JPS61253345A

JPS61253345A - 溶接部応力腐食割れ抵抗の優れた耐サワ−用鋼材

Info

Publication number: JPS61253345A
Application number: JP9627285A
Authority: JP
Inventors: Nobuji Nomura; 野村　亘史; Tetsuo Takeda; 武田　哲雄; Makio Iino; 飯野　牧夫
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-05-07
Filing date: 1985-05-07
Publication date: 1986-11-11
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: JPH064902B2

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）本発明は溶接部応力腐食割れ抵抗の優れた鋼材に係り、
特に湿潤硫化水素環境下で使用されるラインパイプ、石
油化学プラント、ＬＰＧタンク等に使用される溶接部応
力腐食割れ抵抗の優れた耐サワー用鋼材に関するもので
ある。

（従来の技術及び問題点）近年原油、ガスの輸送、貯蔵に当り使用される鋼材は応
力腐食割れを起こす可能性が高まってきている。原因は
、良質な石油資源の減少に伴ない原油中の硫化水素含有
量が多くなってきているためである。すなわち、鋼材が
腐食する際に原油中に硫化水素が含まれていると、腐食
により発生する水素が原子状になり鋼中に侵入し易くな
ることからいわゆる硫化物反応力腐食割れを起し易くな
ってくる。

かくの如き硫化物応力腐食割れについて、従来鋼につい
て整理してみると、高張力鋼では硬さと硫化物応力腐食
割れの関係について多くの研究がある。この場合、硬さ
とは溶接部を示す場合は溶接熱影響部硬さであり、溶接
部を含まない場合は母材の硬さであるが、硬さがＨｖ；
２５０程度を境にして割れ感受性が変化し％　Ｈｖ；２
ｓ　ｏ以下に制御して使用することによって硫化物応力
腐食割れを防げることが知られている。この硬さを呈す
る組織の内容については、高張力鋼であることから通常
焼入焼戻し処理によ私製造せざるを得ないため、組織は
焼戻しマルテンサイトである。

これら高張力鋼の使用分野としては通常油井管であるが
、従来の技術としては例えば特開昭５８−９１１５０号
公報に見られるように焼入、焼戻し処理鋼についてＭｎ
およびＰ等の偏析部に生ずる硬さの高い部分の解消とＬ
ａ添加による粒界脆化の防止による硫化物応力腐食割れ
抵抗の増大を図るものがある。又、特開昭５８−１０７
４７６号公報には均−硬さ分布を得るための最適成分系
を有する焼入、焼戻し処理鋼についての提案がある。

しかしながら、母材の硬さはＨｖ２３０以下で問題ない
ものの、強度的に見た場合高張力鋼に対してもう少し強
度の低い鋼の溶接熱影響部の硬さと硫化物応力腐食割れ
の関係についてはあまシ研究されていない。

（問題点を解決するための手段、作用）本発明の要旨は
、重１１Ｘで（３０，０２〜へ０５％、ｓｉｏ、１〜０
．５％、　Ｍｎ　０．６〜１．２％、Ａｔ≦０．０５％
、Ｎｂｏ、０２〜０．１％、ＢＯ，ＯＯ１〜０．００３
％、Ｔｉ０．０１〜０．０４％。

Ｏａ　０．００１〜０．０１０％を含み、Ｐ≦０．０２
％、Ｓ≦０．００５％に制限し、又はこれに加えてさら
にＮ　ｉ　Ｏ，１〜０．７％、　Ｏｒ　０．２〜０．８
％、Ｏｕ０．１〜０．５％、Ｍｏ０．１〜α７％。

Ｖｏ、０２〜０．１Ｘ　、　Ｗｏ、０１〜０．０８Ｘ　
（７）　ウチ！　り　選ハした１種または２種以上を含
み、残部鉄及び不可避的な不純物から成ることを特徴と
する溶接部応力腐食割れ抵抗の優れた耐サワー用鋼材で
ある。

本発明者らは、高張力鋼に比べ炭素含有量及びその他の
合金元素添加量が少い成分系から成る鋼について硬さと
組織を詳細に検討し、これと硫化物応力腐食割れ性との
関係づけを行った。その結果、サワー環境で使用される
ラインパイプ用鋼、貯蔵に使用されるタンク用鋼等の鋼
材で、溶接熱影響部の応力腐食割れ抵抗の優れた鋼材を
見出した。この鋼材を通常の鋼材と区別して溶接部応力
腐食割れ抵抗の優れた耐サワー用鋼材と言うことが出来
る。

即ち、本発明者らは種々検討を重ねた結果、溶接熱影響
部の組織を上部ベーナイト組織を生成させずに微細なベ
ーナイト組織にしたときにＨｖ＝３００程度まで応力腐
食割れを生じない鋼が得られることを見出し、溶接部応
力腐食割れ抵抗の優れた耐サワー用鋼材を得ることが出
来るという知見を得た。

本発明は以上の如き知見に基いてなされたものである。

以下に本発明の詳細な説明する。

先ず本発明鋼材における基本成分の限定理由について説
明する。

０は強度を得るために添加するが、溶接粗粒化部の組織
を微細なベーナイトとするために添加量範囲が決定され
る。０．０２％未満では上部ベーナイト組織となシ組織
が粗くなる。また、０・０５％超となると組織がマルテ
ンサイト組織となシ、マルテンサイト組織では硫化物応
力腐食割れが起る。したがってＯは０．０２〜０．０５
％とした。

Ｓｉは脱酸の九めに添加す為。０．４０％未満では脱酸
が不十分であ、９．０．０５％超では脱酸は十分となる
が鋼を脆化させる。したがってＳｉは０．１０〜ｏ、ｓ
　Ｏ％とした。

廚は強度を得るためでもあるが、添加によって溶接粗粒
化部の組織を微細なベーナイトにするために添加量範囲
が決定される。０．６０％未満では上部ベーナイト組織
となり組織が粗くなる。また、１．２％超となると組織
がマルテンサイト組織となシ、硫化物応力腐食割れが起
る。したがって廚社０．６〜１．２％とした。

、ａは脱酸のために添加する。しかし０．０５チ超とな
るとかえって酸化物を形成し、鋼の清浄度を減少させ、
応力腐食割れに悪影響があるために、Ａｔは０．０５％
以下とした。

Ｎ文強直と靭性を得るために添加する。０．０２％未満
では強度、靭性に対する添加効果がない。０．１％超の
添加では強度、靭性に対してＮｂの析出物粗大化のため
に逆効果となる。したがってＮｂは００２％〜０．１％
とした。

Ｂは焼入性向上のために添加する。本発明鋼では０量を
低くしているので、組織を微細なベーナイトとするには
適度の焼入性を確保することが必要である。０．００１
　Ｘ未満では焼入性が確保出来ず、０．００３％超の添
加でも巨大なボロン化合物が生成し、焼入性が確保出来
ない、したがってＢは０．００１〜α００３％とした。

Ｔｉは０ｎ−Ｔｉ−８を形成させ、靭性及び介在物の分
散のために添加する。０．０ＩＸ未満では効果がなく、
０．０４％超では酸化物を形成し、介在物分散に効果が
なくなる。したがってＴｉはへ０１〜０．０４％とした
。

Ｏａは介在物の球状化のために添加する。即ち０ａ−Ｔ
ｉ−８を形成させ、硫化物応力腐食割れの起点となるＭ
ｎ８の形成を防ぐためである。０．００１％未満では介
在物球状化に効果がなく、０．０１０％超では酸化物形
成のため介在物球状化に効果がなくなる。したがってＯ
ａは０．００１〜０．０１％とした。

Ｐは鋼中に含まれる不純物元素であり、かつまた粒界に
偏析し硫化物応力腐食割れを起し易くする。この割れを
起し易くする働きはマルテンサイトのときに最も顕著で
あるが、微細なベーナイト組織のときでも含有量が少な
い事が望ましい。しかしながら、０．０２％以下にして
おけば割れの原因とならない。したがってＰは０．０２
％以下に制限した。

Ｓも鋼中に含まれる不純物元素であり、含有量が少ない
事が望ましいが、ｏ、ｏｏｓ％以下であればＯａ、Ｔｉ
添加によって介在物の分散球状化を行なうことが出来る
ので、Ｓはｏ、ｏ　ｏ　ｓ％以下に制限した。

以上が本発明鋼材の基本成分系であるが、本発明におい
てはこれらの元素に加え、強度を得る目的と、Ｏ，Ｍｎ
量との焼入性とのバランスで、以上の基本成分の他にさ
らにＮ　ｉ　Ｏ，１−０，７％、Ｏｒｏ、２〜０．８％
、　Ｏｕ　Ｏ，１〜０．５％、　Ｍ　ｏα１〜０．７％
、Ｖｏ、０２〜α１％、Ｗ０．０１〜α０８％のうちよ
り選ばれた１ｆｉｋまたは２種以上を添加させることが
できる。以下各元素について添加理由を述べる。

Ｎｉは強度、靭性を得るために添加するが、０．１％未
満では効果がない。０．７％超では焼入性が上昇し、組
織がマルテンサイトになり、応力腐食割れが起り易くな
る。したがってＮｉは０．１〜０．７％とした。

Ｏｒも強度、靭性を得るために添加するが、０．２％未
満では効果がない。０．８％超では焼入性が上昇し、組
織がマルテンサイトになシ、応力腐食割れが起り易くな
る。したがってＯｒは０．２〜０．８％とした。

Ｏｕも強度、靭性を得るために添加するが、０．１％未
満では効果がない。０．５％超では獣性が上昇し、組織
がマルテンサイトになり、応力腐食割れが起シ易くなる
。したがってＯｕは０．１〜０５％とした。

Ｍｏも強度、靭性を得るために添加するが、０．１％未
満では効果がない、０．７％超では焼入性が上昇し、組
織がマルテンサイトになり、応力腐食割れが起シ易くな
る。したがってＭｏは０．１〜０．７％とした。

■も強度、靭性を得るために添加するが、０．０２％未
満では効果がない。０．１％超では焼入性が上昇し１組
織がマルテンサイトとなり、応力腐食割れが起シ易くな
る。したがってＶは０．０２〜０．１％とした。

Ｗも強度、靭性を得るために添加するが、０．０１％未
満では効果がない。０．０８％超では焼入性が上昇し、
組織がマルテンサイトになシ応力腐食割れが起り易くな
る。したがってＷは０．０１〜０．０８％とした。

なお本発明の鋼は通常の製鋼、普通造塊、或いは連続鋳
造等の手段により鋳塊としたのち、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出来る。

以下に実施例により本発明の効果をさらに具体的に示す
。

（実施例）第１表に供試鋼の成分を示す、供試鋼は現場溶製圧延材
及び実験室溶解、圧延材を用いた。いずれの鋼も加熱温
度は１２００℃、圧下スケジュールはラインパイプ用鋼
として通常用いられている制御圧延の条件を採用した。

仕上板厚は１８■とじた。

応力腐食割れ試験方法について述べると、試片作製はま
ず種々の溶接熱影響部の組織を得るために第１図に示す
如く寸法ｔｌ＝１８諺、ｔｌ＝２００■、Ａｇ　＝３０
０−の供試鋼片１の圧延方向Ｗに入熱を変化させて溶接
を行い、溶接ピード２を中央に入れ、第２図に示すよう
な寸法ｔｌ＝１８ｍｍ＋ｔｔ”　２０ｖａ　、　１１　
＝２００１１１１の応力腐食割れ試験片３を切シ出した
。

応力負荷手段は第３図に示すような３点曲げ治具によっ
て行った。第３図に於て試験片３は絶縁物４を介して曲
げ治具５及び支点６に１Ｍ、シつけられ、ポルト７を締
付けることにより応力が負荷される。応力負荷後、試験
片を治具ごと腐食液に浸漬して割れの判定を行った。

腐食液は硫化水素飽和−５％塩化ナトリウム液である。

第２宍に供試鋼の機械的性質及び先に述べた方法で行っ
た応力腐食割れ試験結果を示す。本発明鋼は応力腐食割
れ抵抗が比較鋼に比べて著しく優れていることが解る。

（発明の効果）以上の実施例からも明らかなように、本発明によれば溶
接部応力腐食割れ抵抗の優れた耐サワー用鋼材の提供が
可能となり、産業上０効果は極めて顕著なものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は応力腐食割れ試片の作製要領を示す図、第２図
は応力腐食割れ試験片の寸法形状を示す図、第３図は応力腐食割れ試験曲げ治具にて試験片に曲げ応
力を負荷する手段の説明図でちる。１・・・供試鋼試片、２・・・溶接ビード％　３・・・
応力腐食割れ試験片、４・・・絶縁物、５・・・曲げ治
具、６・・・支点、７・・・ボルト。代理人　弁理士　　秋　沢　政　光信２名７ｉ１図７ｉ′２（２）７ｉ′３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％でＣ０．０２〜０．０５％、Ｓｉ０．１０〜０．５０％、Ｍｎ０．６〜１．２％、Ａｌ≦０．０５％、Ｎｂ０．０２〜０．１０％、Ｂ０．００１〜０．００３％、Ｔｉ０．０１〜０．０４％、Ｃａ０．００１〜０．０１０％を含み、Ｐ≦０．０２％、Ｓ≦０．００５％に制限し、残部鉄及び不可避的な不純物から成ることを
特徴とする溶接部応力腐食割れ抵抗の優れた耐サワー用
鋼材。
（２）重量％でＣ０．０２〜０．０５％、Ｓｉ０．１０〜０．５０％、Ｍｎ０．６〜１．２％、Ａｌ≦０．０５％、Ｎｂ０．０２〜０．１０％、Ｂ０．００１〜０．００３％、Ｔｉ０．０１〜０．０４％、Ｃａ０．００１〜０．０１０％を含み、Ｐ≦０．０２％、Ｓ≦０．００５％に制限し、更にＮｉ０．１〜０．７％、Ｃｒ０．２〜０．８％、Ｃｕ０．１〜０．５％、Ｍｏ０．１〜０．７％、Ｖ０．０２〜０．１％、Ｗ０．０１〜０．０８％のうちより選ばれた１種または２種以上を含み、残部鉄
及び不可避的な不純物から成ることを特徴とする溶接部
応力腐食割れ抵抗の優れた耐サワー用鋼材。