本发明涉及一种埋弧焊用焊丝，属于焊接材料领域，特别是涉及一种低温钢埋弧焊用药芯焊丝。
背景技术：
低温钢在天然气管道运输、能源储存容器、海工平台等领域得到了广泛应用，焊接主要采用实芯焊丝的气体保护焊接，或者埋弧焊接。由于焊接接头需要具备高强度、高韧性，因此焊丝中的合金元素含量越来越高。
实芯焊丝合金含量增大，导致焊丝在制造过程中难度加大，在拉拔制丝过程中，通常需要多次中间退火处理以降低加工硬化，从而制成成品焊丝。在焊接过程中，由于焊丝强度过高，一方面会导致送丝机和导电嘴磨损加大，另一方面会降低送丝稳定性，影响焊接质量。
采用药芯焊丝，一方面可解决高合金实芯焊丝的加工制备困难问题；另一方面可解决高合金实芯焊丝的送丝不稳定和导电嘴磨损问题。
但相比较于实芯焊丝，药芯焊丝焊缝中氧含量更高，因此不利于低温韧性控制。特开2006-142377报道了一种埋弧焊用药芯焊丝，但强度偏低。特开2009-131870和2013-091082报道了低温韧性优异的药芯焊丝，但属于无缝药芯焊丝，制造难度大，成本高。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高强度、低温韧性优异的普通型药芯焊丝，在保证强度和低温韧性的性能前提下，同时具备良好的抗冷裂能力。
本发明技术要点说明如下：
一种低温钢埋弧焊用药芯焊丝，由钢制外皮及芯部粉料组成，以总重量百分比计，焊丝含有c0.01-0.10％，si≤0.2％，mn1.5-2.5％，mo0.6-2.5％，芯部粉料中，mg氧化物mgo换算值为1.0-4％，氟化物换算值0.5-1.5，余量为铁。
一种低温钢埋弧焊用药芯焊丝，由钢制外皮及芯部粉料组成，以总重量百分比计，焊丝含有c0.01-0.10％，si≤0.2％，mn1.5-2.5％，mo0.6-2.5％，cr0.5-1.5％；芯部粉料中，mg氧化物mgo换算值为1.0-4％，氟化物换算值0.5-1.5，余量为铁。
一种低温钢埋弧焊用药芯焊丝，以总重量百分比计，焊丝中的ni≤1％，cu≤1％，nb≤0.2％，v≤0.2％，zr≤0.1％；芯粉中cao换算值为0.5-4％。
一种低温钢埋弧焊用药芯焊丝，配合bao-caf2-k2o烧结焊剂，碱度为2.5-3.5。其中公式为：[cao+mgo+caf2+bao+0.5×(mno+feo)]/[sio2+0.5×(al2o3+tio2+zro2)]
利用该药芯焊丝制得焊缝金属的抗拉强度≥850mpa，-60℃冲击功≥47j。
本发明药芯焊丝成分及作用说明如下：
c：用于强化焊缝金属。当其含量低于0.01％时，不能提高强度；当其含量超过0.10％时，会增加碳当量从而提高焊缝金属的裂纹敏感性，同时也不利于低温韧性控制。因此优选含量是0.01-0.10％。
当其含量≤0.05％时，效果更好。
si：用于控制低温韧性，含量越低越好，当其含量超过0.2％时，会增加焊缝金属中板条类或贝氏体类组织，从而降低低温韧性。因此含量0.2％以下；
当其含量≤0.1％时，效果更好。
mn：用于强化焊缝金属。当其含量低于1.5％时，提焊缝金属强度效果不明显；当其含量超过2.5％时，容易造成mns夹杂偏析，导致低温韧性降低。因此优选含量是1.5-2.5％。
mo：用于同时提高焊缝金属的强度和低温韧性。和mn一样可以通过延缓扩散性相转变、促进马氏体类组织转变从而强化焊缝金属，但同时均具有细化晶粒作用，因此也有利于低温韧性提高。当含量低于0.6％时，强化和韧化效果不明显；当含量超过2.5％时，由于淬透性过大，易导致冷裂纹产生，影响焊接质量。因此优选含量是0.6-2.5％。
当其含量1.0-2.2％时，效果更好。
cr：用于强化焊缝金属。与mo同时添加，可得到以马氏体为主的焊缝金属组织，从而确保焊缝金属的高强度。当其含量低于0.5％时，不能确保焊缝金属中得到马氏体类微观组织；当其含量超过1.5％时，一方面会导致焊缝金属强度过大容易产生冷裂纹，另一方面会产生侧板条类组织，从而影响低温韧性。因此优选含量是0.5-1.5％。
当其含量0.8-1.2％时，效果更好。
本发明药芯焊丝的芯部粉料的技术要点如下：
mg氧化物mgo换算值为1.0-4.0％。添加目的是利用其强脱氧能力，从而将焊缝金属中的氧含量降低到200ppm以下，否则不能确保焊缝金属的低温韧性要求。当其含量低于1.0％时，降低焊缝金属氧含量和提高低温韧性不明显；当其含量超过4.0％时，会使焊渣碱度过大，影响工艺性能。因此，优选含量是0.5-3.5％。
当其含量1.5-3.5％时，效果更好。
氟化物换算值0.5-1.5％。主要目的是降低焊缝金属中的扩散氢含量，氟化物在焊接电弧中分解，并与电弧中的氢原子结合生成氟化氢，从而降低扩散氢含量，同时也降低了冷裂纹敏感性。当含量低于0.5％时，去除效果不明显；当含量超过1.5％时，过多氟化物会恶化焊接电弧稳定性，破坏工艺性能。因此，优选含量是0.5-1.5％。
当其含量0.8-1.2％时，效果更好。
添加0.5-4.0％的cao。一方面是利用其提高焊接熔渣碱度从而降低焊缝金属氧含量，来提高低温韧性；另一方面是利用其与s的亲和力来降低s含量，形成氧硫化合物，进而改善了熔渣结构，提升了脱渣性能，提升了工艺性能的同时，也改善了焊道表面质量。当其含量低于0.5％时，效果不明显；当含量超过4.0％时，会形成过量的氧硫化合物，影响成型质量。因此，优选含量是0.5-4.0％。
当其含量1.5-3.0％时，效果更好。
焊丝中的ni≤1％，cu≤1％，nb≤0.2％，v≤0.2％，zr≤0.1％。
常规焊丝中通常采用添加1-5％的ni来提高低温韧性，但成本较高。本发明通过低碳低硅的mnmocr合金设计，可达到同样的低温韧性。当ni含量超过1％时，一方面会引起成本增加，另一方面会增加焊接熔渣粘度，影响脱渣性能。
当其含量≤0.4％时，效果更好。
添加少量cu可以提高焊缝金属的低温韧性；但当添加量超过1％时，会引起焊缝金属的高温脆性，易导致高温裂纹。
当其含量≤0.4％时，效果更好。
添加微量nb可细化焊缝组织，从而提高强度和韧性；但当含量超过0.2％时，已引起大量碳氮化物析出，以及feb等脆性相的生成，从而降低低温韧性。
当其含量≤0.1％时，效果更好。
添加微量v利用其碳氮化物析出可提高焊缝金属强度，同时也不损伤低温韧性；但当含量超过0.2％时，会引起析出相粗化，从而对低温韧性不利。
当其含量≤0.1％时，效果更好
添加微量zr可用于细化焊缝金属微观组织，从而提高强度和低温韧性。zr是强脱氧产物，生成的zro2等氧化物粒子可作为异质形核质点，来细化焊缝金属组织；当其含量超过0.1％时，会引起粒子尺寸增大，不利于形核作用发挥，同时尺寸增大粒子易发生集聚，从而损伤低温韧性。
当其含量在0.04-0.08％之间时，效果更好
采用bao-caf2-k2o烧结焊剂，碱度为2.5-3.5，计算公式为：
[cao+mgo+caf2+bao+0.5×(mno+feo)]/[sio2+0.5×(al2o3+tio2+zro2)]。
添加caf2一方面是提高焊接熔池碱度，降低氧含量，去除夹渣等；另一方面是降低焊缝金属扩散氢含量，同时钙离子会与氧、硫结合生成氧硫复合氧化物、改善熔渣结构，提升工艺性能。
添加bao一方面是净化焊接熔池，降低氧含量，以及硫、磷等杂质元素含量，提高低温韧性；另一方面可改善焊接熔渣，有效吸附熔池中形成的各类夹渣，氧化物和硫化物，同时提高了脱渣性能。
添加k2o一方面是提高电弧稳定性，确保焊道质量稳定性；另一方面是降低焊缝金属中的扩散氢含量，从而提高抗冷裂纹能力。
上述三种复合添加，且碱度值控制在2.5-3.5之间，可利于发挥协同作用，在降低焊缝金属氧含量、提高纯净度，从而提高低温韧性的基础上吗，也改善了电弧稳定性，及脱渣性能，兼顾了低温韧性，质量稳定性和焊剂脱渣性能。
当焊剂碱度在2.8-3.2之间时，效果更好。
焊丝、焊剂搭配条件下，制得的焊缝金属抗拉强度≥850mpa，-60℃冲击功≥47j。
本发明的优点及有益效果：
1.本发明采用低碳低硅mn-mo-cr设计得到了细小马氏体为主的微观组织，确保了强度和低温韧性，mgo和zr添加会进一步细化微观组织，提升低温韧性；采用bao-caf2-k2o焊剂，降低了扩散氢含量，提高了抗冷裂纹能力，同时也改善了脱渣性能，提高了焊道表面质量。
2.焊丝焊剂搭配，制得焊缝金属的抗拉强度≥850mpa，-60℃冲击功≥47j，适用于800mpa以上低温钢的埋弧焊接。
具体实施方式
以下结合优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
按上述技术要求分别制作药芯焊丝，化学成分见表1。
按要求制作焊剂，主要成分和碱度见表2，焊前焊剂烘干处理，350-400℃保温2小时以上。
利用实施例1-8和对比例1-4开展焊接试验，试验参数见表2。
然后对工艺性能和力学性能进行检验和统计，结果见表3。
实施例1-2：
焊接试验在20mm厚q690钢板上进行，开展水平对接焊接。
坡口为40°单v型，其中间隙为1-3mm。
焊丝直径为4.0mm，化学成分见表1，焊接参数见表2。
焊接试验结果见表3。
实施例3-4：
焊接试验在30mm厚q690e钢板上进行，开展水平对接焊接。
坡口为35°双v型，其中钝边为1-3mm。
焊丝直径为3.2mm，化学成分见表1，焊接参数见表2。
焊接试验结果见表3。
实施例5-6：
焊接试验在20和30mm厚q690e钢板上进行，开展斜45°角焊缝对接。
焊丝直径为4.0mm，化学成分见表1，焊接参数见表2。
焊接试验结果见表3。
实施例7-8：
焊接试验在30和30mm厚q690e钢板上进行，开展水平角焊缝对接。
焊丝直径为3.2mm，化学成分见表1，焊接参数见表2。
焊接试验结果见表3。
对比例1-2：
焊接试验在20mm厚q690e钢板上进行，开展水平对接焊接。
坡口为40°单v型，其中钝边为2-4mm，间隙在2mm以内。
焊丝直径为4.0mm，化学成分见表1，焊接参数见表2。
焊接试验结果见表3。
对比例3-4：
焊接试验在30mm厚q690e钢板上进行，开展水平对接焊接。
坡口为35°双v型，其中钝边为3-5mm，间隙在2mm以内。
焊丝直径为3.2mm，化学成分见表1，焊接参数见表2。
焊接试验结果见表3。
通过上述实施例可知，本发明低温钢埋弧焊用药芯焊丝，在保持高强度的同时，可确保-60℃的低温韧性，且抗冷裂纹能力强，可广泛应用于800mpa级别低温钢的埋弧焊接。
表1实施例药芯焊丝化学成分(重量百分比，wt％)
表2焊接试验参数
表3实施例焊接质量
(注：“o”合格，“x”不合格)。