ES2820761T3 - Acero inoxidable austenítico de alto contenido en manganeso para gas hidrógeno de alta presión - Google Patents

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Abstract

Un tanque de gas hidrógeno de alta presión para almacenar gas hidrógeno de una presión de 120 MPa o menos, dicho tanque de gas hidrógeno de alta presión caracterizado por que el cuerpo y/o el revestimiento de dicho tanque de gas está hecho de acero inoxidable austenítico de alto contenido en Mn que comprende, en % en masa, C: 0,01 a 0,10%, N: 0,01 a 0,40%, Si: 0,1 a 1%, Cr: 10 a 20%, Mn: 6 a 20%, Cu: 2 a 5%, Ni: 1 a 6%, opcionalmente Mo: 3% o menos y un resto de Fe e impurezas inevitables, y que tiene un valor de Md30 que es un indicador de un grado de estabilización de la austenita y que satisface la siguiente fórmula (A): -120<Md30<20, donde Md30 (°C): 551-462(C+N)-9,2Si-8,1Mn-13,7Cr-29(Ni+Cu)-18,2Mo.

Description

DESCRIPCIÓN
Acero inoxidable austenítico de alto contenido en manganeso para gas hidrógeno de alta presión
Campo técnico
La presente solicitud describe acero inoxidable austenítico de alto contenido en Mn superior en resistencia a la fragilización por hidrógeno, utilizado en un entorno de gas hidrógeno a alta presión y que tiene propiedades mecánicas superiores (resistencia y ductilidad). La presente invención se refiere a un tanque de gas hidrógeno a alta presión o una tubería de gas hidrógeno a alta presión hechos de tal acero inoxidable austenítico de alto contenido en Mn.
Antecedentes de la técnica
En los últimos años, desde el punto de vista del calentamiento global, la tecnología para utilizar hidrógeno como energía se ha convertido en el centro de atención para suprimir la descarga de gases de efecto invernadero (CO2 , NOx y SOx). En el pasado, cuando se almacenaba hidrógeno como gas hidrógeno a alta presión, se llenaban tanques gruesos de acero al Cr-Mo con gas hidrógeno a una presión de aproximadamente 40 MPa.
Sin embargo, este tanque de acero al Cr-Mo cae en resistencia a la fatiga debido a las fluctuaciones en la presión interna y la penetración de hidrógeno cuando se carga y descarga repetidamente hidrógeno a alta presión, por lo que el espesor debe ser 30 mm aproximadamente y, en consecuencia, el peso aumenta. Por esta razón, el aumento en el peso y el mayor tamaño de las instalaciones y equipos se convierten en graves problemas.
Por otro lado, el acero inoxidable austenítico basado en SUS316 existente tiene una resistencia a la fragilización por hidrógeno en un entorno de gas hidrógeno a alta presión mejor que la de otro acero de uso estructural, por ejemplo, el acero al carbono anterior que contiene acero al Cr-Mo o acero inoxidable austenítico basado en SUS304., por lo que se utiliza para materiales de tuberías y revestimientos de tanques de combustible de hidrógeno de alta presión para vehículos con pila de combustible.
Sin embargo, en el futuro, para almacenar y transportar grandes cantidades de gas hidrógeno, será necesario elevar la presión del gas hidrógeno a más de 40 MPa. En el caso de tuberías de acero SUS316, para uso en un entorno de gas hidrógeno a alta presión de más de 40 MPa, por ejemplo, las tuberías de 3 mm de espesor actuales tendrían que fabricarse con un espesor de 6 mm o más, o de lo contrario no podrían soportar la fuerza de presión. Por esta razón, aunque se utilice el SUS316, con la resistencia actual, sería inevitable un aumento en el peso y una ampliación de las instalaciones y equipos. Se prevé que esto se convierta en un obstáculo importante en el uso práctico.
En el pasado, se sabía que el trabajo en frío aumenta la resistencia del acero inoxidable austenítico. Por lo tanto, se puede considerar el método de trabajar en frío el acero para aumentar la resistencia y así reducir el espesor. Por ejemplo, la publicación de patente japonesa (A) No. 5-98391 y la publicación de patente japonesa (A) No. 7­ 216453 describen el aumento de la resistencia y el aumento de la resistencia a la fatiga del material en acero inoxidable austenítico mediante tracción, estiramiento, laminación u otro trabajo en frío. Además, la publicación de patente japonesa (A) No. 5-65601 y la publicación de patente japonesa (A) No. 7-26350 describen acero inoxidable austenítico provisto tanto de alta resistencia como de alta resistencia a la fatiga mediante trabajo en caliente a 1.000°C o menos para construir una estructura aún no recristalizada.
Sin embargo, una estructura trabajada resultante del trabajo en frío anterior o una estructura aún no recristalizada obtenida por trabajo en caliente cae notablemente en ductilidad y tenacidad, y por lo tanto tiene problemas como elementos estructurales.
La solicitud de patente internacional WO2004-111285 describe acero inoxidable de alta resistencia que reduce la caída de ductilidad y tenacidad del acero inoxidable austenítico debido al trabajo en frío y que puede utilizarse en un entorno de gas hidrógeno a alta presión de 70 MPa o más, y un método de producción del mismo. Sin embargo, este acero inoxidable de alta resistencia requiere el control de la textura de la estructura trabajada para reducir la sensibilidad a la fragilización por hidrógeno debido al trabajo en frío. Como método de producción, por ejemplo, se describe laminar en frío una placa de acero en un 30% y laminarla adicionalmente en frío en un 10% en una dirección perpendicular a esta dirección de trabajo. En el procedimiento de laminación en frío para la producción industrial normal de acero inoxidable, es extremadamente difícil cambiar la dirección de trabajo como se explicó anteriormente. Por lo tanto, la producción industrial del acero inoxidable de alta resistencia descrito en esta publicación se ha convertido en un problema.
"JRCM NEWS" (2003.10 No. 204, Centro de Investigación y Desarrollo para Metales de Japón) muestra la sensibilidad a la fragilización en un entorno de hidrógeno evaluada a partir de un ensayo de tracción bajo una atmósfera de gas hidrógeno o helio en un acero inoxidable austenítico basado en SUS316. A partir de los resultados, el factor que aumenta la sensibilidad a la fragilización en un entorno de hidrógeno a baja temperatura es la formación de martensita inducida por esfuerzo que acompaña al trabajo. Incluso en el acero inoxidable austenítico basado en SUS316, está claro que se forma martensita inducida por esfuerzo y se produce fragilización en un entorno de hidrógeno a baja temperatura. Además, los resultados sugieren la necesidad de utilizar acero inoxidable austenítico SUS310S de alto contenido en Ni (19 a 22% de Ni) para reducir la fragilización en un entorno de hidrógeno a baja temperatura.
Los inventores describieron acero inoxidable austenítico de alto contenido en Mn que tiene una maleabilidad que permite un trabajo en frío, una tracción intensa y otras formaciones por prensado a una alta velocidad de trabajo y manteniendo la no magnetización sin la formación de martensita inducida por esfuerzo, en la publicación de patente japonesa (A) No. 2005-154890 y la solicitud de patente internacional WO2005-045082. Estos aceros inoxidables austeníticos de alto contenido en Mn tienen contenidos de Ni, cuyos costes se han disparado notablemente como materiales en los últimos años, y son muy superiores en economía en comparación con el acero inoxidable austenítico basado en SUS316. Sin embargo, estos aceros inoxidables austeníticos de alto contenido en Mn no están diseñados para su aplicación en entornos de hidrógeno a baja temperatura. Su sensibilidad a la fragilización por hidrógeno no se ha estudiado en absoluto.
Por lo tanto, como se explicó anteriormente, aún no ha aparecido un acero inoxidable austenítico que suprima la formación de martensita inducida por esfuerzo en un entorno de hidrógeno a baja temperatura y sea superior en resistencia a la fragilización por hidrógeno al SUS316 cuando se considera la economía.
El documento US2003/0021716 A1 describe un acero inoxidable austenítico para trabajo en frío adecuado para un mecanizado posterior. El documento US2002/0006349 describe un acero inoxidable de alta dureza para tornillos utilizados en dispositivos de memoria magnética. El documento JPH03-2357 A describe un acero inoxidable austenítico que ahorra Ni.
El documento JPS50-005971 B1 describe un acero inoxidable austenítico.
El documento JPH06-179946 A describe un acero inoxidable austenítico de tipo bajo en Ni.
Descripción de la invención
La presente solicitud se propuso para obtener un acero inoxidable austenítico que suprima la formación de martensita inducida por esfuerzo en el entorno de hidrógeno a baja temperatura anterior y sea superior en resistencia a la fragilización por hidrógeno a SUS316. Tiene como objeto la provisión de acero inoxidable austenítico de alto contenido en Mn adecuado para un entorno de hidrógeno a baja temperatura diseñando las composiciones de manera que el Mn, Cu, N y el valor de Md30 (°C) del indicador del grado de estabilización de la austenita satisfaga las condiciones específicas en el acero inoxidable austenítico de alto contenido en Mn estudiado por los inventores hasta ahora. La presente invención se define en las reivindicaciones.
Como se explicó anteriormente, el acero inoxidable austenítico de alto contenido en Mn descrito en la presente solicitud emplea el diseño de composición de C: 0,01 a 0,10%, N: 0,01 a 0,40%, Si: 0,1 a 1%, Cr: 10 a 20%, Mn: 6 a 20%, Cu: 2 a 5%, Ni: 1 a 6%, -120<Md30<20, por el que es posible suprimir la formación de martensita inducida por esfuerzo en un entorno de hidrógeno a baja temperatura y reducir la sensibilidad a la fragilización por hidrógeno hasta un grado comparable a SUS310S.
Por lo tanto, la aplicación a entornos de hidrógeno de baja temperatura, que era difícil en el pasado con acero inoxidable austenítico basado en SUS316, se hace posible. La invención puede utilizarse como cuerpo de tanques de gas hidrógeno a alta presión que almacenan gas hidrógeno de una presión superior a 40 MPa, miembros estructurales de revestimientos de tanques de gas hidrógeno a alta presión o materiales para tuberías de gas hidrógeno a alta presión que transportan gas hidrógeno. Además, el acero inoxidable austenítico de alto contenido en Mn y bajo contenido en Ni es muy superior en economía en comparación con el acero inoxidable austenítico basado en SUS316.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es un gráfico que muestra el efecto de la adición de Mn sobre la formación de martensita inducida por esfuerzo que acompaña al trabajo.
La FIG. 2 es un gráfico que muestra el efecto de la adición de Mn sobre la resistencia a la fragilización por hidrógeno.
La FIG. 3 es un gráfico que muestra el efecto de la adición de N sobre la resistencia.
Mejor modo de llevar a cabo la invención
El acero inoxidable austenítico de alto contenido en Mn descrito en la presente solicitud emplea un diseño de composición en el que el Mn, Cu, N y el valor de Md30 (°C) del indicador del grado de estabilización de austenita satisfacen los intervalos adecuados y, por lo tanto, proporciona una resistencia a la fragilización por hidrógeno que supera a la de un acero inoxidable austenítico basado en SUS316.
A continuación, se explicarán las acciones y efectos de las composiciones del acero inoxidable austenítico de alto contenido en Mn de la presente invención y las razones para limitar los intervalos de contenido.
(Mn: 6 a 20%)
Es bien sabido que el Mn actúa eficazmente como elemento estabilizador de la austenita en lugar del Ni. Los inventores arrojaron luz sobre los detalles de la estructura deformada, y obtuvieron los siguientes descubrimientos en relación con la acción y los efectos del Mn y el Ni sobre la formación de martensita inducida por esfuerzo:
(1) En acero austenítico de bajo contenido en Ni, con una cantidad de Ni de 1 a 6%, si se añade Mn, se suprime en gran medida la formación de martensita inducida por esfuerzo que acompaña al trabajo.
(2) El efecto de la supresión de martensita inducida por esfuerzo de (1) es extremadamente grande en comparación con el acero inoxidable austenítico de la serie 300 (SUS304, SUS316, etc.), con un valor Md30 equivalente (°C) del indicador del grado de estabilización de austenita.
(3) En aceros de alto contenido en Mn con Mn añadido, tiene lugar una deformación plástica debido a la deformación por deslizamiento de la austenita en el momento del trabajo. Si la deformación nominal supera 0,2, se produce una deformación por maclado. Por esta razón, el acero de alto contenido en Mn es susceptible a la formación de martensita inducida por esfuerzo debido al trabajo.
(4) La deformación plástica acompañada de deformación por maclado se produce fácilmente en el caso de una cantidad de Mn de 6% o más sin la estructura deformada, es decir, la martensita inducida por esfuerzo, de (3).
(5) El acero de alto contenido en Mn en el que no se forma martensita inducida por esfuerzo presenta una resistencia a la fragilización por hidrógeno que supera al SUS316 en un entorno de hidrógeno a baja temperatura.
En la presente invención, para obtener la acción y los efectos mencionados anteriormente, se añade Mn en una cantidad de 6% o más, más preferiblemente de 8% o más. Por otro lado, existe el problema de que la adición de Mn provoca un aumento en las inclusiones basadas en S y resta valor a la ductilidad y tenacidad o la resistencia a la corrosión del material de acero. Por lo tanto, el límite superior se pone en 20%, preferiblemente 15% o menos.
(Cu: 2 a 5%)
El Cu es un elemento estabilizador de la austenita. Se sabe que es un elemento eficaz para mejorar la maleabilidad en frío y también la resistencia a la corrosión. En el acero de alto contenido en Mn de la presente invención, el Cu es un elemento que facilita la deformación por maclado por el efecto sinérgico con el Mn y suprime eficazmente la formación de martensita inducida por esfuerzo desde el punto de vista de la estructura deformada mencionada anteriormente. En la presente invención, para obtener estas acciones y efectos, se añade más de 2% de Cu. Sin embargo, si se añade una gran cantidad de Cu, existe el problema de que se induce contaminación por Cu y fragilización en caliente en el momento de la fabricación del acero, y se inhiben la ductilidad y tenacidad del material de acero. Por lo tanto, el límite superior de Cu se pone en 5%.
(N: 0,01 a 0,40%)
El N es un elemento eficaz para la estabilización de la fase austenítica y la supresión de la formación de la fase 5-ferrítica. Además, se sabe que el N provoca un aumento del límite elástico a 0,2% y la resistencia a la tracción de los materiales de acero mediante el refuerzo de la disolución. La adición de N también es eficaz para aumentar la resistencia del acero de alto contenido en Mn de la presente invención. Es decir, la adición de N puede dar resistencia como material estructural incluso sin trabajo, por lo que es un medio eficaz para reducir el espesor y aligerar el peso del equipo.
En la presente invención, para obtener la acción y el efecto mencionados anteriormente, se añade N. En este caso, es preferible 0,1 a 0,40%. Una adición de N superior a 0,40% es difícil en un procedimiento de fusión normal. Además del gran aumento en el coste de fabricación del acero, el aumento excesivo de la resistencia provoca una caída en la ductilidad del material de acero. Por esta razón, el límite superior de N se pone en 0,40%, más preferiblemente 0,30% o menos. Además, cuando no es necesario añadir N, es decir, cuando se aumenta la resistencia del material de acero, el límite inferior de N se pone en 0,01%. Si se pone N en menos que 0,01%, además de la carga de los costes de fabricación de acero, resulta difícil satisfacer el valor de Md30 definido por la presente invención.
(Indicador del grado de estabilización de la austenita: valor Md30 (°C))
El acero inoxidable austenítico metaestable sufre una transformación martensítica por trabajo plástico incluso a una temperatura del punto Ms o más. La temperatura límite superior donde se produce el punto de transformación debido al trabajo se denomina "valor Md". Es decir, el valor Md es un indicador que muestra el grado de estabilización de la austenita. Además, la temperatura a la que se forma 50% de martensita cuando se da un esfuerzo de 30% por deformación a la tracción se denomina valor Md30.
Diseñando el valor Md30 (°C) definido como Md30=551-462(C+N)-9,2Si-8,1Mn-13,7Cr-20(Ni+Cu)-18,5Mo para que esté en el intervalo de -120°C a 20°C en el acero inoxidable de alto contenido en Mn de la presente invención, los inventores descubrieron que la martensita inducida por esfuerzo puede suprimirse y la resistencia a la fragilización por hidrógeno puede asegurarse, como es el objetivo de la presente invención.
Cuando el valor de Md30 es menor que -120°C, un aumento en la aleación o un aumento en N provoca una caída en la ductilidad del material de acero y obstruye la maleabilidad. Por otro lado, si el valor de Md30 es superior a 20°C, se forma fácilmente martensita inducida por esfuerzo y se reduce la resistencia a la fragilización por hidrógeno. Si el valor de Md30 es de -120 a 20°C, el acero inoxidable de alto contenido en Mn (Mn: 6 a 20%) de la presente invención suprime la formación de martensita inducida por esfuerzo en un entorno de hidrógeno a baja temperatura y logra una resistencia a la fragilización por hidrógeno superior a SUS316.
El acero inoxidable de alto contenido en Mn ajustado a Mn: 6 a 20%, Cu: 2 a 5%, N: 0,01 a 0,40% y valor de Md30: -120 a 20°C de la presente invención suprime la formación de martensita inducida por esfuerzo en un entorno de hidrógeno a baja temperatura y realiza una resistencia a la fragilización por hidrógeno superior a SUS316. Además, los otros elementos de aleación de la presente invención distintos de Mn, Cu y N se seleccionan en los siguientes intervalos como se explica a continuación:
(C: 0,01 a 0,10%)
El C es un elemento eficaz para la estabilización de la fase austenítica y la supresión de la formación de la fase 5-ferrítica. Además, C, al igual que N, tiene el efecto de elevar el límite elástico a 0,2% y la resistencia a la tracción de los materiales de acero mediante el refuerzo de la disolución. Sin embargo, C a veces tiene un efecto perjudicial sobre la ductilidad y tenacidad o la resistencia a la corrosión debido a los carburos de tipo M23C6 (M: Cr, Mo, Fe, etc.) y los carburos de tipo MC (M: Ti, Nb, etc.) en el acero inoxidable austenítico. Por esta razón, el límite superior de C se pone en 0,10%. El límite inferior se pone en 0,01%. Si se pone N en menos que 0,01%, además de la carga de los costes de fabricación del acero, resulta difícil satisfacer el valor de Md30 definido por la presente invención.
(Si: 0,1 a 1%)
El Si es eficaz como agente desoxidante en el momento de la fusión. Para obtener este efecto, se añade 0,1% o más, más preferiblemente 0,3% o más. Si se pone Si en menos que 0,1%, la desoxidación se vuelve difícil y, además, se hace posible satisfacer el valor de Md30 definido por la presente invención. Por otro lado, el Si es un elemento eficaz para el refuerzo de la disolución. Por esta razón, este se añade a veces para dar resistencia como material estructural de la presente invención. Sin embargo, la adición de Si promueve a veces la formación de una fase sigma u otros compuestos intermetálicos, y reduce la maleabilidad en caliente o la ductilidad y tenacidad del material de acero. Por esta razón, el límite superior se pone en 1%.
(Cr: 10 a 20%)
El Cr es un elemento de aleación esencial para obtener la resistencia a la corrosión requerida por el acero inoxidable. Se requiere 10% o más, preferiblemente 12% o más. Además, si el Cr es inferior a 10%, resulta difícil satisfacer el valor de Md30 definido por la presente invención. Por otro lado, si añade Cr excesivamente, se forman CrN, Cr2N y otros nitruros, y carburos de tipo M23C6, y la ductilidad y tenacidad del material de acero a veces se ven afectadas negativamente. Por esta razón, el límite superior de Cr es 20% o menos, preferiblemente 15% o menos.
(Ni: 1 a 6%)
El Ni es un elemento caro. El acero inoxidable austenítico de la serie 300 con más de 6% da lugar a un aumento en los costes de material. Por lo tanto, en el caso del acero de alto contenido en Mn de la presente invención, el Ni es 6% o menos, preferiblemente 5% o menos. El Ni es un elemento necesario para el acero inoxidable austenítico. Además, es un elemento eficaz para suprimir la formación de martensita inducida por esfuerzo que acompaña al trabajo. Por esta razón, el límite inferior se pone en 1%.
(Mo: 0,3% a 3%)
Este es un elemento eficaz para mejorar la resistencia a la corrosión. Además, es un elemento eficaz para reducir el valor de Md30 definido por la presente invención. Por esta razón, preferiblemente se añade Mo para obtener estos efectos. En este caso, el límite inferior de Mo se pone en 0,3%. Sin embargo, si se incluye Mo excesivamente, ello dará lugar a un notable aumento en los costes de material, por lo que el contenido se pone en 3% o menos.
El acero inoxidable austenítico de alto contenido en Mn que emplea el diseño de composición mencionado anteriormente suprime la formación de martensita inducida por esfuerzo en un entorno de hidrógeno a baja temperatura. Se utiliza como cuerpo de tanques de gas hidrógeno a alta presión de una presión superior a 40 MPa, difícil para el acero inoxidable austenítico basado en SUS316, materiales estructurales para revestimientos de tanques de gas hidrógeno a alta presión, o material para tuberías de gas hidrógeno a alta presión para transporte de gas hidrógeno. Si bien esto también puede utilizarse para recipientes a presión de más de 120 MPa, este tipo de recipiente no se requiere mucho en el diseño estructural, por lo que el límite superior de la presión se pone en 120 MPa.
Ejemplos
Los inventores produjeron un acero inoxidable que tenía cada una de las composiciones químicas de la Tabla 1, y produjeron placas laminadas en caliente de un espesor de placa de 5,0 mm mediante laminación en caliente a una temperatura de laminación en caliente de 1.200°C. Los inventores recocieron las placas laminadas en caliente a 1.120°C durante un tiempo de remojo de 2 minutos y las decaparon para obtener placas recocidas laminadas en caliente de 5,0 mm de espesor. Además, laminaron en frío estas placas recocidas laminadas en caliente a espesores de placa de 2,0, las recocieron a 1.080°C durante un tiempo de remojo de 30 segundos, y las decaparon para preparar placas recocidas laminadas en frío de 2,0 mm de espesor.
Los inventores prepararon piezas de ensayo de tracción JIS 13B a partir de una placa recocida laminada en frío de 2,0 mm de espesor y realizaron ensayos de tracción en la atmósfera y en gas hidrógeno a alta presión de 45 MPa, 90 MPa y 120 MPa. La sensibilidad a la fragilización por hidrógeno se evaluó mediante (1) la relación en volumen de martensita inducida por esfuerzo formada después de gas hidrógeno a alta presión (120 MPa) y (2) el alargamiento (en gas hidrógeno a alta presión)/alargamiento (en la atmósfera). La relación de volumen de martensita inducida por esfuerzo se midió utilizando un visor de ferrita MC3C disponible en el mercado. Aquí, la temperatura de la atmósfera de ensayo es -50 a -100°C en el gas hidrógeno a alta presión, y la temperatura ambiente (20°C) en la atmósfera.
Las composiciones químicas de los aceros ensayados y los resultados de la evaluación del valor Md30 y las sensibilidades a la fragilización por hidrógeno mencionadas anteriormente (1) y (2) se muestran en la Tabla 1.
Los aceros números 1 a 8 satisfacen las condiciones del diseño de composición del acero inoxidable austenítico de alto contenido en Mn definido por la presente invención. Suprimen la formación de martensita inducida por esfuerzo en gas hidrógeno a alta presión y casi no presentan caída en el alargamiento (ductilidad y tenacidad) en gas hidrógeno a alta presión de 45 a 120 MPa. Es decir, el acero inoxidable de alto contenido en Mn de la presente invención obtiene una resistencia a la fragilización por hidrógeno mejor que el SUS316L comparativo del No. 23.
Los aceros números 9 a 21 tenían una o ambas de la cantidad de Mn y otras composiciones definidas por la presente invención, y el valor de Md30 estaba fuera de las condiciones definidas por la presente invención, por lo que no lograron dar la resistencia a la fragilización por hidrógeno deseada en la presente invención.
Los aceros números 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21 y 22 tienen pequeñas cantidades de Mn o cantidades de Cu o Md30 grandes, fueron susceptibles a la formación de martensita inducida por esfuerzo en gas hidrógeno y no dieron la ductilidad y tenacidad que se tienen como objetivo en gas hidrógeno a alta presión.
Los aceros números 10, 12, 14, 16, 18 y 20 tuvieron Md30 pequeños y suprimieron la formación de martensita inducida por esfuerzo en gas hidrógeno a alta presión, pero tenían C, N y otros elementos fuera del intervalo de composiciones definido por la presente invención, y no lograron proporcionar la ductilidad y tenacidad que se tienen como objetivo en gas hidrógeno a alta presión.
Tabla 1
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Figure imgf000007_0001
Los inventores investigaron la cantidad de Mn y la cantidad de formación de martensita inducida por esfuerzo formada en un ensayo de tracción en gas hidrógeno de 90 MPa en el intervalo del valor de Md30 definido por la presente invención. Los resultados se muestran en la FIG. 1. Pudieron confirmar que mediante la adición de una cantidad de 6% o más de Mn, se suprime eficazmente la formación de martensita inducida por esfuerzo.
Además, estudiaron la relación entre la adición de Mn y la ductilidad en gas hidrógeno de 90 MPa. Como resultado, pudieron confirmar, como se muestra en la FIG. 2, que al hacer 6<Mn<20, puede obtenerse la ductilidad (tenacidad) que tiene como objetivo la presente invención.
Además, los inventores investigaron la relación entre la adición de N y la concentración en el intervalo de las composiciones y el valor de Md30 definido por la presente invención. Como resultado, pudieron confirmar que, como se muestra en la FIG. 3, al hacer 0,1 <N <0,40, se suprime la caída de ductilidad (tenacidad) en gas hidrógeno de 90 MPa y se aumenta la resistencia.
Aplicabilidad industrial
El acero inoxidable austenítico de alto contenido en Mn descrito en la presente solicitud proporciona una resistencia a la fragilización por hidrógeno superior al SUS316L, por lo que se utiliza como material para un entorno de hidrógeno a baja temperatura, lo que era difícil con el acero inoxidable austenítico basado en SUS316. Esto se puede aplicar como material para un tanque de gas hidrógeno a alta presión que almacena gas hidrógeno a una presión de más de 40 MPa, un revestimiento de tanque de gas hidrógeno a alta presión o una tubería de gas hidrógeno a alta presión que transporta gas hidrógeno. Además, el acero inoxidable austenítico de bajo contenido en Ni y alto contenido en Mn es extremadamente superior en economía en comparación con el acero inoxidable austenítico basado en SUS316.

Claims (3)

REIVINDICACIONES
1. Un tanque de gas hidrógeno de alta presión para almacenar gas hidrógeno de una presión de 120 MPa o menos, dicho tanque de gas hidrógeno de alta presión caracterizado por que el cuerpo y/o el revestimiento de dicho tanque de gas está hecho de acero inoxidable austenítico de alto contenido en Mn que comprende, en % en masa, C: 0,01 a 0,10%, N: 0,01 a 0,40%, Si: 0,1 a 1%, Cr: 10 a 20%, Mn: 6 a 20%, Cu: 2 a 5%, Ni: 1 a 6%, opcionalmente Mo: 3% o menos y un resto de Fe e impurezas inevitables, y que tiene un valor de Md30 que es un indicador de un grado de estabilización de la austenita y que satisface la siguiente fórmula (A):
-120<Md30<20,
donde Md30 (°C): 551-462(C+N)-9,2Si-8,1Mn-13,7Cr-29(Ni+Cu)-18,2Mo.
2. El tanque expuesto en la reivindicación 1, caracterizado por contener, además, en % en masa, Mo: 0,3 a 3,0%.
3. Una tubería de gas hidrógeno de alta presión para transportar gas hidrógeno de una presión de 120 MPa o menos, dicha tubería de gas hidrógeno de alta presión caracterizada por que dicha tubería está hecha del acero inoxidable austenítico de alto contenido en Mn que se expone en la reivindicación 1 o la reivindicación 2.
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