[发明专利]一种大线能量焊接用钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及结构钢，特别是涉及大线能量焊接用结构钢及其制造方法。

背景技术

低合金高强钢是工程应用领域使用量最大的结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、造船、桥梁、高层建筑、压力容器，石油储罐等行业。为了提高生产效率，上述行业对钢板的焊接性，尤其是大线能量焊接性的要求越来越高，但大线能量焊接极易造成焊缝及其周围的焊接热影响区(HAZ)的韧性严重恶化，使得焊接接头容易发生脆断。对于传统的钢板如微合金钢而言，其实际焊接时的线能量一般不超过50kJ/cm，多数在30kJ/cm以下。在此情况下，HAZ韧性恶化问题并未完全表现出来，而当焊接线能量达到一定水平，如100kJ/cm以上甚至更高时，传统的低合金钢就很难满足焊接要求了，这就需要解决大线能量焊接HAZ脆化问题。

从焊接热循环角度看，在大线能量焊接过程中，HAZ附近的温度可达1400℃甚至更高，高温停留时间以及t_8/5(温度从800℃冷却到500℃所需时间)冷却时间大大延长，这就造成奥氏体晶粒显著长大，在随后的缓慢冷却过程中形成粗大的对韧性不利的组织，如晶界处粗大的晶界铁素体、侧板条铁素体、魏氏组织、M-A(马氏体-奥氏体)岛等。

解决大线能量焊接HAZ脆化问题可采用不同的方法。早在上世纪70年代，US3904447就采用TiN钉扎奥氏体晶粒技术，较好地解决了大线能量焊接HAZ韧性恶化问题。但随着线能量的增大，传统的TiN技术难以满足用户要求。近年来，US4629505开发的氧化物冶金技术可满足更大线能量焊接要求。CN101050504A公开了一种大线能量焊接非调质高强度钢板及其制造方法，C：0.01-0.25％，Si：0.05-0.5％，Mn：0.5-1.8，P＜0.015％，S＜0.015％，Als：0.001-0.06％，N：0.002-0.012％，Ti：0.01-0.08％，B：0.0001-0.003％，Nb：0.01-0.08％。虽然记载大线能量焊接后HAZ低温韧性优良，但并未给出焊接热模拟或焊接工艺条件。CN1946862A公开了大线能量焊接的焊接热影响区的低温韧性优异的厚高强度钢板，并记载可以达到200-1000kJ/cm的焊接线能量，其采用的是氧化物冶金工艺，与本发明所采用的工艺明显不同。

发明内容

本发明的是提供一种大线能量焊接用钢板。本发明通过对钢的化学成分进行合理设计，采用传统的热机械控制轧制工艺生产出一种具有优异的大线能量焊接低温韧性的厚钢板。根据本发明，在传统的Ti微合金钢的成分基础上，只加入合金元素B，即可实现低成本制造出大线能量焊接用钢板。

为实现上述目的，本发明的大线能量焊接用钢板，重量百分比化学成分为：C：0.06-0.10％，Si：0.05-0.15％，Mn：1.0-1.8％，P≤0.01％，S≤0.005％，Al：0.02-0.10％，N：0.006-0.02％，Ti：0.005-0.015％，B：0.001-0.0025％，其余为Fe以及其它不可避免的杂质。

优选地，C：0.06-0.08％。

优选地，Si：0.08-0.12％，还优选0.13-0.15％。

优选地，Mn：1.4-1.7％，还优选为1.5-1.8％。

优选地，Al：0.02-0.08％。

优选地，Ti：0.006-0.015％，更优选Ti：0.007-0.013％，最优选Ti：0.008-0.012％。

优选地，B：0.001-0.0020％，更优选B：0.0011-0.0019％，还优选0.0012-0.0020％。

优选地，P≤0.01％，S≤0.005％。

优选地，O≤0.0030％。

本文中，在未另有指明时，含量均为重量百分数。

本发明的大线能量焊接用钢板可采用传统的热机械控制轧制工艺生产。具体地，包括：转炉或电炉冶炼→真空炉二次精炼→铸坯(锭)→钢坯(锭)再加热→TMCP(热机械控制轧制)+快速冷却工艺→钢板。

本发明的大线能量焊接用钢板中各个元素的控制理由如下：