一种用于管道环焊缝的焊接清渣剂及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种用于管道环焊缝的焊接清渣剂及其制备方法和应用 (Welding slag remover for pipeline circumferential weld and preparation method and application thereof ) 是由 陈浮 黄治军 崔雷 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于管道环焊缝的焊接清渣剂,各组分及其所占质量百分比为：碳酸氢镁3～7％,长石9～11％,乙基羟乙基纤维素1～9％,钼酸盐0.5～6.5％,一元醇5～11％,剩余为水。本发明所述焊接清渣剂易于现场焊接操作,具有良好的耐热性,焊接完毕后自然挥发,无需专门清除,不影响焊接接头性能及后续涂装工艺,并有助于提升焊接电弧稳定性,提高焊缝质量；且涉及的制备方法简单、成本较低,适合推广应用。(The invention discloses a welding slag remover for a pipeline circumferential weld, which comprises the following components in percentage by mass: 3-7% of magnesium bicarbonate, 9-11% of feldspar, 1-9% of ethyl hydroxyethyl cellulose, 0.5-6.5% of molybdate, 5-11% of monohydric alcohol and the balance of water. The welding slag remover disclosed by the invention is easy for field welding operation, has good heat resistance, naturally volatilizes after welding, does not need special removal, does not influence the performance of a welding joint and a subsequent coating process, and is beneficial to improving the stability of a welding arc and improving the quality of a welding seam; and the related preparation method is simple, has low cost and is suitable for popularization and application.)
技术领域
本发明属于功能材料及焊接技术领域，具体涉及一种用于管道环焊缝的焊接清渣剂及其制备方法和应用。
背景技术
油气长输管道越来越向高强度、大口径方向发展，焊接质量的好坏是影响管线运行的关键。管道现场环焊缝焊接方法主要有手工电弧焊、药芯焊丝半自动焊、全自动气保护焊等。近年来，这三种焊接材料约占焊接材料总产量的80％，同时这三种焊接方法也是产生焊接飞溅的主要焊接材料。如何从材料、设备、工艺等方面降低甚至消除焊接飞溅的不利影响为焊接领域所需解决的重要难点之一。
焊接飞溅主要是由于短路液桥收缩到较细时，短路电流对液桥的迅速加热，导致液桥气化而爆炸出现的。在焊接过程中，由于冶金反应、极点压力、熔滴短路、非轴向熔滴过渡及焊接参数匹配不当都会引起飞溅。飞溅会严重影响到焊接的外观质量，且占用大量修磨时间，损坏焊具，并对后续的探伤工序、涂装工序及质量造成不利影响。传统的焊接现场消除飞溅的方法主要靠人工打磨，采用手持砂轮机，对管道表面的飞溅物进行打磨。这对操作人员来说操作环境恶劣，不仅是项重体力劳作，而且还面临大量金属粉尘的侵害，金属粉尘留存在施工现场，对自然环境也造成了不同程度的破坏。而且人工打磨的质量无法保证，操作不当就会造成管道表面的机械损伤，对后续的探伤及涂装造成不利影响，严重的会对管道的运行带来安全隐患。
近年来也出现了不少焊接防飞溅剂，如专利“一种用于合金钢板的焊接防飞溅剂及其制备方法”，CN104057215A公开了一种用于镀锌钢板的焊接防飞溅剂及其制备方法，其特点不改变原有焊接工艺和力学性能，达到无飞溅效果。但此发明属于油基型，以机械油为有机溶剂，涂敷到工件表面后现场操作不易去除，可能会对后续涂装前处理造成影响，而且成分中含有对人体有害的铅类、甲苯类物质。而且成分多且工艺繁琐，使用成本高。专利“焊接防飞溅液”，CN101386716A公开了一种焊接时防止飞溅形成的焊接料球粘附于被焊接的产品上的焊接防飞溅液，其可清除性好，但此发明使用过程中，会产生大量气体，尤其在焊接区域，会增加焊缝产生气孔缺陷的几率。
因此，进一步探索和优化经济环保且适用于管道环焊缝焊接的清渣剂，具有重要的研究和应用意义。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供适用于管道环焊缝焊接的清渣剂，所含成分环保安全经济简单，易于现场焊接操作，具有良好的耐热性，焊接完毕后自然挥发，无需专门清除，不影响焊接接头性能及后续涂装工艺，并有助于提升焊接电弧稳定性，提高焊缝质量。
为实现上述方案，本发明采用的技术方案为：
一种用于管道环焊缝的焊接清渣剂，各组分及其所占质量百分比为：碳酸氢镁3～7％，长石9～11％，乙基羟乙基纤维素1～9％，钼酸盐0.5～6.5％，一元醇5～11％，剩余为水。
上述方案中，所述钼酸盐为钼酸镁、钼酸铵或碱金属基钼酸盐；其中碱金属基钼酸盐可选用钼酸钠等。
上述方案中，所述一元醇为正丁醇、异丁醇或新戊醇中的一种或几种。
上述方案中，所述长石的粒径为10μm以下。
上述一种用于管道环焊缝的焊接清渣剂的制备方法，包括如下步骤：
1)按配比称取各原料，各原料分及其所占质量百分比为：碳酸镁3～7％，长石9～11％，乙基羟乙基纤维素1～9％，钼酸盐0.5～6.5％，一元醇5～11％，剩余为水；
2)将称取的各原料混合均匀，得用于管道环焊缝的焊接清渣剂。
上述一种用于管道环焊缝的焊接清渣剂的应用方法，包括如下步骤：将焊接防飞溅液喷洒至焊接区域及焊接坡口部位，待水迹消失，进行焊接施工。
优选的，所述焊接防飞溅液喷洒至焊接坡口两侧100mm范围内。
优选的，将所得焊接防飞溅液进一步涂覆于气保护焊枪的导电嘴及喷管内外，可有效防止飞溅堵塞焊枪。
本发明的原理为：
本发明为针对管道环焊缝对接焊的水基型焊接清渣剂，对焊道和焊枪均发挥良好的抗焊接飞溅的保护作用；采用的主要成分中碳酸氢镁、长石可发挥良好的稳定电弧作用，并对细小焊接金属飞溅颗粒起到降温隔绝的作用；乙基羟乙基纤维素具有良好的水溶性、热稳定性好和成膜性，在焊接高温环境下能有效保持焊接清渣剂的高温稳定性和时效性；钼酸盐类起到缓蚀、防腐作用，且易挥发，不会影响焊接后续工序；一元醇类主要发挥成膜、催干、助溶的作用；上述组分共同作用，采用简单的配方体系即可实现良好的清渣效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)采用本发明所述焊接清渣剂，管道环焊缝焊接区域及焊缝附近母材表面焊接飞溅残余率极低，可有效降低焊接飞溅在焊接区域及附近母材造成危害；
2)成分环保简单，具有良好的耐热性和时效性，极低的焊接发尘量，不会对人体及周围环境造成危害；
3)本发明所述焊接防飞溅剂呈中性，不会对焊接结构造成腐蚀或对后续探伤及涂装工序产生影响；可有效保证焊接结构的力学性能等使用性能，有效防止气孔、夹渣等额外的焊接缺陷；
4)本发明所述焊接清渣剂可对气保护焊枪起到防止焊接飞溅堵塞焊嘴等作用，保证焊枪通气通丝，提高焊接电弧的稳定性，保证焊缝质量；可省去现场操作人员的清渣工作，显著降低制造人工和时间成本，提高焊接生产效率。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中，采用的长石的粒径为10μm以下。
以下实施例中，采用的水均为自来水。
实施例1
一种用于管道环焊缝的焊接清渣剂，其制备方法和应用方法包括如下步骤：
1)按配比称取各原料，各原料及其所占质量百分比为：碳酸氢镁3％，长石9％，乙基羟乙基纤维素1％，钼酸镁0.5％，正丁醇5％，其余为自来水；
2)将称取的原料混合均匀，即得所述焊接清渣剂；
3)使用普通喷壶或涂刷手段将所得焊接清渣剂涂覆于焊接区域及焊接区域两侧100mm范围内，待水迹消失，即可焊接；同时涂抹在气保护焊枪的导电嘴及喷管内；
其中焊接工艺选用Φ610mm×7.9mm规格X52M钢管环缝对焊，焊接坡口为60°、V型，采用气保护焊接方法多层多道焊接，焊接电流240～290A，电弧电压26～33V，其余参数按常规操作。焊第一道后，从极细小到直径3mm的极大焊接飞溅颗粒，用钢刷即可清除干净。间隔1小时后焊接第二道，所有飞溅颗粒即可清除干净。连续焊接完成后，所有飞溅颗粒即可清除。
上述焊接过程电弧稳定，焊接无缺陷，产生极低的焊接发尘量，焊后没有发现焊枪导电嘴及喷管内外有焊接飞溅存在。表明清渣剂具有极低的飞溅残存率，良好的时效性和耐高温性。放置24小时后，焊接试板涂敷清渣剂区域没有锈蚀现象，对焊接接头进行拉伸弯曲冲击试验，均满足钢板焊接技术要求。
实施例2
一种用于管道环焊缝的焊接清渣剂，其制备方法和应用方法包括如下步骤：
1)按配比称取各原料，各原料及其所占质量百分比为：碳酸氢镁7％，长石10％，乙基羟乙基纤维素9％，钼酸铵6.5％，异丁醇11％，其余为自来水；
2)将称取的原料混合均匀，即得所述焊接清渣剂；
3)使用普通喷壶或涂刷手段将所得焊接清渣剂涂覆于焊接区域及焊接区域两侧100mm范围内，待水迹消失，即可焊接；同时涂抹在气保护焊枪的导电嘴及喷管内；
其中焊接工艺选用Φ610mm×16mm规格X60M钢管环缝对焊，焊接坡口为60°、V型，采用手工焊条焊接方法多层多道焊接，焊接电流150～180A，电弧电压22～24V，其余参数按常规操作；焊第一道后，从极细小到直径3mm的极大焊接飞溅颗粒，用钢刷即可清除干净；间隔1小时后焊接第二道，所有飞溅颗粒即可清除干净。连续焊接完成后，所有飞溅颗粒即可清除。
上述焊接过程电弧稳定，焊接无缺陷，产生极低的焊接发尘量，焊后没有发现焊枪导电嘴及喷管内外有焊接飞溅存在。表明清渣剂具有极低的飞溅残存率，良好的时效性和耐高温性。放置24小时后，焊接试板涂敷清渣剂区域没有锈蚀现象，对焊接接头进行拉伸弯曲冲击试验，均满足钢板焊接技术要求。
实施例3
一种用于管道环焊缝的焊接清渣剂，其制备方法和应用方法包括如下步骤：
1)按配比称取各原料，各原料及其所占质量百分比为：碳酸氢镁5％，正长石11％，乙基羟乙基纤维素5％，钼酸钠4.5％，新戊醇8％，其余为自来水；
2)将称取的原料混合均匀，即得所述焊接清渣剂；
3)使用普通喷壶或涂刷手段将所得焊接清渣剂涂覆于焊接区域及焊接区域两侧100mm范围内，待水迹消失，即可焊接；同时涂抹在气保护焊枪的导电嘴及喷管内；
其中焊接工艺选用Φ610mm×6.3mm规格L360M钢管环缝对焊，焊接坡口为60°、V型，采用气保护焊接方法多层多道焊接，焊接电流270～330A，电弧电压27～34V，其余参数按常规操作。焊第一道后，从极细小到直径3mm的极大焊接飞溅颗粒，用钢刷即可清除干净。间隔1小时后焊接第二道，所有飞溅颗粒即可清除干净。连续焊接完成后，所有飞溅颗粒即可清除。
上述焊接过程电弧稳定，焊接无缺陷，产生极低的焊接发尘量，焊后没有发现焊枪导电嘴及喷管内外有焊接飞溅存在。表明清渣剂具有极低的飞溅残存率，良好的时效性和耐高温性。放置24小时后，焊接试板涂敷清渣剂区域没有锈蚀现象，对焊接接头进行拉伸弯曲冲击试验，均满足钢板焊接技术要求。
上述实施例仅是为了清楚地说明所做的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或者变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。
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