JPS5953653A - 溶接部靭性のすぐれた極厚低温用鋼 - Google Patents

溶接部靭性のすぐれた極厚低温用鋼

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JPS5953653A
JPS5953653A JP16431582A JP16431582A JPS5953653A JP S5953653 A JPS5953653 A JP S5953653A JP 16431582 A JP16431582 A JP 16431582A JP 16431582 A JP16431582 A JP 16431582A JP S5953653 A JPS5953653 A JP S5953653A
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less
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steel
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修 古君
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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】 この発明は、溶接部靭性のすぐれた極圧低温用鋼に関し
、とくにこの種鋼材に適用される溶接後のSR処理を経
たときの強度、靭性を有利に確保することについての開
発成果を開示するものである。
従来、エチレン関連用鋼材としては主にASTM−A2
03規格の3.5重量%(以下単に%と表示す)Ni鋼
が用いられてきた。この■種は、近年の装置の大型化に
伴い、板厚35mm以上の極厚化が指向されている。
したがって溶接後SR処理が必要となり、SR後の強度
を確保することが問題となるが、その解決のためC量お
よびその他の合金元素をかりに増加したとすると、母材
靭性が溶接部靭性とともに劣化し、エチレン関連用鋼材
のように−100℃程度の低温にて使用する鋼材では不
適当となる。
この点特開昭53−95120号公報にあっては、C量
を0.08%以下に限定した上でMoを0.05〜0.
80%添加することによりSR後の引張強さを母材靭性
の劣化なしに50Kgf/nm程度に確保できることを
開示しているが、この場合においても溶接部靭性は必ず
しも充分とは云えないことが明らかになったのである。
そこで発明者らは上記問題点の解決を目指して検討を進
めたところ、Cを0.03%以下においてP量を0.0
08%以下、S量を00.003%以下まで低減するこ
とに加えて、Nbを0.01〜0.04%、B量をO.
0002〜0.0020%の範囲で添加することにより
、溶接部靭性がSR処理後においても著しく良好になる
ことを究明した。
この発明は上記の知見を基礎にして実験を重ねた結果、
C:0.005〜0.03%を含み、P:0.008%
以下、S:0.008%以下であって、Nb:0.01
〜0.04%とB:0.0002〜0.0020%とを
、Si:0.10〜0.30%、Mn:0.20〜0.
70%、Ni:2.0〜4.0%、Al:0.005〜
0.10%およびN:0.01%以下において含有する
鋼を基本成分鋼とし、さらにはMo:0.50%以下ま
たはCu:1.5%以下とCr:2.0%以下との少く
とも1方ないしはV:0.15%以下の何れかを単独も
しくは複合含有させる成分調整によりはじめにのべたエ
チレン関連用鋼材の如き使途における在来技術上の課題
を有利に解決する手段を与えるものである。
まずこの発明を構成する鋼の成分について説明する。
C:0.005〜0.03% Cの成分範囲は、この発明の第1の特徴であり、溶接部
靭性は、C量を0.03%以下に低減すると著しく改善
されるところ0.005%未満であると結晶粒が粗大化
し、靭性は損われることになるので0.005〜0.0
3%の範囲にするを要する。
P≦0.008%、S≦0.003% P量.S量はこの発明の第2の特徴であり、それぞれ0
.008%以下、0.003%以下のように著しく低下
させると、SR後の母材、溶接部靭性を著しく向上させ
るのに役立つことが実験で明らかになった。
Nb:0.01 〜0.04% Nbもこの発明の特徴であり、とくに結晶粒微細化作用
をあらわす0.01%以上で母材の強度、靭性および溶
接部靭性が上記した0.03%以下の極低C域において
有効に改善され、極低C化による強度低下を母材、溶接
部靭性を損うことなく補うのに役立つが0.04%をこ
えるような多量添加によっても漸進的効果しか認められ
ないので0.01〜0.04%に限定する。
B:0.0002〜0.0020% Bもまたこの発明の特徴であって、やはりC量を0.0
3%以下、とくに0.005%程度にまで著しく低域し
たときに溶接部の組織が粗大化しベイナイトとなること
により靭性が損われるような悪影響をB添加により補う
作用を生じ、極低C域で顕著に靭性を改善するのに役立
つ。その寄与は0.0002%以上で介挿されるが、0
.0020%をこえると靭性はむしろ劣化するようにな
るので、0.0002〜0.0020%の範囲に限定さ
れる。
Si:0.10〜0.30% Siは鋼精錬時の脱酸上不可欠な元素であり、また安価
な鋼強化元素でもあって、ここに0.1%以上を必要と
するが、0.30%を超えると鋼の清浄℃を劣化させ溶
接性や靭性の低下をもたらすようになるから、Siの添
加範囲を0.10〜0.30%にするを要する。
Mn:0.20〜0.70% Mnは、靭性を低下させることなく強度を高めるのに役
立つ元素であって、0.20%以上の添加が必要である
ところ、0.70%をこえると溶接性が損われるように
なり、従ってMnの添加範囲を0.20〜0.70%の
範囲とした。
Ni:2.0〜4.0% Niはマトリックスの高強度と高靭性を得るのに極めて
効果的であり、エチレン関連用鋼材として−100℃程
度の低湿における使途での上記要請をみたすためには2
.0%以上の添加が必要であるが、4%をこえる過量の
添加は不要であるので2.0〜4・0%の範囲とした。
Al:0.005〜0.10% Alは溶鋼の脱酸および結晶粒の微細化のために0.0
05%以上の添加が必要であり、一方0.10%を超え
ると溶接熱影響部の靭性を低下させることによるので0
.005〜0.10%の範囲とした。
N≦0.01% Nは、0.01%を超えると、溶接部靭性劣化の原因に
なるので、添加量は0.0i%以下に制限される。
以上述べた基本成分の他には、MoとCu.Crならび
にVが強度上の必要に応じて選択的に活用され、ここに
Moは0.50%以下、またCuは1.5%以下、Cr
2.0%以下、そしてVは0.15%以下が有効である
Moについては、母材さらに溶接部の靭性を損うことな
く母材を高強度化する元素としてとくに好ましくは0.
05%以上を有利とするが、0.50%をこえる程に過
量になると却って溶接性を損うので0.50%を限度に
しなければならない。
Cu,Crは何れも焼入性を高めろことにより強度を上
昇させるのに役立つ同効成分であり、何れも0.1%以
上の添加が好ましいところ、Cuは1.5%またCrは
2.0%をこえると、靭性が急激に劣化するようになり
、従って、Cuは1.5%以下、Crは2.0%以下で
有効である。
Vは、析出物の形成により強度を上昇させ、そのために
好ましくは0.02%以上を要するが、0.15%をこ
えると却って靭性が急激に劣化するのでVは0.15%
以下に限定される。
さて表1に示す(A)〜(N)鋼を用い、母材強度、靭
性および溶接部靭性に及ぼす化学成分の影響を調べ成績
を表1に併記した。
同表に掲げた母材強度は、インストロン引張試験による
降伏点(Y.P.)および引張り強さ(T.S.)で評
価し、母材靭性はシヤルピー衝撃試験による−110℃
で吸収エネルギー(VE−100)で評価した。
なお各供試鋼は100mmの鋼板で、880℃×80m
inの条件で焼ならし処理を施してある。さらに引続い
て、590℃×12h炉冷のSR処理を行ない、母材の
強度、靭性を調ベた。
つぎに16mmまで圧延し焼ならし処理した母材につき
、第1図に示す継手形状にて入熱量12.9KJ/cm
の条件で溶接を行った。なお、溶接金属には0.04%
C−0.10%Si−0.50%Mn−11.0%Ni
−0.002%S−0.001%Pの組成のものを用い
、MIG溶接により継手を製作した。
図に仮想線で示した採取位置からシャルピー試験片を切
り出し、これについて−110℃における溶接ボンド部
の靭性をシャルピー試験により評価した。
図中1.1′は母材、2は溶接金属、3はシャルピー試
験片である。
以上の結果も表1にあわせ示すが、C量を0.03%以
下、Pを0.008%以下、Sを0.003%以下まで
低減し、かつ適量のNb、Bを添加し、あるいはさらに
V、MoやCr、Cuのうち1種または2種以上添加す
ることで、SR処理後に母材強度49Kgf/nm2以
上が確保できると同時に溶接部靭性を著しく向上させる
ことが可能であることがわかる。
以上のべたところから明らかなようにこの発明は低温(
−80℃以下)で使用され、高い強度が必要な鋼材に適
用して好結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、溶接部靭性を評価するための、シャルピー試
験片採取位置を示す溶接継手の断面図である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.C:0.005〜0.08重量%を含み、P:0.
    008重量%以下、S:0.003重量%以下であって
    、Nb:0.01〜0.04重量%とB:0.0002
    〜0.0020重量%とを、Si:0.10〜0.30
    重量%、Mn:0.20〜0.70重量%、Ni:2.
    0〜4.0重量%、Al:0.005〜0.10重量%
    およびN:0.01重量%以下において含有し、残部実
    質的に鉄よりなる溶接部靭性のすぐれた極厚低温用鋼。
  2. 2.C:0.005〜0.08重量%を含み、P:0.
    008重量%以下、S:0.003重量%以下であって
    、Nb:0.01〜0.04重量%とB:0.0002
    〜O.0020重量%とを、Si:0.10〜0.30
    重量%、Mn:0.20〜0.70重量%、Ni:2.
    0〜4.0重量%、Al:0.005〜0.10重量%
    およびN:0.01重量%以下において含有し、さらに
    Mo:0.50重量%以下を含んで残部実質的に鉄より
    なる溶接部靭性のすぐれた極厚低温用鋼。
  3. 3.C:0.005〜0.03重量%を含み、P:0.
    008重量%以下、S:0.003重量%以下であって
    、Nb:0.01〜0.04重量%とB:0.0002
    〜0.0020重量%とを、Si:0.10〜0.30
    重量%、Mn:0.20〜0.70重量%、Ni:2.
    0〜4.0重量%、Al:0.005〜0.10重量%
    およびN:0.01重量%以下において含有し、さらに
    Cu:1.5重量%以下、Cr:2.0重量%以下のう
    ち少くとも1方を含んで残部実質的に鉄よりなる溶接部
    靭性のすぐれた極厚低温用鋼。
  4. 4.C:0.0O5〜0.03重量%を含み、P:0.
    008重量%以下、S:0.003重量%以下であって
    、Nb:0.01〜0.04重量%とB:0.0002
    〜0.0020重量%とを、Si:0.10〜0.80
    重量%、Mn:0.20〜0.70重量%、Ni:2.
    0〜4.0重量%、Al:0.005〜0.10重量%
    およびN:0.01重量%以下において含有し、さらに
    V:0.15重量%以下を含んで残部実質的に鉄よりな
    る溶接部靭性のすぐれた極圧低温用鋼。
  5. 5.C:0.005〜0.03重量%を含み、P:0.
    003重量%以下、S:0.003重量%以下であって
    、Nb:0.01〜0.04重量%とB:0.0002
    〜0.0020重量%とを、Si:0.10〜0.30
    重量%、Mn:0.30〜0.70重量%、Ni:2.
    0〜4.0重量%、Al:0.005〜0.10重量%
    およびN:0.01重量%以Fにおいて含有し、さらに
    Mo:0.50重量%以下、ならびにCu:1.5重量
    %以下とCr:2.0重量%以下とのうち少くとも一方
    を含んで残部実質的に鉄よりなる溶接部靭性のすぐれた
    極厚低温用鋼。
  6. 6.C:0.005〜0.03重量%を含み、P:0.
    008重量%以下、S:0.003重量%以下であって
    、Nb:0.01〜0.04重量%とB:0.0002
    〜0.0020重量%とを、Si:0.10〜0.30
    重量%、Mn:0.20〜0.70重量%、Ni:2.
    0〜4.0重量%、Al:0.005〜0.10重量%
    およびN:0.01重量%以下において含有し、さらに
    Mo:0.50重量%以下およびV:0.15重量%以
    下を含んで残部実質的に鉄よりなる溶接部靭性のすぐれ
    た極厚低温用鋼。
  7. 7.C:005〜0.03重量%を含み、P:0.00
    3重量%以下、S:0.003重量%以下であつて、N
    b:0.01〜0.04重量%とB:0.0002〜0
    .0020重量%とを、Si:0.10〜030重量%
    、Mn:0.20〜0.70重量%、Ni:2.0〜4
    .0重量%、Al:0.005〜0.10重量%および
    N:0.01重量%以下において含有し、さらにCu:
    1.5重量%以下、Cr:2.0重量%以下のうち少く
    とも1方とともにV:0.15重量%以下を含んで残部
    実質的に鉄よりなる溶接部靭性のすぐれた極圧低温用鋼
  8. 8.C:0.005〜0.03重量%を含み、P:0.
    008重量%以下、S:0.003重量%以下であって
    、Nb:0.01〜0.04重量%とB:0.0002
    〜0.00020重量%とを、Si:0.10〜0.3
    0重量%、Mn:0.20〜0.70重量%、Ni:2
    .0〜4.0重量%、Al:0.005〜0.10重量
    %およびN:0.01重量%以下において含有し、さら
    にMo:0.50重量%以下、V:0.15重量%以下
    ならびにCu:1.5重量%以下、Cr:2.0重量%
    以下のうち少くとも1方を含んで残部実質的に鉄よりな
    る溶接部靭性のすぐれた極圧低温用鋼。
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