JP4475440B1 - 継目無鋼管およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.10〜0.20%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.05〜1.2%、Ni:0.02〜1.5%、Cr:0.50〜1.50%、Mo:0.50〜1.50%、Nb:0.002〜0.10%およびAl:0.005〜0.10%、並びにTi:0.003〜0.050%およびV:0.01〜0.20%のうちの一方または両方を含有し、残部はFeと不純物からなり、不純物中のPが0.025%以下、Sが0.005%以下、Nが0.007%以下およびBが0.0003%未満である低合金鋼からなり、引張強度950MPa以上かつ降伏強度850MPa以上で、−40℃でのシャルピー吸収エネルギーが60J以上であることを特徴とする継目無鋼管とその製造方法。この継目無鋼管は、さらに、Cu:0.02〜1.0%、Ca:0.0005〜0.0050%およびMg:0.0005〜0.0050%の少なくとも1種を含有してもよい。
【選択図】なし
Description
Cは、鋼の強度を高める効果を有する元素である。Cの含有量が0.1%未満の場合、所望の強度を得るためには低温の焼戻しを必要とするが、その結果、靭性の低下をまねく。一方、Cの含有量が0.20%を超えると、溶接性が著しく低下する。従って、C含有量は0.10〜0.20%とした。C含有量の好ましい下限値は0.12%、より好ましくは0.13%である。また、C含有量の好ましい上限値は0.18%である。
Siは、脱酸作用を有する元素である。また、この元素は、鋼の焼入れ性を高めて、強度を向上させる元素である。この効果を得るためにはSiが0.05%以上含まれていることが必要である。しかし、その含有量が1.0%を超えると、靭性および溶接性が低下する。従って、Siの含有量は、0.05〜1.0%とした。Si含有量の好ましい下限値は0.1%、より好ましくは0.15%である。また、好ましい上限値は0.60%、より好ましくは0.50%である。
Mnは、脱酸作用を有する元素である。また、この元素は、鋼の焼入れ性を高めて強度を向上させる元素である。この効果を得るためにはMnを0.05%以上含有させる必要がある。しかし、その含有量が1.2%を超えると、靭性が低下する。従って、Mnの含有量を0.05〜1.2%とした。
Niは、焼き入れ性を向上させて強度を高めると共に、靭性を高める作用がある。その効果を得るために、0.02%以上含有させる必要があるが、1.5%を越えて含有させるのは経済性の面から考えて不利である。従って、Niの含有量を0.02〜1.5%とした。なお、Ni含有量の好ましい下限値は、0.05%であり、さらに好ましい下限値は、0.1%である。また、Ni含有量の好ましい上限値は、1.3%であり、さらに好ましい上限値は、1.15%である。なお、特に肉厚25mm超の厚肉の鋼管の場合には、Niを0.50%以上含有させることで、所望の高強度と靭性を確保することが容易になる。
Crは、鋼の焼入れ性および焼き戻し軟化抵抗を高めて強度を向上させるのに有効な元素である。引張強度950MPa以上の高強度鋼管において、その効果を発揮させるためには0.50%以上含有させる必要がある。しかし、その含有量が1.50%を超えると、靭性の低下を招く。従って、Crの含有量は0.50〜1.50%とした。Cr含有量の好ましい下限値は0.60%であり、より好ましいのは0.80%である。また、Cr含有量の好ましい上限値は1.40%である。
Moは、鋼の焼入れ性および焼き戻し軟化抵抗を高めて強度を向上させるのに有効な元素である。引張強度950MPa以上の高強度鋼管において、その効果を発揮させるためには0.50%以上含有させる必要がある。しかし、その含有量が1.50%を超えると、靭性の低下を招く。従って、Moの含有量は0.50〜1.50%とした。Mo含有量の好ましい下限値は0.70%である。また、Mo含有量の好ましい上限値は1.0%である。
Nbは、高温域で炭窒化物を形成して、結晶粒の粗大化を抑制し、靭性を向上させる効果のある元素である。その効果を得るためには、Nbを0.002%以上含有させるのが好ましい。しかし、その含有量が0.10%を超えると、炭窒化物が粗大になりすぎて、かえって靭性を低下させる。従って、Nb含有量を0.002〜0.10%とした。なお、Nb含有量の好ましい上限値は0.05%である。
Alは、脱酸作用を有する元素である。この元素は、鋼の靱性および加工性を高める効果がある。Al含有量は不純物レベルであってもよいが、確実にこの効果を得るためには、0.005%以上とすることが好ましい。しかし、その含有量が0.10%を超えると、地疵の発生が著しくなる。従って、Alの含有量を0.10%以下とした。従って、Al含有量を0.005〜0.10%とした。Al含有量の好ましい上限値は、0.05%である。なお、本発明にいうAl含有量とは、酸可溶Al(いわゆるsol.Al)の含有量を指す。
Tiは、焼き戻しの際にTi炭化物として析出し、強度を向上させる効果がある。この効果を得るためには、0.003%以上含有させる必要がある。ただし、その含有量が0.050%を越えると、凝固中など高温域で粗大な炭窒化物が形成し、また焼き戻し時のTi炭化物の析出量が過剰となるため、靭性が低下する。従って、Ti含有量を0.003〜0.050%とした。
Vは、焼き戻しの際にV炭化物として析出し、強度を向上させる効果がある。この効果を得るためには、0.01%以上含有させる必要がある。ただし、その含有量が0.20%を越えると、焼き戻し時のV炭化物の析出量が過剰となるため、靭性が低下する。従って、V含有量を0.01%〜0.20%とした。なお、V含有量の好ましい上限は0.15%である。
Pは、不純物として鋼中に存在する元素であるが、その含有量が0.025%を越えると靭性が著しく低下するため、不純物としての上限を0.025%とした。
Sは、Pと同様に不純物として鋼中に存在する元素であるが、その含有量が0.005%を越えると靭性が著しく低下するため、不純物としての上限を0.005%とした。なお、Sの含有量の好ましい上限は、0.003%である。
Nは、不純物として鋼中に存在する元素であるが、その含有量が0.007%を越えると靭性が著しく低下するため、不純物としての上限を0.007%とした。
Bは、通常、含有させることにより焼き入れ性を向上させ、強度を高める効果のある元素である。しかしながら、CrおよびMoが一定量含有されている鋼に、Bが0.003%以上含有されていると、焼き戻し時に粗大な硼化物を形成し、靭性を低下させる。従って、本発明において、Bの不純物としての上限を0.0003%未満とした。
Cuは、焼き戻しの際に析出して、強度を高める作用がある。その効果は、Cuの含有量が0.02%以上の場合に顕著となる。一方、1.0%を越えて含有させると、鋼管表面に欠陥が多発する。従って、Cuを含有させる場合の含有量を0.02〜1.0%とした。なお、Cu含有量の好ましい下限値は0.05%であり、さらに好ましい下限値は0.10%である。また、Cu含有量の好ましい上限値は0.50%であり、さらに好ましい上限値は0.35%である。
Caは、鋼中のSと反応して硫化物を形成することにより介在物の形態を改善し、鋼の靭性を向上させる効果を有する。この効果は、Caの含有量が0.0005%以上の場合に顕著となる。一方、その含有量が0.0050%を超えると、鋼中の介在物量が増大し、鋼の清浄度が低下するので、かえって靭性が低下する。従って、Caを含有させる場合には、その含有量を0.0005〜0.0050%とするのが好ましい。
Mgもまた、鋼中のSと反応して硫化物を形成することにより介在物の形態を改善し、鋼の靭性を向上させる効果を有する。この効果は、Mgの含有量が0.0005%以上の場合に顕著となる。一方、その含有量が0.0050%を超えると、鋼中の介在物量が増大し、鋼の清浄度が低下するので、かえって靭性が低下する。従って、Mgを含有させる場合には、その含有量を0.0005〜0.0050%とするのが好ましい。
Claims (6)
- 質量%で、C:0.10〜0.20%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.05〜1.2%、Ni:0.02〜1.0%、Cr:0.50〜1.50%、Mo:0.50〜1.50%、Nb:0.002〜0.10%およびAl:0.005〜0.10%、並びにTi:0.003〜0.050%およびV:0.01〜0.20%のうちの一方または両方を含有し、残部はFeと不純物からなり、不純物中のPが0.025%以下、Sが0.005%以下、Nが0.007%以下およびBが0.0003%未満である低合金鋼からなり、引張強度950MPa以上かつ降伏強度850MPa以上で、−40℃でのシャルピー吸収エネルギーが60J以上であることを特徴とする継目無鋼管。
- Feの一部に代えて、さらにCu:0.02〜1.0%を含有する合金鋼からなる、引張強度950MPa以上かつ降伏強度850MPa以上で、−40℃でのシャルピー吸収エネルギーが60J以上であることを特徴とする、請求項1に記載の継目無鋼管。
- Feの一部に代えて、さらにCa:0.0005〜0.0050%およびMg:0.0005〜0.0050%のうちの一方または両方を含有する低合金鋼からなる、引張強度950MPa以上かつ降伏強度850MPa以上で、−40℃でのシャルピー吸収エネルギーが60J以上であることを特徴とする、請求項1または2に記載の継目無鋼管。
- 肉厚が8mm以上であり、引張強度950MPa以上かつ降伏強度850MPa以上で、−40℃でのシャルピー吸収エネルギーが60J以上であることを特徴とする、請求項1から3までのいずれかに記載の継目無鋼管。
- 肉厚が20mm以上であり、引張強度950MPa以上かつ降伏強度850MPa以上で、−40℃でのシャルピー吸収エネルギーが60J以上であることを特徴とする、請求項4に記載の継目無鋼管。
- 請求項1から3までのいずれかに記載の合金組成を有する低合金鋼を、熱間で鋼管形状に製管後、室温からAc3変態点以上に加熱して焼入れた後、Ac1変態点以下に焼戻しすることを特徴とする、引張強度950MPa以上かつ降伏強度850MPa以上で、−40℃でのシャルピー吸収エネルギーが60J以上を有する継目無鋼管の製造方法。
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