JPS58107476A - 耐硫化物応力腐食割れ性の優れた高張力鋼 - Google Patents

耐硫化物応力腐食割れ性の優れた高張力鋼

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JPS58107476A
JPS58107476A JP20670181A JP20670181A JPS58107476A JP S58107476 A JPS58107476 A JP S58107476A JP 20670181 A JP20670181 A JP 20670181A JP 20670181 A JP20670181 A JP 20670181A JP S58107476 A JPS58107476 A JP S58107476A
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steel
corrosion cracking
stress corrosion
sulfide stress
cracking resistance
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Yoshiya Ayama
阿山 義也
Shigeharu Suzuki
重治 鈴木
Kuniaki Motoda
元田 邦昭
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は原油、LPGなどの貯蔵容器あるいは圧力容
器K11l!用される鋼材に関し、特に耐硫化物応力腐
食割れ性に優れえ引張り強さ6o−級の高張力鋼に関す
るものである。
周知のように硫化水素を含む原油やLPG等の貯絨用材
料に為張力鋼を使用すれば応力腐食割れが発生し易く、
そのためこのような用途に高張力鋼を使用することは好
ましくないとされている。しかしながら最近では容器の
大型化や使用圧力の増大に伴って、高張力を使用すると
とKよ抄板厚の減少を図る必要性が益々高まっている。
とζろで硫化物応力腐食割れ、すなわち硫化水素雰囲気
における割れは、腐食によって鋼中に拡散した水素によ
る脆化が原因とされている。このような硫化物応力腐食
割れに対°しては、一般には強度(硬度)を低くするこ
とにより割れ感受性を低くし得るとされており、本発明
者等の実験によって4確認されている。すなわち本発明
者等が従来の一般の60キp級の高張力鋼について、後
述する実施例と同様な硫化物応力腐食割れ性試験を行っ
たところ、第1図に示すように表面硬さを低くするとと
Kよって割れ発生を抑制し得ることが確認されている。
またこの硫化物応力腐食割れは溶接部、ことに溶接熱影
響部に多く発生することが知られており、このこと社溶
接によってその熱影響部が硬化することと密接に関係し
ているものと思われる。したがって硫化物応力腐食割れ
を防止する九めには、溶接熱影響部の硬さが余り高くな
いようにすれば良いと考えられるが、その場合従来の高
張力鋼では母材の強度、靭性を下げざるを得す、焼入れ
焼もどし後の引張強さ60kiFf/dを確保すること
が困難となり、前述のような容器に高張力鋼を使用する
本来の目的にそぐわなくなる。
−この発明は以上の事情に鑑みてなされ丸もので、母材
の強度、靭性を劣化させることなく耐硫化物応力腐食割
れ性を向上させた高張力鋼を提供することを目的とする
ものである。
すなわち本発明者等は硫化物応力腐食割れに及ぼす合金
元素の影響について種々検討を行った結果、特にCo 
、 V 、τi、Nbを適正に複合添加することにより
、母材の強度、靭性を損うことなく耐眞化物応力腐食割
れ性を向上させ得ることを見出し、この発明をなすに至
ったのである。
具体的にはこの発明の高張力鋼は、C0,07〜0、1
5 %、Si 0.03〜0−50 tslMn O,
90〜1、70 S、Cu O,10−1,0’lk、
 Mo O,01〜0.50慢、Vo、01〜0.10
 ’I!、υ0,01〜0.10es、Tl O,01
〜0.10S1Nb0.005〜0.10嚢、N O,
0030−以下を含有し、残部がFeおよび不可、退的
不純物からなるものでおり、このような鋼組成とするこ
とによって通常の焼入れ焼もどし後の引張強さ60に&
f鷹以上が得られ、かつ溶接熱影響部のビッカース最高
硬さHv(10ゆ)が270以下で硫化物応力腐食割れ
が生じないようにすることができたのである。
以下この発明の鋼についてさらに詳細に説明する。
先ずこの発明の鋼成分の限定理由について説明すると、
Cは溶接硬化性を増加させる元素でbるから、可及的に
含有量を少なくすることが望ましいが、少な過ぎれば必
要な強度を確保できなくなる。板厚20−以上において
通常の焼入れ焼もどし後に60に#f/id以上の引張
強さを得るためにはCを少なくとも0,07%含有して
いる必賢があり、またCの上限は溶接硬化を抑制するだ
めに015チとした。
Stは轟常の製鋼法では鋼の脱酸に必要な元素であり、
固溶硬化によOatを向上させるが、003チ未満では
その効果がなく、また0、50−を越えて添加すれば靭
性を害するから、0.03〜0.50の範囲とした。
Mnは8iと同様に脱酸効果があり、また低コストで強
度上昇に寄与するが、0.9−未満ではこれらの効果が
ないから下限を0.9−とじ、一方1.7嗟を越えれば
母材の靭性および溶接性を害するから上限を1.7 %
とした。
Cuは強度増加に効果があり、また焼もどし軟化抵抗を
大きくするに効果があり、さらには耐貴性も向上させる
が、0.10%未満ではそれらの効果が少なく、ま九1
.0係を越えれば熱間脆性を生じて靭性および溶接性を
害するから、0.10〜1.0チの範囲とした。
Moは強度を高めるために有効な元素であり、特に焼も
どし時の強度低下を防ぐために有効τあるが、001チ
未満ではその効果が小さく、一方050慢を越えれば靭
性の低下が著しくな9、また高コストとなるから、0.
01〜0.50 Sの虻、囲とした。
■はオーステナイト結晶粒の粗大化温度を上昇させて結
晶粒を細粒化させ、またMOと同様に焼もどし時に二次
硬化を生じて焼もどし軟化を防止する。しかしながら0
.01%未満ではこれらの効果が小さく、一方0.1%
を越えて添加すれば脆化が著しくなるから、0.01〜
01慢の範囲とした。
Mは通常脱酸剤として添加されるものであって、結晶粒
微細化に効果があるが、o、oi*未満ではその効果が
小さく、o、io*を越えれば逆に結晶粒の粗大化が著
しくなるから、001〜010チの範囲とした。
Tiは溶接時の冷却過程においてNと結合してTiNと
なり、微細に分散して溶接熱影響部の硬化を抑制するに
有効であるが、0.0196未満ではその効果がなく、
また0、 10 %を越えて添加すれば著しく靭性を害
するから、0.01〜010チの範囲とした。
Nbは結晶粒の成長を抑制して組織をIl#にし、腐食
割れに対する抵抗性を増大させるに有効でおり、また焼
もどし時の軟化防止にも効果があるが、0、005 %
ではそれらの効果がなく、一方0.10−を越えれば焼
入れ性が低下するから、0.005〜0.10−の範囲
とした。
Nはその含有量が0.0030 %を越えれば固溶Nの
増加により浴接部の硬さが上昇し、耐硫化物応力腐食割
れ性を害するから、上限を0.0030−に規制した。
なおその他の不可避的不純物として含有されるp、sは
、その量が多ければ靭性を劣化させるので、いずれも0
.025 %以下に規制することが望ましい。
上述のような成分範囲の鋼の製造は常法にしたがって行
えば良い。すなわち前記成分範囲の鋼を酊製し、脱ガス
を充分に行った後、ガス吸収を抑えて造塊し、分塊圧延
または連続鋳造によシ鋼片とし、次いで熱間圧蟻により
所定の寸法の鋼板とする。その後Ac5変態点を越えた
温度から焼入れし、続いてACI変態点未満の適正な温
度で焼もどしを行って使用に供する。このようにして通
常の焼入れ焼もどしを行うことによりこの発明の鋼にお
いては引張強さ60 kgf/M以上を得ることができ
る。そしてまた後述する実施例で示すように、従来から
溶接熱影響部で生じやすいとされていた硫化物応力腐食
割れが生じにくくなり、溶接熱影響部の硬さがHマ27
0程度でも硫化物応力腐食割れがほとんど生じなくなる
のである。
以下にこの発明の実施例および比較例を記す。
実施例 第1表の記号A−Eに示すこの発明の成分範囲の鋼を溶
製し、脱ガス処理後、ガス吸収を抑えて分塊圧延し、次
いで熱間圧地により板厚20gの鋼板とした。そして第
2表中に示す条件によって焼入れ焼もどしを行ない、引
張試験およびシャルピー衝撃試験によって機械的性質を
調べた。さらに上述の鋼板について被覆アーク溶接を行
ない、その溶接継手から採取した試験片について、熱影
響部の最高硬さを調べるとともに、硫化物応力腐食割れ
性を定ひずみ4点曲げ試験を用いて調べた。
但し浴接条件は次の通知である。すなわち、溶接継手板
厚は20−1開先形状はXタイプとして、開先深さ7.
5111m、ルート面の高さ5■、開先角度600、ま
た溶接入熱量は113 KJ/lx 、溶接材料として
は4■φの60キロ高張力鋼用被覆アーク溶接棒に8M
 −86を用いた。−力値化物応力腐食割れ性試験条件
は次の通りである。すなわち試験片は最終溶接側の表面
側から採取した3 X 10 Xll0−のものを用い
、腐食液としては0.5 * CH,C0OH+飽和H
2S (〜3000 ppm )水溶液を用い、その腐
食液(室温)に3週間浸漬するとともに4点曲けによっ
て応力を付加した。
比較例 第1tkの記号F−Iに示すこの発明の範囲外の成分の
鋼を溶製し、実施例と同様にして板厚20■もしくは2
5■の鋼板を得た。そして実施例と一様にして機械的性
質を調べ、また被覆アーク溶接を行って溶接熱影響部の
最高硬さを調べるとともに、硫化物応力腐食割れ性を調
べた。
以上の実施例および比較例の各鋼における機械的性質お
よび溶接熱影響部最^硬さを第2表に示し、また実施例
の鋼および比較例の鋼における硫化物応力腐食割れ性試
験結果を溶接熱影響部最高硬さに対応してそれぞれ第2
図、第3図に示す。
第2表から、この発明の鋼は焼入れ暁もどじ後の引張強
さが確実K 60 kg1/Id以上に達し、また衝撃
試験による破面遷移温度も−67〜−93℃と低く、強
度および靭性が優れていることが明らかである。また第
2図に示す硫化物応力割れ性試験結果から、この発明の
鋼においては溶接熱影響部最高硬さがHv 270で4
付加応力55ψ−において割れを発生しないことが確認
された。この発明の範囲外の比較鋼においては第3図に
示すように付加志力55嬌−における割れ発生限界がH
v250以下であることと比較すれば、この発明の鋼の
耐硫化物応力腐食割れ性が著しく優れていることが明ら
かである。
以上のようにこの発明の鋼は、溶接熱影響部に発生し易
い硫化物応力腐食割れを抑制することができるとともに
、焼入れ焼もどし後の引張強さが60に9f/d以上と
高強度でしかも靭性も優れており、シたがって原油やL
PG等の貯蔵容器等に使用すれば充分な安全性を確保し
つつ肉厚を薄くすることがロエ能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の通常の6θキロ級高張カ鋼板の表面硬さ
と硫化物応力腐食割れ性試験における割れ発生応力との
関係を示すグラフ、第2図はこの発明の実施例の鋼にお
ける溶接熱影響部最高硬さと硫化物応力腐食割れ試験に
おける割れ発生との関係を示す相関図、第3図は比較例
の鋼における溶接熱影響部最高硬さと硫化物応力腐食割
れ試験における割れ発生との関係を示す相関図である。 マ 乙 ? 第1図 表面硬ぐ Hv

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. CO,07〜α15−(重量慢、以下同じ)、SIo、
    03〜0.50 噂、Mn Q、90〜1.70−1C
    uO110〜1.01G、Mo O,01〜0.50−
    1Vα01〜0.10噂、AJo、01〜0.10−、
    テ轟 Q、01〜0、−101 Nb O,005〜0
    .10 s、 NO,0030嘔以下を含有し、残部が
    Feおよび不可避的不純物よりなることを特徴とする耐
    硫化物応力腐食割れ性の優れた高張力鋼。
JP20670181A 1981-12-19 1981-12-19 耐硫化物応力腐食割れ性の優れた高張力鋼 Granted JPS58107476A (ja)

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