本发明专利技术提供焊接结构钢，包括以重量计：０．０１－０．２％的Ｃ、０．１－０．５％的Ｓｉ、１．０－３．０％的Ｍｎ、０．０１－０．１％的Ｔｉ、０．５－３．０％的Ｎｉ、０．００１０－０．０１％的Ｂ、０．００３－０．００６％的Ｎ、０．０３０％或更少的Ｐ、０．００５－０．０５％的Ａｌ、０．０３０％或更少的Ｓ、０．０５％或更少的Ｏ、不可避免的杂质，以及余量的铁。其中Ｔｉ、Ｏ、Ｎ和Ｂ满足关系式０．２≤Ｔｉ／Ｏ≤０．５、２≤Ｔｉ／Ｎ≤５、５≤Ｏ／Ｂ≤１０和０．７≤（Ｔｉ＋４Ｂ）／Ｏ≤１．５。所述焊接结构钢的焊接接头包括组织分数为８５％或更多的针状铁素体。在所述焊接接头中，ＴｉＯ氧化物以０．５μｍ（微米）或更小的间距均匀分布在结构中，并且粒径范围为０．０１－０．１μｍ。ＴｉＯ氧化物的数量为１．０×１０７／ｍｍ３或更多。所述焊接结构钢在大线能量焊接中具有高强度特征并且采用ＴｉＯ氧化物和可溶性Ｂ，以加速焊缝金属区中向针状铁素体的转变，从而确保焊接接头处较好的ＣＴＯＤ性能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及裂纹尖端张开位移(CTOD)性能优异的焊接接头，其用于焊接结构，更 具体地，涉及焊接结构钢，其可在船只、建筑、桥梁、海工建筑、钢管和管道的潜弧焊(SAW) 过程中改善大线能量焊接接头的CTOD性能。
技术介绍
由于全球石油价格的持续上涨和建筑技术的多样化，海工建筑正在更极端环境下 兴建。特别地，在寒冷地区兴建的海工建筑必须使用在低温下具有高强度和优良裂纹尖端 张开位移(CTOD)的材料制造。然而，高效率焊接对于焊接这种高强度的厚材料并在给定时 间内建成所需建筑是必需的。在这方面，已出现用于焊接厚钢材的大线能量焊接技术。最 广泛使用的焊接技术之一是潜弧焊(SAW)。SAW的大焊接面积有助于减少焊道数量。因此，就生产率而言，SAW远优于常规熔 化极气体保护电弧焊(GMAW)。在目前所用的SAW技术中，输入的热量在约25-45kJ/cm的范 围内。然而，在这种大线能量焊接中，所焊接的金属经历组织固化，从而可能会形成粗的 柱状组织，并且在沿奥氏体晶界的粗晶粒中可能会形成粗晶界铁素体、魏氏体铁素体等。因 此，焊接接头可能成为所焊接部件中冲击韧性退化最常发生的结构部位。为保证通过大线 能量焊接形成的焊接结构的稳定性，需要通过控制焊接金属的精细结构来确保焊接金属的 CTOD性能。为此，已提出通过限定焊接材料的合金元素或使用造渣剂来加强冲击韧性。然而， 那些技术既不控制焊接金属的精细结构和晶粒大小，也不控制焊接金属的氧或氮含量。因 此，很难保证在大线能量焊接过程如SAW中焊接接头的冲击韧性。
技术实现思路
技术问题现作出本专利技术以解决本领域的上述问题，因此本专利技术的一个方面是提供含有用于 在大线能量焊接例如SAW中增强焊接接头的CTOD性能的元素和精细结构的焊接接头，以及 具有该焊接接头的焊接结构钢。技术方案本专利技术的一个方面提供包括焊接接头的焊接结构钢，所述焊接接头含有以重量 计0. 01-0. 2% 的 C、0. 1-0. 5% 的 Si、l. 0-3. 0% 的 Μη、0. 01-0. 的 Ti、0. 5-3. 0% 的 Ni、 0. 0010-0. 01% 的 Β、0· 003-0. 006% 的 Ν、0· 030% 或更少的 Ρ、0· 005-0. 05% 的 Α1、0· 030% 或更少的s、0. 05%或更少的0、不可避免的杂质，以及余量的铁。其中Ti、0、N和B满足 关系式 0. 2 彡 Ti/0 彡 0. 5、2 彡 Ti/N 彡 5、5 彡 0/B 彡 10 且 0. 7 彡(Τ +4Β)/0 彡 1. 5。所 述焊接接头还可含有选自以下的一种或多种元素0. 1_2.0%的01、0. 0001-0. 的Nb、0. 005-0. 1 % 的 V、0. 05-1. 0 % 的 Cr、0. 05-1. 0 % 的 Μο、0· 05-0. 5 % 的 W 禾口 0. 005-0. 5 % 的 &。所述焊接接头还可含有0. 0005-0. 05%的Ca、0. 005-0. 05%的REM或两者。所述焊接接头的精细结构可包括组织分数为85%或更多的针状铁素体，其余为多 边形铁素体和其他晶界铁素体。所述焊接接头可包含以0. 5 μ M或更小的间距均勻分布在 结构中的TiO氧化物。所述TiO氧化物的晶粒粒径可为0. 01-0. 1 μ Μ。TiO氧化物颗粒的 数量可为1. 0 X IOVmm3或更多。有益效果具有本专利技术焊接接头的焊接结构钢具有优异的强度和CTOD性能，从而即使在严 寒下也可表现出优异的稳定性。具体实施例方式下文将对本专利技术进行详细描述。经过对影响针状铁素体——已知其对焊缝金属区的CTOD性能有效——的氧化物 的种类和大小的反复研究，专利技术人已获知焊缝金属区中晶界铁素体的量、针状铁素体的量 和CTOD值根据TiO和可溶性B的存在而变动。完全基于上述研究的本专利技术的焊接结构钢的特征在于1)在大线能量焊接例如潜弧焊(SAW)的焊接金属中使用TiO ；2)限制氧化物的分布为1. OX 107/mm3或更高，氧化物的大小为0.01-0. 1 μ M(微 米)。3)确保焊接接头中的TiO和可溶性B，以加快向针状铁素体的转变，从而确保85% 或更多的针状铁素体，从而增强焊接区的韧性。LTiO氧化物控制当恰当地保持Ti/Ο和0/B比例时，TiO氧化物可恰当地分布。这种TiO氧化物的 恰当分布可加快TiO氧化物向针状铁素体的转变，并防止奥氏体晶粒在焊接金属的凝固过 程中变粗。当温度下降时，在奥氏体晶粒中恰当分布的TiO氧化物作为针状铁素体的异质 成核位点。因此，针状铁素体可在晶界铁素体在晶界形成之前形成。由于这种大量针状铁 素体的形成，焊接接头的韧性可显著增强。为此，需要TiO氧化物的精细且均勻地分布。在这方面，本专利技术人已获知所需的 TiO氧化物的大小、含量和分布可通过优化Ti/Ο和0/B的比例获得。根据本专利技术，Ti/Ο和 0/B被分别限制在0. 2-0. 5和5-10的范围内，在所述范围内已知可获得高达1. OX 107mm3 或更多的大小为0. 01-0. 1 μ m的TiO氧化物。2.焊接接头的精细结构当以上述方式获得的大量TiO氧化物恰当地分布在焊接接头中时，在焊缝金属区 的冷却过程中，在晶界发生转变之前晶粒中向针状铁素体的转变加快。因此，本专利技术的特征 在于，通过确保大量针状铁素体而在焊接接头中形成85%或更多的针状铁素体。3.焊接接头中可溶性硼⑶的作用。专利技术人已获知，除了均勻分布在焊接接头中的氧化物之外，存在于焊接接头中的 可溶性B也扩散至晶界，降低了晶界的能量并抑制了晶界处晶界铁素体的形成。对晶界铁 素体形成的抑制加速了晶粒内向针状铁素体的转变，从而有助于加强焊接接头中的CTOD性能。下面将更详细地描述本专利技术的焊接结构钢的合金元素(下文中，％是指wt%)。C的含量在0.01-0. 2%的范围内。C以0.01%或更多的量加入以确保焊接金属的强度和焊接硬度。然而，C含量超 过0.2%可能会在大线能量条件下显著降低焊接特征和冲击韧性，并导致焊接接头的低温 开裂。因此，C的含量被限制在0. 01-0. 2%的范围内。Si的含量在0. 1-0. 5%的范围内。加入元素Si是为了起脱氧作用。Si含量低于0. 可能会导致焊接金属中脱氧 作用不足。此外，太少的Si可能会不利地导致焊接金属的流动性下降。与之相对的，Si含 量超过0.5%可能会加快焊接金属中马氏体奥氏体(M-A组元)组织的转变，从而降低低温 冲击韧性并对焊接裂纹敏感性有不利的影响。因此，Si含量被限制在0. 1-0. 5%的范围内。锰(Mn)的含量在1. 0-3. 0%的范围内。Mn是一种有效增强脱氧作用和强度的合金元素。根据本专利技术，Mn以围绕TiO的 MnS的形式沉淀，从而形成Ti复合氧化物，加快了有助于焊缝金属区的韧性加强的针状铁 素体的生成。然而，Mn含量过多可能会生成低温转变组织。因此，加入最多至3.0%的锰。钛(Ti)的含量在0. 01-0. 1 %的范围内。Ti与氧(0)结合形成精细Ti氧化物和精细TiN沉淀。因此，Ti在本专利技术中被认为非常重要。为获得所述精细TiO氧化物和TiN复合沉 淀，需要加入0. 01 %或更多的Ti。本文档来自技高网...
【技术保护点】
包括焊接接头的焊接结构钢，所述焊接接头包括，以重量计：０．０１－０．２％的Ｃ、０．１－０．５％的Ｓｉ、１．０－３．０％的Ｍｎ、０．０１－０．１％的Ｔｉ、０．５－３．０％的Ｎｉ、０．００１０－０．０１％的Ｂ、０．００３－０．００６％的Ｎ、０．０３０％或更少的Ｐ、０．００５－０．０５％的Ａｌ、０．０３０％或更少的Ｓ、０．０５％或更少的Ｏ、不可避免的杂质，以及余量的铁，其中Ｔｉ、Ｏ、Ｎ和Ｂ满足关系式：０．２≤Ｔｉ／Ｏ≤０．５、２≤Ｔｉ／Ｎ≤５、５≤Ｏ／Ｂ≤１０和０．７≤（Ｔｉ＋４Ｂ）／Ｏ≤１．５。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：朴永桓，郑弘喆，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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