CN109715841A - 压力容器用钢管、压力容器用钢管的制造方法及复合压力容器用内衬 - Google Patents

压力容器用钢管、压力容器用钢管的制造方法及复合压力容器用内衬 Download PDF

Info

Publication number
CN109715841A
CN109715841A CN201780057240.7A CN201780057240A CN109715841A CN 109715841 A CN109715841 A CN 109715841A CN 201780057240 A CN201780057240 A CN 201780057240A CN 109715841 A CN109715841 A CN 109715841A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure vessel
steels
vessel use
steel
grouped
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.)
Granted
Application number
CN201780057240.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109715841B (zh
Inventor
冈野拓史
高木周作
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
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 NKK Corp filed Critical NKK Corp
Publication of CN109715841A publication Critical patent/CN109715841A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109715841B publication Critical patent/CN109715841B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C21D8/105—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/10—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars
    • C21D7/12—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars by expanding tubular bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/085—Cooling or quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/001—Austenite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/002—Bainite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0104—Shape cylindrical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0604—Liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0636—Metals
    • F17C2203/0639—Steels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0636—Metals
    • F17C2203/0648—Alloys or compositions of metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/0663—Synthetics in form of fibers or filaments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/0675—Synthetics with details of composition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01—Improving mechanical properties or manufacturing
    • F17C2260/011—Improving strength
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F17C2270/0178—Cars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0184—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

本发明提供一种抗淬裂性优异的压力容器用钢管。压力容器用钢管具有特定的成分组成，且具有原奥氏体晶粒的平均粒径为500μm以下、除铁素体以外的组织的面积率为50％以上的金属组织。

Description

压力容器用钢管、压力容器用钢管的制造方法及复合压力容 器用内衬
技术领域
本发明涉及压力容器用钢管，特别是涉及能够用于制造容纳高压氢的压力容器或复合压力容器的内衬的压力容器用钢管。另外，本发明涉及压力容器用钢管的制造方法及复合压力容器用内衬。
背景技术
将氢用作燃料的燃料电池汽车不排放二氧化碳(CO2)且能效优异，因此期待可成为能够解决CO2排放问题和能量问题的汽车。为了普及该燃料电池汽车，需要设置用于向燃料电池汽车供给氢的加氢站。因此，正在进行为了在加氢站内安全地储存高压氢所需要的强度和耐久性优异的容器(压力容器)的开发。
作为使用了金属材料的压力容器，提出了压力容器整体由金属制成的压力容器(Type I)和由碳纤维增强塑料(CFRP)包覆金属制内衬的外周而形成的复合压力容器(TypeII、III)。
例如，在专利文献1中，提出了通过用CFRP包覆Cr-Mo钢制内衬的外周而改善了高压氢环境下疲劳裂纹扩展速度的复合压力容器。在仅由金属制成的压力容器中，为了获得可耐受氢压力的强度，需要采用厚壁，但在专利文献1记载的那样的复合压力容器中，由钢制内衬和CFRP分担负载，因此，与仅由金属制成的压力容器相比，能够使内衬减薄，由此可实现轻质化、低成本化。
另外，在复合压力容器中，如果能够加大内衬的负载分担，则能够降低昂贵的碳纤维的用量，因此能够进一步地低成本化。因此，要求提高复合压力容器的内衬所使用的钢材的特性。
关于提高压力容器所使用的钢材的特性，例如，提出了专利文献2～5中记载的技术。专利文献2中提出的钢材通过控制钢的成分组成和组织及析出物来提高耐氢脆化特性。另外，专利文献3中提出的钢材通过以将钢的组织设为贝氏体主体且控制析出的渗碳体的长径比来提高钢的韧性。专利文献4中提出的钢材通过控制成分组成来提高耐氢脆化特性，实现了高压氢中的高拉深值。专利文献5中提出的钢材通过将钢的成分组成设为给定范围、控制碳化物的生成来提高耐氢脆化特性，实现了高压氢中的高拉深值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-293799号公报
专利文献2：日本特开2010-037655号公报
专利文献3：日本特开2012-107332号公报
专利文献4：日本特开2009-275249号公报
专利文献5：日本特开2009-074122号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在专利文献1～5所记载的技术中，虽然在钢材的耐氢脆化特性、强度方面有了一定的提高，但未对内衬的制造性进行研究。由于在加氢站等使用的压力容器暴露于高压的氢气中，因此对用于压力容器的钢材要求耐氢脆化性。因此，从耐氢脆化性的观点考虑，使钢材的金属组织为回火马氏体是有效的。
为了得到回火马氏体组织，需要在将钢加热至奥氏体区域(Ac3点以上)后以一定以上的冷却速度进行冷却，此时的冷却速度越快，越易于得到马氏体组织。为了以高速对钢进行冷却，通常用浸渍于水槽或喷水的方法。但是，根据钢的组成，在以高速进行冷却的情况下，有时发生在冷却中产生裂纹的称为“淬裂”的现象。发生了淬裂的钢管不能用作内衬。
目前为止，作为对于防止淬裂的方法的研究，有使用圆棒形状的钢材进行了研究的例子。但是，用于压力容器的钢材通常是具有30mm以上的壁厚的厚壁钢管。在对这样的钢管进行水冷的情况下，由于水滞留在钢管的内部等，因此钢管的内表面与外表面之间的冷却速度之差变得极大。因此，与对圆棒进行水冷的情况相比，需要进一步的抗淬裂措施。因此，如果能够提高钢材的抗淬裂性，则能够提高压力容器、压力容器用内衬的制造的成品率，并且也能够减少检验频率，可以降低压力容器的制造成本。因此，需要在高冷却速度下也不发生淬裂的抗淬裂性优异的压力容器用钢管。
本发明以解决上述课题为目的，其目的在于提供抗淬裂性优异的压力容器用钢管。
用于解决问题的方法
本发明人等对于压力容器用钢管的成分组成、金属组织对淬裂发生带来的影响进行了详细研究，从而完成了本发明。
即，本发明的主旨如下。
1.一种压力容器用钢管，其具有如下成分组成：
以质量％计，含有
C：0.10～0.60％、
Si：0.01～2.0％、
Mn：0.5～5.0％、
P：0.0001～0.020％、
S：0.0001～0.010％、
N：0.0001～0.010％、以及
Al：0.01～0.06％，
余量由Fe及不可避免的杂质构成，
所述压力容器用钢管具有如下金属组织：原奥氏体晶粒的平均粒径为500μm以下，除铁素体以外的组织的面积率为50％以上。
2.根据上述1所述的压力容器用钢管，其中，所述成分组成以质量％计还含有选自以下元素中的任一者或两者：
Mo：0.005～2.0％及Cr：0.005～3.0％。
3.根据上述2所述的压力容器用钢管，其中，所述成分组成以质量％计还含有选自以下元素中的任一者或两者：
Ni：0.005～5.0％及V：0.05～0.35％。
4.根据上述1～3任一项所述的压力容器用钢管，其中，所述成分组成进一步满足下式(1)的关系，
[Mn]+1.30×[Cr]+2.67×[Mo]+0.30×[Ni]≥2.15···(1)
其中，式(1)中的括号表示记载于括号内的元素的含量(质量％)，在不含有该元素的情况下为0。
5.根据上述4所述的压力容器用钢管，其中，所述成分组成进一步满足下式(2)的关系，
[Mn]+1.30×[Cr]+2.67×[Mo]+0.30×[Ni]≥2.90···(2)
其中，式(2)中的括号表示记载于括号内的元素的含量(质量％)，在不含有该元素的情况下为0。
6.根据上述1～5中任一项所述的压力容器用钢管，其壁厚为30mm以上。
7.一种压力容器用钢管的制造方法，该方法具有：
加热工序，将具有上述1～3中任一项所述的成分组成的钢坯加热至1350℃以下的温度；
轧制扩管工序，在扩管结束温度为820℃以上的条件下对加热后的所述钢坯进行轧制、扩管，得到最终壁厚为所述钢坯直径的8.5％以上且小于25.0％的钢管；
冷却工序，在800～300℃的平均冷却速度为1℃/秒以上的条件下对所述轧制扩管工序所得到的钢管进行冷却。
8.一种压力容器用钢管的制造方法，该方法具有：
加热工序，将具有上述4所述的成分组成的钢坯加热至1350℃以下的温度；
轧制扩管工序，在扩管结束温度为820℃以上的条件下对加热后的所述钢坯进行轧制、扩管，得到最终壁厚为所述钢坯直径的8.5％以上且小于25.0％的钢管；
冷却工序，在800～300℃的平均冷却速度为0.5℃/秒以上的条件下对所述轧制扩管工序所得到的钢管进行冷却。
9.一种压力容器用钢管的制造方法，该方法具有：
加热工序，将具有上述5所述的成分组成的钢坯加热至1350℃以下的温度；
轧制扩管工序，在扩管结束温度为820℃以上的条件下对加热后的所述钢坯进行轧制、扩管，得到最终壁厚为所述钢坯直径的8.5％以上且小于25.0％的钢管；
冷却工序，在800～300℃的平均冷却速度为0.2℃/秒以上的条件下对所述轧制扩管工序所得到的钢管进行冷却。
10.一种复合压力容器用内衬，其由上述1～6中任一项所述的压力容器用钢管形成。
发明效果
根据本发明，可以得到抗淬裂性优异的压力容器用钢管。使用上述压力容器用钢管时，能够以低成本生产可靠性优异的压力容器、压力容器用内衬。
附图说明
图1是示出抗淬裂性评价所使用的试验片的形状的图。
具体实施方式
接着，对实施本发明的方法具体进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，“压力容器”包括在内衬的附近包覆碳纤维增强树脂等而制作的“复合压力容器”(Type 2压力容器)和不具备碳纤维增强树脂等的包覆的“压力容器”(Type 1压力容器)中的任一种。另外，“压力容器用钢管”也包括用于Type 1压力容器的制造的钢管和用作Type 2压力容器的内衬的钢管中的任一种。
[金属组织]
本发明的一个实施方式的压力容器用钢管具有如下金属组织：原奥氏体(旧奥氏体，prior austenite grain)晶粒的平均粒径为500μm以下，除铁素体以外的组织的面积率为50％以上的。以下，对如上述限定压力容器用钢管的金属组织的原因进行说明。需要说明的是，关于金属组织的“％”表示，只要没有特别说明，是指面积率。
原奥氏体晶粒的平均粒径：500μm以下
原奥氏体晶粒的平均粒径(以下有时称为“原γ粒径”)越大淬火性越提高，因此易于得到马氏体组织。对于壁厚为20mm以上的厚壁钢管而言，在原γ粒径过于大的情况下，热处理时的原γ粒径变得过大，因此难以抑制淬裂。因此，将原γ粒径设定为500μm以下。优选将原γ粒径设定为400μm以下。另一方面，原γ粒径的下限没有特别限定，但过度减小原γ粒径时，制造成本增加，因此原γ粒径优选设为大于20μm，更优选设为50μm以上。另外，如果原γ粒径大于20μm，则能够减少热处理后的铁素体组织，可以使确保强度变得容易，并且能够使拉深值提高，压力容器的可靠性进一步提高。
除铁素体以外的组织的面积率：50％以上
除铁素体以外的组织相对于金属组织总体的总面积率(以下称为“除铁素体以外的面积率”)小于50％时，热处理时的原γ粒径变得过大，难以抑制淬裂。因此，将除铁素体以外的面积率设定为50％以上。除铁素体以外的面积率优选设为60％以上，进一步优选设为70％以上，最优选设为90％以上。另一方面，除铁素体以外的面积率越高越好，因此最大可以为100％。
优选上述除铁素体以外的组织含有马氏体及贝氏体中的至少一者。另外，马氏体和贝氏体相对于金属组织总体的总面积率优选为50％以上，优选为70％以上，优选为90％以上。马氏体和贝氏体的总面积率越高越好，因此最大可以为100％。
[成分组成]
另外，在本发明中，重要的是压力容器用钢管具有上述成分组成。因此，接着对本发明中限定成分组成的原因进行说明。需要说明的是，关于成分的“％”表示，只要没有特别说明，是指“质量％”。
C：0.10～0.60％
C(碳)是为了提高压力容器的强度所需要的元素。进行了淬火回火后的内衬的拉伸强度优选为800MPa以上，为了获得这样的强度，将C含量设为0.10％以上。优选C含量设为0.33％以上。另一方面，C含量超过0.60％时，发生淬裂，所以将C含量设为0.60％以下。优选将C含量设为0.45％以下。
Si：0.01～2.0％
Si(硅)是通过固溶强化而有助于提高强度的元素。为了获得上述效果，将Si含量设为0.01％以上。Si含量优选设为0.15％以上。另一方面，Si含量超过2.0％时，效果饱和，不仅钢材的表面性状变差，并且轧制性也降低。因此，Si含量设为2.0％以下。Si含量优选设为0.5％以下。
Mn：0.5～5.0％
Mn(锰)是通过固溶强化及淬火性的提高而有助于提高强度的元素。另外，Mn抑制原奥氏体晶粒的极度粗大化及铁素体相变。为了获得上述效果，将Mn含量设为0.5％以上。Mn含量优选设为0.6％以上。另一方面，Mn含量超过5.0％时，效果饱和，另外，难以进行轧制、成型。另外，Mn含量高于5.0％时，内衬成型后的热处理后奥氏体残留，疲劳特性变差。因此，Mn含量设为5.0％以下。Mn含量优选设为1.5％以下。
P：0.0001～0.020％
P(磷)是通过固溶强化而有助于提高强度的元素，根据本发明人等的研究结果可知，P使钢的抗淬裂性降低。P含量超过0.020％时，在内衬热处理中发生淬裂。因此，为了提高抗淬裂性，将P含量设为0.020％以下是极其重要的。P含量优选设为0.015％以下，更优选设为0.010％以下。另一方面，将P含量设为低于0.0001％这样过度的降低P会导致炼钢工序的制造成本的增加。因此，将P含量设为0.0001％以上。
S：0.0001～0.010％
过量的S(硫)成为导致红热脆性的原因，有时会发生制造上的不良情况。另外，S形成夹杂物MnS，使韧性降低。如果S含量为0.010％以下，则这些影响不成为问题。因此，将S含量设为0.010％以下。S含量优选设为0.0050％以下，更优选设为0.0030％以下。另一方面，将S含量设为低于0.0001％这样过度的降低会导致炼钢工序的脱硫成本的增加。因此，S含量设为0.0001％以上。
需要说明的是，从提高韧性的观点考虑，优选P含量和S含量的总计设为0.025％以下。
N：0.0001～0.010％
N(氮)对钢材的疲劳特性的影响小，在N含量为0.010％以下时，不会损害本发明的效果。因此，N含量设为0.010％以下。N含量优选设为0.006％以下，更优选设为0.004％以下。另一方面，从提高韧性的观点考虑，希望N含量少，但过度的降低会使炼钢上的成本增加，因此N含量设为0.0001％以上。N含量优选设为0.0010％以上。
Al：0.01～0.06％
Al(铝)是在炼钢工序中作为脱氧剂的有效元素。为了获得该效果，Al含量设为0.01％以上。Al含量优选设为0.02％以上。另一方面，Al含量超过0.06％时，效果饱和，因此Al含量设为0.06％以下。
本发明的一个实施方式的压力容器用钢管具有除了以上的成分以外、余部由Fe及不可避免的杂质构成的成分组成。
另外，在本发明的另一实施方式中，上述成分组成也可以进一步含有Mo：0.005～2.0％及Cr：0.005～3.0％中的任一者或两者。
Mo：0.005～2.0％
Mo(钼)是提高淬火性的元素，有助于内衬的强度提高，并且具有通过提高钢材的淬火性来增加金属组织中除铁素体以外的组织(特别是马氏体及下贝氏体)的比率的功能。另外，Mo通过抑制铁素体相变而使抗淬裂性提高。另外，通过添加Mo，可以降低为了得到上述金属组织所需要的冷却速度，并且能够降低内衬热处理时的淬裂危险性。在添加Mo的情况下，为了获得上述效果，将Mo含量设为0.005％以上。Mo含量优选设为0.10％以上。另一方面，Mo含量超过2.0％时，效果饱和，成为成本升高的原因，因此Mo含量设为2.0％以下。Mo含量优选设为1.0％以下，更优选设为0.5％以下，进一步优选设为0.3％以下。
Cr：0.005～3.0％
Cr(铬)是提高淬火性的元素，有助于内衬的强度提高，并且具有通过提高钢材的淬火性来增加金属组织中除了铁素体以外的组织(特别是马氏体及下贝氏体)的比率的功能。另外，Cr通过抑制铁素体相变而使抗淬裂性提高。另外，通过添加Cr，可以降低为了得到上述组织所需要的冷却速度，并且能够降低内衬热处理时的淬裂危险性。另外，Cr抑制原奥氏体晶粒的粗大化。为了获得上述效果，在添加Cr的情况下，将Cr含量设为0.005％以上。Cr含量优选设为0.1％以上，更优选设为0.5％以上，进一步优选设为0.7％以上。另一方面，Cr含量超过3.0％时，效果饱和，成为成本增加的原因，因此Cr含量设为3.0％以下。Cr含量优选设为2.0％以下，更优选设为1.5％以下。
另外，在本发明的另一实施方式中，上述成分组成除了上述元素以外，还可以含有Ni：0.005～5.0％及V：0.05～0.35％中的任一者或两者。
Ni：0.005～5.0％
Ni(镍)是提高淬火性的元素，有助于内衬的强度增加，并且具有通过提高钢材的淬火性而增加金属组织中除了铁素体以外的组织(特别是马氏体及下贝氏体)的比率的功能。另外，Ni通过抑制铁素体相变来提高抗淬裂性。另外，通过添加Ni，可以降低为了得到上述组织所需要的冷却速度，并且能够降低内衬热处理时的淬裂危险性。另外，Ni抑制原奥氏体晶粒的粗大化。为了获得上述效果，在添加Ni的情况下，将含量设为0.005％以上。Ni含量优选设为0.5％以上。另一方面，Ni含量超过5.0％时，效果饱和，成为成本增加的原因，因此Ni含量设为5.0％以下。为了抑制成本，优选将Ni含量设为3.0以下，更优选设为2.0％以下。
V：0.05～0.35％
V(钒)是通过与Cr、Mo等其它的元素组合使用而对改善硬度、强度(屈服点、拉伸强度)有效的元素。为了获得上述效果，在添加V的情况下，将V含量设为0.05％以上。另一方面，V含量超过0.35％时，有时碳化物粗大化，钢变脆。因此，V含量设为0.35％以下。
优选上述成分组成进一步满足下述式(1)的关系。
[Mn]+1.30×[Cr]+2.67×[Mo]+0.30×[Ni]≥2.15···(1)
(其中，式(1)的括号表示记载于括号内的元素的含量(质量％)，不含有该元素的情况为0)
通过将压力容器用钢管的成分组成设定为满足式(1)的关系的成分组成，可以提高钢的淬火性，能够更容易地得到除铁素体以外的组织，可以降低必要的冷却速度。另外，可以降低内衬热处理时的淬裂危险性。
优选上述成分组成进一步满足下述式(2)的关系。
[Mn]+1.30×[Cr]+2.67×[Mo]+0.30×[Ni]≥2.90···(2)
(其中，式(2)的括号表示记载于括号内的元素的含量(质量％)，不含有该元素的情况为0)
通过将压力容器用钢管的成分组成设定为满足式(2)的关系的成分组成，钢的淬火性进一步提高，可以极容易地得到除铁素体以外的组织，能够进一步降低需要的冷却速度。另外，可以进一步降低内衬热处理时的淬裂危险性。
需要说明的是，上述式(1)及式(2)中左边的值的上限没有特别限定，可以将根据Mn、Cr、Mo及Ni含量的上限值确定的15.74设为上限。即可以将上述成分组成设定为满足下述式(3)的关系的成分组成。
15.74≥[Mn]+1.30×[Cr]+2.67×[Mo]+0.30×[Ni]···(3)
[形状]
优选本发明的压力容器用钢管为无缝钢管。
[壁厚]
壁厚：30mm以上
压力容器用钢管的壁厚为30mm以上时，能够进一步增大最终得到的内衬的应力分担，因此能够减少CFRP的用量，可以实现复合压力容器的低成本化。另外，将壁厚30mm以上的钢管成型而制成内衬后，通过实施自紧处理(Autofrettage)而对内衬内部赋予残留压缩应力，可以进一步提高高压氢中的疲劳极限。因此，压力容器用钢管的壁厚优选设为30mm以上，更优选设定为35mm以上，进一步优选设定为40mm以上。另一方面，壁厚过厚时，有时在蓄压时内衬外侧的应力变得过高。另外，为了得到希望的组织所需要的合金添加量增加，成为成本增加的原因。因此，壁厚优选设为80mm以下，更优选设为70mm以下，进一步优选设为60mm以下。需要说明的是，对于通常的钢管而言，壁厚在任何位置均相等，在壁厚因部位而不同的情况下，优选将钢管的长度方向中央的壁厚设为上述范围。这是由于，在将压力容器用钢管用作压力容器、压力容器用内衬时，会在长度方向中央施加最大的应力。
[制造方法]
接着，对本发明的压力容器用钢管的制造方法进行说明。
本发明的压力容器用钢管可以通过依次进行下面的工序(1)～(3)来制造。
(1)加热工序，对钢坯进行加热；
(2)轧制扩管工序，对加热后的上述钢坯进行轧制、扩管，得到钢管；以及
(3)冷却工序，对上述轧制扩管工序所得到的钢管进行冷却。
以下，对上述各工序进行说明。需要说明的是，以下的加热工序、轧制扩管工序、冷却工序的说明中的温度在没有特别说明的情况下，是指钢坯或钢管的外侧表面的温度。
[加热工序]
为了进行热轧，对具有上述的成分组成的钢坯进行加热。作为上述钢坯没有特别限定，可以使用例如利用通常的连续铸造法得到的钢坯等。
加热温度：1350℃以下
加热工序中的加热温度超过1350℃时，成本明显增加，因此加热温度设为1350℃以下。上述加热温度优选设为1300℃以下。另一方面，虽然加热温度越低越好，但如果过低，则直至最终工序，原材料的温度降低，轧制、扩管时的变形阻力增大，难以进行轧制、扩管。因此，优选将加热温度设为950℃以上，更优选设为1000℃以上，进一步优选设为1050℃以上。
[轧制扩管工序]
接着，对上述加热工序中加热后的钢坯进行轧制、扩管，制成钢管。上述轧制可以使用通常的满乃斯曼-心棒轧管机(Mannesmann plug mill)方式或满乃斯曼-芯棒轧管机(Mannesmann mandrel mill)方式的包含穿孔轧制的热轧。
扩管结束温度：820℃以上
扩管结束温度小于820℃时，轧制、扩管负荷增大，难以进行制造。因此，扩管结束温度设为820℃以上。另外，扩管结束温度低于820℃时，难以使除铁素体以外的组织为50％以上。扩管结束温度优选设为850℃以上。另一方面，扩管结束温度的上限没有特别限定，但扩管结束温度过高时，金属组织容易变得不均匀，因此优选将扩管结束温度设为1200℃以下，更优选设为1100℃以下，进一步优选设为1050℃以下。
最终壁厚：钢坯直径的8.5％以上且小于25.0％
通过上述轧制扩管工序得到的钢管的最终壁厚(以下简称为“最终壁厚”)为使用的钢坯的直径的25.0％以上时，应变小，因此原γ粒径大于500μm，抗淬裂性不足。因此，最终壁厚设为小于钢坯直径的25.0％。最终壁厚优选设为钢坯直径的23.0％以下，更优选设为20.0％以下。另一方面，与钢坯直径相比，最终壁厚过小时，因施加的应变而使旧γ晶粒微细化，易于生成铁素体。因此，最终壁厚设为钢坯直径的8.5％以上。最终壁厚优选设为钢坯直径的9.0％以上。
[冷却工序]
接着，对上述轧制扩管工序所得到的钢管进行冷却。此时，为了得到希望的金属组织，需要如后所述控制冷却速度。需要说明的是，冷却方法没有特别限定，可以单独使用或组合使用水冷、油冷、空气冷却等任意方法。
800～300℃的平均冷却速度：1℃/秒以上
800℃～300℃的平均冷却速度(以下简称为“平均冷却速度”)小于1℃/秒时，铁素体生成50％以上，内衬加热时原γ粒径变得过大，难以确保抗淬裂性。因此，将上述平均冷却速度设为1℃/秒以上。另一方面，上述平均冷却速度的上限没有特别限定，但为了得到过大的冷却速度需要特殊设备，成本增大。因此，上述平均冷却速度优选设为200℃/秒以下。
其中，如上所述，在钢管的成分组成满足式(1)的条件的情况下，将平均冷却速度设为0.5℃/秒以上时，能够得到希望的组织。另外，如上所述，在钢管的成分组成满足式(2)的关系的情况下，将平均冷却速度设为0.2℃/秒以上时，能够得到希望的组织。
低于300℃的温度范围的冷却速度没有特别限定，可以在任意条件下冷却至常温。这是由于材料组织的相变基本上至300℃结束。
[压力容器]
可以由如上所述得到的压力容器用钢管制作压力容器。压力容器的制造方法没有特别限定，可以利用任意的方法进行制造，通常，为了得到压力容器所要求的机械特性，进一步对上述压力容器用钢管实施淬火、回火热处理。上述热处理的方法根据要求的机械特性而不同，通常加热至850℃以上，然后进行冷却，进一步在400℃以上～700℃以下的温度范围进行回火，由此调整机械特性。
需要说明的是，在上述热处理后的钢管的内外表面形成了由热处理产生的脱碳层的情况下，表层的金属组织发生了变化，因此除去该脱碳层。另外，钢管内表面的粗糙度会对疲劳特性造成影响，因此优选尽可能低，更优选进行表面抛光。具体而言，优选进行切削加工、抛光加工或镜面加工，更优选抛光加工或镜面加工。另外，在因热处理而使钢管发生弯曲的情况下，可以通过矫直来修正弯曲。
进而，将钢管的两端密封，制成压力容器。作为密封的方法，可以列举例如：通过将钢管的两端部成型修整为胶囊(capsule)型而封盖的方法、在钢管的两端部设置螺纹结构而安装盖的方法等。为了提高气密性，可以使用O形密封圈、垫圈。另外，在压力容器中设有能够连接气体交换用管的出入口。
[复合压力容器]
另外，本发明的压力容器用钢管也可以用作复合压力容器用内衬。例如，可以通过在如上述在制作的压力容器的表面卷绕碳纤维增强塑料(CFRP)，制成复合压力容器。作为碳纤维，可以使用PAN类碳纤维及PITCH类碳纤维等中的任意纤维。
实施例
接着，基于实施例对本发明更具体地进行说明。以下的实施例示出了本发明的优选的一例，本发明并不受本实施例的任何限定。
使用具有表1所示的成分组成的钢坯，制造了压力容器用钢管。在上述制造中，首先，对上述钢坯依次实施了加热、轧制扩管及冷却的各处理。将上述各工序中的处理条件示于表2。然后，分别对得到的压力容器用钢管评价了金属组织、拉伸强度及抗淬裂性。评价方法如下所述。
(原奥氏体晶粒的平均粒径)
从得到的各钢管采集试验片，使得该钢管的长度方向中央部、壁厚1/4位置为观察位置。通过饱和苦味酸水溶液对上述试验片的截面进行蚀刻，使原奥氏体结晶晶界出现，使用光学显微镜拍摄了金属组织的照片。对得到的照片进行图像分析，求出了原奥氏体晶粒的平均粒径。
(金属组织)
从得到的各钢管采集试验片，使得该钢管的长度方向中央部、壁厚1/4位置为观察位置。使用3％硝酸乙醇溶液对上述试验片的截面进行蚀刻。然后，使用扫描电子显微镜(SEM)以1000～5000倍间的适当倍率观察上述截面。对得到的图像进行分析，评价了组织的种类及各组织的面积率。另外，残留奥氏体通过X射线衍射测定法来测定。
(拉伸强度)
将钢管切断为150mm长度，实施了热处理(淬火回火)。在上述热处理中，在860℃下将切断后的钢管保持120分钟，然后进行水冷，在620℃进行180分钟的回火。从上述热处理后的钢管的壁厚1/4位置按照JIS Z 2201采集直径7mm的圆棒试验片，测定了拉伸强度。
(抗淬裂性)
为了评价钢管的抗淬裂性，利用以下方法求出了发生淬裂的频率。首先，从得到的各钢管的壁厚1/4位置分别采集了10个试验片。将上述试验片制成图1所示的形状。接着，对上述试验片实施了淬火。上述淬火通过将试验片在860℃下加热120分钟后进行水冷来实施。确认上述淬火后的试验片中有无裂纹产生，将10个试验片当中产生裂纹的试验片的个数的比例、即(发生淬裂的试验片的个数/10)×100(％)作为发生淬裂频率。
根据表2所示的结果可知，满足本发明的条件的钢管具备优异的拉伸强度，并且热处理中发生淬裂频率为20％以下，抗淬裂性优异。进一步也观察到与疲劳裂纹扩展特性相关的改善。与此相对，对于不满足本发明的条件的比较例的钢管而言，发生淬裂频率超过20％，抗淬裂性不足。
由此，本发明的内衬用钢管具有充分的抗淬裂性。因此，使用本发明的压力容器用钢管制造压力容器、复合压力容器内衬时，能够高效率地制造压力容器，可以实现压力容器的成本降低。

Claims (10)

1.一种压力容器用钢管，其具有如下成分组成：
以质量％计，含有
C：0.10～0.60％、
Si：0.01～2.0％、
Mn：0.5～5.0％、
P：0.0001～0.020％、
S：0.0001～0.010％、
N：0.0001～0.010％、以及
Al：0.01～0.06％，
余量由Fe及不可避免的杂质构成，
所述压力容器用钢管具有如下金属组织：原奥氏体晶粒的平均粒径为500μm以下，除铁素体以外的组织的面积率为50％以上。
2.根据权利要求1所述的压力容器用钢管，所述成分组成以质量％计还含有选自以下元素中的任一者或两者：
Mo：0.005～2.0％及Cr：0.005～3.0％。
3.根据权利要求2所述的压力容器用钢管，其中，所述成分组成以质量％计还含有选自以下元素中的任一者或两者：
Ni：0.005～5.0％及V：0.05～0.35％。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的压力容器用钢管，其中，所述成分组成进一步满足下式(1)的关系，
[Mn]+1.30×[Cr]+2.67×[Mo]+0.30×[Ni]≥2.15···(1)
其中，式(1)中的括号表示记载于括号内的元素的含量(质量％)，在不含有该元素的情况下为0。
5.根据权利要求4所述的压力容器用钢管，其中，所述成分组成进一步满足下式(2)的关系，
[Mn]+1.30×[Cr]+2.67×[Mo]+0.30×[Ni]≥2.90···(2)
其中，式(2)中的括号表示记载于括号内的元素的含量(质量％)，在不含有该元素的情况下为0。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的压力容器用钢管，其壁厚为30mm以上。
7.一种压力容器用钢管的制造方法，该方法具有：
加热工序，将具有权利要求1～3中任一项所述的成分组成的钢坯加热至1350℃以下的温度；
轧制扩管工序，在扩管结束温度为820℃以上的条件下对加热后的所述钢坯进行轧制、扩管，得到最终壁厚为所述钢坯直径的8.5％以上且小于25.0％的钢管；
冷却工序，在800～300℃的平均冷却速度为1℃/秒以上的条件下对所述轧制扩管工序所得到的钢管进行冷却。
8.一种压力容器用钢管的制造方法，该方法具有：
加热工序，将具有权利要求4所述的成分组成的钢坯加热至1350℃以下的温度；
轧制扩管工序，在扩管结束温度为820℃以上的条件下对加热后的所述钢坯进行轧制、扩管，得到最终壁厚为所述钢坯直径的8.5％以上且小于25.0％的钢管；
冷却工序，在800～300℃的平均冷却速度为0.5℃/秒以上的条件下对所述轧制扩管工序所得到的钢管进行冷却。
9.一种压力容器用钢管的制造方法，该方法具有：
加热工序，将具有权利要求5所述的成分组成的钢坯加热至1350℃以下的温度；
轧制扩管工序，在扩管结束温度为820℃以上的条件下对加热后的所述钢坯进行轧制、扩管，得到最终壁厚为所述钢坯直径的8.5％以上且小于25.0％的钢管；
冷却工序，在800～300℃的平均冷却速度为0.2℃/秒以上的条件下对所述轧制扩管工序所得到的钢管进行冷却。
10.一种复合压力容器用内衬，其由权利要求1～6中任一项所述的压力容器用钢管形成。
CN201780057240.7A 2016-09-21 2017-08-08 压力容器用钢管、压力容器用钢管的制造方法及复合压力容器用内衬 Active CN109715841B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-184871 2016-09-21
JP2016184871 2016-09-21
PCT/JP2017/028839 WO2018055937A1 (ja) 2016-09-21 2017-08-08 蓄圧器用鋼管、蓄圧器用鋼管の製造方法、および複合容器蓄圧器用ライナー

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109715841A true CN109715841A (zh) 2019-05-03
CN109715841B CN109715841B (zh) 2022-06-07

Family

ID=61690872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780057240.7A Active CN109715841B (zh) 2016-09-21 2017-08-08 压力容器用钢管、压力容器用钢管的制造方法及复合压力容器用内衬

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11168375B2 (zh)
EP (1) EP3517645B1 (zh)
JP (1) JP6421883B2 (zh)
CN (1) CN109715841B (zh)
WO (1) WO2018055937A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7247078B2 (ja) * 2019-01-31 2023-03-28 株式会社神戸製鋼所 冷間加工用機械構造用鋼およびその製造方法
JPWO2022092316A1 (zh) * 2020-11-02 2022-05-05
AR124169A1 (es) 2020-11-30 2023-02-22 Dalmine Spa Composición de acero, artículo forjado y método de fabricación de un recipiente de presión sin costura para gas comprimido
AU2022249476A1 (en) 2021-03-30 2023-08-24 Jfe Steel Corporation Steel pipe for high-pressure hydrogen, high-pressure hydrogen vessel, and method for manufacturing said steel pipe

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009293799A (ja) * 2009-04-28 2009-12-17 Faber Industrie Spa Ｃｒ−Ｍｏ鋼製ライナーを用いた高圧水素貯蔵用ＦＲＰ容器
UA95569C2 (ru) * 2007-10-30 2011-08-10 Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. Стальная труба с високой розширенностью и способ её изготовления (варианты)
CN102699628A (zh) * 2012-03-26 2012-10-03 天津钢管集团股份有限公司 直径为508mm的耐硫化氢腐蚀管线用无缝钢管的生产方法
CN103717774A (zh) * 2011-07-29 2014-04-09 新日铁住金株式会社 成形性优异的高强度钢板、高强度镀锌钢板及它们的制造方法
JP2014198878A (ja) * 2013-03-29 2014-10-23 Ｊｆｅスチール株式会社 高圧水素ガス中の耐水素脆化特性に優れた水素用鋼構造物ならびに水素用蓄圧器および水素用ラインパイプの製造方法
JP2014227573A (ja) * 2013-05-22 2014-12-08 株式会社日本製鋼所 耐高圧水素環境脆化特性に優れた高強度鋼およびその製造方法
CN104968821A (zh) * 2013-01-31 2015-10-07 杰富意钢铁株式会社 电阻焊钢管
CN105081003A (zh) * 2015-08-26 2015-11-25 天津腾飞钢管有限公司 一种基于酸性服役条件使用管线用无缝钢管的加工方法
CN105102657A (zh) * 2013-03-29 2015-11-25 杰富意钢铁株式会社 钢材及氢用容器、以及它们的制造方法
JP2016172909A (ja) * 2015-03-18 2016-09-29 新日鐵住金株式会社 高圧水素用容器およびその製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8308017B2 (en) * 2007-02-22 2012-11-13 GM Global Technology Operations LLC Composite material with fibers with different stiffness for optimum stress usage
JP4251229B1 (ja) 2007-09-19 2009-04-08 住友金属工業株式会社 高圧水素ガス環境用低合金鋼および高圧水素用容器
JP5201625B2 (ja) 2008-05-13 2013-06-05 株式会社日本製鋼所 耐高圧水素環境脆化特性に優れた高強度低合金鋼およびその製造方法
JP5353501B2 (ja) 2008-07-09 2013-11-27 新日鐵住金株式会社 耐水素性に優れた常温高圧水素ガス貯蔵鋼製容器およびその製造方法
CN103924155B (zh) 2010-03-05 2018-10-26 新日铁住金株式会社 韧性优异的机械结构用高强度无缝钢管及其制造方法
JP5849609B2 (ja) 2010-10-28 2016-01-27 Ｊｆｅスチール株式会社 高圧水素貯蔵用鋼材
IT1403688B1 (it) * 2011-02-07 2013-10-31 Dalmine Spa Tubi in acciaio con pareti spesse con eccellente durezza a bassa temperatura e resistenza alla corrosione sotto tensione da solfuri.
EP2990714B1 (en) 2013-04-26 2018-11-21 JFE Steel Corporation Accumulator
KR102022787B1 (ko) 2015-03-16 2019-09-18 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 복합 용기 축압기 라이너용 강관 및, 복합 용기 축압기 라이너용 강관의 제조 방법
JP6648646B2 (ja) 2016-07-20 2020-02-14 日本製鉄株式会社 低合金鋼材、低合金鋼管および容器、ならびにその容器の製造方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA95569C2 (ru) * 2007-10-30 2011-08-10 Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. Стальная труба с високой розширенностью и способ её изготовления (варианты)
JP4528346B2 (ja) * 2009-04-28 2010-08-18 ファーバー・インダストリー・エッセ・ピ・ア Ｃｒ−Ｍｏ鋼製ライナーを用いた高圧水素貯蔵用ＦＲＰ容器
JP2009293799A (ja) * 2009-04-28 2009-12-17 Faber Industrie Spa Ｃｒ−Ｍｏ鋼製ライナーを用いた高圧水素貯蔵用ＦＲＰ容器
CN103717774A (zh) * 2011-07-29 2014-04-09 新日铁住金株式会社 成形性优异的高强度钢板、高强度镀锌钢板及它们的制造方法
CN102699628A (zh) * 2012-03-26 2012-10-03 天津钢管集团股份有限公司 直径为508mm的耐硫化氢腐蚀管线用无缝钢管的生产方法
CN104968821A (zh) * 2013-01-31 2015-10-07 杰富意钢铁株式会社 电阻焊钢管
CN105102657A (zh) * 2013-03-29 2015-11-25 杰富意钢铁株式会社 钢材及氢用容器、以及它们的制造方法
JP2014198878A (ja) * 2013-03-29 2014-10-23 Ｊｆｅスチール株式会社 高圧水素ガス中の耐水素脆化特性に優れた水素用鋼構造物ならびに水素用蓄圧器および水素用ラインパイプの製造方法
JP5928394B2 (ja) * 2013-03-29 2016-06-01 Ｊｆｅスチール株式会社 高圧水素ガス中の耐水素脆化特性に優れた水素用鋼構造物ならびに水素用蓄圧器および水素用ラインパイプの製造方法
JP2014227573A (ja) * 2013-05-22 2014-12-08 株式会社日本製鋼所 耐高圧水素環境脆化特性に優れた高強度鋼およびその製造方法
JP6179977B2 (ja) * 2013-05-22 2017-08-16 株式会社日本製鋼所 耐高圧水素環境脆化特性に優れた高強度鋼およびその製造方法
JP2016172909A (ja) * 2015-03-18 2016-09-29 新日鐵住金株式会社 高圧水素用容器およびその製造方法
CN105081003A (zh) * 2015-08-26 2015-11-25 天津腾飞钢管有限公司 一种基于酸性服役条件使用管线用无缝钢管的加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3517645A4 (en) 2019-07-31
US11168375B2 (en) 2021-11-09
JP6421883B2 (ja) 2018-11-14
JPWO2018055937A1 (ja) 2018-09-20
WO2018055937A1 (ja) 2018-03-29
EP3517645B1 (en) 2021-10-06
CN109715841B (zh) 2022-06-07
EP3517645A1 (en) 2019-07-31
US20190211414A1 (en) 2019-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6989004B2 (ja) 高圧水素ガス環境用鋼材および高圧水素ガス環境用鋼構造物ならびに高圧水素ガス環境用鋼材の製造方法
CN107429340B (zh) 复合压力容器内衬用钢材、复合压力容器内衬用钢管、以及复合压力容器内衬用钢管的制造方法
RU2650466C2 (ru) Стальная труба для топливопровода высокого давления и использующий ее топливопровод высокого давления
US9708681B2 (en) High-strength seamless steel pipe for oil well use having excellent resistance to sulfide stress cracking
JP5857400B2 (ja) 高圧縮強度ラインパイプ用溶接鋼管及びその製造方法
KR101664635B1 (ko) 고장력 열연 강판 및 그 제조 방법
US8795450B2 (en) Manufacturing method for a steel pipe for fuel injection pipe
WO2016150116A1 (zh) 具有良好抗应变时效性能的x80管线钢、管线管及其制造方法
RU2270873C1 (ru) Способ производства штрипсовой стали для труб подводных морских газопроводов высоких параметров
CN109715841A (zh) 压力容器用钢管、压力容器用钢管的制造方法及复合压力容器用内衬
JP2019183218A (ja) 高圧水素容器、及び、高圧水素用鋼材
CN106164314A (zh) 耐应变时效特性和耐hic特性优良的高变形能力管线管用钢材及其制造方法以及焊接钢管
JP2019210530A (ja) 燃料噴射部品の製造方法
KR102415764B1 (ko) 오스템퍼링 열처리 특성이 우수한 열연강판, 열연소둔강판, 부재 및 이들의 제조방법
JP2013255925A (ja) 中空ばね用シームレス鋼管の製造方法
KR101797319B1 (ko) 용접성 및 연신율이 우수한 파이프용 열연강판 및 그 제조방법
CN109563590B (zh) 复合容器蓄压器用衬里、复合容器蓄压器、以及复合容器蓄压器用衬里的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant