JPS6187818A - 高温高圧容器用極厚鋼材の製造方法 - Google Patents
高温高圧容器用極厚鋼材の製造方法Info
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- JPS6187818A JPS6187818A JP20776384A JP20776384A JPS6187818A JP S6187818 A JPS6187818 A JP S6187818A JP 20776384 A JP20776384 A JP 20776384A JP 20776384 A JP20776384 A JP 20776384A JP S6187818 A JPS6187818 A JP S6187818A
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- steel
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は高温圧力容器に使用されるＭｏ系、Ｃ’ｒ−Ｍ
ｏ系低合金釧極厚優材の高温強度（特にりＩＪ −プ強
度）を高める危めの製造方法に係わるものである。
ｏ系低合金釧極厚優材の高温強度（特にりＩＪ −プ強
度）を高める危めの製造方法に係わるものである。
（従来技術及び問題点）
Ｍｏ系、 Ｃｒ −Ｍｏ系低合金耐熱鋼は、そのすぐれ
た高温強度、耐水素侵食性等から化学工業、石油化学、
石油精製などの高温高圧の反応容器に広く使用されてい
る。ところで最近の高温反応容器は、効率向上のため大
型化、高温化、高圧化の動きがあり、これに伴なって装
置の厚みがますます厚くなる傾向がある。モノブロック
で製作する場合、極厚化は板厚中心部の冷速の低下を招
き、強度靭性の低下をもたらす。また壁厚の増大は応力
除去焼鈍時間を長く必要とすることになシ、この点から
も強度低下につながる。
た高温強度、耐水素侵食性等から化学工業、石油化学、
石油精製などの高温高圧の反応容器に広く使用されてい
る。ところで最近の高温反応容器は、効率向上のため大
型化、高温化、高圧化の動きがあり、これに伴なって装
置の厚みがますます厚くなる傾向がある。モノブロック
で製作する場合、極厚化は板厚中心部の冷速の低下を招
き、強度靭性の低下をもたらす。また壁厚の増大は応力
除去焼鈍時間を長く必要とすることになシ、この点から
も強度低下につながる。
このような事情から、これまでの取分系に対して壁厚の
極度の増大を招かないための高温強度の上昇、定期検査
時の圧力テストによる脆性破壊を防止するための高靭性
及び耐焼もどし脆化性々ど強度、靭性面からの断念な配
慮が必要となる。
極度の増大を招かないための高温強度の上昇、定期検査
時の圧力テストによる脆性破壊を防止するための高靭性
及び耐焼もどし脆化性々ど強度、靭性面からの断念な配
慮が必要となる。
また、従来の操業温度にくらべて、反応効率を高めるた
めの高温化の動きは、これまでの鋼よシより一層耐水素
、侵食性が高く、且つクリープ強度の高い鋼を要求して
いる。このような高温化に対応しうる鍋としては、たと
えば３ Ｃｒ −Ｉ Ｍｏ鋼が水素侵食の点で５３８℃
まで耐えるとされているが、高温強度が低いという欠点
がある。
めの高温化の動きは、これまでの鋼よシより一層耐水素
、侵食性が高く、且つクリープ強度の高い鋼を要求して
いる。このような高温化に対応しうる鍋としては、たと
えば３ Ｃｒ −Ｉ Ｍｏ鋼が水素侵食の点で５３８℃
まで耐えるとされているが、高温強度が低いという欠点
がある。
即ち従来から知られているＣｒ −Ｍｏ系低合金鋼とし
ては、特開昭５０−１３０６２１号公報あるいは特開昭
５５−４１９６１号公報などによシ知られている鋼があ
るが、これらはいずれも高温で充分な強度を保証できず
、鋼材成分のみで前記の如き問題点を解決するには達し
ていない。
ては、特開昭５０−１３０６２１号公報あるいは特開昭
５５−４１９６１号公報などによシ知られている鋼があ
るが、これらはいずれも高温で充分な強度を保証できず
、鋼材成分のみで前記の如き問題点を解決するには達し
ていない。
（間・照点を解決するための手段、作用）本発明者らは
、前述したようなこれまでの低合金耐熱鋼よシ一層の強
度上昇を図って適量のＶ。
、前述したようなこれまでの低合金耐熱鋼よシ一層の強
度上昇を図って適量のＶ。
Ｎｂ 、 Ｔｉ等の添加を試みたが、これらの鋼は製造
履歴によって強度水準及び靭性が大幅に変動することを
知り、ノ々ランスのとれた強度と靭性を確保できる製造
条件を確立することに底功したものである。
履歴によって強度水準及び靭性が大幅に変動することを
知り、ノ々ランスのとれた強度と靭性を確保できる製造
条件を確立することに底功したものである。
即ち本発明は、）■で００．１０−０．２０％、８ｉ
０．８０％以下、Ｍｎ ０．２〜１．５ ％、Ｃｒ ５
．０％以下、Ｍｏ ０．４ ＝ １．５％、Ｖ ０．３
５％以下、Ｎｂ 、Ｔｉの１種又は２種合計で０．Ｏ１
〜０．１２％、Ｓ ｏ ｌ ＋ＡＪ ０．０１〜０．１
チを含有し、またはこれに更にＢｏ、０００３〜０．０
０２％を添加すると共にＮ０．００５−以下に制限した
鋼塊或いはスラブを１１００〜１２８０℃に加熱後、Ｓ
ＯＯ℃以上の温度範囲で熱間加工を行い、ひきつづきオ
ーステナイト化のため８８０〜１０５０℃の間の温度に
保持し次後、焼入れまたは焼ならしを行うことを特徴と
する高強度低合金鋼極厚鋼材の製造方法である。 −以
下に本発明の詳細な説明する。
０．８０％以下、Ｍｎ ０．２〜１．５ ％、Ｃｒ ５
．０％以下、Ｍｏ ０．４ ＝ １．５％、Ｖ ０．３
５％以下、Ｎｂ 、Ｔｉの１種又は２種合計で０．Ｏ１
〜０．１２％、Ｓ ｏ ｌ ＋ＡＪ ０．０１〜０．１
チを含有し、またはこれに更にＢｏ、０００３〜０．０
０２％を添加すると共にＮ０．００５−以下に制限した
鋼塊或いはスラブを１１００〜１２８０℃に加熱後、Ｓ
ＯＯ℃以上の温度範囲で熱間加工を行い、ひきつづきオ
ーステナイト化のため８８０〜１０５０℃の間の温度に
保持し次後、焼入れまたは焼ならしを行うことを特徴と
する高強度低合金鋼極厚鋼材の製造方法である。 −以
下に本発明の詳細な説明する。
まず、本発明において極厚鋼材とはｌ ＯＯｍｍ超の板
厚範囲のものを指す。これは、先にも述べた化学工業、
石油精製等の用途において装置の大型化又は高圧化によ
って従来の１００ ｍｍ以下の厚みにくらべて増大して
いる所から、上記のような板厚範囲のものを対象とした
ものである。
厚範囲のものを指す。これは、先にも述べた化学工業、
石油精製等の用途において装置の大型化又は高圧化によ
って従来の１００ ｍｍ以下の厚みにくらべて増大して
いる所から、上記のような板厚範囲のものを対象とした
ものである。
次に本発明法の対象とする鋼の各成分を前記の如く定め
た限定理由について述べる。
た限定理由について述べる。
０は強度保持上必要であるが、０．２０ ％を超すと溶
接性ならびに靭性を損なうので上限を０．２０−とし、
下限はこれ未満では溶接後熱時に高いデンバーｉＲラメ
ータを採用した時強度の保持が困難なため０．１θ％と
した。ここでチンパーツぐラメータ（Ｔ、Ｐ、）とは’
［’、Ｐ、＝ Ｔ （２０＋ １ ｏｇｔ ）で求める
ものである。但しＴ：温度（Ｋ） ｔ ：時間（ｈｏｕ
ｒ）である。
接性ならびに靭性を損なうので上限を０．２０−とし、
下限はこれ未満では溶接後熱時に高いデンバーｉＲラメ
ータを採用した時強度の保持が困難なため０．１θ％と
した。ここでチンパーツぐラメータ（Ｔ、Ｐ、）とは’
［’、Ｐ、＝ Ｔ （２０＋ １ ｏｇｔ ）で求める
ものである。但しＴ：温度（Ｋ） ｔ ：時間（ｈｏｕ
ｒ）である。
Ｓｉａ脱酸剤として添加されるものであるが、強度の向
上にも効果がある元素である。しかし多すぎると溶接性
、靭性に悪影響が出るので０．８０−以下とした。
上にも効果がある元素である。しかし多すぎると溶接性
、靭性に悪影響が出るので０．８０−以下とした。
Ｍｎは脱酸のためのみでなく、強度保持にも必要な成分
である。しかし１．５％を超すと靭性の点から好ましく
ないので上限を１．５％とし、下限は極厚材の強度保証
の点から０．２％とした。
である。しかし１．５％を超すと靭性の点から好ましく
ないので上限を１．５％とし、下限は極厚材の強度保証
の点から０．２％とした。
Ｃｒは耐酸化性、耐水素侵食性ならびに強度の点から必
要であるが、５チを超して添加すると溶接性に対して問
題が生ずるので上限を５％とした。
要であるが、５チを超して添加すると溶接性に対して問
題が生ずるので上限を５％とした。
ＭＯは著しく高温強度を高める元素であるが、０．４％
未満では効果が極端に低下し、１．５％を超しても効果
の増大はほとんどない上に溶接性に悪影響を及）Ｙすの
で、上限を１．５％、下限を０．４％とした。
未満では効果が極端に低下し、１．５％を超しても効果
の増大はほとんどない上に溶接性に悪影響を及）Ｙすの
で、上限を１．５％、下限を０．４％とした。
■は焼もどし軟化抵抗を著しく高めるため、Ｎｌ。
と同様に高温強度の向上に顕著な効果のある元素である
が、０．３５％を超えて添加すると溶接性に決定的な悪
影響を与えるために上限を０．３５％とした。
が、０．３５％を超えて添加すると溶接性に決定的な悪
影響を与えるために上限を０．３５％とした。
次にＮｂ 、 Ｔｉは結晶粒を微細化し、強度も向上す
る元素であるが、その量は単独又は合計で０．０１チ未
満では効果がなく、また０、１２ ％を超すと却つてク
リープ強度が低下するので、上限を０．１２チ、下限を
０．０１％と定めた。
る元素であるが、その量は単独又は合計で０．０１チ未
満では効果がなく、また０、１２ ％を超すと却つてク
リープ強度が低下するので、上限を０．１２チ、下限を
０．０１％と定めた。
Ｓｏｌ 、 ＡＪは靭性の向上に有効な元素であるが、
０．０１％未満では効果が弱く、０．１０％を超すと熱
間加工性に悪影響を与えるので、上限をｏ、ｉ 。
０．０１％未満では効果が弱く、０．１０％を超すと熱
間加工性に悪影響を与えるので、上限をｏ、ｉ 。
％、下限を０．Ｏｌチとした。
以上が本発明による鋼の基本成分であるが、板厚が極端
に厚くなると焼入性を考慮した成分系が必要となる。
に厚くなると焼入性を考慮した成分系が必要となる。
Ｂ＃−ｉ極厚材で焼入の際の冷却速度が極度に遅くなっ
た場合にフェライトの析出を防止し、ベイナイト組織を
確保するのに有効な元素であるが、 ０．０００３％
未満ではＡｌｔを如何に多量にしても後述するＮ−ｔｉ
を如何に下げても焼入性に効果がない。まｆｃｏ、００
２０％超では偏析のため加工性、溶接性に悪影響かめる
ので、上限を０．００２０％、下限を０．０００３％と
した。
た場合にフェライトの析出を防止し、ベイナイト組織を
確保するのに有効な元素であるが、 ０．０００３％
未満ではＡｌｔを如何に多量にしても後述するＮ−ｔｉ
を如何に下げても焼入性に効果がない。まｆｃｏ、００
２０％超では偏析のため加工性、溶接性に悪影響かめる
ので、上限を０．００２０％、下限を０．０００３％と
した。
ＮＦｉ上述のごく微量のＢで焼入性を確保するためにＡ
Ｊの添加とともにその量を低く抑えることが有効である
が、０．００５％以下にすることにょつて微量Ｂの効果
がはじめて現われてくるので、ｏ、ｏ ｏ ｓ ％以下
に抑えることにした。
Ｊの添加とともにその量を低く抑えることが有効である
が、０．００５％以下にすることにょつて微量Ｂの効果
がはじめて現われてくるので、ｏ、ｏ ｏ ｓ ％以下
に抑えることにした。
以上が本発明による製造方法の適用対象鋼であるが、こ
の鋼を用いて高温強度を高め、かつ靭性も同時に確保す
るための製造方法について以下に述べる。
の鋼を用いて高温強度を高め、かつ靭性も同時に確保す
るための製造方法について以下に述べる。
まず、銅塊あるいはスラブは通常のは鋼手段で溶製し、
連続坊造又は普通造塊で鋳塊にするが、そのあと熱間圧
延に先立つ加熱は、ＮｂＣ、ＴｉＯをオーステナイト中
に固溶させその稜の析出によって強化を期待する几めに
は、１１００℃以上の加熱とすることが必要である。し
かし、１２８０℃を超えて加熱すると結晶粒の粗大化が
始まり、最終取品の靭性に悪影響がでるので、加熱温度
の上限を１２８０℃、下限を１１００℃とした。
連続坊造又は普通造塊で鋳塊にするが、そのあと熱間圧
延に先立つ加熱は、ＮｂＣ、ＴｉＯをオーステナイト中
に固溶させその稜の析出によって強化を期待する几めに
は、１１００℃以上の加熱とすることが必要である。し
かし、１２８０℃を超えて加熱すると結晶粒の粗大化が
始まり、最終取品の靭性に悪影響がでるので、加熱温度
の上限を１２８０℃、下限を１１００℃とした。
次に、熱間加工とはこの場合鍛造、リング圧延、ロール
圧延等を指すが、その加工の温度範囲の下限は８００℃
と定めた。その理由は、この温度より下に下げると析出
したＮｂＣ，Ｔｉｅが強化に寄与しなくなるためである
。
圧延等を指すが、その加工の温度範囲の下限は８００℃
と定めた。その理由は、この温度より下に下げると析出
したＮｂＣ，Ｔｉｅが強化に寄与しなくなるためである
。
その後８８０〜１０５０℃の間に保持し、冷却するわけ
であるが、この温度範囲に保つ理由は鋼材の均質化を図
るためであシ、下限を８８０℃としたのはこれより下で
は均質化のために時間がかかりすぎるためであシ、また
上限を１０５０℃としたのは１０５０℃超では靭性に悪
影響がでるためである。
であるが、この温度範囲に保つ理由は鋼材の均質化を図
るためであシ、下限を８８０℃としたのはこれより下で
は均質化のために時間がかかりすぎるためであシ、また
上限を１０５０℃としたのは１０５０℃超では靭性に悪
影響がでるためである。
なお、保持時間は特に定めないが、均熱の観点から２０
分以上とする。
分以上とする。
次に、焼入れ又は焼ガらしは鋼材をオーステナイト域の
温度から冷却する作業であって、この場合マルテンサイ
ト、ベイナイト等に変態させて均質ですぐれた強度特性
を得るために行うものである。
温度から冷却する作業であって、この場合マルテンサイ
ト、ベイナイト等に変態させて均質ですぐれた強度特性
を得るために行うものである。
以下に本発明の効果を実施例についてさらに具体的に述
べる。
べる。
（実施例）
第１表に供試鋼の化学組成を示す。供試鋼は高周波炉で
溶解、造塊を行い、その後鍛造で６０ｔＸ ｌ ００
ｗ Ｘ ２００１の形状の素材としたものである。また
、第２表に熱間加工及び冷却条件と冷却速度、その冷却
速度に対応する実鋼板での板厚、Ｔ （２０＋ｌｏｇｔ
）で計算されるテンノぐ一ノぐラメータ、緒特性、す
なわち常温、高温引張特性、クリープ破断特性、０℃の
衝撃値ｖＥｏを示す。
溶解、造塊を行い、その後鍛造で６０ｔＸ ｌ ００
ｗ Ｘ ２００１の形状の素材としたものである。また
、第２表に熱間加工及び冷却条件と冷却速度、その冷却
速度に対応する実鋼板での板厚、Ｔ （２０＋ｌｏｇｔ
）で計算されるテンノぐ一ノぐラメータ、緒特性、す
なわち常温、高温引張特性、クリープ破断特性、０℃の
衝撃値ｖＥｏを示す。
なお常温引張シはＪＩＳ４号高温引張シ、クリープ破断
試験はＪＩＳ標準試験片を用いて行った。
試験はＪＩＳ標準試験片を用いて行った。
第２表中篇１，２，５，６，８，９，１０，１４．１８
は比較例であり、扁３，４，７．１１〜１３．ｉｓ〜１
７は本発明例である。
は比較例であり、扁３，４，７．１１〜１３．ｉｓ〜１
７は本発明例である。
！１〜９は高強度３０ｒ −１ｈｊｏ系の鋼に関するも
ので、ＡＩは通常工程条件、すなわち１２５０Ｃ７ＪＯ
熱、１１００°〜９５０℃加工終了後２５０℃以下に冷
却する工程を指すものであるが、圧延後冷却し、オース
テナイト化のために再加熱を行うので、充分な強度が出
ない。また、Ａ２，５は加熱条件が本発明の要件を満さ
ないものであって、前者は高温強度が従来工程にくらべ
それほど向上せず、後者は靭性の劣化が大きい。
ので、ＡＩは通常工程条件、すなわち１２５０Ｃ７ＪＯ
熱、１１００°〜９５０℃加工終了後２５０℃以下に冷
却する工程を指すものであるが、圧延後冷却し、オース
テナイト化のために再加熱を行うので、充分な強度が出
ない。また、Ａ２，５は加熱条件が本発明の要件を満さ
ないものであって、前者は高温強度が従来工程にくらべ
それほど向上せず、後者は靭性の劣化が大きい。
さらに、扁６は加工終了時に加工温度の下限を切るもの
、Ｉｎ ９ （ｄオーステナイト化保持温度の上限をは
すねるものであって、いずれも強度或いは靭性の点で間
トＷがある。また、扁８はオーステナイト化温度の下限
を切っており、クリープ破断強度が低い。
、Ｉｎ ９ （ｄオーステナイト化保持温度の上限をは
すねるものであって、いずれも強度或いは靭性の点で間
トＷがある。また、扁８はオーステナイト化温度の下限
を切っており、クリープ破断強度が低い。
これに対し、本究明の要件を満すＡ ３ 、４ 、７の
伝件で製造された鈎は比較例にくらべ著しくクリープ破
断強度が向上し、靭性もはソ遜色のなり値が得られてい
る。
伝件で製造された鈎は比較例にくらべ著しくクリープ破
断強度が向上し、靭性もはソ遜色のなり値が得られてい
る。
次に扁１０−１３は１−１−０ｒ−１系の銀に関するも
のである。
のである。
このうちＡ１０は通前工程によるものであって、強度的
にＡ Ｓ Ｍ Ｅ許容応力から逆算される４５０℃の引
張強さ４４．５ Ｋｑ／ ｍｍ に対しあまり余裕の
あ７−ものでｆｒｉない。
にＡ Ｓ Ｍ Ｅ許容応力から逆算される４５０℃の引
張強さ４４．５ Ｋｑ／ ｍｍ に対しあまり余裕の
あ７−ものでｆｒｉない。
これに対し、Ａ１１〜１３は本発明法によるものであっ
て、強度（特にクリープ破断強度］の向上は著しく、ま
た靭性もほとんど遜色のない値を示している。
て、強度（特にクリープ破断強度］の向上は著しく、ま
た靭性もほとんど遜色のない値を示している。
遥１４〜１８はＭｎ −Ｍｏ鋼に係わるものである。
このうちＡ １４は通常工程によるものであって、前記
Ａ Ｓ Ｍ Ｅからの逆算値に対しあまり余裕のあるも
のではない。また、１ＦＬ１８１’ｉ加熱ｍ度がその上
限を超えるものであって、強度の向上は大いに期待でき
るが靭性の劣化が激しい。
Ａ Ｓ Ｍ Ｅからの逆算値に対しあまり余裕のあるも
のではない。また、１ＦＬ１８１’ｉ加熱ｍ度がその上
限を超えるものであって、強度の向上は大いに期待でき
るが靭性の劣化が激しい。
これに対して＆１５〜１７は本発明法にしたがって製造
されたものであり、強度は通常材より太＠にすぐれてい
る。また、靭性面でもほとんど遜色のない値を示してい
る。
されたものであり、強度は通常材より太＠にすぐれてい
る。また、靭性面でもほとんど遜色のない値を示してい
る。
（発明の効果）
以上のごとく、本発明の製造法によれば、従来の製造法
にくらべ一段とクリープ破断強度、高温強度が高く、靭
性とのバランスのとれ穴鋼材を提供できる。したがって
、高温高圧装置の大型化、高温化に対応でき、即装置の
軽量化に役立つものであって、産業上貢献するところ極
めて犬であろう代理人 弁理士 秋 沢 政 元 他２名
にくらべ一段とクリープ破断強度、高温強度が高く、靭
性とのバランスのとれ穴鋼材を提供できる。したがって
、高温高圧装置の大型化、高温化に対応でき、即装置の
軽量化に役立つものであって、産業上貢献するところ極
めて犬であろう代理人 弁理士 秋 沢 政 元 他２名
Claims (1)
- （１）重量％でＣ ０．１０〜０．２０％、Ｓｉ ０．
８０％以下、 Ｍｎ ０．２〜１．５％、 Ｃｒ ５．０％以下、 Ｍｏ ０．４〜１．５％、 Ｖ ０．３５％以下、 Ｎｂ、Ｔｉの１種又は２種合計で ０．０１〜０．１２％、 Ｓｏｌ．Ａｌ ０．０１〜０．１％ を含有し、またはこれに更に Ｂ ０．０００３〜０．００２％ を添加すると共に Ｎ ０．００５％以下 に制限した鋼塊或いはスラブを１１００〜１２８０℃に
加熱後、８００℃以上の温度範囲で熱間加工を行い、ひ
きつづきオーステナイト化のため８８０〜１０５０℃の
間の温度に保持した後、焼入れまたは焼ならしを行うこ
とを特徴とする高強度低合金鋼極厚鋼材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20776384A JPS6187818A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | 高温高圧容器用極厚鋼材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20776384A JPS6187818A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | 高温高圧容器用極厚鋼材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6187818A true JPS6187818A (ja) | 1986-05-06 |
| JPH0247526B2 JPH0247526B2 (ja) | 1990-10-22 |
Family
ID=16545139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20776384A Granted JPS6187818A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | 高温高圧容器用極厚鋼材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6187818A (ja) |
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-
1984
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0247526B2 (ja) | 1990-10-22 |
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