本发明公开了一种石油管道专用埋弧焊剂，包括焊剂药粉和粘合剂，焊剂药粉包括以下重量百分比的组分：氟化物混合物，15～20％；三氧化二铝混合物，24～32％；碱性氧化物混合物，12～26％；二氧化硅，0.1～1％；钛酸钡，0.1～1％；锰矿粉，26～33％；锰铁合金，5～10％；金属镍，0.1~4％；硅铁合金，5～12％；硼铁合金，0.1～5％；本发明的管道专用埋弧焊剂添加多种微量合金元素，可以显著提高低温冲击韧性。添加多种氟化物、氧化物能够降低有害元素硫、磷、氢的含量，提高焊缝的综合性能，锰硅含量较高，可以满足较大参数下的焊接，能够有效补充焊接过程中的锰硅烧损量，保证焊缝的力学性能。
1.一种石油管道专用埋弧焊剂，包括焊剂药粉和粘合剂，其特征在于，焊剂药粉包括以下重量百分比的组分：ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="595"/>以上各组分的重量百分比之和为100％，其中锰矿粉中MnO含量≥62％，硅铁合金中Si含量≥72％，硼铁合金中B含量≥15％。
2.如权利要求1所述的石油管道专用埋弧焊剂，其特征在于：所述氟化物混合物为两种氟化物的混合物，所述三氧化二铝混合物为三种不同物相结构三氧化二铝的混合物，所述碱性氧化物混合物为两种碱性氧化物的混合物。
3.如权利要求1或2所述的石油管道专用埋弧焊剂，其特征在于：所述氟化物由氟化钙和氟化钡组成。
4.如权利要求1或2所述的石油管道专用埋弧焊剂，其特征在于：所述三氧化铝由铝矾土、煅烧α型氧化铝、白刚玉组成。
5.如权利要求1或2所述的；石油管道专用埋弧焊剂，其特征在于：所述碱性氧化物为氧化镁和氧化钙。
6.如权利要求1所述的石油管道专用埋弧焊剂，其特征在于：所述粘合剂为高模钾钠水玻璃，模数为3.0-3.1、钾钠质量比为2∶1，高模钾钠水玻璃与焊剂药粉的重量比例为25％。技术领域
本发明属于焊接材料技术领域，尤其是涉及一种石油管道专用埋弧焊剂。xa0
背景技术
十二五期间，管道建设大量开工，中石油将建造2万公里石油管道，中石化将建造1.4万公里管道，中海油将建造8000公里管道，焊接高强度级别管线钢，迫切需要大量的专用焊接材料，对焊接材料也相应提出越来越高的要求，不仅综合性能指标要求更高，而且要满足高速高效焊接需求。目前，国外仅有林肯、神钢等少数焊材厂开发出此类性能的焊接材料，但价格极其昂贵，而国内目前尚没有此类成熟产品。xa0
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够高效且高速焊接、脱渣容易、焊道成型美观、焊后加工余量小、焊接质量有保证的石油管道专用埋弧焊剂，尤其适用于长输管道的焊接。xa0本发明的技术方案是一种石油管道专用埋弧焊剂，包括焊剂药粉和粘合剂，焊剂药粉包括以下重量百分比的组分：xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="594"/>以上各组分的重量百分比之和为100％，其中锰矿粉中MnO含量≥62％，硅铁合金中Si含量≥72％，硼铁合金中B含量≥15％。xa0优选地，所述氟化物混合物为两种氟化物的混合物，所述三氧化二铝混xa0合物为三种不同物相结构三氧化二铝的混合物，所述碱性氧化物混合物为两种碱性氧化物的混合物。xa0优选地，所述氟化物由氟化钙和氟化钡组成。xa0优选地，所述三氧化铝由铝矾土、煅烧α型氧化铝、白刚玉组成。xa0优选地，所述碱性氧化物为氧化镁和氧化钙。xa0优选地，所述粘合剂为高模钾钠水玻璃，模数为3.0-3.1、钾钠质量比为2∶1，高模钾钠水玻璃与焊剂药粉的重量比例为25％。xa0本发明的配方分析：xa0三种不同物相结构的三氧化二铝是焊剂的主要组成成分，优选铝矾土、煅烧α型氧化铝、白刚玉，不同形态的三氧化二铝具有不同的熔点和凝固温度，通过调节三种三氧化二铝的含量和配比，可以控制熔渣的粘度、熔点、凝固温度。在本发明中，其占焊剂的质量百分比为24-32％。xa0两种氟化物的添加是本发明的关键技术，两种氟化物优选氟化钙和氟化钡，氟化钙能够与焊缝中氢结合成氟化氢气体溢出，有利于降低电弧气氛中氢的分压，从而起到去氢作用，降低了焊缝中有害元素氢的含量，减少氢致裂纹的产生。氟化钡具有强烈的稀渣作用，能够增加熔池的流动性，保证焊缝在大参数下成形美观，其含量需适当，太少则稀渣能力不足，太多易造成电弧稳定性下降。在本发明中，两种氟化物占焊剂的质量百分比为15-20％。xa0锰矿粉在本发明中属于创新点，其主要作用是调节熔渣粘度、添加合金元素和脱硫。锰矿粉的主要物质是氧化锰，可与硅铁合金发生还原反应，向焊缝金属过渡锰元素。由于管道焊剂在焊接参数较大的情况下使用，锰元素的烧损较为严重，而氧化锰既可抑制锰元素的氧化反应得进行，起到保护作用，同时与有害元素硫反应，结合成硫化物进入熔渣。在本发明中，锰矿粉占焊剂的质量百分比为26-33％。xa0两种碱性氧化物是氧化镁和氧化钙，作用是保证焊接电弧稳定，在电弧周围造成一种还原的气氛，防止空气中的水蒸气、二氧化碳、一氧化碳等有害气体进入熔敷金属，生成的焊接熔渣均匀地覆盖在焊缝金属表面，减缓了焊缝金属的冷却速度，并获得良好的焊缝成形，保证熔渣具有合适的熔点、黏度、密度，药皮在电弧的高温作用下形成熔渣，发生一系列化学冶金反应，除去氧化物及硫、磷等有害杂质。在本发明中，其占焊剂的质量百分比为12-26％。xa0二氧化硅主要作为造渣剂，增加熔渣的高温粘度，调节湿润角，改善焊缝成形。在本发明中，其占焊剂的质量百分比为0.1-1％。xa0钛酸钡在本发明中属关键技术，管道用钢材为保证其综合性能，添加钛元素进行细化晶粒，在焊剂中加入少量钛酸钡，可以抑制钛元素在焊接时的氧化，保证焊缝中钛元素的含量。在本发明中，其占焊剂的质量百分比为0.1-1％。xa0锰铁合金是良好的脱氧剂和脱硫剂，可以显著提高焊缝的强度，改善焊缝的韧性，但含量不宜过高，否则容易产生焊缝中心裂纹。在本发明中，其占焊剂的质量百分比为5-10％。xa0金属镍是本发明的一项创新技术，由于石油管道要求满足较低温度下高韧性，而少量的金属镍可以起到明显改善焊缝韧性的作用，可以强化晶间组织。在本发明中，其占焊剂的质量百分比为0.1-4％。xa0硅铁合金在本发明中非常关键，与金属锰进行联合脱氧，与锰矿粉进行反应生成金属锰，补充焊缝中的锰元素，同时可向焊缝中添加硅元素，锰硅元素能够保证焊缝的强度，但含量不能过高，过高则易导致焊缝强度过高，冲击韧性下降。在本发明中，其占焊剂的质量百分比为5-12％。xa0硼铁合金为本发明的创新点，少量的稀土元素硼可进一步细化晶粒，金相组织形成针状铁素体，可以满足管线用焊接材料对低温韧性的要求。在本发明中，其占焊剂的质量百分比为0.1-5％。xa0本发明的优点及效果：本发明的管道专用埋弧焊剂添加多种微量合金元素，通过细化晶粒、改善晶间组织结构，可以显著提高低温冲击韧性。添加多种氟化物、氧化物能够降低有害元素硫、磷、氢的含量，提高焊缝的综合性能，此外，本发明的锰硅含量较高，可以满足较大参数下的焊接，能够有效补充焊接过程中的锰硅烧损量，保证焊缝的力学性能。xa0
具体实施方式
本发明的焊剂原材料经过严格的选料控制，对每一种原材料制定严格的控制标准。在生产过程中，实行全程在线监控，将药粉按一定比例配制混合，将水玻璃按照25％的重量比例加入焊剂药粉中，用最新螺旋式焊剂生产设备，将混合粉制成焊剂并烘干。为了理解本发明，下面通过具体的实施例对本发明作进一步说明。xa0实施例一xa0(1)焊剂药粉中各种原材料重量百分比如下表：(％)xa0氟化钙 氟化钡 铝矾土 煅烧α型氧化铝 白刚玉 氧化镁 氧化钙 8 8 7 10 9 8 5 二氧化硅 钛酸钡 锰矿粉 锰铁合金 金属镍 硅铁合金 硼铁合金 0.8 0.2 28 6 2 7 1 其中锰矿粉中MnO含量≥62％，硅铁合金中Si含量≥72％，硼铁合金中B含量≥15％xa0(2)粘合剂为高模钾钠水玻璃，模数为3.0-3.1、钾钠比为2∶1。xa0(3)按照上述成分制成埋弧焊剂进行检测，根据国标GB/Txa012470-2003标准规定，配合石油管道用埋弧焊丝H08MnMoTiB，进行熔敷金属化学成分分析、熔敷金属力学性能测试。焊接规范：焊接电源为直流反接，焊接线能量为18-19KJ/cm、道间温度145-150℃。xa0①熔敷金属化学成分重量百分比实测值：(％)xa0化学元素 C S Mn Si P Ni Mo Ti B 实测值 0.045 0.003 1.65 0.71 0.016 0.75 0.35 0.014 0.0038 ②熔敷金属力学性能实测值xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>实施例二xa0(1)焊剂药粉中各种原材料重量百分比如下表：(％)xa0氟化钙 氟化钡 铝矾土 煅烧α型氧化铝 白刚玉 氧化镁 氧化钙 7 9 7 9 10 8 5 二氧化硅 钛酸钡 锰矿粉 锰铁合金 金属镍 硅铁合金 硼铁合金 0.8 0.2 28 6 2 7 1 其中锰矿粉中MnO含量≥62％，硅铁合金中Si含量≥72％，硼铁合金中B含量≥15％xa0(2)粘合剂为高模钾钠水玻璃，模数为3.0-3.1、钾钠比为2∶1。xa0(3)按照上述成分制成埋弧焊剂进行检测，根据国标GB/Txa012470-2003标准规定，配合石油管道用埋弧焊丝H08MnMoTiB，进行熔敷金属化学成xa0分分析、熔敷金属力学性能测试。焊接规范：焊接电源为直流反接，焊接线能量为18-19KJ/cm、道间温度145-150℃。xa0①熔敷金属化学成分重量百分比实测值：(％)xa0化学元素 C S Mn Si P Ni Mo Ti B 实测值 0.044 0.004 1.66 0.70 0.018 0.73 0.34 0.014 0.0037 ②熔敷金属力学性能实测值xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>实施例三xa0(1)焊剂药粉中各种原材料重量百分比如下表：(％)xa0氟化钙 氟化钡 铝矾土 煅烧α型氧化铝 白刚玉 氧化镁 氧化钙 8 8 7 10 9 6 7 二氧化硅 钛酸钡 锰矿粉 锰铁合金 金属镍 硅铁合金 硼铁合金 1 0.2 28 6 2 7 0.8 其中锰矿粉中MnO含量≥62％，硅铁合金中Si含量≥72％，硼铁合金中B含量≥15％xa0(2)粘合剂为高模钾钠水玻璃，模数为3.0-3.1、钾钠比为2∶1。xa0(3)按照上述成分制成埋弧焊剂进行检测，根据国标GB/Txa012470-2003标准规定，配合石油管道用埋弧焊丝H08MnMoTiB，进行熔敷金属化学成分分析、熔敷金属力学性能测试。焊接规范：焊接电源为直流反接，焊接线能量为18-19KJ/cm、道间温度145-150℃。xa0①熔敷金属化学成分重量百分比实测值：(％)xa0化学元素 C S Mn Si P Ni Mo Ti B 实测值 0.047 0.003 1.67 0.70 0.015 0.75 0.35 0.014 0.0035 ②熔敷金属力学性能实测值xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>实施例四xa0(1)焊剂药粉中各种原材料重量百分比如下表：(％)xa0氟化钙 氟化钡 铝矾土 煅烧α型氧化铝 白刚玉 氧化镁 氧化钙 8 8 7 10 9 8 5 二氧化硅 钛酸钡 锰矿粉 锰铁合金 金属镍 硅铁合金 硼铁合金 0.6 0.4 26 6 2 9 1 其中锰矿粉中MnO含量≥62％，硅铁合金中Si含量≥72％，硼铁合金中B含量≥15％xa0(2)粘合剂为高模钾钠水玻璃，模数为3.0-3.1、钾钠比为2∶1。xa0(3)按照上述成分制成埋弧焊剂进行检测，根据国标GB/Txa012470-2003标准规定，配合石油管道用埋弧焊丝H08MnMoTiB，进行熔敷金属化学成分分析、熔敷金属力学性能测试。焊接规范：焊接电源为直流反接，焊接线能量为18-19KJ/cm、道间温度145-150℃。xa0①熔敷金属化学成分重量百分比实测值：(％)xa0化学元素 C S Mn Si P Ni Mo Ti B 实测值 0.048 0.003 1.61 0.86 0.016 0.77 0.34 0.012 0.0037 ②熔敷金属力学性能实测值xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>实施例五xa0(1)焊剂药粉中各种原材料重量百分比如下表：(％)xa0氟化钙 氟化钡 铝矾土 煅烧α型氧化铝 白刚玉 氧化镁 氧化钙 7 9 9 10 7 8 5 二氧化硅 钛酸钡 锰矿粉 锰铁合金 金属镍 硅铁合金 硼铁合金 0.8 0.2 30 5 2 6 1 其中锰矿粉中MnO含量≥62％，硅铁合金中Si含量≥72％，硼铁合金中B含量≥15％xa0(2)粘合剂为高模钾钠水玻璃，模数为3.0-3.1、钾钠比为2∶1。xa0(3)按照上述成分制成埋弧焊剂进行检测，根据国标GB/Txa012470-2003标准规定，配合石油管道用埋弧焊丝H08MnMoTiB，进行熔敷金属化学成分分析、熔敷金属力学性能测试。焊接规范：焊接电源为直流反接，焊接线能量为18-19KJ/cm、道间温度145-150℃。xa0①熔敷金属化学成分重量百分比实测值：(％)xa0化学元素 C S Mn Si P Ni Mo Ti B 实测值 0.047 0.004 1.62 0.75 0.014 0.73 0.33 0.015 0.0039 ②熔敷金属力学性能实测值xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>实施例六xa0(1)焊剂药粉中各种原材料重量百分比如下表：(％)xa0氟化钙 氟化钡 铝矾土 煅烧α型氧化铝 白刚玉 氧化镁 氧化钙 8 8 9 7 9 8 5 二氧化硅 钛酸钡 锰矿粉 锰铁合金 金属镍 硅铁合金 硼铁合金 0.8 0.2 31 5.5 1.5 6 1 其中锰矿粉中MnO含量≥62％，硅铁合金中Si含量≥72％，硼铁合金中B含量≥15％xa0(2)粘合剂为高模钾钠水玻璃，模数为3.0-3.1、钾钠比为2∶1。xa0(3)按照上述成分制成埋弧焊剂进行检测，根据国标GB/Txa012470-2003标准规定，配合石油管道用埋弧焊丝H08MnMoTiB，进行熔敷金属化学成分分析、熔敷金属力学性能测试。焊接规范：焊接电源为直流反接，焊接线能量为18-19KJ/cm、道间温度145-150℃。xa0①熔敷金属化学成分重量百分比实测值：(％)xa0化学元素 C S Mn Si P Ni Mo Ti B 实测值 0.046 0.005 1.68 0.69 0.014 0.70 0.34 0.015 0.0035 [0084]xa0②熔敷金属力学性能实测值xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>通过上述焊接试验，验证本发明综合性能，得到如下结果：xa0①本发明焊剂在焊接过程中，脱渣容易、焊道成型美观，在大焊接参数条件下焊接，具有非常优良的工艺性能，能满足高效高速的焊接要求。xa0②本发明焊剂为烧结焊剂，能够将合金元素过渡到焊缝中，能够有效补充焊接过程中的合金元素烧损，保证综合性能。xa0③本发明焊剂能够满足高强度级别石油管道焊接需求，具有非常高的抗拉强度和低温冲击韧性。xa0综上所述，本发明石油管道专用埋弧焊剂，焊接性能优良，焊缝成形美观，其焊缝化学成分、力学性能均能满足石油管道的焊接应用，可以保证焊接质量。xa0本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下得出的其他任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。xa0