[发明专利]一种贝氏体/马氏体/奥氏体高韧易焊接船板钢及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及船板钢领域，特别提供了船舶及海洋工程用的一种贝氏体/马氏体/奥氏体高韧易焊接船板钢及制造方法。

背景技术

随着世界造船业及海洋装备工业的迅速发展，对船体、海洋平台等结构用钢的机械性能及安全性能提出了越来越高的要求。因在特定的海洋环境中服役，对船体、海洋平台用结构钢除了要求达到一定的强度、良好的焊接性、耐大气和海水腐蚀性外，还要求其具有较高的低温韧性，特别对厚板截面的低温韧性的稳定性要求较高。

传统船体结构钢一般是在低碳钢(碳含量～0.20wt.％)的基础上采用Ni-Cr-Mo-V系合金化技术并通过淬火回火热处理工艺得到回火马氏体组织来实现高强高韧的良好匹配。但由于该类钢碳含量较高，不但对钢的低温韧性十分不利，而且钢的焊接裂纹敏感性指数Pcm(Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B)也较高，为避免钢板焊后在焊接接头处出现冷裂纹，钢板需要在焊前进行预热，因此会提高焊接工序成本，增加焊接耗时。申请号为200710094178的发明专利描述了一种高强钢及其制造方法，但由于碳当量较高，焊接时需要较高温度下预热，严重制约了焊接进程。近年来，为降低制造成本，同时又能进一步改善船体用钢的强韧性及焊接性，人们设计了一种低碳或是超低碳含Cu时效强化钢，这种钢主要通过降低Ni、Cr、Mo等贵重元素含量来减小合金成本，通过超低碳设计来降低碳当量，从而提高焊接性能。该类钢轧后一般经固溶加时效热处理，固溶处理时Cu全部固溶于基体中，在时效过程中以Cu单质粒子形式析出，从而起到一定的沉淀强化作用来弥补降碳带来的强度损失。

传统船体结构钢，不论是早期的低碳(碳含量～0.20wt.％)、Ni-Cr-Mo-V系合金化钢，还是近年来开发的低碳或是超低碳含Cu时效强化钢，轧后一般均采用再加热，然后采用淬火、回火热处理工艺，即QT工艺，或者通过轧后直接淬火然后回火热工艺，即DQT工艺，来获得回火马氏体/贝氏体组织来实现高强高韧的良好匹配。DQT工艺不仅制造工艺流程短，节能降耗，而且通过再结晶区和非再结晶区两阶段轧制后能使相变后的有效晶粒尺寸细化从而有利于提高钢的强韧性。如公开号为CN1651589A的发明专利采用QT的工艺制备了一种高强度易焊接时效硬化钢，但该方法所述钢的屈服强度较低为520MPa，韧性考核温度也较低，要求-40℃冲击功≥160J。公开号为CN102021489A和CN104073731A的发明专利描述了一种通过DQT工艺来制造的超高强度船板钢，但其屈服强度也在520MPa左右，考察冲击功温度均不低于-60℃。在海洋服役环境下，船体结构钢和海洋平台用钢需要承受一系列复杂的动态载荷及船体建造和装配所造成的应力等因素的作用和影响，因此，在提高钢材强度的同时，必须考虑钢材如何避免发生低应力破坏。这就要求钢材在塑性破坏时有足够的韧性储备，特别是要求在很低的海洋环境温度下具有较高的低温韧性。

现有技术中提高韧性的方法有两种，一方面是提高上平台冲击功，另一方面是降低韧脆转变温度。通过深入研究，人们通过在再结晶区和非再结晶区大压下量轧制来获得扁平奥氏体，从而细化相变后贝氏体/马氏体亚结构，来降低韧脆转变温度。此外，还通过在淬火和回火工艺之间进行一次两相区淬火，来实现奥氏体稳定元素的配分，在回火时获得一定量的逆转变奥氏体来大幅度提高钢的低温韧性，即QLT工艺。但再结晶区和非再结晶区大压下量轧制后直接淬火DQ和两相区淬火加回火LT相结合的工艺还较为少见。

现有的高强韧易焊接钢技术大多数考核的冲击韧性温度均不低于-60℃，这已不能满足传统船体、海洋平台等用途的钢材在严寒低温海洋环境中的服役特点。此外，船体用钢、海洋平台用钢厚度规格较多，厚板在厚度方向具有截面效应，即在厚板的厚度方向出现性能不稳定的现象，特别是低温韧性的不稳定，严重影响钢板的整体性能。

本发明为解决上述问题，提供了一种贝氏体/马氏体/奥氏体高韧易焊接船板钢及制造方法，满足钢材在严寒低温海洋环境中的服役特点。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种贝氏体/马氏体/奥氏体高韧易焊接船板钢及制造方法，通过对钢板进行轧制、热处理工艺，解决了传统船体、海洋平台、石油管道用钢均面临低温韧性不足、厚板截面韧性不稳定的问题。

本发明的技术方案是：