JPH07188839A - 湿潤h2 s環境中の耐sohic特性の優れた圧力容器用厚鋼板 - Google Patents

湿潤h2 s環境中の耐sohic特性の優れた圧力容器用厚鋼板

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JPH07188839A
JPH07188839A JP33364693A JP33364693A JPH07188839A JP H07188839 A JPH07188839 A JP H07188839A JP 33364693 A JP33364693 A JP 33364693A JP 33364693 A JP33364693 A JP 33364693A JP H07188839 A JPH07188839 A JP H07188839A
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JP
Japan
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resistance
sohic
steel plate
environment
wet
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JP33364693A
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Yutaka Tsuchida
豊 土田
Manabu Hoshino
学 星野
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、湿潤H2 S環境中の耐SOHIC
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:0.3〜1.6%、C
r:0.02〜0.6%、Mo:0.02〜0.3%、
Al:0.005〜0.050%、Ca:5〜80pp
m、N:20〜100ppm、P:0.015%未満、
S:0.005%未満を含み、或いは更に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り、(Cr+Mo)/Mn
の比が0.2以上0.7以下である湿潤H2 S環境中の
耐SOHIC特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。
【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。
【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性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。
【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、M
n,CrおよびMoの添加量の耐SOHIC性への影響
を調査した結果、Mn,CrおよびMoの添加量を適切
に制御することにより、耐SOHIC性が改善されるこ
とを見出した。
【0007】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%、S
i:0.1〜0.5%、Mn:0.3〜1.6%、C
r:0.02〜0.6%、Mo:0.02〜0.3%、
Al:0.005〜0.050%、Ca:5〜80pp
m、N :20〜100ppm、P :0.015%未
満、S :0.005%未満を含み、残部Feおよび不
可避的不純物からなり、(Cr+Mo)/Mnの比が
0.2以上0.7以下である湿潤H2 S環境中の耐SO
HIC特性の優れた圧力容器用厚鋼板。
【0008】(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記載の湿
潤H2 S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−Mn−Cr−Mo−
0.035%Al−0.002%Ca−0.003%N
−0.008%P−0.003%Sを基本成分とする鋼
において、Mn,CrおよびMo添加量を種々に変化さ
せた。熱間圧延にて50mm厚に圧延後、930℃での
焼ならしを行い、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。
【0011】図1に、(Cr+Mo)/Mnの比に対す
る耐SOHIC性試験結果を示している。Mn,Crお
よびMoは強度確保のため添加するが、図1に示される
ように(Cr+Mo)/Mnの比を0.2以上とするこ
とにより、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、(Cr+Mo)/Mnの比が0.2未満では、鋼材
を構成するパーライト相およびフェライト相の中で、パ
ーライト相が硬くフェライト相が柔らかいため、耐SO
HIC性試験での引張応力でパーライト相近傍のフェラ
イト相に応力が集中し、SOHICが低応力で発生す
る。これに対し、(Cr+Mo)/Mnの比が0.2以
上では、フェライト相とパーライト相の硬度差が小さく
なり、前述のフェライト相中での応力集中が減少し、S
OHICが発生し難くなる。
【0012】(Cr+Mo)/Mnの比が0.7を超え
ると鋼材は実質的にCr−Mo鋼となり、耐SOHIC
性は良好であるものの、鋼材コストが高くなり、石油精
製装置の圧力容器用途には経済的に不適当である。この
ため、(Cr+Mo)/Mnの比の上限を0.7%とす
る。Cr、Mo、Mnとも製鋼上歩留まりの安定した元
素であり、添加量の制御は工業的に困難なものでなく、
工程能力上の負荷も少ない。
【0013】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ために0.3%
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、0.3〜1.6%の範囲とする。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、0.6%超えて添加すると靱性を低下
させるため、上限を0.6%とする。
【0015】MoはCrと同様、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。
【0016】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。こ
の効果のため、Nを20ppm以上添加する。しかし、
100ppmを超えて添加してもAlNの数が増加せず
大きくなるだけであり、却って靱性を害するようになる
ため、上限を100ppmとする。
【0017】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性を向上させる効果を有して
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
SOHIC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。
【0018】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。
【0019】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。
【0020】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。
【0021】
【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。板
厚および焼ならし温度を表2に示す。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。耐SOH
IC性試験での破断時間を表2中に示す。耐SOHIC
性試験での応力は鋼材の降伏強さの70%に固定し、鋼
種間で比較した。
【0022】鋼板1A〜3Aでは、(Cr+Mo)/M
nの比が0.2未満と本発明の範囲外にあり、耐SOH
IC性試験で720時間より短時間で破断が生じる。こ
れに対して、1B〜8Bの鋼板では(Cr+Mo)/M
nの比が0.2以上であり、720時間でも未破断であ
り、耐SOHIC性が良好である。
【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
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】(Cr+Mo)/Mnの比と耐SOHIC性試
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:0.3〜1.6%、 Cr:0.02〜0.6%、 Mo:0.02〜0.3%、 Al:0.005〜0.050%、 Ca:5〜80ppm、 N :20〜100ppm、 P :0.015%未満、 S :0.005%未満を含み、残部Feおよび不可避
    的不純物からなり、(Cr+Mo)/Mnの比が0.2
    以上0.7以下である湿潤H2 S環境中の耐SOHIC
    特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 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H2 S環境
    中の耐SOHIC特性の優れた圧力容器用厚鋼板。
JP33364693A 1993-12-27 1993-12-27 湿潤h2 s環境中の耐sohic特性の優れた圧力容器用厚鋼板 Pending JPH07188839A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109112421A (zh) * 2018-08-24 2019-01-01 唐山钢铁集团有限责任公司 一种压力容器用钢07Cr2AlMoR及其生产方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109112421A (zh) * 2018-08-24 2019-01-01 唐山钢铁集团有限责任公司 一种压力容器用钢07Cr2AlMoR及其生产方法
CN109112421B (zh) * 2018-08-24 2020-10-02 唐山钢铁集团有限责任公司 一种压力容器用钢07Cr2AlMoR及其生产方法

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