[發明專利]一種大線能量焊接670MPa級鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 202010155818.6
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN113373381B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 王毓男;蔣曉放;王睿之
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/50;C22C38/54;C21D1/25;C21D8/02
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所(普通合伙) 31228
• 代理人: 楊丹莉;李丹

本發明公開了一種大線能量焊接670MPa級鋼板，其化學元素質量百分比為：C:0.08％～0.12％、Mn:0.80％～1.20％、Cr:0.2％～0.6％、Ni:1.5％～1.9％、Mo:0.3％～0.5％、Cu:0.1％～0.3％、V:0.02％～0.05％、Al:0.001％～0.01％、Ti:0.006％～0.012％、B:0.0008％～0.0014％、N:0.001～0.006％，余量為Fe及其他不可避免的雜質。此外本發明還公開了上述大線能量焊接670MPa級鋼板的制造方法，其步驟包括(1)冶煉和鑄造(2)軋制(3)淬火+回火調質熱處理：其中淬火加熱溫度為900～980℃，然后水淬；回火加熱溫度為600～700℃。本發明所述的大線能量焊接670MPa級鋼板具有良好的能量焊接性能和時效沖擊性能，可以有效作為焊接結構材料應用于海洋工程領域。

技術領域

本發明涉及一種金屬材料及其制造方法，尤其涉及一種鋼材及其制造方法。

背景技術

海洋平臺是設于在海上的超大型焊接鋼結構，它是海洋資源開發工程中的標志性設施。相應地，海洋平臺用鋼作為工程結構用鋼在保證海洋設施安全方面起著最為重要的作用。海洋平臺應用在波浪、海潮、風暴以及極寒流冰等嚴峻的海洋工作環境中，支撐總重量超過數百噸的鉆井設備。這些使用特征決定了海洋工程用鋼需要具有高強度、高韌性、抗疲勞、良好的焊接性、冷加工性、耐海水腐蝕等性能指標。

研究發現，提高厚鋼板的大線能量焊接性能，可以有效提高焊接效率，縮短制造工時，降低制造成本。因此，海洋工程領域對可大線能量焊接、且低溫韌性優良的厚鋼板需求迫切。為了提高大型工程結構的焊接效率，保證其使用的安全可靠性，焊接效率高的單面埋弧焊、氣電焊、電渣焊等大線能量焊接技術相繼被采用，這給傳統的低合金高強度鋼帶來了新的問題，即焊接熱影響區(HAZ)的強度和韌性變差，且易產生焊接冷裂紋等缺陷。

因此，HAZ韌性的改善成為低合金高強度鋼大線能量焊接研究和開發的熱點和重點。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種大線能量焊接670MPa級鋼板，本發明所制造的鋼板厚度規格為40～50mm，母材抗拉強度≥670Mpa級，在焊接線能量為50～150kJ/cm的焊接條件下，焊接熱影響區(HAZ)具有_vE_-40≥100J良好的大線能量焊接性能，同時板厚1/2具有良好的時效沖擊性能。該大線能量焊接670MPa級鋼板可以作為焊接結構材料應用于工程機械、橋梁結構、海洋平臺用鋼。

為了實現上述目的，本發明提供了一種大線能量焊接670MPa級鋼板，其化學元素質量百分比為：

C:0.08％～0.12％、Mn:0.80％～1.20％、Cr:0.2％～0.6％、Ni:1.5％～1.9％、Mo:0.3％～0.5％、Cu:0.1％～0.3％、V:0.02％～0.05％、Al:0.001％～0.01％、Ti:0.006％～0.012％、B:0.0008％～0.0014％、N:0.001％～0.006％，余量為Fe及其他不可避免的雜質。

具體來說，在本發明所述的大線能量焊接670MPa級鋼板中，各化學元素的設計原理如下所述：

C：在本發明所述的大線能量焊接670MPa級鋼板中，C是增加鋼材強度的元素。C可以溶解在鋼中形成間隙固溶體，從而起固溶強化作用。此外，C還可以與強碳化物形成元素一起形成碳化物析出，起到沉淀強化的作用。但太高的C含量對母材和焊接熱影響區的韌性不利，會降低微合金化元素的固溶，影響析出強化效果。而對于需要進行調制熱處理的鋼種，若C含量太低，則熱處理后的碳化物的量會減少，析出強化效果不明顯，降低了鋼的強度。因此，綜合考慮鋼中C含量對鋼板的性能改善效果和不利因素，在本發明所述的大線能量焊接670MPa級鋼板中控制C的質量百分比在0.08％～0.12％之間。