JPH02194121A - 溶接部靱性の優れた低温用低降伏比ニッケル鋼板の製造方法 - Google Patents

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、溶接部靭性の優れた低温用低降伏比ニッケ
ル鋼板の製造方法に係り、とくに液化天然ガス（ＬＮＧ
）用鋼材など一１６０℃以下のような極低温での使用に
おいて溶接部靭性が重要な要因となる低温用低降伏比ニ
ッケル鋼板の製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 ＬＮＧタンクなどに用いられる鋼材、たとえば９％旧綱
はすでに規格鋼として公知であり、再加熱焼入れ一焼戻
し処理によるＡＳＴＭＡ５５３、直接焼入れ一焼戻し処
理によるＡＳＴＭ　Ａ３４４．２回焼ならし一焼戻し処
理によるＡＳＴＭＡ３５３などがある。２回焼ならし一
焼戻し処理ニッケル鋼板はＬＮＧタンクの鏡板や外側タ
ンクのアニユラ一部分に用いることが多いが、これは降
伏比（ＹＲ）が低く安全設計上有利であることなどに起
因している。

これらの鋼材には、低温での高靭性、とくに溶接部にお
ける低温靭性が要求される。

溶接部のうち、！３５０°Ｃ以上に加熱される熱影響部
の靭性を確保するためには種々の平文てが講じられてい
る。

しかしながら最近、溶接部のうち７００〜９００℃に加
熱される熱影響部において、島状マルテンサイトが生成
することにより靭性が低下することが明らかとなり問題
となっている。

溶接の際、７００〜９００℃に加熱される熱影響部の靭
性低下を解決するための平文てとしては、たとえば特開
昭５３−１１２２１９号公報でｓｉｇの低減化がＬ￥案
されている。しかしながらこの方法では母材強度が規格
値を満足できない、また母材靭性の低下を避けることが
できない。

また、上記問題点を解決するために本願出願人は先に５
ｌｆｉとＭｎ１ｌを低減し、Ｔｉを添加する方法（特開
昭６３−２９０２４６号公報）を出願している。しかし
ながらさらに検討を行った結果、この方法では１０００
〜１２００℃に加熱される熱影響部の一１９６°Ｃにお
けるシャルピー衝撃試験において、脆性破面が現れるこ
とが明らかとなった。

〈発明が解決しようとする課題〉 この発明は、上記の問題を有利に解決するためのもので
、７００°Ｃ以上に加熱される溶接部における低温靭性
に優れ、かつＡＳＴＭ　Δ３５３に規定される強度を有
し、しかも低降伏比の低温用ニッケル鋼の製造方法を提
供することを目的とする。

〈Ｌｌ！題を解決するための手段〉 本発明は、重量％に７、Ｃ：　０．０４〜０．１２％、
　Ｓｔ：　０．０２〜０．３０％、　Ｍｎ　：　０．０
５〜０．４％、ｐ：ｏ、ｏｔ％以下、　Ｓ　：　０．０
０５％以下、Ｎｌ：６．５〜１２．０％、Ａｊｊ　Ｏ，
０１〜０．１０％、及びＮ　：　０．００３５％以下を
含み、さらニＮｂ　：　　０．００５〜０．０６％、　
　Ｖ　：　０．００５〜０．０７％。

及びＣｕ　：　０．０５〜０．５０％のうちから選んだ
少なくとも一種を含有し残余は実質的にＦｅから成る鋼
を通常の熱間圧延で所定の板厚に圧延し、次いでこの熱
延鋼板にへＣ１変態点〜（Ａｃ−ＪＩＲＲＭ点＋２００
℃）の温度範囲に加熱後室温まで冷却する１次焼ならし
処理を施し、さらにこれに（Ａｃｔ変態点−５０℃）〜
（Ａｃ３変態点＋１５０℃）の温度範囲に加熱後室温ま
で冷却する２次焼ならし処理を施し、さらにこれに（Ａ
Ｃ３変態点＋７０°Ｃ）〜（Ａｃ＋変態点−１５０℃）
の温度範囲に加熱後室温まで冷却する焼もどし処理を施
すことを特徴とする溶接部靭性の優れた低温用低降伏比
ニッケル鋼板の製造方法である。

〈作　用〉 この発明の基礎は、６．５〜１２，０％（重量％以下同
じ）の範囲のＮｉを含有する低温用鋼組成のうち、とく
に５ｌｌｉを０．０２〜０．３０％、Ｍｎ量を０．０５
〜０．４％。

Ｎ量を０．００３５％以下に低減することによりて、溶
接部の高靭性が確保されることを知見したところにある
。

まずこの発明における鋼の成分組成の限定理由を説明す
る。

ＣＦ　０．０４〜０．１２％ Ｃは、十分な高張力を得るために有用な元素であるが、
含有量が０．０４％に満たないと強度上ｓＩ。

Ｈｎを増加する必要が生じ、前述したとおり７００〜９
００℃に加熱された部分の靭性が低いという問題があり
、一方０．１２％を超えても靭性をｔｎなうので、０．
０４〜０．１２％の範囲とした。

Ｓｔ　：　０．０２〜０．３０％ Ｓｉは、この発明の特徴の一つであり、それというのは
、Ｓｉの低減は溶接部靭性改善に顕著な効果を示すから
である。しかしながら、０，０２％未満にしても漸進的
効果は認められないので下限を０．０２％とした。一方
０．３％を超えるとかえって靭性の劣化を招くだけでな
く強度が過剰に上昇するため０．３％を上限とした。

Ｍｎ　：　０．０５〜０．４％ Ｍｎも、Ｓｔと同様にこの発明の特徴の一つである。

Ｍｎの低減もＳｌの低減と相まるごとにより溶接部靭性
改善に顕著な効果を示す、しかしながら０．０５％を下
回る低減は漸進的効果を示さないので、下限を０．０５
％とした。　Ｎｏはこの範囲で低減すれば漸進的に溶接
部靭性を改善し、とくに０．３％以下で顕著である。し
かし、一方０．４％を超えると靭性を劣化させるだけで
なく強度を過剰に上昇させるため０．４％を上限とした
。

Ｐ≦０．０１％、Ｓ≦０．００５％ Ｐ、Ｓはいずれも、母材および溶接部の靭性を害するの
で極力低減することが望ましいが、それぞれ０．０１％
以下、ｏ、　ｏｏｓ％以下の範囲で許容できる。

Ｎｌ＋６．５〜１２．０％ Ｎｌは、この発明の低温用鋼には必須の元素で、低温に
おいて高靭性を与える効果を有するが、６．５％未満で
はその効果に乏しく、一方１２％を超えて多量に添加し
てもその効果は飽和に達し、また不経済でもあるので、
６．５〜１２．０％の範囲に限定した。

／Ｖ　：　ｏ、ｏｔ〜０．１０％ Ｍは、脱酸上必要な元素であるが、０．０１％未満では
その効果に乏しく、一方０．１０％を超えると清浄性を
ｔｉなうので、０．０１〜０．１０％の範囲とした。

Ｎ　：　０．００３５％以下 Ｎは本発明の特徴の一つである。Ｎを低減すると、可動
転位が減少しまた島状マルテンサイトが減少するために
靭性は向上する。とくに、Ｎを０、００３５％以下とす
ることにより、ＳｔとＭｎの低減と相まるごとにより、
７００〜９００℃に加熱される熱影響部の靭性を著しく
改善できる。また、１３５０″Ｃ以上に加熱される熱影
響部の靭性も、Ｔｉを添加するのと同等に改善できる。

Ｎｂ　ｊ　　０．００５〜０．０６％、　　Ｖ　：　　
０．００５〜０．０７％Ｎｂおよび■はいずれも、析出
強化により強度を向上させるのに有効に寄与するが、両
者ともｏ、ｏｏｓ％未満では添加効果が少ないのでｏ、
ｏｏｓ％を下限とし、一方Ｎｂは０．０６％、またＶは
０．０７％を超えるとかえって靭性を損なうのでそれぞ
れ上限をＮｂ　：　０．０６％、Ｖ　ｉ　Ｏ，０７％に
限定した。

Ｃｕ　：　０．０５〜０．５０％ Ｃｕは、焼入性向上により強度を改善するのに有用な元
素であるが、０．０５％未満ではその添加効果に乏しく
、一方０．５０％を超えるとかえって靭性をｍなうので
、０．０５〜０．５０％の範囲に限定した。

次に上記の限定成分を有するニッケル鋼の熱処理条件に
ついて説明する。上記限定成分のニッケル鋼を通常の熱
間圧延工程で所定の板厚にした後、Ａｃ３〜（Ａｃｓ＋
　２００°Ｃ）の温度範囲に加熱後室温まで冷却する１
次焼ならし処理を行うのであるが、この加熱温度がＡｃ
ｓ未満では完全なオーステナイト組織にならず、また八
Ｃｓ　＋　２００℃を超えるとオーステナイトが粗大化
し靭性を損なうので、１次焼ならし処理の温度を＾Ｃ８
〜（Ａｃｓ　＋　２００″Ｃ）の範囲に限定した。

次に２次焼ならし処理を行うのであるが、この加熱温度
が（Ａｃｓ　　５０℃）未満では２相域の悪影響を強く
受け、また（＾ｃｓ＋１５０℃）を超えるとオーステナ
イトが粗大化し靭性を損なうので、２次焼ならし処理の
温度を（７１ｃｓ５０℃）〜（ＡＣ１＋１５０℃）の範
囲に限定した。

次に焼戻し処理を行うのであるが、この加熱温度が（Ａ
ｃｔ−１５０°Ｃ）未満では靭性が確保できず、また（
＾ｃ＋＋７ｏ°Ｃ）を超えると強度が低下してしまうの
で、焼戻し処理の温度を（Ａｃ＋１５０℃）〜（Ａｃｔ
　＋７０’Ｃ）の範囲に限定した。

〈実施例〉 表１に示す化学組成になる鋼を通常の熱間圧延工程で１
５ｍ厚まで圧延し、ついで９００°Ｃで１次焼ならし処
理を施し、ついで８００℃で２次焼ならし処理を施し、
ついで５７０℃で焼戻し処理（Ｎ−Ｎ−Ｔ）を施した。

比較のため、表１に示す鋼を通常の熱間圧延工程で１５
ｙｉ厚まで圧延、し、ついで７８０℃で加熱後直ちに水
冷する再加熱焼入れを施し、ついで５７０℃で焼戻し処
理（ＲＱ−Ｔ）を施した。その時の母材強度について調
べた結果を表２に示す０本発明のＮ−Ｎ−Ｔ処理におい
て、低降伏比が得られていることがわかる。

次に表３に示す種々の化学組成になる鋼を、前記と同様
にＮ−Ｎ−Ｔ処理により１０ｍ厚の鋼板とした後、入熱
量１９ｋＪ／ｃｍ、パス数３の条件でオーステナイト系
ワイヤーを用いてサブマージアーク溶接した。そしてＢ
ｏｎｄ部、ｋｌ　Ａ　Ｚ　３　、　５　、　７　ａｓか
らシャルピー１！ｉ撃試験片を採取し実験に供した。

その結果を母材の強度とともに表４に示す。

表４より本発明の組成を満足する綱をＮ−Ｎ−Ｔ処理し
た供試鋼Ｎｌｌ　１−１１は低降伏比が得られ、また比
較鋼に比して十分な溶接部靭性が得られている。特に加
熱温度が７００〜９００℃に達するＨＡＺｌｗｔｓの溶
接部靭性の改善は著しい、これに対して供試鋼Ｎ［１１
２〜１７（比較ｔＳ＞のように本発明鋼の基本成分のう
ち例えＣ，Ｐ、　　Ｓ、　Ｎｌ、　Ａｆを満足しても残
りのＳＬ、　Ｍｎ、　Ｎのうちいずれか一つでも満足で
きないと、十分な溶接部靭性は確保できず、また供試鋼
１８（比較鋼）のようにＴｉを添加すると１０００〜１
２００℃に昇温するＨＡＺ３ｍにおいて十分な溶接部靭
性が確保できないことがわかる。

〈発明の効果〉 かくしてこの発明によれば、降伏比が低く、溶接部靭性
に優れた低温用鋼を容易に得ることができ有利である。

特許出願人　　　川崎製鉄株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　重量％にて、Ｃ：０．０４〜０．１２％、Ｓｉ：０．
   ０２〜０．３０％、Ｍｎ：０．０５〜０．４％、Ｐ：０
   ．０１％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｎｉ：６．５〜
   １２．０％、Ａｌ：０．０１〜０．１０％、及びＮ：０
   ．００３５％以下を含み、さらにＮｂ：０．００５〜０
   ．０６％、Ｖ：０．００５〜０．０７％、及びＣｕ：０
   ．０５〜０．５０％のうちから選んだ少なくとも一種を
   含有し残余は実質的にＦｅから成る鋼を通常の熱間圧延
   で所定の板厚に圧延し、次いでこの熱延鋼板にＡｃ＿３
   変態点〜（Ａｃ＿３変態点＋２００℃）の温度範囲に加
   熱後室温まで冷却する１次焼ならし処理を施し、さらに
   これに（Ａｃ＿３変態点−５０℃）〜（Ａｃ＿３変態点
   ＋１５０℃）の温度範囲に加熱後室温まで冷却する２次
   焼ならし処理を施し、さらにこれに（Ａｃ＿１変態点＋
   ７０℃）〜（Ａｃ＿１変態点−１５０℃）の温度範囲に
   加熱後室温まで冷却する焼もどし処理を施すことを特徴
   とする溶接部靭性の優れた低温用低降伏比ニッケル鋼板
   の製造方法。