该电子束焊接接头以质量％计至少含有C：0.02％～0.10％、Si：0.03％～0.30％、Mn：1.5％～2.5％、Ti：0.005％～0.015％、N：0.0020％～0.0060％、O：0.0010％～0.0035％、Mg：0.0003％～0.0027％、Ca：0.0003％～0.0027％、Al：0.015％以下、P：0.015％以下、S：0.010％以下，余量由铁及不可避免的杂质构成，Mg及Ca的以质量％表示的含量满足0.0006％≤Mg＋Ca≤0.0040％，电子束焊接淬火性指标值CeEB为0.49％～0.60％，在板厚中心部，当量圆直径为1.0μm以上的氧化物的数量为20个/mm2以下，含有7％以上的Mg的当量圆直径为0.05μm以上且低于0.5μm的氧化物的数量为1×103～1×105个/mm2。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对被焊接部照射电子束而进行焊接的电子束焊接用钢材和其制造方法，进而，涉及对该钢材的被焊接部照射电子束而形成的电子束焊接接头。本申请基于2010年11月22日在日本申请的专利申请2010 — 260492号并主张优先权，将其内容引用于此。
技术介绍
近年来，为了减少作为地球环境变暖的原因之一的CO2气体及应付未来石油等化石燃料的枯竭，正在积极尝试可再生的自然能源的利用。风力发电也是有前途的可再生能源之一，正在建设大规模的风力发电厂。最适合风力发电的地域为能够期待不断强风的地域。因此，海上风力发电正在以世界性的规模被计划并实现(参照专利文献I 4)。为了在海上建设风力发电用铁塔，需要将铁塔的基础部分打入海底地基。为了充分确保风力发电用的涡轮机叶片离海水面的高度，基础部分也需要具有足够的长度。因此，铁塔的基础部分的结构为板厚超过50mm例如为IOOmm左右、且具有直径为4m左右的大截面的钢管结构。铁塔的高度达到80m以上。而且，近年来，一直要求在建设现场附近的海岸，通过电子束焊接简便且高效率地组装风力发电用铁塔这样的巨大的钢结构物。即，要求可在建设现场且高效率地焊接板厚达到IOOmm的极厚钢板这样的以往没有的技术。通常，电子束焊接、激光束焊接等高能量密度束焊接是高效率的焊接。但是，能够用激光束进行焊接的板厚具有限度。此外，以往的电子束焊接需要在维持于高真空状态的真空室内进行。因此，以往，能够通过高能量密度束焊接进行焊接的钢板的板厚及尺寸受焊接装置的能力和真空室内的尺寸限制。相对于此，近年来，提出了通过对被焊接部的附近进行减压，能够高效率地在建设现场焊接板厚为IOOmm左右的极厚钢板的电子束焊接方法。例如，英国的焊接研究所开发了可在低真空下施工的焊接方法(RPEBW:Reduced Pressured Electron Beam Welding:减压电子束焊接)(参照专利文献5)。如果采用该减压电子束焊接(RPEBW)，则在建设风力发电用铁塔这样的大型结构物时，也能够使要焊接的部分局部地处于真空状态，高效率地进行焊接。RPEBW法与在真空室内焊接的方法相比，虽是在低真空度的状态下进行焊接的焊接方法，但与以往的电弧焊相比，能够期待提高焊接金属(WM)的韧性。通常,作为定量评价焊接结构物的安全性的指标，已知有可通过CTOD (Crack TipOpening Displacement:龟裂端开口位移)试验求出的、基于断裂力学的断裂韧性值Sc。Sc可通过CTOD (Crack Tip Opening Displacement:龟裂端开口位移)试验来求出。由于试验片的尺寸对断裂韧性有影响，因此即使通过以往的V型缺口夏氏冲击试验这样的小型试验能得到良好的结果，在对大型钢结构物的焊接接头进行的CTOD试验中，在0°C下也未必能得到0.5mm以上的良好的断裂韧性值Sc。此外，电子束焊接法是通过电子束具有的能量将焊接部的钢材(母材)暂时熔化、并使其凝固而进行焊接的方法，通常，利用电子束焊接法的焊接部的成分组成与母材(钢材)大致同等。另一方面，在气电焊等大线能量电弧焊方法中，通过焊丝等调整焊接金属的硬度和断裂韧性值Sc等机械特性。在电子束焊接法中通常不利用焊丝。因此，为了提高电子束焊接接头的断裂韧性值Sc，提出了使焊接金属(丽)的硬度或清洁度适当化的方法(例如参照专利文献6、7)。在专利文献6中，提出将焊接金属的硬度规定为超过钢材的硬度的110%且在220%以下，且将焊接金属的宽度规定为钢材的板厚的20%以下。此外，在专利文献7中，提出将焊接金属中的O量规定为20ppm以上，将粒径2.0 μ m以上的氧化物的量规定为10个/mm2以下。现有技术文献专利文献·专利文献1:日本特开2008 - 111406号公报专利文献2:日本特开2007 - 092406号公报专利文献3:日本特开2007 - 322400号公报专利文献4:日本特开2006 - 037397号公报专利文献5:国际公开99/16101号小册子专利文献6:日本特开2007 - 21532号公报专利文献7:日本特开2008 — 88504号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在海上风力发电用铁塔的建设中，在将钢材对焊后，不对焊接部实施热处理而直接使用，因此对焊接金属(WM)及焊接热影响部(HAZ =Heat-Affected Zone。以下简称为“热影响部”)，要求优良的韧性。在电子束焊接时，通常不使用焊丝，因此调整钢材(母材)的成分组成来控制焊接金属及热影响部的韧性。以往，提出了控制焊接金属中的夹杂物、焊接金属的硬度与钢材(母材)的硬度的关系、或控制焊接金属的宽度的方法，但如果热影响部的韧性不充分，则焊接接头整体的断裂韧性值下降。另外，通过将板状或箔状的Ni(嵌入金属(insert metal))贴附在焊接面(坡口面)上进行电子束焊接，能够将焊接金属(WM)的韧性提高到钢材(母材)的韧性以上。可是，在此种情况下，如果钢材(母材)的成分组成不合适，则焊接金属的硬度与热影响部的硬度的差也变得显著。于是，硬度差非常大的部分即热影响部的断裂韧性值Sc较大地下降。此外，根据本专利技术人的研究，在电子束焊接接头中，适合用于提高韧性的成分组成在焊接金属中和热影响部中未必一致。因此，对于以往的电弧焊用高HAZ韧性钢，即使直接实施电子束焊接，焊接金属也无法得到高的韧性。另一方面，即使考虑到通过电子束焊接形成的焊接金属的韧性，将电弧焊用钢材的成分组成最佳化，热影响部也得不到高韧性。S卩，电子束焊接和电弧焊在焊接方法及形成的接头结构方面基本不同，所以有关电子束焊接的课题不能用有关电弧焊的课题解决方法来解决。本专利技术鉴于这样的情况而作出，本专利技术的目的是提供能形成高强度且焊接金属(丽)、热影响部(HAZ)及钢材(母材、BM =Base Metal)的断裂韧性适度平衡的电子束焊接接头的钢材及其制造方法，所述钢材是构成海上风力发电用铁塔的基础部分的、板厚为45mm以上的电子束焊接用钢材。本专利技术的另一目的是提供对该钢材的被焊接部照射电子束而形成的断裂韧性优异的电子束焊接接头。用于解决课题的手段在本专利技术中，为了解决上述课题，添加1.5质量％以上的Mn来确保淬火性，并同时添加作为强力的脱氧元素的Mg及Ca，使含Mg的微细的氧化物(含Mg的氧化物)生成，将该氧化物作为抑制晶粒成长的钉扎粒子、和晶内相变的生成核利用，使钢材(母材、BM)、热影响部(HAZ)、焊接金属(WM)的断裂韧性适度平衡。特别是在不适用焊丝、WM宽度及HAZ宽度窄、线能量低的电子束焊接中，在焊接金属(丽)及热影响部(HAZ)中微细地分散的含Mg的氧化物抑制热影响部(HAZ)中的奥氏体晶粒的粗大化，并促进晶内铁素体的生成。另外，在本专利技术中，控制新引入的电子束焊接淬火性指标CeEB，使钢材(母材、BM)、焊接金属(丽)、及热影响部(HAZ)的断裂韧性适度平衡，作为焊接部整体，确保所需要的断裂韧性。进而，在本专利技术中，为了提高淬火性，使Mn量增大，另一方面，使Cr、Mo、Cu、N1、和/或Nb的各量降低，从而使电子束焊接用钢材的制造成本降低。电子束焊接淬火性指标CeEB是本专利技术人为了提高电子束焊接接头的断裂韧性而新引入的指标。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.22 JP 2010-2604921.一种电子束焊接接头，其是将钢材用电子束焊接而成的电子束焊接接头，其特征在于，所述钢材的组成以质量％计含有 C:0.02% 0.10%, S1:0.03% 0.30%, Mn:1.5% 2.5%, T1:0.005% 0.015%,N:0.0020%— 0.0060%,O:0.0010%— 0.0035%,Mg:0.0003%— 0.0027%,Ca:0.0003%— 0.0027%, Nb:0% 0.020%, V:0% 0.030%, Cr:0% 0.50%, Mo:0% 0.50%, Cu:0% 0.25%, N1:0% 0.50%、及 B:0% 0.0030%, 将Al限制为0.015%以下， 将P限制为0.015%以下， 将S限制为0.010%以下， 余量由铁及不可避免的杂质构成， 所述钢材的组成中的Mg及Ca的以质量％表示的含量满足0.0006 % ^ Mg +Ca ( 0.0040%, 将所述钢材的组成代入下述式I而求出的指标值CeEB为0.49% 0.60%， 在沿着所述钢材的板厚方向的断面的板厚中心部，当量圆直径为Ι.Ομπι以上的氧化物的数量为20个/mm2以下， 在所述板厚中心部，含有7%以上的Mg的当量圆直径为0.05 μ m以上且低于0.5 μ m的氧化物的数量为I X IO3 I X IO5个/mm2， CeEB = C + 9/40Mn + l/15Cu + 1/15Ν + l/5Cr + l/5Mo + 1/5V (式 I) 这里，C、Mn、Cu、N1、Cr、Mo及V分别表示规定的钢材的组成中的各元素的质量％。2.根据权利要求1所述的电子束焊接接头，其特征在于，以质量％表示的所述钢材的C量相对于所述钢材的所述指标值CeEB的比即C/CeEB为0.04 0.18。3.根据权利要求1或2所述的电子束焊接接头，其特征在于，所述钢材的厚度为45 150mmo4.根据权利要求1或2所述的电子束焊接接头，其特征在于， 将焊接金属的CTOD值定义为δΜ、将焊接热影响部的CTOD值定义为δωζ及将所述钢材的CTOD值定义为δΜ时， s丽、s HAZ及δ ΒΜ满足 下述式2及式3，0.3彡δ./δΒΜ彡1.1 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：植森龙治，本间龙一，石川忠，儿岛明彦，星野学，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：
国别省市：
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