本發(fā)明涉及一種全位置焊接材料，屬于焊接材料領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于高強(qiáng)度管線鋼全位置焊接用低氫高韌性自保護(hù)藥芯焊絲。
背景技術(shù)：
：自保護(hù)藥芯焊絲作為一種新型焊接材料，已在世界各國(guó)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，具有廣闊的發(fā)展前景。自保護(hù)藥芯焊絲除具有藥芯焊絲的特點(diǎn)外，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：①不需外加保護(hù)氣源，可以使用現(xiàn)有氣體保護(hù)焊接設(shè)備改裝，降低了設(shè)備更新成本并更便于操作；②具有優(yōu)良的抗風(fēng)能力，通常能在4級(jí)風(fēng)下順利施焊，尤其適用于野外焊接作業(yè)；③優(yōu)良的抗銹能力。自保護(hù)藥芯焊絲作為一種高效及適合室外作業(yè)的焊接材料，在石油管道、船舶、鉆井平臺(tái)等焊接領(lǐng)域備受青睞，尤其是在我國(guó)西氣東輸管道工程中管線鋼的環(huán)縫焊接相當(dāng)一部份采用自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊完成。但是目前國(guó)內(nèi)的自保護(hù)藥芯焊絲存在以下幾個(gè)技術(shù)問(wèn)題：①隨著x90/x100等級(jí)管線鋼的出現(xiàn)，以及中俄管線等低溫環(huán)境的運(yùn)行的石油管線工程的建設(shè)，對(duì)于相應(yīng)強(qiáng)度級(jí)別及耐低溫(-40℃～-60℃)韌性優(yōu)異的自保護(hù)藥芯焊絲的需求日益迫切；②目前自保護(hù)藥芯焊絲多采用大量的氟化物作為造氣劑和造渣劑的同時(shí)添加一些合金粉和氧化物來(lái)改善渣系和焊縫金屬性能，與此同時(shí)隨著氟化物的含量的增加會(huì)是的藥芯焊絲會(huì)出現(xiàn)吸潮的現(xiàn)象，從而使得焊絲抗裂性能變差并且使的焊縫金屬中擴(kuò)散氫含量增加使得焊縫金屬韌性降低等問(wèn)題。如專利200710056680、200910244818、201410181951、201410363688、20151092150等技術(shù)表述了一種氟化物含量高的高強(qiáng)鋼用自保護(hù)藥芯焊絲，但是對(duì)于其焊縫金屬的低溫韌性沒(méi)有描述，而且對(duì)于焊縫金屬的擴(kuò)散氫也沒(méi)有描述。專利技術(shù)200710057073描述了一種含有聚偏氟乙烯樹(shù)脂的自保護(hù)藥芯焊絲，對(duì)于氟化物的含量作出調(diào)整且能夠降低焊絲的吸潮性能，但是其低溫韌性不能滿足-40℃及更低溫度的韌性要求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了克服
背景技術(shù)：
中存在的不足，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度高韌性低擴(kuò)散氫的全位置自保護(hù)有縫藥芯焊絲。為了實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案：一種高強(qiáng)度管線鋼全位置焊接用低氫高韌性自保護(hù)藥芯焊絲，其特征在于，焊絲由藥芯和外皮構(gòu)成，外皮由低碳冷軋鋼帶作為原材料制備而成，藥芯按照質(zhì)量百分比有以下成分構(gòu)成：氟化物35-50％，氧化物8-18％，碳酸鹽1-5％，al-mg合金粉5-10％，低碳錳鐵4-10％，ni5-15％，cr1-3％，ti1.0-2.5％，zr0.2-1.5％，mo2-5％，釩鐵0.07-0.15％，稀土氧化物0.5-1.5％，藥粉占焊絲比重18-25％。一種高強(qiáng)度管線鋼全位置焊接用低氫高韌性自保護(hù)藥芯焊絲，其特征還在于：氟化物由堿金屬氟化物，聚氟乙烯(pvf)以及堿土氟化物構(gòu)成，其中堿金屬氟化物為lif，libaf3，naf的一種或以上組成，堿土氟化物為caf2、baf2、srf2的一種或以上構(gòu)成，三者的含量比為1:1：(1/10-1/2)。一種高強(qiáng)度管線鋼全位置焊接用低氫高韌性自保護(hù)藥芯焊絲，其特征還在于：氧化物由mgo、al2o3、ti2o3、sio2、fe2o3、mno中的一種或以上構(gòu)成。一種高強(qiáng)度管線鋼全位置焊接用低氫高韌性自保護(hù)藥芯焊絲其特征還在于，碳酸鹽由li2co3和na2co3混合構(gòu)成的。上述藥粉化學(xué)成分中，各個(gè)組分的作用機(jī)制如下：氟化物：主要目的在于造氣和造渣，加入聚氟乙烯是為了降低藥粉中其他堿金屬或者堿土金屬氟化物的含量從而降低藥粉的吸潮性能，與此同時(shí)能夠降低焊接過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵及有害氣體保障操作人員的健康安全。堿金屬氟化物(lif，libaf3，naf)的添加是為了快速化渣，加入堿土金屬氟化物(caf2、baf2、srf2)支持短渣，有利于實(shí)現(xiàn)全位置焊接，氟化物的含量低于35％時(shí)起不到保護(hù)熔池的作用，超過(guò)50％時(shí)電弧穩(wěn)定性降低，因此其最優(yōu)含量為：35-50％。氧化物：mgo、al2o3、ti2o3、sio2、fe2o3、mno等氧化物的添加目的是為了改善熔渣特性，過(guò)度元素等，為焊縫金屬提供針狀體素體形核改善焊縫金屬的低溫韌性。但其含量低于8％時(shí)起不到調(diào)節(jié)熔渣的作用，不利于全位置焊接操作，其含量超過(guò)18％時(shí)焊渣粘度變大，容易出現(xiàn)夾渣，融合不好等問(wèn)題，因此其優(yōu)選含量為：8-18％。碳酸鹽：碳酸鹽的加入其目的是為了提高氣保護(hù)效果和增強(qiáng)電弧吹力，從而有利于提高熔深和焊縫成形，避免產(chǎn)生未熔合、夾渣等缺陷。碳酸鹽加入量低于1％時(shí)達(dá)不到上述有益目的，但加入量不應(yīng)超過(guò)5％，否則焊接過(guò)程中飛濺明顯增多，惡化操作環(huán)境，因此碳酸鹽加入量應(yīng)控制在1％-5％之間。al-mg粉：al-mg的加入其目的在于脫氧和脫氮，同時(shí)還能夠助燃提高電弧穩(wěn)定性。其脫氧、脫氮產(chǎn)物進(jìn)入渣中能夠進(jìn)一步改善渣特性，并且為焊縫金屬的鐵素體形核提供質(zhì)點(diǎn)，提高焊縫金屬的低溫韌性。當(dāng)其含量低于5％時(shí)，脫氧不足造成電弧燃燒不穩(wěn)定，出現(xiàn)大量飛濺，氣孔率增加等焊接問(wèn)題，當(dāng)其含量超過(guò)10％時(shí)，焊接煙塵增大，對(duì)焊接環(huán)境造成危害，影響操作者健康。因此其優(yōu)選含量為5-10％。低碳錳鐵：其目的降低焊縫金屬中的s含量，通過(guò)固溶強(qiáng)化提高焊縫金屬?gòu)?qiáng)度，是奧氏體化穩(wěn)定元素，能夠降低奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的溫度。其優(yōu)選含量為：4-10％。ni：ni元素的作用是提高焊縫金屬的強(qiáng)度及低溫韌性，同時(shí)能夠增加焊縫金屬的耐腐蝕性能，可以促進(jìn)針狀鐵素體的析出，細(xì)化組織。當(dāng)其含量低于5％時(shí)，提高強(qiáng)韌化效果不明顯，當(dāng)其含量超過(guò)10％時(shí)，會(huì)降低焊縫金屬的韌性，同時(shí)增加經(jīng)濟(jì)成本。因此其優(yōu)選含量為5-10％。cr：其作用是促進(jìn)鐵素體形成，提高焊縫金屬的強(qiáng)度和韌性，增加焊縫金屬的耐腐蝕性能，其優(yōu)選含量為1-3％。ti、v：作為脫氧脫氮的元素，能夠使焊縫金屬中樣的含量降低，形成ti、v的氧化物和氮化物，促進(jìn)針狀鐵素體形核，提高焊粉金屬韌性。其優(yōu)選含量分別為：1.0-2.5％，0.07-0.15％。zr：主要作用是細(xì)晶強(qiáng)化作用，提高焊縫金屬的強(qiáng)度和韌性，達(dá)到強(qiáng)韌匹配的作用，其優(yōu)選含量為：0.5-1.2％。mo：是鐵素體形成元素，能夠抵抗氯離子產(chǎn)生點(diǎn)蝕，同時(shí)mo的添加可以增加鋼的強(qiáng)度而不降低韌性，其作用是改善耐蝕性、低溫力學(xué)性能，高溫強(qiáng)度和回火穩(wěn)定性，其優(yōu)選含量為：2-5％。稀土氧化物：凈化焊縫金屬中的氧含量，提高焊縫金屬純凈度，提高焊縫金屬的韌性，其優(yōu)選含量為：0.5-1.5％。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：1.可以減少氟化物的使用量，降低焊接過(guò)程中產(chǎn)生的有毒氣體和煙塵，使得焊接過(guò)程的環(huán)境更加安全。2.加入聚氟乙烯，可以減少堿金屬氟化物的用量，降低焊絲藥粉的吸潮性，從而很好的控制焊縫金屬的擴(kuò)散氫含量，降低焊接裂紋率，適合戶外特殊環(huán)境的作業(yè)。3.ni-cr-mo-ti的合金化，配以v，zr微合金調(diào)控，很好的保證焊縫金屬的強(qiáng)度和韌性，滿足高強(qiáng)管線的各方面的性能。具體實(shí)施方法以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選方案作進(jìn)一步說(shuō)明。以下實(shí)施例所采用的焊絲外皮均為低碳冷軋鋼帶卷制而成各實(shí)施例藥粉成分見(jiàn)表1表1實(shí)施例焊絲要分組成表(％wt)實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5聚氟乙烯1416.5192123libaf310.57.511.51315lif-1.53.55.58naf3.57.542.5-caf22.52.01.50.8-baf2-1.01.52.55srf24.52.51.51.0-mgo2.51.51.00.5-al2o34.52.01.51.00.5ti2o397.26.565.5sio2-1.52.534.0fe2o3-2.02.53.55mno1.510.5--li2co31.21.52.02.53na2co3-1.72.02.21.7al-mg粉56.589.510低碳錳鐵45.578.59ni粉56.57.48.910cr粉11.52.02.53.0ti粉11.31.61.92.5v粉0.070.090.110.130.15zr粉0.50.650.801.021.5mo粉22.63.23.85.0稀土氧化物0.50.650.800.951.5焊接試板為板厚為33.8mm的x100管線鋼，通過(guò)實(shí)驗(yàn)所得到的焊縫金屬的力學(xué)性能見(jiàn)表2。表2力學(xué)性能匯總表當(dāng)前第1頁(yè)12