[发明专利]焊接用钢材

说明书

技术领域

本发明涉及高层建筑等的箱形柱的组装中应用的电渣焊或造船及桥梁等中应用的气电焊等超大线能量焊接中的焊接热影响区（Heat Affected Zone：以下称为HAZ）的低温韧性优良的焊接用钢材。特别是，即使线能量为200kJ/cm以上，例如为400～500kJ/cm左右也具有优良的HAZ的低温韧性。

背景技术

伴随着最近的建筑结构物的高层化，钢制柱正在大型化。随之，钢制柱中使用的钢材的板厚也增加。在对这样的大型的钢制柱进行焊接组装时，要求以高能率焊接，所以能够以1道次来焊接极厚钢板的电渣焊得到了广泛的应用。此外，在造船领域及桥梁领域中，以1道次对板厚为50mm左右以上的钢板进行焊接的气电焊也得以广泛应用。在进行这些电渣焊或气电焊时，典型的线能量的范围为200～500kJ/cm，为所谓超大线能量焊接。对于这样的超大线能量焊接，与埋弧焊等大线能量焊接（线能量低于200kJ/cm）不同，在焊接熔合线（FL：Fusion Line）附近或HAZ接受的热过程中在1350℃以上的高温滞留时间变得极其长。因此，奥氏体晶粒的粗大化非常显著，难以确保HAZ的低温韧性。因此，对于确保例如－20℃这样的严酷的低温环境下的建筑结构物、船舶、桥梁等焊接钢结构物的安全性、提高这样的超大线能量焊接的HAZ的低温韧性是非常重要的课题。

关于以往进行大线能量焊接时的HAZ（大线能量焊接HAZ）的韧性提高，如以下所示有许多见识及技术。但是，如上所述，在线能量为200kJ/cm以上的超大线能量焊接和大线能量焊接中，HAZ接受的热过程、特别是1350℃以上时的滞留时间大不相同。因此，不能单纯地将以往的提高大线能量焊接HAZ韧性的技术应用于本发明的对象领域。

有关以往的提高大线能量焊接HAZ的韧性的技术，如果大致分类，则主要基于两项基本技术。其中一项是利用钢中粒子的钉扎效应的防止奥氏体晶粒粗大化技术，另一项是利用奥氏体晶粒内铁素体相变的有效晶粒微细化技术。

例如，非专利文献1中就各种钢中氮化物及碳化物研究了抑制奥氏体晶粒生长的效果，结果公开了：对于添加了Ti的钢，在钢中生成TiN的微细粒子，能够有效地抑制大线能量焊接HAZ中的奥氏体晶粒生长。

专利文献1中公开了下述技术：在含有0.04～0.10%的Al、0.002～0.02%的Ti以及0.003～0.05%的稀土元素（REM：Rare Earth Metal）的钢中，使线能量为150kJ/cm的大线能量焊接HAZ韧性提高。这是利用了通过REM形成氧/硫化物（氧化物和硫化物的复合粒子）而在大线能量焊接时防止HAZ组织粗粒化的作用的技术。

专利文献2中公开了下述技术：在含有粒径为0.1～3.0μm、粒子数为5×10³～1×10⁷个/mm³的Ti氧化物或Ti氧化物与Ti氮化物的复合体中的任一种的钢中，在线能量为100kJ/cm的大线能量焊接HAZ内，通过这些粒子作为铁素体相变核发挥作用而使HAZ组织微细化，从而提高HAZ韧性。

专利文献3中公开了下述技术：在适量含有Ti和S的钢中，在大线能量焊接HAZ组织中以TiN及MnS的复合析出物作为核而生成晶粒内铁素体，使HAZ组织微细化，由此提高HAZ韧性。

专利文献4中公开了下述技术：在含有0.005～0.08%的Al、0.0003～0.0050%的B，进一步含有0.03%以下的Ti、Ca、REM中的至少1种以上的钢中，通过在大线能量焊接HAZ中以未熔化的REM及Ca的氧/硫化物或者TiN为起点，在冷却过程中形成BN，由此生成铁素体，从而提高大线能量HAZ韧性。

专利文献5中公开了下述技术：在每1平方毫米含有40000～100000个含Mg的氧化物、且每1平方毫米含有20～400个粒径为0.20～5.0μm的由含Ti的氧化物和MnS形成的复合体的钢中，通过抑制奥氏体晶粒生长和促进晶粒内铁素体相变而提高超大线能量焊接HAZ韧性。

专利文献6中公开了下述技术：在含有粒径为0.005～0.5μm的MgO、MgS、Mg（O、S）中的2种以上的钢中，通过利用这些微细粒子抑制奥氏体晶粒生长而提高超大线能量焊接HAZ韧性。

专利文献7中公开了下述技术：在大量含有粒径为0.005～0.5μm的（Mg、Mn）S粒子的钢中，通过利用这些微细粒子抑制奥氏体晶粒生长而提高超大线能量焊接HAZ韧性。

但是，上述的技术存在以下的问题。