本发明专利技术涉及一种高强度大线能量焊接用钢板，其重量百分比化学成分为：C：0.05-0.10％，Si：0.05-0.20％，Mn：0.5-1.5％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al：0.02-0.08％，N：0.002-0.005％，Cr：0.1-0.5％，Mo：0.1-0.5％，Cu：0.2-0.5％，Ni：1.0-4.0％，O≤0.0030％，其余为Fe以及其它不可避免的杂质。本发明专利技术钢可通过传统的热机械控制轧制TMCP工艺和快速冷却工艺制造。本发明专利技术钢的屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥800MPa，且厚度在30mm以内，适合焊接线能量在40-100kJ/cm范围内的高强度高韧性钢板，钢板HAZ即使在-40℃下仍具有非常优异的冲击韧性，表现出优异的综合力学性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结构钢，特别是涉及SOOMPa级高强度大线能量焊接用厚板及其制造方法。
技术介绍
低合金高强钢是使用量最大的结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、造船、桥梁、高层建筑、压力容器等行业。为提高生产效率，上述行业对结构用钢板的强度和焊接性，尤其是大线能量焊接性的要求越来越高，但大线能量焊接容易带来一个非常严重的问题，即焊缝周围焊接热影响区(HAZ)的韧性严重恶化，极易发生脆断。对于传统的低合金钢而言，其焊接线能量一般不超过40kJ/cm，在这种情况下，HAZ韧性恶化问题表现不明显，但当焊接线能量达到一定水平，如50-100kJ/cm时，传统的低合金高强钢就难以满足焊接要·求，这就需要解决大线能量焊接HAZ的脆化问题。从焊接热循环角度看，在大线能量焊接过程中，HAZ附近的温度可达1400°C甚至更高，高温停留时间以及t8/5冷却时间延长，造成高温时奥氏体晶粒显著长大，在随后的缓慢冷却过程中形成粗大的对韧性不利的组织，如晶界处粗大的晶界铁素体、上贝氏体、侧板条铁素体、魏氏组织、M-A(马氏体-奥氏体)岛等。对高强钢而言，在大线能量焊接过程中不可避免的问题是马氏体-奥氏体组元的形成。通常，马氏体-奥氏体组元的尺寸、数量、形态和分布等均对HAZ的低温韧性产生不利影响，引起HAZ脆化。因此，高强钢在焊接后通常需要进行焊后热处理以分解焊接冷却时形成的马氏体-奥氏体组元从而提高焊接接头的韧性。由此可见，对高强钢而言，通过合理的成分设计，控制高温阶段奥氏体晶粒长大，或者在冷却过程中控制奥氏体相变过程使之转变成对韧性有利的组织(如下贝氏体、针状铁素体等)，就可以极大地改善大线能量焊接HAZ的脆化问题。一般，焊接热模拟时的峰值温度较低，通常在1350°C，峰值温度对奥氏体晶粒尺寸有显著影响，在其它焊接热模拟参数一定的情况下，峰值温度为1400°C时的奥氏体晶粒尺寸明显大于峰值温度1350°C时的奥氏体晶粒，奥氏体晶粒尺寸与温度呈指数关系，而实际焊接时的最高温度在1400°C以上。因此，采用较低的焊接热模拟温度并不能很好地模拟实际焊接时的效果现有技术中有记载解决大线能量焊接HAZ脆化问题的方法。如US4629505公开的“氧化物冶金”技术可满足大线能量焊接要求。CN1946862A公开了一种焊接热影响区低温韧性优异的厚高强度钢板，抗拉强度小于600MPa，且HAZ的冲击功试验温度在_20°C或以上。以上技术均没有涉及800MPa级的高强度钢板。目前还没有800MPa级的高强度大线能量焊接用厚钢板。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高强度大线能量焊接用钢板。本专利技术通过对钢的化学成分进行合理设计，采用传统的控轧控冷工艺即可生产出一种具有优异的大线能量焊接性的高强度厚钢板，且抗拉强度在SOOMPa以上。本专利技术在传统的低碳钢的成分基础上，通过提高钢中镍的含量，同时配合加入适量Cr、Mo等合金元素，可大幅度提高钢板的大线能量焊接热影响区低温韧性(_40°C )。为了实现上述目的，本专利技术的高强度大线能量焊接用钢板，其重量百分比化学成分为C 0. 05-0. 10%, Si 0. 05-0. 20 %, Mn :0. 5-1. 5%, P^O. 015%, S ^ O. 005%,Al 0. 02-0. 08%, N 0. 002-0. 005 %，Cr :0. 1-0. 5%, Mo :0. 1-0. 5%, Cu :0. 2-0. 5%, Ni I.0-4. 0%, O ^ O. 0030%，其余为Fe以及其它不可避免的杂质。优选地，C0. 05-0. 09%。优选地，Si0. 05-0. 19%，更优选为 O. 08-0. 1% 优选地，Mn:0. 8-1.5%。优选地，PSO. 01%。优选地，S彡 O. 0049%，更优选 S 彡 O. 0048%。优选地，Al:0· 03-0. 07%，更优选为 O. 03-0. 05%。优选地，N0. 0022-0. 0048 %，更优选为 O. 0023-0. 0046 %。优选地，Cr0. 11-0. 45%，更优选为 O. 2-0. 4% 优选地，Mo0. 11-0. 49%，更优选 O. 12-0. 48%，还优选 O. 2-0. 4% 优选地，Cu0. 21-0. 49%，更优选 O. 23-0. 48%。优选地，Ni:1.01-3. 9%，更优选，I. 03-3. 85%。本文中，未另有指明时，含量均为重量百分含量。本专利技术的高强度大线能量焊接用钢板采用传统的控轧控冷工艺即可生产。具体地，工艺流程转炉或电炉冶炼一真空炉二次精炼一铸坯(锭)一钢坯(锭)再加热—TMCP+快速冷却工艺一钢板。本专利技术的高强度大线能量焊接用钢板中各个元素的控制理由如下碳是钢中最基本的元素，对提高钢的强度起到非常重要的作用，对钢的屈服强度、抗拉强度等影响最大，但对钢的焊接性不利。通常，钢中碳含量(或碳当量，计算公式为Ceq = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15，本专利技术钢中碳当量范围在O. 4-0. 6之间)越高，钢在焊接后的焊接HAZ韧性越差，特别是在大线能量焊接时尤其如此。因此，为了提高钢板的大线能量焊接HAZ低温韧性，在确保钢的强度的前提下，尽量降低的钢中碳含量或碳当量。碳含量降低可有效地减少马氏体-奥氏体组元的数量，而马氏体-奥氏体组元对钢的大线能量HAZ有着极为不利的作用。就本专利技术所涉及的钢板强度级别范围而言，碳含量可在O. 05-0. 10%范围内进行适当调整。硅是钢中最基本的元素之一，对提高钢的强度、净化铁素体起有利作用。在钢的冷却过程中，硅能够延迟渗碳体析出。硅对钢的焊接性通常是不利的。为了提高钢板HAZ的大线能量焊接低温韧性，钢中硅的含量也应该控制在较低的水平上。当硅的含量适当时可使钢具有良好的综合性能，故本专利技术钢中硅含量控制在O. 05-0. 20%，优选范围在O. 08-0. 1%之间；锰是扩大奥氏体相区的元素，可以降低钢的临界冷却速度，稳定奥氏体，推迟奥氏体向珠光体的转变。在低含量范围内，对钢具有很大的强化作用，同时锰还可以细化铁素体晶粒从而改善钢板的低温韧性。在不添加其他合金元素(如Cu，Ni, Cr, Mo，W等)的情况下，锰的含量一般应控制在I. 5%以上以保证钢板的强度；而在添加上述合金元素的情况下，锰的含量可以降低至1.0%以下；但另一方面，钢中锰的含量不宜过高，如超过2.0%时容易在连铸坯中形成偏析，同时与钢中的硫结合形成比较粗大的MnS夹杂，在后续的轧制过程中，粗大的具有一定韧性的MnS将沿着轧向延伸，严重恶化母材钢板的性能，尤其是钢板的Z向抗层状撕裂性能。锰对钢板的大线能量焊接HAZ韧性的影响比较复杂，锰含量和焊接条件不同，HAZ的韧性也表现出不同的效果。由于本专利技术主要通过加入Cr、Mo等淬透性较强的元素进行强化，在轧后加速冷却过程中形成贝氏体为主的组织，从而提高钢板强度。因此，本专利技术钢中锰的含量可适当控制在较低水平，一般控制在O. 5-1. 5之间即可得到性能优异的钢板，优选的范围为O. 8-1. 5%之间。钢中磷的含量较高(> O. 1% )时，形成Fe2P在晶粒周围析出，降低钢的塑性和韧性，故本专利技术钢中P本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高强度大线能量焊接用钢板，其重量百分比化学成分为：C：0.05？0.10％，Si：0.05？0.20％，Mn：0.5？1.5％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al：0.02？0.08％，N：0.002？0.005％，Cr：0.1？0.5％，Mo：0.1？0.5％，Cu：0.2？0.5％，Ni：1.0？4.0％，O≤0.0030％，其余为Fe以及其它不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
1.一种高强度大线能量焊接用钢板，其重量百分比化学成分为C :0. 05-0. 10%,Si 0. 05-0. 20 %, Mn 0. 5-1. 5 %, P ≤ O. 015 %, S ≤ O. 005 %, Al 0. 02-0. 08 %,N 0. 002-0. 005 %, Cr 0. 1-0. 5 %, Mo 0. 1-0. 5 %, Cu 0. 2-0. 5 %，Ni :1.0-4.0 %,0≤ 0. 0030%，其余为Fe以及其它不可避免的杂质。2.如权利要求I所述的高强度大线能量焊接用钢板，其特征在于，O.05-0. 09%。3.如权利要求I或2所述的高强度大线能量焊接用钢板，其特征在于，Si:O. 05-0. 19 %，优选为 O. 08-0. I %。4.如权利要求1-3任一所述的高强度大线能量焊接用钢板，其特征在于，MnO. 8-1. 5%。5.如权利要求1-4任一所述的高强度大线能量焊接用钢板，其特征在于，P≤ O. 01%。6.如权利要求I-5任一所述的高强度大线能量焊接用钢板，其特征在于，S ≤ O. 0049%，优选为 S≤ O. 0048%。7.如权利要求1-6任一所述的高强度大线能量焊接用钢板，其特征在于，AlO. 03-0. 07 %，优选为 O. 03-0. 05 %。8.如权利要求1-7任一所述的高强度大线能量焊接用钢板，其特征在于，N:O. 0022-0. 0048 %，优选为 O. 0023-0. 0046 %。9.如权利要求1-8任一所述的高强度大线能量焊接用钢板，其特征在于，CrO. 11-0. 45%,优选为 O. 2-0. 4 %。10.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：王巍，王焕荣，刘刚，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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