JP2006077330A - Boiler steel with excellent electric weldability, and electric welded boiler steel pipe using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボイラ用鋼およびそれを使用した電縫ボイラ鋼管に関するものであり、さらに詳しくは高温・高圧環境下で使用するクリープ破断強度に優れ、かつ電縫溶接部特性に優れたボイラ用鋼および電縫溶接部特性に優れた電縫ボイラ鋼管に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to boiler steel and an electric-welded boiler steel pipe using the same, and more specifically, boiler steel excellent in creep rupture strength used in high-temperature and high-pressure environments and excellent in electric-welded welded portion characteristics. Further, the present invention relates to an ERW boiler steel pipe excellent in ERW welded portion characteristics.
一般に、ボイラ用、化学工業用、原子力用等の高温耐熱耐圧部材にはオーステナイト系ステンレス鋼、Ｃｒ含有量が９〜１２％（％は重量％を意味する。以下同じ。）の高Ｃｒフェライト鋼、Ｃｒ含有量が２．２５％以下の低Ｃｒフェライト鋼あるいは炭素鋼等の材料が用いられている。そして、これらは対象となる部材の使用温度、圧力等の使用環境と経済性を考慮して適宜選択される。 In general, high temperature heat and pressure resistant members for boilers, chemical industries, nuclear power, etc. are austenitic stainless steel, and Cr content is 9 to 12% (% means% by weight; the same applies hereinafter). A material such as low Cr ferritic steel or carbon steel having a Cr content of 2.25% or less is used. These are appropriately selected in consideration of the use environment such as the use temperature and pressure of the target member and the economy.
ところで、これら材料のうちのＣｒ含有量が２．２５％以下の低Ｃｒフェライト鋼の特徴としては、Ｃｒを含有しているため炭素鋼に比べて耐酸化性、高温耐食性および高温強度に優れることや、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて格段に安価で、かつ熱膨張係数が小さくて応力腐食割れを起こさないこと、さらには高Ｃｒフェライト鋼に比べても安価であって靭性、熱伝導性および溶接性に優れることが挙げられる。 By the way, among these materials, as a feature of low Cr ferritic steel having a Cr content of 2.25% or less, since it contains Cr, it is superior in oxidation resistance, high temperature corrosion resistance and high temperature strength compared to carbon steel. In addition, it is much cheaper than austenitic stainless steel, has a low thermal expansion coefficient and does not cause stress corrosion cracking, and is also cheaper than high Cr ferritic steel, toughness, thermal conductivity and welding It is excellent in property.
このような低Ｃｒフェライト鋼の代表例として、ＪＩＳに規格されているSTBA20，STBA22，STBA23，STBA24等が知られており、通常Ｃｒ−Ｍｏ鋼と総称されている。また、高温強度を向上させる目的で析出強化元素であるＶ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｂを添加した低Ｃｒフェライト鋼が、下記特許文献１〜１０等の公報で提案されている。
As typical examples of such low Cr ferritic steels, STBA20, STBA22, STBA23, STBA24, etc., which are standardized by JIS, are known, and are generally collectively referred to as Cr—Mo steel. In addition, low Cr ferritic steels to which precipitation strengthening elements V, Nb, Ti, Ta, and B are added for the purpose of improving high temperature strength are proposed in the following
さらに、析出強化型の低Ｃｒフェライト鋼として、タービン用材料である１Ｃｒ−１Ｍｏ−０．２５Ｖ鋼や、高速増殖炉用構造材料である２．２５Ｃｒ−１Ｍｏ−Ｎｂ鋼等が良く知られている。しかし、これらの低Ｃｒフェライト鋼は、高Ｃｒフェライト鋼やオーステナイト系ステンレス鋼に比べると高温での耐酸化性、耐食性に劣り、また高温強度も低いため、５５０℃以上での使用に問題がある。 Further, as precipitation strengthening type low Cr ferritic steel, 1Cr-1Mo-0.25V steel, which is a material for turbines, 2.25Cr-1Mo-Nb steel, which is a structural material for fast breeder reactors, and the like are well known. . However, these low Cr ferritic steels are inferior in oxidation resistance and corrosion resistance at high temperatures and low in high temperature strength compared to high Cr ferritic steels and austenitic stainless steels, and have problems in use at 550 ° C. or higher. .
そこで、５５０℃以上の高温でのクリ−プ強度を改善するため、特許文献１１,１２には、Ｗの多量添加やＣｕとＭｇの複合添加を行った低Ｃｒフェライト鋼が提案されている。また、特許文献１３には、５５０℃以上の高温でのクリープ強度を改善し、併せて高強度化に伴う靭性低下を抑制するため、Ｎ量を制限した上でＢを微量添加した低Ｃｒフェライト鋼が提案されている。
これらの材料を電縫溶接した場合、電縫溶接部には多数の高融点酸化物が生成し、電縫溶接時に内面に取り込まれ、電縫溶接部特性、つまり電縫溶接部の欠陥面積率が高く、５５０℃以上の高温環境下で電縫溶接部のクリープ破断強度、靭性等の特性が満足できず、電縫溶接鋼管用に適材とはいえない。従って、５５０℃以上の高温で使用可能な低Ｃｒフェライト鋼はシームレス鋼管である。しかしシームレス鋼管は、製造コストが高く、経済的にも有用な材料とはいえない。 When these materials are electro-welded, a large number of high-melting-point oxides are generated in the electro-welded weld and are taken into the inner surface during electro-welding. Therefore, it cannot satisfy the characteristics such as creep rupture strength and toughness of the ERW welded part in a high temperature environment of 550 ° C. or higher, and is not suitable for ERW welded steel pipe. Therefore, the low Cr ferritic steel that can be used at a high temperature of 550 ° C. or higher is a seamless steel pipe. However, seamless steel pipes are expensive to manufacture and are not economically useful materials.
このような技術の状況に鑑みて本発明は、Ｃｒ含有量が３．５％以下の低Ｃｒフェライト鋼（低Ｃｒフェライト系ボイラー用鋼）であって、高温長時間側で高いクリープ破断強度を示し、特に電縫溶接部に生成する欠陥の少ない電縫溶接性優れたボイラー用鋼、および該鋼を用いた電縫溶接部欠陥の少ない電縫ボイラー鋼管を提供することを目的とする。 In view of such a state of the art, the present invention is a low Cr ferritic steel (low Cr ferritic boiler steel) having a Cr content of 3.5% or less, and has a high creep rupture strength at a high temperature and a long time side. In particular, it is an object of the present invention to provide a steel for boilers having excellent electric resistance weldability with few defects generated in an electric resistance welded portion, and an electric resistance boiler steel pipe having less defects in electric resistance welded portions using the steel.
本発明は、５５０℃以上の高温でも使用可能であり、かつ、従来のシームレス鋼管と比較して製造コストが安く、経済的効果の高い電縫溶接ボイラー鋼管に関するものである。 本発明者らは低Ｃｒフェライト系ボイラ用鋼において、電縫溶接部に生成する欠陥が少なく、クリープ破断強度、靭性等の特性が良好な鋼および鋼管を得るために、鋭意検討を重ねた結果、電縫溶接時に生成するＳｉＯ2 ，ＭｎＯおよびＣｒ2 Ｏ3 の３元系混合酸化物が溶接欠陥の発生に大きく影響することがわかり、それぞれの混合酸化物の融点を低下させることにより、電縫溶接時に酸化物は溶融し、スラグ成分として溶接部からスクイズアウトでき、混合酸化物に起因する電縫溶接部の溶接欠陥が少なくなることが分かった。 The present invention relates to an electric resistance welded boiler steel pipe that can be used even at a high temperature of 550 ° C. or higher, has a low manufacturing cost, and has a high economic effect as compared with a conventional seamless steel pipe. As a result of intensive studies in order to obtain steels and steel pipes with low cracking strength, toughness and other properties, the present inventors have few defects generated in ERW welds in low Cr ferritic boiler steels. It can be seen that the ternary mixed oxides of SiO 2 , MnO and Cr 2 O 3 produced during electric resistance welding greatly affect the occurrence of welding defects, and by reducing the melting point of each mixed oxide, It was found that the oxide melts during sew welding and can be squeezed out from the weld as a slag component, resulting in fewer weld defects in the ERW weld due to the mixed oxide.
本発明は上記知見に基づいて成されたものであり、低Ｃｒフェライト系ボイラー用鋼についてはＳｉＯ2 ，ＭｎＯおよびＣｒ2 Ｏ3 の３元系状態図に基づいてＳｉ，ＭｎおよびＣｒの含有量の関係式を導き出し、それぞれの含有量を規定することでＳｉＯ2 ，ＭｎＯおよびＣｒ2 Ｏ3 の３元系混合酸化物の低融点化を図ることにより、電縫溶接部の溶接欠陥を低下させ、電縫溶接部クリープ特性、靭性の劣化を防止することを特徴とする。 The present invention has been made on the basis of the above knowledge, and the content of Si, Mn and Cr based on the ternary phase diagram of SiO 2 , MnO and Cr 2 O 3 for the low Cr ferritic boiler steel. By reducing the melting point of ternary mixed oxides of SiO 2 , MnO and Cr 2 O 3 by defining the respective contents, the weld defects in the ERW welds are reduced. Further, it is characterized by preventing deterioration of creep characteristics and toughness of an electric-welded welded portion.
すなわち、本発明は以下の構成を要旨とする。
（１）質量％で、
Ｃ ：０．０１〜０．２０％、 Ｓｉ ：０．０１〜１．０％、
Ｍｎ：０．１０〜２．０％ Ｃｒ：０．５〜３．５％を含有し、
Ｐ ：０．０３０％以下、 Ｓ ：０．０１０％以下、
Ｏ ：０．０２０％以下に制限し、
（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）を０．００５以上１．５以下とし、
残部がＦｅおよび不可避不純物からなると共に、電縫溶接時に生成するＳｉＯ2 、ＭｎＯおよびＣｒ2 Ｏ3 の混合酸化物の融点が１６００℃以下であることを特徴とする電縫溶接性に優れたボイラ用鋼。
（２）上記（１）項に記載の電縫ボイラ用鋼に、さらに質量％で、
Ｎｂ：０．００１〜０．５％、 Ｖ ：０．０２〜１．０％、
Ｎ ：０．００１〜０．０８％、 Ｂ ：０．０００３〜０．０１％、
Ａｌ：０．０１％以下を含有し、さらに、
Ｍｏ：０．０１〜２．０％、 Ｗ ：０．０１〜３．０％
の１種または２種を含有することを特徴とする。
（３）上記（１）または（２）項に記載のボイラ用鋼に、さらに質量％で、
Ｔｉ：０．００１〜０．０５％
を含有することを特徴とする。
（４）上記（１）または（２）項に記載のボイラ用鋼に、さらに質量％で、
Ｃｕ：０．１〜２．０％、 Ｎｉ：０．１〜２．０％、
Ｃｏ：０．１〜２．０％
の１種または２種以上を含有することを特徴とする。
（５）上記（１）または（２）項に記載のボイラ用鋼に、さらに質量％で、
Ｔｉ：０．００１〜０．０５％を含有し、かつ
Ｃｕ：０．１〜２．０％、 Ｎｉ：０．１〜２．０％、
Ｃｏ：０．１〜２．０％
の１種または２種以上を含有することを特徴とする。
（６）上記（１）〜（５）項のいずれか１項に記載のボイラ用鋼に、さらに質量％で、それぞれ０．００１〜０．２％のＬａ，Ｃａ，Ｙ，Ｃｅ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｒｅ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｓｂのうち１種以上を含有することを特徴とする。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) In mass%,
C: 0.01 to 0.20%, Si: 0.01 to 1.0%,
Mn: 0.10 to 2.0% Cr: 0.5 to 3.5%,
P: 0.030% or less, S: 0.010% or less,
O: limited to 0.020% or less,
(Si%) / (Mn% + Cr%) is set to 0.005 or more and 1.5 or less,
A boiler excellent in electro-weldability, wherein the balance is Fe and inevitable impurities, and the melting point of the mixed oxide of SiO 2 , MnO and Cr 2 O 3 produced during electro-welding is 1600 ° C. or less Steel.
(2) In addition to the electric resistance boiler steel described in the above item (1), further by mass%,
Nb: 0.001 to 0.5%, V: 0.02 to 1.0%,
N: 0.001 to 0.08%, B: 0.0003 to 0.01%,
Al: 0.01% or less, further,
Mo: 0.01-2.0%, W: 0.01-3.0%
It contains 1 type or 2 types of these.
(3) In the boiler steel according to the above (1) or (2), further in mass%,
Ti: 0.001 to 0.05%
It is characterized by containing.
(4) In the boiler steel according to the above (1) or (2), further in mass%,
Cu: 0.1-2.0%, Ni: 0.1-2.0%,
Co: 0.1 to 2.0%
1 type or 2 types or more are contained.
(5) In the boiler steel according to the above (1) or (2), further in mass%,
Ti: 0.001-0.05%, and Cu: 0.1-2.0%, Ni: 0.1-2.0%,
Co: 0.1 to 2.0%
1 type or 2 types or more are contained.
(6) In the boiler steel according to any one of the above items (1) to (5), 0.001 to 0.2% La, Ca, Y, Ce, Zr, It contains one or more of Ta, Hf, Re, Pt, Ir, Pd, and Sb.
（７）質量％で、
Ｃ ：０．０１〜０．２０％、 Ｓｉ：０．０１〜１．０％、
Ｍｎ：０．１０〜２．０％、 Ｃｒ：０．５〜３．５％を含有し、
Ｐ ：０．０３０％以下、 Ｓ ：０．０１０％以下、
Ｏ ：０．０２０％以下に制限し、
（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）を０．００５以上１．５以下とし、
残部がＦｅおよび不可避不純物からなると共に、電縫溶接時に生成するＳｉＯ2 、ＭｎＯおよびＣｒ2 Ｏ3 の３元系混合酸化物の面積率が０．１％以下である電縫溶接部からなることを特徴とする電縫溶接部の欠陥が少なく、クリープ破断強度および靭性に優れた電縫ボイラ鋼管。
（８）前記（７）項に記載の電縫ボイラ鋼管に、母材成分としてさらに、質量％で、
Ｎｂ：０．００１〜０．５％、 Ｖ ：０．０２〜１．０％、
Ｎ ：０．００１〜０．０８％、 Ｂ ：０．０００３〜０．０１％、
Ａｌ：０．０１％以下を含有し、さらに、
Ｍｏ：０．０１〜２．０％、 Ｗ ：０．０１〜３．０％
の１種または２種を含有することを特徴とする。
(7) By mass%
C: 0.01-0.20%, Si: 0.01-1.0%,
Mn: 0.10 to 2.0%, Cr: 0.5 to 3.5%,
P: 0.030% or less, S: 0.010% or less,
O: limited to 0.020% or less,
(Si%) / (Mn% + Cr%) is set to 0.005 or more and 1.5 or less,
The balance is made of Fe and inevitable impurities, and the area ratio of the ternary mixed oxide of SiO 2 , MnO and Cr 2 O 3 produced during ERW welding is 0.1% or less. An ERW boiler steel pipe with few creep defects and excellent creep rupture strength and toughness.
(8) In the electric-resistance-welded boiler steel pipe according to (7), further, as a base material component, in mass%,
Nb: 0.001 to 0.5%, V: 0.02 to 1.0%,
N: 0.001 to 0.08%, B: 0.0003 to 0.01%,
Al: 0.01% or less, further,
Mo: 0.01-2.0%, W: 0.01-3.0%
It contains 1 type or 2 types of these.
（９）前記（８）項に記載の電縫ボイラ鋼管に、母材成分としてさらに、質量％で、
Ｔｉ：０．００１〜０．０５％
を含有することを特徴とする。
（10）前記（８）項に記載の電縫ボイラ鋼管に、母材成分としてさらに、質量％で、
Ｃｕ：０．１〜２．０％、 Ｎｉ：０．１〜２．０％、
Ｃｏ：０．１〜２．０％
の１種または２種以上を含有することを特徴とする。
（11）前記（８）項に記載の電縫ボイラ鋼管に、母材成分としてさらに、質量％で、
Ｔｉ：０．００１〜０．０５％を含有し、かつ
Ｃｕ：０．１〜２．０％、 Ｎｉ：０．１〜２．０％、
Ｃｏ：０．１〜２．０％
の１種または２種以上を含有することを特徴とする。
（12）前記（８）〜（１１）項のいずれか１項に記載の電縫ボイラ鋼管に、母材成分としてさらに、質量％で、それぞれ０．００１〜０．２％のＬａ，Ｃａ，Ｙ，Ｃｅ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｒｅ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｓｂのうち１種以上を含有することを特徴とする。
(9) In the electric-resistance-welded boiler steel pipe according to (8), in addition as a base material component, in mass%,
Ti: 0.001 to 0.05%
It is characterized by containing.
(10) In the electric-resistance-welded boiler steel pipe described in (8) above, in addition as a base material component in mass%,
Cu: 0.1-2.0%, Ni: 0.1-2.0%,
Co: 0.1 to 2.0%
1 type or 2 types or more are contained.
(11) In the electric-resistance-welded boiler steel pipe described in (8) above, in addition as a base material component in mass%,
Ti: 0.001-0.05%, and Cu: 0.1-2.0%, Ni: 0.1-2.0%,
Co: 0.1 to 2.0%
1 type or 2 types or more are contained.
(12) In the electric-resistance-welded boiler steel pipe according to any one of (8) to (11) above, 0.001 to 0.2% of La, Ca, It is characterized by containing one or more of Y, Ce, Zr, Ta, Hf, Re, Pt, Ir, Pd, and Sb.
以上のように本発明によれば、高温・高圧環境下で使用するクリープ破断強度に優れ、かつ電縫溶接性に優たたボイラ鋼および電縫溶接部特性に優れた電縫ボイラ鋼管を製造でき、かつ製造コストが安く経済的な材料であり、産業の発展に寄与するところが極めて大である。 As described above, according to the present invention, boiler steel excellent in creep rupture strength and excellent in ERW weldability and ERW boiler steel pipe excellent in ERW weldability is manufactured in a high temperature / high pressure environment. It is an economical material that can be manufactured at low cost and contributes greatly to industrial development.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、低Ｃｒフェライト系ボイラ用鋼において、特に電縫溶接した場合に、電縫溶接部の欠陥および特性に大きな影響を与える、ＳｉＯ2 ，ＭｎＯとＣｒ2 Ｏ3 の３元系混合酸化物の融点を、３元系酸化物の状態図に基づき規定するＳｉ，ＭｎとＣｒの添加量の関係式によって制御し、電縫溶接部の溶接欠陥面積率を極めて低くし、電縫溶接部におけるクリープ特性、靭性等の劣化を防止することを特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention is a ternary mixed oxidation of SiO 2 , MnO and Cr 2 O 3 which has a great influence on defects and characteristics of an ERW weld, particularly in low-Cr ferritic boiler steel, especially when ERW welding is performed. The melting point of the object is controlled by the relational expression of the amount of Si, Mn and Cr specified based on the phase diagram of the ternary oxide, and the weld defect area ratio of the ERW weld is extremely reduced. It is characterized by preventing deterioration of creep characteristics, toughness and the like.
本発明は、低Ｃｒフェライト系ボイラ用鋼及びこの鋼を用いた電縫溶接ボイラー鋼管を対象とするが、これらの成分組成を前記のように限定した理由は次の通りである。
Ｃは、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｎｂと炭化物を形成し、高温強度の向上に寄与すると共、それ自体がオーステナイト安定化元素として組織を安定化する。
本発明鋼は、焼きならし・焼きもどし処理によってフェライトとマルテンサイト、ベイナイトおよびパーライトの混合した組織になるが、Ｃ含有量はこれらの組織のバランス制御のためにも重要である。
そして、Ｃ含有量が０．０１％未満では炭化物の析出量が不十分となると共に、δフェライト量が多くなりすぎて強度と靭性を損なう。一方、０．２０％を超えると炭化物が過剰に析出し、鋼が著しく硬化して加工性と溶接性を損なう。従って、Ｃ含有量は０．０１％以上０．２０％以下とした。
The present invention is directed to a low Cr ferritic boiler steel and an electric resistance welded boiler steel pipe using this steel. The reasons for limiting the composition of these components as described above are as follows.
C forms carbides with Cr, Fe, W, Mo, V, and Nb, contributes to the improvement of high temperature strength, and stabilizes the structure itself as an austenite stabilizing element.
The steel of the present invention becomes a mixed structure of ferrite, martensite, bainite and pearlite by normalizing / tempering treatment, and the C content is also important for controlling the balance of these structures.
When the C content is less than 0.01%, the amount of precipitated carbide is insufficient, and the amount of δ ferrite is excessively increased, which impairs strength and toughness. On the other hand, if it exceeds 0.20%, carbides are excessively precipitated, the steel is markedly hardened, and workability and weldability are impaired. Therefore, the C content is set to 0.01% or more and 0.20% or less.
Ｓｉは、脱酸剤として作用し、また鋼の耐水蒸気酸化特性を高める元素である。Ｓｉ含有量が０．０１％未満では不十分であり、１．０％を超えると靭性が著しく低下し、クリープ破断強度に対しても有害である。従って、Ｓｉ含有量は０．０１％以上１．０％以下とした。 Si is an element that acts as a deoxidizer and enhances the steam oxidation resistance of steel. If the Si content is less than 0.01%, it is insufficient, and if it exceeds 1.0%, the toughness is remarkably lowered, which is also harmful to the creep rupture strength. Therefore, the Si content is set to 0.01% to 1.0%.
Ｍｎは、脱酸のためのみでなく強度保持上も必要な元素である。効果を十分得るためには０．１０％以上の添加が必要であり、２．０％を超すとクリープ破断強度が低下する場合がある。従ってＭｎ含有量は０．１０％以上２．０％以下とした。 Mn is an element necessary not only for deoxidation but also for maintaining strength. In order to obtain the effect sufficiently, 0.10% or more must be added, and if it exceeds 2.0%, the creep rupture strength may decrease. Therefore, the Mn content is set to 0.10% or more and 2.0% or less.
Ｃｒは、低Ｃｒフェライト鋼の耐酸化性と高温耐食性の改善のために不可欠な元素であり、Ｃｒ含有量が０．５％未満ではこれらの効果が得られない。しかし、Ｃｒ含有量が３．５％を超えると、靭性、溶接性、熱伝導性が低くなって低Ｃｒフェライト鋼の利点が少なくなる。従って、Ｃｒ含有量は０．５％以上３．５％以下とした。 Cr is an indispensable element for improving the oxidation resistance and high temperature corrosion resistance of the low Cr ferritic steel. If the Cr content is less than 0.5%, these effects cannot be obtained. However, if the Cr content exceeds 3.5%, the toughness, weldability and thermal conductivity are lowered, and the advantages of the low Cr ferritic steel are reduced. Therefore, the Cr content is set to 0.5% to 3.5%.
ＮｂはＣ，Ｎと結合してＮｂ（Ｃ，Ｎ）の微細炭窒化物を形成し、クリープ破断強度の上に寄与する。特に、６２５℃以下では安定な微細析出物を形成してクリープ破断強度を著しく改善する効果がある。さらに、結晶粒を微細化し、靭性
の改善にも有効である。しかし、Ｎｂ含有量が０．００１％未満では上記効果が得られない。一方、Ｎｂ含有量が０．５％を超えると鋼が著しく硬化し、靭性、加工性、溶接性を損なうようになる。従って、Ｎｂ含有量は０．００１％以上０．５％以下とした。
Nb combines with C and N to form a fine carbonitride of Nb (C, N) and contributes to the creep rupture strength. In particular, at 625 ° C. or lower, there is an effect of remarkably improving the creep rupture strength by forming a stable fine precipitate. Furthermore, it is effective in making crystal grains fine and improving toughness. However, if the Nb content is less than 0.001%, the above effect cannot be obtained. On the other hand, if the Nb content exceeds 0.5%, the steel is markedly hardened and the toughness, workability and weldability are impaired. Therefore, the Nb content is set to 0.001% to 0.5%.
Ｖは、Ｎｂと同様にＣ，Ｎと結合してＮＶ（Ｃ，Ｎ）の微細炭窒化物を形成し、高温長間側のクリープ破断強度の向上に寄与するが、その含有量が０．０２％未満ではその効果は十分ではない。しかし、１．０％を超えてＶが添加されるとＶ（Ｃ，Ｎ）の析出量が過剰となり、かえって強度と靭性を損なうようになる。従って、Ｖ含有量は０．０２％以上１．０％以下とした。 V combines with C and N in the same manner as Nb to form a fine carbonitride of NV (C, N) and contributes to the improvement of the creep rupture strength on the high temperature long side. If it is less than 02%, the effect is not sufficient. However, when V is added exceeding 1.0%, the amount of precipitation of V (C, N) becomes excessive, and on the contrary, the strength and toughness are impaired. Therefore, the V content is set to 0.02% or more and 1.0% or less.
Ｎは、マトリックス中に固溶あるいは窒化物、炭窒化物として析出し、主にＶＮ，ＮｂＮまたはそれぞれの炭窒化物の形態をとって固溶強化にも析出強化にも寄与する。本発明では、Ｔｉと結合してＴｉＮ、さらにＢと結合してＢＮとして析出し、それぞれクリープ破断強度向上に寄与する。０．００１％未満の添加では強化への寄与がほとんどなく、また０．０８％を超えて添加すると、母材靭性と強度の低下が著しい。従って、Ｎ含有量は０．００１％以上０．０８％以下とした。 N precipitates in the matrix as a solid solution or as a nitride or carbonitride, and mainly takes the form of VN, NbN or the respective carbonitrides and contributes to solid solution strengthening and precipitation strengthening. In this invention, it couple | bonds with Ti and precipitates as TiN, and also couple | bonds with B as BN, and each contributes to improvement in creep rupture strength. Addition of less than 0.001% hardly contributes to strengthening, and if added over 0.08%, the base material toughness and strength are significantly reduced. Therefore, the N content is set to be 0.001% or more and 0.08% or less.
Ｂは、次に示す効果を確保するために添加される元素である。Ｃと共偏析するることにより微細炭化物（具体的にはＭ23Ｃ6 炭化物）を安定化する。低Ｃｒフェライト鋼においては、高温で長時間加熱されるとＭ23Ｃ6 炭化物にＷやＭｏが濃化することによってこれが粗大なＭ6 Ｃ炭化物へと変化し、クリ−プ強度および靭性の低下を招く。しかしながら、Ｂの添加によりＭ23Ｃ6 が安定化するので粗大炭化物Ｍ6 Ｃの析出が抑えられ、クリ−プ強度の低下が抑制される。しかし、Ｂ含有量が０．０００３％未満では上記の効果が得られず、一方、Ｂ含有量が０．０１％を超えるとＢが結晶粒界に過剰に偏析し、Ｃとの共偏析によって炭化物が凝集粗大化する場合があり、その結果として加工性、靭性および溶接性を著しく損ねることになる。従って、Ｂ含有量は０．０００３％以上０．０１％以下とした。 B is an element added to ensure the following effects. By co-segregating with C, fine carbide (specifically, M 23 C 6 carbide) is stabilized. In low Cr ferritic steel, when heated for a long time at a high temperature, W and Mo concentrate in the M 23 C 6 carbide, which changes to coarse M 6 C carbide, resulting in a decrease in creep strength and toughness. Invite. However, since M 23 C 6 is stabilized by addition of B, precipitation of coarse carbide M 6 C is suppressed, and a decrease in creep strength is suppressed. However, when the B content is less than 0.0003%, the above effect cannot be obtained. On the other hand, when the B content exceeds 0.01%, B is segregated excessively at the crystal grain boundary, and co-segregation with C results. Carbide may agglomerate and coarsen, and as a result, workability, toughness and weldability are significantly impaired. Therefore, the B content is set to 0.0003% or more and 0.01% or less.
Ａｌは、脱酸剤として有効であるが、特に０．０１％を超えると高温強度が低下するで、０．０１％以下とした。 Al is effective as a deoxidizing agent. However, when it exceeds 0.01%, the high-temperature strength decreases, so it was made 0.01% or less.
Ｍｏは、固溶強化と微細炭化物析出による強化の作用を有していてクリープ破断強度の向上に有効な元素であるので、必要に応じて含有できる。しかし、Ｍｏ含有量が０．０１％未満では上記効果が得られず、一方、２．０％を超えるとその効果が飽和するばかりか、溶接性、靭性を損なうようになる。従って、Ｍｏを添加する場合には０．０１％以上２．０％以下が好ましい。なお、ＭｏとＷとを複合添加する場合には、単独添加の場合に比べて鋼の強度が一段と向上し、特に高温クリープ破断強度が改善される。 Mo has an effect of strengthening by solid solution strengthening and fine carbide precipitation, and is an element effective for improving the creep rupture strength, and can be contained as necessary. However, if the Mo content is less than 0.01%, the above effect cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 2.0%, the effect is not only saturated but also weldability and toughness are impaired. Therefore, when adding Mo, 0.01% or more and 2.0% or less are preferable. In addition, when Mo and W are added in combination, the strength of the steel is further improved as compared with the case where it is added alone, and particularly, the high temperature creep rupture strength is improved.
Ｗは、固溶による強化作用と微細炭化物の析出による強化作用を発揮するので、クリープ破断強度の向上に有効な元素であるが、Ｗ含有量が０．０１％未満ではこれらの効果は得られない。一方、Ｗ含有量が３．０％を超えると鋼が著しく硬化し、靭性、加工性、溶接性を損なう。従って、Ｗ含有量は０．０１以上３．０％以下とした。なお、ＷはＭｏと複合添加することによって鋼の強度向上効果が顕著化することは既に述べた通りである。 W is an element effective for improving the creep rupture strength because it exerts a strengthening action by solid solution and a precipitation action of fine carbides, but these effects are obtained when the W content is less than 0.01%. Absent. On the other hand, if the W content exceeds 3.0%, the steel is markedly hardened and the toughness, workability and weldability are impaired. Therefore, the W content is set to 0.01 to 3.0%. In addition, as already described, W is combined with Mo and the effect of improving the strength of steel becomes remarkable.
Ｐ，Ｓ，Ｏは、本発明鋼においては不純物として混入してくるが、本発明の効果を発揮する上で、Ｐ，Ｓは強度を低下させ、Ｏは酸化物として析出して靭性を低下させるので、それぞれ上限値を０．０３０％、０．０１０％、０．０２０％とした。 P, S, and O are mixed as impurities in the steel of the present invention. In order to exert the effects of the present invention, P and S decrease the strength, and O precipitates as an oxide and decreases toughness. Therefore, the upper limit values were set to 0.030%, 0.010%, and 0.020%, respectively.
さらにＴｉは、ＣおよびＮと結合してＴｉ（Ｃ，Ｎ）を形成する。特に、Ｎとの結合力が強いため、固溶Ｎの固定に有効である。もっとも、後述するようにＢも固溶Ｎを固定する作用を有しているが、Ｃとの結合形態はＴｉとは大きく異なる。即ち、ＢはＦｅ，Ｃｒ，Ｗを主要成分とする炭化物中に偏析しやすく、過剰のＢが存在する場合にはこれら炭化物の凝集粗大化を促進する場合がある。これに対し、ＴｉはＣと単独に結合すると共にＴｉＮと複合析出するが、それ以上凝集粗大化が進むことはない。従って、Ｔｉは、Ｎを有効に固定し、同時に炭化物の相安定性に影響しない点で好ましい。
Ｔｉは、固溶Ｎ量を抑えることにより焼入れ性を向上させ、靭性，クリ−プ強度を向上させる。しかし、Ｔｉ含有量が０．００１％未満では前記の効果が得られず、一方、その含有量が０．０５％を超えるとＴｉ（Ｃ，Ｎ）の析出量が多くなって靭性が著しく損なわれるようになる。従って、Ｔｉの含有量は０．００１〜０．０５％が好ましい。
Further, Ti combines with C and N to form Ti (C, N). In particular, since the binding force with N is strong, it is effective for fixing solute N. Of course, as described later, B also has an action of fixing solute N, but the bonding form with C is greatly different from Ti. That is, B is easily segregated in carbides containing Fe, Cr, W as main components, and when excessive B exists, aggregation and coarsening of these carbides may be promoted. On the other hand, Ti binds to C alone and forms a composite precipitate with TiN, but coagulation coarsening does not proceed further. Therefore, Ti is preferable in that it fixes N effectively and does not affect the phase stability of the carbide at the same time.
Ti improves hardenability by suppressing the amount of dissolved N, and improves toughness and creep strength. However, if the Ti content is less than 0.001%, the above effect cannot be obtained. On the other hand, if the Ti content exceeds 0.05%, the precipitation amount of Ti (C, N) increases and the toughness is significantly impaired. It comes to be. Therefore, the Ti content is preferably 0.001 to 0.05%.
また、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏは、いずれも強力なオーステナイト安定化元素であり、特に大量のフェライト安定化元素、すなわちＣｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｓｉ等を添加する場合において、焼入れ組織もしくは焼入れ−焼きもどし組織を得るために必要であり、かつ有用である。同時にＣｕは高温耐食性の向上、Ｎｉは靭性の向上、Ｃｏは強度の向上にそれぞれ効果がある。いずれも０．１％以下では効果が不十分であり、２．０％を超えて添加する場合には、粗大な金属間化合物の析出もしくは粒界への偏析に起因する脆化が避けられない。従って、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ含有量はそれぞれ０．１％以上２．０％以下とした。 Cu, Ni, and Co are all strong austenite stabilizing elements, and particularly when a large amount of ferrite stabilizing elements, that is, Cr, W, Mo, Ti, Si, or the like is added, the quenched structure or the quenching- Necessary and useful for obtaining tempered tissue. At the same time, Cu is effective in improving high-temperature corrosion resistance, Ni is effective in improving toughness, and Co is effective in improving strength. In any case, the effect is insufficient at 0.1% or less, and when added over 2.0%, embrittlement due to precipitation of coarse intermetallic compounds or segregation at grain boundaries is inevitable. . Therefore, the Cu, Ni, and Co contents are 0.1% or more and 2.0% or less, respectively.
また、Ｌａ，Ｃａ，Ｙ，Ｃｅ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｒｅ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｓｂのようなこれらの元素は、不純物元素（Ｐ、Ｓ、Ｏ）とそれらの析出物（介在物）の形態制御を目的として必要に応じて添加される。これらの元素のうち少なくとも一種を、それぞれの元素について０．００１％以上添加することによって前記の不純物を安定で無害な析出物として固定し、強度と靭性を向上させる。０．００１％未満ではその効果が無く、０．２％を超えると介在物が増加し、かえって靭性を損なうので、それぞれの含有量は０．００１〜０．２％とする。 These elements such as La, Ca, Y, Ce, Zr, Ta, Hf, Re, Pt, Ir, Pd, and Sb are impurity elements (P, S, O) and their precipitates (inclusions). ) Is added as needed for the purpose of form control. By adding at least one of these elements in an amount of 0.001% or more for each element, the impurities are fixed as stable and harmless precipitates, and the strength and toughness are improved. If the content is less than 0.001%, the effect is not obtained. If the content exceeds 0.2%, inclusions increase and the toughness is deteriorated. Therefore, the respective contents are set to 0.001 to 0.2%.
本発明は、上記のように低Ｃｒフェライト系ボイラ用鋼の成分を規定すると共に、さらに、電縫溶接部に生成する欠陥が少なく、クリープ破断強度および靭性を良好にするために、ＳｉＯ2 ，ＭｎＯおよびＣｒ2 Ｏ3 の３元系混合酸化物の生成元素であるＳｉ，ＭｎおよびＣｒ含有量を下記（１）式で規定し制御する必要がある。
０．００５≦（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）≦１．５ ・・・（１）
但し、（Ｓｉ％），（Ｍｎ％），（Ｃｒ％）は夫々Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒの
含有量（質量％）を示す。
The present invention defines the components of the low Cr ferritic boiler steel as described above, and further has few defects generated in the ERW weld, and in order to improve the creep rupture strength and toughness, SiO 2 , The contents of Si, Mn, and Cr, which are generation elements of the ternary mixed oxide of MnO and Cr 2 O 3 , need to be defined and controlled by the following formula (1).
0.005 ≦ (Si%) / (Mn% + Cr%) ≦ 1.5 (1)
However, (Si%), (Mn%), and (Cr%) indicate the contents (mass%) of Si, Mn, and Cr, respectively.
本発明者らの実験から、低Ｃｒフェライト系ボイラ用鋼（Ｓｉ−Ｍｎ−低Ｃｒ成分系）では、ＳｉＯ2 ，ＭｎＯおよびＣｒ2 Ｏ3 の３元系混合酸化物が電縫溶接部の欠陥の発生に大きく影響するが、それらの混合酸化物の融点が１６００℃以下であれば、電縫溶接時には電縫溶接部中に酸化物として残らず、溶融し、スラグ成分としてスクイズアウトされるため、電縫溶接部の溶接欠陥が生じにくいことが分かった。 Experiments of the present inventors, the low Cr ferritic boiler steel (Si-Mn- low Cr component), ternary mixed oxides of SiO 2, MnO and Cr 2 O 3 is seam welded weld defects If the melting point of these mixed oxides is 1600 ° C. or less, it will not remain as an oxide in the ERW weld but melt and squeeze out as a slag component. As a result, it was found that the weld defect of the electric-welding welded portion is less likely to occur.
これらの酸化物の状態図を考えた場合、ＳｉＯ2 が多くなるほど混合酸化物は低融点化し、ＭｎＯおよび／またはＣｒ2 Ｏ3 が多くなるほど混合酸化物を高融点化する。本発明では、これらのことを考慮して、ＳｉＯ2 ，ＭｎＯおよびＣｒ2 Ｏ3 の生成元素であるＳｉ，ＭｎおよびＣｒの添加量を上記（１）式によって規定することによって、電縫溶接部欠陥および特性に大きな影響を与える混合酸化物の生成を制御する。 When considering the phase diagram of these oxides, the higher the SiO 2 , the lower the melting point of the mixed oxide, and the higher the MnO and / or Cr 2 O 3 , the higher the melting point of the mixed oxide. In the present invention, in consideration of these matters, the addition amount of Si, Mn, and Cr, which are the formation elements of SiO 2 , MnO, and Cr 2 O 3 , is defined by the above formula (1). Controls the formation of mixed oxides that have a large impact on defects and properties.
図１は、一般ボイラ用鋼および低Ｃｒフェライト系ボイラー用鋼における（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％）、または（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）と電縫溶接部の溶接欠陥面積率の関係を本発明鋼と従来鋼の場合で比較したものを示し、また図２はそのときの電縫溶接部の靭性と溶接欠陥面積率の関係を示す。ここで、電縫溶接部の溶接欠陥面積率は、電縫溶接部を光学顕微鏡で観察し、一般電ボイラ用鋼については、ＳｉＯ2 およびＭｎＯを主とする混合酸化物の総面積を測定し、低Ｃｒフェライト系ボイラ用鋼については、ＳｉＯ2 ，ＭｎＯおよびＣｒ2 Ｏ3 を主とするの混合酸化物を測定し、単位面積当たりの面積率を算出して、溶接欠陥面積率としたものである。また、靭性の測定は、電縫鋼管のＣ方向（円周方向Ｃ）に沿ってシャルピー試験片を採取し、１００℃でシャルピー試験を行った。 FIG. 1 shows (Si%) / (Mn%) or (Si%) / (Mn% + Cr%) and the weld defect area ratio of an ERW weld in general boiler steel and low Cr ferritic boiler steel. FIG. 2 shows the relationship between the toughness of the ERW weld and the weld defect area ratio at that time. Here, the weld defect area ratio of the ERW welded portion is obtained by observing the ERW welded portion with an optical microscope and measuring the total area of the mixed oxide mainly composed of SiO 2 and MnO for steel for general electric boilers. For low-Cr ferritic boiler steel, mixed oxides mainly composed of SiO 2 , MnO and Cr 2 O 3 were measured, and the area ratio per unit area was calculated as the weld defect area ratio. It is. In addition, the toughness was measured by collecting a Charpy test piece along the C direction (circumferential direction C) of the ERW steel pipe and performing a Charpy test at 100 ° C.
図１および２から上記（１）式に示された（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）の値が０．００５未満の場合、ＭｎＯおよび／またはＣｒ2 Ｏ3 の酸化物が電縫溶接部に残留し、溶接欠陥の原因となるため、電縫溶接部のクリープ破段強度および靭性が劣化する。また、上記式の値が１．５を超える場合、ＳｉＯ2 の酸化物が電縫溶接部に残留し、溶接欠陥の原因となるため、電縫溶接部のクリープ破断強度および靭性が劣化する。従って本発明では、上記（１）式の上、下限値を夫々１．５，０．００５に限定する。 When the value of (Si%) / (Mn% + Cr%) shown in the above formula (1) from FIGS. 1 and 2 is less than 0.005, the oxide of MnO and / or Cr 2 O 3 is electrowelded. Since it remains in the part and causes welding defects, the creep rupture strength and toughness of the ERW welded part deteriorate. On the other hand, when the value of the above formula exceeds 1.5, the oxide of SiO 2 remains in the ERW weld and causes a welding defect, so that the creep rupture strength and toughness of the ERW weld deteriorate. Therefore, in the present invention, the upper and lower limits of the above formula (1) are limited to 1.5 and 0.005, respectively.
また、上記の成分を有する本発明鋼を用いた電縫ボイラ鋼管は、その電縫溶接部中のＳｉＯ2 ，ＭｎＯおよびＣｒ2 Ｏ3 の３元系混合酸化物の面積率が０．１％以下であることが必要である。上記の３元系混合酸化物の面積率が０．１％を超えると電縫溶接部の溶接欠陥面積率が０．１％超になり、クリープ破段強度および靭性が劣化するため、上限を０．１％とする。 In addition, the ERW boiler steel pipe using the steel of the present invention having the above components has an area ratio of the ternary mixed oxide of SiO 2 , MnO and Cr 2 O 3 in the ERW welded portion of 0.1%. It is necessary that: If the area ratio of the ternary mixed oxide exceeds 0.1%, the weld defect area ratio of the ERW weld will exceed 0.1%, and the creep fracture strength and toughness will deteriorate. 0.1%.
表１から表３に示す化学成分の各鋼を１５０kg真空溶解炉で溶解し、鋳造して得たインゴットを１０５０〜１３００℃で加熱、圧延し、厚さ３、５、１０、１５および２０mmの板とした。圧延終了温度は全て９００〜１０００℃の間となるように制御した。次に熱処理は、全て固溶化熱処理を施し、さらに７８０℃×１hr→空冷の焼戻し処理をした。そして、熱処理後の各鋼の母材および電縫溶接部特性を、クリープ破断試験，シャルピー衝撃試験，溶接欠陥面積率測定により評価した。この場合、溶接欠陥面積率測定に用いた試験片の焼戻し処理前後での電縫溶接部破面酸化物形態等は変化しない。 Ingots obtained by melting and casting each steel having chemical components shown in Tables 1 to 3 in a 150 kg vacuum melting furnace are heated and rolled at 1050 to 1300 ° C., and have thicknesses of 3, 5, 10, 15, and 20 mm. A board was used. The rolling end temperature was controlled to be between 900 and 1000 ° C. Next, all the heat treatments were solution heat treatments, and further tempered by 780 ° C. × 1 hr → air cooling. Then, the base metal and ERW weld properties of each steel after the heat treatment were evaluated by creep rupture test, Charpy impact test, and weld defect area ratio measurement. In this case, the shape of the fracture surface oxide of the ERW weld before and after the tempering treatment of the test piece used for the measurement of the weld defect area ratio does not change.
なお、評価試験の中、クリープ破断試験にはφ６mm×ＧＬ３０mmの引張試験片を用いた。また、５５０℃および６００℃で最長１５０００hrの試験を行い、外挿して５５０℃および６００℃×１０万時間のクリープ破断強度を求めた。シャルピー衝撃試験では１０mm×１０mm×５５mmの２mmＶノッチ試験片（ＪＩＳ４号試験片）を用い、延性−脆性破面遷移温度（vTrs）を求めた。溶接欠陥面積率測定は、１００℃でシャルピー試験を行った試験片を用い、光学顕微鏡にて測定した。 In the evaluation test, a tensile test piece of φ6 mm × GL30 mm was used for the creep rupture test. Further, tests were conducted at 550 ° C. and 600 ° C. for a maximum of 15000 hr, and extrapolated to obtain creep rupture strength at 550 ° C. and 600 ° C. × 100,000 hours. In the Charpy impact test, a 10 mm × 10 mm × 55 mm 2 mm V notch test piece (JIS No. 4 test piece) was used to determine the ductile-brittle fracture surface transition temperature (vTrs). The weld defect area ratio was measured with an optical microscope using a test piece subjected to a Charpy test at 100 ° C.
表１および表２には本発明鋼の化学成分と評価結果、また表３には比較鋼の化学成分と評価結果を示す。本発明鋼（No．３〜５，７〜８４）は比較鋼（No．１０１〜１２６）に比べていずれの特性も優れていることが判る。 Tables 1 and 2 show the chemical composition and evaluation results of the steel of the present invention, and Table 3 shows the chemical composition and evaluation results of the comparative steel. It can be seen that the steels of the present invention (Nos. 3 to 5, 7 to 84) are superior in all properties as compared with the comparative steels (Nos. 101 to 126).
比較鋼の鋼番１０５，１０９，１１３，１２１および１２５の場合、Ｓｉ含有量が０．０１％未満では鋼の耐水蒸気酸化特性が不十分であり、１．０％を超えると靭性が著しく低下し、クリープ破断強度に対しても有害である。
比較鋼の鋼番１０６，１１０，１１４，１１５，１１８，１２２および１２６の場合、強度を十分得るためには０．１０％以上のＭｎ添加が必要であり、２．０％を超すとクリープ破断強度が低下する場合がある。
比較鋼の鋼番１０３，１０７，１１１，１１５，１１９および１２３の場合、低Ｃｒフェライト鋼の耐酸化性と高温耐食性の改善のためにＣｒが不可欠な元素であり、Ｃｒ含有量が０．５％未満ではこれらの効果が得られない。一方、Ｃｒ含有量が３．５％を超えると、靭性、溶接性、熱伝導性が低くなって低Ｃｒフェライト鋼の利点が少なくなる。
In the case of comparative steel numbers 105, 109, 113, 121, and 125, if the Si content is less than 0.01%, the steam oxidation resistance of the steel is insufficient, and if it exceeds 1.0%, the toughness is significantly reduced. It is also harmful to the creep rupture strength.
In the case of steel numbers 106, 110, 114, 115, 118, 122 and 126, which are comparative steels, Mn addition of 0.10% or more is necessary to obtain sufficient strength. The strength may decrease.
In the case of steel numbers 103, 107, 111, 115, 119 and 123, which are comparative steels, Cr is an indispensable element for improving the oxidation resistance and high temperature corrosion resistance of the low Cr ferritic steel, and the Cr content is 0.5. If it is less than%, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Cr content exceeds 3.5%, the toughness, weldability and thermal conductivity are lowered, and the advantages of the low Cr ferritic steel are reduced.
比較鋼の鋼番１０２，１０４，１０８，１１２，１１６，１２０，１２３，１２４および１２５の場合、（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）の値が０．００５未満の場合、ＭｎＯやＣｒ2 Ｏ3 の酸化物が電縫溶接部に残留し、溶接欠陥の原因となり、溶接部の強度、靭性等の特性が劣化する。また、（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）の値が１．５を超える場合、ＳｉＯ2 の酸化物が電縫溶接部に残留し、溶接欠陥の原因となり、溶接部の強度、靭性等の特性が劣化する。
比較鋼の鋼番１０１，１１６，１１７，１２３，１２４および１２６の場合、Ｃ含有量が０．０１％未満では炭化物の析出が不十分となると共に、δフェライト量が多くなり過ぎて強度と靭性を損なう。一方、０．２０％を超えると炭化物が過剰に析出し、鋼が著しく硬化して加工性と溶接性を損なう。
In the case of the steel numbers 102, 104, 108, 112, 116, 120, 123, 124 and 125 of the comparative steel, when the value of (Si%) / (Mn% + Cr%) is less than 0.005, MnO or Cr 2 O 3 oxide remains in the ERW weld, causing weld defects and degrading properties such as strength and toughness of the weld. Further, when the value of (Si%) / (Mn% + Cr%) exceeds 1.5, the oxide of SiO 2 remains in the ERW weld, causing weld defects, the strength of the weld, toughness, etc. The characteristics of the will deteriorate.
In the case of steel numbers 101, 116, 117, 123, 124 and 126, which are comparative steels, if the C content is less than 0.01%, precipitation of carbides becomes insufficient, and the amount of δ ferrite increases so much that strength and toughness. Damage. On the other hand, if it exceeds 0.20%, carbides are excessively precipitated and the steel is markedly hardened, thereby impairing workability and weldability.
Claims (12)
Ｃ ：０．０１〜０．２０％、
Ｓｉ：０．０１〜１．０％、
Ｍｎ：０．１０〜２．０％
Ｃｒ：０．５〜３．５％
を含有し、
Ｐ ：０．０３０％以下、
Ｓ ：０．０１０％以下、
Ｏ ：０．０２０％以下
に制限し、
（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）を０．００５以上１．５以下
とし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなると共に、電縫溶接時に生成するＳｉＯ2 、ＭｎＯおよびＣｒ2 Ｏ3 の混合酸化物の融点が１６００℃以下であることを特徴とする電縫溶接性に優れたボイラ用鋼。 % By mass
C: 0.01-0.20%,
Si: 0.01 to 1.0%,
Mn: 0.10 to 2.0%
Cr: 0.5 to 3.5%
Containing
P: 0.030% or less,
S: 0.010% or less,
O: limited to 0.020% or less,
(Si%) / (Mn% + Cr%) is set to 0.005 or more and 1.5 or less, and the balance is composed of Fe and inevitable impurities, and mixed oxidation of SiO 2 , MnO and Cr 2 O 3 produced during ERW welding. Boiler steel excellent in electric resistance weldability, characterized in that the melting point of the product is 1600 ° C. or less.
Ｃ ：０．０１〜０．２０％、
Ｓｉ：０．０１〜１．０％、
Ｍｎ：０．１０〜２．０％
Ｃｒ：０．５〜３．５％、
Ｎｂ：０．００１〜０．５％、
Ｖ ：０．０２〜１．０％、
Ｎ ：０．００１〜０．０８％、
Ｂ ：０．０００３〜０．０１％、
Ａｌ：０．０１％以下
を含有し、さらに、
Ｍｏ：０．０１〜２．０％、
Ｗ ：０．０１〜３．０％
の１種または２種を含有し、
Ｐ ：０．０３０％以下、
Ｓ ：０．０１０％以下、
Ｏ ：０．０２０％以下
に制限し、
（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）を０．００５以上１．５以下
とし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなると共に、電縫溶接時に生成するＳｉＯ2 、ＭｎＯおよびＣｒ2 Ｏ3 の混合酸化物の融点が１６００℃以下であることを特徴とする電縫溶接性に優れたボイラ用鋼。 % By mass
C: 0.01-0.20%,
Si: 0.01 to 1.0%,
Mn: 0.10 to 2.0%
Cr: 0.5 to 3.5%
Nb: 0.001 to 0.5%,
V: 0.02 to 1.0%,
N: 0.001 to 0.08%,
B: 0.0003 to 0.01%
Al: 0.01% or less, further,
Mo: 0.01 to 2.0%,
W: 0.01-3.0%
1 type or 2 types of
P: 0.030% or less,
S: 0.010% or less,
O: limited to 0.020% or less,
(Si%) / (Mn% + Cr%) is set to 0.005 or more and 1.5 or less, and the balance is composed of Fe and inevitable impurities, and mixed oxidation of SiO 2 , MnO and Cr 2 O 3 produced during ERW welding. Boiler steel excellent in electric resistance weldability, characterized in that the melting point of the product is 1600 ° C. or less.
Ｔｉ：０．００１〜０．０５％
を含有することを特徴とする請求項２に記載の電縫溶接性に優れたボイラ用鋼。 In mass%, Ti: 0.001-0.05%
The boiler steel excellent in ERW weldability according to claim 2, comprising:
Ｃｕ：０．１〜２．０％、
Ｎｉ：０．１〜２．０％、
Ｃｏ：０．１〜２．０％
の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項２に記載の電縫溶接性に優れたボイラ用鋼。 % By mass, further Cu: 0.1-2.0%,
Ni: 0.1 to 2.0%,
Co: 0.1 to 2.0%
1 or 2 types or more of these are contained, The steel for boilers excellent in the electric-resistance-welding property of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
Ｔｉ：０．００１〜０．０５％
を含有し、かつ
Ｃｕ：０．１〜２．０％、
Ｎｉ：０．１〜２．０％、
Ｃｏ：０．１〜２．０％
の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項２に記載の電縫溶接性に優れたボイラ用鋼。 In mass%, Ti: 0.001-0.05%
Cu: 0.1 to 2.0%,
Ni: 0.1 to 2.0%,
Co: 0.1 to 2.0%
1 or 2 types or more of these are contained, The steel for boilers excellent in the electric-resistance-welding property of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
Ｃ ：０．０１〜０．２０％、
Ｓｉ：０．０１〜１．０％、
Ｍｎ：０．１０〜２．０％、
Ｃｒ：０．５〜３．５％
を含有し、
Ｐ ：０．０３０％以下、
Ｓ ：０．０１０％以下、
Ｏ ：０．０２０％以下
に制限し、
（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）を０．００５以上１．５以下
とし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなると共に、電縫溶接時に生成するＳｉＯ2 、ＭｎＯおよびＣｒ2 Ｏ3 の３元系混合酸化物の面積率が０．１％以下である電縫溶接部からなることを特徴とする電縫溶接部の欠陥が少なく、クリープ破断強度および靭性に優れた電縫ボイラ鋼管。 % By mass
C: 0.01-0.20%,
Si: 0.01 to 1.0%,
Mn: 0.10 to 2.0%,
Cr: 0.5 to 3.5%
Containing
P: 0.030% or less,
S: 0.010% or less,
O: limited to 0.020% or less,
(Si%) / (Mn% + Cr%) is 0.005 or more and 1.5 or less, the balance is Fe and inevitable impurities, and the ternary of SiO 2 , MnO and Cr 2 O 3 produced during ERW welding An ERW boiler steel pipe having few creep defects and excellent creep rupture strength and toughness, comprising an ERW weld having an area ratio of a mixed oxide of 0.1% or less.
Ｃ ：０．０１〜０．２０％、
Ｓｉ：０．０１〜１．０％、
Ｍｎ：０．１０〜２．０％
Ｃｒ：０．５〜３．５％、
Ｎｂ：０．００１〜０．５％、
Ｖ ：０．０２〜１．０％、
Ｎ ：０．００１〜０．０８％、
Ｂ ：０．０００３〜０．０１％、
Ａｌ：０．０１％以下
を含有し、さらに、
Ｍｏ：０．０１〜２．０％、
Ｗ ：０．０１〜３．０％
の１種または２種を含有し、
Ｐ ：０．０３０％以下、
Ｓ ：０．０１０％以下、
Ｏ ：０．０２０％以下
に制限し、
（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）を０．００５以上１．５以下
とし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなると共に、電縫溶接部におけるＳｉＯ2 、ＭｎＯおよびＣｒ2 Ｏ3 の３元系混合酸化物の面積率が０．１％以下である電縫溶接部からなることを特徴とする電縫溶接部の欠陥が少なく、クリープ破断強度および靭性に優れた電縫ボイラ鋼管。 % By mass
C: 0.01-0.20%,
Si: 0.01 to 1.0%,
Mn: 0.10 to 2.0%
Cr: 0.5 to 3.5%
Nb: 0.001 to 0.5%,
V: 0.02 to 1.0%,
N: 0.001 to 0.08%,
B: 0.0003 to 0.01%
Al: 0.01% or less, further,
Mo: 0.01 to 2.0%,
W: 0.01-3.0%
1 type or 2 types of
P: 0.030% or less,
S: 0.010% or less,
O: limited to 0.020% or less,
(Si%) / (Mn% + Cr%) is 0.005 or more and 1.5 or less, the remainder is made of Fe and inevitable impurities, and the ternary system of SiO 2 , MnO and Cr 2 O 3 in the ERW weld An ERW boiler steel pipe having few defects in an ERW weld and having excellent creep rupture strength and toughness, characterized by comprising an ERW weld having an area ratio of mixed oxide of 0.1% or less.
Ｔｉ：０．００１〜０．０５％
を含有することを特徴とする請求項８に記載の電縫溶接部の欠陥が少なく、クリープ破断強度および靭性に優れた電縫ボイラ鋼管。 Furthermore, as a base material component in mass%,
Ti: 0.001 to 0.05%
The electric-welded boiler steel pipe according to claim 8, wherein the electric-welded welded portion has few defects and is excellent in creep rupture strength and toughness.
Ｃｕ：０．１〜２．０％、
Ｎｉ：０．１〜２．０％、
Ｃｏ：０．１〜２．０％
の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項８に記載の電縫溶接部の欠陥が少なく、クリープ破断強度および靭性に優れた電縫ボイラ鋼管。 Furthermore, as a base material component in mass%,
Cu: 0.1 to 2.0%,
Ni: 0.1 to 2.0%,
Co: 0.1 to 2.0%
The electric-welded boiler steel pipe having few creep defects and excellent creep rupture strength and toughness according to claim 8.
Ｔｉ：０．００１〜０．０５％
を含有し、かつ
Ｃｕ：０．１〜２．０％、
Ｎｉ：０．１〜２．０％、
Ｃｏ：０．１〜２．０％
の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項８に記載の電縫溶接部の欠陥が少なく、クリープ破断強度および靭性に優れた電縫ボイラ鋼管。 Furthermore, as a base material component in mass%,
Ti: 0.001 to 0.05%
Cu: 0.1 to 2.0%,
Ni: 0.1 to 2.0%,
Co: 0.1 to 2.0%
The electric-welded boiler steel pipe having few creep defects and excellent creep rupture strength and toughness according to claim 8.
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