(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧液化天然ガスを約１０３５kPa（１５０psia）〜約７５９０kPa（１１００psia）の圧力及び約−１２３℃（−１９０°F）〜約−６２℃（−８０°F）の温度で貯蔵する容器であって、前記容器は、３重量％以上９重量％未満のニッケルを含有し、引張強度が８３０MPa（１２０ksi）以上、ＤＢＴＴが約−７３℃（−１００°F）以下の超強力低合金鋼からなる複数の別々の板をいっしょに接合することによって構成され、この別々の板間の接合は、前記圧力及び温度条件において、前記加圧液化天然ガスを収容するのに十分な強度及び靱性を有することを特徴とする容器。
【請求項２】
天然ガスを液化して、約１７２５kPa（２５０psia）〜約７５９０kPa（１１００psia）の圧力及び約−１００℃（−１４８°F）〜約−６２℃（−８０°F）の温度で、加圧液化天然ガスを最終製品として製造する工程から誘導され、（I）二酸化炭素、（II）ｎ−ペンタン・プラス及び（III）ベンゼンからなるグループから選択された少なくとも１つの成分を、約大気圧及び温度約−１６２℃（−２６０°F）において液化天然ガス中で凍結を生じる量で含有する、ことを特徴とする加圧液化天然ガス。
【請求項３】
天然ガスを液化して、約１７２５kPa（２５０psia）〜約７５９０kPa（１１００psia）の圧力及び約−１００℃（−１４８°F）〜約−６２℃（−８０°F）の温度で、加圧液化天然ガスを最終製品として製造する工程から誘導される加圧液化天然ガスであって、前記工程は、（I）前記圧力範囲及び前記温度範囲の加圧液化天然ガスには含まれない異物を含有する液化天然ガスを貯蔵するための容器を含む受け入れ施設に天然ガスを受け入れる段階と、（II）前記処理中に前記天然ガスの凍結を防止するのに十分な水蒸気を前記天然ガスから除去する段階と、（III）上記異物を積極的に除去することなしに、前記天然ガスを液化して、前記最終製品を製造する段階とを有する、ことを特徴とする加圧液化天然ガス。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、液化天然ガス（ＬＮＧ）を処理し、貯蔵し、輸送する改良型システムに関し、特に、従来型ＬＮＧシステムと比較して実質的に増大した圧力及び温度状態でＬＮＧを処理し、貯蔵し、輸送する新規なシステムに関する。
発明の背景
種々の用語が以下の説明中で定義されている。便宜上、用語集を請求の範囲の直前に掲載している。
多くの天然ガス源は、天然ガス市場から見て遠隔地、即ち遠くの距離のところに位置している。産出した天然ガスを市場に輸送するためにパイプラインを利用できる場合がある。パイプラインによる市場への輸送が実現不可能な場合、産出された天然ガスは市場に輸送できるようＬＮＧの状態に処理される場合が多い。ＬＮＧは代表的には、専用に建造されたタンカーにより輸送され、次に市場近くに設けられた輸入ターミナルで貯蔵され、再気化される。天然ガスを液化し、輸送し、貯蔵し及び再気化するのに用いられる設備は一般に極めて高価であり、代表的な従来型ＬＮＧプロジェクトに要する費用は、現地開発費を含めて５０億ドル〜100億ドルにのぼる場合がある。代表的な「グラスルーツ（g1ass roots）」ＬＮＧプロジェクトは、最低でも約２８０Gm3（１０ＴＣＦ（１兆立法フィート））の天然ガス資源を必要とし、ＬＮＧの顧客は一般に大電力会社である。遠隔地で発見される天然ガス資源は、２８０Gm3（１０ＴＣＦ）よりも小さい場合が多い。最低２８０Gm3（１０ＴＣＦ）を満たす天然ガス資源ベースの場合であっても、全関係者、即ちＬＮＧ供給業者、ＬＮＧ輸送業者及び大電力会社であるＬＮＧ顧客からの２０年以上という非常に長期間にわたる委託事項では、天然ガスをＬＮＧとして経済的に処理し、貯蔵し及び輸送することが要求されている。潜在的なＬＮＧ顧客が代替ガス源、例えばパイプラインガスを保有している場合、従来型ＬＮＧ送出系統は、経済的に競争力のない場合が多い。
図１は、約−１６０℃（−２６０°Ｆ）の温度及び大気圧の状態のＬＮＧを生産する従来型ＬＮＧプラントを概略的に示している。代表的な天然ガス流は、約４８３０ｋPa（７００psia）〜約７６００ｋPa（１１００psia）及び約２１℃（７０°Ｆ）〜約３８℃（１００°Ｆ）の温度で従来型ＬＮＧプラントに入る。天然ガスの温度を従来型２系統ＬＮＧプラントで約−１６２℃（−２６０°Ｆ）の非常に低い出口温度に下げるために最高約３５０，０００の冷凍馬力が必要とされる。水、二酸化炭素、硫黄含有化合物、例えば硫化水素、他の酸ガス、ｎ−ペンタン及びベンゼンを含む重質炭化水素は、従来型ＬＮＧ処理中に天然ガスからｐｐｍレベルまで実質的に除く必要があり、さもなければこれら化合物は凍結し、処理設備内でプラッギングの問題を生じさせる。従来型ＬＮＧプラントでは、二酸化炭素及び酸ガスを除くのにガス処理設備が必要である。ガス処理設備は代表的には、化学的及び／又は物理的溶剤再生プロセスを用いており、かなりの投資を必要とする。また、かかる設備の運転費は、プラント内の他の設備の運転費と比べて高い。水蒸気を除くためには、乾燥床型脱水装置、例えばモレキュラーシーブが必要である。プラッギングの問題を引き起こす傾向のある炭化水素を除去するためにスクラブ塔及び精留又は分別設備が用いられる。水銀もまた、従来型ＬＮＧプラントで除去される。というのは、これは、アルミニウムで作られた機器の故障を引き起こす場合があるからである。加うるに、処理後、天然ガス中に存在する場合のある窒素の大部分が除去される。というのは、窒素は、従来型ＬＮＧの輸送中、液相のままであることはなく、送出の時点で窒素蒸気がＬＮＧ容器内に存在することは望ましくないからである。
従来型ＬＮＧプラントで用いられている容器、管類及び他の装置は代表的には、極めて低い処理温度でも所要の破壊靭性を発揮するために少なくとも一部がアルミニウム又はニッケル含有鋼（例えば９重量％ニッケル）で構成されている。低い温度で良好な破壊靭性を備えた高価な材料（アルミニウム及び商用ニッケル含有鋼（例えば、９重量％ニッケル）を含む）は、代表的には、従来型プラントの用途に加えて、ＬＮＧ輸送手段内及び輸入ターミナルでＬＮＧを収容するのに用いられている。
従来低温構造的用途に用いられているニッケル含有鋼、例えばニッケル含有分が約３重量％以上の鋼は、ＤＢＴＴ（本明細書で定義される靭性の尺度）が低く、しかも引張強度が比較的低い。代表的には、市販の３．５重量％Ｎｉ、５．５重量％Ｎｉ、及び９重量％Ｎｉ鋼のＤＢＴＴはそれぞれ、約−100℃（−１５０°Ｆ）、−１５５℃（−２５０°Ｆ）及び−１７５℃（−２８０°Ｆ）であり、そして引張強度はそれぞれ、最大約４８５ＭPa（７０ksi）、６２０ＭPa（９０ksi）、及び８３０ＭPa（１２０ksi）である。これら引張強度と靭性の組合せを達成するために、これらの鋼は一般に、費用のかかる処理、例えば二重焼なまし処理が施される。低温用途の場合、当業界は現在、低温における靭性が良好であることを理由としてこれら商用ニッケル含有鋼を用いているが、比較的低い引張強度を考察の中心において設計しなければならない。これら設計では一般に、耐力低温用途のために過度の鋼厚さが必要である。かくして、耐力低温用途でこれらニッケル含有鋼を用いると、必要な鋼の厚さと鋼自体の高い費用が加わるために高価になりがちである。
代表的な従来型ＬＮＧ船は、輸送の際、ＬＮＧを貯蔵するモス（Ｍｏｓｓ）球体として知られる大型球形容器を利用している。これらの船の費用は現在、各々約２億３，０００万ドル以上である。ＬＮＧを中東で産出してこれを極東に輸送するための代表的な従来プロジェクトでは、これら船が７〜８隻必要であり、費用全額は約１６億ドル〜２０億ドルになる場合がある。
上記から理解できるように、ＬＮＧを処理し、貯蔵し、そして市場に輸送して遠隔地の天然ガス資源が代替エネルギ供給手段に対していっそう効率的に競合できるようにするための一層経済的なシステムが要望されている。さらに開発が非経済的であると思われるような小規模な遠隔地の天然ガス資源を商業化するシステムが必要である。さらに、ＬＮＧを小規模な顧客に経済的に魅力あるものにすることができるよう一層経済的なガス化及び送出システムが必要とされている。
その結果、本発明の主目的は、ＬＮＧを処理し、貯蔵し、そして遠隔地の源から市場まで輸送する一層経済的なシステムを提供すると共にＬＮＧプロジェクトを一層経済的に実行できるようにするのに必要な保留地と市場の両方の限界サイズを実質的に減少させることにある。これら目的を達成する一方法は、従来型ＬＮＧプラントで用いられている圧力及び温度よりも高い圧力及び温度、即ち大気圧よりも高い圧力及び−１６２℃（−２６０°Ｆ）よりも高い温度でＬＮＧを処理することにある。高い圧力及び温度でＬＮＧを処理し、貯蔵し、そして輸送するという全体構想は、当業界の刊行物で論議されているが、これら刊行物は一般に、ニッケル含有鋼（例えば、９重量％ニッケル）又はアルミニウムで輸送容器を構成することを記載しており、これら両方は設計要件を満たすものの、非常に高価な材料である。例えば、ウィザーバイ・アンド・カンパニイにより発行されたロジャー・フックス（Roger Ffooks）氏著“NATURAL GAS BY SEA：The Development of a New Tehnology”（初版１９９３年、第２版１９９３年）の第１６２〜１６４頁に記載されているように、１３８０ｋPa（２０００psig）及び−１１５℃（−１７５°Ｆ）の状態のＭＬＧ（中程度の状態の液化ガス）又は７９３５ｋPa（１１５０psig）及び−６０℃（−７５°Ｆ）の状態のＣＮＧ（圧縮天然ガス）の何れかを搬送するようリバティー船“Sigalpha”を転換することを論じている。ロジャー・フックス氏は、技術的には立証されているが、これら２つの構想はいずれも、貯蔵費が高いということを主な理由として買い手が見つからないことを示唆している。フックス氏によって参照された主題に関する論文によれば、ＣＮＧ使用条件の場合、即ち、−６０℃（−７５°Ｆ）の状態では、設計ターゲットは、動作条件において強度が良好（７６０ＭPa（１１０ksi））であると共に破壊靱性が良好な溶接可能な低合金調質鋼であった。（これについては、１９６８年シカゴで開催された国際ＬＮＧ会議で発表されたアール・ジェイ・ブローカー氏の論文“A new process for the transportation of natural gas”を参照されたい。）この論文は又、ＭＬＧ使用条件の場合、即ち−１１５℃（−１７５°Ｆ）という非常に低い温度の場合にアルミニウム合金のコストが最も低かったことを示している。また、フックス氏は、上記文献の１６４頁において、約４１４ｋPa（６０psig）の非常に低い圧力で動作し、９％ニッケル鋼又はアルミニウム合金で作られたタンクを用いるオーシャン・フェニックス・トランスポート（Ocean Phoenix Transport）設計について説明し、この場合も又、かかる構想は商業化できるほど十分な技術的又は財政的利点を提供するようには思われなかったことを示唆している。これについては、（i）米国特許第３，２９８，８０５号（これは、圧縮天然ガスの輸送容器を構成するために９％ニッケル含有鋼又は高力アルミニウム合金の使用を記載している）、（ii）米国特許第４，１８２，２５４号（これは、ＬＮＧを−１００℃（−１４８°Ｆ）〜−１４０℃（−２２０°Ｆ）の温度及び４〜１０気圧（即ち、４０７ｋPa（５９psia）〜１０１４ｋPa（１４７psia））の圧力で輸送するための９％ニッケル又はこれと同程度の鋼からなるタンクを記載している）、（iii）米国特許第３，２３２，７２５号（これは、１２０，０００psiに近い局限引張強度を確保するために急冷して焼戻しした（調質した）例えば１〜２％ニッケル鋼のような材料から作られた容器を用いて、−６２℃（−８０°Ｆ）という低い温度、場合によっては−６８℃（−９０°Ｆ）という低い温度及び作業温度でのガスの沸点圧力よりも少なくとも３４５ｋPa（５０psi）高い圧力の稠密相単一流体状態で天然ガスを輸送することを説明している）、（iv）シー・ピー・ベネット氏著“Marine Transportation of LNG at intermediate Temperature”（ＣＭＥ，１９７９年３月発行）（これは、９％ニッケル鋼又は３．５％ニッケル調質鋼で作られた肉厚が９．５インチの貯蔵タンクを用いてＬＮＧを３．１ＭPa（４５０ksi）の圧力及び−１００℃（−１４０°Ｆ）の温度で輸送する事例研究を記載している）。
これら構想は業界刊行物に記載されているが、本発明者の知る限り、ＬＮＧは、大気圧よりも実質的に高い圧力及び−１６２℃（−２６０°Ｆ）よりも実質的に高い温度では、現在のところ商業的に処理され貯蔵され輸送されているわけではない。これは、おそらくは、ＬＮＧをかかる圧力及び温度で処理し貯蔵し輸送する経済的なシステムが従来提供されていなかったことに起因しているものと思われる。
したがって、本発明の特定の目的は、ＬＮＧを従来型ＬＮＧシステムと比べて実質的に高い圧力及び高い温度で処理し、貯蔵し、そして輸送するための経済的な改良型システムを提供することにある。
発明の概要
本発明の上記目的を達成するために、加圧液化天然ガス（ＰＬＮＧ）を約１０３５ｋPa（１５０psia）〜約７５９０ｋPa（１１００psia）の圧力及び約−１２３℃（−１９０°Ｆ）〜約−６２℃（−８０°Ｆ）の温度で貯蔵する容器において、前記容器は、９重量％未満のニッケルを含有する超強力低合金鋼（超高張力低合金鋼と呼ばれる場合もある）を含む材料で構成されていて、前記加圧液化天然ガスを収容するのに適当な強度及び破壊靱性を有することを特徴とする容器が提供される。かかる鋼は、超高張力（又は超高強度）、例えば８３０ＭPa（１２０ksi）以上の引張強度（本明細書で定義されている）及び約−７３℃（−１００°Ｆ）以下のＤＢＴＴ（本明細書で定義されている）を有している。コストを最小限に抑えるために、鋼は好ましくは、約７重量％以下のニッケル、より好ましくは約５重量％以下のニッケルを含有する。さらに、ＰＬＮＧを処理して輸送するシステムが提供される。本発明のシステムは、約１０３５ｋPa（１５０psia）〜約７５９０ｋPa（１１００psia）の広範囲の圧力及び約−１２３℃（−１９０°Ｆ）〜約−６２℃（−８０°Ｆ）の広範囲の温度のＰＬＮＧを生産し、このＰＬＮＧを貯蔵し輸送するために本発明の容器を用いる。
本発明は、ＰＬＮＧを生産し、ＰＬＮＧを貯蔵し、ＰＬＮＧをユーザー施設まで輸送するシステムを提供する。本発明のシステムは、（i）天然ガスを、圧力が約１０３５ｋPa（１５０psia）〜約７５９０ｋPa（１１００psia）、温度が約−１２３℃（−１９０°Ｆ）〜約−６２℃（−８０°Ｆ）のＰＬＮＧに変換する処理プラントを有し、該処理プラントは、本質的に、（ａ）前記天然ガスを受け入れて前記天然ガスから液体炭化水素を除去する受入れ設備と、（ｂ）前記処理プラントの動作温度及び圧力状態での前記天然ガスの凍結を防止するのに十分な量の水蒸気を前記天然ガスから除去する脱水設備と、（ｃ）前記天然ガスを前記加圧液化天然ガスに変換する液化設備とから成り、更に、（ii）９重量％未満のニッケルを含有し、引張強度が８３０ＭPa（１２０ksi）以上、ＤＢＴＴが約−７３℃（−１００°Ｆ）以下の超強力低合金鋼を含む材料で構成された貯蔵容器と、（iii）輸出ターミナルとを有し、該輸出ターミナルは、（ａ）ＰＬＮＧを貯蔵する貯蔵容器及びＰＬＮＧを輸送手段に載せられた輸送用貯蔵容器内へ移送する施設を含み、或いは任意的に（ｂ）本質的に、ＰＬＮＧを輸送手段に乗せられた輸送用貯蔵容器内へ移送する施設から成り、更に、（iv）輸送用貯蔵容器を備えていて、ＰＬＮＧを輸入ターミナルに移送する輸送手段を有し、該輸送手段は任意的に、ＰＬＮＧをガスに変換する搭載型気化装置を含み、更に、（v）輸入ターミナルを有し、該輸入ターミナルは、（ａ）輸出用貯蔵容器（輸出用貯蔵容器は、陸上、浮いている船で使用され、或いは沖合の固定構造体で使用される）、ＰＬＮＧを輸送用貯蔵容器から輸入用貯蔵容器に移送する施設、及びＰＬＮＧをユーザー施設に送出するために気化させる施設を有し、任意的に（ｂ）本質的には、ＰＬＮＧを輸送用貯蔵容器から受け入れてＰＬＮＧをガスに変換し、このガスをパイプライン又はユーザー施設に送出する気化装置を備えた輸入施設（輸入施設は、陸上、浮いている船で使用され、或いは沖合の固定構造体で使用される）から成り、或いは、任意的に（ｃ）搭載型気化装置によってＰＬＮＧから変換されたガスを、ドックのところで、或いは沖合係留連結手段、例えば単一アンカーレグ係留装置又は単錨泊装置（ＳＡＬＭ）を介してパイプライン又はユーザー施設に移送する施設から成る。
【図面の簡単な説明】
本発明の利点は、以下の詳細な説明及び添付の図面を参照すると一層よく理解されよう。
図１（「従来技術」と表示してある）は、従来型ＬＮＧを処理する例示のプラントを概略的に示す図である。
図２は、本発明のＰＬＮＧを処理する例示のプラントを概略的に示す図である。
図３Ａは、本発明のＰＬＮＧを輸送する例示の船の端面図である。
図３Ｂは、本発明のＰＬＮＧを輸送する例示の船の側面図である。
図３Ｃは、本発明のＰＬＮＧを輸送する例示の船の平面図である。
図４Ａは、搭載型ＰＬＮＧ気化装置を有する本発明のＰＬＮＧを輸送する例示の船の端面図である。
図４Ｂは、搭載型ＰＬＮＧ気化装置を有する本発明のＰＬＮＧを輸送する例示の船の側面図である。
図４Ｃは、搭載型ＰＬＮＧ気化装置を有する本発明のＰＬＮＧを輸送する例示の船の平面図である。
図５Ａは、所与の傷の長さに関して、ＣＴＯＤ破壊靱性及び残留応力の関数としての限界傷深さのプロット図である。
図５Ｂは、傷の幾何学的形状（長さ及び深さ）を示す図である。
本発明をその好ましい実施形態と関連して説明するが、本発明はこれには限定されないことは理解されよう。それどころか、本発明は、請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲に属する全ての変形例、改造例及び均等例を包含するものである。
発明の詳細な説明
ＰＬＮＧ貯蔵容器
本発明のＰＬＮＧプラント及び輸送容器を構成する上で重要な点は、約１０３５ｋPa（１５０psia）〜約７５９０ｋPa（１１００psia）の広い範囲にわたる圧力及び約−１２０℃（−１９０°Ｆ）〜約−６２℃（−８０°Ｆ）の広い範囲にわたる温度で生産されたＰＬＮＧを貯蔵し、輸送するための貯蔵容器を提供することにある。ＰＬＮＧ用の貯蔵容器は、本発明のＰＬＮＧシステムの動作条件（圧力及び温度を含む）に関して適当な強度と破壊靭性を兼ね備えた超強力低合金鋼から成る材料で作られている。この鋼の引張強度は、８３０ＭPa（１２０ksi）以上、好ましくは、約８６０ＭPa（１２５ksi）以上、より好ましくは約９００ＭPa（１３０ksi）以上である。用途によっては、引張強度が約９３０ＭPa（１３５ksi）、或いは約９６５ＭPa（１４０ksi）以上、或いは、約１０００ＭPa（１４５ksi）以上の鋼が好ましい。また、この鋼は好ましくは、約−７３℃（−１００°Ｆ）以下のＤＢＴＴを有する。さらに、加圧液化天然ガスを約１７２５ｋPa（１５０psia）〜約４８３０ｋPa（７００psia）の圧力及び約−１１２℃（−１７０°Ｆ）〜約−７９℃（−１１０°Ｆ）の温度で貯蔵する容器が提供され、かかる容器は、（i）９重量％未満のニッケルを含有する超強力低合金鋼からなる材料で作られると共に（ii）上記加圧液化天然ガスを収容するための適当な強度及び破壊靭性を有している。
本発明の容器を構成するのに用いられる超強力低合金鋼は好ましくは、少量の高価な合金、例えばニッケルを含有する。好ましくは、ニッケル含有量は、９重量％未満、より好ましくは約７重量％以下、さらにより好ましくは約５重量％以下である。より好ましくは、かかる鋼は、所要の破壊靭性を持つのに必要な最少量のニッケルを含有する。好ましくは、かかる超強力低合金鋼は、約３重量％以下のニッケル、より好ましくは約２重量％以下のニッケル、さらにより好ましくは、約１重量％以下のニッケルを含有する。
好ましくは、かかる鋼は溶接できる。これら超強力低合金鋼は、鋼につき１ポンド当たりの費用が、アルミニウム又は商用ニッケル含有鋼（例えば、９重量％ニッケル）の現在利用可能な代替手段を用いた場合に達成可能な費用よりも実質的に安い状態で、ＰＬＮＧを輸送する容器の構成を容易にする。好ましくは、本発明の貯蔵容器を構成するために用いられる鋼は、焼戻しされない。しかしながら、本発明の貯蔵容器を構成するために必要な強度及び破壊靭性を有する焼戻し鋼を用いてもよい。
当業者には周知のように、加圧低温流体、例えばＰＬＮＧを輸送するための貯蔵容器の設計において、特に延性−脆性遷移温度（ＤＢＴＴ）を用いることにより破壊靭性の評価及び破壊制御を行う目的でシャルピーＶ字形切欠き（ＣＶＮ）試験を使用できる。ＤＢＴＴは、構造用鋼（又は、機械構造用鋼）における２つの破壊形態を説明するための指標となる。ＤＢＴＴよりも低い温度状態では、シャルピーＶ字形切欠き試験における破損は、低エネルギへき開（脆性）破壊によって生じる傾向があり、これに対してＤＢＴＴよりも高い温度状態では、破損は、高エネルギ延性破壊によって生じる傾向がある。上述の低温用途及び他の耐力低温使用条件のための溶接鋼で作られた貯蔵及び輸送容器は、脆性破壊を避けるためにはシャルピーＶ字形切欠き試験によって測定されるＤＢＴＴが構造体の使用温度よりも十分低いものでなければならない。適用船級協会の設計、使用条件及び／又は要件に応じて、所要ＤＢＴＴ温度シフトは、使用温度よりも５℃〜３０℃（９°Ｆ〜５０°Ｆ）低い場合がある。
当業者には周知のように、加圧低温流体を輸送するための溶接鋼で作られた貯蔵容器の設計に当たり、考慮に入れられる動作条件としては、とりわけ、動作圧力及び動作温度、並びに鋼及び溶接物（一覧表参照）に及ぼされる恐れのある追加の応力が挙げられる。鋼及び溶接物の破壊靭性を決定するために、標準破壊力学尺度、例えば（i）平面ひずみ破壊靱性の尺度である限界Ｋ値（Ｋ1c）、及び（ii）弾塑性破壊靭性を測定するのに利用できる亀裂先端開口変位（ＣＴＯＤ）を用いるのがよく、これら両方の尺度は当業者には周知である。鋼及び溶接物（ＨＡＺを含む）の破壊靭性及び容器に加えられた応力に基づいて、容器の最大許容傷サイズを決定するために、例えばＢＳＩ刊行物“Guidance on methods forassessing the acceotability od flaws in fusuion welded strutures”（ＰＤ６４９３：１９９１」と呼ばれることが多い）に示されているような鋼構造設計について一般的に受け入れられている工業コードを用いることができる。当業者であれば、（i）加えられた応力を最小限にするための適当な容器設計、（ii）欠陥を最小限に抑えるための適当な製造上の品質管理、（iii）容器に及ぼされたライフサイクル荷重及び圧力の適当な制御及び（iv）容器中の傷及び欠陥を高信頼度で検出するための適当な検査プログラムを用いることにより破壊の開始を遅らせる破壊制御プログラムを開発できる。本発明のシステムのための好ましい設計方針は、当業者にはよく知られているように「破壊前の漏れ（leak beforefailure）」である。これらの検討事項は一般に、「破壊力学の既知原理（knownprinciples of fracture mechanics」と呼ばれている。
以下は、圧力容器、例えば本発明の貯蔵容器の破壊開始を防止するための破壊制御計画で用いられる所与の傷長さについて限界傷深さを計算するための手順に破壊力学のこれら既知原理を応用した場合の非限定的な例である。
図５Ｂは、傷長さが３１５及び傷深さが３１０の傷を示している。以下の設計条件に基づいて図５Ａに示す限界傷サイズのプロット３００についての値を計算するのにＰＴ６４９３が用いられている。
容器直径：４．５７ｍ（１５フィート）
容器肉厚：２５．４mm（１．００インチ）
設計圧力：３４４５ｋPa（５００psi）
許容フープ応力：３３３ＭPa（４８．３ksi）
この例示の目的として、１００mm（４インチ）の表面傷長さ、例えばシーム溶接部中に存在する軸方向傷を評価する。次に、図５Ａを参照すると、プロット３００は、降伏応力の１５％、５０％及び１００％の残留応力レベルについて、ＣＴＯＤ破壊靭性及び残留応力の関数として限界傷深さの値を示している。残留応力は、二次加工及び溶接に起因して生じる場合があり、ＰＤ６４９３は、もし溶接が例えば溶接後熱処理（ＰＷＨＴ）のような技術又は機械的応力除去法を用いて応力を除去していなければ、溶接物（溶接ＨＡＺを含む）中の降伏応力の１００％の残留応力値を用いることを推奨している。
最低使用温度における圧力容器鋼のＣＴＯＤ破壊靭性に基づき、容器の二次加工を加減すれば残留応力を減少させることができ、限界傷サイズとの比較のために傷を検出して測定する検査プログラム（初期検査と供用期間中検査の両方）を実行するのがよい。この例では、もし鋼が最低使用温度状態で０．０２５mmのＣＴＯＤ靭性（実験室試料を用いて測定した場合）を有し、残留応力を鋼の降伏強さの１５％に減少させれば、限界傷深さの値は約４mm（図５Ａの点３２０参照）である。当業者には周知のように類似の計算手順に従えば、種々の傷長さ及び種々の傷の幾何学的形状について限界傷深さを求めることができる。この情報を用いると、限界傷深さに達する前又は設計荷重を加える前に、傷を検出して除くようにするための品質管理プログラム及び検査プログラム（手法、検出可能な傷寸法、頻度）を開発することができる。ＣＶＮとＫ1CとＣＴＯＤ破壊靭性について公表されている経験的な相関関係に基づき、０．０２５mmのＣＴＯＤ靭性は一般に、約３７ＪのＣＶＮ値に相関する。この例は、本発明をいかなる意味においても限定するものではない。
貯蔵容器は好ましくは、別々の超強力低合金鋼から成る板で構成されている。貯蔵容器の接合部（溶接継手を含む）は好ましくは、超強力低合金鋼板とほぼ同一の強度及び破壊靭性を有している。場合によっては、約５％〜約１０％下回る程の強度が、容器内の低応力箇所について見合う。好ましい特性を備えた接合部は、強度と低温靭性の所要のバランスを取ることができる任意の接合技術を用いることによって得ることができる。例示の接合技術は、本明細書の実施例の説明部分に示されている。特に好ましい接合技術としては、ミグ溶接（ＧＭＡＷ）及びタングステンと不活性ガスによる（ＴＩＧ）溶接法が挙げられる。或る特定の動作条件（実施例の説明部分に記載されているような動作条件）については、サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）、電子ビーム溶接（ＥＢＷ）及びレーザービーム溶接（ＬＢＷ）を用いることができる。
ＰＬＮＧプラント
上述の貯蔵容器は、本発明のＰＬＮＧ処理法を実行容易にし、かかるＰＬＮＧ処理法は、ＰＬＮＧを約１０３５ｋPa（１５０psia）〜約７５９０ｋPa（１１００psia）の広い範囲にわたる圧力及び約−１２３℃（−１９０°Ｆ）〜約−６２℃（−８０°Ｆ）の範囲の温度で生産する。好ましくは、ＰＬＮＧは、約１７２５ｋPa（２５０psia）〜約７５９０ｋPa（１１００psia）の範囲の圧力及び約−１１２℃（−１７０°Ｆ）〜約−６２℃（−８０°Ｆ）の範囲の温度で生産され輸送される。より好ましくは、ＰＬＮＧは、約２４１５ｋPa（３５０psia）〜約４８３０ｋPa（７００psia）の範囲の圧力及び約−１０１℃（−１５０°Ｆ）〜約−７９℃（−１１０°Ｆ）の範囲の温度で生産されて輸送される。さらにより好ましくは、ＰＬＮＧの圧力及び温度範囲の下限は、それぞれ約２７６０ｋPa（４００psia）及び約−９６℃（−１４０°Ｆ）である。好ましい範囲内では、理想の温度及び圧力の組合せは、液化されているべき天然ガスの組成及び経済的検討事項で決まる。当業者は、標準的な業界刊行物を参照すると共に、或いはバブルポイント計算を実行することにより組成上のパラメータの効果を判定することができる。加うるに、当業者は、標準の業界刊行物を参照することにより、互いに異なる経済的検討事項の影響を判定して分析することができる。例えば、経済的検討事項の一つは、ＰＬＮＧの温度が低くなるにつれ、冷凍馬力要件は次第に厳しくなるが、ＰＬＮＧについて圧力を増大させた状態で温度が低くなるとＰＬＮＧの密度が増大し、それにより輸送しなければならない体積は減少する。ＰＬＮＧの温度が高くなると共に圧力が増大するにつれ、貯蔵及び輸送容器には一層多量の鋼が必要になるが、冷凍に要する費用は減少し、プラント効率は向上する。
以下の説明は主として、ＬＮＧを処理するための従来型システムと比較した場合の本発明のシステムの経済的な利点をもたらす相違点に焦点を当てている。図２は、本発明によるＰＬＮＧを処理するための例示のプラントを概略的に示している。比較目的のために、図１は、従来型ＬＮＧを処理するための例示のプラントを概略的に示している。図１に示すように、従来型ＬＮＧを処理するための例示のプラントは、原料（供給）ガス受入れ設備６２、ガス処理設備５２、脱水／水銀除去設備５６、冷凍設備６３、フィード・スクラブ設備６４、精留又は分別設備６５、液化設備６６及び窒素除去設備５４を有している。本発明に関し、標準型天然ガス液化設備を処理プラントで用いて満足のいく成果を得ることができるが、従来型ＬＮＧプラントで必要な幾つかの工程を無くすことができ、天然ガスを冷却するのに必要なエネルギが大幅に減少する。かくして、ＰＬＮＧプロセスでは、従来型ＬＮＧプロセスでエネルギを生じさせるために消費される天然ガスを市場性の高いＰＬＮＧに変換することができる。図２を参照すると、ＰＬＮＧ処理工程は好ましくは、（i）液体炭化水素を除去するための原料（供給）ガス受入れ施設１０、（ii）脱水施設１２及び（iii）液化施設１４を有する。液化施設１４で用いられる補給冷媒を生じさせるエキスパンダープラント１６及び精留又は分別系統１８を用いるのがよい。変形例として、液化施設１４に必要な冷媒の一部又は全てを、ある他の源から購入すると共に、或いは供給してもよい。周知の冷凍工程を用いると、ＰＬＮＧの所望の低温を達成することができる。かかる工程としては、例えば単一冷媒、多成分冷媒、カスケード冷凍サイクル又はこれらサイクルの組合せを挙げることができる。さらに、冷凍工程において膨張タービンを用いるのがよい。従来型ＬＮＧプラントと比較して、本発明のＰＬＮＧプラントで必要な冷凍馬力が非常に大幅に減少する結果、資本費が大幅に減少し、それに比例して操業費が減少し、効率及び信頼性が増大し、かくして液化天然ガスを生産する上での経済性が大幅に向上する。
本発明のＰＬＮＧ生産プラントが、以下のように従来型ＬＮＧプロセスと比較してある。図１及び図２を参照すると、ＰＬＮＧプラント８（図２）内の液化温度は従来型ＬＮＧプラント５０（図１）（約−１６２℃（−２６０°Ｆ）及び大気圧の状態の従来型ＬＮＧを生産する）内の液化温度よりも高いので、従来型ＬＮＧプラント５０で必要とされる凍結可能な成分、例えば二酸化炭素、ｎ−ペンタン・プラス及びベンゼンを除去するためのガス処理設備５２（図１）は一般にＰＬＮＧプラント８では不要である。というのは、これら自然に生じる成分は、ＰＬＮＧプラント設備では、作動温度が暖かい（高い）ので通常は凍結せず、したがってプラッギングの問題を引き起こさないからである。もしＰＬＮＧプラント８によって処理されるべき天然ガス中に異常なほど多量の二酸化炭素、硫黄含有成分、ｎ−ペンタン・プラス又はベンゼンが存在していれば、必要に応じてこれらの除去のための幾つかのガス処理設備を追加するのがよい。さらに、窒素は、従来型ＬＮＧプラント５０（窒素除去施設５４）内で除去されなければならない。というのは、窒素は大気圧状態にある従来型ＬＮＧの輸送中、液相状態のままになっていないからである。入口ガス中の適量の窒素はＰＬＮＧプラント８では除去する必要はない。というのは、窒素はＰＬＮＧプロセスの作業圧力及び温度状態では液化炭化水素と共に液相の状態のままであるからである。さらに、従来型ＬＮＧプラント５０では（水銀除去設備５６内で）水銀が除去される。ＰＬＮＧプラント８は従来型ＬＮＧプラント５０よりも非常に高い温度状態で作動し、したがってＰＬＮＧプラント８の容器、管類及び他の機器ではアルミニウム材料を用いる必要はないので、ＰＬＮＧプラント８では一般に水銀除去設備は不要であろう。天然ガスの組成が許す限りにおいてガスの処理、窒素除去及び水銀除去に必要な設備を省略できるので、技術的及び経済的に見て相当な利点が得られる。
本発明の好ましい作動圧力及び温度では、ＰＬＮＧプラント８の最も温度の低い作業領域ではプロセス管類及び施設に関して約３．５重量％ニッケル鋼を使用することができ、これに対し、従来型ＬＮＧプラント５０では一般に、同一の設備についてこれよりも高価な９重量％ニッケル鋼又はアルミニウムが必要である。これにより、従来型ＬＮＧプラントと比較して、ＰＬＮＧプラント８について相当な費用の削減が別途得られる。従来型ＬＮＧプラントと比べて一層の経済的利点を得るために、ＰＬＮＧプラント８の管類及び関連構成部品（例えば、フランジ、弁及び取付け具）、圧力容器及び他の機器を構成する上でＰＬＮＧプラント８の作業条件の場合に適当な強度及び破壊靭性を備えた強力低合金鋼が使用される。
再び図１を参照すると、従来型ＬＮＧプラント５０で生産されたＬＮＧは、近くの輸出ターミナルのところで１又は２以上の貯蔵容器５１内に貯蔵される。次に、図２を参照すると、ＰＬＮＧプラント８で生産されたＰＬＮＧは、近くの輸出ターミナルで本発明の超強力低合金鋼で構成された１又は２以上の貯蔵容器９内に貯蔵できる。本発明の別の実施形態では、ＰＬＮＧプラント８で生産されたＰＬＮＧは、以下に詳細に説明するように、ＰＬＮＧ輸送船に載せられた本発明の超強力低合金鋼製の１又は２以上の輸送貯蔵容器９に移送してもよい。
本発明のＰＬＮＧプラントは、天然ガスをＰＬＮＧとして貯蔵できるピークシェービングプラント（peak shaving plant）として使用できる。例えば、従来型ＬＮＧ輸入ターミナルは船でＬＮＧを受け入れ、ＬＮＧを貯蔵し、ＬＮＧを気化してガス分配グリッドに送出する。貯蔵されたＬＮＧは、暖かくなると蒸気（「ボイルオフ」）を生じる。通常、ボイルオフはＬＮＧ貯蔵容器から抜き取られ、気化したＬＮＧと一緒にガス分配グリッドに送出される。ガスの需要が小さい期間の間、ボイルオフは、グリッドに送出されるのに必要な蒸気の量を越える場合がある。かかる場合、ボイルオフは一般に再び液化され、需要の高い期間中に必要になるまでＬＮＧとして貯蔵される。本発明を用いると、ボイルオフをＰＬＮＧの状態に再び液化し、需要の高い期間の際に必要になるまで貯蔵することができる。別の例では、家庭用暖房又は業務用暖房のためにガスを顧客に供給する会社は一般に、ＬＮＧを気化させることにより余分の天然ガスを得てピーク需要期間中、顧客に分配する。本発明を用いると、会社は、ＰＬＮＧを気化させることにより、ピーク需要期間中顧客に分配される余分の天然ガスを得ることができる。ピークシェービングプラントにおいてＬＮＧではなくＰＬＮＧを用いることは、一層経済的な場合がある。
ＰＬＮＧ輸送手段
本発明のＰＬＮＧ輸送手段は、上述の超強力低合金鋼で構成された貯蔵容器を収容している。ＰＬＮＧ輸送手段は好ましくは、ＰＬＮＧ輸出ターミナルからＰＬＮＧ輸入ターミナルまで海域を横断して推進される海上輸送手段、例えば船である。ＰＬＮＧ製品は密度が従来型ＬＮＧよりも低い。代表的には、ＰＬＮＧ製品の密度は、従来型ＬＮＧの密度の約７５％（又はこれ以下）である。かくして、いっそう効率的なプラントからの増大した生産量及び密度の低いことに起因する増大した体積を運ぶために本発明のシステムについては、従来型ＬＮＧを輸送するための従来型プロジェクトの船団の全体積輸送容量又は積載量よりも約１２５％以上の全体積積載量を備えた船団を組むことが望ましい。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、ＰＬＮＧを運ぶよう設計された例示の大積載量の船を示している。この例示のＰＬＮＧ船３０は、半球形又は楕円形頭部を備えた形状が円筒形の４８個の貯蔵容器３２を収容している。容器の形状は球形であってもよい。容器の数及び寸法形状は、当業者には周知のように超強力低合金鋼の現実の引張強度、容器の肉厚及び設計圧力で決まる。
ＰＬＮＧ船は、従来型ＬＮＧ船よりも安上がりになると推定され、現在従来型ＬＮＧを運ぶ最も大型の船よりも著しく大きな積載量をもつ。
本発明の好ましい実施形態では、容器は、約−１０１℃（−１５０°Ｆ）〜約−７９℃（−１１０°Ｆ）の温度でＰＬＮＧを収容するが、これには或る形態の断熱材を必要とする。良好な低温断熱特性を備えた現在市販されている工業用断熱材を使用できる。
ＰＬＮＧ船設計は、顧客の要望に応じるよう変形例の形態で融通を利かせることができ、輸入ターミナルに関する説明のところで以下により詳細に説明するように費用を最小限に抑える。船は、ＰＬＮＧ容器を追加し、又は削減することにより、特定の容量に合わせて設計できる。船は、短期間（代表的には１２時間）でＰＬＮＧを積み込んだり積み降ろしたり、或いはプラントの生産速度まで遅い速度で積み込んだり積み降ろすよう設計できる。顧客がその輸入費用を最小限に抑えたい場合、図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃで示すようにガスを顧客に直接送るための搭載型気化設備を備えたＰＬＮＧ船を設計するのがよい。例示のＰＬＮＧ船４０は、４４個の貯蔵容器４２及び搭載型気化設備４４を収容している。
ＰＬＮＧ船は、従来型ＬＮＧ船と比べて多数の利点をもたらす。かかる利点として、積載量が実質的に高いこと、費用が安いこと、顧客の要望に合わせて積載量をより一層容易に設定できること、ＰＬＮＧを液体の形態で輸送できること又はＰＬＮＧを船上で気化して送出のためのガスの状態にできること、ＰＬＮＧは、従来型ＬＮＧの場合の大気圧（１００ｋPa（１４．７psia））と比べて高い圧力状態にある（好ましい条件では、約２４１５ｋPa（３５０psia）〜約４８３０ｋPa（７００psia））にあるので圧送費用が安くなること、及び貯蔵容器及び関連管類を予め製作して所定場所に持ち上げることができ、かくして船上で必要な労力が最小限に抑えられるので、建造時間が短いことが挙げられる。
ＰＬＮＧ輸出及び輸入ターミナル
ＰＬＮＧ輸出ターミナルとしては、ドック、貯蔵タンク及び輸送ポンプが挙げられる。ＰＬＮＧ輸入ターミナルとしては、ドック、貯蔵タンク、輸送ポンプ及び気化装置が挙げられる。輸出ターミナル及び輸入ターミナルでのＰＬＮＧ貯蔵容器は好ましくは、本発明のＰＬＮＧシステムの作動条件（圧力及び温度を含む）に関して適当な強度及び破壊靭性を有する超強力低合金鋼で作られる。
変形例として、貯蔵タンクは、ＰＬＮＧ輸出ターミナル及び／又はＰＬＮＧ輸入ターミナルでは省くことができる。ＰＬＮＧシステムでは、輸出ターミナルに貯蔵タンクがなければ、生産したＰＬＮＧを直接ＰＬＮＧプラントからＰＬＮＧ輸送船に載せられている輸送貯蔵容器に移送される。ＰＬＮＧシステムでは、輸入ターミナルに貯蔵タンクがなければ、輸入ターミナルは本質的に気化装置から成り、或いは変形例として、ＰＬＮＧ船団の各輸送船は、ＰＬＮＧをパイプライン品質ガスに直接変換するための船上（搭載型）の標準気化装置を有する。ＰＬＮＧ輸出ターミナルもどちらもＰＬＮＧ輸入ターミナルも貯蔵容器を有していない場合、例えば２つのＰＬＮＧ輸送船が、代表的には輸出ターミナル及び輸入ターミナルを用いてＰＬＮＧを輸送して市場に送出するのに必要な数を越えてＰＬＮＧ輸送船団に追加される。かくして、他のＰＬＮＧ輸送船の航海中、追加のＰＬＮＧ輸送船のうち一方を輸出ターミナルに係留し、ＰＬＮＧで充填するか、或いはＰＬＮＧを貯蔵し、他方の追加のＰＬＮＧ輸送船を輸入ターミナルに係留してＰＬＮＧを市場に直送する。輸送船上に設置された気化装置の場合、かかる係留は沖合で行うのがよく、例えば単一アンカーレグ係留装置（ＳＡＬＭ）が用いられる。これら変形例は、従来型ＬＮＧシステムと比べて経済的な利点を有し、輸出及び輸入ターミナルの費用を実質的に減少させることができる。
実施例
ＰＬＮＧ貯蔵容器の実施例
上述のように、本発明のＰＬＮＧを貯蔵し輸送するための容器は好ましくは、９重量％未満のニッケルを含有すると共に８３０ＭPa（１２０ksi）よりも大きな引張強度を有する超強力低合金鋼板で構成されている。上に例示したような破壊力学の既知原理にしたがって動作条件のもとでＰＬＮＧを収容するための適当な靭性を備えたかかる任意の超強力低合金鋼を、本発明のＰＬＮＧを貯蔵し輸送するための容器を構成するために用いるのがよい。好ましくは、かかる鋼は、約−７３℃（−１００°Ｆ）よりも低いＤＢＴＴを有する。
製鋼技術における最近の技術的進歩により、優れた低温靭性を備えた新材料としての超強力低合金鋼の製造が可能になった。例えば、クー氏等に付与された３つの米国特許第５，５３１，８４２号、第５，５４５，２６９号及び第５，５４５，２７０号は、新規な鋼及びこれら鋼を処理して約８３０ＭPa（１２０ksi）、９６５ＭPa（１４０ksi）及びそれ以上の引張強度を備えた鋼板を製造する方法を記載している。かかる米国特許に記載された鋼及び処理方法は改良が加えられると共に設計変更されて、鋼の化学的性質を組み合わせたもの及び母材としての鋼及び溶接したときの溶接熱影響部（ＨＡＺ）の両方において優れた低温靭性を備える超強力低合金鋼を製造するための方法を提供している。これら超強力低合金鋼は又、標準の市販の超強力低合金鋼よりも良好な靭性を備えている。これら改良型の鋼は、優先日が１９９７年１２月１９日、米国特許商標庁（ＵＳＰＴＯ）により付与された出願番号が第６０／０６８１９４号の同時係属米国仮特許出願（発明の名称：ULTRA-HLGH STRENGTH STEELS WITH EXCELLENT CRYOGENIC TEMPERATURE TOUGHNESS）、優先日が１９９７年１２月１９日、ＵＳＰＴＯにより付与された出願番号が第６０／０６８２５２号の同時係属米国仮特許出願（発明の名称：ULTRA-HLGH STRENGTH AUSAGED STEELS WITH EXCELLENT CRYOGENIC TEMPERATURE TOUGHNESS）、及び優先日が１９９７年１２月１９日、ＵＳＰＴＯにより付与された出願番号が第６０／０６８８１６号の同時係属米国仮特許出願（発明の名称：ULTRA-HLGH STRENGTH DUAL PHASE STEELS WITH EXCELLENT CRYOGENIC TEMPERATURE TOUGHNESS）に記載されている（なお、これら特許出願を、一括して「鋼特許出願」という）。
これら鋼特許出願に記載され、更に以下に実施例の形で説明する新材料としての鋼は、以下の理由で本発明のＰＬＮＧを貯蔵し輸送するための容器を構成するのに特に適している。その理由は、これら鋼が、好ましくは鋼板の厚さが約２．５cm（１インチ）以上の場合に以下の性質、即ち（i）母材鋼及び溶接ＨＡＺに関して約−７３℃（−１００°Ｆ）以下、好ましくは約−１０７℃（−１６０°Ｆ）以下のＤＢＴＴ、（ii）８３０ＭPa（１２０ksi）以上、好ましくは約８６０ＭPa（１２５ksi）以上、より好ましくは約９００ＭPa（１３０ksi）以上の引張強度、（iii）優れた溶接性、（iv）実質的に均質の貫通厚さミクロ組織及び性質、（v）標準の市販超強力低合金鋼と比べて良好な靭性を有しているからである。さらにより好ましくは、これらの鋼は、約９３０ＭPa（１３５ksi）以上、又は約９６５ＭPa（１４０ksi）以上、或いは約１０００ＭPa（１４５ksi）以上の引張強度を有している。
鋼の第１の実施例
上述したように、優先日が１９９７年１２月１９日、ＵＳＰＴＯにより付与された出願番号が第６０／０６８１９４号の同時米国仮特許出願（発明の名称：Ultra-High Strength Steels With Excellent Cryogenic Temperatute Toughness）は、本発明に用いられるのに適した鋼についての説明を記載している。主成分としての焼戻し微細粒ラス状マルテンサイト、焼戻し微細粒下部ベイナイト、又はこれらの混合物を含むミクロ組織を有する超強力鋼板を調製する方法が提供され、かかる方法は、（ａ）鋼スラブを、（i）鋼スラブを実質的に均質化し、（ii）鋼スラブ中のニオブ及びバナジウムの炭化物及び炭窒化物を実質的に全て溶解し、（iii）鋼スラブ中に微細な初期オーステナイト結晶を得るほど十分に高い再熱温度に加熱する工程と、（ｂ）鋼スラブを減厚してオーステナイトが再結晶する第１の温度範囲の１又は２以上の熱間圧延パスで鋼板を形成する工程と、（ｃ）更に、ほぼＴnr温度よりも低く且つほぼＡｒ3遷移温度よりも高い第２の温度範囲にある１又は２以上の熱間圧延パスで鋼板を減厚する工程と、（ｄ）鋼板を毎秒約１０℃〜毎秒約４０℃（１８°Ｆ／秒〜７２°Ｆ／秒）の冷却速度でほぼＭS遷移温度に２００℃（３６０°Ｆ）を加えた温度よりも低い焼入れ停止温度（ＱＳＴ）まで急冷する工程と、（ｅ）急冷を停止する工程と、（ｆ）鋼板を約４００℃（７５２°Ｆ）からほぼＡｃ1遷移温度、好ましくは最大Ａｃ1遷移温度（しかしながらこの温度は含まない）までの温度で、硬化性粒子、即ちε−銅、Ｍｏ2 Ｃ又はニオブ及びバナジウムの炭化物及び炭窒化物のうち１又は２以上を析出させるのに十分な時間をかけて焼戻しする工程を含む。硬化性粒子の析出を生じさせるのに十分な時間は主として、鋼板の厚さ、鋼板の化学的性質及び焼戻し温度で決まり、当業者によって決定できる。（「主成分として」の定義、「硬化性粒子」の定義、「Ｔnr温度」の定義、「Ａｒ3遷移温度」の定義、「Ｍs遷移温度」の定義、「Ａｃ1遷移温度」の定義、「Ｍｏ2 Ｃ」の定義については用語集を参照されたい。）
周囲温度靱性及び低温靭性を確保するため、この第１鋼実施例による鋼は好ましくは、主成分としての焼戻し微細粒下部ベイナイト、焼戻し微細粒ラス状マルテンサイト又はこれらの混合物で構成されるミクロ組織を有している。脆化成分、例えば上部ベイナイト、双晶マルテンサイト及びＭＡの生成を実質的に最小限に抑えることが好ましい。この第１鋼実施例及び請求の範囲で用いられている「主成分」という用語は、少なくとも約５０体積％を意味している。より好ましくは、ミクロ組織は、少なくとも約６０体積％〜約８０体積％の焼戻し微細粒下部ベイナイト、焼戻し微細粒ラス状マルテンサイト又はこれらの混合物を含む。さらにより好ましくは、ミクロ組織は、少なくとも約９０体積％の焼戻し微細粒下部ベイナイト、焼戻し微細粒ラス状マルテンサイト又はこれらの混合物を含む。最も好ましくは、ミクロ組織は、実質的に１００％の焼戻し微細粒ラス状マルテンサイトからなる。
この第１鋼実施例にしたがって処理された鋼スラブは、通常の方法で製造され、一実施例では、鉄及び好ましくは以下の表１に示された重量範囲の以下の合金元素を含む。
0003952316.tif 000002
バナジウム（Ｖ）が、好ましくは最高約０．１０重量％、より好ましくは約０．０２重量％〜約０．０５重量％の量、鋼に追加される場合がある。
クロム（Ｃｒ）が、好ましくは最高約１．０重量％、より好ましくは約０．２重量％〜約０．６重量％の量、鋼に追加される場合がある。
珪素（Ｓｉ）が、好ましくは最高約０．５重量％、より好ましくは約０．０１重量％〜約０．５重量％、更により好ましくは約０．０５重量％〜約０．１重量％の量、鋼に追加される場合がある。
ホウ素（Ｂ）が、好ましくは最高約０．００２０重量％、より好ましくは約０．０００６重量％〜約０．００１０重量％の量、鋼に追加される場合がある。
鋼は好ましくは、少なくとも約１重量％のニッケルを含有している。鋼のニッケル含有分を、もし所望ならば約３重量％以上増量して溶接後の性能を高めるのがよい。ニッケルを１重量％追加する毎に、鋼のＤＢＴＴは約１０℃（１８°Ｆ）だけ減少すると見込まれる。ニッケル含有分は好ましくは、９重量％未満、より好ましくは約６重量％以下である。ニッケル含有分は好ましくは、鋼の費用を最小限に抑えるために最小限に抑えられる。もしニッケル含有分を約３重量％以上増やせば、マンガン含有分は、約０．５重量％以下、最少０．０重量％まで減少させるのがよい。したがって、広義には、最高約２．５重量％のマンガンが好ましい。
加うるに、鋼中の残留物は実質的に最小限に抑えられることが好ましい。燐（Ｐ）含有分は好ましくは約０．０１重量％以下である。硫黄（Ｓ）成分は好ましくは、約０．００４重量％以下である。酸素（Ｏ）成分は好ましくは、約０．００２重量％以下である。
幾分より詳細に述べると、この第１鋼実施例による鋼を調製するには、本明細書に記載しているような所望組成のスラブを形成し、スラブを約９５５℃〜約１０６５℃（１７５０°Ｆ〜１９５°Ｆ）の温度に加熱し、スラブを熱間圧延し、オーステナイトが再結晶する第１の温度範囲、即ちほぼＴnr温度よりも高い温度において約３０％〜約７０％の減厚率をもたらす１又は２以上のパスで鋼板を形成し、ほぼＴnr温度よりも低く且つはぼＡｒ3遷移温度よりも高い第２の温度範囲において約４０％〜約８０％の減厚率をもたらす１又は２以上のパスで鋼板を更に熱間圧延する。次に、熱間圧延された鋼板を毎秒約１０℃〜毎秒約４０℃（１８°Ｆ／秒〜７２°Ｆ／秒）の冷却速度でほぼＭS遷移温度に２００℃（３６０°Ｆ）を加えた温度よりも低い適当なＱＳＴ（用語集で定義されている）まで急冷し、この時点で急冷を停止する。この第１鋼実施例の一形態では、鋼板を次に周囲温度まで空冷する。この処理は、好ましくは主成分としての微細粒ラス状マルテンサイト、微細粒下部ベイナイト又はこれらの混合物を含み、より好ましくは実質的に１００％微細粒ラス状マルテンサイトからなるミクロ組織を生じさせるのに用いられる。
この第１鋼実施例による鋼中の上記のように直接焼入れされたマルテンサイトは高い強度を有するが、その靭性は、約４００℃（７５２°Ｆ）以上から最高約Ａｃ1遷移温度までの適当な温度で焼戻しすることにより改善できる。また、鋼をこの温度範囲内で焼戻しすると、その結果として焼入れ応力が減少し、それにより靭性が高くなる。焼戻しにより鋼の靭性を高くすることができるが、これにより通常は強度が相当低下することになる。本発明では、焼戻しに起因する通常の強度の低下は、折出分散硬化法を導入することにより埋め合わせが行われる。微細な銅折出物及び混合状態の炭化物及び／又は炭窒化物からの分散硬化は、マルテンサイト組織の焼戻し中、強度及び靭性を最適化するのに利用される。この第１鋼実施例における鋼の独特な化学的性質により、焼入れ直後の強度の著しい低下を生じさせないで、約４００℃〜約６５０℃（７５０°Ｆ〜１２００°Ｆ）の広い範囲内における焼戻しが可能となる。鋼板は好ましくは、約４００℃（７５２°Ｆ）以上の温度からＡｃ1遷移温度までの焼戻し温度で、硬化性粒子（本明細書で定義した硬化性粒子）の析出を引き起こすのに十分な期間をかけて焼戻しされる。この処理により、鋼板のミクロ組織は、主成分としての焼戻しされた微細粒ラス状マルテンサイト、焼戻しされた微細粒下部ベイナイト又はこれらの混合物に遷移しやすくなる。この場合もまた、硬化性粒子の沈殿を生じさせるのに十分な期間は主として、鋼板の厚さ、鋼板の化学的性質及び焼戻し温度で決まり、当業者によって決定できる。
鋼の第２の実施例
上述したように、優先日が１９９７年１２月１９日、ＵＳＰＴＯにより付与された出願番号が第６０／０６８２５２号の同時係属米国仮特許出願（発明の名称：Ultra-High Strength Ausaged Steels with Excellent Cryogenic Temperatute Toughness）は、本発明に用いられるのに適した他の鋼についての説明を記載している。約２体積％〜約１０体積％のオーステナイトフィルム層及び主成分としての微細粒マルテンサイトの約９０体積％〜約９８体積％のラス並びに微細粒下部ベイナイトを含むミクロ積層ミクロ組織を有する超強力鋼板を調製する方法が提供され、かかる方法は、（ａ）鋼スラブを、（i）鋼スラブを実質的に均質化し、（ii）鋼スラブ中のニオブ及びバナジウムの炭化物及び炭窒化物を実質的に全て溶解し、（iii）鋼スラブ中に微細な初期オーステナイト結晶を得るほど十分に高い再熱温度に加熱する工程と、（ｂ）鋼スラブを減厚してオーステナイトが再結晶する第１の温度範囲の１又は２以上の熱間圧延パスで鋼板を形成する工程と、（ｃ）更に、ほぼＴnr温度よりも低く且つほぼＡｒ3遷移温度よりも高い第２の温度範囲にある１又は２以上の熱間圧延パスで鋼板を減厚する工程と、（ｄ）鋼板を毎秒約１０℃〜毎秒約４０℃（１８°Ｆ／秒〜７２°Ｆ／秒）の冷却速度でほぼＭS遷移温度に１００℃（１８０°Ｆ）を加えた温度よりも低く且つはぼＭS遷移温度よりも高い焼入れ停止温度（ＱＳＴ）まで急冷（焼入れ）する工程と、（ｅ）急冷を停止する工程とを有する。一形態では、この第２の鋼実施例の方法は更に、鋼板をＱＳＴから周囲温度まで空冷させる工程を有する。別の形態では、この第２の鋼実施例の方法は更に、鋼板を周囲温度まで空冷させる前に、鋼板を最長約５分間、ＱＳＴの状態で実質的に等温状態で保持する工程を有する。更に別の形態では、この第２の鋼実施例の方法は更に、鋼板を周囲温度まで空冷させる前に、鋼板をＱＳＴから最長５分間かけて約１．０℃／秒（１．８°Ｆ／秒）よりも低い速度でゆっくりと冷却する工程を有する。更に別の形態では、本発明の方法は更に、鋼板を周囲温度まで空冷させる前に、鋼板をＱＳＴから最長５分間かけて約１．０℃／秒１．８°Ｆ／秒）よりも低い速度でゆっくりと冷却する工程を有する。この処理により、鋼板のミクロ組織は、約２体積％〜約１０体積％のオーステナイトフィルム層並びに主成分としての微細粒マルテンサイトの約９０体積％〜約９８体積％のラス及び微細粒下部ベイナイトに遷移しやすくなる。（「Ｔnr温度」の定義、「Ａｒ3遷移温度」の定義及び「Ｍs遷移温度」の定義については用語集を参照されたい。）
周囲温度靱性及び低温靭性を確保するため、ミクロ積層ミクロ組織中のラスは好ましくは、主成分としての下部ベイナイト又はオーステナイトを含む。脆化成分、例えば上部ベイナイト、双晶マルテンサイト及びＭＡの生成を実質的に最小限に抑えることが好ましい。この第２鋼実施例及び請求の範囲で用いられている「主成分」という用語は、少なくとも約５０体積％を意味している。ミクロ組織の残部は、添加物としての微細粒下部ベイナイト、添加物としての微細粒ラス状マルテンサイト又はフェライトを含むのがよい。より好ましくは、ミクロ組織は、少なくとも約６０体積％〜約８０体積％の下部ベイナイト又はラス状マルテンサイトを含む。更により好ましくは、ミクロ組織は、少なくとも約９０体積％の下部ベイナイト又はラス状マルテンサイトを含む。
この第２鋼実施例にしたがって処理された鋼スラブは、通常の方法で製造され、一実施例では、鉄及び好ましくは以下の表ＩＩに示された重量範囲の以下の合金元素を含む。
0003952316.tif 000003
クロム（Ｃｒ）が、好ましくは最高約１．０重量％、より好ましくは約０．２重量％〜約０．６重量％の量、鋼に追加される場合がある。
珪素（Ｓｉ）が、好ましくは最高約０．５重量％、より好ましくは約０．０１重量％〜約０．５重量％、更により好ましくは約０．０５重量％〜約０．１重量％の量、鋼に追加される場合がある。
ホウ素（Ｂ）が、好ましくは最高約０．００２０重量％、より好ましくは約０．０００６重量％〜約０．００１０重量％の量、鋼に追加される場合がある。
鋼は好ましくは、少なくとも約１重量％のニッケルを含有している。鋼のニッケル含有分を、もし所望ならば約３重量％以上増量して溶接後の性能を高めるのがよい。ニッケルを１重量％追加する毎に、鋼のＤＢＴＴは約１０℃（１８°Ｆ）だけ減少すると見込まれる。ニッケル含有分は好ましくは、９重量％未満、より好ましくは約６重量％以下である。ニッケル含有分は好ましくは、鋼の費用を最小限に抑えるために最小限に抑えられる。もしニッケル含有分を約３重量％以上増やせば、マンガン含有分は、約０．５重量％以下、最少０．０重量％まで減少させるのがよい。したがって、広義には、最高約２．５重量％のマンガンが好ましい。
加うるに、鋼中の残留物は実質的に最小限に抑えられることが好ましい。燐（Ｐ）含有分は好ましくは約０．０１重量％以下である。硫黄（Ｓ）成分は好ましくは、約０．００４重量％以下である。酸素（Ｏ）成分は好ましくは、約０．００２重量％以下である。
幾分より詳細に述べると、この第２鋼実施例による鋼を調製するには、本明細書に記載しているような所望組成のスラブを形成し、スラブを約９５５℃〜約１０６５℃（１７５０°Ｆ〜１９５０°Ｆ）の温度に加熱し、スラブを熱間圧延し、オーステナイトが再結晶する第１の温度範囲、即ちほぼＴnr温度よりも高い温度において約３０％〜約７０％の減厚率をもたらす１又は２以上のパスで鋼板を形成し、ほぼＴnr温度よりも低く且つはぼＡｒ3遷移温度よりも高い第２の温度範囲において約４０％〜約８０％の減厚率をもたらす１又は２以上のパスで鋼板を更に熱間圧延する。次に、熱間圧延された鋼板を毎秒約１０℃〜毎秒約４０℃（１８°Ｆ／秒〜７２°Ｆ／秒）の冷却速度でほぼＭS遷移温度に１００℃（１８０°Ｆ）を加えた温度よりも低い適当なＱＳＴ（用語集で定義されている）まで急冷し、この時点で急冷を停止する。この第２鋼実施例の一形態では、急冷停止後に鋼板をＱＳＴから周囲温度まで空冷する。この第２鋼実施例の別の形態では、急冷停止後に鋼板をＱＳＴの状態で或る期間の間、好ましくは最長約５分間、実質的に等温状態で保持し、次に周囲温度まで空冷する。更に別の形態では、鋼板を最長約５分間、ＱＳＴの状態で実質的に等温状態で保持する。更に別の形態では、鋼板を、好ましくは最長約５分間かけて、空冷速度よりも低い速度で、即ち約１．０℃／秒（１．８°Ｆ／秒）よりも低い速度でゆっくりと冷却する。更に別の形態では、鋼板を、好ましくは最長５分間かけて、空冷速度よりも低い速度で、即ち約１．０℃／秒（１．８°Ｆ／秒）よりも低い速度でゆっくりと冷却する。この第２鋼実施例の少なくとも１つの形態では、Ｍs遷移温度は約３５０℃（６６２°Ｆ）なので、Ｍs遷移温度に１００℃（１８０°Ｆ）を加えると、約４５０℃（８４２°Ｆ）になる。
鋼板は、当業者には知られているように任意適当な手段により、例えばサーマルブランケットを鋼板上に配置することによりＱＳＴの状態で実質的に等温状態に保持するのがよい。鋼板を、急冷停止後に当業者には知られているように任意適当な手段により、例えば断熱ブランケットを鋼板上に配置することによりゆっくりと冷却するのがよい。
鋼の第３の実施例
上述したように、優先日が１９９７年１２月１９日、ＵＳＰＴＯにより付与された出願番号が第６０／０６８８１６号の同時係属米国仮特許出願（発明の名称：Ultra-High Strength Dual Phase Steels With Excellent Cryogenic Temperatute Toughness）は、本発明に用いられるのに適した他の鋼についての説明を記載している。実質的に１００体積％（即ち、実質的に純粋な又は「本質的に純粋な」）フェライトの第１の相を約１０体積％〜約４０体積％、主成分としての微細粒ラス状マルテンサイト、微細粒下部ベイナイト又はこれらの混合物の第２の相を約６０体積％〜約９０体積％含むミクロ組織を有する超強力複合組織（二相組織）鋼板を調製する方法が提供され、かかる方法は、（ａ）鋼スラブを、（ｉ）鋼スラブを実質的に均質化し、（ii）鋼スラブ中のニオブ及びバナジウムの炭化物及び炭窒化物を実質的に全て溶解し、（iii）鋼スラブ中に微細な初期オーステナイト結晶を得るほど十分に高い再熱温度に加熱する工程と、（ｂ）鋼スラブを減厚してオーステナイトが再結晶する第１の温度範囲の１又は２以上の熱間圧延パスで鋼板を形成する工程と、（ｃ）更に、ほぼＴnr温度よりも低く且つはぼＡｒ3遷移温度よりも高い第２の温度範囲にある１又は２以上の熱間圧延パスで鋼板を減厚する工程と、（ｄ）更に、ほぼＡｒ3遷移温度よりも低く且つはぼＡｒ1遷移温度よりも高い第３の温度範囲にある１又は２以上の熱間圧延パスで鋼板を減厚する工程と、（ｅ）鋼板を毎秒約１０℃〜毎秒約４０℃（１８°Ｆ／秒〜７２°Ｆ／秒）の冷却速度で、好ましくはほぼＭS遷移温度に２００℃（３６０°Ｆ）を加えた温度よりも低い焼入れ停止温度（ＱＳＴ）まで急冷（焼入れ）する工程と、（ｆ）急冷を停止する工程とを有する。この第３鋼実施例の別の形態では、ＱＳＴは好ましくは、ほぼＭS遷移温度に１００℃（１８０°Ｆ）を加えた温度よりも低く、より好ましくは、約３５０℃（６６２°Ｆ）よりも低い。この第３鋼実施例の一形態では、鋼板を工程（ｆ）の実施後にＱＳＴから周囲温度まで空冷させる。この処理により、鋼板のミクロ組織は、約１０体積％〜約４０体積％のフェライトの第１の相及び約６０体積％〜約９０体積％の主成分としての微細粒ラス状マルテンサイト、微細粒下部ベイナイト又はこれらの混合物の第２の相に遷移しやすくなる。（「Ｔnr温度」の定義、「Ａｒ3遷移温度」の定義及び「Ａｒ1遷移温度」の定義については用語集を参照されたい。）
周囲温度靱性及び低温靭性を確保するため、第３の鋼実施例の鋼中の第２の相のミクロ組織は、主成分としての微細粒下部ベイナイト、微細粒ラス状マルテンサイト又はこれらの混合物を含む。第２相中における脆化成分、例えば上部ベイナイト、双晶マルテンサイト及びＭＡの生成を実質的に最小限に抑えることが好ましい。この第３鋼実施例及び請求の範囲で用いられている「主成分」という用語は、少なくとも約５０体積％を意味している。ミクロ組織の残部は、添加物としての微細粒下部ベイナイト、添加物としての微細粒ラス状マルテンサイト又はフェライトを含むのがよい。より好ましくは、第２の相のミクロ組織は、少なくとも約６０体積％〜約８０体積％の微細粒下部ベイナイト、微細粒ラス状マルテンサイト又はこれらの混合物を含む。更により好ましくは、第２相のミクロ組織は、少なくとも約９０体積％の微細粒下部ベイナイト、微細粒ラス状マルテンサイト又はこれらの混合物を含む。
この第３鋼実施例にしたがって処理された鋼スラブは、通常の方法で製造され、一実施例では、鉄及び好ましくは以下の表ＩＩＩに示された重量範囲の以下の合金元素を含む。
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クロム（Ｃｒ）が、好ましくは最高約１．０重量％、より好ましくは約０．２重量％〜約０．６重量％の量、鋼に追加される場合がある。
モリブデン（Ｍｏ）が、好ましくは最高約０．８重量％、より好ましくは約０．１重量％〜約０．３重量％の量、鋼に追加される場合がある。
珪素（Ｓｉ）が、好ましくは最高約０．５重量％、より好ましくは約０．０１重量％〜約０．５重量％、更により好ましくは約０．０５重量％〜約０．１重量％の量、鋼に追加される場合がある。
好ましくは約０．１重量％〜約１．０重量％の範囲、より好ましくは約０．２重量％〜約０．４重量％の範囲の銅（Ｃｕ）が鋼に追加される場合がある。
ホウ素（Ｂ）が、好ましくは最高約０．００２０重量％、より好ましくは約０．０００６重量％〜約０．００１０重量％の量、鋼に追加される場合がある。
鋼は好ましくは、少なくとも約１重量％のニッケルを含有している。鋼のニッケル含有分を、もし所望ならば約３重量％以上増量して溶接後の性能を高めるのがよい。ニッケルを１重量％追加する毎に、鋼のＤＢＴＴは約１０℃（１８°Ｆ）だけ減少すると見込まれる。ニッケル含有分は好ましくは、９重量％未満、より好ましくは約６重量％以下である。ニッケル含有分は好ましくは、鋼の費用を最小限に抑えるために最小限に抑えられる。もしニッケル含有分を約３重量％以上増やせば、マンガン含有分は、約０．５重量％以下、最少０．０重量％まで減少させるのがよい。したがって、広義には、最高約２．５重量％のマンガンが好ましい。
加うるに、鋼中の残留物は実質的に最小限に抑えられることが好ましい。燐（Ｐ）含有分は好ましくは約０．０１重量％以下である。硫黄（Ｓ）成分は好ましくは、約０．００４重量％以下である。酸素（Ｏ）成分は好ましくは、約０．００２重量％以下である。
幾分より詳細に述べると、この第３鋼実施例による鋼を調製するには、本明細書に記載しているような所望組成のスラブを形成し、スラブを約９５５℃〜約１０６５℃（１７５０°Ｆ〜１９５０°Ｆ）の温度に加熱し、スラブを熱間圧延し、オーステナイトが再結晶する第１の温度範囲、即ちほぼＴnr温度よりも高い温度において約３０％〜約７０％の減厚率をもたらす１又は２以上のパスで鋼板を形成し、ほぼＴnr温度よりも低く且つはぼＡｒ3遷移温度よりも高い第２の温度範囲において約４０％〜約８０％の減厚率をもたらす１又は２以上のパスで鋼板を更に熱間圧延し、そしてほぼＡｒ3遷移温度よりも低く且つほぼＡｒ1遷移温度よりも高い限界温度間の温度範囲（intercritical temperature range）において約１５％〜約５０％の減厚率をもたらす１又は２以上のパスで鋼板を仕上げ圧延する。次に、熱間圧延された鋼板を毎秒約１０℃〜毎秒約４０℃（１８°Ｆ／秒〜７２°Ｆ／秒）の冷却速度で好ましくはほぼＭS遷移温度に２００℃（３６０°Ｆ）を加えた温度よりも低い適当な急冷停止温度（ＱＳＴ）まで急冷し、この時点で急冷を停止する。本発明の別の実施形態では、ＱＳＴは好ましくは、ほぼＭS遷移温度に１００℃（１８０°Ｆ）を加えた温度よりも低く、より好ましくは、約３５０℃（６６２°Ｆ）よりも低い。この第３鋼実施例の一形態では、鋼板を急冷停止後にＱＳＴから周囲温度まで空冷させる。
上記の３つの実施例としての鋼では、Ｎｉは高価な合金元素なので、鋼のＮｉ含有量は、鋼の費用を実質的に最小限に抑えるために、好ましくは約３．０重量％以下、より好ましくは約２．５重量％以下、より好ましくは約２．０重量％以下であり、更により好ましくは約１．８重量％以下である。
本発明と関連して用いられる他の適当な鋼は、約１重量％以下のニッケルを含有し、引張強度が８３０ＭPa（１２０ksi）以上、低温靭性が優れた超強力低合金鋼を記載している他の刊行物に記載されている。例えば、かかる鋼は、１９９７年２月５日に公開されたヨーロッパ特許出願（国際出願ＰＣＴ／ＪＰ９６／００１５７号及び国際公開ＷＯ９６／２３９０９号（１９９６年８月８日、ガゼット１９９６／３６））（かかる鋼は好ましくは、０．１重量％〜１．２重量％の銅含有分を有している）及び優先日が１９９７年７月２８日でありＵＳＰＴＯによって出願番号第６０／０５３９１５号が付与された係属中の米国仮特許出願（発明の名称：Ultra-High Strength Weldable Steels with Exce11ent Ultra-low Temperatute Toughness）に記載されている。
上述の鋼のうち任意のものに関して、当業者によって理解されるように、ここで用いられている「減厚率」は、上述の減厚を行う前の鋼スラブ又は鋼板の厚さの減少率を指している。例示の目的で述べると（本発明を限定するものではない）、厚さが約２５．４cm（１０インチ）の鋼スラブを、第１の温度範囲内で約１２．５cm（５インチ）の厚さまで約５０％（減厚率５０％）減少させ、次に第２の温度範囲で約２．５cm（１インチ）の厚さまで約８０％減少させることができる（減厚率８０％）。また、例示の目的で述べると（本発明を限定するものではない）、厚さが約２５．４cm（１０インチ）の鋼スラブを、第１の温度範囲内で約１７．８cm（７インチ）の厚さまで約３０％（減厚率３０％）減少させ、次に第２の温度範囲で約３．６cm（１．４インチ）の厚さまで約８０％減少させ（減厚率８０％）、次に第３の温度範囲で約２．５cm（１インチ）の厚さまで約３０％減少させてもよい（減厚率３０％）。本明細書で用いている「スラブ」という用語は、任意の寸法の一片の鋼を意味している。
上述の鋼のうち任意のものについて、当業者には理解されるように、鋼スラブは好ましくは、スラブの実質的全体の温度、好ましくはスラブ全体の温度を所望の再熱温度に上昇させるための適当な手段により、例えばスラブを或る期間にわたって炉内に配置することにより再熱される。上述の鋼の組成のうち任意のものについて用いられるべき特定の再熱温度は、当業者により実験により或いは適当なモデルを用いた計算法によって容易に決定できる。さらに、スラブの実質的全体、好ましくはスラブ全体の温度を所望の再熱温度に上昇させるのに必要な炉内温度及び再熱時間は、標準の業界刊行物を参照することにより当業者によって容易に決定できる。
上述の鋼のうち任意のものに関して、当業者には理解できるように、再結晶範囲と非再結晶範囲の境界を特定する温度、即ちＴnr温度は、鋼の化学的性質、特に圧延前の再熱温度、炭素濃度、ニオブ濃度及び圧延パスで与えられる減厚量で決まる。当業者は、各鋼組成についてこの温度を実験により或いはモデル計算によって決定できる。同様に、本明細書で用いるＡｃ1遷移温度、Ａｒ1遷移温度、Ａｒ3遷移温度及びＭs遷移温度は、各鋼組成について当業者により実験又はモデル計算によって決定できる。
上述の鋼のうち任意のものについて、当業者には理解されるように、スラブの実質的全体に適用される再熱温度を除き、本発明の処理方法を説明する際に次々に引合いに出される温度は、鋼の表面で測定された温度である。鋼の表面温度は、例えば光高温計を用いることにより、又は鋼の表面温度を測定するのに適当な任意他の装置を用いることにより測定できる。本明細書に記載される冷却速度は、板の厚みの中心又は実質的に中心の位置の冷却速度であり、急冷停止温度（ＱＳＴ）は、急冷を停止した後、板の厚さの真中から伝えられた熱に起因して板の表面で得られる最も高い又は実質的に最も高い温度である。例えば、本明細書に記載した実施例による鋼の組成の実験的な熱の処理の間、中心温度と表面温度との相関関係を、同一又は実質的に同一の鋼組成のその後に行われる処理の際に用いるために展開して中心温度を表面温度の直接測定により決定できるようにする。また、所望の加速冷却速度を達成するための急冷流体の所要の温度及び流量は、当業者により標準の業界刊行物を参照することにより決定できる。
当業者は、本明細書に記載されている情報を用いて本発明のＰＬＮＧを貯蔵し輸送する容器を構成する際に用いられる適当な超高強度及び靭性を有する超強力低合金鋼板を製造するのに必要な知識及び技術を備えている。他の適当な鋼が存在しているかもしれず、或いは将来開発される可能性がある。かかる鋼は全て本発明の範囲に属する。
当業者は、本明細書に記載された情報を用いて本明細書に記載した実施例にしたがって製造された鋼板の厚さと比べて、厚さを変えた超強力低合金鋼板を製造すると共に依然として本明細書のシステムで用いられる適当な高強度及び適当な低温靭性を備えた鋼板を製造するのに必要な知識及び技術を備えている。例えば、当業者は、本明細書に記載した情報を用いて本発明の貯蔵容器を構成する際に用いられる約２．５４cm（１インチ）の厚さ及び適当な高強度及び適当な低温靭性を備えた鋼板を製造することができる。他の適当な鋼が存在しているかもしれず、或いは将来開発される可能性がある。かかる鋼は全て本発明の範囲に属する。
本明細書に記載しているような任意適当な強力低合金鋼、例えばこの実施例に記載された鋼のうち任意のもので作られた容器は、これら容器が利用されるＰＬＮＧプロジェクトの必要性に応じて寸法決めされる。当業者は、これら容器について必要な寸法、肉厚等を決定するために業界で入手できる標準の技術的手法及び基準を用いることができる。
複合組織鋼が本発明の容器の構成に用いられる場合、複合組織鋼が好ましくは、複合組織構造体を形成する目的で鋼を限界温度間の温度範囲に維持する期間が加速冷却又は急冷工程前に生じるような方法で処理される。好ましくは、この処理は、複合組織構造体がＡｒ3遷移温度からほぼＡｒ1遷移温度までの鋼の冷却中に生じるようなものである。本発明による容器の構成に用いられる鋼について別の好ましい例として、鋼は、加速冷却又は急冷工程の完了時に、即ち鋼を再熱するのに必要な追加の処理、例えば焼戻しを行わない場合に８３０ＭPa（１２０ksi）以上の引張強度及び約−７３℃（−１００°Ｆ）以下のＤＢＴＴを有する。より好ましくは、急冷又は冷却工程の完了時の鋼の引張強度は、約８６０ＭPa（１２５ksi）以上であり、より好ましくは約９００ＭPa（１３０ksi）以上である。用途によっては、急冷又は冷却工程の完了時に、約９３０ＭPa（１３５ksi）以上、又は約９６５ＭPa（１４０ksi）以上、或いは約１０００ＭPa（１４５ksi）以上の引張強度を有する鋼が好ましい。
鋼を例えば円筒形の形に曲げることが必要な容器については、鋼は好ましくは、鋼の優れた低温靭性に悪影響を及ぼすのを避けるために周囲温度で所望の形状に曲げられる。もし鋼を曲げ加工後に所望の形状を達成するために加熱する必要があれば、鋼を上述の鋼ミクロ組織の利点を保つようにするために約６００℃（１１１２°Ｆ）以下の温度に加熱する。
ＰＬＮＧ容器に関する所望の変数、例えば大きさ、幾何学的形状、材料の厚さ等は、当業者にはよく知られているように内部圧力、作業温度等の動作条件で決まる。最も需要の高い低温設計については、鋼及び溶接部のＤＢＴＴは非常に重要である。動作温度が幾分高い設計の場合、靭性は依然として重要なポイントであるが、ＤＢＴＴ要件の厳しさの度合いは低くなりがちであろう。例えば、動作温度が増大すると、所要のＤＢＴＴもまた増大するであろう。
本発明で用いられる容器を構成するために、鋼板を接合する適当な方法が用いられる。上述したように本発明にとって適当な強度及び破壊靭性を備えた接合部を得る接合方法であればどれでも適していると考えられる。好ましくは、本発明の容器を構成するために、上記加圧液化天然ガスを収容するのに適当な強度及び破壊靭性を得るうえで適当な溶接方法が用いられる。かかる溶接方法としては好ましくは、適当な消耗ワイヤ、適当な消耗ガス、適当な溶接方法及び適当な溶接手順が挙げられる。もし適当な消耗ワイヤーガスの組合せが用いられていれば、例えばミグ溶接（ＧＭＡＷ）及びタングステンと不活性ガスによる（ＴＩＧ）溶接の両方（これらは共に製鋼業界では周知である）を用いて鋼板を接合できる。
第１の例示としての溶接方法では、ミグ溶接（ＧＭＡＷ）法を用いて、鉄、約０．０７重量％炭素、約２．０５重量％マンガン、約０．３２重量％珪素、約２．２０重量％ニッケル、約０．４５重量％クロム、約０．５６重量％モリブデン、約１１０ｐｐｍ以下の燐、及び約５０ｐｐｍ以下の硫黄を含む化学的組成の溶接金属を作る。溶接部は、約１重量％以下の酸素を用いたアルゴンを主成分とする遮蔽ガスを用いて、鋼、例えば上述の鋼のうち任意のものの上に作られる。溶接入熱は、約０．３kJ／mm〜約１．５kJ／mm（７．６kJ／インチ〜３８kJ／インチ）の範囲にある。この方法による溶接によって、約９００ＭPa（１３０ksi）以上、好ましくは約９３０ＭPa（１３５ksi）以上、より好ましくは約９６５ＭPa（１４０ksi）以上、更により好ましくは少なくとも約１０００ＭPa（１４５ksi）の引張強度を有する溶接部が得られる。さらに、この方法による溶接によって、約−７３℃（−１００°Ｆ）以下、好ましくは約−９６℃（−１４０°Ｆ）以下、より好ましくは約−１０６℃（−１６０°Ｆ）以下、更により好ましくは約−１１５℃（−１７５°Ｆ）以下のＤＢＴＴを有する溶接金属が得られる。
別の例示としての溶接方法では、ＧＭＡＷ法を用いて、鉄、約０．１０重量％炭素（好ましくは、約０．１０重量％以下の炭素、より好ましくは約０．０７〜約０．０８重量％の炭素）、約１．６０重量％マンガン、約０．２５重量％珪素、約１．８７重量％ニッケル、約０．８７重量％クロム、約０．５１重量％モリブデン、約７５ｐｐｍ以下の燐、及び約１００ｐｐｍ以下の硫黄を含む化学的組成の溶接金属を作る。溶接入熱は、約０．３kJ／mm〜約１．５kJ／mm（７．６kJ／インチ〜３８kJ／インチ）の範囲にあり、約１００℃（２１２°Ｆ）の予熱を用いる。溶接部は、約１重量％以下の酸素を用いたアルゴンを主成分とする遮蔽ガスを用いて、鋼、例えば上述の鋼のうち任意のものの上に作られる。この方法による溶接によって、約９００ＭPa（１３０ksi）以上、好ましくは約９３０ＭPa（１３５ksi）以上、より好ましくは約９６５ＭPa（１４０ksi）以上、更により好ましくは少なくとも約１０００ＭPa（１４５ksi）の引張強度を有する溶接部が得られる。さらに、この方法による溶接によって、約−７３℃（−１００°Ｆ）以下、好ましくは約−９６℃（−１４０°Ｆ）以下、より好ましくは約−１０６℃（−１６０°Ｆ）以下、更により好ましくは約−１１５℃（−１７５°Ｆ）以下のＤＢＴＴを有する溶接金属が得られる。
別の例示としての溶接方法では、タングステンと不活性ガスによる（ＴＩＧ）溶接法を用いて、鉄、約０．０７重量％炭素（好ましくは、約０．０７重量％以下の炭素）、約１．８０重量％マンガン、約０．２０重量％珪素、約４．００重量％ニッケル、約０．５重量％クロム、約０．４０重量％モリブデン、約０．０２重量％銅、約０．０２重量％アルミニウム、約０．０１０重量％チタン、約０．０１５重量％ジルコニウム（Ｚｒ）、約５０ｐｐｍ以下の燐、及び約３０ｐｐｍ以下の硫黄を含む化学的組成の溶接金属を作る。溶接入熱は、約０．３kJ／mm〜約１．５kJ／mm（７．６kJ／インチ〜３８kJ／インチ）の範囲にあり、約１００℃（２１２°Ｆ）の予熱を用いる。溶接部は、約１重量％以下の酸素を用いたアルゴンを主成分とする遮蔽ガスを用いて、例えば上述の鋼のうち任意のものの鋼の上に作られる。この方法による溶接によって、約９００ＭPa（１３０ksi）以上、好ましくは約９３０ＭPa（１３５ksi）以上、より好ましくは約９６５ＭPa（１４０ksi）以上、更により好ましくは少なくとも約１０００ＭPa（１４５ksi）の引張強度を有する溶接部が得られる。さらに、この方法による溶接によって、約−７３℃（−１００°Ｆ）以下、好ましくは約−９６℃（−１４０°Ｆ）以下、より好ましくは約−１０６℃（−１６０°Ｆ）以下、更により好ましくは約−１１５℃（−１７５°Ｆ）以下のＤＢＴＴを有する溶接金属が得られる。ＧＭＡＷ溶接法又はＴＩＧ溶接法のいずれかを用いて実施例に記載された化学的組成と類似した溶接金属の化学的組成を得ることができる。しかしながら、ＴＩＧによって得られた溶接部は、ＧＭＡＷによって得られた溶接部よりも不純物含有量が少なく且つミクロ組織が非常に微細であるものと予想され、かくして低温靭性が改善されているものと予想される。
本発明の一実施形態では、溶接法としてサブマージアーク溶接（ＳＡＷ）が用いられる。ＳＡＷについての詳細な説明は、アメリカ溶接学会の『溶接ハンドブック』第２巻「溶接方法」（第８版）第１９１〜２３２頁（１９９５年）の第６章に見られる。
サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）は、金属付着速度が高いという利点があるのでしばしば用いられる溶接法である。これはある用途では経済性が高い場合がある。というのは、他の溶接法の場合よりも単位時間当たりに付着できる溶接材料の量が多いからである。ＳＡＷについての１つの潜在的な欠点は、低温用途についてフェライト鋼を接合する際に用いられると、靭性が不十分又はばらつきがあることである。低い靭性は、例えば大きな結晶粒度及び／又は所望レベルよりも高い混在物含有量のような要因によって生じる場合がある。大きな結晶粒度は、ＳＡＷの高い入熱によって生じ、この高い入熱は高い付着速度を可能にする特徴ともなっている。熱過敏性の強力鋼に適用された場合のＳＡＷに関する別の１つの潜在的問題は、ＨＡＺの軟化である。ＳＡＷの特徴である高い入熱により、ミグ溶接（ＧＭＡＷ）又はタングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接と比べて、ＨＡＺの軟化がいっそう大きくなる。
ＰＬＮＧ容器の設計によっては、ＳＡＷ法が適当である場合がある。ＳＡＷを用いるかどうかは、主として、経済性（溶接付着速度）と適当な機械的性質を達成することの兼合いで決まるであろう。特定のＰＬＮＧ容器設計に合わせて特定のＳＡＷ溶接法を工夫することが可能である。例えば、もしＨＡＺ軟化を制限すると共に溶接金属の結晶粒度を減少させることが望ましい場合、中程度の入熱を利用するＳＡＷ法を開発できる。約４kJ／mm（１００kJ／インチ）以上の入熱で非常に高い付着速度を可能にすることに代えて、約２kJ／mm〜約４kJ／mm（５０kJ／インチ〜１００kJ／インチ）の範囲の入熱を用いてもよい。この中程度の範囲よりも低い値では、ＳＡＷはＧＭＡＷ又はＴＩＧ溶接よりも望ましさの度合いが低くなりがちである。
ＳＡＷは、オーステナイト系溶接金属にも使用できる。溶接靭性は、面心立方オーステナイトの高い延性に起因して達成することが幾分容易である。オーステナイト系溶接消耗品の一欠点は、大抵のフェライト系消耗品の場合よりも費用が高いことである。オーステナイト系材料は、Ｃｒ及びＮｉのような高価な合金を相当な量含有している。しかしながら、特定のＰＬＮＧ容器設計は、オーステナイト系消耗品が高価であることをＳＡＷによって可能となる高い付着速度で相殺することができる。
本発明の別の実施形態では、電子ビーム溶接（ＥＢＷ）が接合法として用いられる。ＥＢＷについての詳細な説明は、アメリカ溶接学会の『溶接ハンドブック』第２巻「溶接方法」（第８版）第６７２〜７１３頁（１９９５年）の第２１章に見ることができる。ＥＢＷの幾つかの固有の特徴は、高い強度と低温靭性の両方を必要とする使用条件における使用に特に適している。
大抵の強力鋼、即ち降伏強さが約５５０ＭPa（８０ksi）以上の鋼の溶接に関する問題は、大抵の従来溶接方法、例えば被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ）、サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）又はガス遮蔽法のうち任意のもの、例えばミグ溶接（ＧＭＡＷ）に起因する溶接熱影響部（ＨＡＺ）の金属の軟化である。ＨＡＺは、溶接によって引き起こされる熱サイクル中、、局部相変態又は焼なましを受ける場合があり、それにより溶接の熱にさらされる前に母材金属と比較してＨＡＺが相当なレベル、即ち最高約１５％以上軟化することになる。８３０ＭPa（１２０ksi）以上の降伏強さをもつ超高強力鋼を得ることができるが、これら鋼のうち多くのものは、極端に低い温度使用条件について必要な溶接性に関する要件、例えば本明細書で開示し、請求の範囲に記載している方法に用いられる管類及び圧力容器に関して必要な溶接性要件を満たさない。かかる材料は代表的には、一般に約０．３０以上、場合によっては０．３５以上の比較的高いＰcm（溶接性の程度を表現するために用いられる周知の工業用語）を有する。
ＥＢＷは、従来型溶接法、例えばＳＭＡＷ及びＳＡＷに起因する問題のうち幾つかを緩和する。全入熱は、アーク溶接法よりも著しく小さい。この入熱の減少により、接合中における鋼板の多くの性質の改変が減少する。大抵の場合、ＥＢＷは、アーク溶接法によって得られる類似の接合部よりも低温使用条件において強固であると共に、或いは耐脆性破壊の高い溶接接合部を生じさせる。
ＥＢＷは、同一の接合部をアーク溶接する場合と比べると、ＨＡＺの靭性が潜在的に改善されると共に、残留応力、ＨＡＺ幅及び接合部の機械的変形の度合が減少することになる。ＥＢＷの高い出力は又、単一パス溶接を容易にし、かくして鋼の母材金属が接合中高い温度にさらされる時間を最小限に抑える。ＥＢＷのこれらの特徴は、熱過敏性合金に対する溶接の悪影響を最小限に抑える上で重要である。
さらに、減圧又は高真空度溶接条件を用いるＥＢＷシステムを用いると、溶融池汚染を減少させる高純度の環境が得られることになる。電子ビーム溶接法により得られる溶接接合部の不純物の減少により、割込み元素及び混在物の量を減少させることにより得られる溶接金属の靭性が高くなることになる。
ＥＢＷは、多数のプロセス制御変数（例えば、真空度、作業距離、加速電圧、ビーム電流、伝搬速度、ビームスポットサイズ、ビーム偏向度等）を独立制御できるので融通性が極めて高い。適正な接合部の調製が行われているとすると、ＥＢＷについて充填金属を用いることは不要であり、かくして均質な冶金学的性質の溶接接合部が得られることになる。しかしながら、ＥＢＷ接合部の冶金学的性質を意図的に変えて機械的性質を高めるために充填金属からなるシムを用いてもよい。ビームに関するパラメータとシムの使用又は不使用を巧みに組み合わせることにより、強度の靭性の所望の組み合わせを得るための溶接金属ミクロ組織の自由設定が可能である。
優れた機械的性質と低残留応力を総合的に組み合わせることにより、接合された状態の板の厚さが１又は２インチ以上である場合でも、大抵の場合、溶接後熱処理を省くことができる。
ＥＢＷは、高い真空度（ＨＶ）、中程度の真空度（ＭＶ）又は真空度０（ＮＶ）で実施できる。ＨＶ−ＥＢＷシステムは、不純物が最小限の溶接部を生じさせる。しかしながら、高い真空条件により、金属が溶融状態にあるとき、重要な揮発性元素（例えば、クロム及びマンガン）が消失する場合がある。溶接されるべき鋼の組成に応じて、或る元素類のうち一部の損失は、溶接部の機械的性能に影響を及ぼす場合がある。さらに、これらシステムは、大型で扱いにくく、利用しにくい傾向がある。ＮＢ−ＡＢＷシステムは、機械的な複雑さが少なく、よりコンパクトであり、一般に利用しやすい。しかしながら、ＨＶ−ＥＢＷ法は、ビームが拡散し、散乱し、空気に当たると合焦度が落ちると共に効率が悪くなりがちであるという点において用途が一層制限される。これは、単一パスで溶接できる板の厚さを制限する傾向がある。ＮＶ−ＥＢＷは又、溶接不純物の影響を一層受けやすく、その結果、真空度の高いＥＢＷよりも強度及び靭性が低い溶接部が得られることになる場合がある。したがって、ＭＶ−ＥＢＷは、本発明の容器の製造に好ましい選択肢である。ＭＶ−ＥＢＷは、性能及び溶接品質の最善のバランスをもたらす。
本発明の別の実施形態では、レーザービーム溶接（ＬＢＷ）が接合法として用いられる。ＬＢＷについての詳細な説明は、アメリカ溶接学会の『溶接ハンドブック』第２巻「溶接方法」（第８版）第７１４〜７３８頁（１９９５年）の第２２章に見受けることができる。ＬＢＷは、ＥＢＷと同一の利点のうち多くをもたらすが、現在利用できるＥＢＷは広範囲の板の厚さについて単一パス溶接を行うことができるという点において用途が一層限られている。
当業者は、本発明の容器及び他の構成部品を構成するのに用いられる適当な高い強度及び破壊靱性を有する接合部を生じさせるよう超強力低合金鋼を溶接するための本明細書に記載された情報を用いる上で必要な技術的知識及び技術を有している。他の適当な接合部又は他の溶接方法が存在し、或いは将来開発されるかもしれない。かかる接合部及び溶接法は、本発明の範囲に属する。
上記発明を１又は２以上の好ましい実施形態を用いて説明したが、以下の請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱しないで他の設計変更例を想到できることは理解されるべきである。
用語集
Ａｃ1 遷移温度：  加熱中にオーステナイトが生じはじめる温度
Ａｃ3 遷移温度：  加熱中にオーステナイトへのフェライトの遷移が完了する温度
Ａｒ1 遷移温度：  冷却中にフェライト又はフェライト＋セメンタイトへのオーステナイトの遷移が完了する温度
Ａｒ3 遷移温度：  冷却中にオーステナイトがフェライトに遷移しはじめる温度
低温          ：  約−４０℃（−４０°Ｆ）以下の温度
ＣＴＯＤ      ：  亀裂先端開口変位
ＣＶＮ        ：  シャルピーＶ字形切欠き
ＤＢＴＴ（延性−脆性遷移温度）：  構造用鋼の２つの破壊形態の区切りを与える。ＤＢＴＴよりも低い温度状態では、破壊は、低エネルギへき開（脆性）破壊によって生じる傾向があり、これに対してＤＢＴＴよりも高い温度状態では、破壊は、高エネルギ延性破壊によって生じる傾向がある。
ＥＢＷ        ：  電子ビーム溶接
本質的に純粋  ：  実質的に１００体積％
Ｇｍ3         ：  １０億立方メートル（billion cubic meters）
ＧＭＡＷ      ：  ミグ溶接
硬化性粒子    ：  ε−銅、Ｍｏ2 Ｃ又はニオブ及びバナジウムの炭化物及び炭窒化物のうち１又は２以上
ＨＡＺ        ：  熱影響部
限界温度間の温度範囲：  加熱の際にはほぼＡｃ1遷移温度からほぼＡｃ3遷移温度まで、及び冷却の際にはほぼＡｒ3遷移温度からほぼＡｒ1遷移温度まで
Ｋ1c          ：  臨界応力拡大係数
kJ            ：  キロジュール
ｋPa         ：  １０００パスカル
ksi              ：  一平方インチ当たりの１０００ポンド
ＬＢＷ        ：  レーザービーム溶接
低合金鋼      ：  鉄及び合計が約１０重量％以下の合金添加物を含む鋼
ＭＡ          ：  マルテンサイト−オーステナイト
最大許容傷寸法：  限界傷長さ及び深さ
Ｍｏ2 Ｃ      ：  炭化モリブデンの一形態
ＭPa          ：  １００００００パスカル
ＭS 遷移温度  ：  冷却中にマルテンサイトへのオーステナイトの遷移が始まる温度
Ｐcm          ：  溶接性を表現するために用いられる周知の工業用語であり、また、Ｐcm＝（重量％Ｃ＋重量％Ｓｉ／３０＋（重量％Ｍｎ＋重量％Ｃｕ＋重量％Ｃｒ）／２０＋重量％Ｎｉ／６０＋重量％Ｍｏ／１５＋重量％Ｖ／１０＋５（重量％Ｂ））
ＰＬＮＧ      ：  加圧液化天然ガス
ｐｐｍ        ：  パーツ・パー・ミリオン（比率の単位記号）
主成分として  ：  少なくとも約５０体積％
psia          ：  ポンド・パー・スクエア・インチ・アブソリュート（単位記号）
急冷          ：  空冷とは異なり、鋼の冷却速度を増大させる傾向のあるものとして選択された流体を利用する任意手段による加速冷却
急冷（冷却）速度：  板厚さの中心部又は実質的に中心部のところの冷却速度
急冷停止温度：  急冷停止後、板の厚さの真中から伝えられた熱に起因して板の表面で得られる最も高い又は実質的に最も高い温度
ＱＳＴ        ：  急冷停止温度
ＳＡＷ        ：  サブマージアーク溶接
ＳＡＬＭ      ：  単一アンカーレグ係留装置又は単錨泊装置
スラブ        ：  任意の寸法を有する一片の鋼
ＴＣＦ        ：  １兆立方フィート（trillion cubic feet）
引張強度      ：  引張試験における最大荷重と原横断面積の比
ＴＩＧ溶接    ：  タングステンと不活性ガスによる溶接
Ｔnr温度      ：  オーステナイトが再結晶する場合の下限温度
ＵＳＰＴＯ    ：  米国特許商標庁
溶接物        ：  （i）溶接金属、（ii）熱影響部（ＨＡＺ）及び（iii）ＨＡＺの「ほぼ近く」の母材金属を含む溶接継手であり、ＨＡＺの「ほぼ近く」にあると考えられる母材金属の一部、従って、溶接部の一部は、当業者には知られている要因、例えば（ただし、以下に限定されない）溶接物の幅、溶接された物品のサイズ、物品を二次加工するのに必要な溶接物の数、及び溶接物相互間の距離に応じて色々である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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