JFE 技報 No. 33（2014 年 2 月）p. 69-71

製品・技術紹介

エネルギープラント向け極厚 Cr-Mo 鋼板
Heavy Thickness Cr-Mo Steel Plates for Energy Plants

1． はじめに

表 1 主要新特厚熱処理設備の仕様
Table 12）

Capacity of main equipment

石油精製装置などの化学プラントや発電設備など，エネ

Equipment

Capacity

ルギープラント分野では種々の鋼板が使用されている。近Batch type heat treating furnace

Capacity: 150 t
Max. temperature: 1 050℃
Effective height: 400 mm

Quenching pit

Dipping typeSurface grinder

Max. thickness: 450 mm
Rough and fine whetstone

Flame cutter

Max. thickness: 400 mm

年，これらの設備の大型化，操業条件，使用環境の苛酷化，さらに建設コストの低減を目的とした施工の高効率化などにより，使用される鋼材に対しても厚肉化，広幅化および長尺化による製品重量の大単重化が志向されるとともに，高強度化による薄肉化，靱性や溶接施工性の向上などが要求されている。また，世界的なエネルギー需要の増大から，エネルギープラントの建設が活発化しており，高性能鋼のニーズが高まっている。

2.2

JFE スチールではこのようなニーズに応えるため，極厚Cr-Mo 鋼板を開発している

1-4）

大単重熱処理技術

極厚・広幅・長尺の大単重熱処理材の製造に対応した新。ここでは，エネルギープラ熱処理工場（新特厚設備，表 1）が 2011 年に立ち上がり，ント向けに開発した各種極厚 Cr-Mo 鋼板を紹介する。

JFE スチールでは，厚さ 400 mm までの極厚鋼板の台車式

2． 極厚 Cr-Mo 鋼板の製造技術
2.1

熱処理炉による高温熱処理（～1 050℃）および水槽浸漬設
2）

備による焼入れ熱処理が可能となっている 。

造塊および鍛造・圧延による極厚鋼製造技術

JFE スチールでは，大単重極厚鋼板の製造プロセスとして，3． 各種極厚高性能 Cr-Mo 鋼の特性連続鋳造プロセスに加えて，LD 転炉-RH 真空脱ガス工程による高純度鋼の溶製による 120 t までの大型鋼塊を製造可能

2 章で述べた極厚鋼製造プロセスにより，JFE スチールはな造塊プロセスを有している。また，分塊圧延機や厚板圧厚板規格のみならず，鍛鋼品規格の高品質極厚熱処理鋼の延機に加えて，6 000 t の自由鍛造プロセス（写真 1）を有し製造が可能である。エネルギープラント向けの主な圧力容ており，高品質の極厚大単重鋼の製造が可能である

1, 2）

。

器用 Cr-Mo 鋼板・鍛鋼品の海外 ASME および国内 JIS 規格の一例を表 2 に示す。これらの鋼板・鍛鋼品規格を対象に，極厚高性能 Cr-Mo 鋼を開発しており，既に豊富な製造実績を有している。以 下にその特 性 例を示す。
（ASME：TheAmerican Society of Mechanical Engineers, JIS：日本工業規格）

表 2 主な圧力容器用 Cr-Mo 鋼板・鍛鋼品規格
Table 2Specifications for typical Cr-Mo steel plates andforgings
ASMEPlate

1Cr-0.5Mo

写真 1 鍛造プロセスの適用例（連続鋳造スラブ）
Photo 1

SA-387-12-2 SA-336-F12JISPlate

Forging

SCMV2-2 SFVA F 12

1.25Cr-0.5Mo SA-387-11-2 SA-336-F11-3 SCMV3-2 SFVA F 11 B

Forging reduction in thicknesswise ofcontinuous casting (CC) slab

2013 年 10 月 7 日受付

Forging

2.25Cr-1Mo

SA-387-22-2 SA-336-F22-3 SCMV4-2 SFVA F 11 B

2.25Cr-1Mo-V SA-542-D-4a SA-336-F22V SCMQ4V SFVCM F22VASME: The American Society of Mechanical Engineers
JIS: Japanese Industrial Standards－ 69 －

エネルギープラント向け極厚 Cr-Mo 鋼板

表 3 各種 1.25Cr-0.5Mo 鋼の化学成分
Table 3

表 5 極厚 1.25Cr-0.5Mo 鋼（SA-336-11-3）の機械的性質

Chemical compositions of 1.25Cr-0.5Mo steel (mass%)

Thickness
(mm)

CSi

Mn

P

S

Cr

Mo

Others1300.14 0.55 0.44 0.004

279

0.14 0.54 0.59 0.003 ＜0.001 1.44 0.60 Cu, Ni, Ti, B

0.001 1.44 0.62 Cu, Ni

380

0.14 0.54 0.59 0.003 ＜0.001 1.44 0.60 Cu, Ni, Ti, B

Table 5Charpy impact
Tensile properties
Thickproperties
ness PWHT
Position, YS
TSEl RA Position, vE0℃ vE−8℃(mm)
Direction (MPa) (MPa) (%) (%) Direction
(J)
(J)
691℃
×20 h

表 4 厚肉 1.25Cr-0.5Mo 鋼（SA-387-11-2）の機械的性質
Table 4279

Mechanical properties of 1.25Cr-0.5Mo steel (SA-387
Gr.11 Cl.2)

691℃
×4 h

Tensile properties
Charpy impact properties
Thickness PWHT Position, YS
TS El RA Position, vE−10℃ vE−20℃(mm)
Direction (MPa) (MPa) (%) (%) Direction
(J)
(J)

130

1/4t-C691℃
×21.5 h 1/2t-C385

555

1/4t-C472

624

1/2t-C

446

606

28 78

675℃×6 h

417

571

31 78

1/4t-C

333

321

30 78

1/2t-C

277

229

29 77

1/4t-C

337

308

1/2t-C

355

302

1/4t-C

374

543

2976

1/4t-L

404

265

1/2t-C381

1/2t-Z

―

561

29

74

1/2t-L

329

168

560

―

73―

―

―

1/4t-C400

1/2t-C

403

563

2976

1/4t-L

414

313

580

2971

1/2t-L

118

243

1/2t-Z

―

580

―

64―

―

―

SA-336Gr.11 Cl.3 Specification: YS≧310 MPa, 517≦TS≦690 MPa,El≧18%, RA≧40%YS: Yield strength, TS: Tensile strength, El: Elongation, RA: Reduction in areavE: Absorbed energy

表 6 超極厚 1.25Cr-0.5Mo 鋼（SCMV3-2 Mod.）の機械的性質

SA-387 Gr.11 Cl.2 Specification: YS≧310 MPa, 517≦TS≦690 MPa, El≧22%vE−18℃≧54 J (API RP 934-C, t≦100 mm)
YS: Yield strength, TS: Tensile strength, El: Elongation, RA: Reduction in areavE: Absorbed energy

3.1

Mechanical properties of 1.25Cr-0.5Mo steel (SA-336
Gr.11 Cl.3)

極厚高性能 1.25Cr-0.5Mo 鋼Table 6Charpy impact
Tensile propertiesThickproperties
ness PWHT
Position, YS
TS El RA Position, vE0℃ vE−10℃(mm)
Direction (MPa) (MPa) (%) (%) Direction (J)(J)
1/4t-C710℃
× 21.6 h 1/2t-C

1.25Cr-0.5Mo 鋼はエネルギー分野の幅広い用途で使用されており，極厚材において，溶接後熱処理（PWHT）条件

380 710℃
× 9.2 hが高温・長時間化されるとともに，板厚中心（1/2 t）位置―を含めて靭性要求が厳格化される傾向にある。JFE スチールでは，これらのニーズに対応した各種の極厚 1.25Cr-0.5Mo鋼を開発している。化学成分の一例を表 3 に示す。不純物元素を低く制限するとともに，ミクロ組織制御のためのマイMechanical properties of 1.25Cr-0.5Mo steel (JISSCMV3-2 Mod.)3515273278

1/4t-L

315

414

357

530

3276

1/2t-L

191

243

1/4t-C

377

548

3277

1/4t-L

411

423

1/2t-C

382

550

3179

1/2t-L

403

383

1/2t-Z

―

657―

59―

―

―

SCMV3-2 Specification (t≦200 mm) : YS≧315 MPa, 520≦TS≦690 MPa,El≧22%YS: Yield strength, TS: Tensile strength, El: Elongation, RA: Reduction in areavE: Absorbed energy

クロアロイ元素を活用している。
厚肉高靭性 1.25Cr-0.5Mo 鋼（SA-387 Gr.11 Cl.2）

2 Mod.）の母材の機械的性質を表 6 に示す。板厚 380 mm

板厚 130 mm の造塊-分塊圧延-厚板圧延-熱処理（Q-T）プの 1/2 t 位置の長時間 PWHT 後においても JIS SCMV3-2 相ロセスによって製造した 1.25Cr-0.5Mo 鋼板（ASME SA-387

当の強度が得られる。また，板厚中心位置の優れた内質特Gr.11 Cl.2）の機械的性質を表 4 に示す。ASME 規格を十分性（Z 方向特性）およびシャルピー衝撃特性が得られている。

3.1.1に満足するとともに，1/2 t 位置においても，－20℃におけ3.2る高いシャルピー吸収エネルギーが得られている。
3.1.2

極厚高靭性 1.25Cr-0.5Mo 鋼（SA-336 Gr.11 Cl.3）

板厚 279 mm の造塊-鍛造-厚板圧延-熱処理（Q-T）プロセ

極厚高強度 2.25Cr-1Mo-V 鋼（ASME SA-542 Gr.D Cl.4a）

造塊-分塊圧延-厚板圧延-熱処理（N-Q-T）プロセスによっス に よ っ て 製 造 し た 1.25Cr-0.5Mo 鍛 鋼 品（SA-336 Gr.11て 製 造 し た 板 厚 210 mm の 極 厚 高 強 度 2.25Cr-1Mo-V 鋼Cl.3）の母材の機械的性質を表 5 に示す。ASME 規格を十（ASME SA-542 Gr.D Cl.4a）の化学成分を表 7 に，引張特性分に満足するとともに，1/2 t 位置において，－10℃におけを表 8 に，シャルピー衝撃特性および焼戻脆化特性を表 9る高いシャルピー吸収エネルギーが得られている。また，に示す。不純物元素の低減とマイクロアロイ元素の活用に

1/2 t 位置の板厚方向（Z 方向）引張試験において高い破断よる成分設計および極厚鋼の圧延・高温熱処理技術により，絞り（RA）値が得られており，良好な板厚中心内質特性を長時間 PWHT 後においても優れた強度・高温強度ならびに有している。

低温靭性を有するとともに，良好な耐焼戻脆化特性が得ら

3.1.3

超極厚 1.25Cr-0.5Mo 鋼（SCMV3-2 Mod.）れている。

板厚 380 mm の造塊-鍛造-厚板圧延-熱処理（Q-T）プロセスによって製造した超極厚 1.25Cr-0.5Mo 鋼板（JIS SCMV3JFE 技報 No. 33（2014 年 2 月）

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エネルギープラント向け極厚 Cr-Mo 鋼板

表 7 2.25Cr-1Mo-V 鋼（SA-542-D-4a）の化学成分
Table 7

表9 2
 .25Cr-1Mo-V 鋼（SA-542-D-4a）のシャルピー衝撃特性および焼戻脆化特性

Chemical compositions of 2.25Cr-1Mo-V steel (SA-542
Gr. D Cl. 4a)Table 9(mass%)

Thickness
C(mm)SiMnPSCrMoVOthers J-FactorCu, Ni,
0.14 0.04 0.55 0.009 0.001 2.41 1.07 0.32
Nb, Ti, B

210

J-Factor = (Si＋Mn) (P＋Sn)×10

After Step
Charpy impact properties
ThickcoolingnessPWHT
Position, vE−29℃ vE−50℃ vTrs vTr55 vTrs vTr55(mm)Direction(J)(J) (℃) (℃) (℃) (℃)

55.54

表 8 2.25Cr-1Mo-V 鋼（SA-542-D-4a）の引張特性
Table 8210

Tensile properties of 2.25Cr-1Mo-V steel (SA-542 Gr.D
Cl.4a)
High-temperaturetensile properties

Tensile properties

Thickness
PWHT
Position,YS
TSEl RA 454℃ YS 454℃ TS(mm)Direction (MPa) (MPa) (%) (%)
(MPa)
(MPa)
712℃
× 34.3 h
210
698℃
×7 h

2678―

―

617

2679

396

476

627

―

76―

―

2679

―

―

2578

―

―

―

76

―

―

1/4t-C

499

625

1/2t-C490

1/2t-Z―

1/4t-C

557

673

1/2t-C

549

665

1/2t-Z―

679

Charpy impact properties and temper embrittlement
properties of 2.25Cr-1Mo-V steel (SA-542 Gr.D Cl.4a)

190

−57―

―

―

189

159

−49―

―

―

240

196

−62―

―

―

108

−46 −62 −47 −72712℃
× 34.3 h

1/4t-C

288

1/2t-C698℃
×7 h1/4t-C
1/2t-C205

SA-542Gr.D Cl.4a Specification: vE−18℃≧55 J, vE−29℃≧55 J (API RP934-A)
vE: Absorbed energy, vTrs: Fracture appearance transition temperature,vTr55: 55 J Transition temperature

得られている。各種エネルギープラント用に，厚板規格のみならず，鍛鋼品規格として適用実績を挙げており，従来鋳鋼品が使用されていた部位に溶接構造用厚板製品として

SA-542Gr. D Cl. 4a Specification: YS≧414 MPa, 587≦TS≦758 MPa,El≧18%YS (454℃) ≧338 MPa (Sy) , TS (454℃) ≧456 MPa (0.9 Su)
YS: Yield strength, TS: Tensile strength, El: Elongation, RA: Reduction inareaも適用され，構造物としてのコスト低減に寄与している。今後幅広く適用されることが期待される。
参考文献
1）荒木清己ほか．圧力技術．2003, vol. 41, no. 4, p. 168-175.
2）荒木清己ほか．JFE 技報．2012, no. 29, p. 54-60.
3）林謙次ほか．JFE 技報．2004, no. 5, p. 56-62.
4）林謙次ほか．配管技術．2001-02, no. 5, p. 36-41.

4． おわりに最新の極厚鋼製造技術とマイクロアロイング技術を活用して製造した極厚 Cr-Mo 鋼板は，優れた内質特性を有して〈問い合わせ先〉
JFE スチール 厚板セクター部

いるとともに，板厚中心位置を含めて優れた強度と靭性が－ 71 －

TEL：03-3597-3531 FAX：03-3597-3533
ホームページ：http://www.jfe-steel.co.jp/products/atuita/index.html

JFE 技報 No. 33（2014 年 2 月）