【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于焊接材料，具体涉及一种1000mpa级水电用高强钢焊条及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着水电事业发展，尤其是高水头电站的兴建，1000mpa级高强钢将会应用于高水头、高转速、高效率、大容量水电工程冲击式转轮机蜗壳、引水压力管道、岔管等锻焊结构中，配套焊接技术也将会逐步在水电工程的建设中得到广泛应用。在水电工程各个锻焊结构中，焊接位置不仅限于平焊，还有立焊、横焊以及仰焊，因此，对焊接材料的全位置焊接性能提出了更高的要求。另外，由于水电工程现场施工环境较为恶劣，对焊条熔敷金属扩散氢含量以及焊条药皮抗吸潮性也有较为苛刻的要求。
2、目前应用于1000mpa级高强钢焊接中的焊材普遍存在低温(-60℃)条件下，冲击韧性有待提高，以及焊接冷裂纹敏感指数过大的问题，因此，研发一种兼具优异低温冲击韧性和较低焊接冷裂纹敏感指数的焊材尤为必要。
技术实现思路
1、本专利技术为解决目前1000mpa级高强钢用焊材低温冲击韧性有待提高以及焊接冷裂纹敏感指数过大的技术问题，而提供了一种1000mpa级水电用高强钢焊条及其制备方法和应用。
2、本专利技术的目的之一在于提供一种1000mpa级水电用高强钢焊条，所述焊条由焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成，所述药皮粉料按质量分数由35％～45％的大理石，15％～20％的萤石，4％～8％的金红石，4％～7％的硅微粉，4％～6％的电解锰，3％～6％的硅铁，0.2％～0.3％的石墨，1.5％～3％的钼铁，2％～4％的金属铬，5％
3、进一步限定，焊芯化学成分及质量百分含量为c≤0.06％，si≤0.15％，mn≤0.55％，s≤0.006％，p≤0.012％和余量的fe。
4、更进一步限定，焊芯为h08e。
5、进一步限定，所述药皮粉料按质量分数由35％的大理石，20％的萤石，6％的金红石，7％的硅微粉，5％的电解锰，4.7％的硅铁，0.3％的石墨，2％的钼铁，2％的金属铬，7％的铁粉，10％的镍粉，0.5％的纯碱和0.5％的海藻酸钠混合而成。
6、进一步限定，所述药皮粉料按质量分数由40％的大理石，18％的萤石，8％的金红石，5.5％的硅微粉，6％的电解锰，3％的硅铁，0.2％的石墨，1.5％的钼铁，3％的金属铬，6％的铁粉，7％的镍粉，0.8％的纯碱和1％的海藻酸钠混合而成。
7、进一步限定，所述药皮粉料按质量分数由45％的大理石，15％的萤石，4％的金红石，4％的硅微粉，4％的电解锰，6％的硅铁，0.2％的石墨，3％的钼铁，4％的金属铬，5％的铁粉，8％的镍粉，1％的纯碱和0.8％的海藻酸钠混合而成。
8、本专利技术的目的之二在于提供一种1000mpa级水电用高强钢焊条的制备方法，所述方法按以下步骤进行：
9、步骤1：将萤石、金红石、硅微粉进行高温烘焙处理；
10、步骤2：将各粉料过筛后混合均匀，然后加入粘结剂，继续混匀，随后将其压涂裹覆于焊芯上；
11、步骤3：将压涂好的焊条先低温烘干，再高温烘干，得到1000mpa级水电用高强钢焊条。
12、进一步限定，步骤1中高温烘焙温度为800～900℃。
13、进一步限定，步骤2中粘结剂为钾钠比为3:1的钾钠水玻璃，模数为2.8～2.85m，浓度为44.5～45.5°be’，加入量为药皮粉料质量的15～25％。
14、进一步限定，步骤2中压涂压力为10～16mpa。
15、进一步限定，步骤3中低温烘干温度为130～150℃，时间为2～4h，高温烘干温度为350～380℃，时间为1～3h。
16、本专利技术的目的之三在于提供一种上述焊条在1000mpa级水电用高强钢焊接中的应用。
17、本专利技术的目的之四在于提供一种上述应用获得的熔敷金属，所述熔敷金属抗拉强度≥950mpa，屈服强度≥870mpa，-40℃冲击吸收能量≥60j，-60℃冲击吸收能量≥47j，冷裂纹敏感指数pcm<0.3。
18、本专利技术相比于现有技术的优点：
19、本专利技术中各组分的作用如下：
20、大理石，主要成分是caco3，焊条使用中在电弧热的作用下，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，可以提高熔渣的碱度，增加熔渣表面张力，改善脱渣性能。含量过高会导致脱渣困难，并且由于熔点升高，会使焊条药皮熔化不均匀，导致电弧不稳；含量过低，电弧吹力不够，保护不好，电弧不稳。本专利技术中将大理石控制在35％～45％。
21、萤石，主要成分是caf2，可以改善熔渣粘度及流动性，增加脱氢；含量过高熔渣太稀，覆盖变坏；含量过低时熔渣粘度太大，导致焊道成型恶化。本专利技术将萤石控制在15％～20％。
22、金红石，主要是稳弧、造渣的作用，能够调节熔渣熔点、粘度和流动性，改善成型、减小飞溅。本专利技术将金红石控制在4％～8％。
23、硅铁，主要作为脱氧剂，同时也作为合金添加，适量的硅可以降低焊缝金属的含氧量，改善焊缝金属冲击韧性，但含量过高会降低冲击韧性。本专利技术将硅铁控制在3％～6％。
24、电解锰，起到脱硫作用，并与硅铁起到联合脱氧的作用，过渡焊缝合金，提高焊缝强度。本专利技术将电解锰控制在4％～6％。
25、镍粉与钼铁的加入，主要是向焊缝中过渡合金元素，ni的加入有利于提高焊缝金属的冲击韧性，mo的加入有利于改善焊缝金属强度。
26、纯碱、海藻酸钠，可以增加药皮塑性和光滑性，改善焊条的压涂性，同时海藻酸钾在焊接过程中能立即灰化，可以减少飞溅，增加电弧稳定性。
27、本专利技术将萤石、金红石、硅微粉等粉料，在配粉前进行高温预烘焙，以达到进一步降低焊缝中扩散氢含量的目的。
28、本专利技术在药皮组分中加入大理石、萤石、金红石、硅微粉，并调整各组分比例，以确保焊条得到优良的焊接工艺性能，加入硅铁、电解锰、石墨、钼铁、镍粉等组分，保证焊条得到优异的力学性能，加入纯碱、海藻酸钠等组分，以改善焊条的压涂性能。
29、本专利技术的焊条具有良好的全位置焊接工艺性能，电弧稳定、飞减小，药皮熔化均匀，焊缝成型美观，焊工可操作性好。焊缝金属具有良好的力学性能，抗拉强度≥950mpa，屈服强度≥870mpa，延伸率≥14％，-40℃冲击吸收能量≥47j。
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1.一种1000MPa级水电用高强钢焊条，其特征在于，所述焊条由焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成，所述药皮粉料按质量分数由35％～45％的大理石，15％～20％的萤石，4％～8％的金红石，4％～7％的硅微粉，4％～6％的电解锰，3％～6％的硅铁，0.2％～0.3％的石墨，1.5％～3％的钼铁，2％～4％的金属铬，5％～7％的铁粉，7％～10％的镍粉，0.5％～1％的纯碱和0.5％～1％的海藻酸钠混合而成。
2.根据权利要求1所述的焊条，其特征在于，焊芯化学成分及质量百分含量为C≤0.06％，Si≤0.15％，Mn≤0.55％，S≤0.006％，P≤0.012％和余量的Fe。
3.根据权利要求1所述的焊条，其特征在于，所述药皮粉料按质量分数由35％的大理石，20％的萤石，6％的金红石，7％的硅微粉，5％的电解锰，4.7％的硅铁，0.3％的石墨，2％的钼铁，2％的金属铬，7％的铁粉，10％的镍粉，0.5％的纯碱和0.5％的海藻酸钠混合而成。
4.根据权利要求1所述的焊条，其特征在于，所述药皮粉料按质量分数由40％的大理石，18％的萤石，8％的金红石，
5.根据权利要求1所述的焊条，其特征在于，所述药皮粉料按质量分数由45％的大理石，15％的萤石，4％的金红石，4％的硅微粉，4％的电解锰，6％的硅铁，0.2％的石墨，3％的钼铁，4％的金属铬，5％的铁粉，8％的镍粉，1％的纯碱和0.8％的海藻酸钠混合而成。
6.权利要求1-5任一项所述的焊条的制备方法，其特征在于，所述方法：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤1中高温烘焙温度为800～900℃。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤3中低温烘干温度为130～150℃，时间为2～4h，高温烘干温度为350～380℃，时间为1～3h。
9.权利要求1-5任一项所述的焊条在1000MPa级水电用高强钢焊接中的应用。
10.权利要求9所述的应用获得的熔敷金属，其特征在于，所述熔敷金属抗拉强度≥950MPa，屈服强度≥870MPa，-40℃冲击吸收能量≥60J，-60℃冲击吸收能量≥47J，冷裂纹敏感指数Pcm<0.3。
...【技术特征摘要】
1.一种1000mpa级水电用高强钢焊条，其特征在于，所述焊条由焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成，所述药皮粉料按质量分数由35％～45％的大理石，15％～20％的萤石，4％～8％的金红石，4％～7％的硅微粉，4％～6％的电解锰，3％～6％的硅铁，0.2％～0.3％的石墨，1.5％～3％的钼铁，2％～4％的金属铬，5％～7％的铁粉，7％～10％的镍粉，0.5％～1％的纯碱和0.5％～1％的海藻酸钠混合而成。
2.根据权利要求1所述的焊条，其特征在于，焊芯化学成分及质量百分含量为c≤0.06％，si≤0.15％，mn≤0.55％，s≤0.006％，p≤0.012％和余量的fe。
3.根据权利要求1所述的焊条，其特征在于，所述药皮粉料按质量分数由35％的大理石，20％的萤石，6％的金红石，7％的硅微粉，5％的电解锰，4.7％的硅铁，0.3％的石墨，2％的钼铁，2％的金属铬，7％的铁粉，10％的镍粉，0.5％的纯碱和0.5％的海藻酸钠混合而成。
4.根据权利要求1所述的焊条，其特征在于，所述药皮粉料按质量分数由40％的大理石，18％的萤石，8％的金红石，5.5％的硅微粉，6％的电解锰，3％的硅铁...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，胡鹏亮，张学刚，徐锴，郭枭，霍树斌，冯伟，王庆江，徐玉君，王猛，孙婷婷，陈燕，王精硕，王荣鑫，宋昌洪，
申请(专利权)人：哈尔滨威尔焊接有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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