[发明专利]高热能输入焊接的焊接热影响部的韧性优异的钢板

说明书

技术领域

本发明涉及船舶、建筑、海洋结构物等的焊接结构物所适用的钢板，尤其涉及使焊接输入热能约15kJ/mm左右以上的高热能输入焊接时的钢板的韧性提高的钢材。

背景技术

船舶、建筑、海洋结构物等的各领域中的结构物，一般是通过焊接接合钢材而构筑的，但是在这种结构物所使用的钢材中，从确保安全性的观点出发，当然除了钢材自身的强度还要求焊接部的韧性也良好。

另外，近年来，随着焊接结构物的大型化，从结构物的施工效率的提高和成本的降低的观点出发，则要求焊接施工效率的提高，其指向焊接热能输入的增大。特别是有实施焊接输入热能为60kJ/mm以上这种超高热能输入焊接的倾向。

当实施上述这种超高热能输入焊接时，焊接母材(作为被焊接材的钢板)的受到热影响的部位(以下称为“焊接热影响部”或“HAZ”)的韧性成为问题。该HAZ是相对于焊接金属和母材的界面(熔合部)靠近母材侧数mm的位置，因为焊接时母材被曝露于熔融点正下的高温下，金属组织中的奥氏体晶粒容易变得粗大，而且由于焊接输入热能的增大，冷却速度也变慢，因此粗大组织容易形成。以此为原因，从而存在HAZ韧性容易降低这样的问题。

作为改善HAZ韧性的技术，至今为止也提出有各种各样的技术。例如在非专利文献1中记述，使钢板中微细地分散TiN，从而提高焊接熔合部的韧性，在此非专利文献1中，对于此韧性改善机构进行了研究。而且在该非专利文献1中还阐明，韧性改善效果无法借助钢板中的固溶N的减少而获得，使HAZ组织从上部贝氏体组织变化为微细的铁素体+珠光体组织所带来的效果明显。

另外，在非专利文献2中记述，若固溶N过多，则HAZ韧性劣化，为了改善HAZ韧性，记载使钢板中的N含量低N化(具体地说就是使N的含量极低化至0.0015％左右)即可。

另外在专利文献1中记述，为了改善超高热能输入焊接中的HAZ韧性，彻底降低对韧性造成不良影响的固溶N量直至0ppm附近，并且活用在熔融点附近的高温域也具有粒径微细化效果的氧化物即可。具体来说记述为，从彻底降低固溶N量这一观点出发，含有Ti和充分量的Al，此外作为微细氧化物活用Ca氧化物，由此使超高热能输入焊接中的HAZ韧性提高。附带一点，在该专利文献1中，是通过测定0℃下的摆锤冲击试验的吸收能来详细HAZ韧性。

【专利文献1】特开2001-107177号公报

【非专利文献1】焊接学会论文集，第2卷、第1号、P.33-39，(1984年发行)

【非专利文献2】焊接学会论文集，第3卷、第4号、P.758-766，(1985年发行)

如上述，在非专利文献1和2中，对于通过使钢板中分散TiN，使固溶N量降低，从而提高HAZ韧性进行了研究。但是，非专利文献1和2的技术被公开的时代(1984年～1985年)，因为炼钢阶段的脱S能力极低，所以非专利文献1和2公开的钢板所含的S含量多(具体来说在0.0060％以上)。

相对于此，上述专利文献1的技术公开在2001年，炼钢阶段的脱S能力比起上述非专利文献1和2被公开的年代有所的高。因此，在此专利文献1中提出，就S含量抑制在0.002～0.006％的钢板，改善其超高热能输入焊接影响部的韧性的技术。但是，即使在该专利文献1所公开的技术中，为了改善HAZ韧性，仍是将固溶N量降低至ppm附近，无论是非专利文献1和2的时代，还是近现代的专利文献1的时代，为了改善HAZ韧性，均是希望降低固溶N量。

发明内容

本发明鉴于这种情况而进行，其目的在于提供一种钢板，对于S含量降低至约0.005％以下的低S化钢板，不仅是以焊接输入热量例如为15kJ/mm以上这样比较大的输入热量进行焊接时，而且即使是在进行焊接输入热量例如为60kJ/mm以上的超高热能输入焊接的情况下，其也能够发挥优异的HAZ韧性。另外，本发明的另一目的在于，提供一种在低温下仍显示出良好的HAZ韧性的钢板。

能够解决上述课题的所谓本发明的钢板，其含有如下要旨：是分别含有如下元素的钢板：C：0.03～0.15％(质量％的意思，下同)、Si：0.50％以下(含0％)、Mn：1～2.0％、P：0.020％以下(不含0％)、S：0.005％以下(不含0％)、Al：0.005～0.06％、Ti：0.005～0.030％、N：0.005～0.015％、Ca：0.001～0.0035％和O：0.0015％以下(不含0％)，该钢板中所含的固溶N量为0.0010～0.0060％。