[发明专利]一种提升热影响区韧性的780 MPa级大热输入焊接用钢及其制造方法

说明书

本发明公开了一种提升热影响区韧性的780 MPa级大热输入焊接用钢及其制造方法。所述钢的各组分质量分数为：C：0.03％～0.05％，Si：0.40％～0.70％，Mn：1.10％～2.30％，P：≤0.05％，S：≤0.02％，Mo：0.40％～0.90％，Ni：2.20％～3.40％，Ti：0.08％～0.17％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明通过合理的成分设计及工艺控制，母材中形成了O类型的夹杂物并成为板条贝氏体组织形核的起点，以夹杂物为核向外呈发散状态生长，并且彼此间交叉排列形成多位向贝氏体组织，可有效阻碍裂纹的扩展，使得母材具有较高的力学性能。经过大热输入焊接后，HAZ中奥氏体晶粒尺寸略有增加，并且仍为多位向贝氏体组织，使得HAZ具有较高的低温冲击韧性，提升焊接效率。

技术领域

本发明属于高强钢焊接技术领域，具体涉及一种提升热影响区韧性的780 MPa级大热输入焊接用钢及其制造方法。

背景技术

近年来在造船、石油储罐、海洋平台等领域，随着加工构件的大型化和高强化，为了降低钢材的使用量，常常采用780 MPa级高强钢作为加工材料。这些厚板高强钢通常采用焊接作为接合方式，为了提高焊接施工效率并降低生产制造成本，气电立焊、埋弧焊、电渣焊等大热输入焊接方法相继在中厚板制造领域中得到广泛应用，但是当焊接热输入量高于50kJ/cm后，焊接HAZ的热循环峰值温度升高，并且冷却速度变慢，导致焊接HAZ组织粗大，形成MA组元等硬质相，最终恶化HAZ韧性，随着焊接热输入量的增加韧性劣化越发显著。为了保证焊接构件的使用安全性，只能采取低热输入方式进行多道次焊接，但该方法焊接效率较低，大幅度提升了生产制造成本，与低成本、高效率的生产目标相矛盾。

为解决大热输入焊接条件下HAZ韧性劣化这一难题，相关学者提出了“氧化物冶金”概念，通过在钢中添加大量的非金属夹杂物，促进AF组织形核长大，实现HAZ晶粒组织细化目的。虽然该方法对提高HAZ韧性起到了一定的作用，但该方法只适用于500 MPa～600MPa强度级别钢种，并不适用于强度更高的钢种，当钢种强度提升至780 MPa级别后，母材微观组织将升级为板条贝氏体组织，在大热输入焊接条件下，奥氏体晶粒粗化严重，并且奥氏体晶内板条贝氏体组织进一步粗化，MA组元分布开始增多，引起应力集中点增多，多种因素叠加后，严重恶化780 MPa高强钢HAZ韧性。因此，研发HAZ组织细化的780 Mpa级大热输入焊接用钢成为学者努力的方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提升热影响区韧性的780 MPa级大热输入焊接用钢及其制造方法，可提高780 MPa级高强钢的焊接效率。

本发明所述780 MPa级大热输入焊接用钢，其各成分及质量分数为：C：0.03％～0.05％，Si：0 .40％～0.70％，Mn：1.10％～2.30％，P：≤0.05％，S：≤0.02％，Mo：0 .40％～0.90％，Ni：2.20％～3.40％，Ti：0.08％～0.17％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述780 MPa 级大热输入焊接用钢的制造方法，主要包括如下步骤：

（1）冶炼：按照780 MPa级大热输入焊接用钢所含成分设计，将各种原料在1600℃～1800℃进行熔炼，熔炼钢水在1600℃～1650℃进行浇注得到钢锭；

（2）轧制：将钢锭加热到1200℃-1300℃，并保温2～4h，充分奥氏体化后，进行粗轧和精轧两阶段控制轧制，得到热轧板；

（3）冷却：采用超快冷的冷却方式对热轧板进行快速冷却。

步骤（2）中，粗轧开轧温度为1000℃～1150℃，道次变形量为20～50％，得到粗轧板；精轧开轧温度为860℃～900℃，道次变形量为50～80％，得到精轧板。

步骤（3）中，冷却开始温度为780℃～800℃，冷却速度为40℃/s～50℃/s，终冷温度为300℃～320℃，最后空冷至室温，得到780MPa大热输入焊接用钢。