[发明专利]用于焊接100kg级水电压力钢管的超低氢高强钢电焊条及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电焊条及其制备方法，具体涉及一种用于焊接100kg级水电压力钢管的超低氢高强钢电焊条及其制备方法。

背景技术

近年来，随着压力容器、水力发电等钢结构建造物不断地向轻量化、大型化的发展，特别是为了减轻地球CO₂排放，遵循“节能减排”的环境原则。高强钢结构的设计使用得到了长足的发展。随着高强钢建造物设计强度及韧性储备提高，对焊接材料的要求不断地提出了新的技术指标要求。

目前，国内水利发电行业随着设计指标的不断更新，80kg级水电压力钢管已逐步替代了60kg级水电压力钢管。100kg压力钢管的应用已进入了实质性的设计阶段。随着水电压力钢管强度级别指标的不断提升，同时对焊缝金属的韧性储备也提出了更高的要求。特别是在焊接施工过程中由于操作现场空间狭窄，希望焊接过程中扩大焊接热输入(≤40KJ/cm),提高焊接生产率。因此，为了提高焊缝金属韧性储备，扩大施工过程中焊接热输入工艺窗口，对100kg压力钢管电焊条的设计开发提出了新的技术要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于焊接100kg级水电压力钢管的超低氢高强钢电焊条及其制备方法，焊接热输入满足≤40KJ/cm焊接条件，在使用环境温度-60℃条件下，焊缝金属具有良好的力学性能和抗裂性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于焊接100kg级水电压力钢管的超低氢高强钢电焊条，包括焊芯和裹覆在焊芯表面的药皮组成，焊芯为H08E焊条，焊条药皮中包括的组分及质量百分比为：大理石35％～48％，菱镁石3％～7％，碳酸钡2％～6％，萤石16～26％，金红石2～5％，锆石英2～5.5％，电解锰3.2～6.8％，低硅硅铁7～12％，镍粉5.4％～9.6％，钼铁2.2％～4.5％.金属铬0.3％～0.9％，稀土氧化物0.4％～0.8％。

按质量百分比，要求：

H08E钢：C≤0.060％,Mn 0.35％～0.60％,Si≤0.030％,S≤0.010％,P≤0.010％，余量为Fe；

大理石：CaCO₃≥98.0％,S≤0.010％,P≤0.010％；

菱镁石：MgO≥41％，CaO≤6.0％，SiO₂≤2.0％，FeO≤0.4％；

碳酸钡：BaCO₃≥98.5％，SO₄^-2≤0.40％，水份≤0.30％；

萤石：CaF₂≥95.0％，SiO₂≤1.5％，CaCO₃≤1.5％，S≤0.03％，P≤0.03％；

金红石：TiO₂≥95.0％，S≤0.03％，P≤0.03％；

锆英砂：ZrO₂≥60.0％，SiO₂≤32.0％，Al₂O₃≤1.2％，S≤0.03％，P≤0.03％；

电解锰：Mn≥99.7％,C≤0.04％,P≤0.005％,S≤0.02％,Si≤0.010％,Fe≤0.03％；

低硅硅铁：Si 42.0％～47.0％，P≤0.03％，S≤0.02％，Mn≤0.7％；

镍粉：Ni≥98.0％，C≤0.025％，S≤0.01％，P≤0.01％；

钼铁：Mo≥55.0％，Si≤1.0％，S≤0.05％，P≤0.05％，C≤0.20％，Cu≤0.5％；

金属铬：Cr≥99.0％，C≤0.02％,P≤0.01％,S≤0.02％,Si≤0.020％,Fe≤0.20％。

所述焊条药皮质量占焊条总质量的31.2％～33.4％。

上述用于焊接100kg级水电压力钢管的超低氢高强钢电焊条的制备方法，金红石、锆英石在压制焊条前经过850℃～950℃高温烘培处理，然后按配比将药皮的各药粉组分混合均匀，使用锂-钾-钠型水玻璃作为粘结剂，加入量为药皮总重量的18％-26％，进行搅拌，压制焊条，最后进行低温、中温、高温烘培，制成电焊条。

所述金红石、锆英石在压制焊条前经过850℃～950℃高温烘焙30分钟。

所述低温50-90℃、中温90-150℃、高温350-400℃。