CN106238958A - 低氢系带焊皮焊条 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低氢系带焊皮焊条，其在具有690MPa以上级别屈服强度的高抗拉强度钢的焊接中具有优异的焊缝金属的抗裂性、强度和韧性，具有全姿势焊接中的良好焊接性能，并且具有优异的被覆剂的抗吸湿性和粘附性。所述低氢系带焊皮焊条包括涂布有被覆剂的钢芯线，并且在所述被覆剂中，各自基于所述低氢系带焊皮焊条的总质量，规定了按CO2计的金属碳酸盐的含量、按F计的金属氟化物的含量、TiO2的含量、ZrO2的含量、Al2O3的含量、按Li计的Li化合物的含量、和按Na计的Na化合物和按K计的K化合物的总和含量，并且在所述低氢系带焊皮焊条中，各自基于所述低氢系带焊皮焊条的总质量，规定了Mo和Cr的总和含量、C的含量、按Si计的Si和SiO2的总和含量、Mn的含量、和Ni的含量。

Description

低氢系带焊皮焊条
技术领域
本发明涉及低氢系带焊皮焊条。
背景技术
迄今为止已经开发了各种各样的用于高抗拉强度钢的低氢系带焊皮焊条(在下文中被适当地称为带焊皮焊条或简称为焊条)。作为其一个实例，专利文献1公开了用于具有950MPa级别抗拉强度的高抗拉强度钢的低氢系带焊皮焊条。在这种带焊皮焊条中，通过规定金属碳酸盐、金属氟化物、Mg等的含量、烘焙温度等，焊缝金属(weld metal)中可以因氧的量的降低而提高低温韧性，并且因氢的量的降低而提高抗裂性。此外，在专利文献1中描述的带焊皮焊条中，规定了金属碳酸盐和金属氟化物的适当的量，其可以确保焊缝金属中5ml/100g以下的扩散氢(diffusible hydrogen)量。
此外，专利文献2公开了用于具有880MPa以上的抗拉强度的高抗拉强度钢的低氢系带焊皮焊条。在这种带焊皮焊条中，规定了金属碳酸盐、金属氟化物等的最佳组分范围，并且此外，出于抑制在晶界处归因于晶界能量降低所导致的裂纹出现和裂纹扩展的目的，加入适量的B。由于这些特征，保证了良好的抗裂性。
另外，在专利文献3的低氢系带焊皮焊条中，规定了金属碳酸盐、金属氧化物和金属氟化物的适当的量，并且在确保3ml/100g以下的扩散氢量的同时实现了全姿势(all-position)焊接中的良好焊接性能。
引用清单
专利文献
[专利文献1]JP-A-H09-327793
[专利文献2]JP-A-H11-123589
[专利文献3]JP-A-2010-110817
发明概述
技术问题
在专利文献1中描述的带焊皮焊条中，焊缝金属中的扩散氢量是5ml/100g以下。然而，对于考虑了极厚板的焊接操作中的抗裂性来说，需要对焊缝金属中的扩散氢量应用更严苛的标准。
在专利文献2中描述的带焊皮焊条中，焊缝金属中的扩散氢量是3至5ml/100g。然而，对于具有780MPa以上的抗拉强度水平(690MPa以上级别的屈服强度水平)的高抗拉强度钢的抗裂性来说，需要对焊缝金属中的扩散氢量应用更严苛的标准。此外，在专利文献2中，未以任何方式注意到约-60℃的低温区域中的韧性。
在专利文献3中描述的带焊皮焊条中，提高了焊缝金属的抗裂性，但是为了进一步提高抗裂性，需要提高被覆剂(covering)的抗吸湿性。此外，从生产率的观点来看，还需要考虑被覆剂的粘附性。
此外，在带焊皮焊条中，除了提高焊缝金属的抗裂性、强度和韧性和提高被覆剂的抗吸湿性和粘附性之外，需要获得良好的焊接性能。本申请中的术语“焊接性能”意指电弧稳定性、去焊缝渣能力(slag detachability)和焊道(bead)形状的品质。
因此本发明的目的是提供一种低氢系带焊皮焊条，其在具有690MPa以上级别屈服强度的高抗拉强度钢的焊接中具有优异的焊缝金属的抗裂性、强度和韧性，具有全姿势焊接中的良好焊接性能，并且具有优异的被覆剂的抗吸湿性和粘附性。
技术方案
为了实现以上目的，本发明提供以下技术方案。
本发明中的低氢系带焊皮焊条包括涂布有被覆剂的钢芯线，并且在所述低氢系带焊皮焊条中，
基于所述低氢系带焊皮焊条的总质量，所述被覆剂含有，
金属碳酸盐：按CO2计(以CO2为换算值)，3.0质量％至7.5质量％，
金属氟化物：按F计，0.9质量％至3.0质量％，
TiO2≤0.30质量％，
ZrO2：0.4质量％至1.8质量％，
Al2O3≤0.15质量％，
Li化合物：按Li计，0.01质量％至0.12质量％，和
按Na计的Na化合物和按K计的K化合物的总和：0.30质量％至0.90质量％，并且
其中基于所述低氢系带焊皮焊条的所述总质量，所述低氢系带焊皮焊条含有，
Mo和Cr总计：0.06质量％至1.20质量％，
C≤0.06质量％，
Si和SiO2总计：按Si计，1.5质量％至3.0质量％，
Mn：0.9质量％至2.7质量％，和
Ni：1.2质量％至3.0质量％。
根据具有这样的结构的低氢系带焊皮焊条，在所述被覆剂中，基于所述低氢系带焊皮焊条的总质量，规定了按CO2计的金属碳酸盐的含量、按F计的金属氟化物的含量、TiO2的含量、ZrO2的含量、Al2O3的含量、按Li计的Li化合物的含量、以及按Na计的Na化合物和按K计的K化合物的总和含量，从而得到了具有优异的抗裂性、强度和韧性的焊缝金属。此外，提高了焊接性能，提高了被覆剂的抗吸湿性和粘附性。
此外，在所述低氢系带焊皮焊条中，基于所述低氢系带焊皮焊条的总质量，规定了Mo和Cr的总和含量、C的含量、按Si计的Si和SiO2的总和含量、Mn的含量、和Ni的含量，从而得到了具有优异的抗裂性、强度和韧性的焊缝金属。另外，提高了被覆剂的涂布性，并且改善了焊缝金属的焊道形状。此外，抑制了气孔的出现。
此外，在本发明的低氢系带焊皮焊条中，基于所述低氢系带焊皮焊条的所述总质量，所述被覆剂优选含有1.2质量％以上的Fe。
根据这样的特征，更大程度地提高了沉积速率。
此外，在本发明的低氢系带焊皮焊条中，基于所述金属碳酸盐的总质量，所述金属碳酸盐优选含有50质量％至80质量％的量的具有75μm以下粒径的金属碳酸盐。
根据这样的特征，扩散氢量倾向于降低，并且更大程度地提高了电弧稳定性。
另外，在本发明的低氢系带焊皮焊条中，以下式(1)的值是5至50。
(1.22×[Na]+1.49×[K])/[Li]····(1)
其中[Na]是所述被覆剂中按Na计的所述Na化合物的含量(质量％)，[K]是所述被覆剂中按K计的所述K化合物的含量(质量％)，并且[Li]是所述被覆剂中按Li计的所述Li化合物的含量(质量％)。
根据这样的特征，更大程度地提高了被覆剂的涂布性和抗吸湿性。
本发明的有益效果
根据本发明中的低氢系带焊皮焊条，可以在具有690MPa以上级别屈服强度的高抗拉强度钢的焊接中得到具有优异的抗裂性、强度和韧性的焊缝金属。此外，在具有690MPa以上级别屈服强度的高抗拉强度钢的焊接中，提高了全姿势焊接中的焊接性能。此外，被覆剂具有优异的抗吸湿性和粘附性。
实施方案描述
以下将详细描述本发明的实施方案。
本发明中的低氢系带焊皮焊条包括涂布有被覆剂的钢芯线，并且基于所述低氢系带焊皮焊条的总质量，所述被覆剂含有，预定量的金属碳酸盐、金属氟化物、TiO2、ZrO2、Al2O3和Li化合物以及作为其总量的预定量的Na化合物和K化合物。
此外，基于所述低氢系带焊皮焊条的总质量，所述低氢系带焊皮焊条含有预定量的C、Mn和Ni，预定量的作为其总量的Mo和Cr，和预定量的作为其总量的Si和SiO2。
金属碳酸盐的含量按CO2计，金属氟化物的含量按F计，Li化合物的含量按Li计，并且Na化合物和K化合物的总含量是按Na计的Na化合物和按K计的K化合物的总含量。此外，Si和SiO2的总含量按Si计。
以下将描述限定低氢系带焊皮焊条的组分的原因。
<被覆剂>
被覆剂作为焊剂组分被覆钢芯线周围。
在被覆剂中，以下将描述基于带焊皮焊条的总质量的按CO2计的金属碳酸盐的含量、按F计的金属氟化物的含量、TiO2的含量、ZrO2的含量、Al2O3的含量、按Li计的Li化合物的含量、和按Na计的Na化合物和按K计的K化合物的总和含量。
[金属碳酸盐：按CO2计，3.0质量％至7.5质量％]
当金属碳酸盐的含量按CO2计小于3.0质量％时，气体生成量不足，导致无法保持良好的屏蔽性。由于这种原因，焊缝金属中氢和氮的量增加，而导致焊缝金属的韧性和抗裂性的劣化。另一方面，当金属碳酸盐的含量按CO2计超过7.5质量％时，电弧将会不稳定，并且飞溅(spatter)的量增加。
因此，基于带焊皮焊条的总质量，被覆剂中金属碳酸盐的含量按CO2计在3.0质量％至7.5质量％的范围内。从更大程度地提高焊缝金属的韧性和抗裂性的观点来看，按CO2计的金属碳酸盐的含量优选为3.5质量％以上，并且更优选4.0质量％以上。此外，从更大程度地提高电弧稳定性的观点来看，其优选为7.0质量％以下，并且更优选6.5质量％以下。
[金属氟化物：按F计，0.9质量％至3.0质量％]
当金属氟化物的含量按F计小于0.9质量％时，熔融渣的粘度不足，导致焊道形状的劣化。另一方面，当金属氟化物的含量按F计超过3.0质量％时，电弧将会不稳定。
因此，基于带焊皮焊条的总质量，被覆剂中金属氟化物的含量按F计在0.9质量％至3.0质量％的范围内。从更大程度地改善焊道形状的观点来看，金属氟化物的含量按F计优选为1.5质量％以上。此外，从更大程度地提高电弧稳定性的观点来看，其优选为2.7质量％以下。
[TiO2≤0.30质量％]
TiO2增加了焊缝金属中的氧量和溶解于固体中的Ti的量。由于含有TiO2，在多层焊接中TiC沉淀在再加热部上，从而针状成核(acicularnucleation)能力降低。因此形成了粗板条状贝氏体，导致焊缝金属的韧性的降低。因此，应当抑制TiO2的含量。然而，允许以基于带焊皮焊条的总量高达0.30质量％的量含有TiO2。
因此，被覆剂中TiO2的含量为0.30质量％以下。从更大程度地提高焊缝金属的韧性的观点来看，TiO2的含量优选为0.20质量％以下，并且更优选0.10质量％以下。
尽管TiO2的含量优选为0质量％，但是难以将TiO2的含量控制为0质量％。因此，其下限可以为0.002质量％。
[ZrO2：0.4质量％至1.8质量％]
可以通过加入适量的ZrO2来改善焊道形状和焊道外观。当ZrO2的含量小于0.4质量％时，作为造渣剂的效果不足，导致焊道形状的劣化。另一方面，当ZrO2的含量超过1.8质量％时，熔渣变为玻璃状，而导致去焊缝渣能力的劣化。
因此，基于带焊皮焊条的总质量，ZrO2的含量在0.4质量％至1.8质量％的范围内。从更大程度地改善焊道形状的观点来看，ZrO2的含量优选为0.6质量％以上。此外，从更大程度地提高去焊缝渣能力的观点来看，其优选为1.5质量％以下。
[Al2O3≤0.15质量％]
在被覆剂中，通常加入Al2O3作为造渣剂。然而，在本发明中，已经发现，与常规焊条中的SiO2的含量相比更大程度地增加带焊皮焊条中SiO2的含量，并且将Al2O3的含量控制为0.15质量％以下而不有意添加它，对于提高去焊缝渣能力来说是有效的。
因此，基于带焊皮焊条的总质量，Al2O3的含量为0.15质量％以下。从更大程度地提高去焊缝渣能力的观点来看，Al2O3的含量优选为0.10质量％以下，并且更优选0.05质量％以下。
尽管Al2O3的含量优选为0质量％，但是难以将Al2O3的含量控制为0质量％。因此，其下限可以为0.002质量％。
[Li化合物：按Li计，0.01质量％至0.12质量％]
出于提高被覆剂的抗吸湿性目的，通常在水玻璃中加入Li。当Li化合物的含量按Li计小于0.01质量％时，不能获得提高被覆剂的抗吸湿性的效果。另一方面，当Li化合物的含量按Li计超过0.12质量％时，尽管得到了优异的抗吸湿性，但水玻璃的粘度降低而使在被覆剂的被覆步骤中作为润滑剂的性能劣化。从而被覆剂操作变得困难，并且粘附强度降低，并且因此，易于出现被覆之后的被覆剂脱落和干燥期间的干燥裂纹。
因此，基于带焊皮焊条的总质量，被覆剂中Li化合物的含量按Li计在0.01质量％至0.12质量％的范围内。从更大程度地提高被覆剂的抗吸湿性的观点来看，按Li计的Li化合物的含量优选为0.02质量％以上，并且更优选0.05质量％以上。此外，从更大程度地改善被覆剂操作和更大程度地抑制被覆之后被覆剂的脱落和干燥期间干燥裂纹的出现的观点来看，其优选为0.10质量％以下，并且更优选0.08质量％以下。
[按Na计的Na化合物和按K计的K化合物的总计：0.30质量％至0.90质量％]
为了确保被覆剂的粘附性和电弧稳定性加入Na和K。当按Na计的Na化合物和按K计的K化合物的总含量小于0.30质量％时，电弧将会不稳定，并且被覆剂的粘附强度降低，并且因此，易于出现被覆之后的被覆剂脱落和干燥期间的干燥裂纹。另一方面，当按Na计的Na化合物和按K计的K化合物的总含量超过0.90质量％时，被覆剂的抗吸湿性劣化。
因此，基于带焊皮焊条的总质量，被覆剂中按Na计的Na化合物和按K计的K化合物的总含量在0.30质量％至0.90质量％的范围内。从更大程度地提高电弧稳定性和更大程度地抑制被覆之后被覆剂的脱落和干燥期间干燥裂纹的出现的观点来看，按Na计的Na化合物和按K计的K化合物的总含量优选为0.40质量％以上，并且更优选0.50质量％以上。此外，从更大程度地提高被覆剂的抗吸湿性的观点来看，其优选为0.80质量％以下，并且更优选0.70质量％以下。
[剩余部分]
被覆剂优选由上述各组分以及铁和不可避免的杂质组成。被覆剂的剩余部分主要由各种Fe合金(如Fe-Si、Fe-Mo和Fe-Cr)和源自铁粉的Fe组成。此外，作为所包含的不可避免的杂质，其实例包括P、S、V、Nb、Sn等。此外，还可以包含CaCO、BaCO等作为剩余部分。
在被覆剂中，可以规定基于带焊皮焊条的总质量的Fe的含量。
[Fe：1.2质量％以上]
如上所述，被覆剂的剩余部分主要由各种Fe合金(如Fe-Si、Fe-Mo和Fe-Cr)和源自铁粉的Fe组成。当Fe含量增加时，沉积速率提高，这可以提高焊接操作效率。在本发明中，当Fe含量为1.2质量％以上时，沉积速率提高，导致焊接操作效率的提高。
因此，基于带焊皮焊条的总质量，被覆剂中的Fe含量优选为1.2质量％以上。尽管没有具体地规定其上限，Fe含量可以为，例如，10.0质量％以下。
<低氢系带焊皮焊条>
以下将描述在整个带焊皮焊条中，即在包括钢芯线和被覆剂的整个焊条中，基于带焊皮焊条的总质量，Mo和Cr的总和含量、C的含量、按Si计的Si和SiO2的总和含量、Mn的含量、和Ni的含量。
[Mo和Cr总计：0.06质量％至1.20质量％]
带焊皮焊条可以通过加入适合量的Cr和Mo稳定地确保焊缝金属的强度。可以通过单一加入Cr或Mo或者通过合并加入Cr和Mo来加入Cr和Mo。然而，当Mo含量和Cr含量的总和小于0.06质量％时，不能足够地保证焊缝金属的强度。另一方面，当Mo含量和Cr含量的总和超过1.20质量％时，焊缝金属的强度过度增加，并且韧性劣化。此外，其还导致了冷裂纹。
因此，基于带焊皮焊条的总质量，在整个带焊皮焊条中的Mo含量和Cr含量的总和在0.06质量％至1.20质量％的范围内。从更适宜地提高焊缝金属的强度的观点来看，Mo含量和Cr含量的总和优选为0.20质量％以上，并且更优选0.40质量％以上。此外，从更大程度地抑制焊缝金属的强度的过度增加、更大程度地提高韧性和抑制冷裂纹的观点来看，其优选为1.0质量％以下，并且更优选0.80质量％以下。
[C：≤0.06质量％]
C是确保焊缝金属的强度的有效组分。然而，在具有690MPa以上的屈服强度的焊缝金属中，强度由于C的加入而变得过高，并且韧性由于岛形马氏体的形成而劣化。
因此，基于带焊皮焊条的总质量，将在整个带焊皮焊条中的C含量调节为0.06质量％以下。从抑制焊缝金属的强度的过度增加和韧性的劣化的观点来看，C含量优选为0.04质量％以下，并且更优选0.02质量％以下。
[Si和SiO2化合物的总计：按Si计，1.5质量％至3.0质量％]
Si是脱氧剂，并且是具有确保焊缝金属的强度和降低氧量的效果的元素。此外，需要在被覆剂中加入SiO2作为造渣剂或粘合剂。当Si含量和SiO2含量的总和按Si计小于1.5质量％时，不能得到作为造渣剂或脱氧剂的效果，并且在制造中的被覆剂的涂布性劣化，或者焊缝金属的韧性由于不足的脱氧而劣化。另一方面，当Si含量和SiO2含量的总和按Si计超过3.0质量％时，熔渣变为玻璃状而导致去焊缝渣能力的劣化，并且焊缝金属的粘度增加而导致与基底材料差的适合度，造成了焊道形状的劣化。
因此，基于带焊皮焊条的总质量，在整个带焊皮焊条中的Si含量和SiO2含量的总和按Si计在1.5质量％至3.0质量％的范围内。从更大程度地提高被覆剂的涂布性或更大程度地提高焊缝金属的韧性的观点来看，按Si计的Si含量和SiO2含量的总和优选为1.8质量％以上，并且更优选2.0质量％以上。此外，从更大程度地提高去焊缝渣能力和更大程度地改善焊道形状的观点来看，其优选为2.7质量％以下，并且更优选2.6质量％以下。
尽管Si和SiO2各自为必需组分，未具体规定这些单独含量。如上所述，仅需要按Si计的Si和SiO2的总含量应当满足规定的值。然而，从提高焊缝金属的强度和提高韧性的观点来看，Si的含量优选在0.3质量％至1.5质量％的范围内。此外，从作为造渣剂或粘合剂提高涂布性和改善焊道形状的观点来看，SiO2的含量按Si计优选在0.7质量％至1.5质量％的范围内。
[Mn：0.9质量％至2.7质量％]
与Si类似，Mn是用于提高焊缝金属的韧性的元素，并且作为脱氧剂加入。当Mn含量小于0.9质量％时，脱氧变得不足而导致气孔的出现。另一方面，当Mn含量超过2.7质量％时，焊缝金属的强度过度增加而使冷裂纹敏感性增加。
因此，基于带焊皮焊条的总质量，在整个带焊皮焊条中的Mn含量在0.9质量％至2.7质量％的范围内。从更大程度地抑制气孔的出现的观点来看，Mn含量优选为1.0质量％以上。此外，从进一步降低冷裂纹敏感性的观点来看，其优选为2.5质量％以下。
[Ni：1.2质量％至3.0质量％]
Ni是用于确保焊缝金属的强度和韧性的极重要的元素。然而，当Ni含量小于1.2质量％时，不能获得足够的韧性提高效果。另一方面，当Ni含量超过3.0质量％时，热裂纹出现的可能性增加。
因此，基于带焊皮焊条的总质量，在整个带焊皮焊条中的Ni含量在1.2质量％至3.0质量％的范围内。从更大程度地提高韧性的观点来看，Ni含量优选为1.5质量％以上。此外，从更大程度地降低热裂纹出现的可能性的观点来看，其优选为2.5质量％以下。
[剩余部分]
带焊皮焊条优选由上述各组分以及由钢芯线和被覆剂中的换算值排除的组分、铁和不可避免的杂质组成。
整体的带焊皮焊条的剩余部分是由钢芯线和被覆剂中的换算值排除的组分、钢芯线和被覆剂的不可避免的杂质、和钢芯线的Fe。
[金属碳酸盐中具有75μm以下的粒径的金属碳酸盐：50质量％至80质量％]
此外，在低氢系带焊皮焊条中，基于金属碳酸盐的总质量，被覆剂中具有75μm以下的粒径的金属碳酸盐的含量优选在50质量％至80质量％范围内。
金属碳酸盐的粒度对于扩散氢量和电弧稳定性有影响。当具有75μm以下的粒径的金属碳酸盐的含量为50％以上时，扩散氢量降低。另一方面，当具有75μm以下的粒径的金属碳酸盐的含量为80质量％以下时，可以较好地维持电弧稳定性。
因此，在整个金属碳酸盐中具有75μm以下的粒径的金属碳酸盐的含量优选在50质量％至80质量％范围内。从更大程度地降低扩散氢量的观点来看，具有75μm以下的粒径的金属碳酸盐的含量更优选为55质量％以上。此外，从保持较好的电弧稳定性的观点来看，其更优选为70质量％以下。
具体如下所示，可以通过使用摇筛机进行具有75μm以下的粒径的金属碳酸盐的测量。
使用由Seishin Enterprise Co.，Ltd.制造的RPS-105，通过筛根据JIS Z8801-1：2006分离具有75μm以下的粒径的金属碳酸盐。在这种情况中，作为筛分条件，声波频率为80Hz，脉冲间隔为1秒，并且分级时间为2分钟。
可以通过使用具有不同粒度分布的原料并且改变它们的共混比将具有75μm以下的粒径的金属碳酸盐的含量控制为50质量％至80质量％。
此外，在带焊皮焊条中，以下式(1)的值优选在5至50范围内。
(1.22×[Na]+1.49×[K])/[Li]····(1)
其中[Na]是所述被覆剂中按Na计的所述Na化合物的含量(质量％)，[K]是所述被覆剂中按K计的所述K化合物的含量(质量％)，并且[Li]是所述被覆剂中按Li计的所述Li化合物的含量(质量％)。
[式(1)的值：5至50]
碱组分对被覆剂的粘附强度和抗吸湿性的影响的程度被认为与各元素的原子半径相关。当取Li的原子半径为1时，将Na的原子半径表示为1.22，并且将K的原子半径表示为1.49。通过上述式(1)的参数，其中Na和K位于分子并且Li位于分母，可以同时评价被覆剂的粘附强度和抗吸湿性。
当式(1)的值为5以上时，提高了被覆剂的涂布性。另一方面，当式(1)的值为50以下时，提高了被覆剂的抗吸湿性。因此，式(1)的值优选在5至50范围内。从更大程度地提高涂布性的观点来看，式(1)的值更优选为20以上。此外，从更大程度地提高抗吸湿性的观点来看，其更优选为30以下。
已经由实验结果统计学确定了式(1)。
[被覆率]
尽管没有具体规定，被覆剂在带焊皮焊条上的被覆率优选在22质量％至45质量％范围内。被覆率通过“(被覆剂的质量)/(焊条的总质量)×100”计算。当被覆剂的被覆率为22质量％以上时，熔池的屏蔽不大可能变得不足，并且焊缝金属中的N量和扩散氢量变得易于降低。由于这种原因，焊缝金属的韧性和抗裂性倾向于提高。另一方面，当被覆率为45质量％以下时，电弧将会易于更稳定。如在本文中所使用的被覆率是在烘焙之后被覆剂与整个焊条的比率。
[用于制造低氢系带焊皮焊条的方法]
本发明中的低氢系带焊皮焊条可以，例如，如下所示制造。
首先，在上述钢芯线周围被覆涂布上述被覆剂，从而使用常规焊条涂布机借助粘合剂如以硅酸钠或硅酸钾为代表的水玻璃提供22质量％至45质量％的被覆率。之后，为了移除水，470至540℃进行烘焙。
被覆剂的上述组分的含量是被覆涂布和烘焙之后的焊条(焊条产品)的值。此外，被覆率是在烘焙之后被覆剂基于整个焊条的比率。
实施例
以下将参照与在本发明范围外的比较例相比的在本发明的范围内的实施例来描述本发明中的有益效果。
在具有4.0mm的直径的钢芯线周围被覆涂布被覆剂，从而使用常规焊条涂布机提供基于带焊皮焊条的总质量在22质量％至45质量％范围内的被覆率。之后，为了移除水，470至540℃进行烘焙。因此，实验性地制造由表1和2中所示的化学组分组成的各个带焊皮焊条。被覆剂的组分的含量是被覆涂布和烘焙之后的焊条(焊条产品)的值。此外，被覆率是在烘焙之后被覆剂基于整个焊条的比率。
使用各个带焊皮焊条进行焊接。评价焊接性能，并且评价所得到的焊缝金属的机械性能和扩散氢量。此外，评价被覆剂的抗吸湿性和粘附性。在机械性能、抗吸湿性和扩散氢量的试验中的再干燥在各个试验之前进行，并且不重复进行。
在表中，下划线的值在本发明范围外。此外，在表2中，“tr.”表示不能检测的痕量。此外，在表2中，组分的剩余部分是：由钢芯线和被覆剂中的换算值排除的组分、钢芯线和被覆剂的不可避免的杂质、和钢芯线的Fe。
[表1]
钢芯线 C Si Mn P S N Fe
A ＜0.01 0.01 0.45 0.003 0.009 0.0050 剩余部分
B 0.02 0.02 0.51 0.004 0.006 0.0041 剩余部分
C 0.04 0.01 0.47 0.005 0.006 0.0030 剩余部分
*除了Fe之外，剩余部分还包含不可避免的杂质。
各个试验的评价标准如下。
<机械性能>
通过根据JIS Z 3111：2005的方法评价焊缝金属的机械性能。使用JIS G3106：2008 SM490A(板厚度：20mm)作为用于焊接的钢板(基底材料)。槽形状为20°角V形槽，并且根部间隙为16mm。焊接位置为平焊位置，极性为DCEP(直流正接(Direct Current Electrode Plus))，焊接电流为150至160A，电弧电压为22至23V，焊接热量输入为2.0至2.1kJ/mm，并且预热层间温度为90至110℃。在焊接之前，将焊条在350℃的温度条件下加热1小时，以用于被覆剂的再干燥。
对于机械性能来说，通过0.2％屈服强度评价焊缝金属的强度，并且通过-60℃的摆锤冲击试验的吸收的能量(vE-60℃)来评价焊缝金属的韧性。之后，将具有690至900MPa的0.2％屈服强度和69J以上的吸收的能量评价为良好。
<焊接性能>
在焊接中当评价机械性能时评价焊接性能。通过电弧稳定性、去焊缝渣能力和焊道形状来评价焊接性能。各自基于1至5的五点级别进行感官评价，并且将3以上评判为良好。
对于焊道形状，评价焊道的平滑性，并且对于去焊缝渣能力，在焊接之后，评价当用风铲移除时熔渣是否容易剥离。
<被覆剂的抗吸湿性>
通过下列方式评价被覆剂的抗吸湿性：将通过在350℃的温度条件下加热1小时再干燥的带焊皮焊条暴露在30℃的温度和80％的相对湿度的气氛中6小时，并且通过Karl Fischer法(蒸发法)测量由被覆剂吸收的水的量。为了在测量时将水从被覆剂中蒸发，在750℃进行加热，并且将干燥空气作为载气引入至测量装置。作为结果，将被覆剂中水的量(在表中以KF水分吸收表示)为3000质量ppm以下评判为良好。
<被覆剂的粘附性>
对于被覆剂的粘附性，首先，在烘焙之后，视觉观察被覆剂的表面上是否存在裂纹，并且之后，基于1至5的五点级别感官评价焊接期间保护鞘(protective sheath)的稳定性。作为结果，将3以上评判为良好。
<扩散氢量>
通过根据JIS Z 3118：2007的方法测量焊缝金属中的扩散氢量。在平焊位置，采取极性为DCEP(直流正接)，在150至160A的焊接电流、22V的电弧电压和180mm/分钟的焊接速度的条件下进行单道(one-pass)焊接。在这种情况中，对于焊接气氛来说，温度为20℃，并且湿度为10％RH。在焊接之前，将每个焊条在350℃的温度条件下加热1小时，以用于被覆剂的再干燥。
测量通过焊接得到的焊缝金属中的扩散氢量。作为结果，将扩散氢量(在表中表示为[H]D)为3.0mL/100g以下评判为良好。
测量结果在表3中示出。在表中，下划线的值不满足评价标准。
如在表3中所示，在本发明的范围内的试验编号1至26(实施例)已经在所有评价项目中提供了良好结果。
另一方面，在本发明范围外的试验编号27至40(比较例)已经提供了以下结果。
在编号27中，被覆剂的抗吸湿性差，因为被覆剂中的Li含量小于下限值。
在编号28中，被覆剂的粘附性差，因为被覆剂中的Li含量超过上限值。
在编号29中，去焊缝渣能力差，因为被覆剂中的ZrO2含量超过上限值。
在编号30中，去焊缝渣能力差，因为被覆剂中的Al2O3含量超过上限值。此外，强度过度增加并且韧性差，因为“钢芯线+被覆剂”中的C含量超过上限值。
在编号31中，焊道形状差，因为被覆剂中的ZrO2含量小于下限值。此外，强度过度增加，因为“钢芯线+被覆剂”中的Mn含量超过上限值。
在编号32中，电弧稳定性差，因为被覆剂中的金属氟化物的含量超过上限值。此外，强度差，因为“钢芯线+被覆剂”中的Mo含量和Cr含量的总和小于下限值。
在编号33中，扩散氢量高并且韧性差，因为被覆剂中的金属碳酸盐的含量小于下限值。此外，去焊缝渣能力和焊道形状差，因为“钢芯线+被覆剂”中的Si含量和SiO2含量的总和超过上限值。
在编号34中，出现热裂纹，因为“钢芯线+被覆剂”中的Ni含量超过上限值。
在编号35中，电弧稳定性差，因为被覆剂中的金属碳酸盐的含量超过上限值。此外，强度过度增加并且韧性差，因为“钢芯线+被覆剂”中的Mo含量和Cr含量的总和超过上限值。
在编号36中，韧性差，因为“钢芯线+被覆剂”中的Ni含量小于下限值。此外，沉积速率降低，因为被覆剂中的Fe含量小于下限值。
在编号37中，出现气孔，因为“钢芯线+被覆剂”中的Mn含量小于下限值。此外，被覆剂的电弧稳定性和粘附性差，因为被覆剂中的Na含量和K含量的总和小于下限值。
在编号38中，焊道形状差，因为被覆剂中的金属氟化物的含量小于下限值。此外，被覆剂的抗吸湿性差，因为被覆剂中的Na含量和K含量的总和超过上限值。
在编号39中，韧性差，因为被覆剂中的TiO2含量超过上限值。
在编号40中，韧性差，因为“钢芯线+被覆剂”中的Si含量和SiO2含量的总和小于下限值。此外，由于涂布性劣化，被覆剂的粘附性劣化。
尽管已经参照实施方案和实施例详细地描述了本发明，本发明的主旨不限于上述内容，并且本发明的范围和权利应当广泛地解释为基于权利要求。不言而喻，可以基于上述描述广泛地修改或改变本发明的内容。

Claims (5)

1.一种低氢系带焊皮焊条，所述低氢系带焊皮焊条包含涂布有被覆剂的钢芯线，
其中基于所述低氢系带焊皮焊条的总质量，所述被覆剂含有，
金属碳酸盐：按CO2计，3.0质量％至7.5质量％，
金属氟化物：按F计，0.9质量％至3.0质量％，
TiO2≤0.30质量％，
ZrO2：0.4质量％至1.8质量％，
Al2O3≤0.15质量％，
Li化合物：按Li计，0.01质量％至0.12质量％，和
按Na计的Na化合物和按K计的K化合物的总和：0.30质量％至0.90质量％，并且
其中基于所述低氢系带焊皮焊条的所述总质量，所述低氢系带焊皮焊条含有，
Mo和Cr总计：0.06质量％至1.20质量％，
C≤0.06质量％，
Si和SiO2总计：按Si计，1.5质量％至3.0质量％，
Mn：0.9质量％至2.7质量％，和
Ni：1.2质量％至3.0质量％。
2.根据权利要求1所述的低氢系带焊皮焊条，其中基于所述低氢系带焊皮焊条的所述总质量，所述被覆剂含有1.2质量％以上的Fe。
3.根据权利要求1所述的低氢系带焊皮焊条，其中基于所述金属碳酸盐的总质量，所述金属碳酸盐含有50质量％至80质量％的量的具有75μm以下粒径的金属碳酸盐。
4.根据权利要求2所述的低氢系带焊皮焊条，其中基于所述金属碳酸盐的总质量，所述金属碳酸盐含有50质量％至80质量％的量的具有75μm以下粒径的金属碳酸盐。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的低氢系带焊皮焊条，其中以下式(1)的值是5至50，
(1.22×[Na]+1.49×[K])/[Li]····(1)
其中[Na]是所述被覆剂中按Na计的所述Na化合物的含量(质量％)，[K]是所述被覆剂中按K计的所述K化合物的含量(质量％)，并且[Li]是所述被覆剂中按Li计的所述Li化合物的含量(质量％)。
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