JPH05287442A - 耐sohic性の優れた圧力容器用厚鋼板 - Google Patents

耐sohic性の優れた圧力容器用厚鋼板

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JPH05287442A
JPH05287442A JP9127492A JP9127492A JPH05287442A JP H05287442 A JPH05287442 A JP H05287442A JP 9127492 A JP9127492 A JP 9127492A JP 9127492 A JP9127492 A JP 9127492A JP H05287442 A JPH05287442 A JP H05287442A
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JP
Japan
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sohic
resistance
steel plate
pressure vessel
thick steel
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Withdrawn
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JP9127492A
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English (en)
Inventor
Yutaka Tsuchida
豊 土田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 湿潤硫化水素腐食環境下において応力下での
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
ことを目的とする。 【構成】 重量%にて、C:0.08〜0.25%、S
i:0.1〜1.0%、Mn:0.8〜1.6%、V:
0.01〜0.08%、Cu:0.1〜0.35%、N
i:0.05〜0.35%、Al:0.005〜0.0
5%、Ca:0.0005〜0.008%、P:0.0
15%未満、S:0.005%未満、N:0.002〜
0.01%を含み、さらに必要に応じてCr:0.02
〜0.4%、Mo:0.02〜0.3%の1種または2
種を含み、残部Feおよび不可避不純物からなり、(%
C+%Mn/6)/(%Si+5×%V)が1.0以下
である耐SOHIC性の優れた圧力容器用厚鋼板。

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、
耐SOHIC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、C、Mn量およびSi、V量が鋼材の耐SOHI
C性に重大な影響を及ぼすことを見出した。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。
【0006】(1)重量%にて、 C :0.08〜0.25%、Si:0.1〜1.0
%、Mn:0.8〜1.6%、V :0.01〜0.0
8%Cu:0.1〜0.35%、Ni:0.05〜0.
35%、Al:0.005〜0.05%、Ca:0.0
005〜0.008%、P :0.015%未満、S
:0.005%未満、N :0.002〜0.01%
を含み、残Feおよび不可避的不純物からなり、(%C
+%Mn/6)/(%Si+5×%V)が1.0以下で
あることを特徴とする耐SOHIC性の優れた圧力容器
用厚鋼板。
【0007】(2)重量%にて、さらに Cr:0.02〜0.4%、Mo:0.02〜0.3%
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
記載の耐SOHIC性の優れた圧力容器用厚鋼板。
【0008】
【作用】以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
図1は、(0.08〜0.25)%C−(0.1〜1.
0)%Si−(0.8〜1.6)%Mn−0.010%
P−0.002%S−0.25%Cu−0.15%Ni
−(0.005〜0.08)%V−0.02%Al−
0.004%N−0.003%Caの成分組成を有する
鋼(製品板厚60mm、焼きならし温度880℃)におい
て、SOHIC試験を行った結果を示す。
【0009】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での鋼材の抵抗性を
評価する目的で一般的に使用されているものである。
【0010】上記の試験で、C、Mn、Si、V量の添
加範囲については以下のように決定した。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。
【0011】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1.0%
とする。MnはSを固定し、強度を高めるのに有効な元
素であるが、添加量が多いと材料内の偏析を著しくし、
靱性の異方性を増すので0.8〜1.6%とする。Vは
炭窒化物を形成し、鋼材の強度を向上させる。このため
0.01%以上添加する。しかし、0.08%を超える
と却って靱性を害するので上限を0.08%とする。
【0012】図1に、C、Mn、Si、V量の組合せに
対するSOHIC試験結果を示す。同図に示されるよう
に、(%C+%Mn/6)/(%Si+5×%V)が
1.0以下では720時間試験でも破断が生じず、耐S
OHIC特性が顕著に改善されていることが分かる。こ
の理由については以下のように考えている。即ち、本発
明の対象とする鋼材では、フェライト+パーライト組織
を有している。CおよびMnは鋼材を強化するが、この
場合、パーライト相の量を増加するとともに、その硬度
を上昇する。一方、フェライト相の硬度は余り変化せ
ず、CおよびMn添加は鋼材内の不均一を増大し、SO
HICに対して敏感な状況を作りだす。これに対し、S
iおよびVは主としてフェライト相の硬度を上昇させる
ため、鋼材内の不均一およびSOHICに対する感受性
を緩和する。
【0013】以下にその他の成分元素の限定理由につい
て述べる。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
上限を0.015%未満とする。Sは鋼中で非金属介在
物MnSを形成し、耐HIC性を低下させ、靱性の方向
差を大きくし、かつシャルピー試験での上部棚エネルギ
ーを低下させるので上限を0.005%未満とする。
【0014】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。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、このような効果を要する時、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。
【0015】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ため、添加の範囲を
0.005〜0.05%とする。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。
【0016】Caは硫化物介在物の形状を制御し、耐H
IC性および耐SOHIC性を向上する効果を有してい
る。0.0005%未満の添加では効果が認められず、
0.008%を超えると却って耐HIC性および耐SO
HIC性を害するので、添加範囲を0.0005〜0.
008%とした。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Cr、Moを1種または2種添加
してもよい。
【0017】Crは強度を増加させる効果を有する。こ
のような効果を要する時、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ため、上
限を0.4%とする。MoはCrと同様、添加により強
度が上昇する元素であり、必要に応じて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。
【0018】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良い。均熱温度は10
00〜1320℃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、即
ち(%C+%Mn/6)/(%Si+5×%V)が1.
0以下であり、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、Bシリーズの鋼板は
fF、即ち(%C+%Mn/6)/(%Si+5×%
V)が1.0を超えており、SOHIC試験での破断時
間が122時間以内と短く、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】鋼板での(%C+%Mn/6)/(%Si+5
×%V)値とSOHIC試験での破断時間を示す図であ
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:0.1〜1.0%、 Mn:0.8〜1.6%、 V :0.01〜0.08%、 Cu:0.1〜0.35%、 Ni:0.05〜0.35%、 Al:0.005〜0.05%、 Ca:0.0005〜0.008%、 P :0.015%未満、 S :0.005%未満、 N :0.002〜0.01% を含み、残Feおよび不可避的不純物からなり、(%C
    +%Mn/6)/(%Si+5×%V)が1.0以下で
    あることを特徴とする耐SOHIC性の優れた圧力容器
    用厚鋼板。
  2. 【請求項2】 重量%にて、さらに Cr:0.02〜0.4%、 Mo:0.02〜0.3% 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記載の耐SOHIC性の優れた圧力容器用厚鋼板。
JP9127492A 1992-04-10 1992-04-10 耐sohic性の優れた圧力容器用厚鋼板 Withdrawn JPH05287442A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11155906B2 (en) 2016-11-11 2021-10-26 Posco Pressure vessel steel having excellent hydrogen induced cracking resistance, and manufacturing method therefor

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Effective date: 19990706