[发明专利]一种可承受350kJcm大热输入焊接的屈服强度不小于370MPa的E级钢板

说明书

一种可承受350kJ/cm大热输入焊接的屈服强度不小于370MPa的E级钢板，属于大热输入焊接用钢领域，所述E级钢板按质量百分比包括：C 0.04‑0.12，Si 0.10‑0.35，Mn 1.45‑1.58，P≤0.015，S≤0.005，Ni 0.25‑0.40，Cu 0.08‑0.18，Mo≤0.05，V 0.010‑0.090，Ti 0.005‑0.030，B 0.0005‑0.0035，Al 0.005‑0.025，Ce 0.021‑0.035，N 0.0045‑0.0080，O 0.0005‑0.0030，其余为铁和不可避免的杂质；上述成分中Ti、V、B、C和N，满足0.6≤15.32Ti+5.79V+0.06B+0.18C+0.15N≤0.9。本发明在采用多丝埋弧焊焊接热输入达到350kJ/cm条件下，焊接热影响区‑40℃冲击功不低于60J。

技术领域

本发明属于大热输入焊接用钢领域，具体涉及一种可承受350kJ/cm大热输入焊接的屈服强度不小于370MPa的E级钢板。

背景技术

随着构件大型化和大跨度化的进展，厚钢板在造船、高层建筑、桥梁、石油化工、海洋平台等领域的大型焊接结构方面得到了广泛应用，中厚板（32～80mm）结构的使用占所有规格构件数量的40%以上。大热输入焊接过程具有峰值温度高，高温停留时间长等特点。为了提高焊接效率、降低生产成本，大型钢制结构的焊接往往采用大热输入焊接方法。但传统钢材在大线能量焊接条件下钢板焊接热影响区会出现奥氏体晶粒异常长大并且组织严重粗化等问题，导致钢板焊接热影响区韧性明显下降，严重影响焊接接头的力学性能，成为制约生产效率及工程质量可靠性的关键问题。

目前以日本制铁、JFE、韩国浦项制铁等为代表的国外企业已成功开发了超大线焊接线能量钢板、许用线能量200-600kJ/cm，并获产业化应用。国内部分企业也先后加大研发力度，成功开发了耐大线能量焊接钢板，但应用仅限于300kJ/cm线能量以下。因此，本发明致力于解决焊接线能量300kJ/cm以上的技术瓶颈，在保证钢板强度的同时，通过控制热影响区组织与奥氏体晶粒尺寸防止大热输入焊接后焊接接头低温韧性的降低。

公布号为CN104498827A的发明专利公布了一种355MPa级耐310kJ/cm大线能量焊接用钢的制造方法。通过低碳(0.10%)和低碳当量保证钢板具有较高的低温韧性和焊接适应性。严格控制合金元素Ti含量，形成弥散分布Ti₂O₃粒子和TiN粒子，促进晶内针状铁素体形核，抑制焊接时奥氏体的晶粒粗大，减轻大线能量焊接热影响区的脆化现象。通过Nb、Ti微合金化，细化晶粒和析出强化，保证钢板强度。但是该专利中提到的Ti₂O₃属于在液相中形成的高熔点氧化物，尺寸不易控制，且不易在钢中形成弥散分布状态，容易产生粗大的夹杂物影响低温韧性。因此仅依靠TiN不能在大热输入焊接中保持奥氏体晶粒尺寸。

公布号为CN103343284A的发明专利公开了一种80~140KJ/cm大线能量焊接Q345级别钢板的生产方法，其特征是添加0.1～0.2％的Ti元素，并控制Ti/[N]元素含量比例为2.4～3.2之间，优化高温下钢中较稳定的TiN析出粒子，钉扎奥氏体晶界，抑制晶粒长大，并在焊后冷却时增加针状铁素体沉淀核，促进铁素体形成。但该专利将N含量增加至了0.06%，在更高热输入的下，会产生大量的自由N影响热影响区低温热性。此外，工业生产中Ti/N元素含量比例的控制较难，对生产效率有较大影响。