JPS61235543A - 耐応力腐食割れ性に優れた低合金鋼 - Google Patents
耐応力腐食割れ性に優れた低合金鋼Info
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- JPS61235543A JPS61235543A JP7336885A JP7336885A JPS61235543A JP S61235543 A JPS61235543 A JP S61235543A JP 7336885 A JP7336885 A JP 7336885A JP 7336885 A JP7336885 A JP 7336885A JP S61235543 A JPS61235543 A JP S61235543A
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- stress corrosion
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、蒸気タービン等の材料として使用される低合
金鋼、詳しくはニッケルクロムモリブデン鋼に関する。
金鋼、詳しくはニッケルクロムモリブデン鋼に関する。
〈従来の技術〉
一般に、高温高圧（略３００℃、 ７０ｋｇ／ａｍ２）
の水蒸気で駆動される蒸気タービンの材料には、広い温
度範囲にわたる優れた強度と靭性が要求され、この特性
を満たす材料として強靭鋼であるバナジウム添加のニッ
ケルクロムモリブデン鋼が使用されている。この鋼は、
周知の如く焼戻し脆性に敏感なニッケルクロム強靭鋼に
微細炭化物析出元素であるモリブデンやバナジウムを添
加して、高焼戻し温度における軟化の抑制即ち焼戻し抵
抗の増大を図ったもので上記用途に好適な鋼材である。
の水蒸気で駆動される蒸気タービンの材料には、広い温
度範囲にわたる優れた強度と靭性が要求され、この特性
を満たす材料として強靭鋼であるバナジウム添加のニッ
ケルクロムモリブデン鋼が使用されている。この鋼は、
周知の如く焼戻し脆性に敏感なニッケルクロム強靭鋼に
微細炭化物析出元素であるモリブデンやバナジウムを添
加して、高焼戻し温度における軟化の抑制即ち焼戻し抵
抗の増大を図ったもので上記用途に好適な鋼材である。
〈発明が解決しようとする問題点〉
ところが、近年、欧米の原子力発電所を中心にこのバナ
ジウム添加のニッケルクロムモリブデン鋼を用いた低圧
蒸気タービンやその周辺機器類に、応力腐食割れが多発
していることが明らかになり、大きな問題となっている
。この応力腐食割れは、主にブレードとシャフトを固着
するキーの溝部やブレードとシャフトの接合部に生じ、
その原因は蒸気中の不純物であるＮａがこれらの部分の
隙間にＮａＯＨとして濃縮し、タービン稼動時の高負荷
応力と相俟って結晶粒界に沿う割れを生ぜしめるためと
いわれている。また、ＯＨ−環境下で応力を受ける炭素
鋼に、粒界型の応力腐食割れが生じることは以前から知
られている。このような現状に鑑み、苛酷な使用環境下
でも優れた耐応力腐食割れ性を示すニッケルクロムモリ
ブデン鋼の開発が強く望まれているのである。
ジウム添加のニッケルクロムモリブデン鋼を用いた低圧
蒸気タービンやその周辺機器類に、応力腐食割れが多発
していることが明らかになり、大きな問題となっている
。この応力腐食割れは、主にブレードとシャフトを固着
するキーの溝部やブレードとシャフトの接合部に生じ、
その原因は蒸気中の不純物であるＮａがこれらの部分の
隙間にＮａＯＨとして濃縮し、タービン稼動時の高負荷
応力と相俟って結晶粒界に沿う割れを生ぜしめるためと
いわれている。また、ＯＨ−環境下で応力を受ける炭素
鋼に、粒界型の応力腐食割れが生じることは以前から知
られている。このような現状に鑑み、苛酷な使用環境下
でも優れた耐応力腐食割れ性を示すニッケルクロムモリ
ブデン鋼の開発が強く望まれているのである。
そこで、本発明の目的は、応力腐食割れ感受性を低下さ
せる添加元素を有効に含み、苛酷な環境下でも割れを生
じることなく使用できるニッケルクロムモリブデン鋼を
提供することである。
せる添加元素を有効に含み、苛酷な環境下でも割れを生
じることなく使用できるニッケルクロムモリブデン鋼を
提供することである。
く問題点を解決するための手段〉
発明者らは、ニッケルクロムモリブデン鋼に応力腐食割
れ感受性を低下せしめる種々の元素を種々の成分比率で
添加し、これらの各供試鋼について応力腐食割れ試験を
行ない、その試験結果に基づき本発明を構成したもので
ある１本発明の耐応力腐食割れ性に優れた低合金鋼は、
Ｃ：≦０．４０重量％（以下重量％）、Ｓｉ：≦０．１
０％、Ｍｎ ： Ｏ。
れ感受性を低下せしめる種々の元素を種々の成分比率で
添加し、これらの各供試鋼について応力腐食割れ試験を
行ない、その試験結果に基づき本発明を構成したもので
ある１本発明の耐応力腐食割れ性に優れた低合金鋼は、
Ｃ：≦０．４０重量％（以下重量％）、Ｓｉ：≦０．１
０％、Ｍｎ ： Ｏ。
２０〜０．６０％、Ｐ ： ≦ ０．０１０％、Ｓ ：
≦ ０．０１８％、Ｎｉ：０，５０〜４．００％、Ｃ
ｒ ： ０．５０〜２．５０％、Ｍｏ ： ０．２５〜
４．００％、■ ：≦０．３０％を含有し、さらにＡ克
：≦０．５０％、 Ｔｉ ：≦０．５０％、 Ｎｂ：
≦０．５０％、Ｗ：≦０．５０％、Ｂ ： ≦Ｏ，ＳＯ
％。
≦ ０．０１８％、Ｎｉ：０，５０〜４．００％、Ｃ
ｒ ： ０．５０〜２．５０％、Ｍｏ ： ０．２５〜
４．００％、■ ：≦０．３０％を含有し、さらにＡ克
：≦０．５０％、 Ｔｉ ：≦０．５０％、 Ｎｂ：
≦０．５０％、Ｗ：≦０．５０％、Ｂ ： ≦Ｏ，ＳＯ
％。
Ｃｅ：≦０．５０％の少なくとも一種を合計で０．００
１％乃至０．５０％含有し、残部Ｆｅお上び不可避的不
純物からなることを特徴とする。
１％乃至０．５０％含有し、残部Ｆｅお上び不可避的不
純物からなることを特徴とする。
以下、本発明の化学成分限定理由について述べる。
Ｃは、強度確保のため必要な元素であるが、応力腐食割
れ感受性を増大させ、また含有量が０．４％を超えると
他の合金元素との関連で靭性を劣化させるので、０．４
０％を上限とした。
れ感受性を増大させ、また含有量が０．４％を超えると
他の合金元素との関連で靭性を劣化させるので、０．４
０％を上限とした。
Ｓｉは、製鋼時の脱酸のために必要な元素であるが、０
．１％を超えて含有させると旧γ粒界の耐食性が劣化し
、粒界型の応力腐食割れ感受性が着しく増大するので、
０．１０％を上限とした。
．１％を超えて含有させると旧γ粒界の耐食性が劣化し
、粒界型の応力腐食割れ感受性が着しく増大するので、
０．１０％を上限とした。
Ｐは、旧γ粒界に偏析してその耐食性を劣化させ、応力
腐食割れ感受性を増大させるとともに焼戻し脆性を助長
する不純物元素である。ＪＩＳ規格のクロムモリブデン
鋼およびニッケルクロムモリブデン鋼では、焼戻し脆性
の観点から含有量が０．０３０％以下に制限されている
が、応力腐食割れ防止のためには含有量をさらに制限す
る必要がある。よって、Ｐの含有量はｏ、 ｏｔｏ％以
下に限定した。
腐食割れ感受性を増大させるとともに焼戻し脆性を助長
する不純物元素である。ＪＩＳ規格のクロムモリブデン
鋼およびニッケルクロムモリブデン鋼では、焼戻し脆性
の観点から含有量が０．０３０％以下に制限されている
が、応力腐食割れ防止のためには含有量をさらに制限す
る必要がある。よって、Ｐの含有量はｏ、 ｏｔｏ％以
下に限定した。
Ｍｎは、製鋼時の脱酸、脱硫のため通常０．５〜１．０
％程度添加されるが、含有量が０．６％を超えるとＰの
上記粒界偏析を助長して応力腐食割れ感受性が着しく増
大する。よって、Ｍｎ含有量を０．２０〜０．６０％の
範囲に限定した。
％程度添加されるが、含有量が０．６％を超えるとＰの
上記粒界偏析を助長して応力腐食割れ感受性が着しく増
大する。よって、Ｍｎ含有量を０．２０〜０．６０％の
範囲に限定した。
ＮｉおよびＣｒは強度上昇、焼入性改善、靭性向上に不
可欠な成分元素で、共に０．５０％以上の添加を必要と
するが、含有量が夫々４．００％および２．５０％を超
えると鋼の変態特性が大きく変化し、優れた靭性を得る
ための熱処理に長時間を要するため実用的でない、よっ
て、Ｎｉ含有量を０．５０〜４．００％、Ｃ「含有量を
０．５０〜２．５０％の範囲に夫々限定した。
可欠な成分元素で、共に０．５０％以上の添加を必要と
するが、含有量が夫々４．００％および２．５０％を超
えると鋼の変態特性が大きく変化し、優れた靭性を得る
ための熱処理に長時間を要するため実用的でない、よっ
て、Ｎｉ含有量を０．５０〜４．００％、Ｃ「含有量を
０．５０〜２．５０％の範囲に夫々限定した。
Ｍｏは、旧γ粒界の耐食性を向上させ粒界型の応力腐食
割れ感受性を着しく減少させるとともに、焼戻し時に微
細炭化物として粒内に析出し、焼戻し脆化防止と強度上
昇に大きく寄与する。このような効果を得るには、０．
２５％以上の添加が必要であるが、含有量が４．０θ％
を超えると上記効果が飽和するとともに靭性が劣化し始
める。＊た、必要以上の添加は不経済でもある。よって
、Ｍｏ含有量を０．２５％〜４．ＯＯ％の範囲に限定し
た。
割れ感受性を着しく減少させるとともに、焼戻し時に微
細炭化物として粒内に析出し、焼戻し脆化防止と強度上
昇に大きく寄与する。このような効果を得るには、０．
２５％以上の添加が必要であるが、含有量が４．０θ％
を超えると上記効果が飽和するとともに靭性が劣化し始
める。＊た、必要以上の添加は不経済でもある。よって
、Ｍｏ含有量を０．２５％〜４．ＯＯ％の範囲に限定し
た。
■は、結晶の細粒化および析出硬化作用によって鋼の強
度を上昇せしめる有効な元素であり、必要に応じて添加
されるが、含有量が０．３０％を超えるとその効果が飽
和するため、０．３０％を上限とした。
度を上昇せしめる有効な元素であり、必要に応じて添加
されるが、含有量が０．３０％を超えるとその効果が飽
和するため、０．３０％を上限とした。
Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｅ、Ｗは、いずれも旧γ粒界の耐
食性を向上させ、粒界型の応力腐食割れ感受性の低減に
大きく寄与する不可欠な添加元素である。そして、この
ような効果を得るには、これら元素の一種以上を合計で
０．００１％以上添加する必要があるが、添加量の合計
が０．５０％を超えると靭性が着しく劣化する。よって
、これらの元素の合計添加量を０．００１〜０．５０％
の範囲に限定した。
食性を向上させ、粒界型の応力腐食割れ感受性の低減に
大きく寄与する不可欠な添加元素である。そして、この
ような効果を得るには、これら元素の一種以上を合計で
０．００１％以上添加する必要があるが、添加量の合計
が０．５０％を超えると靭性が着しく劣化する。よって
、これらの元素の合計添加量を０．００１〜０．５０％
の範囲に限定した。
〈発明の効果〉
本発明の低合金鋼は、優れた耐応力腐食割れ性を具備す
べく最適の合金元素を最適の成分比率で含有しているの
で、ＮａＯＨ、ＯＨ−などの腐食環境下で高負荷応力を
受ける部材に使用されても応力腐食割れを生ずることが
ない。
べく最適の合金元素を最適の成分比率で含有しているの
で、ＮａＯＨ、ＯＨ−などの腐食環境下で高負荷応力を
受ける部材に使用されても応力腐食割れを生ずることが
ない。
〈実施例〉
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
末尾に掲げた第１表は、応力腐食割れ試験に供した供試
鋼の化学成分とその成分比率を示してνする。これらの
供試鋼は、成分を調整して高周波誘導電気炉で溶解後、
造塊し、２５ＩＩ１１１厚さに熱間鍛造し、次いで、９
５０″Ｃ＊で加熱し、てから水焼入れし、その後６２０
’Ｃまで加熱して１時間保持してから４℃／分の速度で
冷却する焼戻し処理を施しで製造された。こうして製造
された供試鋼から機械加工により厚さ１．５輸醜Ｘ幅１
５ｍｍＸ長さ６５ｍｍの短冊状試験片を製作した。第１
表中、供試鋼Ｎ００１〜２１は本特許請求の範囲内の発
明鋼、供試鋼Ｎｏ、２２〜２５は上記発明鋼に対する比
較鋼、ＳＮＣＭ ７は参考のための代表的強靭鋼として
多用されるＪＩＳ規格のＮｉＣｒＭｏａ７種である０表
から明らかなように、本発明鋼は、５ＮＣＨ７に比べて
、Ｃ，Ｓｉ、Ｐ、Ｓの含有量が少ない一方、Ｎｉ、Ｃｒ
、Ｍｏの含有量が多く、さらに■および微量のＡｌ１１
Ｔｉ、Ｗ。
鋼の化学成分とその成分比率を示してνする。これらの
供試鋼は、成分を調整して高周波誘導電気炉で溶解後、
造塊し、２５ＩＩ１１１厚さに熱間鍛造し、次いで、９
５０″Ｃ＊で加熱し、てから水焼入れし、その後６２０
’Ｃまで加熱して１時間保持してから４℃／分の速度で
冷却する焼戻し処理を施しで製造された。こうして製造
された供試鋼から機械加工により厚さ１．５輸醜Ｘ幅１
５ｍｍＸ長さ６５ｍｍの短冊状試験片を製作した。第１
表中、供試鋼Ｎ００１〜２１は本特許請求の範囲内の発
明鋼、供試鋼Ｎｏ、２２〜２５は上記発明鋼に対する比
較鋼、ＳＮＣＭ ７は参考のための代表的強靭鋼として
多用されるＪＩＳ規格のＮｉＣｒＭｏａ７種である０表
から明らかなように、本発明鋼は、５ＮＣＨ７に比べて
、Ｃ，Ｓｉ、Ｐ、Ｓの含有量が少ない一方、Ｎｉ、Ｃｒ
、Ｍｏの含有量が多く、さらに■および微量のＡｌ１１
Ｔｉ、Ｗ。
Ｂ、Ｃｅの少なくとも一種を含有している。また、比較
鋼に比べて、Ｓｉの含有量が少ない一方、比較鋼にない
微量のＡＪ２．Ｔｉ、Ｗ、Ｂ、Ｃｅの少なくとも一種を
含有している。
鋼に比べて、Ｓｉの含有量が少ない一方、比較鋼にない
微量のＡＪ２．Ｔｉ、Ｗ、Ｂ、Ｃｅの少なくとも一種を
含有している。
応力腐食割れ試験は、上記供試鋼でなる試験片を４点曲
げ定荷重試験機に装着し、供試鋼の０．２％の耐力の６
０％に相当する曲げ応力を負荷するとともに、１５０℃
の３０％ＮａＯＨ水溶液に一週間浸漬して行ない、その
後の試験片断面の光学顕微鏡観察により割れの発生の有
無および割れ深さを測定した。上記応力腐食割れ試験の
結果を末尾の第２表に示す０表から明らかなように、本
発明鋼は殆んどが応力腐食割れを全く発生せず、僅かに
供試鋼Ｎｏ、１．４．５のみが極めて軽微な割れを生じ
たにすぎない、これに対して、本特許請求の範囲外にあ
る比較鋼（Ｎ ｏ、 ２２〜２５）は、いずれも甚大な
粒界型の応力腐食割れを発生している。このことから、
本発明の意図するＳｉ含有量の低減およびＡ、９．Ｔｉ
、Ｗ、Ｂ、Ｃｅの微量添加が、ＮｉＣｒＭｏ鋼の応力腐
食割れ感受性の低減に極めて有効であることが分かる。
げ定荷重試験機に装着し、供試鋼の０．２％の耐力の６
０％に相当する曲げ応力を負荷するとともに、１５０℃
の３０％ＮａＯＨ水溶液に一週間浸漬して行ない、その
後の試験片断面の光学顕微鏡観察により割れの発生の有
無および割れ深さを測定した。上記応力腐食割れ試験の
結果を末尾の第２表に示す０表から明らかなように、本
発明鋼は殆んどが応力腐食割れを全く発生せず、僅かに
供試鋼Ｎｏ、１．４．５のみが極めて軽微な割れを生じ
たにすぎない、これに対して、本特許請求の範囲外にあ
る比較鋼（Ｎ ｏ、 ２２〜２５）は、いずれも甚大な
粒界型の応力腐食割れを発生している。このことから、
本発明の意図するＳｉ含有量の低減およびＡ、９．Ｔｉ
、Ｗ、Ｂ、Ｃｅの微量添加が、ＮｉＣｒＭｏ鋼の応力腐
食割れ感受性の低減に極めて有効であることが分かる。
以下余白
第２表
昭和６１年 ５月 ９日
Claims (1)
- （１）Ｃ：≦０．４０重量％（以下重量％）、Ｓｉ：≦
０．１０％、Ｍｎ：０．２０〜０．６０％、Ｐ：≦０．
０１０％、Ｓ：≦０．０１８％、Ｎｉ：０．５０〜４．
００％、Ｃｒ：０．５０〜２．５０％、Ｍｏ：０．２５
〜４．００％、Ｖ：≦０．３０％を含有し、さらにＡｌ
：≦０．５０％、Ｔｉ：≦０．５０％、Ｎｂ：≦０．５
０％、Ｗ：≦０．５０％、Ｂ：≦０．５０％、Ｃｅ：≦
０．５０％の少なくとも一種を合計で０．００１％乃至
０．５０％含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物から
なる耐応力腐食割れ性に優れた低合金鋼。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7336885A JPS61235543A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 耐応力腐食割れ性に優れた低合金鋼 |
| US06/846,102 US4820486A (en) | 1985-04-05 | 1986-03-31 | Low alloy steel having good stress corrosion cracking resistance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7336885A JPS61235543A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 耐応力腐食割れ性に優れた低合金鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61235543A true JPS61235543A (ja) | 1986-10-20 |
| JPH0553859B2 JPH0553859B2 (ja) | 1993-08-11 |
Family
ID=13516164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7336885A Granted JPS61235543A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 耐応力腐食割れ性に優れた低合金鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61235543A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63157839A (ja) * | 1986-12-19 | 1988-06-30 | Toshiba Corp | 蒸気タ−ビンロ−タ |
| JPS63255344A (ja) * | 1987-04-13 | 1988-10-21 | Japan Steel Works Ltd:The | 超高純度タ−ビンロ−タ軸材 |
| JP2010503766A (ja) * | 2006-09-13 | 2010-02-04 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 低温靭性鋼を製造するための方法 |
| CN109477387A (zh) * | 2016-07-14 | 2019-03-15 | 西门子股份公司 | 转子轴和用于制造转子轴的方法 |
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| JPS5330915A (en) * | 1976-09-03 | 1978-03-23 | Toshiba Corp | Rotor for mixed pressure turbine and production thereof |
| JPS5378914A (en) * | 1976-12-23 | 1978-07-12 | Toshiba Corp | Low alloy steel for large-sized forged product |
| JPS53112220A (en) * | 1977-02-22 | 1978-09-30 | Japan Steel Works Ltd | Improved cast steel for highhtemperature highhpressure use |
| JPS54145318A (en) * | 1978-05-08 | 1979-11-13 | Toshiba Corp | Low alloy steel of high toughness |
| JPS558486A (en) * | 1978-07-05 | 1980-01-22 | Hitachi Zosen Corp | Forged steel material for heavy gauge excellent in strength and toughness |
| JPS5845360A (ja) * | 1981-09-10 | 1983-03-16 | Toshiba Corp | 耐焼戻脆化性を有する低合金鋼 |
-
1985
- 1985-04-05 JP JP7336885A patent/JPS61235543A/ja active Granted
Patent Citations (7)
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| JPH0372697B2 (ja) * | 1987-04-13 | 1991-11-19 | Japan Steel Works Ltd | |
| JP2010503766A (ja) * | 2006-09-13 | 2010-02-04 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 低温靭性鋼を製造するための方法 |
| CN109477387A (zh) * | 2016-07-14 | 2019-03-15 | 西门子股份公司 | 转子轴和用于制造转子轴的方法 |
| US11066933B2 (en) | 2016-07-14 | 2021-07-20 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Rotor shaft and method for producing a rotor shaft |
| CN109477387B (zh) * | 2016-07-14 | 2021-09-03 | 西门子股份公司 | 转子轴和用于制造转子轴的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0553859B2 (ja) | 1993-08-11 |
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