JPS62107043A - 溶接継手ボンド部のctod値が優れた鋼材 - Google Patents

溶接継手ボンド部のctod値が優れた鋼材

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JPS62107043A
JPS62107043A JP24674685A JP24674685A JPS62107043A JP S62107043 A JPS62107043 A JP S62107043A JP 24674685 A JP24674685 A JP 24674685A JP 24674685 A JP24674685 A JP 24674685A JP S62107043 A JPS62107043 A JP S62107043A
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JP
Japan
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steel
value
less
ctod
joint
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JP24674685A
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Yokika Kawashima
川島 善樹果
Takaharu Konno
今野 敬治
Shiro Imai
今井 嗣郎
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は溶接入熱60kJ/cW1以下の溶接継手27
2部のCTOD値が優れた鋼材に関するものである。
ここでCTOD値とは脆性破壊発生特性を評価するBS
 5762に定められているクラックチッグオー!ニン
グ ディスプレースメント(Crack Tip Op
@n1ngDiaplac@ment)試験により得ら
れる限界開口変位量のことである。
(従来の技術) 近年、石油等、エネルギー資源の確保のため建造される
試掘用あるいは掘削用の鋼構造物は資源の枯渇と共に厳
寒、極低温な北都域等の自然環境の厳しい場所で使用さ
れる様になシ、構造物としての安全性を確保するために
、特に鋼構造物に於ては極低温域において脆性破壊の発
生のおそれがある溶接部に高い靭性を付与することは極
めて重要な課題となりつつある。鋼構造物の溶接部の脆
性破壊の防止の点から、従来の溶接部のシャルピー値保
証に加え、最近では溶接部のCTOD値保証の要求に応
え得る鋼材の供給が望まれるところである。
上記の継手高靭性鋼の要求に対して、従来例えば■特開
昭58−217629号公報をはじめ特開昭56−36
701号公報などにより提案されている多量のNi添加
によって継手CTOD値を改善する技術がある。また■
特開昭59−47323号公報に示されている様に、溶
接熱影響部のオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制する
TINの析出物を得るためにで1が0.005〜0.0
3%の範囲でN量を(0,2〜0.5) Xで1%含有
した鋼板を加熱、圧延後空冷より速い冷却速度で主たる
金属組織が析出物含有量の少ないフェライトと微細分散
したマルテンサイトとなる冷却速度で冷却することを特
徴とする溶接部のCTOD値の優れな高張力鋼の製造方
法がある。ま念■特開昭56−133448号公報に示
されている様に低C−低S1−低Mnを基本成分とし、
AL、N。
0量の関係を規定し溶接熱影響部のボンド部のCTOD
値を改善する技術がある。さらに■特開昭54−791
12号公報に示されている様に極低窒素C−S i −
Mn−Alキルド鋼にNbを添加し、これをAr3+1
50℃以下の温度領域にて全圧下比2.0以上とし九圧
延により製造した鋼板を450℃〜(has + 50
℃)の温度範囲内で加熱処理することにより溶接継手靭
性の優れた鋼を製造する技術がある。
(発明が解決しようとする問題点) 従来技術は前項■における高価なNiを多量に添加する
ため鋼材価格を著るしく上昇させ経済的に好ましい方法
とは言えないことに加え、Ni添加量の増加と共に溶接
部の最高硬さが上昇し、溶接性を損なうなどの問題点、
■および■における鋼板製造上の制約を有するなどの問
題点、■における厚手材の強度確保並びに溶接部の残留
応力を除去する焼鈍処理による強度低下などの問題点、
及び■における溶接部の衝撃値の改善は必ずしもCTO
D価の改善とは一致せず、継手CTOD値の挙動が不明
である問題点がある。
本発明は、これ等の各種、各様な問題点を悉く解決し、
溶接部の強度を損なわずに、溶接入熱60kJ/an以
下の溶接ボンド部のCTOD値が優れ九安価な鋼材を提
供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明の要旨とするところは下記のとおシである。
(1)  重*% テC: 0.03〜0.15%、S
i:0.05−0.40%、 Mn : 0.7〜1.
8%、 Al : 0.01〜0.1%。
Tl : 0.005〜0.02% 、 Nb : 0
.Q2Q%超〜o、05%でNi == < Nチ)−
(14/48) X72.8X((TI%)×(Nチ)
〕で表わされるNiとPを(P%) + (2−N*%
)<0.011%となる様含有し、残部Fsおよび不純
物から成ることを特徴とする溶接入熱60kJ/crn
以下の溶接継手?ンド部のCTOD値が優れた鋼材。
(2)  重量%でC:0.03〜0.15%、Sl:
0.05〜0.40 % 、 Mn : 0.7〜1.
8%、 Al: 0.01〜0.1%、 Ti : 0
.005〜0.02%、 Nb : 0.020%超〜
0.05チでN*=(N%)−(14/48)X72.
8X[:(Tiチ)×(N%)〕で表わされるNiとP
を(P%)+(2・N”%)≦0.011%となる様含
有し、さらにV : 0.01〜0.1 % 、 Cu
:0.5%以下、Ni:1.0%以下、Cr:0.5%
以下。
Me : 0.5%以下の−、種または二株以上を含有
し、残部Feおよび不純物から成ることを特徴とする溶
接入熱60kJ/Cl11以下の溶接継手がンド部のC
TOD値が優れ走鋼材。
以下本発明の構成要件の限定理由について説明する。
Cは鋼板の強度を得る念めに必須な量として下限値を0
.03 %に限定し、他方0.15%を超えると溶接部
靭性を劣化させるので上限値を0.15%に限定した。
Slは脱酸作用及び固溶体強化作用を有しているが0,
40チを超えた添加は靭性を損なうので添加量を0.0
5%以上0.40%以下に限定した。
Mnは母材及び継手がンド部の靭性を改善するが過剰な
添加は溶接性を損なうので添加量を0.7%以上168
%以下に限定し虎。
AlFi脱酸及び細粒化に必要でそのために必要な量と
して0.01%以上0.1チ以下に限定した。
TIは継手272部の細粒化に有効な働きを有するが過
剰な添加は靭性を劣化させるので0.005%以上0.
02%以下に限定した。
本発明においてはNb量に応じてP及び固溶N量の制約
は必須である。Nbが0.020%超0.05%以下で
はP及びN*=(N) −(14/48) X 72.
8 X ([TI] X〔N〕)で表わされる固溶Nに
より継手CTODの脆化が生じるのでP + 2N”を
0.011 %以下に限定した。
Nbは同様に析出強化並びに母材の焼入性向上元素とし
て有効であるが、過剰の添加は靭性な低下させるので0
.020*超O,OS*以下に限定した。
上記成分範囲の連鋳製鋼片から製造した鋼板の継手ゲン
ド部CTOD値は過度の溶接入熱では劣化するので適用
入熱範囲を60kJ/m以下とした。
本発明は上記の諸元の数値制限に加え、さらに必要に応
じてV O,01〜0.1 % 、 Cu O,5%以
下、Ni1.0%以下、Cr 0.5 %以下、Mo0
.5%以下の一種ま穴は二種以上の添加だよシ、より高
強度もしくは厚手材の継手Rンド部CTOD特性の優れ
丸鋼材の製造を可能とするものである。
なお、本発明鋼においては他の鋼材特性との関連でB 
、 Ca 、 Zr 、 Hf 、 Y 、 Co 、
 La等の一種または二株以上の添加によっても継手C
TOD値の優れた鋼材を得ることが出来る。
以上の成分限定のもとK、本発明が鋼板の継手272部
のCTOD値を含ん1質を改善する作用の詳細を次に説
明する。
本発明者達は継手がンド部CTOD値の向上策を植種実
験検討したところ、鋼中のP量と固溶N量を合金添加量
に応じて制限することによってその目的が達成されるこ
とを見い出した。この知見を第1図、第2図に示す。
第1図はCaq(IIW) : 0.30〜0.42チ
のNbを0.020%超〜0.05%含むNb添加鋼の
連鋳製鋼片から製造した板厚50鴎の鋼板で入熱50k
J/mで市販の溶接棒を用い両面多層SAW継手を作成
、継手がンド部のCTOD試験を試験温度−10℃にて
実施した結果を示す。図中の数値は各鋼板の継手?ンド
部CTOD試験lO本のうちの最低値を各鋼板のPiと
N*=(N)−(14/48) X 72.8 X (
CTI 〕X Dr〕)で表わされる固溶Ni−との関
係にて示す。第1図から明らかなように図中の実線で表
わすP + 2N”の値が0.011 %を境にしてN
b添加鋼の継手ボンド部CTOD値の最低値は大きく変
化し、P + 2N*の値が0.011%を越すと継手
272部のCTOD値の最低値は0.1以下の極めて低
い値を示すのに対し、P + 2N”の値が0.011
 %以下の各鋼板では継手CTOD値の最小値は0.4
以上と優れた値を示すことが判明した。
第2図は同様な方法で実施し念Ceq(IIW) 0.
33〜0.44%のNbを0.020%超〜0.05チ
含むNb鋼にVを0.01〜0.1%もしくはCu 、
 Cr 、 M。
の夫々を0.5%以下、Niを1.0 %以下の範囲で
1種又は2種以上含有する種々の成分の連鋳製鋼片から
製造した板厚50mの各鋼板の継手ボンド部CTODの
最低値をPiとN*量との関係で示す。第2図から明ら
かな様にNb以外の合金元素を添加した場合にもP +
 2N” iが0.011%を超すと継手272部のC
TODの最低値は0,08以下の極めて低い値を示すの
に対し、P + 2N”の値が0.011%以下の場合
には継手272部CTODの最低値は0.4以上の優れ
比値を有することが判明した。
上記の検討により本発明者達は、連鋳製鋼片から製造し
次鋼板の継手がンド部のCTODの最低値はNb添加量
に応じて鋼中のPiと固溶Niを制限することによりて
著しく改善されることを見い出し九。
(実施例) 本発明の実施例を以下に比較例ととも忙説明する。
表1は連鋳製鋼片から製造した鋼板の化学成分と入熱5
0kJ/、の両面多層SAW継手にて各1o本?ンド部
CTOD試験を試験温度−10℃にて実施して得られた
CTOD値の最小値を示す。
表1中、鋼Aは0.035%のNbを含有し、鋼Bは0
.23tsのNbを含有するP + 2N”の値が0.
01196以下の本発明鋼であり、いずれも−10℃の
継手がンド部のCTOD最低値は0.53以上の良好な
値を有しているのに対し、鋼Cは0.021%のNb、
鋼りは0.026%のNb、鋼Eは0.027俤のNb
を含有しP + 2N”の値が夫々0.019%、0.
013%、0.014%の比較鋼で、−10℃の継手ボ
ンド部CTODの最低値は夫々0,02.0.03.0
.04と低い靭性を示しており、本発明鋼が優れた継手
?ンド部靭性を付与することが明らかである。
さらに表1中、鋼Fは0.023%のNbに加えCuを
0.20%、Niを0.41%、含有し、鋼Gは0.0
32−のNbに加えCut−0,21%、N1を0.4
0%、■を0、020%含有し、鋼Hは0.023%の
Nbに加えN1を0.25%、Cr t−0,35%、
Moを0.25%。
■を0.049%含有すルP + 2N” 17)値が
0.011−以下の本発明鋼であり、いずれも−10℃
の継手?ンド部のCTOD fi低値は0.42以上の
良好な値を有しているのに対し、鋼IはCuを0.25
%、Niを9.35%、Nbを0.025%含有しP 
+ 2N”の値が0.017%の比較鋼で、−10℃の
継手?ンド部CTODの最低値は0.03と低い靭性を
示しており、鋼JはCuを0.21%、N1を0.90
%、Nbを0.033%含有シ、P + 2N” +7
)値2>fO,014%+7)比較鋼で、−10℃の継
手プント部CTOD値の最低値は0.02と低い靭性を
示し、鋼にはNiを0.40%、Crを0.35%、M
oを0.20%、■を0.043%を含有し、P + 
2N”の値が0.014慢の比較鋼で、−10℃の継手
ボンド部CTOD値の最低値は0.03と低い靭性を示
しており、本発明鋼が優れた継手がンド部の靭性を有す
ることが明らかである。
(発明の効果) 以上、本発明によれば連鋳製鋼片から製造した厚鋼板の
溶接部の強度を損なわず、継手プント部のCTOD値の
最低値は格段に改善されるので、厳寒、極低温域に構築
される鋼構造物において、その溶接部の脆性破壊の発生
を防止することが可能となり、安全性の大幅な向上を図
ることが可能となって、厳寒、極低温な北海域でのエネ
ルギー資源の開発を格段に促進する等、工業上、産業上
にもたらす効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は連鋳製鋼片から製造した板厚5O−0Nbを0
.020%超〜0.05%の範囲で添加した鋼の各種鋼
板において溶接入熱50 kJ/′ctnの継手を市販
の溶接棒を用い両面多層Smにて作成、継手ポンド部0
CTOD試験を試験温度−10℃にて実施。 各鋼板の継手?ンド部CTOD試験10本のうちの最低
値を各鋼板のP量と固溶N量との関係において示す。 第2図は同様な方法で実施したNbが0.02Q%を超
え0.05%以下のNb鋼においてVを0.01%〜0
.1%、Cu 、 Cr 、 Moの夫々を0.5チ以
下またはN1t−1,0%以下のうち1種又は2種以上
含有する種々の成分の連鋳製鋼片から製造した板厚50
簡の各鋼板の継手?ンド部CTODの最低値を各鋼板の
P量と固f#N量との関係において示す。 第1図 第2図 N季(固溶N)ppyn

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%でC:0.03〜0.15%、Si:0.
    05〜0.40%、Mn:0.7〜1.8%、Al:0
    .01〜0.1%、Ti:0.005〜0.02%、N
    b:0.020%超〜0.05%でN^*=(N%)−
    (14/48)×72.8×〔(Ti%)×(N%)〕
    で表わされるN^*とPを(P%)+(2・N^*%)
    ≦0.011%となる様含有し、残部Feおよび不純物
    から成ることを特徴とする溶接入熱60kJ/cm以下
    の溶接継手ボンド部のCTOD値が優れた鋼材。
  2. (2)重量%でC:0.03〜0.15%、Si:0.
    05〜0.40%、Mn:0.7〜1.8%、Al:0
    .01〜0.1%、Ti:0.005〜0.02%、N
    b:0.020%超〜0.05%でN^*=(N%)−
    (14/48)×72.8×〔(Ti%)×(N%)〕
    で表わされるN^*とPを(P%)+(2・N^*%)
    ≦0.011%となる様含有し、さらにV:0.01〜
    0.1%、Cu:0.5%以下、Ni:1.0%以下、
    Cr:0.5%以下、Mo:0.5%以下の一種または
    二種以上を含有し、残部Feおよび不純物から成ること
    を特徴とする溶接入熱60kJ/cm以下の溶接継手ボ
    ンド部のCTOD値が優れた鋼材。
JP24674685A 1985-11-02 1985-11-02 溶接継手ボンド部のctod値が優れた鋼材 Pending JPS62107043A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63312951A (ja) * 1987-06-15 1988-12-21 Kobe Steel Ltd ボイラ用炭素鋼板
JPS6421036A (en) * 1987-07-14 1989-01-24 Kawasaki Steel Co High strength thick steel having superior cod characteristic in weld zone

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63312951A (ja) * 1987-06-15 1988-12-21 Kobe Steel Ltd ボイラ用炭素鋼板
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