JPS61124551A - 耐サワ−性の優れた鋼 - Google Patents

耐サワ−性の優れた鋼

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JPS61124551A
JPS61124551A JP24158184A JP24158184A JPS61124551A JP S61124551 A JPS61124551 A JP S61124551A JP 24158184 A JP24158184 A JP 24158184A JP 24158184 A JP24158184 A JP 24158184A JP S61124551 A JPS61124551 A JP S61124551A
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JP
Japan
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steel
less
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sour resistance
present
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JP24158184A
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English (en)
Inventor
Akihiro Miyasaka
明博 宮坂
Hirotsugu Haga
芳賀 博世
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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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) 本発明は耐サワー性の優れた銅に係り、さらに詳しくは
例えば石油・天然ガス掘削、輸送あるいは貯蔵等におい
て湿潤硫化水素を含む環境下にあっても割れ抵抗の高い
鋼に関する。
(従来の技術) 近年生産される石油・天然ガス中には硫化水素を含む場
合か非常に多く、さらに海水、淡水などの水が共存する
場合には鋼表面で起こる腐食に基づく減肉だけではなく
、腐食によって鋼表面で発生した水素が鋼中に侵入する
ことによって破壊をおこすことがあり、問題となってい
る。この破壊は高張力鋼に古くから認められる硫化物応
力割れとは異なり、外部からの付加応力がなくとも発生
が認められる。
この破壊は環境中から侵入した水素が、母材中に存在す
る圧延方向に長く伸びたMnSなどのA系硫化物系介在
物と地鉄との境界に集積してガス化し、そのfス圧によ
って発生するもので、前記MnSなどのA系硫化物系介
在物が鋭い切欠となり、これを割れの核として板面平行
割れに底長し、この板面平行割れが板厚方向に連結され
るものでやる。
この種の割れを以下「水素ふくれ割れ」と呼ぶ。
こうし之水素ふくれ割れに対する抵抗の高い鋼について
従来から様々な研究がなされ、擁々の鋼が提案されてい
る。それらは例えば特公昭57−17065号公報或い
は特公昭57−16184号公報などにその代表例がみ
られる如(Cu+Co添加による割れ防止、極低S化に
よるMnSの減少、 Ca或いは希土類元素などの添加
によるSの固定などを利用するものであって、これらの
技術によって現在迄にかなり厳しい環境にまで耐え得る
鋼が開発されている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしこれらの鋼においてはMnSを減少させてもクラ
スター状のAl205系の大型介在物或いは表層介在物
によって水素ふくれ割れを発生する場合があるという難
点を育していた。而してこの大型介在物或いは表層介在
物を起点とする水素ふくれ割れは上記技術によっても防
止できないことがわかった。
そこで本発明者らは大型介在物及び表ノー介在物による
割れをも防止せんとして検討を始めさまざまな成分につ
いて実験を行なった結果、人tを低減させ代りに従来は
硫化物形態制御のみに使用されてきたCa及びMgを適
用することを考えるに至っ之。
ところで従来Ca、Mgt−脱酸に使用した例は少なく
、さらに脱酸と硫化物形態制御との両方の目的でCm或
いはMgを使用し比例はない。
Caを脱酸調整のため鋼に添加し鋼の被剛性を向上させ
た鋼は例えば昭和56年4月丸善発行の「カルシウム鋼
」の139頁〜149頁などでよく知られている。但し
、この鋼はもとより耐サワー性の向上を意図したもので
ないことは言うまでもないが、さらに付言するならばこ
の種の鋼(Cm快削鋼と呼ばれる)では、昭和46年発
行の「鉄と鋼」第57巻589頁〜600頁などの記載
にみられるように、鋼中Siが多い方が良(Q、035
%以上のS童が好ましいことなどCa快削鋼の成分組成
は鋼の耐サワー性をむしろ低下させるもので6ってこの
技術によって耐サワー性の優れた鋼を得ることにできな
い。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らはMnSのみならずAl2o3系の大聖介在
物及び表層介在物に起因する水素ふくれ割れのない鋼に
ついて検討を重ね、従来より主に脱酸を目的として添加
されてきたAlを極力減少させてAl2o 3系の大型
介在物及び表層介在物の生成を防止し、尼に代えてCa
或いはMgを脱酸元素として添加することによって大型
介在物及び表層介在物が著しく少なく大型介在物及び表
層介在物に起因した水素ふくれ割れのない鋼を得られる
こと、Ca或いはMgを脱酸元素として添加し之場合で
あっても、併せてP及びS量を制限することによってM
nSを起点とする水素ふくれ割れを防止できることを見
出した。
本発明はこうした知見に基づいてなされたもので、その
安上とするところは重′j1%でC:0.01〜0.3
5%、 s* :0.02〜0.5%、 Mn : 0
.1〜1.8%、に加えてCa、Mgのうち1i又は2
flilの合計で0.001〜0.02%含有し、かつ
kt:0.003チ以下、P : 0.015%以下、
S : 0.003%以下に制限し、あるいはさらに(
A) Cu : 0.2〜0.6 % y Nl :0
、1〜1.0 % 、 Cr : 0.2〜3.0%の
うち1種又は2種以上又は(B) Me : 0.10
〜1.0%、Nb:0.01〜0.15%、V:0.0
1〜0.15%(7)うち1種又は2種以上、の(A)
 (B)いずれか一方又は両方を含WL、残部F・およ
び不純物からなることを特徴とする耐サワー性の優れた
鋼にあり、就中大型介在物或いは表層介在物による水素
ふくれ割れを防止するためにAlの含有量を0.003
%以下と非常に低く制限し、Alに代る脱酸元素として
Ca、Mgを含有せしめた点に最大の骨子がある。
以下本発明の詳細な説明する。
最初に本発明において各成分範囲を前記の如く限定した
理由を以下に述べる。
まずCは鋼の強度をもっとも安定して向上させる基本的
な元素であるため、強度確保の九め0.01−以上含有
させることが必要であるが、0.35%を超えると鋼の
靭性に対し好ましくない影響があるので、0.01〜0
.35チとした。
次にSiは強度を向上させる元素であるので0.02チ
以上含有すべ責であるが、靭性確保のため上限含有量を
0.5%とすべきである。
さらにMnは強度上必要な元素なので0.1%以上含有
すべきであるが、浴接性及び靭性の確保のためには上限
含有量を1.8%とすべきである。
また、Ca、MgはAlに代えて脱酸に使用し、かつ鋼
中のSをCaS a MgSとして固定してMnSの生
成を防止することによって鋼材の耐サワー性を向上させ
る有用な元素であって鋼材の耐サワー性確保のために1
種又は2種の合計を0.001%以上含有することが必
要であるが、0.02%を超えると効果が飽和するので
、0.001〜0.02%の範囲とする。
なお本発明者らは鋼の断面を詳細に調査した結果Ca或
いはMgで脱酸を行なった場合には両元素を主成分とす
る酸化物は大きさが1μm以下のものが殆どであって極
めて微細であり、さらにクラスター状の大型介在物や表
層介在物が著しく少ないことを見出した。これらの知見
もまた本発明においてCa及びMgの一方又は両方をA
lに代えて含有せしめる理由となるものである。
一方、Alは上記のように大型介在物或いは表層介在物
を生成するため0.003%以下に制限すべきであり、
少ないほど好ましい。
まtlPは水素ふくれ割れを伝播しやすくする元素であ
るので0.015%以下とすべきである。
さらにS ViMnと結合して水素ふくれ割れの起点と
なるMnSをつくるので耐サワー性確保のためには0.
003チ以下に抑えなければならない。
以上が本発明の基本成分系であるが、本発明においては
このほかそれぞれ用途に応じて(A) Cu。
Ni、Crの1種以上又は(B) Mo、Nb、Vの1
種以上の(A)(B)の一方又は両方を含有させること
ができる。
まず、Cu、NlおよびCrはいずれも母材の耐食性向
上と鋼中への侵入水素量減少のために効果を有する。C
uは0.2%未満では効果がなく、0.6チを超えると
熱間加工性に悪い影響を及ぼすので、0.2〜0.6 
%の範囲に限定する。N1は0.1%未満では効果がな
く1.0チを超えると硫化物応力割れを訪発する恐れが
あるので0.1〜1.0%の範囲に限定する。なおN1
はCuによる熱間脆性を防止する目的で上記範囲におい
てCuと同時に添加することができるかこの目的でNi
を添加した鋼であっても本発明の範囲を何ら逸脱するも
のではない。Crは0.2チ未満では効果がなく3.0
%を超えると鋼の靭性を低下させるので0.2〜3.0
%の範囲に限定する。
なおCrはMnSの生成を防止することを目的としてM
nの含有量を0.6%未満とした鋼に添加して強度およ
び靭性を向上させる元素としても活用することが可能で
あり、この他の鋼の場合も含め強度および靭性を向上さ
せる目的でCrを添加した鋼であっても本発明の範囲を
何ら逸脱するものではない。
次にMo、NbおよびVはいずれも鋼の強度を向上させ
る元素であって、MOは0.10%以上、 Nbおよび
Vは0.01チ以上を含有させることによって同等の強
度向上効果を示すが、Moは1.0チ、 NbおよびV
は0.15%を超えて添加すると靭性を低下させる恐れ
があるため、MOは0.10〜1.0チ、 Nbおよび
Vは0.01〜0.15チの範囲に限定した。
上述の谷合金成分はそれぞれ単独に、或いは併用しても
、上記の制限範囲内において本発明が目的とする効果に
何ら支障を与えるものではない。
なお本発明鋼において不純物のりちN菫は0.010チ
を超えると溶接性に問題を生じるので好ましくないもの
であって0.010%以下であれば鋼の材質に著しい影
響を及ぼさないが、歪時効の影響や溶接部の靭性等も考
慮すると少ないほど好ましい。
一方Ca、MgがSの固定に有効に利用されるためには
Oは0.004%以下で少ないほど好ましい。即ち本発
明においてはCaによって脱酸を行なうものであるが、
0が多いとC&をそれだけ多量に添加する必要があるの
でOは少ない方が良く、かつC&はSよりも0どの方が
親和力が高いためOが高いと添加したCaのうちSの固
定に利用される割合が少なくなるのでOはできるだけ少
ない方が好ましい。
本発明鋼の製造工程としては熱間圧延のま筐でもよく、
或いは熱間圧延直後の制御冷却工程、さらには圧延材全
規準、焼戻し或いは焼入れ焼戻しするなど通常の鋼材に
使用される製造工程を適用することができる。さらに、
本発明鋼を使用して製造した鋼管や容器の一部又は全体
に規準、焼戻し或いは焼入れ焼戻しする工程を適用して
も艮く、本発明の範囲を何ら逸脱するものではない。い
ずれの工程を適用するかは強度、靭性等の特性確保の必
要に応じて決定すれば良い。
以下本発明の効果を実施例によりさらに具体的に述べる
実施例 第1表に示す組成の鋼を溶製し125w+厚さの鋼板に
熱間圧延後、第1図に示す要領で厚さく1=12 +u
 、幅w −20ms 、長さt= 100mの試験片
1を採取し、耐サワー性の評価試験に供した。
表層介在物が耐サワー性に及ぼす影響の大小を調べるた
め試験片厚さtlは鋼板の厚さと同じとし、圧延時のス
ケールをエメリー紙を用いた研磨で除去した。
耐サワー性の評価試験としては5%NaC2+0.5%
 CI(5COOH水溶液に1 atm (D H2S
を飽和させた溶液(温匿25℃、 pH2,8〜3.8
)に96時間浸漬し割れを測定した。割れ発生の有無は
板面に垂直な方向の超音波探傷によって割れ率を測定し
、その後断面の検鏡観察によって判定した。
評価試験の結果を第1表に併せて示す。第1表より明ら
かな如く本発明鋼においてはまったく割れは発生してい
ないのに対し、比較鋼ではAl2o3系の大型介在物や
表層介在物を起点とする割れが発生している。
(発明の効果) 上述の試験結果かられかる通り本発明は−が低く厳しい
環境においても水素ふくれ割れを起こさない耐サワー性
の優れた鋼を提供するものであり、産業の発展に貢献す
るところ極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は耐サワー性評価試験片の採取要領を示す図であ
る。 1・・・試験片、2・・・鋼板。 第1図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%でC:0.01〜0.35%、Si:0.
    02〜0.5%、Mn:0.1〜1.8%に加えてCa
    、Mgのうち1種又は2種の合計を0.001〜0.0
    2%含有し、かつAl:0.003%以下、P:0.0
    15%以下、S:0.003%以下に制限し、残部Fe
    および不純物からなることを特徴とする耐サワー性の優
    れた鋼。
  2. (2)重量%でC:0.01〜0.35%、Si:0.
    02〜0.5%、Mn:0.1〜1.8%に加えてCa
    、Mgのうち1種又は2種の合計を0.001〜0.0
    2%含有し、かつAl:0.003%以下、P:0.0
    15%以下、S:0.003%以下に制限し、さらにC
    u:0.2〜0.6%、Ni:0.1〜1.0%、Cr
    :0.2〜3.0%のうち1種又は2種以上を含み、残
    部Feおよび不純物からなることを特徴とする耐サワー
    性の優れた鋼。
  3. (3)重量%でC:0.01〜0.35%、Si:0.
    02〜0.5%、Mn:0.1〜1.8%に加えてCa
    、Mgのうち1種又は2種の合計を0.001〜0.0
    2%含有し、かつAl:0.003%以下、P:0.0
    15%以下、S:0.003%以下に制限し、さらにM
    o:0.1〜1.0%、Nb:0.01〜0.15%、
    V:0.01〜0.15%のうち1種又は2種以上を含
    み、残部Feおよび不純物からなることを特徴とする耐
    サワー性の優れた鋼。
  4. (4)重量%でC:0.01〜0.35%、Si:0.
    02〜0.5%、Mn:0.1〜1.8%に加えてCa
    、Mgのうち1種又は2種の合計を0.001〜0.0
    2%含有し、かつAl:0.003%以下、P:0.0
    15%以下、S:0.003%以下に制限し、さらにC
    u:0.2〜0.6%、Ni:0.1〜1.0%、Cr
    :0.2〜3.0%のうち1種又は2種以上及びMo:
    0.1〜1.0%、Nb:0.01〜0.15%、V:
    0.01〜0.15%のうち1種又は2種以上を含み、
    残部Feおよび不純物からなることを特徴とする耐サワ
    ー性の優れた鋼。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02217438A (ja) * 1989-02-20 1990-08-30 Sumitomo Metal Ind Ltd 高温クリープ強度の高い耐熱鋼
JPH055659U (ja) * 1991-07-10 1993-01-26 光洋精工株式会社 ラツクピニオン式油圧パワーステアリング装置

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