JP2005002386A - 高圧水素環境用鋼、鋼管およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】オーステナイト系ステンレス鋼に代えて、高圧水素環境下で使用できる炭素鋼や低合金鋼、鋼管を供給する。
【解決手段】拡散性水素を可及的少とすべく、質量％にて、
Ｃ：０．０３ 〜０．１８％、Ｓｉ：０．１〜０．５ ％、Ｍｎ：０．２〜１．８ ％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．００２ 〜０．０２％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１ 〜０．１０％、Ｃａ：０．００１〜０．１０％を含み、 Ｃａ／Ｓ：１．５未満または１１以上であり、残部Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有する。さらに、Ｖ：０．０３〜０．３ ％を含むものであってもよい。
【選択図】 なし
【解決手段】拡散性水素を可及的少とすべく、質量％にて、
Ｃ：０．０３ 〜０．１８％、Ｓｉ：０．１〜０．５ ％、Ｍｎ：０．２〜１．８ ％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．００２ 〜０．０２％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１ 〜０．１０％、Ｃａ：０．００１〜０．１０％を含み、 Ｃａ／Ｓ：１．５未満または１１以上であり、残部Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有する。さらに、Ｖ：０．０３〜０．３ ％を含むものであってもよい。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素環境下、特に高圧水素環境下で使用される鋼、それより製造するシームレス鋼管、そしてそのような鋼管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、水素燃料電池自動車が注目されているように、水素がクリーンなエネルギーとして脚光をあびている。 水素の圧力が３５ＭＰａ までの場合には、水素貯蔵用ボンベ材料としてＭｎ鋼やＣｒ−Ｍｏ鋼が使用され、配管用材料として３１６ 系のオーステナイト系ステンレス鋼が使われている。
【０００３】
しかし、水素燃料電池自動車の場合には、連続走行距離を増加させることが実用化のための課題であって、そのために大量の水素ガスを貯蔵・輸送する、つまり高圧の水素ガスを貯蔵する容器、配管などの設備機器の開発が急がれている。しかしながら、例えば３５ＭＰａ を超え、例えば７０ＭＰａ の高圧水素ガス環境下での構造材料の挙動についての研究は少ない。 ましてや、使用実績となると、炭素鋼の場合、高圧水素ガス環境下で割れるという報告事例もあって（ 非特許文献１の Ｐ．８９９）、高圧水素ガス環境での使用実績はもちろん、研究例もない。
【０００４】
ここに、湿潤環境下で用いられる鋼についての水素脆化対策としては、特許文献１および特許文献２に開示されているように、水素脆化に対する抵抗性を発揮する耐ＨＩＣ 鋼があり、この耐ＨＩＣ 鋼はＮｉ、Ｃｕなどが鋼材への水素侵入を防止するために含有されている。また、Ｃａが硫化物介在物の形状を制御して耐ＨＩＣ 性を改善するとされ、０．０００５〜０．００８ ％程度含有されている。ただし、Ｓは硫化物を形成し、耐ＨＩＣ 性を低下させるとして、含有量が０．００５ ％未満に抑制され、例えば０．００１ ％というように可及的少量とされている。
【０００５】
非特許文献２の第６８頁Ｆｉｇ．４ には、ＨＩＣ 感受性をＣａ／Ｓのパラメータでもって評価できることを示しており、Ｓ：０．００２〜０．００５ ％の低硫鋼の場合には、Ｓ：０．００２％未満の超低硫鋼の場合に比較して、極く狭い領域に、最適値があることが示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２８７４４２号公報
【特許文献２】特開平７−１８８８３８号公報
【非特許文献１】鉄と鋼第６４年（１９７８）第７号
【非特許文献２】日本鋼管技報Ｎｏ．８７（１９８０）ｐｐ．６１〜７５
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般にはｆｃｃ 結晶格子を有するオーステナイト系ステンレス鋼は、ｂｃｃ 結晶格子を有する炭素鋼や低合金鋼より水素脆化に対する抵抗性が強いとされている。したがって、前述のように３５ＭＰａ を超える高圧水素ガス環境下において使用する材料については、オーステナイト系ステンレス鋼を中心にその開発・研究が行われており、炭素鋼、低合金鋼については、むしろ否定的であった。
【０００８】
また、鋼表面から侵入する水素ガスが低合金鋼に及ぼす影響についてのこれまでの研究・開発は、湿潤環境下で水素が存在するときの解析も広く行われてきたが、高圧水素ガス環境下での水素ガスに起因する問題についてはその解決手段も含めて何一つ開示されてはいない。
【０００９】
このように、従来技術にあっては、湿潤環境下で水素が存在したときの低合金鋼に対する水素脆性に関する知見が存在したり、またｂｃｃ 結晶格子を有するということからオーステナイト系ステンレス鋼は高圧水素に対して安全ではないかという見方が存在する。
【００１０】
しかしながら、オーステナイト系ステンレス鋼は、高価な材料であるのみでなく、実際に高圧水素ガス環境下で使用に耐える材料であるかもまだ実証されていない。
【００１１】
ここに、本発明の課題は、安全でかつ低コストの材料として、高圧水素ガス環境下で使用することのできる炭素鋼や低合金鋼、それより製造するシームレス鋼管、そしてその製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
ここに、高圧水素ガス環境下で使用される鋼の問題点として鋼表面からの水素ガスの侵入が考えられることから、いわゆる湿潤環境下で用いられる鋼についての水素脆化と共通することが推測されることから、まず、この点に関して従来技術を検討する。
【００１３】
従来、湿潤Ｈ２Ｓ 環境で使用される材料においては、水素誘起割れ （以下ＨＩＣ と略す） が問題となっていた。その理由は、湿潤Ｈ２Ｓ 環境から鋼表面に侵入した拡散性水素がトラップされ水素ガス圧が高くなり、硫化物系介在物の形態と相まってＨＩＣ を引き起こすからである。
【００１４】
かかる水素脆性について、従来は、特許文献１および２に開示されているように、Ｃａ添加により硫化物系介在物の形態制御を行うことで、耐ＨＩＣ 性を改善するとしているが、その形態制御の具体的内容、そしてそのときの耐ＨＩＣ 性の改善に及ぼすＣａ／Ｓの比率については何一つ明らかにされていない。
【００１５】
また、非特許文献２においても、湿潤環境下での水素脆性については、Ｃａ／Ｓの比でもって評価することが開示されている。しかし、それは定性的であって、最適領域の存在を指摘するにすぎない。
【００１６】
そこで、本発明者は、鋼におけるＣａ／Ｓの比率に着目し、湿潤Ｈ２Ｓ 環境下での鋼中への水素侵入または鋼中での水素トラップへの影響の有無について実験的に確認し、図１および図２に示すような結果を得た。
【００１７】
すなわち、環境から侵入する水素量はＣａ／Ｓの比によって影響を受けない。しかし図２で示すように、湿潤Ｈ２Ｓ 環境下では、Ｃａ／Ｓ＜２あるいはＣａ／Ｓ＞１０の領域でトラップされる水素量が増し、その場合の介在物の形態では応力集中が高くなる。 そのため、湿潤Ｈ２Ｓ 環境下では、Ｃａ／Ｓを２以上１０以下に制限してトラップされる水素量を可及的少とするという技術思想に基づいて鋼の成分設計がなされている。併せて、Ｃａ添加による介在物の形態制御により応力集中を防止している。
【００１８】
湿潤Ｈ２Ｓ 環境下での耐ＨＩＣ 性に関する知見が、高圧水素環境下においても反映させることができればよいが、湿潤Ｈ２Ｓ 環境下での拡散性水素濃度は約１ｐｐｍ 前後であるのに対し、高圧水素ガス環境下ではせいぜい０．０１ ｐｐｍであり、そのような環境上の相違がどのように影響しているか分からない。
【００１９】
そこで、本発明者は、高圧水素ガス環境下を模擬する条件で同様の実験を行ったところ、図３および図４に示す結果が得られた。すなわち、鋼中Ｃａ／Ｓの比率と侵入水素量やトラップされる水素量との傾向自体は、前述の図１、図２の場合と同様であるが、それらの程度が大幅に相違してい。
【００２０】
すなわち、拡散性水素が約１ｐｐｍ 前後含まれる湿潤Ｈ２Ｓ 環境下に比べ、それが０．０１ｐｐｍ 程度しか含有されない高圧水素ガス環境下においては、鋼中に侵入する拡散性水素の量は僅かであり、約１００ 分の１程度であった。しかも湿潤Ｈ２Ｓ 環境下では弊害視されているＣａ／Ｓ＜２あるいはＣａ／Ｓ＜１０の領域におけるトラップ水素量もそれ程多くないことが判明した。しかし、僅かな拡散性水素の量であっても、疲労に対しては悪影響を及ぼす可能性が考えられる。すなわち、疲労亀裂で生じた新生面では、水素分子が水素原子に解離するので、極少量の拡散性水素量であっても疲労亀裂の伝播を加速する可能性がある。
【００２１】
従って、高圧水素ガス環境下においては、湿潤Ｈ２Ｓ 環境下の場合と対照的に、拡散性水素を非拡散性水素にトラップさせ、拡散性水素を可及的少とすることで疲労亀裂の伝播を阻止しているのである。
【００２２】
一方、すでに述べたように、湿潤Ｈ２Ｓ 環境下では図２に示すように、従来の耐 ＨＩＣ鋼では、Ｃａ／Ｓの適正値は２〜１０である。それは、Ｃａ／Ｓが２〜１０の範囲の場合、拡散性水素がトラップされ難く、逆に、Ｃａ／Ｓが２未満や１０を超えた範囲の場合、トラップされる拡散性水素の量が増大し、トラップされた拡散性水素の量が増大するにつれて拡散性水素のガス圧も増大し、その結果としてＨＩＣ を発生させるからである。
【００２３】
従来の湿潤環境下では鋼中の拡散性水素の量そのものを低減させることを目的としているのは、トラップされた拡散性水素が脆性破壊の起点となると考えられているからである。
【００２４】
しかし、高圧水素ガス環境下では、むしろ拡散性水素を可及的に減少させることが望ましい。その方法としては拡散性水素を非拡散性水素にトラップさせればよい。
【００２５】
ここに、これらの知見を総合することにより、本発明者は、高圧水素環境下での拡散性水素の量を減少させる手段として、拡散性水素濃度比を７０％以下とすることを目安とし、従来技術における耐 ＨＩＣ性改善の際に得た知見に反し、むしろ「 Ｃａ／Ｓの範囲を拡散性水素のトラップサイトが多い領域にする」ことに着目し、具体的には、Ｃａ／ Ｓ＜１．５ またはＣａ／ Ｓ≧１１にすれば、拡散性水素濃度比が７０％以下になることを知り、本発明を完成した。
【００２６】
さらに、鋼にＶを含有させることにより、拡散性水素がトラップされ易く、鋼に０．０３％以上のＶを含有させると、拡散性水素濃度比が約６０％以下になることも分かった。
【００２７】
ここに、「拡散性水素濃度比」とは、４００ ℃までに放出される水素を拡散性水素、４００ ℃から８００ ℃までに放出される水素を非拡散性水素と定義し、この両者の合算を１００ ％として、全体 （１００ ％） に占める拡散性水素の割合を言う。
【００２８】
本発明にあっては、水素脆性の改善には、その拡散性水素の量を可能なかぎり減少させておくというものである。
本発明は、次の通りである。
【００２９】
（１）質量％にて、
Ｃ：０．０３ 〜０．１８％、Ｓｉ：０．１〜０．５ ％、Ｍｎ：０．２〜１．８ ％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．００２ 〜０．０２％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１ 〜０．１０％、Ｃａ：０．００１〜０．０１％を含み、 Ｃａ／Ｓ：１．５未満または１１以上であり、残部Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有する、高圧水素環境下で使用される鋼。
【００３０】
（２）質量％にて、
Ｃ：０．０３ 〜０．１８％、Ｓｉ：０．１〜０．５ ％、Ｍｎ：０．２〜１．８ ％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．００２ 〜０．０２％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１ 〜０．１０％、Ｃａ：０．００１〜０．０１％、Ｖ：０．０３〜０．３ ％を含み、 Ｃａ／Ｓ：１．５未満または１１以上であり、残部Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有する、高圧水素環境下で使用される鋼。
【００３１】
（３）前記化学組成が、そのＦｅの一部に代えて、さらに、Ｃｒ：０．２５ 〜２．５ ％、Ｍｏ：０．１〜１．２ ％、およびＢ：０．０００２〜０．００２ ％の中から選んだ１種あるいは２種以上を含むことを特徴とする上記（１） または（２） に記載の鋼。
【００３２】
（４）前記化学組成が、そのＦｅの一部に代えて、さらに、Ｎｂ：０．０１ 〜０．０３％およびＴｉ：０．０１ 〜０．０５％の中から選んだ１種あるいは２種を含むことを特徴とする上記（１） ないし（３） のいずれかに記載の鋼。
【００３３】
（５）上記（１） ないし（４） のいずれかに記載の化学組成を有する鋼よりなる、高圧水素環境下で使用されるシームレス鋼管。
（６）上記（１） ないし（４） のいずれかに記載の化学組成を有する鋼を用い、熱間圧延による製管を行い、その際に、最終仕上圧延温度が８５０ ℃以上１１００℃以下であって、最終仕上圧延後そのまま焼き入れを行い、得られたシームレス鋼管に引き続いて５００ ℃以上で焼戻を行うことを特徴とする、高圧水素環境下で使用されるシームレス鋼管の製造方法。
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明するが、本明細書において、鋼の化学組成を示す「％」は特に断りがない限り、「質量％」である。
【００３５】
本発明の特徴とする点は、低炭素鋼および／または低合金鋼において、Ｃａ／ Ｓの適正範囲を規定したことにあるが、その限定理由を説明すると次の通りである。
【００３６】
Ｃ
Ｃは、鋼の強化に必要な元素であり、その下限を０．０３％に定めた。 一方、過剰な添加は、鋼の溶接性の低下 （溶接低温割れおよび溶接部の硬度上昇） を招くので、その上限を０．１８％と定めた。 望ましくは、Ｃ：０．０４ ％以上、０．１２％以下である。
【００３７】
Ｓｉ
Ｓｉは鋼の脱酸に必要な元素であり、その下限を０．１ ％に定めた。 一方、過剰な添加は、鋼の靱性の低下を招くので、その上限を０．５ ％と定めた。 望ましくは、０．２ ％以上、０．３ ％以下である。
【００３８】
Ｍｎ
Ｍｎは、鋼の強化に必要な元素であり、その下限を０．２ ％に定めた。一方、過剰な添加は、鋼の溶接性の低下 （溶接低温割れおよび溶接部の硬度上昇） を招くので、その上限を１．８ ％と定めた。 望ましくは、０．５ ％以上、１．５ ％以下である。
【００３９】
Ｐ
Ｐは、不純物であり、極力少ない方がよい。 不純物量が多いと、鋼の熱間加工性の低下を招くので、その上限を０．０２５ ％に定めた。
【００４０】
Ｓ
Ｓは、非拡散性水素によるトラップサイトを生成し、拡散性水素をトラップするのに必要な元素であり、その下限を０．００２ ％に定めた。 一方、過剰な添加は、鋼の熱間加工性の低下を招くので、その上限を０．０２％と定めた。 望ましくは、０．００４ ％以上、０．０１５ ％以下である。
【００４１】
ｓｏｌ．Ａｌ
Ａｌは、鋼の脱酸に必要な元素であり、その下限を０．０１％に定めた。 一方、過剰な添加は、鋼の清浄性と靱性の低下を招くので、その上限を０．１ ％と定めた。 望ましくは、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２ 〜０．０４％である。
【００４２】
Ｃａ
非拡散性水素によるトラップサイトを形成するために０．００１ ％以上を含有する。一方、余り多量に含有すると溶製コストが上昇するばかりでなく、強度等の低下をもたらすため上限は０．１ ％とした。
【００４３】
Ｃａ ／Ｓ
Ｃａ／Ｓは、非拡散性水素によってトラップサイトを生成し易いＭｎＳ やＣａ系複合介在物を形成させる上での重要な因子である。 Ｃａ／Ｓ＜２の場合に、 ＭｎＳ介在物を形成し易いが、本発明は好ましくは１．５ 未満 （Ｃａ／Ｓ＜１．５）とする。一方、Ｃａ／Ｓ≧１１の場合に、Ｃａ系複合介在物を形成し易い。 望ましくは、Ｃａ／Ｓは、０．５ 以下、あるいは、Ｃａ／Ｓは１５以上である。
【００４４】
Ｖ
Ｖは、添加しなくてもよいが、添加した場合には、ＶＣを形成し、拡散性水素をトラップするのに有効となるため、その下限を０．０３％に定めた。 一方、過剰に添加しても効果が飽和するため、その上限を０．３ ％と定めた。
【００４５】
本発明において鋼中の拡散性水素濃度比は、より低いのが好ましいため、鋼にＶを含有させて、拡散性水素濃度比を６０％以下とするのがよい。
以下の元素は、必ずしも添加する必要はない。 しかし、鋼の強度や靱性を高めようとする場合には、添加してもよい。
【００４６】
Ｃｒ
Ｃｒは、鋼の強化に有効な任意含有元素であり、その下限を０．２５％に定めた。 一方、過剰な添加は、鋼の溶接性の低下を招くので、その上限を２．５ ％と定めた。 望ましくは、０．２５〜１．５ ％である。
【００４７】
Ｍｏ
Ｍｏは、鋼の強化に有効な任意含有元素であり、その下限を０．１ ％に定めた。 一方、Ｍｏは高価な元素であり、かつ過剰に添加しても効果が飽和するため、その上限をｌ．２ ％と定めた。 望ましくは、０．１ 〜０．６ ％である。
【００４８】
Ｂ
Ｂは、焼入れ性を高め、鋼の強化に有効な任意含有元素であり、その下限を０．０００２％に定めた。一方、過剰な添加は、鋼の溶接性を低下させるので、その上限を０．００２ ％と定めた。 望ましくは、０．０００２〜０．００１ ％である。
【００４９】
このようなＣｒ、Ｍｏ， Ｂは鋼の強化用に少なくとも１種含有される。
Ｎｂ
Ｎｂは、鋼を細粒化し、靱性の向上に有効な元素であり、その下限を０．Ｏｌ％に定めた。 一方、過剰に添加しても、効果が飽和するばかりか、焼入れ時に強度バラツキを生じさせる原因ともなるので、その上限を０．０３％と定めた。 望ましくは、０．０１５ 〜０．０２５ ％である。
【００５０】
Ｔｉ
Ｔｉは、鋼の細粒化による靱性の向上に有効な元素であり、その下限を０．０１％に定めた。一方、過剰に添加した場合、ＴｉＣ の析出によって、逆に靱性が低下するので、その上限を０．０５％と定めた。望ましくは、０．０１〜０．０５％である。
【００５１】
ＮｂおよびＴｉは、鋼の細粒化のために少なくとも１種含有させる。
このような化学組成の残りは、Ｆｅおよび不純物であり、そのときの不純物としては、Ｎ、Ｃｕ、Ｎｉなどが挙げられ、それらは合計量で０．３ ％以下程度は許容される。
【００５２】
かかる化学組成をもった鋼は、適宜溶製されてから、例えば連続鋳造法によって鋳片とされ、次いで、熱間圧延、さらに必要により冷間圧延を行って所望形態の鋼材として使用される。このときの鋼材の形態としては、管材、板材、形材などがあり、所期の耐水素脆性が発揮される限り、特に制限はされない。
【００５３】
次に、このような本発明にかかる鋼材、特にシームレス鋼管の製造方法について説明する。
連続鋳造法により得られた鋳片は、例えば１１００〜１３００℃という適宜温度に加熱され、または保持され、熱間圧延が行われる。本発明においてシームレス鋼管を製造するには、熱間圧延は、通常、マンネスマン製管法によって行う。それ以外の圧延方式でシームレス鋼管の製造を行ってもよく、本発明においては特に制限されない。
【００５４】
最終仕上圧延温度
熱間圧延に際し、最終仕上圧延温度が低いと、ＭｎＳ やＣａ系複合介在物が伸びて疲労亀裂の起点となる可能性が高いので、本発明にあっては、その下限を８５０ ℃に定めた。 また、熱間圧延終了後には、その好適態様では焼入れを行うことから、１１００℃を超える温度域から焼入れを行うと、鋼の組織が粗粒化し、靱性の低下を招くので、その上限を１１００℃と定めた。 望ましくは、９００ ℃以上１０５０℃以下である。
【００５５】
焼戻し温度
熱間圧延終了後には、上述のように焼入れ処理を行い、次いで、それに続いて焼戻し処理を行う。そのときの焼戻し温度は、５００ ℃以上でよい、望ましくは、６００ ℃以上である。
【００５６】
所要の熱処理を終えたシームレス鋼管は、次いで、適宜後処理を行って、製品とされる。
次に、本発明の作用効果について、実施例によってさらに具体的に説明する。
【００５７】
【実施例】
本例では、実際の高圧水素ガス環境下で試験を行うことは困難であるため、ＨＩＣ を起こさない程度の微量の水素を電気的にチャージし、高圧水素ガス環境の代替とした。
【００５８】
すなわち、表１および表２に記載の化学組成の鋼を溶製し、仕上げ温度９５０ ℃で熱間圧延を行い、熱延後、そのまま焼入れを行い、次いで６５０ ℃で焼戻し処理を行った。得られた鋼板から寸法：３０ｍｍ （幅） ×１００ｍｍ（長さ） の試験片を切り出して水素ガスチャージ処理を行った。
【００５９】
水素ガスチャージ条件は以下の通りである。
３％ＮａＣｌａｇ、
１．２ＶｖｓＡｇ／Ａｇ／ＡｇＣｌ 、
かかる水素環境下に試験片を常温、２００ｈの期間保持した。試験片の厚みは２ｍｍであった。
【００６０】
この試験片を１００ ℃／ｈで昇温分析し、４００ ℃までに放出される拡散性水素量と４００ ℃から８００ ℃までに放出される非拡散性水素量とを測定し、拡散性水素濃度比を求めた。
【００６１】
結果は、表１、表２にまとめて示す。
これらの結果から、本願発明が規定する鋼の組成とＣａ／ Ｓの範囲の場合には、拡散性水素濃度比が７０％以下となることを確認した。
【００６２】
また、Ｖを添加することにより、拡散性水素濃度比が６０％以下となることを確認した。
【００６３】
【表１】
【００６４】
【表２】
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる鋼を用いることによって例えば７５ＭＰａ という高圧水素環境下で使用するガスボンベ、配管、周辺機器を構成することができ、長期間の使用によっても水素脆化の起こるおそれはなく、したがって、高圧水素として保持することで多量の水素を貯蔵できるガスボンベなとが製造できるなと、今日のように水素エネルギーが注目されている状況下からは、本発明の意義は特に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】湿潤Ｈ２Ｓ 環境下での鋼中に環境中から侵入する水素量とＣａ／Ｓの比との関係を模式的に示すグラフである。
【図２】湿潤Ｈ２Ｓ 環境下での鋼中にトラップされる水素量とＣａ／Ｓの比との関係を模式的に示すグラフである。
【図３】高圧水素ガス環境下での鋼中に環境中から侵入する水素量とＣａ／Ｓの比との関係を模式的に示すグラフである。
【図４】高圧水素ガス環境下での鋼中にトラップされる水素量とＣａ／Ｓの比との関係を模式的に示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素環境下、特に高圧水素環境下で使用される鋼、それより製造するシームレス鋼管、そしてそのような鋼管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、水素燃料電池自動車が注目されているように、水素がクリーンなエネルギーとして脚光をあびている。 水素の圧力が３５ＭＰａ までの場合には、水素貯蔵用ボンベ材料としてＭｎ鋼やＣｒ−Ｍｏ鋼が使用され、配管用材料として３１６ 系のオーステナイト系ステンレス鋼が使われている。
【０００３】
しかし、水素燃料電池自動車の場合には、連続走行距離を増加させることが実用化のための課題であって、そのために大量の水素ガスを貯蔵・輸送する、つまり高圧の水素ガスを貯蔵する容器、配管などの設備機器の開発が急がれている。しかしながら、例えば３５ＭＰａ を超え、例えば７０ＭＰａ の高圧水素ガス環境下での構造材料の挙動についての研究は少ない。 ましてや、使用実績となると、炭素鋼の場合、高圧水素ガス環境下で割れるという報告事例もあって（ 非特許文献１の Ｐ．８９９）、高圧水素ガス環境での使用実績はもちろん、研究例もない。
【０００４】
ここに、湿潤環境下で用いられる鋼についての水素脆化対策としては、特許文献１および特許文献２に開示されているように、水素脆化に対する抵抗性を発揮する耐ＨＩＣ 鋼があり、この耐ＨＩＣ 鋼はＮｉ、Ｃｕなどが鋼材への水素侵入を防止するために含有されている。また、Ｃａが硫化物介在物の形状を制御して耐ＨＩＣ 性を改善するとされ、０．０００５〜０．００８ ％程度含有されている。ただし、Ｓは硫化物を形成し、耐ＨＩＣ 性を低下させるとして、含有量が０．００５ ％未満に抑制され、例えば０．００１ ％というように可及的少量とされている。
【０００５】
非特許文献２の第６８頁Ｆｉｇ．４ には、ＨＩＣ 感受性をＣａ／Ｓのパラメータでもって評価できることを示しており、Ｓ：０．００２〜０．００５ ％の低硫鋼の場合には、Ｓ：０．００２％未満の超低硫鋼の場合に比較して、極く狭い領域に、最適値があることが示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２８７４４２号公報
【特許文献２】特開平７−１８８８３８号公報
【非特許文献１】鉄と鋼第６４年（１９７８）第７号
【非特許文献２】日本鋼管技報Ｎｏ．８７（１９８０）ｐｐ．６１〜７５
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般にはｆｃｃ 結晶格子を有するオーステナイト系ステンレス鋼は、ｂｃｃ 結晶格子を有する炭素鋼や低合金鋼より水素脆化に対する抵抗性が強いとされている。したがって、前述のように３５ＭＰａ を超える高圧水素ガス環境下において使用する材料については、オーステナイト系ステンレス鋼を中心にその開発・研究が行われており、炭素鋼、低合金鋼については、むしろ否定的であった。
【０００８】
また、鋼表面から侵入する水素ガスが低合金鋼に及ぼす影響についてのこれまでの研究・開発は、湿潤環境下で水素が存在するときの解析も広く行われてきたが、高圧水素ガス環境下での水素ガスに起因する問題についてはその解決手段も含めて何一つ開示されてはいない。
【０００９】
このように、従来技術にあっては、湿潤環境下で水素が存在したときの低合金鋼に対する水素脆性に関する知見が存在したり、またｂｃｃ 結晶格子を有するということからオーステナイト系ステンレス鋼は高圧水素に対して安全ではないかという見方が存在する。
【００１０】
しかしながら、オーステナイト系ステンレス鋼は、高価な材料であるのみでなく、実際に高圧水素ガス環境下で使用に耐える材料であるかもまだ実証されていない。
【００１１】
ここに、本発明の課題は、安全でかつ低コストの材料として、高圧水素ガス環境下で使用することのできる炭素鋼や低合金鋼、それより製造するシームレス鋼管、そしてその製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
ここに、高圧水素ガス環境下で使用される鋼の問題点として鋼表面からの水素ガスの侵入が考えられることから、いわゆる湿潤環境下で用いられる鋼についての水素脆化と共通することが推測されることから、まず、この点に関して従来技術を検討する。
【００１３】
従来、湿潤Ｈ２Ｓ 環境で使用される材料においては、水素誘起割れ （以下ＨＩＣ と略す） が問題となっていた。その理由は、湿潤Ｈ２Ｓ 環境から鋼表面に侵入した拡散性水素がトラップされ水素ガス圧が高くなり、硫化物系介在物の形態と相まってＨＩＣ を引き起こすからである。
【００１４】
かかる水素脆性について、従来は、特許文献１および２に開示されているように、Ｃａ添加により硫化物系介在物の形態制御を行うことで、耐ＨＩＣ 性を改善するとしているが、その形態制御の具体的内容、そしてそのときの耐ＨＩＣ 性の改善に及ぼすＣａ／Ｓの比率については何一つ明らかにされていない。
【００１５】
また、非特許文献２においても、湿潤環境下での水素脆性については、Ｃａ／Ｓの比でもって評価することが開示されている。しかし、それは定性的であって、最適領域の存在を指摘するにすぎない。
【００１６】
そこで、本発明者は、鋼におけるＣａ／Ｓの比率に着目し、湿潤Ｈ２Ｓ 環境下での鋼中への水素侵入または鋼中での水素トラップへの影響の有無について実験的に確認し、図１および図２に示すような結果を得た。
【００１７】
すなわち、環境から侵入する水素量はＣａ／Ｓの比によって影響を受けない。しかし図２で示すように、湿潤Ｈ２Ｓ 環境下では、Ｃａ／Ｓ＜２あるいはＣａ／Ｓ＞１０の領域でトラップされる水素量が増し、その場合の介在物の形態では応力集中が高くなる。 そのため、湿潤Ｈ２Ｓ 環境下では、Ｃａ／Ｓを２以上１０以下に制限してトラップされる水素量を可及的少とするという技術思想に基づいて鋼の成分設計がなされている。併せて、Ｃａ添加による介在物の形態制御により応力集中を防止している。
【００１８】
湿潤Ｈ２Ｓ 環境下での耐ＨＩＣ 性に関する知見が、高圧水素環境下においても反映させることができればよいが、湿潤Ｈ２Ｓ 環境下での拡散性水素濃度は約１ｐｐｍ 前後であるのに対し、高圧水素ガス環境下ではせいぜい０．０１ ｐｐｍであり、そのような環境上の相違がどのように影響しているか分からない。
【００１９】
そこで、本発明者は、高圧水素ガス環境下を模擬する条件で同様の実験を行ったところ、図３および図４に示す結果が得られた。すなわち、鋼中Ｃａ／Ｓの比率と侵入水素量やトラップされる水素量との傾向自体は、前述の図１、図２の場合と同様であるが、それらの程度が大幅に相違してい。
【００２０】
すなわち、拡散性水素が約１ｐｐｍ 前後含まれる湿潤Ｈ２Ｓ 環境下に比べ、それが０．０１ｐｐｍ 程度しか含有されない高圧水素ガス環境下においては、鋼中に侵入する拡散性水素の量は僅かであり、約１００ 分の１程度であった。しかも湿潤Ｈ２Ｓ 環境下では弊害視されているＣａ／Ｓ＜２あるいはＣａ／Ｓ＜１０の領域におけるトラップ水素量もそれ程多くないことが判明した。しかし、僅かな拡散性水素の量であっても、疲労に対しては悪影響を及ぼす可能性が考えられる。すなわち、疲労亀裂で生じた新生面では、水素分子が水素原子に解離するので、極少量の拡散性水素量であっても疲労亀裂の伝播を加速する可能性がある。
【００２１】
従って、高圧水素ガス環境下においては、湿潤Ｈ２Ｓ 環境下の場合と対照的に、拡散性水素を非拡散性水素にトラップさせ、拡散性水素を可及的少とすることで疲労亀裂の伝播を阻止しているのである。
【００２２】
一方、すでに述べたように、湿潤Ｈ２Ｓ 環境下では図２に示すように、従来の耐 ＨＩＣ鋼では、Ｃａ／Ｓの適正値は２〜１０である。それは、Ｃａ／Ｓが２〜１０の範囲の場合、拡散性水素がトラップされ難く、逆に、Ｃａ／Ｓが２未満や１０を超えた範囲の場合、トラップされる拡散性水素の量が増大し、トラップされた拡散性水素の量が増大するにつれて拡散性水素のガス圧も増大し、その結果としてＨＩＣ を発生させるからである。
【００２３】
従来の湿潤環境下では鋼中の拡散性水素の量そのものを低減させることを目的としているのは、トラップされた拡散性水素が脆性破壊の起点となると考えられているからである。
【００２４】
しかし、高圧水素ガス環境下では、むしろ拡散性水素を可及的に減少させることが望ましい。その方法としては拡散性水素を非拡散性水素にトラップさせればよい。
【００２５】
ここに、これらの知見を総合することにより、本発明者は、高圧水素環境下での拡散性水素の量を減少させる手段として、拡散性水素濃度比を７０％以下とすることを目安とし、従来技術における耐 ＨＩＣ性改善の際に得た知見に反し、むしろ「 Ｃａ／Ｓの範囲を拡散性水素のトラップサイトが多い領域にする」ことに着目し、具体的には、Ｃａ／ Ｓ＜１．５ またはＣａ／ Ｓ≧１１にすれば、拡散性水素濃度比が７０％以下になることを知り、本発明を完成した。
【００２６】
さらに、鋼にＶを含有させることにより、拡散性水素がトラップされ易く、鋼に０．０３％以上のＶを含有させると、拡散性水素濃度比が約６０％以下になることも分かった。
【００２７】
ここに、「拡散性水素濃度比」とは、４００ ℃までに放出される水素を拡散性水素、４００ ℃から８００ ℃までに放出される水素を非拡散性水素と定義し、この両者の合算を１００ ％として、全体 （１００ ％） に占める拡散性水素の割合を言う。
【００２８】
本発明にあっては、水素脆性の改善には、その拡散性水素の量を可能なかぎり減少させておくというものである。
本発明は、次の通りである。
【００２９】
（１）質量％にて、
Ｃ：０．０３ 〜０．１８％、Ｓｉ：０．１〜０．５ ％、Ｍｎ：０．２〜１．８ ％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．００２ 〜０．０２％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１ 〜０．１０％、Ｃａ：０．００１〜０．０１％を含み、 Ｃａ／Ｓ：１．５未満または１１以上であり、残部Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有する、高圧水素環境下で使用される鋼。
【００３０】
（２）質量％にて、
Ｃ：０．０３ 〜０．１８％、Ｓｉ：０．１〜０．５ ％、Ｍｎ：０．２〜１．８ ％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．００２ 〜０．０２％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１ 〜０．１０％、Ｃａ：０．００１〜０．０１％、Ｖ：０．０３〜０．３ ％を含み、 Ｃａ／Ｓ：１．５未満または１１以上であり、残部Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有する、高圧水素環境下で使用される鋼。
【００３１】
（３）前記化学組成が、そのＦｅの一部に代えて、さらに、Ｃｒ：０．２５ 〜２．５ ％、Ｍｏ：０．１〜１．２ ％、およびＢ：０．０００２〜０．００２ ％の中から選んだ１種あるいは２種以上を含むことを特徴とする上記（１） または（２） に記載の鋼。
【００３２】
（４）前記化学組成が、そのＦｅの一部に代えて、さらに、Ｎｂ：０．０１ 〜０．０３％およびＴｉ：０．０１ 〜０．０５％の中から選んだ１種あるいは２種を含むことを特徴とする上記（１） ないし（３） のいずれかに記載の鋼。
【００３３】
（５）上記（１） ないし（４） のいずれかに記載の化学組成を有する鋼よりなる、高圧水素環境下で使用されるシームレス鋼管。
（６）上記（１） ないし（４） のいずれかに記載の化学組成を有する鋼を用い、熱間圧延による製管を行い、その際に、最終仕上圧延温度が８５０ ℃以上１１００℃以下であって、最終仕上圧延後そのまま焼き入れを行い、得られたシームレス鋼管に引き続いて５００ ℃以上で焼戻を行うことを特徴とする、高圧水素環境下で使用されるシームレス鋼管の製造方法。
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明するが、本明細書において、鋼の化学組成を示す「％」は特に断りがない限り、「質量％」である。
【００３５】
本発明の特徴とする点は、低炭素鋼および／または低合金鋼において、Ｃａ／ Ｓの適正範囲を規定したことにあるが、その限定理由を説明すると次の通りである。
【００３６】
Ｃ
Ｃは、鋼の強化に必要な元素であり、その下限を０．０３％に定めた。 一方、過剰な添加は、鋼の溶接性の低下 （溶接低温割れおよび溶接部の硬度上昇） を招くので、その上限を０．１８％と定めた。 望ましくは、Ｃ：０．０４ ％以上、０．１２％以下である。
【００３７】
Ｓｉ
Ｓｉは鋼の脱酸に必要な元素であり、その下限を０．１ ％に定めた。 一方、過剰な添加は、鋼の靱性の低下を招くので、その上限を０．５ ％と定めた。 望ましくは、０．２ ％以上、０．３ ％以下である。
【００３８】
Ｍｎ
Ｍｎは、鋼の強化に必要な元素であり、その下限を０．２ ％に定めた。一方、過剰な添加は、鋼の溶接性の低下 （溶接低温割れおよび溶接部の硬度上昇） を招くので、その上限を１．８ ％と定めた。 望ましくは、０．５ ％以上、１．５ ％以下である。
【００３９】
Ｐ
Ｐは、不純物であり、極力少ない方がよい。 不純物量が多いと、鋼の熱間加工性の低下を招くので、その上限を０．０２５ ％に定めた。
【００４０】
Ｓ
Ｓは、非拡散性水素によるトラップサイトを生成し、拡散性水素をトラップするのに必要な元素であり、その下限を０．００２ ％に定めた。 一方、過剰な添加は、鋼の熱間加工性の低下を招くので、その上限を０．０２％と定めた。 望ましくは、０．００４ ％以上、０．０１５ ％以下である。
【００４１】
ｓｏｌ．Ａｌ
Ａｌは、鋼の脱酸に必要な元素であり、その下限を０．０１％に定めた。 一方、過剰な添加は、鋼の清浄性と靱性の低下を招くので、その上限を０．１ ％と定めた。 望ましくは、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２ 〜０．０４％である。
【００４２】
Ｃａ
非拡散性水素によるトラップサイトを形成するために０．００１ ％以上を含有する。一方、余り多量に含有すると溶製コストが上昇するばかりでなく、強度等の低下をもたらすため上限は０．１ ％とした。
【００４３】
Ｃａ ／Ｓ
Ｃａ／Ｓは、非拡散性水素によってトラップサイトを生成し易いＭｎＳ やＣａ系複合介在物を形成させる上での重要な因子である。 Ｃａ／Ｓ＜２の場合に、 ＭｎＳ介在物を形成し易いが、本発明は好ましくは１．５ 未満 （Ｃａ／Ｓ＜１．５）とする。一方、Ｃａ／Ｓ≧１１の場合に、Ｃａ系複合介在物を形成し易い。 望ましくは、Ｃａ／Ｓは、０．５ 以下、あるいは、Ｃａ／Ｓは１５以上である。
【００４４】
Ｖ
Ｖは、添加しなくてもよいが、添加した場合には、ＶＣを形成し、拡散性水素をトラップするのに有効となるため、その下限を０．０３％に定めた。 一方、過剰に添加しても効果が飽和するため、その上限を０．３ ％と定めた。
【００４５】
本発明において鋼中の拡散性水素濃度比は、より低いのが好ましいため、鋼にＶを含有させて、拡散性水素濃度比を６０％以下とするのがよい。
以下の元素は、必ずしも添加する必要はない。 しかし、鋼の強度や靱性を高めようとする場合には、添加してもよい。
【００４６】
Ｃｒ
Ｃｒは、鋼の強化に有効な任意含有元素であり、その下限を０．２５％に定めた。 一方、過剰な添加は、鋼の溶接性の低下を招くので、その上限を２．５ ％と定めた。 望ましくは、０．２５〜１．５ ％である。
【００４７】
Ｍｏ
Ｍｏは、鋼の強化に有効な任意含有元素であり、その下限を０．１ ％に定めた。 一方、Ｍｏは高価な元素であり、かつ過剰に添加しても効果が飽和するため、その上限をｌ．２ ％と定めた。 望ましくは、０．１ 〜０．６ ％である。
【００４８】
Ｂ
Ｂは、焼入れ性を高め、鋼の強化に有効な任意含有元素であり、その下限を０．０００２％に定めた。一方、過剰な添加は、鋼の溶接性を低下させるので、その上限を０．００２ ％と定めた。 望ましくは、０．０００２〜０．００１ ％である。
【００４９】
このようなＣｒ、Ｍｏ， Ｂは鋼の強化用に少なくとも１種含有される。
Ｎｂ
Ｎｂは、鋼を細粒化し、靱性の向上に有効な元素であり、その下限を０．Ｏｌ％に定めた。 一方、過剰に添加しても、効果が飽和するばかりか、焼入れ時に強度バラツキを生じさせる原因ともなるので、その上限を０．０３％と定めた。 望ましくは、０．０１５ 〜０．０２５ ％である。
【００５０】
Ｔｉ
Ｔｉは、鋼の細粒化による靱性の向上に有効な元素であり、その下限を０．０１％に定めた。一方、過剰に添加した場合、ＴｉＣ の析出によって、逆に靱性が低下するので、その上限を０．０５％と定めた。望ましくは、０．０１〜０．０５％である。
【００５１】
ＮｂおよびＴｉは、鋼の細粒化のために少なくとも１種含有させる。
このような化学組成の残りは、Ｆｅおよび不純物であり、そのときの不純物としては、Ｎ、Ｃｕ、Ｎｉなどが挙げられ、それらは合計量で０．３ ％以下程度は許容される。
【００５２】
かかる化学組成をもった鋼は、適宜溶製されてから、例えば連続鋳造法によって鋳片とされ、次いで、熱間圧延、さらに必要により冷間圧延を行って所望形態の鋼材として使用される。このときの鋼材の形態としては、管材、板材、形材などがあり、所期の耐水素脆性が発揮される限り、特に制限はされない。
【００５３】
次に、このような本発明にかかる鋼材、特にシームレス鋼管の製造方法について説明する。
連続鋳造法により得られた鋳片は、例えば１１００〜１３００℃という適宜温度に加熱され、または保持され、熱間圧延が行われる。本発明においてシームレス鋼管を製造するには、熱間圧延は、通常、マンネスマン製管法によって行う。それ以外の圧延方式でシームレス鋼管の製造を行ってもよく、本発明においては特に制限されない。
【００５４】
最終仕上圧延温度
熱間圧延に際し、最終仕上圧延温度が低いと、ＭｎＳ やＣａ系複合介在物が伸びて疲労亀裂の起点となる可能性が高いので、本発明にあっては、その下限を８５０ ℃に定めた。 また、熱間圧延終了後には、その好適態様では焼入れを行うことから、１１００℃を超える温度域から焼入れを行うと、鋼の組織が粗粒化し、靱性の低下を招くので、その上限を１１００℃と定めた。 望ましくは、９００ ℃以上１０５０℃以下である。
【００５５】
焼戻し温度
熱間圧延終了後には、上述のように焼入れ処理を行い、次いで、それに続いて焼戻し処理を行う。そのときの焼戻し温度は、５００ ℃以上でよい、望ましくは、６００ ℃以上である。
【００５６】
所要の熱処理を終えたシームレス鋼管は、次いで、適宜後処理を行って、製品とされる。
次に、本発明の作用効果について、実施例によってさらに具体的に説明する。
【００５７】
【実施例】
本例では、実際の高圧水素ガス環境下で試験を行うことは困難であるため、ＨＩＣ を起こさない程度の微量の水素を電気的にチャージし、高圧水素ガス環境の代替とした。
【００５８】
すなわち、表１および表２に記載の化学組成の鋼を溶製し、仕上げ温度９５０ ℃で熱間圧延を行い、熱延後、そのまま焼入れを行い、次いで６５０ ℃で焼戻し処理を行った。得られた鋼板から寸法：３０ｍｍ （幅） ×１００ｍｍ（長さ） の試験片を切り出して水素ガスチャージ処理を行った。
【００５９】
水素ガスチャージ条件は以下の通りである。
３％ＮａＣｌａｇ、
１．２ＶｖｓＡｇ／Ａｇ／ＡｇＣｌ 、
かかる水素環境下に試験片を常温、２００ｈの期間保持した。試験片の厚みは２ｍｍであった。
【００６０】
この試験片を１００ ℃／ｈで昇温分析し、４００ ℃までに放出される拡散性水素量と４００ ℃から８００ ℃までに放出される非拡散性水素量とを測定し、拡散性水素濃度比を求めた。
【００６１】
結果は、表１、表２にまとめて示す。
これらの結果から、本願発明が規定する鋼の組成とＣａ／ Ｓの範囲の場合には、拡散性水素濃度比が７０％以下となることを確認した。
【００６２】
また、Ｖを添加することにより、拡散性水素濃度比が６０％以下となることを確認した。
【００６３】
【表１】
【表２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる鋼を用いることによって例えば７５ＭＰａ という高圧水素環境下で使用するガスボンベ、配管、周辺機器を構成することができ、長期間の使用によっても水素脆化の起こるおそれはなく、したがって、高圧水素として保持することで多量の水素を貯蔵できるガスボンベなとが製造できるなと、今日のように水素エネルギーが注目されている状況下からは、本発明の意義は特に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】湿潤Ｈ２Ｓ 環境下での鋼中に環境中から侵入する水素量とＣａ／Ｓの比との関係を模式的に示すグラフである。
【図２】湿潤Ｈ２Ｓ 環境下での鋼中にトラップされる水素量とＣａ／Ｓの比との関係を模式的に示すグラフである。
【図３】高圧水素ガス環境下での鋼中に環境中から侵入する水素量とＣａ／Ｓの比との関係を模式的に示すグラフである。
【図４】高圧水素ガス環境下での鋼中にトラップされる水素量とＣａ／Ｓの比との関係を模式的に示すグラフである。
Claims (6)
- 質量％にて、
Ｃ：０．０３ 〜０．１８％、Ｓｉ：０．１〜０．５ ％、Ｍｎ：０．２〜１．８ ％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．００２ 〜０．０２％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１ 〜０．１０％、Ｃａ：０．００１〜０．１０％を含み、 Ｃａ／Ｓ：１．５未満または１１以上であり、残部Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有する、高圧水素環境下で使用される鋼。 - 質量％にて、
Ｃ：０．０３ 〜０．１８％、Ｓｉ：０．１〜０．５ ％、Ｍｎ：０．２〜１．８ ％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．００２ 〜０．０２％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１ 〜０．１０％、Ｃａ：０．００１〜０．１０％、Ｖ：０．０３〜０．３ ％を含み、 Ｃａ／Ｓ：１．５未満または１１以上であり、残部Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有する、高圧水素環境下で使用される鋼。 - 前記化学組成が、そのＦｅの一部に代えて、さらに、Ｃｒ：０．２５ 〜２．５ ％、Ｍｏ：０．１〜１．２ ％、およびＢ：０．０００２〜０．００２ ％の中から選んだ１種あるいは２種以上を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の鋼。
- 前記化学組成が、そのＦｅの一部に代えて、さらに、Ｎｂ：０．０１ 〜０．０３％およびＴｉ：０．０１ 〜０．０５％の中から選んだ１種あるいは２種を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の鋼。
- 請求項１ないし４のいずれかに記載の化学組成を有する鋼よりなる、高圧水素環境下で使用されるシームレス鋼管。
- 請求項１ないし４のいずれかに記載の化学組成を有する鋼を用い、熱間圧延による製管を行い、その際に、最終仕上圧延温度が８５０ ℃以上１１００℃以下であって、最終仕上圧延後そのまま焼き入れを行い、得られたシームレス鋼管に引き続いて５００ ℃以上で焼戻を行うことを特徴とする、高圧水素環境下で使用されるシームレス鋼管の製造方法。
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|---|---|
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009025314A1 (ja) | 2007-08-21 | 2009-02-26 | The Japan Steel Works, Ltd. | 耐高圧水素環境脆化特性に優れた高強度低合金鋼およびその製造方法 |
| WO2009038160A1 (ja) * | 2007-09-19 | 2009-03-26 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 高圧水素ガス環境用低合金鋼および高圧水素用容器 |
| WO2009139420A1 (ja) | 2008-05-13 | 2009-11-19 | 株式会社日本製鋼所 | 耐高圧水素環境脆化特性に優れた高強度低合金鋼およびその製造方法 |
| JP2012107332A (ja) * | 2010-10-28 | 2012-06-07 | Jfe Steel Corp | 高圧水素貯蔵用鋼材 |
| WO2014156187A1 (ja) | 2013-03-29 | 2014-10-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼材および水素用容器ならびにそれらの製造方法 |
| WO2014156188A1 (ja) | 2013-03-29 | 2014-10-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 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 |
| CN109385570A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-02-26 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高强钢板及其制造方法 |
| KR20200038327A (ko) | 2015-09-17 | 2020-04-10 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 고압 수소 가스 중의 내수소 취화 특성이 우수한 수소용 강 구조물 및 그 제조 방법 |
| WO2020137812A1 (ja) | 2018-12-26 | 2020-07-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高圧水素ガス環境用鋼材および高圧水素ガス環境用鋼構造物ならびに高圧水素ガス環境用鋼材の製造方法 |
| CN114396512A (zh) * | 2022-03-24 | 2022-04-26 | 浙江大学 | 一种抗氢脆金属丝增强复合管 |
| KR20240096156A (ko) | 2022-12-19 | 2024-06-26 | 주식회사 포스코 | 고압수소 저장용기용 강재 및 그 제조방법 |
-
2003
- 2003-06-10 JP JP2003165672A patent/JP2005002386A/ja not_active Withdrawn
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8313589B2 (en) | 2007-08-21 | 2012-11-20 | The Japan Steel Works, Ltd. | High-strength low-alloy steel excellent in high-pressure hydrogen environment embrittlement resistance characteristics and method for producing the same |
| WO2009025314A1 (ja) | 2007-08-21 | 2009-02-26 | The Japan Steel Works, Ltd. | 耐高圧水素環境脆化特性に優れた高強度低合金鋼およびその製造方法 |
| WO2009038160A1 (ja) * | 2007-09-19 | 2009-03-26 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 高圧水素ガス環境用低合金鋼および高圧水素用容器 |
| KR101187511B1 (ko) | 2007-09-19 | 2012-10-02 | 수미도모 메탈 인더스트리즈, 리미티드 | 고압 수소 가스 환경용 저합금강 및 고압 수소용 용기 |
| US8663400B2 (en) | 2007-09-19 | 2014-03-04 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Low alloy steel for high-pressure hydrogen gas environment and container for high-pressure hydrogen |
| US8974612B2 (en) | 2008-05-13 | 2015-03-10 | The Japan Steel Works, Ltd. | High-strength low-alloy steel excellent in high-pressure hydrogen environment embrittlement resistance characteristics and method for producing the same |
| WO2009139420A1 (ja) | 2008-05-13 | 2009-11-19 | 株式会社日本製鋼所 | 耐高圧水素環境脆化特性に優れた高強度低合金鋼およびその製造方法 |
| US10227682B2 (en) | 2008-05-13 | 2019-03-12 | The Japan Steel Works, Ltd. | High-strength low-alloy steel excellent in high-pressure hydrogen environment embrittlement resistance characteristics and method for producing the same |
| JP2012107332A (ja) * | 2010-10-28 | 2012-06-07 | Jfe Steel Corp | 高圧水素貯蔵用鋼材 |
| KR101730432B1 (ko) | 2013-03-29 | 2017-04-26 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 강재 및 수소용 용기 그리고 그들의 제조 방법 |
| WO2014156188A1 (ja) | 2013-03-29 | 2014-10-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 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 |
| US10106875B2 (en) | 2013-03-29 | 2018-10-23 | Jfe Steel Corporation | Steel material, hydrogen container, method for producing the steel material, and method for producing the hydrogen container |
| WO2014156187A1 (ja) | 2013-03-29 | 2014-10-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼材および水素用容器ならびにそれらの製造方法 |
| KR20200038327A (ko) | 2015-09-17 | 2020-04-10 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 고압 수소 가스 중의 내수소 취화 특성이 우수한 수소용 강 구조물 및 그 제조 방법 |
| CN109385570A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-02-26 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高强钢板及其制造方法 |
| WO2020137812A1 (ja) | 2018-12-26 | 2020-07-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高圧水素ガス環境用鋼材および高圧水素ガス環境用鋼構造物ならびに高圧水素ガス環境用鋼材の製造方法 |
| KR20210094029A (ko) | 2018-12-26 | 2021-07-28 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 고압 수소 가스 환경용 강재 및 고압 수소 가스 환경용 강 구조물 그리고 고압 수소 가스 환경용 강재의 제조 방법 |
| CN114396512A (zh) * | 2022-03-24 | 2022-04-26 | 浙江大学 | 一种抗氢脆金属丝增强复合管 |
| CN114396512B (zh) * | 2022-03-24 | 2022-10-28 | 浙江大学 | 抗氢脆金属丝增强复合管用于长距离输送高压氢气的方法 |
| KR20240096156A (ko) | 2022-12-19 | 2024-06-26 | 주식회사 포스코 | 고압수소 저장용기용 강재 및 그 제조방법 |
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