JPH0211721A - 耐応力腐食割れ性に優れた液体アンモニア用低温圧力容器鋼材の製造方法 - Google Patents

耐応力腐食割れ性に優れた液体アンモニア用低温圧力容器鋼材の製造方法

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JPH0211721A
JPH0211721A JP16304388A JP16304388A JPH0211721A JP H0211721 A JPH0211721 A JP H0211721A JP 16304388 A JP16304388 A JP 16304388A JP 16304388 A JP16304388 A JP 16304388A JP H0211721 A JPH0211721 A JP H0211721A
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JP
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less
temperature
steel
liquid ammonia
corrosion cracking
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JP16304388A
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Yasuo Kobayashi
泰男 小林
Sakae Fujita
栄 藤田
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、耐応力腐食割れ性に優れた液体アンモニア
用低温圧力容器鋼材の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
液体アンモニアを貯蔵するタンクにおいては、1950
年代に米国において農業用液体アンモニアタンクに割れ
が発生したのに端を発して、この割れ発生の原因究明の
研究がなされ、貯蔵方法および使用鋼材の種類に特別の
配慮が施されるようになった。使用鋼材についてみるな
らば、特開昭5085516号および特開昭57−13
9493号において、アンモニア貯蔵容器用鋼が開示さ
れている。当該公報によれば、液体アンモニアにより貯
蔵容器に発生する応力腐食割れ(SCC)を防止するた
めにピンカース硬度を190以下に抑制することが提案
されている。
このような、液体アンモニア貯蔵容器用の鋼材として、
従来から、溶接構造用圧延鋼材のJIS・G3106・
5M50が使用されている。
この鋼材(5M50 )によって液体アンモニア貯蔵用
の低温圧力容器を製造したときは、溶接部残留応力除去
のために、溶接後熱処理を施して、溶接熱影響部および
母材に発生する応力腐食割れを防止している。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記熱処理を施すことは、コスト面、生
産効率上等において好ましくないので、この熱処理を省
くことが可能な鋼材が望まれている。
従って、この発明の目的は、液体アンモニア貯蔵用低温
圧力容器を製造後、溶接部残留応力の除去のための熱処
理を施さなくても、溶接熱影響部および母材において応
力腐食割れが発生することのない液体アンモニア低温圧
力容器用鋼材の製造方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手・段〕
この発明は、 C: 0.03〜0.16wt、χ。
Si : 0.01〜0.5511t、χ。
門n : 0.8〜1.6 wt、χ。
P : 0.03wt9%以下。
S : 0.025wt1%以下 Nb : 0.1 wt、%以下 V :0.1 iyt、%以下。
Ti : 0.1wt、%以下、および、Cu : 0
.5 wt、X以下。
Ni : 0.5皆も8%以下 Cr : 0.5 wt、X以下 Mo : 0.5wt0%以下。
ただし、Cu、 Ni、 Cr、 Moの含有量が合計
で0.5wL、%以下 残部:Feおよび不可避不純物 からなる鋼スラブを900〜1250℃の温度で加熱し
た後、Ar3+50℃点以上の温度により、30%以上
の累積圧下率で圧延を行ない、次いで、Ars  20
゛C点〜Ar3+ 50℃点の範囲の温度により、30
〜80%の範囲の累積圧下率で圧延を行ない、その後水
冷により強制冷却することに特徴を有するものである。
本発明者等は、液体アンモニア中における各種鋼板の応
力腐食割れの研究を重ねた。本発明はその結果見出され
たものであって液体アンモニア中において、耐応力腐食
割れ性に優れる化学成分を含有し、且つ、貯蔵用容器製
造上必要な強度を備え、母材ならびに溶接後の熱影響部
の硬度部が応力腐食割れの発生が起きるような値になら
ない鋼材の化学成分と製造履歴に関するものである。本
発明の製造方法により製造した鋼材によって、溶接部の
残留応力の除去焼鈍を施すことなく、溶接したままで使
用できる液体アンモニア貯蔵用容器を製造しうる。
次に、液体アンモニア環境中において、耐応力腐食割れ
性に優れた鋼材を製造するために、鋼材の成分組成を限
定した理由を以下に述べる。
C: Cは鋼の強度を向上させる元素であり、溶接部の硬度を
支配する最も重要な因子である。しかしながら、Cの含
有量が0.16wt、χを超えると応力腐食割れ性が発
生する。一方、0.03wt、χ未満では製造コストの
面で好ましくない。従って、Cの含有量は0.03〜0
.16wt、Xの範囲に限定すべきである。
Si : Siは脱酸上必要な元素である。しかしながら、Stの
含有量が0.01wt、χ未満では所望の効果が得られ
ない。一方、0.55wt、χを超えると靭性に悪影響
を及ぼす。従って、Stの含有量は0.01〜0.55
wt、χの範囲に限定すべきである。
Mn ; Mnは強度を向上させるための元素であり、またとくに
均一微細フェライトおよびベイナイトを得るために必要
な元素である。しかしながら、Mnの含有量が0.8 
wt、χ未満では所定の組織および強度が得られない。
一方、1.5 wt、χを超えると鋼の靭性に悪影響を
与える。従って、Mnの含有量は0.8〜1.6 wt
、χの範囲に限定すべきである。
Pは偏析しやすく少ない方が、望ましいが製造コストの
面から0.03%以下に限定した。
SはMnなどと結合して介在物をつくり、これが割れの
発生の起点になる恐れがあるので、できる限り低下させ
ることが望ましいが、製造コストの面から0.025%
以下に限定した。
Cu、 Ni、 Cr、 Mo : Cu、 Ni、 CrおよびMoは、いずれも鋼の焼入
れ性向上に有効な元素であり、熱間圧延のまま、あるい
は焼入れ、焼戻し等の熱処理後の強度を上昇させる。特
にNiは低温靭性改善にも有効な元素である。しかしな
がら、Cu、 Ni、 CrおよびMoの含有量が単独
または複合添加の場合のいずれにおいても、その合計量
がQ、5 wt、χを超えると液体アンモニア中でのS
CC感受性を高める。従って、Cu、 Ni。
CrおよびMoの含有量は以下の通りとするべきである
(1)  Cu、 Ni、 Crまたはヒ0のいずれか
を単独添加する場合は0.5 wt、%以下。
(2)  Cu、 Ni、 CrおよびHOの2種以上
を複合添加する場合は合計で0.5 wt、%以下。
Nb   V   Ti: Nb  VおよびTiはいずれも低温靭性の向上および
高強度化に有効である。Nb、  VおよびTiはSC
C感受性には影響はない。しかしながら、Nb、 VT
iを単独で0.1 wt、χを超えて添加すると溶接性
および靭性を劣化させる。従って、Nb、  V、 T
iの含有量はいずれも0.1 wt、X以下とするべき
である。
次に、上述した成分の限定範囲内において、液体アンモ
ニア低温圧力容器用鋼材としての強度および靭性を満足
するために、この発明において鋼材に施される加工熱処
理工程の限定理由を以下に述べる。
熱間圧延に先立ち、鋼スラブを900〜1250℃の範
囲の温度で加熱することが必要である。加熱温度をAc
:1点以上の900℃以上に保持する理由は、圧延中の
熱間割れを防止し整粒組織を得るために、スラブ加熱時
にスラブの組織をオーステナイト単相にするためである
。しかしながら、加熱温度が1250℃を超えるとオー
ステナイト結晶粒の粗大化が起き、且つ、スラブの熱間
割れが生じやすくなり、しかも、スゲールが発生し易く
なる。従って、スラブの加熱温度は900〜1250℃
の範囲に限定すべきである。
加熱したスラブは、次いでAr、、 + 50℃点以上
の温度により、30%以上の累積圧下率で圧延を行なう
。加熱したままのスラブのオーステナイト結晶粒をその
まま圧延すると混粒組織の発生原因となるので、オース
テナイト粒の再結晶が生じるAr3+50℃点以上の温
度においてオーステナイト粒の再粒化を図る。また、こ
の温度域においては累積圧下率が30%未満の場合には
、部分的再結晶による混粒組織発生の原因となる。従っ
て、圧延温度はArn +50℃点以上、累積圧下率は
30%以上に限定すべきである。
上記圧延が施されたスラブは次いで、Ar:+  20
℃”−Ar3+ 50℃点の範囲の温度により、30−
80%の範囲の累積圧下率で圧延を行なう。Ar3−1
−50”6点以下の未再結晶温度域での圧延は累積圧下
率の増加とともに微細なフェライト粒を得ることができ
るが、細粒化の効果を考慮して累積圧下率は30%以上
に限定した。一方、累積圧下率が80%を超えると細粒
化効果が飽和すること、および、実生産上実現が困難で
ある。また、圧延温度がAr:+  20℃未満では、
フェライトの体積率が増加して靭性が劣化し、且つ、圧
延後の加速冷却の際にパーライト変態が起き微細なフェ
ライトおよびヘーナイト組織が得られない。従って、圧
延温度はAr3 20℃−Ars + 50℃点の範囲
、累積圧下率は30〜80%の範囲に限定すべきである
なお、上述した所定の化学成分の範囲内の鋼に焼き入れ
−焼きもどし処理からなる熱処理を施すことによっても
強度靭性を満足する液体アンモニア低温圧力容器用鋼材
を製造することができるが、コスト上、上述した加工熱
処理工程によって得られる鋼材と比較して不利であるの
で本発明の範囲には含めなかった。
次にこの発明を実施例によって説明する。
[実施例1] 第1表に示す本発明の範囲内の化学成分を含有する鋼ス
ラブを本発明の製造方法によって鋼材に調製し、本発明
の供試体No、 1〜8を得た。
同様に本発明と同範囲の化学成分を含有する綱スラブを
本発明の製造方法以外の製造方法によって鋼材に調製し
、比較用供試体No、1. 2. 5. 6を得た。
同様に、本発明の範囲外の化学成分を含有する鋼スラブ
を第1表に示す本発明の製造方法以外の製造方法によっ
て鋼材に調製し、比較用供試体N034.7乃至10を
得た。
次いで、得られた各供試体にSCC試験を施し、引張強
度および腐食割れを測定し、その結果を第1表に併せて
示した。SCC試験方法は以下に示す通りである。
(1)  引張強度 各供試体を3 mmtX 15 mm’X 75 mm
lの矩形試験片に機械加工により調製し、この試験片を
第2回に示すようにU字型に曲げ、ポル1−で固定する
方法によって応力を負荷し引張強さを測定した。
(2)  腐食割れ 液体アンモニア4Nにカルバミン酸アンモニア50gを
添加し試験片、を調製した。この試験液に上記(1)で
調製した試験液を浸漬した。この時の温度は30℃1圧
力は約15気圧、であった。さらにSCCの発生を促進
するため、1mA/aflの条件で定電流アノード電解
を実施し、この状態で1週間保持した。試験後に表面ま
たは断面のミクロ観察を行ないSCCの有無と腐食割れ
の最大長さを測定した。
第1表においてQTは910℃の温度の水冷による強制
冷却を施した後、650℃の温度の空冷冷却を行なった
ことを示している。
第1表に示すように、本発明の供試体No、 1〜8は
いずれもSCCの発生は無く、引張強度も優れていた。
比較用供試体1は引張強度がやや低かった。
比較用供試体2,4.6.7および8は、冷却をQTに
よって行なっているのでコスト高となる。
比較用供試体3乃至10は、いずれもSCCが発生した
〔実施例2〕 実施例1 (]) (2)で述べた腐食割れ試験を行な
った第1表に示す本発明の供試体および比較用供試体の
Cu、 Ni、 CrおよびMoの含有量と引張強度と
の関係を第1図に示した。
第1図において、0および・印は本発明の製造条件、△
、Aおよびム印は普通圧延条件、口および園は熱処理が
行われたことを示している。
また、○、△および目印はSCCの発生無し。
・、ムおよび閣はSCCの発生を、A印は微小SCCの
発生を示す。
第1図に示すように、Cu十N1fCr十Moの含有量
が0.5 wt、%以下で、且つ、本発明の製造条件で
製造された本発明の供試体は、SCCの発生は無く、引
張強度も良好であった。
〔発明の効果] 以上説明したように、この発明の製造方法によれば、耐
応力腐食割れ性に優れた液体アンモニア用低温圧力容器
鋼材が製造できる産業上有用な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はCu、 Ni、 CrおよびMOの含有量と引
張強度との関係を示すグラフ、第2図はSCC試験方法
を示す図である。図面において、 1・・・試験片、 2・・・ボルト。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、C:0.03〜0.16wt.%、 Si:0.01〜0.55wt.%、 Mn:0.8〜1.6wt.%、 P:0.03wt.%以下、 S:0.025wt.%以下、 残部:Feおよび不可避不純物、 からなる鋼スラブを900〜1250℃の温度で加熱し
    た後、Ar_3+50℃点以上の温度により、30%以
    上の累積圧下率で圧延を行ない、次いで、Ar_3−2
    0℃点〜Ar_3+50℃点の範囲の温度により、30
    〜80%の範囲の累積圧下率で圧延を行ない、その後水
    冷により強制冷却することを特徴とする、耐応力腐食割
    れ性に優れた液体アンモニア用低温圧力容器鋼材の製造
    方法。 2、C:0.03〜0.16wt.%、 Si:0.01〜0.55wt.%、 Mn:0.8〜1.6wt.%、 P:0.03wt.%以下、 S:0.025wt.%以下、 下記からなる群のうち1種乃至2種以上、 Cu:0.5wt.%以下、 Ni:0.5wt.%以下、 Cr:0.5wt.%以下、 Mo:0.5wt.%以下、 ただし、Cu、Ni、Cr、Moの1種乃至2種以上の
    含有量が合計で0.5wt.%以下、 残部:Feおよび不可避不純物、 からなる鋼スラブを900〜1250℃の温度で加熱し
    た後、Ar_3+50℃点以上の温度により、30%以
    上の累積圧下率で圧延を行ない、次いで、Ar_3−2
    0℃点〜Ar_3+50℃点の範囲の温度により、30
    〜80%の範囲の累積圧下率で圧延を行ない、その後水
    冷により強制冷却することを特徴とする、耐応力腐食割
    れ性に優れた液体アンモニア用低温圧力容器鋼材の製造
    方法。 3、C:0.03〜0.16wt.%、 Si:0.01〜0.55wt.%、 Mn:0.8〜1.6wt.%、 P:0.03wt.%以下、 S:0.025wt.%以下、 下記からなる群のうち1種乃至2種以上、 Nb:0.1wt.%以下、 V:0.1wt.%以下、 Ti:0.1wt.%以下、 下記からなる群のうち1種乃至2種以上、 Cu:0.5wt.%以下、 Ni:0.5wt.%以下、 Cr:0.5wt.%以下、 Mo:0.5wt.%以下、 ただし、Cu、Ni、Cr、Moの1種乃至2種以上の
    含有量が合計で0.5wt.%以下、 残部:Feおよび不可避不純物、 からなる鋼スラブを900〜1250℃の温度で加熱し
    た後、Ar_3+50℃点以上の温度により、30%以
    上の累積圧下率で圧延を行ない、次いで、Ar_3−2
    0℃点〜Ar_3+50℃点の範囲の温度により、30
    〜80%の範囲の累積圧下率で圧延を行ない、その後水
    冷により強制冷却することを特徴とする、耐応力腐食割
    れ性に優れた液体アンモニア用低温圧力容器鋼材の製造
    方法。
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