[发明专利]可大线能量焊接的热轧态屈服强度460MPa级钢板

说明书

技术领域

本发明属于低合金高性能中厚钢板制造领域，特别涉及一种焊接性能优异的、可满足大线能量达600kJ/cm焊接、热轧态屈服强度460MPa级低温韧性优异钢板及其生产方法。

背景技术

采用焊接性能优异钢板用于建筑、桥梁、船舶等大型结构的建造可大大提高效率、缩短工期，经济效益显著。据测算，把钢板的焊接性能从40kJ/cm提高到600kJ/cm，焊接效率可提高5倍以上，结构整体建造周期可缩短30～40％。

采用氧化物冶金手段(特开2005-298900、特开2007-327100、特开2010-77494、CN 101918607A、CN 100519809C和CN 100447278C)可把钢板的焊接热输入从普通水平40kJ/cm提高到400～600kJ/cm的水平，但该技术冶炼难度大，钢种质量性能受多种因素(钢液氧势、合金及添加方式、温度)的影响、成分和温度控制窗口窄，稍有偏差，钢板的焊接性能会产生非常大的波动，导致产品合格率低，限制了该类钢种的市场应用。

传统TiN技术手段(Ti：0.01-0.02；N：0.002-0.005；Ti/N：2～4)(CN 1116430C，CN 100463994C)由于冶炼难度小，质量性能容易控制，因而得到了广泛的应用；但该项技术只能把钢种的焊接热输入提高到100kJ/cm。专利CN 100523254C通过在精炼过程中对钢水中氧的精确控制，以及其它元素的添加顺序做出了规定，可把钢板的焊接热输入量提高到150-600kJ/cm区间水平，但缺点是该专利钢板的屈服强度<460MPa、抗拉强度<600MPa。

专利CN102191434A采用传统TiN技术及低碳当量成分设计，其含有0.05-0.015％Ti和0.002-0.005％N，以及适量Ni，Cr和Cu，将钢种焊接热输入提高到400kJ/cm；但该钢板的屈服强度为360MPa，抗拉强度为500MPa，强度偏低，最大厚度仅为50mm。专利CN102251173A含有0.005-0.020％Ti，0.006-0.02％N，Ti/N≤3.42，不含有Ni，Cr和Mo等合金元素，虽然可将钢种的焊接热输入提高到400kJ/cm，但该发明钢板屈服强度400MPa，抗拉强度500MPa，同样存在强度偏低，且最大板厚只能达到40mm。

目前市场上还缺乏成熟稳定的工艺来生产满足线能量达600kJ/cm以上焊接、屈服强度≥460MPa的可热轧态交货的中厚钢板。

发明内容

本发明通过高N、低Ti/N比例的成分设计，以及Ni和Cu的复合添加，得到了大量弥散分布的TiN粒子，且高温稳定性好，从而把钢板的焊接性能从40kJ/cm提高到600kJ/cm；本发明实物钢板在热输入600kJ/cm下的焊接热影响区-20℃夏比冲击功≥47J。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供的大热输入量焊接条件下焊接热影响区低温冲击韧性优异的钢板，该钢板的化学成分按重量百分比为：C0.02～0.06％、Si≤0.15％、Mn1.5～2.0％、Ti0.007～0.020％、N0.0085～0.0150％、Cu0.2～0.8％、Ni0.2～1.0％、Al<0.01％、B0.0005～0.0030％、P≤0.01％、S≤0.007％，余量为Fe及不可避免的杂质；

且上述化学成分同时满足：Ni+Cu≤1.5％，Ni/Cu≥2，Ti/N：1.0～2.0。

以下对本发明中所含组分的作用及用量选择作具体说明：

C：降低钢板C含量可有效降低碳当量，进而改善钢板的焊接冷裂纹敏感性，给现场焊接带来便利；C含量≤0.06％时，可有效降低大热输入焊接时(≥100kJ/cm)焊接热影响区的M-A组元的生成，达到改善低温冲击韧性的目的；但同时，C含量过低(<0.02％)会造成钢板强度的显著降低；因此C含量选择在0.02～0.06％。

Si：通常在冶炼过程中起到脱氧的作用；但Si会严重损害钢板的低温韧性及焊接性能，在焊接热输入≥100kJ/cm的条件下，Si起到促进M-A组元的形成、从而恶化焊接热影响区的低温韧性。在本发明钢种中，Si作为有害元素，其含量控制在≤0.15％。