JPS6247458A - 高温高圧水素雰囲気下で使用される耐水素アタツク性圧力容器 - Google Patents
高温高圧水素雰囲気下で使用される耐水素アタツク性圧力容器Info
- Publication number
- JPS6247458A JPS6247458A JP18696585A JP18696585A JPS6247458A JP S6247458 A JPS6247458 A JP S6247458A JP 18696585 A JP18696585 A JP 18696585A JP 18696585 A JP18696585 A JP 18696585A JP S6247458 A JPS6247458 A JP S6247458A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- hydrogen
- pressure
- pressure vessel
- temperature
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Pressure Vessels And Lids Thereof (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。
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)
石油の精製や改質、及びアンモニアの合成、石炭の液化
などの反応装置に使用される高温高圧水素雰囲気下で使
用される耐水素アタック性圧力容器に関する。
などの反応装置に使用される高温高圧水素雰囲気下で使
用される耐水素アタック性圧力容器に関する。
(従来技術)
高温高圧水素雰囲気下で使用される圧力容器は、安全の
面から稼動中に容器の鋼板に割れなどが生じないことが
必要とされている。しかし使用される鋼材によっては水
素アタックを受け、それが原因で鋼材の強さや靭性が著
しく低下し、割れが発生する場合がある。ここで水素ア
タックとは鋼の中に侵入した水素によってFe5Cのよ
うな不安定炭化物が分解され、脱炭と粒界亀裂が発生す
る現象である。
面から稼動中に容器の鋼板に割れなどが生じないことが
必要とされている。しかし使用される鋼材によっては水
素アタックを受け、それが原因で鋼材の強さや靭性が著
しく低下し、割れが発生する場合がある。ここで水素ア
タックとは鋼の中に侵入した水素によってFe5Cのよ
うな不安定炭化物が分解され、脱炭と粒界亀裂が発生す
る現象である。
水素アタックによる鋼材の割れ発生を防止するためには
、水素分圧と温度とに応じた適切な材料選択を行わなけ
ればならない。
、水素分圧と温度とに応じた適切な材料選択を行わなけ
ればならない。
材料選定には、実際の装置の事故例、使用実績、実験結
果などの多くの資料から鋼の高温高圧水素中での使用限
界を示した、いわゆるNelson曲線図が用いられて
いる。 N elson曲線図に示されている鋼は、炭
素鋼およびCr51とMo量の異なる低合金鋼である。
果などの多くの資料から鋼の高温高圧水素中での使用限
界を示した、いわゆるNelson曲線図が用いられて
いる。 N elson曲線図に示されている鋼は、炭
素鋼およびCr51とMo量の異なる低合金鋼である。
この曲線図から耐水素アタック性の比較的高い代表的な
鋼は、2%Cr−lMo[と3Cr−lMo鋼であり、
特に前者が高温高圧水素雰囲気下で使用される1耐水素
アタツク性圧力容鼻に一般的に良く用いられている。
鋼は、2%Cr−lMo[と3Cr−lMo鋼であり、
特に前者が高温高圧水素雰囲気下で使用される1耐水素
アタツク性圧力容鼻に一般的に良く用いられている。
(従来技術の問題点)
近年、上記産業上の利用分野では、従来以上の高温及び
/又は高圧水素雰囲気下で使用できる圧力容器が望まれ
ている。しかしNelson曲線図によると、2 %
Cr−I Mo鋼の使用限界の条件は、水素分圧が約1
50kg/ c m 2以上の場合、約455℃であり
、これ以上の温度では使用することができない。また2
% Cr−I Mo鋼よりも耐水素アタック性の高い
従来鋼には3Cr−lMo鋼があるが、使用実績や高温
強度の面から、2y4Cr−lMo鋼にとって変わるほ
どの実力は持ち呑わせていない。
/又は高圧水素雰囲気下で使用できる圧力容器が望まれ
ている。しかしNelson曲線図によると、2 %
Cr−I Mo鋼の使用限界の条件は、水素分圧が約1
50kg/ c m 2以上の場合、約455℃であり
、これ以上の温度では使用することができない。また2
% Cr−I Mo鋼よりも耐水素アタック性の高い
従来鋼には3Cr−lMo鋼があるが、使用実績や高温
強度の面から、2y4Cr−lMo鋼にとって変わるほ
どの実力は持ち呑わせていない。
そのため、現在、2 ’yi Cr−I Ma tAを
調質により従来よりも高強度にしようとする動きがある
が、このような熱処理は鋼の耐高圧性を満足するが、耐
水素アタック性が低下することが知られているため、使
用限界温度は従来鋼よりも低下することになり、目的に
あった鋼材とはならない。
調質により従来よりも高強度にしようとする動きがある
が、このような熱処理は鋼の耐高圧性を満足するが、耐
水素アタック性が低下することが知られているため、使
用限界温度は従来鋼よりも低下することになり、目的に
あった鋼材とはならない。
そのため今までより高温高圧水素雰囲気下で使用される
耐水素アタック性の圧力容器が製作できない。
耐水素アタック性の圧力容器が製作できない。
(問題点を解決するための手段)
重量%で、C:o、o3〜0.20、Si:0.10以
下。
下。
Mn+ 0.3〜1.0 、 Cr:1.8〜2.5
、Mo: 0.9〜1.1 、 S : 0.01以
下、V: o、t 〜0.5、Fe:残、よりなる圧力
容器の内側表面に、肉盛溶接によりオーステナイト組織
を主体とする材料を被覆したことを特徴とする高温高圧
水素雰囲気下で使用される耐水素アタック性圧力容器。
、Mo: 0.9〜1.1 、 S : 0.01以
下、V: o、t 〜0.5、Fe:残、よりなる圧力
容器の内側表面に、肉盛溶接によりオーステナイト組織
を主体とする材料を被覆したことを特徴とする高温高圧
水素雰囲気下で使用される耐水素アタック性圧力容器。
ここで成分の限定は下記理由による。
すなわち、C,Si、Mn、Cr、Mo、Sの成分量は
21Cr−lMo鋼の成分量から決められた値であり、
■の成分量は母材の耐水素アタック性向上のため添加す
るのであるが、添加による母材の靭性を阻害せず、かつ
オーステナイト組織を主体とする鋼を肉感溶接する時に
溶接性を阻害しない範囲である。
21Cr−lMo鋼の成分量から決められた値であり、
■の成分量は母材の耐水素アタック性向上のため添加す
るのであるが、添加による母材の靭性を阻害せず、かつ
オーステナイト組織を主体とする鋼を肉感溶接する時に
溶接性を阻害しない範囲である。
なお、NbあるいはTiの成分添加理由は母材の耐水素
アタック性向上のためである。そして成分の限定理由は
母材の靭性を阻害せず、かつオーステナイト組織を1体
とする鋼を肉盛溶接する時に溶接性を阻害しない範囲に
よる オーステナイト組織を主体とする鋼には、18−8.1
8−8Mo 、 1B−8Ti 、 1B−8Nbなど
のステンレス鋼がある。また、Ni基の耐熱合金(たと
えば、U digit、 I nconel系スーパー
70イ)でもよい、なお、Ca 、Zr 、REMのう
ち少なくとも1つの元素を重量%でCa: 0.005
〜0.02、Zr:0.005〜0.02、REM:0
.01〜0.2含む場合には溶接性が改良される。
アタック性向上のためである。そして成分の限定理由は
母材の靭性を阻害せず、かつオーステナイト組織を1体
とする鋼を肉盛溶接する時に溶接性を阻害しない範囲に
よる オーステナイト組織を主体とする鋼には、18−8.1
8−8Mo 、 1B−8Ti 、 1B−8Nbなど
のステンレス鋼がある。また、Ni基の耐熱合金(たと
えば、U digit、 I nconel系スーパー
70イ)でもよい、なお、Ca 、Zr 、REMのう
ち少なくとも1つの元素を重量%でCa: 0.005
〜0.02、Zr:0.005〜0.02、REM:0
.01〜0.2含む場合には溶接性が改良される。
(発明の実施例)
以下に本発明の実施例を比較例とともに示す。
実jし1法
第1図に実験で用いた試験片の形状を示す。
試験片10は135X 55m mの供試材1と85X
Iommの5U9318の板2を玉ねて、重ね合せ部
の外周を溶接3により接合したものである。 5US3
1Bの板2には穴がおいており、その穴には管4が取付
けられである。実験では温度600℃、圧力300kg
f/cm2の高温高圧の水素雰囲気のオートクレーブ中
に試験片lを入れる。ただし管4は大気へ連通させてお
く。
Iommの5U9318の板2を玉ねて、重ね合せ部
の外周を溶接3により接合したものである。 5US3
1Bの板2には穴がおいており、その穴には管4が取付
けられである。実験では温度600℃、圧力300kg
f/cm2の高温高圧の水素雰囲気のオートクレーブ中
に試験片lを入れる。ただし管4は大気へ連通させてお
く。
この実験方法は圧力容器の鋼材中での水素の動きを模擬
したものである。すなわち、実際の圧力容器の鋼材では
水素は容器の内側から容器壁の鋼材中へ侵入し、容器の
外側から大気中へ逃散している。
したものである。すなわち、実際の圧力容器の鋼材では
水素は容器の内側から容器壁の鋼材中へ侵入し、容器の
外側から大気中へ逃散している。
上記試験片では、水素は供試材lの表面から侵入し、5
OS31Bの板2どの界面に逃散してくる。このAMし
た水素は管4により大気中へ放出されるため、上記の圧
力容器壁での水素の挙動を模擬することになる。内面被
覆の効果は供試材1の外面すなわち水素ガスに接する面
にオーステナイト系ステンレスを肉盛溶接することによ
って調査することができる。
OS31Bの板2どの界面に逃散してくる。このAMし
た水素は管4により大気中へ放出されるため、上記の圧
力容器壁での水素の挙動を模擬することになる。内面被
覆の効果は供試材1の外面すなわち水素ガスに接する面
にオーステナイト系ステンレスを肉盛溶接することによ
って調査することができる。
水素アタック の評
耐水素アタック性の評価は1次に記す試験の測定値を従
来例と比較することにより行った。供試材を一ヒ記オー
トクレーブ中に 700時間保t、νした後、取り出し
、シャルピー試験と破面観察を行った。シャルピー試験
は室温にて行い、衝撃値の変化を測定した。また、破面
観察は、供試材を液体窒素温度で破断し、波面上に存在
する粒界を走査形顕微鏡で観察し、結晶粒界に発生した
ボイドの数を測定した。
来例と比較することにより行った。供試材を一ヒ記オー
トクレーブ中に 700時間保t、νした後、取り出し
、シャルピー試験と破面観察を行った。シャルピー試験
は室温にて行い、衝撃値の変化を測定した。また、破面
観察は、供試材を液体窒素温度で破断し、波面上に存在
する粒界を走査形顕微鏡で観察し、結晶粒界に発生した
ボイドの数を測定した。
賜久且l
供試材料を表1に示す0表1で、NO61〜N094は
従来例テ、No、I、No、2は2%Cr−lMo鋼と
Ha。
従来例テ、No、I、No、2は2%Cr−lMo鋼と
Ha。
3 、 No、4は3Cr−lMo鋼を示す、 No、
5〜No、10は比較例を示し、 2 y4Cr−I
Mo鋼にV又は■およびNb又はVおよびTiを添加
した鋼を示す。
5〜No、10は比較例を示し、 2 y4Cr−I
Mo鋼にV又は■およびNb又はVおよびTiを添加
した鋼を示す。
No、11以下は本発明の実施例を示し、2%Cr−1
Mamに■又は■およびNb又はVおよびTiを添加し
た鋼にオーステナイト系ステンレス鋼を約5mm厚に肉
盛溶接した鋼を示す。
Mamに■又は■およびNb又はVおよびTiを添加し
た鋼にオーステナイト系ステンレス鋼を約5mm厚に肉
盛溶接した鋼を示す。
支隻藍」
実験結果を表2に示す、まず最初にシャルピー値の実験
前後における変化を見ると、従来例のうち、No、l
Na、20) 23A Cr−I M o鋼ではシャに
ピー値は15.8〜19.2kgf /cm2低下し、
No、3゜No、4の3 Cr−I Mo鋼ではシャル
ピー値は 1.2〜1.8kg f /cm 2低下し
ていることが分かる。これに対し比較例であるNo、5
〜No、lOのうちN005〜No、7のVを添加した
鋼ではシャルピー値は4.5〜7.3kg f /cm
2低下し、No、8〜No、lOのV又はVおよびN
b又はVおよびTiを添加した鋼ではシャルピー値の低
下は認められなかった。また実施例であるNo、11−
No、22の肉感溶接を行った鋼ではシャルピー値は
最大でも0.1〜0.2低下しただけで、No、11
No、I2 No、14 No、20 No、
21 No。
前後における変化を見ると、従来例のうち、No、l
Na、20) 23A Cr−I M o鋼ではシャに
ピー値は15.8〜19.2kgf /cm2低下し、
No、3゜No、4の3 Cr−I Mo鋼ではシャル
ピー値は 1.2〜1.8kg f /cm 2低下し
ていることが分かる。これに対し比較例であるNo、5
〜No、lOのうちN005〜No、7のVを添加した
鋼ではシャルピー値は4.5〜7.3kg f /cm
2低下し、No、8〜No、lOのV又はVおよびN
b又はVおよびTiを添加した鋼ではシャルピー値の低
下は認められなかった。また実施例であるNo、11−
No、22の肉感溶接を行った鋼ではシャルピー値は
最大でも0.1〜0.2低下しただけで、No、11
No、I2 No、14 No、20 No、
21 No。
22ではシャルピー値の低下は認められなかった。
次に結晶粒界でのボイドの発生数(m m−2)をみる
と、従来例のうち、 No、1. No、2cy) 2
% Cr−lMo鋼では2 X 10本〜5X10’
(mm−”)であり、No、3、No、4ノ3 Cr
−I M o 1gでは4.0XIO2〜9.OXIO
2(mm−2)であった、これに対し比較例であるNo
、5− No、IQでは、vt−添加したNo、5−N
o、7では2.OX 10 ’ 〜8.OX 10j(
mm−”)であり、■およびNb又はTi を添加した
No、8〜No、 toでは8.0X102〜1.5X
lO’ (mm−2)であった。また、実施例であるN
o、11〜No、24では1.0 X 102〜5.2
X 102(m102(であった。
と、従来例のうち、 No、1. No、2cy) 2
% Cr−lMo鋼では2 X 10本〜5X10’
(mm−”)であり、No、3、No、4ノ3 Cr
−I M o 1gでは4.0XIO2〜9.OXIO
2(mm−2)であった、これに対し比較例であるNo
、5− No、IQでは、vt−添加したNo、5−N
o、7では2.OX 10 ’ 〜8.OX 10j(
mm−”)であり、■およびNb又はTi を添加した
No、8〜No、 toでは8.0X102〜1.5X
lO’ (mm−2)であった。また、実施例であるN
o、11〜No、24では1.0 X 102〜5.2
X 102(m102(であった。
この結果から21Cr−lMo鋼はVを添加すると実験
前後でのシャルピー値の低下が大きいが、■を添加する
とシャルピー値の低下は改善されることが分かる。しか
し粒界には多くのボイドの発生が観察されている。
前後でのシャルピー値の低下が大きいが、■を添加する
とシャルピー値の低下は改善されることが分かる。しか
し粒界には多くのボイドの発生が観察されている。
これに対し、肉感溶接を行った実施例ではシャルピー値
の低下がほとんど認められず、かつ粒界でのボイドの発
生数も従来例に比較し、1/10〜1/100に低下し
ていることが分かる。
の低下がほとんど認められず、かつ粒界でのボイドの発
生数も従来例に比較し、1/10〜1/100に低下し
ていることが分かる。
また、2イCr−lMo鋼に■およびNbないしTiを
添加した鋼では、従来例に比較しシャルピー値の低下は
認められないが、粒界にはボイドが発生している。この
ボイドの発生数は、実施例のようにオーステナイト系ス
テンレス鋼を肉盛することにより約l/10に低下する
ことが分った。これらのことから実施例の2 VI C
r−I Mo鋼に■又は■およびNbないしTiを添加
した鋼にオーステナイト系ステンレス鋼で肉盛溶接した
鋼を使用した圧力容器は耐水素アタック性が3Cr−I
M。
添加した鋼では、従来例に比較しシャルピー値の低下は
認められないが、粒界にはボイドが発生している。この
ボイドの発生数は、実施例のようにオーステナイト系ス
テンレス鋼を肉盛することにより約l/10に低下する
ことが分った。これらのことから実施例の2 VI C
r−I Mo鋼に■又は■およびNbないしTiを添加
した鋼にオーステナイト系ステンレス鋼で肉盛溶接した
鋼を使用した圧力容器は耐水素アタック性が3Cr−I
M。
鋼を使用した圧力容器よりすぐれていることが分った。
(発明の効果)
2%Cr−lMo鋼にVを添加した圧力容=の内側ヘオ
ーステナイトiii織を主体とする鋼を被覆することに
より3Cr−IMam以北の耐水素アタック性を有する
圧力容器を製作することができるようになった。
ーステナイトiii織を主体とする鋼を被覆することに
より3Cr−IMam以北の耐水素アタック性を有する
圧力容器を製作することができるようになった。
第1図は試験片の形状を示す斜視図である。
Claims (3)
- (1)重量%で、C:0.03〜0.20、Si:0.
10以下、Mn:0.3〜1.0、Cr:1.8〜2.
5、Mo:0.9〜1.1、S:0.01以下、V:0
.1〜0.5、Fe:残、よりなる圧力容器の内側表面
に、肉盛溶接によりオーステナイト組織を主体とする材
料を被覆したことを特徴とする高温高圧水素雰囲気下で
使用される耐水素アタック性圧力容器。 - (2)重量%でNbを0.01〜0.1あるいはTiを
0.005〜0.05の範囲で含む特許請求の範囲第1
項記載の高温高圧水素雰囲気下で使用される耐水素アタ
ック性圧力容器。 - (3)Ca、Zr、REMのうち少なくとも1つの元素
を重量%でCa:0.005〜0.02、Zr:0.0
05〜0.02、REM:0.01〜0.2含む特許請
求の範囲第1項又は第2項記載の高温高圧水素雰囲気下
で使用される耐水素アタック性圧力容器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18696585A JPS6247458A (ja) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | 高温高圧水素雰囲気下で使用される耐水素アタツク性圧力容器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18696585A JPS6247458A (ja) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | 高温高圧水素雰囲気下で使用される耐水素アタツク性圧力容器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6247458A true JPS6247458A (ja) | 1987-03-02 |
Family
ID=16197824
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18696585A Pending JPS6247458A (ja) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | 高温高圧水素雰囲気下で使用される耐水素アタツク性圧力容器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6247458A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6369941A (ja) * | 1986-09-09 | 1988-03-30 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 耐デイスボンデイング性の優れたオ−バ−レイクラツド鋼 |
WO2009038160A1 (ja) * | 2007-09-19 | 2009-03-26 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 高圧水素ガス環境用低合金鋼および高圧水素用容器 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6043468A (ja) * | 1983-08-16 | 1985-03-08 | Nippon Steel Corp | 高温強度耐水素侵食性を向上した低合金耐熱鋼 |
JPS6056478A (ja) * | 1983-09-09 | 1985-04-02 | Hitachi Zosen Corp | オ−ステナイト系ステンレス鋼肉盛金属のはく離割れ防止方法 |
JPS60121098A (ja) * | 1983-12-05 | 1985-06-28 | Kawasaki Steel Corp | オ−ステナイト系ステンレス鋼肉盛溶接における水素はくり割れ防止方法 |
-
1985
- 1985-08-26 JP JP18696585A patent/JPS6247458A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6043468A (ja) * | 1983-08-16 | 1985-03-08 | Nippon Steel Corp | 高温強度耐水素侵食性を向上した低合金耐熱鋼 |
JPS6056478A (ja) * | 1983-09-09 | 1985-04-02 | Hitachi Zosen Corp | オ−ステナイト系ステンレス鋼肉盛金属のはく離割れ防止方法 |
JPS60121098A (ja) * | 1983-12-05 | 1985-06-28 | Kawasaki Steel Corp | オ−ステナイト系ステンレス鋼肉盛溶接における水素はくり割れ防止方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6369941A (ja) * | 1986-09-09 | 1988-03-30 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 耐デイスボンデイング性の優れたオ−バ−レイクラツド鋼 |
WO2009038160A1 (ja) * | 2007-09-19 | 2009-03-26 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 高圧水素ガス環境用低合金鋼および高圧水素用容器 |
US8663400B2 (en) | 2007-09-19 | 2014-03-04 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Low alloy steel for high-pressure hydrogen gas environment and container for high-pressure hydrogen |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4224360A (en) | Method of welding for exfoliation prevention of stainless steel weld-overlay | |
JPS59176501A (ja) | ボイラチユ−ブ | |
US4804021A (en) | Highly tough ERW steel pipe with distinguished sour resistance | |
US4363952A (en) | Welding method for stainless steel weld overlay | |
Ogawa et al. | The weldability of nitrogen-containing austenitic stainless steel: Part II—Porosity, cracking and creep properties | |
EP0953401A1 (en) | Wire for welding high-chromium steel | |
US4381940A (en) | Low alloy heat-resisting steel for high temperature use | |
EP0114893B1 (en) | Build-up welding method | |
Stalder et al. | Slow strain rate stress corrosion cracking of type 304 stainless steels | |
EP0546549A1 (en) | Line pipe having good corrosion-resistance and weldability | |
Raman et al. | The oxidation behaviour of the weld metal, heat affected zone and base metal in the weldments of 2.25 Cr-1Mo steel | |
JPS6247458A (ja) | 高温高圧水素雰囲気下で使用される耐水素アタツク性圧力容器 | |
JP3251424B2 (ja) | 高強度Cr−Mo鋼用溶接ワイヤ | |
JPS6142781B2 (ja) | ||
Sireesha et al. | Importance of filler material chemistry for optimising weld metal mechanical properties in modified 9Cr–1Mo steel | |
JPS6410317B2 (ja) | ||
JPH07204885A (ja) | 耐溶接高温割れ性に優れたフェライト鋼溶接材料 | |
JPH0250976B2 (ja) | ||
Lula | Toughness of ferritic stainless steels | |
JPH0885850A (ja) | 高Crフェライト系耐熱鋼 | |
JPH0570694B2 (ja) | ||
JPH03264647A (ja) | 高温高圧用低合金鋼を母材とした剥離抵抗性の優れたオーバレイステンレスクラッド鋼 | |
JPH0857683A (ja) | 高Cr鋼の溶接方法 | |
US4054447A (en) | Steel resistant to intergranular stress corrosion cracking | |
JPH07144294A (ja) | 耐水素脆性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接材料 |