[發(fā)明專(zhuān)利]一種大熱輸入焊接用結(jié)構(gòu)鋼及其制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110003640.4
• 申請(qǐng)日: 2011-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102080189A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱伏先;張朋彥;王國(guó)棟
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C38/54
• 分類(lèi)號(hào): C22C38/54;C22C38/58;C22C38/16;C21C5/28;C21C7/06;B21B37/74
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大專(zhuān)利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大熱輸入焊接用結(jié)構(gòu)鋼板及其制造方法。

背景技術(shù)

為提高施工效率、降低成本，在大型結(jié)構(gòu)物的施工中，焊接工序中相繼采用了多絲埋弧自動(dòng)焊、氣電立焊、電渣焊等大熱輸入焊接技術(shù)。國(guó)內(nèi)外相繼開(kāi)發(fā)出多種大熱輸入焊接用鋼板。

采用TiN機(jī)制來(lái)抑制CGHAZ晶粒粗化的方法提高焊接熱影響區(qū)的韌性，如專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00610047899.8“一種可大熱輸入焊接的低合金高強(qiáng)度鋼板及其制造方法”；專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00510047672.9“一種適合大線(xiàn)能量焊接的Nb-Ti微合金鋼及其冶煉方法”，其機(jī)理是因?yàn)門(mén)i與N結(jié)合成TiN，能夠阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大和增加鐵素體形核，合理控制鋼中Ti/N在2.4～3.2之間，會(huì)有效提高鋼板和焊接熱影響區(qū)的性能，其焊接熱輸入能夠達(dá)到150KJ/cm；如日本特公昭55-026164號(hào)公報(bào)、特開(kāi)昭61-253344、特開(kāi)平03-264614、特開(kāi)平04-143246及專(zhuān)利第2950076都公開(kāi)了采用Ti的氮化物或復(fù)合化物及析出物來(lái)促進(jìn)鐵素體的形核，提高CGHAZ韌性。但是，Ti在金屬中形成的TiN或Ti(CN)在焊接過(guò)程中，當(dāng)熔合線(xiàn)附近的溫度超過(guò)1400℃時(shí)，則超過(guò)了TiN本身的熔點(diǎn)，TiN在此溫度下幾乎全部溶解而失去了作用。所以，利用TiN機(jī)理來(lái)提高焊接熱影響區(qū)韌性，只能在遠(yuǎn)離熔合線(xiàn)溫度低于1300℃的區(qū)域或焊接熱輸入較低的情況下才會(huì)起到明顯作用。

而靠近熔合線(xiàn)溫度超過(guò)1400℃區(qū)域，眾多文獻(xiàn)公布了采用更高熔點(diǎn)的Ti的氧化物作為晶內(nèi)針狀鐵素體形核質(zhì)點(diǎn)，從而提高焊接熱影響區(qū)韌性的方法。如特開(kāi)昭61-79745、特開(kāi)昭62-103344、特開(kāi)昭61-117245，公布了含有Ti氧化物的鋼板能夠有效提高焊接熱影響區(qū)韌性，其原理是Ti氧化物的熔點(diǎn)高于鋼的熔點(diǎn)，在焊接熔合線(xiàn)部位不會(huì)溶解，成為穩(wěn)定的質(zhì)點(diǎn)，在焊接后的冷卻過(guò)程中，TiN、MnS等依附于其上析出，成為微細(xì)鐵素體的形核質(zhì)點(diǎn)，抑制對(duì)韌性有害的粗大鐵素體形成，防止脆化。但是，這種Ti氧化物在鋼中微細(xì)分散很困難，容易在金屬中粗大化或成為凝聚體，若不能控制形成微細(xì)彌散的Ti的氧化物，則會(huì)形成5μm以上的粗大Ti氧化物，成為結(jié)構(gòu)物破壞時(shí)的裂紋源、降低韌性。所以，如何使鋼中形成尺寸合理、數(shù)量多而且彌散分布的Ti氧化物，則成為眾多研究者努力的方向。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種大熱輸入用結(jié)構(gòu)鋼及其制造方法。該方法制造的鋼板，在400KJ/cm的大熱輸入焊接條件下，仍具有良好的低溫韌性。

本發(fā)明的大熱輸入焊接用鋼板，其化學(xué)組成按質(zhì)量百分比為：C：0.03～0.12wt％、Si：0.10～0.30wt％、Mn：1.2～2.0wt％、P：≤0.015wt％、S：≤0.008％wt％、Al：≤0.03wt％、Cr：≤0.5wt％、Mo：≤0.5wt％、Nb：≤0.03wt％、Ti：0.005～0.03wt％、Ni：0.01～1.0wt％、Cu：0.01～1.0wt％、B：0.0001～0.003wt％、Ca：0.0001～0.008wt％、N：0.002～0.007wt％、O：0.001～0.006wt％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

所述鋼板的碳當(dāng)量Ceq＝C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(％)≤0.40％。

本發(fā)明鋼的基本成分范圍限定理由說(shuō)明：

C：是確保鋼板強(qiáng)度所需的元素。C含量低于0.03％時(shí)，將不能保證高強(qiáng)度；若C含量高于0.12％時(shí)，會(huì)在大熱輸入焊接熱影響區(qū)中形成大量M-A島組織，焊接裂紋敏感性增加，降低HAZ韌性。

Si：是確保鋼板強(qiáng)度及冶煉脫氧的元素。Si含量過(guò)低，則脫氧效果不能有效發(fā)揮，若過(guò)高則鋼板的焊接熱影響區(qū)脆化，故Si上限為0.3％。

Mn：可確保鋼板強(qiáng)度并有利于韌性，Mn含量低于1.2％則不能保證鋼板的高強(qiáng)度和良好韌性；含量高于2.0％時(shí)，大線(xiàn)能量焊接時(shí)HAZ韌性劣化。

P：是作為雜質(zhì)混入的不可避免的元素，若超過(guò)0.015％則使鋼板延伸率及韌性顯著劣化，在冶煉成本能夠承受的范圍內(nèi)應(yīng)盡可能降低。