[發明專利]一種氧化物增強型可大熱輸入焊接鋼板

有效

• 申請號: 201610107487.2
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105714193B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 李小寶;張宇;周云
• 申請（專利權）人: 江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/14;C22C38/02;C22C38/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于可大熱輸入焊接鋼板生產領域，具體涉及一種氧化物增強型可大熱輸入焊接鋼板。

背景技術

目前，隨著船舶、壓力容器、橋梁等結構的建造向著大型化及大跨度的方向發展，對于焊接效率提出了越來越高的要求。因此，諸多高效焊接方法如雙絲及多絲埋弧焊接、氣電立焊、電渣焊等越來越廣泛的投入到工業化應用當中。然而隨著該類高效焊接方法的應用，焊接熱輸入由原來的15～50kJ/cm逐漸提高到70～600kJ/cm，甚至高達1000kJ/cm，傳統鋼板與焊接材料在該焊接熱輸入下所形成的焊接接頭的強度及韌性都會嚴重惡化，不能滿足使用要求。

目前針對大熱輸入焊接鋼板所提出的解決方案，總結起來主要可分為三大類：

第一類為通過向母材鋼板或焊接材料中添加Ni元素，以改善其大熱輸入焊接條件下焊接接頭的低溫韌性，該方法通常需要將Ni元素的含量添加到0.50％以上，如專利CN100430174C、CN1302144C以及CN1946862B等。該方法的缺點是需要向鋼板中添加大量的貴重金屬元素Ni，大幅度的增加了合金成本。

第二類為通過低碳低合金設計，降低母材鋼板的C當量，并且通過控制鋼中的Ti/N比例，形成TiN粒子，阻止大熱輸入焊接條件下粗晶區奧氏體晶粒的長大，從而達到改善焊接熱影響區低溫韌性的目的，如專利CN201110071409、CN201110172661、CN201410643430等，該方法的缺點是只能將焊接熱輸入提高到120kJ/cm左右，繼續提高焊接熱輸入將會導致焊接熱影響區高溫停留時間大幅度延長，使得TiN粒子大量溶解，不能有效的控制奧氏體晶粒的長大，使得焊接粗晶區的韌性嚴重惡化，同時也會導致焊接熱影響區的強度降低。

第三類為通過在鋼板中形成特定類型和尺寸的彌散分布的氧化物粒子，以此來改善大熱輸入焊接條件下的焊接熱影響區低溫韌性，但該類方法目前有以下缺點：①在冶煉過程中將鋼液中的氧含量控制在較高的水平(10～600ppm)，用Ti進行脫氧，當鋼液中氧含量較高時，Ti的收得率會顯著降低，這就需要加入大量的Fe-Ti合金，造成Fe-Ti合金的浪費，如專利CN100523255C；②未對Ti、Mg、Al、O、N元素之間的含量關系作出合理的約束，造成所形成的氧化物粒子數量偏少，并且能夠促進晶內鐵素體形核的氧化物粒子所占比例偏小，從而導致焊接熱輸入難以突破600kJ/cm，并且焊接熱影響區的低溫韌性難以達到-60℃的沖擊韌性要求，如專利CN201210062515、CN201010132582、CN201110003621、JP2005-232515A、JP2005-105322A、JP2011-74447A等。

綜上所述，目前仍缺乏一種針對能夠承受600kJ/cm以上熱輸入焊接，并且能夠保證焊接熱影響區-60℃沖擊韌性的鋼板。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氧化物增強型可大熱輸入焊接鋼板，在600～1000kJ/cm的熱輸入焊接條件下，保證焊接熱影響區-60℃沖擊功≥100J。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種氧化物增強型可大熱輸入焊接鋼板，鋼板的化學成分按重量百分比計包括：C≤0.10％、Si≤0.20％、Mn 1.20～1.80％、Ti 0.01～0.10％、Alt≤0.01％、Als 0.001～0.005％、Mg 0.0005～0.0030％、N≤0.006％、O0.0010～0.0050％，余量為Fe和部分合金元素以及不可避免的雜質；

且上述化學成分同時滿足下式：

{[Ti]-3.42[N]}×{[O]-2/3[Mg]}≥4.467×10^-6

3≤[Ti]/{[Mg]+[Als]}≤15

1.35≤[Alt]/[Mg]≤12.7

并且，鋼板中直徑為0.2～2.0μm的氧化物粒子的體密度≥3.5×10⁸個/cm³，該氧化物粒子為由Ti 10～50％、Mg 3～20％、Al 5～25％、O 20～45％組成的TiO_x-MgAl₂O₄復合氧化物。