CN106133172A - 极低温下的haz韧性优异的厚钢板 - Google Patents

极低温下的haz韧性优异的厚钢板 Download PDF

Info

Publication number
CN106133172A
CN106133172A CN201580017139.XA CN201580017139A CN106133172A CN 106133172 A CN106133172 A CN 106133172A CN 201580017139 A CN201580017139 A CN 201580017139A CN 106133172 A CN106133172 A CN 106133172A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel plate
low temperature
haz
extremely low
toughness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580017139.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106133172B (zh
Inventor
伊庭野朗
名古秀德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Publication of CN106133172A publication Critical patent/CN106133172A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106133172B publication Critical patent/CN106133172B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/001Heat treatment of ferrous alloys containing Ni
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226Hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0636Metals
    • F17C2203/0639Steels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0636Metals
    • F17C2203/0648Alloys or compositions of metals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658Synthetics
    • F17C2203/0675Synthetics with details of composition

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

本发明的厚钢板满足规定的化学成分组成,Di值为2.5以上且5.0以下,sol.N参数为20ppm以下,Ni-Ti平衡为0.0024×([Ni]-7.5)2+0.010-[Ti]≥0,此外,进行700℃×5s的加热,以19s从700℃冷却至500℃之后的晶粒直径为4.0μm以下。

Description

极低温下的HAZ韧性优异的厚钢板
技术领域
本发明涉及作为LNG(Liquefied Natural Gas:液化天然气)用的储罐等要求有极低温特性的结构材的材料使用的厚钢板,特别是涉及极低温下的HAZ韧性优异的厚钢板。
背景技术
天然气的主要成分是甲烷,在大气压下以极低温液化,这时体积减少至1/600左右。因此,虽然液体比气体在储藏或运输方面便利,但另一方面,因为需要以极低温保持,所以需要LNG储罐等是极低温特性优异的材料。
用于LNG储罐等的厚钢板是铁素体系钢,但该铁素体系钢一般来说若达到低温则变脆,会像陶瓷一样断裂。但是,这一缺点可以通过增加Ni的添加量来克服。另一方面,出于Ni是高价的元素这一理由,所以总是有低Ni化的要求。从以上这些平衡出发,作为LNG储罐等要求在极低温下有优异的韧性的结构材的材料,目前状况是使用9%Ni钢。
一般来说,为了使钢的韧性提高,认为有效的是使组织微细化、确保稳定的残留γ、减少MA和粗大夹杂物等的断裂起点、提高基体的韧性。Ni的添加,特别是不会带来弊端,同时使所述任意一种因子都提高。反过可以说,若使钢低Ni化,则难以确保韧性。
从这样的实际情况出发,为了消除低Ni化造成的韧性降低这一问题,想办法进行热処理,主要是通过确保残留γ分率,从而确保母材韧性这样的提案,由专利文献1等提出种种。
另一方面,在焊接热影响部(HAZ),由热处理创造的母材组织消失,所以难以确保残留γ。因此,为了一边低Ni化一边确保HAZ韧性,需要组织的微细化、断裂起点的减少、基体的韧性提高的任意方面都力求对应。以往,如非专利文献1和非专利文献2所示,采取的是组织的微细化、或组织微细化和断裂起点的减少一起进行的手法。但是,在这样的现有的手法中,并没有达成低Ni化,同时充分确保极低温下的HAZ韧性。
【先行技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本国特开2011-241419号公报
【非专利文献】
【非专利文献1】木村薫等,“关于51/2%Ni钢焊接部的韧性改良(低温用镍钢的开发VI”,铁与钢,日本钢铁协会,1972年,第58号,p.228
【非专利文献2】荻原行人等,“LNG储罐用7%Ni-TMCP钢板的开发(第2报)”,焊接构造论文集2011讲演论文集,社团法人焊接学会焊接构造研究委员会,2011年,p.459
发明内容
本发明正是想解决上述现有的问题而完成的,其课题在于,提供一种在极低温下的HAZ韧性优异的厚钢板,其能够一边将高价的Ni的添加量抑制得尽可能少,一边确保极低温下的HAZ韧性。
本发明的极低温下的HAZ韧性优异的厚钢板,其特征在于,是以质量%计含有C:0.02~0.10%、Si:0.40%以下(不含0%)、Mn:0.5~2.0%、P:0.007%以下(不含0%)、S:0.007%以下(不含0%)、Al:0.005~0.05%、Ni:5.0~7.5%、Ti:0.025%以下(不含0%)、N:0.010%以下(不含0%),余量为铁和不可避免的杂质的厚钢板,由([C]/10)0.5×(1+0.7×[Si])×(1+3.33×[Mn])×(1+0.35×[Cu])×(1+0.36×[Ni])×(1+2.16×[Cr])×(1+3×[Mo])×(1+1.75×[V])×(1+200×[B])×(1.7-0.09×6.5)求得的Di值为2.5以上且5.0以下,sol.N参数为20ppm以下,Ni-Ti平衡为0.0024×([Ni]-7.5)2+0.010-[Ti]≥0,此外,进行700℃×5s的加热,以19s从700℃冷却到500℃之后的晶粒直径为4.0μm以下。其中,所述各式中,[]表示质量%,以下的说明书也全部一样。
另外,优选以质量%计,还含有Cu:1.0%以下(不含0%)、Cr:1.2%以下(不含0%)、Mo:1.0%以下(不含0%)中的一种或两种以上。
另外,优选以质量%计,还含有Nb:0.1%以下(不含0%)、V:0.5%以下(不含0%)、B:0.005%以下(不含0%)、Zr:0.005%以下(不含0%)中的一种或两种以上。
另外,优选以质量%计,还含有Ca:0.003%以下(不含0%)、REM:0.005%以下(不含0%)中的一种或两种。
根据本发明的厚钢板,能够一边将高价的Ni的添加量极力抑制得很低,为5.0~7.5质量%,一边确保LNG用储罐等所需要的极低温下的充分的HAZ韧性。
具体实施方式
本发明者们,为了得到如下在极低温下的HAZ韧性优异的厚钢板,而锐意研究,并实施了基于实验的探讨,该厚钢板一边将用于确保韧性而添加,但出于高价这样的理由而要把添加量抑制在最低限度的Ni的添加量极力抑制得很低,低至5.0~7.5质量%,一边在摆锤冲击吸收试验中,能够满足vE-196≥41J这样的条件。
其结果发现,使厚钢板的成分组成为规定的成分组成,并且,由作为淬火性的指标的成分平衡决定的Di值为2.5以上且5.0以下,使sol.N参数为20ppm以下,Ni-Ti平衡为0.0024×([Ni]-7.5)2+0.010-[Ti]≥0,此外,进行700℃×5s的加热,以19s从700℃冷却到500℃的热循环后的晶粒直径为4.0μm以下,便能够实现希望的极低温下优异的HAZ韧性,从而达成本发明的完成。
还有,使用从本发明的厚钢板上提取的数cm的尺寸的摆锤冲击试验片,以-196℃的极低温进行试验,而使用米级的大型的试验片,以-165℃进行试验。另外,实际的LNG用储罐等在-165℃下使用。因此,本发明所指的极低温,表示-165℃~-196℃。
作为在高Ni钢中使韧性提高的方法,能够列举确保残留γ分率、使组织尺寸微细化、降低低温YS(=基体的韧性提高)等的方法。在由热循环创造的组织消失的焊接热影响部(HAZ),认为这些方法之中,采取组织尺寸的微细化和低温YS的降低是有效的方法。另外,关于低温YS的降低,着眼于因科垂耳气氛造成的作为招致YS的上升的原因之一的固溶N的控制,而且,着眼于一般认为会降低基体的低温YS的Ni量。
(Di值为2.5以上且5.0以下)
在本发明中,作为淬火性的指标的Di值,能够根据([C]/10)0.5×(1+0.7×[Si])×(1+3.33×[Mn])×(1+0.35×[Cu])×(1+0.36×[Ni])×(1+2.16×[Cr])×(1+3×[Mo])×(1+1.75×[V])×(1+200×[B])×(1.7-0.09×6.5)这一算式求得。
为了得到微细尺寸的组织,规定Di值方便且有效。Di值低于2.5时,组织变得粗大,摆锤冲击吸收试验中的vE-196降低。另一方面,若Di值高于5.0,则硬度上升,这种情况下,摆锤冲击吸收试验中的vE-196也降低。因此,作为淬火性的指标的Di值的适当的范围在2.5以上且5.0以下。
(sol.N参数为20ppm以下)
为了不增加主要添加元素的添加量,使低温YS降低而提高基体的韧性,有效的是固定粘合于位错并阻碍位错运动的晶格元素。在本发明中,其中特别是着眼于固溶N的固定。
作为固定固溶N的元素,能够列举Al、B、Nb、Ti等,但因为HAZ有热循环的影响,所以,即使在母材中N被固定,在HAZ,热不稳定的N化合物也会在热循环中再熔化。在HAZ,为了使N固定直至热循环后,有效的是添加会形成热稳定的N化合物的Ti。
还有,目前的测量精度难以由N化合物进行测量,难以进行Ti以外的元素也同时形成氧化物、硫化物等其他的化合物的测量,因此在本发明中,将Ti化合物用于N固定的指标。能够由下式求得的sol.N参数的适当的范围,以质量比计为20ppm以下。还有,sol.N参数的下限值没有特别规定,但若Ti相对于N过剩,则伴随硬度上升,有可能招致韧性降低,因此优选为-40ppm以上。
sol.N参数=总N-Ti所固定的N=总N-(14/48)×化合物型Ti
在此,所谓“化合物型Ti”,是指Ti化合物中包含的Ti含量。
还有,化合物型Ti的质量(单位:ppm),只要从厚钢板的t/4位置(t:板厚),通过电解萃取法测量形成化合物的Ti浓度(insol.Ti量)便能够求得。例如,萃取由碘甲醇法进行即可,用孔径大小0.1μm的过滤器过滤萃取后的电解液,通过感应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma,ICP)光谱分析,定量留在过滤器上的萃取残渣中的Ti量便能够求得。
(Ni-Ti平衡为0.0024×([Ni]-7.5)2+0.010-[Ti]≥0)
如果增加钢中的Ni的含量,则可以降低低温YS,但如前述,由于Ni是高价的元素,所以希望尽可能减少。出于这一理由,在本发明中,通过实验求得能够获得前述的来自Ti添加的效果的Ni-Ti平衡。Ti添加带来的效果,认为主要是所述Sol.N固定,但除此之外,能够认为Ti化合物等也有组织尺寸的微细化效果,与Ti-N平衡不同的是还需要控制Ni-Ti平衡。
具体来说,需要使Ni-Ti平衡为0.0024×([Ni]-7.5)2+0.010-[Ti]≥0。还有,在本发明中该式的上限值没有特别规定,但若列举优选的上限值,则例如为0.0180。
(进行700℃×5s的加热,以19s从700℃冷却到500℃后的晶粒直径为4.0μm以下)
通过使HAZ的晶粒直径细小,HAZ的低温韧性提高。但是,对于HAZ的晶粒直径,除了母材组织和母材的晶粒直径以外,组织内的应变等也是几个产生影响的要因,因此只对母材组织进行规定并不充分。因此,在本发明中,规定的是进行700℃×5s的加热,再以19s从700℃冷却到500℃的热循环后的晶粒直径。这样的热循环后的组织能够成为相当于HAZ部的组织,通过使所述热循环后的晶粒直径为4.0μm以下,能够成为本发明预期的极低温下的HAZ韧性优异的厚钢板。
在本发明中,除了所述Di值、sol.N参数、Ni-Ti平衡、热循环后的晶粒直径以外,还规定厚钢板的成分组成,对于其成分组成详细地加以说明。以下,对于各元素(化学成分)的含有率仅记述为%,但全部表示质量%。
(成分组成)
C:0.02~0.10%
C在用于使Ms点降低,得到微细尺寸的组织上有效。为了有效地发挥这样的作用,必须使C至少含有0.02%以上。C的含量的优选的下限为0.03%,更优选的下限为0.04%。但,若过剩地添加,则强度的过大的上升,导致极低温韧性降低,在此使其上限为0.10%。C的含量的优选的上限为0.08%,更优选的上限为0.06%。
Si:0.40%以下(不含0%)
Si是作为脱氧材料有用的元素。具有防止Ti被脱氧消耗,帮助固定N的作用。但是,若过剩地添加,则硬质的岛状马氏体相的生成被促进,极低温韧性降低,因此使其上限为0.40%。Si的含量的优选的上限为0.35%,更优选的上限为0.20%。还有,Si的含量的下限没有特别规定,但优选的下限为0.01%。
Mn:0.5~2.0%
Mn是用于使Ms点,得到微细尺寸的组织上有效。为了有效地发挥这样的作用,必须使Mn至少含有0.5%以上。Mn的含量的优选的下限为0.6%,更优选的下限为0.7%。但是,若过剩地添加,则带来回火造成的脆化,不能确保希望的极低温韧性,因此使其上限为2.0%。Mn的含量的优选的上限为1.5%,更优选的上限为1.3%。
P:0.007%以下(不含0%)
P是构成韧性降低的原因的杂质元素,因此优选其含量尽可能少。从确保希望的极低温韧性这一观点出发,P的含量需要抑制在0.007%以下,优选为0.005%以下。P的含量越少越好,但工业上使钢中的P达到0%有困难。
S:0.007%以下(不含0%)
S与P同样,是构成韧性降低的原因的杂质元素,因此优选其含量尽可能少。从确保希望的极低温韧性这一观点出发,S的含量需要抑制在0.007%以下,优选为0.005%以下。S的含量越少越好,但在工业上使钢中的S达到0%有困难。
Al:0.005~0.05%
Al是作为脱氧材料有用的元素。具有防止Ti被脱氧消耗,帮助固定N的作用。另外,促进脱硫。若Al的含量不足,则钢中的固溶硫、固溶氮等的浓度上升,极低温韧性降低,因此使其下限为0.005%。Al的含量的优选的下限为0.010%,更优选的下限为0.015%。但是,若过剩地添加,则氧化物和氮化物等粗大化,极低温韧性还是降低,因此使其上限为0.05%。Al的含量的优选的上限为0.045%,更优选的上限为0.04%。
Ni:5.0~7.5%
Ni对于极低温韧性的提高是有效的元素。为了有效地发挥这样的作用,必须使Ni至少含有5.0%以上。Ni的含量的优选的下限为5.2%,更优选的下限为5.4%。但是,若过剩地添加作为高价的元素的Ni,则招致原料的高成本,因此使其上限为7.5%。Ni的含量的优选的上限为6.5%,更优选的上限为6.2%,进一步优选的上限为6.0%。
Ti:0.025%以下(不含0%)
Ti对于固溶N的固定是有效的元素。优选的下限为0.003%,更优选的下限为0.005%。另一方面,若过剩地添加,则形成粗大夹杂物,使韧性降低,因此Ti的含量的优选的上限为0.025%。Ti的更优选的上限为0.018%,进一步优选的上限为0.015%。
N:0.010%以下(不含0%)
若N作为固溶N大量存在,则使HAZ韧性降低。即使用任何一种方法能够固定固溶N,从溶度积的观点出发,仍优选总N活性小的方法,使其上限为0.010%。N的含量的优选的上限为0.006%,更优选的上限为0.004%。还有,N的含量越少越好,但在工业上使钢中的N达到0%有困难。
以上是本发明中规定的必须的含有元素,余量是铁和不可避免的杂质。另外,在不损害本发明的作用的范围内,能够添加以下的允许成分。
Cu:1.0%以下(不含0%)、Cr:1.2%以下(不含0%)、Mo:1.0%以下(不含0%)中的一种或两种以上
Cu、Cr和Mo均是在用于使Ms点降低,得到微细尺寸的组织上有效的元素。这些元素可以单独添加,也可以两种以上并用。为发有效地发挥上述作用,优选添加Cu时为0.05%以上,添加Cr时为0.05%以上,添加Mo时为0.01%以上。但是,若过剩地添加,则招致强度的过度提高,不能确保希望的极低温韧性,因此添加Cu时需要在1.0%以下,优选为0.8%以下,更优选为0.7%以下。另外,添加Cr时需要在1.2%以下,优选为1.1%以下,更优选为0.9%以下。另外,添加Mo时需要在1.0%以下,优选为0.8%以下,更优选为0.6%以下。
Nb:0.1%以下(不含0%)、V:0.5%以下(不含0%)、B:0.005%以下(不含0%)、Zr:0.005%以下(不含0%)中的一种或两种以上
Nb、V、B和Zr虽然达不到Ti的程度,但对于固定固溶N也均是有效的元素。这些元素可以单独添加,也可以两种以上并用。为发有效地发挥上述作用,优选添加Nb时为0.005%以上,添加V时为0.005%以上,添加B时为0.0005%以上,添加Zr时为0.0005%以上。但是,若过剩地添加,则招致强度的过度上升,或者形成粗大夹杂物而使韧性降低,因此添加Nb时需要在0.1%以下,优选为0.05%以下,更优选为0.02%以下。另外,添加V时需要为0.5%以下,优选为0.3%以下,更优选为0.2%以下。另外,添加B时需要在0.005%以下,优选为0.003%以下,更优选为0.002%以下。另外,添加Zr时需要在0.005%以下,优选为0.004%以下。
Ca:0.003%以下(不含0%)、REM(稀土类元素):0.005%以下(不含0%)中的一种或两种
Ca和REM是固定固溶硫,此外还是使硫化物无害化的元素。这些元素可以单独添加,也可以两种并用。若其含量不足,则钢中的固溶硫浓度上升,韧性降低,因此优选添加Ca时为0.0005%以上,添加REM时为0.0005%以上。但是,若过剩地添加,则硫化物、氧化物和氮化物等粗大化,韧性仍然降低,因此添加Ca时,需要在0.003%以下,优选为0.0025%以下。另外,添加REM时,需要在0.005%以下,优选为0.004%以下。
还有,在此所述的所谓REM(稀土类元素),是在镧系元素(周期表中,从原子序号57的La至原子序号71的Lu的15种元素)中,加上Sc(钪)和Y(钇)的元素群,其能够单独使用或两种以上并用。另外,所述REM的含量,只含有REM一种时为单独的含量,含有两种以上时为其合计含量。
但是,Sc和Y与其他的REM比较,原子量小。REM通常使用含有多个镧系元素的廉价的混合稀土,但也可以使用Sc和Y。为了抑制粗大的REM的硫化物、氧化物、氮化物的形成,添加Sc和Y时,以满足下式的方式添加。
(2/3)×(1/88)×(226)×(1/4.8)×[REM(Sc,Y)]+(2/3)×(1/140)×(327)×(1/7)×[REM(others)]≤0.0015
还有,前式中,[REM(Sc,Y)]是Sc和Y的添加量(质量%),[REM(others)]是Sc和Y以外的REM的添加量(质量%)。
另外,REM之中优选的元素是Ce和La。另外,REM的添加形态未特别限定,可以是以主要含有Ce和La的混合稀土(例如Ce:约70%,La:约20~30%)的形态添加,或者也可以是以Ce、La等的单体添加。
(制造要件)
本发明的厚钢板,能够使用满足所述成分组成的钢,通过通常的熔炼法熔炼,成为板坯后,经过通常的加热、热轧(粗轧,终轧)、冷却这样的工序而取得,但以如下所示的条件实施母材的热处理,能够确实地制造满足本发明的要件的厚钢板。
即,在630℃~Ac3的温度域(二相域)实施母材的热处理。以这样的条件实施热处理,能够使焊接后的HAZ部的组织细粒化。即,在本发明中,进行700℃×5s的加热,以19s从700℃冷却到500℃的热循环后,能够使晶粒直径为4.0μm以下。以高于Ac3的条件实施热处理时,上述热循环后的晶粒直径粗大,不能满足规定的韧性。
【实施例】
以下,列举实施例更具体地说明本发明,但本发明当然不受下述实施例限制,在能够符合本发明的宗旨的范围也或以适宜加以变更实施,这些均包含在本发明的技术范围内。
(实施例1)
使用表1、2所示的各成分组成的厚钢板,由这些厚钢板的t/4位置(t:板厚),与板宽方向平行地提取12.5t×55W×33L的小片。之后,从施加了表3、表4所述的热处理的小片上,提取摆锤冲击试验片(JIS Z 2242的V切口试验片)各2个,以JIS Z 2242的要领,测量-196℃下的吸收能。还有,热循环条件,以相当于线能量4.2kJ/mm,从700℃×5s加热→700℃以19s冷却到500℃。测量的结果中,-196℃下的吸收能的平均值为41J以上,即,满足vE-196≥41J的评价为极低温韧性优异。试验结果显示在表3、4中。
还有,sol.N参数如前述,能够由sol.N参数=总N-固定在Ti中的N=总N-(14/48)×化合物型Ti这样的算式求得。另外,晶粒直径,在由光学显微镜拍摄的截面正下方组织中,和切口垂直方向150μm×切口水平方向200μm的范围,由宽0.5μm以下的黑色的对比度的线段划分的的部位作为组织单位,相对于切口水平方向以线段法测量50以上的组织单位,将其平均作为晶粒直径。
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
No.1~21是满足本发明的要件的发明例,-196℃下的吸收能的平均值全部在41J以上,满足vE-196≥41J。根据此试验结果,满足本发明的要件的No.1~21的发明例,全部能够称为极低温下的HAZ韧性优异的厚钢板。
另一方面,No.22~39是不满足本发明的某一要件的比较例,-196℃下的吸收能的平均值全部低于41J,不能满足vE-196≥41J,不能确保极低温下的充分的HAZ韧性。
(实施例2)
在前述试验中,对于在-196℃下的吸收能的平均值能够得到41J以上这样良好结果的发明例,各制作2个接头调查韧性。
具体来说,レ型坡口(single bevel groove(半V型坡口):根部间隙6mm,坡口角度30°),按以下的条件制作接头。还有,在实用结构物中,作为多焊道的X坡口,从而几乎不含低韧性HAZ,且以形状上只在低韧性HAZ部不使龟裂进展而进行设计,但为了确保没有CG-HAZ的不良影响,而作为レ型坡口。
·行进方向:与钢板L方向垂直/立向上
·焊接材料:NIC-70S(KOBE)
·焊道数:BP:5~6/FP:3
·线能量:平均35kJ/cm,24.5~41.4kJ/cm之间
·层间:低于100℃
上述线能量条件下的接头中,在熔合线(FL:接合境界)的极邻域,形成有韧性比较低的CG-HAZ,但求得只在该CG-HAZ部龟裂不进展,接头韧性不降低的条件。
在所述试验中使用能够得到良好的HAZ韧性的发明例的厚钢板制作的接头中,在距熔合线1mm和3mm的位置导入V切口,进行摆锤冲击吸收试验。无论哪个钢材,FL+1mm切口的情况下,龟裂不是只在CG-HAZ通过,而是横断到达熔化金属,其后在熔化金属中进展。龟裂整体长度的80%以上通过熔化金属,均是延展性地断裂,韧性良好。
另一方面,FL+3mm切口的情况下,分为龟裂朝向熔化金属侧的情况,和朝向母材侧的情况。无论哪种情况,vE-196均比41J高得多,但希望是从CG-HAZ通过母材侧的一方。
在切口位置为FL+3mm的摆锤冲击级数试验中,3本都从CG-HAZ通过母材侧的接头,是使用了Di值在4.7以下的厚钢板的接头,满足该条件的No.1、2、4~11、13~18、20、21接头韧性称得上优异。
详细并参照特定的实施方式说明了本发明,但不脱离本发明的精神和范围能够加以各种变更和修改,这对于从业者来说很清楚。
本申请基于2014年4月8日申请的日本专利申请(专利申请2014-079378),其内容在此参照并援引。
【产业上的可利用性】
本发明的厚钢板,极低温下的HAZ韧性优异,作为LNG储罐等的要求有极低温特性的结构材有用。

Claims (2)

1.一种极低温下的HAZ韧性优异的厚钢板,其特征在于,以质量%计含有C:0.02~0.10%、Si:0.40%以下但不含0%、Mn:0.5~2.0%、P:0.007%以下但不含0%、S:0.007%以下但不含0%、Al:0.005~0.05%、Ni:5.0~7.5%、Ti:0.025%以下但不含0%、N:0.010%以下但不含0%,余量是铁和不可避免的杂质,
由([C]/10)0.5×(1+0.7×[Si])×(1+3.33×[Mn])×(1+0.35×[Cu])×(1+0.36×[Ni])×(1+2.16×[Cr])×(1+3×[Mo])×(1+1.75×[V])×(1+200×[B])×(1.7-0.09×6.5)求得的Di值为2.5以上且5.0以下,
sol.N参数为20ppm以下,
Ni-Ti平衡为0.0024×([Ni]-7.5)2+0.010-[Ti]≥0,
此外,进行700℃×5s的加热,以19s从700℃冷却到500℃之后的晶粒直径为4.0μm以下,
其中,所述各式中,[]表示质量%。
2.根据权利要求1所述的极低温下的HAZ韧性优异的厚钢板,其中,还含有下述(a)~(c)中的至少一个:
(a)以质量%计,Cu:1.0%以下但不含0%、Cr:1.2%以下但不含0%、Mo:1.0%以下但不含0%中的一种或两种以上;
(b)以质量%计,Nb:0.1%以下但不含0%、V:0.5%以下但不含0%、B:0.005%以下但不含0%、Zr:0.005%以下但不含0%中的一种或两种以上;
(c)以质量%计,Ca:0.003%以下但不含0%、REM:0.005%以下但不含0%中的一种或两种。
CN201580017139.XA 2014-04-08 2015-03-31 极低温下的haz韧性优异的厚钢板 Expired - Fee Related CN106133172B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014079378A JP6196929B2 (ja) 2014-04-08 2014-04-08 極低温でのhaz靱性に優れた厚鋼板
JP2014-079378 2014-04-08
PCT/JP2015/060285 WO2015156179A1 (ja) 2014-04-08 2015-03-31 極低温でのhaz靱性に優れた厚鋼板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106133172A true CN106133172A (zh) 2016-11-16
CN106133172B CN106133172B (zh) 2018-01-02

Family

ID=54287756

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580017139.XA Expired - Fee Related CN106133172B (zh) 2014-04-08 2015-03-31 极低温下的haz韧性优异的厚钢板

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3130687A4 (zh)
JP (1) JP6196929B2 (zh)
KR (1) KR101843677B1 (zh)
CN (1) CN106133172B (zh)
WO (1) WO2015156179A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113840933A (zh) * 2019-04-22 2021-12-24 株式会社神户制钢所 厚钢板及其制造方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017115239A (ja) * 2015-12-18 2017-06-29 株式会社神戸製鋼所 極低温靭性に優れた厚鋼板
KR102075206B1 (ko) * 2017-11-17 2020-02-07 주식회사 포스코 충격인성이 우수한 저온용 강재 및 그 제조방법
KR102043523B1 (ko) * 2017-12-24 2019-11-12 주식회사 포스코 용접부 인성이 우수한 저온용 강재 및 그 제조방법
JP7248896B2 (ja) * 2019-06-17 2023-03-30 日本製鉄株式会社 大入熱溶接用高強度鋼板

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4762878B2 (ja) * 2006-12-18 2011-08-31 新日本製鐵株式会社 さび安定化能を高めた耐候性鋼及びその製造方法
CN103305750A (zh) * 2012-03-09 2013-09-18 株式会社神户制钢所 极低温韧性优异的厚钢板
CN103374681A (zh) * 2012-04-13 2013-10-30 株式会社神户制钢所 极低温韧性优异的厚钢板
JP5667502B2 (ja) * 2011-04-06 2015-02-12 株式会社神戸製鋼所 摩擦圧接用機械構造用鋼および摩擦圧接部品

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57207155A (en) * 1981-06-16 1982-12-18 Nippon Steel Corp Ni steel having weld zone with high rupture toughness
JPH0632864B2 (ja) * 1986-09-24 1994-05-02 新日本製鐵株式会社 高張力鋼の多層盛溶接継手haz部の優れた靭性を得る溶接方法
JP2001049385A (ja) * 1999-08-09 2001-02-20 Nkk Corp 溶接部靭性に優れた高張力鋼及びその製造方法
JP2001288512A (ja) * 2000-04-05 2001-10-19 Nippon Steel Corp 靱性と延性に優れた高張力鋼の製造方法
CN1263880C (zh) * 2002-05-08 2006-07-12 新日本制铁株式会社 扭转次数·刚性模量优良的高强度不锈钢钢丝及其制造方法
JP4105991B2 (ja) * 2003-07-14 2008-06-25 新日本製鐵株式会社 超大入熱溶接部haz靭性に優れた高強度溶接構造用鋼とその製造方法
JP5513254B2 (ja) 2010-05-17 2014-06-04 新日鐵住金株式会社 低温用厚鋼板およびその製造方法
BR112013000436B1 (pt) * 2010-07-09 2018-07-03 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Chapa de aço com ni adicionado e método de produção da mesma
JP6018454B2 (ja) * 2012-04-13 2016-11-02 株式会社神戸製鋼所 極低温靭性に優れた高強度厚鋼板
JP5594329B2 (ja) * 2012-07-23 2014-09-24 Jfeスチール株式会社 低温靱性に優れたNi含有厚鋼板
JP5833991B2 (ja) * 2012-08-23 2015-12-16 株式会社神戸製鋼所 極低温靱性に優れた厚鋼板
EP2933347A4 (en) * 2012-12-13 2016-07-27 Kobe Steel Ltd THICK STEEL PLATE WITH OUTSTANDING KRYOGENIC TOUGHNESS
JP6055363B2 (ja) * 2013-04-17 2016-12-27 株式会社神戸製鋼所 極低温靭性に優れた高強度厚鋼板

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4762878B2 (ja) * 2006-12-18 2011-08-31 新日本製鐵株式会社 さび安定化能を高めた耐候性鋼及びその製造方法
JP5667502B2 (ja) * 2011-04-06 2015-02-12 株式会社神戸製鋼所 摩擦圧接用機械構造用鋼および摩擦圧接部品
CN103305750A (zh) * 2012-03-09 2013-09-18 株式会社神户制钢所 极低温韧性优异的厚钢板
CN103374681A (zh) * 2012-04-13 2013-10-30 株式会社神户制钢所 极低温韧性优异的厚钢板

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113840933A (zh) * 2019-04-22 2021-12-24 株式会社神户制钢所 厚钢板及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101843677B1 (ko) 2018-03-29
CN106133172B (zh) 2018-01-02
EP3130687A4 (en) 2017-08-30
JP2015199983A (ja) 2015-11-12
JP6196929B2 (ja) 2017-09-13
KR20160130442A (ko) 2016-11-11
WO2015156179A1 (ja) 2015-10-15
EP3130687A1 (en) 2017-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105102653B (zh) 氢用钢结构物、储氢容器及氢用管道的制造方法
Villalobos et al. Microalloyed steels through history until 2018: Review of chemical composition, processing and hydrogen service
CN106133172A (zh) 极低温下的haz韧性优异的厚钢板
CN108138280B (zh) 奥氏体系不锈钢以及奥氏体系不锈钢的制造方法
JP6648646B2 (ja) 低合金鋼材、低合金鋼管および容器、ならびにその容器の製造方法
CN103370436B (zh) 双相不锈钢及其制造方法
CN108026619A (zh) 高压氢气中的耐氢脆化特性优异的氢用钢结构物及其制造方法
KR101632159B1 (ko) 극저온 인성이 우수한 후강판
JP5928394B2 (ja) 高圧水素ガス中の耐水素脆化特性に優れた水素用鋼構造物ならびに水素用蓄圧器および水素用ラインパイプの製造方法
JP6179977B2 (ja) 耐高圧水素環境脆化特性に優れた高強度鋼およびその製造方法
JP2017008413A (ja) 低温水素用オーステナイト系ステンレス鋼及びその製造方法
KR101442400B1 (ko) 극저온 인성이 우수한 후강판
CN106756536A (zh) 一种耐氢腐蚀正火型移动罐车用低合金钢及其制备方法
US20160244865A1 (en) Steel plate with excellent sour resistance, haz toughness and haz hardness, and steel pipe for line pipe
KR101060789B1 (ko) 용접 열 영향부 및 모재의 저온 인성이 우수한 저항복비 고장력 강판 및 그 제조 방법
CN106086646A (zh) 厚壁高强度耐酸性管线管及其制造方法
JP6149435B2 (ja) 高圧水素ガス用低合金鋼および高圧水素用蓄圧器
JP2019063868A (ja) オーステナイト系ステンレス鋼用溶接材料
CN105899702A (zh) 焊接用钢材
CN105008088A (zh) 焊接金属和焊接结构体
JP2020132979A (ja) オーステナイト系ステンレス鋼及びオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法
JP6358027B2 (ja) 厚鋼板
KR20210092292A (ko) 내수소 취성이 우수한 Cr계 스테인리스 강판
JP5973907B2 (ja) 極低温靱性に優れた厚鋼板
JP6519015B2 (ja) 高強度低合金鋼材

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180102