[发明专利]一种氧化物增强型可大热输入焊接钢板

说明书

技术领域

本发明属于可大热输入焊接钢板生产领域，具体涉及一种氧化物增强型可大热输入焊接钢板。

背景技术

目前，随着船舶、压力容器、桥梁等结构的建造向着大型化及大跨度的方向发展，对于焊接效率提出了越来越高的要求。因此，诸多高效焊接方法如双丝及多丝埋弧焊接、气电立焊、电渣焊等越来越广泛的投入到工业化应用当中。然而随着该类高效焊接方法的应用，焊接热输入由原来的15～50kJ/cm逐渐提高到70～600kJ/cm，甚至高达1000kJ/cm，传统钢板与焊接材料在该焊接热输入下所形成的焊接接头的强度及韧性都会严重恶化，不能满足使用要求。

目前针对大热输入焊接钢板所提出的解决方案，总结起来主要可分为三大类：

第一类为通过向母材钢板或焊接材料中添加Ni元素，以改善其大热输入焊接条件下焊接接头的低温韧性，该方法通常需要将Ni元素的含量添加到0.50％以上，如专利CN100430174C、CN1302144C以及CN1946862B等。该方法的缺点是需要向钢板中添加大量的贵重金属元素Ni，大幅度的增加了合金成本。

第二类为通过低碳低合金设计，降低母材钢板的C当量，并且通过控制钢中的Ti/N比例，形成TiN粒子，阻止大热输入焊接条件下粗晶区奥氏体晶粒的长大，从而达到改善焊接热影响区低温韧性的目的，如专利CN201110071409、CN201110172661、CN201410643430等，该方法的缺点是只能将焊接热输入提高到120kJ/cm左右，继续提高焊接热输入将会导致焊接热影响区高温停留时间大幅度延长，使得TiN粒子大量溶解，不能有效的控制奥氏体晶粒的长大，使得焊接粗晶区的韧性严重恶化，同时也会导致焊接热影响区的强度降低。

第三类为通过在钢板中形成特定类型和尺寸的弥散分布的氧化物粒子，以此来改善大热输入焊接条件下的焊接热影响区低温韧性，但该类方法目前有以下缺点：①在冶炼过程中将钢液中的氧含量控制在较高的水平(10～600ppm)，用Ti进行脱氧，当钢液中氧含量较高时，Ti的收得率会显著降低，这就需要加入大量的Fe-Ti合金，造成Fe-Ti合金的浪费，如专利CN100523255C；②未对Ti、Mg、Al、O、N元素之间的含量关系作出合理的约束，造成所形成的氧化物粒子数量偏少，并且能够促进晶内铁素体形核的氧化物粒子所占比例偏小，从而导致焊接热输入难以突破600kJ/cm，并且焊接热影响区的低温韧性难以达到-60℃的冲击韧性要求，如专利CN201210062515、CN201010132582、CN201110003621、JP2005-232515A、JP2005-105322A、JP2011-74447A等。

综上所述，目前仍缺乏一种针对能够承受600kJ/cm以上热输入焊接，并且能够保证焊接热影响区-60℃冲击韧性的钢板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化物增强型可大热输入焊接钢板，在600～1000kJ/cm的热输入焊接条件下，保证焊接热影响区-60℃冲击功≥100J。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种氧化物增强型可大热输入焊接钢板，钢板的化学成分按重量百分比计包括：C≤0.10％、Si≤0.20％、Mn 1.20～1.80％、Ti 0.01～0.10％、Alt≤0.01％、Als 0.001～0.005％、Mg 0.0005～0.0030％、N≤0.006％、O0.0010～0.0050％，余量为Fe和部分合金元素以及不可避免的杂质；

且上述化学成分同时满足下式：

{[Ti]-3.42[N]}×{[O]-2/3[Mg]}≥4.467×10^-6

3≤[Ti]/{[Mg]+[Als]}≤15

1.35≤[Alt]/[Mg]≤12.7

并且，钢板中直径为0.2～2.0μm的氧化物粒子的体密度≥3.5×10⁸个/cm³，该氧化物粒子为由Ti 10～50％、Mg 3～20％、Al 5～25％、O 20～45％组成的TiO_x-MgAl₂O₄复合氧化物。