焊接热影响部的低温韧性优异的高张力钢板制造技术

本发明专利技术的钢板，以质量百分比计（下同）含有Ｃ：０．０３～０．０７％、Ｓｉ：０．０１～０．２５％、Ｍｎ：１．２０～１．６０％、Ｐ：０．０１０％以下（不含０％）、Ｓ：０．００３％以下（不含０％）、Ａｌ：０．０２～０．０４％、Ｎｂ：０．００５～０．０１６％、Ｂ：０．０００６～０．００２０％、Ｎ：０．００４５～０．００９０％、及Ｔｉ：０．００８～０．０２０％，满足下式（１），且抗拉强度为４４０ＭＰａ以上。－２０≤（Ｂ－ＮＴ／１．３）≤１０…（１）｛式中，Ｂ表示Ｂ含量，另外ＮＴ为Ｎ和Ｔｉ的关系，当（Ｎ－Ｔｉ／３．４）≥０时，表示为ＮＴ＝（Ｎ－Ｔｉ／３．４），当（Ｎ－Ｔｉ／３．４）＜０时，表示为ＮＴ＝０｝本发明专利技术的钢板，不但具有高张力特性，而且母材的低温韧性优异，以高热能进行焊接时的ＨＡＺ的低温韧性也优异。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种焊接热影响部的低温韧性优异的高张力钢板，尤其涉及的这种高张力钢板，即使其在曝露于低温下的用途中被使用时，焊接热影响部的韧性和母材的韧性仍然优异。还有，本专利技术并未限定上述高张力钢板的焊接方法，而是能够适用于埋弧焊(submerged arc welding)、气电焊(electrogas arc welding)等，但是以下，将以被认为是焊接热影响部的韧性确保特别困难的高热能的单面埋弧焊的实施情况为例加以说明。
技术介绍
近年来，为了以短时间制造海洋结构物和贮藏LPG等的液化气的低温用容器等，广泛采用例如输入热量达到50～200kJ/cm的高热能的单面埋弧焊的焊接施工。但是，该焊接能够实现施工的高效率化的另一面是难以稳定并确保由焊接形成的焊接热影响部(以下表示为“HAZ”)的韧性，大多仍必须应用基于低热能的多层焊接而制造。因此，就要求在上述低温用容器等的制造中，采用可以进行高效率施工的上述高热能焊接法，且即使在-60℃左右的低温，HAZ的韧性也优异的钢板。至今为止，也提出了试图改善上述HAZ的低温韧性的各种的方法。例如在特公昭55-026164号公报、专利第2950076号公报中，提出了利用TiN、Al氧化物(oxide)等的销住(pinning)粒子抑制奥氏体粒的粗大化，从而改善HAZ韧性的方法。另外，在特公平07-068577号公报、特公平05-017300号公报中，公开有通过使奥氏体晶粒内大量存在铁素体相变核，以实现结晶粒的微化化的技术。具体来说，是通过将TiN、MnS、BN、Ti氧化物等作为铁素体相变核而利用，以实现结晶粒的微细化，实现HAZ的低温韧性的改善。但是在上述各个方法中，由于在进行高热能的单面埋弧焊时，TiN等的析出物有相当地固溶，难以抑制其后的结晶粒粗大化等，所以为了在-60℃左右的低温下确保优异的HAZ的韧性(以下，称为“HAZ的低温韧性”，或者仅称为“低温韧性”)，考虑到需要进一步的改善。另外，一般作为高张力化和HAZ韧性提高相反的课题，实现同时满足这两者的这种钢板历来很困难。
技术实现思路
本专利技术鉴于这种情况而实施，其目的在于，提供以高张力为前提，即使以高热能进行焊接时HAZ低温韧性也优异，并且母材低温韧性也优异的钢板。本专利技术的焊接热影响部的低温韧性优异的高张力钢板，以质量百分比计(下同)含有C0.03～0.07％、Si0.01～0.25％/、Mn1.20～1.60％、P0.010％以下(不含0％)、S0.003％以下(不含0％)、Al0.02～0.04％、Nb0.005～0.016％、B0.0006～0.0020％、N0.0045～0.0090％、及Ti0.008～0.020％，并且满足下式(1)，抗拉强度为440MPa，-20≤(B-NT/1.3)≤10 …(1){式中，B表示B含量(质量ppm)。另外NT为，N(N含量，单位质量ppm)和Ti(Ti含量，单位质量ppm)的关系，当(N-Ti/3.4)≥0时，表示为NT＝(N-Ti/3.4)当(N-Ti/3.4)＜0时，表示NT＝0＝上述高张力钢板，也可以以满足下述式(2)的方式再含有从如下构成的组中选择出的1种以上，Cu0.10～0.5％；Ni0.2～0.8％；和V0.005～0.05％，还可以含有Ca0.0010～0.003％。(Cu+Ni+60Nb+20V)≤1.4…(2){式中，Cu、Ni、Nb、V表示各个元素的含量(质量％)} 根据本专利技术，即使对高张力钢板实施高热能的焊接时，由于HAZ在大约-60℃仍显示出优异的韧性，所以在海洋结构物和贮藏LPG等的液化气的低温用容器等的制造中，能够采用例如高热能的单面埋弧焊焊接法，能够以更短时间制造上述海洋结构物等。附图说明图1是表示(B-NT/1.3)和HAZ的vE-60的关系的曲线图。图2是表示(Cu+Ni+60Nb+20V)和HAZ的vE-60的关系的曲线图。图3是施例的焊接坡口形状的剖视图。图4是表示FCB焊接时的电极配置的模式图。具体实施例方式本专利技术者为了获得特别是在实施高热能焊接时HAZ的低温韧性优异的高张力钢板而进行了锐意研究。其结果是得到如下认识，并发现具体方法。(a)通过比较低地将C设定为0.07％以下，将Si设定为0.25％以下之后，如果使规定量的B、N和Ti的平衡最佳化，且添加一定量的Nb，则来自奥氏体晶界的粗大的铁素体(以下仅称为“晶界铁素体”)的生成被充分抑制，能够实现奥氏体晶粒内的结晶粒微细化。(b)此外，为了进一步提高强度而添加Cu、Ni、V时，如果综合地控制该Cu、Ni、V和Nb的含量，能够抑制HAZ韧性的劣化。首先在本专利技术的特征在于，通过使各个规定量的B、N和Ti的平衡最佳化，以严密地实现固溶B量的最佳化，能够使奥氏体晶粒内的结晶粒微细化，作为其结果能够进一步提高HAZ的低温韧性这一点。图1所示为，所采用的钢板以0.06％C-0.20％Si-1.4％Mn-0.03％Al-0.010％Nb为基本成分，在分别后述的规定范围内使B、N和Ti变化，将(B-NT/1.3){B为B含量(质量ppm)，NT为N(N含量，单位质量ppm)和Ti(Ti含量，单位质量ppm)的关系，当(N-Ti/3.4)≥0时，表示为NT＝(N-Ti/3.4) 当(N-Ti/3.4)＜0时，表不为NT＝0。以下也跟式(1)相同}设为各种值，对钢板进行热循环试验，按照后述的实施例测定HAZ的低温韧性(vE-60)，并整理这些结果。还有，热循环试验，假定焊接输入热量60kJ/cm(板厚12mm)，加热保持于1400℃×5sec后，以150sec从800℃冷却至500℃。由该图1可知，作为HAZ的低温韧性，为了使之达到vE-60100J以上，如下述式(1)所示，需要使(B-NT/1.3)的值限制在-20ppm以上、10ppm以下的范围。-20≤(B-NT/1.3)≤10 …(1)如上述式(1)，通过使B、N和Ti的平衡最佳化，利用存在于奥氏体晶内的晶界的固溶B，被认为可抑制晶界铁素体的粗大化，且也有所谓抑制来自晶界的侧板条铁素体(ferrite side plate)的生成的效果，和能够最大限度地发挥作为BN的铁素体相变核的效果。如上述为了使B、N和Ti的平衡最佳化以确实地提高HAZ的低温韧性，并且确保母材的强度，需要让上述B、N和Ti的含量分别在下述范围内。<B0.0006～0.0020％> B除了通过生成BN固定对HAZ韧性有害的固溶N外，还具有促进晶内铁素体的生成的作用。另外固溶B也具有抑制晶界铁素体的粗大化和侧片铁素体(ferrite side plate)的生成，使奥氏体晶内的结晶粒微细化的效果。此外，B是用于高张力化所必须的元素。为了充分发挥这些作用效果，需要使B含有0.0006％以上。另一方面，若B过多，则由于过量的固溶B的作用结晶被形成为一定方向，HAZ反而劣化。因此B量抑制在0.0020％以下。<N0.0045～0.0090％> 因为N与Ti和Al等元素形成氮化物，是使HAZ韧性提高的元素，所以可以含有0.0045％以上，也可以优选为0.0060％以上。还有，固溶N成为使H本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢板，其特征在于，以质量％计含有：　　　　Ｃ：０．０３～０．０７％、Ｓｉ：０．０１～０．２５％、Ｍｎ：１．２０～１．６０％、Ｐ：０．０１０％以下但不含０％、Ｓ：０．００３％以下但不含０％、Ａｌ：０．０２～０．０４％、Ｎｂ：０．００５～０．０１６％、Ｂ：０．０００６～０．００２０％、Ｎ：０．００４５～０．００９０％、及Ｔｉ：０．００８～０．０２０％，　　　　并且，满足下式（１），抗拉强度为４４０ＭＰａ，　　　　－２０≤（Ｂ－ＮＴ／１．３）≤１０　　…（１）　　　　在式中，Ｂ表示Ｂ的质量ｐｐｍ含量，ＮＴ表示Ｎ和Ｔｉ的关系，　　　　当（Ｎ－Ｔｉ／３．４）≥０时，ＮＴ＝（Ｎ－Ｔｉ／３．４）　　　　当（Ｎ－Ｔｉ／３．４）＜０时，ＮＴ＝０，　　　　其中Ｎ、Ｔｉ表示Ｎ、Ｔｉ的含量，单位：质量ｐｐｍ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：太田诚，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]