JP2022510929A - 水素誘起割れ抵抗性に優れた圧力容器用鋼材及びその製造方法 - Google Patents
水素誘起割れ抵抗性に優れた圧力容器用鋼材及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022510929A JP2022510929A JP2021530829A JP2021530829A JP2022510929A JP 2022510929 A JP2022510929 A JP 2022510929A JP 2021530829 A JP2021530829 A JP 2021530829A JP 2021530829 A JP2021530829 A JP 2021530829A JP 2022510929 A JP2022510929 A JP 2022510929A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel material
- less
- pressure vessel
- hydrogen
- hot
- 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
Links
Images
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
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
-
- 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
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
-
- 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
- C21D1/28—Normalising
-
- 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
-
- 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
-
- 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
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
- C21D8/0226—Hot rolling
-
- 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
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
- C21D8/0231—Warm rolling
-
- 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
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
-
- 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
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
- C21D8/0263—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot rolling
-
- 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
-
- 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
- C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
-
- 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
- C22C38/20—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with copper
-
- 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
- C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
-
- 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
- C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
-
- 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
- C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
-
- 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
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- 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
- C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
-
- 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
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
-
- 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
- C21D2211/009—Pearlite
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
Description
特に、低品質の原油を採掘、処理、輸送、貯蔵するすべてのプラント設備に用いられる鋼材にも原油中の湿潤硫化水素によるクラックの発生を抑制する特性が必須に求められているのが実情である。最近、プラント設備の事故による環境汚染が全地球的な問題となっており、これを復旧するためには、天文学的な費用がかかるため、エネルギー産業に用いられる鉄鋼材の耐HICに対する要求特性のレベルが次第に厳しくなる傾向にある。
それ故に、硫化水素雰囲気で用いられる鋼材の水素誘起割れ抵抗性を向上させる方案が提案されており、その例として、第1に、銅(Cu)などの元素を添加する方法、第2に、加工工程を変えてNACT、QT、DQTなどの水処理を介して基地組織を焼戻しマルテンサイト(Tempered Martensite)、焼戻しベイナイト(Tempered Bainite)などの硬質組織を形成し、クラック開始(initiation)に対する抵抗性を増大させる方法、第3に、水素の集積及びクラック開始点として作用することができる鋼内部の介在物及び空隙などの内部欠陥を制御する方法、第4に、クラックが容易に発生及び伝播する硬化組織(例えば、パーライト相など)を最小限に抑えるか、その形状を制御する方法などがある。
第2の方法は、NACT(Normalizing and Accelerated Cooling and Tempering)、QT(Quenching and Tempering)、DQT(Direct Quenching and Tempering)、TMCP(Thermo-Mechanical Controlled Processing)などの水処理を介して基地相がフェライト(Ferrite)+パーライト(Pearlite)ではない焼戻しマルテンサイト(Tempered Martensite)、焼戻しベイナイト(Tempered Bainite)或いはこれらの複合組織を形成して基地相の強度を増大させるものである。基地相の強度が増大した場合、クラック開始(Crack Initiation)に対する抵抗性が増大するため、発生頻度を比較的減少させることができる。
したがって、上記の従来の方法は、厚さ6~50mm、引張強度450~585MPa級の耐水素誘起割れ特性を有する圧力容器用鋼を製作するには限界がある。
本発明の主要概念は、次のように合金設計部分、工程制御部分の2部分に分けられる。
Cは、基本的な強度を確保するために最も重要な元素であるため、適切な範囲内で鋼中に含有される必要がある。上記の添加効果を得るためには、Cは0.2%以上添加することが好ましい。しかし、C含有量が0.3%を超えると、10mm未満の厚さ鋼材の場合、空冷過程でフェライト+ベイナイト組織などが形成されて強度や硬度が過度に高くなる虞があり、特にMA組織の生成時にHIC特性も阻害されるため、上記Cは0.2~0.3%の範囲に制限することが好ましい。
Siは、置換型元素として固溶強化により鋼材の強度を向上させ、強力な脱酸効果を有していることから、清浄鋼の製造に必須の元素であるため、0.05%以上添加されることが好ましい。しかし、0.50%を超えた場合、MA相を生成させ、フェライト基地組織の強度を過度に増大させて耐HIC特性及び衝撃靭性の低下を引き起こす虞がある。したがって、上記Siは0.05~0.50%の範囲に」制限することが好ましい。
Mnは、固溶強化により強度を向上させ、低温変態相が生成されるように硬化能を向上させる有用な元素である。このため、耐HIC特性を向上させるための引張強度450~585MPa級の鋼材では、上記Mnが1.0~1.4%の範囲で添加されることが一般的である。しかし、Mn含有量が高くなるほど圧延過程でBandedパーライト組織が発達するようになり、HIC品質が劣化する。また、製品中心部のMn偏析度も増大し、高温変形抵抗値も急激に増大するため、未再結晶域における最大圧下量の設定に限界が発生する。したがって、本発明では、製品の全厚さ区間でBand形態ではなく、微細なフェライト+パーライト微細組織を生成させるために、上記Mn含有量を0.03%以下に制御することが好ましい。
Alは、上記Siと共に製鋼工程で強力な脱酸剤の一つである。この効果を得るためには、0.005%以上添加することが好ましい。しかし、その含有量が0.1%を超える場合には、脱酸の結果物として生成される酸化性介在物のうちAl2O3の分率が過度に増加し、大きさが粗大になるだけでなく、精錬中に除去が難しくなる問題があり、酸化性介在物による水素誘起割れ抵抗性が低下する虞がある。したがって、上記Al含有量は0.005~0.1%の範囲に制御することが好ましい。
Pは、結晶粒界に脆性を誘発したり、粗大な介在物を形成させて脆性を誘発する元素であって、脆性割れ伝播抵抗性を向上させるために、上記P含有量を0.010%以下に制御することが好ましい。
Sは、結晶粒界に脆性を誘発したり、粗大な介在物を形成させて脆性を誘発する元素であって、脆性割れ伝播抵抗性を向上させるために、上記S含有量を0.0015%以下に制御することが好ましい。
Nbは、NbCまたはNbCNの形態で析出し、母材の強度を向上させる。また、高温で再加熱時に固溶されたNbは、圧延時にNbCの形態で非常に微細に析出されてオーステナイトの再結晶を抑制して組織を微細化させる効果がある。上記効果のために、上記Nbは0.001%以上添加されることが好ましい。但し、0.03%を超える場合には、未溶解のNbがTi、Nb(C、N)の形態で生成され、UT不良、衝撃靭性の低下及び耐水素誘起割れ性を阻害させる要因となる虞がある。したがって、上記Nb含有量は、0.001~0.03%の範囲に制限することが好ましい。
Vは、再加熱時にほぼすべてが再固溶されることから、後続する圧延時の析出や固溶による強化効果は僅かであるが、この後のPWHTなどの熱処理過程で非常に微細な炭窒化物として析出し、強度を向上させる効果がある。このような効果を十分に得るためには、上記Vを0.001%以上添加する必要があるが、その含有量が0.03%を超えるようになると、溶接部の強度及び硬度を過度に増加させて圧力容器などで加工する際、表面クラックなどの要因として作用する虞がある。また、製造原価が急激に上昇して経済的に不利になる。したがって、上記V含有量は、0.001~0.03%の範囲に制限することが好ましい。
Tiは、再加熱時にTiNとして析出して母材及び溶接熱影響部の結晶粒の成長を抑制し、低温靭性を大きく向上させる成分であり、この添加効果を得るためには、0.001%以上添加されることが好ましい。しかし、Tiが0.03%を超えて添加されると、連鋳ノズルの目詰まりや中心部の晶出によって低温靭性が低下することがあり、Nと結合して厚さの中心部に粗大なTiN析出物が形成された場合、水素誘起割れの開始点として作用する虞があるため、上記Ti含有量は、0.001~0.03%の範囲に制限することが好ましい。
Crの固溶による降伏及び引張強度を増大させる効果は僅かであるが、後工程である焼戻しや溶接後熱処理(PWHT)の間、セメンタイトの分解速度を抑えることで強度の低下を防止する効果がある。上記の効果を得るためには、上記Crを0.01%以上添加することが好ましいが、その含有量が0.20%を超えると、M23C6などのCr-Rich粗大炭化物の大きさ及び分率が増大して衝撃靭性が大きく低下するようになり、製造費用が上昇し、溶接性が低下する問題がある。したがって、上記Cr含有量は、0.01~0.20%の範囲に制限することが好ましい。
Moは、Crのように後工程である焼戻しまたは溶接後熱処理(PWHT)の間の強度の低下防止に有効な元素であり、Pなどの不純物の粒界偏析による靭性低下を防止する効果がある。また、フェライト内の固溶強化元素として基地相の強度を増大させる。上記の効果を得るためには、上記Moを0.01%以上添加することが好ましいが、高価な元素であるため過度に添加した場合、製造費用が大きく上昇するため、0.15%以下を添加することが好ましい。したがって、上記Mo含有量は、0.01~0.15%の範囲であることが好ましい。
銅(Cu)は、フェライト内の固溶強化により基地相の強度を大きく向上させることができるだけでなく、湿潤硫化水素雰囲気での腐食を抑制する効果があるため、本発明において有利な元素である。上記の効果を十分に得るためには、上記Cuを0.01%以上添加する必要があるが、その含有量が0.50%を超えると、鋼板の表面にスタークラックを誘発する虞が大きくなり、高価な元素として製造費用が大きく上昇する問題がある。したがって、上記Cu含有量は、0.01~0.50%の範囲に制限することが好ましい。
Niは、低温で積層欠陥を増大させ、電位の交差スリップ(Cross slip)を容易にし、衝撃靭性及び硬化能を向上させ、強度を増加させる上で重要な元素である。これらの効果を得るためには0.05%以上添加されることが好ましい。しかし、上記Niが0.50%を超えて添加されると、硬化能が過度に上昇する。又、他の硬化能の元素よりも高価であることから製造原価を上昇させる虞があるため、上記Ni含有量は、0.05~0.50%の範囲に制限することが好ましい。
Caは、Alによる脱酸後に添加すると、MnS介在物を形成するSと結合してMnSの生成を抑制するとともに、球状のCaSを形成して、水素誘起割れによるクラックの発生を抑制する効果がある。本発明では、不純物として含有されるSを十分にCaSとして形成させるために、上記Caを0.0005%以上添加することが好ましい。但し、0.0040%を超えて添加された場合には、CaSを形成して残ったCaがOと結合して粗大な酸化性介在物を生成するようになり、これが圧延時に延伸、破壊されて水素誘起割れを助長する虞がある。したがって、上記Ca含有量は、0.0005~0.0040%の範囲に制限することが好ましい。
一方、本発明の鋼材は面積分率で、フェライト:70%以上、残部がパーライトであることが好ましい。上記フェライト分率が70%未満の場合には、パーライト分率が比較的高く、衝撃靭性が劣化するという欠点がある。
なお、本発明の鋼材は、厚さが6~50mmであることが好ましい。鋼材の厚さが6mm未満の場合には、厚板圧延機で製造し難いという問題があり、50mmを超える場合には、引張強度450MPa以上の強度を確保することが難しいという問題がある。
上記のとおり、提供される本発明の鋼材は、引張強度が450~585MPaの範囲を有することができる。
まず、上記の合金組成を有する鋼スラブを1000~1100℃で再加熱する。上記鋼スラブ再加熱は、この後の圧延過程で過度の温度低下を防止するために、1000℃以上で行うことが好ましい。但し、上記鋼スラブの再加熱温度が1100℃を超える場合には、未再結晶域の温度における総圧下量が不足となり、制御圧延開始温度が低くても過度の空冷待機によって、炉運営にかかるコストが上昇し、競争力が低下するという欠点がある。したがって、上記鋼スラブの再加熱温度は1000~1100℃の範囲を有することが好ましい。
下記表1に記載した合金組成を有する鋼スラブを1070℃で再加熱した後、下記表2に記載した条件で熱間圧延して50mm厚さの熱延鋼材を得、その後、常温まで空冷した後、890℃で30分間維持して焼きならし熱処理を実施した。
このように製造されたそれぞれの熱延鋼材に対し、中心部のMn最大濃度をEBSD(Electron Back Scattered Diffraction)を活用して測定し、光学顕微鏡で鋼板の1/4t(t:厚さ)及び中心部(1/2t)の微細組織を分析し、焼きならし熱処理後のフェライト平均結晶粒度を測定し、下記表2に示した。
しかし、比較例1~5の場合には、本発明が提案する合金組成は満たすものの、製造条件のうち仕上げ圧延温度または圧延時のパス当たりの圧下率の条件を満たしていないことから、フェライトの平均結晶粒度が非常に大きくなって、これにより、引張強度及び耐HICの品質が劣位であることが確認できる。
比較例8の場合には、本発明が提案する製造条件は満たすものの、合金組成のうちC含有量を満たしていないため、引張強度が低いレベルであることが確認できる。
図2は、比較例2の1/4t(t:製品厚さ)における微細組織を光学顕微鏡で観察した写真である。図2に示したとおり、比較例2の場合には、1/4tにおける微細組織がフェライトとベイニティックパーライトからなっていることが確認できる。
Claims (6)
- 重量%で、炭素(C):0.2~0.3%、シリコン(Si):0.05~0.50%、マンガン(Mn):0.03%以下、アルミニウム(Al):0.005~0.1%、リン(P):0.010%以下、硫黄(S):0.0015%以下、ニオブ(Nb):0.001~0.03%、バナジウム(V):0.001~0.03%、チタン(Ti):0.001~0.03%、クロム(Cr):0.01~0.20%、モリブデン(Mo):0.01~0.15%、銅(Cu):0.01~0.50%、ニッケル(Ni):0.05~0.50%、カルシウム(Ca):0.0005~0.0040%、残部はFe及びその他の不可避不純物からなり、
フェライトの平均結晶粒度が5~15μmであることを特徴とする水素誘起割れ抵抗性に優れた圧力容器用鋼材。 - 前記鋼材は、面積分率でフェライト:70%以上、残部はパーライトである微細組織を有することを特徴とする請求項1に記載の水素誘起割れ抵抗性に優れた圧力容器用鋼材。
- 前記鋼材は、中心部のMn最大濃度が0.05重量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の水素誘起割れ抵抗性に優れた圧力容器用鋼材。
- 前記鋼材は、厚さが6~50mmであることを特徴とする請求項1に記載の水素誘起割れ抵抗性に優れた圧力容器用鋼材。
- 重量%で、炭素(C):0.2~0.3%、シリコン(Si):0.05~0.50%、マンガン(Mn):0.03%以下、アルミニウム(Al):0.005~0.1%、リン(P):0.010%以下、硫黄(S):0.0015%以下、ニオブ(Nb):0.001~0.03%、バナジウム(V):0.001~0.03%、チタン(Ti):0.001~0.03%、クロム(Cr):0.01~0.20%、モリブデン(Mo):0.01~0.15%、銅(Cu):0.01~0.50%、ニッケル(Ni):0.05~0.50%、カルシウム(Ca):0.0005~0.0040%、残部はFe及びその他の不可避不純物からなる鋼スラブを1000~1100℃で再加熱する段階、
前記再加熱されたスラブを未再結晶領域の温度である800~900℃でパス当たりの平均圧下率15%以上で熱間圧延して熱延鋼材を得る段階、及び
前記熱延鋼材を常温まで空冷した後、800~900℃まで加熱してから15~60分間維持して焼きならし熱処理する段階を含むことを特徴とする水素誘起割れ抵抗性に優れた圧力容器用鋼材の製造方法。 - 前記熱間圧延後の熱延鋼材のオーステナイト平均結晶粒度は25μm以下であることを特徴とする請求項5に記載の水素誘起割れ抵抗性に優れた圧力容器用鋼材の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180153077A KR102131537B1 (ko) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | 수소유기균열 저항성이 우수한 압력용기용 강재 및 그 제조방법 |
KR10-2018-0153077 | 2018-11-30 | ||
PCT/KR2019/014805 WO2020111547A1 (ko) | 2018-11-30 | 2019-11-05 | 수소유기균열 저항성이 우수한 압력용기용 강재 및 그 제조방법 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022510929A true JP2022510929A (ja) | 2022-01-28 |
JP7265008B2 JP7265008B2 (ja) | 2023-04-25 |
Family
ID=70854102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021530829A Active JP7265008B2 (ja) | 2018-11-30 | 2019-11-05 | 水素誘起割れ抵抗性に優れた圧力容器用鋼材及びその製造方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220042131A1 (ja) |
EP (1) | EP3889301A4 (ja) |
JP (1) | JP7265008B2 (ja) |
KR (1) | KR102131537B1 (ja) |
CN (1) | CN113166896A (ja) |
WO (1) | WO2020111547A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115852268B (zh) * | 2022-12-28 | 2024-06-18 | 广东省科学院新材料研究所 | 高强度耐腐蚀抗裂钢及其制备方法和应用 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08283839A (ja) * | 1995-04-12 | 1996-10-29 | Nippon Steel Corp | 耐サワー性、熱間加工性に優れた鋼材の製造方法 |
JP2005290554A (ja) * | 2004-03-11 | 2005-10-20 | Nippon Steel Corp | 被削性と靭性および溶接性に優れた鋼板およびその製造方法 |
JP2009221539A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Jfe Steel Corp | 耐遅れ破壊特性に優れた高強度鋼 |
JP2017057449A (ja) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | 新日鐵住金株式会社 | 耐サワー性に優れた鋼板及びその製造方法 |
JP2017110249A (ja) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | 新日鐵住金株式会社 | 耐サワー鋼板 |
WO2017111416A1 (ko) * | 2015-12-23 | 2017-06-29 | 주식회사 포스코 | 수소유기 균열 (hic) 저항성이 우수한 압력용기용 강재 및 그 제조방법 |
WO2018117545A1 (ko) * | 2016-12-23 | 2018-06-28 | 주식회사 포스코 | 수소유기균열 저항성이 우수한 압력용기용 강재 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06179911A (ja) * | 1992-12-14 | 1994-06-28 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐水素誘起割れ性にすぐれた鋼板の製造方法 |
JPH0748621A (ja) * | 1992-12-29 | 1995-02-21 | Kawasaki Steel Corp | 耐ssc,耐hic性に優れた圧力容器用鋼の製造方法 |
JPH06220577A (ja) * | 1993-01-26 | 1994-08-09 | Kawasaki Steel Corp | 耐hic特性に優れた高張力鋼及びその製造方法 |
JP3846233B2 (ja) | 2001-06-27 | 2006-11-15 | 住友金属工業株式会社 | 耐水素誘起割れ性に優れた鋼材 |
EP1637618B1 (en) * | 2003-05-27 | 2010-07-14 | Nippon Steel Corporation | Method for manufacturing high strength steel sheets with excellent resistance to delayed fracture after forming |
JP4502948B2 (ja) * | 2005-12-28 | 2010-07-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐食性および脆性破壊発生特性に優れた船舶用鋼材 |
JP4940886B2 (ja) * | 2006-10-19 | 2012-05-30 | Jfeスチール株式会社 | 耐hic特性に優れたラインパイプ用高強度鋼板およびその製造方法 |
KR100833071B1 (ko) | 2006-12-13 | 2008-05-27 | 주식회사 포스코 | 내hic특성이 우수한 인장강도 600㎫급 압력용기용 강판및 그 제조 방법 |
KR100833069B1 (ko) * | 2006-12-13 | 2008-05-27 | 주식회사 포스코 | 내hic특성 및 haz 인성이 우수한 인장강도 500㎫급압력용기용 강판 및 그 제조 방법 |
KR20100076727A (ko) | 2008-12-26 | 2010-07-06 | 주식회사 포스코 | 내hic 특성 및 피로 특성이 우수한 고강도 압력용기용 강판 및 그 제조방법 |
KR101686257B1 (ko) * | 2009-01-30 | 2016-12-13 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 내 hic 성이 우수한 후육 고장력 열연강판 및 그 제조 방법 |
KR101271954B1 (ko) * | 2009-11-30 | 2013-06-07 | 주식회사 포스코 | 저온인성 및 수소유기균열 저항성이 우수한 압력용기용 강판 및 그 제조방법 |
KR101253890B1 (ko) * | 2010-12-28 | 2013-04-16 | 주식회사 포스코 | 중심부 물성 및 수소유기균열 저항성이 우수한 압력용기용 극후물 강판 및 그 제조방법 |
KR101412295B1 (ko) * | 2012-03-29 | 2014-06-25 | 현대제철 주식회사 | 고강도 강재 및 그 제조 방법 |
KR101615842B1 (ko) * | 2012-03-30 | 2016-04-26 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 라인 파이프용 강관 및 이것에 사용하는 고강도 라인 파이프용 강판 및 이들의 제조 방법 |
JP5974962B2 (ja) | 2012-05-28 | 2016-08-23 | Jfeスチール株式会社 | 耐HIC特性に優れたCaを添加したアルミキルド鋼材の製造方法及び溶鋼のCa添加処理方法 |
CN102719745B (zh) * | 2012-06-25 | 2014-07-23 | 宝山钢铁股份有限公司 | 优良抗hic、ssc的高强低温用钢及其制造方法 |
KR20140056760A (ko) * | 2012-10-31 | 2014-05-12 | 현대제철 주식회사 | 압력용기 강재 및 그 제조 방법 |
WO2015120189A1 (en) * | 2014-02-05 | 2015-08-13 | Arcelormittal S.A. | Production of hic-resistant pressure vessel grade plates using a low-carbon composition |
JP2016125140A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐水素誘起割れ性と靭性に優れた鋼板およびラインパイプ用鋼管 |
CN104674112B (zh) * | 2015-03-25 | 2017-02-22 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种压力容器用高强度合金钢板及其制备方法 |
-
2018
- 2018-11-30 KR KR1020180153077A patent/KR102131537B1/ko active IP Right Grant
-
2019
- 2019-11-05 EP EP19891131.5A patent/EP3889301A4/en active Pending
- 2019-11-05 WO PCT/KR2019/014805 patent/WO2020111547A1/ko unknown
- 2019-11-05 US US17/297,734 patent/US20220042131A1/en active Pending
- 2019-11-05 JP JP2021530829A patent/JP7265008B2/ja active Active
- 2019-11-05 CN CN201980078076.7A patent/CN113166896A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08283839A (ja) * | 1995-04-12 | 1996-10-29 | Nippon Steel Corp | 耐サワー性、熱間加工性に優れた鋼材の製造方法 |
JP2005290554A (ja) * | 2004-03-11 | 2005-10-20 | Nippon Steel Corp | 被削性と靭性および溶接性に優れた鋼板およびその製造方法 |
JP2009221539A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Jfe Steel Corp | 耐遅れ破壊特性に優れた高強度鋼 |
JP2017057449A (ja) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | 新日鐵住金株式会社 | 耐サワー性に優れた鋼板及びその製造方法 |
JP2017110249A (ja) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | 新日鐵住金株式会社 | 耐サワー鋼板 |
WO2017111416A1 (ko) * | 2015-12-23 | 2017-06-29 | 주식회사 포스코 | 수소유기 균열 (hic) 저항성이 우수한 압력용기용 강재 및 그 제조방법 |
WO2018117545A1 (ko) * | 2016-12-23 | 2018-06-28 | 주식회사 포스코 | 수소유기균열 저항성이 우수한 압력용기용 강재 및 그 제조방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20200066508A (ko) | 2020-06-10 |
US20220042131A1 (en) | 2022-02-10 |
JP7265008B2 (ja) | 2023-04-25 |
KR102131537B1 (ko) | 2020-07-08 |
WO2020111547A1 (ko) | 2020-06-04 |
CN113166896A (zh) | 2021-07-23 |
EP3889301A1 (en) | 2021-10-06 |
EP3889301A4 (en) | 2022-03-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6691219B2 (ja) | 耐水素誘起割れ(hic)性に優れた圧力容器用鋼材及びその製造方法 | |
JP7219882B2 (ja) | 圧力容器用鋼材及びその製造方法 | |
JP6872616B2 (ja) | 耐水素誘起割れ性に優れた圧力容器用鋼材及びその製造方法 | |
KR100868423B1 (ko) | 조관후 강도변화가 작은 스파이럴 강관용 후물 열연 고강도api-x80 급 강재 및 제조방법 | |
CN108368594B (zh) | 具有优异的低温应变时效冲击特性和焊接热影响区冲击特性的高强度钢材及其制造方法 | |
EP2240618A1 (en) | High-strength steel sheet with excellent low temperature toughness and manufacturing method thereof | |
JP6883107B2 (ja) | 低温での破壊開始及び伝播抵抗性に優れた高強度鋼材及びその製造方法 | |
JP6989606B2 (ja) | 低温での破壊開始及び伝播抵抗性に優れた高強度鋼材、及びその製造方法 | |
JP7339339B2 (ja) | 冷間加工性及びssc抵抗性に優れた超高強度鋼材及びその製造方法 | |
JP6817434B2 (ja) | 耐水素誘起割れ性に優れた圧力容器用鋼材及びその製造方法 | |
JP2021509436A (ja) | 耐水素誘起割れ性に優れた鋼材及びその製造方法 | |
JP6616002B2 (ja) | 低温歪み時効衝撃特性に優れた高強度鋼材及びその製造方法 | |
CA3047937A1 (en) | Steel material for welded steel pipe, having excellent longitudinal uniform elongation, manufacturing method therefor, and steel pipe using same | |
JP2024500851A (ja) | 低温衝撃靭性に優れた極厚物鋼材及びその製造方法 | |
JP7221476B6 (ja) | 水素誘起割れ抵抗性に優れた鋼材及びその製造方法 | |
JP4344073B2 (ja) | 高温強度に優れた高張力鋼およびその製造方法 | |
KR20210079847A (ko) | 표면품질 및 내 라멜라티어링 품질이 우수한 극후물 압력용기용 강재 및 그 제조방법 | |
JP7265008B2 (ja) | 水素誘起割れ抵抗性に優れた圧力容器用鋼材及びその製造方法 | |
JP7197699B2 (ja) | 水素誘起割れ抵抗性に優れた圧力容器用鋼材及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210726 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220713 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220816 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221116 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20221222 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230328 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230413 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7265008 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |