[发明专利]具有增强的可焊接性的潜艇壳体钢

说明书

技术领域

本发明涉及生产潜艇壳体的钢，所述壳体由轧钢或锻钢部件通过焊接装配而成。

背景技术

为使船能沉于深水中而又不使其非常重，潜艇壳体通常由40-50mm厚的钢板和100-150mm厚的任选锻造的部件组成，所述锻造的部件由甚至在低温下具有特高冲击阻力的特高强度钢组成，这样即使在强烈的动力荷载下也能提供良好的可靠性，其可相对容易地被焊接以产生高质量的组装件。

常规使用的钢是称为60或80HLES的钢，其化学组成包含大约0.10％的碳、2-4％的镍、0.2-0.4％的硅、钼和钒的含量使得Mo+3V为0.3-0.5％，0.8-1.2％的锰、0.1-0.5％的铬，余量为铁、杂质和任意少量的脱氧元素。该钢用来制备诸如钢板或锻件，其被淬火并回火以得到整体上为马氏体的回火结构，也就是说，其包括多于90％的马氏体，该钢屈服强度为550-650MPa，抗拉强度为600-750MPa，断裂伸长为15-20％，沙尔皮(Charpy)韧性K_cv在-80℃下大于80J。

由这些钢制成的部件通过焊接组装，其在至少150℃的工作状态下预热以防止在冷态下断裂。

对焊接条件有特别要求，因为产生的焊接缝为有相当广延边缘的焊接缝，其可产生几乎80％弹性极限的应力，还因为焊接缝在温度可以降至0℃范围水平的位置完成。

需要在高温下进行预热操作，这是不利的：因为会导致潜艇壳体部分之间的焊接变得格外困难。因此，需要能在不太苛刻条件下可以产生焊接缝的钢，也就是说，不需要预热，或至少在不超过100℃或最好50℃时仅进行烘烤操作，而不管焊接缝相当广延的边缘，也不管现场相对低的外部温度。

已经提出，尤其是在专利申请WO93/24269中，由60或80HLES型钢制造的潜艇壳体的焊接条件可以通过使用电焊条来改善，该电焊条不同于应用于本领域由施工标准限定的电焊条，这些电焊条会导致产生低碳贝氏体结构(LCBS)。

然而，该技术也有缺点，在受热影响区，因为由沉积金属区带来的断裂风险得以降低，但是并不能克服在焊接操作中因基体金属自身引起的断裂风险问题。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种能克服上述缺点、可用来通过装配部件来制造潜艇壳体的、具有高屈服强度的可焊接钢，其可由厚钢板或锻件构成，所述钢的屈服强度为480-620MPa，以沙尔皮(Charpy)V型韧性K_v测定的韧性在-60℃下大于50J，优选在-85℃下大于50J，这样在基体金属中断裂发生的风险会降低，该断裂由受热影响区的焊接操作引起。

为此目的，本发明涉及一种用于制造潜艇壳体的钢，其特征在于其化学组成包括，以重量百分比计：

0.030％≤C＜0.080％

0.040％≤Si≤0.48％

0.1％≤Mn≤1.4％

2％≤Ni≤4％

Cr≤0.3％

0.30％≤Mo+W/2+3(V+Nb/2+Ta/4)≤0.89％

Mo≥0.15％

V+Nb/2+Ta/4≤0.004％

Nb≤0.004％

Cu≤0.45％

Al≤0.1％

Ti≤0.04％

N≤0.0300％

余量为铁和制备过程中产生的杂质，硼作为杂质其含量小于0.0005％，而且P+S≤0.015％，所述化学组成满足条件：

410≤540×C^0.25+245[Mo+W/2+3(V+Nb/2+Ta/4)]^0.30≤460

所述刚主要是马氏体或下贝氏体或主要由这两种结构的混合物构成，包含至少90％的马氏体或下贝氏体或这两种结构的混合物，最多为5％的残余奥氏体，最多为5％的铁素体，该钢具有480MPa-620MPa的屈服强度，在-60℃下沙尔皮V型韧性K_cv大于50J。

优选地，化学组成满足下述一个或多个条件：

Si≤0.19％

Mn≤1％

W≥0.11％

2.5％≤Ni≤3.5％

Cr≤0.2％和优选Cr≤0.09％

425≤540×C^0.25+245[Mo+W/2+3(V+Nb/2+Ta/4)]^0.03≤450

Ni≥2.7％

Mo≤0.75％

C≤0.055％