JPS6369944A - 鍛鋼 - 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〕 本発明は鍛鋼に関し、特に原子力発電用機器の構成部材
で、１５．０〜５５０℃程度で使用され、厚さ９０〜程
度以上の鍛鋼品として好適な鍛鋼に関する。

〔従来の技術〕

従来の鍛鋼は、引張強さく以下、ＴＳと略す）＝５６〜
７４ゆｆ／ｌＩＩ、降伏強さく以下、ＹＳと略す）＝３
５ｋｌｉＩｆ／Ｉｉ１以上と中強度・高靭性の性能を有
しているが、高強度・高靭性のものはないＯ 〔発明が解決しようとする問題点〕 １５０〜３５０℃程度の温度環境で使用される原子力発
電用機器の構成部材の鍛鋼品としては、従来から低合金
Ｍｎ−Ｍｏ−Ｎｉ鋼であるＪ工Ｓ規格の５ＦＱＩＡの９
０．４以上の鍛鋼品が使用されている。

コＯＥＩＦＶ０．工Ａは成分組成として、（：０．２５
−以下、Ｓｉ：０．４０％以下、　Ｍｎ：　１．２０〜
ｔ５０チ、Ｐ：αＯＳＯ％以下、Ｓ：α０３０％以下。

Ｎｉ：　　ｆ１４０〜ｔｏｏｌ、ＭＯ：０．４５〜［１
６０％。

Ｃｒ：０．２５％以下を基本成分とする焼入れ、焼戻し
材であって、調質後の機械的性質は、室温においてはＴ
８が５６〜７４　ｋｌｌｆ／ｗ！　、　ＹＳが５５ｋｇ
ｆ〜以下とされている。

ところで、最近では、原子力発電プラントの大型化に対
応した軽食化と破壊安全性確保を目的として、前述の５
ＰＶＱエムよシも強度レベルが高い鍛鋼品が使用される
すう勢にある。この場合に要求される性能は、室温にお
けるＴ８が６３ｋｌｆ／ｗ１以上、ＹＳが４６勢Ｑ−以
上、１５９℃におけるＴＳが５７ゆｆ／、１以上、Ｙ８
が４６に９ｆ／１１１１”以上、２９８℃に訃ける７日
が５７に９ｆ／−以上、Ｙｌｌｌｌが４４　ｋｉｔ／Ｉ
Ｐ以上であシ、さらに靭性特性であるシャルピー衝撃特
性や落重特性（通商産業省令告示ｓ　ｏ　１．　Ａｓｒ
Ｍｉｚ　ｏ　ａ　）の他に、溶接性、１９ｓＲ割れ特性
（耐応力除去焼鈍割れ特性）も重視されている。また厚
肉鍛鋼品においては、肉厚内部の均質性が特に要求され
る。

前述のように、原子力発電用機器に使用される５ＦＶ０
．工Ａの厚肉鍛鋼品は、焼入れ、焼戻し処理して製造さ
れ、かつ、その使用時において、構造物の一部として溶
接施工後、応力除去焼鈍（以下、ＳＲと略す）を施すの
が通常である。

このＳＲは６００℃前後の温度で長時間行い、厚さ１５
０四程度以上の厚肉品では十数時間以上の加熱を必要と
する。このような長時間のＳＲによって、この種の厚肉
鍛鋼品では、フェライト岐の粗大化、炭化物の凝集、粗
大化を招き、ＳＲ後の強度低下、靭性の劣化を招きやす
い問題がちる。

本発明は、このような問題を解消し、前述の強度を満足
し、かつ溶接性、靭性のすぐれた厚肉鍛鋼を提案するこ
とを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

上記目的を達成するためには、第１図に示すように、室
温のＴ　Ｅ！　ｆ　６７　’に９ｆ／ｅ１以上に確保す
ることか必要である。また、高強度の場合、特に重要な
靭性特性である落重特性Ｔｌ１ＤＴの確保のためには、
第２図に示すように、）ｉ／Ａｔを０．５以上とするこ
とが必要である。

本発明は、Ｍｎ−Ｍｏ−Ｎｉ系鍛鋼で、上記の必要性を
満たす（すなわち靭性、溶接性を損なうことなく、前述
の強度を満足し、良好な内部性状が得られる）鍛鋼、す
々わち重量パーセントで、（！：０．２〜α２５％、Ｓ
ｉ：０．１〜０．５％、Ｍｎ：１、５〜１．５％、　Ｐ
　：　ｎｏ　１％以下、Ｅｌ：０．ＯＩチ以下、Ｎｉ：
０．６〜１％、Ｏｒ：ＣｌＯ２〜ＣＬ２％。

ＭＯ：　０．４〜α８％　、　Ａｔ：　［１０１〜０．
Ｏ３％　、　ｌｉ：［１００６〜（１０１５、Ｎ／Ａｔ
　　０．５以上、Ｃ尚景：０．５５〜０．７５％、Ｅｉ
ｌ’を割れ感受性指数　ΔＧ：０．Ｏ以下の条件を満足
し、残部がＦｅ及び不純物よりなり、室温における７日
：　６５　ｋｇｔ／ｍｍ２以上、同ＹＳｎ４６時ｆ〜以
上、１５９℃におけるＴ　Ｓ：　５７　ｋｇｆ／Ｊ以上
、四Ｙ　Ｓ　：　４６　ｋｇｆ／ｇｅ１以上、２９８℃
におけるＴ　Ｓ　：　５７に９ｆ／−以上。

同Ｙ　Ｓ　：　４　Ａ　ｋｇｆ／−以上の高強度、高靭
性、高溶接性を有する鍛鋼に関する。

〔作　用〕

本発明における各成分範囲限定理由は次の通りである。

Ｃ：　Ｃは室温及び高温における強度を確保するために
、少なくとも１２チが必要であるが、ｌ１２５％を超え
ると溶接性及び靭性を劣化させるので、ｃＬ２〜１１２
５％の範囲内に限定した。

Ｓｉ：８１　は通常の製鋼過程において脱酸に有力な元
素であり、また強度にも寄与することから、少なくとも
０．１１％が必要であるが、１１５チを超えれば、靭性
が劣下するから、α１０〜１１３％の範囲とした。

Ｍｎ：Ｍｎは脱酸と強度及び靭性の確保に有効な元素で
あシ、そのため、少なくとも１．５チ必要であるが、１
．５％を超えると靭性。

溶接性を劣下させるから１．３〜１．５チの範囲内にし
た。

Ｐ、Ｓ　：いずれも不純物として含有される元素であり
、靭性、溶接性の面から可及的に少量であることが望ま
しいが、製造コストとのかねあいから、それぞれ００１
％以下とした。

Ｎｉ：Ｎｉは強度及び靭性の向上に有効な元素であり、
そのため少なくともα６チが必要であるが、１チを超え
れば靭性向上の割シに高価となるため、０．６〜１％の
範囲に限定した。

Ｏｒ：Ｏｒは強度向上に有効な元素であるが、１０５％
未満では効果が不充分であシα２チを超えると、ｇＲ割
れ感受性を増すから、１０５〜０．２％の範囲とした。

Ｍｏ：Ｍｏは強度確保のために、少なくともα４チ必要
であるが、［１８％を超えると硬化が著しくなって、溶
接剤を劣下させるから、１４〜０．８％の範囲内とした
。

Ａ／、Ｎ：　Ａ／は通常の製鋼過程において、脱酸に用
いられ、また鋼中のＮと結合してｌ’Ｎを形成し、オー
ステナイト粒と微細化して靭性を向上させるが、過剰に
含有すれば靭性を低下させるから、０．０１〜α０５チ
に限定した。また、すぐれた落重特性を得るためにはＮ
／Ａ／≧ａ５を満足する必要があシ、Ｎはα００６〜ｃ
Ｌ０１５チに限定した。

Ｃ当量二　〇当量は、Ｃ十８１／２４　＋Ｍｎ／６　＋
　Ｎｉ／４０　＋Ｃｒ／５　＋　Ｍｏ／４＋　Ｖ／Ｉ　
Ａ　　で表わされ、強度の面から少なくとも０．５５％
とすることが必要であるが、０．７５％を超えると溶接
性、靭性を劣下させるから、α５５〜α７５チの範囲と
した。なお、上式中のＶは不純物に由来する。

ΔＧ：　　ｇＲ割れ感受性指数ΔＧは、Ｏｒ＋１５Ｍ０
＋　ａＩ　Ｖ−２で表わされ、ｇＲ割れ感受性を少なく
するために０．０以下（例えば、負）とした。なお、上
式中のＶは不純物に由来する。

以上のような成分を含有する本発明鋼は、従来の厚肉鍛
鋼品と同様に、所要の形状に鍛造した後に、常法に従っ
て焼ならし処理を行い、さらに焼入れ、焼戻し処理によ
って調質して製造すればよい。なお、溶接施工後は、通
常は、既に述べたようにｇＲを行う。

本発明鋼による鍛鋼品は中実鋼塊として造塊しても製造
できるが、鍛鋼品の肉厚方向の均質性を確保するために
は、鍛鋼品の形状が、厚肉で、シェルあるいはリング状
の場合、例えば鋳型中央部に冷却中子を設置して造塊す
る中空鋼塊が非常に有利である。すなわち、中空鋼塊を
利用する場合、鋼塊形状は円筒状であり、中子からの冷
却によって、中央鋼塊に比べ凝固時間が短縮されること
によシ成分偏析が少なくなシ、製品の内面性状が良く、
かつ安定する。

〔実施例〕

本発明鋼の実施例は比較鋼と比較して述べる。

この例は、原子力発電用蒸気発生器の管台に適用した例
である。

第１表に示す化学成分の鋼を溶製し、鋼１〜鋼７は中実
鋼塊に造塊し、釧８は中空鋼塊と中実鋼塊の２種類に造
塊した。

その後、との鋼塊を１２００〜１２５０’Ｃに加熱し、
所定の形状に鍛造した。

鍛鋼後、９００℃Ｘ８ｈｒの加熱後、空冷する焼ならし
処理を行い、肉厚２５０ｆｉの管台の荒削シ品とした。

この材料を８８０℃Ｘ５ｈｒ加熱後、水中に浸漬させ、
続いて６５０〜６４５℃Ｘ６ｈｒ加熱後空冷する調質処
理を行った。

との状態で管台の所定部位から試験片を採取し、６１５
℃Ｘ　２０ｈｒＯＳＲ後、機械試験、溶接試験等を実施
した。その結果を第２表に示す。

第２表から明らかなように本発明鋼は、室温においてＴ
ｅ３５時で／、１以上、Ｙ日４６　ｋｇｆ〜以上を満足
するとともに、１５９℃、２９８℃における高温強度も
満足している。しかも、靭性特性であるシャルピー破面
遷移温度は一２５℃以下、落電試験に訃けるＴｌＩＤ？
　　が−３５℃以下と靭性も良好であシ、かつ溶接割れ
感受性。

ＢＲ割れ感受性も低い。

これに反し、比較鋼は高温強度、靭性、溶接割れ感受性
、ＳＲ割れ感受性のいずれかにおいて不満足な結果を示
している。

また、鋼８については、中空鋼塊と中実鋼塊に鋳込み、
中実鋼塊については中心部をポンチングにて除去した後
、同等の鍛造・熱処理条件で製品とした。このとき肉厚
内部の強度・靭性のバラツキを第２表にあわせて示して
いるが、偏析の少ない中空鋼塊は強度、靭性の均質性が
すぐれていることがわかる。

なお、第３表に、中空鋼塊と中実鋼塊の凝固時間を比較
して示す。

第５表　中空鋼塊と中実鋼塊の 凝固時間の比較 以上の実施例から明らかなように、本発明鍛鋼は厚肉鋼
品として、長時間のＳＲ後Ｋ＞いても、充分な室温及び
１５０〜３５０℃程度の高温における強度を有し、しか
も靭性及び溶接性にもすぐれておシ、原子力発電用機器
用の材料として適したものである。

さらに１この鋼は中空鋼塊を使用して製造することによ
り、内部品質のより均質な材料を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明鍛鋼は、高強度を有しているとともに、すぐれた
靭性、溶接性を有しているので、大型化する原子力機器
の同筒形状の厚肉鍛鋼品、例えば７ランジ、シェル、管
台等に適したものとして提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は室温の引張強さと高温強度の関係を示す図表、
第２図はＮ／Ａ　／とＴＮＤ？の関係を示す図表である
。 復代理人　　内　１）　　明 復代理人　　萩　原　亮　− 復代理人　　安　西　埠　夫 第２図 Ｎ／Ａｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｃ：０．２〜０．２５％（重量％、以下同じ）、Ｓｉ：
   ０．１〜０．３％、Ｍｎ：１．３〜１．５％、Ｐ：０．
   ０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｎｉ：０．６〜１％
   、Ｃｒ：０．０５〜０．２％、Ｍｏ：０．４〜０．８％
   、Ａｌ：０．０１〜０．０３％、Ｎ：０．００６〜０．
   ０１５％、Ｎ／Ａｌ：０．５以上、（１）式で示される
   Ｃ当量：０．５５〜０．７５％、（２）式で示されるＳ
   Ｒ割れ感受性指数ΔＧ：０．０以下の条件を満足し、残
   部がＦｅ及び不純物よりなり、室温における引張強さ：
   ６３ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上、同降伏強さ：４６ｋｇｆ／
   ｍｍ＾２以上、１５９℃における引張強さ：５７ｋｇｆ
   ／ｍｍ＾２以上、同降伏強さ：４６ｋｇｆ／ｍｍ＾２以
   上、２９８℃における引張強さ：５７ｋｇｆ／ｍｍ＾２
   以上、同降伏強さ：４４ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上の高強度
   、高靭性、高溶接性を有する鍛鋼。 Ｃ当量＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ
   ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４（１） ΔＧ＝Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋８．１Ｖ−２（２）