本發明涉及一種全位置焊接材料，屬于焊接材料領域，特別是涉及一種適用于高強度管線鋼全位置焊接用低氫高韌性自保護藥芯焊絲。
背景技術：
：自保護藥芯焊絲作為一種新型焊接材料，已在世界各國得到越來越廣泛的應用，具有廣闊的發展前景。自保護藥芯焊絲除具有藥芯焊絲的特點外，還具有以下優點：①不需外加保護氣源，可以使用現有氣體保護焊接設備改裝，降低了設備更新成本并更便于操作；②具有優良的抗風能力，通常能在4級風下順利施焊，尤其適用于野外焊接作業；③優良的抗銹能力。自保護藥芯焊絲作為一種高效及適合室外作業的焊接材料，在石油管道、船舶、鉆井平臺等焊接領域備受青睞，尤其是在我國西氣東輸管道工程中管線鋼的環縫焊接相當一部份采用自保護藥芯焊絲半自動焊完成。但是目前國內的自保護藥芯焊絲存在以下幾個技術問題：①隨著x90/x100等級管線鋼的出現，以及中俄管線等低溫環境的運行的石油管線工程的建設，對于相應強度級別及耐低溫(-40℃～-60℃)韌性優異的自保護藥芯焊絲的需求日益迫切；②目前自保護藥芯焊絲多采用大量的氟化物作為造氣劑和造渣劑的同時添加一些合金粉和氧化物來改善渣系和焊縫金屬性能，與此同時隨著氟化物的含量的增加會是的藥芯焊絲會出現吸潮的現象，從而使得焊絲抗裂性能變差并且使的焊縫金屬中擴散氫含量增加使得焊縫金屬韌性降低等問題。如專利200710056680、200910244818、201410181951、201410363688、20151092150等技術表述了一種氟化物含量高的高強鋼用自保護藥芯焊絲，但是對于其焊縫金屬的低溫韌性沒有描述，而且對于焊縫金屬的擴散氫也沒有描述。專利技術200710057073描述了一種含有聚偏氟乙烯樹脂的自保護藥芯焊絲，對于氟化物的含量作出調整且能夠降低焊絲的吸潮性能，但是其低溫韌性不能滿足-40℃及更低溫度的韌性要求。技術實現要素：為了克服
背景技術：
中存在的不足，本發明提供了一種高強度高韌性低擴散氫的全位置自保護有縫藥芯焊絲。為了實現上述的發明目的本發明采用如下所述的技術方案：一種高強度管線鋼全位置焊接用低氫高韌性自保護藥芯焊絲，其特征在于，焊絲由藥芯和外皮構成，外皮由低碳冷軋鋼帶作為原材料制備而成，藥芯按照質量百分比有以下成分構成：氟化物35-50％，氧化物8-18％，碳酸鹽1-5％，al-mg合金粉5-10％，低碳錳鐵4-10％，ni5-15％，cr1-3％，ti1.0-2.5％，zr0.2-1.5％，mo2-5％，釩鐵0.07-0.15％，稀土氧化物0.5-1.5％，藥粉占焊絲比重18-25％。一種高強度管線鋼全位置焊接用低氫高韌性自保護藥芯焊絲，其特征還在于：氟化物由堿金屬氟化物，聚氟乙烯(pvf)以及堿土氟化物構成，其中堿金屬氟化物為lif，libaf3，naf的一種或以上組成，堿土氟化物為caf2、baf2、srf2的一種或以上構成，三者的含量比為1:1：(1/10-1/2)。一種高強度管線鋼全位置焊接用低氫高韌性自保護藥芯焊絲，其特征還在于：氧化物由mgo、al2o3、ti2o3、sio2、fe2o3、mno中的一種或以上構成。一種高強度管線鋼全位置焊接用低氫高韌性自保護藥芯焊絲其特征還在于，碳酸鹽由li2co3和na2co3混合構成的。上述藥粉化學成分中，各個組分的作用機制如下：氟化物：主要目的在于造氣和造渣，加入聚氟乙烯是為了降低藥粉中其他堿金屬或者堿土金屬氟化物的含量從而降低藥粉的吸潮性能，與此同時能夠降低焊接過程中產生的煙塵及有害氣體保障操作人員的健康安全。堿金屬氟化物(lif，libaf3，naf)的添加是為了快速化渣，加入堿土金屬氟化物(caf2、baf2、srf2)支持短渣，有利于實現全位置焊接，氟化物的含量低于35％時起不到保護熔池的作用，超過50％時電弧穩定性降低，因此其最優含量為：35-50％。氧化物：mgo、al2o3、ti2o3、sio2、fe2o3、mno等氧化物的添加目的是為了改善熔渣特性，過度元素等，為焊縫金屬提供針狀體素體形核改善焊縫金屬的低溫韌性。但其含量低于8％時起不到調節熔渣的作用，不利于全位置焊接操作，其含量超過18％時焊渣粘度變大，容易出現夾渣，融合不好等問題，因此其優選含量為：8-18％。碳酸鹽：碳酸鹽的加入其目的是為了提高氣保護效果和增強電弧吹力，從而有利于提高熔深和焊縫成形，避免產生未熔合、夾渣等缺陷。碳酸鹽加入量低于1％時達不到上述有益目的，但加入量不應超過5％，否則焊接過程中飛濺明顯增多，惡化操作環境，因此碳酸鹽加入量應控制在1％-5％之間。al-mg粉：al-mg的加入其目的在于脫氧和脫氮，同時還能夠助燃提高電弧穩定性。其脫氧、脫氮產物進入渣中能夠進一步改善渣特性，并且為焊縫金屬的鐵素體形核提供質點，提高焊縫金屬的低溫韌性。當其含量低于5％時，脫氧不足造成電弧燃燒不穩定，出現大量飛濺，氣孔率增加等焊接問題，當其含量超過10％時，焊接煙塵增大，對焊接環境造成危害，影響操作者健康。因此其優選含量為5-10％。低碳錳鐵：其目的降低焊縫金屬中的s含量，通過固溶強化提高焊縫金屬強度，是奧氏體化穩定元素，能夠降低奧氏體向鐵素體轉變的溫度。其優選含量為：4-10％。ni：ni元素的作用是提高焊縫金屬的強度及低溫韌性，同時能夠增加焊縫金屬的耐腐蝕性能，可以促進針狀鐵素體的析出，細化組織。當其含量低于5％時，提高強韌化效果不明顯，當其含量超過10％時，會降低焊縫金屬的韌性，同時增加經濟成本。因此其優選含量為5-10％。cr：其作用是促進鐵素體形成，提高焊縫金屬的強度和韌性，增加焊縫金屬的耐腐蝕性能，其優選含量為1-3％。ti、v：作為脫氧脫氮的元素，能夠使焊縫金屬中樣的含量降低，形成ti、v的氧化物和氮化物，促進針狀鐵素體形核，提高焊粉金屬韌性。其優選含量分別為：1.0-2.5％，0.07-0.15％。zr：主要作用是細晶強化作用，提高焊縫金屬的強度和韌性，達到強韌匹配的作用，其優選含量為：0.5-1.2％。mo：是鐵素體形成元素，能夠抵抗氯離子產生點蝕，同時mo的添加可以增加鋼的強度而不降低韌性，其作用是改善耐蝕性、低溫力學性能，高溫強度和回火穩定性，其優選含量為：2-5％。稀土氧化物：凈化焊縫金屬中的氧含量，提高焊縫金屬純凈度，提高焊縫金屬的韌性，其優選含量為：0.5-1.5％。與現有技術相比，本發明的有益效果為：1.可以減少氟化物的使用量，降低焊接過程中產生的有毒氣體和煙塵，使得焊接過程的環境更加安全。2.加入聚氟乙烯，可以減少堿金屬氟化物的用量，降低焊絲藥粉的吸潮性，從而很好的控制焊縫金屬的擴散氫含量，降低焊接裂紋率，適合戶外特殊環境的作業。3.ni-cr-mo-ti的合金化，配以v，zr微合金調控，很好的保證焊縫金屬的強度和韌性，滿足高強管線的各方面的性能。具體實施方法以下結合實施例對本發明的優選方案作進一步說明。以下實施例所采用的焊絲外皮均為低碳冷軋鋼帶卷制而成各實施例藥粉成分見表1表1實施例焊絲要分組成表(％wt)實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5聚氟乙烯1416.5192123libaf310.57.511.51315lif-1.53.55.58naf3.57.542.5-caf22.52.01.50.8-baf2-1.01.52.55srf24.52.51.51.0-mgo2.51.51.00.5-al2o34.52.01.51.00.5ti2o397.26.565.5sio2-1.52.534.0fe2o3-2.02.53.55mno1.510.5--li2co31.21.52.02.53na2co3-1.72.02.21.7al-mg粉56.589.510低碳錳鐵45.578.59ni粉56.57.48.910cr粉11.52.02.53.0ti粉11.31.61.92.5v粉0.070.090.110.130.15zr粉0.50.650.801.021.5mo粉22.63.23.85.0稀土氧化物0.50.650.800.951.5焊接試板為板厚為33.8mm的x100管線鋼，通過實驗所得到的焊縫金屬的力學性能見表2。表2力學性能匯總表當前第1頁12