JPS5835255B2 - 構造用低合金鋼 - Google Patents

構造用低合金鋼

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JPS5835255B2
JPS5835255B2 JP51085017A JP8501776A JPS5835255B2 JP S5835255 B2 JPS5835255 B2 JP S5835255B2 JP 51085017 A JP51085017 A JP 51085017A JP 8501776 A JP8501776 A JP 8501776A JP S5835255 B2 JPS5835255 B2 JP S5835255B2
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steel
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low alloy
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恭秀 大野
清之助 矢野
義弘 岡村
弘毅 桝本
博己 藤井
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐ラメラティア性と耐水素誘起割れ性の優れた
構造用低合金鋼を提供するものである。
最近、パイプとパイプ、板と板あるいは互いに形状の異
なるもの相互の組合せ等の使用様々な溶接構造物が殖え
、板厚方向の引張りによって起るラメラティア欠陥の問
題が発生し、ラメラティア−に強い鋼の開発が望まれて
いる。
この耐ラメラティア性鋼については、これまでに種々の
研究がなされており、低S化が有効であることがわかっ
ている。
ラメラティア−を表わす指標として、実際の溶接によっ
て評価するのは大変であり、板厚方向の引張りを行ない
、そのときの絞り値により評価することがおこなわれて
いる。
耐ラメラティア性鋼としては、RAz(板厚方向の絞り
)はきびしい用途の場合、25%以上が要求される。
このRAzの支配因子として、種々の研究の結果、硫化
物(5ulfide )の伸び方と関係があり、伸びた
硫化物が多いとRAzは低い。
そのため、耐ラメラティア性鋼としてはSiの上限をも
うけており、25%以上のRAzのためには、Siを0
.007%以下で製造していた。
しかし場合によって、Sを低めただけではRAzの規格
を満足せず、酸化物(0xide )もRAzの低下に
効いていることがわかった。
すなわち、硫化物の親御のみで、酸化物が多いときは、
RAzが25%以上を達せず、板肉におけるバラツキも
大きい。
本発明者らは、−以上のことを考え、硫化物、酸化物と
もに減少させるとともに、その介在物の形態をコントロ
ールするのにきわめて有効なCaまたはMgを利用する
ことが、鋼の耐ラメラティア性を改善することを知見し
た。
また、石油や天然ガスにおいて、近年H2Sを含む場合
が非常に多く、それを輸送するパイプ材、貯蔵するタン
ク類に、H2Sと鋼との反応によって水素が発生し、そ
れが鋼中に拡散されていわゆる水素誘起割れをおこして
、内容物がもれるという事故がおこっている。
このような事故は、万一の場合、大きな災害を発生する
ため、種々の努力がはられれている。
これまでこのような事故をおこす原因として、硫化物の
圧延方向に伸びたものに起因するといわれており、種々
の硫化物に対する対策がとられてきているが、これまで
のところ完全に防止するまでにいたっていない。
本発明者らは、硫化物のコントロールのためにCaまた
はMgを添加する際、耐ラメラティア性を改善すると同
様に酸化物も重要な役割を果しており、水素誘起割れを
防止するにはこれまでに通常0製鋼過程で得られる酸素
量よりも大巾に低い酸素量にする必要があることを見出
したものである。
すなわち本発明は耐ラメラティア性と耐水素誘起割れ性
の優れた構造用低合金鋼が一定量のCaまたはMgの添
加と一定量範囲のSとOに親御することによって得られ
ることを知見して構成したもので、その1つの要旨はC
:0.20%以下、Si: 0.01〜1.00%、M
n : 0.3〜2.0%、sol、AA’ : 0.
005〜0.150%を基本成分とする低合金鋼に、S
:0.0070%以下、O:0.0035%以下、Ca
とMgの1種または2種で7〜50 ppmを含有させ
残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成の構造
用低合金鋼である。
他の要旨は、C:0.20%以下、Si:0.01〜1
.00%、Mn : 0.3〜2.0%、sol、AA
’:0.005〜0.150%を基本成分とする低合金
鋼に、S:0.0070%以下、0:0.0035%以
下、CaとMgの1種または2種で7〜50ppmを含
有し、さらにNb:0.005〜0.100%、V:0
.005〜0.100%、Ni:0.05〜1.50%
、Cr : 0.05〜1.00%、Mo二0.05〜
0.50%、Cu : 0.05〜0.50%の1種ま
たは2種以上、あるいは/およびTi:0.005〜0
.050%、B:0.0005〜0.0050%の1種
または2種を含み残部が鉄および不可避的不純物からな
る構造用低合金鋼にある。
以下、本発明の鋼成分組成を上記のように限定した理由
を詳細に説明する。
Cは構造用鋼として必要な強度を安価に付与できる成分
として0.20%以下を含有させるが、過剰の含有は客
扱性、耐ラメラティア性(RAz:25%以上)を阻害
する。
Siは製鋼作業上から0.01%以上必要で、また多量
に含有せしめると靭性を害するので上限を1.00%と
する。
Mnは強度と靭性を向上させる元素であるが、0.3%
未満ではその効果が得られず、2.0%以上では靭性に
悪影響を及ぼす。
Alは製鋼作業上0.005%以上必要で、過剰になる
と靭性を害するので上限を0.150%とする。
前記成分を基本成分とする低合金鋼に、本発明ではSと
Oの含有量をともに少なくし、CaとMgの1種または
2種を含有させ、耐ラメラティア性と耐水素誘起割れ性
を高めたところに重大の特徴がある。
この点について以下に述べる。耐ラメラティア性と耐水
素誘起割れ性に及ぼすS量1.0量について、Caを含
有したもの、しないものに対して検討した結果を第1図
、第2図、第3図に示す。
この第1図、第2図、第3図における鋼のベース成分は
C:0.09〜0.12%、S i : 0.20〜0
.35%、Mn : 1.00〜1.55% 、 5o
l−AA!: 0.0 2〜0.0 3 %、 P
二 O,005〜0.020%である。
これについて詳述する。Caを含有し、SおよびOの含
有量が少ない程第1図および第2図で示すようにRAz
が高く耐ラメラティア性は改善され、また第3図で示す
ように耐水素誘起割れ性も改善される。
S:0.0070%以下、0:0.0035%以下の鋼
に、Caを7〜50 ppmの範囲で含有すれば、pH
:5.2のH2S飽和人工海水中に浸漬した鋼材には水
素誘起割れは発生しなかった。
ことにS二0.003%以下、0:0.0035%以下
の鋼にCa : 0.0020〜0.0050%含有す
る場合には、常温、常圧でH2Sを飽和した酸性食塩水
溶液(pH:約3.0)即ち別称NACE液に浸漬した
鋼材でさえも水素誘起割れは発生しなかった。
なお、NACE液はpHが約3.0と低いので当該液に
鋼材を浸漬したときは鋼中に侵入するH2が増え、厳し
い条件の水素誘起割れ試験が行なわれる。
これは、SおよびOの含有量を下げ、かつCaを添加し
たことによる相乗効果と考えられる。
また図示していないがMg添加もCa添加のときと同様
な効果がある。
本発明においては、SおよびOはこのような作用効果が
得られる範囲として、Sは0.0070%以下またはO
は0.0035%以下に規制したものである。
Caは溶鋼中で金属酸化物例えばAl2O3を還元して
Ca酸化物を形成し、そのCa酸化物を核としてその周
囲にCa硫化物を生成させる。
すなわちCaを添加する理由は、Ca硫化物の生成によ
って圧延で延ばされ易く耐ラメラティア性や耐水素誘起
割れ性を阻害するMn硫化物の生成を防止しようとする
ものであって、熱間圧延時にも生成されるであろうMn
硫化物も抑制しようとするものである。
本発明においてCaは、第1〜3図で示したようにSお
よびOを介して、間接的に耐ラメラティア性等を改善し
ようとするものであって、その作用効果から7ppm以
上また過剰な含有は効果の飽和点からその上限を50
ppmとした。
またMgは、前記Caと同様な効果があるので、その含
有量もCaと同様に下限は7ppmで、JJJを50
ppmとする。
このCaとMgはいずれか1種あるいは2種とも含有さ
せてよい。
以上の成分組成により、本発明の構造用低合金鋼はなる
が、靭性および強度を向上さすために次の成分が選択的
に含有される。
Nb、Vはオーステナイト粒の細粒化および変態後のフ
ェライト粒の細粒化による靭性向上と、炭窒化物の析出
強化によって鋼の強度を高める作用がある。
この作用を奏、するにはともに0.005%以上必要で
ある。
また一方含有量が増大すると逆に靭性の劣化をきたすの
で、それぞれの上限は0.100%とする。
N ilCr、 MoXCuはいずれも焼入性向上効果
があり、靭性および強度の向上効果を有する元素で、そ
の効果が現われる下限はNi、Cr。
Mo、Cuとも0.05%であり、また多量となるとコ
スト面で好ましくないのでNiの上限は1.50%とし
、Crの上限は1.00%とする。
またMo、Cuは熱間加工性を劣化するのでその上限を
いずれも0.50%とする。
さらに、Tiは鋼中の遊離Nを固定し、靭性の向上に有
効で、またBの焼入性向上効果を助成することから0.
005%以上必要で、一方過剰になると脆化するので上
限を0.050%とする。
Bは焼入性の向上および溶接部の靭性向上に有効な元素
であるが、その効果を発揮せしめるには0.0005%
以上必要であり、また余り多く含有すると靭性上好まし
くないので上限を0.0050%とする。
上記のような成分の外生可避的不純物としてPは靭性劣
化成分として極力低下させるべきである。
上記のような成分組成の鋼は十分脱硫した溶銑を用い、
転炉、電気炉等通常の溶解炉で溶製された溶鋼を、例え
ばDH処理で脱ガスと同時にOを下げるとともに、十分
なArシールをしてOのピックアップをおさえながら注
入する。
そして、こりような低O1Sの溶鋼を注入する際、鉄被
覆したCa、Mgまたはそれらの合金のワイヤを送給し
、連続鋳造あるいは造塊、分塊して得られた鋼片を、熱
間圧延あ4万)はざらに調質処理を施して製造される。
以下、本発明の実施例について述べる。
■)実施例−1 第1表に化学成分を示す。
これらの供試材は、板厚30mmに圧延後焼準して得た
ものである。
第2表にそのRAzを鋼塊のTop 、 Middle
BOt t om部に相当する位置について実験した結
果を示す。
これらのデータは、3本の平均である。なお、第1表、
第2表において鋼A1〜A4が本発明の特許請求の範囲
第1項に、鋼A、〜A14が同第2項に、鋼A15〜A
18が同第3項に、鋼A1゜〜A2□が同第4項にそれ
ぞれ相当する成分になっている。
耐ラメラティア鋼として製造する場合、鋼塊の各位置で
、すべてRAz値が25%以上必要であるが、比較材は
TopおよびMiddle部で低い値を示している。
それに対し、本発明鋼は、どの位置でも非常に高いRA
z値が得られていることがわかる。
2)実施例−2 第3表に化学成分を示す。
これらの供試材は、板厚25mmに圧延した鋼であり、
第5表に水素誘起割れ試験条件を示し、第4表に水素誘
起割れ試験結果を示している。
なお第4表において、最上に記しているI、n、IIは
第5表に示している水素誘起割れ試験条件である。
又、第3表、第4表において、鋼B1〜B3が本発明の
特許請求の範囲第1項に、鋼B4〜B、。
が同第2項に、鋼B1、〜B14が同第3項に、鋼B1
5〜B19が同第4項に、それぞれ相当する成分になっ
ている。
この試験での割れの限界値として、割れ面積率すが前記
第5表の■で示すNACE液(常温・常圧でH2Sを飽
和した酸性食塩水溶液)で10%以下を目標としている
その目標に対して、O量の多い比較鋼は、大巾に劣化し
ている。
本発明鋼は、目標以内に入っている。
たマし、鋼B8は、S量が他の鋼に対して高く割れ発生
が比較的太である。
【図面の簡単な説明】
第1図はS含有量とRAzとの関係を示す図表、第2図
はO含有量とRAzとの関係を示す図表、第3図はS、
O含有量と水素誘起割れとの関係を示す図表である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 I C:0.20%以下、Si:0.01〜1.00
    %、Mn : 0.3〜2.0%、so ]、 −Al
    l : 0.005−0.150%を基本成分とする低
    合金鋼に、S:0.0070%以下、0:0.0035
    %以下、CaとMgの1種または2種で7〜50 pp
    mを含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる構
    造用低合金鋼。 2 C:0.20%以下、Si:0.01〜1.00
    %、Mn : 0..3〜2.0%、sol 、A、6
    : 0.005〜0.150%を基本成分とする低合
    金鋼に、S二0.0070%以下、0:0.0035%
    以下、CaとMgの1種または2種で7〜50 ppm
    を含有し、ざらニNb : 0.005〜0.100%
    、V:0.005〜0.100%、N i : 0.0
    5〜1.50%、Cr:0.05〜1.00%、Mo
    : 0.05〜0.50%、Cu : 0.05〜0.
    50%の1種または2種以上を含み、残部が鉄および不
    可避的不純物からなる構造用低合金鋼。 3 C:0.20%以下、si:o、oi〜1,00
    %、Mn : 0.:3〜2.0%、sgl 、A7
    : 0.005〜0.150%を基本成分とする低合金
    鋼に、S:0.0070%以下、0:(10035%以
    下、CaとMgの1種または2種で7〜50 ppmを
    含有し、ざらにTi:0.005〜0.050%、B:
    0.0005〜0.0050%の1種または2種を含み
    、残部が鉄および不可避的不純物からなる構造用低合金
    鋼。 4 C:0.20%以下、Si:0.01〜1.00
    %、Mn : 0.3〜2.0%、sol 、Al:
    0.005〜0.150%を基本成分とする低合金鋼に
    S:0.0070%以下、O:0.0035%以下、C
    aとMgの1種または2種で7〜50ppmを含有し、
    さらにNb:0.005〜0.100%、V:0.00
    5〜0.100%、N i : 0.05〜1.50%
    、Cr:0.05〜1.00%、Mo : 0.05〜
    0.50%、Cu : 0.05〜1.00%の1種ま
    たは2種以上、Ti:0.005〜0.050%、B:
    0.0005〜0.0050%の1種または2種を含み
    、残部が鉄および不可避的不純物からなる構造用低合金
    鋼。
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