[发明专利]低温用含镍钢

说明书

一种低温用含镍钢，化学组成以质量％计包含C：0.020～0.070％、Si：0.03～0.30％、Mn：0.20～0.80％、Ni：12.5～17.4％、Al：0.010～0.060％、N：0.0015～0.0060％、O：0.0007～0.0030％，金属组织包含以体积分率％计的2.0～30.0％的奥氏体相，在与轧制方向及板厚方向平行的面的板厚中心部，原始奥氏体粒的平均粒径为3.0～20.0μm，所述原始奥氏体粒的平均纵横比为1.0～2.9。

技术领域

本发明涉及主要在-253℃附近的低温下使用的适合于储藏液态氢的罐(tank)等用途的含有镍(Ni)的钢(低温用含镍钢)。

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所使用的钢板，要求优异的低温韧性，因此难以发生脆性破坏的奥氏体系不锈钢被使用。然而，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。

在将屈服应力低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40mm，因此罐重量的增大、制造成本的增加成为问题。

针对这样的课题，例如在专利文献1中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以上的板厚5mm的奥氏体系高Mn不锈钢。

然而，专利文献1所公开的奥氏体系高Mn不锈钢的热膨胀系数大。从疲劳等问题出发，大型的液态氢罐希望热膨胀系数小，因此奥氏体系高Mn不锈钢应用于大型的液态氢罐并不是理想的。

另外，作为液化气体储藏罐而具有代表性的液化天然气(Liquefied NaturalGas：LNG)用的罐(有时称为LNG罐)使用了铁素体系的9％Ni钢、7％Ni钢。虽说LNG与液态氢相比液化温度为高温，但是9％Ni钢及7％Ni钢具有优异的低温韧性。另外，这样的9％Ni钢及7％Ni钢也能够使室温下的屈服应力为590MPa以上。因此，9％Ni钢及7％Ni钢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，通过使在-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，并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板厚6mm的低温用镍钢板。在专利文献4中，使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。

专利文献2～4所公开的9％Ni钢、7％Ni钢，在-196℃或-233℃下能够确保一定以上的韧性。然而，本发明人进行研究的结果可知，专利文献2～4所公开的9％Ni钢、7％Ni钢在液态氢的液化温度即-253℃下得不到充分的韧性。

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