JPS6070165A - 気体貯蔵シリンダ用低合金鋼 - 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】 本発明は、気体貯蔵シリンダ（ガスボンベ）及びそれを
製造する為の鋼に関するものであり、特には現在使用さ
れている気体貯蔵シリンダを上回る改善されたシリンダ
効率、最大引張強度、破壊靭性及び耐火性を示す新規な
気体貯蔵シリンダに関する。

発明の背景 酸素、窒素及びアルゴンのような気体は、多くの方法で
使用地点に送給される。こうした気体の使用が金属切断
、溶接、プランケティング或いは金属加工作業における
ような一度に比較的少量のガスしか必要としない時、気
体は代表的に気体貯蔵シリンダに入れて使用地点に送ら
れそしてそこで保管される。

今日米国において使用されている大半のシリンダは、米
国運輸省仕様３ＡＡに従って作製されており、これは気
体貯蔵シリンダがＤＯＴ４１３０Ｘ鋼を含め指定された
鋼種から作製されることを要求している。この仕様３Ａ
Ａに従うシリンダは安全と考えられそして許容された引
張強度において良好な破壊靭性を示す。

輸送コストの増大に伴い、改善された気体貯蔵シリンダ
に対する必要性が生じている。特に、仕様３ＡＡよりも
はるかに良好なシリンダ効率な有する気体貯蔵シリンダ
に対する必要性が生じている。しかし、こうしたシリン
ダ効率の増加は、使用可能な引張強度におけるシリンダ
破壊靭性を犠牲とするものであってはならない。

引張強度及び破壊靭性は、主として、シリンダを構成す
る材料に固有のものであるから、改善されたシリンダ効
率を有し同時に改善された引張強度及び破壊靭性を併せ
もつ気体貯蔵シリンダ構成材料を入手することがきわめ
て所望される。

発明の目的 本発明の目的は、従来型式の気体貯蔵シリンダよりも増
大せるシリンダ効率を有する鋼及びそれから作製された
気体貯蔵シリンダを提供することである．。

本発明のまた別の目的は、従来型式の気体貯蔵シリンダ
より増太せる最大引張強さを有する鋼及びそれから作製
された気体貯蔵シリンダを提供することである。

本発明の更に別の目的は、従来型式の気体貯蔵シリンダ
より増大せる焼戻し耐性を有する鋼及びそれから作製さ
れた気体貯蔵シリンダを提供することである。

本発明のまた別の目的は、従来型式の気体貯蔵シリンダ
より増大せる高温強度を有する鋼及びそれから作製され
た気体貯蔵シリンダを提供することである。

本発明の更に別の目的は、従来型式の気体貯蔵シリンダ
より増大せる破壊靭性を有する鋼及びそれから作製され
た気体貯蔵シリンダを提供することである。

発明の概要 第１の様相において、本発明は、重Ｉ％に基いて、 （ａ）　０．　２　８　〜Ｇ．　５　０　Ｎ　炭素（ｂ
）　０．６　〜０．９％　マンガン（ＣＩｏ．１５〜０
．５５Ｎ　珪素 （ｄ）　ｏ．ａ〜　１１％　クロム （ｅ）　０．　１　５　〜０．　２　５　Ｘモリブデン
（ｆ）　ｏ．　ｏ　ｏ　ｓ〜０．０５％　アルミニウム
（ｇ）０．０４〜０．１０％　バナジウム（ｈ）０．０
４０％以下　燐 （ｉ）０．０１５％以下　硫黄 （ｊ）残部　鉄 から実質土酸る低合金鋼を提供する。

第２の様相において、本発明は、「破壊に先立っての漏
出」挙動を示す気体貯蔵シリンダにおいて、 （ａ）ｏ、２ｓ〜０．５０％　炭素 （ｂ）　０．６　〜０．９％　マンガン（ｃ）Ｑ、１５
〜０．６５％　珪素　−（ｄ）　０．８〜１．１％　ク
ロム （ｅ）０．１５〜０．２５％　モリブデン（ｆ）　０．
００５〜０．０５％　アルミニウム（ｇ）ｏ、ｏ４〜０
．１０％　バナジウム（ｈ）０．０４０％以下　燐 （ｉ）０．０１５％以下　硫黄 （ｊ）残部　鉄 から実質土酸る低合金鋼製のシリンダシェルから成り、
増太せるシリンダ効率、最大引張強さ、破壊靭性及び耐
火性を具備することを特徴とする気体貯蔵シリンダを提
供する。

第３の様相において、本発明は、 （ａ）　０．２　ａ〜０．５０重量％　炭素（ｂ）−面
油或いはポリマ溶液焼入れ後鍋全体を通して実質上マル
テンサイト組織を得るに充分量における、マンガン、珪
素、クロム、モリブデン、ニッケル、タングステン、バ
ナジウム及び硼素から成る群から選択される単数或いは
複数の元素 （Ｃ）少くとも１５叶Ｘ　１０５ｐｓｉ　の最大引張強
さを実現する為少くとも約１０００’Ｆの焼戻し温度を
必要とするに充分量における、マンガン、珪素、クロム
、モリブデン及びバナジウムから成る群から選択される
単数或いは複数の元素 （ｄ）　０．０１５重量％以下　硫黄 （ｅ）　０．０４０重量％以下　燐 げ）残　部　鉄 から成る低合金鋼製のシリンダシェルから成りそして［
破壊に先立っての漏出」挙動を示し且つ改善されたシリ
ンダ効率、最大引張強さ、破壊靭性及び耐火性を具備す
る気体貯蔵シリンダを提供する。

用語の定義 「シリンダ」は、圧力下の気体の貯蔵の為の任意の容器
を意味し、ガスボンベのようなシリンダ形態を有する容
器に限定されることを意図するものでない。

「破壊に先立っての漏出（１ｅａｋ＝ｂｅｆｏｎｅ−ｂ
ｒｅａｋ　）Ｊ挙動とは、気体貯蔵シリンダが急激にで
はなく徐々に破損しうる能力を意味する。シリンダの「
破壊に先立っての漏出」能力は、例えばＰｒｅｎｔ　１
ｃｅＨａｌｌ　Ｉｎｃ、社「構造物における破壊と疲労
コントロール−破壊機構の応用」１五６節（１９７７年
）に記載されるような確立された手法に従って決定され
る。

「シリンダ効率」とは、標準状態で計算された貯蔵気体
最大容積対シリンダ重量の比率を意味する。

「最大引張強さ」は、材料が破壊することなく耐えうる
最大応力を意味する。

「焼入れ硬化性」とは、オーステナイト化処理或いは溶
体化処理と続いての油或いは合成ポリマー基焼入れ冷却
剤のような冷却媒体中への焼入れから成る熱処理により
完全にマルテンサイト鋼ミク四組織を生成しうる能力を
言及する。焼入れ硬化性は、ＡＳＭ（１９７７年）「鋼
の暁入れ硬化性」により記述されるようなジョミニ一端
焼入れ試験により測定されうる。

「介在物」とは、すべての鋼において見出される、酸化
物及び硫化物型式から主として成る非金属相を意味する
。

「焼戻し耐性」とは、焼入れマルテンサイト組織を有す
る鋼が昇温への曝露に際して軟化に対して抵抗する能力
を意味する。

［破断靭性（Ｋ、。）」とは、例えばＡＳＴＭ　Ｅ６１
６−８１に記載されるような鋼矢なりラック或いは傷の
伝播に対する材料の抵抗のめやすである。破断靭性はＡ
ＳＴＭ　ｇ８１３−８１に記載される標準化方法により
測定される。

「フープ応力」とは、内部圧によりシリンダ壁中に存在
する周回方向での応力を云う。

「シャルピー衝撃強さ」とは、クラックの伝播生材料が
エネルギーを吸収しうる能力のめやすでありそしてＡＳ
ＴＭＥ２３−８１に記載される方法により測定される。

「耐火性」とは、高温への曝露による気体圧力の増加が
不充分な高温強度によるシリンダの破裂によるよりも弁
或いはディスクのような安全逃し装置により安全に減少
されるよう、火災中におけるような高温への曝露にシリ
ンダが耐える能力を表す。

具体的説明 第１図を参照すると、気体貯蔵シリンダ１０は、比較的
一様な側壁厚さを有する筒状中央区画１１と、側壁より
幾分厚い底部１３と、シリンダへの気体充填及びそこか
らの気体放出の為必要とされるような気体弁及び調節器
を担持する為の狭小化された首部分を形成する頂部１２
とから成るシェルから構成される。底部１３は、シリン
ダの内部圧力負荷に一層好適に耐えうるようにするため
内方に凹んだ断面でもって形成されている。シリンダ自
体は底部において直立しうる。これは、一般にガスボン
ベと呼ばれるものである。

第１図に示されるようなシリンダは、製造業者或いは充
填地点から使用地点まで多くの様々の気体を保管しそし
て輸送するのに広範に使用されている。シリンダに所望
の気体が空である時、シリンダは再充填の為返送される
。こうした頻繁な取扱の過程で、刻印傷、へこみ及び溶
接アーク焼は跡の形でのかなりの損耗がシリンダに発生
する。

こうした使用中での損耗は、製造時点からシリンダに存
在することの多い傷と合さって、シリンダに多くの欠陥
を形成する。これら元々の或いは使用下で発生する傷は
、シリンダが受ける高圧、放出、再加圧等の反覆的負荷
並びに腐食誘発環境への曝露により悪化される。

シリンダが通常の使用中それが受ける荒い取扱いにもか
かわらず爆発的に破損してはならないことは明らかであ
る。気体貯蔵シリンダの性能に対する主たる寄与因子は
それらが作製された材料である。本発明の鋼合金は気体
貯蔵シリンダが通常直面する問題のすべてに好都合に対
処し、同時に従来からのシリンダよりも向上せる引張強
さ及び破壊靭性な示す。本発明の鋼合金の改善された性
能はシリンダを作製するのに要する材料量の低減化をも
たらす。

シリンダ使用中止ずる特定の問題にこのように完全に適
合する本発明鋼合金は、鉄に加えて、厳密に定義された
量の規程かの特定元素から構成される。本合金を気体貯
蔵シリンダ作製用材料としての使用に理想的に適合せし
めるのは合金の成分の厳密に定義された組成である。

本発明鋼合金は、０．２８〜０．５０重量％、好ましく
は０３０〜０．４２重量％、もつとも好ましくは０．３
２〜０．３６重Ｊ！：Ｘの炭素を含有している。

炭素は、焼入及び焼戻マルテンサイト鋼の硬さ及び引張
強さに影響を与えるもつとも重要な元素である。約０．
２８重量％より少ない炭素含量は、ＤＯ’ｌ”４１５０
Ｘに対して可能であった温度より高い温度において焼戻
後１５０〜１７５　ｋｓｉ　（１０’ｐｓｉ　）の所望
範囲における引張強さを与えるに充分でない。この昇温
焼戻しは、本発明鋼合金がこれまで一般に使用されたシ
リンダ用鋼よりも増大せる耐火性を持つことを可能なら
しめる。０．５０重量％を越える炭素含量は焼（入れ）
割れを発生する恐れがある。従って、この定義された範
囲の炭素濃度が、焼戻し後の所望の引張強さを与えるに
充分量の炭素を保証し同時にマルテンサイトを生成する
為のシリンダ焼入れ操作中割れ発生を阻止するに充分低
い炭素含量及び焼入れ時硬さを保証する。炭素はまた、
指定された量において、焼入れ硬化性にも寄与しそして
シリンダが完全にマルテンサイト組織を持つことを確実
化する。

最終組織がシリンダ肉厚全体を通して焼戻しマルテンサ
イトから実質成るものであることを保証することが重要
である。このようなミクロ組織は関心のある強度水準に
おいて最大限の破壊靭性を提供する。そのため、本鋼合
金は、充分の焼入れ硬化性を保証する為マンガン、珪素
、クロム、モリブデン、ニッケル、タングステン、バナ
ジウム、硼素等のような元素を充分量含有すべきである
。

焼入れ硬化性は、油或いはＤＯＴ仕様３ＡＡにより規定
されるような油焼入れを模擬する合成ポリマ焼入れ冷却
剤いずれかにおける一面焼入れ後シリンダ壁全体を通し
て少くとも約９０％マルテンサイトを与えるに充分でな
ければならない。もつと酷しい水焼入れは、容器の構造
的無傷性を著しく劣化する焼割れを導入する確率を高め
るので推奨されない。炭素含量は、こうした焼割れの可
能性を更に減じる為０．５０重景ＸＫ制限された。当業
者なら、理想臨界直径を計算することにより或いはジョ
ミニー試験のような端焼入れ試験を実施することにより
与えられた鋼の焼入れ硬化性を評価する方法を熟知して
いるはずである。所要水準の焼入れ硬化性は、肉厚、焼
入れ媒体及び条件、表面状態、シリンダ寸法並びに温度
に依存するから、許容しうる焼入れ硬化性水準及びそう
した焼入れ硬化性を与えるに適当な合金含量を確立する
のにこうした経験的方法が使用されねばならない。

光学顕微鏡やＸ線回折のような標準的技術がマルテンサ
イト含量を確認するのに使用されうる。

合金が満さねばならないまた別の材料要件は充分なる焼
戻し耐性である。少くとも約１０００″Ｆ。

好ましくは少くとも約１１００″Ｆの焼戻ｌ一温度を保
証することが所望される。この焼戻し温度範囲を使用し
て関心のある１５０〜１７５　ｋｓｉ強度節囲に焼戻し
うろことは、熱処理中最適の焼入れされそして充分に焼
戻されたミクロ組織の発現を更に保証する。このような
焼戻し温度範囲はまた、低い温度で焼戻すことにより不
充分な焼入れによる完全マルテンサイト組織を得られな
いことを補償する可能性を排除する。こうした熱処理は
一層低い破壊靭性と傷許容限をもたらそう。

焼戻し耐性及び充分に高い焼戻し温度範囲はまた、シリ
ンダが使用中昇温に曝される可能性があるために重要で
ある。これは例えば、火災中或いは溶接及び切断トーチ
との不注意な接触により起り５る。高い焼戻し温度はそ
うした高温曝露中和るであろう軟化の程度を最小限とし
よう。更に、高い焼戻し温度の使用を可能ならしめる合
金はまた優れた高温強度をも具備している。これは、シ
リンダが使用中こうした条件への曝露にょる膨れや爆発
的破壊への耐性を増加する。これら目的を満足させる為
に、本鋼合金は、少くとも１０００下の焼戻し温度が使
用されることを可能ならしめるようマンガン、珪素、ク
ロム、モリブデン、バナジウム等の群から選択される少
くとも１種の元素を充分量有しなければならない。０．
２８重量％の最小炭素含量もまた同じ理由のため指定さ
れた。

本発明鋼合金は好ましくは０６〜０．９重量％マンガン
を含有する。この指定量は、合金の他の元素及び量と組
合さって、本合金鋼が焼割れを誘発しない焼入れ速度に
おいて完全にマルテンサイト質の組織を与えるに充分の
焼入れ硬化性を持つことを可能ならしめる。これは、強
度と破壊靭性の最適の組合せを得る為に重要である。マ
ンガンはまた、硫化鉄を形成しゃすい硫黄と結びついて
硫化マンガン介在物の形で硫黄を固定する役目をなす。

硫化鉄は、先きのオーステナイト結晶粒界において薄片
として鋼中に存在し、従って破壊靭性に対してきわめて
有害である。本発明の鋼合金は一般に形状制御されたカ
ルシウム或いは希土類含有オキシ−スルファイドとして
硫黄を存在せしめている。しかし、すべての硫黄を絶対
的にこの型式の介在物に組入れることを保証することは
困難である。指定量におけるマンガンの存在はこの問題
を克服しそして本合金から危険性を与える恐れの多い硫
化鉄膜を排除する。

本発明の鋼合金は好ましくは０１５〜０，３５重量％珪
素を含有する。珪素は、爾後のアルミニウム、カルシウ
ム或いは希土類添加の回収を促進する脱酸剤として存在
する。珪素はまた、焼戻し耐性に寄与しそしてその結果
シリンダの耐火性を改善する。更に、珪素は焼入れ硬化
性に寄与する元素の一つである。０，１５重量％より少
ない珪素含量は、爾後添加物の良好な回収を実現するに
充分でない。０．３５重量％より多い珪素含量゛は酸素
含量におけるそれ以上の減少をもたらさない。

本発明の鋼合金は好ましくは０．８〜１．１重量％クロ
ムを含有する。クロムは鋼の焼入れ硬化性を増大する為
に存在する。クロムはまた、耐火性にとって重要である
焼戻し耐性にも寄与する。０．８重量％より少ないクロ
ム含量は他の成分と組合さって充分な焼入れ硬化性を与
えるに充分ではない。

１．１重量％を越えるクロム濃度において、焼入れ硬化
性を更に増大する点でのクロムの有効性は著しく減少す
る。

本発明鋼合金は好ましくは０．１５〜０．２５重量％モ
リブデンを含有する。モリブデンは焼入れ硬化性増大に
きわめて効きめのある元素でありそして焼戻し耐性及び
高温強度をも向上する。モリブデンはクロムと組合せて
この能力において特に有効であり、そしてモリブデンに
対する指定範囲は指定されたクロム濃度範囲と共に特に
有効なモリブデン量に対応する。

本発明の合金鋼は好ましくは、０．００５〜０．０５、
もつとも好ましくは０．０１〜００３重量％アルミニウ
ムを含有する。アルミニウムは、脱酸剤トしてそして介
在物組成へのその有益な効果の為に存在スる。０００５
重量％より少ないアルミニウム含量は、凝固中酸化物介
在物の形成を最小限にする為に所望される約２０　ｐｐ
ｍ以下の溶存酸素含量を生成するに充分でない。更に、
ｏ、ｏｏｓｍｆｔ％より少ないアルミニウム含量は、可
塑性でありそして重要な横断方向での破壊靭性を減する
珪酸塩型酸化物介在物の形成を防止するに充分でない。

０．０５重量％を越えるアルミニウム含量は、アルミナ
の銀河状分散物を含む汚染された鋼をもたらすＯ 本発明の鋼合金は好ましくは、［１，［１４〜０．１０
、もつとも好ましくは０．０７〜０．１０重量％バナジ
ウムを含有する。バナジウムは、二次硬化を増進しそし
て本発明の増大せる焼戻し耐性に対する主たる因子であ
る、その強力な窒化物及び炭化物形成傾向の故に存在す
る（後に第２図に明示される）。

Ｑ、０４重量％より少ないバナジウム含量は他の成分と
の組合せにおいて所望の焼戻し耐性の増加を実現するの
に充分でない。しかし、高いバナジウム水準は焼入れ硬
化性を減少する傾向があるから、０．１０重量％を越え
るバナジウム含量は所望されずまた焼戻し耐性に関する
限り必要とされない。

本発明の炭素及びマンガン濃度は、指定されたバナジウ
ムの存在により生じうる焼入れ硬化性の減少を補償する
よう指定されている。

本発明合金鋼は、０．０４０重量％以下の、好ましくは
０．０２５重量％以下の燐しか含有しない。

０、０４０重量を越える燐濃度は粒界脆化とその結果と
しての靭性損失の危険性を増大する。

本発明鋼合金は、０．０１５重量％、好ましくはｏ、ｏ
１ｏ重量％以下の硫黄しか含有しない。０．０１５重量
％以上の硫黄の存在は、特に横断方向及び短い横断方向
における破壊靭性を急激に減少する。

最大シリンダ応力はフープ応力であるから、横断方向に
おける破壊靭性が最大限とされることは絶対必要である
。硫黄含量を０．０１５重量％以下に制限することは、
殊にカルシウム或いは希土類による形状制御と関連して
、１５０〜１７５　ｋｓｉ引張強度範囲においての「破
壊に先立っての漏出」挙動を実現する為少くとも７０　
ｋｓｌ　（ｉｎｃｈ）棒、好ましくは８５　ｋｓｉ　（
ｉｎｃｈ）■という所定の横断破壊靭性を与える。

本発明の鋼合金は好ましくは、硫黄の濃度の０８〜３倍
の濃度におけるカルシウムを含有する硫黄は、細長い硫
化マンガン介在物の存在により横断方向破壊靭性に好ま
しからざる作用を持つ。

硫黄１１に実質上等しい量のカルシウムの存在は、硫黄
が細長い硫化マンガン介在物としてではなく球状のオキ
シスルファイド介在物の形態で存在する結果を生み出す
。これは、横断破壊靭性をきわめて顕著に改善する。カ
ルシウムの存在はまた、アルミナの銀河状分散物でなく
球状の形状制御された酸化物介在物の形成をもたらす。

これは横断破壊靭性における一層の改善につながる。カ
ルシウムはまた鋼の流動性を改善し、これは再酸化を減
少し、鋼清浄性を改善しそして鋼生産効率を増大する。

カルシウムの存在により実現しうる介在物の形状制御は
また希土類元素或いはジルコニウムの存在によっても得
られる。ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム
等の希土類がこの介在物ｊｂ状制御に使用される時、こ
れらは存在する硫黄の量の２〜４倍の量において存在す
る。

本発明の鋼合金は好ましくは０．０１２重量％以下の窒
素しか含まない。［］、０１１２重量を越える窒素は、
破壊靭性を減少し、粒界破壊様式をもたらしそして熱間
加工性の減少につながる。

本発明の鋼合金は好ましくは、ｏ、ｏｉｏｚ量％以下の
酸素しか含有しない。鋼中の酸素は酸化物介在物として
存在する。０．０１０重量％を越える酸素濃度は、過剰
数の介在物をもたらし、これは鋼の靭性を減少しそして
そのミクロ清浄性を損う。

本発明の鋼合金は好ましくは０．２０重貴下以下の銅し
か含まない。０．２０重貴下を越える銅濃度は、熱間加
工性に有害な作用を有し従って早期疲労破壊をもたらす
恐れのある高温割れを生じゃすいものとする。

少量゛において存在する可能性のある他の通常の鋼不純
物は、鉛、ビスマス、錫、砒素、アンチモン、亜鉛等で
ある。

気体貯蔵シリンダは本鋼合金から斯界で周知の任童の方
式で作製される。当業者はこうした技術に精通している
ので、これ以上の説明は省略する。

しばしば使用されるシリンダ作製法の一つは、シリンダ
状シェルの引抜きである。この技術は、経済的にも技術
的にも非常に有効であるけれども、シリンダの軸線方向
における欠陥を引伸す傾向がある。負荷下でのシリンダ
における主たる耐相応力はシリンダ壁におけるフープ応
力であるから、こうした軸線方向に伸びた欠陥は主シリ
ンダ負荷妊対して横断して配向されることになり、それ
によりシリンダ構造完全性へのその有害作用を最大限と
する。本発明の高強度鋼合金は驚くべき程一様な方向性
強さ及び延性並びに優れた横断方向靭性を示す、即ち木
調は驚くべき程低い異方性しか有しない。この低い異方
性が欠陥の引伸しにより生じた構造完全性の僅かの損失
を有効に相殺する。

本発明の鋼合金のこの品質は更に、気体貯蔵シリンダ構
造用材料としてのそのユニークな適合性を一層向上する
。

本発明の気体貯蔵シリンダが従来型式のものを上回る利
点を持つことを実証する為、両者の材料の性質を比較す
る第２〜４図を参照されたい。第２〜４図において線Ａ
〜Ｆは多数のシリンダ試験からのデータに対する最適曲
線である。個々のシリンダは、この線より若干上下に変
動する特定の材料性質を持ちうる。

第２図を参照すると、線Ａは本発明鋼合金の室温最大引
張強さを表しく焼戻し温度の関数として）そして線Ｂは
ＤＯＴ４１３０Ｘの焼戻し温度の関数としての室温最大
引張強さを表す。最大引張強さは、材料の最大引張強さ
従って対応する設計応力水準が高い程一定のシリンダ設
計に対して必要とされる材料が少くてすむから、重要で
ある。使用材料量の減少はそれ自体経済的に有益である
のみならず、重量減少は大巾に改善されたシリンダ効率
を生む。第２図かられかるように、与えられた熱処理に
対して、本発明の鋼合金の最大引張強さはＤＯＴ４１３
０Ｘのそれより著しく大きい。

ＤＯ’ｌ’４１３０Ｘは、前述したように、気体貯蔵シ
リンダの作製においてこれまで使用された通常の材料で
ある。本発明合金に対する改善された引張強さは、第３
図に示されるように、許容しうる破壊靭性を伴って得ら
れる。これは、ＤＯＴ４１５０Ｘに対しては云えない。

ＤＯＴ４１３０Ｘは高い引張強さにおいては許容しえな
い程に低い破壊靭性しか持たない。更に、本発明合金に
対する最大引張強さ対焼戻し温度の関係はＤＯＴ４１５
０Ｘに対するそれよりも小さな傾斜を有するので、所望
される最大引張強さ範囲を得るのに一層広い焼戻し温度
範囲を使用でき、これは製造上の一層大きな融通性を与
える。

第２図は、本発明合金のまた別の利点を示す。

図面かられかるように、約１１００’）’で焼戻された
時の本発明合金の最大引張強さは、僅か約９００下で焼
戻された時のＤＯＴ４１３０Ｘの最大引張強さとほぼ同
じである。本発明の鋼合金がＤＯＴ４１３０Ｘに対して
よりも一層高い焼戻し温度において所定の強度まで熱処
理されうるから、本発明の鋼合金は昇温下で一層高い強
度を有し、従つてＤＯＴ４１３　ｏＸよりはるかに良好
な耐火性を有する。この特性は、気体貯蔵シリンダ構造
用材料としての本発明銅合金のこの面からの適合性を更
に向上する。

ｒ）Ｏ’ｌ’４１３０Ｘを上回る本発明合金の改善され
た耐火性は表■を参照すると更に証明される。

表■は、約９００°Ｆで焼戻されたＤＯＴ４１３０Ｘ及
び約１０７５”Ｆで焼戻された本発明の鋼合金について
行われた試験の結果をまとめたものである。０．１９０
　Ｘ　０．５７５インチの公称断面を有する各鋼のバー
が指示温度において１５分間訪等加熱されそして後裔パ
ーの引張強さがインストロンサーボ−液圧試験機を使用
して測定された。本発明の鋼合金に対する結果（欄Ａ）
とＤＯＴ４１３０Ｘに対する結果（欄Ｂ）が表■に示さ
れている。これかられかるように、本発明の鋼合金はＤ
ＯＴ４１３０Ｘに較べて著しく改善された耐火性を有す
る。

表１ １０００　１１６．３　１０ｔ５　１５１１００　９０
．２　６８．０　５５ １２００　５８．１　５２．８　１０ １４００　３０．６　２７．４　１２ 第６図を参照すると、線Ｃは本発明の銅合金の室温横断
破壊靭性を室温最大引張強さの関数として表したもので
あり、そして線りはＤＯＴ４１３０Ｘに対する同様の関
係を表したものである。破壊靭性は、製造中存在しそし
て更に拡大されている可能性のある傷並びに使用甲虫じ
る刻印跡、へこみ及びアーク燃え跡にもかかわらずシリ
ンダがその構造一体性を保持しうる能力のめやすである
から重要なパラメータである。第３図かられかるように
、本発明の鋼合金の横断破壊靭性はＩ）　ＯＴ４１３’
ＯＸのそれより著しく高い。

破壊靭性はまた別の理由のために重要なパラメータであ
る。圧力容器は［破壊に先立っての漏出」挙動を示すこ
とが所望される。即ち、もし圧力容器が万一破損するな
ら、圧力容器はきわめて危険な状況を生みだす突然の爆
発的破壊とは違って容器内の加圧気体が無害に逃出しう
るよう漸時的に破損すべきである。シリンダにおいて、
シェルに存在する僅かの小さな傷は、元々存在するにせ
よ或いは使用中加えられるにせよ、シリンダが反復的に
充填されるにつれ成長しそして最終的にこのシリンダ壁
の周期的負荷は傷或いはクラックが適用負荷の下でシリ
ンダを破損に至らしめる臨界寸法に達する事態を招（。

こうした傷はまた圧力下のままで腐食誘発環境への曝露
により拡大する可能性がある。一般に認められている「
破壊に先立っての漏出」挙動に対する基準は、シリンダ
が壁厚の２倍に少くとも等しい長さの壁貫通傷の存在下
でその構造的一体性を維持しなければならないことであ
る。材料の破壊靭性が適用応力水準と臨界傷寸法との間
の関係を決定する。本発明の鋼合金は、少くとも１５０
　ｋｓｉの最大引張強さにおいて少くとも７　Ｏｋｓｉ
　ｆｉ蚕の、好ましくはＢ　５　ｋｓｉこの破壊靭性を
有する。従来からのシリンダ作製材料に較べて改善され
た破壊靭性を有する本発明の鋼合金は、これまでより一
層大きな傷に対してまた一層高い応力に対して［破壊に
先立っての漏出ｊ挙動を維持することができる。この能
力は、気体貯蔵シリンダ構造用材料としての本発明の合
金鋼の好適性を更に示すものである。

本発明の合金鋼がＤＯＴ４１ｓ　ｏＸを一ヒ回る靭性を
持つことを例示するまた別の方法はシャルピー衝撃抵抗
を測定することによる。このデータが第４図にグラフと
して示されている。第４図を参照すると、線Ｅは本発明
合金鋼の室温におけろシャルピー衝撃抵抗を最大引張強
さの関数として表わし、そして線ＦはＤＯＴ４１３０Ｘ
に対する同じ関係を表す。第４図かられかるように１本
合金鋼のシャルピー衝撃抵抗はＤＯＴ４１３０Ｘのそれ
よりも著しく高い。

表■は、酸素が内部に貯えられる気体である時の、本発
明シリンダのパラメータとＤＯＴ仕様３ＡＡに従う匹敵
寸法のシリンダのパラメータを比較してまとめたもので
ある。酸素容積は７０″Ｆ′及び大気圧において計算さ
れた。

表■ 本発明　従来技術 最大気体圧力（ｐｓｉｇ）　３００ｒｌ　２６４０シリ
ンダ 内径（インチ）　８，７５　８．７５ 肉厚（インチ）　０．２０１　０．２９０高さくインチ
）　５５　５５ 重量（Ｉｂ）　１１２　１４５ 最大使用応力（ｋｓｉ）　、６８．０　４４．２最大引
張強さくｋｓｉ）　１５０　１０５効率（ｆｔ５０２／
ｌｂシリンダ）　ｓ、ｓｑ　２．２８表■かられかるよ
うに、本発明の気体貯蔵シリンダは、従来のシリンダに
較べて有意義な改善を有する。特に、本発明の気体貯蔵
シリンダは従来のものの２３に較べて約３．４のシリン
ダ効率を示す。これは約４８％の性能改善である。

本発明の合金鋼は、水素含有ガス以外の気体、即ち水素
、硫化水素等を貯蔵することを目的とした気体貯蔵シリ
ンダの作製に使用するＫきわめて適合する。こうした使
用により、本発明によって、これまで可能であったより
はるかに高効率のシリンダの製作が可能である。本発明
の合金釧及びそれから作製した気体貯蔵シリンダは、同
時に、一層高い最大引張強さにおいて著しく曳好な破壊
靭性を示しまたこれまでのものより改善された耐火性を
示す。これら特性の組合せが気体貯蔵シリンダ用途にユ
ニークに適合するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスボンベの形態の気体貯蔵シリンダの断面図
であり、第２図は本発明及びＤＯＴ４１３０Ｘ製シリン
ダに対して焼戻し温度の関数としての室温最大引張強さ
を表すグラフであり、第３図は同じく室温最大強さに対
する室温破壊靭性を表すグラフであり、そして第４図は
同じく室温最大引張強さの関数としての室温シャルピー
衝撃抵抗を表すグラフである。 １ａ：気体貯蔵シリンダ １１：中央区画 １２：頂部 １３：底部 ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４ 手続補正書（方式） 昭和５９年９月１３目 特許庁長官　志　賀　学　殿 事件の表示　昭和５９年特　願第　９８８９９　号発明
の名称　高強度鋼及びそれから作製された気体貯蔵シリ
ンダ 補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称ユニオン・カーパイＶ・コーポレーシロン代理人 ・１１．・′□、１・′ ６・　、−′ 補正の対象 明細書 補正の内容　別紙の通り 明細書の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）重量％に基いて、 （ａ）０．２８〜ｎ、　５０％　炭素 （ｂ）　α６〜０．９％　マンガン （ｃ）ｏ、１ｓ〜０．３５％　珪素 （ｄ）［１８〜ｔＩＸ　クロム （ｅ）　０．１５〜０．２５　Ｘ　モリブデン（ｆ）　
   Ｏ，ＯＯ５〜０．０５％　アルミニウム（ｇ）ｏ、ｏ４
   〜０．１０％−バナジウム（ｈ）０．０４０％以下　燐 （ｉ）ｏ、ｏ１５％以下　硫黄 Ｕ）残部　鉄 から実質上酸る低合金鋼。 ２）硫黄濃度の０．８〜３倍の濃度においてカルシウム
   を含有する特許請求の範囲第１項記載の低合金銅。 ３）硫黄濃度の２〜４倍の濃度において希土類元素を含
   有する特許請求の範囲第１項記載の低合金鋼。 ４）０．３０〜０．４２重量％炭素を含有する特許請求
   の範囲第１項記載の低合金鋼。 ５）０．３２〜０．３６重量％炭素を含有する特許請求
   の範囲第１項記載の低合金鋼。 ６）ｏ、ｏ１〜０．０３重量％アルミニウムを含有する
   特許請求の範囲第１項記載の低合金鋼。 ７）０．０７〜０．０１０重量％バナジウムを含有する
   特許請求の範囲第１項記載の低合金鋼。 ８）燐含量が０．０２５重量％以下である特許請求の範
   囲第１項記載の低合金鋼。 ９）窒素含量が００１２０１％以下である特許請求の範
   囲第′１項記載の低合金鋼。 １０）酸素含量がｏ、ｏ１０ｉ量％以下である特許請求
   の範囲第１項記載の低合金鋼。 １１）銅含量が０．２０重量％以下である特許請求の範
   囲第１項記載の低合金鋼。 １２）少くとも１５０Ｘ１０３ｐｓｉノ最大引張強さと
   少くとも７０１ｃｓ汀百　の破壊靭性を有する特許請求
   の範囲第１項記載の低合金鋼。 １３）硫黄含量が０．０１０重量％以下である特許請求
   の範囲第１項記載の低合金鋼。 １４）破壊に先立っての漏出挙動を示す気体貯蔵シリン
   ダにおいて、 （ａ）　α２８〜０．５０％　炭素 （ｂ）　Ｏｉ　〜０．９％　マンガン （ｃ）ｏ、１ｓ〜０．３５　Ｘ　珪素 （ｄ）　０．８　〜１．１％　クロム （ｅ）ｏ、１ｓ〜０２５％　モリブデン（ｆ）　Ｏ，Ｏ
   Ｏ５〜００５％　アルミニウム（ｇ）ｏ、ｏ４〜０１０
   ％　バナジウム（ｈ）０．０４０％以下　燐 （ｉ）１１．０１５％以下　硫黄 （ｌ残部　鉄 から実質主成る低合金鋼製のシリンダシェルから成り、
   増大せるシリンダ効率、最大引張強さ、破壊靭性及び耐
   火性を具備することを特徴とする気体貯蔵シリンダ。 １５）硫黄濃度の０．８〜３倍の濃度においてカルシウ
   ムを含有する特許請求の範囲第１４項記載のシリンダ。 １６）硫黄濃度の２〜４倍の濃度において希土類元素を
   含有する特許請求の範囲第１４項記載のシリンダ。 １７）　０．５０〜０．４２重量％炭素を含有する特許
   請求の範囲第１４項記載のシリンダ。 １８）α３２〜口、３６重量％炭素を含有する特許請求
   の範囲第１４項記載のシリンダ。 １９）ｏ、ｏ１〜０．０３重量％アルミニウムを含有す
   る特許請求の範囲第１４項記載のシリンダ。 ２０）　ｏ、　ｏ　７〜０．０１０重量％バナジウムを
   含有する特許請求の範囲第１４項記載のシリンダ。 ２１）燐含量が０．０２５重量％以下である特許請求の
   範囲第１４項記載のシリンダ。 ２２）窒素含量が０．０ｊ２重量％以下である特許請求
   の範囲第１４項記載のシリンダ。 ２３）酸素含量が０．０１０重量％以下である特許請求
   の範囲第１４項記載のシリンダ。 ２４）銅含量が０．２０重量％以下である特許請求の範
   囲第１４項記載のシリンダ。 ２５）少くとも１５０Ｘ１０ｐｓｒ　の最大引張強さと
   少くとも７０　ｋｓｉ　６の破壊靭性を有する特許請求
   の範囲第１４項記載のシリンダ。 ２６）硫黄含量が０．０１０重ｉ：％以下である特許請
   求の範囲第１４項記載のシリンダ。 ２７）　（ａ）　０．２８〜０．５０重量％　炭素（ｂ
   ）−面油或いはポリマ溶液焼入れ後鍋全体を通して実質
   −ヒマルチンサイト組織を得るに充分量におけるマンガ
   ン、珪素、り四ム、モリブテン、ニッケル、タングステ
   ン、バナジウム及び硼素から成る群から選択される単数
   或いは複数の元素 （Ｃ）少くとも１５０Ｘ１０３ｐｓｉ　ノ最大引張強さ
   を実現する為少くとも約１０００′Ｆの焼戻し温度を必
   要とするに充分量における、マンガン、珪素、クロム、
   モリブデン及びバナジウムから成る群から選択される単
   数或いは複数の元素 （ｄ）　０．０１５重量％以下　硫黄 （ｅ）　０．０４０重量％以下　燐 （ｆ）残部　鉄 から成る低合金鋼製のシリンダシェルから成りそして破
   壊に先立っての漏出挙動を示し且つ改善されたシリンダ
   効率、最大引張強さ、破壊靭性及び耐火性を具備する気
   体貯蔵シリンダ。 ２８）硫黄濃度の０．８〜３倍の濃度においてカルシウ
   ムを含有する特許請求の範囲第２７項記載のシリンダ。 ２９）硫黄濃度の２〜４倍の濃度において希土類元素を
   含有する特許請求の範囲第２７項記載のシリンダ。 ３０）α３０〜０．４２重量％炭素を含有する特許請求
   の範囲第２７項記載のシリンダ。 ３１）０．３２〜０．３６重量％炭素を含有する特許請
   求の範囲第２７項記載のシリンダ。 ３２）　０．００５〜０．０５重量％アルミニウムを含
   有する特許請求の範囲第２７項記載のシリンダ。 ３６）燐含量が０．０２５重量％以下である特許請求の
   範囲第２７項記載のシリンダ。 ３４）窒素含量が０．０１２重量％以下である特許請求
   の範囲第２７項記載のシリンダ。 ３５）酸素含量が００１０重量％以下である特許請求の
   範囲第２７項記載のシリンダ。 ３６）銅含量が０．２０重量％以下である特許請求の範
   囲第２７項記載のシリンダ。 ５７）少くとも１５０Ｘ１（ｌｐｓｔ　の最大引張強さ
   と少くとも７０ｋｓｉ　ＪＴπの破壊靭性を有する特許
   請求の範囲第２７項記載のシリンダ。 ３８）硫黄含量がｏ、ｏｉｏ重量％以下である特許請求
   の範囲第２７項記載のシリンダ。