[發明專利]低溫用含鎳鋼

有效

• 申請號: 201780096211.1
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN111247263B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 滑川哲也;星野學;大宮慎一;加賀谷崇之
• 申請（專利權）人: 日本制鐵株式會社
• 主分類號: C22C38/00
• 分類號: C22C38/00;C22C38/54
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 劉航;段承恩

本發明的一個方式涉及的低溫用含鎳鋼，化學組成在規定范圍內，板厚中心部的金屬組織含有2.0～20.0體積％的奧氏體相，原始奧氏體粒的平均粒徑為3.0～15.0μm，原始奧氏體粒的平均縱橫比為1.0～2.4，板厚為4.5～30mm，根據板厚進一步限定化學成分和原始奧氏體粒的平均粒徑，在室溫下的屈服應力為460～710MPa，在室溫下的抗拉強度為560～810MPa。

技術領域

本發明涉及低溫用含鎳鋼、即適合于-253℃附近的低溫用途的含有鎳(Ni)的鋼。

背景技術

近年來，對于作為清潔能源的液態氫的利用的期待提高。對于儲藏、運輸液態氫等液化氣體的罐(tank)所使用的鋼板，要求優異的低溫韌性，難以發生脆性破壞的奧氏體系不銹鋼被使用。奧氏體系不銹鋼雖然具有充分的低溫韌性，但通用材料的在室溫下的屈服應力為200MPa左右。

在將強度不充分的奧氏體系不銹鋼應用于液態氫罐的情況下，罐的大型化存在極限。另外，若鋼材的屈服應力為200MPa左右，則在罐的大型化時需要使板厚超過30mm，因此有時罐重量的增大、制造成本的增加成為問題。針對這樣的課題，曾提出了一種在室溫下的條件屈服強度(條件屈服應力：σ_0.2)為450MPa的板厚5mm的奧氏體系高Mn不銹鋼(例如，參照專利文獻1)。

作為代表性的液化氣體的液化天然氣(Liquefied Natural Gas：LNG)用的罐(有時稱為LNG罐)，使用了鐵素體系的9％Ni鋼。雖說LNG與液態氫相比為高溫，但是9％Ni鋼具有優異的低溫韌性。因此，以往就曾提出了適合于LNG罐的各種的9％Ni鋼、7％Ni鋼(例如，參照專利文獻2～4)。另外，9％Ni鋼也能夠使在室溫下的屈服應力為590MPa以上，也能夠應用于大型的LNG罐。

例如，在專利文獻2中公開了一種含有5～7.5％的Ni且在室溫下的屈服應力高于590MPa、在-233℃下的夏比試驗中的脆性斷面率為50％以下的板厚25mm的低溫用鋼。在專利文獻2中，使在-196℃下穩定的殘余奧氏體的體積分率為2～12％來確保低溫韌性。

另外，在專利文獻3中公開了一種含有5～10％的Ni且在室溫下的屈服應力為590MPa以上的、應變時效后的在-196℃下的低溫韌性優異的板厚6～50mm的低溫用鋼。在專利文獻3中，通過將殘余奧氏體的體積分率設為3％以上，將有效晶體粒徑設為5.5μm以下，且向粒內的組織導入適度的缺陷，來確保應變時效后的低溫韌性。

而且，在專利文獻4中公開了一種含有7.5～12％的Ni且不僅母材而且焊接熱影響區的低溫韌性也優異的6mm厚的低溫用薄物鎳鋼板。在專利文獻4中，將Si及Mn的含量降低以避免在焊接熱影響區生成島狀馬氏體，從而確保在-196℃下的低溫韌性。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本國專利第5709881號公報

專利文獻2：日本國特開2014-210948號公報

專利文獻3：日本國特開2011-219849號公報

專利文獻4：日本國特開平3-223442號公報

發明內容

專利文獻1中所公開的奧氏體系高Mn不銹鋼，熱膨脹系數比鐵素體系的9％Ni鋼大。對于大型的液態氫罐而言，從疲勞等問題出發，熱膨脹系數小的9％Ni鋼是有利的。另一方面，本發明人進行的研究的結果，專利文獻2～4中所公開的9％Ni鋼、7％Ni鋼在液態氫的液化溫度即-253℃下不能得到充分的韌性。

本發明鑒于這樣的實際情況，其課題是提供在-253℃附近的低溫下具有充分的韌性、并且在室溫下的屈服應力為460MPa以上且在室溫下的抗拉強度為560MPa以上的低溫用含鎳鋼。