本发明涉及焊接材料领域，特别涉及一种免涂装钢桥梁建造领域专用的一种高性能耐候钢电焊条。
背景技术：
藏木雅江特大桥位于川藏高原自然保护区，大桥主跨采用430米中承式钢管混凝土拱结构，主梁为5跨预应力混凝土连续梁。若采用普通桥梁钢+涂装的防腐方案，涂层因受强烈紫外线辐照而加速老化，每隔10年左右即需重新涂装维护。由此将破坏周围自然环境，增加材料人工成本，加大维修养护难度。综合考虑桥位的温度、湿度、降水、蒸发、风速等环境条件，该桥钢管拱采用了耐候钢免涂装设计，拱肋钢管的材质为Q420qENH，腹杆、横撑、横梁的材质为Q345qENH。在普通桥梁钢中添加适量的Cu、Cr、Ni等耐候性合金元素，其综合作用是使钢结构表面在特定处理和适宜环境条件下形成并保持致密而稳定的锈层，“以锈止锈”，从而具有长期耐大气腐蚀的耐久特性。
藏木雅江特大桥将首次在国内采用高性能耐候钢材料、高品质焊接制造、配套耐候连接安装、耐候锈层均匀化处理与耐久性养护等免涂装成套技术，从而成为我国第一座真正意义上的免涂装耐候钢桥。它的成功建造，必将成为我国桥梁发展史上的又一座重要里程碑，为推动我国免涂装耐候钢桥建设、缩短与国外同类技术的差距而发挥极为重要的示范作用。与普通钢桥+涂装相比，免涂装耐候钢桥的技术优势明显，它不仅降低综合成本，而且高效节能环保，因此必将大力推动我国钢桥行业的“绿色制造”，带动相关产业的技术升级。
技术实现要素：
本发明的目的之一就在于提供一种用免涂装桥梁钢用高性能耐候钢电焊条，该焊条焊接电弧稳定、飞溅小、脱渣好，脱渣容易，成型美观，全位置操作性能好，具有低温冲击性能优良，-40℃低温韧性良好，高耐腐蚀的特点。
技术方案是：一种免涂装桥梁钢用高性能耐候钢电焊条，由低硫、磷焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成，该药皮组成和含量为：碳酸盐42～45重量份、氟化物15～19重量份、金红石6～8重量份、二氧化硅10～11重量份、电解锰4～5重量份、镍粉1～1.2重量份、金属铬1.2～1.4重量份、铜粉0.85-1.0重量份、铁粉10～12重量份、粘结剂1.8～2.0重量份和石墨0.2～0.25重量份。
作为优选，所述焊芯为H08A焊芯。
作为优选，所述碳酸盐为45质量份，氟化物为17质量份，金红石为8质量份，二氧化硅为11质量份，电解锰为5质量份，镍粉为1质量份，金属铬为1.3质量份，铜粉为1质量份，铁粉为10质量份，粘结剂为2质量份，石墨为0.22质量份。
作为优选，所述碳酸盐为42质量份，氟化物为19质量份，金红石为8质量份，二氧化硅为10质量份，电解锰为4.5质量份，镍粉为1.2质量份，金属铬为1.2质量份，铜粉为0.85质量份，铁粉为12质量份，粘结剂为2质量份，石墨为0.25质量份。
作为优选，所述碳酸盐为45质量份，氟化物为15质量份，金红石为7质量份，二氧化硅为11质量份，电解锰为5质量份，镍粉为1.1质量份，金属铬为1.3质量份，铜粉为0.9质量份，铁粉为12质量份，粘结剂为2质量份，石墨为0.2质量份。
作为优选，所述H08A焊芯为H08A盘条，直径偏差±0.4mm，盘条椭圆度≤0.5mm。
作为优选，所述H08A焊芯成分含量为C≤0.10、Mn：0.30～0.55％、Si≤0.08％、S≤0.008％、P≤0.010％、Cu≤0.20％、As≤0.007％、Al≤0.030％。
作为优选，所述碳酸盐中，CaCO3≥96％、S≤0.03％、P≤0.03％，颗粒度要求为-30目100％、-40目≥97％、-170目≤70％；氟化物中，CaF2≥96％、SiO2≤3.0％、C≤0.08％、S≤0.03％、P≤0.03％，颗粒度要求为-30目：100％、-40目≥97％、-170目≤70％；金红石中，TiO2≥96％、S≤0.03％、P≤0.03％，粒度要求为-40目≥100％、-160目≤30％；二氧化硅中，Si 42-47％、C≤0.50％、S≤0.020％、P≤0.040％，颗粒度要求为-30目100％、-40目≥98％、-200目≤20％；电解锰中，Mn≥99.5％、C≤0.08％、S≤0.10％、P≤0.010％、Se+Si+Fe≤0.310％,颗粒度要求为-30目100％、-40目≥98％、-170目≤50％；镍粉中，Ni≥99.5％、C≤0.020％、S≤0.003％、P≤0.003％，颗粒度要求为-40目100％、-170目≤35％；金属铬中，Cr≥98％、C≤0.05％、Si≤0.4％、S≤0.03％、P≤0.01％，颗粒度要求为-30目100％、-40目≥98％；铜粉中，Cu≥99.95％，颗粒度要求为-40目100％、-170目≤50％；铁粉中，ΣFe≥97％、Si≤0.20％、C≤0.10％、S≤0.020％、P≤0.020％，松装密度3.0±0.10g/cm3，颗粒度要求为-30目100％、-40目≥98％、-170目≤20％；粘结剂中，Na2O≥99％、P≤0.050％、灰分20.0-30.0％，颗粒度要求为-30目100、-40目≥98％；石墨中，固定碳≥90.0％、S≤0.05％、失重率≤2.0％，颗粒度要求为-200目100％。
本发明的目的之二在于提供一种免涂装桥梁钢用高性能耐候钢电焊条的制备方法。
技术方案是：一种免涂装桥梁钢用高性能耐候钢电焊条的制备方法，包括以下步骤：
①将药皮粉料拌混合均匀；
②加入占固体组分质量含量21-22wt％的20℃条件下的钾钠比例为1:1的水玻璃，波美密度为41～42Be，进行湿混；
③采用控制低硫、磷的H08A焊芯在油压式焊条生产设备上进行焊条制备。
发明原理：
碳酸盐：焊条中使用碳酸盐，在电弧热的作用下分解成CaO和CO2是焊条制造中及常用的建渣造气材料，提高熔渣碱度，稳定电弧增大熔渣与金属界面张力和表面张力，改善脱渣，并有较好的脱S能力。
氟化物：调整熔渣的熔点和粘度，增加溶者的流动性，改善熔渣的物理性能对焊缝成型、脱渣等起关键作用，也是降低焊缝中扩散氢的主要材料，但因氟的存在，会造成电弧不稳定，并产生有毒气体，比例控制在17～19％。
金红石：焊条中的作用主要是建渣、稳弧，在本发明中，加入6～8％金红石，对焊缝成形有关键作用。
二氧化硅：调整熔敷金属中Si元素的含量，对焊接工艺性能好处，但对力学性能有恶化，需控制其加入量，本发明中硅铁的加入量为10～11％，且尽可能的控制在下限。
电解锰：加入可起到脱硫脱氧的作用，还可以向焊缝过渡锰元素，提高焊缝强度。根据熔敷金属成分要求，加入比例为4～5％。
镍粉：Ni除了能促进针状铁素体形成外，还有利于减少冲击值的波动，降低焊缝金属的低温脆性转变温度，但随着Ni含量的增加，焊缝产生热裂纹的倾向又会增大，因此焊缝中含有一定量的Ni，且控制在合适范围。
金属铬：作为合金剂添加，提高耐大气腐蚀性能，但用量必须控制，随着Cr含量的增加，冲击韧性下降明显。
铜粉：作为合金剂添加，提高耐大气腐蚀性能。
铁粉：加入可提高焊接的熔敷效率同时还能起到一定的稳定电弧的作用。
粘结剂：加入粘结剂是为了保证生产、改善压涂性能，加入量为1.8～2.0％。
石墨：能够增加电弧的吹力，提高电弧的挺度，且添加后能够减小药皮颜色差异，但过多加入后会造成焊接性能降低，恶化冲击性能。
有益效果：
焊条生产工艺性能优良，电弧稳定、基本无飞溅，脱渣性良好，焊缝成型美观，全位置操作性能优良。熔敷金属中合金元素控制恰当，各项力学性能良好，-40℃冲击功≥80J，耐大气腐蚀指数I≥6.5。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例焊条采用的药皮以碳酸盐、氟化物和合金为主，同时添加少量的金红石和改善压涂物质。各组分及其质量份数如下：碳酸盐：45质量份、氟化物17质量份、金红石8质量份、二氧化硅11质量份、电解锰5质量份、镍粉1质量份、金属铬1.3质量份、铜粉1质量份、铁粉10质量份、粘结剂2质量份、石墨0.22质量份。
将上述药皮粉混合均匀，加入占固体组分质量含量21-22wt％的20℃条件下的钾钠比例为1:1的水玻璃，波美密度为41～42Be，进行湿混。采用控制低硫、磷的H08A焊芯在油压式焊条生产设备上进行焊条制备。
实施例2
其它与实施例1相同，但是药皮质量份数组成如下：碳酸盐42质量份、氟化物19质量份、金红石8质量份、二氧化硅10质量份、电解锰4.5质量份、镍粉1.2质量份、金属铬1.2质量份、铜粉0.85质量份、铁粉12质量份、粘结剂2质量份、石墨0.25质量份。
实施例3
其它与实施例3相同，但是药皮质量份数组成如下：碳酸盐：45质量份、氟化物15质量份、金红石7质量份、二氧化硅11质量份、电解锰5质量份、镍粉1.1质量份、金属铬1.3质量份、铜粉0.9质量份、铁粉12质量份、粘结剂2质量份、石墨0.2质量份。
实施1-3的免涂装桥梁钢用高性能耐候钢焊条，采用直流反接焊接时(母材采用Q345qENH耐候钢或Q420qENH耐候钢)电弧稳定、基本无飞溅，脱渣性良好，全位置焊接性能优良，焊缝成型美观。熔敷金属力学性能为：屈服强度Rp0.2：493Mpa，抗拉强度Rm：594Mpa，延伸率A：24％，-40℃冲击功：120J，耐大气腐蚀指数I＝6.7。
实施1熔敷金属成分为：C：0.064％、Mn：0.89％、Si：0.30％、S：0.005％、P：0.006％、Cr：0.45％、Ni：0.45％、Cu：0.36％。
本发明特别适用于免涂装耐候铁路桥的建造。