[发明专利]焊接用钢材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及从小热量输入到中热量输入的焊接中的焊接热影响部(HAZ)的CTOD特性优良的焊接用钢材及其制造方法。特别涉及在从小热量输入到中热量输入的焊接中韧性最劣化的FL部及IC部的CTOD特性非常优良的焊接用钢材及其制造方法。

本申请基于2009年5月19日在日本提出申请的特愿2009-121128号和2009年5月19日在日本提出申请的特愿2009-121129号并主张其优先权，这里引用其内容。

背景技术

近年来，一直要求可在严酷环境下使用的钢材。例如，作为在北极圈等寒冷地区使用的适合于海洋结构物或耐震性建筑物等的钢结构物的高强度的钢材，要求断裂韧性的指标即CTOD(裂纹尖端张开位移，Crack Tip Opening Displacement)特性优良的钢材。特别是钢材的焊接部需要优良的CTOD特性。

焊接热影响部(HAZ)的CTOD特性根据FL部[熔合线：Fusion Line，即WM(焊接金属)和HAZ(焊接热影响部)的边界]及IC部[临界焊接热影响部：Intercritical HAZ，即HAZ和BM(母材)的边界]这两处的位置(缺口部)的试验结果来评价。但是，以前只评价了认为可得到最低的CTOD特性的FL部。

在-20℃左右的试验温度不太严酷的条件下，只要FL部的CTOD特性充分，则IC部的CTOD特性也充分，因此不需要对IC部的CTOD特性进行评价。

但是，在-60℃左右的严酷的试验条件下，钢材的IC部的CTOD值不充分的情况较多，需要提高IC部的CTOD特性。

例如，有公开了在从小热量输入到中热量输入的焊接后在严酷的试验温度(例如-60℃)下CTOD特性良好的焊接接头的技术(例如参照专利文献1～2)。但是，在这些技术中，没有公开IC部的CTOD特性。

在上述技术中，例如，为了充分确保作为用于生成FL部的晶粒内相变铁素体(IGF：Intragranular Ferrite)的相变核的Ti的氧化物的生成量，使钢中含有较多的O。此外，例如，为了使焊接后的组织微细化，添加一定量以上的使奥氏体稳定化且使淬火性提高的元素。但是，在这些方法中，难以在确保作为焊接用结构材料所必需的特性(例如母材的强度或韧性、FL部的CTOD值)的同时，也确保-60℃左右的严酷环境下的钢材的IC部的CTOD值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-002271号公报

专利文献2：日本特开2008-169429号公报

发明内容

发明所要解决的问题

因而，本发明提供一种高强度钢材及其制造方法，该钢材在从小热量输入到中热量输入(例如以板厚为50mm计为1.5～6.0kJ/mm)的焊接(例如多层焊接)中，具有-60℃的FL部的CTOD特性和IC部的CTOD特性均充分的优良的CTOD(断裂韧性)特性。

用于解决问题的手段

本发明人等对由从小热量输入到中热量输入的焊接导致韧性最劣化的焊接部的FL部和IC部双方的CTOD特性进行提高的方法进行了锐意研究。其结果是，本发明人等发现：为了提高FL部和IC部双方的CTOD特性，降低非金属夹杂物是最重要的，特别是降低O(钢中氧)是必须的。此外，本发明人等发现：通过降低O，晶粒内相变铁素体(IGF)减少，因此需要降低使FL部的CTOD特性劣化的合金元素。另外，本发明人等发现：为了提高IC部的CTOD特性，除了降低钢中的氧以外，降低硬度也是有效的。本发明人等由上述见识完成了本发明。

本发明的要旨如下所述。

(1)一种焊接用钢材，以质量％计，含有：C含量[C]为0.015％～0.045％的C、Si含量[Si]为0.05％～0.20％的Si、Mn含量[Mn]为1.5％～2.0％的Mn、Ni含量[Ni]为0.10％～1.50％的Ni、Ti含量[Ti]为0.005％～0.015％的Ti、O含量[O]为0.0015％～0.0035％的O、N含量[N]为0.002％～0.006％的N，剩余部分包含铁及不可避免的杂质；将P含量[P]限制在0.008％以下、将S含量[S]限制在0.005％以下、将Al含量[Al]限制在0.004％以下、将Nb含量[Nb]限制在0.005％以下、将Cu含量[Cu]限制在0.24％以下、将V含量[V]限制在0.020％以下；后述式(1)的钢成分参数PCTOD为0.065％以下，且后述式(2)的钢成分硬度参数CeqH为0.235％以下。