JP2898447B2 - 電子ビーム溶接特性の優れた圧力容器用鋼板 - Google Patents
電子ビーム溶接特性の優れた圧力容器用鋼板Info
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- JP2898447B2 JP2898447B2 JP3219294A JP21929491A JP2898447B2 JP 2898447 B2 JP2898447 B2 JP 2898447B2 JP 3219294 A JP3219294 A JP 3219294A JP 21929491 A JP21929491 A JP 21929491A JP 2898447 B2 JP2898447 B2 JP 2898447B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子ビーム溶接特性の優
れた圧力容器用鋼板に関するものである。
れた圧力容器用鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ボイラー・圧力容器設備の安全性、特に
水圧試験時の安全性に関して十分な配慮がなされ、圧力
容器用鋼板に対しても一定の靱性が必要とされる。その
要求は当然構造物の一部を構成する溶接部に対してもな
される。従来の圧力容器用鋼板の溶接は潜孤溶接（ＳＡ
Ｗ）が主体である。これらの溶接では板厚が厚くなるに
従って加速度的に積層数が増加していく。たとえば、板
厚１００ｍｍの材料では狭開先の施工をしてもＳＡＷ溶
接では２０パス以上の積層が必要となってくる。それに
伴う施工時間は膨大なものとなる。これらの溶接施工効
率の向上と靱性要求に答えるために、電子ビーム溶接の
適用が考えられるようになってきた。電子ビーム溶接は
従来のアーク溶接（ＳＡＷ溶接）と比べて、板厚５０ｍ
ｍを超える範囲でコスト的に有利な領域となり、板厚が
厚くなるほどその効果は大きくなる。ただ、電子ビーム
溶接は従来の溶接法と異なって、鋼板そのものを溶融さ
せ接合するものであるため、鋼板の製造に当たってはこ
の溶接部、特に靱性を考慮した成分設計を行う必要があ
る。これまで、圧力容器用鋼板に関する公知文献として
は、特開平２−７７５５７号、特開平２−７７５６１
号、特開平２−７７５６２号及び特開平２−２７７７４
３号公報があるが、さらに一層電子ビーム溶接部靱性の
優れた圧力容器用鋼板が求められている。
水圧試験時の安全性に関して十分な配慮がなされ、圧力
容器用鋼板に対しても一定の靱性が必要とされる。その
要求は当然構造物の一部を構成する溶接部に対してもな
される。従来の圧力容器用鋼板の溶接は潜孤溶接（ＳＡ
Ｗ）が主体である。これらの溶接では板厚が厚くなるに
従って加速度的に積層数が増加していく。たとえば、板
厚１００ｍｍの材料では狭開先の施工をしてもＳＡＷ溶
接では２０パス以上の積層が必要となってくる。それに
伴う施工時間は膨大なものとなる。これらの溶接施工効
率の向上と靱性要求に答えるために、電子ビーム溶接の
適用が考えられるようになってきた。電子ビーム溶接は
従来のアーク溶接（ＳＡＷ溶接）と比べて、板厚５０ｍ
ｍを超える範囲でコスト的に有利な領域となり、板厚が
厚くなるほどその効果は大きくなる。ただ、電子ビーム
溶接は従来の溶接法と異なって、鋼板そのものを溶融さ
せ接合するものであるため、鋼板の製造に当たってはこ
の溶接部、特に靱性を考慮した成分設計を行う必要があ
る。これまで、圧力容器用鋼板に関する公知文献として
は、特開平２−７７５５７号、特開平２−７７５６１
号、特開平２−７７５６２号及び特開平２−２７７７４
３号公報があるが、さらに一層電子ビーム溶接部靱性の
優れた圧力容器用鋼板が求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は以上の
点を鑑みなされたもので、電子ビーム溶接による溶接を
行っても溶接部の低温靱性の良好な電子ビーム溶接特性
の優れた圧力容器用鋼板を提供することにある。
点を鑑みなされたもので、電子ビーム溶接による溶接を
行っても溶接部の低温靱性の良好な電子ビーム溶接特性
の優れた圧力容器用鋼板を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は重量％で、Ｃ：
０．１３％以上０．１６％未満、Ｓｉ：０．０５〜０．
３０％、Ｍｎ：０．６％以上１．３０％未満、Ｐ：０．
００５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．００
４％以下、Ｎ：０．００４〜０．００８％、残部Ｆｅ、
及び不可避的不純物からなることを特徴とする電子ビー
ム溶接特性の優れた圧力容器用鋼板、及び重量％で、
Ｃ：０．１３％以上０．１６％未満、Ｓｉ：０．０５〜
０．３０％、Ｍｎ：０．６％以上１．３０％未満、Ｐ：
０．００５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．
００４％以下、Ｎ：０．００４〜０．００８％を基本成
分とし、さらに、Ｃｕ≦２．０％、Ｎｉ≦４．０％、Ｃ
ｒ≦１．０％、Ｍｏ≦１．０％、Ｎｂ≦０．１％、Ｖ≦
０．１％からなる強度改善元素群のうちの１種または２
種以上を含有させ、残部Ｆｅ、及び不可避的不純物から
なることを特徴とする電子ビーム溶接特性の優れた圧力
容器用鋼板である。
０．１３％以上０．１６％未満、Ｓｉ：０．０５〜０．
３０％、Ｍｎ：０．６％以上１．３０％未満、Ｐ：０．
００５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．００
４％以下、Ｎ：０．００４〜０．００８％、残部Ｆｅ、
及び不可避的不純物からなることを特徴とする電子ビー
ム溶接特性の優れた圧力容器用鋼板、及び重量％で、
Ｃ：０．１３％以上０．１６％未満、Ｓｉ：０．０５〜
０．３０％、Ｍｎ：０．６％以上１．３０％未満、Ｐ：
０．００５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．
００４％以下、Ｎ：０．００４〜０．００８％を基本成
分とし、さらに、Ｃｕ≦２．０％、Ｎｉ≦４．０％、Ｃ
ｒ≦１．０％、Ｍｏ≦１．０％、Ｎｂ≦０．１％、Ｖ≦
０．１％からなる強度改善元素群のうちの１種または２
種以上を含有させ、残部Ｆｅ、及び不可避的不純物から
なることを特徴とする電子ビーム溶接特性の優れた圧力
容器用鋼板である。
【０００５】
【作用】電子ビーム溶接は従来の溶接法のように溶接部
に別の材料を供給し、溶接部の特性向上を図るのではな
く、鋼板そのものを溶融させ溶接するものである。その
ため、鋼板製造にあたって細粒化などの方法により高靱
性を有する鋼板に調整させるが、これが高温で溶融され
るため靱性の低いものとなってしまう。特開平２−７７
５５７号、特開平２−７７５６１号、特開平２−７７５
６２号及び特開平２−２７７７４３号公報で示されてい
る知見は、電子ビーム溶接部の粒内、粒界に析出する粗
大な炭化物、窒化物が電子ビーム溶接部の靱性を低下さ
せるというものである。発明者らは、ここにおいて、電
子ビーム溶接部でさらに良好な靱性を有する鋼材を開発
すべく種々検討した結果、Ａｌを無添加にすることによ
り、電子ビーム溶接部に初析フェライトが析出しやすく
なる。さらに、この初析フェライトが析出サイトとなっ
て、次々にフェライトが析出する。これらの微細なフェ
ライトの析出により、シャルピー破面上の有効結晶粒が
微細化し、大幅に靱性が向上することを知見した。さら
に、靱性の低いものでは、溶接部の靱性を評価するシャ
ルピー試験の破壊の起点付近に凝固偏析に沿ったマイク
ロクラックが発生する。これが靱性を大幅に低下する。
つまり、電子ビーム溶接部の靱性向上のためには、マイ
クロクラックをなくすことが重要で、このためには、凝
固偏析軽減が必要であることを見出したものである。こ
の電子ビーム溶接部の凝固偏析を軽減するためには、Ｍ
ｎ，Ｐ，Ｎの含有量をある範囲に収めること、つまり、
これらの効果の重畳作用により著しく電子ビーム溶接部
の靱性が向上することを知見したものである。
に別の材料を供給し、溶接部の特性向上を図るのではな
く、鋼板そのものを溶融させ溶接するものである。その
ため、鋼板製造にあたって細粒化などの方法により高靱
性を有する鋼板に調整させるが、これが高温で溶融され
るため靱性の低いものとなってしまう。特開平２−７７
５５７号、特開平２−７７５６１号、特開平２−７７５
６２号及び特開平２−２７７７４３号公報で示されてい
る知見は、電子ビーム溶接部の粒内、粒界に析出する粗
大な炭化物、窒化物が電子ビーム溶接部の靱性を低下さ
せるというものである。発明者らは、ここにおいて、電
子ビーム溶接部でさらに良好な靱性を有する鋼材を開発
すべく種々検討した結果、Ａｌを無添加にすることによ
り、電子ビーム溶接部に初析フェライトが析出しやすく
なる。さらに、この初析フェライトが析出サイトとなっ
て、次々にフェライトが析出する。これらの微細なフェ
ライトの析出により、シャルピー破面上の有効結晶粒が
微細化し、大幅に靱性が向上することを知見した。さら
に、靱性の低いものでは、溶接部の靱性を評価するシャ
ルピー試験の破壊の起点付近に凝固偏析に沿ったマイク
ロクラックが発生する。これが靱性を大幅に低下する。
つまり、電子ビーム溶接部の靱性向上のためには、マイ
クロクラックをなくすことが重要で、このためには、凝
固偏析軽減が必要であることを見出したものである。こ
の電子ビーム溶接部の凝固偏析を軽減するためには、Ｍ
ｎ，Ｐ，Ｎの含有量をある範囲に収めること、つまり、
これらの効果の重畳作用により著しく電子ビーム溶接部
の靱性が向上することを知見したものである。
【０００６】図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示すように、Ｍ
ｎ量を０．６０％以上１．３０％未満、Ｐ量を０．００
５％以下、Ｎ量を４０以上８０ｐｐｍ以下の範囲に入れ
ることによりｖＥ_30≧５ｋｇｆ・ｍの良靱性が得られ
る。以下に成分の限定理由を述べる。Ｃは靱性に対して
有害な元素であり、先に述べたように０．１６％以上に
なると母材靱性が低下するため０．１６％未満とする。
しかし、０．１３％未満では強度を確保することが困難
となる。Ｓｉは低温靱性、溶接性を低下させる元素なの
で、極力低減させ０．３０％を上限とする。しかし、脱
酸上０．０５％は必要である。ＭｎはＰとの重畳作用に
より、凝固偏析によるマイクロクラックを発生させるた
め、１．３０％未満とする。しかし、０．６％未満では
強度を確保することが困難となるため、０．６％を下限
とした。Ｐは先に述べたように、Ｍｎ，Ｎとの重畳作用
により凝固偏析によるマイクロクラックを発生させるた
め、０．００５％以下に低減することが必要である。Ｓ
は靱性に有害な元素であり、０．０１０％以下に限定す
る。Ａｌは電子ビーム溶接部靱性向上のために、重要な
元素で無添加にすることにより、初析フェライトとそれ
よりフェライトを次々に析出させるため、靱性が大幅に
向上する。０．００４％を超えて添加するとこの効果が
減少するため、上限を０．００４％とする。Ｃｕ，Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶは鋼の強度を上昇させると
いう均等的作用を持つもので、必要に応じて１種または
２種以上含有させるが、それぞれＣｕ：２．０％、Ｎ
ｉ：４．０％、Ｃｒ：１．０％、Ｍｏ：１．０％、Ｎ
ｂ：０．１％及びＶ：０．１％の含有上限値を超えて含
有させても、その作用効果が飽和したり、コスト上昇を
招き、経済的でないため、上記の強度改善元素群のそれ
ぞれの成分の含有量を上記の通り定めた。この鋼を溶製
するにあたっては電気炉、転炉のいづれを用いてもよ
い。鋼板とするにあたっては、鍛造、圧延のいづれを用
いてもよい。また鋼板の熱処理は圧延まま、焼きなら
し、焼きならし−焼戻し、あるいは厚手材の場合は加速
冷却を使用することも可能である。
ｎ量を０．６０％以上１．３０％未満、Ｐ量を０．００
５％以下、Ｎ量を４０以上８０ｐｐｍ以下の範囲に入れ
ることによりｖＥ_30≧５ｋｇｆ・ｍの良靱性が得られ
る。以下に成分の限定理由を述べる。Ｃは靱性に対して
有害な元素であり、先に述べたように０．１６％以上に
なると母材靱性が低下するため０．１６％未満とする。
しかし、０．１３％未満では強度を確保することが困難
となる。Ｓｉは低温靱性、溶接性を低下させる元素なの
で、極力低減させ０．３０％を上限とする。しかし、脱
酸上０．０５％は必要である。ＭｎはＰとの重畳作用に
より、凝固偏析によるマイクロクラックを発生させるた
め、１．３０％未満とする。しかし、０．６％未満では
強度を確保することが困難となるため、０．６％を下限
とした。Ｐは先に述べたように、Ｍｎ，Ｎとの重畳作用
により凝固偏析によるマイクロクラックを発生させるた
め、０．００５％以下に低減することが必要である。Ｓ
は靱性に有害な元素であり、０．０１０％以下に限定す
る。Ａｌは電子ビーム溶接部靱性向上のために、重要な
元素で無添加にすることにより、初析フェライトとそれ
よりフェライトを次々に析出させるため、靱性が大幅に
向上する。０．００４％を超えて添加するとこの効果が
減少するため、上限を０．００４％とする。Ｃｕ，Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶは鋼の強度を上昇させると
いう均等的作用を持つもので、必要に応じて１種または
２種以上含有させるが、それぞれＣｕ：２．０％、Ｎ
ｉ：４．０％、Ｃｒ：１．０％、Ｍｏ：１．０％、Ｎ
ｂ：０．１％及びＶ：０．１％の含有上限値を超えて含
有させても、その作用効果が飽和したり、コスト上昇を
招き、経済的でないため、上記の強度改善元素群のそれ
ぞれの成分の含有量を上記の通り定めた。この鋼を溶製
するにあたっては電気炉、転炉のいづれを用いてもよ
い。鋼板とするにあたっては、鍛造、圧延のいづれを用
いてもよい。また鋼板の熱処理は圧延まま、焼きなら
し、焼きならし−焼戻し、あるいは厚手材の場合は加速
冷却を使用することも可能である。
【０００７】
【実施例】表１に示す化学成分のうち１〜５は本発明鋼
で、６〜１４は比較鋼である。鋼の溶製は転炉により行
ない、常法によりスラブとしたのち、表１に示す板厚に
厚板圧延した。鋼板の熱処理条件は、焼準：９１０℃空
冷である。表１にこれらの鋼の母材の引張試験、シャル
ピー衝撃試験及び電子ビーム溶接部のシャルピー衝撃試
験を示す。但し、電子ビーム溶接条件は電圧１５０ｋ
Ｖ、電流１８０ｍＡ、速度２０ｃｍ／ｍｉｎ.である。
電子ビーム溶接部のシャルピー試験のノッチ位置は溶接
金属中央である。
で、６〜１４は比較鋼である。鋼の溶製は転炉により行
ない、常法によりスラブとしたのち、表１に示す板厚に
厚板圧延した。鋼板の熱処理条件は、焼準：９１０℃空
冷である。表１にこれらの鋼の母材の引張試験、シャル
ピー衝撃試験及び電子ビーム溶接部のシャルピー衝撃試
験を示す。但し、電子ビーム溶接条件は電圧１５０ｋ
Ｖ、電流１８０ｍＡ、速度２０ｃｍ／ｍｉｎ.である。
電子ビーム溶接部のシャルピー試験のノッチ位置は溶接
金属中央である。
【０００８】
【表１Ａ】
【０００９】
【表１Ｂ】
【００１０】本発明の鋼１〜５はＭｎ，ＰとＮ量を適切
な範囲に入れることにより、それらの重畳効果により良
好な電子ビーム溶接部の低温靱性を有している。母材靱
性も良好である。次に、鋼６はＣが高く、母材そして、
特に電子ビーム溶接部の靱性が低い。鋼７はＣが低く母
材強度が低い。鋼８，９はＰが高く、鋼１０はＮが高
く、電子ビーム溶接部の靱性が低い。鋼１１はＳｉが高
く、母材、電子ビーム溶接部とも靱性が低い。鋼１２は
Ｍｎが低く、鋼１３はＳが高く、鋼１４はＡｌが高く、
それぞれ電子ビーム溶接部の靱性が低い。
な範囲に入れることにより、それらの重畳効果により良
好な電子ビーム溶接部の低温靱性を有している。母材靱
性も良好である。次に、鋼６はＣが高く、母材そして、
特に電子ビーム溶接部の靱性が低い。鋼７はＣが低く母
材強度が低い。鋼８，９はＰが高く、鋼１０はＮが高
く、電子ビーム溶接部の靱性が低い。鋼１１はＳｉが高
く、母材、電子ビーム溶接部とも靱性が低い。鋼１２は
Ｍｎが低く、鋼１３はＳが高く、鋼１４はＡｌが高く、
それぞれ電子ビーム溶接部の靱性が低い。
【００１１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によればＭ
ｎ，ＰとＮの適切な範囲への成分限定することにより、
溶接部の凝固偏析の軽減が図られ、電子ビーム溶接部の
靱性の高い圧力容器用鋼板を経済的に提供するものであ
り、産業上多大な効果を奏するものである。
ｎ，ＰとＮの適切な範囲への成分限定することにより、
溶接部の凝固偏析の軽減が図られ、電子ビーム溶接部の
靱性の高い圧力容器用鋼板を経済的に提供するものであ
り、産業上多大な効果を奏するものである。
【図１】電子ビーム溶接部のシャルピー衝撃試験値に及
ぼすＭｎ量、Ｐ量とＮ量の影響を示す図である。
ぼすＭｎ量、Ｐ量とＮ量の影響を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 38/00 301 C22C 38/06 C22C 38/48
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．１３％以上０．１６％未満 Ｓｉ ：０．０５〜０．３０％ Ｍｎ ：０．６％以上１．３０％未満 Ｐ ：０．００５％以下 Ｓ ：０．０１０％以下 Ａｌ ：０．００４％以下 Ｎ ：０．００４〜０．００８％ 残部Ｆｅ、及び不可避的不純物からなることを特徴とす
る電子ビーム溶接特性の優れた圧力容器用鋼板。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ ：０．１３％以上０．１６％未満 Ｓｉ ：０．０５〜０．３０％ Ｍｎ ：０．６％以上１．３０％未満 Ｐ ：０．００５％以下 Ｓ ：０．０１０％以下 Ａｌ ：０．００４％以下 Ｎ ：０．００４〜０．００８％ を基本成分とし、さらに、 Ｃｕ ≦２．０％ Ｎｉ ≦４．０％ Ｃｒ ≦１．０％ Ｍｏ ≦１．０％ Ｎｂ ≦０．１％ Ｖ ≦０．１％ からなる強度改善元素群のうちの１種または２種以上を
含有し、残部Ｆｅ、及び不可避的不純物からなることを
特徴とする電子ビーム溶接特性の優れた圧力容器用鋼
板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3219294A JP2898447B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 電子ビーム溶接特性の優れた圧力容器用鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3219294A JP2898447B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 電子ビーム溶接特性の優れた圧力容器用鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0539543A JPH0539543A (ja) | 1993-02-19 |
| JP2898447B2 true JP2898447B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=16733246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3219294A Expired - Lifetime JP2898447B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 電子ビーム溶接特性の優れた圧力容器用鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2898447B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2918829B2 (ja) * | 1995-11-30 | 1999-07-12 | 本田技研工業株式会社 | 燃料タンクの製造方法、レーザ溶接体及び燃料タンク |
| JP4739978B2 (ja) * | 2006-02-20 | 2011-08-03 | 新日本製鐵株式会社 | 熱処理簡略型高強度低合金ボイラ用鋼管およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-08-06 JP JP3219294A patent/JP2898447B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0539543A (ja) | 1993-02-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990302 |