JPS6369941A - 耐デイスボンデイング性の優れたオ−バ−レイクラツド鋼 - Google Patents

耐デイスボンデイング性の優れたオ−バ−レイクラツド鋼

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JPS6369941A
JPS6369941A JP21063886A JP21063886A JPS6369941A JP S6369941 A JPS6369941 A JP S6369941A JP 21063886 A JP21063886 A JP 21063886A JP 21063886 A JP21063886 A JP 21063886A JP S6369941 A JPS6369941 A JP S6369941A
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JP
Japan
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steel
overlay
equivalent
disbonding
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Application number
JP21063886A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Tsukamoto
塚本 裕昭
Masaji Hattori
服部 正司
Toshiaki Fujita
利明 藤田
Kazuhisa Kinoshita
木下 和久
Akira Ehata
江畑 明
Masaaki Ando
政明 安藤
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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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】 「発明の目的」 この発明は、JIS  SCMV4、ASTMA387
グレード22等の2−Cr  IMo鋼を母材としたオ
ーステナイト系ステンレスオーバーレイクラッド鋼に関
するもので、耐ディスボンディング性を飛躍的に向上さ
せるようにしたものである。
産業上の利用分野 石油精製、石油化学プラント等、高温高圧水素環境で運
転される圧力容器用の材料として2−Cr−IMo鋼等
のCr−Mo1iilを母材として、内面側にオーステ
ナイト系ステンレス鋼を肉盛溶接(オーバーレイ)した
クラツド鋼。
従来の技術 石油精製、石油化学プラント等、高温高圧水素環境で運
転される圧力容器用の材料として2−Cr−lMo1等
のCr −Mo鋼を母材として、内面側にオーステナイ
ト系ステンレス鋼を肉盛溶接(オーバーレイ)したクラ
ツド鋼が使用される。この材料は優れた高温強度、耐水
素侵食性、耐食性を有するが、このものにおいてはステ
ンレス鋼肉盛溶接境界部の剥離割れ(ディスボンディン
グと称する)がある。このディスボンディングは、圧力
容器の高温高圧水素雰囲気での一定期間の操業後のシャ
ットダウン時に発見され、補修に多くのコストと労力を
要している。従来、このディスボンディングを軽減する
ための試みとして以下のようなものがある。
■ オーバーレイ溶接法の改善 (i)フェライト系ステンレス口をオーバーレイした上
にオーステナイト系ステンレスをオーバーレイ溶接する
(特開昭54−71746)。
これは水素分圧150Kgf/cれ温度450℃以下に
おいてディスボンディング防止を図る。
(ii)Nbを含む低合金鋼をオーバーレイ溶接した上
に通常のオーステナイト系ステンレスをオーバーレイ溶
接する(特開昭54−71746 )。
これは水素分圧150Kgf/LJA、温度450℃以
下においてディスボンディング防止を図る。
■ 母材の成分系の改善 (i)  Ti :  0.0 1〜0.1%、Nb:
0.01〜0.1%。
V:0.01〜0.1%、八A:0.01〜0.1%の
うち1種または2種を添加する(特開昭59−7686
3>ものであって、水素分圧i 50Xgf/cnl、
温度400℃以下におイテティスポンディング防止を図
る。
(ii)  J I S  S CMV 5 (3Cr
 −IMo鋼)を対象として、V : 0.10〜0.
35%を添加し、更にTi:0.015〜0.040%
、 Nb : 0.015〜0.040%のうち1種ま
たは2種を添加し、かつTi+Nb : 0.015〜
0.040%を満足する(特開昭6l−37951)も
のであって、水素分圧150Kgf/ad、温度575
°C以下においてディスボンディング防止を図る。
発明が解決しようとする問題点 しかし、上記■のフェライト系ステンレス鋼またはNb
を含む低合金鋼をオーバーレイ溶接した上に通常のオー
ステナイト系ステンレス鋼をオーバーレイ溶接するもの
は、耐ディスボンディング性の若干の改善はあるが、そ
の効果は不十分である。
また■の低C化やNbs Tlといった安定炭化物形成
元素の添加によっても若干の効果は見られるが、少なく
とも強度、靭性を損わない範囲での成分を調整したもの
では、ディスボンディングを皆無にすることはできず十
分な効果が得られていない。
即ち、従来、高温高圧水素環境の圧力容器としてディス
ボンディングを完全に防止する技術はなく、定期検査時
の補修が必要であった。
「発明の構成」 問題点を解決するための手段 (1)母材としてJIS  SCMV4またはASTM
  A387グレード22相当の2−1Mo鋼を用いた
ステンレス鋼オーバーレイクラッド鋼において、母材の
化学成分組成が重量%でC: 0.05〜0.12%を
含有し、更にV : 0.15〜0.40%、Nb:0
.05%以下の何れか1種または2種を含有し、かつ V+Nb:0.15〜0.40%を満足し、オーバーレ
イ肉盛溶接初層がSUS304L相当鋼を用いて形成さ
れたことを特徴とする耐ディスボンディング性に優れた
オーバーレイクラッド鋼。
(2)母材とし”i’JIs  SCMV4またはAS
TM  A387グレード22相当の2−1Mo鋼を用
いたステンレス鋼オーバーレイクラッド鋼において、母
材の化学成分組成が重量%でC:0.05〜0.12%
、Ni:1.0%以下を含有し、更に V : 0.15〜0.40%、Nb:0.05%以下
の何れか1種または2種を含有し、かつ V+Nb: 0.15〜0.40%  を満足し、オー
バーレイ肉盛溶接初層がSUS304L相当鋼を用いて
形成されたことを特徴とする耐ディスボンディング性に
優れたオーバーレイクラッド鋼。
(3)母材としてJIS  SCMV4またはASTM
  A387グレード22相当の2−1Mo鋼を用いた
ステンレス鋼オーバーレイクラッド鋼において、母材の
化学成分組成が重量%でc : o、 o s〜0.1
2% を含有し、更にV : 0.15〜0.40%、
Nb:0.05%以下のうち1種または2種を含有し、
更に B : 0.0005〜0.0010%、 Ti : 
0.005〜0.01%。
N : 0.004%以下のうち1種または2種以上を
含有し、かつ V+Nb:0.15〜0.40%を満足し、オーバーレ
イ肉盛溶接初層がSUS304L相当鋼を用いて形成さ
れたことを特徴とする耐ディスボンディング性に優れた
オーバーレイクラッド鋼。
(4)母材としてJIS  SCMV4またはASTM
  A387グレード22相当の2  Cr  IM。
鋼を用いたステンレス鋼オーバーレイクラッド鋼におい
て、母材の化学成分組成が重量%でC:0.05〜0.
12%、Ni:1.0%以下を含有し、更に V : 0.15〜0.40%、Nb:0.05%以下
のうち1種または2種を含有し、更に B : 0.0005〜0.0010%、 Ti : 
、0.005〜0.01%。
N:0.004%以下 のうち1種または2種以上を含
有し、かつ V+Nb:0.15〜0.40% を満足し、オーバー
レイ肉盛溶接初層がSUS304L相当鋼を用いて形成
されたことを特徴とする耐ディスボンディング性に優れ
たオーバーレイクラッド鋼。
作用 母材たる2−Cr−lMo1のCを低減して0.05〜
0.12%とすると共に■またはV−Nbの複合添加に
より耐ディスボンディング性を有効に改善する。
実施例 上記したような本発明について更に説明するならば、本
発明者等は、高温高圧水素環境の圧力容器としてディス
ボンディングを完全に防止すべく研究を重ね、鋭意検討
し本発明に到達したものであって具体的に詳述すると以
下の如くである。
即ち、ディスボンディングの発生については、溶接後熱
処理中の母材からステンレス鋼肉盛部へのC拡散による
肉盛部内境界層における浸炭現象が深く関与しているこ
とが知られている。そこでオーバーレイ溶接方法と母材
化学成分の改善によってオーバーレイ溶接部内境界層の
浸炭抑制を図ることを主眼にして研究を行った。卯ちオ
ーバーレイの初層として低CであるSUS304L相当
のステンレス鋼を用い、更に母材2−Cr−lMo鋼の
成分がディスボンディング特性に及ぼす影響を調査した
。このディスボンディング試験の条件を次の第1表に示
し、又ディスボンディング試験に供した泪の化学成分を
第2表に示すと共に、それらの試験結果を第3表に示す
第   1   表 第    3    表 ・1割れ発生   0:軽微なり1れ発生  ○:割れ
なし即ちこれらの試験により以下のことが理解される。
(1)まず母材2Cr−IMo鋼として通常m(鋼A)
を用いたのでは重度のディスボンディングが発生した。
(2)母材のCの低減(鋼B、C)は、耐ディスボンデ
ィング性の改善傾向が認められるものの、0.02%c
 <mc)においてもディスボンディングを皆無にする
には至らず効果は不十分である。
(3)母材′ν・Cを通常レベルとし、更に■を添加し
た場合(鋼D)、耐ディスボンディング性の若干の改善
が見られるものの皆無には至らず効果は不十分である。
(4)母材のCの低減と■の添加を行うと(BE、F)
、両者の複合効果によって水素分圧300Kgf/co
!でも割れは認められず、非常に優れた財ディスボンデ
ィング性態が得られた。
(5)母材のCの低減とV−Nb複合添加(鋼G)でも
同様に優れた耐ディスボンディング性が得られた。
(6)上記した(4)の関係は、Siがより低く、その
他の成分もそれなりに異るEJ、Kにおいても同様に認
められ、又(5)と同様のことはIH1■、Lにおいて
も確認される。
尚、本発明による母材の機械的性質は次の第4表に示す
如くであって、高い常温強度、高温強度と価れた靭性を
有することが確認された。
次に、本発明における母材2″−Cr−IMo鋼の成分
限定の理由を示すと以下の如くである。
C: 0.12%を超えると、本発明の耐ディスボンデ
ィング性向上効果が見られなくなるのでC50,12%
とする。また0、04%未満では常温および高温におけ
る強度確保ができなくなるのでC≧0.04%とする。
V、Nb、(V+Nb);V及び(V+Nb)が0.1
5%未満では本発明の耐ディスボンディング性向上効果
が得られないので、■及び(V+Nb)を20.15%
とする。またV及び(V+Nb)が0.40%を超える
か、Nbが単独で0.05%を超えると靭性が損われる
ので、■及び(V+Nb)を50.40%、NbS2.
05%とする。
Ni;1%以下ではディスボンディング性に大きな影ビ
はないが、必要に応じて母材の焼入性向上、靭性向上の
ために添加する。しかし、1%を超えると耐水素アタッ
ク性を損うのでN+51%とする。
8% Ti、 N ;少量ではディスボンディング性に
大きな影響はないが、必要に応じて母材の焼入性向上の
ために添加または制御する。その場合には、Bが0.0
005%未満ではBによる焼入性向上効果が得られない
ので、 B≧0.0005%とする。また0、0010%を超え
ると靭性が損われるのでB≦ o、ooto%とする。
Nは、Bを上記範囲にした場合、Nが0.0040%を
超えるとBによる焼入れ性向上効果が損われるので、N
≦O,OO40%とする。
Tiは、O,OO5%未満ではNの固定が不十分で、B
の焼入れ性向上効果が得られないのでTi≧0.00り
%とする。またNとBを上記範囲に制御すれば、TiS
2.010%でBの焼入性向上効果が充分に得られ、必
要以上の添加は靭性を損うのでTiS2.010%とす
る。
「発明の効果」 以上説明したように本発明によるときは、石油精製や石
油化学プラント等の高温高圧水素環境で運転される圧力
容器用材料において耐ディスボンディング性を飛躍的に
向上せしめ、定期検査時における補修などを不要とする
ものであって、工業的にその効果の大きい発明である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)母材としてJIS SCMV4またはASTM 
    A387グレード22相当の2(1/4)Cr−1Mo
    鋼を用いたステンレス鋼オーバーレイクラッド鋼におい
    て、母材の化学成分組成が重量%で C:0.05〜0.12%を含有し、更に V:0.15〜0.40%、Nb:0.05%以下の何
    れか1種または2種を含有し、かつ V+Nb:0.15〜0.40%を満足し、 オーバーレイ肉盛溶接初層がSUS304L相当鋼を用
    いて形成されたことを特徴とする耐ディスボンディング
    性に優れたオーバーレイクラッド鋼。
  2. (2)母材としてJIS SCMV4またはASTM 
    A387グレード22相当の2(1/4)Cr−1Mo
    鋼を用いたステンレス鋼オーバーレイクラッド鋼におい
    て、母材の化学成分組成が重量%で C:0.05〜0.12%、Ni:1.0%以下を含有
    し、更に V:0.15〜0.40%、Nb:0.05%以下の何
    れか1種または2種を含有し、かつ V+Nb:0.15〜0.40%を満足し、 オーバーレイ肉盛溶接初層がSUS304L相当鋼を用
    いて形成されたことを特徴とする耐ディスボンディング
    性に優れたオーバーレイクラッド鋼。
  3. (3)母材としてJIS SCMV4またはASTM 
    A387グレード22相当の2(1/4)Cr−1Mo
    鋼を用いたステンレス鋼オーバーレイクラッド鋼におい
    て、母材の化学成分組成が重量%で C:0.05〜0.12%を含有し、更に V:0.15〜0.40%、Nb:0.05%以下のう
    ち1種または2種を含有し、更に B:0.0005〜0.0010%、Ti:0.005
    〜0.01%、 N:0.004%以下のうち1種または2種以上を含有
    し、かつ V+Nb:0.15〜0.40%を満足し、 オーバーレイ肉盛溶接初層がSUS304L相当鋼を用
    いて形成されたことを特徴とする耐ディスボンディング
    性に優れたオーバーレイクラッド鋼。
  4. (4)母材としてJIS SCMV4またはASTM 
    A387グレード22相当の2(1/4)Cr−1Mo
    鋼を用いたステンレス鋼オーバーレイクラッド鋼におい
    て、母材の化学成分組成が重量%で C:0.05〜0.12%、Ni:1.0%以下を含有
    し、更に V:0.15〜0.40%、Nb:0.05%以下のう
    ち1種または2種を含有し、更に B:0.0005〜0.0010%、Ti:0.005
    〜0.01%、 N:0.004%以下のうち1種または2種以上を含有
    し、かつ V+Nb:0.15〜0.40%を満足し、 オーバーレイ肉盛溶接初層がSUS304L相当鋼を用
    いて形成されたことを特徴とする耐ディスボンディング
    性に優れたオーバーレイクラッド鋼。
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