JPS619559A - 応力除去焼なまし後の溶接熱影響部靭性のすぐれた海洋構造物用高張力鋼 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は応力除去焼なまし後の溶接熱影響部靭性のすぐ
れた海洋構造物用高張力鋼に係シ、特に引張強さが６５
〜８’　５　ＫＰｆ／ｌｄの高張力鋼に関するものであ
る。

（従来技術及び問題点） 一般に海洋溝造物は重量軽減、溶接コストの低減のため
広く高張力鋼が使用される。その内、特に安全性が重視
される構造物またはその部材は応力除去焼なまし処理が
施される。応力除去焼なましは、通常５５０〜７００℃
の温度に１時間以上保持した後、炉冷を行うが、その目
的を確実にさせるためには、温度は６１０℃以上にする
必要がある。

溶接熱影響部のオーステナイト結晶粒は極端に粗大化し
、含有している炭化物生成元素ははソ完全に固溶した状
態である。これを応力除去焼なましすると、これらの元
素が炭化物を生成して析出し、析出脆化をひき起こす。

さらに応力除去焼な□ましの冷却方法は、冷却後の変形
を避けるため非常な徐冷２を行うよう規定されている。

ＪＩＳ　Ｚ　３ツ００の規定によＨば、冷却速度は５０
〜２７５℃／ｈの範囲に制限されている。

従って焼戻し脆性がひき起されこれも溶接熱影響部の靭
性低下の重要な要因となる。また、海洋構造物はその構
造が複雑で、その組立施工においては広範囲な溶接条件
が適用される。従って広範囲な溶接入熱で溶接し、かつ
応力除去焼なまし後の溶接熱影響部の靭性のすぐれた鋼
材を使用する必要がある。

しかるに従来の高張力鋼では、応力除去焼なまし後の溶
接熱影響部靭性をシャルピー試験で測定して、−ＱＯ℃
で７ＫＰｆ−ｍ以上確保するのは困難であった。こ＼で
一２０℃で７Ｋｐｆ−ｍを評価の基準としたのは、シャ
ルピー衝撃値は温度を変化させると遷移現象を示し、５
０チ破面遷移温度（通常ｖＴｒｓと呼ぶ）近傍の衝撃値
は７に９ｆ−ｒｎに近い値を有すること、また、海洋構
造物では、−２０″Ｃより低温の靭性が必要となる場谷
は多くないからである。

従来の高張力鋼では、このシャルピー衝撃値を確保する
には、溶接入熱量を低く制限するか、又は３％以上のＮ
１を添加する必要があると考えられていた。前者は例え
ば溶接学会誌第４３巻（１９７４年）第１０号の１０４
８頁や、溶接学会全国大会講演概要第１５集（１９７４
年）の９５頁に見られる。後者は例えば鉄と鋼第５８年
（１９７２年）第２号の３１５頁や、日本鉄鋼協会第３
６・３７回西山記念技術講座１６頁に見られる通りであ
る。

（発明の構成） 本発明は以上のような実情に鑑みなされたものであって
、その要旨とする所は、重量％でＣ：００８〜０．１４
％、Ｓｉ：０．１０〜０４０チ。

Ｍｎ：０．５〜１．３％、ｐ：ｏ、００８％以下、Ｓ：
０００７％以下、旧：　１．０−３．０％、　Ｃｒ　：
　０．２〜０．７％、　Ｍｏ　：　０．１５〜０．５％
、　Ａｅ：　　Ｏ，、Ｏｔ　〜０、１０％、Ｂ：Ｏ，０
Ｏ０５〜０．　ＯＯ１５チを含み、さらにＶ、Ｎｂ　　
を実質的に含有せず、残部Ｆｅ及び不可避不純物からな
り、かつ下記炭素当量式で表わされるＣｅｑ・がｏ、　
５１　％以下であることを特徴とする応力除去焼なまし
後の溶接熱影響部靭性のすぐれた海洋構造物用高張力鋼
である。

但し、ｃ　ｅ　ｑ、　＝ｃ＋　ｓ１／２ａ＋ｗ／６＋Ｎ
１／４０＋　Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋　Ｖ／１４゜以下本
発明の詳細な説明する。

先ず本発明においては、６５〜ｓ　５Ｋｙｆ／ｍＡの高
張力鋼を対象とするものであるが、これは本発明が意図
した効果は、この強度範囲においてのみ確実に得ること
ができるからである６ 次に各成分の範囲限定の理由について述べる２、先ずＣ
は必要な強度と焼入性を確保するために添加するが、０
０８％未満では所要の強度が得られず、０１４％を超え
ると靭性が低下し、かつ溶接性も劣化するので０１４チ
を上限とする。

Ｓｉ　　は脱酸剤として０．１０％以上は必要であシ、
固溶硬化によって強度上昇には有効々成分であるが、０
．４０％を超えると靭性が低下する。

Ｍｎ　は脱酸、脱硫に必要な元素で強度、変態特性の向
上に有効な成分であシ、充分な強度および靭性を得るに
は最低０５％の添加は必要であるが、１．３０％を超え
ると逆に靭性が低下し、溶接性にも悪影響を与える。

ｐ、ｓはできるだけ低い方が好ましく、高温割れおよび
焼戻しぜい性防止のため、上限を２０００８％、８．０
．００７％とする。

Ｎ１は、強度上昇、焼入性改善、靭性改善並びに微細マ
ルテンサイトを生成するために有効な成分で、その効果
は１０チ未満では十分でなく、一方３０チを超えると強
度上昇および靭性改善の効果が飽和してくる。

Ｃｒ　　は焼入性改善のため０．２０％以上添加するが
、０７チを超えると溶接硬化性が増大する。

Ｍｏ　　は焼戻し中に微細な炭化物として粒内に析出し
、強度上昇に大きく寄与するとともに焼戻しぜい性を防
止し、靭性を高めるのに有効で、その効果はＯ，１５１
未満では十分でなく、一方ｏ５％を超えると効果が飽和
する。

Ｍは溶接熱影響部靭性に直接関係するものではないが、
母材において、Ｂが鋼中ＯＮによってＢＮとなって、Ｂ
の焼入れ性増大効果が消失するのを防止するのに役立つ
成分で、００４％以上を必要とする。しかしながら過剰
のＭは酸化物を形成して鋼の清浄度を著しく劣化させ、
靭性を害する。

したがって上限を０１０％に制限する。

Ｂは本発明において最も重要な添加元素で、溶接熱影響
部の焼入性を安定させ、靭性確保に有効である。その下
限は０．　ＯＯＯ５％が顕著な効果を認められる最低限
であるので０．　ＯＯＯ５％とし、また過剰なりはかえ
って焼入性を損なうので上限をＯ，ＯＯｌ　５％とした
。

さらに本発明においてはｖ、Ｎｂを実質的に含まないこ
とも重要な要件の一つである。即ちＶ、Ｎｂは共に炭化
物形成元素であシ、応力除去焼なましの際析出脆化の原
因となる。従って低く制限するほど望ましく止むを得ず
不可避的に含まれる場合には、夫々Ｏ，’Ｏ１５％以下
とすべきである。

また本発明においては次式で表わされる炭素当量 ｃｅｑ、＝ｃ＋ｓ１／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋ｃ
ｒ／ｂ＋Ｍｏ／ｃ＋ｖ／１４が０５］チ以下であること
を最大の骨子とするものである。即ち、とのＣｅｑ、の
式は日本溶接協会（ｗＥｓ　）の炭素当量式であって、
Ｃｅｑ、　＜　０．５１％を満足すると、Ｂの存在下に
おいて溶接熱影響部における上部ベーナイトの発生が抑
制されるとともに、下部ベーナイトが多く発生するよう
になり、溶接ま＼においては、溶接熱影響部の靭性がす
ぐれたものになシ、さらに応力除去焼なまし後の靭性は
さらにすぐれたものになる。

なおＣｅｑが０．５１％以下であれば低入熱、大入熱に
かかわらず、良好な靭性が得られるが、特に全入熱範囲
で安定した効果を期待する場合には、Ｃｅｑを０４０〜
０５１％の範囲とするのが望ましい。

次に本発明の効果を実施例についてさらに具体的に説明
する。

（実施例） 第１表に供試鋼の板厚と組成を示す。鋼１〜４は本発明
鋼で５〜１０は比較鋼である。

第２表に応力除去焼なまし後の母材の引張強さと溶接熱
影響部のシャルピー値を示す。

本発明鋼（板厚２゛）〜１００　ａｍ　）は、いずれの
入熱での溶接においても、応力除去焼なまし後の溶接熱
影響部は良好なシャルピー値を有する。鋼５は低入熱（
１８にＪ／、、）の場合、シャルピー値が低い。これは
Ｃ量が高いためである。

鋼６はＰ量が高いためシャルビニ値が低い。これは焼戻
し脆性の影響である。鋼７，８はＶまたはＮｂの析出脆
化でシャルピー値が低い。鋼９は低入熱溶接（１８〜３
５ｋＪ／α）ではシャルピー値は良好であるが、大入熱
溶接く５５ｋＪ／ｃｒｎ）では低下する。これはＢを含
有してい寿いためである。

鋼１０はＣｅｑ、　　が高いため、低入熱溶接でシャル
ピー値が低い。

第２表 注）値はいずれも６２０℃の応カ除去焼なまし後を示す
。

（発明の効果） このように、本発明に従って成分範囲と炭素尚量を限定
した鋼は、広範囲な溶接条件で溶接し、さらにその後応
力除去焼なましを行っても、その溶接熱影響部は、海洋
構造物として必要で十分な衝撃値を有していることが明
らかであり、工業の発展に極めて多大な貢献をなし得た
と認することができる。

手続補正書（自発） 昭和５９年８月　２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量％で Ｃ：０．０８〜０．１４％、Ｓｉ：０．１０〜０．４０
   ％、Ｍｎ：０．５〜１．３％、Ｃｒ：０．２〜０．７％
   、Ｎｉ：１．０〜３．０％、Ｍｏ：０．１５〜０．５％
   、Ｂ：０．０００５〜０．００１５％、Ａｌ：０．０４
   〜０．１０％、Ｐ：０．００８％以下、Ｓ：０．００７
   ％以下を含み、さらにＶ、Ｎｂを実質的に含有せず、残
   部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、かつ下記の炭素当量
   式で表わされるＣｅｑが０．５１％以下であることを特
   徴とする応力除去焼なまし後の溶接熱影響部靭性のすぐ
   れた海洋構造物用高張力鋼。 但し、Ｃｅｑ・＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４
   ０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４。