[发明专利]焊接用钢材

说明书

技术领域

本发明涉及低热输入焊接(也称为小线能量焊接)至中热输入焊接(也称为中线能量焊接)的焊接热影响部(Heat Affected Zone；HAZ)的CTOD特性优异的焊接用钢材及其制造方法，特别涉及低热输入焊接至中热输入焊接时韧性最为劣化的FL部(焊接熔合线，Fusion Line)即WM(焊接金属)与HAZ(焊接热影响部)的边界以及IC部(临界温度间热影响部，Intercritical HAZ)即HAZ与BM(母材)的边界的CTOD特性极为良好且显示优异的韧性的焊接热影响部的CTOD特性优异的焊接用钢材。

本申请基于2011年11月25日在日本申请的日本特愿2011-257688号主张优先权，在此援引其内容。

背景技术

近年来，伴随着推进对寒冷地区等的开发，要求可在严酷的使用环境下使用的钢材。例如，要求适于在北极圈等寒冷地区使用的海洋结构物和抗震性建筑物等钢结构物的高强度的钢材。与现有钢相比，上述那样的在寒冷地区使用的钢材对作为破坏韧性的指标的CTOD(裂纹尖端张开位移，Crack Tip Opening Displacement)特性的要求高，而且还需要CTOD特性在母材和焊接热影响部都优异。

焊接热影响部(HAZ)的CTOD特性主要通过在FL部以及IC部的两个位置切口的试验来进行评价。然而，迄今为止，几乎都是仅以FL部为改善CTOD特性的对象。

这据认为是因为，当试验温度并不是特别严酷的条件(例如-10℃左右)时，只要满足FL部的CTOD特性，IC部的CTOD特性就能得到充分的值。

但是，发现：在适于在北极圈等寒冷地区使用的钢材所要求的-80℃的严酷的试验条件下，迄今为止就算不加以考虑也不会有问题的IC部产生了低CTOD值。因此，需要使FL部的CTOD特性和IC部的CTOD特性这两个特性分别提高的技术。

例如，专利文献1中公开了以低至中热输入的焊接接头可在-60℃的试验条件下获得良好的CTOD特性的技术。但是，专利文献1中并没有记载IC部的CTOD特性。

专利文献2和专利文献3中公开了下述技术：不仅考虑到FL部还考虑到IC部，通过满足P_CTOD和CeqH这样的参数，确保在-60℃环境下的CTOD特性。但是，本发明的发明者们对于基于该技术制得的钢材在-80℃下的CTOD特性进行了研究，结果确认出其并不满足所要求的特性。此外，对于实接头在-80℃下的CTOD特性与再现热循环试验的结果的对应关系进行了详细的研究，结果发现：为了满足实接头在-80℃下的CTOD特性，需要使再现热循环试验中临界CTOD值成为0.1mm以上的下限温度Tδ_C0.1为-125℃以下。此外，还发现：为了使上述Tδ_C0.1达成Tδ_C0.1≤-125℃，在没有添加Ni的情况下，需要使专利文献2所规定的以下参数分别满足P_CTOD≤0.02、CeqH≤0.225；在添加了Ni的情况下，需要使专利文献3所规定的以下参数分别满足P_CTOD≤0.02、CeqH≤0.225。这里，P_CTOD是对影响FL部的CTOD特性Tδc0.1(FL)的钢成分进行评价的参数；CeqH是对借助IC部的硬度来影响CTOD特性的钢成分进行评价的参数。

P_CTOD＝[C]+[Cu]/22+[Ni]/67+[V]/3  式1

CeqH＝[C]+[Si]/4.16+[Mn]/14.9+[Cu]/12.9+[Ni]/105+[V]/1.82  式2

上述式中的成分元素为钢中的成分元素的含量(质量％)。

然而，此时，P_CTOD和CeqH的限制值低，因此需要大幅地限制能够添加的合金成分量。因此，以结构材料通常使用的板厚6～100mm无法得到高强度钢。本发明中高强度是指屈服强度(YS)为355N/mm²以上且抗拉强度(TS)为480N/mm²以上。优选板厚为12mm～80mm，屈服强度为400N/mm²～550N/mm²，抗拉强度为610N/mm²以下。