一种可承受250kJ/cm大热输入焊接的E级钢板及其制备方法技术

技术编号：40051869 阅读：5 留言：0更新日期：2024-01-16 21:20

本发明专利技术提供了一种可承受250kJ/cm大热输入焊接的E级钢板及其制备方法，属于大热输入焊接用钢板技术领域。本发明专利技术通过优化合金元素的配比，并控制合金元素满足相关关系式，能够优化钢中第二相粒子的大小及分布，在母材中生成大量的第二相粒子，为后续的焊接热循环过程提供可以抑制奥氏体晶粒长大的纳米级粒子以及可以晶内形核的微米级粒子，从而提高了钢板的耐大热输入焊接性能。实验结果表明，本发明专利技术提供的E级钢板屈服强度均大于370MPa，抗拉强度大于446MPa，延伸率大于20％，屈强比小于0.83，‑40℃纵向冲击均在230J以上，250kJ/cm大热输入后近焊缝热影响区的‑40℃冲击功均在145J以上。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大热输入焊接用钢板，尤其涉及一种可承受250kj/cm大热输入焊接的e级钢板及其制备方法。

技术介绍

1、随着社会经济的发展，高层建筑、能源储运、船舶和海洋工程等各领域的结构构造不断向高强度化和大型化发展，所需钢板的强度和厚度大幅度增加。为提高大型钢制结构的制造效率，大线能量焊接逐渐走上历史舞台。然而，传统钢材在大线能量焊接条件下其焊接粗晶热影响区的低温韧性严重恶化，导致其不能满足使用要求。这成为制约大型钢结构件生产效率的关键问题。目前国内外均在大力开发大线能量焊接用钢，细化粗晶热影响区组织，是开发大线能量焊接用钢的关键。

2、大热输入焊接过程具有峰值温度高，高温停留时间长等特点。融合线附近的粗晶热影响区会出现奥氏体晶粒异常长大并且组织严重粗化等问题。因此防止大热输入焊接后焊接接头低温韧性降低可以通过控制热影响区组织与奥氏体晶粒尺寸实现。

3、cn105112810a专利技术专利公开了一种热输入可达到150kj/cm的抗大线能量焊接用钢。该专利提出通过控制ti、o含量比例，形成细小的高温氧化物细化晶粒，同时添加nb元素，利用nb(c,n)的析出组织奥氏体晶粒长大，抑制再结晶行为，为贝氏体相变提供核心。但是该专利在实际实施中存在炼钢工艺相对复杂的实用性问题，并且该专利主要通过细化晶粒提高大热输入焊接性能，对相变过程没有有效的控制，热影响区中容易出现大量的粗大的粒状贝氏体，降低热影响区低温韧性。与此同时，该专利产品只适应-30℃的使用要求，不能满足e级钢板-40℃的低温韧性要求。

5、综上所述，如何提高e级钢板的低温韧性，从而提高耐大热输入焊接性能成为本领域亟待解决的难题。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种可承受250kj/cm大热输入焊接的e级钢板及其制备方法。本专利技术提供的e级钢板兼具优异的耐大热输入焊接性能，可承受焊接热输入250kj/cm。

2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：

3、本专利技术提供了一种可承受250kj/cm大热输入焊接的e级钢板，化学成分按质量百分比计为：c 0.04％～0.12％、si 0.10％～0.35％、mn 1.45％～1.58％、p≤0.015％、s≤0.005％、ni 0.10％～0.24％、cu 0.10％～0.20％、nb0.010％～0.090％、ti 0.005％～0.030％、b 0.0005％～0.0035％、al0.005％～0.025％、ce 0.012％～0.020％、y 0.005％～0.015％、n0.0045％～0.0080％、o 0.0005％～0.0030％和余量的fe；

4、所述ti、nb、b、c和n的含量满足以下条件：0.16％≤9.80ti+10.41nb+0.05b+0.17c+0.10n≤1.25％。

5、优选地，化学成分按质量百分比计为：c 0.05％～0.10％、si 0.15％～0.27％、mn1.49％～1.57％、p≤0.015％、s≤0.005％、ni 0.11％～0.23％、cu0.11％～0.18％、nb0.056％～0.073％、ti 0.009％～0.020％、b 0.0011％～0.0030％、al 0.010％～0.023％、ce 0.014％～0.019％、y 0.008％～0.012％、n0.0048％～0.0065％、o 0.0017％～0.0026％和余量的fe。

6、优选地，化学成分按质量百分比计为：c 0.06％～0.08％、si 0.19％～0.26％、mn1.51％～1.56％、p≤0.015％、s≤0.005％、ni 0.17％～0.22％、cu0.13％～0.15％、nb0.057％～0.061％、ti 0.012％～0.018％、b 0.0022％～0.0025％、al 0.016％～0.019％、ce 0.015％～0.016％、y 0.009％～0.010％、n0.0055％～0.0059％、o 0.0018％～0.0023％和余量的fe。

7、优选地，所述ti、nb、b、c和n的含量满足以下条件：0.25％≤9.80ti+10.41nb+0.05b+0.17c+0.10n≤1.0％。

8、本专利技术还提供了上述技术方案所述可承受250kj/cm大热输入焊接的e级钢板的制备方法，包括以下步骤：

9、将合金原料依次进行冶炼、浇铸、锻造、粗轧和精轧，得到可承受250kj/cm大热输入焊接的e级钢板。

10、优选地，所述锻造完成后粗轧前还包括保温。

11、优选地，所述保温的温度为1050～1300℃，所述保温的时间为1～3h。

12、优选地，所述粗轧的温度为1000～1050℃，所述粗轧的道次为5～8道次，所述粗轧的总压下率为50～70％。

13、优选地，所述精轧的温度为750～950℃，所述精轧的道次为2～5道次。

14、优选地，所述精轧的总压下率为40～60％。

15、本专利技术提供了一种可承受250kj/cm大热输入焊接的e级钢板，化学成分按质量百分比计为：c 0.04％～0.12％、si 0.10％～0.35％、mn 1.45％～1.58％、p≤0.015％、s≤0.005％、ni 0.10％～0.24％、cu 0.10％～0.20％、nb0.010％～0.090％、ti 0.005％～0.030％、b 0.0005％～0.0035％、al0.005％～0.025％、ce 0.012％～0.020％、y 0.005％～0.0150％、n0.0045％～0.0080％、o 0.0005％～0.0030％和余量的fe；所述ti、nb、b、c和n的含量满足以下条件：0.16％≤9.80ti+10.41nb+0.05b+0.17c+0.10n≤1.25％。本专利技术通过优化合金元素的配比，并控制合金元素满足上述关系式，能够优化钢中第二相粒子的大小及分布，在母材中生成大量的第二相粒子，为后续的焊接热循环过程提供可以抑制奥氏体晶粒长大的纳米级粒子以及可以晶内形核的微米级粒子，从而提高了钢板的耐大热输入焊接性能。实验结果表明，本专利技术提供的e级钢板屈服强度均大于370mpa，抗拉强度大于446mpa，延伸率大于20％，屈强比小于0.83，-40℃纵向冲击均在230j以上，250kj/cm大热输入后近焊缝热影响区的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种可承受250kJ/cm大热输入焊接的E级钢板，化学成分按质量百分比计为：C0.04％～0.12％、Si 0.10％～0.35％、Mn 1.45％～1.58％、P≤0.015％、S≤0.005％、Ni0.10％～0.24％、Cu 0.10％～0.20％、Nb 0.010％～0.090％、Ti0.005％～0.030％、B0.0005％～0.0035％、Al 0.005％～0.025％、Ce0.012％～0.020％、Y 0.005％～0.015％、N 0.0045％～0.0080％、O0.0005％～0.0030％和余量的Fe；

2.根据权利要求1所述的E级钢板，其特征在于，化学成分按质量百分比计为：C 0.05％～0.10％、Si 0.15％～0.27％、Mn 1.49％～1.57％、P≤0.015％、S≤0.005％、Ni 0.11％～0.23％、Cu 0.11％～0.18％、Nb 0.056％～0.073％、Ti0.009％～0.020％、B 0.0011％～0.0030％、Al 0.010％～0.023％、Ce0.014％～0.019％、Y 0.008％

3.根据权利要求2所述的E级钢板，其特征在于，化学成分按质量百分比计为：C 0.06％～0.08％、Si 0.19％～0.26％、Mn 1.51％～1.56％、P≤0.015％、S≤0.005％、Ni 0.17％～0.22％、Cu 0.13％～0.15％、Nb 0.057％～0.061％、Ti0.012％～0.018％、B 0.0022％～0.0025％、Al 0.016％～0.019％、Ce0.015％～0.016％、Y 0.009％～0.010％、N0.0055％～0.0059％、O0.0018％～0.0023％和余量的Fe。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的E级钢板，其特征在于，所述Ti、Nb、B、C和N的含量满足以下条件：0.25％≤9.80Ti+10.41Nb+0.05B+0.17C+0.10N≤1.0％。

5.权利要求1～4任意一项所述可承受250kJ/cm大热输入焊接的E级钢板的制备方法，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述锻造完成后粗轧前还包括保温。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述保温的温度为1050～1300℃，所述保温的时间为1～3h。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述粗轧的温度为1000～1050℃，所述粗轧的道次为5～8道次，所述粗轧的总压下率为50～70％。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述精轧的温度为750～950℃，所述精轧的道次为2～5道次。

10.根据权利要求5或9所述的制备方法，其特征在于，所述精轧的总压下率为40～60％。

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【技术特征摘要】

1.一种可承受250kj/cm大热输入焊接的e级钢板，化学成分按质量百分比计为：c0.04％～0.12％、si 0.10％～0.35％、mn 1.45％～1.58％、p≤0.015％、s≤0.005％、ni0.10％～0.24％、cu 0.10％～0.20％、nb 0.010％～0.090％、ti0.005％～0.030％、b0.0005％～0.0035％、al 0.005％～0.025％、ce0.012％～0.020％、y 0.005％～0.015％、n 0.0045％～0.0080％、o0.0005％～0.0030％和余量的fe；

2.根据权利要求1所述的e级钢板，其特征在于，化学成分按质量百分比计为：c 0.05％～0.10％、si 0.15％～0.27％、mn 1.49％～1.57％、p≤0.015％、s≤0.005％、ni 0.11％～0.23％、cu 0.11％～0.18％、nb 0.056％～0.073％、ti0.009％～0.020％、b 0.0011％～0.0030％、al 0.010％～0.023％、ce0.014％～0.019％、y 0.008％～0.012％、n0.0048％～0.0065％、o0.0017％～0.0026％和余量的fe。

3.根据权利要求2所述的e级钢板，其特征在于，化学成分按质量百分比计为：c 0.06％～0.08％、si 0.19％～0.26％、mn 1.51％～1.56％、p≤0.015％...

【专利技术属性】
技术研发人员：王青峰，范会兵，刘日平，王秋鸣，胡兵，杨啸雨，赵丽洋，何江里，王伟，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：

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