JPS61166917A - 溶接性およびクリ−プ強度に優れた圧力容器用Ｃｒ−Ｍｏ鋼の製造方法 - Google Patents
溶接性およびクリ−プ強度に優れた圧力容器用Ｃｒ−Ｍｏ鋼の製造方法Info
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- JPS61166917A JPS61166917A JP670585A JP670585A JPS61166917A JP S61166917 A JPS61166917 A JP S61166917A JP 670585 A JP670585 A JP 670585A JP 670585 A JP670585 A JP 670585A JP S61166917 A JPS61166917 A JP S61166917A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、溶接性およびクリープ強度に優れた圧力容
器用Ｃｒ−Ｍｏ鋼の製造方法に関するものである。
器用Ｃｒ−Ｍｏ鋼の製造方法に関するものである。
従来、石油精製装置等に用いられる圧力容器には、高温
強度や耐水素侵食性が要求されるために、その材料とし
テ２１／４ Ｃｒ −ＩＭｏ鋼や３Ｃｒ−ＩＭｏ鋼が使
用されている。
強度や耐水素侵食性が要求されるために、その材料とし
テ２１／４ Ｃｒ −ＩＭｏ鋼や３Ｃｒ−ＩＭｏ鋼が使
用されている。
近年、上記装置において、生産能率の向上を図るために
、反応塔の設計温度および設計圧力を高めることが検討
されている。また、近い将来実用化が予想される石炭液
化装置の反応容器も５００℃前後の高温高圧の水素環境
となることが見込まれている。従って、上記反応容器の
材料として、短時間高温引張り強度や耐水素侵食性に優
れているばかりかクリープ強度に優れている鋼の開発が
窒まれでいる。
、反応塔の設計温度および設計圧力を高めることが検討
されている。また、近い将来実用化が予想される石炭液
化装置の反応容器も５００℃前後の高温高圧の水素環境
となることが見込まれている。従って、上記反応容器の
材料として、短時間高温引張り強度や耐水素侵食性に優
れているばかりかクリープ強度に優れている鋼の開発が
窒まれでいる。
ところで、従来の圧力容器用鋼は、短時間高温引張り強
度に着目したものが大部分であり（例えば、特公昭５５
−４８３１号公報、特公昭５８−３９８９１号公報）、
クリープ強度の改良を目的としたものはわずかである（
例えば、鉄と鋼ｖｏｌマ０ １９Ｂ４ 〜５ ８６４２
）。
度に着目したものが大部分であり（例えば、特公昭５５
−４８３１号公報、特公昭５８−３９８９１号公報）、
クリープ強度の改良を目的としたものはわずかである（
例えば、鉄と鋼ｖｏｌマ０ １９Ｂ４ 〜５ ８６４２
）。
圧力容器用材料として用いられるＯｒ−Ｍｏ鋼は、溶接
低温割れ感受性が高いので、溶接時に割れを防止するた
めに、１５０〜２００℃程度の高温に予熱することが不
可欠である。しかし、圧力容器は厚肉となることが、多
く、□高温に予熱することは、作業能率や作業環境°を
著しく阻害する。このようなことから、低温割れ感受性
の改善は極めて重要な課題である。
低温割れ感受性が高いので、溶接時に割れを防止するた
めに、１５０〜２００℃程度の高温に予熱することが不
可欠である。しかし、圧力容器は厚肉となることが、多
く、□高温に予熱することは、作業能率や作業環境°を
著しく阻害する。このようなことから、低温割れ感受性
の改善は極めて重要な課題である。
ところで、鋼の成分系の面から低温割れ感受性を改善す
るには、Ｃ含有量を低減すれば良いことは知られている
が、Ｃ含有量を低減すると焼入れ性が低下する。特に、
極厚鋼板の場合には均質なベイナイト組織が得られず、
強度および靭性が低下する。この対策として焼入れのた
めの加熱温度１を高めたり、微量のＭおよびＢを添加し
たり、微量のＴ１およびＢを添加することが提案されて
いる。
るには、Ｃ含有量を低減すれば良いことは知られている
が、Ｃ含有量を低減すると焼入れ性が低下する。特に、
極厚鋼板の場合には均質なベイナイト組織が得られず、
強度および靭性が低下する。この対策として焼入れのた
めの加熱温度１を高めたり、微量のＭおよびＢを添加し
たり、微量のＴ１およびＢを添加することが提案されて
いる。
通常、上記圧力容器用材料として用いられる、Ｃｒ−Ｍ
ｏ鋼は、施工時に応力除去のために焼なまし処理が施こ
されるが、この処理中に溶接熱影響部に割れが生じるこ
とがある（以下、これを再熱割れという）。一般に、２
−１／４０ｒ−Ｉ ＭＯ鋼や３ Ｃｒ −ＩＭ。
ｏ鋼は、施工時に応力除去のために焼なまし処理が施こ
されるが、この処理中に溶接熱影響部に割れが生じるこ
とがある（以下、これを再熱割れという）。一般に、２
−１／４０ｒ−Ｉ ＭＯ鋼や３ Ｃｒ −ＩＭ。
鋼は、再熱割れ感受性が低いとされているが、クリープ
強度の改善に有効と考えられるＮｔ）、Ｖ 等の析出強
化元素を添加すると、再熱割れ感受性が高まることが予
想される。従って、再熱割れ感受性に及ぼす合金元素の
影響の把握および対策について検討する必要がある。な
お、再熱割れ感受性を低くする方法として、特公昭５９
−１４５３８号公報にＳ含有量を２０ ｐｐｍ以下とす
るか、または、Ｍｙ、 Ｃａ、 ＡＸ、 Ｙ、 Ｃｅ、
Ｔｉ、 Ｚｒ、 Ｈｆを添加して、鋼中に固溶するＳ
量を２０ ｐｐｍ以下にすることが記載されている。し
かし、上記方法は、Ｃｒ 含有量が１％未満のものが
ほとんどであって、クリープ強度については全く触れて
いない。
強度の改善に有効と考えられるＮｔ）、Ｖ 等の析出強
化元素を添加すると、再熱割れ感受性が高まることが予
想される。従って、再熱割れ感受性に及ぼす合金元素の
影響の把握および対策について検討する必要がある。な
お、再熱割れ感受性を低くする方法として、特公昭５９
−１４５３８号公報にＳ含有量を２０ ｐｐｍ以下とす
るか、または、Ｍｙ、 Ｃａ、 ＡＸ、 Ｙ、 Ｃｅ、
Ｔｉ、 Ｚｒ、 Ｈｆを添加して、鋼中に固溶するＳ
量を２０ ｐｐｍ以下にすることが記載されている。し
かし、上記方法は、Ｃｒ 含有量が１％未満のものが
ほとんどであって、クリープ強度については全く触れて
いない。
従って、この発明の目的は、耐、低温割れ性や耐再熱割
れ感受性に優れており、しかも、クリープ強度に優れて
いる圧力容器用Ｃｒ−Ｍｏ 鋼の製造方法を提供する
ことにある。
れ感受性に優れており、しかも、クリープ強度に優れて
いる圧力容器用Ｃｒ−Ｍｏ 鋼の製造方法を提供する
ことにある。
この発明は、Ｃ：０．０４〜０．１２％、ｓｔ：０．０
１〜０．６０％、Ｍｎ ： ０．２０〜１．２０％、Ｃ
ｒ：１．８０＝３．５０％ 、 ＭＯ二 〇、
８ ０〜２．２０％ 、 Ｎｂ：ｏ、ｏ １〜０
．３０％、ｖ ： ０．０１〜ｏ、ｓ ｏ％、Ｔｉ ：
０．０１５チ以下、ａ ： ０．０００２〜０．００
２０ ％、Ｐ：０．０１５％以下、８：０．０１０％以
下、５ｏｌＡｊＬ ： ０．００５〜０、０４０％、Ｎ
：０．００４０％以下、および、残部鉄および不可避不
純物からなり、且つ、前記Ｎｂ 。
１〜０．６０％、Ｍｎ ： ０．２０〜１．２０％、Ｃ
ｒ：１．８０＝３．５０％ 、 ＭＯ二 〇、
８ ０〜２．２０％ 、 Ｎｂ：ｏ、ｏ １〜０
．３０％、ｖ ： ０．０１〜ｏ、ｓ ｏ％、Ｔｉ ：
０．０１５チ以下、ａ ： ０．０００２〜０．００
２０ ％、Ｐ：０．０１５％以下、８：０．０１０％以
下、５ｏｌＡｊＬ ： ０．００５〜０、０４０％、Ｎ
：０．００４０％以下、および、残部鉄および不可避不
純物からなり、且つ、前記Ｎｂ 。
Ｃ，Ｖの間に、
０．１２９ Ｘ Ｎｂ（％）＋ ０．１７７ Ｘ Ｖ（
％）≦Ｃ（％）の関係があるＣｒ−Ｍｏ鋼に、 で規定される温度範囲のうちの何れか高い方の温度範囲
で焼ならしまたは焼入れ処理を施こし、次いで、６５０
℃〜ＡＣ，点の温度範囲で焼戻し処理および応力除去焼
なまし処理を施こすことに特徴を有する。
％）≦Ｃ（％）の関係があるＣｒ−Ｍｏ鋼に、 で規定される温度範囲のうちの何れか高い方の温度範囲
で焼ならしまたは焼入れ処理を施こし、次いで、６５０
℃〜ＡＣ，点の温度範囲で焼戻し処理および応力除去焼
なまし処理を施こすことに特徴を有する。
次に、この発明をさらに詳しく説明する。
Ｃｒ−Ｍｏ鋼の低温割れ感受性を低くするには、第１図
から明らかなように、Ｃ含有量を低下させることが最も
効果的である。第１図に示されるように、例えば、Ｃを
０．１５％含有する２ Ｖ４ａｒ −１Ｍｏ鋼の割れ防
止予熱温度は２００℃であるが、Ｃ含有量を０１０％に
減少させると割れ防止予熱温度を１２５℃にすることが
できる。
から明らかなように、Ｃ含有量を低下させることが最も
効果的である。第１図に示されるように、例えば、Ｃを
０．１５％含有する２ Ｖ４ａｒ −１Ｍｏ鋼の割れ防
止予熱温度は２００℃であるが、Ｃ含有量を０１０％に
減少させると割れ防止予熱温度を１２５℃にすることが
できる。
このように、Ｃ含有量を減少させると割れ防止予熱温度
を低下させることができるが、反面、焼入れ性が低下す
る。特に、極厚鋼板の場合には均質なベイナイトへの変
態が妨げられて強度および靭性が低下する。
を低下させることができるが、反面、焼入れ性が低下す
る。特に、極厚鋼板の場合には均質なベイナイトへの変
態が妨げられて強度および靭性が低下する。
この発明は、焼入れ性を確保するために微量のＢ、Ｔｉ
、Ａｆ を添加し、Ｎ含有量を低減させたものであり、
この機構は次の通りである。微量のフリー９が粒界に偏
析してフェライト変態を抑制することを期待し、Ｏ，０
ＯＩＱ１％以下のＢを添加して、ＢＮ を形成しないよ
うにＮ含有量を低減させ、また、Ｔ１およびＭでこのよ
うにして低減したＮを固定する。
、Ａｆ を添加し、Ｎ含有量を低減させたものであり、
この機構は次の通りである。微量のフリー９が粒界に偏
析してフェライト変態を抑制することを期待し、Ｏ，０
ＯＩＱ１％以下のＢを添加して、ＢＮ を形成しないよ
うにＮ含有量を低減させ、また、Ｔ１およびＭでこのよ
うにして低減したＮを固定する。
Ｃｒ−Ｍｏ 鋼の再熱割れ感受性に及ぼす化学成分の
影響を、第２図および第３図に示す。これらの結果は、
再熱割れ感受性をｙ型溶接割れ試験と同一条件でビード
を形成した後、試験片を６９０℃で２４時間加熱したも
のである。参考までにｗＥｓ３００５ （中、常温圧
力容器用高強度鋼板）の鋼種認定試験方法で規定される
再熱割れ試験（ＷＥＳ型試験とする）の結果とｙ型溶接
割れ試験の結果とを合わせて第４図に示す。第４図から
明らかなように、ｙＷ溶接割れ試験の割れ率が２０％以
下であれば、ｗｇｓ型試験の場合にも割れが発生しない
ことが明らかであるから、第２図および第３図のｙ型溶
接割れ試験結果を判断する場合、割れ率が２０％以下で
あれば再熱割れ感受性は低いと、いえる。第２図から明
らかなように、２−、Ｖ４ｃｒ −ＩＭＯ鋼ではＶの添
加は、再熱割れ感受性を高める。これは、第２図中Δ印
とＯ印との比較から明らかである。また、■を、添加し
た場合でもそのＳ含有量を微量（０．０Ｏ０Ｂ％）にす
るか、Ｃａ を添加すると再熱割れ感受性は低下する。
影響を、第２図および第３図に示す。これらの結果は、
再熱割れ感受性をｙ型溶接割れ試験と同一条件でビード
を形成した後、試験片を６９０℃で２４時間加熱したも
のである。参考までにｗＥｓ３００５ （中、常温圧
力容器用高強度鋼板）の鋼種認定試験方法で規定される
再熱割れ試験（ＷＥＳ型試験とする）の結果とｙ型溶接
割れ試験の結果とを合わせて第４図に示す。第４図から
明らかなように、ｙＷ溶接割れ試験の割れ率が２０％以
下であれば、ｗｇｓ型試験の場合にも割れが発生しない
ことが明らかであるから、第２図および第３図のｙ型溶
接割れ試験結果を判断する場合、割れ率が２０％以下で
あれば再熱割れ感受性は低いと、いえる。第２図から明
らかなように、２−、Ｖ４ｃｒ −ＩＭＯ鋼ではＶの添
加は、再熱割れ感受性を高める。これは、第２図中Δ印
とＯ印との比較から明らかである。また、■を、添加し
た場合でもそのＳ含有量を微量（０．０Ｏ０Ｂ％）にす
るか、Ｃａ を添加すると再熱割れ感受性は低下する。
これは、第２図中○゛印と・印、◇印との比較から明ら
かである。なお、第２図において、・印以外の鋼のＳ含
有量は、Ｑ、００２〜ｏ、ｏｏ４％である。また、第２
図から判るように、Ｃ含有量が増加すると再熱割れ感受
性は増大する。一方、３Ｃｒ −ＬＭＯ鋼は、０．３チ
のＶを添加しても再熱割れ感受性は低い（第２図中口印
参照）。このように、再熱割れ□感受性は成分系によっ
て異なるので、必要に応じて極低Ｓ化またはＣａの添加
等の対策をとる必要がある。
かである。なお、第２図において、・印以外の鋼のＳ含
有量は、Ｑ、００２〜ｏ、ｏｏ４％である。また、第２
図から判るように、Ｃ含有量が増加すると再熱割れ感受
性は増大する。一方、３Ｃｒ −ＬＭＯ鋼は、０．３チ
のＶを添加しても再熱割れ感受性は低い（第２図中口印
参照）。このように、再熱割れ□感受性は成分系によっ
て異なるので、必要に応じて極低Ｓ化またはＣａの添加
等の対策をとる必要がある。
この発明は、■添加に加えてＮｂを添加しＶ −Ｎｂの
共存によってクリープ強度を一段と向上させるものであ
るので、次にＮｂの再熱割れ感受性に対する影響を調べ
た。第３図は、再熱割れ感受性に及ぼすＣ，Ｎｔ）、Ｖ
の影響を示すものであって′、Ｃ量が０．０３％のと
き罰の添加によって再熱割れ感受性が著しく増大するこ
と、ま−た、Ｃ量が０．０６〜０．１０％のときには、
Ｎｂの添加によってＶによる再熱割れ感受性が助長され
ないことがわかる。
共存によってクリープ強度を一段と向上させるものであ
るので、次にＮｂの再熱割れ感受性に対する影響を調べ
た。第３図は、再熱割れ感受性に及ぼすＣ，Ｎｔ）、Ｖ
の影響を示すものであって′、Ｃ量が０．０３％のと
き罰の添加によって再熱割れ感受性が著しく増大するこ
と、ま−た、Ｃ量が０．０６〜０．１０％のときには、
Ｎｂの添加によってＶによる再熱割れ感受性が助長され
ないことがわかる。
従って、訛を含有させる本発明鋼において、過度にＣ含
有量を低減させると、再熱割れ感受性が著しく高まるこ
とになる。ので避けるべきである。
有量を低減させると、再熱割れ感受性が著しく高まるこ
とになる。ので避けるべきである。
クリープ強度の向上は、単に均一なベイナイト組織を得
るだけでは達成されず、高温で長時間安定な微細析出物
を形成させることが必要であり、そのためにこの発明に
おいては、前述したようにＮｂ、Ｖ を併わせて添加
する。このとき微細な炭化物を析出させるためには、Ｃ
童とＮｂまたはＶ量とのバランスおよび焼ならしくまた
は焼入れ）の温度を適正化する必要がある。即ち、微細
な炭火物を析出させるためには、焼ならしくまたは焼入
れ）温度で炭化物がある程度溶けていることが必要であ
るが、これは、次の溶解度積によって計算することがで
きる。
るだけでは達成されず、高温で長時間安定な微細析出物
を形成させることが必要であり、そのためにこの発明に
おいては、前述したようにＮｂ、Ｖ を併わせて添加
する。このとき微細な炭化物を析出させるためには、Ｃ
童とＮｂまたはＶ量とのバランスおよび焼ならしくまた
は焼入れ）の温度を適正化する必要がある。即ち、微細
な炭火物を析出させるためには、焼ならしくまたは焼入
れ）温度で炭化物がある程度溶けていることが必要であ
るが、これは、次の溶解度積によって計算することがで
きる。
１ｏｇ（Ｎｂ）［Ｃ：）ｒ＝−−＋３．４２ ・・
・（１）で 次に、この発明における各化学成分組成の限定理由につ
いて説明する。
・（１）で 次に、この発明における各化学成分組成の限定理由につ
いて説明する。
が高くなり過ぎる。一方、常温および高温における強度
を確保するため、また、罰を添加することによって再熱
割れ感受性が高まることを防止するために０．０４％以
上のＣを含有させるべきである。
を確保するため、また、罰を添加することによって再熱
割れ感受性が高まることを防止するために０．０４％以
上のＣを含有させるべきである。
従って、この発明においては、Ｃ含有量を０．０４〜０
．１２チに限定した。
．１２チに限定した。
Ｓｉ ： Ｓｉ含有量は焼戻し脆化感受性の観点から０
．６０％以下としなければならないが、０．０１未満で
は、所望の強度および耐酸化性を確保することができな
い。従って、この発明においては、Ｓｉ含有量を０．０
１〜０．６０％に限定した。
．６０％以下としなければならないが、０．０１未満で
は、所望の強度および耐酸化性を確保することができな
い。従って、この発明においては、Ｓｉ含有量を０．０
１〜０．６０％に限定した。
Ｍｎ ： Ｍｎは鋼の強度および靭性を向上させる作用
を有するが、０．２０％未満では前記作用に所望の効果
が得られない。一方、１．２０％を超えると焼戻し脆化
感受性が高まり好ましくない。従って、この発明におい
ては、地合有量を０．２０〜１．２０チに限定した。
を有するが、０．２０％未満では前記作用に所望の効果
が得られない。一方、１．２０％を超えると焼戻し脆化
感受性が高まり好ましくない。従って、この発明におい
ては、地合有量を０．２０〜１．２０チに限定した。
Ｃｒ ： Ｃｒは圧力容器、用銅にとって重要な性能で
ある高温強度、耐水素侵食性、耐酸化性に対して有効に
作用するが、１．８０％未満では前述した作用により所
望の効果が得られない。一方、３．５０チを超えても前
述した効果の向上は望めずしかも不経済である。従って
、この発明においては、Ｃｒ含有量を１．８０〜３．５
０％に限定した。
ある高温強度、耐水素侵食性、耐酸化性に対して有効に
作用するが、１．８０％未満では前述した作用により所
望の効果が得られない。一方、３．５０チを超えても前
述した効果の向上は望めずしかも不経済である。従って
、この発明においては、Ｃｒ含有量を１．８０〜３．５
０％に限定した。
Ｍｏ ： Ｍｏは高温強度、クリープ強度、耐水素侵食
性に有効に作用するが、ｏ、 ｓ ｏ ４未満では前述
した作用に所望の効果が得られない。一方、２．２０チ
を超えると靭性が劣化する。従って、この発明において
は、ＭＯＣ含有量０．８０〜２．２０ ％に限定。
性に有効に作用するが、ｏ、 ｓ ｏ ４未満では前述
した作用に所望の効果が得られない。一方、２．２０チ
を超えると靭性が劣化する。従って、この発明において
は、ＭＯＣ含有量０．８０〜２．２０ ％に限定。
した。
Ｎｂ ： Ｎｂ＋４Ｍ４Ｆは、この発明の主要な成分の
１つであり、クリープ強度を向上させる作用を有するが
、その適正含有量は、Ｃ含有量とのバランスで決まる。
１つであり、クリープ強度を向上させる作用を有するが
、その適正含有量は、Ｃ含有量とのバランスで決まる。
Ｎｂ添加の効果を有効にするためには。
焼ならしくまた。は焼入れ）温度において、Ｎｂがある
程度固溶している必要があり、これは、Ｃ含有量と焼な
らしくまたは焼入れ）温度によって決まる。Ｃ含有量が
その下限値である０、０４％の場合で、且つ、通常採用
される焼ならしくまたは焼入れ）温度の上限であるｌ
’３００℃の場合にＮｋ）は最も多く固溶するが、この
ときＮｂが全て固溶する含有量は前述した溶解度積から
ｏ、 ｓ ３ ％となる。但し、母材中のＮｂは溶接時
に溶接金属中に２０−程度希釈することと、溶接金属中
のＮｂ含有量が０．０６チを超えると靭性が劣化するこ
とから、０．３０％を超えて添加すべきではない。Ｎｂ
を添加することによって向上するクリープ強度は、Ｎｂ
がＣｒ、Ｆｅ。
程度固溶している必要があり、これは、Ｃ含有量と焼な
らしくまたは焼入れ）温度によって決まる。Ｃ含有量が
その下限値である０、０４％の場合で、且つ、通常採用
される焼ならしくまたは焼入れ）温度の上限であるｌ
’３００℃の場合にＮｋ）は最も多く固溶するが、この
ときＮｂが全て固溶する含有量は前述した溶解度積から
ｏ、 ｓ ３ ％となる。但し、母材中のＮｂは溶接時
に溶接金属中に２０−程度希釈することと、溶接金属中
のＮｂ含有量が０．０６チを超えると靭性が劣化するこ
とから、０．３０％を超えて添加すべきではない。Ｎｂ
を添加することによって向上するクリープ強度は、Ｎｂ
がＣｒ、Ｆｅ。
ＭＯを含む炭化物であるＭ、Ｃ３またはＭ２３Ｃ６の析
出を抑制し、かわりに微細なＮｂＣが析出することによ
って得られるが、■が存在すると、前記炭化物を必らず
しも全てＮｂＣにする必要はない。Ｃ含有量が下限値の
０．０４％の場合には、Ｎｂを０．０１％添加すれば、
前記炭化物の析出が抑制されるので、Ｎｂは、Ｏ，０１
４以上含有させるべきである。従って、この発明におい
ては、Ｎｂ含有量を０．０１〜０．３０チに限定した。
出を抑制し、かわりに微細なＮｂＣが析出することによ
って得られるが、■が存在すると、前記炭化物を必らず
しも全てＮｂＣにする必要はない。Ｃ含有量が下限値の
０．０４％の場合には、Ｎｂを０．０１％添加すれば、
前記炭化物の析出が抑制されるので、Ｎｂは、Ｏ，０１
４以上含有させるべきである。従って、この発明におい
ては、Ｎｂ含有量を０．０１〜０．３０チに限定した。
ｖ：ｖはＮｂと同様にこの発明の主要な成分の１つであ
り、クリープ温度を向上させる作用を有するが、０．０
１４未満では前述した作用に所望の効果が得られず、一
方、０．５０ ％を超えると再熱割れ感受性が著しく高
くなる。従って、この発明においては、■含有量を０．
０１〜ｏ、 ｓ ｏ ％に限定した。
り、クリープ温度を向上させる作用を有するが、０．０
１４未満では前述した作用に所望の効果が得られず、一
方、０．５０ ％を超えると再熱割れ感受性が著しく高
くなる。従って、この発明においては、■含有量を０．
０１〜ｏ、 ｓ ｏ ％に限定した。
’ｒｔ ： ’ｒｉは鋼中のＮを固定する作用を有する
が、０．０１５％を超えて添加すると靭性が劣化する。
が、０．０１５％を超えて添加すると靭性が劣化する。
従って、この発明においては、Ｔ１含有量を０．０１５
チ以下に限定した。
チ以下に限定した。
Ｂ：Ｂは焼入れ性を向上させ且つ組織を均一なベイナイ
）Ｋする作用を有するが、０．０００２％未満では、前
述した作用に所望の効果が得られない。
）Ｋする作用を有するが、０．０００２％未満では、前
述した作用に所望の効果が得られない。
一方、０．００２０％を超えて添加すると再熱割れ感受
性または高温割れ性を助長する。従って、この発明にお
いては、Ｓ含有量を０．０００２〜０．００２．０％に
限定した。
性または高温割れ性を助長する。従って、この発明にお
いては、Ｓ含有量を０．０００２〜０．００２．０％に
限定した。
Ｐ：Ｐ含有量がｏ、 Ｏｌ ５％を超えると、焼戻し脆
化および再熱割れ感受性に悪い影響を及ぼす。
化および再熱割れ感受性に悪い影響を及ぼす。
従って、この発明においては、Ｐ含有量を０．０１５−
以下に限定した。
以下に限定した。
Ｓ：Ｓ含有量がＯ，ＯＩ ０％を超えると、Ｐと同様に
・暁戻し脆化および再熱割れ感受性に悪影響を及ぼす。
・暁戻し脆化および再熱割れ感受性に悪影響を及ぼす。
従って、この発明においては、Ｓ含有量を００１Ｑ％以
下に限定した。なお、２、−’／４ Ｃｒ −ＩＭｏ−
Ｖ系のように再熱割れ感受性が高いと予想される鋼につ
いては、Ｓ含有量を０．００１０％以下にするのが好ま
しい。
下に限定した。なお、２、−’／４ Ｃｒ −ＩＭｏ−
Ｖ系のように再熱割れ感受性が高いと予想される鋼につ
いては、Ｓ含有量を０．００１０％以下にするのが好ま
しい。
５ｏｌＡＩＬ ： ５ｏｌＡＥは結晶粒を微細化すると
ともに固溶Ｎを固定することによってＢによる焼入れ性
の効果を高める作用を有するが、０．００５％未満では
その作用に所望の効果が得られず、一方、０．０４０チ
を超えると、クリープ強度を劣化させる。従つて、この
発明においては、５ｏｌｆｉＪ、含有量を０．００５〜
００４０チに限定した。
ともに固溶Ｎを固定することによってＢによる焼入れ性
の効果を高める作用を有するが、０．００５％未満では
その作用に所望の効果が得られず、一方、０．０４０チ
を超えると、クリープ強度を劣化させる。従つて、この
発明においては、５ｏｌｆｉＪ、含有量を０．００５〜
００４０チに限定した。
Ｎ：Ｎ含有量が０．００４０％を超えると、ＴｉＮの粒
径が大きくなり過ぎて焼入れ性は向上するものの靭性が
低下する。従って、この発明においては、Ｎ含有量を０
．００４０％以下に限定した。
径が大きくなり過ぎて焼入れ性は向上するものの靭性が
低下する。従って、この発明においては、Ｎ含有量を０
．００４０％以下に限定した。
以上は、この発明における必須成分の限定理由であるが
、上記成分に付加的に添加する化学成分の限定理由につ
いて次に説明する。
、上記成分に付加的に添加する化学成分の限定理由につ
いて次に説明する。
Ｃｕ ： Ｃｕは固溶強化元素として強度を高める作用
を有するが、０．５０％を超えると熱間加工性が劣化す
る。従って、Ｃｕ含有量は０．５０％以下にすべきであ
る。
を有するが、０．５０％を超えると熱間加工性が劣化す
る。従って、Ｃｕ含有量は０．５０％以下にすべきであ
る。
Ｎｉ ： Ｎｉは焼入れ性を増すとともに靭性を改善す
るのに有効であるが、１．０％を超えて添加しても前述
した効果の向上は望めず不経済である。従って、Ｎ１含
有量は１．０％以下にすべきである。 “ ［Ｃ，
： Ｃ，は再熱割れ感受性の低減に有効に作用するが、
０．０１０％を超えると介在物が増えて鋼の清浄度が劣
化する。従って、Ｃ，含有量は０．０１ｏ％以下にすべ
きである。
るのに有効であるが、１．０％を超えて添加しても前述
した効果の向上は望めず不経済である。従って、Ｎ１含
有量は１．０％以下にすべきである。 “ ［Ｃ，
： Ｃ，は再熱割れ感受性の低減に有効に作用するが、
０．０１０％を超えると介在物が増えて鋼の清浄度が劣
化する。従って、Ｃ，含有量は０．０１ｏ％以下にすべ
きである。
次に、この発明におけるＣ、Ｎｂ、Ｖ のバランスにつ
いて説明する。
いて説明する。
鋼中のＣが全て炭化物として固定されて、固溶Ｃが無く
なると粒界脆化が生じる。特に、オーステナイト化温度
が１３５０℃と高い溶接熱影響部の粗粒域では、固溶Ｃ
の欠乏による粒界脆化が起き易すい。このために、焼戻
し脆化、水素脆化、再熱割れ、クリープ脆化等の粒界破
壊による損傷を助長することが予測される。そこで、固
溶Ｃを確保するためにＣ含有量とＮｂ、Ｖ添加量との間
に次の制約を設ける。
なると粒界脆化が生じる。特に、オーステナイト化温度
が１３５０℃と高い溶接熱影響部の粗粒域では、固溶Ｃ
の欠乏による粒界脆化が起き易すい。このために、焼戻
し脆化、水素脆化、再熱割れ、クリープ脆化等の粒界破
壊による損傷を助長することが予測される。そこで、固
溶Ｃを確保するためにＣ含有量とＮｂ、Ｖ添加量との間
に次の制約を設ける。
０．１２９ Ｘ Ｎｂ （％）＋Ｏ，１７７ＸＶ（％ン
≦Ｃ（％） ・ （３）なお、上式は、次のよう
な知見から作製した。
≦Ｃ（％） ・ （３）なお、上式は、次のよう
な知見から作製した。
即ち、Ｎｂ、Ｖが添加された場合、炭化物の形成傾向が
よシ低いＣｒ 、 Ｍｏ 、 Ｍｎ 、 Ｆｅは炭化物
として析出せず、また、Ｎｂ、Ｖ よりも炭化物の形
成傾向の高いＴ１はＮで固定されていると考え、更に、
ＮｂはＮｂＣ，ＶはＶ、Ｃ，の形態をとるとして、化学
量論的に計算した結果に基づいて作製した。
よシ低いＣｒ 、 Ｍｏ 、 Ｍｎ 、 Ｆｅは炭化物
として析出せず、また、Ｎｂ、Ｖ よりも炭化物の形
成傾向の高いＴ１はＮで固定されていると考え、更に、
ＮｂはＮｂＣ，ＶはＶ、Ｃ，の形態をとるとして、化学
量論的に計算した結果に基づいて作製した。
次に、この発明における焼ならしくまたは焼入れ）温度
について説明する。
について説明する。
この発明において焼ならしくまたは焼入れ）温度は、添
加したＮｂ、Ｖを有効に活用して良好なりリープ強度を
得るうえで重要な要件である。Ｎｂ。
加したＮｂ、Ｖを有効に活用して良好なりリープ強度を
得るうえで重要な要件である。Ｎｂ。
■を有効に活用するためには、焼ならしくまたは焼入れ
）温度で炭化物がある程度溶解していることが重要であ
り、このためには溶解度積を考慮して、次の２つの温度
範囲のうちいずれか高い方の温度範囲で焼ならしくまた
は焼入れ）処理をする必要がある。
）温度で炭化物がある程度溶解していることが重要であ
り、このためには溶解度積を考慮して、次の２つの温度
範囲のうちいずれか高い方の温度範囲で焼ならしくまた
は焼入れ）処理をする必要がある。
上式の下限未満の温度で焼ならしくまたは焼入れ）を行
なうと、ＮｂまたはＶの固溶が少ないために焼戻しまた
は使用時に析出する微細な炭化物の看が少なく、元号な
りリープ強度が得られない。
なうと、ＮｂまたはＶの固溶が少ないために焼戻しまた
は使用時に析出する微細な炭化物の看が少なく、元号な
りリープ強度が得られない。
一方、上式の上限を超える温度で焼ならしくまたは焼入
れ）を行なうと、結晶粒が粗大化してクリープ破断強度
およびクリープ破断伸びが低下する。
れ）を行なうと、結晶粒が粗大化してクリープ破断強度
およびクリープ破断伸びが低下する。
なお、焼戻しおよび応力除去焼なまし処理は、鋼の硬度
を低下させて靭性を増大させるために６５０℃〜ＡＣ，
点サテで行なうことが好ましい。
を低下させて靭性を増大させるために６５０℃〜ＡＣ，
点サテで行なうことが好ましい。
次に、この発明の実施例について説明する。
第１表に、本発明鋼および比較鋼の化学成分を示し、第
２表に、これら成分からなる鋼について行なった溶接性
の試験結果について示す。
２表に、これら成分からなる鋼について行なった溶接性
の試験結果について示す。
第２表から明らかなように、低温割れ性に関しては、Ｃ
含有量が多い比較鋼Ａ、Ｃの割れ防止予熱温度がそれぞ
れ１７５℃、２００℃と高くなっている。これに対して
、本発明鋼は何れもＣ含有量が少ないために割れ防止予
熱温度は何れも１００〜１２５℃であり、比較鋼Ａ、Ｃ
と比べて低く、良好な低温割れ性を示している。
含有量が多い比較鋼Ａ、Ｃの割れ防止予熱温度がそれぞ
れ１７５℃、２００℃と高くなっている。これに対して
、本発明鋼は何れもＣ含有量が少ないために割れ防止予
熱温度は何れも１００〜１２５℃であり、比較鋼Ａ、Ｃ
と比べて低く、良好な低温割れ性を示している。
再熱割れ感受性については、本発明鋼ＮＢ−１゜ＮＢ−
２，ＮＢ−３および比較鋼Ｃ，Ｄの３Ｃｒ−ＩＭ。
２，ＮＢ−３および比較鋼Ｃ，Ｄの３Ｃｒ−ＩＭ。
系ではＮｂ、Ｖの添加の有無にかかわらず再熱割れ感受
性は低く、特に対策を必要としない。これに対して、本
発明鋼ＮＡ−１、ＮＡ−２、ＮＡ−３および比較鋼Ａ、
Ｂの２−１／４Ｃｒ −Ｉ Ｍｏ系は、３Ｃｒ−ＩＭｏ
系に比べて再熱割れ感受性は何れも高く、特に、クリー
プ強度を高くするためにＮｂ、Ｖを添加した比較ｗ４Ｂ
の再熱割れ感受性は高い。しかし、本発明鋼ＮＡ−１，
ＮＡ−２は、Ｎｂ、Ｖを添加しテイルニもかかわらすＣ
ａを添加しているので、比較鋼Ｂに比べて再熱割れ感受
性は低い。同様に、本発明鋼ＮＡ−３は、Ｓ含有量を低
減させているので比較鋼Ｂに比べて再熱割れ感受性は低
い。
性は低く、特に対策を必要としない。これに対して、本
発明鋼ＮＡ−１、ＮＡ−２、ＮＡ−３および比較鋼Ａ、
Ｂの２−１／４Ｃｒ −Ｉ Ｍｏ系は、３Ｃｒ−ＩＭｏ
系に比べて再熱割れ感受性は何れも高く、特に、クリー
プ強度を高くするためにＮｂ、Ｖを添加した比較ｗ４Ｂ
の再熱割れ感受性は高い。しかし、本発明鋼ＮＡ−１，
ＮＡ−２は、Ｎｂ、Ｖを添加しテイルニもかかわらすＣ
ａを添加しているので、比較鋼Ｂに比べて再熱割れ感受
性は低い。同様に、本発明鋼ＮＡ−３は、Ｓ含有量を低
減させているので比較鋼Ｂに比べて再熱割れ感受性は低
い。
第３表に上記本発明鋼および比較鋼について行なった引
張り試験、シャルピー衝撃試験、クリープ破断試験の結
果を示す。
張り試験、シャルピー衝撃試験、クリープ破断試験の結
果を示す。
第３表中、本発明鋼ＮＢ−２−ａは、Ｎｂ ： ０．０
２９％、Ｖ ： ０．３０２％を含有するＮＢ−２を本
発明で規定される所定の焼ならし温度１０５０℃で熱処
理したものであって、第３表から明らかなように、優れ
たクリープ破断強度を有している。これに対して、上記
本発明鋼ＮＥ −２−ａと同一の化学成分を有し、焼な
らし温度を９３０℃とした比較鋼ＮＢ−２−ｂおよび焼
ならし温度を１２００℃とした比較鋼ＮＢ−２−Ｃは、
何れも、本発明鋼ＮＢ−２−ａと比べてクリープ破断強
度は劣っている。Ｎｂ：ｏ、１ｏｚ％、ｖ ： ０．２
９８％を含有する本発明鋼ＮＢ−３１ｄ。
２９％、Ｖ ： ０．３０２％を含有するＮＢ−２を本
発明で規定される所定の焼ならし温度１０５０℃で熱処
理したものであって、第３表から明らかなように、優れ
たクリープ破断強度を有している。これに対して、上記
本発明鋼ＮＥ −２−ａと同一の化学成分を有し、焼な
らし温度を９３０℃とした比較鋼ＮＢ−２−ｂおよび焼
ならし温度を１２００℃とした比較鋼ＮＢ−２−Ｃは、
何れも、本発明鋼ＮＢ−２−ａと比べてクリープ破断強
度は劣っている。Ｎｂ：ｏ、１ｏｚ％、ｖ ： ０．２
９８％を含有する本発明鋼ＮＢ−３１ｄ。
所定の焼ならし温度１２００℃で熱処理されているが、
本発明鋼ＮＢ−２−，と同様に良好なりリープ破断強度
を有している。なお、Ｎｂ、’／を含有しない比較１４
４Ｃ１および、■のみを添加した比較鋼りは、本発明鋼
ＮＢ−２−ａおよびＮＢ−３と比較−してクリープ破断
強度が劣っている。
本発明鋼ＮＢ−２−，と同様に良好なりリープ破断強度
を有している。なお、Ｎｂ、’／を含有しない比較１４
４Ｃ１および、■のみを添加した比較鋼りは、本発明鋼
ＮＢ−２−ａおよびＮＢ−３と比較−してクリープ破断
強度が劣っている。
以上説明したように、この発明によれば、低温割れ性を
改善するためにＣ含有量を減少させ、再熱割れ感受性が
高くなりやすい成分系を明確にしたうえで対策が必要な
ものについては、Ｓ含有量を低減するかＣ，を添加し、
クリープ強度を改善するためにＮｂ、Ｖを添加した鋼に
ついて焼ならしくまたは焼入れ）温度を適正化すること
によって、溶接性およびクリープ強度に優れた圧力容器
用Ｃｒ−Ｍｏ鋼を製造することができるといった有用な
効果がもたらされる。。
改善するためにＣ含有量を減少させ、再熱割れ感受性が
高くなりやすい成分系を明確にしたうえで対策が必要な
ものについては、Ｓ含有量を低減するかＣ，を添加し、
クリープ強度を改善するためにＮｂ、Ｖを添加した鋼に
ついて焼ならしくまたは焼入れ）温度を適正化すること
によって、溶接性およびクリープ強度に優れた圧力容器
用Ｃｒ−Ｍｏ鋼を製造することができるといった有用な
効果がもたらされる。。
第１図は、Ｃ含有量と割れ防止予熱温度との関係を示す
グラフ、第２図は、Ｃ含有量とｙ型溶接割れ試験の割れ
率との関係を示すグラフ、第３図は、Ｃ含有量とｙ型溶
接割れ試験の割れ率との関係を示すグラフ、第４図は、
ｙ型溶接割れ試験の割れ率とｗＥｓ型溶接割れ試験の割
れ率との関係を示すグラフである。
グラフ、第２図は、Ｃ含有量とｙ型溶接割れ試験の割れ
率との関係を示すグラフ、第３図は、Ｃ含有量とｙ型溶
接割れ試験の割れ率との関係を示すグラフ、第４図は、
ｙ型溶接割れ試験の割れ率とｗＥｓ型溶接割れ試験の割
れ率との関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ｃ：０．０４〜０．１２％、 Ｓｉ：０．０１〜０．６０％、 Ｍｎ：０．２０〜１．２０％、 Ｃｒ：１．８０〜３．５０％、 Ｍｏ：０．８０〜２．２０％、 Ｎｂ：０．０１〜０．３０％、 Ｖ：０．０１〜０．５０％、 Ｔｉ：０．０１５％以下、 Ｂ：０．０００２〜０．００２０％、 Ｐ：０．０１５％以下、 Ｓ：０．０１０％以下、 ＳｏｌＡｌ：０．００５〜０．０４０％、 Ｎ：０．００４０％以下、および、 残部鉄および不可避不純物 からなり、且つ、前記Ｎｂ、Ｃ、Ｖの間に、０．１２９
×Ｎｂ（％）＋０．１７７×Ｖ（％）≦Ｃ（％）の関係
があるＣｒ−Ｍｏ鋼に、 （７９００／［３．４２−ｌｏｇ〔Ｎｂ〕〔ｃ〕］−３
２３）〜（７９００／［３．４２−ｌｏｇ〔Ｎｂ〕〔Ｃ
〕］−２２３）（℃）（１０８００／［７．０６−ｌｏ
ｇ〔Ｖ〕＾４＾／＾３〔Ｃ〕］−３２３）〜（１０８０
０／［７．０６−ｌｏｇ〔Ｖ〕＾４＾／＾３〔Ｃ〕］−
２２３）（℃）で規定される温度範囲のうちの何れか高
い方の温度範囲で焼ならしまたは焼入れ処理を施こし、
次いで、６５０℃〜ＡＣ＿１点の温度範囲で焼戻し処理
および応力除去焼なまし処理を施こすことを特徴とする
、溶接性およびクリープ強度に優れた圧力容器用Ｃｒ−
Ｍｏ鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP670585A JPS61166917A (ja) | 1985-01-19 | 1985-01-19 | 溶接性およびクリ−プ強度に優れた圧力容器用Ｃｒ−Ｍｏ鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP670585A JPS61166917A (ja) | 1985-01-19 | 1985-01-19 | 溶接性およびクリ−プ強度に優れた圧力容器用Ｃｒ−Ｍｏ鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61166917A true JPS61166917A (ja) | 1986-07-28 |
| JPS647128B2 JPS647128B2 (ja) | 1989-02-07 |
Family
ID=11645720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP670585A Granted JPS61166917A (ja) | 1985-01-19 | 1985-01-19 | 溶接性およびクリ−プ強度に優れた圧力容器用Ｃｒ−Ｍｏ鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61166917A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02250941A (ja) * | 1989-03-24 | 1990-10-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 低炭素クロムモリブデン鋼及びその製造方法 |
| CN103510009A (zh) * | 2012-06-20 | 2014-01-15 | 鞍钢股份有限公司 | 一种核电机组汽轮机辅机用钢及其制造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109355570B (zh) * | 2018-11-30 | 2020-07-07 | 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 | 薄规格易焊接低温结构钢板的生产方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58224150A (ja) * | 1982-06-23 | 1983-12-26 | Kawasaki Steel Corp | 極厚高強度の高温圧力容器用Ｃｒ−Ｍｏ鋼 |
-
1985
- 1985-01-19 JP JP670585A patent/JPS61166917A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58224150A (ja) * | 1982-06-23 | 1983-12-26 | Kawasaki Steel Corp | 極厚高強度の高温圧力容器用Ｃｒ−Ｍｏ鋼 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02250941A (ja) * | 1989-03-24 | 1990-10-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 低炭素クロムモリブデン鋼及びその製造方法 |
| CN103510009A (zh) * | 2012-06-20 | 2014-01-15 | 鞍钢股份有限公司 | 一种核电机组汽轮机辅机用钢及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS647128B2 (ja) | 1989-02-07 |
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