本发明涉及一种焊接材料，尤其是涉及一种超低氢碱性的低合金钢焊条及其制备方法。
背景技术：
07mnnimovdr钢是490mpa级的低合金高强(highstrengthlowalloy，hsla)钢，其焊接裂纹敏感性较低属于焊接无裂纹(crackfree，cf)钢。该钢种是压力容器用钢系列中唯一的调质钢，具有较高的强韧性和良好的焊接性能。作为一种多合金元素的hsla钢，冶炼过程中降低了07mnnimovdr钢中c、s、p等元素的含量，使得该钢种焊接热影响区的最高硬度大幅降低，其韧性和焊接性得到提高，从而使其具有优良的抗冷裂纹能力。但是在降低碳元素含量的同时降低了钢的强度，为保证钢材的屈服强度rel≥490mpa，则需要通过合金化、并采用调质热处理工艺，获得高密度位错的强韧化组织保证强度。应该强调的是合金元素的添加必须进行合理的控制，为保证钢材焊接性，要求pcm≤0.20％。
与国外同类钢板相比，国产07mnnimovdr钢低温韧性的实物水平处于领先地位，钢板厚度不大于50mm时，可以不预热(或稍加预热)就不产生焊接冷裂纹，厚度小于38mm时可以不必对其进行焊后热处理。用国产07mnnimovdr钢建造的1000m3以上大型乙烯球罐，从实际投用球罐的开罐检查情况来看，国产07mnnimovdr钢的安全使用性能还是比较高的。
目前在一席球罐07mnnimovdr钢的焊接使用的焊条在使用时因焊缝金属中扩散氢含量较高，造成球罐焊缝易出现微裂纹，不仅降低球罐的服役寿命而且可能造成裂纹的扩展增大危险性。本发明针对07mnnimovdr钢的化学成分、力学性能等技术要求进行试验、研究，研制一种与07mnnimovdr钢性能达到良好匹配的超低氢高韧性碱性渣系电焊条。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超低氢碱性的低合金钢焊条及其制备方法。
本发明的目的是提供一种专用于乙烯储罐07mnnimovdr钢焊接的超低氢高韧性碱性低合金钢焊条，使该焊条在焊接过程中具有电弧稳定好、飞溅小、脱渣性好、焊缝成型美观的理想焊接工艺性能；且保证焊条熔敷金属具有高强高韧力学性能特性以满足匹配母材焊接使用要求，熔敷金属的扩散氢含量达到超低氢焊条的要求。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种超低氢碱性的低合金钢焊条，由焊芯和药皮组成，所述焊芯为h08e焊芯，所述药皮的组分包括大理石、萤石、硅微粉、钛白粉、钛铁、硅铁、金属锰、钼铁、镍粉、硼铁粉、氧化钇、纯碱。
进一步的，所述焊芯含有化学元素典型的质量百分含量为：
其余为fe。
进一步的，所述药皮以下组分和质量份含量：
优选的，所述药皮包括以下组分和质量份含量：
一种超低氢碱性的低合金钢焊条的制备方法，包括如下步骤：
(1)将药皮组分混合均匀；
(2)在药皮中加入纯钠水玻璃，搅拌均匀后压涂在焊芯上；
(3)在焊条生产设备上进行焊条的制备。
进一步的，步骤(2)中：纯钠水玻璃的加入量为药皮组分质量含量的20-24％。
本发明的药皮，采用的是碱度较高的低氢型设计，这是因为该类型药皮的合金元素过渡系数较大，熔池清晰；焊缝具有良好的强度、韧性和抗裂性能，扩散氢含量低，去杂质能力强。本焊条药皮中各组分的主要焊接冶金作用简述如下：
大理石：主要的造渣剂和造气剂，对焊接冶金反应影响较大。分解产生的co2属于氧化性气体，可排除电弧区内的空气，阻止氮气侵入液态金属中，并降低电弧气氛中的氢分压，有利于焊缝金属降氢。分解产生的cao属于碱性氧化物。能提高熔渣的碱度，增强熔渣的脱s、脱p能力。
萤石：主要用于造渣和改善熔渣的物化性能.它可降低碱性熔渣的熔点、粘度和表张力，增加熔渣的流动性。有利于降低焊缝金属的气体杂质，适量的caf2可以改善熔渣对液体金属的保护效果，因而亦可减少液体金属的吸氢量。
硅微粉：主要起造渣作用。它可用于调整熔渣的物化性能，降低熔渣的表面张力，改善焊缝金属表面成形，提高电弧电压，细化熔滴，提高焊条熔化系数。
钛白粉：具有稳弧和造渣作用，可调整熔渣的熔点、粘度、表面张力和流动性。适量的tio2有利于全位置焊接，改善焊缝成形，减少飞溅和咬边，并在很大程度上改善脱渣性。同时可改善焊条的压涂性能。
钛铁：主要起脱氧和细化晶粒的作用。①起脱氧作用：减少了焊缝中的含氧量。②起细化晶粒作用：焊缝中的ti元素与o元素结合形成的钛氧化物，以及ti-b结合，可诱导针状铁素体的形核，增强焊缝金属的韧性。
硅铁：主要起脱氧和合金化作用。si脱氧后的生成物为sio2，属于酸性氧化物，它降低熔渣的碱度及熔渣中feo的活度，同时起造渣作用。
金属锰：主要起脱氧和合金化作用。mn脱氧后的生成物为mno，属于碱性氧化物，它提高熔渣的碱度，同时起造渣的作用。
钼铁：主要起合金化作用。
镍粉：主要起合金化作用。
硼铁粉：主要起合金化作用。
氧化钇：主要起净化熔敷金属杂质，降低扩散氢含量作用。
纯碱：主要起增加药皮湿粉的滑性，便于焊条压涂。
与现有技术相比，本发明焊接工艺性能优良，焊接过程中电弧稳定、基本无飞溅、脱渣性良好、熔池清晰，焊缝成型美观，焊条操作性能良好；具有优异的熔敷金属强度、冲击韧性等性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
药皮各组分的质量分数如下：40份大理石，17份萤石，3份硅微粉，3份钛白粉，5份钛铁，2份硅铁，3份金属锰，0.7份钼铁，5份镍粉，1.5份硼铁粉，0.5份氧化钇，0.6份纯碱。
将上述实施例的药皮原材料混合均匀后，用40目的筛子过筛到40目以下，干粉搅拌均匀后加入占固体组分质量含量20％的纯钠水玻璃，再搅拌均匀后，通过常规焊条生产设备将其压涂在h08e焊芯上制备出焊条。
实施例2
药皮各组分的质量分数如下：大理石45份，萤石20份，硅微粉5份，钛白粉5份，钛铁7份，硅铁3.5份，金属锰4份，钼铁1份，镍粉7份，硼铁粉2.5份，氧化钇1.5份，纯碱1份。
将上述实施例的药皮原材料混合均匀后，用40目的筛子过筛到40目以下，干粉搅拌均匀后加入占固体组分质量含量20％的纯钠水玻璃，再搅拌均匀后，通过常规焊条生产设备将其压涂在上述焊芯上制备出焊条。
实施例3
药皮各组分的质量分数如下：大理石50份，萤石23份，硅微粉8份，钛白粉6份，钛铁11份，硅铁4.5份，金属锰5份，钼铁1.3份，镍粉8份，硼铁粉4份，氧化钇2份，纯碱1.2份。
将上述实施例的药皮原材料混合均匀后，用40目的筛子过筛到40目以下，干粉搅拌均匀后加入占固体组分质量含量20％的纯钠水玻璃，再搅拌均匀后，通过常规焊条生产设备将其压涂在h08e焊芯上制备出焊条。
实施例4
药皮各组分的质量分数如下：大理石35份，萤石15份，硅微粉9份，钛白粉2份，钛铁12份，硅铁5份，金属锰1份，钼铁1.5份，镍粉3份，硼铁粉5份，氧化钇1份，纯碱0.5份。
将上述实施例的药皮原材料混合均匀后，用40目的筛子过筛到40目以下，干粉搅拌均匀后加入占固体组分质量含量24％的纯钠水玻璃，再搅拌均匀后，通过常规焊条生产设备将其压涂在h08e焊芯上制备出焊条。
实施例5
药皮各组分的质量分数如下：大理石55份，萤石25份，硅微粉6份，钛白粉4份，钛铁10份，硅铁1份，金属锰2份，钼铁0.5份，镍粉3份，硼铁粉1份，氧化钇1份，纯碱1.5份。
将上述实施例的药皮原材料混合均匀后，用40目的筛子过筛到40目以下，干粉搅拌均匀后加入占固体组分质量含量22％的纯钠水玻璃，再搅拌均匀后，通过常规焊条生产设备将其压涂在h08e焊芯上制备出焊条。
生产出的焊条表面光滑、成品率高、无偏心。焊接后，检测熔敷金属的化学成分和力学性能如下表1所示，表中均为质量百分比。
表1实施例焊条熔敷金属的化学成分、力学性能以及扩散氢
实施例2所得焊条焊接时电弧稳定、飞溅小、脱渣性能好，焊缝成型美观，焊条操作性能优异。焊条熔敷金属的化学成分和力学性能均能满足母材的焊接设计要求。可很好的适用于07mnnimovdr钢的焊接。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。