JP2743765B2 - Cr-Mo steel plate for pressure vessel and method for producing the same - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高温強度特性 (高温ク
リープ特性) に優れるとともに焼戻し脆化域を含む温度
域で使用した後にも優れた低温靱性を発揮する圧力容器
用Cr−Mo鋼板およびその製造法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a Cr-Mo steel sheet for a pressure vessel which has excellent high-temperature strength properties (high-temperature creep properties) and exhibits excellent low-temperature toughness even after being used in a temperature range including a temper embrittlement zone. It relates to the manufacturing method.

【０００２】[0002]

【従来の技術】石油化学工業等において用いられる圧力
容器用鋼板には、その苛酷な使用環境に対応するため、
優れた耐水素アタック性および高温強度 (優れた高温ク
リープ特性) がともに要求されており、従来から2 1/4
％Cr−１％Mo鋼 (以下、本明細書においては特にことわ
りがない限り「％」は「重量％」を意味するものとす
る) や３％Cr−１％Mo鋼等のCr−Mo鋼が広く使用されて
いた。2. Description of the Related Art Steel plates for pressure vessels used in the petrochemical industry, etc.
Both excellent hydrogen attack resistance and high-temperature strength (excellent high-temperature creep properties) are required.
% Cr-1% Mo steel (hereinafter, unless otherwise specified, "%" means "% by weight") and Cr-Mo steel such as 3% Cr-1% Mo steel Was widely used.

【０００３】多くの場合、これらの鋼材はその焼戻し脆
化温度域に相当する400 〜500 ℃の条件下で長期間にわ
たって使用されるために使用中に脆化を生じクラックが
発生し、装置の安全性や寿命が著しく低下してしまう。
そのため、前述の圧力容器に供されるCr−Mo鋼板は、高
温強度特性に優れ、使用前の靱性が高く、さらに脆化感
受性が低く使用後においても優れた靱性を維持できるこ
とが必要である。In many cases, these steel materials are used for a long period of time under the condition of 400 to 500 ° C. corresponding to the tempering embrittlement temperature range, so that they are embrittled during use and cracks occur, resulting in cracking of equipment. Safety and life will be significantly reduced.
Therefore, it is necessary that the Cr-Mo steel sheet provided for the above-mentioned pressure vessel has excellent high-temperature strength characteristics, high toughness before use, low embrittlement susceptibility, and can maintain excellent toughness even after use.

【０００４】上述の2 1/4 ％Cr−１％Mo鋼や３％Cr−１
％Mo鋼に関しては、長年の研究により、脆化感受性が抑
制された高靱性Cr−Mo鋼が種々開発されており、既に実
用化されている。The above-mentioned 2 1/4% Cr-1% Mo steel and 3% Cr-1
As for the% Mo steel, various studies have led to the development of various high-toughness Cr-Mo steels with reduced embrittlement susceptibility, which have already been put into practical use.

【０００５】例えば特公昭59−2736号公報には、2 1/4
％Cr−１％Mo鋼を対象とした低Mn、Al−Ｂ複合添加Cr−
Mo鋼、すなわちＣ：0.08〜0.21％、Si：0.50％以下、M
n：0.45％以下、Cr：1.00〜3.50％、Mo：0.40〜1.50
％、Ｓ：0.010 ％未満、Ｂ：0.0005〜0.0050％、sol.A
l：0.020 〜0.070 ％、残部Feおよび不可避的不純物か
らなる圧力容器用Cr−Mo鋼が提案されている。この提案
にかかる圧力容器用Cr−Mo鋼によれば、Ｓを低減するこ
とにより使用前の靱性を改善し、Ｓの低減に起因する脆
化感受性の増加をMnの低減により抑制し、さらにMnの低
下による焼入れ不足に起因した高温強度の不足をＢ添加
により補うことにより、高温強度が高く、しかも焼戻し
脆化域を含む温度域で使用した後にも優れた靱性が発揮
されるとしている。For example, Japanese Patent Publication No. 59-2736 discloses a 2 1/4
% Mn, Cr-added with low Mn and Al-B composite for 1% Mo steel
Mo steel, that is, C: 0.08 to 0.21%, Si: 0.50% or less, M
n: 0.45% or less, Cr: 1.00 to 3.50%, Mo: 0.40 to 1.50
%, S: less than 0.010%, B: 0.0005 to 0.0050%, sol.A
l: Cr-Mo steel for pressure vessels has been proposed which comprises 0.020 to 0.070%, the balance being Fe and unavoidable impurities. According to the Cr-Mo steel for a pressure vessel according to this proposal, the toughness before use is improved by reducing S, the increase in embrittlement susceptibility due to the reduction in S is suppressed by reducing Mn, and the Mn is further reduced. By supplementing the lack of high-temperature strength due to insufficient quenching due to the decrease in quenching with the addition of B, high-temperature strength is high, and excellent toughness is exhibited even after use in a temperature range including a temper embrittlement zone.

【０００６】 特開昭５５−８２７５２号公報には、２
１／４％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼、３％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼、５
％Ｃｒ−１／２％Ｍｏ鋼さらには７％Ｃｒ−１／２％Ｍ
ｏ鋼を対象とした極低Ｓｉ含有Ｃｒ−Ｍｏ鋼、すなわ
ち、Ｃ：０．０８〜０．１５％、Ｓｉ：０．１０％以
下、Ｍｎ：０．３０〜０．６０％、Ｃｒ：２．５０〜１
０．００％、Ｍｏ：０．４５〜１．１０％、Ｖ：０．０
５〜０．３０％、Ａｌ：０．００５〜０．０２０％、残
部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる耐再熱割れ性に優
れた、圧力容器や化学反応容器用等の高強度高温用Ｃｒ
−Ｍｏ鋼が提案されている。この提案にかかる圧力容器
や化学反応容器用等の高強度高温用Ｃｒ−Ｍｏ鋼によれ
ば、強度上昇のために必須とされてきた調質処理を行わ
ないためにＶを添加するとともにＶの添加に伴う溶接部
の再熱割れ感受性の上昇を防止するために鋼中のＣｒ量
の調整を図ることにより、鋼板の靱性および溶接接合部
の靱性を維持しつつ強度の上昇を図れるとしている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-82752 discloses 2
1/4% Cr-1% Mo steel, 3% Cr-1% Mo steel, 5
% Cr-1 / 2% Mo steel and even 7% Cr-1 / 2% M
Ultra-low Si content Cr-Mo steel for o steel, that is, C: 0.08 to 0.15%, Si: 0.10% or less, Mn: 0.30 to 0.60%, Cr: 2 .50-1
0.00%, Mo: 0.45 to 1.10%, V: 0.0
5 to 0.30%, Al: 0.005 to 0.020%, high strength high temperature Cr for pressure vessels, chemical reaction vessels, etc., excellent in reheat cracking resistance consisting of the balance Fe and unavoidable impurities
-Mo steel has been proposed. According to the high-strength high-temperature Cr-Mo steel for pressure vessels and chemical reaction vessels according to this proposal, V is added and V is added in order to avoid the tempering treatment that has been indispensable for increasing the strength. By adjusting the amount of Cr in the steel to prevent an increase in the reheat cracking susceptibility of the weld due to the addition, the strength can be increased while maintaining the toughness of the steel sheet and the toughness of the welded joint.

【０００７】さらに、特公平２−14417 号公報には、2
1/4 ％Cr−１％Mo鋼のみを対象として、焼入れ性指数を
限定したCr−Mo鋼、すなわち、C:0.10〜0.17％、Si:0.1
0 〜0.20％、Mn:0.40 〜0.70％、Cr:1.80 〜3.40％、M
o:0.80 〜1.20％、Al:0.025％超0.060 ％以下、N:0.002
0〜0.0060％、P:0.012 ％以下を含有し、残部Feおよび
不可避的不純物よりなり、焼入れ性指数が380 mm以上で
ある圧力容器用Cr−Mo鋼が提案されている。この提案に
かかる圧力容器用Cr−Mo鋼によれば、Al含有量およびＮ
含有量を特定の範囲に限定することにより、オーステナ
イト粒の大きさを適正化し、強度、靱性を確保し、焼戻
し脆化を抑制できるとしている。Further, Japanese Patent Publication No. 2-14417 discloses that
For only 1/4% Cr-1% Mo steel, a Cr-Mo steel with a limited hardenability index, that is, C: 0.10 to 0.17%, Si: 0.1
0 to 0.20%, Mn: 0.40 to 0.70%, Cr: 1.80 to 3.40%, M
o: 0.80 to 1.20%, Al: more than 0.025% and 0.060% or less, N: 0.002
Cr-Mo steels for pressure vessels have been proposed which contain 0 to 0.0060%, P: 0.012% or less, the balance being Fe and unavoidable impurities, and having a hardenability index of 380 mm or more. According to the Cr-Mo steel for pressure vessels according to this proposal, the Al content and N
By limiting the content to a specific range, the size of austenite grains is optimized, strength and toughness are ensured, and tempering embrittlement can be suppressed.

【０００８】しかし、実用化されている、これらの2 1/
4 ％Cr−１％Mo鋼や３％Cr−１％Mo鋼等は、いずれもCr
含有量が比較的高く元来焼入れ性が優れるため、比較的
容易に高靱性・低焼戻し感受性鋼の製造が可能である
が、合金元素を多量に含有するために製造コストが高
く、また溶接性が低いために圧力容器としての溶接施工
の際に問題があった。[0008] However, these 2 1 /
4% Cr-1% Mo steel and 3% Cr-1% Mo steel are all Cr
High content and relatively high quenchability make it possible to produce high toughness and low tempering susceptibility steel relatively easily.However, since it contains a large amount of alloying elements, the production cost is high and the weldability is high. , There was a problem during welding work as a pressure vessel.

【０００９】そこで、近年、従来2 1/4 ％Cr−１％Mo鋼
が用いられていた部位に、替わりに1 1/4 ％Cr−1/2 ％
Mo鋼が用いられ始めている。1 1/4 ％Cr−1/2 ％Mo鋼
は、ASTM (ASTM A387/A387M-90a グレードll−クラス１
またはクラス２) またはJIS(JIS G 4109 SCMV3-1または
SCMV3-２) に示されているように、Ｃ：0.04〜0.17％、
Si：0.44〜0.86％、Mn：0.35〜0.73％、Ｐ：0.035 ％以
下、Ｓ：0.035 ％以下、Cr：0.94〜1.56％、Mo：0.40〜
0.70％のCr−Mo鋼であって、2 1/4 ％Cr−１％Mo鋼とほ
ぼ同等の高温強度特性を有しており、低合金Cr−Mo鋼で
あるために溶接性が優れている。Therefore, in recent years, instead of the portion where 2 1/4% Cr-1% Mo steel was conventionally used, 1 1/4% Cr-1 / 2% was used instead.
Mo steel has begun to be used. 1 1/4% Cr-1 / 2% Mo steel is ASTM (ASTM A387 / A387M-90a Grade II-Class 1
Or class 2) or JIS (JIS G 4109 SCMV3-1 or
As shown in SCMV3-2), C: 0.04 to 0.17%,
Si: 0.44 to 0.86%, Mn: 0.35 to 0.73%, P: 0.035% or less, S: 0.035% or less, Cr: 0.94 to 1.56%, Mo: 0.40 to
0.70% Cr-Mo steel, which has high-temperature strength characteristics almost equivalent to 21/4% Cr-1% Mo steel, and has excellent weldability because it is a low alloy Cr-Mo steel. I have.

【００１０】1 1/4 ％Cr−1/2 ％Mo鋼に関するものとし
て、特公昭57−59297 号公報には、Ｃ：0.08〜0.20％、
Si：0.50％以下、Mn：0.20〜0.90％、Cr：1.00〜3.50
％、Mo:0.40〜1.50％、sol.Al：0.040 ％以下、Ｓ：0.0
10 ％未満、Ca：0.0005〜0.0150％、残部Feおよび不可
避的不純物からなる圧力容器用Cr−Mo鋼が提案されてい
る。この提案にかかる圧力容器用Cr−Mo鋼は、上記の鋼
組成の鋼板に、例えば、焼入れ処理 (930 ℃×８Hr→水
冷) 、焼戻し処理 (650 ℃×８Hr→空冷) および応力除
去焼鈍処理 (690 ℃×20Hr→炉冷、以下本明細書におい
ては応力除去焼鈍処理を「ＳＲ処理」という) の条件で
熱処理を行うことにより製造され、脆化感受性の増加を
抑制するためにSi含有量を0.50％以下に抑制し、Ｓの低
下により使用前の靱性を改善し、さらにCaの添加により
脆化感受性を著しく低下することにより、高温強度の低
下を防止しながら使用前および使用後の靱性の劣化を防
止するものである。Japanese Patent Publication No. 57-59297 discloses C: 0.08 to 0.20%, which relates to 11/4% Cr-1 / 2% Mo steel.
Si: 0.50% or less, Mn: 0.20 to 0.90%, Cr: 1.00 to 3.50
%, Mo: 0.40 to 1.50%, sol.Al: 0.040% or less, S: 0.0
A Cr-Mo steel for pressure vessels has been proposed which comprises less than 10%, Ca: 0.0005 to 0.0150%, balance Fe and inevitable impurities. The Cr-Mo steel for a pressure vessel according to this proposal is obtained by, for example, quenching (930 ° C x 8Hr → water cooling), tempering (650 ° C x 8Hr → air cooling) and stress relief annealing ( 690 ° C × 20Hr → furnace cooling; hereafter, the stress relief annealing treatment is referred to as “SR treatment” in the present specification), and the Si content is controlled to suppress the increase in embrittlement susceptibility. 0.50% or less, the toughness before use is improved by lowering S, and the addition of Ca significantly lowers the susceptibility to embrittlement, thereby preventing the reduction in high-temperature strength and the toughness before and after use. This is to prevent deterioration.

【００１１】また、特公昭57−57946 号公報には、Ｃ：
0.08〜0.20％、Si：0.10％未満、Mn：0.20〜0.90％、C
r：1.00〜3.50％、Mo：0.40〜1.50％、sol.Al：0.040
％以下、Ｓ：0.010 ％未満、ＶおよびNbの少なくとも１
種：0.01〜0.10％、残部Feおよび不可避的不純物からな
る圧力容器用Cr−Mo鋼が提案されている。この提案にか
かる圧力容器用Cr−Mo鋼によれば、Ｓを低減することに
より使用前の靱性を改善し、Ｓの低減に起因する脆化感
受性の増加をSiの低減により抑制し、さらにSiの低下に
よる高温強度の不足をＶおよび／またはNbの添加により
補うことにより、高温強度が高く、しかも焼戻し脆化域
を含む温度域で使用した後にも優れた靱性が発揮される
としている。In Japanese Patent Publication No. 57-57946, C:
0.08 to 0.20%, Si: less than 0.10%, Mn: 0.20 to 0.90%, C
r: 1.00 to 3.50%, Mo: 0.40 to 1.50%, sol.Al: 0.040
%, S: less than 0.010%, at least one of V and Nb
Species: Cr-Mo steel for pressure vessels consisting of 0.01-0.10%, balance Fe and unavoidable impurities has been proposed. According to the Cr-Mo steel for pressure vessels according to this proposal, the toughness before use is improved by reducing S, the increase in embrittlement susceptibility due to the reduction of S is suppressed by the reduction of Si, and The supplementation of V and / or Nb compensates for the lack of high temperature strength due to the decrease in the high temperature strength, and exhibits excellent toughness even after being used in a temperature range including a temper embrittlement zone.

【００１２】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかし、特公昭57−59
297 号公報または特公昭57−57946 号公報により提案さ
れた1 1/4 ％Cr−1/2 ％Mo鋼 (JIS G 4109 SCMV3−１の
Cr−Mo鋼) は、2 1/4 ％Cr−１％Mo鋼に比較するとSi含
有量が高く、かつCr含有量およびMo含有量がともに低い
ため、特公昭59−2736号公報または特公昭55−82752 号
公報により提案されたCr−Mo鋼に比較すると、脆性感受
性が高く高靱性化が困難であった。[Problems to be solved by the invention] However, Japanese Patent Publication No. 57-59
No. 297 or Japanese Patent Publication No. 57-57946 proposes a 1 1/4% Cr-1 / 2% Mo steel (JIS G 4109 SCMV3-1).
Cr-Mo steel) has a higher Si content and a lower Cr content and a lower Mo content than 21/4% Cr-1% Mo steel. Compared with the Cr-Mo steel proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-82752, the steel had high brittle susceptibility and was difficult to achieve high toughness.

【００１３】なお、JIS G 4109 SCMV3−２のCr−Mo鋼
は、2 1/4 ％Cr−１％Mo鋼において採用されているAl−
Ｂ複合添加を行うことにより、焼入れ性を上昇させ、か
つ高靱性化を図ることが可能になっているが、JIS G 41
09 SCMV3−１の鋼の場合にAl−Ｂ複合添加を行うと強度
上昇が著しく、規格値外れとなってしまうため、これま
で高靱性化を図ることはできなかった。[0013] The Cr-Mo steel of JIS G 4109 SCMV3-2 is an Al-Cr steel used in 21/4% Cr-1% Mo steel.
By adding B-composite, it is possible to increase hardenability and increase toughness.
09 In the case of SCMV3-1 steel, the addition of an Al-B composite significantly increases the strength and deviates from the standard value, so that high toughness could not be achieved until now.

【００１４】このように、JIS G 4109 SCMV3−１のCr−
Mo鋼の場合、強度の上限が60kgf/mm² 前後と低いため、
焼入れ性の上昇に併せた高靱性化は不可能であって、現
在までのところ圧力容器用として実用化することはでき
ず、JIS G 4109 SCMV3−１のCr−Mo鋼の有する低コスト
性を享受することはできなかった。ここに、本発明の目
的は、JIS G 4109 SCMV3−１のCr−Mo鋼の靱性を改善し
た圧力容器用Cr−Mo鋼板およびその製造法を提供するこ
とにある。As described above, the JIS G 4109 SCMV3-1 Cr-
For Mo steel, because the upper limit of the strength is low and 60 kgf / mm ² before and after,
It is impossible to increase the toughness in accordance with the increase in hardenability, and it has not been possible to commercialize it as a pressure vessel so far, and the low cost of JIS G 4109 SCMV3-1 Cr-Mo steel has. I couldn't enjoy it. Here, an object of the present invention is to provide a Cr-Mo steel plate for a pressure vessel in which the toughness of a JIS G 4109 SCMV3-1 Cr-Mo steel is improved, and a method for producing the same.

【００１５】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる目的
を達成するためにCr−Mo鋼の組成について鋭意検討およ
び実験を重ねた結果、特公昭57−59297 号公報により提
案された1 1/4 ％Cr−1/2 ％Mo鋼からなる圧力容器用Cr
−Mo鋼において、(i) 強度上昇に顕著な効果を奏するAl
−Ｂ複合添加は行わないこと、(ii)焼入れ性を若干向上
させるために極微量のNbを添加すること、(iii) ＳＲ処
理後の特性低下を抑制するためにCaを微量添加するこ
と、および(iv)常温強度および高温強度の向上、および
使用後の強度低下の抑制をそれぞれ図るために、Si含有
量を0.50％以上0.70％以下とすること、さらに(v) 合金
成分の削減および靱性の向上を確実なものとするため、
熱処理としては公知の条件の焼入れ−焼戻し処理を行う
ことにより、低温靱性に優れた1 1/4 ％Cr−1/2 ％Mo鋼
を提供することが可能となることを知見して、本発明を
完成した。Means for Solving the Problems The present inventor has conducted intensive studies and experiments on the composition of Cr-Mo steel in order to achieve the above object, and as a result, was proposed by Japanese Patent Publication No. 57-59297. / 4% Cr-1 / 2% Mo steel for pressure vessel made of Mo steel
-In Mo steel, (i) Al which has a remarkable effect on the increase in strength
-B complex addition is not performed, (ii) adding a very small amount of Nb to slightly improve the hardenability, (iii) adding a small amount of Ca to suppress deterioration in properties after SR treatment, And (iv) the Si content should be 0.50% or more and 0.70% or less in order to improve the room temperature strength and high temperature strength, and to suppress the strength reduction after use, respectively, and (v) reduce the alloy component and toughness In order to ensure the improvement of
The present inventors have found that by performing quenching and tempering treatment under known conditions as heat treatment, it is possible to provide a 1 1/4% Cr-1 / 2% Mo steel excellent in low-temperature toughness. Was completed.

【００１６】ここに、本発明の要旨とするところは、
Ｃ：0.10〜0.17％、Si：0.50〜0.70％、Mn：0.40〜0.65
％、Cr：1.00〜1.50％、Mo：0.45〜0.65％、Nb：0.005
〜0.020 ％、Ca：0.0005〜0.0020％、sol.Al：0.010 〜
0.070 ％、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼組成
を有するとともに焼入れ焼戻し組織を有することを特徴
とする高靱性を有する圧力容器用Cr−Mo鋼板である。Here, the gist of the present invention is as follows.
C: 0.10 to 0.17%, Si: 0.50 to 0.70%, Mn: 0.40 to 0.65
%, Cr: 1.00 to 1.50%, Mo: 0.45 to 0.65%, Nb: 0.005
~ 0.020%, Ca: 0.0005 ~ 0.0020%, sol.Al:0.010~
A Cr-Mo steel plate for a pressure vessel having high toughness, characterized by having a steel composition of 0.070%, balance Fe and unavoidable impurities, and having a quenched and tempered structure.

【００１７】上記の本発明にかかる圧力容器用Cr−Mo鋼
板は、Ｃ：0.10〜0.17％、Si：0.50〜0.70％、Mn：0.40
〜0.65％、Cr：1.00〜1.50％、Mo：0.45〜0.65％、Nb：
0.005 〜0.020 ％、Ca：0.0005〜0.0020％、sol.Al：0.
010 〜0.070 ％を含有する鋼組成の鋼板を、900 〜950
℃の焼入れ温度で焼入れを行い、さらに650 〜770 ℃の
焼戻し温度で焼戻しを行うことにより製造される。The Cr-Mo steel sheet for a pressure vessel according to the present invention is as follows: C: 0.10 to 0.17%, Si: 0.50 to 0.70%, Mn: 0.40
~ 0.65%, Cr: 1.00-1.50%, Mo: 0.45-0.65%, Nb:
0.005 to 0.020%, Ca: 0.0005 to 0.0020%, sol.
A steel sheet having a steel composition containing 010 to 0.070%,
It is manufactured by quenching at a quenching temperature of 650C and further tempering at a tempering temperature of 650 to 770C.

【００１８】[0018]

【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。本
発明にかかる高靱性を有する圧力容器用Cr−Mo鋼板の組
成を上記のように限定する理由を説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail together with the functions and effects. The reason for limiting the composition of the Cr-Mo steel plate for a pressure vessel having high toughness according to the present invention as described above will be described.

【００１９】Ｃ：0.10〜0.17％ Ｃは、常温強度および高温強度をともに確保するために
0.10％以上含有するが、Ｃ含有量が0.17％を越えると溶
接性が低下するとともに靱性の低下が著しくなる。そこ
で、本発明では、Ｃ含有量は0.10％以上0.17％以下と限
定する。 C: 0.10% to 0.17% C is required to secure both room temperature strength and high temperature strength.
Although the content is 0.10% or more, if the C content exceeds 0.17%, the weldability is reduced and the toughness is significantly reduced. Therefore, in the present invention, the C content is limited to 0.10% or more and 0.17% or less.

【００２０】Si：0.50〜0.70％ Siの添加は、常温強度および高温強度の向上、ＳＲ処理
後の強度低下の低減に有効であり、1 1/4 ％Cr−1/2 ％
Mo鋼においては0.50％以上添加することによりかかる効
果が奏される。しかし、0.70％超添加するとＪ−ファク
ターの増加、すなわちＳＲ処理後の靱性の低下を生じ
る。そこで、本発明では、Si含有量は0.50％以上0.70％
以下と限定する。 Si: 0.50 to 0.70% The addition of Si is effective in improving the room temperature strength and high temperature strength and reducing the strength reduction after SR treatment, and is 1 1/4% Cr-1 / 2%.
In Mo steel, such an effect is exhibited by adding 0.50% or more. However, if it exceeds 0.70%, the J-factor increases, that is, the toughness after the SR treatment decreases. Therefore, in the present invention, the Si content is 0.50% or more and 0.70%
Limited to the following.

【００２１】Mn：0.40〜0.65％ Mnは、焼入れ性を上昇させて常温強度および高温強度さ
らには靱性をそれぞれ向上させることに極めて有効であ
るが、0.65％超添加すると、ＳＲ処理やステップクーリ
ングによる脆化感受性が高まり、ＳＲ処理後やステップ
クーリング後の靱性が著しく劣化する。一方、Mn含有量
が0.40％未満であると、脆化感受性は低くなるものの初
析フェライトの生成を促し、高温強度、ＳＲ処理前また
はステップクーリング前の靱性の低下がそれぞれ著し
い。そこで、本発明では、Mn含有量は0.40％以上0.65％
以下と限定する。 Mn: 0.40 to 0.65% Mn is extremely effective in increasing hardenability to improve room-temperature strength, high-temperature strength, and toughness, respectively. However, when added in excess of 0.65%, SR treatment and step cooling may occur. Embrittlement susceptibility is increased, and toughness after SR processing or step cooling is significantly deteriorated. On the other hand, when the Mn content is less than 0.40%, the susceptibility to embrittlement is reduced, but the formation of pro-eutectoid ferrite is promoted, and the high temperature strength and the toughness before SR treatment or before step cooling are remarkably reduced, respectively. Therefore, in the present invention, the Mn content is 0.40% or more and 0.65%
Limited to the following.

【００２２】Cr：1.00〜1.50％ Crは、1.00％以上含有されることにより耐水素アタック
性や耐酸化性を高めるが、Cr含有量が1.50％超であると
溶接性が低下するとともに本来の高温強度特性（高温ク
リープ特性）も飽和し、コスト増となるばかりである。
そこで、本発明では、Cr含有量は1.00％以上1.50％以下
と限定する。 Cr: 1.00 to 1.50% Cr, when contained in an amount of 1.00% or more, enhances the resistance to hydrogen attack and oxidation. However, if the Cr content exceeds 1.50%, the weldability is reduced and the Cr content is reduced. The high-temperature strength characteristics (high-temperature creep characteristics) are also saturated, and the cost is only increased.
Therefore, in the present invention, the Cr content is limited to 1.00% to 1.50%.

【００２３】Mo：0.45〜0.65％ Moは、0.45％以上含有されることにより耐水素アタック
性や高温強度さらには高温クリープ強度を顕著に高める
が、0.65％超添加すると溶接性が低下するとともにコス
ト増となる。そこで、本発明では、Mo含有量は0.45％以
上0.65％以下と限定する。 Mo: 0.45 to 0.65% Mo, when contained in an amount of 0.45% or more, significantly enhances the resistance to hydrogen attack, high-temperature strength, and high-temperature creep strength. However, if added over 0.65%, the weldability decreases and the cost increases. Will increase. Therefore, in the present invention, the Mo content is limited to 0.45% or more and 0.65% or less.

【００２４】Nb：0.005 〜0.020 ％ Nbは、0.005 ％以上という極微量の添加により、常温強
度および高温強度をそれぞれを顕著に上昇させる。しか
し、0.020 ％超添加すると、析出硬化型元素としてＳＲ
割れ感受性を増加させる。そこで、本発明では、Nb含有
量は0.005 ％以上0.020 ％以下と限定する。 Nb: 0.005% to 0.020% Nb significantly increases the room-temperature strength and the high-temperature strength by adding a very small amount of 0.005% or more. However, when added over 0.020%, SR as a precipitation hardening element
Increases crack sensitivity. Therefore, in the present invention, the Nb content is limited to 0.005% or more and 0.020% or less.

【００２５】Ca：0.0005〜0.0020％ Caは、本発明にかかる圧力容器用Cr−Mo鋼板においては
最も重要な元素の一つである。大型の圧力容器に使用さ
れるCr−Mo鋼板は、通常、長時間のＳＲ処理を施されて
使用されるため、鋼材に長時間のＳＲ処理を行った後の
強度および靱性の保証が要求される。通常、長時間のＳ
Ｒ処理が行われると、ベイナイト組織中の炭化物の粗大
化が生じてしまい強度および靱性がともに低下するが、
0.0005％以上という微量のCaを添加することにより、炭
化物の凝集および粗大化を遅らせることができ、ＳＲ処
理後においても高強度および高靱性を発揮することがで
きる。しかし、0.0020％超添加すると、その効果が飽和
するとともにスラブ製造時に内質に悪影響を及ぼす。そ
こで、本発明では、Ca含有量は0.0005％以上0.0020％以
下と限定する。 Ca: 0.0005% to 0.0020% Ca is one of the most important elements in the Cr—Mo steel sheet for a pressure vessel according to the present invention. Since Cr-Mo steel sheets used for large pressure vessels are usually used after being subjected to long SR treatment, it is necessary to guarantee the strength and toughness of steel after long SR treatment. You. Usually a long S
When the R treatment is performed, coarsening of carbides in the bainite structure occurs, and both strength and toughness decrease.
By adding a very small amount of Ca of 0.0005% or more, aggregation and coarsening of carbides can be delayed, and high strength and high toughness can be exhibited even after SR treatment. However, if it is added in excess of 0.0020%, the effect is saturated and adversely affects the internal quality during slab production. Therefore, in the present invention, the Ca content is limited to 0.0005% or more and 0.0020% or less.

【００２６】sol.Al：0.010 〜0.070 ％ sol.Alは、鋼中にあっては0.010 ％以上存在して脱酸剤
として作用するが、0.070 ％超添加すると靱性が低下す
る。そこで、本発明では、sol.Al含有量は0.010 ％以上
0.070 ％以下と限定する。上記以外の組成は、Feおよび
不可避的不純物であるが、本発明にかかる圧力容器用Cr
−Mo鋼板では、さらに下記に列記する元素を含有しても
よい。 Sol. Al : 0.010 to 0.070% Sol. Al is present in steel in an amount of 0.010% or more and acts as a deoxidizing agent, but when added in an amount exceeding 0.070%, toughness decreases. Therefore, in the present invention, the sol.Al content is 0.010% or more.
Limited to 0.070% or less. The composition other than the above is Fe and unavoidable impurities, but the pressure vessel Cr according to the present invention.
The -Mo steel sheet may further contain the elements listed below.

【００２７】Ｓ：0.010 ％以下 Ｓは、鋼中の清浄度を低下させるとともに、Mnと結合し
てＢ系介在物となり靱性を著しく低下させるため極力低
減することが望ましい。そこで、製造コストを勘案し、
Ｓ含有量は0.010 ％以下とすることが望ましい。 S: not more than 0.010% S reduces the cleanliness in the steel and combines with Mn to form B-based inclusions, which significantly reduce toughness. So, considering the manufacturing cost,
It is desirable that the S content be 0.010% or less.

【００２８】Ｐ: 0.015 ％以下 Ｐは、鋼中の清浄度を低下させるとともに脆化感受性を
高める。そこで、本発明にかかる圧力容器用Cr−Mo鋼板
では、Ｐ含有量は0.015 ％以下とすることが望ましい。 P: 0.015% or less P reduces the cleanliness in steel and increases the susceptibility to embrittlement. Therefore, in the Cr-Mo steel sheet for a pressure vessel according to the present invention, the P content is desirably 0.015% or less.

【００２９】Sn、Sb、As：いずれも0.010 ％以下 Sn、SbまたはAsは、いずれもＳＲ処理後の靱性を著しく
低下させるため、いずれも0.010 ％以下とすることが望
ましい。以上の組成を有する本発明にかかる圧力容器用
Cr−Mo鋼板を製造するには、常法にしたがって溶製、造
塊 (連続鋳造もしくはインゴット) および熱間加工を行
って所定の寸法への成形を行ってから熱処理を行う。 Sn, Sb, As: 0.010% or less for all Sn, Sb, or As are desirably 0.010% or less for any of Sn, Sb, and As , since they all significantly reduce the toughness after SR treatment. For a pressure vessel according to the present invention having the above composition
In order to manufacture a Cr-Mo steel sheet, in accordance with a conventional method, smelting, ingot casting (continuous casting or ingot) and hot working are performed to form a predetermined size, and then heat treatment is performed.

【００３０】熱処理は、以下に示す条件で行う。すなわ
ち、焼入れ−焼戻し処理を行うこととし、焼入れ温度は
900 〜950 ℃、焼戻し温度は650 〜770 ℃とする。焼入
れ温度は、組織がオーステナイト単相となる温度とする
必要があり、本発明にかかるCr−Mo鋼板においては900
℃以上である。一方、950 ℃超に加熱すると、オーステ
ナイト粒の粗大化を生じてしまい靱性が低下する。そこ
で、本発明では、焼入れ温度は900 ℃以上950 ℃以下と
限定する。The heat treatment is performed under the following conditions. That is, quenching-tempering is performed, and the quenching temperature is
900-950 ° C, tempering temperature 650-770 ° C. The quenching temperature needs to be a temperature at which the structure becomes an austenitic single phase, and in the Cr-Mo steel sheet according to the present invention, 900%
° C or higher. On the other hand, when heated to more than 950 ° C., the austenite grains become coarse and the toughness decreases. Therefore, in the present invention, the quenching temperature is limited to 900 ° C. or more and 950 ° C. or less.

【００３１】一方、焼戻し温度が650 ℃以上であれば、
組織調整を行って強度および靱性を調整することができ
るが、770 ℃を越えると２相域まで加熱されて組織が不
均一になってしまう。そこで、本発明では、焼戻し温度
は650 ℃以上770 ℃以下と限定する。On the other hand, if the tempering temperature is 650 ° C. or higher,
Although the strength and toughness can be adjusted by adjusting the structure, if the temperature exceeds 770 ° C., the structure is heated to the two-phase region and the structure becomes uneven. Therefore, in the present invention, the tempering temperature is limited to 650 ° C or more and 770 ° C or less.

【００３２】以上のようにして製造される本発明にかか
る圧力容器用Cr−Mo鋼板は、JIS G4109 SCMV3−１のCr
−Mo鋼であって、引張強さ：410 〜590 N/mm² 、降伏強
さ：235 N/mm² 以上である。さらに、低温靱性は−29℃
(−20°Ｆ) で50Ｊ以上のシャルピー吸収エネルギーを
有するため、圧力容器用として、2 1/4 ％Cr−１％Mo鋼
の代替に充分に使用できる。さらに、本発明を実施例を
参照しながら詳述するが、これは本発明の例示でありこ
れにより本発明が限定されるものではない。The Cr-Mo steel sheet for a pressure vessel according to the present invention manufactured as described above is a Cr-Mo steel sheet of JIS G4109 SCMV3-1.
-Mo steel, having a tensile strength of 410 to 590 N / mm ² and a yield strength of 235 N / mm ² or more. Furthermore, low temperature toughness is -29 ° C
Since it has a Charpy absorbed energy of 50 J or more at (-20 ° F), it can be sufficiently used as a substitute for 21/4% Cr-1% Mo steel for pressure vessels. Further, the present invention will be described in detail with reference to examples, but this is an exemplification of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

【００３３】[0033]

【実施例１】表１に示す鋼組成を有する鋼板１ないし鋼
板５（板厚150mm)に表２に示すように焼入れ温度920
℃、焼戻し温度710 ℃およびＳＲ処理条件：690 ℃×25
Hrの熱処理を行って、５種のCr−Mo鋼板を製造した。EXAMPLE 1 As shown in Table 2, a steel sheet 1 to a steel sheet 5 (having a thickness of 150 mm) having a steel composition shown in Table 1 had a quenching temperature of 920 as shown in Table 2.
℃, tempering temperature 710 ℃ and SR treatment condition: 690 ℃ × 25
Hr heat treatment was performed to produce five types of Cr-Mo steel sheets.

【００３４】これら５種のCr−Mo鋼板について、TS(N/m
m²) およびvE_-29(J)を測定した。結果を表２にまとめて
示すとともに、図１にグラフにまとめて示す。なお、TS
≧460N/mm²、vE_-29 ≧100Jを合格ラインとした。表１お
よび表２、および図１に示すグラフから、TS≧460N/m
m²、vE_-29 ≧100Jをともに満足するためには、Si含有量
は0.50％超0.70％以下であることがわかる。For these five types of Cr-Mo steel sheets, TS (N / m
m ² ) and vE _-29 (J) were measured. The results are collectively shown in Table 2, and are shown in a graph in FIG. Note that TS
≧ 460 N / mm ² and vE ₋₂₉ ≧ 100 J were regarded as acceptable lines. From the graphs shown in Tables 1 and 2 and FIG. 1, TS ≧ 460 N / m
In order to satisfy both m ² and vE ₋₂₉ ≧ 100 J, it can be seen that the Si content is more than 0.50% and 0.70% or less.

【００３５】[0035]

【表１】 [Table 1]

【００３６】[0036]

【表２】 [Table 2]

【００３７】[0037]

【実施例２】常法にしたがって溶製および連続鋳造を行
った、表３に示す各種組成を有する24トンの鋼塊に熱間
圧延を行って、同表に示す板厚の熱延鋼板とし、その後
同表に示す条件で熱処理 (焼入れおよび焼戻し処理) を
行って、Cr−Mo鋼板を製造し、これらのCr−Mo鋼板から
JIS 10号引張試験片およびJIS ４号衝撃試験片をそれぞ
れ切り出し、Ｃ方向（圧延方向と直交する方向）につい
て常温引張試験およびシャルピー衝撃試験を行い、常温
引張試験におけるYP(N/mm²) およびTS(N/mm²)、シャル
ピー衝撃試験におけるvE_-29(J)およびvTs(℃) を測定し
た。Example 2 A 24-ton ingot having various compositions shown in Table 3 was hot-rolled into a hot-rolled steel sheet having the thickness shown in the same table, which was melted and continuously cast according to a conventional method. Then, heat treatment (quenching and tempering treatment) was performed under the conditions shown in the table to produce Cr-Mo steel sheets, and from these Cr-Mo steel sheets
A JIS No. 10 tensile test piece and a JIS No. 4 impact test piece were cut out and subjected to a room temperature tensile test and a Charpy impact test in the C direction (a direction perpendicular to the rolling direction), and the YP (N / mm ² ) and TS (N / mm ² ), vE ₋₂₉ (J) and vTs (° C.) in the Charpy impact test were measured.

【００３８】結果を比較例とともに表４にまとめて示す
とともに、図２には、熱処理条件の違いによるvE_-29(J)
の違いを、図３にはＣ含有量の違いに起因したvE_-29(J)
の違いを、それぞれグラフで示す。The results are summarized in Table 4 together with the comparative examples. FIG. 2 shows vE _-29 (J) due to the difference in the heat treatment conditions.
Fig. 3 shows the difference in vE _-29 (J) due to the difference in C content.
Differences are shown in graphs.

【００３９】[0039]

【表３】 [Table 3]

【００４０】[0040]

【表４】 [Table 4]

【００４１】表４から、本発明例 (試料No.1ないし試料
No.7) は、常温引張試験におけるYP：361 〜447 N/m
m² 、TS：499 〜571 N/mm² であって衝撃試験におけるv
E_-29:114 〜186 J 、vTs ：−30〜−５ (℃) であり、
圧力容器用Cr−Mo鋼板として好適であることがわかる。From Table 4, it can be seen that the examples of the present invention (Sample Nos. 1 to
No. 7) is YP in the room temperature tensile test: 361 to 447 N / m
m ² , TS: 499 to 571 N / mm ² and v in impact test
E _-29 : 114 to 186 J, vTs: -30 to -5 (° C),
It turns out that it is suitable as a Cr-Mo steel plate for pressure vessels.

【００４２】これに対し、試料No.8ないし試料No.14 は
比較例である。試料No.8ないし試料No.10 は、熱処理条
件が本発明で規定する条件外であるため、シャルピー吸
収エネルギーvE_-29 が目標値を外れてしまった。On the other hand, Sample Nos. 8 to 14 are comparative examples. In Samples No. 8 to No. 10, the heat treatment conditions were outside the conditions specified in the present invention, so that the Charpy absorbed energy vE- ₂₉ exceeded the target value.

【００４３】試料No.11 は、Ｃ含有量が本発明の範囲の
下限を下回っているため、常温引張試験におけるTSが目
標値を外れてしまった。試料No.12 は、Ｃ含有量が本発
明の範囲の上限を上回っているため、シャルピー吸収エ
ネルギーvE_-29 が目標値を外れてしまった。Sample No. 11 had a C content below the lower limit of the range of the present invention, and thus the TS in the room temperature tensile test exceeded the target value. In sample No. 12, since the C content exceeded the upper limit of the range of the present invention, the Charpy absorbed energy vE- ₂₉ exceeded the target value.

【００４４】試料No.13 は、Nbを添加していないため、
シャルピー吸収エネルギーvE_-29 が目標値を外れてしま
った。さらに、試料No.14 は、Caを添加していないた
め、シャルピー吸収エネルギーvE_-29 が目標値を外れて
しまった。In sample No. 13, since Nb was not added,
Charpy absorbed energy vE _-29 has exceeded the target value. Further, in Sample No. 14, since Ca was not added, the Charpy absorbed energy vE- ₂₉ exceeded the target value.

【００４５】さらに、目標性能であるvE_-29 ≧100(J)を
得るためには、図２から焼入れ焼戻し処理を行い、ま
た、図３からＣ含有量が0.10％以上0.17％以下であるこ
とがそれぞれわかる。Furthermore, in order to obtain the target performance of vE _-29 ≧ 100 (J), the quenching and tempering treatment is performed from FIG. 2, and the C content is from 0.10% to 0.17% from FIG. I understand each.

【００４６】[0046]

【実施例３】前述の表３中の試料No.1ないし試料No.3と
同一の鋼組成を有するCr−Mo鋼板 (板厚：100mm)に対し
て、焼入れ焼戻しおよびＳＲ処理を行ってCr−Mo鋼板を
製造した。Example 3 A Cr-Mo steel sheet (sheet thickness: 100 mm) having the same steel composition as that of Samples No. 1 to No. 3 in Table 3 described above was subjected to quenching and tempering and SR treatment to obtain Cr. -Mo steel sheet was manufactured.

【００４７】これらの熱処理の際、焼戻し温度およびＳ
Ｒ処理温度を固定して焼入れ温度を変化させた場合の処
理条件および結果を表５に示すとともに、その結果を図
４にグラフにまとめて示す。また、焼入れ温度およびＳ
Ｒ処理温度を固定して焼戻し温度を変化させた場合の処
理条件および結果を表６に示すとともに、その結果を図
５にグラフにまとめて示す。なお、実施例１と同様に、
TS≧460N/mm²、vE_-29≧100Jを合格ラインとした。During these heat treatments, the tempering temperature and S
Table 5 shows the processing conditions and results when the quenching temperature was changed while the R processing temperature was fixed, and the results are summarized in a graph in FIG. The quenching temperature and S
Table 6 shows the processing conditions and results when the tempering temperature was changed while fixing the R processing temperature, and the results are summarized in a graph in FIG. In addition, similarly to the first embodiment,
TS ≧ 460N / mm ² and vE ₋₂₉ ≧ 100J were regarded as acceptable lines.

【００４８】[0048]

【表５】 [Table 5]

【００４９】[0049]

【表６】 [Table 6]

【００５０】表５および図４から、TS≧460N/mm²、vE
_-29 ≧100Jをともに満足するためには、焼入れ温度は90
0 ℃以上950 ℃以下であることがわかる。また、表６お
よび図５から、TS≧460N/mm²、vE_-29 ≧100Jをともに満
足するためには、焼戻し温度は650 ℃以上770 ℃以下で
あることがわかる。From Table 5 and FIG. 4, TS ≧ 460 N / mm ² , vE
To satisfy both _-29 ≧ 100J, the quenching temperature should be 90
It can be seen that the temperature is between 0 ° C. and 950 ° C. From Table 6 and FIG. 5, it can be seen that the tempering temperature is 650 ° C. or more and 770 ° C. or less in order to satisfy both TS ≧ 460 N / mm ² and vE ₋₂₉ ≧ 100J.

【００５１】[0051]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、低
温靱性に優れた圧力容器用Ｃｒ−Ｍｏ鋼板を提供するこ
とが可能となった。具体的には、本発明により、(i) 合
金コストの低廉なCr、Mo、Si、NbさらにはCaを適量組み
合わせることにより、コストおよび溶接性を悪化させる
ことなく焼入れ性を改善して、長時間のＳＲ処理を行っ
ても特性低下を軽微なものとすることができ、(ii)常温
におけるYP、TSをともに300 N/mm² 以上、460 N/mm² 以
上の高強度を確保でき、さらに(iii) −29℃において 1
00Ｊ以上の高いシャルピー吸収エネルギーを得ることが
可能となった。As described in detail above, the present invention makes it possible to provide a Cr-Mo steel plate for a pressure vessel excellent in low-temperature toughness. Specifically, according to the present invention, (i) the hardenability is improved without deteriorating the cost and weldability by combining an appropriate amount of Cr, Mo, Si, Nb, and Ca, which are inexpensive alloys. Even if the SR treatment is performed for a long time, the characteristic deterioration can be made small, and (ii) both YP and TS at room temperature can secure high strength of 300 N / mm ² or more and 460 N / mm ² or more, (Iii) At -29 ° C, 1
It became possible to obtain a high Charpy absorbed energy of 00 J or more.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】実施例１により得られた、Si含有量と、TSおよ
びvE_-29 との関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the Si content and TS and vE- ₂₉ obtained in Example 1.

【図２】実施例２により得られた、熱処理条件の違いに
よる特性値の違いを示すグラフである。FIG. 2 is a graph obtained by Example 2 and showing a difference in characteristic value due to a difference in heat treatment conditions.

【図３】実施例２により得られた、Ｃ含有量の違いによ
る特性値の違いを示すグラフである。FIG. 3 is a graph obtained by Example 2 and showing a difference in characteristic value due to a difference in C content.

【図４】実施例３により得られた、焼入れ温度とTSおよ
びvE_-29 との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between quenching temperature, TS, and vE- ₂₉ obtained in Example 3.

【図５】実施例４により得られた、焼戻し温度とTSおよ
びvE_-29 との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the tempering temperature, TS, and vE- ₂₉ obtained in Example 4.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 重量％で、Ｃ：0.10〜0.17％、Si：0.50
〜0.70％、Mn：0.40〜0.65％、Cr：1.00〜1.50％、Mo：
0.45〜0.65％、Nb：0.005 〜0.020 ％、Ca：0.0005〜0.
0020％、sol.Al：0.010 〜0.070 ％、残部Feおよび不可
避的不純物からなる鋼組成を有するとともに焼入れ焼戻
し組織を有することを特徴とする圧力容器用Cr−Mo鋼
板。C .: 0.10 to 0.17% by weight, Si: 0.50% by weight
~ 0.70%, Mn: 0.40 ~ 0.65%, Cr: 1.00 ~ 1.50%, Mo:
0.45-0.65%, Nb: 0.005-0.020%, Ca: 0.0005-0.
A Cr-Mo steel sheet for a pressure vessel, characterized by having a steel composition comprising 0020%, sol. Al: 0.010-0.070%, balance Fe and unavoidable impurities, and having a quenched and tempered structure. 【請求項２】 重量％で、Ｃ：0.10〜0.17％、Si：0.50
〜0.70％、Mn：0.40〜0.65％、Cr：1.00〜1.50％、Mo：
0.45〜0.65％、Nb：0.005 〜0.020 ％、Ca：0.0005〜0.
0020％、sol.Al：0.010 〜0.070 ％、残部Feおよび不可
避的不純物からなる鋼組成の鋼板を、900 〜950 ℃の焼
入れ温度で焼入れを行い、さらに650〜770 ℃の焼戻し
温度で焼戻しを行うことを特徴とする圧力容器用Cr−Mo
鋼板の製造法。2. C .: 0.10 to 0.17% by weight, Si: 0.50% by weight
~ 0.70%, Mn: 0.40 ~ 0.65%, Cr: 1.00 ~ 1.50%, Mo:
0.45-0.65%, Nb: 0.005-0.020%, Ca: 0.0005-0.
0020%, sol. Al: 0.010 to 0.070%, steel sheet having a steel composition comprising the balance of Fe and unavoidable impurities is quenched at a quenching temperature of 900 to 950 ° C and further tempered at a tempering temperature of 650 to 770 ° C. Cr-Mo for pressure vessels characterized by the above
Steel sheet manufacturing method.