JPS5929102B2 - 耐硫化水素性ステンレス鋼 - Google Patents
耐硫化水素性ステンレス鋼Info
- Publication number
- JPS5929102B2 JPS5929102B2 JP17103180A JP17103180A JPS5929102B2 JP S5929102 B2 JPS5929102 B2 JP S5929102B2 JP 17103180 A JP17103180 A JP 17103180A JP 17103180 A JP17103180 A JP 17103180A JP S5929102 B2 JPS5929102 B2 JP S5929102B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stainless steel
- hydrogen sulfide
- strength
- test
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は硫化水素を含む気体、液体に触れて使用して
応力腐食割れを発生し難く、かつ溶接性および靭性の良
爵なステンレス鋼に係る。
応力腐食割れを発生し難く、かつ溶接性および靭性の良
爵なステンレス鋼に係る。
石油化学プラント、製鉄プラント或いは石炭液化プラン
ト等において硫化水素を含むガスを処理するコンプレッ
サやこれらの付属機器その他に使用される各種圧延品や
鋳鍛造品或いは二次加工品に於ては硫化水素に対して応
力腐食割れを発生し難いことが要件であるが、そのほか
靭性が高くかつ溶接性も良好なことも望ましい。
ト等において硫化水素を含むガスを処理するコンプレッ
サやこれらの付属機器その他に使用される各種圧延品や
鋳鍛造品或いは二次加工品に於ては硫化水素に対して応
力腐食割れを発生し難いことが要件であるが、そのほか
靭性が高くかつ溶接性も良好なことも望ましい。
一般に鉄鋼材料の耐硫化水素応力腐食割れ性はロックウ
ェル硬さＨＲＣ２２以下（ビッカース硬さＨｖ２４８以
下に相当）、降伏点９Ｏ、０００ｐｓｉ以下（６３．３
ｋｇ／ｍ４以下に相当）で著しく改善されることが知ら
れており、米国石油協会（以下ＡＰＩと略称する）規格
（ＡＰＩ６１７）に於ても硫化水素混合ガスを処理する
コンプレッサ類の材料は上記の硬さおよび降伏点レベル
以下であることを規定している。
ェル硬さＨＲＣ２２以下（ビッカース硬さＨｖ２４８以
下に相当）、降伏点９Ｏ、０００ｐｓｉ以下（６３．３
ｋｇ／ｍ４以下に相当）で著しく改善されることが知ら
れており、米国石油協会（以下ＡＰＩと略称する）規格
（ＡＰＩ６１７）に於ても硫化水素混合ガスを処理する
コンプレッサ類の材料は上記の硬さおよび降伏点レベル
以下であることを規定している。
この規格においては硬さおよび降伏点の上限のみが規定
され、下限値は規定されてはいないが、耐硫化水素性が
良好であれば規格上限近くの強度を有することが設計上
望ましいことは通例のとおりであり、本発明においては
実用上安定して材料強度を保証するため５０ｋｇ／ｍｔ
■を以上とする。従来上記の強度レベルを有するコンプ
レッサ用材料としてはクロム・モリブデン系低合金鋼が
使用されているが、硫化水素混合ガスを処理する場合に
は錆び易いことが欠点なので、代りにステンレス鋼を使
用することが考えられる。
され、下限値は規定されてはいないが、耐硫化水素性が
良好であれば規格上限近くの強度を有することが設計上
望ましいことは通例のとおりであり、本発明においては
実用上安定して材料強度を保証するため５０ｋｇ／ｍｔ
■を以上とする。従来上記の強度レベルを有するコンプ
レッサ用材料としてはクロム・モリブデン系低合金鋼が
使用されているが、硫化水素混合ガスを処理する場合に
は錆び易いことが欠点なので、代りにステンレス鋼を使
用することが考えられる。
然しながら１８−８オーステナイト系ステンレス鋼は強
度が低すぎ、また１３クロム・マルテンサイト系ステン
レス鋼では溶接性が悪く、現状では上記の強度レベル直
下の強度および硬さを有し、溶接性や靭性が良好でかつ
硫化水素による応力腐食割れを発生し難いステンレス鋼
は見当らない。
度が低すぎ、また１３クロム・マルテンサイト系ステン
レス鋼では溶接性が悪く、現状では上記の強度レベル直
下の強度および硬さを有し、溶接性や靭性が良好でかつ
硫化水素による応力腐食割れを発生し難いステンレス鋼
は見当らない。
本発明は上記の如き問題点を解決し、硫化水素混合ガス
或いは液体と接触して使用しても応力腐食割れが発生し
難く、而も耐食性、溶接性、靭性のすぐれたステンレス
鋼を提供することを目的とし、炭素０．０３％以下、珪
素１％以下、マンガン１％以下、ニッケル３〜５％、ク
ロム１５．５〜１７．５％、ビツカース硬さ２４８〜２
１０、降伏点６３．３〜５０ｋｇ／Ｍ４で、マルテンサ
イト基地にこまかなデルタフエライトが分散した金属組
織を有する耐硫化水素性、溶接性および靭性の良好なス
テンレス鋼に係る。ところで溶接性が良好で、コンプレ
ツサ用の高強度のステンレス鋼としてＪＩＳＳＵＳ６３
Ｏがある。
或いは液体と接触して使用しても応力腐食割れが発生し
難く、而も耐食性、溶接性、靭性のすぐれたステンレス
鋼を提供することを目的とし、炭素０．０３％以下、珪
素１％以下、マンガン１％以下、ニッケル３〜５％、ク
ロム１５．５〜１７．５％、ビツカース硬さ２４８〜２
１０、降伏点６３．３〜５０ｋｇ／Ｍ４で、マルテンサ
イト基地にこまかなデルタフエライトが分散した金属組
織を有する耐硫化水素性、溶接性および靭性の良好なス
テンレス鋼に係る。ところで溶接性が良好で、コンプレ
ツサ用の高強度のステンレス鋼としてＪＩＳＳＵＳ６３
Ｏがある。
これは周知のとおり析出硬化系のステンレス鋼であるが
、これに耐硫化水素性を与えるため前記の強度レベル以
下にすることが考えられ、まず熱処理について種々研究
を行なったがいかなる熱処理を施しても所望の強度レベ
ルまで降伏点を下げることができなかった。従ってＳＵ
Ｓ６３Ｏの良好な溶接性を維持したまま強度を下げるた
めＣｒとＮｉの含有量はそのままとし、Ｃ含有量を低下
させると共に、析出硬化元素のＣｕと炭化物生成元素の
Ｎｂ＋Ｔａを添加しないこととして実験を重ね、所望の
降伏点およ−び硬さとすることに成功した。
、これに耐硫化水素性を与えるため前記の強度レベル以
下にすることが考えられ、まず熱処理について種々研究
を行なったがいかなる熱処理を施しても所望の強度レベ
ルまで降伏点を下げることができなかった。従ってＳＵ
Ｓ６３Ｏの良好な溶接性を維持したまま強度を下げるた
めＣｒとＮｉの含有量はそのままとし、Ｃ含有量を低下
させると共に、析出硬化元素のＣｕと炭化物生成元素の
Ｎｂ＋Ｔａを添加しないこととして実験を重ね、所望の
降伏点およ−び硬さとすることに成功した。
なおステンレス鋼は一般に降伏点を明確に示さないため
永久伸び０．２％の耐力で示してある。本発明に係るス
テンレス鋼の化学成分組成について説明する。
永久伸び０．２％の耐力で示してある。本発明に係るス
テンレス鋼の化学成分組成について説明する。
Ｃは後述するように耐力を下げる−ためにその含有量を
少なくすることが必要であり、焼入れ、焼戻しによって
耐力を６３．３ｋｇ／Ｍ４以下とするため０．０５％Ｃ
以下とすることが必要であり、望ましくは０．０３％以
下である。Ｓｉは通例のとおり脱酸のため添加するが、
フ．工ライト生成元素であり、素地強化の効果もあるの
で多くなると靭性をそこなうようになるから上限は１％
を超えないものとし、望ましくは０．２〜０．５％とす
る。
少なくすることが必要であり、焼入れ、焼戻しによって
耐力を６３．３ｋｇ／Ｍ４以下とするため０．０５％Ｃ
以下とすることが必要であり、望ましくは０．０３％以
下である。Ｓｉは通例のとおり脱酸のため添加するが、
フ．工ライト生成元素であり、素地強化の効果もあるの
で多くなると靭性をそこなうようになるから上限は１％
を超えないものとし、望ましくは０．２〜０．５％とす
る。
Ｍｎは同様に脱酸および脱硫のため添加するが、．゜オ
ーステナイト生成元素であり、多くなるとアノード溶解
を加速し、耐食性をそこなうようになるので上限は１％
を超えないものとし、望ましくは０．４〜０．６％とす
る。
ーステナイト生成元素であり、多くなるとアノード溶解
を加速し、耐食性をそこなうようになるので上限は１％
を超えないものとし、望ましくは０．４〜０．６％とす
る。
ＮｉとＣｒとはＪＩＳＳＵＳ６３Ｏステンレス鋼と同様
な溶接性を維持するためその含有量の範囲を同じとする
。
な溶接性を維持するためその含有量の範囲を同じとする
。
また本発明の鋼は後述する試験３において述べるように
熱処理によってマルテンサイト基地にデルタフエライト
がこまかに混在する２相組織であるが、Ｎｉが３％未満
でＣｒが１５．５％未満であるとマルテンサイト相のみ
となる。一方、Ｎｉが５％を超え、同時にＣｒが１７．
５％を超えるとオーステナイトが残留し、デルタフエラ
イトの量が増加するので好ましくない。ＣｕおよびＮｂ
十Ｔａについては前記した理由で特に添加することはな
いが、不純物として含有される程度は差支えない。Ｐ，
Ｓについてはその含有量は少７Ｉい方がよいが、通例不
純物として含有される程度であれば差支えない。
熱処理によってマルテンサイト基地にデルタフエライト
がこまかに混在する２相組織であるが、Ｎｉが３％未満
でＣｒが１５．５％未満であるとマルテンサイト相のみ
となる。一方、Ｎｉが５％を超え、同時にＣｒが１７．
５％を超えるとオーステナイトが残留し、デルタフエラ
イトの量が増加するので好ましくない。ＣｕおよびＮｂ
十Ｔａについては前記した理由で特に添加することはな
いが、不純物として含有される程度は差支えない。Ｐ，
Ｓについてはその含有量は少７Ｉい方がよいが、通例不
純物として含有される程度であれば差支えない。
熱処理は焼入れ焼戻しとし、焼入れ温度は９５０〜１０
４０℃とし、この温度から水冷または油冷したのち、お
よそ５７０〜６１０℃に焼戻して空冷する。
４０℃とし、この温度から水冷または油冷したのち、お
よそ５７０〜６１０℃に焼戻して空冷する。
焼戻し温度はＣ含有量によって変え、Ｃ含有量が多いと
きは高く、少ないときは低くするのが望ましい。第１表
にはＳＵＳ６３Ｏおよび本発明に係るステンレス鋼の化
学成分組成が比較して示してあり、あわせて実施例の供
試材の成分組成が付記してある。
きは高く、少ないときは低くするのが望ましい。第１表
にはＳＵＳ６３Ｏおよび本発明に係るステンレス鋼の化
学成分組成が比較して示してあり、あわせて実施例の供
試材の成分組成が付記してある。
なお本明細書においては通例のとおり化学組成は重量％
で示してある。第２表には機械的性質を示す。
で示してある。第２表には機械的性質を示す。
次に実施例について各種試験を行なった結果について述
べる。
べる。
第１表に実施例として示した化学成分組成の溶湯を高周
波誘導電気炉で溶製して得た２０ｋｇ鋼塊を鍛造および
圧延して寸法１７Ｘ８０Ｘ１５０ｍ／ｍの板とし、これ
を供試材として所定の熱処理を施したのち各種試験の試
験片を製作した。
波誘導電気炉で溶製して得た２０ｋｇ鋼塊を鍛造および
圧延して寸法１７Ｘ８０Ｘ１５０ｍ／ｍの板とし、これ
を供試材として所定の熱処理を施したのち各種試験の試
験片を製作した。
（１）試験１（熱処理試験）。
第１表実施例１および２の供試材を１０４０℃Ｘｌｈｒ
，加熱後、水焼入れし、次に焼戻し温度５９０，６００
および６１０℃の３水準、焼戻時間４および６ｈｒ，の
２水準について硬さ測定および引張試験を行なった。
，加熱後、水焼入れし、次に焼戻し温度５９０，６００
および６１０℃の３水準、焼戻時間４および６ｈｒ，の
２水準について硬さ測定および引張試験を行なった。
その結果のうち硬さおよび０．２％耐力を第１図に例示
してある。図から明らかなように０．０５％Ｃの試験片
を５９０℃以上の温度に焼戻せば硬さはＨｖ２４８以下
（Ｈｐ，Ｃ２２以ド）になるが、０．２％耐力を６３．
３ｋｇ／Ｍ４以下にするには６１０℃以上で焼戻さなけ
ればならない。
してある。図から明らかなように０．０５％Ｃの試験片
を５９０℃以上の温度に焼戻せば硬さはＨｖ２４８以下
（Ｈｐ，Ｃ２２以ド）になるが、０．２％耐力を６３．
３ｋｇ／Ｍ４以下にするには６１０℃以上で焼戻さなけ
ればならない。
しかしながら焼戻温度が高くなってＡ。ｌ変態点を超え
ると逆に硬さが高くなり過ぎるので、焼戻温度はおよそ
６１０℃を上限とすることがよいことが判る。熱処理試
験によって０．２％耐力と硬さとの関係を求めた結果、
０．２％耐力を５０〜６３．３ｋｇ／Ｍ４とする硬さの
範囲は大よそＨｖ２ｌ５〜２３５であるから０．０５％
Ｃ１焼戻温度６１０℃を上限とするが、作業を容易かつ
確実にするため０．０３％Ｃ以下とすることが望ましい
。
ると逆に硬さが高くなり過ぎるので、焼戻温度はおよそ
６１０℃を上限とすることがよいことが判る。熱処理試
験によって０．２％耐力と硬さとの関係を求めた結果、
０．２％耐力を５０〜６３．３ｋｇ／Ｍ４とする硬さの
範囲は大よそＨｖ２ｌ５〜２３５であるから０．０５％
Ｃ１焼戻温度６１０℃を上限とするが、作業を容易かつ
確実にするため０．０３％Ｃ以下とすることが望ましい
。
一方０．２％耐力を５０ｋｇ／Ｍ４以上とすることが安
定して材料強度を保証する上に必要と考えられるので、
ビッカース硬さは２１５以上となり、従ってビッカース
硬さＨｖ２ｌ５〜２３５とするためには０．０５％Ｃで
６１０℃、０．０３％では６００℃以上、０．０１％Ｃ
ではおよそ５７０℃以上で焼戻せばよいことが図から判
る。（２）試験２（引張り試験）。
定して材料強度を保証する上に必要と考えられるので、
ビッカース硬さは２１５以上となり、従ってビッカース
硬さＨｖ２ｌ５〜２３５とするためには０．０５％Ｃで
６１０℃、０．０３％では６００℃以上、０．０１％Ｃ
ではおよそ５７０℃以上で焼戻せばよいことが図から判
る。（２）試験２（引張り試験）。
実施例２の供試材について１０４０℃Ｘｌｈｒ加熱後、
水焼入れ、５８５℃Ｘ６ｈｒ加熱後、空冷して引張試験
を行なった成績を第２表に例示してある。
水焼入れ、５８５℃Ｘ６ｈｒ加熱後、空冷して引張試験
を行なった成績を第２表に例示してある。
硬さおよび降伏点（０．２％耐力）はＡＰＩ−６１７規
格を充分に満足し、かつ規格値直下の値を示し、充分な
強度を有することを示している。（３）試験３（衝撃試
験）。実施例２の供試材について引張試験の場合と同様
に熱処理したのち２ｍｍ”Ｊノッチシャルピ一試験片を
製作して衝撃試験を行なった成績を第３表に例示してあ
る。
格を充分に満足し、かつ規格値直下の値を示し、充分な
強度を有することを示している。（３）試験３（衝撃試
験）。実施例２の供試材について引張試験の場合と同様
に熱処理したのち２ｍｍ”Ｊノッチシャルピ一試験片を
製作して衝撃試験を行なった成績を第３表に例示してあ
る。
マルテンサイト基地に少量のオーステナイトが存在する
金属組織であるため高い靭性は期待できなかったが、本
発明に係るステンレス鋼は第２図（実施例２の供試材、
倍率４００倍）に示すようにマルテンサイトの基地に微
細なデルタフエライトが分散する２相組織であるためす
ぐれた靭性を示すものと考えられる。
金属組織であるため高い靭性は期待できなかったが、本
発明に係るステンレス鋼は第２図（実施例２の供試材、
倍率４００倍）に示すようにマルテンサイトの基地に微
細なデルタフエライトが分散する２相組織であるためす
ぐれた靭性を示すものと考えられる。
（４）試験４（硫化水素ガスを含む液中の加速試駒。
一 実施例２の供試材について試験２で示したと同一の
熱処理を施したのち切欠丸棒試験片（Ｋｔ＝６．０）を
製作し、０．１％Ｈ２ＳＯ＄ｌに１００ｐ戸Ｈ２Ｓを含
む加速液中で低速度加重方式すなわち切欠底断面での負
荷応力速度をａ ＝ ０．２ｋｇ／Ｍ４／―として試験
を行ない破壊強度σＤ （Ｋｇ／Ｍ４）を求め、大気中
における切欠引張強さσＮ （Ｋｇ／Ｘｉ）に対する比
σＤ／σＮを求め、これを遅れ破壊強度比として示した
。第４表には本発明に係るステンレス鋼の試験成績の一
例を同様にして試験したＳＵＳ６３Ｏおよび１３Ｃｒ−
２Ｎｉ−０．ＩＣ系ステンレス鋼の成績と比較して示し
ている。
熱処理を施したのち切欠丸棒試験片（Ｋｔ＝６．０）を
製作し、０．１％Ｈ２ＳＯ＄ｌに１００ｐ戸Ｈ２Ｓを含
む加速液中で低速度加重方式すなわち切欠底断面での負
荷応力速度をａ ＝ ０．２ｋｇ／Ｍ４／―として試験
を行ない破壊強度σＤ （Ｋｇ／Ｍ４）を求め、大気中
における切欠引張強さσＮ （Ｋｇ／Ｘｉ）に対する比
σＤ／σＮを求め、これを遅れ破壊強度比として示した
。第４表には本発明に係るステンレス鋼の試験成績の一
例を同様にして試験したＳＵＳ６３Ｏおよび１３Ｃｒ−
２Ｎｉ−０．ＩＣ系ステンレス鋼の成績と比較して示し
ている。
第４表から明らかなように本発明に係るステンレス鋼は
硫化水素を含む加速環境下では遅れ破壊強度比がＳＵＳ
６３Ｏおよび１３Ｃｒ−２Ｎｉ−０．ＩＣ系に叱較して
良好であり、ＳＵＳ６３Ｏの夫れの１．４８倍、，１３
Ｃ系の夫れの１．１４倍の値を示している。
硫化水素を含む加速環境下では遅れ破壊強度比がＳＵＳ
６３Ｏおよび１３Ｃｒ−２Ｎｉ−０．ＩＣ系に叱較して
良好であり、ＳＵＳ６３Ｏの夫れの１．４８倍、，１３
Ｃ系の夫れの１．１４倍の値を示している。
このように本発明に係るステンレス鋼の遅れ破壊強度比
が大きいのは破面形態が粒内割れてあるのに対し、比較
材の夫れは粒界割れであることからも容易に推定され、
これは前記したような本発明の誰の金属組織すなわちマ
ルテンサイトの基地に微細にデルタフエライトが分散し
ている組織に基づくものと考えられる。
が大きいのは破面形態が粒内割れてあるのに対し、比較
材の夫れは粒界割れであることからも容易に推定され、
これは前記したような本発明の誰の金属組織すなわちマ
ルテンサイトの基地に微細にデルタフエライトが分散し
ている組織に基づくものと考えられる。
本発明のステンレス鋼はＣｕ，Ｎｂ＋Ｔａ含有の有無の
点を除いては溶接性の良好なＳＵＳ６３Ｏと本質的に同
様な化学組成を有するので、同様に溶接性が良好である
ことは容易に理解されよう。
点を除いては溶接性の良好なＳＵＳ６３Ｏと本質的に同
様な化学組成を有するので、同様に溶接性が良好である
ことは容易に理解されよう。
また１３Ｃｒ−２Ｎｉ−０．ＩＣマルテンサイト系ステ
ンレス鋼に比してＣｒおよびＮｉ含有量が多いので耐食
性も良好である。以上説明したように本発明に係るステ
ンレス鋼は硫化水素を含む流体中で使用しても応力腐食
割れを発生し難い。
ンレス鋼に比してＣｒおよびＮｉ含有量が多いので耐食
性も良好である。以上説明したように本発明に係るステ
ンレス鋼は硫化水素を含む流体中で使用しても応力腐食
割れを発生し難い。
而も硬さおよび降伏点が硫化水素用材料に対する現行規
格を満足し、かつ充分な強度、靭性を有する上に溶接良
好なステンレス鋼であるから、硫化水素を含む流体を処
理する各種設備或いは付属機器類の材料として好適であ
り、工業上の効果はきわめて大きい。
格を満足し、かつ充分な強度、靭性を有する上に溶接良
好なステンレス鋼であるから、硫化水素を含む流体を処
理する各種設備或いは付属機器類の材料として好適であ
り、工業上の効果はきわめて大きい。
第１図は本発明に係るステンレス鋼の炭素含有量、ビツ
カース硬さと熱処理条件との関係を示すグラフ、第２図
は同じく顕微鏡組織（４００倍）を例示する写真である
。
カース硬さと熱処理条件との関係を示すグラフ、第２図
は同じく顕微鏡組織（４００倍）を例示する写真である
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素 ０．０５％以下、珪素 １％以下、マンガン
１％以下、ニッケル ３〜５％、クロム １５．５〜
１７．５％、ビッカース硬さ ２４８〜２１０、 降伏点 ６３．３〜５０ｋｇ／ｍｍ＾２ で、マルテンサイト基地にこまかなデルタフェライトが
分散した金属組織を有する耐硫化水素応力腐食割れ性、
溶接性および靭性の良好なステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17103180A JPS5929102B2 (ja) | 1980-12-05 | 1980-12-05 | 耐硫化水素性ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17103180A JPS5929102B2 (ja) | 1980-12-05 | 1980-12-05 | 耐硫化水素性ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5794559A JPS5794559A (en) | 1982-06-12 |
| JPS5929102B2 true JPS5929102B2 (ja) | 1984-07-18 |
Family
ID=15915797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17103180A Expired JPS5929102B2 (ja) | 1980-12-05 | 1980-12-05 | 耐硫化水素性ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5929102B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102284840B (zh) * | 2011-07-22 | 2013-05-08 | 青岛新鲁锋王针布有限公司 | 一种刺毛辊生产工艺 |
| WO2023188441A1 (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | 愛知製鋼株式会社 | 高圧水素部品用マルテンサイト系ステンレス鋼、これを用いた高圧水素部品及びその製造方法 |
-
1980
- 1980-12-05 JP JP17103180A patent/JPS5929102B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5794559A (en) | 1982-06-12 |
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