本發(fā)明涉及一種低溫鋼用電焊條，特別涉及一種超低氫含量的低溫鋼電焊條。
背景技術(shù)：
：世界經(jīng)濟和社會發(fā)展帶動了能源領(lǐng)域的快速發(fā)展。用于儲存乙烯，液化石油氣、液化天然氣的球罐及關(guān)聯(lián)儲運裝備帶動了低溫鋼及配套焊接材料的發(fā)展。由于罐體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建造拘束度大、常常需在野外施工等條件常常導(dǎo)致焊接冷裂紋出現(xiàn)，損壞焊接質(zhì)量、給結(jié)構(gòu)安全帶來隱患。而焊接擴散氫含量直接決定了冷裂紋敏感性，因此行業(yè)繼續(xù)超低氫焊材。為確保結(jié)構(gòu)安全，以-100℃使用的3.5Ni鋼低溫壓力容器鋼(美標(biāo)SA203E)為例，其配套焊條需要具備擴散氫低于5ml/100g、-100℃沖擊功大于47J、低飛濺和焊接成型美觀等優(yōu)點。已有技術(shù)201410353825提供了一種可滿足擴散氫低于4ml/100g焊條，藥皮在35-45％大理石基礎(chǔ)上，添加氧化鎂、硼砂和氟化稀土來降低焊縫金屬擴散氫。已有技術(shù)201410171103采用40-50％大理石、2-5％碳酸鋇，以及稀土硅鐵合金和氟化稀土獲得了擴散氫含量低于3.5ml/100g焊縫金屬。但大理石含量35％以上，會增加影響焊接飛濺， 不利于焊接質(zhì)量控制。已有技術(shù)201310322476提供了一種可滿足-100℃沖擊功要求的焊條，其藥藥皮采用30-50％大理石，20-30％螢石，0.5-2％鋁鎂合金來獲得低溫韌性。大量螢石添加會破壞電弧穩(wěn)定性、影響焊縫成型性能。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供低焊接飛濺、超低氫、-100℃沖擊韌性優(yōu)異的電焊條、其焊接電弧穩(wěn)定性好、低飛濺、脫渣性能優(yōu)異、焊縫金屬的擴散氫含量低于5ml/100g，焊縫金屬的-100℃沖擊功滿足技術(shù)要求。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種低溫鋼超低氫焊條，包括藥皮和焊芯，其特征在于以重量百分比計的藥皮組成為：大理石5-20％，螢石1-5％,冰晶石5-20％，碳酸鍶1-5％，鋯石英0.1-3％，硼鐵0.1-0.5％及適量粘結(jié)劑等；以重量百分比計的焊芯為低硫低磷低合金鋼，0-0.1％C，0-0.004％S，0-0.005％P。作為進一步選擇，其特征在于以重量百分比計的藥皮組成為：大理石5-20％，螢石1-5％,冰晶石5-20％，碳酸鍶1-5％，鋯石英0.1-3％，硼鐵0.1-0.5％，鎳鎂合金0.5-3％，鋁硅合金0.5-3％及適量粘結(jié)劑等；以重量百分比計的焊芯為低硫低磷低合金鋼，0-0.1％C，0-0.004％S，0-0.005％P，0-5％Ni，0-2％Mo。作為進一步選擇，其特征在于以重量百分比計的藥皮組成為：大理石5-20％，螢石1-5％,冰晶石5-20％，碳酸鍶1-5％，鋯石英0.1-3％，硼鐵0.1-0.5％，鎳鎂合金0.5-3％，鋁硅合金0.5-3％，0.1-2％稀土氧化物，0.2-0.8％海藻酸鹽，及適量粘結(jié)劑等；還含有0.1-1％的長石和云母中的一種或一種以上；還含有0.1-5％的鐵粉、鉬粉或鉬鐵、鎳粉或鎳鐵中的一種或以上；以重量百分比計的焊芯為低硫低磷低合金鋼，0-0.1％C，0-0.004％S，0-0.005％P，0-5％Ni，0-2％Mo，0-0.5％Nb。按上述配比配置外皮藥粉和焊芯。藥粉攪拌混合均勻后，加入重量為藥皮18-25％的粘結(jié)劑，然后送入壓條機將其包覆于焊芯上，可制得直徑2.0-5.0mm規(guī)格的電焊條。藥皮中各組成說明如下：大理石：一方面利用其高溫狀態(tài)下分解的CO2對熔池提供保護，一方面利用其產(chǎn)生的CaO進行造渣，清潔焊縫金屬，改善脫渣性能。含量過高，會增加飛濺；含量過低，對焊接熔池保護不利，使得焊接熔池過度氧化，會降低力學(xué)性能。因此，其優(yōu)選含量是5-20％。螢石：用于焊接熔池中的脫硫和脫氫，在降低擴散氫含量的同時，也利于改善焊縫金屬的低溫韌性。含量過低，脫氫作用有限；含量過高，降低電弧穩(wěn)定性、增加焊接飛濺的同時，也降低了工藝性能。因此，其優(yōu)選含量是1-5％。冰晶石：一種氟化物，主要成分是Na2AlF6，主要用于與螢石復(fù)合脫氫。與螢石相比，高溫狀態(tài)下電離出的Na離子對電弧影響相對 較小，其對焊接飛濺和焊道成型影響也較小。此外，分離出的Al離子與焊接熔池中的氧結(jié)合，利于降低氧含量、焊接熔池造渣、改善脫渣性能。其優(yōu)選含量是5-20％。碳酸鍶：一方面具備大理石的作用，另一方面是能夠提高焊條表面藥粉的吸潮能力，從而降低焊縫金屬中的擴散氫含量。優(yōu)選含量是1-5％。鋯石英：是氧化鋯和氧化硅的復(fù)合氧化物，氧化硅含量不超過60％，兩者的含量在90％以上。氧化鋯主要用于焊接熔池中脫氧來改善熔池純凈度，從而改善焊縫金屬低溫韌性。氧化硅主要用于調(diào)節(jié)焊接熔渣的成分和結(jié)構(gòu)，一方面能夠吸附焊接熔池中已形成的夾雜物，另一方面確保焊接熔渣容易脫落、且能在焊道表面形成微細波紋，從而提高焊道表面質(zhì)量。其優(yōu)選含量是0.1-3％。硼鐵：利用硼元素來細化焊接熔池的凝固柱狀晶組織，從而提高焊縫金屬的低溫韌性。其優(yōu)選含量是0.1-0.5％。鎳鎂合金：其中鎂含量不高于40％，兩者含量之和大于95％。鎂用來對焊接熔池進行深度脫氧。鎳主要用來向焊縫金屬中過渡鎳元素，從而滿足焊縫金屬所需要的低溫沖擊韌性。優(yōu)選含量是0.5-3％。鋁硅合金：硅含量不超過70％。一方面利用鋁來細化焊接熔池的凝固柱狀晶組織，從而提高焊縫金屬的低溫韌性。與硼鐵復(fù)合添加時，會阻止熔池中氮元素與硼元素結(jié)合，從而提高硼鐵的效果。另一方面，與鋯螢石復(fù)合添加，從而精確控制焊接熔渣的成分、結(jié)構(gòu)和熔點等性能，來提高焊接工藝性能。其優(yōu)選含量是0.5-3％。稀土氧化物：利用其在焊接熔池中易于彌散分布的特點、以及吸附氫原子的能力，來降低焊縫金屬中的擴散氫含量。其優(yōu)選含量是0.1-2％。海藻酸鹽：主要用于提高表面藥皮的抗吸潮能力，此外也能改善壓涂性能。其優(yōu)選含量是0.2-0.8％。加入0.1-1％的長石和云母中的一種或一種以上，主要是用于改善造渣性能，并改善電弧穩(wěn)定性。加入0.1-5％的鐵粉、鉬粉或鉬鐵、鎳粉或鎳鐵中的一種或以上。一方面是向焊縫金屬中過渡金屬元素，提高力學(xué)性能，另一方面是改善焊條的熔敷效率。經(jīng)換算，鋯石英和鋁硅合金中的硅含量之和不超過3％。否則焊縫金屬中固溶的過多的硅元素會促進側(cè)板條鐵素體、貝氏體或馬氏體等組織生成，會降低低溫沖擊韌性。粘結(jié)劑：加入適量粘接劑用于改善藥皮的流動性和粘度，從而利于壓涂性能改善焊芯成分設(shè)計說明如下：C，S，P：作為雜質(zhì)元素，其含量分別不大于0.1％，0.004％，0.005％。Ni：用于向焊縫金屬中過渡元素，來提高低溫沖擊韌性。考慮到藥皮材料電弧物理特性，以及焊接過程中合金元素的過渡系數(shù)，其優(yōu)選含量是0-5％。Mo:用于向焊縫金屬中過渡金屬元素，來提高強度和低溫韌性。 考慮藥皮材料電弧物理特性，以及焊接過程中合金元素的過渡系數(shù)，其優(yōu)選含量是0-2％。Nb：一方面用于細化焊接熔池的凝固組織，提高低溫沖擊韌性；另一方面利用其易于偏聚晶界的特點，防止局部粗大柱狀晶的形成，改善低溫韌性。優(yōu)選含量是0-0.5％。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)的有益效果至少在于：1、提供了一種低飛濺、超低氫、-100℃沖擊韌性優(yōu)異的電焊條?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)大量使用大理石而帶來的飛濺問題。本發(fā)明通過冰晶石、螢石和稀土氧化物的復(fù)合添加、大幅降低了大理石的含量，在確保超低氫和低溫韌性的同時，降低了焊接飛濺，提升了焊接工藝性能。2、碳酸鍶、鋯石英添加提高了表皮藥粉抗吸潮能力，有利于焊縫金屬的超低氫含量控制。3、鋁硅合金和硼鐵復(fù)合使用，細化了焊接熔池凝固組織、改善低溫韌性。具體實施方式下面結(jié)合實施例詳細說明本發(fā)明。實施例1藥皮成分(重量百分比)包括：大理石12％，螢石4％，冰晶石14％，碳酸鍶3％，鋯石英2％，硼鐵0.2％，鎳鎂合金1.8％，鋁硅合金1.6％，稀土氧化物1.2％，海藻酸鹽0.5％，長石0.2％，及適量粘 結(jié)劑。經(jīng)換算，鋯石英和鋁硅合金中的硅含量之和為2.6％。焊芯材料(重量百分比)包括0.02％C，0.003％S，0.004％P，5％Ni，1％Mo，0.2％Nb，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。將上述藥皮配置完畢，送入壓涂機內(nèi)將其裹覆于焊芯賞，經(jīng)過干燥和烘烤制成本發(fā)明所述焊條。實施例2藥皮成分(重量百分比)包括：大理石6％，螢石1％，冰晶石20％，碳酸鍶1％，鋯石英0.2％，硼鐵0.5％，鎳鎂合金3％，鋁硅合金3％，稀土氧化物0.2％，海藻酸鹽0.8％，云母0.8％，鎳鐵3％，及適量粘結(jié)劑。經(jīng)換算，鋯石英和鋁硅合金中的硅含量之和為2.5％。焊芯材料(重量百分比)包括0.01％C，0.002％S，0.003％P，0.5％Ni，2％Mo，0.1％Nb，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。將上述藥皮配置完畢，送入壓涂機內(nèi)將其裹覆于焊芯賞，經(jīng)過干燥和烘烤制成本發(fā)明所述焊條。實施例3藥皮成分(重量百分比)包括：大理石18％，螢石5％，冰晶石5％，碳酸鍶5％，鋯石英3％，硼鐵0.1％，鎳鎂合金0.5％，鋁硅合金0.6％，稀土氧化物2％，海藻酸鹽0.2％，長石0.4％，云母0.4％，鎳 鐵2％，鉬鐵1％，及適量粘結(jié)劑。經(jīng)換算，鋯石英和鋁硅合金中的硅含量之和為2.7％。焊芯材料(重量百分比)包括0.01％C，0.001％S，0.004％P，1.5％Ni，1％Mo，0.5％Nb，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。將上述藥皮配置完畢，送入壓涂機內(nèi)將其裹覆于焊芯賞，經(jīng)過干燥和烘烤制成本發(fā)明所述焊條。對比例1焊芯與實施例1相同。藥皮中大理石比例為25％，其余與實施例1相同。對比例2焊芯與實施例2相同。藥皮中螢石比例為0.5％，其余與實施例2相同。對比例3焊芯與實施例3相同。藥皮中冰晶石比例為4％，其余與實施例3相同。將上述三種實施例和三種對比例做成焊條、進行焊接試驗。母材選用3.5Ni的壓力容器低溫鋼，采用相同的焊接工藝進行對比。然后對焊接飛濺、焊縫金屬的擴散氫含量和焊縫金屬力學(xué)性能進行測試， 結(jié)果分別見表1、表2和表3。由上述結(jié)果可知，本發(fā)明通過焊芯和藥皮設(shè)計，得到了低飛濺、超低擴散氫含量、-100℃沖擊韌性優(yōu)異的電焊條，適用于低溫容器的全位置焊接，焊接工藝性能好，脫渣性能好、焊道表面質(zhì)量高。本發(fā)明電焊條不受上述實施例的限制，任何符合本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)的改進和變化都在本發(fā)明所要求的保護范圍之內(nèi)。表1.焊接工藝測試結(jié)果(O:合格；×:不合格)表2.焊縫金屬擴散氫實施例1實施例2實施例3對比例1對比例2對比例3擴散氫含量(ml/100g)3.43.33.15.54.66.1是否低于4ml/100g是是是否否否表3.熔敷金屬力學(xué)性能當(dāng)前第1頁1 2 3