[发明专利]一种可大线能量焊接EH420级海洋工程用厚钢板及其制备方法

说明书

本发明属于低合金高强度钢技术领域，特别涉及一种可大线能量焊接EH420级海洋工程用厚钢板及其制备方法。钢板化学成分按质量分数包括C 0.05～0.12％，Si 0.1～0.3％，Mn1.0～1.7％，P 0.001～0.01％，S 0.001～0.005％，Nb 0.01～0.04％，Ti 0.005～0.025％，Cu 0.2～0.5％，Ni 0.2～0.5％，N 0.001～0.006％，O 0.001～0.005％，Al 0.005～0.025％，Mg 0.0005～0.005％，Ca 0.0005～0.005％，余量为Fe；钢板中尺寸为0.5～5μm的夹杂物中，Al‑Mg‑Ti‑Ca‑Mn‑O‑S复合夹杂物数量占10％以上，并具有特殊的成分组成。钢板制备步骤包括，转炉出钢时加入硅锰，LF和RH精炼中喂钙线、钛线、镁线和铝线；采用两阶段控制轧制和控制冷却。本发明钢板中夹杂物粒子利于微细弥散分布，具有更强的促进针状铁素体形核能力，可显著提高大线能量焊接低温韧性。

技术领域

本发明属于低合金高强度钢技术领域，特别涉及一种可大线能量焊接EH420级海洋工程用厚钢板及其制备方法。

背景技术

随着我国海洋强国战略的实施，对海洋资源的开发以及海洋工程设施的建设快速发展。海洋构造物不断向高端化、深海化、大型化发展，对高性能海洋工程用钢的需求大幅增加，通常建造这类大型结构的焊接工作量约占总工作量的30～40％。由此，在保证焊接质量的前提下，如何提高焊接效率是实现低成本节约型制造的关键。采用大线能量焊接用钢板，可减少焊接道次、提高效率。比如，对于40mm厚普通钢板，采用40kJ/cm的线能量需焊接约18道次，而采用线能量为300kJ/cm的大线能量焊接方法可单道次成形，焊接效率成数十倍提高。常规的焊接结构用钢只能承受50kJ/cm以下的线能量，焊接施工时不得不采用生产效率低下的多道次焊接方法，因此大线能量焊接用钢的研发和应用已引起国内各相关领域的广泛关注。

在大线能量焊接时，钢板焊接热影响区(HAZ)高温停留时间长，焊后冷却速度慢，导致奥氏体晶粒严重粗化，并产生粗大相变组织，造成HAZ韧性严重恶化。传统钢材中通常采用TiN钉扎晶粒细化组织，但在大线能量下TiN将大量溶解而失去作用。因此，研究采用具有更高熔点的氧化物或氧硫化物来细化热影响区组织，改善大线能量焊接性能。

公开号为CN101050505A的发明专利公开了一种大线能量焊接高强度海洋用钢板及其制造方法，其特征是炼钢后用Ti脱氧，用Al线进行终脱氧后加入B，采用控制轧制和轧后弛豫控制、在线冷却。公开号为CN104004962A的发明专利公开了一种焊接高热输入的海洋工程用正火钢板及其制造方法，其特征是在冶炼中精确控制合金添加顺序，依次添加Si、Mn、Al、Ti、Ni等，采用控制轧制和正火处理，屈服强度为355MPa级。公开号为CN104451389A的发明专利公开了一种100mm厚抗大线能量焊接E36海洋工程用钢板，其特征是钢水冶炼出钢时往钢包中加入硅锰进行合金化，LF精炼依次添加Ti、Ni、Cu、Nb、Al元素，进行连铸、热轧和正火。公开号为CN102409230A的发明专利公开了一种大线能量焊接热影响区韧性优良的钢板及其制造方法，其特征是利用Ti-Mg复合脱氧，Ti、Mg以冷轧钢带包裹合金粉末形成管状钢丝的方式送入，并与浇铸过程同时进行。公开号为CN101812639A的发明专利公开了一种高强度大线能量焊接船体用钢及其生产方法，屈服强度为420～440MPa，通过TiN抑制HAZ晶粒粗化，在50～100kJ/cm线能量下具有优良HAZ强度和韧性。公开号为CN105296855A的发明专利公开了一种可大线能量焊接的海洋平台用钢板及制备方法，其特征是钢板中含有(V,Ti)(C,N)和V(C,N)析出粒子，HAZ生成多边形铁素体组织，提高大线能量焊接低温韧性。

上述现有技术的生产工艺复杂，控制难度大，或者难以形成微细的高熔点夹杂物在钢中均匀弥散分布，对大线能量焊接热影响区晶内铁素体的形核和组织细化能力有限，不利于海洋工程用厚钢板大线能量焊接性能的显著提高。

发明内容