[发明专利]钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于海洋结构物、船舶、压力容器、压力水管等钢铁结构物的高张力钢板及其制造方法，特别是，涉及厚壁高张力钢板及其制造方法，所述钢板的屈服应力(YS)为460MPa以上，不仅钢板的强度/韧性优异，而且多层焊接部的低温韧性(CTOD特性)及焊接施工时在热处理(PWHT)后的强度与韧性(PWHT特性)也优异。

背景技术

用于船舶、海洋结构物、压力容器等的钢板经过焊接接合而加工成希望形状的结构物。因此，从结构物安全性的观点考虑，对于这些钢板而言，当然要求强度高、韧性优异，而且还要求实施焊接时的焊接接缝部(焊接金属、热影响部)的韧性优异。

以往，作为钢板韧性的评价基准，主要使用的是利用夏比冲击试验得到的吸收能，但近年来，为了进一步提高可靠性，多使用裂纹尖端张开位移试验(Crack Tip Opening Displacement Test，以下称为CTOD试验)。该试验为：对于在待评价韧性的部位实施了疲劳预裂的试验片进行3点弯曲，测定即将破坏前的裂纹张开量(塑性变形量)，从而评价脆性破坏的发生阻力。

由于在CTOD试验中使用疲劳预裂，因此极微小的区域成为韧性评价部。因此，在钢板中存在局部脆化区域时，即使夏比冲击试验中得到良好的韧性，在CTOD试验中有时也显示出较低的值。

在板厚较厚的钢板等中，受到复杂加热过程的焊接热影响部(以下也称为HAZ)由于多层堆焊而容易产生上述局部脆化区域，而且焊口(焊接金属与母材的边界)、对焊口再加热至2相区域的部分(由第1循环的焊接形成粗粒，并由后续的焊接道次加热至铁素体与奥氏体的2相区域的范围，以下称为2相区域再加热部)容易成为局部脆化区域。

这里，对于焊口而言，由于焊接时暴露于稍低于熔点的高温，因此奥氏体晶粒粗大化，在接下来的冷却的作用下容易相变为韧性低的上部贝氏体组织，因此基质自身的韧性容易降低。进而，对于接合部而言，容易生成魏氏组织(widmanstatten structure)、岛状马氏体(以下也称为M-A)等脆化组织，生成该脆化组织时，钢板的韧性容易进一步降低。

这里，为了使焊接热影响部的韧性提高，例如使TiN微细分散于钢板中而形成抑制了奥氏体晶粒的粗大化的铁素体相变核并加以利用的技术被实用化。然而，对于焊口而言，有时会加热至TiN熔化的温度范围，由于焊接部的低温韧性要求越苛刻加热温度越高，因此难以表现出上述使TiN微细分散的作用效果。

为了解决这些问题，专利文献1、专利文献2公开了如下的技术：将稀土元素(REM)与Ti一起组合添加，使微细粒子分散于钢板中，由此抑制奥氏体的晶粒生长，使焊接部韧性提高。

同时，专利文献1、专利文献2还提出了使Ti氧化物分散的技术、将BN的铁素体核生成能力与氧化物分散加以组合的技术、以及通过添加Ca、REM来控制硫化物的形态而提高韧性的技术等。

另外，专利文献3中公开了使Ti氧化物分散在钢中来提高HAZ韧性的技术。

此外，对于2相区域再加热部而言，公开了以下技术：通过2相区域再加热，碳聚集于逆相变为奥氏体的区域，冷却中会生成含有岛状马氏体的脆弱的贝氏体组织，钢的韧性降低，为了防止该韧性降低，使钢板成分低C化、低Si化，抑制岛状马氏体的生成而提高韧性，通过添加Cu来确保母材的强度(例如，专利文献4及5)。

这里，专利文献4所记载的技术采取了将轧制后的冷却速度设为0.1℃/秒以下，并在该过程中使Cu粒子析出的方法，但存在制造稳定性的问题。

另外，在专利文献5所记载的技术中，通过将N/Al比设为0.3～3.0，抑制了AlN的粗大化、固溶N的不良影响导致的韧性变差，但通过Ti来控制固溶N的技术更为简便。

需要说明的是，对于YS大于460MPa的厚壁材料而言，在焊接施工时有时实施后热处理(PWHT)。此时，由于母材也同时被加热，因此即使经受PWHT处理，也必须保持母材特性，以往，为了抑制受热时的强度降低，通常添加在该温度下形成析出物的元素。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平03-053367号公报

专利文献2：日本特开昭60-184663号公报

专利文献3：日本专利第3697202号公报

专利文献4：日本专利第3045856号公报

专利文献5：日本专利第4432905号公报

发明内容

发明要解决的课题