本发明属于焊条制备技术领域，具体涉及一种水电用1000mpa级钢配套焊条及其制备方法。
背景技术：
我国常规能源资源以煤炭和水能为主,水能资源仅次于煤炭,占居着十分重要的地位。我国的水电建设事业已经取得了举世瞩目的成绩,但仍然还存在着许多难题有待于我们的水电技术人员攻关解决。其中，在大型水电机组的重要部件如水轮机、蜗壳、钢岔管等制造关键技术仍然存在诸多难题，尤其是与其配套的焊接材料。随着我国水电建设的大型化、大参数化发展，目前已开展700-1000mw级特大型水电机组，700-800mw级特大型蒸发冷却水电机组、100-200mw轴流式水轮发电机组、300mw级以上抽水蓄能机组等的研究及建设发展不断深入，其所用钢材主要为适用于大型水电站、抽水蓄能电站等水电工程用高强度、高塑韧性、超低焊接裂纹专用钢板(如cf60(62)、b610cf、cf80等)。
焊材是设备制造过程中不可缺少的材料，尤其是水电站设备中的高强度钢，所用的焊材，焊缝的强度直接影响到设备的整体性能。现有的大参数水电工程建设的配套高性能焊接材料，形成的焊缝还存在低强度、低韧性、易腐蚀、易磨损等缺点，在较苛刻的服役条件下，焊缝容易产生缺陷，影响设备的服役寿命。
技术实现要素：
本发明的目的在于：解决上述现有技术中的不足，提供一种水电用1000mpa级钢配套焊条及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种水电用1000mpa级钢配套焊条，包括焊芯和药皮，所述药皮裹敷于所述焊芯的表面；所述药皮组份以重量份数计为：
大理石：25.0～33.0；萤石：28.0～38.0；金红石：3.0～8.0；钼铁：1.2～2.8；金属铬：1.3～2.4；硅微粉：3.0～7.0；硅铁：2.5～4.0；镍粉：5.5～7.6；纯碱：0.5～0.8；cmc：0.3～0.6；海藻酸钠：0.6～1.0；电解锰：5.0～6.3；还原铁粉：9.0％～11.0；钛铁：1.8～2.6；氧化稀土：0.8～1.6。
进一步的，所述焊芯的化学成分以质量分数计为：
c:≤0.10％；mn:0.30-0.55％；si:≤0.08％；s:≤0.015％；p:≤0.005％；
cr:≤0.10％；ni:≤0.30％；al:≤0.03％；cu:≤0.20％；as:≤0.02％；余量为fe。
进一步的，所述药皮组份以重量份数计为；
大理石：25.0，萤石：30.0，金红石：6.7，钼铁：1.8，金属铬：2.2，硅微粉：5.5，硅铁：3.3，镍粉：6.7，纯碱：0.5，cmc：0.6，海藻酸钠：0.8，电解锰：5.2，还原铁粉：9.0，钛铁：1.8，氧化稀土：0.9。
进一步的，所述药皮组份以重量份数计为；
大理石：33.0，萤石：26.8，金红石：3.0，钼铁：2.2，金属铬：1.8，硅微粉：3.0，硅铁：4.0，镍粉：6.6，纯碱：0.7，cmc：0.6，海藻酸钠：0.6，电解锰：5.9，还原铁粉：9.0，钛铁：2.0，氧化稀土：0.8。
进一步的，所述药皮组份以重量份数计为；
大理石：25.0，萤石：29.6，金红石：5.0，钼铁：1.7，金属铬：2.4，硅微粉：4.0，硅铁：4.0，镍粉：6.0，纯碱：0.5，cmc：0.6，海藻酸钠：1.0，电解锰：5.0，还原铁粉：11.0，钛铁：2.6，氧化稀土：1.6。
进一步的，所述药皮与焊芯的质量比为3:7。
制备上述水电用1000mpa级钢配套焊条的方法，包括以下步骤，
(a)将所述药皮的原料按配比混合均匀，再向混合物中加入粘接剂，混合均匀；
(b)将上述步骤(a)中制备的混合物和焊芯加入到压条机中，在焊芯的表面制备药皮，再经低温烘焙、高温烘焙，制得所述焊条。
进一步的，所述粘接剂与药皮原料的重量份数比为，0.2-0.23:1。
进一步的，在所述步骤(b)中，所述低温烘焙的温度为85～110℃，所述高温烘焙的温度为380℃。
进一步的，所述粘接剂为钾钠水玻璃，其模数比为1:1。
本发明的药皮的组份中，caco3是大理石的主要组成成分，焊条中使用的大理石在电弧热的作用下，分解成cao和co2气体，起到造渣和造气的作用，cao是碱性氧化物，能提高熔渣碱度，稳定电弧，增大熔渣与金属表面的界面张力和表面张力，改善脱渣性能，并有较好的脱s能力，co2能降低电弧气氛中的氢分压，减少焊缝氢含量。但是caco3太多(超过33.0％)会粗化熔滴，caco3太少，所产生cao和co2气体不够，不能很好的造渣、造气，影响焊缝性能，本发明中将大理石的控制在25.0～33.0％。
caf2是萤石的主要成份，是一种多成因的矿物质，属于碱性氟化物，在焊条中是一种造渣剂、稀释剂并能起到去氢作用，caf2在焊接电弧作用下电离出f-，能降低电弧气氛中氢的分压，具有与碳酸盐相同的效果。caf2的分解能降低熔敷金属中氧的含量，有利于提高焊缝金属的低温冲击韧度，caf2熔点较低，能有效降低熔渣高温粘度，改善熔渣流动性，并提高导电性，改善焊缝成形，对改善焊接工艺，提高熔敷金属机械性能有很大的作用，合理的caf2含量能起到稳定电弧的作用，如果caf2过高则电弧稳定性变差，熔渣变硬。将caf2的含量控制在28.0-38.0％之间，焊接性能较好。
金红石是较纯的二氧化钛，tio2是酸性氧化物，能改善渣的物理性能，把长渣变为短渣，使熔渣随温度的变化快，使焊缝成型良好，改善脱渣性，在加入时总量控制在3.0～8.0％。
在焊接过程中，cr易形成cr2o3氧化膜，使得焊缝金属具有优良的抗常温、高温氧化性能，提高耐腐蚀性能；并且cr还可以形成m23c6型碳化物，在基体内起到较好的碳化物强化效果，起固溶强化作用。但是cr在焊态时对韧性有害，热处理后韧性更低，为了得到良好的机械性能，本发明中将cr加入量控制在1.3～2.4％，使焊缝金属具有抗氧化、耐腐蚀、韧性好等优点。
ni的加入有利于提高焊缝的冲击韧性，ni对强度的影响比mn要小得多，ni的有效强化比mo或cr也小得多，而且ni对高mn焊缝的韧性是有害的，本发明中将ni控制在5.5～7.6％。
mo主要为固溶强化，也参与形成析出强化，并使得在变形后的回复温度显著提高；并且在450℃～650℃的温度范围，能有效地抑制渗碳体的聚集，并促进弥散的特殊碳化物析出，但加入mo过多，会加大钢的脆断，本发明中将mo含量控制在1.2～2.8％。
mn、si作为脱氧剂加入。除了脱氧作用外，焊缝随着mn的增加，焊缝强度提高，应变时效处理后的冲击吸收功越高，每增加0.1％mn，焊缝屈服强度和抗拉强度约提高10mpa，含1.5％的mn时,焊态和消除应力状态下焊缝的冲击韧性为最佳。si的脱氧能力为mn的3.8～4.0倍，si与cr同时存在时，可以提高合金的高温抗氧化性能，但是si过高不利于焊缝金属的韧性，本发明中将si-fe控制在2.5～4.0％，将电解锰控制在5.0～6.3％。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
采用本发明的焊条来焊接高强钢b950cf，焊缝金属具有合理的抗拉强度930～1130mpa，屈服强度≥790mpa，延伸率≥12％，-40℃冲击功kv2≥47j，等机械性能指标，且焊接后焊缝气孔、夹渣、裂纹、扩散氢以及外观边缘等均完全满足大型水电用1000mpa级钢对焊缝性能的要求。
具体实施方式
实施例1：药皮各组分及其质量分数如下：大理石：25.0％，萤石：30.0％，金红石：6.7％，钼铁：1.8％，金属铬：2.2％，硅微粉：5.5％，硅铁：3.3％，镍粉：6.7％，纯碱：0.5％，cmc：0.6％，海藻酸钠：0.8％，电解锰：5.2％，还原铁粉：9.0％，钛铁：1.8％，氧化稀土：0.9％。
焊芯选用硫磷砷铝等含量低的h08gx焊芯，化学成分质量百分比为：c:≤0.10％；mn:0.30-0.55％；si:≤0.08％；s:≤0.015％；p:≤0.005％；cr:≤0.10％；ni:≤0.30％；al:≤0.03％；cu:≤0.20％；as:≤0.02％；余量为fe。
将所述药皮各成分混合均匀后，再加入重量为药皮重量的23％的粘结剂搅拌均匀，制备出药皮用膏体，然后送入压条机内将其包于所述焊芯上，再经110℃低温烘培和380℃高温烘培后形成的本发明焊条制品。
按照上述工艺制备的焊条，电弧稳定、飞溅少、脱渣性好、全位置操作性好、焊缝成形美观，具有极低的s、p杂质含量，焊态及热处理态均具有优良的低温冲击韧性，扩散氢含量低，抗裂性优异，熔敷金属力学性能为：rm＝982mpa,rp0.2＝844mpa,a＝16％,(-40℃)kv2＝83j，强度、塑性适中。
实施例2
药皮各组分及其质量分数如下：大理石：33.0％，萤石：26.8％，金红石：3.0％，钼铁：2.2％，金属铬：1.8％，硅微粉：3.0％，硅铁：4.0％，镍粉：6.6％，纯碱：0.7％，cmc：0.6％，海藻酸钠：0.6％，电解锰：5.9％，还原铁粉：9.0％，钛铁：2.0％，氧化稀土：0.8％。
焊芯选用硫磷砷铝等含量低的h08gx焊芯，化学成分质量百分比为：c:≤0.10％；mn:0.30-0.55％；si:≤0.08％；s:≤0.015％；p:≤0.005％；cr:≤0.10％；ni:≤0.30％；al:≤0.03％；cu:≤0.20％；as:≤0.02％；余量为fe。
将所述药皮各成分混合均匀后，再加入重量为药皮重量的20％的粘结剂搅拌均匀，制备出药皮用膏体，然后送入压条机内将其包于所述焊芯上，再经85℃低温烘培和380℃高温烘培后形成的本发明焊条制品。
按照上述工艺制备的焊条，电弧稳定、飞溅少、脱渣性好、全位置操作性好、焊缝成形美观，具有极低的s、p杂质含量，焊态及热处理态均具有优良的低温冲击韧性，扩散氢含量低，抗裂性优异，熔敷金属力学性能为：rm＝1008mpa,rp0.2＝868mpa,a＝15％,(-40℃)kv2＝71j，强度、塑性适中。
实施例3
药皮各组分及其质量分数如下：大理石：25.0％，萤石：29.6％，金红石：5.0％，钼铁：1.7％，金属铬：2.4％，硅微粉：4.0％，硅铁：4.0％，镍粉：6.0％，纯碱：0.5％，cmc：0.6％，海藻酸钠：1.0％，电解锰：5.0％，还原铁粉：11.0％，钛铁：2.6％，氧化稀土：1.6％。
焊芯选用硫磷砷铝等含量低的h08gx焊芯，化学成分质量百分比为：c:≤0.10％；mn:0.30-0.55％；si:≤0.08％；s:≤0.015％；p:≤0.005％；cr:≤0.10％；ni:≤0.30％；al:≤0.03％；cu:≤0.20％；as:≤0.02％；余量为fe。
将所述药皮各成分混合均匀后，再加入重量为药皮重量的20～23％的粘结剂搅拌均匀，制备出药皮用膏体，然后送入压条机内将其包于所述焊芯上，再经100℃低温烘培和380℃高温烘培后形成的本发明焊条制品。
按照上述工艺制备的焊条，电弧稳定、飞溅少、脱渣性好、全位置操作性好、焊缝成形美观，具有极低的s、p杂质含量，焊态及热处理态均具有优良的低温冲击韧性，扩散氢含量低，抗裂性优异，熔敷金属力学性能为：rm＝957mpa,rp0.2＝823mpa,a＝16％,(-40℃)kv2＝89j，强度、塑性适中。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。