[发明专利]焊接热影响部的低温韧性优异的高张力钢材

说明书

技术领域

本发明特别涉及一种即使被使用于曝露在低温的用途中时，焊接钢板时受到热影响的部位(以下称为“焊接热影响部”或“HAZ”)的低温韧性仍优异的钢材。本发明的钢材除了优异的低温韧性以外，还具有屈强比高张力、良好的疲劳龟裂进展阻抗性、良好的脆性龟裂发生抑制或良好的脆性龟裂停止特性。

还有，本发明不限定上述钢材的焊接方法，而是能够适用于潜弧焊、气电焊等，但是以下，是以实施被认为是焊接热影响部的韧性确保特别困难的高热能输入的单面潜弧焊的情况为例进行说明。另外，关于本发明的钢材的形态，应用于各种形状钢等的情况，但代表性地列举说明的是适用于钢板的情况。

背景技术

桥梁和船舶等使用的钢板所要求的特性近年日益严格，特别要求有良好的韧性。这些钢板一般通过焊接被接合，但特别是HAZ在焊接时受到热影响，存在韧性容易劣化这样的问题。此韧性劣化随着焊接时的输入热能变大而显现得越发显著，其原因被认为是，若焊接时的输入热能变大，则HAZ的冷却速度变慢，淬火性降低，粗大的岛状马氏体生成。因此，为了改善HAZ韧性，认为极力抑制焊接时的输入热能即可，但是在提高焊接作业效率上，则期望采用例如气电焊、电渣焊、潜弧焊等的高热能输入焊接法。

近年来，为了在短期内制造海洋结构物和贮藏LPG等的液化气的低温用储罐等，例如输入热能涉及到50～200kJ/cm的高热能的单面潜弧灶施工被广泛采用。但是，该焊接虽然能够实现施工的高效率化，但其负面是难以稳定确保由焊接形成的焊接热影响部的韧性，必须应用基于低热能输入的多层焊接进行制造的情况很多。因此，上述低温用储罐等的制造中，就要求一种钢板，其即使采用可以进行高效率施工的上述高热能输入焊接法，并且即使在-60℃左右的低温，HAZ的韧性(低温韧性)也优异。

至今为止，为了改善上述HAZ的低温韧性也提出有各种方法。例如在特公昭55-026164号公报、特许第2950076号公报中提出有一种方法，其通过利用TiN、Al氧化物等的钉轧粒子来抑制奥氏体晶粒的粗大化，从而改善HAZ韧性。另外，特公平07-068577号公报、特公平05-017300号公报中公开有一种技术，其通过使奥氏体晶粒内大量存在铁素体相变核，从而实现晶粒的微细化。具体来说，以TiN、MnS、BN、Ti氧化物等为铁素体相变核而加以利用，由此达成晶粒的微细化，以实现HAZ的低温韧性的改善。

但是在上述任何一种方法中，在进行高热能输入的单面潜弧焊时，TiN等的析出物都会发生相当地固溶，难以抑制其后的晶粒粗大化等，因此为了在-60℃左右的低温下确保优异的HAZ的韧性(以下称为“HAZ的低温韧性”或仅称为“HAZ韧性”)，就需要进一步的改善。

此外，在至今为止提出的HAZ韧性改善技术中，实际情况是，作为混载液化铵(ammonium)和液化丙烷气(propane gas)的多功能用储罐，没有对其应具有所要求的低屈强比(例如75％以下)进行研究。

另一方面，为了防止应力腐蚀裂纹(SCC)，对用于液化氨用储罐的钢板要求具有440MPa以下的低屈服强度YS，以及为了降低钢材总重量，还要求其具有530MPa以下的抗拉强度。如果是液化铵中混载有液化丙烷气的储罐，作为使用的钢板的特性则要求低温韧性也优异。液化氨已知会引起钢材的应力腐蚀裂纹(SCC)，从而作为钢板的特性被规定为将屈服强度YS抑制在440MPa以下(IGC CODE 17.13(International Code for theConstruction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk)2002年版)。

然而，在混载上述液化铵和液化丙烷气的多功能用途中，当然需要使两者所要求的特性都得到满足，另外随着船舶等的海洋结构物的大型化，船舶所搭载的储罐的大容量化也推进，这就还要求随之而来的钢板的高张力化，但是伴随屈服强度YS的上限规定而同时达成低屈强比(屈强化YR＝YS/TS)就成为重大的课题。