JP3260056B2 - 耐サワー性、熱間加工性に優れた鋼材の製造方法 - Google Patents
耐サワー性、熱間加工性に優れた鋼材の製造方法Info
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Description
加工性に優れた鋼材の製造方法に関するものである。
等に用いられる鋼材(厚板、大径管等は、常に硫化水素
を含んだ湿潤サワー環境に曝されるので鋼中に侵入した
水素ガス圧によって誘起される水素誘起割れが発生し易
く、また、応力状態での硫化物応力割れも発生し易い。
このようなことから、例えば、連続鋳造後の鋼片を加熱
後、Ar3点〜Ar3点+150 ℃で熱間圧延を施し、次いで、
5〜20℃/sec の冷却速度で400 〜550 ℃まで急冷し、
引き続き焼戻処理を施すことにより、上記のごとき欠点
を解消することが特開昭63−153217号公報に開示されて
いる。
よるベーナイト組織またはフェライト+ベーナイト組織
化により、更に、急冷時の鋼材内部温度の不均一による
残留歪みを小さくすることにより水素誘起割れの伝播を
防止するものである。しかしながら、このような製造方
法においては、確実に水素誘起割れの伝播を防止するこ
とが困難であり、また、このような方法により得られた
鋼材は800 〜900 ℃の熱間加工により化学反応圧力容器
等に加工すると、強度が低下する等の課題がある。本発
明方法は、このような課題を有利に解決するためになさ
れたものであり、耐サワー性(耐HIC性(耐水素誘起
割れ性)、耐硫化物応力腐食割れ性)に優れ、しかも、
熱間加工性に優れた鋼材の製造方法を提供することを目
的とするものである。
ところは、C:0.10〜0.30%、Si:0.05 〜0.50%、Mn:0.5
0 〜2.00%、 P:0.02 %以下、S:0.002 %以下、残りFe
及び不回避的不純物からなる鋼片を1000〜1300℃に加熱
し、再結晶温度域で圧延を行い、次いでAr3点〜Ar3点+
150 ℃で未再結晶域累積圧下率30%以上の熱間圧延を施
し、15〜600℃まで放冷後、Ac3点以上の温度で焼準処理
することを特徴とする耐サワー性、熱間加工性に優れた
鋼材の製造方法である。
有は溶接性に悪影響を及ぼすため、範囲は0.10〜0.30%
に限定する。 Si:脱酸及び強度を確保するため添加するものであ
り、0.50%超の添加は靱性劣化を生ずることがあり、範
囲としては0.05〜0.50%とする。 Mn:強度を確保することから0.50%以上必要である
が、2.00%を超えると靱性劣化を生ずるため、範囲とし
ては0.50〜2.00%とする。 P:不回避的不純物であるが、溶接部特性を考慮すると
0.02%あればよく、従って、上限値は0.02%とする。 S:不回避的不純物であるが、0.002 %を超えると水素
誘起割れの起点となる硫化物系介在物が増加し、耐サワ
ー特性に悪影響を及ぼすことがあり、上限値は0.002 %
とする。
素を1種または2種以上を含有せしめることにより、一
層強度等を向上することができる、このような含有金属
元素の限定理由を述べる。 Cu:強度を確保することから有用であり、0.05%以上
含有すると効果があるが0.50%超の含有は熱間加工性を
阻害する要因となるため含有範囲としては、0.05〜0.50
%とする。 Ni:靱性確保のために有効であり、0.05%以上含有す
ると効果を発揮するが、コスト的にみて上限は1.00%が
好ましい。 Cr:炭化物を形成して強度向上に有効であり、0.05%
の含有で効果があるが、0.50%超の含有は、溶接性を阻
害することがあり含有範囲としては0.05〜0.50%とす
る。 Mo:強度を確保することから有用な元素であり、0.01
%以上含有で効果があるが、0.50%超の含有は溶接性を
阻害することがあり、0.01〜0.50%を含有範囲とする。
2種以上を含有せしめることによって、より一層強度等
を向上することができ、このような金属元素の限定理由
を明らかにする。 Nb:炭化物、窒化物の形成により強度確保に有用で、
且つ結晶粒径の微細化により靱性の向上をはかることが
できる。その効果は0.004 %以上で顕著になるが、0.05
0 %超の含有は溶接部靱性に悪影響があり範囲としては
0.004〜 0.050%とする。 V :炭化物の形成により0.010 %以上の含有で強度向
上の効果があるが、0.10%超の含有は靱性に溶接部靱性
に悪影響があり範囲としては0.010 〜0.10%とする。 Ti:窒化物の形成により結晶粒径を微細化でき、靱性
の向上をはかることができる。含有量としては0.005 %
以上で効果があるが、0.050 %超になると溶接性を阻害
することがあり、従って、0.005 〜0.050 %にする。
って、一層耐サワー性等を向上させることができる。 Ca:MnS 系介在物の発生を抑制し、介在物の球状化に
より割れの原因の一つである介在物周囲の水素集積を抑
制することができる。その効果は0.0005%以上で発揮す
るが、0.005 %超の含有は鋼の清浄度を低下させること
になり、上限値は0.005 %とすることが好ましい。
し、この鋼片を1000〜1300℃に加熱する。この加熱温度
は初期オーステナイト結晶粒(組織)の粒径が粗大化し
にくい範囲であり、1300℃を超えるとオーステナイト結
晶粒の(組織)の粒径が粗大化して圧延等による均一微
細化が困難になり、バンド状組織の防止が不可能にな
る。
すことによって、鋼材の組成を均一に微細化するもので
ある。まず、再結晶温度域(Ar3点+150 超〜加熱温
度)の圧延で、1パス毎の圧下率を大きくすることによ
って、オーステナイト結晶粒内に再結晶の核となる加工
歪みを多く導入し、組織(結晶粒)を均一且つ微細化す
るものであり、この圧延により結晶粒のバンド状組織の
生成を防止して水素誘起割れ等の発生を確実に回避する
ためには、1パス当り7〜20%と大きな圧下率で圧延す
ることが好ましい。次いで、未再結晶温度域(Ar3点〜A
r3点+150 ℃)で、1パス当り大きな圧下率で圧延し、
未再結晶温度域での累積圧下率として30%以上の圧延を
施すものである。
600 ℃まで放冷する。この放冷は、焼準処理を有効に施
すための温度であり、15℃未満と低温にすると、焼準処
理時間が長くなり生産性、燃料原単位等の点から好まし
くない。また、600 ℃を超えると焼準処理の効果が少な
くなり、熱間加工性が劣ることになり好ましくない。
℃に加熱して、オーステナイト結晶粒の粗大化を抑制し
た後、Ar3点超で累積圧下率30%以上の熱間圧延を施す
ことにより、オーステナイト結晶粒の単相状態から変態
完了後の組織を均一化して耐サワー性(耐水素誘起割れ
性、耐応力腐食割れ性)を得ることができる。熱間圧延
の累積圧下率は50%以上とすることによって、一層組織
の均一化を向上することができ好ましい。
より15〜600 ℃まで冷却し次いで焼準処理する。この処
理はAc3点以上の温度で保持することによって、熱間
圧延時に得られた微細な組織は、ほとんど消滅するが組
織の均一性が維持できるためにバンド状組織の発生を確
実に防止して耐サワー性を向上することができるととも
に、鋼中の微視的残留応力が除去でき、鋼材の機械的性
質を向上して熱間加工性を著しく高めることができるの
で、化学反応容器用等の鋼材としての商品価値を向上す
るこができる。保持時間としては、特に、限定するもの
ではないがバンド状組織を確実に防止するには5分以上
が好ましく、また長時間保持しても効果が飽和するので
60分程度で十分である。
較例1によってそれぞれ製造した鋼材の結晶粒(組織)
を示す光学顕微鏡写真(100 倍)であり、本発明方法
(実施例1)により製造した鋼材は結晶粒(組織)が均
一であるが、比較例1の鋼材は結晶粒(組織)が不均一
で、しかも、バンド状組織が発生している。
挙げる。表1〜10は、鋼片を1000〜1300℃に加熱し、
再結晶温度域で圧延を行い、次いでAr3点〜Ar3点+150
℃で未再結晶域累積圧下率30%以上の熱間圧延を施し、
15〜600 ℃まで放冷後、Ac3点以上の温度で焼準処理す
る実施例及び比較例。
0mm、長さ2100mmの連続鋳造鋳片、又は上記鋳
片を分塊圧延により鋼片厚60〜180mmとしたもの
を用いた。 注2 :耐サワー性(応力無負荷状態下での割れ評価) 1)供試鋼をNACE TM02−84に準じた試験片
に加工する。 2)試験片を浸漬する溶液は、NACE TM02−8
4に準じたPH=5と、NACE TM01−77に準
じたPH=3のものを調整し、試験片をPH=5、PH
=3の溶液にそれぞれ96Hr浸漬後4分割し、断面を
観察して下記式により、各断面のCLRを求め破断状態
を判定した。
つの割れ長さ(mm)、L:試験片長さ(mm)。注3:耐 応力腐食割れ性 1)供試鋼を図3に示すサイズに加工(D:6.4mm
±1.3mm、G:25.4mm、R:6.4mm)し
た。 2)上記耐サワー性の応力無負荷状態下での試験と同様
にPH=5、PH=3の溶液に調整し、上記1)のごと
く加工した供試鋼に下記式に示す荷重を負荷し続ける状
態で、上記PH=5、PH=3の溶液に720Hr浸漬
した。 W(N)=0.9×YS(N/mm2)×D(mm2) W:試験荷重、YS:供試鋼(鋼)の降伏応力、D:試験
片の断面積。 3)浸漬後試験片破断の有無を観察(浸漬中破断した場
合は、破断時間を表示)し、耐硫化物応力腐食割れ性を
評価した。注4 :熱間加工性は、供試鋼を900℃、2時間保持し
て、その後大気中で常温まで放冷した後、降伏応力(Y
S)と引張強度(TS)を調査した。
顕微鏡写真(100 倍)である。
鏡写真(100 倍)である。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 C:0.10〜0.30%、Si:0.05 〜0.50%、M
n:0.50 〜2.00%、P:0.02 %以下、S:0.002 %以下、残
りFe及び不回避的不純物からなる鋼片を1000〜1300℃に
加熱し、再結晶温度域で圧延を行い、次いでAr3点〜Ar3
点+150 ℃で未再結晶域累積圧下率30%以上の熱間圧延
を施し、15〜600 ℃まで放冷後、Ac3点以上の温度で焼
準処理することを特徴とする耐サワー性、熱間加工性に
優れた鋼材の製造方法。 - 【請求項2】 鋼片にCu:0.05 〜0.50%、Ni:0.05 〜1.
00%、Cr:0.05 〜0.50%、Mo:0.01 〜0.50%の1種また
は2種以上を含有せしめたことを特徴とする請求項1に
記載の耐サワー性、熱間加工性に優れた鋼材の製造方
法。 - 【請求項3】 鋼片にNb:0.004〜0.050 %、V:0.01〜0.
10%、Ti:0.005〜0.050 %の1種または2種以上を含有
せしめたことを特徴とする請求項1または請求項2に記
載の耐サワー性、熱間加工性に優れた鋼材の製造方法。 - 【請求項4】 鋼片にCa:0.0005 〜0.050 %を含有せし
めたことを特徴とする請求項1または請求項2または請
求項3に記載の耐サワー性、熱間加工性に優れた鋼材の
製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP08714995A JP3260056B2 (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 耐サワー性、熱間加工性に優れた鋼材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP08714995A JP3260056B2 (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 耐サワー性、熱間加工性に優れた鋼材の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08283839A JPH08283839A (ja) | 1996-10-29 |
JP3260056B2 true JP3260056B2 (ja) | 2002-02-25 |
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Family Applications (1)
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KR102164116B1 (ko) * | 2018-11-29 | 2020-10-13 | 주식회사 포스코 | 수소유기균열 저항성이 우수한 강재 및 그 제조방법 |
KR102131537B1 (ko) * | 2018-11-30 | 2020-07-08 | 주식회사 포스코 | 수소유기균열 저항성이 우수한 압력용기용 강재 및 그 제조방법 |
-
1995
- 1995-04-12 JP JP08714995A patent/JP3260056B2/ja not_active Expired - Fee Related
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