【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于船舶建造领域，具体涉及一种用于铜衬垫埋弧自动单面焊的焊接材料和焊接方法。
技术介绍
1、液化天然气(lng)船是世界天然气贸易的主要运输工具，在lng能源贸易中扮演着重要角色。目前国内在lng船建造方面已经进入成熟期，但在保证货舱区域船体结构在低温状态下的焊接工艺性能方面还存在一定问题。焊剂铜衬垫法(fluxcoperbacking，简称fcb)埋弧自动单面焊作为大线能量的焊接方法，在进行货舱区域船体结构的焊接时，使用常规焊接材料，其焊缝低温状态下的焊接工艺性能难以保证。另外，国内fcb法工艺采用的焊材主要是从国外进口，大幅度增加了生产成本。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于铜衬垫埋弧自动单面焊的焊接材料和焊接方法，应用于lng船货舱区域船体结构的焊接，保证该区域低温状态下的焊接工艺性能，提高国产焊材制造实力，降低生产成本。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，一种用于铜衬垫埋弧自动单面焊的焊接材料，包括：焊丝、表面焊剂和底层焊剂。
3、其中，焊丝成分包括：c、si、mn、cr、ni、s、p、mo、cu，余量为fe粉。
4、表面焊剂和底层焊剂成分包括：sio2、mgo、mno、tio2、al2o3、ca、s、p、杂质、fe2o3和水。
5、优选的，焊丝、表面焊剂和底层焊剂之间的质量比为：0.9-1.1:1.1-1.5:0.5-0.9。
6、优选的，焊丝中各成分的质量百分比
7、c：0.08％-0.12％；
8、si：0.01％-0.3％；
9、mn：1.5％-2.0％；
10、cr：0.01％-0.2％；
11、ni：0.03％-0.50％；
12、s：0.005％-0.025％；
13、p：0.005％-0.025％；
14、mo：0.01％-0.025％；
15、cu：0.01％-0.35％。
16、优选的，表面焊剂中各组分的质量百分比为：
17、sio2：10％-20％；
18、mgo：15％-35％；
19、mno：1％-5％；
20、tio2：5％-15％；
21、al2o3：5％-20％；
22、ca：5％-20％；
23、s：0.01％-0.04％；
24、p：0.01％-0.04％；
25、杂质：0.01％-0.025％；
26、fe2o3：15％-40％；
27、水：0.01％-0.1％。
28、底层焊剂中各组分的质量百分比为：
29、sio2：15％-40％；
30、mgo：20％-35％；
31、mno：1％-5％；
32、tio2：1％-5％；
33、al2o3：5％-15％；
34、ca：5％-15％；
35、s：0.01％-0.025％；
36、p：0.01％-0.025％；
37、杂质：0.01％-0.025％；
38、fe2o3：1％-10％；
39、水：0.01％-0.1％。
40、优选的，表面焊剂和底层焊剂为球形颗粒，颗粒度为10目-60目。
41、本专利技术除了提供一种用于铜衬垫埋弧自动单面焊的焊接材料外，还进一步提供一种使用上述材料进行铜衬垫埋弧自动单面焊的方法，具体包括以下步骤：
42、步骤1、确定焊接坡口型式；
43、步骤2、铺设底层焊剂；
44、步骤3、向空气软管充气，使铜衬垫紧贴工件；
45、步骤4、调整焊丝间距及伸出长度；
46、步骤5、利用埋弧焊的原理进行焊接，实现单面焊接双面成形的高效焊接。
47、优选的，步骤1中，焊接坡口为y型坡口对接，坡口间隙为0mm-1mm，坡口角度α和钝边p根据被焊工件的板厚确定，当板厚t满足8mm≤t<19mm，α为57°-63°，p为2.5mm-4.5mm；19mm≤t<24mm，α为47°-53°，p为2.5mm-4.5mm；24mm≤t<31mm，α为47°-53°，p为4.5mm-6.5mm；31mm≤t<38mm，α为42°-45°，p为5.5mm-7.5mm。
48、优选的，步骤2中，底层焊铺设厚度为4mm-6mm，宽度为100mm-120mm。
49、优选的，步骤3中，给空气软管充入压缩空气，充气压力为0.1mpa-0.22mpa，使衬垫紧贴工件，为使底层焊剂与板材能紧密贴合须在钢板表面的拼缝两侧100mm范围内用锤均匀敲击。
50、优选的，步骤4中，焊丝间距及伸出长度需满足以下要求：电极l与电极t1的间距为35mm，电极t1与电极t2的间距为120mm，电极l、t1、t2的伸出长度分别为35mm、45mm、55mm，电极l、t1、t2与竖直方向的夹角分别为15°、15°、5°。
51、与现有技术相比，本专利技术具备以下优点：
52、本专利技术提供的一种用于铜衬垫埋弧自动单面焊的焊接材料和方法，用于钢板厚度在8mm-38mm范围内的fcb法埋弧自动单面焊，焊缝金属机械性能满足中国船级社《材料与焊接规范》4y等级要求。
53、本专利技术突破国外在fcb低温焊材领域的技术垄断，提供的一种用于铜衬垫埋弧自动单面焊的焊接材料用于fcb法埋弧自动单面焊，能满足焊接线能量大于100kj/cm、焊接速度达到60cm/min-90cm/min的焊接要求，且满足在-40℃低温环境下焊接性能，可应用于lng船货舱区域船体结构的焊接。
54、使用本专利技术提供的焊接材料组合进行fcb法焊接，获得的熔敷金属的力学性能满足中国船级社《材料与焊接规范》4y等级要求，屈服强度大于305mpa，抗拉强度为490mpa-660mpa，伸长率大于22％，平均冲击功大于34j；同时本专利技术比进口同类焊接材料成本降低30％-40％。
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1.一种用于铜衬垫埋弧自动单面焊的焊接材料，包括：焊丝(1)、表面焊剂(2)和底层焊剂(3)；
2.如权利要求1所述的一种用于铜衬垫埋弧自动单面焊的焊接材料，其特征在于：所述焊丝(1)、表面焊剂(2)和底层焊剂(3)之间的质量比为：0.9-1.1:1.1-1.5:0.5-0.9。
3.如权利要求1所述的一种用于铜衬垫埋弧自动单面焊的焊接材料，其特征在于：所述焊丝(1)中各成分的质量百分比为：
4.如权利要求1所述的一种用于铜衬垫埋弧自动单面焊的焊接材料，其特征在于：所述表面焊剂(2)中各组分的质量百分比为：
5.如权利要求1所述的一种用于铜衬垫埋弧自动单面焊的焊接材料，其特征在于：所述表面焊剂(2)和所述底层焊剂(3)为球形颗粒，颗粒度为10目-60目。
6.一种铜衬垫埋弧自动单面焊接方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的一种铜衬垫埋弧自动单面焊接方法，其特征在于：所述步骤1中，焊接坡口为Y型坡口对接，坡口间隙为0mm-1mm，坡口角度α和钝边P根据被焊工件的板厚确定，当板厚t满足8
8.如权利要求6所述的一种铜衬垫埋弧自动单面焊接方法，其特征在于：所述步骤2中，底层焊铺设厚度为4mm-6mm，宽度为100mm-120mm。
9.如权利要求6所述的一种铜衬垫埋弧自动单面焊接方法，其特征在于：所述步骤3中，给空气软管充入压缩空气，充气压力为0.1Mpa-0.22Mpa，使衬垫紧贴工件，为使底层焊剂(3)与板材能紧密贴合须在钢板表面的拼缝两侧100mm范围内用锤均匀敲击。
10.如权利要求6所述的一种铜衬垫埋弧自动单面焊接方法，其特征在于：所述步骤4中，焊丝(1)间距及伸出长度需满足以下要求：电极L与电极T1的间距为35mm，电极T1与电极T2的间距为120mm，电极L、T1、T2的伸出长度分别为35mm、45mm、55mm，电极L、T1、T2与竖直方向的夹角分别为15°、15°、5°。
...【技术特征摘要】
1.一种用于铜衬垫埋弧自动单面焊的焊接材料，包括：焊丝(1)、表面焊剂(2)和底层焊剂(3)；
2.如权利要求1所述的一种用于铜衬垫埋弧自动单面焊的焊接材料，其特征在于：所述焊丝(1)、表面焊剂(2)和底层焊剂(3)之间的质量比为：0.9-1.1:1.1-1.5:0.5-0.9。
3.如权利要求1所述的一种用于铜衬垫埋弧自动单面焊的焊接材料，其特征在于：所述焊丝(1)中各成分的质量百分比为：
4.如权利要求1所述的一种用于铜衬垫埋弧自动单面焊的焊接材料，其特征在于：所述表面焊剂(2)中各组分的质量百分比为：
5.如权利要求1所述的一种用于铜衬垫埋弧自动单面焊的焊接材料，其特征在于：所述表面焊剂(2)和所述底层焊剂(3)为球形颗粒，颗粒度为10目-60目。
6.一种铜衬垫埋弧自动单面焊接方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的一种铜衬垫埋弧自动单面焊接方法，其特征在于：所述步骤1中，焊接坡口为y型坡口对接，坡口间隙为0mm-1mm，坡口角度α和钝边p根据被焊工件的板厚确定，当板厚t满足8mm≤t<19mm，α为5...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，许承熙，郁爱军，李家骥，陈忠德，
申请(专利权)人：沪东中华造船集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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