[发明专利]焊接热影响部的韧性优异的钢材

说明书

技术领域

本发明涉及适合作为造船、建筑，桥梁等的焊接结构物用的厚钢板，特别是涉及即使是大线能量焊接仍可实现优异的HAZ韧性的钢材。

背景技术

近年来，桥梁、高层建造物和大型船舶等使用钢材的结构物，处于大型化的倾向，为了实现该大型结构物，期望钢材的高强度化·厚壁化。与此同时，以大型结构物的施工效率的提高和施工成本的降低为目的，要求提高在焊接高强度·厚壁的钢材时的焊接效率。

那么，为了使钢材的焊接效率提高，有效的是减少对于同一位置的焊接次数，相比以小的热量(焊接热)对于钢材反复进行多次焊接而言，所指向的是，对于钢材进行施加大热量(焊接热)的大线能量的焊接，以1次就可使焊接完毕的大线能量进行高效率的焊接。

但是，一般来说，不论热量的大小，曝露在焊接热下的焊接热影响部(以下，也称为HAZ)，在焊接时达到高温，钢材的晶粒容易粗大化。而且，随着对钢材的线能量增大，焊接热影响部形成高温，冷却时间变长。高温且长冷却时间，已知为促进焊接热影响部的脆弱的上贝氏体组织的形成，和岛状马氏体等的脆化组织的形成的条件，因此成为使钢材的HAZ韧性降低的原因。

为了应对上述这样的因焊接热引起的HAZ韧性的降低，提出有专利文献1～5所公开的技术。

专利文献1是以提供焊接热影响部韧性(HAZ韧性)优异的钢材和制造方法为目的。具体来说，专利文献1所公开的制造方法，除了在钢液中添加拥有强硫化物生成能力的Ca以外，还添加Mg和/或REM，使微细氧化物生成，使微细硫化物分散，使加热到1400℃以上的HAZ组织细粒化，认为即使在200kJ/cm以上的大线能量焊接下，仍可实现良好的HAZ韧性。

专利文献2是以提供母材韧性和焊接部HAZ韧性优异的高强度焊接结构用钢及其制造方法为目的。具体来说，专利文献2所公开的制造方法其意图是，在Ti添加后添加Mg、Ca、REM的一种或两种以上，或同时添加Ti和Mg、Ca、REM的一种或两种以上，使氧化物和硫化物微细分散，从而使母材的加热γ粒径微细化，此外无论焊接线能量，都使HAZ的加热γ粒径微细化。专利文献2认为，作为这两个微细化带来的效果，可以制造具有良好的母材韧性和焊接部HAZ韧性的高强度焊接结构用钢。

专利文献3是以提供超大线能量焊接的焊接热影响部韧性优异的厚钢板及其制造方法为目的。具体来说，专利文献3的制造方法，除了调整钢液中的氧化物、硫化物等的粒子组成以外，还进行在凝固过程中形成的枝晶的形态控制。由此专利文献3认为，可使钢板中的分散粒子比以往更均匀且微细地分散，即使在线能量为300kJ/cm以上的超大线能量焊接时的HAZ，也能够使奥氏体晶粒微细化，使HAZ韧性显著提高。

专利文献4是以提供具有良好的HAZ韧性的API规格X100以上的高强度钢板为目的。具体来说，专利文献4的高强度钢板，通过限定Ti、Mg、REM、Al、S、N量，(1)使含有0.1μm以下的Mg系氧化物的TiN系微细析出物含有，在熔合线邻域也抑制γ晶粒的粗大化。此外，该高强度钢板，(2)使0.1μm以上的以Ti、Mg、REM为主体的氧化物和MnS的复合体含有，从比较小的γ晶内使IGF生成，从而认为能够遍及HAZ全域而使组织微细化，使HAZ韧性提高。

专利文献5是以提出兼备良好的母材韧性和焊接热影响部韧性的非调质高张力钢材为目的。具体来说，专利文献5的非调质高张力钢材，作为最佳的氧化物系夹杂物的最佳组成范围，控制为Ti氧化物：20～90重量％，CaO和REM氧化物的合计：5～50重量％，Al₂O₃：70重量％以下。由此，非调质高张力钢材，不会引起喷嘴堵塞和有害的夹杂物团簇的生成，能够有效地利用夹杂物的晶粒粗大化抑制能力(钉扎效应)，因此能够使焊接热影响部韧性提高，此外，通过使TiN或进一步使VN最佳分散，认为能够使母材的韧性和强度提高。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本国专利第4261968号公报

【专利文献2】日本国专利第4762450号公报

【专利文献3】日本国专利第4039223号公报

【专利文献4】日本国特开平11－264048号公报

【专利文献5】日本国专利第4144121号公报

如上述，专利文献1～5分别公开的是，能够应付因焊接热引起的HAZ韧性的降低，但无论根据哪项技术，在更大的线能量焊接时中，都难以使HAZ韧性提高。