焊接热影响部的低温韧性优异的高张力钢材制造技术

本发明专利技术提供一种焊接热影响部的低温韧性优异的高张力钢材，即使在进行高热能输入焊接时，ＨＡＺ的低温韧性也优异，并且母材的韧性、疲劳龟裂进展阻抗性、脆性龟裂抑制特性或脆性龟裂停止特性也优异。本发明专利技术的钢材满足规定的化学成分，并且满足下式。－２０≤（Ｂ－ＮＴ／１．３）≤１０，｛式中，Ｂ表示Ｂ含量（质量ｐｐｍ），另外ＮＴ表示的是，当Ｎ（Ｎ含量，单位：质量ｐｐｍ）与Ｔｉ（Ｔｉ含量，单位：质量ｐｐｍ）的关系为（Ｎ－Ｔｉ／３．４）≥０时，ＮＴ＝（Ｎ－Ｔｉ／３．４），（Ｎ－Ｔｉ／３．４）＜０时，ＮＴ＝０｝。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术特别涉及一种即使被使用于曝露在低温的用途中时，焊接钢板时受到热影 响的部位(以下称为“焊接热影响部”或“HAZ”)的低温韧性仍优异的钢材。本专利技术的钢材 除了优异的低温韧性以外，还具有屈强比高张力、良好的疲劳龟裂进展阻抗性、良好的脆性 龟裂发生抑制或良好的脆性龟裂停止特性。还有，本专利技术不限定上述钢材的焊接方法，而是能够适用于潜弧焊、气电焊等，但 是以下，是以实施被认为是焊接热影响部的韧性确保特别困难的高热能输入的单面潜弧焊 的情况为例进行说明。另外，关于本专利技术的钢材的形态，应用于各种形状钢等的情况，但代 表性地列举说明的是适用于钢板的情况。
技术介绍
桥梁和船舶等使用的钢板所要求的特性近年日益严格，特别要求有良好的韧性。 这些钢板一般通过焊接被接合，但特别是HAZ在焊接时受到热影响，存在韧性容易劣化这 样的问题。此韧性劣化随着焊接时的输入热能变大而显现得越发显著，其原因被认为是， 若焊接时的输入热能变大，则HAZ的冷却速度变慢，淬火性降低，粗大的岛状马氏体生成。 因此，为了改善HAZ韧性，认为极力抑制焊接时的输入热能即可，但是在提高焊接作业效率 上，则期望采用例如气电焊、电渣焊、潜弧焊等的高热能输入焊接法。近年来，为了在短期内制造海洋结构物和贮藏LPG等的液化气的低温用储罐等， 例如输入热能涉及到50 200kJ/cm的高热能的单面潜弧灶施工被广泛采用。但是，该焊 接虽然能够实现施工的高效率化，但其负面是难以稳定确保由焊接形成的焊接热影响部的 韧性，必须应用基于低热能输入的多层焊接进行制造的情况很多。因此，上述低温用储罐等 的制造中，就要求一种钢板，其即使采用可以进行高效率施工的上述高热能输入焊接法，并 且即使在_60°C左右的低温，HAZ的韧性(低温韧性)也优异。至今为止，为了改善上述HAZ的低温韧性也提出有各种方法。例如在特公昭 55-026164号公报、特许第2950076号公报中提出有一种方法，其通过利用TiN、Al氧化物 等的钉轧粒子来抑制奥氏体晶粒的粗大化，从而改善HAZ韧性。另外，特公平07-068577号 公报、特公平05-017300号公报中公开有一种技术，其通过使奥氏体晶粒内大量存在铁素 体相变核，从而实现晶粒的微细化。具体来说，以TiN、MnS, BN、Ti氧化物等为铁素体相变 核而加以利用，由此达成晶粒的微细化，以实现HAZ的低温韧性的改善。但是在上述任何一种方法中，在进行高热能输入的单面潜弧焊时，TiN等的析出物 都会发生相当地固溶，难以抑制其后的晶粒粗大化等，因此为了在-60°C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”或仅称为“HAZ韧性”)，就需要进一步的 改善。此外，在至今为止提出的HAZ韧性改善技术中，实际情况是，作为混载液化铵 (ammonium)和液化丙烷气(propane gas)的多功能用储罐，没有对其应具有所要求的低屈 强比(例如75%以下)进行研究。另一方面，为了防止应力腐蚀裂纹(SCC)，对用于液化氨用储罐的钢板要求具有 440MPa以下的低屈服强度YS，以及为了降低钢材总重量，还要求其具有530MPa以下的 抗拉强度。如果是液化铵中混载有液化丙烷气的储罐，作为使用的钢板的特性则要求低 温韧性也优异。液化氨已知会引起钢材的应力腐蚀裂纹(SCC)，从而作为钢板的特性被 规定为将屈服强度 YS 抑制在 440MPa 以下(IGC CODE 17. 13 (International Code for theConstruction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk)2002年 版)。然而，在混载上述液化铵和液化丙烷气的多功能用途中，当然需要使两者所要求 的特性都得到满足，另外随着船舶等的海洋结构物的大型化，船舶所搭载的储罐的大容量 化也推进，这就还要求随之而来的钢板的高张力化，但是伴随屈服强度YS的上限规定而同 时达成低屈强比(屈强化YR = YS/TS)就成为重大的课题。另外，在上述各种结构材料中，由于施加反复应力的情况不少，因此为了确保结构 材料的安全性，不仅HAZ韧性要良好，疲劳特性也要良好，这在设计上极为重要。钢板的疲 劳过程认为大体分为在应力集中部的龟裂的发生，和一旦发生的龟裂的进展这2个过程。 而且，在通常的机械零件中，肉眼可见的龟裂的发生被认为是使用界限，几乎没有允许龟裂 的进展的设计。然而，在焊接结构物中，即使疲劳龟裂发生也不会立即导致破坏，在达到最 终阶段前，该龟裂通过定期检查等被发现，有龟裂进入的部分会得到修理，或者在使用期 内，如果龟裂没有成长到导致最终破坏的长度，则即使有龟裂，结构物也能够充分经受住使 用。在焊接结构物中，作为应力集中部的焊接缝边部大量存在，完全防止疲劳龟裂的 发生在技术上几乎是也是不可能的，另外在经济性上也不是上策。即，为了使焊接结构物的 疲劳寿命良好，比起防止龟裂的发生本身，更有效的方法是，从龟裂已经存在的状态大幅延 长龟裂进展寿命，为此，尽可能减缓钢材的龟裂的进展速度这样的设计成为重要的事项。作为抑制疲劳龟裂进展的速度的技术，至今为止也有种被提出，例如在特许第 3298544号公报中提出有一种技术，其是通过作为硬质相和软质相的2相组织，利用软质相 /硬质相边界的龟裂的弯曲、停留、分歧来抑制龟裂进展速度。然而，在该技术中未对钢板 的HAZ韧性进行考虑，有可能不能确保充分的安全性。由此就期望实现一种使HAZ韧性和 疲劳龟裂进展阻抗性这两种特性都得到满足的钢板。另外，为了确保作为结构物的安全性，还期望在钢材内抑制因脆性破坏导致的龟 裂发生。这是由于如果脆性龟裂发生，则结构物自身破坏。可是既抑制脆性龟裂的发生(以 下，将这种特性称为“脆性龟裂发生抑制特性”)，又使高热能输入焊接时的HAZ韧性提高的 高张力钢板至今未知。即使脆性龟裂发生，使脆性龟裂的传播停止，将脆性龟裂的传播区域抑制在最小 限度(以下，称为“脆性龟裂停止特性”)也是重要的要件。这是由于如果发生的脆性龟裂 贯穿广大范围而传播，则导致结构物自身的破坏。可是，关于既抑制发生了的脆性龟裂的传播，又使高热能输入焊接时的HAZ韧性提高的高张力钢板至今也未知。由此出发，实情是期望实现一种高热能输入焊接后的HAZ韧性和脆性龟裂发生抑 制特性或脆性龟裂停止特性优异的钢板。
技术实现思路
本专利技术鉴于这一情况而进行，其目的在于，提供一种即使以高热能进行焊接时， HAZ的温韧性也优异，并且对于母材(钢板)来说，韧性、疲劳龟裂进展阻抗性、脆性龟裂发 生抑制特性和脆性龟裂停止特性均优异的高张力钢材。能够达成上述目的的本第一专利技术的钢材，分别含有C:0.03 0.09% ( “质量％” 的意思，涉及化学成分下同)、Si 0. 01 0. 25%、Mn 1. 20 1. 60%、P 0. 010%以下、 S 0. 003 % 以下、Al 0. 02 0. 04 %、Nb 0. 005 0. 016 %、B 0. 0006 0. 0020 N 0. 0045 0. 0090 %、Ti :0. 008 0. 020 %，并且满足下式(1)，余量是铁和不可避免的杂 质，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢材，其特征在于，以质量％计含有Ｃ：０．０３～０．０９％、Ｓｉ：０．０１～０．２５％、Ｍｎ：１．２０～１．６０％、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．００３％以下、Ａｌ：０．０２～０．０４％、Ｎｂ：０．００５～０．０１６％、Ｂ：０．０００６～０．００２０％、Ｎ：０．００４５～０．００９０％、Ｔｉ：０．００８～０．０２０％，并且满足下式（１），余量是铁和不可避免的杂质，并且组织是由软质相和硬质相构成的复合组织，硬质相的维氏硬度Ｈｖ１和软质相的维氏硬度Ｈｖ２的比Ｈｖ１／Ｈｖ２为１．５～５．０，软质相的粒径以圆当相直径计为２０μｍ以下，　　－２０≤（Ｂ－ＮＴ／１．３）≤１０…（１）　　式中，Ｂ表示Ｂ以质量ｐｐｍ计的含量，　　另外，当Ｎ与Ｔｉ的关系为　　（Ｎ－Ｔｉ／３．４）≥０时，ＮＴ＝（Ｎ－Ｔｉ／３．４）　　（Ｎ－Ｔｉ／３．４）＜０时，ＮＴ＝０　　其中，Ｎ表示Ｎ以质量ｐｐｍ计的含量，Ｔｉ表示Ｔｉ以质量ｐｐｍ计的含量。

【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，高桥祐二，大垣诚一，金子雅人，泉学，
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]