JPH0535209B2

JPH0535209B2 -

Info

Publication number: JPH0535209B2
Application number: JP28149586A
Authority: JP
Inventors: Kensaburo Takizawa; Haruo Kaji; Masato Shimizu; Mitsuru Ikeda
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-11-26
Filing date: 1986-11-26
Publication date: 1993-05-26
Also published as: JPS63134647A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は耐水素誘起割れ性に優れた高強度鋼板
に関し、さらに詳しくは、ラインパイプ、圧力容
器、タンク等に使用される引張強さ50〜80Kgｆ／
mm²の耐水素誘起割れ性に優れた鋼板に関する。［従来技術］近年、湿潤硫化水素雰囲気で使用される機器、
例えば、硫化水素を含む原油や天然ガスを輸送す
るラインパイプや石油精製装置等において、所
謂、水素誘起割れに起因する事故が少なくなく、
耐水素誘起割れ性に優れた鋼板が切望されてい
る。この水素誘起割れは、鋼の腐蝕により発生した
水素が原子状態で鋼中に侵入、拡散し、介在物と
地鉄との界面で集積、分子化することにより生じ
る水素ガスの圧力によつて発生し、これが鋼中の
偏析部に生じるバンド状の硬化組織等に沿つて伝
播するといわれている。従つて、耐水素誘起割れ性対策としては、現
状、 (1) 鋼中への水素の侵入、拡散の抑制。 (2) 介在物、特に、先端の切欠効果の大きいＡ系
介在物の低減と形態制御。 (3) 偏析の低減、硬化組織の生成抑制。等の方法がとられている。そして、(1)については、例えば、特開昭50−
097515号公報に記載されているように、Cuの添
加により防蝕被膜を形成させる方法があるが、PH
＝３のような厳しい環境下においてはその効果が
なく、水素誘起割れの発生を抑えることができ
ず、(2)については、特開昭51−114318号公報に示
されている硫化物の形状、数を規制する方法、特
開昭55−128536号公報、特開昭54−031020号公報
等のCa、REMによりＡ系介在物を形態制御する
方法があるが、鋼板の強度水準が高くなり、環境
が厳しくなると、水素誘起割れの発生を完全に防
止することは困難であり、(3)については、特開昭
52−111815号公報に記載してあるようにＰ含有量
を0.006wt％以下と極端に下げる方法があるが、
コストの点で問題があり、また、特開昭57−
073162号公報に記載してあるように硬化組織部の
硬さHv≦350とする方法があるが、PHの低い厳し
い環境下で高強度の鋼の水素誘起割れの発生を皆
無とすることは困難である。［発明が解決しようとする問題点］本発明は上記に説明したような従来における耐
水素誘起割れに対する鋼板の種々の問題点に鑑
み、本発明者が鋭意研究を行なつた結果、従来法
を単独に或いは単に組み合わせて用いるだけで
は、PH＝３という厳しい環境下において水素誘起
割れの発生を完全に抑えることは困難であり、ま
た、可能な場合には工業製品の生産性、製造コス
トの点で充分なものとはいえないのが実状であ
り、さらに、本発明者は水素誘起割れの問題を解
決すべく化学成分と介在物長さおよび偏析部硬さ
制御の組み合わせによる耐水素誘起割れ性に優れ
た鋼板を開発して出願中であるが、この研究を推
進した結果、鋼の組織を略均一なアシキユラーフ
エライト組織とすることにより、鋼の耐水素誘起
割れ性が一層改善されることを見出だし、即ち、
鋼組織をアシキユラーフエライト組織とし、偏析
部硬さと介在物長さの制御を組み合わせることに
より、PH＝３という環境下においても水素誘起割
れの発生することのない、耐水素誘起割れ性に優
れた高強度鋼板を開発したのである。［問題点を解決するための手段］本発明に係る耐水素誘起割れ性に優れた高強度
鋼板は、１ C0.01〜0.06wt％、Si0.02〜0.60wt％、 Mn1.30〜2.50wt％、P0.020wt％以下、 S0.010wt％以下、Nb0.010〜0.150wt％、 Al0.005〜0.060wt％を含有し、残部Feおよび不可避不純物からな
り、かつ、その組織が略均一なアシキユラーフ
エライト組織を有し、さらに、偏析部のビツカ
ース硬さと、硬さ測定部における面積10mm²中の
長さ10μ以上のＡ系介在物の総長さＡ（μ）、同
じくＢ系介在物の総長さＢ（μ）との関係が下
記の式を満足することを特徴とする耐水素誘起
割れ性に優れた高強度鋼板。 Hv≦300−４／10×（Ａ＋Ｂ／２）を第１の発明とし、２ C0.01〜0.06wt％、Si0.02〜0.60wt％、 Mn1.30〜2.50wt％、P0.020wt％以下、 S0.010wt％以下、Nb0.010〜0.150wt％、 Al0.005〜0.060wt％を含有し、かつ、 V0.005〜0.150wt％、 Ti0.005〜0.150wt％、 Cu0.05〜0.50wt％、Cr0.05〜0.50wt％、 Mo0.05〜0.50wt％、Ni0.05〜1.00wt％、 B0.0003〜0.0030wt％のうちから選んだ１種または２種以上を含有し、残部Feおよび不可避不純物からな
り、かつ、その組織が略均一なアシキユラーフ
エライト組織を有し、さらに、偏析部のビツカ
ース硬さと、硬さ測定部における面積10mm²中の
長さ10μ以上のＡ系介在物の総長さＡ（μ）、同
じくＢ系介在物の総長さＢ（μ）との関係が下
記の式を満足することを特徴とする耐水素誘起
割れ性に優れた高強度鋼板。 Hv≦300−４／10×（Ａ＋Ｂ／２）を第２の発明とし、３ C0.01〜0.06wt％、Si0.02〜0.60wt％、 Mn1.30〜2.50wt％、P0.020wt％以下、 S0.010wt％以下、Nb0.010〜0.150wt％、 Al0.005〜0.060wt％を含有し、かつ、 Ca0.0005〜0.0050wt％、 REM0.001〜0.030wt％のうちの１種または２種を含有し、残部Feおよび不可避不純物からな
り、かつ、その組織が略均一なアシキユラーフ
エライト組織を有し、さらに、偏析部のビツカ
ース硬さと、硬さ測定部における面積10mm²中の
長さ10μ以上のＡ系介在物の総長さＡ（μ）、同
じくＢ系介在物の総長さＢ（μ）との関係が下
記の式を満足することを特徴とする耐水素誘起
割れ性に優れた高強度鋼板。 Hv≦300−４／10×（Ａ＋Ｂ／２）を第３の発明とし、４ C0.01〜0.06wt％、Si0.02〜0.60wt％、 Mn1.30〜2.50wt％、P0.020wt％以下、 S0.010wt％以下、Nb0.010〜0.150wt％、 Al0.005〜0.060wt％を含有し、かつ、 V0.005〜0.150wt％、 Ti0.005〜0.150wt％、 Cu0.05〜0.50wt％、Cr0.05〜0.50wt％、 Mo0.05〜0.50wt％、Ni0.05〜1.00wt％、 B0.0003〜0.0030wt％のうちから選んだ１種または２種以上を含有し、さらに、 Ca0.0005〜0.0050wt％、 REM0.001〜0.030wt％の１種または２種を含有し、残部Feおよび不可避不純物からな
り、かつ、その組織が略均一のアシキユラーフ
エライト組織を有し、さらに、偏析部のビツカ
ース硬さと、硬さ測定部における面積10mm²中の
長さ10μ以上のＡ系介在物の総長さＡ（μ）、同
じくＢ系介在物の総長さＢ（μ）との関係が下
記の式を満足することを特徴とする耐水素誘起
割れ性に優れた高強度鋼板。 Hv≦300−４／10×（Ａ＋Ｂ／２）を第４の発明とする４つの発明よりなるもので
ある。本発明に係る耐水素誘起割れ性に優れた高強度
鋼板について以下詳細に説明する。先ず、本発明に係る耐水素誘起割れ性に優れた
高強度鋼板の含有成分と成分割合および硬度と介
在物との関係について説明する。Ｃは強度を確保するためには含有量は0.01wt％
以上を必要とし、また、0.06wt％を越えて含有さ
れると目的とするアシキユラーフエライト組織が
得られない。よつて、Ｃ含有量は0.01〜0.06wt％
とする。 Siは脱酸に必要な元素であり、そのためには含
有量は0.02wt％以上を必要とし、また、多量に含
有されると靱性を劣化させる。よつて、Si含有量
は0.02〜0.60wt％とする。 Mnは強度確保およびアシキユラーフエライト
組織を得るために必要な元素であり、含有量が
1.30wt％未満ではこの効果は少なく、また、
2.50wt％を越えて含有されると溶接性が損なわれ
る。よつて、Mn含有量は1.30〜2.50wt％とする。Ｐは本来鋼の偏析部の硬さを上昇し、耐水素誘
起割れ性を劣化させるので好ましくないが、偏析
部の硬さと介在物長さとの関係が所定の条件を満
足する限りにおいては、特に、Ｐの規制は不要で
ある。しかし、溶接部の靱性の点からＰ含有量は
0.020wt％とする。ＳはＡ系介在物を形成し、耐水素誘起割れ性を
害する元素であり好ましくなく、偏析部の硬さと
介在物長さの関係が所定の条件を満足する限りに
おいては、特に、Ｓを規制する必要はないが、靱
性の点からＳ含有量は0.010wt％以下とする。 Nbは強度確保およびアシキユラーフエライト
組織を得るために必要な元素であり、含有量が
0.010wt％未満ではこの効果に乏しく、また、
0.150wt％を越えて含有されると溶接部の靱性を
劣化させる。よつて、Nb含有量は0.010〜
0.150wt％とする。 Alは脱酸元素として含有量は0.005wt％以上必
要であり、多量の含有は靱性の劣化を招来するの
で上限を0.060wt％に規制する。よつて、Al含有
量は0.005〜0.060wt％とする。Ｖ、Ti、Cu、Cr、Mo、Ni、Ｂは強度向上の
ために選択的に含有させるのである。Ｖ、Tiは含有量が0.005wt％未満では強度向上
に効果が少なく、また、0.150wt％を越えて含有
されると溶接部の靱性を劣化させる。よつて、
Ｖ、Tiの含有量は0.005〜0.150wt％とする。 Cuは含有量が0.05wt％未満では強度向上に効
果が少なく、また、0.50wt％を越えて含有される
と熱間加工性を劣化させる。よつて、Cu含有量
は0.05〜0.50wt％とする。 Cr、Moは含有量が0.05wt％未満では強度向上
に効厚果が少なく、また、0.50wt％を越えて含有
されると溶接性を劣化させる。よつて、Cr、Mo
含有量は0.05〜0.50wt％とする。 Niは含有量が0.05wt％未満では強度上昇に効
果は少なく、また、1.00wt％を越えて含有される
と効果は飽和してしまい、かつ、経済性を損な
う。よつて、Ni含有量は0.05〜1.00wt％とする。Ｂは強度を上昇させるためには0.0003wt％以上
の含有量が必要であり、また、0.0030wt％を越え
て含有されると靱性が劣化する。よつて、Ｂ含有
量は0.0003〜0.0030wt％とする。 Caは硫化物経介在物の球状化に効果のある元
素であり、含有量が0.0005wt％未満ではこの効果
は少なく、また、0.0050wt％を越えて含有される
と靱性を劣化させる。よつて、Ca含有量は0.0005
〜0.0050wt％とする。 REMはCaと同様に硫化物系介在物の球状化に
効果のある元素であり、含有量は0.001wt％以上
を必要とし、また、0.030wt％を越えて含有され
ると靱性を劣化させる。よつて、REM含有量は
0.001〜0.030wt％とする。略均一なアシキユラーフエライト組織は、上記
したように、水素誘起割れは湿潤硫化水素雰囲気
中での鋼の腐蝕により発生した水素が鋼中に侵入
し、介在物と地鉄との界面で分子化することによ
り生じる水素ガスの圧力に地鉄が耐えきれない時
に発生するといわれている。通常、鋼板に存在す
る偏析部はこの割れ発生の抵抗力が小さく、水素
誘起割れが発生し易い。しかしながら、偏析部の
硬さ、介在物長さとの関係で決定される臨界値以
下に制御することにより水素誘起割れの発生を完
全に防止できることを見出だし、さらに、研究を
進めて鋼の組織を略均一なアシキユラーフエライ
ト組織とすることにより、偏析部の水素誘起割れ
防止の臨界硬さが大幅に増大することを見出だし
たのである。この理由はアシキユラーフエライト
組織の有する高靱性に関係しているものと考えら
れる。次ぎに、偏析部の硬さと介在物長さの関係を説
明すると、アシキユラーフエライト鋼において
は、水素誘起割れの発生は、偏析部のビツカース
硬さと硬さ測定部における面積10mm²中の長さ10μ
以上のＡ系介在物の総長さＡ（μ）、同じくＢ系介
在物の総長さＢ（μ）により制限されるものであ
り、即ち、第１図に示すように、偏析部の硬さと
介在物長さの異なる鋼板を用い、PH３の条件で
96時間の水素誘起割れ試験を行なつた結果、偏析
部の硬さがHv＞300であれば、長さ10μ以上のＡ
系およびＢ系介在物が無くても水素誘起割れは発
生する。また、偏析部の硬さがHv≦300の場合、
長さ10μ以上のＡ系およびＢ系介在物の総長さＡ
およびＢと偏析部のビツカース硬さHvの関係が、 Hv≦300−４／10（Ａ＋Ｂ／２）を満足する場合、水素誘起割れは発生しないが、
この条件を満足しない場合には水素誘起割れが発
生するのである。この場合、介在物として長さ10μ未満のものを
省いた理由は、このような小さい介在物は地鉄と
の界面の面積が小さく、また、介在物先端の尖鋭
度も小さく水素誘起割れに大きな影響を与えない
からである。また、Ｂ系介在物の総長さの係数を
Ａ係介在物の総長さの係数の1/2としたのは、Ａ
系介在物と同じ係数とした場合、偏析部硬さと介
在物長さの関係で水素誘起割れ発生の有無を良好
に整理できないのに対し、この係数を1/2とする
と第２図に示すように、この両者の関係によつて
水素誘起割れの発生を制御できるからである。
（第２図において、１は本発明に係る耐水素誘起
割れ性に優れた高強度鋼板のアシキユラーフエラ
イトの水素誘起割れ発生限界線、２は従来のフエ
ライトパーライトの水素誘起割れ発生限界線を示
す。）また、偏析部とは鋼板の中央部またはその
近傍に位置する凝固時の成分偏析部のことであ
る。そして、水素誘起割れの発生が、偏析部の硬さ
とその位置における介在物の総長さによつて制限
される理由は未だ解明されていないが、介在物と
地鉄との界面の面積、界面先端の尖鋭度、水素ガ
スの圧力の大きさ、介在物の周囲の地鉄の水素脆
化の程度に関係しているものと考えられる。［実施例］本発明に係る耐水素誘起割れ性に優れた高強度
鋼板の実施例を説明する。実施例第１表に示す含有成分および成分割合の鋼を溶
製後、連続鋳造法または造塊法により鋳造した後
熱間圧延によつて供試鋼板を製造した。各供試鋼板の偏析部の硬さをビツカース硬度計
（荷重100ｇ）で測定すると共に、その部分におけ
る面積10mm²中の長さ10μ以上のＡ系介在文および
Ｂ系介在物の総長さを光学顕微鏡を用いて倍率
400倍で測定た。この測定に用いた供試鋼板は、以下説明する水
素誘起割れ試験供試鋼板と同じ位置から採取し
た。測定結果を第２表に示す。耐水素誘起割れ性の評価は、NACE Standard
TM−02−84に準じて行なつた。ただし、試験に
用いた溶液は、H₂Ｓで飽和した人工海水（所謂、
BP溶液、PH＝５）と５％NaCl＋0.5％酢酸水溶
液（所謂、NACE溶液、PH＝３）の２種類であ
る。各供試鋼板より採取した試験片を無負荷状態で
上記溶液に96時間浸漬した後、断面検鏡により水
素誘起割れの有無を判定した。上記水素誘起割れ試験に供した試験片は、最も
偏析の大きいと考えられる位置から、第３図に示
すように採取した。試験片の形状および断面検鏡
位置を第４図に示す。試験片のサイズは、ｔ×
20w×100lmmである。また、試験片の厚さは鋼板
の表離両面を各１mmずつ切削した。各供試鋼板より各試験溶液当り３個の試験片を
採取し、何れの試験片においても水素誘起割れの
発生が認められない場合のみ、水素誘起割れの発
生無しと判定した。試験結果を第２表に示す。この第２表から明らかなように、本発明に係る
耐水素誘起割れ性に優れた鋼板においては、PH＝
５のBP溶液においては勿論のこと、PH＝３の
MACE溶液においても水素誘起割れは全く発生
していない。また、本発明に係る耐水素誘起割れ性に優れた
鋼板の要件を満足していない鋼板においては何れ
も水素誘起割れが発生している。なお、第１図ａは本発明に係る耐水素誘起割れ
性に優れた高強度鋼板（第１表の鋼１）および第
１図ｂは比較鋼（第１表の鋼８）の金属組織を示
す顕微鏡写真を示す。

【表】

【表】 ○：水素誘起割れ無し。×：水素誘起割れ発生。
［発明の効果］以上説明したように、本発明に係る耐水素誘起
割れ性に優れた高強度鋼板は上貴の構成であるか
ら、PH３のような厳しい環境下においても水素
誘起割れは全く発生することがない優れた耐水素
誘起割れ性を有する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明に係る耐水素誘起割れ性に優
れた高強度鋼板の金属組織を示す顕微鏡写真、第
１図ｂは比較鋼の金属組織を示す顕微鏡写真、第
２図は水素誘起割れ発生におよぼす鋼板偏析部の
硬さと介在物長さの関係を示す図、第３図は水素
誘起割れ試験片の採取位置を示す斜視図、第４図
は水素誘起割れ試験片の形状と断面検鏡位置を示
す斜視図である。

Claims

【特許請求の範囲】１ C0.01〜0.06wt％、Si0.02〜0.60wt％、 Mn1.30〜2.50wt％、P0.020wt％以下、 S0.010wt％以下、Nb0.010〜0.150wt％、 Al0.005〜0.060wt％を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなり、
かつ、その組織が略均一なアシキユラーフエライ
ト組織を有し、さらに、偏析部のビツカース硬さ
と、硬さ測定部における面積10mm²中の長さ10μ以
上のＡ系介在物の総長さＡ（μ）、同じくＢ系介在
物の総長さＢ（μ）との関係が下記の式を満足す
ることを特徴とする耐水素誘起割れ性に優れた高
強度鋼板。 Hv≦300−４／10×（Ａ＋Ｂ／２）２ C0.01〜0.06wt％、Si0.02〜0.60wt％、 Mn1.30〜2.50wt％、P0.020wt％以下、 S0.010wt％以下、Nb0.010〜0.150wt％、 Al0.005〜0.060wt％を含有し、かつ、 V0.005〜0.150wt％、 Ti0.005〜0.150wt％、 Cu0.05〜0.50wt％、Cr0.05〜0.50wt％、 Mo0.05〜0.50wt％、Ni0.05〜1.00wt％、 B0.0003〜0.0030wt％のうちから選んだ１種または２種以上を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなり、
かつ、その組織が略均一なアシキユラーフエライ
ト組織を有し、さらに、偏析部のビツカース硬さ
と、硬さ測定部における面積10mm²中の長さ10μ以
上のＡ系介在物の総長さＡ（μ）、同じくＢ系介在
物の総長さＢ（μ）との関係が下記の式を満足す
ることを特徴とする耐水素誘起割れ性に優れた高
強度鋼板。 Hv≦300−４／10×（Ａ＋Ｂ／２）３ C0.01〜0.06wt％、Si0.02〜0.60wt％、 Mn1.30〜2.50wt％、P0.020wt％以下、 S0.010wt％以下、Nb0.010〜0.150wt％、 Al0.005〜0.060wt％を含有し、かつ、 Ca0.0005〜0.0050wt％、 REM0.001〜0.030wt％のうちの１種または２種を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなり、
かつ、その組織が略均一なアシキユラーフエライ
ト組織を有し、さらに、偏析部のビツカース硬さ
と、硬さ測定部における面積10mm²中の長さ10μ以
上のＡ系介在物の総長さＡ（μ）、同じくＢ系介在
物の総長さＢ（μ）との関係が下記の式を満足す
ることを特徴とする耐水素誘起割れ性に優れた高
強度鋼板。 Hv≦300−４／10×（Ａ＋Ｂ／２）４ C0.01〜0.06wt％、Si0.02〜0.60wt％、 Mn1.30〜2.50wt％、P0.020wt％以下、 S0.010wt％以下、Nb0.010〜0.150wt％、 Al0.005〜0.060wt％を含有し、かつ、 V0.005〜0.150wt％、 Ti0.005〜0.150wt％、 Cu0.05〜0.50wt％、Cr0.05〜0.50wt％、 Mo0.05〜0.50wt％、Ni0.05〜1.00wt％、 B0.0003〜0.0030wt％のうちから選んだ１種または２種以上を含有し、さらに、 Ca0.0005〜0.0050wt％、 REM0.001〜0.030wt％の１種または２種を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなり、
かつ、その組織が略均一のアシキユラーフエライ
ト組織を有し、さらに、偏析部のビツカース硬さ
と、硬さ測定部における面積10mm²中の長さ10μ以
上のＡ系介在物の総長さＡ（μ）、同じくＢ系介在
物の総長さＢ（μ）との関係が下記の式を満足す
ることを特徴とする耐水素誘起割れ性に優れた高
強度鋼板。 Hv≦300−４／10×（Ａ＋Ｂ／２）