JPH02141557A

JPH02141557A - 継目なし高圧ガス容器用ステンレス鋼

Info

Publication number: JPH02141557A
Application number: JP29583888A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Terai; 寺井　和人; Seiya Asari; 征也浅里; Tsunekazu Matsuda; 松田　秩一; Ichiro Tagami; 田上　市郎
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1988-11-23
Filing date: 1988-11-23
Publication date: 1990-05-30
Anticipated expiration: 2012-12-08
Also published as: JP2687509B2

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】（産業上の利用分野）この発明は、継目なし高圧ガス容器用ステンレス鋼に関
するものである。さらに詳しくは、この発明は、マンガ
ン鋼と同程度以上の強度、靭性を有し、熱間加工性も良
好な、クリーンボンベ材として有用な新しい高圧ガス容
器用のステンレス鋼に関するものである。

（従来の技術）近年、半導体工業、微生物・医薬品工業等の分野におい
て、高度に清浄化した空間を利用するいわゆるクリーン
プロセスが広く採用されている。

このクリーンプロセスにおいては、配管系、給排気系、
反応室の清浄化とともに、これらプロセスに使用する様
々な種類のガスの高純度化が強く求められてきている。

これにともなって、ガス成分そのものの純度の向上とと
もに、これらガスの容器としてのボンベからの汚染を抑
止するための対策が必要になってきている。

従来、このような汚染の少ない、いわゆるクリーンボン
ベの実現のために、（ア）　ボンベ内壁表面の平坦化による不純物ガス、パ
ーティクルの吸着防止、（イ）　ボンベ材料自体からの不純物ガス、パーティク
ルの発生の防止の観点から検討が進められており、前者のための対策と
しては機械研摩や電解研摩による鏡面仕上加工が、また
、後者については、ベーキング処理に加えて放出ガス抑
制に有効なりロム酸化被膜のボンベ内壁表面への生成が
検討されている。前者については、すでにマンガン鋼製
の鏡面仕上加工ボンベが実用的に少量であるが生産開始
の段階にあり、また後者については、オーステナイト系
やオーステナイト・フェライト系のステンレス鋼か研究
対象となってもいる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、これら従来のクリーンボンベ材について
はいくつかの問題があり、今後の大きな発展が望めない
状況にある。

すなわち、マンガン鋼製のものついては、耐食性が悪く
、材料自体からの不純物ガスの放出特性が良くないので
クリーンボンベ用としては不適である。この点、ステン
レス鋼製の場合には、その内壁表面にクロム酸化被膜を
生成させるので、その作用効果は優れており、今後の発
展が期待されるものであるが、これまでのところ、次の
ような課題が克服されなければならない現状にある。

まず第１の課題は、マンガン鋼ボンベと同程度の強度を
有する高強度ステンレス鋼が必要とされていることであ
る。

従来のステンレス鋼製高圧ガス容器では、強度（耐力下
限規格値）が２１　ｋｇｆ　／　ｍｎ２程度であり、マ
ンガン鋼、あるいは従来より継目なし高圧ガス容器に用
いられているクロムモリブデン鋼に比べて約１７３程度
低いレベルにある。ボンベ肉厚は、耐力規格下限に比例
して決定されるなめ、従来のボンベ用ステンレス鋼では
肉厚を大きくしなければならないが、そうすると容器重
量が大きくなる。

生産プロセスに使用する中規模ボンベを移動設置するに
あたっては、はとんどが人手によるので、この重量増大
は、実用ボンベとしては移動困難という問題を生じる。

このため、どうしても、マンガン鋼、もしくは、クロム
モリブデン鋼と同等のボンベ重量であることが必要であ
り、またマンガン鋼と同等以上の強度と靭性を有するス
テンレス鋼が必要である。

第２の課題は、良好な熱間加工性を有するステンレス鋼
が実現されなければならないことである。

高圧ガス容器には継目なし鋼材が用いられており、その
製造には、鋼材をプレスで穿孔し、熱伸す方法と、また
は継目なし鋼管をスピニングマシンにより底部絞り加工
する方法とがあるが、いずれの場合にも苛酷な熱間加工
を行うので、これまでに知られている高強度ステンレス
鋼の場合にはボンベ成形時に疵が発生するなどの問題が
ある。

このため、良好な熱間加工性を有するステンレス鋼が必
要になっている。

そして最後に、ボンベ内壁表面の清浄度をより高めたス
テンレス鋼を実現することも課題の一つである。特に内
壁表面の非金属介在物は、それ自体が汚染の原因となり
、しかも他のパーティクルを吸着しやすく、クロム酸化
被膜生成による放出ガス抑制効果にも好ましくない影響
を及ぼず。このため、この非金属介在物の存在を低減さ
せた新しいステンレス鋼が必要である。

この発明は、以上の通りの課題を解決し、高強度で熱間
加工性の良好な、高清浄継目なし高圧ガス容器用ステン
レス鋼を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段）この発明は、上記の課題を解決するものとして、重量百
分率で次の割合Ｃｒ：１０〜１７、Ｎｉ二２へ−６、Ｍｏ：０．１〜２、Ｍ　ｎ　：　２以下、５５＝１以下、ｃ　　：０．０６以下、Ｐ　　：０．０２以下、ｓ　　：０．０１以下、Ｎ　　：０．０２以下、０　　：５０１１１１１１以下、Ｈ：４ｐｐｍ以下、の元素を有し、残部がＦｅと不可避的不純物からなり、
かつ、Ｎｉ含有量が次の式％式％を満たす範囲内にあることを特徴とする継目なし高圧ガ
ス容器用ステンレス鋼を提供するものである。

また、この発明は、重量百分率で、Ｔｉ、Ｎｂおよび■
の１種または２種以上の合計が０．３以下の元素を含有
する上記の継目なし高圧ガス容器用ステンレス鋼をも提
供するものである。

以上の元素組成と、Ｎｉ含有量についての規定は、この
発明の発明者による膨大な数の実証検討の結果から導か
れたものであり、これらの規定内にある限り、従来のボ
ンベ材料の欠点を解消することを可能としたものである
。

元素成分のうちのＣｒについては、クロム酸化膜（不動
態膜）生成に欠かせないものであり、この点から、その
含有量は、少なくとも１０重量％とする必要がある。１
７重量％を超える場合には、δ−Ｆｅ（フェライト）組
織生成によって強度が低下し、熱間加工性も低下するた
め好ましくない。

Ｎｉは２〜６重量％で、しかも上記の特定の関係式を満
たす範囲とするが、Ｎ５の含有量がこれら範囲を超える
と、オーステナイト相析出による耐力低下がみられ、ま
た、熱間変形抵抗が大きくなり、熱間加工性が悪くなる
。

Ｍｏについては０．１〜２重量％の範囲とする。

この元素の添加は強度および耐食性の向上に欠かせない
。しかしながら、２％以上の場合には変形抵抗が大きく
なるため熱間加工性が悪化し、好ましくない。Ｃは、耐
食性、靭性の観点から０．０６％以下含有させ、また、
Ｓｌは、強度を向上させるが、非金属介在物の原因とも
なるので、１％以下の範囲で含有させる。

さらにまた、この発明においては、非金属介在物による
クリーンボンベとして好ましくない影響を抑止し、他方
で、靭性等の特性を向上させるため、Ｐ、Ｓをはじめ、
０、Ｈ，Ｎなどの元素についても厳密にその含有量を規
制する。Ｔｉ、Ｎｂおよび■についても、これらの添加
は靭性向上に有効であるが、多量に添加すると熱間加工
性が低下するためこれらの合計は０．３％以下とするの
が好ましい。

（作　用）以上のこの発明のステンレス鋼においては、元素組成の
制御によって、マンガン鋼と同等のｉ械的性質、すなわ
ち耐力、靭性を有し、熱間加工性に優れ、しかも非金属
介在物による汚染を抑止することのできる継目なし高圧
ガス容器用ステンレス鋼を実現する。

このステンレス鋼は、種々のクリーンプロセスに用いる
クリーンボンベ材として極めて有用なものとなる。

（実施例）次に実施例を示し、さらに詳しくこの発明について説明
する。

実施例１〜７（比較例１〜１０）元素含有量を種々変化させて７種の供試体を製造した。

その組成割合は表１に示した通りとした。

なお、表１には、Ｎｉについての前述の式から導かれる
許容される上限値（Ｕ）と下限値＜　Ｌ　）も算出して
示している。

また同様に、Ｎｉの上限値（ＩＪ）と下限値（１−〉の
範囲からずれた組成比のものについても、比較例１〜７
の供試体としてその組成を表１に示した。

各元素の一般的規定範囲に入らない従来例としての供試
体も比較例８〜１０として製造した。

なお、比較例８．９および１０は、Ｊ　Ｉ　５Ｇ３４５
９（配管用ステンレス鋼鋼管）の５ＵＳ３０４ＴＰ、、
５ＵＳ３１６ＴＰ、５ＵＳ３２９Ｊ２Ｌのそれぞれの化
学成分を有している。

また、５ＵＳ３０４ＴＰ、５ＵＳ３１６ＴＰは、ＪＩＳ
Ｂ８２４１　（継目なし鋼製高圧ガス容器）のステンレ
ス鋼容器材料に規定されているものである。

これらすべての供試体について、耐力、衝撃値、熱間加
工性、さらに清浄度について評価した。清浄度について
は、公知のマンガン鋼に比較しての相対評価とした。

この結果を示したものが表２である。

この表２から明らかなように、この発明の実施例１〜７
の場合には、耐力、衝撃値ともに大きく、実用上満足で
きるものであった。また熱間加工性も良好で、清浄度も
優れていた。

これに対して、比較例１，２および５の、Ｎｉ含有量が
下限値（Ｌ）より小さいものは、耐力が劣り、比較例３
および６のＮｉ含有量が上限値（Ｕ）より大きいものは
、熱間加工性が劣っていた。

また、比較例４および７は、清浄度が劣っていた。

さらに従来例としての比較例８〜１０の場合には、耐力
は著しく劣り、かつ、比較例９および１０については熱
間加工性が、また比較例８については清浄度が悪かった
。

表実施例８〜９表３の化学組成からなるステンレス鋼により、高圧ガス
容器を作製した。その手順は次の通りとした。

すなわち、第１図に示したように、所定の長さに切断し
たステンレス鋼片（１）を誘導加熱炉で約１２５０℃に
加熱し、１８００ｔプレスで熱間穿孔し、穿孔体（２）
を形成し、これをさらに２５０ｔ、プレスで熱伸して庭
付素管（３）を作製した。

これを所定長さに鋸切断し、スピニングマシンで頭部成
形し、熱処理（９６０℃ＸＩＨｒ焼入れ、６００℃４Ｘ
Ｈｒ焼きもどし）およびねじ加工して容器（４）を作製
した。

得られたガス容器供試体につき、高圧ガス取締法および
ＪＩＳ　８８２４１　　（継目なし鋼製高圧ガス容器）
による試験評価し、いずれの規格も満足していることを
確認した。

また、この供試体材料についても、その特性を評価した
。表４にその結果を示したように、良好な特性を示し、
清浄度も優れていた。

表２（特性評価）（発明の効果）この発明により、強度、靭性ともに大きく、熱間加工性
および清浄度ともに良好な、クリーンボンベ材として有
用な、継目なし高圧ガス容器用ステンレス鋼が実現され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のステンレス鋼からの容器製造の一
例を示した工程断面図である。１・・・ステンレス鋼片２・・・穿　　孔　　体３・・・取付素管４・・・容　　　器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量百分率で次の割合Ｃｒ：１０〜１７、Ｎｉ：２〜６、Ｍｏ：０．１〜２、Ｍｎ：２以下、Ｓｉ：１以下、Ｃ：０．０６以下、Ｐ：０．０２以下、Ｓ：０．０１以下、Ｎ：０．０２以下、Ｏ：５０ｐｐｍ以下、Ｈ：４ｐｐｍ以下の元素を有し、残部がＦｅと不可避的不純物からなり、
かつ、Ｎｉ含有量が次の式Ｎｉ≦［８−（０．２×Ｃｒ％＋１．０４×Ｍｏ％＋２
．１］／０．２４Ｎｉ≧１／（０．９５９−０．０４６７×Ｃｒ％）を満
たす範囲にあることを特徴とする継目なし高圧ガス容器
用ステンレス鋼。
（２）重量百分率でＴｉ、ＮｂおよびＶの１種または２
種以上の合計が０．３以下の元素を有する請求項（１）
記載の継目なし高圧ガス容器用ステンレス鋼。
（３）請求項（１）または（２）記載のステンレス鋼か
らなる高圧ガス容器。