[發明專利]一種大線能量焊接熱影響區低M-A含量的鋼板

無效

• 申請號: 200910248755.2
• 申請日: 2009-12-22
• 公開（公告）號: CN102102162A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發明（設計）人: 付魁軍;郝森;馬玉璞;李云;王佳驥;呂冬;及玉梅;劉芳芳;韓鵬
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C22C38/58;C22C38/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種低合金鋼制造領域的焊接結構鋼，尤其是一種適應大線能量焊接，在焊接熱影響區具有低M-A含量的焊接結構鋼板。

背景技術

近年在船舶、海洋工程、油氣儲罐、高層建筑、橋梁等焊接結構的建造中，為提高焊接效率的要求越來越高。各種多絲埋弧焊、氣電立焊、電渣焊等高大線能量的焊接方法得到廣泛采用。但傳統的低合金鋼板進行大線能量焊接時，由于焊接熱循環的作用，在熱輸入超過50kJ/cm情況下，焊接熱影響區性能會發生嚴重惡化。由于焊接粗晶區的溫度接近母材的熔化溫度，大線能量焊接使高溫區停留時間延長了十幾倍至幾十倍，致使奧氏體晶粒發生異常長大。另外，大線能量焊接時，粗晶區易于產生上貝氏體組織。粗大的上貝氏體組織中分布著大量的條狀M-A組元，為裂紋擴展提供了通道，造成熱影響區的塑性和低溫韌性的急劇下降。因此按傳統方法生產的鋼板不適應大線能量焊接。

在本發明前，已經有一些大線能量用鋼的公開報道。新日鐵株式會社申請的專利“大線能量焊接的焊接熱影響區的低溫韌性優異的厚高強度鋼板”加入0.8％以上的Ni，利用Ni提高熱影響區韌性，降低脆性轉變溫度。但Ni的加入會帶來成本的大幅度提高。

日本川崎制鐵株式會社申請的專利“熱量輸入500kJ/cm以上的大熱量輸入焊接用鋼及其制造方法”(申請號96105716.8)和武漢鋼鐵公司申報的專利“高熱輸入焊接非調質高韌性低溫鋼及其制造方法”(申請號01128316.5)的共同特點是加入B，利用BN和Ca或Re的氧化物抑制熱影響區晶粒長大，提高熱影響區性能。但是B的加入經常產生副作用，B很容易在晶界偏聚，造成母材韌性的嚴重下降。目前尚無良好的控制B的措施。

日本神鋼公司申請的專利“High?tensile?strength?steel?product?forhigh?heat?input?welding，having?excellent?toughness?in?heat-affectedzone”(EP?1052303A2，申請號11019810.2)通過優化鋼中夾雜物成分，利用Ti的氧化物的高溫穩定性阻止奧氏體晶粒長大，改善熱影響區韌性。但是，Ti的氧化物形成溫度高于鋼水的凝固溫度，析出的氧化物粒子生長不受阻礙，大顆粒夾雜不僅起不到抑制晶粒長大的作用，還會破壞母材和熱影響區的韌性。因此，這種方法在生產中很難起到良好效果。

韓國浦項公司申請的專利“用于焊接結構的具有TiN+ZrN析出相的鋼板及其制造方法和使用該鋼板的焊接結構”(申請號01804513.8)通過提高N的含量來獲得較多的TiN以阻止焊接熱影響區的晶粒長大，由于N提高后對鋼的連鑄性能影響很壞，鑄坯裂紋很難避免。為解決高N鋼不能連鑄的問題，發明人采用在加熱過程中滲N工序，致使生產工藝復雜，生產效率低下。

上述技術的目的主要是控制熱影響區的晶粒長大，同時促進鐵素體組織的形成。但應用上述技術均不能控制熱影響區中的M-A組元含量。而M-A組元是一種脆性項，經常成為裂紋的生長場所。如含量達到4％以上會對韌性產生極為不利的作用。

不能控制熱影響區中M-A組元含量，韌性低下是現有技術的主要不足。

發明內容

為了克服上述缺陷，本發明所要解決的技術問題在于提供一種能夠減少大線能量焊接熱影響區M-A組元含量、提高焊接區性能，屈服強度在355MPa～460MPa，適于大線能量焊接的低合金焊接結構鋼。

本發明的具體技術方案如下：

本發明人發現，通過對化學成分的合理設計，可有效解決上述問題。本發明包括：

(1)一種大線能量焊接熱影響區低M-A含量的鋼板，其特征在于，用質量百分數表示，含有C：0.04％～0.12％、Si：0.10％～0.40％、Mn：1.10％～1.80％、P：≤0.020％、S：≤0.008％、Nb：0.010％～0.060％、Ti：0.008％～0.025％、N：0.0030％～0.080％，Al：0.010％～0.050％，V：0.005～0.07％，并且滿足Nb+V≤0.09％，2.5≤Ti/N≤3.5，余量為Fe及不可避免的雜質。

(2)一種大線能量焊接熱影響區低M-A含量的鋼板，其特征在于，用質量百分數表示，進一步含有Cr：0.08％～0.40％、Ni：0.15％～0.40％、Cu：0.10％～0.80％，Mo：0.05～0.30％中的一種或多種。

(3)一種大線能量焊接熱影響區低M-A含量的鋼板，其特征在于，用質量百分數表示，應保證碳當量：