JPS58224150A

JPS58224150A - 極厚高強度の高温圧力容器用Ｃｒ−Ｍｏ鋼

Info

Publication number: JPS58224150A
Application number: JP10667082A
Authority: JP
Inventors: Shingo Sato; 新吾佐藤
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1982-06-23
Filing date: 1982-06-23
Publication date: 1983-12-26

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、極厚高強度の高温圧力容器用Ｑｒ−ＭＯ鋼
に関するものである。

石油化学や石油精製プラントなどの分野においては反応
条件の尚温高圧化や装置の大型化のために、また石炭液
化プラントの開発のごときに対処するためにも、この種
容器用材料については、従来の肉厚に比し、より厚いＯ
ｒ−Ｎｏ鋼、たとえば２−　Ｏｒ−ＩＭＯ鋼材が要請さ
れる。そしてこれらの４鋼材は、一般に８５０〜５５０℃の温度域で長時間にわ
たシ使用されるため、（］）高温強度が高いこと、（２）耐焼もどし脆化特性にすぐれ、使用温度域で長時
間使用された後でなお高靭性を維持すること、が必要とされる。

この種材料は、その必要な強度、靭性を満たすべく焼入
れ、焼もどし処理が加えられるところ、極厚材では焼入
れ時の冷却連間が減少して焼入性が悪化する。

またこれを母材とする容器の溶接構造物に施される溶接
後の応力除去焼なましく以下ＳＲという）時間も長くな
る。従って従来この種鋼材を単に厚肉化したとき、高温
強度、またさらにはこれによ謔　　　る製品容器類の使
用寿命の国】にわた９てｎＭ８る帆＆嵩叉翫ももべき高
靭性をあわせ得ることが一般に困難であり、こ＼に従来
の肉厚限界は、およそ８００〜８５０ｊ１１１１であっ
た。

この発明は、かような欠点を解決して高温強健および耐
焼もどし脆化特性にすぐれ、使用温度域Ｏｒ−ＩＭＯ鋼
として有利に適合する成分系を見出したものである。

さてこの発明にか＼わる極厚の２１／４Ｏｒ−ＩＭＯ鋼
材は、一般に使用される８５０〜５５０℃の温度範囲が
、いわゆる焼もどし脆化温度域に当るため、使用中に靭
性が劣化する。

これら靭性の劣化の挙動を以下単に脆化ということにし
、圧力容器などの上記温度域における使用の開始前を、
脆化前、同じく開始のあとを、脆化後と簡略表現する。

このような脆化後の靭性を短時間で評価するためには、
ステップクーリングと称する加速脆化処理を行った後の
靭性を測定して靭性の評価を行なうことが一般に行われ
ているが、この発明でも第１図に示す条件のステップク
ーリングを経た２朋Ｖノツチシヤルピー試験ニおける破
面遷移温Ｉｆ　（ＶＴｒ８　）で、耐焼もどし脆化特性
を評価した。

発明者らは、極厚の２１／、　Ｏｒ　−ｌ　Ｍｏ鋼に適
合す・る鋼材の成分組成につき、（１）　　とくにＴｉ　、　Ｂを複合含有する極厚鋼材
用大型鋼塊の溶製時に形成される粗大なＴｉＮが、後の
熱間加工および調質熱処理で溶解することなく残存し、
最終的に極厚鋼材の靭性を著しく低下させることを防止
するために、Ｎを０．００６０重量％（以下単に％にて
示す）以下にするとともにＴｉを０．０１〜０．０４％
にすること。

（２）　また極厚鋼材の脆化前靭性および脆化感受性を
、改善させるために、Ｓを０．０１Ｕ％以下に制限しこ
こに上記Ｓの減少は、一般には脆化感受性を高めるとこ
ろこれはＳｉの同時減少によって予想外にも脆化感受性
を有効に抑制することになるので、Ｓｌを０．１０％未
満にすること。

（３）Ｓｌの減少による高温強度の低下を補なうため、
Ｔｉを０．０１〜０．０４％、Ｂをｏ、ｏｏｏａ〜０．
０ＵＵ９％において同時に含有させるとともに、さらに
０．０１〜０．８０％のＶとＵ、ＵＵ５〜０．０４０％
のＮｂとのうち、少くとも一方またはこれらに加えて０
．２０％以下のＱｕと０．３０％以下のＮ１のうち少く
とも一方とともに含有させること。

の諸点に配慮を加えることによって高温強度、靭性およ
び耐焼もどし脆化特性に関し、有利に改善させ得ること
を究明したものである。

この発明の極厚高強度の高温圧力容器用０ｒ−Ｎ。

鋼の成分組成として、０　：　０．０７〜Ｕ、１７％、＋　Ｉｎ　：　０．２
０〜０．８０％を、Ｏｒ　：　１．６Ｕ　〜８．５０％
とＭＯ：　０．８（１〜ＩＪ（１％とともに含有し、Ｓ
　：　０．０１Ｕ％以下において０．１０％未満に抑制
したＳｉを含み、かつＮ：０゜００６０％以下において
酸可溶Ａｔ０．０１５％以下、Ｔｉ：　０．０１〜０．
０４％を含有し、さらにＢをｏ、ｏｏｏａ〜０　、　Ｕ
　（Ｉ　０９％を、０．０１〜１１　、８０％のＶと０
．ＵＯ５〜０．０４Ｕ％のＮｂとのうち、少くとも一方
とともに含有すること。

０　　：　　０．（１７〜Ｕ、１７　％　、Ｉｎ　　：
　　０．２０〜０．８０　　％を、Ｏｒ　：　１．６ｏ
　〜Ｌ５ｏ％とＮｏ　：　０．８０〜１．２Ｕ％ととも
に含有し、Ｓ　：　０．０１０％以下において０．１０
％未満に抑制したＳｉを含み、かつＮ　：　０．００６
０％以丁において酸可溶Ａｔ　：　Ｕ、０１５％以下、
Ｔｉ：０．０１′〜０．０４％を含有し、さらにＢ　：
　Ｕ、ＵＵ０１３〜ｏ、ｏｏｏ。

％を、０．Ｏ２Ｎ２．３０％の■と１．（１０５〜Ｕ、
０４１１％のＮｂとのうち、少くとも一方ならびに０．
２０％以下のＯｕと０．８０％以下のＮｉとのうち少く
とも一方とともに含有すること。

をそれぞれ上記した課題の解決手段とするものである。

まず高温圧力容器用Ｏｒ−Ｍｏ鋼の成分組成を上記のよ
うに限定した理由について次に説明する。

０　：　Ｕ、ｔ１７〜０．１７％０は、高温強度を確保するために、少くとも０．０７％
含有することが必要であるが、一方０．１７％を超える
と、脆化前靭性および溶接性を劣化させるので０ｏ０７
〜０．１７％の範囲にする。

Ｍｎ　：　０．１〜０．０４０下は、高温強度を確保するために少くとも・４　０．
２０％ｔ〜６．２゜１．ｉ、あ６．８、−カ。、８０％
を超えると、脆化感受性金高めるので、（１，２Ｕ〜０
．８０％の範囲にする。

Ｏｒ　　：　　１．６０〜１１．５Ｕ　　％Ｑｒは、畠
温強蛭および耐水素アタック性の面から少くとも１゜６
０％含有することが必要であるが一方８．５０％を超え
ると溶接性を劣化させるため１．６０〜８．５０％の範
囲にする。

Ｎｏ　：　０．８０〜１．２０％ＭＯは、高温強度確保のため少くとも０．８０％含有す
ることが必要であるが、一方］、２０％を超えると溶接
性を劣化させるため０．８０〜１．２０％の範囲にする
。

Ｓ　：　Ｕ、０１（３％以下Ｓは、Ｓｉとの関連において重要な因子であって、Ｓｌ
が０．１０％以上におけるように脆化感受性が高い場合
には、Ｓを減少すると一層脆化感受性が高まるのに反し
、Ｓｉが０．１０％未満で元来脆化感受性の低い場合に
あっては、Ｓｔｏ、０１０％以下に減少しても脆化感受
性が高まらずかつ脆化前の靭性が改善されるのでちゃ、
従ってその効果があられれる限界としてＳ　’ｉ　０．
０１０％以下にすることが必要である。

ｓｉ　：　ｕ、］ｕ％未満Ｓｉは、前述のＳとともに、この発明の目指すところに
重要な影響をもたらす因子の１つであって、高温強度、
および脆化感受性を＾め、その功罪は、あいなかばする
が、Ｓｌの減少による高温強度の低下をＴｉおよびＢな
らびにＮｂまたはＶのそれぞれ少くとも１種にて補うこ
ととして、とくにＳの減少した場合に脆化感受性を軽減
させるにはＳｉ　ｔｌ、１０％未満で効果があり、こ＼
にクリープ破断強度を低下させる懸念も少いので０．１
０％未満にする。

Ｎ　：　０．００６０％以下Ｎを減少する。ことは、Ｔｉ−Ｂ複合添加鋼の靭性改善
に重要な因子であＦ）、Ｔｉ−Ｂ複合含有鋼の大きな欠
点は、とくに大型鋼塊の製造時に形成される粗大なＴｉ
Ｎが後の熱間加工または調質熱処理で溶解することなく
残存し、最終的に靭性を著しく低下させることにあるの
で、これを防止するためには、Ｎを（１，００６Ｕ％以
下にする必要がある。

酸可ｆ＃Ａｔ　：　０．０１５％以下この鋼は、低Ｓｉであり脱酸のためにＡｔを添加するこ
とが必要であるが、０．０１５％を超えるとクリープ破
断強問が低下し、また耐水素アタック性も劣化するので
、０．０１５％以下にする必要がある。

Ｔｉ　　：　　０．０１〜０．０４％Ｔｉは、後述するＢの焼入性向上効果を発揮させるため
、上記のようにｏ、ｕｏａｏ％以下に抑制をしたＮの固
定元素として、なお少くとも０．０１％含有することが
必要であり、一方０．０４％を超えると靭性を劣化する
ので０．０１〜０．０４％の範囲にすることが必要であ
る。

Ｂ　：　（１，（１１１０８〜０．ＵＵＯ９％Ｂは、焼
入性を高め、とくに極厚材の高温強度と靭性を確保する
ために、Ｎ　Ｏ，００６０％以丁、Ｔｉ：　０．０１〜
０．０４％の場合にあって少くともｕ　、　ｏｕｏａ％
含有することが必要であυ、しかしｏ、ｕｏｕｏ％を超
えると、これらの効果は飽和してくるとともに溶接性を
劣化させるのでｏ、ｏｏｏａ〜０．（１００９％の範囲
にする。

Ｖ　：　Ｕ、０１〜０．０４０　Ｎｂ　：　０．ＵＯ５
〜０．０４０　％これらは、高温強度を高める作用効果
に関して同効成分であるが、こ＼にＶについては少くと
も０．０１％、またＮｂは０．００５％を含有ぼる必要
があり、一方Ｖはｏ、ｇｏ　’Ａ　、　Ｎｂは（１，０
４０％　ｆ超えルト、靭性および溶接性を劣化させるの
でＶを０．旧〜０．８０％、　Ｎｂを０．（１０５〜０
．０４（１％の範囲にする。

以上は、この発明の成分組成の基本であるが、その他ｏ
ｕ　：　ｏ、ｇｏ％以下、　Ｎｉ　：　０．８Ｕ％以下
は、いずれも高温強度を高める作用効果を有する同効成
分として活用され得るところ、Ｏｕにあっては０．２０
％、またＮｉについては０．８０％を超えると、脆化感
受性を高めるので、Ｏｕは０．２０％以下。

Ｎ１は０．８０％以下の範囲で含有させることができる
。

なお何れの場合もＰは０．０１５％を超えると脆化１感
受性を高めるため０．０１５％以下にすることが好Ａ　
　　　ましい。

つぎに実施例について説明する。

表１に供試材として比較鋼Ａ、ＢおよびＯと発明鋼り、
Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈおよび工の成分組成を示し、表２には、
上記供試材について９５　Ｕ　”Ｏにオーステナイト化
し、肉厚４υυ朋材を水冷した場合のｙ６ｔに相当する
シミュレーション焼入を行い、さらに、６５０°０Ｘ８
ｈＡ、Ｏ，の焼もどし一６９０℃Ｘ８（ＩｈのＳＲ処理
を行った場合における常温および高温４５０℃での引張
強さならびに、ＳＲ処理後とステップクーリング後の破
面遷移温度をそれぞれ示す。

表２から明らかなとおり、発明鋼は、比較鋼とくらべて
、高温強度の格別な低下を伴うことなく、ステップクー
リング後の靭性が著しく改善される。

以上のように、この発明のＯｒ　−Ｎｏ鋼は、極厚高強
度の高温圧力容器用鋼として高温強■が高いばかりでな
く、耐焼もどし脆化特性にすぐれ、高温の使用温度域で
長時間使用された後も高靭性を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の加速脆化処理のためのステップク
ーリングにおける温度履歴線図である。

Claims

【特許請求の範囲】ｔａ：ｏ、ｏγ〜０．１７重重景、　Ｋｎ　：　０．２
０〜０．８０重量％を、Ｏｒ　：　１．６（１〜８．５
０重量％とＮｏ　：　０．８０〜１．・２０重量％とと
もに含有し、Ｓ　：　０．（１１０重景重景下において
０．１０］１ｊ獣％未満に抑制した８ｉを含み、かっＮ
　：　Ｕ、０（１６０重量％以下において酸可溶１４０
．０１５重量％以下、Ｔｉ：０．０１〜０．０４重量％
を含有し、さらにＢ　：　０．（１００８〜ｏ、ｕｏｏ
ｏ重ｔ％を、０．０１〜ｏ、ａｏ重量％の■と０．００
５〜０．０４０重量％のＮｂとのうち、少くとも一方と
ともに含有し、残部は不可避混入不純物および実質的に
Ｆｅの組成になることを特徴とする極厚高強度の高温圧
力容器用０ｒ−Ｎｏ鋼。ＪＬ　　　　Ｏ：　　（１，０７〜　０．１７　重１１
％　、　　Ｍｎ　　：　　Ｕ、２０　〜０．８０重量％
を、Ｏｒ　：　１．６０〜８．６０重量％とＮｏ　＋　
０．８０〜１．２０重′Ｉ：％とともに含有し、Ｓ　：
　０．０１０重量％以下において０．１０重量％未満に
抑制したＳｌを含み、かつＮ　：　Ｕ、００６０重量％
以下において酸可溶Ａ７１．　：　０．０１１５重葉％
以下、Ｔｉ　：　Ｏ，０１〜０．０４重皿％を含有し、
さらにＢ：υ、ｏｏｏｓ〜０，００（１９重量％を、　
０．０１〜０．．３０重量％　（Ｄ　Ｖと０．００５〜
０．［１４０重量％のＮｂとのうち、少くとも一方、な
らびに０．２０重１％以下のＯｕと０．８０重量％以下
のＮｉとのうち少くとも一方とともに含有し、残部は不
可避混入不純物および実質的にＦｅの組成になることを
特徴とする極厚高強度の嶋温圧力容器用０ｒ−Ｎｏ鋼。