[发明专利]焊接热影响部及母材部的耐延性破裂发生特性优良的钢材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及要求结构安全性的适合使用于管路(pipeline)、桥梁、建筑物(architectural structure)等焊接结构物(welded structure)的钢材及其制造方法，尤其是涉及焊接热影响部(welded heat affected zone)及母材部的耐延性破裂发生特性(resistance of ductile crack initiation)优良的钢材及其制造方法。具体而言，以焊接热影响部及母材部的耐延性破裂发生特性优良且拉伸强度TS为490MPa以上的强度、夏比冲击试验(Charpy impact test)(以JIS Z 2242的规定为基准)的延性/脆性断面转变温度(ductile-brittle fracture transition temperature)vTrs为0℃以下的具有高韧性的结构用钢材为对象。

背景技术

已知有管路、桥梁、建筑物等焊接结构物暴露在地震等的大的外负载(external load)下时，在焊趾部(weld toe)等应力集中部位(stress concentration zone)发生延性破裂(ductile crack)，发生的延性破裂成为触发点(trigger)，从而产生脆性破坏(brittle fracture)而导致结构物的破损(break)、破坏(fracture)的情况。

为了避免此种焊接结构物的破损、破坏，构成所述焊接结构物的钢材的耐延性破裂发生特性优良的情况很重要。

在专利文献1中记载有一种耐延性破裂发生特性优良的高张力钢材，其特征在于，钢材表面部的微观组织(microstructure)的铁素体百分率(ferrite area fraction)为10～40％，贝氏体(bainite)的百分率为50％以上，平均粒径(average grain size)为5μm以下。

在专利文献2中记载有一种制动特性(arrestrability)及耐延性破裂破坏特性(resistance of ductile fracture)优良的钢板，其是微观组织实质上由铁素体组织、珠光体组织(pearlite structure)及贝氏体组织构成的钢板，分成钢板的两表面部及板厚方向的中心部这三层时，分别具有特定的微观组织。

当钢板的两表面部为板厚的各5％以上时，由具有50％以上的铁素体组织且该部分的贝氏体百分率为5～25％以下的层构成，该铁素体组织具有圆相当粒径为7μm以下、纵横比(aspect ratio)为2～4的铁素体粒，当钢板的板厚方向的中心部为板厚的50％以上时，由具有圆相当平均粒径为4～10μm、纵横比为2以下的铁素体粒且该部分的贝氏体百分率为10％以下的层构成。

即，专利文献2的技术涉及一种钢板，其从钢板的板表面朝向板厚方向具有三个层，该层具有由纵横比不同的铁素体粒构成的铁素体/珠光体组织，进而使作为硬质相的贝氏体组织适当地分散到作为软质相的该铁素体/珠光体组织中。其中，在钢板的两表面部分别积极地形成纵横比大的加工铁素体粒，并且通过使贝氏体组织适当地分散而提高制动特性，另一方面，通过将钢板的中央部控制成均匀的等轴铁素体粒组织，并抑制贝氏体组织，而提高对常温时的延性破坏来说重要的伸展特性，通过将该钢板的两表面部及中央部控制成上述三层结构，而满足“制动特性”和“延性破坏特性”这两个相反的特性。

另外，专利文献3的技术也与专利文献2的技术同样地，是在铁素体-珠光体钢的钢板表层部形成加工铁素体粒，并将钢板内部的微观组织形成为均匀的等轴铁素体粒的技术。

即，在专利文献3中记载有严格地控制轧制条件而将钢板表层部形成为特定的微观组织的制动特性及延性破坏特性优良的厚钢板的制造方法。

具体而言，轧制中途的厚度为t时，相对于板厚方向的距两表面为0.05t以上且0.15t以下的表层区域(surface layer zone)，在Ar₃相变点以上且900℃以下的未再结晶温度域(non recrystallization temperature zone)中，施加成为ε≥0.5的相当塑性变形(equivalent plastic strain)ε。