焊接接头制造技术

本发明专利技术提供一种CTOD特性优异的焊接接头，上述焊接接头是将钢板作为母材，介由焊接金属制作而成的，上述钢板由如下成分组成构成，即，含有C：0.03～0.09％、Si：0.01～0.35％、Mn：1.3～2.0％、P：0.012％以下、S：0.0035％以下、Al：0.01～0.06％、Ni：小于0.3％、Mo：小于0.10％、Nb：0.005～0.023％、Ti：0.005～0.025％、B：小于0.0003％、N：0.002～0.005％、Ca：0.0005～0.0050％和O：0.0030％以下，此外，各成分满足规定的关系；上述焊接金属含有C：0.040～0.090％、Si：0.1～0.8％、Mn：1.0～2.5％、Al：0.020％以下、Ni：0.1～1.0％、Mo：0.05～0.50％、Ti：0.005～0.050％和B：0.0015％以下，剩余部分由铁和不可避免的杂质构成。

welded joint

The invention provides a CTOD property of welding joints of welded joints is excellent, the steel as base metal, weld metal produced by dielectric, the steel plate is composed of the following components, i.e., containing C:0.03 ~ 0.09%, Si:0.01 ~ 0.35%, Mn:1.3 ~ 2%, P:0.012%, S:0.0035%, Al:0.01 ~ 0.06%, the following Ni: less than 0.3% Mo, less than 0.10%, Nb:0.005 ~ 0.023%, Ti:0.005 ~ 0.025%, B: less than 0.0003%, N:0.002 ~ 0.005%, Ca:0.0005 ~ 0.0050% and O:0.0030%, in addition, the components meet the provisions of the relationship; the welding metal containing C:0.040 ~ 0.090%, Si:0.1 ~ 0.8%, Mn:1.0 ~ 2.5%, Al:0.020% ~ Ni:0.1, the following 1%, Mo:0.05 ~ 0.50%, Ti:0.005 ~ 0.050% and B:0.0015%, the remaining part Composed of iron and unavoidable impurities.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用供于海洋结构物、风力发电、船舶、压力容器、压力水管等钢结构物的高张力钢板作为母材的焊接接头，特别涉及将屈服应力(YS)为355MPa以上且实施多层焊接时的该焊接部的低温韧性优异的高张力钢板作为母材，介由具有优异的韧性的焊接金属制作的焊接接头。
技术介绍
在船舶、海洋结构物、风力发电设备、压力容器中使用的钢经焊接接合，精加工成所希望的形状的结构物。因此，从结构物的安全性的观点考虑，对于这些钢而言，要求母材的强度高、韧性优异自不必说，还要求焊接接头部(焊接金属、焊接热影响部)的韧性优异。作为钢的韧性的评价基准，以往，主要使用由夏比冲击试验得到的吸收能量，但近年来，为了进一步提高可靠性，大多使用裂纹尖端张开位移试验(Crack Tip Opening Displacement Test，以下作为CTOD试验，将该试验中的评价结果称为CTOD特性或CTOD值)。在该试验中，将在韧性评价部产生了疲劳预裂纹的试验片进行3点弯曲，测定临破坏前的裂纹的张开量(塑性变形量)，由此评价脆性破坏的产生阻力。由于在CTOD试验中使用疲劳预裂纹，因而当极微小的区域成为韧性评价部，存在局部脆化区域时，存在即使在夏比冲击试验中得到良好的韧性，也会显示低韧性的情况。上述局部脆化区域容易产生在板厚较厚的钢等由于多层堆焊而经过复杂的热历程的焊接热影响部(以下，也称为HAZ)，接合部(焊接金属与母材的边界)、接合部被再次加热成双相区的部分(在第1循环的焊接中成为粗粒，因后续的焊道焊接被加热成铁素体和奥氏体的双相区的区域，以下称为双相区再加热部)成为局部脆化区域。由于上述接合部被暴露在略低于熔点的高温下，所以奥氏体晶粒粗大化，经过后续的冷却而容易转变为韧性低的上贝氏体组织，因此基体本身的韧性低。另外，接合部容易生成魏氏体组织、岛状马氏体(MA)等脆化组织，韧性进一步降低。为了提高焊接热影响部(HAZ)的韧性，例如使Ti/N微细地分散在钢中，抑制奥氏体晶粒的粗大化，或者作为铁素体转变核进行利用的技术已实用化。然而，在接合部中有时加热到Ti/N溶解的温度区域，焊接部的低温韧性要求越严格，上述的作用效果越得不到发挥。另一方面，在专利文献1、专利文献2中公开了如下技术，即通过与Ti一起复合添加稀土元素(REM)，使微细粒子分散在钢中，从而抑制奥氏体的晶粒生长，提高焊接部韧性。另外，还提出了使Ti的氧化物分散的技术、将BN的铁素体成核能力和氧化物分散进行组合的技术、通过进一步添加Ca、REM来控制硫化物的形态而提高韧性的技术。但是，这些技术以强度较低、合金元素量少的钢材为对象，当为强度更高、合金元素量多的钢材时，HAZ组织成为不含有铁素体的组织，因而无法应用。因此，作为容易在焊接热影响部生成铁素体的技术，专利文献3中公开了一种主要将Mn的添加量提高到2％以上的技术。但是，对于连续铸造材料而言，Mn容易偏析于钢坯的中心部，不仅在母材，在焊接热影响部，中心偏析部的硬度也会增加，成为破坏的起点，因此引起母材和HAZ韧性降低。另一方面，对于双相区再加热部，利用双相区再加热，碳在逆转变为奥氏体的区域稠化，在冷却中生成包含岛状马氏体的脆弱的贝氏体组织，韧性降低。因此，已公开如下技术，通过使钢组成低C化、低Si化，抑制岛状马氏体的生成，提高韧性，添加Cu，从而确保母材强度(例如，专利文献4)。这些方法是利用Cu的析出强化来提高强度的方法，但专利文献4采取将轧制后的冷却速度设为0.1℃/s以下，在该过程中析出Cu粒子的方法，但在制造稳定性上存在问题。另外，在专利文献5中提出了利用钢板组成和焊接金属组成的组合得到的韧性优异的焊接接头。在该技术中，通过在钢板和焊接金属中确保规定量以上的B，从而对HAZ和焊接金属进行组织控制，得到优异的韧性。但是，根据焊接条件，添加B有时导致马氏体等硬质相生成，反而使韧性恶化。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3722044号公报
技术实现思路
近年来，随着船舶、海洋结构物、风力发电设备、压力容器、压力水管等钢铁结构物的大型化，对钢材迫切期望更进一步的高强度化。这些钢铁结构物中使用的钢材多为例如板厚为30mm以上的厚壁材料，因此，为了确保屈服应力355MPa级或其以上的强度，增加所添加的合金元素的钢成分体系是有利的。然而，如上所述，难以说以合金元素量多的高强度钢材为对象地对接合部、双相区再加热部的韧性提高进行了充分研究。因此，本专利技术的目的在于提供一种将高张力钢板作为母材的CTOD特性优异的焊接接头，上述高张力钢板适合供于海洋结构物、船舶、风力发电设备、压力容器、压力水管等钢铁结构物，屈服应力(YS)为355MPa以上，多层焊接部的焊接热影响部的低温韧性(CTOD特性)优异。专利技术人等为了解决上述课题反复进行了深入研究，结果基于以下技术思想进行具体的成分设计，从而完成了本专利技术。i)由于CTOD特性是用钢板整个厚度的试验片进行评价的，因此成分稠化的中心偏析部成为破坏的起点。因此，为了提高焊接热影响部的CTOD特性，将容易作为钢板的中心偏析而稠化的元素控制为适当量，抑制中心偏析部的固化。钢水凝固时在成为最终凝固部的钢坯的中心，C、Mn、P、Ni和Nb与其它元素相比，稠化度高，因此利用中心偏析部硬度指标，控制这些元素的添加量，从而抑制在中心偏析的硬度。ii)为了提高焊接热影响部的韧性，有效利用Ti/N，在焊接接合部附近抑制奥氏体晶粒的粗大化。通过将Ti/N控制为适当量，能够使Ti/N均匀地微细分散在钢中。iii)将出于硫化物的形态控制的目的而添加的Ca的化合物(CaS)的结晶化用于焊接热影响部的韧性提高。CaS与氧化物相比，在低温下结晶化，因此能够均匀地微细分散。然后，通过将CaS的添加量和添加时的钢水中的溶解氧量控制在适当范围内，从而即使在CaS结晶化后也能够确保固溶S，因此在CaS的表面上MnS析出而形成复合硫化物。在该MnS的周围形成Mn的稀薄带，从而进一步促进铁素体转变。iv)为了确保焊接金属的低温韧性，希望抑制晶界铁素体的生成、魏氏体铁素体的生成，形成微细的针状铁素体。因此，在焊接金属中添加因偏析于晶界而抑制铁素体的生成的B是有利的。然而，根据焊接条件，有时生成粗大的铁碳硼化物，反而降低韧性，因此需要将B设为适当量。另一方面，由于B从焊接金属向母材侧(HAZ)扩散，提高HAZ的淬透性，所以有时也助长了作为脆化相的马氏体的生成，使韧性恶化，因此仍然需要将B设为适当量。本专利技术是基于上述见解而完成的，本专利技术的主旨构成如下。1.一种焊接接头，是将钢板作为母材，介由焊接金属制作而成的，上述钢板以质量％计，含有C：0.03～0.09％、Si：0.01～0.35％、Mn：1.3～2.0％、P：0.012％以下、S：0.0035％以下、Al：0.01～0.06％、Ni：小于0.3％、Mo：小于0.10％、Nb：0.005～0.023％、Ti：0.005～0.025％、B：小于0.0003％、N：0.002～0.005％、Ca：0.000本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接接头，是将钢板作为母材，介由焊接金属制作而成的，所述钢板以质量％计，含有C：0.03～0.09％、Si：0.01～0.35％、Mn：1.3～2.0％、P：0.012％以下、S：0.0035％以下、Al：0.01～0.06％、Ni：小于0.3％、Mo：小于0.10％、Nb：0.005～0.023％、Ti：0.005～0.025％、B：小于0.0003％、N：0.002～0.005％、Ca：0.0005～0.0050％和O：0.0030％以下，由下述式(1)规定的Ceq：0.320～0.420、Ti/N：1.5～4.0，以及满足下述式(2)和式(3)，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，所述焊接金属含有C：0.040～0.090％、Si：0.1～0.8％、Mn：1.0～2.5％、Al：0.020％以下、Ni：0.1～1.0％、Mo：0.05～0.50％、Ti：0.005～0.050％和B：0.0015％以下，剩余部分由铁和不可避免的杂质构成，Ceq＝[C]+[Mn]/6+([Cu]+[Ni])/15+([Cr]+[Mo]+[V])/5…(1)0＜[[Ca]－(0.18+130×[Ca])×[O]]/1.25/[S]＜1…(2)5.5[C]4/3+15[P]+0.90[Mn]+0.12[Ni]+7.9[Nb]1/2+0.53[Mo]≤3.00…(3)这里，[]为该括弧内的元素的含量(质量％)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 JP 2014-0737501.一种焊接接头，是将钢板作为母材，介由焊接金属制作而成的，所述钢板以质量％计，含有C：0.03～0.09％、Si：0.01～0.35％、Mn：1.3～2.0％、P：0.012％以下、S：0.0035％以下、Al：0.01～0.06％、Ni：小于0.3％、Mo：小于0.10％、Nb：0.005～0.023％、Ti：0.005～0.025％、B：小于0.0003％、N：0.002～0.005％、Ca：0.0005～0.0050％和O：0.0030％以下，由下述式(1)规定的Ceq：0.320～0.420、Ti/N：1.5～4.0，以及满足下述式(2)和式(3)，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，所述焊接金属含有C：0.040～0.090％、Si：0.1～0.8％、Mn：1.0～2.5％、Al：0.020％以下、Ni：0.1～1.0％、Mo：0.05～0.50％、Ti：0.005～0.050％和B：0.0015％以下，剩余部分由铁和不可避免的杂质构成，Ceq＝[C]+[Mn]/6+([Cu]+[Ni])/15+([Cr]+[Mo]+[V])...

【专利技术属性】
技术研发人员：一宫克行，柚贺正雄，长谷和邦，远藤茂，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP