[发明专利]一种低内应力焊接性能优良的750MPa级桥梁钢及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低内应力焊接性能优良的750MPa级桥梁钢及其制备方法，所述桥梁钢是由下述质量百分比含量的元素组成：C：0.085～0.125%，Si：≤0.16%，Mn：1.75～1.95%，P：≤0.010%，S：≤0.003%，Ni：0.35～0.48%，Cr：0.18～0.38%，Cu：0.24～0.46%，W：0.15～0.35%，Nb：0.035～0.065%，V：0.015～0.022%，Ti：0.008～0.022%，Ca：0.003～0.006%，Als：0.010～0.035%，余量为Fe及不可避免的杂质元素，并同时满足下述关系式：（1）0.438%≤CEV≤0.575%，（2）0.438%≤CEV≤0.575%，（3）1.0×10supgt;‑9/supgt;≤（Ca）×（S）≤1.8×10supgt;‑9/supgt;；（4）[（Ni）+（Cu）]/2（Cu）≥1；本发明方法制造的750MPa级高性能桥梁钢板强韧性高、内应力低、焊接性能优良，满足大跨度桥梁、高层建筑等钢结构的应用需求。

技术领域

本发明涉及金属材料制造技术领域，特别是一种低内应力焊接性能优良的750MPa级桥梁钢及其制备方法。

背景技术

近二十年以来，随着国民经济建设发展的需求，我国桥梁制造业得到了前所未有的发展，也取得了举世瞩目的成就。桥梁工程也向大跨度、重载荷的方向飞跃发展，随之而来的是对桥梁用钢严苛的技术要求。首先是要具有高强韧性。要求高强度、高韧性，便于降低结构自重，提高桥梁跨越能力和承受载荷；其次是功能化，如高表面质量、低内应力、易焊接性能等等。对于高强度桥梁钢而言，特别是500MPa级以上的高强度桥梁钢，因为采用TMCP工艺生产，钢板生产过程中产生的组织应力和热应力较大，用户加工过程中经常出现头尾翘曲、纵向旁弯、局部变形等问题，给施工造成很大的麻烦，也给桥梁安全带来隐患；钢材焊接热影响区特别是熔合区和粗晶区是整个焊接接头的薄弱地带，焊接热影响区的脆化常常是引起焊接接头开裂和脆性破坏的主要原因。由于热影响区上微观组织分布是不均匀的，甚至在某些部位出现其强度远低于母材的情况，高强度钢板焊接后，焊接接头热影响区容易发生严重的脆化，因而焊接热影响区成为整个接头的一个薄弱部位。但焊接热影响区的韧性不可能像焊缝那样利用添加微量合金元素的方法加以调整和改善，它是材质本身所固有的，故只能通过提高材质本身的韧性和某些工艺措施在一定范围内加以改善。

在本发明提出之前，有部分相似同类技术产品，强度级别较低、内应力大加工性能差、热影响韧区韧性较差、还有的成本过高，不能满足大跨度、重载荷、钢结构桥梁工程对桥梁用钢的强韧性及功能化要求。

中国专利“直接淬火型屈服800MPa级结构钢板及其生产方法”，专利申请号201811524865.2，公开了一种直接淬火型屈服800MPa 级结构钢板及其生产方法，钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.05～0.09%，Si：0.16～0.20%，Mn：1.05～1.15%，P≤0.01%，S≤0.005%，Nb：0.015～0.025%，Cr：0.45～0.55%，Ni：0.3～0.4%，B：0.001～0.0015%，Ti：0.01～0.02%，Alt：0.02～0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质；生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、在线直接淬火、回火空冷工序。该发明钢板具有低碳当量和焊接裂纹敏感性指数，低温冲击韧性和焊接性优良，可用于水电站、船舶、海洋平台和工程机械等领域。该钢采用直接淬火工艺生产，添加较多的淬透性元素Cr、B，钢板屈服强度和抗拉强度非常接近，屈强比YR较大，回火后，屈服强度升高，抗拉强度降低，YR进一步增加，一般会大于0.90，因而只能用于制造工程机械、水电站、船舶等不要求屈强比的行业。而桥梁钢大多要求屈强比，高强度钢的屈强比一般要求在0.88以下。因此，该发明钢不适用于桥梁工程。