[发明专利]大线能量焊接用钢材

说明书

本发明的目的在于提供一种实施了低温贮藏罐等所使用的线能量超过80kJ/cm的大线能量焊接时、焊接热影响区在‑55℃下的低温韧性及接头强度优异的大线能量焊接用钢材。所述大线能量焊接用钢材以质量％计含有：C：0.04～0.09％、Si：0.15～0.25％、Mn：1.40～2.00％、P：0.015％以下、S：0.0005～0.0040％、Cu：0.05～0.7％、Ni：0.4～1.3％、Al：0.030～0.080％、Ti：0.005～0.023％、B：0.0003～0.0020％、Ca：0.0005～0.0030％、N：0.0030～0.0060％、O：0.0040％以下，所述大线能量焊接用钢材还含有：Nb：0.005％以下及Mo：0.01％以下，且满足下式(1)而含有Mn、Cu、Ni，余量由Fe及不可避免的杂质构成。1.85≤Mn+0.4×(Cu+Ni)≤2.10···(1)其中，上式中的Mn、Cu、Ni表示各成分的含量(质量％)，在不含有的情况下为0。

技术领域

本发明涉及适于在低温贮藏罐、造船、建筑等的各种焊接结构物中使用的钢材的、实施了线能量超过80kJ/cm的大线能量焊接时的焊接热影响区的低温韧性及接头强度优异的大线能量焊接用钢材。

背景技术

在低温贮藏罐、造船、建筑等领域中使用的钢材通常通过焊接接合而加工成希望形状的结构物。在这些结构物中，从安全性的观点出发，不仅要求使用的钢材的母材韧性优异，而且要求焊接部的韧性优异。例如，对于贮藏液化氨、液化丙烷气体的罐而言，由于在气体的液化温度以下的-55℃左右的低温下使用，因此要求在这样的低温下具有良好的韧性。在焊接时，通常以低线能量、多焊道焊接来进行施工，但从提高施工效率的观点出发，强烈要求应用气体保护焊等大线能量、单焊道焊接。但是，已知通常焊接线能量增大时，焊接热影响区(HAZ)的组织粗大化，因此焊接热影响区的韧性降低。

作为改善低温贮藏罐用钢的低温韧性的方法，例如，专利文献1中公开了一种焊接性和低温韧性优异的低屈服比高张力钢，其使用含有Nb的特定成分的钢，且限定了岛状马氏体(MA)的分率、尺寸等存在状态。

另外，专利文献2中公开了一种焊接接头部的低温韧性优异的钢板，其中，在具有由铁素体和除铁素体以外的其它组织构成的微观组织的钢板中，相对于钢板整体中的碳浓度，上述其它组织中的平均碳浓度为4倍以下。

但是，这些现有技术并不是预想到焊接时的线能量超过80kJ/cm的大线能量焊接的技术，大线能量焊接时焊接热影响区的低温韧性不足。

作为改善大线能量焊接时的焊接热影响区的韧性的方法，例如，利用TiN的微细分散所带来的奥氏体晶粒的粗大化抑制、作为铁素体相变核的作用的技术已经实用化。另外，专利文献3中公开了使Ti的氧化物分散的技术。

然而，在积极利用TiN的现有技术中存在如下问题：在加热至TiN熔化的温度范围的焊接热影响区中，Ti所具有的上述作用消失，而且母材组织因固溶Ti及固溶N而变脆，韧性明显降低。另外，在如专利文献3那样利用Ti氧化物的技术中，存在难以使氧化物均匀微细地分散的问题。

对于这一点，例如，专利文献4中公开了如下内容：为了提高大线能量焊接时的焊接热影响区的韧性，适当地含有硫化物的形态控制所需要的Ca，有效利用CaS。其公开了如下技术：通过利用与氧化物相比在低温下进行结晶的CaS，可以使CaS微细地分散，使在冷却中以核的形式析出CaS的MnS、TiN、BN等铁素体相变生成核微细地分散，由此使焊接热影响区的组织成为微细的铁素体珠光体的组织，实现高韧性化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利4361765号

专利文献2：日本专利4637516号

专利文献3：日本特开昭57-51243号公报

专利文献4：日本专利3546308号