JPS6339660B2 - - Google Patents

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JPS6339660B2
JPS6339660B2 JP2490383A JP2490383A JPS6339660B2 JP S6339660 B2 JPS6339660 B2 JP S6339660B2 JP 2490383 A JP2490383 A JP 2490383A JP 2490383 A JP2490383 A JP 2490383A JP S6339660 B2 JPS6339660 B2 JP S6339660B2
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JP
Japan
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toughness
steel
strength
less
pwht
Prior art date
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JP2490383A
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JPS59153866A (ja
Inventor
Makoto Yamada
Haruo Suzuki
Hisatoshi Tagawa
Aoshi Tsuyama
Hiroyuki Ichinose
Saburo Tani
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Priority to JP2490383A priority Critical patent/JPS59153866A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は非調質の高強度高靱性圧力容器用鋼の
創案に係り、溶接後熱処理によつても優れた強度
特性と靱性特性値を確保することのできる高強度
高靱性圧力容器用鋼を提供しようとするものであ
る。 アンモニアコンバーターやメタノールコンバー
ターのような高温水素雰囲気で使用される容器
や、高温で運転されるボイラー用鋼としては従来
C−0.5Mo鋼が多く使用されている。即ちこのC
−0.5Mo鋼としてはASTM規格ではA204が規格
化されており、又JISではJIS.G3103にSB46M、
49Mとして規格されているもので、成分的には比
較的高Cを基本とし、0.15〜0.30wt%Si、0.9wt
%以下のMn、0.45〜0.60wt%のMoを含有してい
ることを特徴としている。ところで従来これらの
材料は高温で使用されることから開発の主眼が高
温強度やクリープ特性におかれていて、靱性に関
しては余り顧みられていないが、最近では事故事
例からして斯うした材料についても靱性が要求さ
れるようになり、強度を具備しつつ優れた靱性を
有するものが強く望まれている。又斯うした材料
は容器製作時に数回の溶接後熱処理(Post Weld
Hert Treatment:以下PWHTという)を受け
るため、鋼板製造時のみならず、苛酷なPWHT
条件後においても充分な強度、靱性を具備させる
ことが必要である。然るに前記した従来のC−
0.5Mo鋼は板厚が38mmを超えると焼準(Nor)又
は焼準−焼戻(Nor−Temp)されるのが一般的
であるが、Mn量が低く、焼入性が低いため、フ
エライトを主体とした組織、即ちフエライト+ベ
イナイト組織になる。しかも高温での強度を確保
する目的から一般には高C系となつており、靱性
の低いベイナイト組織がフエライト地に分散され
たような組織になつていて、斯うした成分系は鋼
板製造時の靱性を損うばかりでなく、PWHT時
における処理時間、処理温度の増加によつて靱性
劣化を示す、所謂SR(応力除去焼鈍)脆化現象が
著しくなり、PWHT後の靱性確保がますます困
難となる。又前記SR脆化は強度低下を伴つた靱
性劣化現象であり、強度低下と靱性劣化を同時に
極力抑制する必要があるが、C量増加による強度
確保は靱性レベルの低下と共に靱性劣化を助長
し、更にこのC量増加は溶接性や加工性を損うこ
ととなるので、何れにしても前記したような要請
に即応し得ないこととなる。 本発明は上記したような実情に鑑み検討を重ね
て創案されたものであつて、非調質の厚肉C−
0.5Mo鋼において、溶接性、加工性を損うことな
しに前記PWHT後においても充分な強度を有し、
又従来鋼に比較して高靱性を具備させた鋼を得る
ことに成功した。即ち本発明によるものの成分組
成wt%(以下単に%という)は、0.07%≦C≦
0.25%、0.10%≦Si≦0.50%、0.40%≦Mn≦0.90
%、P≦0.030%、S≦0.020%、0.50%<Mo≦
0.65%、0.005%≦sol.Al≦0.04%、0.05%≦Cr≦
0.40%に更に0.005%≦Nb≦0.05%を添加し、残
部がFeおよび不可避的不純物からなるものであ
り、更にこのような基本発明のものに対して0.05
%≦Ni≦0.40%、0.0002%≦B≦0.0020%の何れ
か1種又は2種を含有したものであつて、特に
PWHT条件が厳しい板厚50mm以上の鋼を対象と
するものである。 然してこのような本発明の場合における強度、
靱性の目安としては、PWHT後の焼もどしパラ
メータ〔T.P=T(Log t+20)〕が19.0×103
下の範囲で、強度的にはA204若しくはSB46、
49Mの規格値を満足すること、靱性値的にはvTs
≦0℃であることとする。なお上記した焼戻しパ
ラメータT.P=T(Log t+20)において、Tは
PWHTにおける処理温度(単位〓=℃+273)、
tは当該PWHTにおける処理時間(単位hr)で
あり、又鋼板製造時に焼準後焼戻しを行なつてい
る場合はPWHTだけでなく焼戻処理におけるT.
P値も併せて考えなければならないことは言うま
でもない。更に念のため附言すれば前記T.P値が
19.0×103というのは、例えば焼戻処理を行なつ
ておらず、PWHTの温度として600〜650℃を採
用した場合には当該温度で大略3.5〜58hr処理す
ることを意味するものである。 上記したような本発明によるものの特徴は、C
−0.5Mo鋼に、0.05〜0.4%の小量のCrと、0.005
〜0.05%のNbを添加することによりPWHT後の
強度と靱性を著しく改善したことにある。 一列として第1表に示す本発明鋼と従来鋼につ
いて、その焼準時の冷却速度変化に伴う引張強さ
(TS)およびPWHT後のvTsの変化を要約して
示すと第1図の如くである。
【表】 蓋し同一冷却速度の場合、即ち同一板厚での焼
準材において、本発明鋼Aが従来鋼Bに比較して
高強度且つ高靱性であることは明らかである。本
発明鋼の場合、板厚150mmのような極厚鋼板にお
いても焼ならし処理−PWHT後で50Kg/mm2以上
の引張強さ、0℃以下のvTsが得られていること
は図示の通りである。 又第2図は本発明鋼A(板厚98mm材)と従来鋼
B(板厚50mm材および100mmシユミレーシヨン材、
即ち100mm材が焼準時において冷却される冷却速
度と同等の冷却速度を再現して焼準した材料)と
の焼戻しパラメーターに伴う強度、靱性の変化を
比較した結果を示すが、略同じ冷却速度材である
本発明鋼Aの98mm材と比較鋼の100mmシユミレー
シヨン材について強度、靱性を比較すると本発明
鋼Aが少なくとも5Kg/mm2以上の強度、少なくと
も20℃以上の高靱性を得ていることが明らかであ
る。又本発明鋼Aの98mm材における靱性は従来鋼
Bの厚さ50mm材と同じ靱性を示しているが強度的
には板厚の厚い本発明鋼が上記のように高く、複
合添加の有効性が示され、本発明鋼では、例えば
19.5×103という苛酷なPWHT条件下においても
充分な強度、靱性を具備していることは明らかで
ある。 本発明における各元素の範囲限定理由は以下の
如くである。 Cは、ASTMA204、JISG3103のSB46M、
49MにおけるC−0.5Mo鋼の強度規格値を満足す
るために0.07%以上を添加することが必要であ
り、一方0.25%を超える添加は低温靱性を劣化さ
せ、溶接性を損うので、0.07〜0.25%とする。 Siは、脱酸剤として必要な元素であり、且つ高
温酸化の防止、高温強度の確保に必要な元素であ
つて、0.10%未満ではその効果がなく、又0.5%
を越えると母材靱性を劣化させるためその範囲を
0.10〜0.50%とした。 Mnは、焼入性を向上させ、又強度、靱性を向
上させるのに必要な元素であつて、0.40%未満で
は規格の強度を満足させることができず、又靱性
の著しい低下を招く。然し0.9%を超えると溶接
性を阻害し、溶接熱影響部の硬さを著しく高める
ため、その範囲は0.4〜0.9%とすることが必要で
ある。 Pは、不純物元素として不可避的に含まれる元
素であるが、0.030%を超えることは低温靱性の
劣化を招くので、その上限を0.030%とする。 Sは、前記Pと同様に不可避的に含まれる元素
であつて、靱性の劣化、材質の異方性助長、板厚
方向特性の劣化、熱間加工性の低下などを招くた
め、特に厚肉材への適用頻度の高い本発明鋼では
その上限を0.020%とすることが必要である。 Moは、高温で使用される鋼材には黒鉛化防
止、高温強度の確保、水素侵食の防止などの観点
からMoを添加するが、0.50%以下ではその効果
が乏しく、又焼入性低下による強度、靱性の劣化
を招く。これに対し0.65%を越える添加は溶接性
を阻害し、溶接継手部靱性を低下させる。従つて
0.50超え0.65%迄の範囲とすることが必要であ
る。 sol.Alは、固溶Nを固定し、組織微細化による
靱性向上をもたらすが、0.005%未満では結晶粒
粗大化を惹起し、又0.04%以上添加すると熱間加
工時の延性低下を来すので、0.005〜0.04%未満
の範囲とする。 Crは、既述したように上限を0.40%とし、一方
下限については0.05%未満ではCrの効果が認めら
れないので0.05〜0.40%の範囲とすることが必要
である。 Nbは、微細な炭化物(一部炭窒物)を形成し、
組織の微細化による靱性向上、析出強化による常
温、高温強度の向上をもたらすものであり、又
PWHT処理に伴うセメンタイト、Mo2Cの粗大化
を抑制するため苛酷なPWHT処理条件で使用さ
れるこの種の圧力容器用鋼では必須の元素であ
る。即ち0.005%未満のNbではその効果がなく、
一方0.05%を越えるNbの添加は溶接性を損い、
靱性を劣化させる。従つてNbについては0.005〜
0.05%の範囲とした。 上記したような基本発明に対し、本発明では更
にNi、Bを添加することができ、これらの範囲
限定理由は以下の如くである。 Niは、固溶して強度および靱性を向上させる
のに有効な元素であるが、0.05%未満ではその効
果が明確でなく、又このクラスの鋼の経済性を考
慮すれば0.40%を越える添加は著しく不経済とな
るので、0.05〜0.40%とする。 Bは、Crと同様に焼入性を向上させる元素で
あり、Crの一部をBに置きかえて使用すること
は強度、靱性確保の面から有効である。然し
0.0002%未満では焼入性に効果がなく、一方
0.002%を越える添加は溶接性の劣化を招くので、
その範囲を0.0002〜0.002%とした。 本発明によるものの具体的な製造例をその比較
例と共に示して本発明の特徴を説明すると以下の
如くである。 次の第2表に本発明者等の用いた供試鋼の化学
成分を示すが、鋼1〜3は比較鋼であつて、鋼1
は従来鋼、鋼2、3はそれぞれNb、Crを単独に
添加した従来鋼である。これに対し鋼4〜11が本
発明鋼であり、鋼4〜6がCr−Nb系、鋼7〜8
がCr−Nb−Ni系、鋼9がCr−Nb−B系、鋼10
〜11がCr−Nb−Ni−B系である。
【表】 然してこれらの供試鋼についての引張特性およ
び衝撃特性は次の第3表の如くである。
【表】
【表】 即ち鋼4〜11の本発明鋼は何れの成分の組合せ
においても従来鋼もしくは比較鋼に比し高強度、
高靱性を示しており、特に衝撃特性の改善は著し
いものであり、vEo(0℃におけるシヤルピー吸
収エネルギー)は10Kg・m以上となつている。従
来鋼は高C系であるため強度的には充分高い値を
示しているとして靱性が低く、Nb単独系では組
織微細化による靱性改善は認められるものの焼入
性不足から強度が低く、又Cr単独系では同様に
強度は高いけれども組織微細化による靱性改善が
なされていないため低靱性となつている。 以上説明したような本発明によるときは、非調
質のC−0.5Mo鋼たる基本成分系にCrとNbを複
合添加し、或いは必要に応じてこのものに更に
Ni、Bの1種又は2種を添加することにより
PWHT後の強度および靱性を充分に確保し、高
強度にして、高靱性圧力容器用鋼として好ましい
鋼種を提供し得るものであつて工業的にその効果
の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の技術的内容を示すものであつ
て、第1図は本発明鋼および比較鋼についての強
度および靱性の冷却速度依存性を示した図表、第
2図は同じく本発明鋼および比較鋼について強
度、靱性の焼もどしパラメーターに伴う変化を示
した図表である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 C:0.07〜0.25wt%、 Si:0.10〜0.50wt%、 Mn:0.40〜0.90wt%、 Cr:0.05〜0.40wt%、 Mo:0.50超え0.65wt%迄、 P:0.030wt%以下、 S:0.020wt%以下、 sol.Al:0.005〜0.04wt%未満、 Nb:0.005〜0.05wt% を含有し、残部は鉄および不可避的不純物からな
    ることを特徴とする非調質の高強度高靱性圧力容
    器用鋼。 2 C:0.07〜0.25wt%、 Si:0.10〜0.50wt%、 Mn:0.40〜0.90wt%、 Cr:0.05〜0.40wt%、 Mo:0.50超え0.65wt%迄、 P:0.030wt%以下、 S:0.020wt%以下、 sol.Al:0.005〜0.04wt%未満、 Nb:0.005〜0.05wt% を含有し、しかも Ni:0.05〜0.40wt%、 B:0.0002〜0.002wt%、 の何れか1種又は2種を含有し、残部は鉄および
    不可避的不純物からなることを特徴とする非調質
    の高強度高靱性圧力容器用鋼。
JP2490383A 1983-02-18 1983-02-18 非調質の高強度高靭性圧力容器用鋼 Granted JPS59153866A (ja)

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JPS59153866A JPS59153866A (ja) 1984-09-01
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KR101908804B1 (ko) * 2016-12-21 2018-10-16 주식회사 포스코 Pwht 저항성이 우수한 압력용기용 강판 및 그 제조방법

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