JPH07188838A - 湿潤硫化水素環境中の耐sohic特性の優れた圧力容器用厚鋼板 - Google Patents
湿潤硫化水素環境中の耐sohic特性の優れた圧力容器用厚鋼板Info
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- JPH07188838A JPH07188838A JP33364593A JP33364593A JPH07188838A JP H07188838 A JPH07188838 A JP H07188838A JP 33364593 A JP33364593 A JP 33364593A JP 33364593 A JP33364593 A JP 33364593A JP H07188838 A JPH07188838 A JP H07188838A
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- sohic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、湿潤硫化水素環境中の耐SOHI
C特性の優れた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:0.02〜0.4%、Mo:0.02〜0.
3%、Al:0.005%未満、Ca:0.0005〜
0.008%、P:0.015%未満、S:0.005
%未満、N:0.002〜0.01%を含み、或いはさ
らにV:0.01〜0.05%および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湿潤硫
化水素環境中の耐SOHIC特性の優れた圧力容器用厚
鋼板。
C特性の優れた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:0.02〜0.4%、Mo:0.02〜0.
3%、Al:0.005%未満、Ca:0.0005〜
0.008%、P:0.015%未満、S:0.005
%未満、N:0.002〜0.01%を含み、或いはさ
らにV:0.01〜0.05%および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湿潤硫
化水素環境中の耐SOHIC特性の優れた圧力容器用厚
鋼板。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は湿潤硫化水素腐食環境下
にある石油精製装置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。
にある石油精製装置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】
【従来の技術】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54−38
214号公報等)、ミクロ偏析部の偏析の緩和、N
b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、等が有効であることと言われている。また、耐
HIC特性の優れた極厚鋼板の製造方法については、既
に特願平3−99296号において、鋼中の水素量に依
存した圧下方法を提案している。
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54−38
214号公報等)、ミクロ偏析部の偏析の緩和、N
b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、等が有効であることと言われている。また、耐
HIC特性の優れた極厚鋼板の製造方法については、既
に特願平3−99296号において、鋼中の水素量に依
存した圧下方法を提案している。
【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、SA5
16−70鋼のようなフェライト相とパーライト相から
なる鋼でのSOHIC抑制には不十分であり、新たなS
OHIC固有の対策が求められている。
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、SA5
16−70鋼のようなフェライト相とパーライト相から
なる鋼でのSOHIC抑制には不十分であり、新たなS
OHIC固有の対策が求められている。
【0004】本発明者らは、既に特願平4−91273
号および特願平4−91274号にて、耐SOHIC性
向上に対する対策を提案しているが、これらは耐SOH
ICの改善効果は顕著であるものの、製造上の負荷が大
きいという問題があった。
号および特願平4−91274号にて、耐SOHIC性
向上に対する対策を提案しているが、これらは耐SOH
ICの改善効果は顕著であるものの、製造上の負荷が大
きいという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、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を目的とするも
のである。
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を目的とするも
のである。
【0006】
【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、Al
添加量と耐SOHIC性の関係を調査した結果、適切な
Al添加により、耐SOHIC性が改善されることを見
出した。本発明はこのような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。
処理により使用される圧力容器用厚鋼板において、Al
添加量と耐SOHIC性の関係を調査した結果、適切な
Al添加により、耐SOHIC性が改善されることを見
出した。本発明はこのような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。
【0007】(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:0.0
2〜0.3%、Al:0.005%未満、Ca:0.0
005〜0.008%、P :0.015%未満、S
:0.005%未満、N :0.002〜0.01%
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる湿潤硫
化水素環境中の耐SOHIC特性の優れた圧力容器用厚
鋼板。
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:0.0
2〜0.3%、Al:0.005%未満、Ca:0.0
005〜0.008%、P :0.015%未満、S
:0.005%未満、N :0.002〜0.01%
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる湿潤硫
化水素環境中の耐SOHIC特性の優れた圧力容器用厚
鋼板。
【0008】(2)重量%にて、更に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
湿潤硫化水素環境中の耐SOHIC特性の優れた圧力容
器用厚鋼板。
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
湿潤硫化水素環境中の耐SOHIC特性の優れた圧力容
器用厚鋼板。
【0009】
【作用】以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
0.12%C−0.25%Si−1.2%Mn−0.0
08%P−0.003%S−0.2%Cu−0.2%N
i−0.05%Cr−0.08%Mo−0.001〜
0.01%Al−0.002%Ca−0.003%Nを
基本成分とする鋼において、Al添加量を変化させた。
900℃から焼ならしの後、耐SOHIC性を評価し
た。
0.12%C−0.25%Si−1.2%Mn−0.0
08%P−0.003%S−0.2%Cu−0.2%N
i−0.05%Cr−0.08%Mo−0.001〜
0.01%Al−0.002%Ca−0.003%Nを
基本成分とする鋼において、Al添加量を変化させた。
900℃から焼ならしの後、耐SOHIC性を評価し
た。
【0010】耐SOHIC性試験の試験片は、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、NA
CE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、耐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。
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、NA
CE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、耐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。
【0011】図1に、Al添加量に対する耐SOHIC
性試験結果を示している。同図に示されるように、Al
添加量が0.005%未満で耐SOHIC性試験での破
断時間が向上する。この理由については、以下のように
考えている。即ち、Al添加量が0.005%以上では
AlNによりオーステナイト結晶粒が微細になり、ミク
ロ組織中に耐SOHIC性向上効果のないパーライト相
が出現する。これに対し、Al添加量が0.005%未
満では、パーライト相のセメンタイト間隔が小さくな
り、場合によってはベーナイト化する。これらの相は周
囲のフェライト相中に転位を増殖し、耐SOHIC性を
向上させる。Al添加量が0.001%未満では耐SO
HIC性が良好であるものの、現在の製鋼技術では靱性
が低下する傾向が認められ、靱性の厳しい用途にはAl
添加量を0.001%以上とすることが好ましい。
性試験結果を示している。同図に示されるように、Al
添加量が0.005%未満で耐SOHIC性試験での破
断時間が向上する。この理由については、以下のように
考えている。即ち、Al添加量が0.005%以上では
AlNによりオーステナイト結晶粒が微細になり、ミク
ロ組織中に耐SOHIC性向上効果のないパーライト相
が出現する。これに対し、Al添加量が0.005%未
満では、パーライト相のセメンタイト間隔が小さくな
り、場合によってはベーナイト化する。これらの相は周
囲のフェライト相中に転位を増殖し、耐SOHIC性を
向上させる。Al添加量が0.001%未満では耐SO
HIC性が良好であるものの、現在の製鋼技術では靱性
が低下する傾向が認められ、靱性の厳しい用途にはAl
添加量を0.001%以上とすることが好ましい。
【0012】このように耐SOHIC性の改善にAl添
加量を制限することが必要である。この範囲のAl添加
量は、耐SOHIC性鋼の製造プロセスに一般的に含ま
れるRH脱ガス設備等を利用することにより、比較的容
易に達成され、製造での工程能力上の負荷は小さい。以
下にその他の成分元素の限定理由について述べる。
加量を制限することが必要である。この範囲のAl添加
量は、耐SOHIC性鋼の製造プロセスに一般的に含ま
れるRH脱ガス設備等を利用することにより、比較的容
易に達成され、製造での工程能力上の負荷は小さい。以
下にその他の成分元素の限定理由について述べる。
【0013】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%以上添加する。
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させるため
上限を0.5%とする。
あり、圧力容器用鋼の場合、0.08%以上添加する。
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させるため
上限を0.5%とする。
【0014】Mnは鋼材の強度を高めるに0.8%以上
を添加するが、1.6%を超えると靱性の異方性が増す
ため、0.8〜1.6%の範囲とする。Cuは鋼材の強
度を高め、また耐食性を向上させ、さらに湿潤硫化水素
環境から侵入する水素量を低減するという効果を有する
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ため、添加量
の上限を0.35%とする。
を添加するが、1.6%を超えると靱性の異方性が増す
ため、0.8〜1.6%の範囲とする。Cuは鋼材の強
度を高め、また耐食性を向上させ、さらに湿潤硫化水素
環境から侵入する水素量を低減するという効果を有する
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ため、添加量
の上限を0.35%とする。
【0015】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見られ
はじめるため、上限を0.35%とする。Crは強度を
高める効果を有する。このため、0.02%以上を添加
する。しかし、0.4%を超えて添加すると靱性を低下
させるため、上限を0.4%とする。
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見られ
はじめるため、上限を0.35%とする。Crは強度を
高める効果を有する。このため、0.02%以上を添加
する。しかし、0.4%を超えて添加すると靱性を低下
させるため、上限を0.4%とする。
【0016】MoはCrと同様に、添加により強度を高
める元素であり、0.02%以上添加する。しかし、
0.3%超の添加ではコストが高くなるため上限を0.
3%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た
め、0.015%未満とする。
める元素であり、0.02%以上添加する。しかし、
0.3%超の添加ではコストが高くなるため上限を0.
3%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た
め、0.015%未満とする。
【0017】Sは鋼中で非金属介在物MnS形成し、耐
HIC性を低下させ、靱性の方向性を大きくし、且つシ
ャルピー試験での上部棚エネルギーを低下させるため、
0.005%未満とする。NはAlとAlNを作り、焼
ならし時の結晶粒を細粒化を図る作用を有している。従
って、Nの添加量が多くなるとAl添加量を0.005
%未満に制限しても結晶粒の粗大化を図ることが難しく
なる。このため、Nの添加量を0.01%以下とする。
また、0.002%未満とすることは工業的に容易でな
く、下限を0.002%とした。
HIC性を低下させ、靱性の方向性を大きくし、且つシ
ャルピー試験での上部棚エネルギーを低下させるため、
0.005%未満とする。NはAlとAlNを作り、焼
ならし時の結晶粒を細粒化を図る作用を有している。従
って、Nの添加量が多くなるとAl添加量を0.005
%未満に制限しても結晶粒の粗大化を図ることが難しく
なる。このため、Nの添加量を0.01%以下とする。
また、0.002%未満とすることは工業的に容易でな
く、下限を0.002%とした。
【0018】Caは硫化物系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V、Nbを1種または2種添加し
てもよい。
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V、Nbを1種または2種添加し
てもよい。
【0019】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。N
b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ため、添加量を0.05%
以下に抑制する。
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。N
b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ため、添加量を0.05%
以下に抑制する。
【0020】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練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100
0〜1320℃とすることが望ましい。
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練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100
0〜1320℃とすることが望ましい。
【0021】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。焼きならしの温度を850
℃以上とするのは、組織を均一にするためであり、組織
の細粒化の点から950℃以下が望ましい。
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。焼きならしの温度を850
℃以上とするのは、組織を均一にするためであり、組織
の細粒化の点から950℃以下が望ましい。
【0022】
【実施例】次に実施例を示す。表1に示す化学成分を有
する鋼を用い、表2中に示す板厚および温度で焼ならし
処理を行った。これらの鋼材から切り出した6mmφ×
25mm長の平行部を有する丸型の耐SOHIC性試験
片に、26kgf/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72
0時間まで継続した。なお、既に述べたように、NAC
E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。
する鋼を用い、表2中に示す板厚および温度で焼ならし
処理を行った。これらの鋼材から切り出した6mmφ×
25mm長の平行部を有する丸型の耐SOHIC性試験
片に、26kgf/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72
0時間まで継続した。なお、既に述べたように、NAC
E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。
【0023】耐SOHIC性試験での破断時間を表2中
に示す。鋼板1A〜7AのAシリーズの鋼板では、Al
添加量が本発明の範囲内にあり、耐SOHIC性試験で
720時間浸漬しても破断が生じない。これに対して、
1B〜4Bの鋼板ではAlが0.005%以上であり、
焼ならし温度でのγ粒径が微細となり、所要の組織の改
善ができない。このため、破断時間が720時間未満と
短く、耐SOHIC性が劣っている。
に示す。鋼板1A〜7AのAシリーズの鋼板では、Al
添加量が本発明の範囲内にあり、耐SOHIC性試験で
720時間浸漬しても破断が生じない。これに対して、
1B〜4Bの鋼板ではAlが0.005%以上であり、
焼ならし温度でのγ粒径が微細となり、所要の組織の改
善ができない。このため、破断時間が720時間未満と
短く、耐SOHIC性が劣っている。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【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
装置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。
良好であり、湿潤硫化水素雰囲気で使用される石油精製
装置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1】Al添加量と耐SOHIC性試験での破断時間
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
Claims (2)
- 【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%、 Al:0.005%未満、 Ca:0.0005〜0.008%、 P :0.015%未満、 S :0.005%未満、 N :0.002〜0.01%を含み、残部Feおよび
不可避的不純物からなる湿潤硫化水素環境中の耐SOH
IC特性の優れた圧力容器用厚鋼板。 - 【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記載の湿潤硫化水素環
境中の耐SOHIC特性の優れた圧力容器用厚鋼板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33364593A JPH07188838A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 湿潤硫化水素環境中の耐sohic特性の優れた圧力容器用厚鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33364593A JPH07188838A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 湿潤硫化水素環境中の耐sohic特性の優れた圧力容器用厚鋼板 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07188838A true JPH07188838A (ja) | 1995-07-25 |
Family
ID=18268377
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33364593A Withdrawn JPH07188838A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 湿潤硫化水素環境中の耐sohic特性の優れた圧力容器用厚鋼板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07188838A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009536600A (ja) * | 2006-05-09 | 2009-10-15 | コロンビアナ ボイラー カンパニー,エルエルシー | 危険物質を運搬し貯蔵するためのコンテナ及びそのコンテナを製造するための方法 |
EP3561126A4 (en) * | 2016-12-22 | 2019-12-25 | Posco | STEEL MATERIAL HAVING EXCELLENT CORROSION RESISTANCE IN A SULFIDE CONTAINING CONDENSATION ENVIRONMENT AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME |
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1993
- 1993-12-27 JP JP33364593A patent/JPH07188838A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009536600A (ja) * | 2006-05-09 | 2009-10-15 | コロンビアナ ボイラー カンパニー,エルエルシー | 危険物質を運搬し貯蔵するためのコンテナ及びそのコンテナを製造するための方法 |
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