本发明涉及一种低氢高止裂焊条，特别涉及一种低扩散氢含量、止裂性能优异的低温钢用电焊条。
背景技术：
乙烯，液化石油气、液化天然气的球罐，由于罐体结构复杂、建造拘束度大、常常需在野外施工等条件常常导致焊接冷裂纹出现。而焊接扩散氢含量直接决定了冷裂纹敏感性，因此焊材需要具备低扩散氢特点。此外，由于母材自身低温韧性优异，焊材及焊缝金属也需要具备优异的低温韧性。
最近，为进一步确保结构安全性能，对能源类结构提出了止裂性能的要求，即在脆性裂纹已经萌生或存在的条件下，材料自身抗裂纹扩展的能力，也就是止裂能力。目前，油船等开始使用这个指标来评价钢板及焊接焊接，因此对焊材也提出了要求。尽管低温球罐界尚未应用推广这个技术指标，但已经在探讨了，毕竟这对于确保结构安全有重要意义。
以-100℃使用的3.5ni钢低温压力容器钢(美标sa203e)为例，其配套焊条需要具备扩散氢低于5ml/100g、-100℃冲击功大于47j、低飞溅和焊接成型美观等优点。
已有技术cn201410353825和cn201410171103提供了扩散氢含量低至4.0和3.5ml/100g的焊缝金属；cn201310322476提供了一种可满足-100℃冲击功要求的焊条，但均未涉及焊缝金属的止裂能力。
特开201-0227968提供了低氢且-40℃的ctod性能优异的焊条，但-50℃ctod性能未知；特开2014-188540提供了一种低氢焊条，可满足-80℃低温冲击、-50℃的ctod性能的焊条，但-80℃抗止裂性能未知。
针对低温球罐的止裂焊条报道不多。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低扩散氢含量、高止裂性能的电焊条、其焊接电弧稳定性好、低飞溅、脱渣性能优异、焊缝金属的扩散氢含量低于5ml/100g，焊缝金属的-80℃止裂功优异，低温性能优异。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
低氢高止裂焊条，包括芯部焊芯和表面药皮，以总重量计算，焊条含有：大理石40-55％，氟化物10-20％，sio2换算值0.5-4％，tio2换算值6-15％，al2o3换算值0.1-2％，镍镁合金2-7％，mn0.8-2.8％，ni1-4％，b0.1-0.5％，2.5≤ni/mn≤3.5，p≤0.01，n≤0.01，钠或钾氧化物换算值2-5％，适量粘结剂，余量为铁或铁合金，及不可避免的及杂质等。
低氢高止裂焊条，焊芯中s≤0.005％，p≤0.005％。
低氢高止裂焊条，热输入量≤30kj/cm，扩散氢含量≤3ml/100g，-80℃冲击功止裂功≥6500n/mm1.5。
焊条中各组成说明如下：
大理石：一方面利用其高温状态下分解的co2对熔池提供保护，一方面利用其产生的cao进行造渣，清洁焊缝金属，改善脱渣性能。含量过高，会增加飞溅；含量过低，对焊接熔池保护不利，使得焊接熔池过度氧化，会降低力学性能。因此，其优选含量是40-55％。
氟化物：用于焊接熔池中的脱硫和脱氢，在降低扩散氢含量的同时，也利于改善焊缝金属的低温韧性。含量过低，脱氢作用有限；含量过高，降低电弧稳定性、增加焊接飞溅的同时，也降低了工艺性能。因此，其优选含量是10-20％。
sio2换算值0.5-4％。其作用一方面是调和焊接熔池流动性，从而提高焊缝成形性能；另一方面是调整焊接熔渣结构和成分，并降低焊接熔渣与焊道表面的结合力，从而改善脱渣性能。当其含量低于0.5％，效果不明显；当其含量超过4％，会使得焊渣量过大，影响焊道表面质量。
tio2换算值6-15％。提高电弧稳定性，尤其全位置焊接时的熔滴过渡的稳定性，来提高焊接成型性能。同时，可调节焊接熔渣，在焊缝金属中形成一定量的氧化物夹杂物，从而增强晶内铁素体异质形核，在细化晶粒的同时，也提高了低温韧性；同时，借助于晶内异质形核的特点，其生成的针状铁素体或贝氏体会显示杂乱无章的特点，从而有助于提高抗止裂能力。当其含量低于6％时，效果不明显；当其含量超过15％时，到导致生成过多的异质形核质点，从而会诱发断裂裂纹萌生，不利于低温韧性和止裂能力。
al2o3换算值0.1-2％。用于焊接熔池造渣，且调整熔池流动性和粘度，在降低扩散氢含量的同时，也有利于焊缝成型。当其含量低于0.1％，效果不明显；当其含量超过2％，会导致焊缝低温韧性下降。
镍镁合金：其中镁含量不高于40％，两者含量之和大于95％。镁用来对焊接熔池进行深度脱氧。镍一方面是向焊缝金属中过渡镍元素，从而满足焊缝金属所需要的低温冲击韧性；另一方面是提高镁在焊接熔池中的收得率，从而提高加镁的利用率和效果。当其含量低于2％时，效果不明显；当其含量超过7％时，会导致焊接熔池脱氧反应剧烈，从而影响焊接成型性，同时也不利于降低扩散氢含量。优选含量是2-7％。
mn用于焊接熔池脱氧，同时通过细化焊缝金属组织从而提高焊缝金属的强度和韧性。当其含量低于0.8％，强化效果不明显；当其含量超过2.8％，会使得焊缝金属脆性加大，一方面损害低温韧性，同时也不利于塑形。优选含量是0.8-2.8％。
ni通过其韧化铁素体基体从而提高焊缝金属的低温韧性，同时也会提高焊缝金属的强度。当其含量低于1％，效果不明显；当其含量超过4％，会使得焊渣年度增大，从而降低脱渣性能，不利于提高成型质量。其优选含量是1-4％。
b用来细化焊接熔池的凝固柱状晶组织，从而提高焊缝金属的低温韧性。可通过焊芯添加，也可通过在药皮中加入硼铁来添加。当其含量低于0.1％时，效果不明显；当其含量超过0.5％时，由于其易于偏聚晶界的特点，容易造成焊缝金属和性能的不均匀，从而破坏接头质量和性能。优选含量是0.1-0.5％。
ni和mn都是扩大奥氏体区元素，都可以强化和韧化焊缝金属，但是mn的强化效果更好，ni的韧化效果更好。当ni/mn比例控制在2.5-3.5之间时，其对于强化和韧化的效果搭配最优化。档比例低于2.5时，低温韧性不能满足要求；当比例超过3.5时，虽然低温韧性满足要求，但是强度偏低，同时不利于焊缝金属的夹杂物控制。优选范围是2.5≤ni/mn≤3.5。
p作为杂质元素，对低温韧性影响大，尤其是止裂性能影响大，需要控制≤0.01％。
n同样作为杂质元素，对低温韧性影响大，尤其自由氮的存在，会给内部裂纹的船舶提供一个便捷通道，加速裂纹扩展，因此需要控制≤0.01％。
钠或钾氧化物换算值2-5％。作为焊条制作，必要的粘接剂是需要的。
稀土氧化物：利用其在焊接熔池中易于弥散分布的特点、以及吸附氢原子的能力，来降低焊缝金属中的扩散氢含量。其优选含量是0.1-1％。
焊芯成分说明：
s，p：作为杂质元素，其含量分别不大于0.005％。因为在焊接熔池的氧化过程中s和p是极难去除的，因此会给止裂性能和低温韧性带来危害。
与现有技术相比，本发明技术的有益效果至少在于：
1、提供了一种低氢高止裂焊条，在具备低扩散氢含量的同时，还具备优良的止裂性能，其-80℃冲击功止裂功≥6500n/mm1.5。
2、除了低氢含量、高止裂功之外，焊条在热输入量≤30kj/cm情况下，扩散氢含量≤3ml/100g，-80℃冲击功止裂功≥6500n/mm1.5，焊缝金属抗拉强度≥600mpa，-80℃冲击功≥47j，可适用于低温球罐的全位置焊接。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明。
按要求制作焊条。
采用3ni钢板为焊接试板，进行不同位置焊接，热输入量低于30kj/cm。
焊后对焊接接头进行质量检验；然后进行力学性能测试。
止裂性能采用esso试验法测试。
实施例1-2
钢板厚度为5mm，单v型40°坡口，热输入量20kj/cm，平焊。
焊条规格4.0mm，成分见表1。
焊接工艺性能、焊缝扩散氢含量和止裂性能分别见表2-3。
实施例3-4
钢板厚度为10mm，单v型35°坡口，热输入量25kj/cm，立向上焊。
焊条规格4.0mm，成分见表1。
焊接工艺性能、焊缝扩散氢含量和止裂性能分别见表2-3。
实施例5-6
钢板厚度为10mm，单v型40°坡口，热输入量15kj/cm，立向下焊。
焊条规格4.0mm，成分见表1。
焊接工艺性能、焊缝扩散氢含量和止裂性能分别见表2-3。
实施例7-8
钢板厚度为10mm，热输入量30kj/cm，水平角焊。
焊条规格4.0mm，成分见表1。
焊接工艺性能、焊缝扩散氢含量和止裂性能分别见表2-3。
对比例1-2
钢板厚度为5mm，单v型40°坡口，热输入量20kj/cm，平焊。
焊条规格4.0mm，成分见表1。
焊接工艺性能、焊缝扩散氢含量和止裂性能分别见表2-3。
对比例3-4
钢板厚度为10mm，单v型35°坡口，热输入量25kj/cm，立向上焊。
焊条规格4.0mm，成分见表1。
焊接工艺性能、焊缝扩散氢含量和止裂性能分别见表2-3。
由上述结果可知，本发明焊条具备低氢、-80止裂功和冲击韧性优异、适用于低温容器的全位置焊接，焊接工艺性能好，脱渣性能好、焊道表面质量高。
本发明电焊条不受上述实施例的限制，任何符合本发明的权利要求范围内的改进和变化都在本发明所要求的保护范围之内。
表1.实施例焊条化学成分(wt.％)
表2.焊接工艺测试结果
(o:合格；×:不合格)
表3.实施例力学性能