JP5318691B2 - 多層盛溶接継手の低温靭性に優れた高強度格納容器用厚鋼板 - Google Patents
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RP={[Nb]/93+1/60×[V]/51}×[Mo]/96 …(1)
但し、[Nb],[V]および[Mo]は、夫々Nb,VおよびMoの含有量(質量%)を示す。
(a)セメンタイト量そのものを減少させる。
(b)セメンタイト析出時の粒界析出を抑制する。
RP値={[Nb]/93+1/60×[V]/51}×[Mo]/96…(1)
但し、[Nb],[V]および[Mo]は、夫々Nb,VおよびMoの含有量(質量%)を示す。
NbおよびVは、セメンタイトへの固溶性が小さく、またCとの親和性が強い元素である。但し、いずれも過剰に含有されると、巨大析出物を形成して継手靭性を劣化させるので、上記のように含有量を適切に調整する必要がある。尚、Nb含有量の好ましい範囲は0.004〜0.010%であり、V含有量の好ましい下限は0.030%である。
Moは、Cとの親和性がFeと比べて弱く、セメンタイト析出時には結晶粒界に固溶状態で存在する。但し、Mo含有量が過剰になるとセメンタイト析出後に粒界に粗大析出物を形成して母材靭性を劣化させるので、上記のように含有量を適切に調整する必要がある。尚、Mo含有量の好ましい範囲は0.10〜0.20%である。
Cは、鋼板の焼入れ性を向上させて強度を確保する上で重要な元素であるが、その含有量が過剰になると継手靭性を劣化させるので、0.16%以下とする必要がある。溶接性を確保するという観点からすると、C含有量は少ないほど好ましいが、0.12%未満になると、焼入れ性が却って低下し、強度が確保できなくなる。C含有量の好ましい上限は0.14%である。
Siは、鋼を溶製する際に脱酸剤として作用し、鋼の強度を上昇させる効果を発揮する。こうした効果を有効に発揮させるためには、Si含有量は0.05%以上とする必要がある。しかしながら、Si含有量が過剰になると継手靭性が劣化するので、0.5%以下にする必要がある。尚、Si含有量に好ましい下限は0.20%であり、好ましい上限は0.30%である。
Mnは、鋼板の強度を高める効果を発揮する元素である。こうした効果を有効に発揮させるには、Mnは1%以上含有させる必要がある。好ましくは1.2%以上である。しかしながら、Mn含有量が1.5%を超えて過剰に含有させると継手靭性が劣化することになる。好ましくは1.4%以下とするのが良い。
Alは、脱酸剤として添加されるが、その含有量が0.01%未満では十分な効果が発揮されず、0.05%を超えて過剰に含有されると、鋼板における清浄性が阻害されることになる。Al含有量に好ましい下限は0.015%である。
Crは、鋼板の焼入れ性を向上させて強度を高めるのに有効な作用する元素である。また、鋼板の耐食性を向上させる上でも有効に作用する。しかしながら、Cr含有量が過剰になると継手靭性が劣化するので、0.3%以下とする必要がある。尚、Crによる効果を有効に発揮させるための好ましい下限は0.10%である。
Cuは、強度上昇に有効な元素であるが、その含有量が過剰になると、熱間加工の際に割れが発生しやすくなり、また継手靭性が劣化することにもなるので、0.5%以下にする必要がある。尚、Cuによる効果を有効に発揮させるための好ましい下限は0.15%である。
Niは、鋼板の強度および靭性を向上させる上で有効な元素である。しかしながら、Ni含有量が過剰になると、継手靭性が劣化することにもなるので、0.55%以下にする必要がある。尚、Niによる効果を有効に発揮させるための好ましい下限は0.40%である。
Caは、鋼中硫化物の形態を制御することにより、Z方向(板厚方向)の材質改善に有効な元素である。しかしながら、Ca含有量が過剰になると鋼中介在物が増加し、鋼板の靭性や継手靭性を損なうので、0.006%以下とする必要がある。尚、Caによる効果を有効に発揮させるための好ましい下限は0.001%である。
不純物元素であるPは、焼戻し脆化を引き起こすので、その量はできるだけ少ないことが好ましい。靭性を確保するという観点からして、P含有量は0.02%以下に抑制することが好ましく、より好ましくは0.01%以下とする。しかし、工業的に、鋼中のPを0%にすることは困難である。
Sは、焼戻し脆化を引き起こす不純物であり、その量ができるだけ少ないことが好ましい。靭性を確保するという観点からして、S含有量は0.01%以下に抑制することが好ましく、より好ましくは0.002%以下とする。しかし、工業的に、鋼中のSを0%にすることは困難である。
Nは、硬化を引き起こす不純物であり、その量はできるだけ少ないことが好ましい。靭性を確保するという観点からして、N含有量は0.01%以下に抑制することが好ましく、より好ましくは0.006%以下とする。しかし、工業的に、鋼中のNを0%にすることは困難である。
Tiは、溶接継手のHAZにおいてNと共に析出物を形成し、組織の粗大化をピン止めにより抑制するのに有効な元素である。こうした効果は、その含有量が増加するにつれて増大するが、過剰に含有されると、継手靭性が劣化するので、0.025%以下に抑えるべきである。Tiによる効果を有効に発揮させるための好ましい下限は0.008%である。
各鋼板のt(板厚)/4部位から、圧延方向に対して直角の方向にASTM A370−05(0.500−in.Round specimen)の試験片を採取して、ASTM A370−05の要領で引張試験を行ない、引張強度(TS)を測定した。そして、TSが585MPa以上のものを合格と評価した。
各鋼板(母材)のt(板厚)/4部位から、圧延方向に対して直角の方向にASTM A370−05の試験片を採取し、母材の靭性を評価した。ASTM A370−05に準拠して、−51℃でシャルピー衝撃試験を行ない、吸収エネルギー(vE-51)を測定した。そして、vE-51の最低値が100J以上のものを靭性に優れると評価した。
CG−HAZ組織を得るために、各鋼板(母材)のt(板厚)/4部位から、12.5mm(板厚方向長さ)×55mm(幅方向長さ)×32mm(圧延方向長さ)の試験片を採取し、下記条件の熱サイクル試験を行ない、CG−HAZにおける靭性を評価した。このとき熱サイクル試験は、上記試験片を1350℃に加熱して5秒間保持した後、800〜500℃の温度範囲を約30秒かけて冷却した後、後続パスによる熱影響を模擬して600℃にて15分間焼戻しを実施し、溶接入熱量が40kJ/cmに相当する熱サイクルを与えた。ASTM A370−05に準拠して、−34℃でシャルピー衝撃試験を行い、吸収エネルギー(vE-34)を測定した。そして、vE-34の最低値が48J以上のものをCG−HAZの靭性に優れると評価した。
上記で熱サイクル試験を行なった各試験片の中心箇所を、レペラー腐食を行ない、光学顕微鏡により倍率:1000倍で60×80(μm2)の視野を4視野観察した後、この画像データを画像解析し、粒界に析出しているセメンタイトの面積率を算出した。
Claims (2)
- C:0.12〜0.16%(「質量%」の意味。以下同じ)、Si:0.05〜0.5%、Mn:1〜1.5%、Al:0.01〜0.05%、Nb:0.003〜0.02%、V:0.025〜0.04%、Mo:0.03〜0.3%、Cr:0.3%以下(0%を含まない)、Cu:0.5%以下(0%を含まない)、Ni:0.55%以下(0%を含まない)、Ca:0.006%以下(0%を含まない)を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、且つ下記(1)式で規定されるRP値が、RP≧4.5×10-8の関係を満足するものであることを特徴とする引張強度が585MPa以上で多層盛溶接継手の低温靭性に優れた高強度格納容器用厚鋼板。
RP値={[Nb]/93+1/60×[V]/51}×[Mo]/96…(1)
但し、[Nb],[V]および[Mo]は、夫々Nb,VおよびMoの含有量(質量%)を示す。 - 更に、Ti:0.025%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1に記載の厚鋼板。
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