JP2012052873A - クラックアレスター用厚鋼板の品質管理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】厚鋼板の板厚方向各位置でシャルピー衝撃試験片を採取し、厚鋼板の板面に平行に2mmVノッチを導入して、シャルピー衝撃試験を実施し、エネルギー遷移温度vTrE(℃)を求める。得られた板厚方向各位置におけるエネルギー遷移温度vTrEのうちから、最も低温である(vTrE)minを決定する。評価温度を(鋼材使用温度−80℃)とし、得られた(vTrE)minとを比較し、該(vTrE)minが(鋼材使用温度−80℃)より低温である場合に、該厚鋼板を、脆性き裂伝播停止特性に優れ、鋼材使用温度において脆性き裂の伝播停止能を有するクラックアレスター用厚鋼板であると判定する。なお、vTrEに代えて、破面遷移温度、あるいは平均吸収エネルギーを用いても良い。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献1には、C:0.05〜0.12質量%を含み、適正量のAl、Ti、Nbを含有し、さらに表面から板厚方向に板厚の1/8〜1/4の特定の位置において、組織をベイナイトを主体とし、かつ15°以上の大傾角粒界で囲まれた領域の大きさが8μm以下である組織を有し、脆性亀裂伝播停止特性に優れた厚鋼板が記載されている。特許文献1に記載された厚鋼板は、優れた脆性亀裂伝播停止特性を有するとしているが、脆性亀裂伝播停止特性は、日本溶接協会の鋼種認定試験方法に準じて、500mm×500mmの大型試験片を用いる温度勾配型ESSO試験により、Kca値を求め、評価している。
(1)厚鋼板の板厚方向各位置でシャルピー衝撃試験片を採取し、厚鋼板の板面に平行に2mmVノッチを導入して、JIS Z 2242に準拠してシャルピー衝撃試験を実施し、前記板厚方向各位置におけるエネルギー遷移温度vTrE(℃)を求める第一の段階と、得られた板厚方向各位置におけるエネルギー遷移温度vTrEのうちから、最も低温である(vTrE)minを選ぶ第二の段階と、該(vTrE)minと(鋼材使用温度−80℃)とを比較し、該(vTrE)minが(鋼材使用温度−80℃)より低温である場合に、該厚鋼板を、脆性き裂伝播停止特性に優れ、鋼材使用温度において脆性き裂の伝播停止能を有するクラックアレスター用厚鋼板であると判定する第三の段階と、からなることを特徴とする、クラックアレスター用厚鋼板の品質管理方法。
(5)(1)ないし(4)のいずれかにおいて、前記厚鋼板が、板厚:25mm超えであることを特徴とするクラックアレスター用厚鋼板の品質管理方法。
本発明で対象とする厚鋼板は、好ましくは板厚25mm超、より好ましくは板厚50mm超の鋼板である。板厚25mm以下の鋼板では、大型試験(ESSO試験等)を実施するための負荷、たとえば、試験体をタブ板に溶接する作業負荷等が、板厚25mm超の鋼板に比べてあまり大きくない。そのため、板厚25mm以下の鋼板については、本発明による評価法を用いるまでもなく、大型試験(ESSO試験等)による評価を行えばよい。なお、本発明は、板厚25mm以下の鋼板に対しても適用可能なものである。
そして、第三の段階では、得られた(vTrE)minまたは(vTrs)minと(鋼材使用温度−80℃)とを比較する。(vTrE)minまたは(vTrs)minが(鋼材使用温度−80℃)より低温である場合に、該厚鋼板を、脆性き裂伝播停止特性に優れ、鋼材使用温度において脆性き裂の伝播停止能を有するクラックアレスター用厚鋼板であると判定する。
第一の段階では、対象とする厚鋼板の板厚方向各位置から、図2に示すように、表面ノッチシャルピー衝撃試験片(2mmVノッチ標準試験片:10mm厚)を採取し、JIS Z 2242の規定に準拠して、表面ノッチシャルピー衝撃試験を実施し、板厚方向各位置のエネルギー遷移温度vTrEおよび破面遷移温度vTrsを求めた。ここで、板厚方向各位置は、表層(試験片中心が表面から5mmである位置)、板厚1/4位置(試験片中心が板厚1/4位置)、および板厚1/2位置(試験片中心が板厚中央位置)または板厚1/2位置+6mm位置(試験片中心が板厚中心から6mmの位置)、の各3位置とした。
そして、第三の段階として、各鋼板について、得られた(vTrE)min,(vTrs)minと評価温度(=(鋼材使用温度−80℃))とを比較した。なお、鋼材使用温度は−10℃(厚鋼板No.A〜G)または−50℃(厚鋼板No.H〜I)とした。そして、(vTrE)min,(vTrs)minが(鋼材使用温度−80℃)より低温である厚鋼板を、鋼材使用温度において伝播してくる脆性き裂の停止能を有するクラックアレスター用厚鋼板であると判定し、○と評価した。(vTrE)min,(vTrs)minが(鋼材使用温度−80℃)より高温である厚鋼板は、鋼材使用温度において伝播してくる脆性き裂を停止できずそのまま伝播し、脆性き裂の停止能が低い厚鋼板であると判定し、×と評価した。
本発明例1における、表面ノッチシャルピー衝撃試験のエネルギー遷移温度vTrEに代えて、第一の段階において、評価温度(=(鋼材使用温度−80℃))での試験片3本の平均吸収エネルギー値ETを求めた。そして、第二の段階では、得られた平均吸収エネルギー値ETのうちから、平均吸収エネルギー値の最大値(ET)maxを決定した。そして、第三の段階では、得られた(ET)maxと、該(ET)maxを示す板厚方向位置における上部棚吸収エネルギーEshelfとを比較し、(ET)maxが(Eshelf/2)以上である場合に、該厚鋼板を、脆性き裂伝播停止特性に優れ、鋼材使用温度において脆性き裂の伝播停止能を有するクラックアレスター用厚鋼板と判定し、○と評価した。それ以外は×と評価した。
なお、比較例として、温度勾配型ESSO試験を実施し、脆性き裂伝播停止特性Kcaを求め、脆性き裂伝播停止特性を評価した。
温度勾配型ESSO試験は、各厚鋼板から試験片(大きさ:500×500mm)を採取し、幅方向端部に切欠き部を加工し、試験に供した。試験方法は、日本溶接協会の鋼種認定試験方法に規定される「脆性破壊伝播停止試験」に準じて、行った。すなわち、試験片の両端をそれぞれタブ板に溶接したのち、試験片に温度勾配を付与し、大型引張試験機により所定の応力を負荷する。そして、試験片端部に加工した切欠部に、楔を介して衝撃荷重を与え強制的に脆性き裂を発生、伝播、停止させる。脆性き裂が伝播停止した位置のき裂長さと負荷応力とからき裂停止時の応力拡大係数Kca値を求め、脆性き裂の停止温度とKca値との関係を求めた。得られた結果を、表2、表3に併記した。
Claims (6)
- 厚鋼板の板厚方向各位置でシャルピー衝撃試験片を採取し、厚鋼板の板面に平行に2mmVノッチを導入して、JIS Z 2242に準拠してシャルピー衝撃試験を実施し、前記板厚方向各位置におけるエネルギー遷移温度vTrE(℃)を求める第一の段階と、得られた板厚方向各位置におけるエネルギー遷移温度vTrEのうちから、最も低温である(vTrE)minを選ぶ第二の段階と、該(vTrE)minと鋼材使用温度−80℃とを比較し、該(vTrE)minが鋼材使用温度−80℃より低温である場合に、該厚鋼板を、脆性き裂伝播停止特性に優れ、鋼材使用温度において脆性き裂の伝播停止能を有するクラックアレスター用厚鋼板であると判定する第三の段階と、からなることを特徴とする、クラックアレスター用厚鋼板の品質管理方法。
- 前記第一の段階を、前記エネルギー遷移温度vTrEに代えて、破面遷移温度vTrsを求める段階とし、前記第二の段階を、得られた板厚方向各位置における破面遷移温度vTrsのうちの最も低温である(vTrs)minを選ぶ段階とし、前記第三の段階を、該(vTrs)minと鋼材使用温度−80℃とを比較し、該(vTrs)minが鋼材使用温度−80℃より低温である場合に、該厚鋼板を、脆性き裂伝播停止特性に優れ、鋼材使用温度において脆性き裂の伝播停止能を有するクラックアレスター用厚鋼板であると判定する段階と、することを特徴とする請求項1に記載のクラックアレスター用厚鋼板の品質管理方法。
- 厚鋼板の板厚方向各位置でシャルピー衝撃試験片を採取し、厚鋼板の板面に平行に2mmVノッチを導入し、JIS Z 2242に準拠してシャルピー衝撃試験を実施し、試験温度T(℃):鋼材使用温度−80℃における試験片3本の平均吸収エネルギー値ET(J)を求める第一の段階と、得られた板厚方向各位置における平均吸収エネルギー値ETのうちの最大値(ET)maxを選ぶ第二の段階と、該(ET)maxと該(ET)maxを示す板厚方向位置における上部棚吸収エネルギーEshelfとを比較し、該(ET)maxがEshelf /2以上である場合に、該厚鋼板を、脆性き裂伝播停止特性に優れ、鋼材使用温度において脆性き裂の伝播停止能を有するクラックアレスター用厚鋼板と判定する第三の段階とからなることを特徴とする、クラックアレスター用厚鋼板の品質管理方法。
- 前記板厚方向各位置を、表層位置、板厚1/4位置、板厚中央位置、および板厚中央位置+6mm位置とすることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のクラックアレスター用厚鋼板の品質管理方法。
- 前記厚鋼板が、板厚:25mm超えであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のクラックアレスター用厚鋼板の品質管理方法。
- 前記厚鋼板が、板厚:50mm超えであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のクラックアレスター用厚鋼板の品質管理方法。
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