[發明專利]脆性裂紋傳播停止特性優良的大線能量焊接用高強度鋼板及其制造方法

在審

• 申請號: 201380075179.0
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN105102651A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 中島孝一;竹內佳子;長谷和邦;三田尾真司
• 申請（專利權）人: 杰富意鋼鐵株式會社
• 主分類號: C22C38/00
• 分類號: C22C38/00;C21D1/26;C21D8/02;C22C38/14;C22C38/58
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 魯雯雯;金龍河

技術領域

本發明涉及脆性裂紋傳播停止特性(brittlecrackarrestability)優良的大線能量焊接(highheatinputwelding)用高強度鋼板(high-strengththicksteelplate)及其制造方法，特別涉及適合用于船舶的板厚50mm以上的高強度鋼板。

背景技術

對于船舶等大型結構物而言，脆性斷裂(brittlefracture)所帶來的事故對經濟和環境產生的影響很大。因此，通常要求提高安全性，對于所使用的鋼材，要求使用溫度下的靭性(toughness)、和脆性裂紋傳播停止特性。

集裝箱船、散裝貨輪等船舶在其結構上將高強度的厚壁材料用于船體外板(outerplateofship'shull)。最近，隨著船體的大型化，正在進一步發展高強度厚壁化，通常，鋼板的脆性裂紋傳播停止特性具有越是高強度或越是厚壁材料越變差的傾向，因此，對脆性裂紋傳播停止特性的要求也進一步提高。

作為使鋼材的脆性裂紋傳播停止特性提高的方法，一直以來已知增加Ni含量的方法，在液化天然氣(LNG：LiquefiedNaturalGas)的儲罐中，以商業規模使用9％Ni鋼。

但是，Ni量的增加不得不使成本大幅上升，因此，難以應用于LNG儲罐以外的用途。

另一方面，對于沒有達到LNG這樣的極低溫(ultralowtemperature)的、用于船舶或管線的、板厚小于50mm的比較薄的鋼材，可以通過TMCP(Thermo-MechanicalControlProcess，熱機械控制工藝)法實現細粒化而使低溫靭性提高，從而賦予優良的脆性裂紋傳播停止特性。

另外，在專利文獻1中提出了為了在不使合金成本上升的前提下使脆性裂紋傳播停止特性提高而將表層部的組織超微細化(ultrafinegrainedsteel)的鋼材。

專利文獻1記載的脆性裂紋傳播停止特性優良的鋼材的特征在于，著眼于脆性裂紋傳播時在鋼材板厚表層部產生的剪切唇(塑性變形區域shear-lips)對脆性裂紋傳播停止特性的提高有效，使剪切唇部分的晶粒微細化，從而吸收傳播的脆性裂紋所具有的傳播能量。

此外，在專利文獻1中記載了如下內容：通過熱軋后的控制冷卻將板厚表層部分冷卻至Ar₃相變點(transformationpoint)以下，然后，停止控制冷卻(controlledcooling)，將板厚表層部分再加熱(recuperate)至相變點以上，反復進行1次以上上述工序，在此期間對鋼材實施軋制，由此使其反復發生相變或加工再結晶，在板厚表層部分生成超微細的鐵素體組織(ferritestructure)或貝氏體組織(bainitestructure)。

另外，專利文獻2中記載了如下內容：對于以鐵素體-珠光體(pearlite)作為主體顯微組織的鋼材，為了使脆性裂紋傳播停止特性提高，重要的是鋼材的兩表面部由具有50％以上鐵素體組織的層構成，所述鐵素體組織具有圓等效粒徑(circle-equivalentaveragegrainsize)為5μm以下、長徑比(aspectratioofthegrains)為2以上的鐵素體晶粒，并且抑制鐵素體粒徑的偏差。作為抑制偏差的方法，將精軋中的每1個道次的最大壓下率(maximumrollingreduction)設定為12％以下，從而抑制局部的再結晶現象。

但是，專利文獻1、2中記載的脆性裂紋傳播停止特性優良的鋼材是通過僅將鋼材板厚表層部暫時冷卻后再進行再加熱、并且在再加熱中實施加工而得到特定的組織，因此，在實際生產規模下不易控制。特別是對于板厚超過50mm的厚壁材料而言，是對軋制、冷卻設備的負荷大的工藝。

另一方面，專利文獻3中記載了不僅著眼于鐵素體晶粒的微細化、而且著眼于形成在鐵素體晶粒內的亞晶粒(subgrain)而使脆性裂紋傳播停止特性提高的TMCP延伸技術。

具體而言，在板厚為30～40mm的鋼板的情況下，無需進行鋼板表層的冷卻以及再加熱等復雜的溫度控制，通過下述條件使脆性裂紋傳播停止特性提高：(a)確保微細的鐵素體晶粒的軋制條件、(b)在鋼材板厚的5％以上的部分中生成微細鐵素體組織的軋制條件、(c)在微細鐵素體中使織構(texture)發達并且利用熱能將通過加工(軋制)引入的位錯(dislocation)再配置而形成亞晶粒的軋制條件、(d)抑制形成的微細鐵素體晶粒和微細亞晶粒的粗大化的冷卻條件。