JP5370537B2 - 溶接構造物用マルテンサイト系ステンレス鋼 - Google Patents
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Description
Cは、Crなどとカーバイドを形成して高温炭酸ガス環境中での耐食性を低下させる元素である。また、HAZの硬度を上昇させるので、HAZにおける耐食性を劣化させる元素でもある。溶接性を劣化させる元素でもある。このためC含有量は低いほど好ましく、上限を0.05%とする。但し、C含有量の実質的に制御可能な下限は0.001%程度である。したがって、Cの含有量を0.001〜0.05%とした。
Siは、鋼の精錬過程で脱酸剤として添加される元素である。脱酸剤としての効果を十分に得るには、0.05%以上含有させる必要がある。しかし、1%を超えて含有させてもその効果が飽和する。従って、Siの含有量を0.05〜1%とした。
Mnは、熱間加工性を改善する元素であり、その効果を得るためには0.05%以上の含有量が必要となる。しかし、Mnの含有量が2%を超えると、鋳片や鋼塊の内部にMnの偏析が生じやすく、その偏析に伴う靱性の低下または硫化水素を含む環境中での耐SSC性の劣化を招く傾向がある。このため、Mnの含有量を0.05〜2%とした。
Pは、本発明において極めて重要な元素であって、その含有量は低く制限されなければならない。従って、Pの含有量を0.03%以下とした。なお、Pの含有量は0.013%以下とすることが好ましい。Pは0.010%以下とすることが更に好ましく、0.005%以下とすれば極めて好ましい。なお、Pを低減するだけでは、SCCの防止には不十分であり、REMを添加し、Oを低減した上で、P含有量を上記範囲に制限することが重要である。
REMは、本発明において極めて重要な元素である。すなわち、Pの含有量を0.03%以下、Oの含有量を0.005%以下に制限した鋼にREMを含有させてPを固定することにより、溶接部におけるSCCが生じ難くなるからである。この効果は、REMの含有量が0.0005%以上で得られるが、0.1%以上含有させてもその効果が飽和し、コストが嵩むばかりである。したがって、REMの含有量を0.0005〜0.1%とした。なお、REMの含有量は0.026〜0.1%とすることが好ましい。
Crは、炭酸ガス環境中での耐食性を確保するために必須の元素であり、高温炭酸ガス環境中での耐食性を得るためには、8%以上含有させる必要がある。しかしながら、Crはフェライト形成元素であるため、Crの含有量が過剰な場合、δ−フェライトが生成し、熱間加工性の低下を招く。従って、Crの含有量を8〜16%とした。
Niは、耐食性を向上させる作用に加えて、靱性を向上させる作用を有する。これらの効果を得るには、Niの含有量は0.1%以上とする必要がある。しかしながら、Niはオーステナイト形成元素であるため、含有量が多くなると残留オーステナイトが生成して強度及び靱性が低下する。この傾向は、Niの含有量が9%を超えると顕著となる。したがって、Niの含有量を0.1〜9%とした。
Alは、鋼の精錬過程で脱酸剤として添加される元素である。この効果を得るためには、Alの含有量はsol.Alで0.001%以上とする必要がある。一方、Alを多量に添加するとアルミナ介在物の量が多くなって靱性の低下を招く。特に、Alの含有量がsol.Alで0.1%を超えると、靱性の低下が著しくなる。したがって、Alの含有量をsol.Alで0.001〜0.1%とした。
Ti、Zr、Hf、V及びNbはいずれも、Cとの親和力がCrより大きいため、Crカーバイドの生成を抑制し、Crカーバイド周囲でのCr欠乏層を原因とした低温HAZ組織部でのSCC及び局部腐食の発生を抑制する作用を有する。これらの元素は、ステンレス鋼における「安定化元素」と呼ばれる。この効果は、Ti、Zr、Hf、V及びNbのいずれについても、その含有量が0.005%以上で得られる。しかしながら、これらの元素のいずれについても、その含有量が0.5%を超えると、粗大介在物を形成して靭性の劣化を招く。したがって、Ti、Zr、Hf、V及びNbのうちの1種以上を含有させる場合の含有量はいずれも、0.005〜0.5%とした。
Caは、鋼の熱間加工性を改善する作用を有する。しかしながら、Caの含有量が多くなって、特に、0.01%を超えると、粗大な介在物として存在し、耐SSC性や靱性の低下をきたす。したがって、Caを含有させる場合には、その含有量を0.1%以下とするのが好ましい。なお、前記の効果を確実に得るためには、その含有量を0.0005%以上とすることが好ましい。
Oは、REMと酸化物を形成するので、鋼中にOが多量に存在すると、Pを固定するREMの量が少なくなり、溶接部におけるSCCが生じやすくなる。従って、Oの含有量は出来る限り少ないのが望ましく、0.005%以下に制限する。
Nは、Cと同様、HAZにおける耐食性を劣化させるので、その上限1.0%とした。
Mo及びWは、Crとの共存下において耐孔食性及び耐SSC性を改善する作用を有するので、いずれか一方又は双方を含有させてもよい。しかしながら、MoとWの含有量が多くなり、特に、Mo+0.5Wで7%を超えると、フェライトの生成を招き、熱間加工性が低下する。したがって、MoとWを含有させる場合には、その単体又は合計の含有量をMo+0.5Wで7%以下とするのが好ましい。なお、前記の効果を確実に得るためには、その含有量をMo+0.5Wで0.1%以上とすることが好ましい。
Claims (3)
- 質量%で、C:0.001〜0.05%、Si:0.05〜1%、Mn:0.05〜2%、P:0.03%以下、REM:0.0005〜0.1%、Cr:8〜16%、Ni:0.1〜9%及びsol.Al:0.001〜0.1%を含むとともに、
Ti:0.005〜0.5%、Zr:0.005〜0.5%、Hf:0.005〜0.5%、V:0.005〜0.5%及びNb:0.005〜0.5%のうちの1種以上を含有し、
Ca:0.0005〜0.01%、Mg:0.0005〜0.01%のうちの1種以上を含有し、
O:0.005%以下、N:0.1%以下、残部はFe及び不純物からなり、
PとREMの含有量が、P≦0.6×REMを満たすことを特徴とする溶接構造物用マルテンサイト系ステンレス鋼。 - Feの一部に代えて、Mo+0.5W:7%以下を含有することを特徴とする請求項1に記載の溶接構造物用マルテンサイト系ステンレス鋼。
- Ni含有量が、質量%で、6.32〜9%であることを特徴とする請求項1または2に記載の溶接構造物用マルテンサイト系ステンレス鋼。
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