[发明专利]具有优良抗脆裂性的高强度钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于海上结构物和建筑结构物的高强度钢板，更具体而言，涉及对于在母材和焊接热影响区（Heat Affected Zone，HAZ）的脆性启裂（brittle crack initiation）具有优良抵抗性的高强度钢板，以及其制造方法。

背景技术

根据新兴经济体中心如中国和印度对能源需要的快速增长，正在着手对极其寒冷区域的石油资源的开发，特别是库页岛和北冰洋，这些区域由于低收益在之前没有进行开发。

为了确保建筑物的安全，在极其寒冷区域的建筑物中使用的钢材需要具有高的耐低温脆性启裂特性。主要使用基于断裂力学的裂纹尖端张开位移（Crack Tip Opening Displacement，CTOD）试验作为评估耐低温脆性启裂特性的方法。

到目前为止，CTOD试验主要用来评估对焊接热影响区的脆性启裂的抵抗性。与此不同地，对于母材区是用冲击试验代替CTOD试验。然而，因为考虑到冰山碰撞，具有50mm以上的高强度厚钢板在建造在如库页岛和北冰洋等极其寒冷区域的海上结构物上被广泛使用，此外，脆裂可能在特殊条件下由疲劳裂缝（fatigue crack）在始发于焊接区域的疲劳裂缝沿着施加周期性应力的方向而传播到母材区之后产生，对于母材区和焊接热影响区，具有高水平的耐脆性启裂特性是必需的。

关于具有优良的耐低温脆性启裂特性的钢板，其相关技术如下所述。

韩国专利申请公开文本第2002-0028203号公开了一种防止焊接热影响区内脆性断裂（brittle fracture）产生的方法，其通过添加镁（Mg）来抑制焊接时熔合线（Fusion Line）附近产生的晶粒粗化。然而，本专利仅确保对于在-10℃以上温度下的脆性断裂的防止，因此不能确保对于如在-40℃低温下的脆性断裂的抵抗性。

同样，韩国专利申请公开文本第2008-0067957号公开了一种技术，具体如下：通过对铝（Al）或铌（Nb）低于预定限值的限定来防止在焊接热影响区发生的韧性急剧降低，以及通过使用对焊接热影响区的韧性影响较少的锰（Mn）来确保即使在-40℃的低温下对焊接热影响区的脆性启裂具有抵抗性。然而，本专利没有对异于焊接热影响区的母材区的脆性启裂如何确保抵抗性的方法进行描述。

同时，韩国专利申请公开文本第2006-0090287号公开了一种对-40℃低温下的母材区和焊接热影响区的脆性启裂具有优良抵抗性的钢材的制造方法，作为确保钢板物理性质的一项技术，其通过减少碳（C）含量来抑制马氏体岛的形成，以及利用了由于添加0.8%以上的Cu所形成的铜（Cu）沉淀而产生的淀积硬化。然而，因为本专利为了获得Cu沉淀，在其中大量添加Cu的状态下进行控制轧制和加速冷却之后需要额外的时效处理，因此可能会导致制造过程繁琐以及制造成本提高。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的一个方面提供一种具有优良耐脆性启裂特性、能够抑制在低温下母材区和焊接热影响区（HAZ）的脆性启裂并具有420MPa以上屈服强度的高强度钢板，以及制造这种高强度钢板的方法。

解决问题的方案

本发明的一个方面提供了具有优良的耐脆性启裂特性的高强度钢板，其包括：0.02wt%-0.06wt%的C（碳）；0.1wt%以下的Si（硅）；1.5wt%-2.0wt%的Mn（锰）；0.012wt%以下的P（磷）；0.003wt%以下的S（硫）；0.5wt%-1.5wt%的Ni（镍）；0.003wt%-0.015wt%的Al（铝）；0.005wt%-0.02wt%的Ti（钛）；0.005wt%-0.015wt%的Nb（铌）；0.002wt%-0.006wt%的N（氮）；和余量的Fe（铁）以及不可避免的杂质，其中，C+0.5Si-0.1Ni+6Al+3Nb的值在0.1wt%以下。

本发明的另一个方面提供了制造具有优良的耐脆性启裂特性的高强度钢板的方法，其包括：在1000℃-1100℃范围内加热满足上述组成范围的钢板坯；在950℃以上温度下以40%以上的累计压下率（cumulative reduction rate）对所述加热的板坯进行粗轧；粗轧后在700-800℃范围内进行精轧；以及冷却轧制后的钢板。

发明效果