[发明专利]一种焊接性优良的经济型水电用厚板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于低合金钢制造领域，尤其涉及一种焊接性优良经济型水电用厚板及其生产方法。

背景技术

低合金高强度钢是重要工程结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、海洋平台、造船、桥梁结构、锅炉容器、建筑结构、汽车工业、铁路运输及机械制造之中。

低合金高强度钢性能取决于化学成分及其制造工艺。随着现代工业技术的不断进步，化学成分一定的条件下低合金高强度钢的性能具有相当大的控制范围。正因如此，在继续降低制造成本条件下大幅度提高钢板综合机械性能和使用性能成为可能，从而达到减轻钢结构自身重量、提高钢结构稳定性及安全性的目的。

近些年来，国内外先后开展了新一代高性能钢铁材料的的研究，力图通过合金组合优化设计和革新工艺技术以获得更好的组织匹配，最终达到更加优良的强韧性匹配。

CN200510047196.0的专利公布了“高强度低焊接裂纹敏感性钢厚板及其生产方法”，采用连铸坯料生产抗拉强度610MPa最大厚度为75mm的钢板。是通过控制碳当量Ceq≤0.42%、裂纹敏感性系数Pcm≤0.20%实现低焊接裂纹敏感性成分设计，并通过“TMCP+回火”工艺完成成品钢板制造。该专利公布了厚度小于40mm钢板的化学成分，贵金属元素Ni、Mo含量设计较高，Ni：0.15~0.25%、Mo：0.15~0.25%，Ceq最高控制在0.404%，增加了合金成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种焊接性优良的经济型水电用厚板及其生产方法，在保证钢板焊接性指数 0.165%≤Pcm≤0.190%；Ceq≤ 0.40%条件下，优化设计贵金属Ni、Cr含量，降低合金成本，采用余热回火工艺进一步降低工艺成本。

为了达到上述目的，本发明采用如下化学成分（按重量百分比）：C：0.065%~0.085%；Si：0.16%~0.30%；Mn：1.35%~1.49%；P：≤0.015%；S：≤0.005%；Ni：0.10%~0.12%；Cr：0.10%~0.13%；Mo：0.11%~0.145%；Cu：0.20%~0.25%；Nb：0.03%~0.05%；Ti：0.012%~0.019%；V：0.03%~0.05%；Als：0.020%~0.040%；N：0.0040%~0.0059%；同时保证P_cm = C + Si/30 + (Mn+Cu+Cr)/20 + Ni/60 + Mo/15 + V/10 + 5B； 0.165%≤P_cm≤0.190%；C_eq = C + Mn/6 +(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 ≤ 0.40%；不含B，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明中合金元素C、Si、Mn、P、S、Al、Ni、Cr、Mo、Cu 、V、Nb、 Ti限定量的理由详述如下：

C：C≤0.05%时需添加其它提高淬透性元素提高母材及焊接接头强度，使成本升高。C过高焊接热影响区出现较多的淬硬组织，使热影响区韧性变差。为保证钢板优良的焊接性，C的范围设计为0.065~0.085%。

Si：为使Si在保证母材强度和焊接接头强度中发挥作用，Si应大于0.15%，但Si＞0.40%时，焊接裂纹敏感性和焊接接头韧性变坏。本发明其含量控制在：0.16%~0.30%。

Mn：为使Mn在保证母材强度和焊接接头强度发挥作用，其含量应≥1.40%；为减轻硫化物的有害作用，Mn＞0.50%。但Mn＞1.70%时使焊接裂纹敏感性变坏，而且由于含量太高带来过大的淬透性使母材韧性和接头韧性变坏。本发明其含量控制在：1.35%~1.49%。

P、S：P、S在本钢种中都是杂质元素。限制P≤0.015%；S≤0.005%。

Al：Al提高粗晶区韧性的机制是减少M-A组元的量及其尺寸，减少了固溶N量。AlN的溶解温度在1100℃附近，它在焊接热循环中很容易溶解，不能有效地阻止HAZ的晶粒长大。在焊接热循环中AlN质点会溶解，使HAZ中自由N的含量增高。AlN的析出十分缓慢，AlN很难在焊接过程中重新形核析出。在钢水冶炼过程中要保证一定的脱氧程度，一般情况下Als的含量下限控制为0.015%，上限为0.045%。本发明其含量控制在：0.020%~0.040%。