JP4671959B2 - 低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板及び鋼管並びにそれらの製造方法 - Google Patents

低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板及び鋼管並びにそれらの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、原油、天然ガス等を輸送するためのパイプラインに使用できる、900MPa以上の鋼管周方向の引張強さ(TS−C)を有する低温靱性の優れた超高強度ラインパイプに関する。
近年、原油、天然ガス等の長距離輸送方法として、パイプラインの重要性がますます高まっている。これまで、長距離輸送用の幹線ラインパイプとして、米国石油協会(API)規格X80以下が規格化されている。しかし、(1)高圧化による輸送効率の向上や、(2)ラインパイプの外径・重量の低減による現地施工能率の向上のため、更に高強度のラインパイプが要望されている。
特に、900MPa以上の引張強さを有するX120級のラインパイプは、X65と較べて約2倍の内圧に耐えるため、同じサイズで約2倍のガスを輸送することが可能になる。また、ラインパイプの肉厚を厚くして耐内圧強度を向上させる場合と比較して、材料費、輸送費、現地溶接施工費を削減できるので、パイプライン敷設費を大幅に節約することができる。
既に、特許文献1に開示されているように、母材のミクロ組織がマルテンサイト/ベイナイト混合組織(下部ベイナイト組織)を主体とするX120ラインパイプの開発が進められている。しかし、このラインパイプを製造するためには、非常に厳密な組織制御が必要であり、製造条件の制約が厳しくなる。
また、ラインパイプの強度を高めると、パイプラインを敷設する際に、現地で溶接される鋼管同士の接合部(現地溶接部という。)の溶接金属強度も高めることが必要になる。
一般に、溶接継手の溶接金属の低温靭性は母材よりも低く、強度の上昇によって更に低下する。そのため、ライパイプの強度を高めると、現地溶接部の溶接金属の高強度化が必要になり、低温靭性が低下するという問題がある。
一方、現地溶接部の溶接金属の強度がラインパイプの長手方向の強度よりも低いと、パイプラインの長手方向に応力が発生した場合、歪が現地溶接部に集中し、溶接熱影響のために靭性が低下している部分での破壊が起こり易くなる。
通常のパイプラインには、内圧による周方向の応力は作用するが、長手方向の応力は発生しない。しかし、不連続凍土地帯のように地盤が凍結と融解によって動く地域に敷設されたパイプラインでは、地盤の変動によるパイプラインの曲がり変形が起き、長手方向の応力が発生する。
即ち、パイプラインの現地溶接部の溶接金属は、鋼管の長手方向の強度よりも高いことが必要であるが、本発明が対象とする超高強度ラインパイプの現地溶接部の溶接金属は既に高強度であり、更なる高強度化は急激な靭性の低下を招く。
したがって、鋼管円周方向の強度を維持し、耐内圧強度に関係しない鋼管長手方向の強度を低減させることができれば、このような問題が緩和される。
なお、本出願人が特許文献2によって提案した高強度鋼管は、本発明とはミクロ組織が異なる。この組織の差異は、未再結晶領域の加工量等、製造条件の差異に基づく。
特開2000−199056号公報 特開2004−052104号公報
本発明は、不連続凍土地帯のように季節によって地盤が動く地域に敷設されるパイプラインにも適用することが可能な、現地溶接部の低温靭性及び長手方向の耐破壊特性の両立を可能にする超高強度ラインパイプを提供するものである。
即ち、鋼管の耐内圧強度を維持するために、鋼管の周方向の引張強さ(TS−C)を900MPa以上(API規格X120相当)とし、鋼管の長手方向の引張強さのみを低下させた超高強度ラインパイプとその製造方法、更には、超高強度ラインパイプの製造に用いられる鋼板とその製造方法を提供するものである。
本発明者は、周方向の引張強さが900MPa以上で、長手方向の引張強さを抑制した超高強度ラインパイプを得るため、素材である鋼板が満足すべき条件について鋭意研究を行った。
その結果、耐内圧強度、低温靭性及び耐破壊特性に優れた超高強度ラインパイプを実現するための超高強度ラインパイプ用鋼板及びその製造方法を発明し、更に、その鋼板を用いた超高強度ラインパイプ及びその製造方法を発明した。
本発明の要旨は、以下のとおりである。
(1) 質量%で、
C :0.03〜0.07%、
Si:0.6%以下、
Mn:1.5〜2.5%、
P :0.015%以下、
S :0.003%以下、
Mo:0.15〜0.60%、
Nb:0.01〜0.10%、
Ti:0.005〜0.030%、
Al:0.10%以下、
を含み、更に、
Ni:0.1〜1.5%、
B :3ppm未満、
V :0.10%以下、
Cu:1.0%以下、
Cr:1.0%以下、
Ca:0.01%以下、
REM:0.02%以下、
Mg:0.006%以下、
の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記に定義されるP値が2.5〜4.0を満足する鋼板であって、板厚方向の平均ビッカース硬さHv-avepとC量で決まるマルテンサイト硬さHv-Mとの比(Hv-avep)/(Hv-M)が0.8〜0.9であり、幅方向の引張強さTS−Tpが880〜1080MPaであることを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板。
P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)+Mo−1
Hv-M=270+1300C
ここで、元素記号は元素の質量%
(2) 質量%で、
C :0.03〜0.07%、
Si:0.6%以下、
Mn:1.5〜2.5%、
P :0.015%以下、
S :0.003%以下、
Mo:0.15〜0.60%、
Nb:0.01〜0.10%、
Ti:0.005〜0.030%、
Al:0.10%以下、
B :3ppm〜0.0025%
を含み、更に、
Ni:0.1〜1.5%、
N :0.001〜0.006%、
V :0.10%以下、
Cu:1.0%以下、
Cr:1.0%以下、
Ca:0.01%以下、
REM:0.02%以下、
Mg:0.006%以下、
の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記に定義されるP値が2.5〜4.0を満足する鋼板であって、板厚方向の平均ビッカース硬さHv-avepとC量で決まるマルテンサイト硬さHv-Mとの比(Hv-avep)/(Hv-M)が0.8〜0.9であり、幅方向の引張強さTS−Tpが880〜1080MPaであることを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板。
P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)+2Mo
Hv-M=270+1300C
ここで、元素記号は元素の質量%
(3) 質量%で、
N :0.001〜0.006%、
を含有することを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板。
(4) Ti−3.4N>0(ここで、元素記号は元素の質量%)を満足することを特徴とする上記(3)に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板。
(5) −20℃でのVノッチシャルピー値が200J以上であることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板。
(6) 鋼板の圧延方向の引張強さTS−Lpが鋼板の幅方向の引張強さTS−Tpの0.95倍以下であることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板。
(7) 鋼板の圧延方向の0.2%オフセット耐力YS−Lpと鋼板の圧延方向の引張強さTS−Lpの比である鋼板の圧延方向の降伏比(YS−Lp)/(TS−Lp)が0.8以下であることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板。
(8) 質量%で、
C :0.03〜0.07%、
Si:0.6%以下、
Mn:1.5〜2.5%、
P :0.015%以下、
S :0.003%以下、
Ni:0.1〜1.5%、
Mo:0.15〜0.60%、
Nb:0.01〜0.10%、
Ti:0.005〜0.030%、
Al:0.06%以下、
を含み、更に、
B :0.0025%以下、
N :0.001〜0.006%、
V :0.10%以下、
Cu:1.0%以下、
Cr:1.0%以下、
Ca:0.01%以下、
REM:0.02%以下、
Mg:0.006%以下、
の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記に定義されるP値が2.5〜4.0を満足する鋼板を突き合わせ溶接したラインパイプであって、母材部の肉厚方向の平均ビッカース硬さHv-aveとC量で決まるマルテンサイト硬さHv-Mとの比(Hv-ave)/(Hv-M)が0.8〜0.9であり、円周方向の引張強さTS−Cが900〜1100MPaであることを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ。
P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)
+(1+β)Mo−1+β
但し、B≧3ppmではβ=1、B<3ppmではβ=0
Hv-M=270+1300C
ここで、元素記号は元素の質量%
(9) 質量%で、
C :0.03〜0.07%、
Si:0.6%以下、
Mn:1.5〜2.5%、
P :0.015%以下、
S :0.003%以下、
Mo:0.15〜0.60%、
Nb:0.01〜0.10%、
Ti:0.005〜0.030%、
Al:0.10%以下、
を含み、更に、
Ni:0.1〜1.5%、
B :3ppm未満、
V :0.10%以下、
Cu:1.0%以下、
Cr:1.0%以下、
Ca:0.01%以下、
REM:0.02%以下、
Mg:0.006%以下、
の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記に定義されるP値が2.5〜4.0を満足する鋼板を突き合わせ溶接したラインパイプであって、母材部の肉厚方向の平均ビッカース硬さHv-aveとC量で決まるマルテンサイト硬さHv-M*との比(Hv-ave)/(Hv-M*)が0.75〜0.9であり、円周方向の引張強さTS−Cが900〜1100MPaであることを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ。
P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)+Mo−1
Hv-M*=290+1300C
ここで、元素記号は元素の質量%
(10) 質量%で、
C :0.03〜0.07%、
Si:0.6%以下、
Mn:1.5〜2.5%、
P :0.015%以下、
S :0.003%以下、
Mo:0.15〜0.60%、
Nb:0.01〜0.10%、
Ti:0.005〜0.030%、
Al:0.10%以下、
B :3ppm〜0.0025%
を含み、更に、
Ni:0.1〜1.5%、
N :0.001〜0.006%、
V :0.10%以下、
Cu:1.0%以下、
Cr:1.0%以下、
Ca:0.01%以下、
REM:0.02%以下、
Mg:0.006%以下、
の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記に定義されるP値が2.5〜4.0を満足する鋼板を突き合わせ溶接したラインパイプであって、母材部の肉厚方向の平均ビッカース硬さHv-aveとC量で決まるマルテンサイト硬さHv-M*との比(Hv-ave)/(Hv-M*)が0.75〜0.9であり、円周方向の引張強さTS−Cが900〜1100MPaであることを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ。
P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)+2Mo
Hv-M*=290+1300C
ここで、元素記号は元素の質量%
(11) 質量%で、
N :0.001〜0.006%、
を含有することを特徴とする上記(9)又は(10)に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ。
(12) Ti−3.4N>0(ここで、元素記号は元素の質量%)を満足することを特徴とする上記(11)に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ。
(13) 母材部の−20℃でのVノッチシャルピー値が200J以上であることを特徴とする上記(8)〜(12)のいずれかに記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ。
(14) 鋼管の長手方向の引張強さが鋼管の円周方向の引張強さ0.95倍以下であることを特徴とする上記(8)〜(13)のいずれかに記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ。
(15) 質量%で、
C :0.03〜0.07%、
Si:0.6%以下、
Mn:1.5〜2.5%、
P :0.015%以下、
S :0.003%以下、
Mo:0.15〜0.60%、
Nb:0.01〜0.10%、
Ti:0.005〜0.030%、
Al:0.10%以下、
を含み、更に、
Ni:0.1〜1.5%、
B :3ppm未満、
V :0.10%以下、
Cu:1.0%以下、
Cr:1.0%以下、
Ca:0.01%以下、
REM:0.02%以下、
Mg:0.006%以下、
の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記に定義されるP値が2.5〜4.0を満足する化学成分を有するスラブを1000〜1250℃に加熱した後、再結晶域での粗圧延に次いで、900℃以下の未再結晶オーステナイト域で累積圧下量が75%以上の未再結晶域圧延を施し、その後、オーステナイト域から、板厚中心部を1〜10℃/秒の冷却速度で500℃以下まで加速冷却することを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板の製造方法。
P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)+Mo−1
ここで、元素記号は元素の質量%
(16) 質量%で、
C :0.03〜0.07%、
Si:0.6%以下、
Mn:1.5〜2.5%、
P :0.015%以下、
S :0.003%以下、
Mo:0.15〜0.60%、
Nb:0.01〜0.10%、
Ti:0.005〜0.030%、
Al:0.10%以下、
B :3ppm〜0.0025%
を含み、更に、
Ni:0.1〜1.5%、
N :0.001〜0.006%、
V :0.10%以下、
Cu:1.0%以下、
Cr:1.0%以下、
Ca:0.01%以下、
REM:0.02%以下、
Mg:0.006%以下、
の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記に定義されるP値が2.5〜4.0を満足する化学成分を有するスラブを1000〜1250℃に加熱した後、再結晶域での粗圧延に次いで、900℃以下の未再結晶オーステナイト域で累積圧下量が75%以上の未再結晶域圧延を施し、その後、オーステナイト域から、板厚中心部を1〜10℃/秒の冷却速度で500℃以下まで加速冷却することを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板の製造方法。
P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)+2Mo
ここで、元素記号は元素の質量%
(17) スラブが、更に、質量%で、
N :0.001〜0.006%、
を含有することを特徴とする上記(15)又は(16)に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板の製造方法。
(18) Ti−3.4N>0(ここで、元素記号は元素の質量%)を満足することを特徴とする上記(17)に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板の製造方法。
(19) 上記(15)〜(18)のいずれかに記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板の製造方法によって製造した鋼板を、圧延方向と鋼管長手方向が一致するように管状に成形し、突き合わせ部を溶接して鋼管とすることを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプの製造方法。
(20) 上記(15)〜(18)のいずれかに記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板の製造方法によって製造した鋼板を、UO工程で圧延方向と鋼管長手方向が一致するように管状に成形し、その突き合わせ部を内外面からサブマージアーク溶接で接合した後、拡管することを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプの製造方法。
(21) 質量%で、
C :0.03〜0.07%、
Si:0.6%以下、
Mn:1.5〜2.5%、
P :0.015%以下、
S :0.003%以下、
Ni:0.1〜1.5%、
Mo:0.15〜0.60%、
Nb:0.01〜0.10%、
Ti:0.005〜0.030%、
Al:0.06%以下、
を含み、更に、
B :0.0025%以下、
N :0.001〜0.006%、
V :0.10%以下、
Cu:1.0%以下、
Cr:1.0%以下、
Ca:0.01%以下、
REM:0.02%以下、
Mg:0.006%以下、
の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記に定義されるP値が2.5〜4.0を満足する化学成分を有するスラブを1000〜1250℃に加熱した後、再結晶域での粗圧延に次いで、900℃以下の未再結晶オーステナイト域で累積圧下量が75%以上の未再結晶域圧延を施し、その後、オーステナイト域から、板厚中心部を1〜10℃/秒の冷却速度で500℃以下まで加速冷却して鋼板を製造し、この鋼板を、圧延方向と鋼管長手方向が一致するように管状に成形し、突き合わせ部を溶接して鋼管とすることを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプの製造方法。
P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)
+(1+β)Mo−1+β
但し、B≧3ppmではβ=1、B<3ppmではβ=0
ここで、元素記号は元素の質量%
(22) 加速冷却した後の鋼板をUO工程で管状に成形し、その突き合わせ部を内外面からサブマージアーク溶接で接合した後、拡管することを特徴とする上記(21)に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプの製造方法。
パイプラインの長手方向に発生する応力に対する耐破壊性を確保するためには、現地溶接部の強度がラインパイプの長手方向の強度と同等以上であることが必要である。
即ち、ラインパイプの長手方向の強度が現地溶接部の強度よりも低いと、現地溶接部が局部的に変形し、破壊する可能性が高くなる。一方、ラインパイプの長手方向の強度が高すぎる場合、現地溶接部の強度を更に高めると、低温靱性が低下する。
このような課題を解決するために、本発明者は、円周方向の引張強さ(TS−C)を900MPa以上とし、長手方向の引張り強さ(TS−L)を低くした超高強度ラインパイプの開発を指向した。
本発明者は、超高強度ラインパイプ用鋼板のミクロ組織と、鋼板の圧延方向及び幅方向の強度との関係を調査し、鋼板の長手方向の引張り強さを低下させるためには、鋼板のミクロ組織を擬似上部ベイナイト組織にすることが有効であることを見出した。
ここで、擬似上部ベイナイトとは、低温変態組織の特徴であるラス組織の形態を有し、生成する第2相である炭化物やMA(Martensite-Austenite)が下部ベイナイトと較べて粗大である組織をいう。
図1に、ミクロ組織が擬似上部ベイナイトからなる本発明の超高強度ラインパイプ用鋼板の走査型電子顕微鏡組織写真を示す。比較のため、図2に、ミクロ組織がマルテンサイトとベイナイトの混合組織(下部ベイナイト組織という)からなる従来のX120級ラインパイプ用鋼板の走査型電子顕微鏡組織写真を示す。
図1と図2を比較しても、擬似上部ベイナイトと下部ベイナイト組織とのミクロ組織の差異は走査型電子顕微鏡組織写真では明瞭でないので、図3に模式図を示す。
図3の(b)に示すように、擬似上部ベイナイトは、下部ベイナイト(図3(a)、参照)よりもラスの幅が広く、また、下部ベイナイトとは異なり、ラス内には微細なセメンタイトが存在せず、ラス間にMAを有する。
また、擬似上部ベイナイトとグラニュラーベイナイト(図3(c)、参照)を比較すると、グラニュラーベイナイトは、擬似上部ベイナイトよりも粗大なMAを有し、また、擬似上部ベイナイトとは異なり、グラニュラーフェライトが存在する。
擬似上部ベイナイトは、透過型電子顕微鏡によって下部ベイナイトと区別することができるが、両者の定量的な割合を組織写真から求めることは困難である。そのため、本発明では、擬似上部ベイナイト組織の硬さは下部ベイナイト組織の硬さよりも低いことを利用して、ビッカース硬度の比較により両者を区別する。
本発明鋼の化学成分では、下部ベイナイト組織の硬さは、C量で決まるマルテンサイトの硬さHv-Mと同等である。
鋼板の場合、Hv-Mは下記式により求めることができる。
Hv-M=270+1300C
鋼板のミクロ組織において擬似上部ベイナイトが全体の約70%以上になると、鋼板の硬度Hv-avepはHv-Mよりも低くなり、その比(Hv-avep)/(Hv-M)が0.8〜0.9の範囲となる。
なお、鋼板の硬度Hv-avepは、ビッカース試験機を用いて、鋼板の圧延方向の断面において、荷重10kgfで板厚方向に1mmピッチで測定し、その平均を取った測定値である。
また、鋼板の硬さの比(Hv-avep)/(Hv-M)が0.8〜0.9の範囲になると、鋼板の幅方向の引張強さ(TS−Tp)が880〜1080MPaの範囲になる。この鋼板から製造したラインパイプは、円周方向の引張強さ(TS−C)が900MPa以上になり、X120級ラインパイプに要求される耐内圧強度を確保することができる。
更に、幅方向の強度が1080MPa以下である鋼板は、鋼板を管状に成形する際の反力が低減されるため、加工性にも優れる。
更に、擬似上部ベイナイト組織を主体とする本発明の鋼板は衝撃特性にも優れている。
ラインパイプは、破壊による亀裂の進展を防止するために、高速延性破壊停止機能が要求され、このためには、ラインパイプ用鋼板の−20℃でのVノッチシャルピー衝撃値が200J以上であることが必要である。
本発明の成分系で、擬似上部ベイナイト組織が全体の約70%以上となる組織、即ち、鋼板の硬さの比(Hv-avep)/(Hv-M)が0.8〜0.9の範囲であれば、鋼板の−20℃におけるVノッチシャルピー衝撃値が200J以上となる。
また、本発明の擬似上部ベイナイトを主体とする鋼板では、鋼板の圧延方向の引張強さ(TS−Lp)が鋼板の幅方向の引張強さ(TS−Tp)よりも小さくなり、(TS−Lp)を(TS−Tp)の0.95倍以下にすることができる。
一方、下部ベイナイトを主体とする従来の超高強度鋼板の圧延方向の引張強さは幅方向の引張強さとほぼ同等である。
本発明の擬似上部ベイナイトを主体とする鋼板の圧延方向を長手方向として管状に成形し、製造したラインパイプは、円周方向の強度を保持したまま長手方向の強度を低くすることができる。
そのため、パイプラインを敷設する際に、現地接合部の溶接金属の強度をラインパイプの長手方向の強度より高くし、かつ、現地溶接部の低温靭性を確保することが容易になる。
なお、鋼板の圧延方向の引張強さ(TS−Lp)は、鋼板の幅方向の引張強さ(TS−Tp)よりも可能な限り低いことが望ましいが、実際には(TS−Lp)を(TS−Tp)の0.90倍より低くすることは困難である。
また、鋼板の0.2%オフセット耐力YSと引張強さTSの比、即ち、降伏比YS/TSが低いと、鋼板をラインパイプに加工する際の成形性が向上する。
また、鋼板の圧延方向の0.2%オフセット耐力(YS−Lp)と引張強さ(TS−Lp)の比、即ち鋼板の圧延方向の降伏比(YS−Lp)/(TS−Lp)が低いと、ラインパイプの長手方向の降伏比も低くなる。
そのため、パイプラインの現地溶接部の近傍において、現地溶接部の溶接金属よりもラインパイプの母材を変形し易くすることができる。
これにより、地震、地殻変動等によってパイプラインの長手方向に変形が発生した際に、ラインパイプの母材が変形し、パイプラインの破壊の発生を抑制することができる。この効果を得るには、鋼板の圧延方向の降伏比(YS−Lp)/(TS−Lp)を0.80以下とすることが好ましい。
次に、本発明の擬似上部ベイナイトを主体とする超高強度ラインパイプ用鋼板を用いて製造されたラインパイプについて説明する。
X120級ラインパイプに要求される耐内圧強度を確保するためには、ラインパイプの円周方向の引張強さ(TS−C)を900MPa以上とすることが必要である。
一方、ラインパイプの円周方向の引張強さが1100MPaよりも高くなると、急激に鋼管の製造が困難になる。工業的制御の困難さを考慮すると、ラインパイプの円周方向の引張強さの上限を、1000MPaとすることが好ましい。
鋼板をラインパイプに加工する際、塑性歪によって鋼板が加工硬化するので、ラインパイプの硬度Hv-aveは、鋼板よりも高くなる。本発明の超高強度ラインパイプの硬度Hv-aveは、加工硬化によって鋼板の硬さよりも20程度増加することがある。
この場合、ラインパイプのミクロ組織において擬似上部ベイナイトの量を硬度Hv-aveによって定量化する際、C量で決まるマルテンサイトの硬さHv-Mを基準にすると、Hv-Mは加工硬化を考慮していないので、擬似上部ベイナイトの量を過小評価することになる。
したがって、本発明の超高強度ラインパイプの場合、加工硬化した下部ベイナイト組織の硬さを、C量で決まるマルテンサイトの硬さHv-Mに20を加えた下記式“Hv-M*”により算出し、Hv-ave/Hv-M*によって、擬似上部ベイナイトの量を定量化してもよい。
Hv-M*=290+1300C
Hv-ave/Hv-M*は0.75〜0.90の範囲であればよいが、好ましい下限は0.80である。
なお、ラインパイプの硬度Hv-aveは、ビッカース試験機を用いて、ラインパイプの長手方向の断面において、荷重10kgfで肉厚方向に1mmピッチで測定し、その平均を取った測定値である。
本発明の擬似上部ベイナイトを主体とする鋼板を加工した超高強度ラインパイプも、鋼板と同様に低温靭性に優れており、−20℃でのVノッチシャルピー衝撃値は、200J以上となる。
更に、圧延方向の引張強さ(TS−Lp)が幅方向の引張強さ(TS−Cp)の0.95倍よりも小さい鋼板を用いて、鋼板の圧延方向を長手方向として製造した本発明の超高強度ラインパイプは、長手方向の引張強さ(TS−L)を、鋼板と同様に円周方向の引張強さ(TS−C)の0.95倍以下にすることができる。
なお、TS−Lは、TS−Cよりも可能な限り低いことが望ましいが、実際には、TS−LをTS−Cの0.90倍より低くすることは困難である。
次に、本発明の超高強度ラインパイプ用鋼板及び超高強度ラインパイプの成分元素の限定理由を説明する。なお、%は質量%を意味する。
Cは、0.03〜0.07%に限定する。Cは鋼の強度向上に極めて有効であり、鋼板及びラインパイプの強度を本発明の目標とする範囲内とするためには、最低0.03%は必要である。
しかし、C量が多すぎると、母材、溶接熱影響部(HAZ)の低温靱性や現地溶接性の著しい劣化を招くので、その上限を0.07%とした。C量の好ましい上限は0.06%である。
Siは、脱酸や強度向上のために添加する元素であるが、過剰に添加すると、HAZ靱性、現地溶接性を著しく劣化させるので、上限を0.6%とした。鋼の脱酸は、Al、Tiの添加によって十分可能であり、Siは必ずしも添加する必要はない。
Mnは、本発明鋼のミクロ組織を擬似上部ベイナイト主体の組織とし、優れた強度・低温靱性のバランスを確保する上で不可欠な元素であり、1.5%以上の添加が必要である。
しかし、Mnの添加量が多すぎると、鋼の焼入れ性が増してHAZ靱性、現地溶接性を劣化させるだけでなく、連続鋳造鋼片の中心偏析を助長し、母材の低温靱性をも劣化させるので、上限を2.5%とした。
更に、本発明では、不純物元素であるP及びSを、それぞれ、0.015%及び0.003%以下とする。この主たる理由は、母材及びHAZの低温靱性をより一層向上させるためである。
P量の低減は、連続鋳造スラブの中心偏析を軽減するとともに、粒界破壊を防止して低温靱性を向上させる。また、S量の低減は、熱間圧延で延伸化するMnSを低減して延靱性を向上させる。
Moを添加する理由は、鋼の焼入れ性を向上させ、目的とする擬似上部ベイナイト主体の組織を得るためである。Moの添加は、Bの添加による鋼の焼入れ性の向上効果を、更に高める。
また、MoをNbと共に添加すると、制御圧延時にオーステナイトの再結晶を抑制し、オーステナイト組織を微細化する。このような効果を得るために、Moは、最低でも0.15%添加する必要がある。
しかし、過剰なMo添加は、HAZ靱性、現地溶接性を劣化させ、更にBの焼入れ性向上効果を損なうことがあるので、その上限を0.60%とした。
Nbは、Moと共に添加することにより、制御圧延時にオーステナイトの再結晶を抑制して、擬似上部ベイナイト組織を微細化及び安定化するだけでなく、析出硬化や焼入れ性増大にも寄与し、鋼を強靱化する。
また、NbをBと共に添加すると、焼入れ性向上効果が相乗的に高まる。更に、Nbを0.01%以上添加することで、溶接熱影響部の過剰な軟化が抑制できる。しかし、Nb添加量が多すぎると、HAZ靱性や現地溶接性に悪影響を及ぼすので、その上限を0.10%とした。
Tiは、Bの焼入れ性向上効果に有害な固溶NをTiNとして固定する元素であり、脱酸元素としても有用である。特に、Al量が少なく、0.005%以下の場合、Tiは酸化物を形成し、HAZにおいて粒内フェライト生成核として作用し、HAZ組織を微細化する効果も有する。これらの効果を得るためには、0.005%以上のTiの添加が必要である。
また、TiNが微細に析出すると、スラブ再加熱時及びHAZのオーステナイト粒の粗大化を抑制してミクロ組織を微細化し、母材及びHAZの低温靱性を改善する。この効果を得るには、Tiを3.4N(各々質量%)より過剰に添加することが好ましい。
しかし、Ti量が多すぎると、TiCによる析出硬化やTiNの粗大化により低温靱性を劣化させるので、その上限を0.030%に限定した。
Alは、通常、脱酸材として鋼に含まれる元素で、組織の微細化にも効果を有する。しかし、Al量が0.10%を越えると、Al系非金属介在物が増加して鋼の清浄度を害するので、上限を0.10%とした。
Alの添加量の好ましい上限は、0.06%である。しかし、Ti、Siの添加により脱酸を十分に行う場合には、Alを添加する必要はない。
Niを添加する目的は、現地溶接性を劣化させることなく、低炭素の本発明鋼の低温靱性、強度等の特性を向上させることである。
Ni添加は、MnやCr、Mo添加に比較して、圧延組織中、特に、連続鋳造鋼片の中心偏析帯中に低温靱性に有害な硬化組織を形成することが少ない。また、HAZ靱性の改善には、0.1%以上の微量のNi添加が有効であることが判明した。
なお、HAZ靱性の向上に極めて有効であるNi添加量は、0.3%以上である。しかし、Niの添加量が多すぎると、経済性だけでなく、HAZ靱性や現地溶接性を劣化させるので、その上限を1.5%とした。
また、Ni添加は連続鋳造時、熱間圧延時におけるCu割れの防止にも有効である。この場合、NiはCu量の1/3以上添加することが好ましい。
次に、B、N、V、Cu、Cr、Ca、REM、Mgの1種又は2種以上を添加する目的について説明する。基本となる成分に、更に、上記元素の1種又は2種以上を添加する主たる目的は、本発明鋼の優れた特徴を損なうことなく、強度・靱性の一層の向上や、製造可能な鋼材サイズの拡大を図るためである。
Bは、極微量で鋼の焼入れ性を飛躍的に高め、鋼のミクロ組織を擬似上部ベイナイト主体とするために、非常に有効な元素である。
更に、Bは、Moの焼入れ性向上効果を高めると共に、Nbと共存して相乗的に焼入れ性を増す。一方、過剰に添加すると、低温靱性を劣化させるだけでなく、かえってBの焼入れ性向上効果を消失せしめることもあるので、その上限を0.0025%とした。
Nは、TiNを形成しスラブ再加熱時及びHAZのオーステナイト粒の粗大化を抑制して、母材、HAZの低温靱性を向上させる。この効果を得るためには、Nを0.001%以上添加することが好ましい。
しかし、N量が多すぎるとスラブ表面疵や固溶NによるHAZ靱性の劣化の原因となり、Bの添加による焼入れ性向上効果を損なうことがあるので、その上限を、0.006%に抑えることが好ましい。
Vは、Nbとほぼ同様の効果を有するが、その効果は、Nbに比較して弱い。しかし、超高強度鋼へのV添加は効果的であり、NbとVの複合添加は本発明鋼の優れた特徴を更に顕著なものとする。
上限は、HAZ靱性、現地溶接性の点から、0.10%まで許容できるが、特に、0.03〜0.08%の添加が好ましい範囲である。
Cu及びCrは、母材及び溶接部の強度を増加させる元素であるが、多すぎるとHAZ靱性や現地溶接性が著しく劣化する。このため、Cu量及びCr量の上限は、それぞれ、1.0%とすることが好ましい。
Ca及びREMは、硫化物、特にMnSの形態を制御し、低温靱性を向上させる。Caを、0.01%を超えて添加し、又は、REMを、0.02%を超えて添加すると、CaO−CaS又はREM−CaSが大量に生成して、大型クラスター、大型介在物となり、鋼の清浄度を害するだけでなく、現地溶接性にも悪影響を及ぼす。
このため、Ca量の上限を0.01%、好ましくは、0.006%に制限し、REM量の上限を0.02%に制限した。
なお、超高強度ラインパイプでは、S量及びO量を、それぞれ、0.001%及び0.002%以下に低減し、かつ、ESSP=(Ca)〔1−124(O)〕/1.25Sを、0.5≦ESSP≦10.0とすることが、特に有効である。
Mgは、微細分散した酸化物を形成し、溶接熱影響部の粒粗大化を抑制して低温靭性を向上させる。0.006%超では粗大酸化物を生成し逆に靭性を劣化させる。
以上の個々の添加元素の組成限定に加えて、更に、焼入れ性の指標であるP値を、2.5≦P≦4.0の範囲にすることが必要である。これは、本発明の超高強度ラインパイプ用鋼板及び超高強度ラインパイプが目標とする強度と低温靱性のバランスを達成するためである。
P値の下限を2.5としたのは、ラインパイプの周方向の引張強さを900MPa以上とし、優れた低温靱性を得るためである。また、P値の上限を4.0としたのは、優れたHAZ靱性、現地溶接性を維持するためである。
P値は、元素記号で示される各元素の添加量(質量%)により、下記式で計算される。
P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)
+(1+β)Mo−1+β
但し、B≧3ppmではβ=1、B<3ppmではβ=0である。なお、Bを3ppm未満添加する場合、P値は、
P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)+Mo−1
によって計算され、Bを3ppm以上添加する場合、P値は、
P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)+2Mo
によって計算される。
微細な擬似上部ベイナイトが主体であるミクロ組織を有する鋼板を製造するためには、鋼の成分だけでなく、製造条件を適正範囲とすることが必要である。
まず、鋳造によって得られたスラブを再結晶温度域で熱間加工し、更に再結晶粒を未再結晶域圧延によって、板厚方向に偏平したオーステナイト粒とする。未再結晶域圧延とは、再結晶温度未満であり、かつ冷却時にフェライト変態が開始する温度超で、即ち未再結晶温度域であり、かつ、オーステナイト温度域である温度範囲で行う熱間圧延をいう。
次に、鋼板をオーステナイト域から適正な冷却速度で、即ち、粗大なグラニュラーベイナイトが生成する冷却速度以上、下部ベイナイト及びマルテンサイトが生成する冷却速度以下で、冷却する。
連続鋳造又は分塊で製造したスラブを、1000〜1250℃に加熱する。1000℃未満では添加元素の十分な固溶、鋳造組織の整粒化が達成できない。一方、1250℃超では結晶粒が粗大化する。
この加熱されたスラブを、加熱温度以下から900℃超までの再結晶温度域で粗圧延する。粗圧延の目的は、次の未再結晶圧延前の結晶粒径をできるだけ微細にすることである。
粗圧延に続いて、900℃以下の未再結晶温度域、かつ、700℃以上のオーステナイト域で、累積圧下率が75%以上の未再結晶域圧延を行う。本発明鋼は、Nb等の合金量が多いため、900℃以下では未再結晶温度域である。また、未再結晶域圧延の圧延終了温度はオーステナイト域である700℃以上とすることが必要である。
鋼板の幅方向の引張強さTS−Tpを、圧延方向の引張強さTS−Lpよりも高くし、最終的に、ラインパイプの周方向の引張強さTS−Cを、長手方向のTS−Lより高くするためには、圧延方向への結晶粒の延伸率を高くする必要がある。
鋼板のTS−LpをTS−Tpの0.95倍以下とし、ラインパイプのTS−LをTS−Cの0.95倍以下とするためには、累積圧下量を80%以上とすることが好ましい。
その後、700℃以上のオーステナイト域から、板厚中心部の冷却速度を1〜10℃/秒として、500℃以下まで冷却する。板厚中心部の冷却速度が10℃/秒超になると、まず、鋼板の表層部が下部ベイナイトになり、20℃/秒以上になると鋼板の全断面が下部ベイナイトになる。
一方、冷却速度が1℃/秒未満では、グラニュラーベイナイトになり靭性が低下する。このとき、冷冷却速度が速すぎても遅すぎても、鋼板のTS−LpはTS−Tpの0.95倍以下にはならず、ラインパイプのTS−LはTS−Cの0.95倍以下とならない。
また、鋼板においてTS−LpとTS−Tpの差、即ち、ラインパイプにおいてTS−LとTS−Cとの差が生じる原因は、主に、未再結晶域圧延にあると考えられ、鋼板のTS−Lpを、TS−Tpの0.90倍未満、ラインパイプのTS−Lを、TS−Cの0.90倍未満とすることは困難である。
更に、冷却速度を制御する温度範囲の下限は、オーステナイトから擬似上部ベイナイトへの変態が終了する500℃以下にする必要があり、好ましくは300〜450℃である。
このようにして得られた鋼板を、圧延方向と鋼管の長手方向が一致するように管状に成形し、突き合わせ部を接合して鋼管とする。
本発明のラインパイプは、通常、直径が450〜1500mm、肉厚が10〜40mm程度のサイズである。このようなサイズの鋼管を効率良く製造する方法としては、鋼板をU形に、次いで、O形に成形するUO工程で製管し、突き合わせ部を仮付け溶接した後に、内外面からサブマージアーク溶接を行い、その後、拡管して真円度を高める製造方法が確立されている。
ラインパイプを拡管する場合、真円度を高めるためには、塑性域まで変形させる必要があり、本発明の高強度ラインパイプの場合は拡管率を0.7%程度以上とすることが好ましい。
拡管率は、拡管率=(拡管後円周−拡管前円周)/拡管前円周)で定義される。
拡管率を2%超に大きくすると、母材、溶接部とも塑性変形による靭性劣化が大きくなる。したがって、拡管率は0.7〜2%とすることが好ましい。
表1に示す化学成分の鋼を300トン転炉で溶製した後、連続鋳造鋼片とし、その後、1100℃に再加熱し、再結晶域で圧延し、次いで、900〜750℃の累積圧下量が80%となる制御圧延を18mmまで行い、その後、板厚中心部の冷却速度が1〜10℃/秒、水冷停止温度が300〜500℃になるように水冷して、鋼板を製造した。
この鋼板を、UO工程で管状に成形して、突合せ部を仮付け溶接後、サブマージアーク溶接し、拡管率1%の拡管を行い、外径が965mmの鋼管を製造した。サブマージアーク溶接は、3電極、1.5m/分、入熱2.8kJ/mmの溶接条件で、内外面から各1パスずつ行った。
これらの鋼板及び鋼管から試験片を採取し、引張試験及びシャルピー衝撃試験を行った。引張り試験は、API 5Lに準拠して実施した。鋼板の長手方向及び幅方向並びに鋼管の長手方向については、鋼板及び鋼管から全厚試験片を採取して引張り試験を行った。
鋼管の円周方向については、鋼管から全厚の円弧状短冊を切り出してプレス加工により扁平し、円周方向を長手とする全厚試験片を作成して引張り試験を実施した。降伏強度は0.2%オフセット耐力を測定した。
シャルピー衝撃試験は、鋼板の幅方向及び鋼管の円周方向を長手とし、フルサイズの2mmVノッチ試験片を用いて、−30℃で行った。−30℃でのシャルピー値が200J以上であれば、−20℃でも200J以上のシャルピー値を確保できる。
製造条件と鋼板の特性を、表2に示し、鋼管の特性を、表3に示す。
本発明範囲の化学成分の鋼A、B、C、D、E及びFを用い、本発明の範囲内の条件で製造した実施例No.1〜8の鋼板及び鋼管は、強度が目標範囲にあり低温靭性も高い。
本発明範囲の化学成分の鋼Cであっても、冷却速度が本発明の範囲よりも速い比較例No.9の鋼板及び鋼管においては、Hv-ave/Hv-M及びHv-ave/Hv-M*が、本発明の範囲外である。本発明範囲の化学成分の鋼Dであっても、冷却速度が本発明範囲よりも遅い比較例No.10の鋼管においては、TS−Tp及びTS−Cが本発明の範囲外である。
一方、C量が高くNiが添加されていない鋼Gを用いた比較例No.11は、低温靭性が低い。
Figure 0004671959
Figure 0004671959
Figure 0004671959
本発明により、不連続凍土地帯のように季節によって地盤が動く地域に敷設されるパイプラインにも適用し得る、現地溶接部の低温靭性及び長手方向の耐破壊特性に優れた超高強度ラインパイプ及びその製造方法を提供することが可能になった。したがって、本発明は、産業上の貢献が極めて顕著な発明である。
擬似上部ベイナイト組織を示す図である。 マルテンサイト/ベイナイト混合組織(下部ベイナイト組織)を示す図である。 下部ベイナイト、擬似上部ベイナイト、及び、グラニュラーベイナイトの組織を模式的に示す図である。(a)が下部ベイナイトを示し、(b)が擬似上部ベイナイトを示し、(c)がグラニュラーベイナイトを示す。

Claims (22)

  1. 質量%で、
    C :0.03〜0.07%、
    Si:0.6%以下、
    Mn:1.5〜2.5%、
    P :0.015%以下、
    S :0.003%以下、
    Mo:0.15〜0.60%、
    Nb:0.01〜0.10%、
    Ti:0.005〜0.030%、
    Al:0.10%以下、
    を含み、更に、
    Ni:0.1〜1.5%、
    B :3ppm未満、
    V :0.10%以下、
    Cu:1.0%以下、
    Cr:1.0%以下、
    Ca:0.01%以下、
    REM:0.02%以下、
    Mg:0.006%以下、
    の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記に定義されるP値が2.5〜4.0を満足する鋼板であって、板厚方向の平均ビッカース硬さHv-avepとC量で決まるマルテンサイト硬さHv-Mとの比(Hv-avep)/(Hv-M)が0.8〜0.9であり、幅方向の引張強さTS−Tpが880〜1080MPaであることを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板。
    P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)+Mo−1
    Hv-M=270+1300C
    ここで、元素記号は元素の質量%
  2. 質量%で、
    C :0.03〜0.07%、
    Si:0.6%以下、
    Mn:1.5〜2.5%、
    P :0.015%以下、
    S :0.003%以下、
    Mo:0.15〜0.60%、
    Nb:0.01〜0.10%、
    Ti:0.005〜0.030%、
    Al:0.10%以下、
    B :3ppm〜0.0025%
    を含み、更に、
    Ni:0.1〜1.5%、
    N :0.001〜0.006%、
    V :0.10%以下、
    Cu:1.0%以下、
    Cr:1.0%以下、
    Ca:0.01%以下、
    REM:0.02%以下、
    Mg:0.006%以下、
    の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記に定義されるP値が2.5〜4.0を満足する鋼板であって、板厚方向の平均ビッカース硬さHv-avepとC量で決まるマルテンサイト硬さHv-Mとの比(Hv-avep)/(Hv-M)が0.8〜0.9であり、幅方向の引張強さTS−Tpが880〜1080MPaであることを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板。
    P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)+2Mo
    Hv-M=270+1300C
    ここで、元素記号は元素の質量%
  3. 質量%で、
    N :0.001〜0.006%、
    を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板。
  4. Ti−3.4N>0(ここで、元素記号は元素の質量%)を満足することを特徴とする請求項3に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板。
  5. −20℃でのVノッチシャルピー値が200J以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板。
  6. 鋼板の圧延方向の引張強さTS−Lpが鋼板の幅方向の引張強さTS−Tpの0.95倍以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板。
  7. 鋼板の圧延方向の0.2%オフセット耐力YS−Lpと鋼板の圧延方向の引張強さTS−Lpの比である鋼板の圧延方向の降伏比(YS−Lp)/(TS−Lp)が0.8以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板。
  8. 質量%で、
    C :0.03〜0.07%、
    Si:0.6%以下、
    Mn:1.5〜2.5%、
    P :0.015%以下、
    S :0.003%以下、
    Ni:0.1〜1.5%、
    Mo:0.15〜0.60%、
    Nb:0.01〜0.10%、
    Ti:0.005〜0.030%、
    Al:0.06%以下、
    を含み、更に、
    B :0.0025%以下、
    N :0.001〜0.006%、
    V :0.10%以下、
    Cu:1.0%以下、
    Cr:1.0%以下、
    Ca:0.01%以下、
    REM:0.02%以下、
    Mg:0.006%以下、
    の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記に定義されるP値が2.5〜4.0を満足する鋼板を突き合わせ溶接したラインパイプであって、母材部の肉厚方向の平均ビッカース硬さHv-aveとC量で決まるマルテンサイト硬さHv-Mとの比(Hv-ave)/(Hv-M)が0.8〜0.9であり、円周方向の引張強さTS−Cが900〜1100MPaであることを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ。
    P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)
    +(1+β)Mo−1+β
    但し、B≧3ppmではβ=1、B<3ppmではβ=0
    Hv-M=270+1300C
    ここで、元素記号は元素の質量%
  9. 質量%で、
    C :0.03〜0.07%、
    Si:0.6%以下、
    Mn:1.5〜2.5%、
    P :0.015%以下、
    S :0.003%以下、
    Mo:0.15〜0.60%、
    Nb:0.01〜0.10%、
    Ti:0.005〜0.030%、
    Al:0.10%以下、
    を含み、更に、
    Ni:0.1〜1.5%、
    B :3ppm未満、
    V :0.10%以下、
    Cu:1.0%以下、
    Cr:1.0%以下、
    Ca:0.01%以下、
    REM:0.02%以下、
    Mg:0.006%以下、
    の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記に定義されるP値が2.5〜4.0を満足する鋼板を突き合わせ溶接したラインパイプであって、母材部の肉厚方向の平均ビッカース硬さHv-aveとC量で決まるマルテンサイト硬さHv-M*との比(Hv-ave)/(Hv-M*)が0.75〜0.9であり、円周方向の引張強さTS−Cが900〜1100MPaであることを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ。
    P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)+Mo−1
    Hv-M*=290+1300C
    ここで、元素記号は元素の質量%
  10. 質量%で、
    C :0.03〜0.07%、
    Si:0.6%以下、
    Mn:1.5〜2.5%、
    P :0.015%以下、
    S :0.003%以下、
    Mo:0.15〜0.60%、
    Nb:0.01〜0.10%、
    Ti:0.005〜0.030%、
    Al:0.10%以下、
    B :3ppm〜0.0025%
    を含み、更に、
    Ni:0.1〜1.5%、
    N :0.001〜0.006%、
    V :0.10%以下、
    Cu:1.0%以下、
    Cr:1.0%以下、
    Ca:0.01%以下、
    REM:0.02%以下、
    Mg:0.006%以下、
    の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記に定義されるP値が2.5〜4.0を満足する鋼板を突き合わせ溶接したラインパイプであって、母材部の肉厚方向の平均ビッカース硬さHv-aveとC量で決まるマルテンサイト硬さHv-M*との比(Hv-ave)/(Hv-M*)が0.75〜0.9であり、円周方向の引張強さTS−Cが900〜1100MPaであることを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ。
    P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)+2Mo
    Hv-M*=290+1300C
    ここで、元素記号は元素の質量%
  11. 質量%で、
    N :0.001〜0.006%、
    を含有することを特徴とする請求項9又は10に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ。
  12. Ti−3.4N>0(ここで、元素記号は元素の質量%)を満足することを特徴とする請求項11に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ。
  13. 母材部の−20℃でのVノッチシャルピー値が200J以上であることを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ。
  14. 鋼管の長手方向の引張強さが鋼管の円周方向の引張強さの0.95倍以下であることを特徴とする請求項8〜13のいずれか1項に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ。
  15. 質量%で、
    C :0.03〜0.07%、
    Si:0.6%以下、
    Mn:1.5〜2.5%、
    P :0.015%以下、
    S :0.003%以下、
    Mo:0.15〜0.60%、
    Nb:0.01〜0.10%、
    Ti:0.005〜0.030%、
    Al:0.10%以下、
    を含み、更に、
    Ni:0.1〜1.5%、
    B :3ppm未満、
    V :0.10%以下、
    Cu:1.0%以下、
    Cr:1.0%以下、
    Ca:0.01%以下、
    REM:0.02%以下、
    Mg:0.006%以下、
    の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記に定義されるP値が2.5〜4.0を満足する化学成分を有するスラブを1000〜1250℃に加熱した後、再結晶域での粗圧延に次いで、900℃以下の未再結晶オーステナイト域で累積圧下量が75%以上の未再結晶域圧延を施し、その後、オーステナイト域から、板厚中心部を1〜10℃/秒の冷却速度で500℃以下まで加速冷却することを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板の製造方法。
    P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)+Mo−1
    ここで、元素記号は元素の質量%
  16. 質量%で、
    C :0.03〜0.07%、
    Si:0.6%以下、
    Mn:1.5〜2.5%、
    P :0.015%以下、
    S :0.003%以下、
    Mo:0.15〜0.60%、
    Nb:0.01〜0.10%、
    Ti:0.005〜0.030%、
    Al:0.10%以下、
    B :3ppm〜0.0025%
    を含み、更に、
    Ni:0.1〜1.5%、
    N :0.001〜0.006%、
    V :0.10%以下、
    Cu:1.0%以下、
    Cr:1.0%以下、
    Ca:0.01%以下、
    REM:0.02%以下、
    Mg:0.006%以下、
    の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記に定義されるP値が2.5〜4.0を満足する化学成分を有するスラブを1000〜1250℃に加熱した後、再結晶域での粗圧延に次いで、900℃以下の未再結晶オーステナイト域で累積圧下量が75%以上の未再結晶域圧延を施し、その後、オーステナイト域から、板厚中心部を1〜10℃/秒の冷却速度で500℃以下まで加速冷却することを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板の製造方法。
    P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)+2Mo
    ここで、元素記号は元素の質量%
  17. スラブが、更に、質量%で、
    N :0.001〜0.006%、
    を含有することを特徴とする請求項15又は16に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板の製造方法。
  18. Ti−3.4N>0(ここで、元素記号は元素の質量%)を満足することを特徴とする請求項17に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板の製造方法。
  19. 請求項15〜18のいずれか1項に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板の製造方法によって製造した鋼板を、鋼板の圧延方向と鋼管の長手方向が一致するように管状に成形し、突き合わせ部を溶接して鋼管とすることを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプの製造方法。
  20. 請求項15〜18のいずれか1項に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプ用鋼板の製造方法によって製造した鋼板を、UO工程で鋼板の圧延方向と鋼管の長手方向が一致するように管状に成形し、その突き合わせ部を内外面からサブマージアーク溶接で接合した後、拡管することを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプの製造方法。
  21. 質量%で、
    C :0.03〜0.07%、
    Si:0.6%以下、
    Mn:1.5〜2.5%、
    P :0.015%以下、
    S :0.003%以下、
    Ni:0.1〜1.5%、
    Mo:0.15〜0.60%、
    Nb:0.01〜0.10%、
    Ti:0.005〜0.030%、
    Al:0.06%以下、
    を含み、更に、
    B :0.0025%以下、
    N :0.001〜0.006%、
    V :0.10%以下、
    Cu:1.0%以下、
    Cr:1.0%以下、
    Ca:0.01%以下、
    REM:0.02%以下、
    Mg:0.006%以下、
    の1種又は2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記に定義されるP値が2.5〜4.0を満足する化学成分を有するスラブを1000〜1250℃に加熱した後、再結晶域での粗圧延に次いで、900℃以下の未再結晶オーステナイト域で累積圧下量が75%以上の未再結晶域圧延を施し、その後、オーステナイト域から、板厚中心部を1〜10℃/秒の冷却速度で500℃以下まで加速冷却して鋼板を製造し、この鋼板を、鋼板の圧延方向と鋼管の長手方向が一致するように管状に成形し、突き合わせ部を溶接して鋼管とすることを特徴とする低温靱性に優れた超高強度ラインパイプの製造方法。
    P=2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+0.45(Ni+Cu)
    +(1+β)Mo−1+β
    但し、B≧3ppmではβ=1、B<3ppmではβ=0
    ここで、元素記号は元素の質量%
  22. 加速冷却した後の鋼板をUO工程で管状に成形し、その突き合わせ部を内外面からサブマージアーク溶接で接合した後、拡管することを特徴とする請求項21に記載の低温靱性に優れた超高強度ラインパイプの製造方法。
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