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本文针对水下湿法焊接的特点和问题，研制了中性-金红石型药皮焊条，熔渣碱度为1.124，焊接接头扩散氢含量为56ml/100g。采用自制药皮焊条进行水下焊接试验，焊缝熔渣覆盖率高，脱渣性良好，焊缝成形美观。在原渣系基础上，通过焊条药皮向焊缝过渡合金化元素，着重分析了熔覆金属中Ni、Mo、Ti含量的变化对接头微观组织的影响，并对接头的力学性能进行测试和分析，研究了合金元素在水下湿法焊接中的过渡行为。对于Mn-Si-Ni-Mo-Ti合金系焊条药皮，计算得出Ni、Mo的过渡系数均达到90%以上，而Mn、Si、Ti三种元素由于焊接过程中的烧损过渡系数较低，其中Ti元素的过渡系数仅为4.03%。Ni元素的添加抑制了焊缝柱状晶区粗大棒状PF(Proeutectoid Ferrite)的形成，当Ni含量从0增加至3.16wt.%时，PF的数量呈减小趋势，Ni含量在2.04~2.45wt.%之间时，焊缝中出现30%以上的AF(AcicularFerrite)。随着Ni含量的增加，全焊缝抗拉强度提高，最高抗拉强度达到640MPa。而冲击韧性则呈先增加后减小的趋势，最高冲击韧性在Ni含量为2.2~2.5wt.%之间时获得。其中熔覆金属Ni含量为2.45wt.%的焊条0℃冲击韧性为63.59J/cm2，且焊缝的断后延伸率达到14%，表现出良好的塑性和韧性，力学性能指标达到了AWS D3.6-2010的Class A级焊缝标准。Mo元素的添加进一步抑制了焊缝柱状晶区粗大棒状PF的形成，但Mo含量过高，达到0.609wt.%时，焊缝中形成板条状无碳贝氏体、马氏体等脆硬组织。而随着焊条药皮中Ti和B含量的增加，焊缝中AF的形核数量逐渐增多。当焊缝中Ti含量达到0.016~0.018wt.%时，AF含量达到80~95%，焊缝组织为均匀的细晶铁素体，是水下湿法焊接期望获得的焊缝组织。而当药皮中Ti和B含量继续增加时，焊缝中出现大量贝氏体组织和M-A组元，微观组织开始恶化。随着熔覆金属中Ni、Mo及其他合金元素含量的增加，焊缝平均硬度提高，同时全焊缝抗拉强度提高，平均Mo含量每增加0.3wt.%，焊缝抗拉强度约提高60MPa，最高全焊缝抗拉强度为682.5MPa。但Mo元素添加过量后，在提高焊缝强度的同时会大幅降低焊缝塑性和韧性。其中含有0.652wt.%Mn、0.34wt.%Si、2.45wt.%Ni、0.357wt.%Mo、0.016wt.%Ti的焊缝，在获得592MPa强度的同时，保持较好的韧性，0℃冲击韧性为53.97J/cm2，断后延伸率达到16.2%。