KR101639907B1 - Pressure vessel steel plate with excellent hydrogen induced cracking resistance and low temperature toughness and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 극저온 및 황화수소 분위기에서 사용되는 압력용기용 강재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수소유기균열에 대한 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steel material for a pressure vessel used in a cryogenic and hydrogen sulfide atmosphere, and more particularly to a steel material for a pressure vessel excellent in resistance to hydrogen organic cracking and low temperature toughness and a method for producing the same.
Description
본 발명은 극저온 및 황화수소 분위기에서 사용되는 압력용기용 강재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수소유기균열에 대한 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a steel material for a pressure vessel used in a cryogenic and hydrogen sulfide atmosphere, and more particularly to a steel material for a pressure vessel excellent in resistance to hydrogen organic cracking and low temperature toughness and a method for producing the same.
최근들어, 석유의 품귀 현상 및 고유가 시대를 맞이하여 이전에는 사용되지 아니하던 유황 등의 불순물이 높은 저품질의 원유 개발이 이루어지고 있으며, 이에 따라 저품질의 원유를 채굴, 처리, 수송, 저장하는 모든 플랜트 설비에 사용되는 강재도 원유 속의 습윤 황화수소에 의한 크랙 발생(Hydrogen Induced Crack(HIC), 수소유기균열)을 억제하는 특성이 필수적으로 요구되고 있는 실정이다.Recently, in view of the scarcity of petroleum and the time of high oil prices, low-quality crude oil with high impurities such as sulfur which has not been used before is being developed. Accordingly, all the plants that are mined, processed, transported, The steel used in the equipment is also required to suppress the generation of cracks (hydrogen induced cracks (HIC) and hydrogen induced cracking) caused by wet hydrogen sulfide in crude oil.
또한, 최근의 안전사고에 의한 환경오염이 전지구적인 문제가 되고, 이를 복구함에 있어서 천문학적인 비용이 소요됨에 따라 에너지 산업에 사용되는 철강재의 요구특성의 수준이 점차 엄격해지는 추세에 있다.
In addition, environmental pollution caused by recent safety accidents is a global problem, and as astronomical cost is required for restoration, the level of required characteristics of steel used in the energy industry is becoming increasingly strict.
한편, 수소유기균열(HIC)은 다음과 같은 원리로 일어난다. 강판이 원유에 함유된 습윤 황화수소와 접촉함에 따라 부식이 일어나고, 상기 부식에 의해 발생된 수소원자가 강 내부로 침입 및 확산하여 강 내부의 개재물 등에서 분자 상태로 존재하게 된다. 이와 같이 강 내부에서 수소 원자가 분자화되면 수소 가스 형태가 되면서 가스 압력이 발생하고, 그 압력에 의해 강 내부의 취약한 조직을 따라 취성 균열이 발생하고, 성장하여 파괴가 일어나게 되는 것이다.
On the other hand, hydrogen organic cracking (HIC) occurs by the following principle. As the steel sheet comes into contact with the wet hydrogen sulfide contained in the crude oil, corrosion occurs, and the hydrogen atoms generated by the corrosion penetrate and diffuse into the steel and exist in the molecular state in the inclusions and the like inside the steel. In this way, when the hydrogen atoms are molecularized in the steel, gas pressure is generated as a hydrogen gas, and brittle cracks occur along the weak structure inside the steel due to the pressure, so that the steel is grown and destroyed.
이에, 황화수소 분위기에서 사용되는 강재의 수소유기균열 저항성을 향상시키기 위한 방안들로서, 첫째 구리(Cu) 등의 원소를 첨가하는 방법, 둘째 크랙이 쉽게 발생 및 전파하는 경화조직(예컨대, 펄라이트 상 등)을 최소화하거나 그 형상을 제어하는 방법, 셋째 수소의 집적 및 크랙의 개시점으로 작용할 수 있는 강 내부의 개재물, 공극 등의 내부 결함을 제어하는 방법 등이 제안된 바 있다.
As a method for improving hydrogen organic cracking resistance of a steel material used in a hydrogen sulfide atmosphere, there are a method of adding an element such as copper (Cu) firstly, a method of adding a curing structure (e.g., pearlite phase) A method of controlling the shape thereof, and a method of controlling internal defects such as inclusions and voids inside the steel which can act as a starting point of the crack and accumulation of hydrogen.
상기 Cu를 일정 첨가하는 것은 약산성의 분위기에서 재료 표면에 안정적인 CuS를 형성하여 수소가 재료 내부로 침투하는 것을 줄여주는 효과가 있어서 수소유기균열 저항성을 향상시키는 효과가 있으나, 이러한 Cu 첨가에 의한 효과는 강산성 분위기에서는 큰 효과가 없다고 알려져 있으며, 또한 Cu의 첨가로 인해 고온균열을 일으켜 강판 표면에 크랙을 발생시키고 제조원가를 증가시키는 문제가 있다.The constant addition of Cu has the effect of reducing hydrogen penetration into the material by forming stable CuS on the surface of the material in a slightly acidic atmosphere, thereby improving the hydrogen organic cracking resistance. However, the effect of Cu addition It is known that there is no great effect in a strongly acidic atmosphere. Also, there is a problem that cracks are generated on the surface of the steel sheet due to high temperature cracking due to the addition of Cu, and the manufacturing cost is increased.
또한, 강재의 두께가 25mm 이하로 박물화 됨에 따라, 강재를 제조함에 있어서 슬라브에서 최종 제품 두께까지의 압연량이 기하급수적으로 크게 증가하고, 이로 인해 슬라브 상태에서 존재하던 Mn의 편석대를 따라 펄라이트와 같은 탄화물이나 베이나이트 또는 마르텐사이트 등의 경질상이 띠 형태(banded structure)로 나타나기 쉬워져 수소유기균열의 발생 및 전파의 경로가 되기 쉽다. 이와 더불어, 박물화된 강재 두께에 비해 상대적으로 조대해진 개재물이 높아진 압하량에 의해 압연 중에 그 개재물의 조성과 형태에 따라 파쇄되어, 최종적으로 길이방향으로 길게 분산된 형태가 되고, 이를 따라 수소유기균열이 용이하게 발생하게 된다. 그러므로, 단순히 개재물의 개수를 저감시키는 것만으로는 수소유기균열을 효과적으로 방지하기엔 불충분하다.
In addition, as the thickness of the steel becomes less than 25 mm, the amount of rolling from the slab to the final product thickness increases exponentially in manufacturing the steel, which causes the pearlite A hard phase such as carbide or bainite or martensite is liable to appear as a banded structure, and it is liable to generate hydrogen organic cracks and paths of propagation. In addition, inclusions that are relatively coarser than the thickness of the thinned steel material are crushed according to the composition and shape of the inclusions during rolling due to the increased rolling reduction, and finally become long dispersed in the longitudinal direction, So that cracks are easily generated. Therefore, simply reducing the number of inclusions is insufficient to effectively prevent hydrogen organic cracking.
따라서, 상술한 종래의 방법을 단순 적용하여서는 두께 25mm 이하의 강재에 대한 수소유기균열을 방지하는데 한계가 있는 문제가 있다.
Therefore, there is a problem that there is a limitation in preventing hydrogen organic cracking of a steel material having a thickness of 25 mm or less by simply applying the above-described conventional method.
본 발명의 일 측면은, 강의 성분조성 및 제조조건을 최적화함으로써 황화수소 분위기에서 수소유기균열에 대한 저항성이 우수할 뿐만 아니라, 저온인성이 우수한 압력용기용 강재 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
One aspect of the present invention is to provide a steel material for a pressure vessel excellent in resistance to hydrogen organic cracking in a hydrogen sulfide atmosphere as well as an excellent low-temperature toughness by optimizing the composition of steel components and manufacturing conditions, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 일 측면은, 중량%로, 탄소(C): 0.03~0.07%, 실리콘(Si): 0.2~0.5%, 망간(Mn): 0.8~1.5%, 가용 알루미늄(Sol.Al): 0.005~0.035%, 티타늄(Ti): 0.005% 이하, 구리(Cu): 0.01~0.40%, 니켈(Ni): 0.01~0.40%, 크롬(Cr): 0.01~0.20%, 몰리브덴(Mo): 0.01~0.30%, 칼슘(Ca): 0.0005~0.0040%, 질소(N): 0.001~0.006%, 인(P): 0.01% 이하(0%는 제외), 황(S): 0.001% 이하(0%는 제외), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 Sol.Al 및 Ca의 비(Sol.Al/Ca)가 2.1~39.2를 만족하며, An aspect of the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: 0.03 to 0.07% carbon (C), 0.2 to 0.5% silicon (Si), 0.8 to 1.5% manganese (Mn) 0.01 to 0.40% of chromium (Cr), 0.01 to 0.20% of molybdenum (Mo), 0.01 to 0.40% of nickel (Ni) (P): 0.01% or less (excluding 0%), sulfur (S): 0.001% or less (0% or less) And the balance Fe and other unavoidable impurities, wherein the ratio of Sol.Al and Ca (Sol.Al/Ca) satisfies 2.1 to 39.2,
미세조직은 면적분율로 구상화된 시멘타이트와 펄라이트의 합이 10% 이하 및 잔부 폴리고날 페라이트를 포함하는 수소유기균열(HIC) 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재를 제공한다.
The microstructure provides a steel for pressure vessel excellent in resistance to hydrogen organic cracking (HIC) and low temperature toughness including a sum of cementite and pearlite sphericalized in an area fraction of 10% or less and the remainder polygonal ferrite.
본 발명의 다른 일 측면은, 상술한 성분조성 및 성분비를 만족하는 강 슬라브를 제조하는 단계; 상기 제조된 강 슬라브를 1050~1250℃의 온도로 재가열하는 단계; 상기 재가열된 슬라브를 850℃ 이상의 온도에서 마무리 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 및 상기 열연강판을 850~950℃에서 (제품두께(mm)×1.3)+10분 이상 유지하는 노멀라이징 열처리 단계를 포함하는 수소유기균열(HIC) 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재의 제조방법을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a steel slab, comprising: preparing a steel slab satisfying the above-described composition and composition ratio; Reheating the steel slab to a temperature of 1050 to 1250 占 폚; Subjecting the reheated slab to finish hot rolling at a temperature of 850 캜 or higher to produce a hot-rolled steel sheet; And a normalizing heat treatment step of maintaining the hot-rolled steel sheet at 850 to 950 占 폚 (product thickness (mm) 占 1.3) +10 minutes or more, and a method for producing a steel material for a pressure vessel excellent in resistance to hydrogen organic cracking (HIC) .
본 발명에 의하면, 강 성분조성 및 제조조건을 최적화하는 것으로부터 두께 25mm 이하의 강재의 수소유기균열 저항성을 우수하게 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 저온 인성도 우수하게 확보할 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, by optimizing the composition of the steel components and the manufacturing conditions, it is possible not only to secure the hydrogen organic cracking resistance of a steel material having a thickness of 25 mm or less, but also to secure excellent low temperature toughness.
본 발명자들은 황화수소 분위기에서 수소유기균열에 대한 저항성이 우수하면서, 저온인성이 우수하여 원유 등의 저장을 위한 용도로 적합하게 사용할 수 있는 강재를 제공하기 위하여 깊이 연구한 결과, 고가 원소의 첨가 없이 강 성분조성 및 제조조건의 최적화만으로도 의도하는 강재 즉 수소유기균열 저항성 및 저온인성이 우수하고, 고강도를 갖는 압력용기용 강재를 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
The present inventors have conducted intensive researches to provide a steel material excellent in resistance to hydrogen organic cracking in a hydrogen sulfide atmosphere and excellent in low temperature toughness so as to be suitably used for storage of crude oil and the like. As a result, It is possible to provide a steel material for a pressure vessel excellent in a steel material intended to be hydrogen, that is, a hydrogen-organic cracking resistance and a low-temperature toughness, and which has high strength, by only optimization of the composition and the production conditions.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 측면에 따른 수소유기균열 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재는 중량%로, 탄소(C): 0.03~0.07%, 실리콘(Si): 0.2~0.5%, 망간(Mn): 0.8~1.5%, 가용 알루미늄(Sol.Al): 0.005~0.035%, 티타늄(Ti): 0.005% 이하, 구리(Cu): 0.01~0.40%, 니켈(Ni): 0.01~0.40%, 크롬(Cr): 0.01~0.20%, 몰리브덴(Mo): 0.01~0.30%, 칼슘(Ca): 0.0005~0.0040%, 질소(N): 0.001~0.006%, 인(P): 0.01% 이하(0%는 제외), 황(S): 0.001% 이하(0%는 제외)로 이루어지는 것이 바람직하다.The steel material for a pressure vessel excellent in resistance to hydrogen organic cracking and low temperature toughness according to one aspect of the present invention comprises 0.03 to 0.07% of carbon (C), 0.2 to 0.5% of silicon (Si), and manganese (Mn) (Al): 0.005 to 0.035%, titanium (Ti): 0.005% or less, copper (Cu): 0.01 to 0.40%, nickel (Ni): 0.01 to 0.40% ): 0.01 to 0.20%, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.30%, calcium (Ca): 0.0005 to 0.0040%, nitrogen (N): 0.001 to 0.006%, phosphorus (P): 0.01% ) And sulfur (S): 0.001% or less (excluding 0%).
한편, 상술한 성분들을 제외한 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진다.
On the other hand, the remainder excluding the above-mentioned components are composed of Fe and unavoidable impurities.
이하에서는 본 발명에서 제공하는 압력용기용 강재의 합금성분을 위와 같이 제어하는 이유에 대하여 상세히 설명한다. 이때, 특별한 언급이 없는 한, 각 성분들의 함량은 중량%를 의미한다.
Hereinafter, the reason why the alloy component of the steel material for a pressure vessel provided in the present invention is controlled as described above will be described in detail. Herein, unless otherwise specified, the content of each component means weight%.
C: 0.03~0.07%C: 0.03 to 0.07%
본 발명에서 탄소(C)는 펄라이트 또는 시멘타이트로 존재하여 강도를 확보하기 위한 원소로서, 이와 같은 강도 향상 효과를 얻기 위해서는 0.03% 이상으로 C를 첨가할 필요가 있다. 다만, 그 함량이 0.07%를 초과하게 되면 과도한 펄라이트 등의 경질상이 생성되고 이후의 압연에서 띠 형태(banded structure)로 존재하여 내 수소유기저항성을 저하시킬 있으므로 바람직하지 못하다.In the present invention, carbon (C) is present as pearlite or cementite and is an element for securing strength. In order to obtain such strength improvement effect, it is necessary to add C to 0.03% or more. However, when the content exceeds 0.07%, a hard phase such as pearlite is excessively generated and is present in a banded structure in the subsequent rolling, thereby lowering the hydrogen-organic resistance, which is not preferable.
따라서, 본 발명에서는 C의 함량을 0.03~0.07%로 제한하는 것이 바람직하다.
Therefore, in the present invention, the content of C is preferably limited to 0.03 to 0.07%.
Si: 0.2~0.5%Si: 0.2 to 0.5%
실리콘(Si)은 탈산, 탈황 효과와 더불어, 고용 강화의 목적으로 첨가하는 원소로서, 상술한 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.2% 이상으로 첨가할 필요가 있다. 다만, 그 함량이 0.5%를 초과하게 되면 용접성 및 저온인성의 특성이 저하되고, 제조된 강판 표면이 쉽게 산화되어 산화 피막을 과다하게 형성할 수 있으므로 바람직하지 못하다.Silicon (Si) is an element to be added for the purpose of solubility enhancement as well as deoxidation and desulfurization. In order to sufficiently obtain the above-mentioned effect, it is necessary to add silicon (Si) at not less than 0.2%. However, when the content exceeds 0.5%, the characteristics of the weldability and the low temperature toughness are deteriorated, and the surface of the steel sheet thus produced is easily oxidized to form an oxide film excessively, which is not preferable.
따라서, 본 발명에서는 Si의 함량을 0.2~0.5%로 제한하는 것이 바람직하다.
Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the content of Si to 0.2 to 0.5%.
Mn: 0.8~1.5%Mn: 0.8 to 1.5%
망간(Mn)은 고용강화에 의한 강도 증가효과가 크므로 최소한 0.8% 이상으로 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, 그 함량이 1.5%를 초과하게 되면 강판의 두께방향 중심부에 편석(segregation)이 심해지며, 동시에 편석되 S와 함께 비금속 개재물인 MnS의 형성을 조장한다. 이와 같이, 중심부에 형성된 MnS 개재물은 압연에 의해 연신되어 결과적으로 저온인성 수소유기균열에 대한 저항성을 크게 저하시키므로 바람직하지 못하다.Manganese (Mn) has a strong effect of increasing the strength by solid solution strengthening, and therefore it is preferable to add Mn of at least 0.8%. However, if the content exceeds 1.5%, the segregation becomes serious in the thickness direction center portion of the steel sheet, and at the same time, the formation of MnS, which is a nonmetallic inclusion, is promoted together with the segregation. As described above, the MnS inclusions formed in the center portion are undesirably stretched by rolling, and as a result, the resistance to low temperature tough hydrogen organic cracks is greatly lowered.
따라서, 본 발명에서는 Mn의 함량을 0.8~1.5%로 제한하는 것이 바람직하다.
Therefore, in the present invention, the content of Mn is preferably limited to 0.8 to 1.5%.
Sol.Al: 0.005~0.035%Sol.Al: 0.005 to 0.035%
가용 알루미늄(Sol.Al)은 상기 Si과 더불어 제강공정에서 강력한 탈산제의 하나로서, 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.005% 이상으로 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, 그 함량이 0.035%를 초과하게 되면 탈산의 결과물로 생성되는 산화성 개재물 중의 Al2O3의 분율이 과다하게 증가하여 크기는 조대해지고, 정련 중 제거가 어려워지는 문제가 있다.Aluminum (Sol.Al) is one of strong deoxidizers in the steelmaking process together with Si, and it is preferable to add at least 0.005% in order to obtain such effect. However, when the content exceeds 0.035%, the fraction of Al 2 O 3 in the oxidative inclusions produced as a result of deoxidation excessively increases, so that the size becomes large and it becomes difficult to remove it during refining.
따라서, 본 발명에서 Sol.Al은 0.005~0.035%로 첨가하는 것이 바람직하다.
Therefore, in the present invention, Sol. Al is preferably added in an amount of 0.005 to 0.035%.
Ti: 0.005% 이하Ti: 0.005% or less
티타늄(Ti)은 고온에서 TiN 형태의 육각면체의 석출물로 존재하는데, 이러한 TiN이 강판의 두께 방향 중심부에 조대하게 형성되면, 수소유기균열의 개시점으로 작용할 수 있다.Titanium (Ti) exists as a precipitate of a TiN-shaped hexagonal body at a high temperature. If such TiN is formed in the center portion in the thickness direction of the steel sheet, it can act as a starting point of the hydrogen organic cracking.
따라서, 본 발명에서는 Ti의 함량을 0.005% 이하로 제한하는 것이 바람직하며, 제강부하를 고려하여 0%는 제외하는 것이 바람직하다.
Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the Ti content to 0.005% or less, and it is preferable to exclude 0% in consideration of the steelmaking load.
Cu: 0.01~0.40%Cu: 0.01 to 0.40%
구리(Cu)는 고용 및 석출에 의해 강도를 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 습윤 황화수소 분위기에서의 부식을 억제하는 효과가 있어, 본 발명에서 유리한 원소이다.Copper (Cu) is an element which is advantageous in the present invention because it has an effect of suppressing corrosion in a humidified hydrogen sulfide atmosphere as well as being capable of significantly improving strength by solidification and precipitation.
상술한 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.01% 이상으로 Cu를 첨가할 필요가 있으나, 그 함량이 과다해져 0.40%를 초과하게 되면 강판의 표면에 크랙을 유발할 가능성이 커지며, 고가의 원소로서 제조비용이 크게 상승하는 문제가 있다.In order to sufficiently obtain the above-mentioned effect, it is necessary to add Cu at 0.01% or more. However, when the content exceeds 0.40%, the possibility of causing cracks on the surface of the steel sheet increases, There is a problem.
따라서, 본 발명에서 Cu의 함량을 0.01~0.40%로 제한하는 것이 바람직하다.
Therefore, it is preferable to limit the content of Cu in the present invention to 0.01 to 0.40%.
Ni: 0.01~0.40%Ni: 0.01 to 0.40%
니켈(Ni)은 강도 증대 효과는 거의 없으나, 저온 인성의 향상에 효과적이고, 특히 Cu를 첨가하는 경우에 있어서 슬라브 재가열시 발생하는 선택적 산화에 의한 표면 크랙을 억제하는 효과가 있다.Nickel (Ni) has little effect on strength enhancement, but is effective in improving low-temperature toughness. In particular, when Cu is added, it has an effect of suppressing surface cracks due to selective oxidation occurring during reheating of slabs.
상술한 효과를 얻기 위해서는 0.01% 이상으로 Ni을 첨가하는 것이 바람직하나, 고가의 원소이므로 제조비용의 상승을 고려하여 0.40% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.In order to obtain the above-mentioned effect, it is preferable to add Ni at 0.01% or more, but it is preferable to limit it to 0.40% or less in consideration of an increase in production cost because it is an expensive element.
따라서, 본 발명에서는 Ni의 함량을 0.01~0.40%로 제한하는 것이 바람직하다.
Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the Ni content to 0.01 to 0.40%.
Cr: 0.01~0.20%Cr: 0.01 to 0.20%
크롬(Cr)은 고용에 의한 항복 및 인장강도를 증대시키는 효과는 미비하나, 이후의 템퍼링이나 용접 후 열처리 동안 시멘타이트의 분해 속도를 늦춤으로써 강도 하락을 방지하는 효과가 있다.Chromium (Cr) has no effect of increasing the yield and tensile strength by the employment, but it has the effect of preventing the decline of the strength by slowing the decomposition rate of the cementite during the subsequent tempering or post-welding heat treatment.
상술한 효과를 얻기 위해서는 0.01% 이상으로 Cr을 첨가하는 것이 바람직하나, 그 함량이 0.20%를 초과하게 되면 제조비용이 상승하고 용접성이 저하되는 문제가 있으므로 바람직하지 못하다.
In order to obtain the above-mentioned effect, Cr is preferably added in an amount of 0.01% or more, but if the content exceeds 0.20%, the manufacturing cost is increased and the weldability is lowered.
Mo: 0.01~0.30%Mo: 0.01 to 0.30%
몰리브덴(Mo)은 Cr과 같이 템퍼링 또는 용접 후 열처리 동안의 강도 하락 방지에 유효한 원소로서, P 등의 불순물의 입계 편석에 의한 인성 저하를 방지하는 효과가 있다.Molybdenum (Mo) is an element effective to prevent strength drop during tempering or post-weld heat treatment like Cr, and has an effect of preventing toughness deterioration due to intergranular segregation of impurities such as P or the like.
상술한 효과를 얻기 위해서는 0.01% 이상으로 Mo을 첨가하는 것이 바람직하나, 역시 고가의 원소로서 과도하게 첨가하는 경우 제조비용이 크게 상승할 수 있으므로 0.30% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.In order to obtain the above-described effect, it is preferable to add Mo at a concentration of 0.01% or more. However, if the excess amount of the element is added as an expensive element, the production cost may increase significantly.
따라서, 본 발명에서는 Mo의 함량을 0.01~0.30%로 제한하는 것이 바람직하다.
Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the Mo content to 0.01 to 0.30%.
Ca: 0.0005~0.0040%Ca: 0.0005 to 0.0040%
Al에 의한 탈산 후 칼슘(Ca)을 첨가하게 되면 MnS 개재물을 형성하는 S와 결합하여 MnS의 생성을 억제함과 동시에, 구상의 CaS를 형성하여 수소유기균열에 의한 크랙의 발생을 억제하는 효과가 있다.Addition of calcium (Ca) after deoxidation by Al causes an effect of inhibiting the generation of MnS by binding with S forming MnS inclusions and forming spherical CaS to suppress cracking due to hydrogen organic cracking have.
본 발명에서는 불순물로 함유되는 S를 충분히 CaS로 형성시키기 위해서는 0.0005% 이상으로 Ca를 첨가하는 것이 바람직하나, 그 첨가량이 과다해지면 CaS를 형성하고 남은 Ca이 산소(O)와 결합하여 조대한 산화성 개재물을 생성하게 되며, 이는 압연시 연신, 파괴되어 수소유기균열을 조장하는 문제가 있다.In the present invention, Ca is preferably added in an amount of 0.0005% or more in order to sufficiently form S contained as an impurity in CaS. However, if CaS is excessively added, Ca remaining is combined with oxygen (O) Which is stretched and broken at the time of rolling, thereby promoting hydrogen organic cracking.
따라서, 본 발명에서 Ca의 함량은 0.0005~0.0040%로 제한하는 것이 바람직하다.
Therefore, the content of Ca in the present invention is preferably limited to 0.0005 to 0.0040%.
N: 0.001~0.006%N: 0.001 to 0.006%
질소(N)는 강중 Al, Ti 등과 석출물을 형성하여 강의 결정립을 미세화시켜 강재의 강도와 인성을 향상시키는 역할을 한다. 다만, 이러한 N의 함량이 과다해지면 원자상태로 존재하는 N의 함량이 과다해져 고온에서의 취화를 조장할 우려가 있다.Nitrogen (N) forms deposits with Al, Ti, etc. in steel to refine the grain of steel and improve the strength and toughness of steel. However, if the content of N is excessive, the content of N in an atomic state becomes excessive, which may promote embrittlement at a high temperature.
따라서, 본 발명에서 N의 함량은 이와 함께 석출물을 형성하는 원소들의 함량을 고려하여 0.001~0.006%로 제한하는 것이 바람직하다.
Therefore, in the present invention, the content of N is preferably limited to 0.001 to 0.006% in consideration of the content of the elements forming the precipitate.
P: 0.01% 이하(0%는 제외)P: 0.01% or less (excluding 0%)
인(P)은 첨가시 강도를 증가시키는 효과가 있으나, 본 발명과 같이 열처리강의 경우 입계 편석에 의해 저온인성을 크게 해지는 원소이므로 최대한 낮게 관리하는 것이 바람직하다.Phosphorus (P) has an effect of increasing the strength at the time of addition. However, in the case of the heat-treated steel as in the present invention, it is preferable to control as low as possible because it is an element that increases the low temperature toughness due to grain boundary segregation.
이러한 상기 P을 과도하게 제거하기 위해서는 많은 비용이 소요되는 바, 이를 고려하여 0.01% 이하로 관리할 수 있다.
In order to overcome the above-mentioned P excessively, it takes a large amount of money, so that it can be managed to be 0.01% or less.
S: 0.001% 이하(0%는 제외)S: 0.001% or less (excluding 0%)
황(S)은 Mn과 결합하여 주로 강판의 두께방향 중심부에 MnS를 개재물을 형성시켜 저온 인성을 저하시킬 뿐만 아니라, 수소유기균열 발생의 기점으로 작용하므로, 가능한 한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. Sulfur (S) bonds with Mn to mainly form inclusions of MnS in the thickness direction center portion of the steel sheet to lower the low temperature toughness and also serves as a starting point of generation of hydrogen organic cracks.
다만, 상기 S을 과도하게 제거하기 위해서는 많은 비용이 소요되는 바, 이를 고려하여 0.001% 이하로 관리할 수 있다.
However, in order to excessively remove the S, it takes a lot of cost, and it can be controlled to 0.001% or less.
본 발명의 강재는 상술한 성분들 중 Sol.Al 및 Ca의 비(Sol.Al/Ca)가 2.1~39.2를 만족하는 것이 바람직하다 (여기서, 상기 Sol.Al 및 Ca는 중량%에 대한 비를 의미한다).In the steel of the present invention, it is preferable that the ratio of Sol.Al and Ca (Sol.Al / Ca) in the above-mentioned components satisfies 2.1 to 39.2 (wherein, Sol.Al and Ca are the ratio it means).
본 발명에서 탈산을 위해 Al을 첨가하는 경우, 탈산 후 그 결과물로 Al2O3가 주를 이루는 산화성 개재물이 생성된다. 이때 생성된 Al2O3는 그 융점이 높아 높은 온도에서 용강 중에 석출되므로 부상분리에 의해 슬래그로 흡수되기 어려워지고, 결국엔 조대한 크기의 산화성 개재물로 강재 내에 잔존하게 된다. 이러한 조대한 산화성 개재물은 압연시 잘게 부서져 연신된 형태로 나타나게 되며, 이는 수소유기균열에 매우 취약한 부위로 작용하게 된다.In the present invention, when Al is added for deoxidation, oxidative inclusions mainly composed of Al 2 O 3 are produced as a result of deoxidation. Al 2 O 3 produced at this time has a high melting point and is precipitated in molten steel at a high temperature, so that it is difficult for the slag to be absorbed by floating separation, and finally remains as a coarse oxidative inclusion in the steel. These coarse oxidative inclusions appear to be in the form of finely crushed and stretched rolled, which acts as a site that is very vulnerable to hydrogen organic cracking.
따라서, 이를 방지하기 위해서는 탈산의 목적으로 첨가하는 Al의 함량을 고려하여 적절한 비율로 Ca을 첨가하여 생성되는 산화물 개재물의 종류와 크기를 조절함으로써 강재의 수소유기균열에 대한 저항성을 향상시킬 수 있게 된다.
In order to prevent this, it is possible to improve the resistance to hydrogen organic cracking of the steel by controlling the kind and size of the oxide inclusion formed by adding Ca in an appropriate ratio in consideration of the content of Al added for the purpose of deoxidation .
특히, 본 발명에서는 Sol.Al 및 Ca의 비(Sol.Al/Ca)를 39.2 이하로 제어함으로써 탈산 후에 생성되는 산화성 개재물 중 CaO의 비율을 20% 이상으로 증가시키는 동시에, Al2O3의 분율을 25~70%로 제한하고자 하였다.In particular, the ratio of the present invention, the oxidation resistance after Deoxidation inclusions are generated by controlling the ratio (Sol.Al/Ca) of Sol.Al and Ca as CaO 39.2 or less at the same time to increase to more than 20%, the proportion of Al 2 O 3 To 25 ~ 70% of the total.
상기와 같이 CaO의 비율을 높이게 되면 생선된 개재물의 융점이 1540℃ 이하로 낮아져 부상분리에 의한 제거가 용이해지며, 제거되지 않은 개재물의 경우 미세하게 석출되어 수소유기균열을 일으키지 않게 된다.As described above, when the ratio of CaO is increased, the melting point of the fish inclusions is lowered to 1540 ° C or less, so that removal by flotation is facilitated, and in the case of the inclusions not removed, microcrystallization occurs and hydrogen organic cracking does not occur.
다만, Ca을 과다하게 첨가하여 Sol.Al 및 Ca의 비(Sol.Al/Ca)가 2.1 미만으로 되면 CaO의 비율이 과도하게 높아진 산화성 개재물이 생성되어 오히려 조대하게 되어 수소유기균열을 발생시키는 기점으로 작용할 가능성이 크다. However, if Ca is excessively added and the ratio of Sol.Al and Ca (Sol.Al/Ca) is less than 2.1, an excessively high proportion of CaO is produced, which is rather coarse, .
따라서, 본 발명에서는 Sol.Al 및 Ca의 비(Sol.Al/Ca)를 2.1~39.2로 제한하는 것이 바람직하다.
Therefore, in the present invention, the ratio of Sol.Al and Ca (Sol.Al / Ca) is preferably limited to 2.1 to 39.2.
한편, 본 발명에서는 상기 Al2O3 및 CaO 산화성 개재물을 제외한 나머지로 SiO2, MgO 등의 기타 산화성 개재물 및/또는 유화물을 최대 10%로 포함할 수 있다.
In the present invention, other oxidative inclusions and / or emulsions such as SiO 2 and MgO may be contained in an amount of up to 10% excluding the Al 2 O 3 and CaO oxidizing inclusions.
상술한 조건을 만족하여 생성된 산화성 개재물은 2차 정련단계에서 적절한 슬래그의 염기도 관리 및 개재물 부상분리 처리 등에 의해 이후의 압연시 연신되더라도 수소유기균열을 일으키지 않는 정도의 크기로 관리하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 24㎛ 이상의 크기를 갖는 개재물이 200×20mm2당 10개 이하를 만족하도록 관리하는 것이, 물성 확보에 유리하다.
The oxidative inclusions produced by satisfying the above-mentioned conditions are preferably controlled to such a degree as not to cause hydrogen organic cracking even if they are elongated during subsequent rolling by the basicity control of the slag and the inclusion flotation treatment or the like in the secondary refining step, In the present invention, it is advantageous to secure the physical properties of inclusions having a size of 24 탆 or more so as to satisfy 10 or less per 200 × 20 mm 2 .
상술한 성분조성, 성분비 및 개재물 조건을 만족하는 본 발명의 강재는 그 미세조직이 주로 폴리고날 페라이트로 이루어져 있으며, 강도 등의 향상을 위해 첨가된 C 및 N 등에 의해 독립된 시멘타이트(구상화 시멘타이트) 및/또는 펄라이트와 같은 경질상을 포함한다.The steel material of the present invention satisfying the above-described composition, composition ratio, and inclusion conditions is mainly composed of polygonal ferrite, and cementite (naturally occurring cementite) and / or cementite Or a hard phase such as pearlite.
상기 시멘타이트 및/또는 펄라이트와 같은 경질상은 강재의 강도 특히 인장강도를 향상시키는데 크게 유효한 반면, 과도하게 많아서 그 크기가 커지거나 압연시 길게 연신된 형태로 되면 수소유기균열을 발생시키는 기점으로 작용하게 되어 수소유기균열에 대한 저항성이 급격히 나빠지는 문제가 있다.The hard phase such as cementite and / or pearlite is largely effective in improving the strength and especially the tensile strength of the steel. However, when the size of the steel is excessively large or the steel is elongated when rolled, it forms a starting point for generating hydrogen organic cracks There is a problem that the resistance to hydrogen organic cracks is rapidly deteriorated.
따라서, 본 발명에서는 상기 시멘타이트 및/또는 펄라이트와 같은 경질상의 면적을 10% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.
Therefore, in the present invention, it is preferable to control the area of the hard phase such as cementite and / or pearlite to 10% or less.
이하, 본 발명의 다른 일 측면인 압력용기용 강재의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a steel material for a pressure vessel, which is another aspect of the present invention, will be described in detail.
먼저, 상술한 성분조성 및 성분비를 만족하는 강 슬라브를 제조하는 것이 바람직하며, 상기 준비된 강 슬라브를 이용하여 본 발명에서 목표로 하는 미세조직 및 개재물 조건을 만족하는 강재를 제조하기 위해서는 열간압연(제어 압연) 및 노멀라이징 열처리 공정을 행하는 것이 바람직하며, 이후 압력용기 제작시에는 가공이나 용접 후에 적정한 강도 및 인성의 확보를 위해 SR(Stress Relief) 공정 또는 PWHT(Post Weld Heat Treatment) 등의 열처리를 수행하는 것이 바람직하다.
First, it is preferable to produce steel slabs satisfying the above-described composition and composition ratio. In order to produce steels satisfying the target microstructure and inclusion conditions in the present invention using the prepared steel slabs, hot rolling It is preferable to carry out heat treatment such as SR (Stress Relief) process or PWHT (Post Weld Heat Treatment) in order to secure proper strength and toughness after processing or welding at the time of manufacturing pressure vessel. .
이에 앞서, 상기 제조된 강 슬라브를 재가열하는 공정을 거치는 것이 바람직하다.Prior to this, it is preferable that the produced steel slab is subjected to a step of reheating.
이때, 재가열 온도는 1050~1250℃로 제어하는 것이 바람직한데, 재가열 온도가 1050℃ 미만이면 연주 중에 슬라브 내 생성된 탄화물 등의 재고용이 어려워지고, 반면 그 온도가 1250℃를 초과하게 되면 오스테나이트 결정립 크기가 너무 조대해져 최종 제조된 강재의 강도 및 인성 등의 기계적 물성이 크게 저하되는 문제가 있다.If the reheating temperature is less than 1050 DEG C, re-use of carbides produced in the slab is difficult during reheating. If the reheating temperature is higher than 1250 DEG C, the austenite grains < RTI ID = 0.0 > There is a problem that the mechanical properties such as strength and toughness of the finally produced steel material are significantly reduced.
따라서, 본 발명에서 재가열 온도는 1050~1250℃로 제한하는 것이 바람직하다.
Therefore, in the present invention, the reheating temperature is preferably limited to 1050 to 1250 占 폚.
그 후, 상기 재가열된 강 슬라브를 마무리 압연하여 열연강판을 제조하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 마무리 압연공정은 제어 압연인 것이 바람직하며, 바람직하게는 마무리 압연온도를 850℃ 이상으로 제어하는 것이 바람직하다.Thereafter, the reheated steel slab is preferably subjected to finish rolling to produce a hot-rolled steel sheet. At this time, the finish rolling process is preferably controlled rolling, and preferably the finishing rolling temperature is controlled to 850 ° C or more.
통상적인 압연 공정으로 상기의 재가열된 슬라브를 약 25mm 두께로 압연하게 되면 압연 패스수가 많아지게 되고, 이에 따라 압연종료온도가 낮아지게 된다. 정련 과정에서 생성된 조대한 복합 개재물은 압연온도가 낮아질수록 강판의 강도가 증가함에 따라 압연에 의한 변형을 수용하여야 하며, 이로 인해 작은 크기의 개재물로 분절되거나 비정질의 개재물은 길게 연신된다. 이와 같이, 연신 또는 분절된 개재물은 수소유기크랙의 발생 및 전파에 직접적인 원인이 된다.If the reheated slab is rolled to a thickness of about 25 mm by a conventional rolling process, the number of rolling passes becomes large, which results in a low rolling finish temperature. The coarse complex inclusions generated during the refining process must accommodate the deformation due to rolling as the steel sheet strength increases as the rolling temperature is lowered, thereby separating the inclusions into small-size inclusions or elongating the amorphous inclusions. As described above, the inclined or segmented inclusions directly cause generation and propagation of hydrogen organic cracks.
따라서, 본 발명에서는 마무리 압연시 그 온도를 850℃ 이상으로 제어함으로써 개재물 연신 또는 분절에 의한 수소유기크랙 저항성을 확보하는 것이 바람직한 것이다.
Therefore, in the present invention, it is preferable to secure the hydrogen organic crack resistance by inclusion elongation or segmentation by controlling the temperature at 850 DEG C or more during finish rolling.
상기한 바에 따라 제조된 열연강판을 노멀라이징 열처리함으로써 목표로 하는 물성을 갖는 강재로 제조하는 것이 바람직하다.It is preferable that the hot-rolled steel sheet produced according to the above-mentioned method is subjected to a normalizing heat treatment to produce a steel material having desired physical properties.
상기 노멀라이징 열처리는 850~950℃의 온도구간에서 일정 시간동안 유지한 후 공기 중에서 냉각시키는 것이 바람직하다. 이때, 유지시간은 (제품두께(mm)×1.3)+10분 이상으로 실시하는 것이 바람직하다.It is preferable that the normalizing heat treatment is performed for a predetermined period of time at a temperature interval of 850 to 950 캜 and then cooled in air. At this time, the holding time is preferably (product thickness (mm) x 1.3) + 10 minutes or more.
상기 노멀라이징 열처리시 그 온도가 850℃ 미만이거나 유지시간이 (제품두께(mm)×1.3)+10분 보다 짧으면 압연 후 냉각 중에 생성된 탄화물이나 입계에 편석된 불순 원소들의 재고용이 일어나지 않아, 열처리 이후 강재의 저온 인성이 크게 저하되는 문제가 있다. 반면, 열처리 온도가 950℃를 초과하게 되면 유지시간 동안 오스테나이트 결정립의 성장이 일어나 열처리 후 냉각하는 동안 페라이트와 펄라이트 등으로 변태할 때 조대한 크기로 변태하게 되어, 최종 강재의 강도 및 저온 인성이 동시에 저하되는 문제가 있다.If the temperature is less than 850 占 폚 or the holding time is shorter than (product thickness (mm) 占 1.3) +10 minutes during the normalizing heat treatment, re-use of the carbides generated during cooling after rolling and impurities segregated in the grain boundaries does not occur, There is a problem that the low-temperature toughness of the steel material is significantly lowered. On the other hand, when the heat treatment temperature exceeds 950 ° C., austenite grain growth occurs during the holding time, and when the steel is transformed into ferrite and pearlite during cooling after the heat treatment, the steel is transformed into a coarse size, There is a problem that it is deteriorated simultaneously.
따라서, 본 발명에서 노멀라이징 열처리시 그 온도는 850~950℃로 제한하는 것이 바람직하며, 상기 온도범위에서의 유지시간은 (제품두께(mm)×1.3)+10분 이상으로 실시하는 것이 바람직하다.
Therefore, in the present invention, the temperature is preferably limited to 850 to 950 ° C during the normalizing heat treatment, and the holding time in the temperature range is preferably 10 minutes or more (product thickness (mm) x 1.3).
한편, 본 발명에서는 상기 강 슬라브를 제조하는 제강공정에서 용강 내 용존 수소량을 측정하는 공정을 실시하는 것이 바람직하다.On the other hand, in the present invention, it is preferable to carry out a step of measuring the amount of dissolved hydrogen in molten steel in a steelmaking process for producing the steel slab.
상기 용강 내 용존 수소량이 1.3ppm 이상이 경우에는, 상기한 바에 따라 열간압연을 행한 다음, 노멀라이징 열처리 전에 얻어진 열연강판을 200℃ 이상의 온도에서 4시간 이상 다단적치 냉각하는 단계를 수행하는 것이 바람직하다.When the amount of dissolved hydrogen in the molten steel is 1.3 ppm or more, it is preferable to carry out the step of hot rolling the above-mentioned hot rolled steel sheet and cooling the obtained hot rolled steel sheet at a temperature of 200 캜 or more for 4 hours or more .
상기와 같이 다단적치 냉각을 행하여 강재 내 용존하던 수소를 방출함으로써 수소에 의한 내부 미세 균열의 발생을 억제하는 것이 바람직하다. It is preferable to suppress the generation of internal microcracks due to hydrogen by releasing hydrogen dissolved in the steel material by performing the multi-stage compact cooling as described above.
압연 후 발생한 내부 미세 균열은 이후의 열처리에 의해서는 제거되지 않으며, 강재가 사용될 때 침입한 수소에 의해 대형의 균열이 발생하는 위치로 작용하게 된다. 압연된 강판에 용존되어 있는 수소는 오스테나이트 상에서 보다 페라이트 상에서의 고용도가 낮고, 확산속도가 빠르며, 온도가 높을수록 방출속도가 증가하는 경향이 있다. 따라서, 200℃ 이상의 온도에서 4시간 이상 유지하는 경우 용존된 수소를 충분히 제거 가능하게 된다.
The internal microcracks generated after rolling are not removed by the subsequent heat treatment, and act as positions where large cracks are generated by the hydrogen that is introduced when the steel is used. Hydrogen dissolved in the rolled steel sheet has a lower solubility in ferrite phase than in austenite phase, has a higher diffusion rate, and the release rate tends to increase with an increase in temperature. Therefore, when the solution is maintained at a temperature of 200 DEG C or more for 4 hours or more, dissolved hydrogen can be sufficiently removed.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to illustrate the invention in more detail and not to limit the scope of the invention. The scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims and the matters reasonably inferred therefrom.
(( 실시예Example ))
하기 표 1에 나타낸 성분조성을 갖는 강 슬라브를 하기 표 2에 나타낸 조건으로 재가열, 압연, 다단적치(필요시) 및 열처리를 행하여 최종 두께 5~25mm의 열연강판을 제조하였다.
Steel slabs having the composition shown in the following Table 1 were subjected to reheating, rolling, multi-stage compacting (if necessary) and heat treatment under the conditions shown in Table 2 below to prepare hot-rolled steel sheets having a final thickness of 5 to 25 mm.
상기 각각의 제조된 열연강판에 대해 비금속 개재물의 개수, 펄라이트 등 경화조직의 분율, 강도 및 인성의 물성과 판 길이방향으로의 수소유기균열 길이비율(CLR,%)을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.For each of the produced hot-rolled steel sheets, the number of non-metallic inclusions, the fraction of hardened tissues such as pearlite, the strength and toughness, and the ratio of the length of hydrogen cracks in the plate longitudinal direction (CLR,%) were measured, .
이때, 강판의 수소유기균열(HIC) 저항성의 지표로 사용된 판 길이방향으로의 수소유기균열 길이비율(CLR,%)은 관련 국제규격인 NACE TM0284에 따라 1기압의 H2S 가스로 포화된 5%NaCl+0.5%CH3COOH 용액에 시편을 96시간 동안 침지한 후, 초음파 탐상법에 의해 균열의 길이를 측정하고, 이 값을 시편의 길이방향으로 균열 길이의 총합을 시편 전체 길이로 나눈 값으로 계산하여 평가하였다.At this time, the hydrogen organic crack length ratio (CLR,%) in the longitudinal direction of the plate used as an index of the hydrogen organic cracking (HIC) resistance of the steel sheet was saturated with 1 atm of H 2 S gas according to the related international standard NACE TM0284 After the specimens were immersed in a 5% NaCl + 0.5% CH 3 COOH solution for 96 hours, the length of the cracks was measured by the ultrasonic method and the total length of the cracks was divided by the total length of the specimen And the value was calculated and evaluated.
또한, 강 내 존재하는 비금속 개재물의 종류, 크기, 분포는 제조된 강판의 단면을 경면으로 폴리싱한 후 시편의 일정 면적을 주사전자현미경으로 스캔하여 측정하였다. 통계적으로 의미있는 값을 얻기 위하여, 동일한 시편에 대해서 위치를 변경하여 반복 측정하고, 그 평균값을 구하였다.The type, size, and distribution of the nonmetallic inclusions in steel were measured by scanning a certain area of the specimen with a scanning electron microscope after polishing the cross section of the steel sheet to be mirror polished. In order to obtain a statistically significant value, the same specimen was repeatedly measured by changing its position, and the average value thereof was determined.
또한, 펄라이트 등의 경질상의 분율은 광학현미경을 사용하여 배율 100배의 이미지를 측정한 후 이미지 분석(Image analyzer)를 사용하여 측정하였다.In addition, the percentage of the hard phase such as pearlite was measured using an image analyzer after measuring an image at a magnification of 100 times using an optical microscope.
그리고, 충격인성은 -46℃에서 샤르피 V-노치(Charpy V-notch) 충격시험을 실시하여 측정하였다.
The impact toughness was measured by Charpy V-notch impact test at -46 ° C.
Al/CaSol.
Al / Ca
(상기 표 1에서 N*, Ca* 및 H*는 그 함량을 'ppm'으로 나타낸 것이다.)
(N *, Ca * and H * in Table 1 are expressed in ppm).
온도(℃)Reheating
Temperature (℃)
(MPa)Yield strength
(MPa)
(MPa)The tensile strength
(MPa)
(J,@-46℃)Impact toughness
(J, @ - 46 C)
(%)HIC CLR
(%)
(상기 표 3에서 개재물 개수는 200×20mm2당 24㎛ 이상의 크기를 갖는 비금속 개재물의 개수를 나타낸 것이다.(Shows the number of non-metallic inclusions having a size number of inclusions not less than 200 × 20mm 2 24㎛ sugar in Table 3.
또한, 상기 개재물의 잔부는 SiO2, MgO 등의 기타 산화성 개재물 및/또는 유화물을 포함한다.)
In addition, the glass of the inclusions portion comprising inclusions of other oxidizing and / or emulsions, such as SiO 2, MgO.)
상기 표 1 내지 3에 나타낸 바와 같이, 발명예 1 및 2는 본 발명이 제안한 범위를 모두 만족하는 경우로서, 각각 두께가 23.0mm, 6.3mm 으로 후판 또는 박물 강재이면서도, 수소유기균열(HIC)에 대한 저항성이 우수하여 H2S가 많은 분위기에 노출된 환경에서 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 저온에서의 충격인성이 우수한 효과를 동시에 얻을 수 있다.
As shown in Tables 1 to 3, Inventive Examples 1 and 2 are cases in which all of the ranges proposed by the present invention are satisfied, and when the thicknesses are 23.0 mm and 6.3 mm, respectively, It can be suitably used in an environment where H 2 S is exposed to a large amount of atmosphere. In addition, it is possible to simultaneously obtain an excellent impact toughness at low temperature.
반면에, 비교예 1은 강 성분조성이 본 발명을 만족하지만, 용강 중 수소 함량이 높음에도 불구하고 다단적치 냉각 공정을 실시하지 않음에 따라 내부 미세 크랙에 의한 수소유기균열이 조장되어 수소유기균열의 길이비율(CLR) 값이 11.2%로 높게 나타났다.On the other hand, in Comparative Example 1, although the composition of the steel composition satisfies the present invention, the multi-step cold rolling process is not performed even though the hydrogen content in the molten steel is high, and hydrogen organic cracking due to internal micro cracks is promoted, And the length ratio (CLR) value of 11.2%.
비교예 2, 4 및 5는 강 성분조성이 본 발명을 만족하지 않고, 개재물의 종류 및 개수가 본 발명에서 제안하는 범위를 벗어난 경우로서 수소유기균열의 길이비율(CLR) 값이 각각 55.6%, 42.8%, 15.6%로 높게 나타난 것을 확인할 수 있다.In Comparative Examples 2, 4 and 5, when the steel component composition did not satisfy the present invention and the types and the number of inclusions were out of the range proposed in the present invention, the length ratio (CLR) of the hydrogen organic cracks was 55.6% 42.8%, and 15.6%, respectively.
한편, 비교예 3은 C의 함량이 과다하여 펄라이트 분율이 12.1%로 증가함에 따라 수소유기균열의 길이비율(CLR) 값이 25.8%로 높게 나타난 것을 확인할 수 있다.On the other hand, in Comparative Example 3, it was confirmed that the content ratio of C was excessive and the pearlite fraction increased to 12.1%, so that the length ratio (CLR) of the hydrogen organic cracks was as high as 25.8%.
Claims (6)
미세조직은 면적분율로 구상화된 시멘타이트와 펄라이트의 합이 10% 이하 및 잔부 폴리고날 페라이트를 포함하고, 24㎛ 이상의 크기를 갖는 비금속 개재물을 200×20mm2당 10개 이하로 포함하는 수소유기균열(HIC) 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재.
(C): 0.03 to 0.07%, silicon (Si): 0.2 to 0.5%, manganese (Mn): 0.8 to 1.5%, soluble aluminum (Sol.Al): 0.005 to 0.035%, titanium ): 0.005% or less, copper (Cu): 0.01 to 0.40%, nickel (Ni): 0.01 to 0.40%, chromium (Cr): 0.01 to 0.20%, molybdenum (Mo) : 0.001% to 0.0040%, nitrogen (N): 0.001% to 0.006%, phosphorus (P): 0.01% or less (excluding 0%), sulfur (S): 0.001% (Sol.Al/Ca) of Sol.Al and Ca satisfies 2.1 to 39.2,
Microstructure is hydrogen induced crack comprising a non-metallic inclusion having a cementite and pearlite or more including up to 10% and the balance polygonal ferrite, and the sum of the size 24㎛ spheroidized by area fraction to less than 10 per 200 × 20mm 2 pieces ( HIC) resistance and low temperature toughness.
상기 강재는 SiO2-CaO-Al2O3-MgO로 구성된 산화성 복합 개재물을 포함하고, 상기 복합 개재물 중 Al2O3의 비율이 25~70%이고, CaO의 비율이 20% 이상인 수소유기균열(HIC) 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재.
The method according to claim 1,
Wherein the steel material comprises an oxidizing composite inclusion composed of SiO 2 -CaO-Al 2 O 3 -MgO, wherein the ratio of Al 2 O 3 to Al 2 O 3 in the composite inclusion is 25 to 70% and the ratio of CaO is 20% (HIC) resistance and low temperature toughness.
상기 산화성 복합 개재물은 융점이 1540℃ 이하인 수소유기균열(HIC) 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재.
The method according to claim 2, wherein
Wherein the oxidative complex inclusion is excellent in resistance to hydrogen organic cracking (HIC) and low temperature toughness with a melting point of 1540 DEG C or lower.
제강공정을 거쳐 제조한 용강을 이용하여 강 슬라브를 제조하는 단계;
상기 제조된 강 슬라브를 1050~1250℃의 온도로 재가열하는 단계;
상기 재가열된 슬라브를 850℃ 이상의 온도에서 마무리 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 및
상기 열연강판을 850~950℃에서 (제품두께(mm)×1.3)+10분 이상 유지하는 노멀라이징 열처리 단계를 포함하고,
상기 강 슬라브는 중량%로, 탄소(C): 0.03~0.07%, 실리콘(Si): 0.2~0.5%, 망간(Mn): 0.8~1.5%, 가용 알루미늄(Sol.Al): 0.005~0.035%, 티타늄(Ti): 0.005% 이하, 구리(Cu): 0.01~0.40%, 니켈(Ni): 0.01~0.40%, 크롬(Cr): 0.01~0.20%, 몰리브덴(Mo): 0.01~0.30%, 칼슘(Ca): 0.0005~0.0040%, 질소(N): 0.001~0.006%, 인(P): 0.01% 이하(0%는 제외), 황(S): 0.001% 이하(0%는 제외), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 Sol.Al 및 Ca의 비(Sol.Al/Ca)가 2.1~39.2를 만족하는 것인 수소유기균열(HIC) 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재의 제조방법.
A method of producing a steel material for a pressure vessel,
Preparing a steel slab using molten steel manufactured through a steelmaking process;
Reheating the steel slab to a temperature of 1050 to 1250 占 폚;
Subjecting the reheated slab to finish hot rolling at a temperature of 850 캜 or higher to produce a hot-rolled steel sheet; And
And a normalizing heat treatment step of maintaining the hot-rolled steel sheet at 850 to 950 占 폚 (product thickness (mm) 占 1.3) +10 minutes or longer,
Wherein the steel slab contains 0.03 to 0.07% of carbon (C), 0.2 to 0.5% of silicon (Si), 0.8 to 1.5% of manganese (Mn), 0.005 to 0.035% of soluble aluminum (Sol.Al) , 0.005% or less of titanium (Ti), 0.01 to 0.40% of copper, 0.01 to 0.40% of nickel, 0.01 to 0.20% of chromium (Cr), 0.01 to 0.30% of molybdenum (Mo) (Ca): 0.0005 to 0.0040%, nitrogen (N): 0.001 to 0.006%, phosphorus (P): not more than 0.01% (excluding 0%), sulfur (S): not more than 0.001% (HIC) resistance and low-temperature toughness, the balance being Fe and other unavoidable impurities, wherein the ratio of Sol.Al and Ca (Sol.Al/Ca) satisfies 2.1 to 39.2. ≪ / RTI >
상기 강 슬라브를 제조하기 전, 상기 용강 내 용존 수소 함량을 측정하는 단계를 더 포함하고,
상기 용강 내 용존 수소 함량이 1.3ppm 이상인 경우, 상기 열간압연 후 얻은 열연강판을 200℃ 이상의 온도에서 4시간 이상 다단적치 냉각하는 단계를 더 포함하는 것인 수소유기균열(HIC) 저항성 및 저온인성이 우수한 압력용기용 강재의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Further comprising measuring the dissolved hydrogen content in the molten steel prior to making the steel slab,
(HIC) resistance and low-temperature toughness, wherein the hot-rolled steel sheet further comprises a step of cooling the hot-rolled steel sheet obtained by hot rolling at a temperature of 200 DEG C or more for 4 hours or more when the dissolved hydrogen content in the molten steel is 1.3 ppm or more A method for producing a steel material for an excellent pressure vessel.
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