JP5991174B2 - 鋼板内の材質均一性に優れた耐サワーラインパイプ用高強度鋼板とその製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献12記載の製造方法は、鋼板の成分により変態挙動が異なると、表層の硬化組織を抑制できない場合があり、十分な材質均質化の効果が得られない場合がある。
(1)質量%で、C:0.02〜0.08%、Si:0.01〜0.5%、Mn:0.5〜1.8%、P:0.01%以下、S:0.001%以下、Al:0.01〜0.08%、Ca:0.0005〜0.005%を含有し、下記(1)式で示されるCP値(質量%)が1.0以下であり、下記(2)式で示されるCeq値(質量%)が0.30以上0.40以下、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、金属組織が表層下3mm内の領域でベイナイト組織と平均粒径20μm以下で体積率80%以下(0%を含む)のフェライト組織であり、その他の内部領域でベイナイト組織であり、板厚方向の硬さのばらつきがΔHV1030以下であり、板幅方向の硬さのばらつきがΔHV1030以下であり、鋼板表層部の最高硬さがHV10202以下であることを特徴とする、鋼板内の材質均一性に優れた耐サワーラインパイプ用高強度鋼板。
CP=4.46C(%)+2.37Mn(%)/6+{1.74Cu(%)+1.7Ni(%)}/15+{1.18Cr(%)+1.95Mo(%)+1.74V(%)}/5+22.36P(%) ・・・(1)
Ceq=C(%)+Mn(%)/6+(Cu(%)+Ni(%))/15+(Cr(%)+Mo(%)+V(%))/5 ・・・(2)
但し、各式において各元素記号は含有量(質量%)。
(2)さらに、質量%で、Cu:0.50%以下、Ni:0.50%以下、Cr:0.50%以下、Mo:0.50%以下の1種又は2種以上を含有することを特徴とする、(1)に記載の鋼板内の材質均一性に優れた耐サワーラインパイプ用高強度鋼板。
(3)さらに、質量%で、Nb:0.005〜0.1%、V:0.005〜0.1%、Ti:0.005〜0.1%の1種又は2種以上を含有することを特徴とする、(1)または(2)に記載の鋼板内の材質均一性に優れた耐サワーラインパイプ用高強度鋼板。
(4)(1)乃至(3)の何れか一つに記載の化学成分を有する鋼を、1000℃以上1300℃以下の温度に加熱し、圧延終了温度が鋼板表面温度でAr3温度以上で熱間圧延した後、制御冷却の直前に鋼板表面での噴射流の衝突圧が1MPa以上でデスケーリングを行い、冷却開始時の鋼板表面温度が(Ar3−80)℃以上から鋼板表面の冷却速度が20℃/s以上100℃/s以下で鋼板表面温度が300℃以上600℃以下まで(3)式を満たす条件で1段目の冷却を行い、その後鋼板の平均冷却速度が15℃/s以上で鋼板の平均温度が200℃以上600℃以下まで2段目の冷却を行うことを特徴とする、鋼板内の材質均一性に優れた耐サワーラインパイプ用高強度鋼板の製造方法。
3≦(700−T)/V ・・・(3)
但し、T:1段目冷却の鋼板表面冷却終了温度(℃)、V:1段目冷却の鋼板表面冷却速度(℃/s)
(5)(4)に記載の製造方法で製造された鋼板を用い、管厚方向の硬さのばらつきが△Hv1030以下であり、管周方向の硬さのばらつきが△Hv1030以下であり、鋼管表層部の最高硬さがHv10202以下であることを特徴とする、材質均一性に優れた耐サワーラインパイプ用高強度鋼管。
Cは0.02%未満では十分な強度が確保できず、0.08%超えでは加速冷却時に表層部の硬さが上昇するとともに、耐HIC特性と靭性を劣化させるため、含有量を0.02〜0.08%に規定する。
Siは脱酸のため添加するが、0.01%未満では脱酸効果が十分でなく、0.5%を超えると靭性や溶接性を劣化させるため、含有量を0.01〜0.5%に規定する。
Mnは強度、靭性のため添加するが、0.5%未満ではその効果が十分でなく、1.8%を超えると溶接性と耐HIC特性が劣化するため、含有量を0.5〜1.8%に規定する。
Pは不可避的不純物元素であり、溶接性を劣化させるとともに、中心偏析部の硬さを上昇させることで耐HIC性を劣化させる。0.01%を超えるとその傾向が顕著となるため、含有量の上限を0.01%に規定する。好ましくは0.008%以下である。
Sは一般的には鋼中においてはMnS介在物となり耐HIC特性を劣化させるため少ないほどよい。しかし、0.001%以下であれば問題ないため、含有量の上限を0.001%に規定する。
Alは脱酸剤として添加されるが、0.01%未満では効果がなく、0.08%を超えると鋼の清浄度が低下し、靱性が劣化するため、含有量を0.01〜0.08%に規定する。
Caは硫化物系介在物の形態制御による耐HIC特性向上に有効な元素であるが、0.0005%未満ではその効果が十分でなく、0.005%を超えて添加しても効果が飽和し、むしろ、鋼の清浄度の低下により耐HIC特性を劣化させるので、含有量を0.0005〜0.005%に規定する。上記以外の残部はFeおよび不可避的不純物とする。
但し、C(%)、Mn(%)、Cu(%)、Ni(%)、Cr(%)、Mo(%)、V(%)、P(%)は各元素の含有量(質量%)であり、添加しない元素は0とする。
但し、C(%)、Mn(%)、Cu(%)、Ni(%)、Cr(%)、Mo(%)、V(%)は各元素の含有量(質量%)であり、添加しない元素は0とする。
Cuは靭性の改善と強度の上昇に有効な元素であるが、多く添加すると溶接性が劣化するため、添加する場合は0.50%を上限とする。
Niは靭性の改善と強度の上昇に有効な元素であるが、多く添加するとコスト的に不利になり、また、溶接熱影響部靱性が劣化するため、添加する場合は0.50%を上限とする。
CrはMnと同様に低Cでも十分な強度を得るために有効な元素であるが、多く添加すると溶接性を劣化するため、添加する場合は0.50%を上限とする。
Moは靭性の改善と強度の上昇に有効な元素であるが、多く添加すると溶接性が劣化するため、添加する場合は0.50%を上限とする。
Nb、VおよびTiは、鋼板の強度および靭性を高めるために添加する選択元素であり、要求強度に応じて、1種または2種以上を添加することができる。各元素とも、0.005%未満では効果が無く、0.1%を超えると溶接部の靭性が劣化するので、添加する場合は0.005〜0.1%の範囲とするのが好ましい。
[金属組織]
金属組織は、引張強度520MPa以上の高強度化を達成するために、ベイナイト組織とする。但し、表層下3mm内の領域で、ベイナイト組織と平均粒径20μm以下で体積率80%以下(0%を含む)のフェライト組織とする。
板厚方向の硬さのばらつきは荷重10kgでのビッカース硬さ(以下、HV10)でΔHV1030以下、板幅方向の硬さのばらつきはΔHV1030以下とする。ΔHV10は最高硬さと最低硬さの差とする。
API規格X65グレードの強度を有する高強度鋼板において、鋼板表層部の硬さが上昇すると、水素誘起割れ(HIC)を発生する危険性が高まる。鋼板表層部からの水素誘起割れ(HIC)を抑制するために、鋼板表層部の硬さ(表面下1mmでの硬さ)をHV10202以下とする。
[スラブ加熱温度]
スラブ加熱温度は、1000〜1300℃とする。加熱温度が1000℃未満では炭化物の固溶が不十分で必要な強度が得られず、1300℃を超えると靭性が劣化するため、1000〜1300℃とする。なお、ここでの温度は加熱炉の炉内温度であり、スラブはこの温度に中心部まで十分に加熱されるものとする。
熱間圧延は、強度および耐HIC性能の観点から、圧延終了温度を鋼板表面温度でAr3温度以上とする。Ar3温度は、以下の式で求めることができる。
熱間圧延後、制御冷却の直前に鋼板表面での噴射流の衝突圧を1MPa以上とする高衝突圧のデスケーリングを行う。鋼板表面での噴射流の衝突圧が1MPa未満では、デスケーリングが不十分でスケールむらが生じる場合があり、表層硬さのばらつきが生じるため、1MPa以上とする。
[制御冷却]
本発明は2段冷却を行い、1段目の冷却は鋼板表面温度で冷却開始温度、冷却停止温度、冷却速度を規定し、2段目の冷却はこれらを鋼板の平均温度で規定する。
[1段目の冷却]
1段目の冷却は、鋼板表面温度で(Ar3−80℃)以上から、300℃以上600℃以下まで、鋼板表面の冷却速度を20℃/s以上100℃/s以下として(3)式を満たして行う。
3≦(700−T)/V ・・・(3)
T:1段目冷却の鋼板表面冷却終了温度(℃)、V:1段目冷却の鋼板表面冷却速度(℃/s)
[2段目の冷却]
1段目冷却後、鋼板の平均冷却速度で15℃/s以上で鋼板の平均温度が200℃以上600℃以下まで2段目の冷却を行う。鋼板の平均冷却速度が15℃/s未満では、ベイナイト組織が得られずに強度低下や耐HIC特性が劣化したり、硬さのばらつきが大きくなるため、15℃/s以上とする。より好ましくは、20℃/s以上である。
2 熱間圧延機
3 高衝突圧デスケーリング装置
4 制御冷却装置
Claims (5)
- 質量%で、C:0.02〜0.08%、Si:0.01〜0.5%、Mn:0.5〜1.8%、P:0.01%以下、S:0.001%以下、Al:0.01〜0.08%、Ca:0.0005〜0.005%を含有し、下記(1)式で示されるCP値(質量%)が1.0以下であり、下記(2)式で示されるCeq値(質量%)が0.30以上0.40以下、
残部がFeおよび不可避的不純物からなり、金属組織が表面下1mmの領域でベイナイト組織と平均粒径20μm以下で体積率80%以下(0%を含む)のフェライト組織であり、t/2位置(tは板厚)でベイナイト組織であり、板厚方向の硬さのばらつきがΔHV1030以下であり、板幅方向の硬さのばらつきがΔHV1030以下であり、表面下1mmでの鋼板表層部の最高硬さがHV10202以下であり、引張強度が520MPa以上であることを特徴とする、鋼板内の材質均一性に優れた耐サワーラインパイプ用高強度鋼板。
CP=4.46C(%)+2.37Mn(%)/6+{1.74Cu(%)+1.7Ni(%)}/15+{1.18Cr(%)+1.95Mo(%)+1.74V(%)}/5+22.36P(%) ・・・(1)
Ceq=C(%)+Mn(%)/6+(Cu(%)+Ni(%))/15+(Cr(%)+Mo(%)+V(%))/5 ・・・(2)
但し、各式において各元素記号は含有量(質量%)。 - さらに、質量%で、Cu:0.50%以下、Ni:0.50%以下、Cr:0.50%以下、Mo:0.50%以下の1種又は2種以上を含有することを特徴とする、請求項1に記載の鋼板内の材質均一性に優れた耐サワーラインパイプ用高強度鋼板。
- さらに、質量%で、Nb:0.005〜0.1%、V:0.005〜0.1%、Ti:0.005〜0.1%の1種又は2種以上を含有することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の鋼板内の材質均一性に優れた耐サワーラインパイプ用高強度鋼板。
- 請求項1乃至3の何れか一つに記載の化学成分を有する鋼を、1000℃以上1300℃以下の温度に加熱し、圧延終了温度が鋼板表面温度でAr3温度以上で熱間圧延した後、制御冷却の直前に鋼板表面での噴射流の衝突圧が1MPa以上でデスケーリングを行い、冷却開始時の鋼板表面温度が(Ar3−80)℃以上から鋼板表面の冷却速度が20℃/s以上100℃/s以下で鋼板表面温度が300℃以上600℃以下まで(3)式を満たす条件で1段目の冷却を行い、その後鋼板の平均冷却速度が15℃/s以上で鋼板の平均温度が200℃以上600℃以下まで2段目の冷却を行うことを特徴とする、金属組織が表面下1mmの領域でベイナイト組織と平均粒径20μm以下で体積率80%以下(0%を含む)のフェライト組織であり、t/2位置(tは板厚)でベイナイト組織であり、板厚方向の硬さのばらつきがΔHV1030以下であり、板幅方向の硬さのばらつきがΔHV1030以下であり、表面下1mmでの鋼板表層部の最高硬さがHV10202以下であり、引張強度が520MPa以上である、鋼板内の材質均一性に優れた耐サワーラインパイプ用高強度鋼板の製造方法。
3≦(700−T)/V ・・・(3)
但し、T:1段目冷却の鋼板表面冷却終了温度(℃)、V:1段目冷却の鋼板表面冷却速度(℃/s) - 請求項4に記載の製造方法で製造された鋼板を用い、管厚方向の硬さのばらつきが△HV1030以下であり、管周方向の硬さのばらつきが△HV1030以下であり、表面下1mmでの鋼管表層部の最高硬さがHV10 220以下である鋼管を製造することを特徴とする、材質均一性に優れた耐サワーラインパイプ用高強度鋼管の製造方法。
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