[发明专利]脆性裂纹传播停止特性优良的大线能量焊接用高强度厚钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及脆性裂纹传播停止特性(brittlecrackarrestability)优良的大线能量焊接(highheatinputwelding)用高强度厚钢板(high-strengththicksteelplate)及其制造方法，特别是涉及适合用于船舶的板厚为50mm以上的高强度厚钢板。

背景技术

对于船舶等大型结构物而言，伴随脆性断裂(brittlefracture)产生的事故给经济、环境带来的影响较大。因此，通常要求提高安全性，对于所使用的钢材要求使用温度下的韧性(toughness)、脆性裂纹传播停止特性。

集装箱船、散装货船等船舶在其结构上使用高强度的厚壁材料作为船体外板(outerplateofship’shull)。最近，随着船体的大型化，高强度厚壁化进一步发展，通常，钢板的脆性裂纹传播停止特性具有越是高强度或越是厚壁材料则越劣化的倾向，因此，对脆性裂纹传播停止特性的要求也进一步提高。

作为使钢材的脆性裂纹传播停止特性提高的方法，一直以来已知有增加Ni含量的方法，在液化天然气(LNG：LiquefiedNaturalGas)的储罐中，在商业规模下使用9％Ni钢。

但是，Ni量的增加迫使成本大幅升高，因此难以应用于LNG储罐以外的用途。

另一方面，对于达不到LNG这样的极低温度(ultralowtemperature)的、船舶或管线管中使用的板厚小于50mm的较薄的钢材，通过TMCP(Thermo-MechanicalControlProcess，热机械控制工艺)法实现细粒化，使低温韧性提高，由此，能够赋予优良的脆性裂纹传播停止特性。

另外，为了在不使合金成本升高的情况下使脆性裂纹传播停止特性提高，在专利文献1中提出了将表层部的组织超微细化(ultrafinegrainedsteel)而得到的钢材。

在专利文献1中记载了一种脆性裂纹传播停止特性优良的钢材，其特征在于，着眼于脆性裂纹传播时在钢材表层部产生的剪切唇(塑性变形区域shear-lips)对脆性裂纹传播停止特性的提高有效，使剪切唇部分的晶粒微细化，从而吸收传播的脆性裂纹所具有的传播能量。

另外，在专利文献1中记载了：通过热轧后的控制冷却将表层部分冷却至A_r3相变点(transformationpoint)以下，然后，停止控制冷却(controlledcooling)，将表层部分回热(recuperate)至相变点以上，将该工序反复进行一次以上，在此期间对钢材进行压下，由此使其反复发生相变或加工再结晶，在表层部分生成超微细的铁素体组织(ferritestructure)或贝氏体组织(bainitestructure)。

此外，在专利文献2中，对于以铁素体-珠光体(pearlite)作为主体的显微组织的钢材而言，为了使脆性裂纹传播停止特性提高，重要的是钢材的两表面部由具有50％以上的铁素体组织的层构成，所述铁素体组织具有圆等效粒径(circle-equivalentaveragegrainsize)为5μm以下、长径比(aspectratioofthegrains)为2以上的铁素体晶粒，并且抑制铁素体粒径的偏差。作为抑制偏差的方法，记载了：将精轧中的每1个道次的最大压下率(maximumrollingreduction)设定为12％以下，从而抑制局部性的再结晶现象。

但是，专利文献1、2中记载的脆性裂纹传播停止特性优良的钢材是通过仅将钢材表层部暂时冷却后再进行回热并且在回热中实施加工而得到特定组织的钢材，因此，在实际生产规模下不易控制。特别是对于板厚超过50mm的厚壁材料而言，是对轧制、冷却设备的负荷大的工艺。

另一方面，在专利文献3中记载了一种TMCP的扩展方面的技术，其不仅着眼于铁素体晶粒的微细化，而且着眼于形成在铁素体晶粒内的亚晶粒(subgrain)，使脆性裂纹传播停止特性提高。

具体而言，对于板厚为30～40mm的钢板而言，无需进行钢板表层的冷却及回热等复杂的温度控制，通过下述条件使脆性裂纹传播停止特性提高，所述条件为：(a)确保微细的铁素体晶粒的轧制条件、(b)在钢材板厚的5％以上的部分生成微细铁素体组织的轧制条件、(c)在微细铁素体中使织构(texture)发达并且利用热能将通过加工(轧制)引入的位错(dislocation)再配置而形成亚晶粒的轧制条件、(d)抑制所形成的微细铁素体晶粒和微细亚晶粒的粗大化的冷却条件。