JPH05287441A - 応力下での耐水素誘起割れ性の良好な圧力容器用厚鋼板 - Google Patents

応力下での耐水素誘起割れ性の良好な圧力容器用厚鋼板

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JPH05287441A
JPH05287441A JP9127392A JP9127392A JPH05287441A JP H05287441 A JPH05287441 A JP H05287441A JP 9127392 A JP9127392 A JP 9127392A JP 9127392 A JP9127392 A JP 9127392A JP H05287441 A JPH05287441 A JP H05287441A
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JP
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steel plate
pressure vessel
induced cracking
thick steel
under stress
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JP9127392A
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Yutaka Tsuchida
豊 土田
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、応力下での耐水素誘起割れ性の良
好な圧力容器用厚鋼板を提供する。 【構成】 重量%にて、C:0.08〜0.25%、S
i:0.1〜0.5%、Mn:0.8〜1.6%、C
u:0.1〜0.35%、Ni:0.05〜0.35
%、Cr:0.02〜04%、Mo:0.02〜0.3
%、Ti:0.005〜0.015%、Al:0.00
5〜0.05%、P:0.015%未満、S:0.00
05〜0.002%、N:0.002〜0.01%を含
み、さらに必要に応じて、V:0.01〜0.05%、
Nb:0.005〜0.05%からなる強度改善元素群
の1種または2種を含み、残部Feおよび不可避的不純
物からなる応力下での耐水素誘起割れ性の良好な圧力容
器用厚鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は湿潤硫化水素腐食環境下
にある石油精製等の圧力容器に使用される鋼板であり、
応力下での耐水素誘起割れ性の優れた厚鋼板に関するも
のである。
【0002】
【従来技術】原油の品質は年々低下し、硫化水素濃度が
高くなってきている。このため、石油精製装置の圧力容
器にも湿潤硫化水素腐食環境下に対する抵抗性、即ち耐
水素誘起割れ性(耐HIC性)が求められている。この
対策として、Cu、Ni添加による水素侵入の抑制、
Ca、REM処理による介在物の球状化(例えば、特
開昭54−31020号公報、特開昭54−38214
号公報等)、ミクロ偏析部の偏析の緩和、Nb添加
による圧延まま、および焼ならしままでの組織の微細
化、等が有効であると言われている。
【0003】一方、湿潤硫化水素腐食環境下での鋼材
に、残留応力等の応力が作用する場合、応力下での水素
誘起割れ(SOHIC)が発生する。上記の耐HIC性
向上対策はSOHICに対しても有効であるが、SOH
ICの完全な抑制には不十分であり、新たなSOHIC
対策が求められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、石油
精製装置の圧力容器用厚鋼板において、SOHIC(湿
潤硫化水素腐食環境下での応力により助長された水素誘
起割れ)を抑制できる厚鋼板を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、焼ならし
処理により使用される圧力容器用厚鋼板において、化学
成分が耐SOHIC性におよぼす影響を詳細に調査した
結果、SとTiの組合せ量を制限することにより、耐S
OHIC性が著しく改善されることを見出した。
【0006】本発明はこの知見に基づきなされたもので
あり、その要旨とするところは下記のとおりである。 (1)重量%にて、 C :0.08〜0.25%、Si:0.1〜0.5
%、Mn:0.8〜1.6%、Cu:0.1〜0.35
%、Ni:0.05〜0.35%、Cr:0.02〜
0.4%、Mo:0.02〜0.3%、Ti:0.00
5〜0.015%、Al:0.005〜0.05%、P
:0.015%未満、S :0.0005〜0.00
2%、N :0.002〜0.01%を含み、残Feお
よび不可避的不純物からなることを特徴とする応力下で
の耐水素誘起割れ性の良好な圧力容器用厚鋼板。 (2)重量%にて、さらに V :0.01〜0.05%、Nb:0.005〜0.
05%からなる強度改善元素群の1種または2種を含む
前項1記載の応力下での耐水素誘起割れ性の良好な圧力
容器用厚鋼板。
【0007】
【作用】以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
図1は、0.12%C−0.25%Si−1.2%Mn
−0.010%P−Ti−S−0.25%Cu−0.1
5%Ni−0.12%Cr−0.08%Mo−0.02
5%Al−0.004%Nを含む鋼(製品板厚70mm、
焼きならし温度900℃)において、SOHIC試験を
行った結果を示す図である。
【0008】耐SOHIC試験の試験片は、鋼板より切
り出した6mmφ×25mm長の平行部を有する丸棒試験片
である。この試験片に、鋼材の降伏強さのほぼ0.7倍
に相当する26kgf/mm2 の応力を付加し、NACE溶液
中での破断時間を求めた。なお、NACE溶液とは1気
圧の硫化水素を飽和させた5%食塩−0.5%酢酸の水
溶液であり、湿潤硫化水素腐食環境への鋼材の抵抗性を
評価する目的で一般的に使用されているものである。
【0009】図1に、S、Ti量の組合せに対するSO
HIC試験結果を示している。同図に示されるように、
Ti無添加ではSの減少とともに徐々にSOHIC試験
での破断時間が向上する。しかし、急激な改善は認めら
れない。これに対し、Tiが0.005%以上0.01
5%以下添加される場合、0.0005%以上0.00
2%以下のS量で耐SOHIC特性が顕著に改善され、
720時間試験でも破断が認められなくなる。
【0010】この理由については、以下のように考えて
いる。即ち、TiはSと親和力が強く、鋼中でもTiS
が期待される。このTiSの生成により、耐SOHIC
性に有害なMnSの生成が抑制される。また、TiSを
生成した残りのTiは鋼中のO(酸素)と反応し、Ti
−O化合物を形成する。このTi−O化合物はフェライ
ト変態を促進し、硬質なパーライト相の生成を抑制し、
耐SOHIC性をさらに改善する。
【0011】しかし、Tiが0.015%を超えて過剰
に添加されると、TiS、Ti−O化合物の他にTi
N、TiC等が生成し、これらの炭化物および窒化物が
SOHICの起点となる。Sが0.0005%未満と少
ないと、主としてTi−O化合物が生成することにな
る。S量が0.0005%未満で耐SOHIC性が再度
低下することから、TiSとTi−O化合物の比も重要
な因子と考えることができる。
【0012】以下にその他の成分元素の限定理由につい
て述べる。Cは鋼板の強度を高めるのに有効な元素であ
り、圧力容器用鋼の場合、0.08%以上の添加が必要
である。しかし、添加量が多過ぎると溶接性を害するの
で添加量の上限を0.25%とする。Siは脱酸のため
0.1%以上添加するが、添加量が多いと靱性を低下す
るので上限を0.5%とする。
【0013】Mnは鋼材の強度を増すため0.8%以上
を添加するが、1.6%を超えると靱性の異方性を増す
ので0.8〜1.6%とする。Cuは鋼材の強度を上昇
し、また耐食性を向上し、湿潤硫化水素環境から侵入す
る水素量を低減する効果を有する元素である。このため
0.1%以上を添加する。しかし、多量に添加すると熱
間加工性を損なうので添加量の上限を0.35%とす
る。
【0014】Niは鋼材の靱性を向上させ、鋼材への水
素侵入を抑制する元素であり、0.05%以上添加す
る。しかし、0.35%超では効果に飽和傾向が現れは
じめるので上限を0.35%とする。Crは強度を増加
させるのに必要で0.02%以上を添加する。しかし、
0.4%超の添加では靱性が低下するので上限を0.4
%とする。
【0015】MoはCrと同様、添加により強度が上昇
する元素であり強度確保のため0.02%以上添加す
る。しかし、0.3%超の添加はコストが高くなるので
上限を0.3%とする。Alは鋼の脱酸に不可欠な元素
であり、この目的から0.005%以上を添加する。し
かし、0.05%超の添加では効果が飽和するので添加
の範囲を0.005〜0.05%とする。
【0016】NはAlとAlNを作り、焼ならし時の結
晶粒の粗大化を防止する効果があり、0.002%以上
添加する。しかし、添加量が多すぎると靱性を低下させ
る場合があるので上限を0.01%とする。Pは鋼中で
ミクロ偏析し靱性の方向差を著しくするばかりでなく、
靱性を低下させる元素であるので0.015%未満とす
る。
【0017】以上の元素を基本成分とするが、さらに強
度改善効果のあるV、Nbを1種または2種添加しても
よい。Vは炭窒化物を形成し、鋼材の強度を向上させる
効果を有する。このような効果を必要とする場合、0.
01%以上添加する。しかし、0.05%を超えると却
って靱性を害するので上限を0.05%とする。
【0018】NbはVと同様に炭窒化物を形成し、鋼材
の強度を向上させる。このため0.005%以上を添加
するが、0.05%超では効果が飽和するので添加量を
0.05%以下に抑制する。次に、素材の製造条件につ
いて述べる。前記のような化学成分を有する鋼は転炉、
電気炉で溶製した後、必要に応じて取鍋精錬や真空脱ガ
ス処理を施して得られ、連続鋳造によりスラブとする。
鋳造は通常鋳型あるいは一方向凝固鋳型で造塊してもよ
く、この場合分塊でスラブとされる。連続鋳造スラブで
も必要に応じて分塊を行ってもよい。分塊での均熱はい
かなるものであっても構わない。即ち、鋼塊を冷却した
後、均熱してもよく、熱塊で均熱炉に装入してもよい。
均熱温度は1000〜1320℃とすることが望まし
い。
【0019】圧延における圧下量は如何なるものであっ
てもよく、本発明による耐SOHIC向上効果は損なわ
れない。圧延後、850℃以上の温度に加熱し、放冷に
より焼ならし処理を行う。焼ならしの温度を850℃以
上とするのは、組織を均一にするためであり、組織の細
粒化から950℃以下が望ましい。
【0020】
【実施例】
実施例1 次に実施例を示す。表1に示す化学成分を有する鋼を転
炉で溶製し、真空脱ガス処理し、製品板厚100mm以下
は連続鋳造にてスラブとし、100mm超は普通造塊法に
て分塊スラブ(均熱炉1300℃)とし、厚板圧延にて
表2の板厚に圧延した。表2中に示す板厚およびノルマ
温度でノルマ処理を行った。鋼材の降伏強さおよび引張
強さを同表中に示す。
【0021】これらの鋼材から切り出した6mmφ×25
mm長の平行部を有する丸型の耐SOHIC試験片に、2
6kgf/mm2 の応力を付加し、NACE溶液中に浸漬し、
破断までの時間を測定した。試験は720時間まで継続
した。なお、既に述べたように、NACE溶液とは、1
気圧の硫化水素を飽和させた5%食塩−0.5%酢酸の
水溶液である。
【0022】SOHIC試験での破断時間を表2中に示
す。鋼板1A〜7AのAシリーズの鋼板は本発明鋼であ
り、耐SOHIC試験で720時間浸漬しても破断が生
じない。これに対して、鋼板1BではS含有量が0.0
02%よりも多く、鋼板4BではS添加量が0.000
5%より少ないため、720時間未満で破断している。
また、鋼板2Bおよび3BではS含有量が0.0005
〜0.002%であるが、Tiが無添加(鋼板2B)で
あったり、Tiの添加量が0.015%を超えている
(鋼板3B)ため、やはり破断時間が720時間未満と
短く、耐SOHIC性が劣っている。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】
【発明の効果】本発明による鋼板は、耐SOHIC性が
良好であり、湿潤硫化水素雰囲気で使用される石油精製
等の圧力容器用厚鋼板として最適であり、本発明鋼を使
用した圧力容器での安全性は高く、工業的価値が大き
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】Ti無添加およびTiが0.005〜0.01
5%の場合の、S量とSOHIC試験での破断時間の関
係を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%にて、 C :0.08〜0.25%、 Si:0.1〜0.5%、 Mn:0.8〜1.6%、 Cu:0.1〜0.35%、 Ni:0.05〜0.35%、 Cr:0.02〜0.4%、 Mo:0.02〜0.3%、 Ti:0.005〜0.015%、 Al:0.005〜0.05%、 P :0.015%未満、 S :0.0005〜0.002%、 N :0.002〜0.01% を含み、残Feおよび不可避的不純物からなることを特
    徴とする応力下での耐水素誘起割れ性の良好な圧力容器
    用厚鋼板。
  2. 【請求項2】 重量%にて、さらに V :0.01〜0.05%、 Nb:0.005〜0.05% からなる強度改善元素群の1種または2種を含む請求項
    1記載の応力下での耐水素誘起割れ性の良好な圧力容器
    用厚鋼板。
JP9127392A 1992-04-10 1992-04-10 応力下での耐水素誘起割れ性の良好な圧力容器用厚鋼板 Withdrawn JPH05287441A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021509436A (ja) * 2017-12-26 2021-03-25 ポスコPosco 耐水素誘起割れ性に優れた鋼材及びその製造方法
WO2022205939A1 (zh) * 2021-04-01 2022-10-06 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种厚度>200~250mm抗氢致开裂压力容器钢板及其制造方法

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