JPH07305140A - 低温靱性と耐食性に優れた複合鋼板 - Google Patents

低温靱性と耐食性に優れた複合鋼板

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JPH07305140A
JPH07305140A JP9763694A JP9763694A JPH07305140A JP H07305140 A JPH07305140 A JP H07305140A JP 9763694 A JP9763694 A JP 9763694A JP 9763694 A JP9763694 A JP 9763694A JP H07305140 A JPH07305140 A JP H07305140A
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JP
Japan
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steel sheet
steel
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corrosion resistance
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JP9763694A
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Yoshio Terada
好男 寺田
Hiroshi Tamehiro
博 為広
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐食性と低温靱性に優れた複合鋼板を提供す
る。 【構成】 2種の成分系A、B、Aの順で複層構造を成
している鋼板において、表層に位置するAがC量の極め
て低いステンレス鋼またはニッケル合金で、内層に位置
するBが低合金鋼からなり、表層と内層との境界部に、
鋼板板厚の2〜10%の厚さの遷移層を有する複合鋼
板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、表層にステンレス鋼あ
るいはニッケル合金などの耐食性の優れた高合金を、内
層に特定の低合金鋼を使用した低温靱性と耐食性に優れ
た複合鋼板に関するものである。本発明の厚鋼板は、寒
冷地におけるラインパイプに最も適する。
【0002】
【従来の技術】安全性、経済性の観点から腐食性物質
(H2 S、CO2 、Cl)を多く含有する原油・天然ガ
ス輸送用大径ラインパイプに、ステンレス鋼、ニッケル
合金を合わせ材とする高合金クラッド鋼管の採用が増加
しつつある。従来、このようなクラッド鋼板は圧延法
(例えば、特開昭60−216984号公報、特開昭6
2−16892号公報、特開昭63−130283号公
報)、爆着法などにより製造されていた。しかしなが
ら、これら圧延法や爆着法などを前提としたクラッド鋼
板は低合金鋼と高合金との密着面全体の密度性の確保に
問題があり、密着性の安定的な確保が大きな問題となっ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高合金クラ
ッド鋼板において、優れた高合金の耐食性と母材の強度
・靱性と低合金鋼と高合金との密着性の確保を同時に達
成できる鋼板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】本発明の要旨とするとこ
ろは、2種の成分系A、B、Aの順で複層構造を成して
いる鋼板において、表層に位置するAがC:0.020
%以下を含有するステンレス鋼またはニッケル合金で、
内層に位置するBの成分が重量%で、C:0.005〜
0.020%、Si:0.5%以下、Mn:1.0〜
2.2%、P:0.03%以下、S:0.01%以下、
Nb:0.005〜0.10%、Ni:0.05〜1.
0%、Mo:0.05〜0.5%、Ti:0.005〜
0.03%Al:0.05%以下、N:0.002〜
0.006%、を含有し、必要に応じてさらにCu:
0.05〜1.0%、Cr:0.05〜0.5%、C
a:0.001〜0.005%の1種または2種以上を
含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、表層
と内層との境界部に、鋼板板厚の2〜10%の厚さの遷
移層を有することを特徴とする低温靱性と耐食性に優れ
た複合鋼板にある。
【0005】
【作用】本発明の鋼板は、表層(両面)を極低Cのステ
ンレス鋼またはニッケル合金とし、内層を低合金鋼(極
低C−Mn−Nb−Mo−微量Ti)とした、いわゆる
鋳込みクラッド鋼板にて耐食性、高強度・高靱性の確保
および低合金鋼と高合金との密着性の確保を図った鋼板
である。
【0006】本発明においてステンレス鋼(表層成分
A)とは、オーステナイト系、フェライト系、マルテン
サイト系および2相系を指し、ニッケル合金(表層成分
A)とはインコロイ825、インコネル625などのニ
ッケル合金であり、耐食性の優れた高合金材料である。
また、低合金鋼(内層成分B)は、その特性(圧延方向
と直角方向での値)が強度X52以上(API規格)、
低温靱性2vE−30≧10kgf−m、vTrs≦−6
0℃となるような高強度、高靱性の材料である。
【0007】本発明鋼は、2種の成分A、B、Aの順で
複層構造を成しているが、AとBの境界において鋼板板
厚の2〜10%の厚みから成る遷移層を有することが必
要である。これはAとBの境界において剥離や割れを生
じさせないためである。鋳込み法においてAとBが直に
接する場合、Cなどの元素が拡散し、A層でマルテンサ
イトが生成したり、AとBの界面で水素が捕捉されるた
めに水素割れが発生する。A層でマルテンサイトが生成
した場合、水素割れなどを防止するために、ステンレス
鋼またはニッケル合金のC量を0.020%以下に限定
した。
【0008】遷移層厚みを鋼板板厚の2%以上とするの
は、2%が剥離や割れの発生を防止するための限界値で
あるためであり、また遷移層厚みが10%を超えると必
要とする母材特性(強度、低温靱性、溶接性)の確保が
困難となる。このため、遷移層の厚みは鋼板板厚の2〜
10%に限定した。この遷移層は、鋳込み法にて、まず
Aが表面から凝固を開始し、これが凝固を終了する部位
において、引き続いてBが凝固を開始することにより得
られる。しかして、遷移層を挟んだA、B層は大きく混
ざり合うことなく連続して凝固し、成分分析の点から巨
視的に分離されていることが必要である。鋳造時に形成
された遷移層は加熱、圧延、熱処理後も保持されるもの
である。
【0009】次に本発明の低合金鋼の成分限定理由につ
いて説明する。低合金鋼の強度・低温靱性の確保および
高合金の耐食性の確保のため、C、Mn、Nb、Mo、
Ti量をそれぞれ、0.005〜0.020%、1.0
〜2.2%、0.005〜0.10%、0.05〜0.
5%、0.005〜0.03%に限定する。
【0010】C量の上限は遷移層でのマルテンサイト割
れを防止するための限界値である。低合金鋼のC量が高
すぎると複層鋳片を製造する際に、遷移層にマルテンサ
イトが生成し、内部割れが生じる。従って、低合金鋼の
C量を0.020%以下に制限する必要がある。Mn量
の下限は目的とする母材、溶接部の強度・靱性や結晶粒
微細化効果を発揮させるための最小量である。また、上
限は母材の優れた低温靱性・現地溶接性を得るための限
界値である。
【0011】本発明では、必須の元素として、Nb:
0.005〜0.10%、Ti:0.005〜0.03
%を含有させる。Nbは制御圧延において結晶粒の微細
化や析出硬化に寄与し、鋼を強靱化する効果を有する。
Nbを0.005%以上添加することによって結晶粒の
微細化や析出硬化が進行し、従来のクラッド鋼板に比較
して優れた強度・靱性が得られる。しかし、Nbを0.
10%超添加すると、現地溶接性や溶接部の靱性が劣化
するので、上限を0.10%とした。
【0012】Moは母材の強度を向上させる元素である
が、0.05%以上添加しないと効果がない。しかし、
Moが0.5%を超えると溶接部靱性および溶接性の劣
化を招いて好ましくないため、上限を0.5%に限定す
る。Tiは微細なTiNを形成し、スラブ再加熱時、溶
接部のγ粒の粗大化を抑制して母材靱性、溶接熱影響部
(HAZ)靱性の改善に効果がある。この効果は高温で
圧延を終了する場合においては特に重要である。TiN
の効果を十分に発揮させるには、最低0.005%のT
i添加が必要である。しかし、Ti量が多すぎると、T
iNの粗大化やTiCによる析出硬化が起こり、低温靱
性が劣化するので、上限は0.03%に制限する必要が
ある。
【0013】次にその他の元素の限定理由について説明
する。Siは鋼を強靱化させる元素であるが、多量に添
加すると溶接性、HAZ靱性を劣化させるため、上限を
0.5%とした。鋼の脱酸はTiのみでも十分であり、
Siは必ずしも添加する必要はない。本発明鋼において
不純物であるP、Sをそれぞれ0.03%以下、0.0
05%以下とした理由は、母材、溶接部の低温靱性をよ
り一層向上させるためである。Pの低減は粒界破壊を防
止し、Sの低減はMnSによる靱性の劣化を防止する。
好ましいP、S量はそれぞれ0.01%以下、0.00
3%以下である。
【0014】Niは溶接性、HAZ靱性に悪影響を及ぼ
すことなく、母材の強度、靱性を向上させるが、0.0
5%未満では効果が薄く、1.00%超の添加は溶接性
に好ましくないため、Niの範囲を0.05〜1.00
%とした。Alは通常脱酸剤として鋼に含まれる元素で
あるが、脱酸はTiあるいはSiでも可能であり、必ず
しも添加する必要はない。Al量が0.05%超になる
とAl系非金属介在物が増加して鋼の清浄度を害するの
で、上限を0.05%とした。
【0015】NはTiNを形成し、γ粒の粗大化抑制効
果を通じて母材靱性、HAZ靱性を向上させる。このた
めのNの最小量は0.002%である。しかし、Nが多
すぎると固溶NによるHAZ靱性の劣化原因となるの
で、0.006%以下に抑える必要がある。次にCu、
Cr、Caを添加する理由について説明する。
【0016】基本となる成分に加えてさらにこれらの元
素を添加する主たる目的は本発明鋼の優れた特徴を損な
うことなく、母材の強度・低温靱性などの特性向上をは
かるためである。従って、その添加量は自ら制限される
性質のものである。CuはNiとほぼ同様の効果を有す
るとともに、耐食性、耐水素誘起割れ性などにも効果が
あるが、0.05%未満では効果が薄く、1.00%を
超えると熱間圧延時にCu−クラックが発生し、製造困
難となる。このため、Cuの範囲を0.05〜1.00
%とした。
【0017】Crは母材の強度を高める元素であり、
0.05%以上の添加が必要である。しかし、Cr量が
0.5%を超えると溶接性やHAZ靱性を劣化させるた
め、上限を0.5%とした。Caは硫化物(MnS)の
形態を制御し、シャルピー吸収エネルギーを増加させて
低温靱性を向上させるほか、耐水素誘起割れ性の改善に
も効果を発揮する。しかし、Caは0.001%未満で
は実用上効果がなく、また0.005%を超えるとCa
O、CaSが多量に生成して大型介在物となり、鋼の靱
性のみならず清浄度も害し、さらに溶接性にも悪影響を
与えるので、Ca添加量の範囲を0.001〜0.00
5%とした。
【0018】なお、耐水素誘起割れ性を改善するには
S、O量をそれぞれ0.001%以下、0.002%以
下に低減し、ESSP=(Ca)[1−124(O)]
/1.25(S)≧0.7とすることが特に有効であ
る。
【0019】
【実施例】表1、表2(表1のつづき)に示す種々の成
分のクラッド鋼板を製造し、低合金鋼母材の強度、低温
靱性(シャルピー衝撃試験)、高合金の耐食性(孔食の
有無で評価、試験条件:10%FeCl3 ・6H2 O溶
液にSUS316Lは15℃で48時間、インコロイ8
25は30℃で48時間浸漬)、低合金鋼と高合金の密
着性(超音波による探傷)を調査した。各種試験結果を
表3に示す。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】表1〜表3において、鋼1〜10は本発明
鋼、11〜20は比較鋼を示す。本発明鋼1〜10は低
合金鋼、高合金ともに全て良好な特性を有する。これに
対して、比較鋼11〜20は低合金鋼あるいは高合金の
特性が劣る。比較鋼11は内層のC量が高いため、遷移
層でマルテンサイトが生成し、割れが発生した。比較鋼
12は表層のC量が高いために遷移層でマルテンサイト
が生成し、割れが発生した。比較鋼13は内層にMoが
添加されていないために強度が低下した。比較鋼14は
内層にTiが添加されていないため、低温靱性が劣化し
た。比較鋼15は内層のMn量が低いため、低温靱性が
劣化した。鋼16はNbが添加されていないため、低温
靱性が劣化した。鋼17は内層のN量が低いため、低温
靱性が劣化した。鋼18は内層のAl量が多すぎるた
め、低温靱性が劣化した。比較鋼19は遷移層の割合が
小さすぎるため、遷移層で割れが発生した。比較鋼20
は遷移層の割合が大きすぎるため、強度、靱性が劣化し
た。
【0024】
【発明の効果】本発明のクラッド鋼板により、低合金鋼
の強度・低温靱性と高合金の耐食性などの諸特性が向上
し、パイプラインの安全性が著しく向上した。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2種の成分系A、B、Aの順で複層構造
    を成している鋼板において、表層に位置するAがC:
    0.020%以下を含有するステンレス鋼またはニッケ
    ル合金で、内層に位置するBの成分が重量%で、 C:0.005〜0.020%、 Si:0.5%以下、 Mn:1.0〜2.2%、 P:0.03%以下、 S:0.01%以下、 Nb:0.005〜0.10%、 Ni:0.05〜1.0%、 Mo:0.05〜0.5%、 Ti:0.005〜0.03%、 Al:0.05%以下、 N:0.002〜0.006%、を含有し、残部が鉄お
    よび不可避的不純物からなり、表層と内層との境界部
    に、鋼板板厚の2〜10%の厚さの遷移層を有すること
    を特徴とする低温靱性と耐食性に優れた複合鋼板。
  2. 【請求項2】 2種の成分系A、B、Aの順で複層構造
    を成している鋼板において、表層に位置するAがC:
    0.020%以下を含有するステンレス鋼またはニッケ
    ル合金で、内層に位置するBの成分が重量%で、 C:0.005〜0.020%、 Si:0.5%以下、 Mn:1.0〜2.2%、 P:0.03%以下、 S:0.01%以下、 Nb:0.005〜0.10%、 Ni:0.05〜1.0%、 Mo:0.05〜0.5%、 Ti:0.005〜0.03% Al:0.05%以下、 N:0.002〜0.006%、を含有し、さらに Cu:0.05〜1.0%、 Cr:0.05〜0.5%、 Ca:0.001〜0.005%の1種または2種以上
    を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、表
    層と内層との境界部に、鋼板板厚の2〜10%の厚さの
    遷移層を有することを特徴とする低温靱性と耐食性に優
    れた複合鋼板。
JP9763694A 1994-05-11 1994-05-11 低温靱性と耐食性に優れた複合鋼板 Withdrawn JPH07305140A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103526129A (zh) * 2013-09-27 2014-01-22 济钢集团有限公司 一种厚规格抗酸性腐蚀x65管线钢板及其制造方法
CN104195435A (zh) * 2014-07-24 2014-12-10 安徽广源科技发展有限公司 一种抗硫酸腐蚀的合金钢材料及其制造方法
JP2015105399A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 Jfeスチール株式会社 母材の低温靭性とhaz靭性並びに合せ材の耐食性に優れたオーステナイト系ステンレスクラッド鋼板およびその製造方法
CN105886924A (zh) * 2016-04-28 2016-08-24 山东钢铁股份有限公司 一种高强韧性能的低合金钢及其制备方法
CN110499453A (zh) * 2018-05-16 2019-11-26 宝山钢铁股份有限公司 一种高强双面不锈钢复合板及其制造方法

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