JPH0553855B2 - - Google Patents

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JPH0553855B2
JPH0553855B2 JP60053365A JP5336585A JPH0553855B2 JP H0553855 B2 JPH0553855 B2 JP H0553855B2 JP 60053365 A JP60053365 A JP 60053365A JP 5336585 A JP5336585 A JP 5336585A JP H0553855 B2 JPH0553855 B2 JP H0553855B2
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JP
Japan
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less
resistance
steel
sscc
hydrogen
Prior art date
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JP60053365A
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English (en)
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JPS61213346A (ja
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Hisao Saito
Saburo Tani
Katsumi Yoshiura
Yasuo Kobayashi
Kazuyoshi Ume
Kazuaki Matsumoto
Moryasu Nagae
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
[発明の目的] 本発明は耐水素誘起割れ及び母材と共に溶接部
の耐硫化物応力腐食割れ性に優れた鋼に係り、原
油や天然ガスの輸送、貯蔵などにおけるラインパ
イプ、フイツテイング、圧力容器等に使用される
鋼板その他の鋼材に関して安全且つ的確な耐水素
誘起割れ性を有し、しかも母材と共に溶接部にお
ける耐硫化物応力腐食割れ性においても卓越し、
その利用上における要請を有利に満足し得る鋼を
提供しようとするものである。 産業上の利用分野 耐水素誘起割れ性および母材と共に溶接部にお
ける耐硫化物応力腐食割れ性鋼。 従来の技術 サワーガス油井やガス井に関する近年の開発活
発化に伴い、ラインパイプ鋼材、フイツテイング
鋼材の如きに関し、耐水素誘起割れ(Hydrogen
induced cracking:以下耐HICという)と耐硫
化物腐食割れ性(Sulfide Stress Corrosion
Cracking:以下耐SSCCという)に対する要求が
益々厳しくなつている。又石油精製装置の湿潤硫
化水素環境下で使用される圧力容器などにも同様
な性能が要求されている。 然して従来このような耐HICおよび耐SSCC改
善目的で採用されている手法は以下の如くであ
る。 A2O3,MnS等の大型介在物低減並びに形
状制御、即ちSが0.02%以下のような超低硫鋼
やCa又はREM処理鋼。 凝固中の成分偏析に起因した低温変態組織発
生の防止、即ち均質化熱処理(スラブなどの長
時間加熱)、成分の最適化(偏析し易く、又焼
入性の高い元素の添加制限)。 熱処理により水素脆化感受性の低い組織とす
る、例えば感受性の大きいマルテンサイト、ベ
イナイトから感受性の小さい焼戻しマルテンサ
イトとする焼入れ焼戻し熱処理を行う。 試験片表面に保護被膜を生成する、例えば
Cu添加やCo添加など。 即ちこれら〜のものは耐HIC性を改善する
だけでなく、耐SSCC性改善にも有効で、特に
、の方法によつてSSC発生の限界応力は顕著
に増加することが知られている。 更に特公昭57−47257号公報においてはNbと
Tiの炭窒化物析出を利用した耐HIC鋼が報告さ
れており、又耐SSCC鋼についても特開昭58−
199812号公報がある。 又本出願人においては耐硫化物腐食割れ性に優
れた高張力鋼として特開昭56−119759を提案して
おり、即ち鋼の清浄性を高めて該特性を高めるこ
とを提案している。 発明が解決しようとする問題点 ところが前記、の方法では充分な効果が得
られず、又、の方法によるものは経済性およ
び生産性に劣る。 特公昭57−47257号公報によるものではPHの比
較的高い硫化水素飽和の人工海水を用いたHIC試
験でも一部割れがみられており、PHの低い湿潤硫
化水素環境での使用に対して充分な性能を有しな
い。 特開昭58−199812号公報によるものではCが高
く、溶接性や低温靱性などにおいてなお問題を有
している。 更に本出願人において提案している前記特開昭
56−119759のものにおいては耐硫化物腐食割れ性
においては優れていることがあるとしても清浄性
を高めるためにそれなりの工数を必要とすると共
に耐水素誘起割れ性において必ずしも安定した特
性を得難く、更にこのような鋼材が具体的に使用
される場合においては溶接が不可欠的であるとこ
ろ前記耐硫化物腐食割れ性に関しては実質的に溶
接部によつて決定されるものであるところ、この
溶接部において充分な耐硫化物腐食割れ特性を得
ることができない問題を有している。 [発明の構成] 問題点を解決するための手段 1 C:0.20wt%以下、Si:1.00wt%以下、 Mn:1.30wt%以下、V:0.030〜0.150wt%、 P:0.030wt%以下、S:0.005wt%以下、 A:0.003〜0.070wt%、 N:60ppmを超え200ppmまで を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物から
なることを特徴とする耐水素誘起割れ及び母材と
共に溶接部の耐硫化物応力腐食割れ性に優れた
鋼。 2 C:0.20wt%以下、Si:1.00wt%以下、 Mn:1.30wt%以下、V:0.030〜0.150wt%、 P:0.030wt%以下、S:0.005wt%以下、 A:0.003〜0.070wt%、 N:60ppmを超え200ppmまで を含有すると共に、 Cr:0.05〜0.50wt%、Ni:0.05〜1.00wt%、 Mo:0.01〜0.50wt%、Ti:0.002〜0.030wt
%、 Nb:0.005〜0.080wt%、Cu:0.05〜1.50wt
%、 の何れか1種または2種以上を含有し、残部が
Feおよび不可避的不純物からなることを特徴と
する耐水素誘起割れ及び母材と共に溶接部の耐硫
化物応力腐食割れ性に優れた鋼。 3 C:0.20wt%以下、Si:1.00wt%以下、 Mn:1.30wt%以下、V:0.030〜0.150wt%、 P:0.030wt%以下、S:0.005wt%以下、 A:0.003〜0.070wt%、 N:60ppmを超え200ppmまで Ca:0.0005〜0.0060wt%、 Mg:0.0005〜0.0060wt%、 Zr:0.002〜0.030wt%、 の何れか1種または2種以上を含有し、残部が
Feおよび不可避的不純物からなることを特徴と
する耐水素誘起割れ及び母材と共に溶接部の耐硫
化物応力腐食割れ性に優れた鋼。 4 C:0.20wt%以下、Si:1.00wt%以下、 Mn:1.30wt%以下、V:0.030〜0.150wt%、 P:0.030wt%以下、S:0.005wt%以下、 A:0.003〜0.070wt%、 N:60ppmを超え200ppmまで を含有すると共に、 Cr:0.05〜0.50wt%、Ni:0.05〜1.00wt%、 Mo:0.01〜0.50wt%、Ti:0.002〜0.030wt
%、 Nb:0.005〜0.080wt%、Cu:0.05〜1.50wt
%、 の何れか1種または2種以上を含有し、且つ Ca:0.0005〜0.0060wt%、 Mg:0.0005〜0.0060wt%、 Zr:0.002〜0.030wt%、 の何れか1種または2種以上を含有し、残部が
Feおよび不可避的不純物からなることを特徴と
する耐水素誘起割れ及び母材と共に溶接部の耐硫
化物応力腐食割れ性に優れた鋼。 作 用 wt%(以下単に%という)で、Cを0.20%以
下、Mnを1.30%以下、Pを0.030%以下、Sを
0.005%以下、Siを1.00%以下、Aを0.07%以下
とすることにより靱性を確保し、溶接性を良好と
すると共に母材の耐SSCC性を良好にする。 上記のようにAを0.07%以下とした条件下に
おいて、Vを0.03〜0.15%と共にNを60ppmを超
えて200ppmまで含有させることによりVN析出
物の生成を阻害することがなく、このVN析出物
によつて侵入した水素をトラツプして耐HIC性を
安定且つ良好に得しめ、特に母材と共に溶接部の
耐SSCC性を良好に維持し、利用上実質的基準と
なるこの種鋼材の特性を有利に向上する。 Crを0.05〜0.5%、Niを0.05〜1.00%、Moを
0.01〜0.50%、Ti:0.002〜0.030%、Nb:0.005〜
0.080%、Cu:0.05〜1.50%の何れか1種又は2
種以上を含有させることにより上記したような特
性を維持せしめ、しかも強度の向上を図る。 Caを0.0005〜0.0060%、Mg:0.0005〜0.0060
%、Zr:0.002〜0.030%の何れか1種または2種
を含有させることにより耐HIC性および耐SSCC
性をより向上し、従つてSおよびCの何れもが高
目の条件下においても所期する耐HIC性および耐
SSCC性を得しめる。 実施例 上記したような本発明について更に説明する
と、本発明は合金成分を耐HIC性、耐SSCC性を
考慮して適正な範囲とすると共に、一定量以上の
VおよびNを含有させることにより従来鋼に比較
して耐HIC性および母材と共に溶接部における耐
SSCC性を大幅に改善し、又殊更に清浄性を向上
することなくそれらの改善を図らしめたものであ
る。 即ち本発明によるものの成分限定理由について
説明すると以下の如くである。 Cは、wt%(以下単に%という)で0.20%以下
が望ましく、0.20%以上であると、パーライト分
率が大きくなり、耐HIC、耐SSCC特性を劣化
し、又溶接性も劣化することになる。 Siは、1.00%以上では母材の靱性を劣化させる
ので好ましくなく、1.00%以下とすべきである。 Mnは、1.30%以上であるとMnの偏析が強くな
り、耐HIC、耐SSCC性能を劣化させる。 Pは、0.030%以上となると母材靱性および溶
接性を劣化し、耐HIC性、耐SSCC特性をも劣化
するので0.030%以下とすべきである。 Sは、0.005%以上になるとMnS介在物が多く
なり、耐HIC性を劣化させるので、これ以下とす
る必要がある。 Aは、Nとの親和力が強く、その含有量が多
くなると、VN析出物の生成を阻害し、前記した
耐HIC性および耐SSCC性を得ることが困難とな
るので0.070%以下とすることが必要である。 VはNとともに本発明における主軸をなすもの
で、VNを十分に析出させ、耐HIC性、耐SSCC
性を改善するためにはそれぞれが0.03%以上、
60ppmを超えて含有させることが必要である。但
しVが0.150%を超え、或いはNが200ppm超えで
含有せしめられると溶接部靱生を劣化させるの
で、これらを上限とすべきである。 Cu,Cr,Ni,Mo,NbおよびTiは母材強度上
昇に有効であるが、特にNiは1%以上では耐
HIC、耐SSCC特性上好ましくない。Cu.Cr,
Mo,Nbはコスト上昇を招くと共に本発明におい
ては1%を超えて必要としない。Tiは0.002%以
上で該効果が得られるが、0.030%を超えて添加
すると、TiNが巨大に析出し、有効なVNが減少
して耐HIC、SSCC性の改善効果が小さくなる。 Ca,MgおよびZrは、耐HIC、耐SSCC性能を
より向上する上において有効であり、CやSの何
れもが高目の条件下においても耐HIC、耐SSCC
および溶接部の耐SSCCを向上させるが、Ca,
Mgは0.0060%超え、Zrは0.030%超えではむしろ
清浄性を劣化させ、反対に耐HIC、耐SSCC性能
を低下させる。 なお本発明においてVNを析出させ、耐HIC、
耐SSCC特性が改善されるのは微細で多量の析出
物のために原子状水素が有効にトラツプされるこ
とによるものと認められる。 本発明によるものの具体的な製造鋼およびその
比較鋼についてその成分組成を示すと次の第1表
の如くである。
【表】 又これらの鋼についてその製造工程およびそれ
によつて得られた機械的特性と、HIC試験結果お
よび母材と溶接部の各SSCC試験結果を要約して
示すと次の第2表の如くであつて、本発明による
ものがそれらの何れの試験結果においても優れて
いることが確認された。これに対し比較鋼は何れ
かの試験結果において劣り、特に溶接部SSCC試
験においては何れもが本発明のレベルに達してい
ない。
【表】
【表】 即ちこのような結果を、降伏応力σy(Kg/mm2
とSSCC試験の応力値σによつて整理したものが
添附図面であつて、先ずPHの低いNACEタイプ
溶液(NACE TM−01−77)を用いた耐HIC試
験結果について言うならば、本発明によるものは
全くHICを発生しておらず、耐HIC性の優れた鋼
材であることは明らかである。従来の比較鋼にお
いてもMnSの形状制御がなされかつ清浄性の極
めて優れた低Mn鋼は耐HIC性を示している。 圧延方向と平行なL方向試験片で耐SSCC性を
比較しているのが添附図面であつて、本発明鋼は
何れも、σ(負荷応力)=0.8×σy(降伏応力)で破
断しておらず、従来の比較鋼に較べて耐SSCC性
が優れていることは明かである。なお本発明鋼の
圧延まま材では試験片採取方向による影響は認め
られるとしてもC方向(圧延直角方向)試験片で
あつてもσ=0.7×σyでは破断しておらず、比較
鋼より優れていることが確認された。 [発明の効果] 以上説明したような本発明によるときはこの種
鋼の化学成分を調整することにより耐水素誘起割
れ性を安定に確保し、又母材および溶接部の各耐
硫化物応力腐食割れ性に優れた鋼を適切に提供
し、原油ないし天然ガスの輸送、貯蔵の如きに用
いられるラインパイプ、フイツテイング、圧力容
器などとして好ましい鋼材を提供し且つその利用
を有利に図らしめるものであつて、工業的にその
効果の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の技術的内容を示すものであつ
て、本発明鋼と従来の比較鋼について耐SSCC性
を要約して比較した図表である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 C:0.20wt%以下、Si:1.00wt%以下、 Mn:1.30wt%以下、V:0.030〜0.150wt%、 P:0.030wt%以下、S:0.005wt%以下、 A:0.003〜0.070wt%、 N:60ppmを超え200ppmまで を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物から
    なることを特徴とする耐水素誘起割れ及び母材と
    共に溶接部の耐硫化物応力腐食割れ性に優れた
    鋼。 2 C:0.20wt%以下、Si:1.00wt%以下、 Mn:1.30wt%以下、V:0.030〜0.150wt%、 P:0.030wt%以下、S:0.005wt%以下、 A:0.003〜0.070wt%、 N:60ppmを超え200ppmまで を含有すると共に、 Cr:0.05〜0.50wt%、Ni:0.05〜1.00wt%、 Mo:0.01〜0.50wt%、Ti:0.002〜0.030wt
    %、 Nb:0.005〜0.080wt%、Cu:0.05〜1.50wt
    %、 の何れか1種または2種以上を含有し、残部が
    Feおよび不可避的不純物からなることを特徴と
    する耐水素誘起割れ及び母材と共に溶接部の耐硫
    化物応力腐食割れ性に優れた鋼。 3 C:0.20wt%以下、Si:1.00wt%以下、 Mn:1.30wt%以下、V:0.030〜0.150wt%、 P:0.030wt%以下、S:0.005wt%以下、 A:0.003〜0.070wt%、 N:60ppmを超え200ppmまで Ca:0.0005〜0.0060wt%、 Mg:0.0005〜0.0060wt%、 Zr:0.002〜0.030wt%、 の何れか1種または2種以上を含有し、残部が
    Feおよび不可避的不純物からなることを特徴と
    する耐水素誘起割れ及び母材と共に溶接部の耐硫
    化物応力腐食割れ性に優れた鋼。 4 C:0.20wt%以下、Si:1.00wt%以下、 Mn:1.30wt%以下、V:0.030〜0.150wt%、 P:0.030wt%以下、S:0.005wt%以下、 A:0.003〜0.070wt%、 N:60ppmを超え200ppmまで を含有すると共に、 Cr:0.05〜0.50wt%、Ni:0.05〜1.00wt%、 Mo:0.01〜0.50wt%、Ti:0.002〜0.030wt
    %、 Nb:0.005〜0.080wt%、Cu:0.05〜1.50wt
    %、 の何れか1種または2種以上を含有し、且つ Ca:0.0005〜0.0060wt%、 Mg:0.0005〜0.0060wt%、 Zr:0.002〜0.030wt%、 の何れか1種または2種以上を含有し、残部が
    Feおよび不可避的不純物からなることを特徴と
    する耐水素誘起割れ及び母材と共に溶接部の耐硫
    化物応力腐食割れ性に優れた鋼。
JP5336585A 1985-03-19 1985-03-19 耐水素誘起割れ及び耐硫化物応力腐食割れ性に優れた鋼 Granted JPS61213346A (ja)

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JPS61213346A JPS61213346A (ja) 1986-09-22
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