JPS5980717A - 大入熱溶接継手靭性の優れた非調質型低温用Ni鋼の製造方法 - Google Patents

大入熱溶接継手靭性の優れた非調質型低温用Ni鋼の製造方法

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JPS5980717A
JPS5980717A JP18909882A JP18909882A JPS5980717A JP S5980717 A JPS5980717 A JP S5980717A JP 18909882 A JP18909882 A JP 18909882A JP 18909882 A JP18909882 A JP 18909882A JP S5980717 A JPS5980717 A JP S5980717A
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JP
Japan
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steel
toughness
heat input
high heat
less
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JP18909882A
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English (en)
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Makoto Yamada
真 山田
Yoji Kosaka
洋司 高坂
Motoaki Suzuki
鈴木 元昭
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

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】 質型低温用Ni鋼の製造方法の創案に係り、液化ガス貯
蔵用鋼材や  、寒冷地或いは氷海域での構造物などに
使用される鋼材において犬入熱溶接の熱影響部における
靭性に優れ、しかも脆性亀裂伝播特性の優れた低温用N
i鋼を経済的に製造することのできる方法を提供しよう
とするものである。
液化ガスの貯蔵、製造あるいは輸送用タンク材料として
従来低温靭性の優れたNi添加鋼が使用されており、こ
れらは例えばJIS G3127或いはASTM A2
03  などに規格されており、又これらの製造条件と
して、規準あるいは焼入れ焼戻し熱処理を施すのが通例
である。一方、ラインパイプ材を対象として発展してき
た制御圧延技術は圧延まま材で高靭性を得るものとして
確立し℃いるが、さらに高靭化を目指すものとしてNi
添加鋼を対象とした制御圧延技術も確立されてきている
(たとえば特開昭52−131918、特公昭54−1
1774、特公昭56−10966などである)。
ところで制御圧延による高靭化の基本である結晶粒の微
細化に対しては、Nbの微量添加が極めて効果的である
ことは良く知られている。しかし、近年におけるタンク
材料の溶接は、大入熱化の傾向が強く押し進められ、こ
のような条件下では溶接熱影響部の脆化が顕著でありN
bは特に脆化を引き起こす元素として、大入熱溶接(単
厚当りの入熱量が45KT/cIrL以上)での使用が
困難であった。従って大入熱溶接の条件下においてもS
LA 37 以上の引張り強さく50〜/−以上)を有
しかつ5L3N45  以上の低温靭性(−110℃に
おいて2.8〜・m以上のシャルピーの吸収エネルギー
)を有する非調質型低温用Ni鋼の出現が張く要望され
ている。
本発明は、以上のような実情に鑑み検討を重ねて創案さ
れたものであって、大入熱溶接の条件下においても浴接
熱形pHi部の脆化が極めて小さく、かつ圧延ままにお
いて高靭性を得る低温用Nl鋼を化学成分および製造条
件の特殊な組み合わせによって製造可能としたものであ
る。
すなわち本発明によるものは、C:0.005〜0.1
0%、Si : 0.05〜0.9CN&、Mn : 
0.3〜2.0%、S : 0.010係以下、Ni:
0.2〜4.0係、Nb:0.002〜0.010優、
a、 At : Os 1 %以下、N : 0.00
4%以下を含み、残部がFe及び不可避的不純物からな
る鋼を、900〜1150℃の温度範囲に加熱後、オー
ステナイトの未再結晶温度域での圧下率が301以上と
なるように熱間圧延するものであり、又上記必須成分に
必要に応じて任意成分として、Cr:Os1〜1.0%
、Mo:0.05〜0、504、Cu : 0.10〜
1.001 、Tl:0.002〜0.030% 、 
V : 0.005〜0.100%、Ca :0.00
1〜0.0101、La十Ce : 0.001〜0.
010 %の中から1種又は2種以上を添加し、残部が
Fe及び不可避的不純物からなる鋼を前記したところと
同じ900〜1150℃の温度範囲に加熱後、オーステ
ナイトの未再結晶域での圧下率が30優以上となるよう
に熱間圧延することを提案するものである。
上記したような本発明の化学成分及び製造条件の限定理
由について説明すると以下の如くである。
Cは、必要強度を得る元素として重要であるが、 0.
0059b未満では強度を得難く、製鋼上も困難を伴な
う。又、0.10%を超えてCを含有すると、強度の上
昇は得られるものの、靭性を損なうと共に炭素当量の増
加により溶接性を損なう。従って本発明においてCの含
有率は0.005〜O,Zoo係の範囲とした。
Siは、脱酸元素及び強化元素として有効であるが、(
J、05%未満ではその効果が少なく、また0、90%
を超えると靭性及び溶接性を損うので0.05〜0.9
0%の範囲とした。
Mnは、強度及び靭性を確保する上に重要な元素である
が0.3%未満では必要な強度を得るに不充分であり、
又2%を超えて含有すると炭素当量の大幅な増加により
溶接性を著しく損うので0.3〜2.0%の範囲とする
Sは、靭性、延性にとって有害であり、できるだけ低く
抑えることが望ましい。即ち本発明の場合において、こ
のS量が0.010%未満であれば本発明の目的を損う
ことがないためにこのS量0,010’1未満とする。
Niは、強度及び靭性に対し、極めて有効であり低温用
鋼に不町決の元素である。しかしながら、Niの高靭化
効果の現われる下限は0.2チであり、それ未満では効
果は小はく、又4.0係を超えて含有すると大入熱溶接
による熱影響部の焼入れ性を増し、靭性な損うことにな
るため、その上限は4.0%である。従ってNliの範
囲は0.2〜480%とした。
Nbは、非調質高張力鋼において、結晶粒の細粒化に極
めて有効な元素であり、微量の添加により高強厩及び高
靭性から得られるものであるカ、0.002%未満の添
加では効果は小さく、又0.010%以上含有した場合
には、大入熱溶接における熱影響部の焼入れ性を増加烙
せ、靭性を著しく損うことから0.002〜0.010
チの範囲とした。
Atは、脱酸元素として不可欠の元素であるほかに、大
入熱溶接時の熱影響部の靭性を固溶Nを固定することに
よって向上させるものとして重要である。しかし、この
sol、、Atが0.1係を超えて含有されると、過剰
のAtが残存し、むしろ靭性の低下を招くために、0.
1、  優未満という値を採用した。
Nは、鋼の靭性に対し有害であるため、可能な限り低減
させることが望ましい元素である。しかしながら0.0
04%未満の含有量では本発明の効果を損うことはない
その他の合金元素であるCr 、 Mo、 Cuはいず
れも主として強度を上昇させるものとして有効であるが
、少なすぎると効果は小さく、多すぎると強度は上昇す
るに対し靭性を劣化させ、かつ炭素歯1量を増加させる
ため溶接熱影響部の靭性を損うのでそれぞれCr、 C
uについては0.1〜1.0%、Moについては0.0
5〜0.50係の範囲内とした。
T1は、微量の添加で固溶NをTINの形で固定し、大
入熱溶接熱影響部の靭性の向上に有益な元素である。し
かし多すぎるとTIN量が増加し、鋼の清浄性を害し、
かえって靭性、延性を損5ため、その範囲を0.002
〜0.030チとした。
■は、微量の添加により強度上昇に有効でめるが多すぎ
ると靭性を損い、かつ溶接熱影響部の靭性を損うので0
.005〜0.100 ’1の範囲とした。
又、 Ca、 La+Coは、いずれも硫化物系介在物
の形態制御元素として有効であり、シャルピー試験にお
ける吸収エネルギーの向上、板厚方向特性の向上に対し
有益である。しかしながら、どちらも多すぎると、効果
が飽和するか、逆に鋼の清浄性を害し、延性の低下を招
くため、その範囲はいずれも0.001〜0.010憾
とした。
又、本発明は上記のような鋼の成分調整のみならず、適
当な圧延条件との組み合わせによって達成されるもので
ある。即ち%Ael変態点以上の温度域でかつ加熱温度
が高すぎることのないように加熱し、圧延前のオーステ
ナイト粒度な細かくしておくことが重りであり、従って
加熱温度は900〜1150℃の範囲とした。又、圧延
時においてはオーステナイトの未再結晶域である程度以
上の圧下を加え、変形帯を導入し、変態後の組織を細か
くしておくことが重要であるが、そのためにはオーステ
ナイトの未再結晶域での全圧下率ヲ30嘔以上確保する
ことが重要である。
本発明方法によるものの具体的な実施例について述べる
と以下の如くである。
芙験室的に溶製した50聯の鋼塊を用い、実験に供した
。その化学成分を次の第1表に示す。即ち、この第1表
の化学成分の内、鋼1〜10は本発明範囲内の成分であ
り、Niその他の元素を変化させたものである。鋼11
〜19はいずれも本発明範囲外の比較鋼であり、それぞ
れN% 0% 81.Mn、N1、s、A4゜Nb及び
NbとNの両者が範囲外のものである。
なお鋼20.21はそれぞれCa処理、REM(Ce十
La)処理を施した本発明鋼である。
前記した第1表の各供試材に対し、  1050℃で加
熱後、900℃以下(未再結晶温度域)での圧下率が7
0%で、かつ780℃で16胃に仕上げた母材の温夏及
びシャルピー試験における破面遷移温度(VTII)及
び片rfJ1層のサブマージアーク浴接により、入熱が
73KJl硼のもとで溶接を行った継手のHAZlam
の位置の一50℃でのシャルピーの吸収エネルギー (
vg−50)については次の第2表に併せて示す通りで
ある。
即ちJIS G3126における5LA37の強度レベ
ル及び5L3N45のシャルピー衝撃値を母材の下限性
能とすると、本発明鋼はいずれもこれを満足するもので
ある。また微量のNbの添加により明瞭な強度上昇も認
められる(これは鋼1と鋼16を比較したものである)
なお鋼14.17は、いずれも充分な強度及び靭性を母
材において得ているものの、いずれも溶接熱影響部での
衝撃特性は著しく低下している。
第1図は、前記した鋼2について、圧延条件が一定(9
00℃以下での圧下率が70チ、圧延仕上り温度は75
0℃)のもとで加熱温度を変化させた場合の結果を示す
ものであるが、1150℃を超える加熱条件では強度は
上昇するに対して靭性の劣化は著しく、又、900℃未
満の加熱条件では強度の低化を招(と共に操業上の不安
定性を招いている。
一方第2図は、M3について、1150℃で加熱後に7
80℃で圧延を仕上げる条件下で未再結晶温度域での圧
下率を変化させた場合の結果を示すものであるが、約3
0係以上の合計圧下率を未再結晶温に域で与えるときに
強度及び靭性の両者がバランス良く向上することは明か
である。
以上説明したような本発明によるときは、化学成分の調
整と圧延条件の適切な組み合わせによって大入熱溶接に
適した経済的な非調質型の低温用Ni鋼を適切に製造し
得るものであって工業的にその効果の大きい発明である
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の技術的内容を示すもので、第1図は機械
的性質に及ぼす加熱温度の影響を示した図表、第2図は
機械的性質に及ぼす未再結晶温度以下での圧下率の影響
を示した図表である。 第  1  国 #寮届崖(τ) 第 21)1 逮みMA温度y久下でσ1享(%)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  C: 0.005〜0.1O1,81:0.
    05〜0.9%、Mn:0.3〜2.0%、S:0.0
    10 S以下、 Nb:0.002〜o、oio壬、N
    i:0.2〜4.0係、N二0.004係以下を含有し
    、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼片を900〜
    1150℃の温度範囲に加熱してからオーステナイト未
    再結晶温度域での全圧下率を30俤以上とする熱間圧延
    を行うことを特徴とする大入熱溶接継手靭性の優れた非
    調質型低温用Ni#!の製造方法。
  2. (2)  C: 0.05〜0.101.81 :0.
    05〜0.90%、Mn:0.3〜2.0係、S: 0
    .010憾以下、 Nb:0.002〜0.010係、
    Ni:0.2〜4.0優、N: 0.004係以下を含
    有すると共にCr:0.1〜1. O4、MO二0、0
    5〜0.50%、Cu: 0.1〜1.0係、Ti :
    0.002刈、030%、V :0−005〜0−10
    04 % Ca : 0−001〜0、 oloz、 
    La+Ce : 0.001〜0.010 %の何れか
    1種又は2種以上を含有し、残部が鉄および不可避不純
    物からなる鋼片を900〜1150℃の温度範囲に加熱
    してからオーステナイト未再結晶温度域での全圧下率を
    30%以上とする熱間圧延を行うことを特徴とする大入
    熱溶接継手靭性の優れた非調質型低温用Ni鋼の製造方
    法。
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