[发明专利]低温用含镍钢

说明书

本发明的一个方式涉及的低温用含镍钢，化学组成在规定范围内，板厚中心部的金属组织含有2.0～20.0体积％的奥氏体相，原始奥氏体粒的平均粒径为3.0～15.0μm，原始奥氏体粒的平均纵横比为1.0～2.4，板厚为4.5～30mm，根据板厚进一步限定化学成分和原始奥氏体粒的平均粒径，在室温下的屈服应力为460～710MPa，在室温下的抗拉强度为560～810MPa。

技术领域

本发明涉及低温用含镍钢、即适合于-253℃附近的低温用途的含有镍(Ni)的钢。

背景技术

近年来，对于作为清洁能源的液态氢的利用的期待提高。对于储藏、运输液态氢等液化气体的罐(tank)所使用的钢板，要求优异的低温韧性，难以发生脆性破坏的奥氏体系不锈钢被使用。奥氏体系不锈钢虽然具有充分的低温韧性，但通用材料的在室温下的屈服应力为200MPa左右。

在将强度不充分的奥氏体系不锈钢应用于液态氢罐的情况下，罐的大型化存在极限。另外，若钢材的屈服应力为200MPa左右，则在罐的大型化时需要使板厚超过30mm，因此有时罐重量的增大、制造成本的增加成为问题。针对这样的课题，曾提出了一种在室温下的条件屈服强度(条件屈服应力：σ_0.2)为450MPa的板厚5mm的奥氏体系高Mn不锈钢(例如，参照专利文献1)。

作为代表性的液化气体的液化天然气(Liquefied Natural Gas：LNG)用的罐(有时称为LNG罐)，使用了铁素体系的9％Ni钢。虽说LNG与液态氢相比为高温，但是9％Ni钢具有优异的低温韧性。因此，以往就曾提出了适合于LNG罐的各种的9％Ni钢、7％Ni钢(例如，参照专利文献2～4)。另外，9％Ni钢也能够使在室温下的屈服应力为590MPa以上，也能够应用于大型的LNG罐。

例如，在专利文献2中公开了一种含有5～7.5％的Ni且在室温下的屈服应力高于590MPa、在-233℃下的夏比试验中的脆性断面率为50％以下的板厚25mm的低温用钢。在专利文献2中，使在-196℃下稳定的残余奥氏体的体积分率为2～12％来确保低温韧性。

另外，在专利文献3中公开了一种含有5～10％的Ni且在室温下的屈服应力为590MPa以上的、应变时效后的在-196℃下的低温韧性优异的板厚6～50mm的低温用钢。在专利文献3中，通过将残余奥氏体的体积分率设为3％以上，将有效晶体粒径设为5.5μm以下，且向粒内的组织导入适度的缺陷，来确保应变时效后的低温韧性。

而且，在专利文献4中公开了一种含有7.5～12％的Ni且不仅母材而且焊接热影响区的低温韧性也优异的6mm厚的低温用薄物镍钢板。在专利文献4中，将Si及Mn的含量降低以避免在焊接热影响区生成岛状马氏体，从而确保在-196℃下的低温韧性。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本国专利第5709881号公报

专利文献2：日本国特开2014-210948号公报

专利文献3：日本国特开2011-219849号公报

专利文献4：日本国特开平3-223442号公报

发明内容

专利文献1中所公开的奥氏体系高Mn不锈钢，热膨胀系数比铁素体系的9％Ni钢大。对于大型的液态氢罐而言，从疲劳等问题出发，热膨胀系数小的9％Ni钢是有利的。另一方面，本发明人进行的研究的结果，专利文献2～4中所公开的9％Ni钢、7％Ni钢在液态氢的液化温度即-253℃下不能得到充分的韧性。

本发明鉴于这样的实际情况，其课题是提供在-253℃附近的低温下具有充分的韧性、并且在室温下的屈服应力为460MPa以上且在室温下的抗拉强度为560MPa以上的低温用含镍钢。