JPH04362157A - 耐硫化物応力腐食割れ性および低温靱性に優れた溶接構造用鋼 - Google Patents

耐硫化物応力腐食割れ性および低温靱性に優れた溶接構造用鋼

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JPH04362157A
JPH04362157A JP16240591A JP16240591A JPH04362157A JP H04362157 A JPH04362157 A JP H04362157A JP 16240591 A JP16240591 A JP 16240591A JP 16240591 A JP16240591 A JP 16240591A JP H04362157 A JPH04362157 A JP H04362157A
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steel
temperature toughness
low
weldability
stress corrosion
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Takashi Fukuda
隆 福田
Eiji Uchiyama
内山 英二
Susumu Nakajima
進 中島
Katsuyuki Minami
南 克之
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Japan Steel Works Ltd
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Japan Steel Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、H2Sを含む環境で
使用される海上プラットフォームや原油採掘ライン構造
物に好適な耐硫化物応力腐食割れ性(以下耐SSCC性
という)および低温靱性に優れた厚肉溶接構造用鋼に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、石油掘削のために浮遊設置される
海上プラットフォームや原油採掘ライン構造物には、高
強度(例えば、耐力450MPa以上、引張強さ530
MPa以上)の溶接構造用高張力鋼が使用されている。 そして、上記構造物を寒冷地である北洋海上に配置する
場合には、それに使用される構造用鋼は高強度の他に、
優れた低温靱性が要求される。また、上記した石油掘削
用の構造物は、原油中に含まれる硫黄分によって発生す
る硫化水素にさらされるため、この硫化水素に起因した
応力腐食割れが上記構造物における問題点の一つにもな
っている。したがって、上記用途に使用される構造用鋼
は、高強度を有するとともに、溶接性、低温靱性および
耐SSCC性のいずれの特性にも優れていることが要求
される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近では、
石油掘削設備の大型化などに伴って、構造物の設計強度
をより高める必要性が生じており、これに応じて、10
0mmを越え、1600mmに至るような直径を有する
厚肉の構造用鋼の採用が望まれている。しかし、このよ
うな厚肉の構造用鋼は、質量効果のために、中心部まで
十分に焼入れ効果を与えることは容易ではなく、したが
って部位によっては、所望の強度(例えば、500MP
a以上の耐力)を保証することができないという問題点
がある。このような観点から焼入れ性を改善して強度の
向上を図るような成分調整を行えば、逆に溶接性、低温
靱性あるいは耐SSCC性などの特性が阻害されるとい
う問題点がある。この発明は、上記課題を解決するため
になされたもので、強度、溶接性、低温靱性および耐S
SCC性に優れた厚肉溶接構造用鋼を提供することを目
的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本願発明では、石油掘削用の厚肉構造用鋼として具備
すべき高強度、溶接性、特に低温靱性および耐SSCC
性の観点から合金設計を行った。すなわち、上記観点か
ら設計された具体的な合金組成は、重量%で、C:0.
2%以下、Si :0.2%以下、Mn :0.4〜1
%、Ni :0.5〜2.5%、Cr :2〜3%、M
o :0.5〜1.5%、Al :0.01〜0.06
%を含有し、残部がFe および不可避的不純物からな
ることを特徴とするものである。
【0005】
【作用】本願発明によれば、優れた焼入れ性が確保され
、厚肉の製品であっても中心部まで十分に焼入れされ、
所望の強度が得られる。また、焼入れ性の向上に加えて
、優れた溶接性と低温靱性が得られ、さらに、耐SSC
C性にも優れている。次に、本願発明で各成分含有量を
限定した理由について以下に述べる。なお、以下に述べ
る含有量はいずれも重量%で示すものである。
【0006】C  :0.2%以下 C含有量が0.2%を超えると、溶接割れ感受性が急激
に高まり、低温靱性および耐SSCC特性が損われるの
で、C含有量の上限を0.2%とした。 Si:0.2%以下 Si は精錬時に脱酸剤として通常添加されるが、本願
発明ではSi を0.2%を超えて含有させると、鋼塊
にマクロ偏析を発生し、鋼の清浄度が低下し、低温靱性
を損なうので上記の如く上限を定めた。
【0007】Mn :0.4〜1% Mn は、焼入れ性を改善して強度、靱性を向上させる
ために添加するが、その含有量が0.4%未満では、そ
の作用を十分に発揮することができず、また、1%を超
えると、低温靱性を損なうので1%を上限とした。 Ni :0.5〜2.5% Ni は、焼入れ性、強度、低温靱性を向上させるため
に添加する。特に、内部にまで均質なベイナイト組織を
生成させ、焼入れ時における質量効果の影響を軽減する
。 ただし、大型製品においては0.5%未満のNi 含有
量では、上記の作用が十分に認められず、また、2.5
%を越えて含有させると、残留オーステナイトが増加し
て水素に敏感となって溶接性および耐SSCC性が阻害
されるためその含有量を0.5〜2.5%に限定した。
【0008】Cr :2〜3% Cr は焼入れ性を改善して強度を向上させる。またC
と結びついて微細な炭化 物を分散して耐SSCCを向上させる。ただし、2%未
満のCr 含有量では、上記の作用は十分に発揮できず
、また、3%を越えて含有させると、溶接性を阻害する
とともに、過剰に炭化物を析出して低温靱性を低下させ
るのでその含有量を2〜3%に限定した。 Mo :0.5〜1.5% Mo はCr と同様に、焼入れ性を改善して強度を向
上させる。また。、Cと結び付いて微細な炭化物を生成
、分散して耐SSCC性を向上させる。しかし、0.5
%未満でのMo 含有量では焼入れ性が低下して初析フ
ェライトを析出して強度が低下する。一方、1.5%を
超えてMo を含有させると、炭化物を過剰に析出して
強度を著しく上昇させ、低温靱性を低下させ、さらに溶
接性を低下させるので、その含有量を0.5〜1.5%
に限定した。
【0009】Al :0.01〜0.06%Al は溶
鋼中のNと結びついてAlNを析出し、結晶粒を微細化
し、低温靱性を向上させる作用があるが、その含有量が
0.01%未満ではAl は溶鋼中の酸素と結びつき脱
酸作用をなし、AlNの析出が殆どないため結晶粒微細
化の作用がなされず、低温靱性の向上は認められない。 一方、0.06%を超えて含有させると、過剰のAl 
は非金属介在物として鋼中に残存し清浄度を悪化させ低
温靱性を低下させるのでその上限を0.04%とした。 上記不純物の他に、不可避的不純物としてSは、疲労強
度、低温靱性、溶接性などを損なうので、極力含有量を
低減することが望ましいが、現状の製鋼技術レベルを、
考慮すれば0.002%を上限とするのが望ましい。
【0010】
【実施例】表1に示す組成を有する供試鋼を電気炉で溶
解し、さらに、炉外製錬にて不純物を極力低減し、10
トンの鋼塊を溶製した。次に、これら鋼塊から直径60
0mmの丸棒を熱間鍛造し、その後、焼入れー焼戻しの
熱処理を施した。熱処理後の供試鋼から各種試験材を切
り出し、試験に供した。その試験結果を表2に示す。な
お、表2の試験は、引張試験、衝撃試験、海水疲労試験
、硫化物応力腐食割れ試験およびy開先溶接拘束割れ試
験である。また、海水疲労試験は、人工海水中において
繰返し応力0.4Hz、繰返し数107の条件で行った
。また、硫化物応力腐食割れ試験では、硫化水素飽和状
態にあるNACE液中における限界応力を求めた。表2
から明らかなように、本願発明鋼は、従来鋼に比べ、強
度、低温靱性、海水疲労強度および耐SSCC性におい
て優れている。
【0011】
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】さらに、溶接性を評価するためにy開先溶
接拘束割れ試験を行った。具体的には、表1に示した供
試鋼から50mm厚の試験片を切出し、y開先部を有す
る試験片同士を被覆アーク溶接により突合せ溶接を行っ
た。そして、供試鋼のの予熱温度をパラメータとして、
断面割れを観察した。上記断面割れの観察では、予熱温
度が一定の温度以上になった場合には、割れの発生が停
止しており、その温度を断面割れ停止温度とした。従来
鋼では割れ停止温度は175℃であったが、本発明鋼で
はその温度が125℃で従来鋼よりも低く、溶接性に優
れていることが確認された。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明によれば
、優れた焼入れ性が確保され、厚肉の製品であっても中
心部まで十分に焼入れされ、所望の強度が得られるとと
もに、優れた溶接性と低温靱性が得られ、さらに耐SS
CC性にも優れている。したがって、H2S環境下にお
いて使用される低温用の厚肉溶接用構造用鋼として最も
適したものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  重量%で、C:0.2%以下、Si 
    :0.2%以下、Mn :0.4〜1%、Ni :0.
    5〜2.5%、Cr :2〜3%、Mo :0.5〜1
    .5%、Al :0.01〜0.06%を含有し、残部
    がFe および不可避的不純物からなる耐硫化物応力腐
    食割れ性および低温靱性に優れた溶接構造用鋼
JP3162405A 1991-06-07 1991-06-07 耐硫化物応力腐食割れ性および低温靱性に優れた溶接構造用鋼 Expired - Lifetime JP2733807B2 (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55100963A (en) * 1979-01-29 1980-08-01 Japan Steel Works Ltd:The Nickel-cromium-molybdenum type high strength and high toughness steel for pressure container
JPS6230849A (ja) * 1985-08-01 1987-02-09 Nippon Kokan Kk <Nkk> 直接焼入れ焼戻しによる耐sscc特性の優れた鋼の製造方法
JPS62227067A (ja) * 1986-03-28 1987-10-06 Nippon Steel Corp 耐サワ−性の優れた高靭性電縫鋼管

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS6230849A (ja) * 1985-08-01 1987-02-09 Nippon Kokan Kk <Nkk> 直接焼入れ焼戻しによる耐sscc特性の優れた鋼の製造方法
JPS62227067A (ja) * 1986-03-28 1987-10-06 Nippon Steel Corp 耐サワ−性の優れた高靭性電縫鋼管

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