定电弧的重要作用。焊剂中Si02含量. 过多会使粘度增加，降低电弧的稳定性，但焊接时Si02会使熔敷金属中的夹杂 含量增加，降低冲击韧性，由于CaSi03将提供部分Si02，控制Si02在5。/。 9。/。 范围内，同时保证CaSi03+Si02《各组分总重量的15%。MnO控制在5。/。 10。/。， MnO能降低熔渣的熔点，改善熔渣的流动性，有利 于焊缝成形，降低表面张力，且MnO能调整熔敷金属中的含Mn量，影响熔敷 金属中Mn的过渡；焊剂材料中Ti02控制在5% 10%， Ti02可降低渣的熔化温 度，改善熔渣的流动性，促使焊缝金属还原产物的聚集并排除到熔渣中，且1102 可以代替部分Si02做酸性氧化物造渣剂加入焊剂中，高温时能与CaF2反应生存 TiF4，有抗氢气孔的作用。B203控制在1.5% 3.0%， B为活性元素，焊丝钢冶炼 过程中烧损严重，而通过焊剂向焊缝金属中加入B最为合理，向焊剂中加入B203(硼砂)会产生还原反应，且B203易于还原为B本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ｘ８０管线钢用埋弧焊焊剂材料，其特征在于，按重量百分比该材料由以下组分组成：ＣａＦ↓［２］１５％～２５％，ＭｇＯ １５％～３０％，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］１０％～１４％，ＣａＳｉＯ↓［３］５％～１０％，ＳｉＯ↓［２］５％～９％，ＭｎＯ５％～１０％，ＴｉＯ↓［２］５％～１０％，Ｎａ↓［２］Ｏ１．０％～２．５％，Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］１．５％～３．０％，Ｒｅ（Ｍｇ）０．２％～０．４％，ＺｒＯ↓［２］６％～１０％，其中ＣａＳｉＯ↓［３］＋ＳｉＯ↓［２］≤以上各组分总重量的１５％，其余为矿石粉杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，王超，李继红，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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