[发明专利]低屈强比可大线能量焊接高强高韧性钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢板材料技术，具体地，本发明涉及低碳低合金钢板材料技术，更具体地，本发明涉及可大线能量焊接低屈强比钢板及其制造方法。

背景技术

众所周知，低碳(高强度)低合金钢是最重要工程结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、海洋平台、造船、桥梁结构、压力容器、建筑结构、汽车工业、铁路运输及机械制造之中。低碳(高强度)低合金钢性能取决于其化学成分、制造过程的工艺制度，其中强度、韧性和焊接性是低碳(高强度)低合金钢最重要的性能，它最终决定于成品钢材的显微组织状态。随着科技的不断发展，人们对钢的强韧性、焊接性提出更高的要求，即在维持较低制造成本的同时大幅度地提高钢板的综合机械性能和使用性能，即减少钢材的用量节约成本，减轻钢结构的自身重量，更为重要的是为进一步提高钢结构安全稳定性和抗地震破坏性，要求低屈强比，即屈强比控制在0.85以下。目前世界范围内掀起了发展新一代高性能钢铁材料的研究高潮，通过合金组合设计优化和革新TMCP工艺技术获得更好的组织匹配，从而得到更高的强韧性、更低的屈强比、更优良的焊接性。

现有技术在制造屈服强度≥415MPa、-40℃的低温冲击韧性≥47J的厚钢板时，一般要在钢中添加一定量的Ni或Cu+Ni元素(The Firth(1986)international Symposiumand Exhibit on Offshore Mechanics andArctic Engineering，1986，Tokyo，Japan，354；“DEVELOPMENTS IN MATERIALS FOR ARCTIC OFFSHORE STRUCTURES”；“Structural Steel Plates for Arctic Use Produced by Multipurpose Accelerated CoolingSystem”(日文)，川崎制铁技报，1985，No.168～72；“Application of Accelerated CoolingFor Producing 360MPa Yield Strength Steel plates of up to 150mm in Thickness with LowCarbon Equivalent”，Accelerated Cooling Rolled Steel，1986，209～219；“High StrengthSteel Plates For Ice-Breaking Vessels Produced  by Thermo-Mechanical ControlProcess”，Accelerated Cooling Rolled Steel，1986，249～260；“420MPa Yield Strength SteelPlate with Superior Fracture Toughness for Arctic Offshore Structures”，Kawasaki steeltechnical report，1999，No.40，56；“420MPa and 500MPa Yield Strength Steel Plate withHigh HAZ toughness Produced by TMCP for Offshore Structure”，Kawasaki steel technicalreport，1993，No.29，54；“Toughness Improvement in Bainite Structure byThermo-Mechanical Control Process”(日文)住友金属，Vol.50，No.1(1998)，26；“冰海地区使用的海洋平台结构用钢板”(日文)，钢铁研究，1984，第314号，19～43)，以确保母材钢板具有优异的低温韧性，但缺点是用上述成分体系和制造工艺生产出来的钢板抗拉强度普遍较低，一般均不能达到610MPa，而钢板的屈服强度普遍较高，造成钢板屈强比很高(达到0.85以上，甚至更高)，对钢结构的安全稳定性和抗地震波破坏性构成潜在威胁。现有大量专利文献只是说明如何实现母材钢板的低温韧性，就改善钢板大线性能焊接性，获得优良焊接热影响区HAZ低温韧性说明较少，更没有涉及如何在提高钢板抗拉强度的同时，降低钢板的屈服强度，即降低钢板的屈强比(昭63-93845、昭63-79921、昭60-258410、特平开4-285119、特平开4-308035、平3-264614、平2-250917、平4-143246、US专利4855106、US专利5183198、US专利4137104)。目前降低60公斤级及以上钢板的屈强比均采用二次淬火+回火工艺，即RQ+Q’+T(CAMP-ISIJ，1(1988)，P813；铁と钢，73(1987)，S345；CAMP-ISIJ，4(1991)，P1948；住友金属，40(1988)，P279；CAMP-ISIJ，1(1988)，P527)和DQ+Q’+T(CAMP-ISIJ，1(1988)，P814；铁と钢，73(1987)，S1312；CAMP-ISIJ，1(1988)，P817；CAMP-ISIJ，(1988)，P1779)，其中DQ——直接淬火，RQ——再加热淬火，Q’——奥氏体/铁素体两相区淬火，T——回火。虽然用上述方法可以大幅度降低钢板的屈强比，但是钢板的低温韧性水平远不能达到-40℃冲击功120J的要求，同时钢板也不能承受大线能量焊接。