焊接金属及具备它的焊接结构体的制作方法

文档序号:9307742阅读:355来源:国知局
焊接金属及具备它的焊接结构体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及在海洋结构物等的焊接结构物中适用的焊接金属,和具备焊接金属的 焊接结构体,特别是设及改善了去应力退火后的强度和低溫初性的焊接金属,和具备运样 的焊接金属的焊接结构体。
【背景技术】
[0002] 在海底油田的挖掘?生产时所建造的海洋结构物(石油平台)中,设备的大型化、 寒冷地区的油田开发扩大推进。因此,在海洋结构物所适用的钢板和焊接材料中,要求高水 平兼备高强度和低溫初性。特别是在焊接结构物的焊接金属部,在焊接施工后会实施W去 应力为目的的长时间的退火处理(StressRelief退火:SR退火),但要指出的是,由于该 SR退火,有导致强度?初性劣化的情况。由此,在SR退火后要求有高强度,并且能够充分确 保一40°C下的优异的低溫初性的技术。
[0003] 另一方面,在构筑上述运样的焊接结构物时,可应用各种各样的焊接方法,但如 果从作业效率优异运一观点出发,则认为优选适用的是使用了含烙剂忍焊条(FCW:Flux CoredWire,W下根据情况称为"药忍焊丝"。)的气体保护电弧焊。
[0004] 作为着眼于焊接金属的强度与低溫初性的技术,至今为止提出有各种各样。
[0005] 例如,在专利文献1中,通过控制碳化物的量、个数密度,在SR退火后对焊接金属 确保高强度和优异的低溫初性。但是在该技术中,主要设想的是应用埋弧焊而形成的焊接 金属,运样的埋弧焊其作业姿势受到限定,存在不能应对大型钢结构物中不可避免的全姿 势焊接运样的若干问题。
[0006] 在专利文献2中,通过将容易变得粗大的碳化物的尺寸控制得微细,从而在SR退 火后确保高强度和优异的低溫初性。但是,在此技术中,初性评价溫度稍高,为一30°C,不能 说可保证作为更低溫的一40°C下的初性。
[0007] 在专利文献3中提出一种焊接材料,其通过控制C、Si、Mn、Mo、Ti、Ni、Al和0的含 量,能够在SR退火后确保高强度和优异的低溫初性。但是,初性评价溫度稍高,为一29°C, 不能说可保证作为更低溫的一40°C下的初性。另外,适用的焊接方法,假设的是施工效率低 的TIG焊接,从施工成本的观点出发,期望进一步的改善。
[0008] 在专利文献4中公开有一种焊接材料,其在追求焊接的高效率化的药忍焊丝中, 通过将化、Mo、化、Ti、B等适量添加到焊丝中,并且控制造渣剂的组成,从而能够在SR退火 后确保高强度和优异的低溫初性。但是,初性评价溫度稍高,为一30°C,不能说可保证作为 更低溫的一40°C下的初性。
[0009] 在专利文献5中提出有一种焊接材料,其通过控制晶界碳化物的形态,从而能够 在SR退火后确保高强度和优异的低溫初性。但是,初性评价溫度稍高,为一30°C,不能说可 保证作为更低溫的一40°C下的初性。
[0010] 先行技术文献
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献1 :特开2011 - 219821号公报 阳01引专利文献2 :特开2010 - 227945号公报
[0014] 专利文献3 :特开2006 - 239733号公报
[0015] 专利文献4 :特开平9 - 253886号公报
[0016] 专利文献5 :特开2012 - 166203号公报

【发明内容】

[0017] 本发明鉴于上述情况而形成,其目的在于,提供一种即使在应用使用了作业效率 优异的含烙剂忍焊条的气体保护电弧焊的情况下,SR退火后也为高强度,并且在更低溫度 下仍发挥出优异的低溫初性的焊接金属,和具备运样的焊接金属的焊接结构体。
[0018] 能够解决上述课题的所谓本发明的焊接金属,在如下方面具有要旨:分别含有C: 0. 02 ~0. 10% ("质量% "的意味。W下均同)、Si:0. 10 ~0. 60%、Mn:0. 90 ~2. 5%、Ni: 0. 20 ~2. 00%、化:0. 05 ~1.0%、M〇 :0. 10 ~1.50%、Ti:0. 040 ~0. 15%、B:0. 0010 ~ 0. 0050%、0 :0. 030~0. 100%、N:0. 015%W下(不含0% ),余量由铁和不可避免的杂质 构成,存在于焊接金属的晶界的碳化物之中,W当量圆直径计为0. 40ymW上的碳化物的 平均当量圆直径为0.75ymW下。
[0019] 还有,上述所谓"当量圆直径",是着眼于在显微镜(例如,透射型电子显微镜: TransmissionElectronMic;roscope(TEM))的观察面上确认到的碳化物粒子的大小,W与 其面积相等的方式而假定的圆的直径。
[0020] 在本发明的焊接金属中,作为其他的元素,也优选还含有(a)化:1.0%w下(不含 0 % )和V:0. 40 %W下(不含0 % )的至少一种;化)A1 :0. 030 %W下(不含0 % )等,根据 所含有的元素的种类,焊接金属的特性得到进一步改善。
[0021] 本发明也包括具备上述运样的焊接金属的焊接结构体。
[0022] 根据本发明,因为规定化学成分组成,并且规定存在于焊接金属中的既定大小的 碳化物的平均当量圆直径,所W能够实现即使在SR退火后,仍具有充分的强度,低溫也优 异的焊接金属。
【附图说明】
[0023] 图1是表示制作焊接金属时的坡口形状的概略说明图。
[0024] 图2A是用于说明晶界碳化物的平均当量圆直径计算方法的第一概念图。
[00巧]图2B是用于说明晶界碳化物的平均当量圆直径计算方法的第二概念图。
[00%] 图2C是用于说明晶界碳化物的平均当量圆直径计算方法的第=概念图。
[0027] 图3是用于说明进行拉伸试验时的试验片的形状的说明图。
[0028] 图4是表示摆键冲击试验片的提取位置的概略说明图。
【具体实施方式】
[0029] 本发明者们,为了实现在SR退火后发挥出高强度和优异的低溫初性的焊接金属, 从各种角度进行了研究。其结果发现,通过一边添加在晶内微细,从而具有抑制晶界碳化物 的粗大化和退火软化作用的Mo, 一边控制焊接金属的化学成分组成,并且规定焊接时在焊 接金属的晶界上生成的既定大小的碳化物(将该碳化物称为"晶界碳化物")的平均当量圆 直径,便能够兼备上述诸特性,从而完成本发明。
[0030] 旨P,在本发明中,一边使Mo的含量达到0. 10%W上,一边适当控制焊接金属的化 学成分组成,并且使当量圆直径0. 40ymW上的晶界碳化物的平均当量圆直径为0. 75ym W下,便能够兼备高强度和低溫初性。
[0031] 在本发明中,晶界碳化物的控制极其重要。一般,在SR退火中生成的碳化物的尺 寸越粗大,初性越低,但在晶界生成的晶界碳化物,与晶内的碳化物相比更容易粗大化。另 夕F,旧奥氏体晶界,由于退火而脆化(回火脆化),所W在评价初性的摆键冲击试验中,龟裂 容易优先地进展。运时,若粗大的碳化物在旧奥氏体晶界存在,则龟裂容易W其为起点发 生,因此与回火脆化现象协同,SR退火时焊接金属的初性值显著劣化。因此,为了确保SR退 火后优异的低溫初性,重要的要件是抑制回火脆化,并且微细地保持晶界碳化物。
[0032] 从运一观点出发,在本发明中,存在于焊接金属的晶界的碳化物之中,将当量圆直 径为0. 40ymW上的碳化物的平均当量圆直径规定为0. 75ymW下。该平均当量圆直径,优 选为0. 70ymW下,更优选为0. 65ymW下。还有,虽然有晶界碳化物尺寸明显微细化,根 据后述的晶界碳化物评价方法也不能评价晶界碳化物的平均当量圆直径的情况,但运种情 况也包含在本发明的"当量圆直径为0. 40ymW上的碳化物的平均当量圆直径为0. 75ym W下"之中。
[0033] 在本发明的焊接金属中,适当地控制其化学成分组成也是重要的要件,其范围设 定理由如下。
[0034] (C:0. 02 ~0. 10% )
[0035] C在确保SR退火后的焊接金属的强度上是必要的元素。若C含量比0.02%少, 则得不到既定的强度。但是,若C含量变得过剩,则SR退火时招致晶界碳化物的粗大化, 成为初性降低的原因,因此为0. 10%W下。C含量的优选的下限为0. 03%W上(更优选为 0. 04%W上),优选的上限为0. 08%W下(更优选为0. 07%W下)。
[0036] (Si:0. 10 ~0. 60% )
[0037] Si在确保SR退火后的焊接金属的强度上是必要的元素。若Si含量比0. 10%少, 则得不到既定的强度。但是,若Si含量过剩,则助长SR退火时的回火脆化,成为初性降低的 原因,因此为0.60%W下。Si含量的优选的下限为0. 12%W上(更优选为0. 15%W上), 优选的上限为0. 50%W下(更优选为0. 45%W下)。
[0038] (Mn:0. 90 ~2. 5% )
[0039] Mn形成焊接时的作为微细组织生成的起点的氧化物,在使焊接金属的强度、初性 提高上是有效的元素。为了使运样的效果发挥,Mn的含量需要为0.90%W上。但是,若Mn 含量过剩,则助长SR退火时的回火脆化,成为初性降低的原因,在此需要为2.5%W下。还 有,Mn含量的优选的下限为1. 1%W上(更优选为1. 3 %W上),优选的上限为2. 2%W下 (更优选为2.0%W下)。
[0040] (Ni:0. 20 ~2. 00% )
[0041] Ni是对于焊接金属的初性提高有效的元素。为了发挥运样的效果,Ni的含量
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