[发明专利]一种大线能量焊接670MPa级钢板及其制造方法

说明书

本发明公开了一种大线能量焊接670MPa级钢板，其化学元素质量百分比为：C:0.08％～0.12％、Mn:0.80％～1.20％、Cr:0.2％～0.6％、Ni:1.5％～1.9％、Mo:0.3％～0.5％、Cu:0.1％～0.3％、V:0.02％～0.05％、Al:0.001％～0.01％、Ti:0.006％～0.012％、B:0.0008％～0.0014％、N:0.001～0.006％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。此外本发明还公开了上述大线能量焊接670MPa级钢板的制造方法，其步骤包括(1)冶炼和铸造(2)轧制(3)淬火+回火调质热处理：其中淬火加热温度为900～980℃，然后水淬；回火加热温度为600～700℃。本发明所述的大线能量焊接670MPa级钢板具有良好的能量焊接性能和时效冲击性能，可以有效作为焊接结构材料应用于海洋工程领域。

技术领域

本发明涉及一种金属材料及其制造方法，尤其涉及一种钢材及其制造方法。

背景技术

海洋平台是设于在海上的超大型焊接钢结构，它是海洋资源开发工程中的标志性设施。相应地，海洋平台用钢作为工程结构用钢在保证海洋设施安全方面起着最为重要的作用。海洋平台应用在波浪、海潮、风暴以及极寒流冰等严峻的海洋工作环境中，支撑总重量超过数百吨的钻井设备。这些使用特征决定了海洋工程用钢需要具有高强度、高韧性、抗疲劳、良好的焊接性、冷加工性、耐海水腐蚀等性能指标。

研究发现，提高厚钢板的大线能量焊接性能，可以有效提高焊接效率，缩短制造工时，降低制造成本。因此，海洋工程领域对可大线能量焊接、且低温韧性优良的厚钢板需求迫切。为了提高大型工程结构的焊接效率，保证其使用的安全可靠性，焊接效率高的单面埋弧焊、气电焊、电渣焊等大线能量焊接技术相继被采用，这给传统的低合金高强度钢带来了新的问题，即焊接热影响区(HAZ)的强度和韧性变差，且易产生焊接冷裂纹等缺陷。

因此，HAZ韧性的改善成为低合金高强度钢大线能量焊接研究和开发的热点和重点。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种大线能量焊接670MPa级钢板，本发明所制造的钢板厚度规格为40～50mm，母材抗拉强度≥670Mpa级，在焊接线能量为50～150kJ/cm的焊接条件下，焊接热影响区(HAZ)具有_vE_-40≥100J良好的大线能量焊接性能，同时板厚1/2具有良好的时效冲击性能。该大线能量焊接670MPa级钢板可以作为焊接结构材料应用于工程机械、桥梁结构、海洋平台用钢。

为了实现上述目的，本发明提供了一种大线能量焊接670MPa级钢板，其化学元素质量百分比为：

C:0.08％～0.12％、Mn:0.80％～1.20％、Cr:0.2％～0.6％、Ni:1.5％～1.9％、Mo:0.3％～0.5％、Cu:0.1％～0.3％、V:0.02％～0.05％、Al:0.001％～0.01％、Ti:0.006％～0.012％、B:0.0008％～0.0014％、N:0.001％～0.006％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。

具体来说，在本发明所述的大线能量焊接670MPa级钢板中，各化学元素的设计原理如下所述：

C：在本发明所述的大线能量焊接670MPa级钢板中，C是增加钢材强度的元素。C可以溶解在钢中形成间隙固溶体，从而起固溶强化作用。此外，C还可以与强碳化物形成元素一起形成碳化物析出，起到沉淀强化的作用。但太高的C含量对母材和焊接热影响区的韧性不利，会降低微合金化元素的固溶，影响析出强化效果。而对于需要进行调制热处理的钢种，若C含量太低，则热处理后的碳化物的量会减少，析出强化效果不明显，降低了钢的强度。因此，综合考虑钢中C含量对钢板的性能改善效果和不利因素，在本发明所述的大线能量焊接670MPa级钢板中控制C的质量百分比在0.08％～0.12％之间。