JPH09125136A - 耐sohic特性の優れた圧力容器用鋼材の製造方法 - Google Patents
耐sohic特性の優れた圧力容器用鋼材の製造方法Info
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- JPH09125136A JPH09125136A JP28626595A JP28626595A JPH09125136A JP H09125136 A JPH09125136 A JP H09125136A JP 28626595 A JP28626595 A JP 28626595A JP 28626595 A JP28626595 A JP 28626595A JP H09125136 A JPH09125136 A JP H09125136A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、耐SOHIC特性の優れた圧力容
器用鋼材の製造方法を提供することにある。 【解決手段】 重量%にて、C:0.05〜0.25
%、Si:0.1〜1.0%、Mn:0.2〜1.8
%、Cu:0.01〜0.35%、Ni:0.01〜
0.5%、Cr:0.01〜0.5%、Mo:0.01
〜0.5%、Al:0.005〜0.1%を含み、さら
に必要に応じてV:0.002〜0.1%、Nb:0.
002〜0.1%を含み、残部Feおよび不可避的不純
物からなる鋼を、750〜850℃で加熱の後、空冷す
ることを特徴とする耐SOHIC特性の優れた圧力容器
用鋼材の製造方法。
器用鋼材の製造方法を提供することにある。 【解決手段】 重量%にて、C:0.05〜0.25
%、Si:0.1〜1.0%、Mn:0.2〜1.8
%、Cu:0.01〜0.35%、Ni:0.01〜
0.5%、Cr:0.01〜0.5%、Mo:0.01
〜0.5%、Al:0.005〜0.1%を含み、さら
に必要に応じてV:0.002〜0.1%、Nb:0.
002〜0.1%を含み、残部Feおよび不可避的不純
物からなる鋼を、750〜850℃で加熱の後、空冷す
ることを特徴とする耐SOHIC特性の優れた圧力容器
用鋼材の製造方法。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石油精製、化学反
応容器等の圧力容器に好適な鋼材であり、応力下での耐
水素割れ性(一般に耐SOHIC性と称される)の優れ
た鋼材の製造方法に関するものである。
応容器等の圧力容器に好適な鋼材であり、応力下での耐
水素割れ性(一般に耐SOHIC性と称される)の優れ
た鋼材の製造方法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、石油精製装置等の圧力
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が言われている。また、耐
HIC特性の優れた鋼材の製造方法については、既に特
開平4−329826号公報において、鋼中の水素量に
依存した圧下方法が提案されている。
高くなってきている。このため、石油精製装置等の圧力
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が言われている。また、耐
HIC特性の優れた鋼材の製造方法については、既に特
開平4−329826号公報において、鋼中の水素量に
依存した圧下方法が提案されている。
【0003】一方、湿潤硫化水素腐食環境下で残留応力
等の応力が作用する場合、応力下での水素誘起割れ(S
OHIC)が発生する。上記の耐HIC性向上対策は、
一般にはSOHICに対しても有効である。しかし、通
常の焼ならし処理により使用される鋼では、金属組織が
フェライト相とパーライト相の混合組織であり、SOH
IC抑制が困難であった。
等の応力が作用する場合、応力下での水素誘起割れ(S
OHIC)が発生する。上記の耐HIC性向上対策は、
一般にはSOHICに対しても有効である。しかし、通
常の焼ならし処理により使用される鋼では、金属組織が
フェライト相とパーライト相の混合組織であり、SOH
IC抑制が困難であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、湿潤硫化水
素環境で使用される場合において、SOHICを抑制で
きる鋼材の製造方法を提供することを目的とするもので
ある。
素環境で使用される場合において、SOHICを抑制で
きる鋼材の製造方法を提供することを目的とするもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、SOHI
Cの割れが発生するメカニズムを明らかにするととも
に、焼ならし処理により使用される鋼材において、通常
の焼ならし処理に代えて、750〜850℃の間で保持
し、空冷により冷却することにより、優れた耐SOHI
C性が得られることを見出した。
Cの割れが発生するメカニズムを明らかにするととも
に、焼ならし処理により使用される鋼材において、通常
の焼ならし処理に代えて、750〜850℃の間で保持
し、空冷により冷却することにより、優れた耐SOHI
C性が得られることを見出した。
【0006】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
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:0.05〜0.25%、Si:
0.1〜1.0%、Mn:0.2〜1.8%、Cu:
0.01〜0.35%、Ni:0.01〜0.5%、C
r:0.01〜0.5%、Mo:0.01〜0.5%、
Al:0.005〜0.1%を含み、残部Feおよび不
可避的不純物からなる鋼を、750〜850℃で加熱の
後、空冷することを特徴とする耐SOHIC特性の優れ
た圧力容器用鋼材の製造方法。
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:0.05〜0.25%、Si:
0.1〜1.0%、Mn:0.2〜1.8%、Cu:
0.01〜0.35%、Ni:0.01〜0.5%、C
r:0.01〜0.5%、Mo:0.01〜0.5%、
Al:0.005〜0.1%を含み、残部Feおよび不
可避的不純物からなる鋼を、750〜850℃で加熱の
後、空冷することを特徴とする耐SOHIC特性の優れ
た圧力容器用鋼材の製造方法。
【0007】(2)前項(1)記載の成分に、さらに強
度改善元素群として、重量%にて、V:0.002〜
0.1%、Nb:0.002〜0.1%の1種または2
種を含有せしめた鋼を、750〜850℃で加熱の後、
空冷することを特徴とする耐SOHIC特性の優れた圧
力容器用鋼材の製造方法。
度改善元素群として、重量%にて、V:0.002〜
0.1%、Nb:0.002〜0.1%の1種または2
種を含有せしめた鋼を、750〜850℃で加熱の後、
空冷することを特徴とする耐SOHIC特性の優れた圧
力容器用鋼材の製造方法。
【0008】
【作用】以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
0.15%C−0.26%Si−1.23%Mn−0.
007%P−0.001%S−0.025%Al−0.
004%Nの化学成分を有する鋼において、700℃以
上1000℃以下の種々の温度で30分保持の後、空冷
により冷却し、引張試験および耐SOHIC性を評価し
た。
0.15%C−0.26%Si−1.23%Mn−0.
007%P−0.001%S−0.025%Al−0.
004%Nの化学成分を有する鋼において、700℃以
上1000℃以下の種々の温度で30分保持の後、空冷
により冷却し、引張試験および耐SOHIC性を評価し
た。
【0009】耐SOHIC試験の試験片は、鋼材より切
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0.7倍に
相当する応力を付加し、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。
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0.7倍に
相当する応力を付加し、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。
【0010】図1は加熱温度と耐SOHIC試験での破
断時間との関係を示している。同図に示されるように、
加熱温度が750以上850℃以下で耐SOHIC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。通常の焼ならし温度、即ち加熱中に
オーステナイト一相である場合には、加熱温度からの冷
却でフェライト相とパーライト相とが層状に混合した縞
状組織となる。これはフェライト相が一方向に連続した
組織であり、フェライト相の縞部分に比較してパーライ
ト相の縞部分が格段に硬く、外部からの応力によりフェ
ライト相に変形が集中する。このため、フェライト相が
降伏しやすく、フェライト相でSOHICによる破断が
発生しやすい。これに対し、750〜850℃の加熱段
階では、フェライト相にオーステナイトが均一に分散し
た組織となる。この加熱からの空冷により、オーステナ
イト相がパーライト相に変態する。このため、フェライ
ト相にパーライト相が均一に分散された組織となり、縞
状組織が解消される。このような均一な組織では、外部
応力が材料内に均一に分散され、SOHICによる破壊
が発生しにくい。
断時間との関係を示している。同図に示されるように、
加熱温度が750以上850℃以下で耐SOHIC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。通常の焼ならし温度、即ち加熱中に
オーステナイト一相である場合には、加熱温度からの冷
却でフェライト相とパーライト相とが層状に混合した縞
状組織となる。これはフェライト相が一方向に連続した
組織であり、フェライト相の縞部分に比較してパーライ
ト相の縞部分が格段に硬く、外部からの応力によりフェ
ライト相に変形が集中する。このため、フェライト相が
降伏しやすく、フェライト相でSOHICによる破断が
発生しやすい。これに対し、750〜850℃の加熱段
階では、フェライト相にオーステナイトが均一に分散し
た組織となる。この加熱からの空冷により、オーステナ
イト相がパーライト相に変態する。このため、フェライ
ト相にパーライト相が均一に分散された組織となり、縞
状組織が解消される。このような均一な組織では、外部
応力が材料内に均一に分散され、SOHICによる破壊
が発生しにくい。
【0011】このように耐SOHIC性の改善には、7
50〜850℃の加熱からの空冷が必要である。以下に
成分元素の限定理由について述べる。Cは鋼材の強度を
高めるのに有効な元素であり、圧力容器用鋼の場合、
0.05%以上の添加が好ましい。しかし、添加量が多
過ぎると、縞状組織を助長し、溶接性を害するので、添
加量の上限を0.25%とする。
50〜850℃の加熱からの空冷が必要である。以下に
成分元素の限定理由について述べる。Cは鋼材の強度を
高めるのに有効な元素であり、圧力容器用鋼の場合、
0.05%以上の添加が好ましい。しかし、添加量が多
過ぎると、縞状組織を助長し、溶接性を害するので、添
加量の上限を0.25%とする。
【0012】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1.
0%とする。Mnは鋼材の強度を増すために0.2%以
上添加するが、1.8%を超えると縞状組織が強くなっ
て靱性の異方性が増すため、添加量の範囲を0.2〜
1.8%とする。
が、添加量が多いと靱性を低下させるため、上限を1.
0%とする。Mnは鋼材の強度を増すために0.2%以
上添加するが、1.8%を超えると縞状組織が強くなっ
て靱性の異方性が増すため、添加量の範囲を0.2〜
1.8%とする。
【0013】Cuは鋼材の強度を上昇させ、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
量を低減させる効果を有する元素である。このため、C
uは0.01%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、Cu添加量の上限を0.
35%とする。Niは鋼材の靱性を向上させる元素であ
り、0.01%以上添加する。しかし、0.5%超では
縞状組織が強くなり始め、湿潤硫化水素環境で鋼材の表
面に微細割れが発生しやすくなるため、上限を0.5%
とする。
を向上させ、さらに湿潤硫化水素環境から侵入する水素
量を低減させる効果を有する元素である。このため、C
uは0.01%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、Cu添加量の上限を0.
35%とする。Niは鋼材の靱性を向上させる元素であ
り、0.01%以上添加する。しかし、0.5%超では
縞状組織が強くなり始め、湿潤硫化水素環境で鋼材の表
面に微細割れが発生しやすくなるため、上限を0.5%
とする。
【0014】Crは縞状組織を強くせずに強度を増加さ
せる効果を有する。このため、Crは0.01%以上を
添加する。しかし、0.5%を超えて添加すると靱性が
低下するため、Crの上限を0.5%とする。Moは、
Crと同様に、縞状組織を強くせずに強度を増加させる
効果を有する元素であり、0.01%以上添加する。し
かし、0.5%を超える添加はコストが高くなるため、
Moの上限を0.5%とする。
せる効果を有する。このため、Crは0.01%以上を
添加する。しかし、0.5%を超えて添加すると靱性が
低下するため、Crの上限を0.5%とする。Moは、
Crと同様に、縞状組織を強くせずに強度を増加させる
効果を有する元素であり、0.01%以上添加する。し
かし、0.5%を超える添加はコストが高くなるため、
Moの上限を0.5%とする。
【0015】Alは脱酸および組織の微細化に有用な元
素であり、この目的から0.005%以上を添加する。
しかし、0.1%を超える添加では効果が飽和し、却っ
て靱性を害する危険性が増すため、Al添加量を0.0
05〜0.1%とする。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の1種または2
種を添加してもよい。
素であり、この目的から0.005%以上を添加する。
しかし、0.1%を超える添加では効果が飽和し、却っ
て靱性を害する危険性が増すため、Al添加量を0.0
05〜0.1%とする。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の1種または2
種を添加してもよい。
【0016】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、Vは0.002%以上添加する。しかし、0.1%
を超えると却って靱性を害するので、Vの上限を0.1
%とする。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、Nbは0.002%以
上を添加するが、0.1%を超えると効果が飽和するた
め、添加量を0.1%以下に抑制する。
させる効果を有する。このような効果を必要とする場
合、Vは0.002%以上添加する。しかし、0.1%
を超えると却って靱性を害するので、Vの上限を0.1
%とする。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、Nbは0.002%以
上を添加するが、0.1%を超えると効果が飽和するた
め、添加量を0.1%以下に抑制する。
【0017】なお、Caは硫化物系介在物の形状を制御
する元素で、耐HIC性および耐SOHIC性を向上さ
せる効果を有しており、本発明対象鋼に0.0005〜
0.008%の範囲で添加しても本発明の効果は防げら
れない。また、Tiは鋼材の溶接部靱性を改善する効果
があり、本発明対象鋼に0.05%以下で添加しても本
発明の効果を妨げない。
する元素で、耐HIC性および耐SOHIC性を向上さ
せる効果を有しており、本発明対象鋼に0.0005〜
0.008%の範囲で添加しても本発明の効果は防げら
れない。また、Tiは鋼材の溶接部靱性を改善する効果
があり、本発明対象鋼に0.05%以下で添加しても本
発明の効果を妨げない。
【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される。鋳造は通常鋳
型で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。分塊での均熱は如何なるもの
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1
000〜1320℃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される。鋳造は通常鋳
型で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。分塊での均熱は如何なるもの
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1
000〜1320℃とすることが望ましい。
【0019】圧延における圧下量等の形状変形量は如何
なるものであってもよく、本発明による耐SOHIC性
の向上効果は損なわれない。圧延等の加工後、前記のよ
うに750〜850℃の温度に加熱し、放冷により冷却
を行う。この後の焼もどしは鋼材の強度を低下させるの
で好ましくない。鋼材の形態は厚鋼板、鋼帯、鋼管等の
何れでも構わない。
なるものであってもよく、本発明による耐SOHIC性
の向上効果は損なわれない。圧延等の加工後、前記のよ
うに750〜850℃の温度に加熱し、放冷により冷却
を行う。この後の焼もどしは鋼材の強度を低下させるの
で好ましくない。鋼材の形態は厚鋼板、鋼帯、鋼管等の
何れでも構わない。
【0020】
(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保持後、
空冷を行った。
する鋼を用い、表2中に示す板厚および温度で保持後、
空冷を行った。
【0021】これらの鋼材から切り出した6mmφ×2
5mm長の平行部を有する丸型の耐SOHIC試験片
に、表2中の降伏強さの0.9倍の応力を付加し、NA
CE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。
5mm長の平行部を有する丸型の耐SOHIC試験片
に、表2中の降伏強さの0.9倍の応力を付加し、NA
CE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】耐SOHIC試験での破断時間を表2中に
示している。鋼材1A〜10AのAシリーズの鋼材で
は、加熱の温度が750〜850℃と本発明の範囲内に
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、1B〜10Bの鋼材では加熱
の温度が本発明の範囲外にあり、破断時間が230時間
未満と短く、耐SOHIC性が劣っている。
示している。鋼材1A〜10AのAシリーズの鋼材で
は、加熱の温度が750〜850℃と本発明の範囲内に
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、1B〜10Bの鋼材では加熱
の温度が本発明の範囲外にあり、破断時間が230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】本発明による鋼材は、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、化学反応容器等の圧力容器用鋼材として好適であ
り、本発明による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、化学反応容器等の圧力容器用鋼材として好適であ
り、本発明による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】加熱温度と、この温度からの空冷後の耐SOH
IC試験での破断時間の関係を示す図である。
IC試験での破断時間の関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C21D 9/00 9352−4K C21D 9/00 L
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%にて、 C:0.05〜0.25%、 Si:0.1〜1.0%、 Mn:0.2〜1.8%、 Cu:0.01〜0.35%、 Ni:0.01〜0.5%、 Cr:0.01〜0.5%、 Mo:0.01〜0.5%、 Al:0.005〜0.1% を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を、
750〜850℃で加熱の後、空冷することを特徴とす
る耐SOHIC特性の優れた圧力容器用鋼材の製造方
法。 - 【請求項2】 請求項1記載の成分に、さらに強度改善
元素群として、重量%にて、 V:0.002〜0.1%、 Nb:0.002〜0.1% の1種または2種を含有せしめた鋼を、750〜850
℃で加熱の後、空冷することを特徴とする耐SOHIC
特性の優れた圧力容器用鋼材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28626595A JPH09125136A (ja) | 1995-11-02 | 1995-11-02 | 耐sohic特性の優れた圧力容器用鋼材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28626595A JPH09125136A (ja) | 1995-11-02 | 1995-11-02 | 耐sohic特性の優れた圧力容器用鋼材の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09125136A true JPH09125136A (ja) | 1997-05-13 |
Family
ID=17702128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28626595A Withdrawn JPH09125136A (ja) | 1995-11-02 | 1995-11-02 | 耐sohic特性の優れた圧力容器用鋼材の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09125136A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102115851A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-07-06 | 沪东重机有限公司 | 一种用于船用柴油机链轮的铸钢材料及链轮的铸造方法 |
-
1995
- 1995-11-02 JP JP28626595A patent/JPH09125136A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102115851A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-07-06 | 沪东重机有限公司 | 一种用于船用柴油机链轮的铸钢材料及链轮的铸造方法 |
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