KR101359109B1 - Pressure vessel steel with excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness and manufacturing method thereof - Google Patents

Pressure vessel steel with excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101359109B1
KR101359109B1 KR1020110145205A KR20110145205A KR101359109B1 KR 101359109 B1 KR101359109 B1 KR 101359109B1 KR 1020110145205 A KR1020110145205 A KR 1020110145205A KR 20110145205 A KR20110145205 A KR 20110145205A KR 101359109 B1 KR101359109 B1 KR 101359109B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel
low temperature
cracking resistance
stress cracking
sulfide stress
Prior art date
Application number
KR1020110145205A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130076569A (en
Inventor
정환교
고성웅
김한규
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020110145205A priority Critical patent/KR101359109B1/en
Publication of KR20130076569A publication Critical patent/KR20130076569A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101359109B1 publication Critical patent/KR101359109B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26Methods of annealing
    • C21D1/28Normalising
    • 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
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226Hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium

Landscapes

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

Abstract

본 발명의 일측면인 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재는 중량%로, C: 0.03~0.18%, Si: 0.05~0.5%, Mn: 0.5~2.0%, Al: 0.005~0.1%, Cu: 0.15~0.5%, Ni: 0.15~1.0%, Nb: 0.01~0.05%, Ti: 0.01~0.05%, Ca: 0.001~0.003%, N: 0.001~0.01%, P: 0.012%이하, S: 0.0015%이하, C/Mn: 0.04~0.16 및 ((Nb+Ti+V)*0.1)/(C*0.01+N): 0.4~1.6, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
본 발명의 다른 일측면인 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재의 제조방법은 중량%로, C: 0.03~0.18%, Si: 0.05~0.5%, Mn: 0.5~2.0%, Al: 0.005~0.1%, Cu: 0.15~0.5%, Ni: 0.15~1.0%, Nb: 0.01~0.05%, Ti: 0.01~0.05%, Ca: 0.001~0.003%, N: 0.001~0.01%, P: 0.012%이하, S: 0.0015%이하, C/Mn: 0.04~0.16 및 ((Nb+Ti+V)*0.1)/(C*0.01+N): 0.4~1.6, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열하는 단계, 상기 재가열된 슬라브를 조압연하는 단계, 상기 조압연된 강재를 850~950℃의 마무리온도로 열간마무리압연하는 단계, 상기 열간마무리압연된 강재를 공냉한 후, 노멀라이징 열처리 하는 단계 및 상기 노멀라이징 열처리된 강재를 냉각하는 단계를 포함한다.
In one aspect of the present invention, the pressure vessel steel having excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness is% by weight, C: 0.03 to 0.18%, Si: 0.05 to 0.5%, Mn: 0.5 to 2.0%, and Al: 0.005 to 0.1. %, Cu: 0.15 to 0.5%, Ni: 0.15 to 1.0%, Nb: 0.01 to 0.05%, Ti: 0.01 to 0.05%, Ca: 0.001 to 0.003%, N: 0.001 to 0.01%, P: 0.012% or less, S: 0.0015% or less, C / Mn: 0.04-0.16 and ((Nb + Ti + V) * 0.1) / (C * 0.01 + N): 0.4-1.6, residual Fe and other unavoidable impurities.
In another aspect of the present invention, a method for manufacturing a pressure vessel steel having excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness is% by weight, C: 0.03 to 0.18%, Si: 0.05 to 0.5%, Mn: 0.5 to 2.0%, and Al. : 0.005 to 0.1%, Cu: 0.15 to 0.5%, Ni: 0.15 to 1.0%, Nb: 0.01 to 0.05%, Ti: 0.01 to 0.05%, Ca: 0.001 to 0.003%, N: 0.001 to 0.01%, P: 0.012% or less, S: 0.0015% or less, C / Mn: 0.04-0.16 and ((Nb + Ti + V) * 0.1) / (C * 0.01 + N): 0.4-1.6, balance Fe and other unavoidable impurities Reheating the slab, roughly rolling the reheated slab, hot-rolling the roughly rolled steel to a finishing temperature of 850 ° C to 950 ° C, followed by air cooling the hot-rolled steel material, and then normalizing heat treatment. And cooling the normalized heat treated steel.

Description

황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재 및 그 제조방법 {PRESSURE VESSEL STEEL WITH EXCELLENT SULFIDE STRESS CRACKING RESISTANCE AND LOW TEMPERATURE TOUGHNESS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}PRESSURE VESSEL STEEL WITH EXCELLENT SULFIDE STRESS CRACKING RESISTANCE AND LOW TEMPERATURE TOUGHNESS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 H2S를 다량 함유하는 원유를 정제하는 정제설비 및 저장탱크 등과 같은 압력이 작용하는 압력용기에 사용되는 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 H2S환경에서 황화물 응력균열 저항성이 우수할 뿐만 아니라 저온에서 사용시 저온인성이 우수한 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to steels used in pressure vessels under pressure such as refining equipment and storage tanks for refining crude oil containing a large amount of H 2 S, and more particularly, to sulfide stresses in an H 2 S environment. The present invention relates to a steel having excellent crack resistance and excellent low temperature toughness when used at a low temperature, and a method of manufacturing the same.

압력용기의 경우 용기가 사용되는 온도 및 용기내 저장될 물질의 특성에 따라 요구 물성이 결정된다. 사용온도가 낮을 경우 저온인성이 필요하고 저장물질의 종류에 따라 부식에 의한 강재의 열화가 달라지므로 저장물질의 종류에 따른 특수한 물성이 요구된다. 최근 들어 H2S함유량이 높은 원유의 채굴이 증가함에 따른 원유정제 설비에 필요한 강재들도 H2S에 의한 재료의 열화에 저항성이 높은 강재들의 요구가 증가되고 있다.
In the case of pressure vessels, the required properties are determined by the temperature at which the container is used and the characteristics of the substance to be stored in the container. If the use temperature is low, low temperature toughness is required, and the deterioration of the steel due to corrosion depends on the kind of the storage material. Therefore, specific physical properties are required depending on the kind of the storage material. In recent years, the demand for steel materials which are resistant to the deterioration of materials by H 2 S has been increasing in the steel materials required for the crude oil refining facility due to the increase of mining of crude oil having high H 2 S content.

또한, 채굴 및 정제환경이 보다 열악한 즉, 사용온도가 영하로 떨어지는 저온환경으로 이동하는 추세이므로 저온인성에 대한 요구 또한 증가하고 있다. 압력용기에서 H2S에 의한 재료의 열화 및 저온인성을 동시에 요구하는 복합기능 강재의 수요가 증가되고 있다.
In addition, the demand for low-temperature toughness is also increasing, as the mining and refining environment is moving to a poorer environment where the operating temperature is lowered to below zero. There is an increasing demand for multi-functional steels that simultaneously require deterioration of materials and low-temperature toughness due to H 2 S in pressure vessels.

H2S를 포함하고 있는 환경에서는 부식에 의하여 발생된 수소원자가 외부에서 재료내부로 침입하여 수소 원자가 임계농도 이상에 이르면 균열이 생성, 성장 파괴가 일어난다. 재료 내부로 들어온 수소 원자는 재료내에서 확산하다가, 취약한 불순물, 특히, MnS 및 편석대, 개재물 등에 포획된다. 이러한 부분에 수소 원자가 집약되면, 수소취성에 의하여 재료의 기계적 성질이 저하되고, 국부적으로 가해지는 응력이 증가하여, 재료가 견딜 수 있는 최대 응력이 낮아진다. 재료가 견딜 수 있는 응력보다 국부적으로 가해진 응력이 더욱 크다면, 균열은 성장하며 파괴가 진전된다.
In the environment containing H 2 S, when hydrogen atoms generated by corrosion penetrate into the material from the outside and hydrogen atoms reach a critical concentration or more, cracks are generated and growth failure occurs. Hydrogen atoms that enter the material diffuse in the material and are captured by weak impurities, especially MnS and segregation bands, inclusions and the like. When the hydrogen atoms are concentrated in such portions, the hydrogen embrittlement deteriorates the mechanical properties of the material, and the stress applied locally increases, so that the maximum stress that the material can withstand is lowered. If the stress applied locally is greater than the stress that the material can withstand, the crack will grow and fracture will develop.

특히 압력용기와 같이 응력이 가해지 경우에는 수소에 의해 생성된 균열들이 응력의 수직방향으로 연결되어 재료의 파단이 일어난다. 따라서, MnS나 비금속 개재물등과 같이 균열 개시점으로 작용할 수 있는 자리를 최소화할 뿐만 아니라 응력에 의해 균열이 전파되어 연결되는 것을 방지하기 위해서는 균열의 전파를 방해할 수 있도록 조직을 제어하여야 한다.
Particularly, when stress is applied like a pressure vessel, the cracks generated by hydrogen are connected in the vertical direction of the stress and the material is broken. Therefore, in order not only to minimize the number of places that can act as crack initiation points, such as MnS and non-metallic inclusions, but also to prevent cracks from propagating due to stress, the structure should be controlled to prevent crack propagation.

일반적으로 강재는 온도가 낮아질수록 연성-취성 천이온도 이하의 낮은 온도에서는 인성이 급격히 저하되므로 약한 충격에도 쉽게 균열이 발생하고 전파하므로 용기의 안정성에 큰 영향을 미친다. 따라서, 사용온도가 낮은 강재는 연성-취성 천이온도가 사용온도보다 낮아 사용온도에서 취성이 발생하지 않도록 미세조직을 제어하여야 한다. 충격인성은 샤피 충격에너지 값으로 측정할 수 있고, 샤피 충격에너지 값을 증가시킬수록 충격인성은 향상된다. 샤피에너지 충격값을 증가시키기 위해서는 황이나 인과 같은 불순물의 첨가를 최소화 하여야 하며, Ni와 같이 합금원소의 양을 적절히 첨가하여야 한다. 연성-취성 천이온도는 미세조직과 밀접한 관련이 있으며, 미세조직 측면에서는 펄라이트를 균열의 개시점으로 작용하고, 페라이트와 펄라이트 계면은 균열의 전파가 용이하므로 가능한 펄라이트 생성을 억제하는 것이 바람직하다. 또한, 균열의 전파를 어렵게 하기 위해서는 균열전파의 방해요소가 되는 결정립계를 많이 만들어야 한다. 즉, 결정립을 미세하게 만들수록 균열의 전파는 방해를 많이 받게 되므로 천이온도 하락에 도움이 있다.
Generally, the lower the temperature, the lower the toughness at low temperature below the ductile-brittle transition temperature, so that the steel easily cracks and propagates even in the case of weak impact, which greatly affects the stability of the container. Therefore, a steel having a low use temperature should control the microstructure so that the soft-brittle transition temperature is lower than the use temperature so that brittleness does not occur at the use temperature. The impact toughness can be measured by the Charpy impact energy value, and the impact toughness is improved as the Charpy impact energy value is increased. In order to increase Charpy energy impact value, the addition of impurities such as sulfur or phosphorus should be minimized and the amount of alloying elements such as Ni should be appropriately added. The ductile-brittle transition temperature is closely related to the microstructure, and in terms of microstructure, it is preferable that pearlite acts as a starting point of cracking, and ferrite and pearlite interface facilitate crack propagation. Further, in order to make propagation of the cracks difficult, it is necessary to make many grain boundaries which are an obstacle to crack propagation. In other words, the finer the crystal grain, the more the crack propagation is interfered, which is helpful for lowering the transition temperature.

따라서, H2S환경에서 수소에 의한 재료열화 및 저온인성 향상된 강재의 제조의 필요성이 높아지고 있으며, 이에 수소에 의한 재료열화 및 저온인성의 향상을 구현하기 위하여 많은 연구가 종래에 이루어져왔다.
Accordingly, there is a growing need for the material degradation due to hydrogen and the improvement of the low temperature toughness in the H 2 S environment. Therefore, many researches have been made in order to realize material deterioration due to hydrogen and improvement in low temperature toughness.

특허문헌 1은 발전소의 보일러, 압력용기 등의 소재에 이용되는 인성이 우수한 600MPa급 압력용기용 강재를 제안하고 있다. 특허문헌 1에 개시된 강재는 강도 향상을 위하여 Mo, B 등을 첨가하였으나, 이들 원소는 수소유기균열 저항성을 해치는 문제가 있고, Ni은 그 첨가량이 너무 많아 경제적이지 못한 문제가 있었다. 또한, 수소유기균열 저항성을 향상시키기 위해 필수적인 Cu 및 Ca 은 포함되지 않았다.
Patent document 1 proposes the 600MPa class pressure vessel steel excellent in the toughness used for materials, such as a boiler and a pressure vessel of a power plant. In the steel disclosed in Patent Document 1, Mo, B, and the like were added to improve the strength. However, these elements have a problem of impairing hydrogen organic crack resistance, and Ni has a problem that it is not economical because its addition amount is too large. In addition, Cu and Ca, which are essential for improving hydrogen organic crack resistance, are not included.

또한, 특허문헌 2에서는 강도 500MPa급을 만족하면서, H2S(sour gas)가스 분위기에서도 안정적으로 사용이 가능한 내수소유기균열성이 우수한 압력용기용 후강판을 제안하고 있다. 특허문헌 1에 개시된 후강판은 S가 0.020%이하로 제한되어 있으나 그 상한의 범위가 너무 높아 수소유기균열 저항성을 확보할 수 없으며, Ca 첨가범위 0.0005~0.005에서는 Ca/S>1.0을 만족시킬 수 없는 문제점이 있다. 제조방법에서는 미재결정역 온도 이하에서 제어압연을 제안하고 있으나, 제어압연시 미재결정역 온도까지 강판을 냉각하는 시간이 많이 걸리므로 제조생산성을 하락시켜 경제적이지 못하다. 또한 노멀라이징 후 공냉시키므로 조직이 페라이트 퍼얼라이트 조직으로 구성되므로 우수한 저온인성 및 수소유기균열 저항성을 확보하기 어렵다는 문제점이 있다.
In addition, Patent Document 2 proposes a thick steel plate for pressure vessels having excellent strength of hydrogen-organic cracks, which can be stably used even in a H 2 S (sour gas) gas atmosphere while satisfying the strength of 500 MPa. The thick steel plate disclosed in Patent Literature 1 is limited to 0.020% or less, but the upper limit thereof is too high to ensure hydrogen organic crack resistance, and Ca / S> 1.0 can be satisfied in the Ca addition range of 0.0005 to 0.005. There is no problem. In the manufacturing method, the control rolling is proposed under the unrecrystallized zone temperature, but it takes a long time to cool the steel sheet to the unrecrystallized zone temperature during the control rolling, so it is not economical to decrease the production productivity. In addition, since the structure is air-cooled after normalizing, there is a problem in that it is difficult to secure excellent low-temperature toughness and hydrogen organic crack resistance because the tissue is composed of ferrite pearlite tissue.

한국특허공개 2004-0021117 호 공보Korean Patent Publication No. 2004-0021117 한국특허공고 0833070호 공보Korean Patent Publication 0833070

본 발명은 강재의 성분 및 제조조건을 최적화하여 H2S 분위기에서 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
The present invention is to provide a pressure vessel steel having excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness in the H2S atmosphere by optimizing the components and manufacturing conditions of the steel and its manufacturing method.

본 발명의 일측면인 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재는 중량%로, C: 0.03~0.18%, Si: 0.05~0.5%, Mn: 0.5~2.0%, Al: 0.005~0.1%, Cu: 0.15~0.5%, Ni: 0.15~1.0%, Nb: 0.01~0.05%, Ti: 0.01~0.05%, Ca: 0.001~0.003%, N: 0.001~0.01%, P: 0.012%이하, S: 0.0015%이하, C/Mn: 0.04~0.16 및 ((Nb+Ti+V)*0.1)/(C*0.01+N): 0.4~1.6, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
In one aspect of the present invention, the pressure vessel steel having excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness is% by weight, C: 0.03 to 0.18%, Si: 0.05 to 0.5%, Mn: 0.5 to 2.0%, and Al: 0.005 to 0.1. %, Cu: 0.15 to 0.5%, Ni: 0.15 to 1.0%, Nb: 0.01 to 0.05%, Ti: 0.01 to 0.05%, Ca: 0.001 to 0.003%, N: 0.001 to 0.01%, P: 0.012% or less, S: 0.0015% or less, C / Mn: 0.04-0.16 and ((Nb + Ti + V) * 0.1) / (C * 0.01 + N): 0.4-1.6, residual Fe and other unavoidable impurities.

본 발명의 다른 일측면인 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재의 제조방법은 중량%로, C: 0.03~0.18%, Si: 0.05~0.5%, Mn: 0.5~2.0%, Al: 0.005~0.1%, Cu: 0.15~0.5%, Ni: 0.15~1.0%, Nb: 0.01~0.05%, Ti: 0.01~0.05%, Ca: 0.001~0.003%, N: 0.001~0.01%, P: 0.012%이하, S: 0.0015%이하, C/Mn: 0.04~0.16 및 ((Nb+Ti+V)*0.1)/(C*0.01+N): 0.4~1.6, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열하는 단계, 상기 재가열된 슬라브를 조압연하는 단계, 상기 조압연된 강재를 850~950℃의 마무리온도로 열간마무리압연하는 단계, 상기 열간마무리압연된 강재를 공냉한 후, 노멀라이징 열처리 하는 단계 및 상기 노멀라이징 열처리된 강재를 냉각하는 단계를 포함한다.
In another aspect of the present invention, a method for manufacturing a pressure vessel steel having excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness is% by weight, C: 0.03 to 0.18%, Si: 0.05 to 0.5%, Mn: 0.5 to 2.0%, and Al. : 0.005 to 0.1%, Cu: 0.15 to 0.5%, Ni: 0.15 to 1.0%, Nb: 0.01 to 0.05%, Ti: 0.01 to 0.05%, Ca: 0.001 to 0.003%, N: 0.001 to 0.01%, P: 0.012% or less, S: 0.0015% or less, C / Mn: 0.04-0.16 and ((Nb + Ti + V) * 0.1) / (C * 0.01 + N): 0.4-1.6, balance Fe and other unavoidable impurities Reheating the slab, roughly rolling the reheated slab, hot-rolling the roughly rolled steel to a finishing temperature of 850 ° C to 950 ° C, followed by air cooling the hot-rolled steel material, and then normalizing heat treatment. And cooling the normalized heat treated steel.

덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
In addition, the solution of the above-mentioned problems does not list all the features of the present invention. The various features of the present invention and the advantages and effects thereof will be more fully understood by reference to the following specific embodiments.

본 발명에 의하면 면적분율이 20% 이상인 페라이트 및 잔부 페라이트인 미세조직을 가지며, 평균 결정립 크기가 20㎛ 이하인 페라이트를 갖는 강재를 제공할 수 있다. 이와 같은 조직강의 제조를 통해, H2S 환경에서 외부응력이 가해진 상태에서 균열발생에 대한 저항성이 높고 연성-취성 천이온도가 -10℃ 이하의 저온에서 매우 우수한 충격인성을 가지는 압력용기용 강재를 제공할 수 있다.
According to the present invention, a steel material having a ferrite having an area fraction of 20% or more and a ferrite having a residual ferrite and having a ferrite having an average grain size of 20 µm or less can be provided. Through the manufacture of the structured steel, the steel for pressure vessel has high resistance to cracking in the state of external stress applied in H 2 S environment and has very good impact toughness at low temperature with ductile-brittle transition temperature below -10 ℃. Can provide.

도 1의 (a) 및 (b)는 발명예 1 및 9의 미세조직을 관찰한 사진이고, 도 1의 (c)는 비교예 4의 미세조직을 관찰한 사진이다.1 (a) and (b) is a photograph of observing the microstructure of the invention examples 1 and 9, Figure 1 (c) is a photograph of observing the microstructure of Comparative Example 4.

습윤 H2S 환경하에서 부식에 의해 생성하는 수소에 의해 발생하는 재료의 열화는 크게 수소유기균열과 황화물 응력균열로 나타난다. 수소유기균열은 응력이 없는 상태에서 재료내부에 균열이 생기는 현상인 반면, 황화물응력균열은 재료에 응력이 가해진 상태에서 재료 내부의 균열 또는 파단이 생기는 현상이다.
The deterioration of the material caused by hydrogen generated by the corrosion under wet H 2 S environment is mainly due to hydrogen organic cracking and sulfide stress cracking. Hydrogen organic cracking is a phenomenon in which cracks occur in the material in the absence of stress, whereas sulfide stress cracking is a phenomenon in which material cracks or fractures under stress in the material.

황화물응력균열은 수소유기균열 대비 훨씬 많은 수소가 재료내부로 침투하여 쉽게 균열을 개시시키고, 수소에 의해 발생하는 소성변형장에 응력에 의해 더욱 크게 생기므로 균열의 전파가 보다 용이하다. 따라서 수소유기균열 저항성이 우수하다고 해서 반드시 황화물 응력균열 저항성이 우수한 것이 아님을 본 발명자들은 알게 되었다. 본 발명자들은 우수한 황화물응력균열 저항을 얻기 위해서는 부식에 의한 수소발생량을 감소시킬 수 있는 성분제어와 응력하에서도 쉽게 균열이 전파되지 않도록 미세조직을 제어하는 것이 필수적임을 알았다.
Sulfide stress cracks are easier to propagate by cracking because much more hydrogen penetrates into the material than hydrogen organic cracks and easily initiates cracking. Therefore, the inventors of the present invention have found out that the sulfide stress crack resistance is not necessarily superior due to the excellent hydrogen organic crack resistance. The inventors of the present invention have found that it is essential to control the component that can reduce the amount of hydrogen generated by corrosion and to control the microstructure so that the crack does not easily propagate even under stress in order to obtain an excellent sulfide stress cracking resistance.

황화물 응력균열 저항성을 향상시키기 위한 방법은 재료내부에 침투하는 수소의 양을 감소시키는 방법이 있다. 수소는 부식에 의해 발생하므로 재료의 부식을 감소시키거나 재료내부로의 수소침입을 방해할 수 있는 안정한 부식생성물 피막을 형성하는 것이 필요하다. 부식속도를 저하시키거나 표면에 안정한 부식생성물을 형성시키기 위해서는 Cu, Ni, Cr, Mo 와 같은 합금원소등을 적절히 조합하여야 한다.
A method for improving sulfide stress cracking resistance is to reduce the amount of hydrogen penetrating into the material. Since hydrogen is generated by corrosion, it is necessary to form a stable corrosion product film which can reduce the corrosion of the material or interfere with hydrogen intrusion into the material. In order to lower the corrosion rate or to form stable corrosion products on the surface, alloying elements such as Cu, Ni, Cr, Mo, etc. should be appropriately combined.

특히 Cu, Ni은 산성용액에서 표면에 안정한 부식생성물을 형성하여 수소의 내부침투를 방해하는 역할을 하는 중요한 원소로 그 첨가량을 조절하는 것이 중요하다. 재료내부로 침투된 수소는 개재물이나 내부결함과 같은 수소 집적 사이트(site)로 모이지 않고 재료내부에 균일하게 분포하도록 만드는 것이 필요하다.
In particular, Cu and Ni are important elements that form a stable corrosion product on the surface in acidic solution to prevent the internal penetration of hydrogen, it is important to control the addition amount. It is necessary to make the hydrogen permeated into the material uniformly distributed in the material without accumulating in the hydrogen accumulation sites such as inclusions and internal defects.

이를 위해서는 재료내부에서 수소를 잡아줄 수 있는 사이트가 필요하며 석출물 제어를 통하여 실현할 수 있다. Nb, V 및 Ti 미세 석출물은 수소의 트랩 사이트(Trap site)를 작용하여 재료내부의 수소를 잡아주므로 수소의 집적을 방해하여 황화물 응력균열 저항성 향상에 도움이 된다. 따라서 Nb, V 및 Ti 등의 미세석출물들이 잘 형성될 수 있도록 이들 원소의 함량을 조절하고 압연 및 템퍼링(Tempering) 온도 및 시간을 제어하는 것이 필수적이다. 마지막으로 수소에 의해 생성된 균열의 전파를 지연시키는 것이 황화물 응력균을 저항성을 높이는 필요하다. 균열의 전파는 경도가 다른 이상들이 존재할 경우 상의 경계나 경도가 높은 상들을 깨면서 진전하므로 단일상으로 미세조직을 구성하는 것이 필수적이며, 결정립계가 많아 균열의 진전을 방해할 수 있도록 결정립을 미세화 시키는 것이 유리하다. 또한 결정립계 뿐만 아니라 결정립내 아결정립계(sub-grain boundary)를 가진 침상형 페라이트가 균열의 진전을 억제하는데 가장 바람직한 조직임을 알았다.
This requires a site that can catch hydrogen inside the material and can be realized through the control of precipitates. Nb, V, and Ti fine precipitates act as a trap site of hydrogen to trap hydrogen in the material, thereby preventing hydrogen accumulation and thus improving sulfide stress cracking resistance. Therefore, it is essential to control the content of these elements and to control the rolling and tempering temperature and time so that fine precipitates such as Nb, V and Ti can be formed well. Finally, delaying the propagation of cracks generated by hydrogen is necessary to increase the susceptibility to sulphide stress bacteria. Since propagation of cracks progresses by breaking phase boundaries or phases with high hardness when abnormalities exist, it is essential to construct a microstructure as a single phase, and it is necessary to refine the grains in order to prevent crack growth due to the large grain boundaries. It is advantageous. It was also found that acicular ferrites with sub-grain boundaries in the grains as well as grain boundaries are the most desirable tissues for inhibiting crack propagation.

또한, 강재의 연성-취성 천이온도가 사용온도보다 낮을 경우, 우수한 저온인성을 가진 강재로 안전하게 사용할 수 있다고 할 수 있다. 연성-취성 천이온도는 주로 미세조직에 의존한다. 일반적으로 알려진 인성에 도움이 되는 원소들은 상부 선반 에너지(Upper shelf energy)를 높이는데 효과가 있으나 천이온도를 하향화시키는데는 그 효과가 크지 않다. 천이온도를 하향시키기 위해서는 C-Mn 비 조절과 미세조직 미세화가 가장 효과적인 방법이다. C-Mn은 강도에 가장 큰 영향을 미치는 원소이므로 강도를 유지하면서 천이온도를 하향화하기 위해서는 C/Mn 비 제어가 필수적이다. 미세조직은 상기의 황화물 응력균열 저항성 향상과 동일한 방법으로 제어시 천이온도를 하향화 할 수 있다. 더불어 충격시 균열이 도상 마르텐사이트(MA)와 같은 미세한 저온상에서 개시되므로 균열의 개시 측면에서 MA를 만들지 않는 것이 중요하므로 MA 조장원소인 Si, Mo등을 첨가량을 적절하게 제한하는 것이 바람직하다.
In addition, when the ductile-brittle transition temperature of the steel is lower than the use temperature, it can be said that it can be safely used as a steel having excellent low temperature toughness. Ductile-brittle transition temperatures depend primarily on the microstructure. In general, the elements that contribute to known toughness are effective in increasing upper shelf energy, but are not very effective in lowering the transition temperature. In order to lower the transition temperature, controlling the C-Mn ratio and refining the microstructure are the most effective methods. Since C-Mn is the most influential element, the C / Mn ratio control is essential to lower the transition temperature while maintaining the strength. The microstructure can lower the transition temperature when controlled in the same way as the sulfide stress cracking resistance improvement. In addition, since the crack is initiated at a minute low temperature, such as phase martensite (MA) at the time of impact, it is important not to make MA in terms of crack initiation, so it is preferable to appropriately limit the amount of addition of Si, Mo, etc., which is the MA element.

따라서, 본 발명자들은 우수한 황화물 응력균열 저항성을 확보하기 위하여 연구를 행한 결과, 우수한 황화물응력균열 저항을 얻기 위해서는 부식에 의한 수소발생량을 감소시킬 수 있는 성분제어 및 응력하에서도 쉽게 균열이 전파되지 않도록 미세조직을 제어하는 것이 필수적인 것을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.Therefore, the present inventors have conducted research to secure excellent sulfide stress cracking resistance, and as a result, in order to obtain excellent sulfide stress cracking resistance, it is possible to reduce the propagation of cracks easily under stress and component control which can reduce the amount of hydrogen generated by corrosion. It has been found that controlling tissue is essential and led to the present invention.

이하, 본 발명의 일측면인 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, one side of the present invention will be described in detail with respect to the sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness steel.

본 발명의 일측면인 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재는 중량%로, C: 0.03~0.18%, Si: 0.05~0.5%, Mn: 0.5~2.0%, Al: 0.005~0.1%, Cu: 0.15~0.5%, Ni: 0.15~1.0%, Nb: 0.01~0.05%, Ti: 0.01~0.05%, Ca: 0.001~0.003%, N: 0.001~0.01%, P: 0.012%이하, S: 0.0015%이하, C/Mn: 0.04~0.16 및 ((Nb+Ti+V)*0.1)/(C*0.01+N): 0.4~1.6, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
In one aspect of the present invention, the pressure vessel steel having excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness is% by weight, C: 0.03 to 0.18%, Si: 0.05 to 0.5%, Mn: 0.5 to 2.0%, and Al: 0.005 to 0.1. %, Cu: 0.15 to 0.5%, Ni: 0.15 to 1.0%, Nb: 0.01 to 0.05%, Ti: 0.01 to 0.05%, Ca: 0.001 to 0.003%, N: 0.001 to 0.01%, P: 0.012% or less, S: 0.0015% or less, C / Mn: 0.04-0.16 and ((Nb + Ti + V) * 0.1) / (C * 0.01 + N): 0.4-1.6, residual Fe and other unavoidable impurities.

탄소(C): 0.03~0.18중량%Carbon (C): 0.03-0.18 wt%

C는 강도를 향상시키기 위해 첨가되는 원소로 그 함량을 증가시키면 강도를 향상시킬 수 있지만, 첨가량이 증가함에 따라 펄라이트나 베이나이트 등과 같은 경도가 높은 상들의 분율이 증가하여 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성을 저해한다. 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성 향상을 위해서는 C 함량을 줄여야 하지만 C이 0.03중량% 이하이면 강도를 확보하기가 힘들고, 0.18중량%를 초과하면 충분한 인성을 확보할 수 없을 뿐만 아니라 용접성을 열화시켜 용접 구조물용강으로 바람직하지 않기 때문에 0.03~0.18중량%로 그 범위를 한정한다. 황화물응력균열 저항성과 저온인성의 관점에서는 C을 0.14중량%이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
C is an element added to improve the strength, and its content can be improved by increasing its content, but as the addition amount increases, the fraction of harder phases such as pearlite and bainite increases, so that sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness are increased. Inhibits. In order to improve sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness, it is necessary to reduce the C content, but when C is less than 0.03% by weight, it is difficult to secure the strength, and when it exceeds 0.18% by weight, sufficient toughness cannot be obtained and the weldability is deteriorated. Since it is not preferable as molten steel, the range is limited to 0.03 to 0.18 weight%. From the viewpoint of sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness, it is more preferable that C be 0.14% by weight or less.

실리콘(Si): 0.05~0.5중량% Silicon (Si): 0.05 to 0.5 wt%

Si는 탈산제로 작용하기 때문에 개재물 제어하기 위하여 첨가되는 원소이다. 본 발명에서 이러한 효과를 나타내기 위하여 0.05중량%이상 포함되는 것이 바람직하다. 반면에, 실리콘의 함량이 0.5중량%를 초과는 경우에는 MA의 형성을 조장하여 연성-취성 천이온도를 상승시키고 용접성을 저해한다. 또한, 강 중 산화개재물량을 증가시켜 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성을 감소시키는 문제점이 있다. 따라서, 상기 실리콘은 0.05~0.5중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
Si is an element added to control inclusions because it acts as a deoxidizer. In order to exhibit such an effect in the present invention, it is preferable that 0.05 wt% or more is included. On the other hand, when the content of silicon exceeds 0.5% by weight, it promotes the formation of MA to increase the soft-brittle transition temperature and inhibit the weldability. In addition, there is a problem of reducing the sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness by increasing the amount of oxidation inclusion in the steel. Therefore, the silicon is preferably contained in 0.05 to 0.5% by weight.

망간(Mn): 0.5~2.0중량%Manganese (Mn): 0.5 to 2.0 wt%

Mn은 강을 고용강화시키는데 효과적인 원소이다. 본 발명에서 이러한 효과를 나타내기 위하여 0.5중량% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 망간의 함량이 증가하면 소입성이 증가하여 강도가 증가되나 2.0중량%를 초과하는 경우에는 용접성이 저하되는 문제점가 있다. 따라서, 망간의 함량은 0.05~2.0중량% 로 포함되는 것이 바람직하다. Mn은 C에 비해 저온인성을 크게 해치지 않으면서 강도를 향상시킬 수 있는 원소이므로 Mn을 0.8중량% 이상으로 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.
Mn is an effective element to solidify the steel. In order to exhibit such an effect in the present invention, it is preferable that it is contained in an amount of 0.5 wt% or more. When the content of manganese increases, the hardenability increases to increase the strength, but when it exceeds 2.0% by weight, there is a problem in that weldability is lowered. Therefore, the content of manganese is preferably included in 0.05 to 2.0% by weight. Since Mn is an element capable of improving strength without significantly deteriorating low-temperature toughness, it is more preferable to add Mn at 0.8% by weight or more.

알루미늄(Al): 0.005~0.1중량% Aluminum (Al): 0.005 to 0.1 wt%

Al은 제강시 탈산을 위하여 필수적으로 첨가되는 원소로서, 충격흡수에너지를 개선시키며, Si과 마찬가지로 산소와 반응하여 산화물계 개재물을 형성한다. 상기 Al의 함량이 0.005중량% 미만인 경우에는 탈산이 충분히 이루어지지 않으며, 알루미늄의 함량이 0.1중량%를 초과하는 경우에는 오히려 충격인성을 저해할 뿐만 아니라 다량의 개재물을 형성하여 수소유기균열 저항성을 저해하는 문제점이 있으므로, 상기 알루미늄의 함량은 0.005~0.1중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
Al is an element that is essentially added for deoxidation during steelmaking, and improves impact absorption energy. Like Al, Al reacts with oxygen to form oxide inclusions. When the Al content is less than 0.005% by weight, deoxidation is not sufficiently achieved. When the Al content is more than 0.1% by weight, not only impairs impact toughness but also forms a large amount of inclusions, thereby inhibiting hydrogen organic cracking resistance. Since there is a problem, the aluminum content is preferably limited to 0.005 ~ 0.1% by weight.

구리(Cu): 0.15~0.5중량%Copper (Cu): 0.15-0.5 wt%

Cu는 강의 강도와 인성향상 및 부식 저항성 향상을 위해서 첨가되는 원소이다. Cu는 강중에 고용되어 강도를 향상시키고 황화수소를 포함하는 분위기 내에서 표면에 보호 피막을 형성하여 강의 부식 속도를 낮추고, 강 중으로 확산하는 수소 양을 줄여주는 역할을 하므로 0.15중량%이상 첨가하여야 한다. 그러나, Cu는 열간압연시 표면에 균열을 유발시켜 표면품질을 저해하는 원소이므로 그 상한을 0.5중량%이하로 제한하는 것이 바람직하다. 안정한 표면부식생성물 형성을 통한 수소침투 효과를 위해서는 Cu을 0.2중량%이상 첨가하는 것이 보다 바람직하다.
Cu is an element added to improve strength and toughness of a steel and to improve corrosion resistance. Cu must be added in an amount of 0.15% by weight or more because it is dissolved in steel to improve strength and to form a protective film on the surface in an atmosphere containing hydrogen sulfide, thereby lowering the corrosion rate of the steel and reducing the amount of hydrogen diffused into the steel. However, since Cu is an element that causes cracks on the surface during hot rolling and inhibits surface quality, it is preferable to limit the upper limit to 0.5% by weight or less. It is more preferable to add Cu by 0.2 wt% or more for hydrogen permeation effect through stable surface corrosion product formation.

니켈(Ni): 0.15~1.0중량%Nickel (Ni): 0.15 to 1.0 wt%

Ni은 산성용액에서 강의 부식속도를 감소시키고 강의 인성을 향상시키는 원소로 황화물 응력균열 저항성과 인성향상을 위하여 첨가되는 원소이다. 또한, Cu첨가에 따른 강의 표면균열 발생을 억제하는 역할도 한다. Cu 첨가에 따른 표면균열을 감소시키기 위해서는 Cu 첨가강의 1.0배 이상 첨가하는 것이 바람직하므로 따라서 Ni의 하한은 Cu의 하한과 마찬가지로 0.15중량% 이상으로 한다. Ni 첨가에 따른 황화물응력 균열 저항성 및 인성의 향상은 기대되지만 Ni은 고가의 원소로 강재의 가격 상승을 주도하므로 그 상한을 1.0중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
Ni is an element that reduces the corrosion rate of steel and improves the toughness of steel in acidic solution and is added for sulfide stress cracking resistance and toughness improvement. In addition, it also serves to suppress the occurrence of surface cracks in the steel due to the addition of Cu. In order to reduce surface cracks due to Cu addition, it is preferable to add 1.0 times or more of the Cu-added steel. Therefore, the lower limit of Ni is made 0.15% by weight or more, similarly to the lower limit of Cu. Although it is expected that sulfide stress cracking resistance and toughness will be improved by adding Ni, Ni is an expensive element, which leads to an increase in the price of steel, so it is preferable to limit the upper limit to 1.0% by weight.

니오븀(Nb): 0.01~0.05중량%Niobium (Nb): 0.01 to 0.05 wt%

Nb는 1200℃ 부근의 온도에서 고용되었다가 열간압연시 Nb(C,N)의 형태로 석출하여 강도를 증가시키고 강 내부로 침입한 수소의 트랩 사이트(Trap site)로 작용하여 수소가 결함으로 집중되는 것을 방해하므로 황화물 균열저항성을 향상시킨다. 또한 노멀라이징시 발생하는 재결정시 석출물이 핵생성 위치 및 페라이트 결정립 성장을 억제하여 결정립을 미세화시켜 균열전파를 억제한다. 본 발명에서 이러한 효과를 나타내기 위하여 0.01중량%이상 첨가하여야 한다. 그러나, C, N, Ti 함량과의 상관관계 및 연주조건에 따라 Nb를 포함하는 조대한 정출물들의 생성시 황화물 응력균열 발생의 기점으로 작용할 수 있으므로 그 상한은 0.05중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Nb is dissolved at a temperature of around 1200 ° C and precipitates in the form of Nb (C, N) during hot rolling to increase the strength and acts as a trap site of hydrogen which has entered the steel, Thereby improving sulfide cracking resistance. In addition, the precipitate upon recrystallization generated during normalizing suppresses the nucleation site and ferrite grain growth, thereby refining the crystal grains and suppressing crack propagation. In order to exhibit such an effect in the present invention, 0.01% by weight or more should be added. However, the upper limit should be limited to 0.05% by weight or less since it may act as a starting point for the generation of sulfide stress cracks in the production of coarse crystals containing Nb depending on the correlation with the C, N and Ti contents and the playing conditions. Do.

티타늄(Ti): 0.01~0.05 중량% Titanium (Ti): 0.01 ~ 0.05 wt%

Ti은 탄화물이나 질화물을 형성하는 원소로서 재가열시 오스테나이트 상의 결정립 성장을 억제하므로 최종적으로 미세한 균질의 페라이트를 형성시키는 역할을 하므로 저온인성을 향상시키는 원소이다. 본 발명의 이러한 효과를 나타내기 위하여 0.01중량% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 미세하게 분산된 Ti(C, N) 석출물은 강력한 수소 트랩 사이트(trap site)로 작용하여 수소의 확산계수를 감소시키므로 황화물 응력균열 저항성을 증가시킨다. 그러나 첨가량이 증가하게 되면 Ti 이 강중의 N과 전부 반응하여 저온인성에 효과가 있는 Nb(C, N) 석출물 형성을 방해하므로 오히려 저온인성을 저해한다 따라서 그 상한을 0.05중량%이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Ti is an element which forms carbide or nitride and inhibits crystal growth of austenite phase during reheating, and ultimately serves to form fine homogeneous ferrite, which is an element for improving low-temperature toughness. In order to exhibit such an effect of the present invention, it is preferable to include 0.01 wt% or more. The finely dispersed Ti (C, N) precipitate acts as a strong hydrogen trap site to reduce the diffusion coefficient of hydrogen, thereby increasing sulfide stress cracking resistance. However, if the added amount is increased, Ti reacts with N in the steel and prevents formation of Nb (C, N) precipitates that are effective at low temperature toughness. Therefore, the low temperature toughness is inhibited. Therefore, limiting the upper limit to 0.05% by weight or less desirable.

칼슘(Ca): 0.001~0.003중량%Calcium (Ca): 0.001-0.003 wt%

Ca는 MnS 개재물을 구상화시키는 역할을 한다. MnS는 용융점이 낮은 개재물로 압연시 연신되어 수소 균열의 기점으로 작용한다. 첨가된 Ca은 MnS와 반응하여 MnS 주위를 둘러싸게 되므로 MnS의 연신을 방해한다. 이러한 Ca의 MnS구상화 작용은 S 양과 밀접한 관계가 있으나 구상화 효과가 나타나기 위해서는 0.001중량%이상 첨가되어야 한다. Ca은 휘발성이 커 수율이 낮은 원소로 제공공정에서 발생되는 부하를 고려하여 그 상한을 0.003중량%이하로 제한하는 것이 바람직하다. 따라서 Ca의 함량은 0.001~0.003중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
Ca serves to shape the MnS inclusions. MnS is an inclusion with a low melting point and is stretched when rolled to serve as a starting point of hydrogen cracking. The added Ca reacts with MnS and surrounds MnS, which interferes with the stretching of MnS. The MnS spheroidization effect of Ca is closely related to the amount of S, but in order to exhibit the spheroidization effect, it should be added at least 0.001% by weight. Ca is an element having a low yield due to its high volatility, and it is preferable to limit the upper limit to 0.003 wt% or less in consideration of the load generated in the providing process. Therefore, the content of Ca is preferably included in 0.001 ~ 0.003% by weight.

질소(N): 0.001~0.01중량%Nitrogen (N): 0.001 to 0.01 wt%

N은 강 중에서 공업적으로 완전히 제거하는 것이 어렵기 때문에 제조공정에서 그 부하를 허용할 수 있는 범위인 0.001중량%를 하한으로 한다. N은 Al, Ti, Nb, V등과 질화물을 형성하여 오스테나이트 결정립성장을 방해하여 인성 향상 및 강도향상에 도움을 주지만, 그 함유량이 0.01중량%를 초과하여 과도하게 함유되는 경우에는 고용상태의 N이 존재하고 이들 고용상태의 N은 인성에 악영향을 미치므로 그 범위를 0.001~0.01중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
Since N is difficult to completely remove industrially from steel, N is made into the lower limit 0.001 weight% which is the range which can accept the load in a manufacturing process. N forms nitrides with Al, Ti, Nb, V, etc., which hinders austenite grain growth, thereby improving toughness and improving strength, but when the content is excessively contained exceeding 0.01% by weight, N in solid state And N in these solid solution states adversely affect the toughness, so the range is preferably included in the range of 0.001 to 0.01 wt%.

본 발명의 강재는 압력용기용 강재로 사용할 수 있으므로 이를 고려할 경우 하기 C, Mn, Nb, Ti, V 및 N의 원소들의 함량은 다음의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
Since the steel of the present invention can be used as a steel for pressure vessels, in consideration of this, the contents of the following C, Mn, Nb, Ti, V, and N elements preferably satisfy the following relationship.

C/Mn: 0.04~0.16C / Mn: 0.04 ~ 0.16

C 과 Mn은 강의 강도와 인성에 가장 큰 영향을 미치는 원소들이다. 강도 향상을 위해서는 이들 원소를 증가시키는 것이 바람직하지만, 인성의 경우는 이 두 원소의 비율에 따라 크게 달라진다. C/Mn 값이 0.04미만인 경우에는 강의 인장강도가 400MPa 이하로 낮아 사용이 어려우므로 C/Mn의 하한을 0.04로 제한하는 것이 바람직하다. 반면에 C/Mn의 비가 0.16을 초과하는 경우에는 강의 연성-취성 천이온도가 -10℃이상이 되어 저온에서 사용할 수 없다. 따라서 인장강도 400MPa 이상이고 연성-취성 천이온도가 -10℃이하인 압력용기용 강을 제조하기 위해서는 C/Mn의 비를 0.04~0.16범위로 제한하는 것이 바람직하다.
C and Mn are the elements that have the greatest influence on the strength and toughness of the steel. In order to improve the strength, it is desirable to increase these elements, but the toughness depends greatly on the ratio of these two elements. If the C / Mn value is less than 0.04, the tensile strength of the steel is less than 400 MPa, which makes it difficult to use, so it is preferable to limit the lower limit of C / Mn to 0.04. On the other hand, when the C / Mn ratio exceeds 0.16, the ductile-brittle transition temperature of the steel becomes more than -10 ° C and thus cannot be used at low temperatures. Therefore, in order to manufacture a pressure vessel steel having a tensile strength of 400 MPa or more and a ductile-brittle transition temperature of -10 ° C. or less, it is preferable to limit the ratio of C / Mn to 0.04 to 0.16.

((Nb+Ti+V)*0.1)/(C*0.01+N) : 0.4~1.6((Nb + Ti + V) * 0.1) / (C * 0.01 + N): 0.4 ~ 1.6

Nb, Ti 및 V은 압연중 또는 열처리중에 미세석출물을 형성하는 원소로, 이들 원소 첨가시 미세석출물에 의해 강도상승 및 결정립미세화로 인한 인성을 향상시키는데 유용한 원소이다. 또한, 미세석출물이 강 내부에 균일하게 분포시 강 내부의 수소를 트랩시켜 수소가 결함부로 집중되는 현상을 방해하여 황화물 응력균열 저항성을 향상시킨다. 이러한 미세석출물의 효과를 이용하기 위해서는 석출물을 형성하는 원소인 C, N 첨가량과 비율이 적절해야 한다. 즉 ((Nb+Ti+V)*0.1)/(C*0.01+N) 값이 0.4 미만인 경우에는 과잉 C, N 상황이 되므로 오히려 인성을 하락시키므로 그 하한을 0.4로 제한하는 것이 바람직 하고, 그 값이 1.6를 초과하는 경우에는 Nb, Ti, V 첨가량이 과잉으로 석출물이 조대하게 형성하여 강도나 인성향상에 도움이 되지 않고 오히려 인성을 하락시키는 원인이 되므로 상한을 1.6으로 제한하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 ((Nb+Ti+V)*0.1)/(C*0.01+N)은 0.4~1.6로 포함되는 것이 바람직하다.
Nb, Ti, and V are elements that form fine precipitates during rolling or heat treatment, and are useful for improving the toughness due to the increase in strength and grain refinement by the fine precipitates when these elements are added. In addition, when fine precipitates are uniformly distributed in the steel, it traps hydrogen in the steel, thereby preventing the concentration of hydrogen into defects, thereby improving sulfide stress cracking resistance. In order to take advantage of such microprecipitates, the amount and ratio of C and N addition elements, which form precipitates, must be appropriate. In other words, when the value of ((Nb + Ti + V) * 0.1) / (C * 0.01 + N) is less than 0.4, the excess C and N conditions are reduced, so the toughness is lowered. Therefore, the lower limit is preferably 0.4. If the value exceeds 1.6, it is preferable to limit the upper limit to 1.6 because the amount of Nb, Ti, and V added is excessively formed, resulting in coarse precipitates, which do not help to improve strength or toughness, but rather lower the toughness. Therefore, it is preferable that ((Nb + Ti + V) * 0.1) / (C * 0.01 + N) is contained in 0.4-1.6.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
The remainder of the present invention is iron (Fe). However, in the ordinary manufacturing process, impurities which are not intended from the raw material or the surrounding environment may be inevitably incorporated, so that it can not be excluded. These impurities are not specifically mentioned in this specification, as they are known to any person skilled in the art of manufacturing.

다만, 그 중 인 및 황은 일반적으로 많이 언급되는 불순물이기 때문에 이에 대하여 간략히 설명하면 다음과 같다.
However, since phosphorus and sulfur are generally referred to as impurities, a brief description thereof is as follows.

인(P): 0.012중량% 이하Phosphorus (P): 0.012 wt% or less

P는 제강중 필연적으로 강중에 포함되는 원소로 용접성 및 인성을 저해할 뿐만 아니라 응고시 슬라브 중심부 및 오스테나이트 결정립계에 쉽게 편석되는 원소로 저온 인성 및 수소유기균열 저항성을 저해하므로 그 함량을 최소화하는 것이 바람직하나, 제강공정상 발생되는 부하를 고려하여 그 함량을 0.012중량%이하로 한정하는 것이 바람직하다.
P is an element that is inevitably included in steel during steelmaking, and not only inhibits weldability and toughness but also easily segregates at the center of slab and austenite grain boundary during solidification. Preferably, in consideration of the load generated in the steelmaking process, it is preferable to limit the content to 0.012% by weight or less.

황(S): 0.0015중량% 이하 Sulfur (S): 0.0015 wt% or less

S는 불순물 원소이며 일반적으로 Mn과 반응하여 MnS를 형성함으로써 압연시 연신되어 수소유기균열 발생의 기점으로 작용할 뿐만 아니라 저온인성을 저해한다. 따라서 S는 가능한 줄이는 것이 바람직하나, S 제거를 위한 공정제약 등의 원인으로 그 범위를 0.0015중량% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.
S is an impurity element and generally reacts with Mn to form MnS, which is elongated during rolling to act as a starting point for generating hydrogen organic cracks and to inhibit low temperature toughness. Therefore, it is preferable to reduce S as much as possible, but it is preferable to limit the range to 0.0015 wt% or less due to process constraints for S removal.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 성분계를 만족함으로써, 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재를 제공할 수 있다. 다만, 하기 설명하는 Cr, Mo, W 및 V 중 1종 이상을 추가로 포함할 경우 본 발명의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
According to one aspect of the present invention, by satisfying the component system, it is possible to provide a pressure vessel steel material excellent in sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness. However, when one or more of Cr, Mo, W and V described below may be further included, the effect of the present invention may be further improved.

크롬(Cr): 0.05~0.5중량%Chromium (Cr): 0.05-0.5 wt%

Cr은 강의 소입성을 증가시켜 강도를 높이는 역할 뿐만 아니라 강의 부식속도를 저하시켜 수소발생량을 감소시키는 역할을 하는 원소이다. 강도 상승 및 수소유기균열 저항성 향상의 효과를 위해서는 0.05중량%이상 첨가하여야 한다. 크롬의 함량이 많아질수록, 강도는 상승하지만, 0.5중량%를 초과하는 경우에는 강의 인성이 저해되므로 그 상한을 0.5중량%이하로 제한하는 것이 바람직하다. 따라서, 크롬의 함량은 0.05~0.5중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
Cr plays a role not only to increase the strength of the steel by increasing the incombustibility of the steel, but also to reduce the corrosion rate of the steel, thereby reducing the amount of hydrogen generated. To increase the strength and improve the hydrogen organic cracking resistance, it should be added at least 0.05% by weight. As the content of chromium increases, the strength increases, but when the content exceeds 0.5% by weight, the toughness of the steel is inhibited, so the upper limit is preferably limited to 0.5% by weight or less. Therefore, the content of chromium is preferably contained in 0.05 to 0.5% by weight.

몰리브덴(Mo): 0.05~0.3중량%Molybdenum (Mo): 0.05-0.3 wt%

Mo도 Cr과 마찬가지로 강도 및 수소유기균열 저항성을 향상시키는 역할을 하는 원소로 Cr에 비해 소입성이 크므로 그 효과는 Cr에 비하여 높다. Mo 첨가에 따른 효과를 얻기 위해서는 0.05중량%이상 첨가하여야 하며, 0.3중량%를 초과하는 경우에는 경제성이 좋지 않고, 경도가 매우 높은 MA 생성이 용이하여 저온인성 및 황화물 응력균열 저항성을 저해하므로 그 상한은 0.3중량%이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Mo, like Cr, is an element that improves strength and resistance to hydrogen organic cracking. Mo is harder than Cr, so the effect is higher than that of Cr. In order to obtain the effect of Mo addition, it should be added at least 0.05% by weight. If it exceeds 0.3% by weight, the economical efficiency is not good, and the hardness is very easy to form MA, and the upper limit of low temperature toughness and sulfide stress crack resistance is inhibited. Silver is preferably limited to 0.3% by weight or less.

텅스텐(W): 0.05~0.3중량%Tungsten (W): 0.05-0.3 wt%

W은 산성용액에서 강의 부식속도를 저하시키는 원소로 W 첨가시 부식속도 저하로 인해 수소 발생량이 감소하여 강재내부로 침입하는 수소량을 감소시켜 황화물 응력균열 저항성을 향상시킨다. 강의 부식속도를 감소시키기 위해서는 0.05중량%이상 첨가되어야 한다. W의 첨가에 따른 내식성을 증가는 예상되나, W은 중금속으로 강의 비중을 증가시킬 뿐만 아니라 가격 또한 상승시키므로 그 상한은 0.3중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
W is an element that lowers the corrosion rate of steel in acidic solution. When W is added, the amount of hydrogen generated decreases due to the decrease in corrosion rate, thereby reducing the amount of hydrogen that penetrates into the steel, thereby improving resistance to sulfide stress cracking. In order to reduce the corrosion rate of steel, it should be added more than 0.05% by weight. Corrosion resistance is expected to increase with the addition of W, but W is not only an increase in the specific gravity of steel as a heavy metal, but also an increase in price, so the upper limit is preferably limited to 0.3 wt% or less.

바나듐(V): 0.01~0.05중량% Vanadium (V): 0.01% to 0.05% by weight

V은 강 중에 N의 양이 충분히 존재할 경우에는 VN가 형성되기도 하지만, 일반적으로 VC의 형태로 페라이트 영역에서 석출한다. 오스테나이트-페라이트로 변태 시에 공석 탄소 농도를 낮추고, VC가 시멘타이트 형성을 위한 핵 생성 장소를 제공한다. 그러므로, 입계에 Fe3C가 연속적으로 형성되기보다는 불연속적인 구조의 형태를 가지게 되어 황화물 응력균열에 대한 저항성을 증가시킨다. 본 발명에서 이러한 효과를 나타내기 위하여 0.01중량%이상 첨가되어야 한다. 반면에, 0.05중량%를 초과하는 경우에는 조대한 V 석출물이 형성되어 인성을 저해할 뿐만 아니라 강 중 수소집적사이트가 되어 수소유기균열에 대한 저항성을 떨어뜨린다. 따라서, 바나듐의 함량은 0.01~0.05중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
When the amount of N is sufficiently present in the steel, VN is formed, but it generally precipitates in the form of VC in the ferrite region. The vacancy carbon concentration at the time of transformation to austenite-ferrite is lowered, and VC provides a nucleation site for cementite formation. Therefore, rather than continuously forming Fe 3 C at the grain boundary has a form of a discontinuous structure to increase the resistance to sulfide stress cracking. In order to exhibit this effect in the present invention, it should be added at least 0.01% by weight. On the other hand, when the content exceeds 0.05% by weight, coarse V precipitates are formed to inhibit toughness and become hydrogen accumulation sites in steel, thereby lowering resistance to hydrogen organic cracks. Therefore, the content of vanadium is preferably included in 0.01 to 0.05% by weight.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 성분계를 만족함으로써, 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재를 제공할 수 있다. 상기 강재의 미세조직은 20% 이상 침상페라이트 및 잔부 페라이트를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, by satisfying the component system, it is possible to provide a pressure vessel steel material excellent in sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness. The microstructure of the steel may include more than 20% acicular ferrite and the balance ferrite.

이하, 본 발명의 다른 일측면인 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a pressure vessel steel material having excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness, which is another aspect of the present invention, will be described in detail.

본 발명의 다른 일측면인 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재의 제조방법은 중량%로, C: 0.03~0.18%, Si: 0.05~0.5%, Mn: 0.5~2.0%, Al: 0.005~0.1%, Cu: 0.15~0.5%, Ni: 0.15~1.0%, Nb: 0.01~0.05%, Ti: 0.01~0.05%, Ca: 0.001~0.003%, N: 0.001~0.01%, P: 0.012%이하, S: 0.0015%이하, C/Mn: 0.04~0.16 및 ((Nb+Ti+V)*0.1)/(C*0.01+N): 0.4~1.6, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열하는 단계, 상기 재가열된 슬라브를 조압연하는 단계, 상기 조압연된 강재를 850~950℃의 마무리온도로 열간마무리압연하는 단계, 상기 열간마무리압연된 강재를 공냉한 후, 노멀라이징 열처리 하는 단계 및 상기 노멀라이징 열처리된 강재를 냉각하는 단계를 포함한다.
In another aspect of the present invention, a method for manufacturing a pressure vessel steel having excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness is% by weight, C: 0.03 to 0.18%, Si: 0.05 to 0.5%, Mn: 0.5 to 2.0%, and Al. : 0.005 to 0.1%, Cu: 0.15 to 0.5%, Ni: 0.15 to 1.0%, Nb: 0.01 to 0.05%, Ti: 0.01 to 0.05%, Ca: 0.001 to 0.003%, N: 0.001 to 0.01%, P: 0.012% or less, S: 0.0015% or less, C / Mn: 0.04-0.16 and ((Nb + Ti + V) * 0.1) / (C * 0.01 + N): 0.4-1.6, balance Fe and other unavoidable impurities Reheating the slab, roughly rolling the reheated slab, hot-rolling the roughly rolled steel to a finishing temperature of 850 ° C to 950 ° C, followed by air cooling the hot-rolled steel material, and then normalizing heat treatment. And cooling the normalized heat treated steel.

재가열 단계Reheat step

상술한 성분계를 만족하는 슬라브를 1050~1250℃에서 재가열하는 것이 바람직하다. 본 발명에 의하면, 재가열시 확산에 의하여 슬라브상에 존재하는 Mn과 P 편석부가 완화되는데, 재가열 온도가 낮을 경우 확산이 충분히 일어나지 않으므로 Mn, P 등의 편석이 남아있게 되므로 저온인성 및 수소유기균열 저항성을 해치게 된다. 또한 Nb가 첨가된 강의 경우 강중에 첨가된 Nb 는 재가열시 충분히 고용되어 압연이나 열처리중 미세석출함으로써 강도 및 저온인성을 향상시킨다. 따라서 슬라브내 편석의 완화 및 Nb를 고용시키기 위해 재가열 온도의 하한을 1050℃ 로 제한하는 것이 바람직하다. 가열온도가 높으면 편석부의 완화나 Nb의 고용은 용이하나 동시에 오스테나이트의 결정립 크기로 증가하므로 저온인성이 나빠진다. 그러므로 우수한 저온인성을 얻기 위해서는 상한을 1250℃로 제한하는 것이 바람직하다.
It is preferable to reheat the slab which satisfies the above-mentioned component system at 1050-1250 degreeC. According to the present invention, Mn and P segregation on the slab are relaxed by diffusion during reheating. When the reheating temperature is low, diffusion does not sufficiently take place, so segregation of Mn and P remains, It will damage the resistance. In case of Nb added steel, Nb added to steel is sufficiently solidified during reheating and fine precipitation during rolling or heat treatment improves strength and low temperature toughness. Therefore, it is desirable to limit the lower limit of the reheating temperature to 1050 ° C in order to alleviate segregation in the slab and to employ Nb. When the heating temperature is high, the relaxation of the segregation part and the solidification of Nb are easy, but at the same time, the grain size of the austenite is increased, and the low temperature toughness is deteriorated. Therefore, in order to obtain excellent low temperature toughness, it is preferable to limit the upper limit to 1250 캜.

조압연Rough rolling 단계 step

결정립 미세화를 위해서는 조압연시 오스테나이트 재결정을 충분히 일으킬 수 있는 압연온도와 압하율이 필요하다. 특히 조압연 최종 3 패스의 재결정율이 최종 결정립 크기를 결정하는 가장 중요한 인자이므로 조압연 종료온도 및 최종 3패스의 압하율 제어가 필요하다. 조압연 종료온도의 상한은 1100℃로 제한한다. 1100℃를 초과하는 경우에는 재결정은 쉽게 일어나지만 조압연 종료 후 사상압연까지 공냉 대기 시간이 길어지므로 오스테나이트 결정립이 성장하여 결정립 조대화를 유발한다. 반면에 조압연 종료온도가 1000℃미만인 경우에는 높은 압하율에서도 부분 재결정이 발생하여 불균일한 크기의 오스테나이트가 형성되므로 인성이 떨어진다. 따라서 조압연 종료온도는 1000℃~1100℃로 제한하는 것이 바람직하다.Grain refinement requires a rolling temperature and a reduction ratio that can sufficiently cause austenite recrystallization during rough rolling. In particular, since the recrystallization rate of the final three passes of rough rolling is the most important factor determining the final grain size, it is necessary to control the rough rolling end temperature and the reduction rate of the final three passes. The upper limit of the rough rolling end temperature is limited to 1100 ° C. When the temperature exceeds 1100 ° C, recrystallization easily occurs, but since the air-cooling waiting time increases from finishing rough finishing to finishing rolling, austenite grains grow and cause grain coarsening. On the other hand, when the rough rolling end temperature is less than 1000 ℃, partial recrystallization occurs even at a high rolling rate, the toughness is inferior because a non-uniform size of austenite is formed. Therefore, it is preferable to limit rough rolling end temperature to 1000 degreeC-1100 degreeC.

재결정 현상은 압연온도뿐만 아니라 압하율과도 관계가 있다. 압연온도가 낮아질수록 재결정을 발생시키기 위해 필요한 압하율은 높아진다. 따라서 압연온도가 낮아지는 조압연중 최종 3 패스의 압하율이 패스당 10%미만인 경우에는 결정립 미세화를 위한 충분한 재결정을 일어나지 않는다. 따라서, 조압연 압연 패스 중 최종 3패스의 패스당 압하율은 10% 이상으로 제한하는 것이 바람직하다.
The recrystallization phenomenon is related not only to the rolling temperature but also to the reduction ratio. The lower the rolling temperature, the higher the reduction ratio required to generate recrystallization. Therefore, when the rolling reduction rate of the last three passes during rough rolling at which the rolling temperature is lowered is less than 10% per pass, sufficient recrystallization for grain refinement does not occur. Therefore, it is preferable to limit the rolling reduction per pass of the last three passes among the rough rolling passes to 10% or more.

열간마무리압연단계Hot Finish Rolling Step

열간마무리압연시 결정립내부에 변형대가 형성되고 이들 변형대가 상변태시 결정립 핵생성 사이트(Site)로 작용하므로 열간마무리압연시 보다 많은 변형대를 형성하는 것이 결정립 미세화에 유리하다. 보다 많은 변형대를 형성하기 위해서는 압연온도가 낮은 것이 유리하므로 사상압연 개시온도를 950℃ 이하로 제한한다. 950℃를 초과하는 경우에는 마무리압연시 가해진 변형에너지가 고온에서 사라져 버리므로 에너지 누적이 일어나지 않아 결정립 미세화에 큰 영향을 미치지 않는다. 따라서, 온도가 낮아질수록 변형에너지의 누적은 유리하나, 설비의 제약사 압하율을 줄여야 하므로 그 효과는 상쇄될 뿐만 아니라 오스테나이트와 페라이트 2상역 구상에서 압연시 역효과가 발생한다. 따라서 열간마무리압연온도는 850℃이상으로 한정하는 것이 바람직하다.
Deformation zones are formed in the grains during hot finishing rolling, and these deformation zones act as grain nucleation sites during phase transformation, and thus it is advantageous to form more strain zones during hot finishing rolling. In order to form more deformation zones, it is advantageous that the rolling temperature is low, so the finishing rolling start temperature is limited to 950 ° C or less. If the temperature exceeds 950 ° C, the strain energy applied during finishing rolling disappears at a high temperature, so that energy accumulation does not occur and thus does not significantly affect grain refinement. Therefore, as the temperature decreases, the accumulation of strain energy is advantageous, but the effect of reducing the pharmaceutical reduction ratio of the equipment is not only canceled, but also adverse effects occur during rolling in the austenite and ferrite two-phase spheres. Therefore, it is preferable to limit hot finishing rolling temperature to 850 degreeC or more.

공냉단계Air cooling step

상기 열간마무리압연된 강재를 100℃이하까지 공냉하는 것이 바람직하다. 상기 공냉온도가 100℃를 초과하는 경우에는 후술하는 단계인 노멀라이징을 행하기 위하여 강재를 절단하고 이송하는 단계에서 고온에 의한 설비수명 단축 및 안전사고의 위험이 있다.
It is preferable to air-cool the hot finished rolled steel to 100 ° C or less. If the air cooling temperature exceeds 100 ℃ there is a risk of shortening the life of the facility due to high temperatures and safety accidents in the step of cutting and transporting the steel in order to perform the normalizing step to be described later.

노멀라이징Normalizing

노멀라이징시 강재의 중심부까지 오스테나이트 변태가 완전히 일어날 수 있는 시간이 필요하며 그 시간은 강재의 두께(t, ㎜)에 따라 변화하므로 노멀라이징 시간은 하기의 계산식을 따라 결정한다. When normalizing, the time required for complete austenite transformation to the center of the steel is required. Since the time varies depending on the thickness of the steel (t, mm), the normalizing time is determined according to the following formula.

Time = 1.3*t +(10~30분) ------------------------------------식 1)
Time = 1.3 * t + (10 ~ 30 minutes) ------------------------------------ Equation 1 )

냉각단계Cooling stage

노멀라이징 후 공냉하는 것이 일반적인 노멀라이징 열처리강 제조공정이나, 이때 형성되는 페라이트와 퍼얼라이트 이상조직에서는 충분한 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성을 얻을 수 없으므로 본 발명에서는 노멀라이징 후 수냉을 통하여 강재를 가속냉각시킨다. 미세한 결정립을 가진 균일 단상 조직을 얻기 위해서는 Ar3 온도 이상에서 냉각이 개시되어야 하므로 발명강의 Ar3 온도를 감안하여 냉각개시 온도를 810℃ 이상으로 한정하는 것이 바람직하다.
Air cooling after normalization is a general normalized heat-treated steel manufacturing process, but in the above-described ferrite and perlite abnormalities, sufficient sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness cannot be obtained, so in the present invention, the steel is accelerated and cooled through water cooling after normalizing. In order to obtain a uniform single-phase structure having fine grains, cooling should be started at an Ar3 temperature or higher. Therefore, it is preferable to limit the cooling start temperature to 810 ° C or higher in consideration of the Ar3 temperature of the inventive steel.

단상조직을 얻기 위해서는 페라이트 변태종료온도 보다 냉각종료온도가 낮아야 한다. 즉, 수냉에서 변태온도가 종료되어 하며, 그렇지 않은 경우에는 수냉 후 공냉시 미변태된 오스테나이트들이 펄라이트로 변태하므로 저온인성 및 수소유기균열 저항성을 저해한다. 따라서, 일반적으로 탄소강의 변태종료온도인 550℃이하로 냉각종료온도를 제한하는 것이 바람직하다. 냉각속도와 연관이 있지만 변태종료온도가 250℃ 미만인 경우에는 MA가 생성되어 오히려 저온인성이 저해되므로 냉각종료온도의 하한은 250℃로 제한한다. 따라서, 냉각종료온도는 250~550℃로 한정하는 것이 바람직하다.
In order to obtain a single-phase structure, the cooling end temperature must be lower than the ferrite transformation end temperature. In other words, the transformation temperature is terminated in water cooling, otherwise the untransformed austenite is transformed into pearlite when air-cooled after cooling, thereby inhibiting low temperature toughness and hydrogen organic crack resistance. Therefore, it is generally desirable to limit the cooling end temperature to 550 ° C. or less, which is the transformation end temperature of the carbon steel. Although it is related to the cooling rate, if the transformation end temperature is less than 250 ° C., the lower end of the cooling end temperature is limited to 250 ° C. because MA is generated and the low temperature toughness is inhibited. Therefore, the cooling end temperature is preferably limited to 250 ~ 550 ℃.

냉각속도 조절을 통하여 미세조직을 제어할 수 있다. 아결정립계를 가진 침상페라이트를 생성시키기 위해서는 냉각속도를 적정범위에서 제어하여야 한다. 미세조직은 적정냉각속도는 강의 하기 식 2에 기재한 Ceq값과 밀접한 관계가 있다. Ceq가 높을수록 작은 냉각속도에서도 베이나이트가 쉽게 생성되고, Ceq가 낮을수록 침상페라이트 형성을 위해서 높은 냉각속도가 필요하다. 그러므로 침상페라이트 분율을 제어하기 위해서는 강의 Ceq에 따라서 냉각속도를 제어하여야 한다. 냉각속도/Ceq 가 15℃/s미만인 경우에는 조직에서 충분한 분율의 침상 페라이트를 형성할 수 없다. 반면에, 냉각속도/Ceq 가 25℃/s를 초과하는 경우에는 베이나이트가 생성되므로 오히려 황화물 응력균열 저항성 및 인성을 저해한다. 따라서, 냉각속도/Ceq는 15~25℃/s로 제한하는 것이 바람직하다. The microstructure can be controlled by adjusting the cooling rate. In order to produce acicular ferrite having a grain boundary, the cooling rate must be controlled in an appropriate range. The optimum cooling rate of the microstructure is closely related to the Ceq value described in Equation 2 below. The higher the Ceq, the easier bainite is produced even at a lower cooling rate. The lower the Ceq, the higher the cooling rate is required for the formation of acicular ferrite. Therefore, in order to control the acicular ferrite fraction, the cooling rate should be controlled according to the Ceq of the steel. If the cooling rate / Ceq is less than 15 ℃ / s can not form a sufficient fraction of acicular ferrite in the tissue. On the other hand, when the cooling rate / Ceq exceeds 25 ° C / s, bainite is produced, rather inhibiting sulfide stress cracking resistance and toughness. Therefore, the cooling rate / Ceq is preferably limited to 15-25 ° C / s.

Ceq = C +Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15 -------------------------식 2)
Ceq = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Cu + Ni) / 15 ------------------------- Equation 2)

더불어, 상기 강재를 550~650℃의 온도에서 소둔 열처리하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 소둔 열처리온도가 550℃미만인 경우에는 노멀라이징 후 발생한 잔류응력을 제거하기 어렵고, 650℃ 초과를 하는 경우에는 급격한 강재의 강도 및 인성의 저하가 발생하기 때문이다. 또한, 소둔열처리 시간은 10~90분으로 제한하는데 그 이유는 상기 기준 시간보다 짧을 경우에는 잔류응력 제거가 어렵고, 상기기준 시간보다 길 경우에는 급격한 강재의 강도 및 인성의 저하가 발생하기 때문이다.
In addition, the steel material may further include the annealing heat treatment at a temperature of 550 ~ 650 ℃. If the annealing heat treatment temperature is less than 550 ℃, it is difficult to remove the residual stress generated after normalizing, and if the annealing heat treatment temperature is higher than 650 ℃, a sudden decrease in strength and toughness of the steel material occurs. In addition, the annealing heat treatment time is limited to 10 to 90 minutes because it is difficult to remove the residual stress when the reference time is shorter, and when the length is longer than the reference time, a sudden decrease in strength and toughness of the steel material occurs.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to illustrate the invention in more detail and not to limit the scope of the invention. The scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims and the matters reasonably inferred therefrom.

(실시예)(Example)

하기 표 1에 기재된 성분계를 만족하는 발명예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 6은 연속주조를 이용하여 강슬라브를 제조한 후 하기 표 2의 조건을 만족하는 제조방법에 의하여 압력용기용 강재를 제조하였다. Inventive Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 6 satisfying the component systems shown in Table 1 are then manufactured by using a continuous casting to produce a steel slab for the pressure vessel by a manufacturing method that satisfies the conditions of Table 2 below. It was.

Figure 112011104688496-pat00001
Figure 112011104688496-pat00001

상기 표 1에 기재된 성분계를 만족하는 발명예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 6을 하기의 표 2와 같이 재가열 한 후, 열간마무리압연을 행하고 공냉시켜 30㎜두께의 강재를 제조하고, 제조된 강재를 60분간 노멀라이징 한 후, 수냉시켰다.
After reheating Inventive Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 6 satisfying the component systems described in Table 1 as shown in Table 2 below, hot-rolled rolling was performed and air-cooled to prepare steel materials having a thickness of 30 mm, and manufactured steel materials. After normalizing 60 minutes, it was water-cooled.

No.No. 가열온도(℃)Heating temperature (℃) 조압연 종료온도(℃)Rough rolling end temperature (℃) 열간마무리압연 개시온도(℃)Hot Finish Rolling Start Temperature (℃) 노멀라이징 온도(℃)Normalizing Temperature (℃) 냉각개시온도(℃)Cooling start temperature (℃) 냉각종료온도(℃)Cooling end temperature (℃) 냉각속도/Ceq(℃/s)Cooling Rate / Ceq (℃ / s) 발명예1Inventory 1 11201120 10501050 950950 900900 850850 485485 1818 발명예2Inventive Example 2 11541154 10801080 950950 890890 840840 450450 19.519.5 발명예3Inventory 3 11801180 10801080 950950 900900 850850 500500 17.217.2 발명예4Honorable 4 11981198 10901090 940940 920920 860860 420420 20.820.8 발명예5Inventory 5 11001100 10301030 940940 890890 850850 550550 17.117.1 발명예6 Inventory 6 11391139 10501050 930930 900900 850850 380380 22.422.4 발명예7Honorable 7 11901190 10701070 930930 910910 830830 510510 18.418.4 발명예8Inventive Example 8 11501150 10401040 950950 890890 860860 480480 17.617.6 발명예9Proposition 9 11201120 10101010 950950 910910 870870 430430 20.520.5 발명예
10
Honor
10
11351135 10401040 920920 890890 830830 390390 22.522.5
발명예
11
Honor
11
11701170 10501050 910910 900900 840840 470470 19.819.8
발명예
12
Honor
12
11301130 10001000 870870 920920 840840 500500 18.418.4
발명예
13
Honor
13
11001100 10101010 880880 910910 830830 520520 18.818.8
발명예
14
Honor
14
11201120 10301030 880880 900900 850850 470470 20.420.4
발명예
15
Honor
15
11351135 10301030 890890 890890 820820 380380 23.723.7
비교예1Comparative Example 1 11501150 10501050 930930 890890 850850 550550 16.416.4 비교예2Comparative Example 2 11451145 10301030 940940 900900 830830 500500 15.115.1 비교예3Comparative Example 3 11501150 10201020 980980 920920 860860 460460 19.519.5 비교예4Comparative Example 4 12081208 11001100 10001000 890890 850850 450450 17.617.6 비교예5Comparative Example 5 11981198 10801080 980980 900900 830830 400400 18.518.5 비교예6Comparative Example 6 11001100 10501050 950950 910910 840840 510510 17.317.3 비교예7Comparative Example 7 11501150 10301030 980980 890890 750750 450450 16.216.2 비교예8Comparative Example 8 11201120 950950 900900 900900 850850 490490 16.516.5 비교예9Comparative Example 9 11501150 10301030 950950 890890 800800 630630 13.413.4 비교예
10
Comparative Example
10
12701270 11201120 10301030 890890 830830 400400 21.421.4
비교예
11
Comparative Example
11
11501150 10401040 10101010 900900 750750 550550 12.412.4
비교예
12
Comparative Example
12
12201220 11301130 10301030 960960 880880 540540 17.617.6
비교예
13
Comparative Example
13
10601060 960960 850850 950950 890890 450450 21.721.7
비교예
14
Comparative Example
14
11901190 10501050 930930 780780 700700 600600 11.711.7

상기와 같이 제조된 발명예 및 비교예에 대하여 후강판으로부터 시험편을 제조하여 황화물 균열 저항성 및 인성을 평가하여 연성-취성 천이온도와 샤피에너지를 측정하였다. 황화물 응력 균열 저항성은 일정 하중 시험(Constant load test)를 NACE standard TM-0177에 따라 평가하였으며, 이때 가해준 응력은 실제 항복응력의 80%를 가하였으며, 720시간 동안 파단이 일어나지 않으며 통과, 그 전에 파단이 일어나면 불합격으로 평가하였다. 저온인성은 0℃에서부터 -80℃까지 V노치를 갖는 시편을 샤르피 충격시험을 행하여 얻은 충격에너지 값으로 연성-취성 천이온도를 계산하였고, -20℃ 샤피 충격에너지를 표시하였다. 또한 광학현미경을 이용하여 미세조직을 관찰하여 침상페라이트 분율과 페라이트의 평균 결정립 크기를 측정하였다.
For the inventive examples and comparative examples prepared as described above, test specimens were prepared from thick steel sheets to evaluate sulfide crack resistance and toughness to measure ductility-brittle transition temperature and Charpy energy. Sulfide stress crack resistance was evaluated according to the constant load test according to NACE standard TM-0177, where the applied stress applied 80% of the actual yield stress and no breakage occurred in 720 hours before and after Failure occurred when the failure was evaluated. Low temperature toughness was calculated by the impact energy value obtained by Charpy impact test on a specimen having a V notch from 0 ° C. to −80 ° C., and the ductile-brittle transition temperature was calculated. In addition, the microstructure was observed using an optical microscope to measure the acicular ferrite fraction and the average grain size of the ferrite.

하기의 표 3은 발명예 및 비교예의 항복강도, 인장강도, 연성-취성 천이온도, -20℃에서의 샤피 충격에너지, 황화물 응력균열 저항성, 침상페라이트 분율, 페라이트 평균 결정립 크기를 나타내었다.Table 3 below shows the yield strength, tensile strength, ductile-brittle transition temperature, Charpy impact energy at -20 ° C, sulfide stress cracking resistance, acicular ferrite fraction, and ferrite average grain size.

No.No. 항복강도(MPa)Yield strength (MPa) 인장강도(MPa)Tensile Strength (MPa) 연성-취성
천이온도 (℃)
Ductile-brittle
Transition temperature (℃)
-20℃ 샤르피 에너지(J)-20 ℃ Charpy Energy (J) SSC저항성SSC resistance 침상페라이트 분율 (%)Needle Ferrite Fraction (%) 페라이트 결정립 크기(mm)Ferrite Grain Size (mm)
발명예 1Inventory 1 305.8305.8 480.5480.5 -35-35 337337 통과Pass 2424 18.518.5 발명예 2Inventory 2 301.2301.2 478.2478.2 -35-35 312312 통과Pass 2828 17.417.4 발명예 3Inventory 3 314.9314.9 505.4505.4 -30-30 264264 통과Pass 3535 15.815.8 발명예 4Honorable 4 333.5333.5 514.3514.3 -30-30 247247 통과Pass 4040 19.419.4 발명예 5Inventory 5 331.7331.7 520.1520.1 -30-30 267267 통과Pass 4848 18.618.6 발명예 6Inventory 6 319.4319.4 476.2476.2 -35-35 325325 통과Pass 2828 15.415.4 발명예 7Honorable 7 304.5304.5 486.9486.9 -40-40 354354 통과Pass 2525 16.216.2 발명예 8Honors 8 316.4316.4 495.2495.2 -40-40 307307 통과Pass 3636 17.817.8 발명예 9Proposition 9 322.9322.9 524.5524.5 -30-30 267267 통과Pass 6464 15.415.4 발명예 10Inventory 10 324.1324.1 515.8515.8 -35-35 314314 통과Pass 4949 16.716.7 발명예 11Exhibit 11 325.0325.0 536.8536.8 -25-25 257257 통과Pass 6161 15.015.0 발명예 12Inventory 12 315.4315.4 524.8524.8 -30-30 281281 통과Pass 4545 19.419.4 발명예 13Inventory 13 314.2314.2 517.2517.2 -30-30 275275 통과Pass 4747 15.815.8 발명예 14Inventory 14 300.8300.8 493.2493.2 -40-40 344344 통과Pass 4040 13.613.6 발명예 15Honorable Mention 15 348.6348.6 511.7511.7 -35-35 302302 통과Pass 3838 16.816.8 비교예 1Comparative Example 1 314.8314.8 524.1524.1 -15-15 9898 불합격fail 1616 20.520.5 비교예 2Comparative Example 2 304.1304.1 487.6487.6 -20-20 124124 불합격fail 1515 20.520.5 비교예 3Comparative Example 3 311.4311.4 479.6479.6 -15-15 134134 불합격fail 1818 21.421.4 비교예 4Comparative Example 4 298.1298.1 487.9487.9 -10-10 6767 불합격fail 1414 32.332.3 비교예 5Comparative Example 5 289.4289.4 498.7498.7 -20-20 154154 불합격fail 1515 35.735.7 비교예 6Comparative Example 6 303.4303.4 502.4502.4 -15-15 8484 불합격fail 1717 26.126.1 비교예 7Comparative Example 7 302.9302.9 469.8469.8 -15-15 100100 불합격fail 1414 27.527.5 비교예 8Comparative Example 8 278.4278.4 491.5491.5 -20-20 134134 불합격fail 1515 24.824.8 비교예 9Comparative Example 9 289.6289.6 448.5448.5 -10-10 4141 불합격fail 1818 28.328.3 비교예 10Comparative Example 10 305.1305.1 503.4503.4 -15-15 7171 불합격fail 1414 23.123.1 비교예 11Comparative Example 11 289.6289.6 451.0451.0 -15-15 6565 불합격fail 1717 25.425.4 비교예 12Comparative Example 12 267.8267.8 447.3447.3 -5-5 2525 불합격fail 1515 32.332.3 비교예 13Comparative Example 13 431.1431.1 598.4598.4 -20-20 114114 불합격fail 1919 24.124.1 비교예 14Comparative Example 14 461.6461.6 452.1452.1 -15-15 7474 불합격fail 1212 26.426.4

상기 표 1 내지 표 3에 나타낸 바와 같이, 발명예 1 내지 15는 본 발명에 만족하는 성분 및 제조방법을 적용한 예로서, 침상 페라이트의 분율이 20% 이상임을 확인할 수 있다. 더불어, 연성-취성 천이온도가 모두 -20℃이하이고, -20℃에서 샤피충격에너지가 250J인 것을 확인할 수 있다.
As shown in Table 1 to Table 3, Inventive Examples 1 to 15 are examples of applying the component and the manufacturing method satisfying the present invention, it can be confirmed that the fraction of acicular ferrite is 20% or more. In addition, the ductile-brittle transition temperature is all below -20 ℃, it can be seen that the Charpy impact energy is 250J at -20 ℃.

또한, 발명예 1 내지 15는 황화물 응력균열 저항성도 실제 항복응력의 80%의 응력이 가해진 조건에서 720시간 동안 파단되지 않지 않음을 확인할 수 있었다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 발명예 1의 미세조직을 관찰해본 결과인 도 1의 (a)의 경우, 24%의 침상페라이트 분율을 가지고, 약 18㎛의 크기를 가진 페라이트 결정립을 확보할 수 있음을 확인할 수 있다. 발명예 9의 미세조직을 나타낸 도 1의 (b)의 경우, 64%의 침상페라이트 분율을 가지고 약 15㎛의 크기를 가진 페라이트 결정립을 확보할 수 있음을 확인할 수 있다.
In addition, Inventive Examples 1 to 15 were also confirmed that the sulfide stress cracking resistance does not break for 720 hours under the conditions that the stress of 80% of the actual yield stress. In addition, as shown in FIG. 1, in the case of FIG. 1A, which is a result of observing the microstructure of Inventive Example 1, a ferrite grain having a needle fraction of 24% and having a size of about 18 μm is secured. You can see that you can. In (b) of FIG. 1 showing the microstructure of Inventive Example 9, it can be seen that ferrite grains having a needle size of 64% and having a size of about 15 μm can be obtained.

이에 반하여, 비교예 1 내지 6은 본 발명에서 제안한 성분범위를 벗어나는 경우로써, 침상페라이트의 분율이 낮기 때문에, 천이온도가 모두 -20℃ 이상이고, -20℃에서 샤피충격에너지가 67~154J의 범위로 발명예 보다 낮음을 확인할 수 있었다. On the contrary, Comparative Examples 1 to 6 are outside the component range proposed in the present invention, and because the fraction of acicular ferrite is low, the transition temperatures are all -20 ° C or higher, and the Charpy impact energy is 67-154J at -20 ° C. The range was confirmed to be lower than the invention example.

또한, 비교예 7 내지 13은 본 발명에서 제안한 제조조건을 벗어나는 경우로써, 침상페라이트의 분율이 낮기 때문에, 천이온도가 모두 -20℃ 이상이고, -20℃에서 샤피충격에너지가 41~134J의 범위로 발명예 보다 낮음을 확인할 수 있었다.
In addition, Comparative Examples 7 to 13 are outside the manufacturing conditions proposed in the present invention, and because the fraction of acicular ferrite is low, the transition temperatures are all at least -20 ° C, and the Charpy impact energy is at 41 to 134J at -20 ° C. It was confirmed that the lower than the invention example.

더불어, 비교예 14와 같이, 성분 및 제조방법이 본 발명에서 제안한 조건에서 벗어나는 경우에는, 천이온도가 모두 -20℃ 이상이고, -20℃에서 샤피충격에너지가 74J의 범위로 발명예 보다 낮음을 확인할 수 있었다.
In addition, as in Comparative Example 14, when the component and the manufacturing method deviate from the conditions proposed in the present invention, all of the transition temperature is -20 ° C or higher, and the Charpy impact energy at -20 ° C is lower than the invention example in the range of 74J. I could confirm it.

그리고, 비교예 1 내지 14 황화물 응력균열 저항성도 실제 항복응력의 80%의 응력이 가해진 조건에서 720시간 이전에 파단이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
In addition, Comparative Examples 1 to 14 sulfide stress cracking resistance was also confirmed that the fracture occurs before 720 hours under the condition that the stress of 80% of the actual yield stress.

도 1의 (c)에 도시한 바와 같이, 비교예 4의 미세조직을 관찰해본 결과 14% 정도의 매우 낮은 침상페라이트 분율을 가지며 20㎛ 이상의 크기를 가진 페라이트 결정립을 확인 할 수 있었다.
As shown in (c) of FIG. 1, when the microstructure of Comparative Example 4 was observed, ferrite grains having a very low acicular ferrite fraction of about 14% and having a size of 20 μm or more were confirmed.

따라서, 본 발명의 H2S 환경에서 외부응력이 가해진 상태에서 균열발생에 대한 저항성이 높고 연성-취성 천이온도가 -10℃ 이하의 저온에서 매우 우수한 충격인성을 가지는 본 발명의 유리한 효과를 확인할 수 있었다.
Therefore, it is possible to confirm the advantageous effect of the present invention having high resistance to cracking in the state of applying external stress in the H 2 S environment of the present invention and having excellent impact toughness at low temperatures of -10 ° C. or less at a soft-brittle transition temperature. there was.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.

Claims (10)

중량%로, C: 0.03~0.18%, Si: 0.05~0.5%, Mn: 0.5~2.0%, Al: 0.005~0.1%, Cu: 0.15~0.5%, Ni: 0.15~1.0%, Nb: 0.01~0.05%, Ti: 0.01~0.05%, Ca: 0.001~0.003%, N: 0.001~0.01%, P: 0.012%이하, S: 0.0015%이하, C/Mn: 0.04~0.16 및 ((Nb+Ti+V)*0.1)/(C*0.01+N): 0.4~1.6, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 면적분율로 20%이상 침상페라이트 및 잔부 페라이트인 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재.
By weight%, C: 0.03-0.18%, Si: 0.05-0.5%, Mn: 0.5-2.0%, Al: 0.005-0.1%, Cu: 0.15-0.5%, Ni: 0.15-1.0%, Nb: 0.01- 0.05%, Ti: 0.01% to 0.05%, Ca: 0.001% to 0.003%, N: 0.001% to 0.01%, P: 0.012% or less, S: 0.0015% or less, C / Mn: 0.04 to 0.16 and ((Nb + Ti + V) * 0.1) / (C * 0.01 + N): 0.4 ~ 1.6, containing residual Fe and other unavoidable impurities, and having excellent stress cracking resistance and low temperature toughness, sulfide resistance, which is acicular ferrite and residual ferrite, over 20% by area fraction. Steel for containers.
제 1항에 있어서,
상기 강재는 Mo: 0.05~0.3%, Cr: 0.05~0.5%, W; 0.05~0.3% 및 V: 0.01~0.05% 중 1종 이상 더 포함되는 것을 특징으로 하는 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재.
The method of claim 1,
The steel is Mo: 0.05 ~ 0.3%, Cr: 0.05 ~ 0.5%, W; 0.05-0.3% and V: 0.01-0.05% Steel for pressure vessels excellent in sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness, characterized in that it further comprises one or more of them.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 페라이트의 평균 결정립크기는 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재.
The method of claim 1,
The average grain size of the ferrite is excellent in sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness steel material, characterized in that 20㎛ or less.
중량%로, C: 0.03~0.18%, Si: 0.05~0.5%, Mn: 0.5~2.0%, Al: 0.005~0.1%, Cu: 0.15~0.5%, Ni: 0.15~1.0%, Nb: 0.01~0.05%, Ti: 0.01~0.05%, Ca: 0.001~0.003%, N: 0.001~0.01%, P: 0.012%이하, S: 0.0015%이하, C/Mn: 0.04~0.16 및 ((Nb+Ti+V)*0.1)/(C*0.01+N): 0.4~1.6, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열하는 단계;
상기 재가열된 슬라브를 조압연하는 단계;
상기 조압연된 강재를 850~950℃의 온도에서 열간마무리압연하는 단계;
상기 열간마무리압연된 강재를 공냉한 후, 하기 관계식 1에 시간 동안 노멀라이징 열처리 하는 단계; 및
상기 노멀라이징 열처리된 강재를 냉각하는 단계를 포함하는 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재의 제조방법.
관계식 1: Time = 1.3*t +(10~30분) (단, t는 강재의 두께이다.)
By weight%, C: 0.03-0.18%, Si: 0.05-0.5%, Mn: 0.5-2.0%, Al: 0.005-0.1%, Cu: 0.15-0.5%, Ni: 0.15-1.0%, Nb: 0.01- 0.05%, Ti: 0.01% to 0.05%, Ca: 0.001% to 0.003%, N: 0.001% to 0.01%, P: 0.012% or less, S: 0.0015% or less, C / Mn: 0.04 to 0.16 and ((Nb + Ti + V) * 0.1) / (C * 0.01 + N): reheating the slab comprising 0.4-1.6, residual Fe and other unavoidable impurities;
Rough rolling the reheated slab;
Hot-rolling the roughly rolled steel at a temperature of 850 ° C to 950 ° C;
Air-cooling the hot finished rolled steel, and then performing a normalizing heat treatment for a time in the following relational formula 1; And
Method for producing a pressure vessel steel excellent in sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness comprising the step of cooling the normalized heat treatment steel.
Relationship 1: Time = 1.3 * t + (10-30 minutes) (where t is the thickness of steel)
제 5항에 있어서,
상기 재가열단계의 가열온도는 1050~1250℃인 것을 특징으로 하는 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The heating temperature of the reheating step is a method for producing a pressure vessel steel excellent in sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness, characterized in that 1050 ~ 1250 ℃.
제 5항에 있어서,
상기 조압연 단계는 마무리압연 최종 3 패스당 압하율 10% 이상으로 행하고 종료온도가 1000~1100℃인 것을 특징으로 하는 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The rough rolling step is a method for producing a pressure vessel steel, excellent in sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness, characterized in that the finishing temperature is performed at a reduction ratio of 10% or more per final pass of the final rolling, and the end temperature is 1000 to 1100 ° C.
제 5항에 있어서,
상기 노멀라이징 열처리단계는 890~950℃의 온도에서 행하는 것을 특징으로 하는 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The normalizing heat treatment step is a method of manufacturing a pressure vessel steel excellent in sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness, characterized in that carried out at a temperature of 890 ~ 950 ℃.
제 5항에 있어서,
상기 냉각단계는, 810℃이상에서 250~550℃까지 15~25℃/s의 냉각속도/Ceq로 행하는 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재의 제조방법.
(상기 Ceq(탄소당량)는 Ceq = C +Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15을 만족하며, C, Mn, Cr, Mo, V, Cu, Ni은 중량%임)
6. The method of claim 5,
The cooling step is a method for producing a pressure vessel steel material excellent in sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness performed at a cooling rate / Ceq of 15 ~ 25 ℃ / s from 810 ℃ to 250 ~ 550 ℃.
(The Ceq (carbon equivalent) satisfies Ceq = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Cu + Ni) / 15, C, Mn, Cr, Mo, V, Cu, Ni Is weight percent)
제 5항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강재를 550~650℃의 온도에서 열처리하는 PWHT(Post Weld Heat Treatment) 단계를 추가적으로 포함하는 황화물 응력균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재의 제조방법.
The method according to any one of claims 5 to 9,
A method for producing a pressure vessel steel having excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness, further comprising a PWHT (Post Weld Heat Treatment) step of heat-treating the steel at a temperature of 550 to 650 ° C.
KR1020110145205A 2011-12-28 2011-12-28 Pressure vessel steel with excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness and manufacturing method thereof KR101359109B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110145205A KR101359109B1 (en) 2011-12-28 2011-12-28 Pressure vessel steel with excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110145205A KR101359109B1 (en) 2011-12-28 2011-12-28 Pressure vessel steel with excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130076569A KR20130076569A (en) 2013-07-08
KR101359109B1 true KR101359109B1 (en) 2014-02-06

Family

ID=48990141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110145205A KR101359109B1 (en) 2011-12-28 2011-12-28 Pressure vessel steel with excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101359109B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101977507B1 (en) * 2017-12-22 2019-05-10 주식회사 포스코 Steel sheet for magnetic field shielding and method for manufacturing the same
RU2765929C1 (en) * 2018-12-19 2022-02-04 Арселормиттал Cryogenic high-pressure vessels made from low-carbon, high-strength steel with 9% nickel content

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101536478B1 (en) * 2013-12-25 2015-07-13 주식회사 포스코 Pressure vessel steel with excellent low temperature toughness and sulfide stress corrosion cracking, manufacturing method thereof and manufacturing method of deep drawing article
KR101758484B1 (en) * 2015-12-15 2017-07-17 주식회사 포스코 High strength steel sheet having excellent strain aging impact property and impact property in heat-affected zone and method for manufacturing the same
KR101758483B1 (en) * 2015-12-15 2017-07-17 주식회사 포스코 High strength steel sheet having excellent strain aging impact property and method for manufacturing the same
KR101736638B1 (en) * 2015-12-23 2017-05-30 주식회사 포스코 Pressure vessel steel plate with excellent hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof
KR101867701B1 (en) 2016-11-11 2018-06-15 주식회사 포스코 Pressure vessel steel plate with excellent hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof
KR101908804B1 (en) * 2016-12-21 2018-10-16 주식회사 포스코 Steel sheet for pressure vessel having excellent post weld heat treatment resistance and method for manufacturing the same
KR101977489B1 (en) * 2017-11-03 2019-05-10 주식회사 포스코 Steel plate for welded steel pipe having excellent low-temperature toughness, post weld heat treated steel plate and manufacturing method thereof
KR101998991B1 (en) * 2017-12-15 2019-07-10 주식회사 포스코 Steel plate for pressure vessel having excellent tensile strength and low temperature impact toughness and method of manufacturing the same
CN110184529A (en) * 2018-07-14 2019-08-30 江阴兴澄特种钢铁有限公司 A kind of middle low-temperature pressure container end socket carbon steel plate and its manufacturing method
CN111893399A (en) * 2020-07-17 2020-11-06 南京钢铁股份有限公司 High-strength container plate with excellent low-temperature toughness and manufacturing method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040021117A (en) * 2002-09-02 2004-03-10 주식회사 포스코 A Method of 600MPa Grade Tensile Strength Steel for Pressure Vessel Having Superior Toughness
KR100833070B1 (en) * 2006-12-13 2008-05-27 주식회사 포스코 Steel plate for pressure vessel with ts 500mpa grade and excellent hic resistance and manufacturing method thereof
KR20100076729A (en) * 2008-12-26 2010-07-06 주식회사 포스코 High tensile steel with excellent low-temperature toughness, manufacturing method thereof and manufacturing method of deep drawing article
KR20110060449A (en) * 2009-11-30 2011-06-08 주식회사 포스코 Pressure vessel steel plate with excellent low temperature toughness and hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040021117A (en) * 2002-09-02 2004-03-10 주식회사 포스코 A Method of 600MPa Grade Tensile Strength Steel for Pressure Vessel Having Superior Toughness
KR100833070B1 (en) * 2006-12-13 2008-05-27 주식회사 포스코 Steel plate for pressure vessel with ts 500mpa grade and excellent hic resistance and manufacturing method thereof
KR20100076729A (en) * 2008-12-26 2010-07-06 주식회사 포스코 High tensile steel with excellent low-temperature toughness, manufacturing method thereof and manufacturing method of deep drawing article
KR20110060449A (en) * 2009-11-30 2011-06-08 주식회사 포스코 Pressure vessel steel plate with excellent low temperature toughness and hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101977507B1 (en) * 2017-12-22 2019-05-10 주식회사 포스코 Steel sheet for magnetic field shielding and method for manufacturing the same
WO2019124982A1 (en) * 2017-12-22 2019-06-27 주식회사 포스코 Steel sheet for shielding magnetic field and method for manufacturing same
RU2765929C1 (en) * 2018-12-19 2022-02-04 Арселормиттал Cryogenic high-pressure vessels made from low-carbon, high-strength steel with 9% nickel content

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130076569A (en) 2013-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101359109B1 (en) Pressure vessel steel with excellent sulfide stress cracking resistance and low temperature toughness and manufacturing method thereof
KR101271954B1 (en) Pressure vessel steel plate with excellent low temperature toughness and hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof
KR100833069B1 (en) Steel plate for pressure vessel with ts 500mpa grade and excellent hic resistance and haz toughness and manufacturing method thereof
KR101657828B1 (en) Steel plate for pressure vessel having excellent strength and toughness after post weld heat treatment and method for manufacturing the same
KR101253890B1 (en) Ultra thick steel sheet for pressure vessel having excellent central properties and hydrogen induced cracking resistance, and method for manufacturing the same
KR101205144B1 (en) H-steel for building structure and method for producing the same
KR101977489B1 (en) Steel plate for welded steel pipe having excellent low-temperature toughness, post weld heat treated steel plate and manufacturing method thereof
KR101867701B1 (en) Pressure vessel steel plate with excellent hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof
KR100723166B1 (en) High strength linepipe steel with high toughness and high hic resistance at the h2 s containing environment, and manufacturing method therefor
KR101778406B1 (en) Thick Plate for Linepipes Having High Strength and Excellent Excessive Low Temperature Toughness And Method For Manufacturing The Same
CN108474089B (en) Thick steel plate having excellent low-temperature toughness and hydrogen-induced cracking resistance and method for manufacturing same
KR100833070B1 (en) Steel plate for pressure vessel with ts 500mpa grade and excellent hic resistance and manufacturing method thereof
KR102031444B1 (en) Hot rolled steel plate having exellent strength and high dwtt toughness at low temperature and method for manufacturing the same
KR101657823B1 (en) Steel having excellent low temperature toughness and hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof
KR102164107B1 (en) High strength steel plate having superior elongation percentage and excellent low-temperature toughness, and manufacturing method for the same
KR101143029B1 (en) High strength, toughness and deformability steel plate for pipeline and manufacturing metod of the same
KR101304822B1 (en) Ultra high strength steel plate having excellent fatigue crack arrestability and manufacturing method the same
KR101786262B1 (en) Hot-rolled thick steel plate having excellent strength and dwtt toughness at low temperature, and method for manufacturing the same
KR101639902B1 (en) Steel having excellent low temperature toughness and hydrogen induced cracking resistance and manufacturing method thereof
KR101899736B1 (en) Thick steel sheet having excellent low temperature toughness and resistance to hydrogen induced cracking, and method of manufacturing the same
JP2022510934A (en) Steel materials for pressure vessels with excellent hydrogen-induced crack resistance and their manufacturing methods
KR20200062402A (en) Hot rolled steel sheet having excellent ductility and strength and method of manufacturing the same
KR101500047B1 (en) Steel for welded-structure and manufacturing method thereof, post weld heat treated welded-structure and manufacturing method thereof
KR101647226B1 (en) Steel plate having excellent fracture resistance and yield ratio, and method for manufacturing the same
KR101746973B1 (en) High strength steel sheet having excellent strain aging impact property and method for manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170131

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180126

Year of fee payment: 5