一种电子束焊接接头用钢材，其以质量%计至少含有C：0.02%～0.10%、Si：0.05%～0.30%、Mn：1.5%～2.5%、Al：超过0.004%且为0.05%以下、Ti：0.005%～0.015%、N：0.0020%～0.0060%，P：限制为0.015%以下，S：限制为0.010%以下，O：限制为0.0035%以下，余量由铁及不可避免的杂质构成，指标值CeEBB为0.42%～0.65%，其中在上述钢材的沿板厚方向的截面的板厚中心部，当量圆直径为1.0μm以上的夹杂物粒子的数量为20个/mm2以下，在上述板厚中心部，含有10%以上Ti的当量圆直径为0.05μm以上且低于0.5μm的氮化物粒子的数量为1×103个/mm2以上。
Electron beam welding joint and steel for electron beam welding and manufacturing method thereof
An electron beam welding joint with steel, its mass% containing at least C:0.02% ~ 0.10%, Si:0.05% ~ 0.30%, Mn:1.5% ~ 2.5%, Al: more than 0.004% and below 0.05%, Ti:0.005% ~ 0.015%, N:0.0020% ~ 0.0060%, P: the limit is below 0.015%, S limit is below 0.010%, O: the limit of 0.0035% the allowance by impurities of Fe and unavoidable, index value of CeEBB is 0.42% ~ 0.65%, which in the steel section along the thickness direction of the plate thickness center, the number of equivalent circle diameter of inclusion particles of more than 1 m to 20 /mm2, in the centre of plate thickness, the number of equivalent the diameter of a circle containing more than 10% Ti for nitride particles of more than 0.05 M and less than 0.5 m to 1 * 103 /mm2 above.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对坡口面夹有板状或箔状的嵌入金属(insert metal)的被焊接部照射电子束而焊接的电子束焊接用钢材及其制造方法，进而涉及通过对该钢材的坡口面夹有嵌入金属的被焊接部照射电子束而形成的电子束焊接接头。本申请基于2010年11月22日在日本提出申请的日本特愿2010-260531号主张优先权，并将其内容援引于此。
技术介绍
近年来，为了应对作为地球环境温室化的原因之一的CO2气体的削减、以及石油等矿物燃料未来的枯竭，积极尝试着利用可再生的自然能源。风力发电也是被认为有前途的可再生能源之一，大规模的风力发电厂正在投入建设。最适合风力发电的地区是可期待有持续强风的地区。因此，正在世界范围内计划并实现海上风力发电(参照专利文献I 4)。为了在海上建设风力发电用铁塔，需要将铁塔的基底部分打入海底的地基中。为了充分确保风力发电用叶轮机的叶片距离海水面的高度，基底部分也需要保持足够的长度。为此，铁塔的基底部分的结构为板厚超过50mm例如IOOmm左右且具有直径为4m左右的大截面的钢管结构。铁塔的高度达到80m以上。而且，近年来，需要在建设现场附近的海岸通过电子束焊接来简易且高效率地组装风力发电用铁塔之类的巨大钢结构物。即，要求在建设现场高效率地焊接板厚到达100_的极厚钢板，而这样的技术要求以往是没有的。通常，电子束焊接、激光束焊接等高能量密度束焊接是有效的焊接。然而，能够用激光束焊接的板厚是有限度的。另外，以往的电子束焊接需要维持高真空状态并在真空腔室内进行焊接。为此，以往能够通过高能量密度束焊接来进行焊接的钢板的板厚或大小受限于焊接装置的能力或真空腔室内可收纳的大小。对此，近年来提出了将被焊接部的附近减压而能够高效地在建设现场焊接板厚为IOOmm左右的极厚钢板的电子束焊接方法。例如，英国的焊接研究所开发出了能够在低真空下施工的焊接方法(RPEBW:Reduced Pressured Electron Beam Welding:减压电子束焊接)(参照专利文献5)。若采用该减压电子束焊接(RPEBW)，则即使在建设风力发电用铁塔之类的大型钢结构物的情况下，也可以将焊接的部分局部置于真空状态下有效地进行焊接。RPEBW法与在真空腔室内焊接的方法相比，其是在真空度低的状态下进行焊接的焊接方法，而与以往的电弧焊相比，可期待焊接金属(WM)的韧性的提高。通常，作为定量地评价焊接结构物的安全性的指标，已知有基于断裂力学的断裂韧性值Sc。关于δ C,由于试验片的尺寸会影响由CTOD (Crack Tip OpeningDisplacement:裂纹顶端张开位移)试验求得的断裂韧性，因此即使在以往的V型缺口夏比冲击试验这样的小型试验中可得到良好的结果，在针对大型钢结构物的焊接接头的CTOD试验中也不一定能得到在0°C下为0.5mm以上的良好的断裂韧性值δ c。另外，电子束焊接法是利用电子束具有的能量将焊接部的母材先熔融再使其凝固而焊接的方法，通常，利用电子束焊接法得到的焊接部的成分组成与母材(钢材)大致相同。另一方面，在气体保护焊等大热量输入电弧焊法中，可以利用焊丝等来调整焊接金属的硬度或断裂韧性值S c等机械特性。在电子束焊接法中，通常不利用焊丝。为此，为了提高电子束焊接接头的断裂韧性值Sc，提出了将焊接金属(丽)的硬度或纯度适宜化的方法(例如参照专利文献6、7)。在专利文献6中提出了下述方案:将焊接金属的硬度设为超过母材的硬度的110%且为220%以下，并且将焊接金属的宽度设为钢材的板厚的20%以下。另外，在专利文献7中提出了下述方案:将焊接金属中的O的量设为20ppm以上，将粒径为2.0 μ m以上的氧化物的量设为10个/mm2以下。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2008-111406号公报专利文献2:日本特开2007-092406号公报专利文献3:日本特开2007-322400号公报专利文献4:日本特开2006-037397号公报 专利文献5:国际公开99/16101号小册子专利文献6:日本特开2007-21532号公报专利文献7:日本特开2008-88504号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题在海上风力发电用铁塔的建设中，将钢材对接进行焊接后不对焊接部实施热处理而直接进行使用，因此要求焊接金属(WM)及焊接热影响区(HAZ:Heat_Affected Zone。以下简称为“热影响区”。)具有优异的韧性。在电子束焊接的情况下，由于不使用焊丝，因此通过调整母材的成分组成来控制焊接金属及热影响区的韧性。以往，提出了控制焊接金属中的夹杂物、焊接金属的硬度与母材的硬度的关系、或焊接金属的宽度的方法，但当热影响区的韧性不足时，焊接部整体的断裂韧性降低。另外，将板状或箔状的Ni (嵌入金属)贴于焊接面(坡口面)进行电子束焊接，可以将焊接金属(WM)的韧性提高至母材的韧性以上。但是，即使在这种情况下，若母材的成分组成不适当，则焊接金属的硬度与热影响区的硬度之差也会变得显著。这样的话，硬度之差变得非常大的部分即热影响区的断裂韧性值δc会大大降低。另外，根据本专利技术者们的研讨，对于电子束焊接接头，即使在不使用嵌入金属的情况下，对提高韧性适宜的成分组成在焊接金属和热影响区(母材)也不一定一致。因此，即使对以往的电弧焊用高HAZ韧性钢直接实施电子束焊接，焊接金属也得不到高的韧性。另一方面，即使考虑到通过电子束焊接形成的焊接金属的韧性而将电弧焊用钢材的成分组成最适化，热影响区也得不到高韧性。S卩，由于电子束焊接与电弧焊在焊接方法及所形成的接头结构方面基本上不同，因此电子束焊接中的技术问题无法通过电弧焊中的技术问题解决方法来解决。本专利技术是鉴于上述实际情况而完成的专利技术，本专利技术的目的在于提供下述电子束焊接用钢材及其制造方法、以及利用该钢材通过对夹持有嵌入金属的被焊接部照射电子束而形成的电子束焊接接头，所述电子束焊接用钢材是构成海上风力发电用铁塔的基底部分的板厚为45mm以上的钢材，通过对坡口面夹有板状或箔状的嵌入金属的被焊接部照射电子束，可以形成高强度且焊接金属(丽)、热影响区(HAZ)、母材(BM:Base Metal)的断裂韧性值适度地平衡的焊接接头。用于解决技术问题的手段本专利技术对于坡口面夹有板状或箔状的嵌入金属的被焊接部照射电子束而焊接的电子束焊接用钢材，添加1.5%质量以上的Mn来确保淬火性，并添加强力的脱氧元素Al从而使含有10%以上Ti的氮化物等微细的夹杂物粒子(以下简称为Ti氮化物)析出，利用该Ti氮化物作为抑制粒子成长的钉扎粒子或粒内相变的生成核，使钢材(BM)、热影响区(HAZ)以及焊接金属(WM)的断裂韧性值适度地平衡。特别是在WM宽度及HAZ宽度窄、热量输入量低的电子束焊接中，微细的Ti氮化物会抑制热影响区(HAZ)中的奥氏体粒的粗大化，对焊接部的断裂韧性的提高做出贡献。而且，在本专利技术中，通过控制由新导入的电子束焊接淬火性指标式CeEBB、CeEBff得到的指标值，使钢材(BM)、焊接金属(WM)以及热影响区(HAZ)的断裂韧性适度地平衡，确保使用嵌入金属形成的电子束焊接接头整体所需的断裂韧性。进而，在本专利技术中，为了提高淬火性，增大Mn量，另一方面减少Cr、Mo、Cu、Ni和/或Nb各自的量本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：本间龙一，植森龙治，石川忠，儿岛明彦，星野学，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：
国别省市：
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