JPS6013419B2 - Z方向の耐割れ性を向上させた構造用鋼 - Google Patents

Z方向の耐割れ性を向上させた構造用鋼

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JPS6013419B2
JPS6013419B2 JP54131767A JP13176779A JPS6013419B2 JP S6013419 B2 JPS6013419 B2 JP S6013419B2 JP 54131767 A JP54131767 A JP 54131767A JP 13176779 A JP13176779 A JP 13176779A JP S6013419 B2 JPS6013419 B2 JP S6013419B2
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清之助 矢野
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐ラメラーテア性又は耐水素誘起割れ性など
、Z方向の耐割れ性を向上させた構造用鋼を提供するも
のである。
海洋構造物のノード部では、Z方向(板偉方向を意味す
、以下Z方向と云う)に荷重が働き、ラメラーテアが発
生しやすい。
また、日2Sを含むサワーガス環境では、板厚に平行な
水素誘起割れが発生しやすい。これらの割れをなくすた
めに、従釆、S%を0.006〜0.010%程度まで
下げ、REMO.005〜0.10%又はCao.00
07〜0.005%を添加することが、公知の技術とし
ておこなわれていた。しかるに、従来公知の技術では、
REMやCaを多量に添加するために、MnSなどのA
系介在物は減少するが、他方、大型のB系介在物が増加
し、特に鋼塊底部や、蓮銭片の表層近くに、これらの介
在物が局所的に集まり、超音波欠陥の原因となり、かえ
ってラメラーテアや水素譲起割れを助長し、これらのZ
方向の割れの解決策にならないことが多い。
就中、水素割れの場合、近年特に問題になり工業的解決
の急がれている低PH酸性環境下のラインパイプの水素
割れはA系のみかB系介在物から起ることが研究の結果
明らかにされたのでこの問題の解決のためにA系介在物
のみならずB系介在物をC系に変える技術が要求されて
きた。本発明は、これらの従来技術の欠点を根本的に改
善しようとするもので、第1表にその骨子を示すごとく
基本的には、先づSを0.0020%以下と、従来考え
られない程下げ、極低S鋼とし、また、酸素量も、従来
になく極度に下げ、0.0035%以下とし、これに極
微量のREM(0.0003〜0.002%)と、複合
的にCaを0.0010〜0.0070%添加すること
により、従来より、Z方向の耐割れ性が著しくすぐれた
鋼材を提供しようとするものである。
第1表次に、本発明の成分組成を限定した理由を説明す
る。
Cは構造用鋼として必要な強度を安価に付与できる成分
として含有させるが、CO.02%未満では強度不足と
なり、他方CO.20%超では、級性・溶接性が劣化す
るため、C%を0.02〜0.20%に限定した。
Si、Mnは、脱酸用元素として重要なものであり、ま
た、強度・級性を確保するためにも必要な成分であるが
、Sio.01%禾満では脱酸不充分でかつ籾性不良の
ため、Sio.01%以上が必要であり、他方Sil.
0%超では、靭性劣化を招くほか、有害な介在物が増す
ため、Sil.0%以下と限定した。
Mnは、SをMnSとして固定するため重要な元素であ
るが、Mn%についても、0.3%未満及び2.0%超
では、轍性不足等特性劣化を招くので、Nh%を0.3
〜2.0%と限定した。Sの含有量は、本発明では0.
0020%以下と特に低く限定しているが、ラメラ−テ
アや水素誘起割れの起点の一つとなるA系介在物の硫化
物を出来るだけ減らすため、S%を、特に極低S量に限
定した。
(特に望ましくはSO.0015%以下が良い。)Pの
含有量を、0.020%以下と、低含有域に限定した理
由は次の通りである。ラメラーテアや水素誘起割れは、
硫化物の所から−旦発生した後、伝播する過程でPの含
有量の高い組織の所を伝播してゆくことが発見され、し
かもこのようなPの偏析部分は、Pの含有量を0.02
0%以下に限定すると著しく減少することが判ったので
鋼中P%を0.020%以下とした。酸素については、
ラメラーテアや水素誘起割れの発生点が、酸化物系介在
物に起因することがあり、したがってこれらの割れの発
生をなくするには酸素を0.0035%以下にすること
が効果的である。
さらに他の理由は、REM及びCaの添加に当り、真空
脱ガス等により溶鋼中の酸素を下げておくことにより、
REMやCaの酸化物を含む介在物の形成を防ぎ、これ
により鋼塊底部や蓮銭片表層部に発生しやすいB系介在
物をなくし、またREM、Caの作用を特に著しく効果
あらしめるためであり、そのため酸素含有量を特に低く
0.0035%以下と限定した。Alsolo.15%
以下含有させるのは、脱酸のほか所要の靭性を確保する
ためである。次に、Cao.0010〜0.0070%
、REMO.0003〜0.002%の複合的添加は、
本発明にとって重要な点である。
比較的多量と考えられる0.0010〜0.0070%
のCaを徴量のREMと共に添加するのは、耐ラメラー
テア性や耐水素誘起割れ性を向上させるためであり、C
ao.0010%未満では、このような特性を向上させ
る効果が不充分であり、逆にCaが0.0070%を超
えると、かえってクラスター状介在物の増加を招くため
、上記のようなZ方向の耐割れ性が劣化するので、Ca
%を0.0010〜0.0070%に限定した。特に好
ましくは、Ca%は0.0020〜0.0060%であ
る。次に、REMO.0003〜0.002%を上記C
aと共に複合的に添加する理由は、上記のように比較的
多量のCaを単独に添加する時に発生しやすいクラスタ
ー状のB系介在物をなくすためである。これにより、耐
ラメラーテア性や耐水素議起割れ性が、鋼魂や蓮銭片の
し、かなる部分においても、著しく向上した構造用鋼が
得られる。REMが0.0003%未満であると、上記
のような、多量のCaを添加するとき鋼塊底部や蓮銭片
表面部において、耐ラメラーテァ性や耐水素誘起割れ性
がかえって劣化することがあるが、REMを0.000
3〜0.002%添加することにより、このような劣化
が解消し、著しくすぐれた特性が得られる。ただしRE
M含有量が0.002%を超えると、かえって上記のよ
うなCaとREMの複合効果がなくなり、鋼塊底部や蓮
銭片表層部で、耐ラメラーテア性や耐水素誘起割れ性が
、再び劣化する傾向が現れる。このことが、REM含有
量の上限を限定した理由である。以上のような範囲のC
aとREMの複合添加により、従釆のサワー環境(pH
5.2)よりも、さらに厳しい環境である舟3.5〜4
においても、全く水素誘起割れを生じない鋼が鋼塊内の
位直によらず得られるのである。
Ca及びREMの適正な含有範囲を、より明確に示すた
め、実験のデータ一を第1図に示した。第1図の実験で
は、第2表に示すNO.1〜15の各成分の鋼に対し、
図示の含有量のCa及びREMを含有させ、鋼魂のボト
ム片を2仇剛‘こ圧延した鋼板を試料として、人工海水
+舷S75%十C0225%、PH4.0の環境で96
時間浸濃試験をおこなった。本発明の範囲では、水素誘
起割れが生じないことが第1図から明らかである。第
2 表 (化学成分 wt %) 特許請求の範囲第2項においては、特許請求の範第1項
の成分の外にさらにTio.15%以下、Nbo.1%
以下、VO.1%以下、Cuo.7%以下、Nio.3
%以下、Crlo%以下、Mol.0%以下、BO.0
05%以下の群より選ばれた元素を1種又は2種以上を
含有させる必要がある。
これらの元素は何れも構造用鋼として、強度、靭性、溶
接性を確保する他、Z方向の耐水素割れ性をさらに向上
するために添加されるものである。以下に各元素ごとに
その添加理由及び成分限定理由を述べる。
まずTi添加の目的は鋼を細粒化することによって耐ラ
メラーテア性と耐水素割れ抵抗及び強度・鋤性、溶接性
を向上させることにある。
0.15%超の添加ではTICの粗大な析出を起し、か
えって水素誘起割れ抵抗を低下させるのでその上限を0
.15%とした。
次にNb添加の目的もTiと同様鋼を細粒化することに
よって耐ラメラーテア性と耐水素割れ抵抗及び強度・靭
性、溶接性を向上させることにある。
0.1%超の添加ではNKの粗大な析出を起しかえって
水素誘起割れ抵抗を低下させるのでその上限を0.1%
とした。
又Vも先に述べたTi、Nbと同様に鋼を紬粒化するこ
とによって耐ラメラーテア性と耐水素割れ抵抗及び強度
・級I性、溶接性を向上させるために添加する元素であ
る。
0.1%超の添加ではV4C3の粗大な析出を起し、か
えって水素議起割れ抵抗を低下させるのでその上限を0
.1%とした。
さらにCu‘ま耐ラメラーテア性と耐水素割れ抵抗を高
めるため添加する。その機構は鋼中に侵入し、耐ラメラ
ーテア性、耐水素割れ抵抗を下げる拡散性水素量を腐食
皮膜の形成によって低下させることになる。形成される
皮膜にはCuが濃縮された皮膜が形成されることが解っ
ている。上限を0.7%にした理由は、0.7%超では
通常の製造工程において、赤熱脆性を起すからである。
又Niは耐ラメラーテア性と耐水素割れ抵抗をCuと同
様の機構によって高め、強度・鞭性も高めるために添加
する。
Ni添加量は多いほど耐ラメラーテア性を向上させるこ
とが出来るが「構造用鋼としてコストを考えて添加量と
しては3%以下の添加が妥当である。又Crについても
耐ラメラーテア性と耐水素割れ抵抗及び強度4靭性をN
iと同様の機構により向上させるために添加する。
Cr添加量は多いほど耐ラメラーテア性を向上させるこ
とが出来るが、構造用鋼としてコスト的には10%以下
の添加が妥当である。Moについては組織の均一化によ
って耐ラメラーテア性と耐水素割れ性を向上させるため
に添加する。
即ちMo添加によって変態時のオーステナィトからフェ
ライトの析出が粒界から粒内に針状に進むために組織の
単位が小さくなり、未変態オーステナイトが小さく分断
されるため、バンド組織の形成がなく組織の均一化が図
れる。ところがMoを1.0%超添加すると前記禾変態
部がマルテンサィトとなるため、侵入水素により割れを
容易に起す。したがってMoの上限を1%とした。最後
にBは、組織の織粒化により耐ラメラーテア性と耐水素
割れ抵抗の向上及び強度・轍性の向上を図るものである
。即ち冷却過程におけるBNの粒内析出は変態時のオー
ステナィトからフェライトの析出、成長を防ぎ、粒の細
粒化にとって有益である。B添加量が0.005%超に
なると〜 BNの粒内析出が起らずオーステナイト粒界
析出が起こり「フェライト粒の析出「成長を妨げる効果
がなくなる。したがってBの上限0.005%とした。
以上各元素ごとにその添加理由及び限定理由について述
べたが、要はTi〜Nb「 V「 Cu、NLCr、M
o、Bの各元素は、耐ラメラーテア性と耐水素割れ抵抗
及び強度・級性を、紐緒筋紬粒化、侵入水素制御、組織
の均一化等の機構により向上させる目的で添加する元素
である。なお本発明の鋼は通常の製鋼、普通造塊或いは
連続鋳造等の手段により銭塊としたのち通常の圧延工程
を経て、所望の寸法、形状の鋼材とすることができる。
本発明の効果を、さらに詳細に説明するため、以下に実
施例を示す。
実施例 1 第3表の成分の鋼について、鋼塊ボトムより採取した鋼
板について、第5表の環境で、水素誘起割れ試験をおこ
ない、第4表に示す結果を得た。
第3表(化学成分 wt多 ) 第 4 表 註:上記数字は割れ長さ総長(3断面の平均値:物/2
1.5×20のぞ)を示す。
第 5表 実施例 2 第6表の成分の鋼板(板厚32側)について、耐ラメラ
ーテア性の試験としてZ方向(板厚方向)の引張試験を
おこない、Z方向の絞り値(RAZ値)を求め、それを
第7表に示した。
本発明鋼では、すぐれた結果が得られている。第 6表 (化学成分 wt % ) 第7表
【図面の簡単な説明】
第1図は、水素誘起割れとCa、REMの含有量の関係
を示す図である。 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 C0.02〜0.20%、Si0.01〜1.0%
    、Mn0.3〜2.0%、S0.0020%以下、P0
    .020%以下、酸素0.0035%以下、Alsol
    0.15%以下、Ca0.0010〜0.0070%、
    REM0.0003〜0.002%を含有し、残部が鉄
    及び不可避的不純物より成るZ方向の耐割れ性を向上さ
    せた構造用鋼。 2 C0.02〜0.20%、Si0.01〜1.0%
    、Mn0.3〜2.0%、S0.0020%以下、P0
    .020%以下、酸素0.0035%以下、Alsol
    0.15%以下、Ca0.0010〜0.0070%、
    REM0.0003〜0.002%を含有し、これに加
    えて、Ti0.15%以下、Nb0.1%以下、V0.
    1%以下、Cu0.7%以下、Ni3.0%以下、Cr
    10%以下、Mo1.0%以下、B0.005%以下の
    群より選ばれた元素を1種又は2種以上含有させ、残部
    鉄及び不可避的不純物より成るZ方向の耐割れ性を向上
    させた構造用鋼。
JP54131767A 1979-10-15 1979-10-15 Z方向の耐割れ性を向上させた構造用鋼 Expired JPS6013419B2 (ja)

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