[发明专利]多层焊接接头CTOD特性优良的厚钢板及其制造方法

说明书

本发明提供小线能量至中等线能量的多层焊接接头CTOD特性优良的厚钢板及其制造方法。一种钢板，以质量％计，成分组成含有C：0.03～0.10％、Si：0.5％以下、Mn：1.0～2.0％、P：0.015％以下、S：0.0005～0.0050％、Al：0.005～0.060％、Ni：0.5～2.0％、Ti：0.005～0.030％、N：0.0015～0.0065％、O：0.0010～0.0050％、Ca：0.0005～0.0060％，并根据需要含有Cu等中的一种或两种以上，Ti/N、Ceq、Pcm及ACR的值为特定范围，板厚中心处的母材的有效结晶粒径为20μm以下，在板厚的1/4和1/2各位置处存在特定量的由含有Ca和Mn的硫化物及含有Al的氧化物构成的等效圆直径为0.1μm以上的复合夹杂物。将所述组成的钢在特定温度下加热后，进行热轧、冷却。

技术领域

本发明涉及船舶、海洋结构物、管线管、压力容器等中使用的钢材，涉及不仅母材的低温韧性优良、而且小线能量至中等线能量的多层焊接接头CTOD特性优良的厚钢板及其制造方法。

背景技术

作为钢的韧性的评价基准，主要使用夏比试验。近年来，作为以更高的精度对断裂阻力进行评价的方法，裂纹尖端张开位移试验(Crack Tip Opening Displacement Test，以下称为CTOD试验)多使用结构物中使用的厚钢板作为对象。该试验是将在韧性评价部引入有疲劳预裂纹的试验片在低温下进行弯曲试验并测定即将断裂之前的裂纹的张开量(塑性变形量)来对脆性断裂的产生阻力进行评价的试验。

将厚钢板应用于结构物的情况下的焊接为多层焊接。已知多层焊接的焊接热影响区(以下称为多层焊接HAZ)中包含：通过之前的焊道而使焊接线附近形成粗大的组织(CGHAZ：Coarse Grain Heat Affected Zone，粗晶热影响区)的区域通过下一层的焊道被再加热至铁素体与奥氏体的双相区并在粗大的基体组织中混合存在有岛状马氏体(MA：Martensite-Austenite Constituent，马氏体-奥氏体组成物)组织而使韧性显著降低这样的区域(以下称为ICCGHAZ：Inter Critically Reheated Coarse Grain Heat AffectedZone，亚临界再加热粗晶热影响区)。

接头CTOD试验基本上在板整个厚度上进行试验，因此，在以多层焊接HAZ为对象的情况下，在引入疲劳预裂纹的评价区域内包含ICCGHAZ组织。另一方面，对于通过接头CTOD试验得到的接头CTOD特性而言，即使微小，但也会受到评价区域中变得最脆化的区域的韧性所支配，因此，多层焊接HAZ的接头CTOD特性不仅由CGHAZ组织的韧性反映，而且还由ICCGHAZ组织的韧性反映。因此，为了提高多层焊接HAZ的接头CTOD特性，还需要提高ICCGHAZ组织的韧性。

以往，作为提高焊接热影响区(也称为HAZ)的韧性的技术，使用了通过TiN的微细分散来抑制CGHAZ的奥氏体晶粒粗大化的技术、利用TiN的铁素体相变核的技术。

另外，还使用了如下技术：通过添加REM而生成的REM系硫氧化物的分散来抑制奥氏体晶粒的晶粒生长、通过添加Ca而生成的Ca系硫氧化物的分散来抑制奥氏体晶粒的晶粒生长、将BN的铁素体成核能力与氧化物分散组合。

例如，在专利文献1、专利文献2中，提出了利用REM和TiN粒子来抑制HAZ的奥氏体组织的粗大化的技术。另外，在专利文献3中，提出了通过利用CaS来提高HAZ韧性的技术和通过热轧来提高母材韧性的技术。

另外，作为ICCGHAZ的韧性降低对策，提出了通过进行低C、低Si化来抑制MA的生成、进一步通过添加Cu来提高母材强度的技术(例如，专利文献4)。在专利文献5中，提出了在大线能量焊接热影响区利用BN作为铁素体相变核而使HAZ组织微细化从而提高HAZ韧性的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平03-053367号公报