JP2002212670A - 溶接熱影響部のCTOD特性に優れた460MPa以上の降伏強度を有する厚鋼板 - Google Patents
溶接熱影響部のCTOD特性に優れた460MPa以上の降伏強度を有する厚鋼板Info
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Abstract
り、HAZにおける−10℃でのCTODが0.2mm
以上である厚鋼板を提供することを目的とする。 【解決手段】 質量%で、C:0.04〜0.14%、
Si:0.4%以下、Mn:1.0〜2.0%、P:
0.02%以下、S:0.001〜0.005%、A
l:0.001〜0.01%、Ti:0.005〜0.
03%、Nb:0.005〜0.05%、Mg:0.0
003〜0.005%、O:0.001〜0.005
%、N:0.001〜0.01%を含有し、残部が鉄お
よび不可避的不純物からなる化学成分を有し、MgとA
lからなる酸化物を内包する0.01〜0.5μmのT
iNが10000個/mm2以上存在し、かつ、酸化物
と硫化物が複合した形態で0.3重量%以上のMnを含
有する0.5〜10μmの粒子が10個/mm2以上存
在することを特徴とする、溶接熱影響部のCTOD特性
に優れた460MPa以上の降伏強度を有する厚鋼板。
Description
at Affected Zone:HAZ)のCTO
D特性に優れた460MPa以上の降伏強度を有する厚
鋼板に関するものであり、その用途は主に海洋構造物用
として用いられるが、同様の強度とHAZ靭性(CTO
D特性)が要求されるその他の溶接構造物へも適用でき
る。
手には−10℃でのCTOD特性が要求される。このよ
うな厳格なHAZ靭性が要求される鋼材として、例えば
Proceedings of 12th Inter
national Conference on OM
AE,1993,Glasgow,UK,ASME,V
olumeIII−A,pp.207−214に記載さ
れているように、Tiオキサイド鋼が使用されている。
HAZの溶融線近傍は1400℃以上に加熱されるた
め、TiN粒子によるピン止め効果が消失してオーステ
ナイト(γ)が著しく粗大化してしまい、HAZ組織が
粗大化して靭性が劣化する。このような問題点を解決す
る鋼として上述のTiオキサイド鋼は開発された。
35号公報や特開平06−075599号公報に記載さ
れているように、TiN粒子によるピン止め効果が消失
して粗大化したγ粒の粒内において、熱的に安定なTi
酸化物を変態核として生成する針状フェライトを利用す
ることでHAZ組織の微細化をはかった鋼である。粗大
なγ粒を効果的に微細化するこの針状フェライトは粒内
変態フェライト(Intra Granular Fe
rrite:IGF)と呼ばれる。
伏強度は420MPa級までであり、それ以上の降伏強
度を有しつつHAZのCTOD特性を保証するような厚
鋼板は開発されていない。一方で、海洋構造物を軽量化
することで建造コストの低減をはかる動きが活発化しつ
つあり、海洋構造物を軽量化するために降伏強度の高い
厚鋼板が求められている。つまり、従来よりも高強度で
ある460MPa以上の降伏強度を有しつつ、CTOD
特性を保証できるようなHAZ靭性の優れた厚鋼板が強
く望まれている。
460MPa以上であり、HAZにおける−10℃での
CTODが0.2mm以上である厚鋼板を提供すること
を目的とする。
C:0.04〜0.14%、Si:0.4%以下、M
n:1.0〜2.0%、P:0.02%以下、S:0.
001〜0.005%、Al:0.001〜0.01
%、Ti:0.005〜0.03%、Nb:0.005
〜0.05%、Mg:0.0003〜0.005%、
O:0.001〜0.005%、N:0.001〜0.
01%を含有し、さらに必要に応じて質量%で、Ca:
0.0005〜0.005%、REM:0.0005〜
0.01%、Zr:0.0005〜0.01%、Cu:
0.05〜1.5%、Ni:0.05〜3.0%、C
r:0.05〜0.5%、Mo:0.05〜0.5%、
V:0.005〜0.05%、B:0.0001〜0.
003%の1種以上を含有し、Ca、REM、Zrの和
が0.02%以下であり、Cu、Ni、Cr、Moの和
が3.0%以下であり、残部が鉄および不可避的不純物
からなる化学成分を有し、MgとAlからなる酸化物を
内包する0.01〜0.5μmのTiNが10000個
/mm2以上存在し、かつ、酸化物と硫化物が複合した
形態で0.3質量%以上のMnを含有する0.5〜10
μmの粒子が10個/mm2以上存在することを特徴と
する、溶接熱影響部のCTOD特性に優れた460MP
a以上の降伏強度を有する厚鋼板である。
考え方を模式的に示す図である。図1(a)は、従来の
Tiオキサイド鋼に係るHAZ組織を説明する図で、図
1(d)は、本発明鋼のHAZ組織を説明する図であ
る。図1中において、1は溶接金属、2は溶接熱影響部
(HAZ)、3は溶接線を示している。また、HAZ組
織中の4はγ粒界、GBFは粒界フェライト、FSPは
フェライトサイドプレート、IGFは粒内変態フェライ
ト、Buは上部ベイナイト、そして、MAはマルテンサ
イト・オーステナイト混合相を示している。
添加によって現行の420MPa級から460MPa以
上の500MPa級、さらには550MPa級へと高め
ていくと、溶融線近傍HAZが硬化して十分なCTOD
特性を確保することが難しくなる。このときのHAZ組
織を模式的に図1の(a)に示す。HAZが脆化する第
一の原因は、粒内変態フェライト(IGF)の生成によ
って粗大なγ粒の内部を微細化しても、粗大なγ粒の粒
界に沿って生成する粗大な粒界フェライト(Grain
Boundary Ferrite:GBF)やフェ
ライトサイドプレート(Ferrite Side P
late:FSP)が、HAZの硬化に伴って脆性破壊
の発生に対する敏感性を高めるからである。従って、こ
れらのGBFやFSPを微細化することで脆性破壊の発
生に対する感受性を小さくする必要がある。第二の脆化
原因は、高強度化のために合金元素の添加量を増加させ
ることでHAZの焼入性が高まり、MA(Marten
site−Austenite constituen
t)と呼ばれる微視的な脆化相が多く生成し、これが脆
性破壊の発生を促すからである。従って、460MPa
以上の降伏強度を達成する場合においても、MAを可能
な限り低減する必要がある。以上から、高い降伏強度の
もとで良好な継ぎ手CTOD特性を達成するためには、
Tiオキサイド鋼の金属学的効果(IGF効果)を維持
しつつ、上記の二つの脆化原因を取り除くことが指針と
なる。つまり、本発明の要点はHAZ組織を下記の三つ
の視点から同時に制御することである。 (1)溶融線近傍HAZのγ粒界に沿って生成するGB
FやFSPを微細化する。 (2)溶融線近傍HAZのγ粒内をIGFの生成によっ
て微細化する。 (3)溶融線近傍HAZのMA生成量を低減する。
性破壊の発生に有害な粗大なGBFやFSPを微細化す
るためには、γ粒を小さくする必要がある。1400℃
を超えて加熱される溶融線近傍HAZのγ粒成長を強力
に抑制することを狙いとして、種々の鋼成分について鋭
意検討した結果、MgとAlを適正に制御することでM
gとAlからなる0.01〜0.1μmの超微細な酸化
物を鋼中に数多く分散させ、これを核に0.01〜0.
5μmのTiNを複合析出させる技術を発明した。この
ような複合析出のTiN粒子は、溶融線近傍でも熱的に
安定であるため、成長したり溶解したりすることなく強
力にγ粒界の移動をピン止めできる。たとえ溶接入熱量
の大きな溶接を行っても、溶融線近傍のγ粒を100μ
m程度の大きさに保つことができる。さらに、γ粒界上
に存在するこれらのピン止め粒子自身が、GBFやFS
Pの変態核として直接機能する場合があり、変態場所の
増加を通じることによってもGBFやFSPの微細化に
寄与する。このような複合析出のTiN粒子が1000
0個/mm2以上存在することで、GBFやFSPがC
TOD特性に悪影響を及ぼさない大きさまで微細化され
る。このような複合析出のTiN粒子が10000個/
mm2未満であると、γ細粒化やγ粒界上の変態核の個
数が不十分となる結果、GBFやFSPが十分に微細化
されずCTOD特性が劣化する。この複合形態のTiN
粒子には硫化物が析出する場合もあるが、上述したピン
止め粒子や変態核としての機能に悪影響を及ぼすもので
はない。
術だけを適用したときのHAZ組織の模式図である。G
BFやFSPは微細化するが、本技術だけではγ粒内が
上部ベイナイトと呼ばれるMAを含む脆化組織で覆われ
てしまい、十分なCTOD特性が得られない。そこで、
次に説明する(2)の技術を併用しなければならない。
は上述した超微細酸化物を多数生成させるめに、Mgを
意図的に添加する。Mgは通常の大きさ(数μm)の酸
化物にも含まれるため、本発明ではこのような比較的大
きなMg含有酸化物を利用してIGFを生成させること
を追求した。その結果、下記の三つの条件がIGF変態
核として重要であることがわかった。 最低限の個数が存在すること。 適当な大きさであること。 Mnを含有すること。
HAZにおいて安定に存在し、少なくとも10個/mm
2以上必要である。IGF変態核が10個/mm2未満で
はHAZ組織の微細化が不十分である。
有効に機能するには0.5μm以上の大きさが必要であ
る。粒子の大きさが0.5μm未満ではIGF変態核と
しての能力が著しく低下する。これらの条件を満たすた
めに、本発明では0.5μm以上の酸化物をIGF変態
核として利用することを検討した。しかし、10μmを
超える酸化物は脆性破壊の発生起点として作用するため
好ましくない。
機能するためには、0.3質量%以上のMnを含有する
ことが判明した。そのためには、0.5〜10μmの酸
化物にMnを含有させればよいが、本発明では(1)で
説明したピン止め粒子を生成させるためにMnよりも脱
酸力の強いMg、Al、Tiを必須とするから、これら
の元素が0.5〜10μmの酸化物を構成し、この中に
0.3質量%以上のMnを安定的に含有させることは難
しい。そこで本発明では、Mnを含む硫化物をこのよう
な酸化物上に複合析出させることを考えた。このような
手段を講じれば、複合粒子中のMn含有量を安定的に
0.3質量%以上にすることが可能であり、IGF変態
核として有効に機能させることができる。そこで、酸化
物上にMn含有硫化物を複合析出させるための条件を探
索した結果、酸化物中のMg含有量が重要であることが
わかった。Mn含有硫化物が複合するときの酸化物中に
は10質量%以上のMgが含有されていた。一方、硫化
物が複合せず単独として存在する酸化物中のMg含有量
は10質量%未満であった。つまり、0.5〜10μm
の酸化物中に10質量%以上のMgを含有させるこでM
n含有硫化物を安定的に複合析出させることが可能とな
ることを見いだした。その結果として、酸化物と硫化物
が複合した形態で0.3質量%以上のMnを含有する
0.5〜10μmのIGF変態核を10個/mm2以上
確保することができる。ただし、Ca、REM、Zrが
合計で0.02%を超えて添加されると、酸化物に複合
する硫化物中にMnが含有されなくなり、複合粒子中の
Mn含有量は0.3質量%未満となってしまうことに注
意が必要である。
した(2)の技術を併用したときのHAZ組織の模式図
である。GBFやFSPの微細化に加えて多量のIGF
が生成することでHAZ組織は微細化する。しかし、合
金成分の添加量が不適切な場合にはMA生成量が増えて
CTOD特性が不十分となる。そこで、次に説明する
(3)の技術を併用することで安定的にCTOD特性を
向上させることが必要である。
におけるMA生成挙動は、焼入性と冷却速度に大きく依
存することが知られている。本発明におけるHAZの焼
入性は、鋼成分に加えてγ粒径やIGF生成能の影響を
大きく受ける。従来鋼ではHAZの焼入性に対してγ粒
径やIGF生成はほとんど考慮されていないが、本発明
鋼はγ粒が小さいうえにIGF生成能が高いため、γ粒
界やγ粒内でフェライトの変態場所が増加しており、鋼
成分が同一である従来鋼に対してHAZの焼入性が著し
く低下する特徴を持つ。このような特徴を有する本発明
鋼に対して、海洋構造物の溶接施工時の冷却速度(80
0℃から500℃の冷却時間がおおよそ15s)と本発
明のCとMnの範囲を前提に、MAの生成状況に及ぼす
合金成分の影響を鋭意検討した。その結果、下記の2点
が明らかになった。 Nbを従来より高めてもHAZのMA量は増えにく
い。 Cu、Ni、Cr、Moの和とHAZのMA量の間に
非連続的な強い相関がある。
てもHAZのMA量に大きな影響を及ぼさないことがわ
かった。従来の海構造物向け厚鋼板(継ぎ手CTOD保
証鋼)で実際に用いられるNbは、例えば、Proce
edings of 12th Internatio
nal Conference on OMAE,19
93,Glasgow,UK,ASME,Volume
III−A,pp.207−214では420MPa級
の降伏強度で0.02%のNbが上限であり、Proc
eedings of 12th Internati
onal Conference on OMAE,1
993,Glasgow,UK,ASME,Volum
eIII−A,pp.199−205では460MPa
級の降伏強度で0.021%のNbが上限であり、Pr
oceedings of 13th Interna
tional Conference on OMA
E,1994,Houston,ASME,Volum
eIII、pp.307−314では420MPa級の
降伏強度で0.024%のNbである。このように、従
来は0.02%程度のNb量が実質的に上限とされてお
り、これに対して本発明はNbを0.05%まで有効に
利用できる利点がある。
和が3.0%を超えるとHAZのMA量が急激に増える
ことがわかった。以上の知見から、460MPa以上、
特に500〜550MPa級の降伏強度を保ちつつ板厚
を拡大していく場合の成分設計として、できる限りNb
を活用して厚手材の母材強度を稼ぎ、その反面、MA生
成を助長するCu、Ni、Cr、Moを削減することが
指針となる。Cu、Ni、Cr、Moの削減は合金コス
トの面からも好ましい。
こで説明した(3)の技術を併用したときのHAZ組織
の模式図である。HAZ組織の十分な微細化に加えて安
定的にMA量が低減されることで、高強度においても良
好な継ぎ手CTOD特性が達成される。このように、本
発明は(1)、(2)、(3)の技術を同時に発現させ
ることで実現可能となる。
る。
ために0.04%以上必要である。しかし、0.14%
を超えると母材とHAZの靭性が低下すると共に溶接性
が劣化するので、これが上限である。
る。しかし、0.4%を超えるとHAZ靭性が劣化す
る。本発明ではAl、Ti、Mgによっても脱酸は可能
であり、HAZ靭性の観点からSiは少ないほどよい。
SiはHAZのMA生成を助長するので本発明では好ま
しくない元素である。
るために1.0%以上必要である。MnはIGF変態核
を構成する硫化物を形成するうえでも重要である。しか
し、Mnが2.0%を超えると母材やHAZが脆化した
り、溶接性が劣化するので、これが上限である。
好な母材とHAZの材質を確保するためには0.02%
以下に低減する必要がある。
態核として酸化物上に硫化物を複合析出させるために
0.001%以上確保しなければならない。しかし、S
が0.005%を超えると母材およびHAZの靭性が劣
化するので、これが上限である。
母材強度を高めることに極めて有効である。Nbは母材
の組織微細化を通じて靭性を高めることにも有効であ
る。例えば76.2mmの板厚で500MPa級の降伏
強度を達成しつつ、さらに良好な母材靭性を得るために
は、0.005%以上のNbが必須である。しかし、N
bが0.05%を超えるとMA量の増加や析出硬化によ
ってHAZ靭性が劣化するので、これが上限である。N
bは本発明の母材を造り込むうえで積極的に用いるべき
元素であり、0.02%以上のNbを有効利用すること
が好ましい。
超微細酸化物を形成し、その上に複合析出するTiNを
伴ってピン止め粒子として、さらにはGBFやFSPの
変態核として機能し、HAZ組織を微細化する。そのた
めには0.001%以上必要である。Alが0.001
%未満になると10000個/mm2以上の超微細酸化
物を確保することができず、γ細粒化やγ粒界上の変態
核の個数が不十分となる結果、GBFやFSPが十分に
微細化されずにHAZ靭性が劣化する。しかし、Alが
0.01%を超えるとIGF変態核を構成する酸化物中
のAl含有量が増え、その反動として酸化物中のMg含
有量が10質量%未満となる。その結果、酸化物上にM
n含有硫化物が析出しにくくなり、IGF変態核として
の能力を失い、10個/mm2以上のIGF変態核を安
定に確保することが難しくなる。このようにIGF変態
核の個数が不足するとHAZ靭性は劣化する。従ってA
lの上限は0.01%である。
Al)酸化物上に0.01〜0.5μmの大きさで複合
析出し、ピン止め粒子として、さらにはGBFやFSP
の変態核として機能し、HAZ組織を微細化する。その
ためには0.005%以上必要である。Tiが0.00
5%未満になるとこのような複合形態のTiN粒子を1
0000個/mm2以上確保することができず、GBF
やFSPが十分に微細化されずにHAZ靭性が劣化す
る。SiとAlが共に下限に近い場合は脱酸元素が不足
する場合があるため、Tiに脱酸を担わせる意味で0.
01%以上の添加が望ましい。しかし、Tiが0.03
%を超えると、TiCが析出したり、TiNが数μmに
まで粗大化するなどして母材やHAZが脆化する。ま
た、SiとAlが少ない場合にTiが0.03%を超え
ると、IGF変態核を構成する酸化物中のTi含有量が
増え、その反動として酸化物中のMg含有量が10質量
%未満となり、酸化物上にMn含有硫化物が析出しにく
くなり、IGF変態核としての能力を失ってIGF変態
核の個数が不足する。以上の理由からTiの上限は0.
03%である。
gの第一の役割は、Alと共に0.01〜0.1μmの
超微細酸化物を形成し、その上に複合析出するTiNを
伴ってピン止め粒子として、さらにはGBFやFSPの
変態核として機能し、HAZ組織を微細化することであ
る。Mgの第二の役割は、0.5〜10μmの酸化物中
に10質量%以上含まれることで、その上にMn含有硫
化物が複合析出するのを促し、IGF変態核としての機
能を付与してHAZ組織を微細化することである。これ
ら二つの役割を同時に満たすために0.0003%以上
のMgが必要である。Mgが0.0003%未満である
と、酸化物中のSi、Al、Ti等の含有量が増えて、
その反動として酸化物中のMg含有量が10質量%未満
となり、酸化物上にMn含有硫化物が析出しにくくな
り、IGF変態核としての能力を失ってIGF変態核の
個数が不足する。同時に、10000個/mm2以上の
超微細(Mg、Al)酸化物を確保することも困難とな
る。しかし、Mgが0.005%を超えてもその金属学
的効果は飽和するため、これを上限とする。
してHAZでのピン止め効果を担うと同時に、0.5〜
10μmのMg含有酸化物を形成してHAZでIGF変
態核として機能する。これら二つの役割を満たすために
は0.001%以上のOが必要である。Oが0.001
%未満になると、10000個/mm2以上の超微細酸
化物や10個/mm2以上の0.5〜10μm酸化物を
確保することが難しくなる。しかし、Oが0.005%
を超えると10μmを超える粗大な酸化物が多く生成
し、これが母材やHAZで脆性破壊の発生起点として作
用するため、0.005%を上限とする。
l)酸化物上に0.01〜0.5μmの大きさで複合析
出し、ピン止め粒子として、さらにはGBFやFSPの
変態核として機能し、HAZ組織を微細化する。そのた
めには0.001%以上必要である。Nが0.001%
未満になるとこのような複合形態のTiN粒子を100
00個/mm2以上確保することができない。しかし、
Nが0.01%を超えると固溶Nが増えて母材やHAZ
が脆化したり、鋳片の表面性状が劣化したりするので、
これを上限とする。
て添加することができる。脱酸剤としてO量の低減に寄
与する。脱硫剤としてS量の低減に寄与すると同時に、
硫化物の形態を制御する。これらの効果を通じて母材と
HAZの材質を改善するためには、それぞれ0.000
5%以上必要である。しかし、これらの元素が多すぎる
とIGF変態核の中に混入するようになり、IGF変態
核を構成する酸化物や硫化物の中のMg含有量やMn含
有量が減少してIGF変態核としての機能を失う。この
意味から、Ca、REM、Zrのそれぞれの上限は0.
005%、0.01%、0.01%であり、これら三つ
の元素の和を0.02%以下に制限する必要がある。こ
こでのREMとは、La、Ceなどのランタノイド系の
元素をさす。
性、耐食性や溶接性を向上させることに利用できる。そ
のめにはいずれの元素も0.05%以上必要である。従
来、母材の高強度化、高靭性化、板厚拡大を同時に達す
る場合にこれらの元素を積極的に利用してきたが、本発
明ではHAZのCTOD特性を確保する観点からこれら
の元素を極力低減することが好ましい。このような意味
から、Cu、Ni、Cr、Moの上限をそれぞれ1.5
%、3.0%、0.5%、0.5%に規制し、さらに、
これらの元素の和が3.0%以下になるように調整しな
ければならない。各元素が上限を超えたり、これらの元
素の和が3.0%を超えるとHAZのCTOD特性が著
しく劣化する。
強度に有効である。そのためには0.005%以上必要
である。しかし、Vが0.05%を超えると溶接性やH
AZ靭性が劣化するため、これを上限とする。
効である。そのためには0.0001%以上必要であ
る。しかし、Bが0.003%を超えると溶接性が著し
く劣化するため、これを上限とする。
定の化学成分に調整し、連続鋳造した鋳片を再加熱して
圧延、冷却、熱処理の各工程を様々に制御して厚鋼板と
して製造される。板厚76.2mmのような厚手材にお
いて460MPa以上、好ましくは500〜550MP
a級の降伏強度を得るためには、Nb量を最大限に活用
するために、圧延後の直接焼入あるいは加速冷却を適用
することが有効である。さらに、焼き戻しによって強度
と靭性を調整できる。鋳片を一旦冷やすことなくホット
チャージ圧延することも可能である。HAZ靭性は鋼成
分に加え、ピン止め粒子とIGF変態核の分散状態でき
まる。これらの粒子の分散状態は母材の製造過程で大き
く変化しない。従って、HAZ靭性は母材の製造工程に
大きく依存することはなく、どのような加熱、圧延、熱
処理の工程を適用してもよい。
えば以下のような方法で定量的に測定される。
01〜0.5μmのTiNの個数は、母材鋼板の任意の
場所から抽出レプリカ試料を作製し、これを透過電子顕
微鏡(TEM)を用いて10000〜50000倍の倍
率で少なくとも1000μm 2以上の面積にわたって観
察し、対象となる大きさのTiNの個数を測定し、これ
を単位面積当たりの個数(個/mm2)に換算する。こ
のとき、(Mg,Al)酸化物とTiNの同定は、TE
Mに付属のエネルギー分散型X線分光法(EDS)によ
る組成分析と、TEMによる電子線回折像の結晶構造解
析によって行われる。このような同定を測定するすべて
の複合介在物に対して行うことが煩雑な場合、簡易的に
は次の手順による。まず、四角い形状の介在物をTiN
とみなし、対象となる大きさのTiNの内部に介在物が
存在するものの個数を測定する。次に、このような方法
で個数を測定した複合析出TiNのうち、少なくとも1
0個以上について上記の要領で詳細な同定を行い、(M
g,Al)酸化物とTiNが複合する割合を求める。そ
して、はじめに測定された複合析出TiNの個数にこの
割合を掛け合わせる。鋼中の炭化物が以上のTEM観察
を邪魔する場合、500℃以下の熱処理によって炭化物
を凝集・粗大化させ、対象となる複合介在物の観察を容
易にすることができる。
〜10μmの粒子の個数は、次のような方法で測定でき
る。まず、母材鋼板の任意の場所から小片試料を切り出
して鏡面研磨試料を作製し、これを光学顕微鏡を用いて
1000倍の倍率で少なくとも3mm2以上の面積にわ
たって観察し、対象となる大きさの粒子の個数を測定
し、これを単位面積当たりの個数(個/mm2)に換算
する。続いて、同一試料を走査型電子顕微鏡(SEM)
に付属の波長分散型X線分光法装置(WDS)を用い
て、対象となる大きさの粒子を少なくとも10個以上を
ランダムに組成分析する。このとき、粒子の分析値に地
鉄のFeが検出される場合は、分析値からFeを除外し
て粒子の組成を求める。こうして測定した粒子のうち、
OとSが同時に検出されてMnを0.3質量%以上含む
粒子がIGF変態核として有効であるとみなし、0.5
〜10μmの粒子に占めるIGF変態核の割合を求め
る。そして、はじめに光学顕微鏡で測定された個数にこ
の割合を掛け合わせる。簡易的には、上記試料について
元素マッピングを行い、O、S、Mnの三つが共存する
0.5〜10μmの粒子の個数を測定する。
鋼板の板厚、製造法、ピン止め粒子とIGF変態核の個
数、母材材質、溶接条件、HAZ靭性を示す。
で、母材の降伏強度(YS)が510〜570MPaで
あり、溶接入熱量が3.5〜10.0kJ/mmのサブ
マージアーク溶接による多層盛り継ぎ手ボンド部(CG
HAZ)において−10℃で0.2mmを超える良好な
CTODを有する。
に、76.2mmの板厚で母材あるいはHAZの材質が
劣っている。鋼11はSが少なすぎるためにIGF変態
核の個数が不足してHAZ靭性が劣っている。鋼12は
Sが多すぎるために母材とHAZの靭性が劣っている。
鋼13はNbが少なすぎるために母材の強度と靭性が劣
っている。鋼14はNbが多すぎるためにHAZ靭性が
劣っている。鋼15はAlが少なすぎるためにピン止め
粒子の個数が不足してHAZ靭性が劣っている。鋼16
はAlが多すぎるためにIGF変態核の個数が不足して
HAZ靭性が劣っている。鋼17はTiが少なすぎるた
めにピン止め粒子の個数が不足してHAZ靭性が劣って
いる。鋼18はTiが多すぎるために母材とHAZの靭
性が劣っている。鋼19と鋼20はそれぞれMgとOが
少なすぎるために、ピン止め粒子の個数とIGF変態核
の個数が不足してHAZ靭性が劣っている。鋼21はN
が少なすぎるためにピン止め粒子の個数が不足してHA
Z靭性が劣っている。鋼22はCu、Ni、Cr、Mo
の和が多すぎるためにHAZ靭性が劣っている。鋼23
はCa、REM、Zrの和が多すぎるためにIGF変態
核の個数が不足してHAZ靭性が劣っている。
鋼板の継ぎ手CTOD特性が格段に向上した結果、海洋
構造物の軽量化や大型化に道が開けた。このことによっ
て、海洋構造物の建造コストが大幅に削減できたり、さ
らに深い海域でのエネルギー開発が可能となる。
的に示した図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 質量%で、C:0.04〜0.14%、
Si:0.4%以下、Mn:1.0〜2.0%、P:
0.02%以下、S:0.001〜0.005%、A
l:0.001〜0.01%、Ti:0.005〜0.
03%、Nb:0.005〜0.05%、Mg:0.0
003〜0.005%、O:0.001〜0.005
%、N:0.001〜0.01%を含有し、残部が鉄お
よび不可避的不純物からなる化学成分を有し、MgとA
lからなる酸化物を内包する0.01〜0.5μmのT
iNが10000個/mm 2以上存在し、かつ、酸化物
と硫化物が複合した形態で0.3質量%以上のMnを含
有する0.5〜10μmの粒子が10個/mm2以上存
在することを特徴とする、溶接熱影響部のCTOD特性
に優れた460MPa以上の降伏強度を有する厚鋼板。 - 【請求項2】 質量%で、Ca:0.0005〜0.0
05%、REM:0.0005〜0.01%、Zr:
0.0005〜0.01%の1種以上を含有し、Ca、
REM、Zrの和が0.02%以下であることを特徴と
する、請求項1記載の溶接熱影響部靭性のCTOD特性
に優れた460MPa以上の降伏強度を有する厚鋼板。 - 【請求項3】 質量%で、Cu:0.05〜1.5%、
Ni:0.05〜3.0%、Cr:0.05〜0.5
%、Mo:0.05〜0.5%、V:0.005〜0.
05%、B:0.0001〜0.003%の1種以上を
含有し、Cu、Ni、Cr、Moの和が3.0%以下で
あることを特徴とする、請求項1記載あるいは請求項2
記載の溶接熱影響部靭性のCTOD特性に優れた460
MPa以上の降伏強度を有する厚鋼板。
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