一种复合混用埋弧焊焊剂及其焊接方法

技术领域

本发明属于埋弧焊焊剂技术领域，特别是复合混用埋弧焊焊剂。

背景技术

埋弧焊产生于1935年，由于埋弧焊熔深大、生产率高、机械化程度可靠，适合于中厚板结构的直通焊缝。因此，埋弧焊在造船业、压力容器行业、桥梁、铁路车辆、工程机械、管道、核电站结构、海洋结构及建筑钢结构等领域有着广泛的应用，也是当今焊接生产中最普遍使用的熔焊方法之一。

目前埋弧焊焊接技术存在多种双(多)丝埋弧焊方法，但不同型号的钢材需要使用不同的焊剂和焊丝配合，才能获得较好的焊接质量。即使是同一种的钢材，不同焊剂和焊丝的配比，都会影响到埋弧焊接质量、焊接过程控制及焊后脱渣等相关问题，依然是值得深思和总结的永恒话题。

通过实践证明，在焊接选材上，同一牌号焊剂的不同厂家的不同炉号都可产生质量差别(原材料品位、炉料的配方、工艺质量控制、磁选及筛分等)。针对目前工厂主要钢材Q390BGJ-Z15钢板的埋弧焊接，不仅要满足焊缝的力学性能，避免焊接处出现裂缝，还要保证焊缝焊接过程的实际生产工序能够很顺畅的运行。目前大多采用的是用H08MnA(焊丝)+HJ431(焊剂)或H08MnA(焊丝)+SJ101(焊剂)为焊料进行埋弧焊接，然而这两种常规方法在进行Q390BGJ-Z15钢材焊接时，要么不能满足设计上的力学性能要求，要么成本过高；

现有技术中，例如文献“浅析焊剂HJ431,SJ101混合使用对脱渣性的影响”(韩二阳，施工技术，2016年12月第45卷，472-474)中公开了将常用焊剂HJ431、SJ101混合使用时的脱渣性能的合理混合比例，所用焊丝为H08MnA，但是该文献主要研究的焊接对象是Q345B钢材，且获得的焊剂HJ431、SJ101按3:1的比例混合并需要配合大坡口焊接，主要研究的是如何解决厚板焊缝多层多道埋弧焊焊接时的焊缝夹渣问题，如何提升熔渣脱渣性能，只是简单提到焊接成型较好。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供了一种复合混用埋弧焊焊剂，通过不断摸索和总结，针对Q390BGJ-Z15钢板的埋弧焊接过程，运用H10Mn2焊丝和SJ101、HJ431的焊剂配比联用的方式，获得了一种复合混用埋弧焊焊剂，不仅有效保证了焊缝质量，还控制了焊接材料成本，具体通过以下技术实现。

一种复合混用埋弧焊焊剂，包括烧结焊剂HJ431和熔炼焊剂SJ101，且两者重量比例为5.5-8:1。

优选地，所述烧结焊剂HJ431和熔炼焊剂SJ101的重量比为7:1。

优选地，所述烧结焊剂HJ431为8-40目的棕红色玻璃状颗粒，含水量≤0.10％；所述熔炼焊剂SJ101为10－60目的浅灰色球形颗粒，含水量小于等于0.10％。

本发明还提供了上述的复合混用埋弧焊焊剂的焊接方法，其特征在于，与焊丝H10Mn2配合用于埋弧焊接方法中。

优选地，所述焊丝的重量与烧结焊剂HJ431和熔炼焊剂SJ101总重量的比例为1:1.3。

优选地，焊接对象为Q390BGJ-Z15钢材。

本发明所提供的复合混用埋弧焊焊剂，将烧结焊剂HJ431和熔炼焊剂SJ101进行混合联用，针对特定的焊接对象Q390BGJ-Z15钢材，以H10Mn2焊丝进行配合使用，适用于工厂构件船型部位、十字部位及对接等接头部位的埋弧焊接，最终得到的焊缝的成型性、脱渣性、力学性能好，焊缝美观，提高了熔敷金属的冲击韧性，改善焊接工艺性能；能耗少，焊剂价格相对更低，有效降低了生产成本，减少了焊接时产生的有害气体。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：采用本发明的埋弧焊焊剂，焊缝性能好，成本更低，产生的有害气体更少，对环境污染更小。

附图说明

图1为采用实施例1的焊剂焊接后的焊缝示意图；

图2为采用实施例1的焊剂焊接后的焊缝的晶相图；

图3为采用实施例2的焊剂焊接后的焊缝示意图；

图4为采用实施例2的焊剂焊接后的焊缝的晶相图；

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例和对比例所使用的烧结焊剂HJ431、焊丝H10Mn2均采购自天津市金桥焊材集团股份有限公司，熔炼焊剂SJ101采购自伊川县金塔焊接材料有限公司；烧结焊剂HJ431为30-40目的棕红色玻璃状颗粒，含水量≤0.10％；所述熔炼焊剂SJ101为40－50目的浅灰色球形颗粒，含水量小于等于0.10％。

实施例1

本实施例提供的复合混用埋弧焊焊剂，其原料为烧结焊剂HJ431和熔炼焊剂SJ101，且重量比例为7:1。

实施例2

本实施例提供的复合混用埋弧焊焊剂，其原料为烧结焊剂HJ431和熔炼焊剂SJ101，且重量比例为5.5:1。

实施例3

本实施例提供的复合混用埋弧焊焊剂，其原料为烧结焊剂HJ431和熔炼焊剂SJ101，且重量比例为8:1。

对比例1

本对比例提供的复合混用埋弧焊焊剂，其原料为烧结焊剂HJ431和熔炼焊剂SJ101，且重量比例为3:1。

对比例2

本实施例提供的复合混用埋弧焊焊剂，其原料为烧结焊剂HJ431和熔炼焊剂SJ101，且重量比例为4:1。

对比例3

本实施例提供的复合混用埋弧焊焊剂，其原料为烧结焊剂HJ431和熔炼焊剂SJ101，且重量比例为9:1。

试验例：焊缝性能测试

以上实施例和对比例所选用的焊接钢材为采购自舞阳钢铁有限责任公司的Q390BGJ-Z15和Q355B钢材(钢梁)，采用的埋弧焊具体方法为：将H型钢梁翼缘板腹板进行组立，然后转入H型船型焊进行焊接。焊接之前将烧结焊剂HJ431和熔炼焊剂SJ101按比例进行混合。混合之后装入焊剂焊剂料斗，打开焊剂阀门开始埋弧焊焊接，焊接完成后待焊渣冷却后清除即可。

采用实施例1的焊剂焊接后的焊缝的外观和晶相图分别如图1、2所示，采用实施例2的焊剂焊接后的焊缝的外观和晶相图分别如图3、4所示。

从图1、3可以看到，采用上述实施例的烧结焊剂HJ431和熔炼焊剂SJ101重量比例制备的焊剂，电弧非常稳定，焊接过程中无杂质，电弧柔和；脱渣容易会自动整块脱落；焊接时没有气孔、压坑出现；焊道与焊道之间、焊道与母材之间过渡平滑，焊缝金属与母材金属很好的融合在一起，无凹陷；焊道表面应非常平整光滑，无麻点，成型美观。而采用对比例1-3的烧结焊剂HJ431和熔炼焊剂SJ101重量比例制备的焊剂，焊缝表面或多或少存在麻点、不光滑等问题。

按常理而言，焊接时接头的性能与母材相同或越接近，则焊缝质量就越好，越不容易产生裂缝。熔焊接头由于焊接热的作用，焊缝金属和热影响区的组织和性能与母材有不同程度的差别。例如，埋弧焊因其热输入大，冷却慢，焊缝和热影响区晶粒粗大，使接头冲击韧度降低。从图2、4可以看到，采用上述实施例的烧结焊剂HJ431和熔炼焊剂SJ101重量比例制备的焊剂，焊缝处的晶相图中晶粒并未出现明显粗大，说明采用上述实施例的焊剂得到的焊缝质量高。

1、力学性能测试

按照国标GB50661-2011钢结构焊接规范的方法，对采用实施例1-3和对比例1-3的焊剂进行焊接形成的Q390BGJ-Z15钢材和Q355B钢材进行焊缝力学性能测试。

2、粘渣(脱渣性能)现象测试

通过肉眼观察的方法，对采用实施例1-3和对比例1-3的焊剂进行焊接形成的Q390BGJ-Z15钢材和Q355B钢材焊缝的粘渣现象进行观察。

3、焊缝外观对参数的敏感程度

上述实施例和对比例的Q390BGJ-Z15钢材和Q355B钢材焊缝的力学性能、脱渣性能、焊缝外观对参数的敏感度的测试结果如下表1、2所示。

表1 Q390BGJ-Z15钢材性能测试结果

表2 Q355B钢材性能测试结果

由上表1、2和附图可以看到，采用本发明的烧结焊剂HJ431和熔炼焊剂SJ101的混合比例制备的复合混用埋弧焊焊剂，针对Q390BGJ-Z15能够有效提升焊缝的性能，焊缝外观更美观，微观晶相结构更好。而当将本发明的相同用量的烧结焊剂HJ431和熔炼焊剂SJ101用于Q355B钢材时，就会出现不同程度的脱渣，力学性能不理想等问题。