[发明专利]一种大线能量焊接热影响区韧性优良的钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于低合金钢制造领域，涉及一种焊接结构钢，尤其是一种适应大线能量焊接，在焊接热影响区具有优良韧性的焊接结构钢板。

背景技术

大线能量焊接已广泛应用于船板、高层建筑、容器等制造领域。但大线能量焊接后热影响区韧性恶化严重的问题一直困扰着这种高效焊接技术的使用。

在本发明前，已经有一些大线能量焊接用钢的公开报道。专利“大线能量焊接高韧性抗锌液腐蚀用钢及其生产方法”(申请号01128476.5)，主要通过TiN析出，钉扎奥氏体晶界，因而起到细化晶粒的作用。但TiN的高温稳定性差，在较高线能量焊接时很容易分解。分解后的N反而对热影响区韧性不利。因此采用TiN技术仅用在线能量相对较低的场合。如上述专利适用线能量仅50～100kJ/cm，不能满足实际施工要求。另外，上述专利仅用于强度很低的产品，不适合高强钢应用领域。

专利“一种可大线能量焊接的厚钢板及其制造方法”(申请号200510023216.0)、专利“热量输入500kJ/cm以上的大热量输入焊接用钢及其制造方法”(申请号96105716.8)和专利“高热输入焊接非调质高韧性低温钢及其制造方法”(申请号01128316.5)的共同特点是加入B，利用BN和Ca或Re的氧化物抑制焊接热影响区晶粒长大，提高热影响区性能。但是B的加入经常产生副作用，B很容易在晶界偏聚，造成母材韧性的严重下降。目前尚无良好的控制B的措施。

专利“High tensile strength steel product for high heat input welding，having excellent toughness in heat-affected zone”(EP 1052303A2，申请号11019810.2)通过优化钢中夹杂物成分，利用Ti的氧化物的高温稳定性阻止奥氏体晶粒长大，改善热影响区韧性。但是，Ti的氧化物容易在钢水中聚集长大形成大颗粒夹杂，大颗粒夹杂不仅起不到抑制晶粒长大的作用，还会破坏母材和热影响区的韧性。因此，这种方法在生产中很难起到良好效果。

专利“用于焊接结构的具有TiN+ZrN析出相的钢板及其制造方法和使用该钢板的焊接结构”(申请号01804513.8)通过提高N的含量来获得较多的TiN以阻止热影响的晶粒长大，由于N提高后对钢的连铸性能影响很坏，铸坯裂纹很难避免，不得不增加了一道渗N工序，致使生产工艺及其复杂，生产效率低下。

专利“可大线能量焊接的超高强度厚钢板及其制造方法”(申请号200410017255.5)通过异步轧制、应变弛豫和直接淬火相结合来获得钢板的高强度和高韧性，对轧机的能力要求很高。更重要的是，从生产方法到应用实例均不包含高热输入焊接的内容。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，提供一种大线能量焊接具有优良热影响区韧性的钢板及其制造方法，目的在于解决第二相粒子颗粒较大，恶化母材韧性、不适应大线能量要求的问题。

本发明的主要内容如下：

(1)一种大线能量焊接具有优良热影响区韧性的钢板，其特征在于，用质量百分数表示，含有C：0.05％～0.14％、Si：0.10％～0.35％、Mn：1.20％～1.65％、P：≤0.015％、S：≤0.006％、Nb：0.010％～0.050％、Ti：0.015％～0.035％、N：≤0.0050％，Mg：0.0008％～0.0020％，余量为Fe及不可避免的杂质。

(2)一种大线能量焊接具有优良热影响区韧性的钢板，其特征在于，用质量百分数表示，进一步含有V：0.02％～0.06％、Ni：0.15％～0.50％、Cu：0.10％～0.80％中的一种或多种。

(3)一种大线能量焊接具有优良热影响区韧性的钢板制造方法，其特征在于，利用Ti-Mg复合脱氧。Ti、Mg以冷轧钢带包裹合金粉末形成管状钢丝的方式送入，并且与浇铸过程同时进行，其钢丝直径为φ2.0～6.0mm；其送丝速度为10～30m/min。

(4)一种大线能量焊接具有优良热影响区韧性的钢板制造方法，其特征在于，在Ti-Mg脱氧剂加入前应保证钢中氧含量(质量百分比)[O：]0.0015％～0.0050％。

以下对本发明进行详细说明：