JPS5853711B2 - ニッケル−クロム−モリブデン系圧力容器用高強度高じん性厚肉鋼 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系圧力容器用高強度高じん
性厚肉鋼に関するものである。

従来、圧力容器用材料としてＭｎ−Ｍｏ系、Ｍｎ−Ｍｏ
−Ｎｉ系、Ｃｒ−Ｍｏ系、Ｎｉ −ＣｒＭｏ系等種々の
低合金鋼が用いられているが、特に、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ
系鋼はＮｉを３％程度含有しているため、極めて焼きも
どしぜい化感受性の高い鋼種であり、従って、その元来
保有している高強度、高じん性を圧力容器、特に、厚肉
の圧力容器に適用することができないでいた。

本発明は、従来のＮｉ−Ｃｒ−ＭＯ系低合金鋼における
このような著しい焼きもどしぜい化感受性を低減させる
と共に焼入性が大きく、溶接後熱処理に耐え得る高強度
及び高じん性を有し、製造可能な肉厚においても優れて
いる圧力容器用調質型Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系鋼を得ること
を、その目的とするものである。

この目的を達成するために、本発明による鋼は、重量％
としてＣ０，１５〜０．２３％、ＳｉＯ，１０％、以下
、Ｍｎ ０．２０〜０．６０％、Ｎｉ２．５０〜３．９
０％、Ｃｒ １．５０〜２．００％、ＭＯｏ、４０〜０
．６０％、ＡＩｏ、０３０％以下を含有し、また、不可
避元素であるＰ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ａｓの含有量を極力制限
し、残部がＦｅから成ることを特徴とするものである。

以下、本発明をその実施例及びその性状を示す添付の線
図などに基づいて詳細に説明する。

本発明による鋼は、上記のような化学成分を有している
が、まず、本発明鋼における各成分元素含有量の限定理
由を説明すると、次ぎのとおりである。

Ｃ：焼入性及び強度レベルを維持する上で必要な元素で
あるが、０．１５％以下では本発明鋼の目的を達成する
ことができない。

一方、０．２３％以上では、溶接性が維持できなくなり
、溶接構造用材料としての性能が損なわれる。

従って、０．１５〜０．２３％とする。

Ｓｉ：Ｎｉを後記のように２．５０〜３．９０％と高く
とったためにＳｉが高いと、焼きもどしぜい化感受性が
極めて大きくなり、切欠きじん性が損なわれる。

従って、Ｓｉは低い程好ましいが、その上限値を極端に
低く定めると、製造上の裕度が小さくなり、実用的でな
い。

この主旨から、０．１０％以下とする。

Ｍｎ：焼戻しぜい化感受性の低減のために０．６０％以
下にする必要がある。

また、低温じん性の確保のために０．２０％以上の含有
を必要とする。

従って、上記理由により、０．２０〜０．６０％とする
。

Ｎｉ：焼入性及び強度レベルを維持する上で必要である
。

しかしながら、２．５０％以下では強度を得る上で問題
があり、一方、焼入性の面からは３．９０％以下で充分
にその目的を達することができる。

従って、２．５０〜３．９０％とする。Ｃｒ：高強度化
の面から、１．５０％以上の含有を必要とする。

一方、Ｎｉを多量に含むことから２．００％以下の含有
で充分である。

従って１．５０〜２．００％とする。

Ｍｏ：強度を保持し、かつ、じん性を確保する上で０．
５０％の含有が望ましい。

しかしながら、工業的に製造を行なう上で裕度が必要で
あり、０．５０％±０．１０％とする。

従って、０．４０〜０．６０％とする。

Ａｌ：結晶粒度の微細化による低温じん性の向上※泉 及び焼きもどしぜい化感受性の低減のために必要である
。

しかし、経験上０．０３０％以上の添加を行なうと鋼材
の清浄度が低下し、Ａｌ２Ｏ３を主体とする介在物によ
る巨視的欠陥の発生することが多い。

このために鋼材の歩留まりが低下し、経済性が損なわれ
る。

従って０．０３０％以下とする。

Ｐ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ａｓ：これらの元素は、本鋼種の焼き
もどしぜい化感受性に著しい影響を与え、含有させない
ことが望ましいが、工業的及び経済的な面から必ずしも
零とすることは不可能であり、従って、極力制限するも
のとする。

次ぎに、本発明鋼を実施例について説明する。

表１に示すような化学成分を有する本発明による試験鋼
塊を塩基性電気炉によって３５を溶製した。

これに熱間加工を施し、鋼塊からの断面減少率を約３．
４とした。

これに焼きならし・焼きもどし処理を施した後、肉厚２
０ｍｍの試材を採取し、これに厚肉材を想定した再オー
ステナイト化処理を施した後、急冷し、引き続き焼きも
どしを行なった。

第１及び２図に得られた試材の機械的性質を示しである
が、第１図には室温における０、２％耐力並びに引張強
さに及ぼすオーステナイト化温度からの冷却速度の影響
を示してあり、また、第２図には、焼きもどし温度並び
に焼きもどし温度を６００℃に保持した場合における焼
きもどし保持時間の機械的性質に及ぼす影響を示しであ
る。

なお、第１及び２図において、焼きもどしパラメータは ここにＴ：絶対温度（０Ｋ） ｔ：焼きもどし保持時間（ｈ） を現わすものである。

これらの図から、本発明鋼は、いずれの冷却速度におい
ても焼きもどし後の強度にほとんど差はなく、７００ｍ
ｍ相当（３℃／分の冷却）までの超極厚材として充分な
焼入性を有していることが分かる。

ただし、焼きもどし温度を６００℃以下にすると、溶接
後の応力除去焼鈍温度を低くしなげればならず、そうす
ると残留応力が高くなり、また、溶接熱影響部の最高硬
さを高めることになり、最終製品に悪影響を与える。

従って、本発明鋼においては、焼きもどし温度は、６０
０℃以下にはしないことが肝要である。

次ぎに、第３図は、オーステナイト化温度からの冷却速
度２０°Ｃ／分、６３０°ＣＸｌ０時間の焼きもどしの
場合の高温短時間引張性質と、試験温度との関係の１例
を示すものである。

同図から、本発明鋼は高温強度も高く、引張延性も充分
高いことが知られる。

また、第４図は、オーステナイト化温度からの冷却速度
２０℃／分、６０５℃×１５時間の焼きもどし、６００
℃×１２時間、２４時間及び３６時間の溶接後熱処理の
場合における２ｍｍＶｍｍ用ピー衝撃遷移曲線及び延性
破面率を示すものである。

第４図から、本発明鋼は低温じん性も良好であることが
分かる。

以上のことから、本発明鋼は、以下のような特徴及び効
果を有しているものであることが分かる。

すなわち （１）常温における０、２％耐力及び引張強さがそれぞ
れ６０ｋｇ／ｍ４．７４ｋｇ／ｍ４以上の高強度鋼であ
ること （２）低Ｓｉ化、Ａｌ添加及びＰ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ａｓの
含有量を極力制限することによって炉冷中の焼きもどし
ぜい化感受性を低減させ、溶接構造による圧力容器材料
として適用が可能であること （３）第３図からも明らかであるように、高温強度も高
いこと （４）−２９℃において５ ｋｇ−ｍ以上の高いシャル
ピー衝撃値が得られること （５）表１に示した成分範囲に成分調整することにより
、約７００ｍｍ程度の肉厚まで製造が可能であること （６）本発明鋼によって肉厚２００ｍｍ以上の圧力容器
を製造する場合、強度上昇による設計肉厚の低減によっ
て価格の低減に有効であることなどである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明鋼の０．２％耐力並びに引張強度に及ぼ
す調質時の肉厚の影響を示す線図、第２図は本発明鋼の
常温引張強度に及ぼす焼きもどし保持時間の影響を示す
線図、第３図は本発明鋼の高温引張強度を示す線図、第
４図は本発明鋼のシャルピー衝撃遷移曲線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量％とじてＣ０，１５〜０．２３％、Ｓｉ０．１
   ０％以下、Ｍｎ ０．２０〜０．６０％、Ｎｉ２．５０
   〜３．９０％、Ｃｒ １．５０〜２．００％、Ｍｏ０．
   ４０〜０．６０％、ＡＩｏ、０３０％以下を含有し、不
   可避元素として含まれるＰ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ａｓの含有量
   を極力制限し、残部がＦｅから成ることを特徴とするニ
   ッケルークロム−モリブデン系圧力容器用高強度高じん
   性厚肉鋼。