[发明专利]一种大线能量焊接用厚钢板

说明书

技术领域

本发明涉及低合金高强钢，特别是涉及490MPa级大线能量焊接用厚钢板。

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。如高层建筑的箱型梁或箱型柱内隔板和壁板之间的焊接必须采用热输入很大的电渣焊工艺，其焊接热输入范围在50-1000kJ/cm之间；又如，石油储罐行业对热输入较大的气电立焊需求也很迫切，但目前国内生产的石油储罐用钢的焊接热输入最大为100kJ/cm左右，继续加大焊接热输入将导致焊接接头韧性急剧下降，性能不合。诸如气电立焊、电渣焊甚至包括埋弧焊等焊接方法通常焊接热输入都比较高，这种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t8/3(温度从800℃冷却到300℃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、上贝氏体等。

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，日本新日铁公司就采用TiN钉扎奥氏体晶粒技术(US3904447)较好地解决了大线能量焊接HAZ韧性恶化问题，但随着焊接线能量增加，传统的TiN技术难以满足用户要求。上世纪90年代末，日本新日铁公司历经10年开发出的氧化物冶金技术(US4629505)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，CN101407893A公开了一种高强度大线能量焊接耐火抗震建筑用钢及其生产方法。这两篇专利虽然声称大线能量焊接后HAZ低温韧性优良，但并未给出焊接热模拟或实物焊接工艺条件。而且这些专利中，都含有合金元素Nb，其主要目的是提高母材钢板的强度和韧性；实际上，Nb的添加对钢的大线能量焊接性不利，只是在焊接线能量较小时(＜100kJ/cm)，这种不利作用表现不明显而已。

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，虽然可以达到200-1000kJ/cm的焊接线能量，但从合金设计的角度看，添加的合金元素太多，如贵重金属Ni的添加量至少0.8％，此外还不同程度的添加贵重金属Nb，Mo，V等，生产成本太高，而且采用的是氧化物冶金工艺。

另外，在已有的专利文献中，对焊接热影响区韧性的考察方法主要采用焊接热模拟的方法，但是他们都普遍采用的焊接热模拟峰值温度范围在1300-1350℃。

因此，目前仍需要大线能量焊接用厚钢板，特别是抗拉强度490MPa级、高强度并具有大线能量焊接低温韧性的厚钢板。

发明内容

本发明的目的是提供一种大线能量焊接用厚钢板，特别是抗拉强度490MPa级、高强度并具有大线能量焊接低温韧性的厚钢板。

为了实现上述目的，本发明的大线能量焊接用厚钢板的重量百分比化学组成为：C：0.06-0.10％，Si：0.05-0.15％，Mn：1.0-1.8％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al：0.02-0.10％，N≤0.006％，Ti：0.005-0.015％，Cr：0.02-0.15％，B：0.0005-0.0020％，O≤0.0030％，其余为Fe以及其它不可避免的杂质。

本发明的另一个目的是提供上述大线能量焊接用厚钢板的制造方法。该方法包括：转炉或电炉冶炼→真空炉二次精炼→铸坯(锭)→钢坯(锭)再加热→TMCP+快速冷却工艺→钢板。