JP6672618B2 - ラインパイプ用継目無鋼管及びその製造方法 - Google Patents
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Ca×O<0.325×10−5 (1)
前記式(1)中の元素記号には、質量%で、対応する元素の含有量が代入される。
Ca×O<0.325×10−5 (1)
前記式(1)中の元素記号には、質量%で、対応する元素の含有量が代入される。
Ca×O<0.325×10−5 (1)
前記式(1)中の元素記号には、質量%で、対応する元素の含有量が代入される。
本実施形態によるラインパイプ用継目無鋼管は、以下に説明する化学組成を有する。以下の説明において、元素の含有量の「%」は、質量%を意味する。
炭素(C)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を向上させる。C含有量が0.02%未満であれば、焼入れ性が不足し、高強度を確保することが困難になる。一方、C含有量が0.15%を超えると、鋼の靱性が低下する。したがって、C含有量は0.02〜0.15%である。C含有量は、下限の観点では、好ましくは0.02%よりも高く、さらに好ましくは0.04%以上である。C含有量は、上限の観点では、好ましくは0.15%未満であり、さらに好ましくは0.12%以下であり、さらに好ましくは0.08%以下である。
シリコン(Si)は、鋼を脱酸する。Si含有量が0.05%以上であれば、上記効果が顕著に得られる。一方、Si含有量が1.0%を超えると、鋼の靱性が低下する。したがって、Si含有量は0.05〜1.0%である。Si含有量は、下限の観点では、好ましくは0.05%よりも高く、さらに好ましくは0.08%以上であり、さらに好ましくは0.10%以上である。Si含有量は、上限の観点では、好ましくは1.0%未満であり、さらに好ましくは0.50%以下であり、さらに好ましくは0.25%以下である。
マンガン(Mn)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Mnはさらに、鋼の熱間加工性を向上させる。Mn含有量が0.30%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Mn含有量が2.5%を超えると、Mnが鋼中で偏析し、靱性が低下する。したがって、Mn含有量は0.30〜2.5%である。Mn含有量は、下限の観点では、好ましくは0.30%よりも高く、さらに好ましくは1.0%以上であり、さらに好ましくは1.3%以上である。Mn含有量は、上限の観点では、好ましくは2.5%未満であり、さらに好ましくは2.0%以下であり、さらに好ましくは1.8%以下である。
燐(P)は不純物である。Pは鋼の靱性を低下させる。したがって、P含有量はなるべく低い方が好ましい。そのため、P含有量は0.030%以下に制限する。P含有量は、好ましくは0.030%未満であり、さらに好ましくは0.015%以下であり、さらに好ましくは0.012%以下である。
硫黄(S)は不純物である。Sは、Mnと結合して粗大なMnSを形成し、鋼の靱性を低下させる。したがって、S含有量はなるべく低い方が好ましい。そのため、S含有量は0.006%以下に制限する。S含有量は、好ましくは0.006%未満であり、さらに好ましくは0.003%以下であり、さらに好ましくは0.002%以下である。
アルミニウム(Al)は、鋼を脱酸する。Al含有量が0.001%未満では脱酸不足となり、ビレットに表面疵等が発生する場合がある。一方、Al含有量が0.100%を超えると、ビレットに割れが発生する場合がある。したがって、Al含有量は0.001〜0.100%である。Al含有量は、下限の観点では、好ましくは0.001%よりも高く、さらに好ましくは0.020%以上である。Al含有量は、上限の観点では、好ましくは0.100%未満であり、さらに好ましくは0.080%以下であり、さらに好ましくは0.060%以下である。本明細書におけるAl含有量は、酸可溶Al(いわゆるSol.Al)の含有量を意味する。
窒素(N)は不純物である。N含有量が0.008%よりも高くなると、ビレットに割れが発生する場合がある。そのため、N含有量は0.008%以下に制限する。N含有量は、好ましくは0.008%未満であり、さらに好ましくは0.006%以下であり、さらに好ましくは0.005%以下である。
酸素(O)は不純物である。Oは粗大な酸化物、又は酸化物のクラスターを形成して鋼の靱性を低下させる。したがって、O含有量はなるべく低い方が好ましい。したがって、O含有量は0.004%以下に制限する。O含有量は、好ましくは0.003%以下であり、さらに好ましくは0.002%以下である。なお、O含有量は、鋼中の溶存酸素と酸化物系介在物中の酸素の合計含有量を示す。ただし、脱酸が充分に行われた鋼では、O含有量は酸化物系介在物中の酸素含有量とほぼ等しくなる。
カルシウム(Ca)は、MnSを球状化して靱性を向上させる。Ca含有量が0.0005%未満では、上記効果が十分に得られない。一方、Ca含有量が0.0040%よりも高ければ、鋼の清浄度が低下し、鋼の靱性が低下する。したがって、Ca含有量は0.0005〜0.0040%である。Ca含有量は、下限の観点では、好ましくは0.0005%よりも高く、さらに好ましくは0.0008%以上である。Ca含有量は、上限の観点では、好ましくは0.0040%未満であり、さらに好ましくは0.0020%以下であり、さらに好ましくは0.0013%以下である。
クロム(Cr)は鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を向上させる。Crはさらに、鋼の焼戻し軟化抵抗を高める。Cr含有量が0.05%未満では、上記効果が十分に得られない。一方、Cr含有量が1.0%を超えると、鋼の靱性が低下する。したがって、Cr含有量は0.05〜1.0%である。Cr含有量は、下限の観点では、好ましくは0.05%よりも高く、さらに好ましくは0.20%以上である。Cr含有量は、上限の観点では、好ましくは1.0%未満であり、さらに好ましくは0.8%以下であり、さらに好ましくは0.5%以下である。
モリブデン(Mo)は、変態強化と固溶強化とにより鋼の強度を向上させる。Mo含有量が0.02%未満では、上記効果が十分に得られない。一方、Mo含有量が0.5%を超えると、鋼の靱性が低下する。したがって、Mo含有量は0.02〜0.5%である。Mo含有量は、下限の観点では、好ましくは0.02%よりも高く、さらに好ましくは0.05%以上である。Mo含有量は、上限の観点では、好ましくは0.5%未満であり、さらに好ましくは0.3%以下であり、さらに好ましくは0.1%以下である。
バナジウム(V)は、鋼中のCと結合してV炭化物を形成し、鋼の強度を高める。Vはさらに、Mo炭化物中に固溶して炭化物を形成する。Vを含むことにより、炭化物は粗大化しにくくなる。V含有量が0.02%未満では、上記効果が有効に得られない。一方、V含有量が0.20%よりも高ければ、炭化物が粗大化する。したがって、V含有量は0.02〜0.20%である。V含有量は、下限の観点では、好ましくは0.02%よりも高く、さらに好ましくは0.04%以上である。V含有量は、上限の観点では、好ましくは0.20%未満であり、さらに好ましくは0.10%以下である。
チタン(Ti)は、ビレットの割れを抑制する。一方、Ti含有量が0.007%以上になると、TiCを生成して鋼の靱性を低下させる。したがって、Ti含有量は0%以上0.007%未満である。Ti含有量は、下限の観点では、好ましくは0.001%以上であり、さらに好ましくは0.002%以上である。Ti含有量は、上限の観点では、好ましくは0.006%以下であり、さらに好ましくは0.005%以下である。
ニオブ(Nb)は、鋼中のCと結合して微細なNb炭化物を形成し、鋼の靱性を高める。一方、Nb含有量が0.05%よりも高ければ、炭化物が粗大化する。したがって、Nb含有量は0〜0.05%である。Nb含有量が0.005%以上であれば、上記効果が顕著に得られる。Nb含有量は、下限の観点では、好ましくは0.005%よりも高く、さらに好ましくは0.010%以上であり、さらに好ましくは0.015%以上であり、さらに好ましくは0.02%以上である。Nb含有量は、上限の観点では、好ましくは0.04%以下であり、さらに好ましくは0.035%以下である。
ニッケル(Ni)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。一方、Ni含有量が1.5%よりも高ければ、耐SSC性が低下する。したがって、Ni含有量は0〜1.5%である。Ni含有量が0.03%以上であれば、上記効果が顕著に得られる。Ni含有量は、下限の観点では、好ましくは0.03%よりも高く、さらに好ましくは0.04%以上であり、さらに好ましくは0.08%以上であり、さらに好ましくは0.10%以上である。Ni含有量は、上限の観点では、好ましくは1.5%未満であり、さらに好ましくは0.7%以下であり、さらに好ましくは0.5%以下である。
銅(Cu)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。一方、Cu含有量が1.5%よりも高ければ、鋼の溶接性が低下する。Cu含有量が高すぎればさらに、高温における鋼の粒界強度が低下し、鋼の熱間加工性が低下する。したがって、Cu含有量は0〜1.5%である。Cu含有量が0.02%以上であれば、上記効果が顕著に得られる。Cu含有量は、下限の観点では、好ましくは0.04%よりも高く、さらに好ましくは0.08%以上であり、さらに好ましくは0.10%以上である。Cu含有量は、上限の観点では、好ましくは1.5%未満であり、さらに好ましくは0.7%以下であり、さらに好ましくは0.5%以下である。
Ca×O<0.325×10−5 (1)
式(1)中の元素記号には、質量%で、対応する元素の含有量が代入される。
Ca/O<0.5 (2)
式(2)中の元素記号には、質量%で、対応する元素の含有量が代入される。
本実施形態によるラインパイプ用継目無鋼管は、好ましくは、50μmを超える直径を有する酸化物系介在物の数密度が2個/cm2以下であり、5〜50μmの直径を有する酸化物系介在物の数密度が50個/cm2以下である。
以下、本実施形態によるラインパイプ用継目無鋼管の製造方法の一例を説明する。ただし、本実施形態によるラインパイプ用継目無鋼管の製造方法は、これに限定されない。
インラインQTとは、継目無鋼管を熱間製管後、直ちに焼入れ及び焼戻しを行う処理、又は継目無鋼管を熱間製管後、補熱炉で補熱してから焼入れ及び焼戻しを行う処理である。インラインQTは、後述するオフラインQTと比較して、熱間製管の熱を利用して焼入れを行うことができるため、エネルギー効率の面で有利である。
オフラインQTとは、継目無鋼管を熱間製管後に一旦冷却し、冷却後にAc3点以上に再加熱してから焼入れ及び焼戻しを行う処理である。オフラインQTは、前述したインラインQTと比較して、鋼の結晶粒をより微細にできる点で有利である。
表1に示す化学組成を有する複数の溶鋼を製造した。溶鋼から連続鋳造法によってビレットを製造した。なお、表1中の「‐」は、当該元素の含有量が不純物レベルであることを示す。
各継目無鋼管からJIS Z 2241(2011)に規定された12号試験片(幅25mm、標点距離50mm)を、鋼管の長手方向(L方向)に採取した。採取された試験片を用いて、JIS Z 2241に準拠した引張試験を、常温(25℃)の大気中で実施し、降伏応力及び引張強度を求めた。降伏応力は、0.5%全伸び法によって求めた。
各継目無鋼管からJIS Z 2242に規定されたVノッチ試験片(幅10mm、高さ10mm、長さ55m、ノッチ深さ2mm)を採取した。採取された試験片を用いて、JIS Z 2242に準拠し、−40℃における延性破面率、−30℃における延性破面率、及び破面遷移温度vTrsを求めた。延性破面率は各温度で3つの試験片で測定し、すべての試験片で延性破面率が75%以上になることを目標とした。
結果を表3に示す。なお、表3において、「YS」は降伏応力を示し、「TS」は引張強度を示す。延性破面率及びvTrsの欄における「−」は、当該データを測定していないことを示す。
Claims (7)
- 化学組成が、質量%で、
C :0.02〜0.15%、
Si:0.05〜1.0%、
Mn:0.30〜2.5%、
P :0.030%以下、
S :0.006%以下、
Al:0.001〜0.100%、
N :0.008%以下、
O :0.004%以下、
Ca:0.0005〜0.0040%、
Cr:0.05〜1.0%、
Mo:0.02〜0.5%、
V :0.02〜0.20%、
Ti:0%以上0.007%未満、
Nb:0〜0.05%、
Cu:0〜1.5%、
Ni:0〜1.5%、
残部:Fe及び不純物であり、
前記化学組成は、下記式(1)及び(2)を満たし、
焼戻しマルテンサイト又は焼戻しベイナイトを含む組織を備え、
50μmを超える直径を有する酸化物系介在物の数密度が2個/cm2以下であり、
5〜50μmの直径を有する酸化物系介在物の数密度が50個/cm2以下である、ラインパイプ用継目無鋼管。
Ca×O≦0.324×10−5 (1)
Ca/O<0.5 (2)
前記式(1)及び(2)中の元素記号には、質量%で、対応する元素の含有量が代入される。
前記酸化物系介在物の数密度の算出において、当該酸化物系介在物がクラスター状介在物の場合、2つの個別の介在物の間隔が40μm以下かつ介在物の中心間距離が10μm以下のときは、1つの介在物とみなす。 - 請求項1に記載のラインパイプ用継目無鋼管であって、
前記化学組成が、質量%で、
Ti:0.001%以上0.007%未満、
を含有する、ラインパイプ用継目無鋼管。 - 請求項1又は2に記載のラインパイプ用継目無鋼管であって、
前記化学組成が、質量%で、
Nb:0.005〜0.05%、
Cu:0.02〜1.5%、及び
Ni:0.03〜1.5%、
からなる群から選択された1又は2以上の元素を含有する、ラインパイプ用継目無鋼管。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のラインパイプ用継目無鋼管であって、
降伏強度が486〜558MPaであり、
引張強度が573〜630MPaである、ラインパイプ用継目無鋼管。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のラインパイプ用継目無鋼管であって、
−30℃及び−40℃におけるシャルピー衝撃試験の延性破面率がいずれも75%以上である、ラインパイプ用継目無鋼管。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載のラインパイプ用継目無鋼管の製造方法であって、
化学組成が、質量%で、C:0.02〜0.15%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.30〜2.5%、P:0.030%以下、S:0.006%以下、Al:0.001〜0.100%、N:0.008%以下、O:0.004%以下、Ca:0.0005〜0.0040%、Cr:0.05〜1.0%、Mo:0.02〜0.5%、V:0.02〜0.20%、Ti:0%以上0.007%未満、Nb:0〜0.05%、Cu:0〜1.5%、Ni:0〜1.5%、残部:Fe及び不純物であるビレットを準備する工程と、
前記ビレットを熱間加工して鋼管を製造する工程と、
前記鋼管を熱間加工後、(Ar3点+50℃)以上1100℃以下の温度から5℃/秒以上の冷却速度で冷却して焼入れする工程と、
前記焼入れした鋼管を550℃以上Ac1点以下の温度で焼戻しする工程とを備え、
前記化学組成は、下記式(1)及び(2)を満たす、ラインパイプ用継目無鋼管の製造方法。
Ca×O≦0.324×10−5 (1)
Ca/O<0.5 (2)
前記式(1)及び(2)中の元素記号には、質量%で、対応する元素の含有量が代入される。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載のラインパイプ用継目無鋼管の製造方法であって、
化学組成が、質量%で、C:0.02〜0.15%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.30〜2.5%、P:0.030%以下、S:0.006%以下、Al:0.001〜0.100%、N:0.008%以下、O:0.004%以下、Ca:0.0005〜0.0040%、Cr:0.05〜1.0%、Mo:0.02〜0.5%、V:0.02〜0.20%、Ti:0%以上0.007%未満、Nb:0〜0.05%、Cu:0〜1.5%、Ni:0〜1.5%、残部:Fe及び不純物であるビレットを準備する工程と、
前記ビレットを熱間加工して鋼管を製造する工程と、
前記鋼管を常温まで冷却する工程と、
前記冷却した鋼管をAc3点以上の温度に加熱する工程と、
前記加熱した鋼管を(Ar3点+50℃)以上1100℃以下の温度から5℃/秒以上の冷却速度で冷却して焼入れする工程と、
前記焼入れした鋼管を550℃以上Ac1点以下の温度で焼戻しする工程とを備え、
前記化学組成は、下記式(1)及び(2)を満たす、ラインパイプ用継目無鋼管の製造方法。
Ca×O≦0.324×10−5 (1)
Ca/O<0.5 (2)
前記式(1)及び(2)中の元素記号には、質量%で、対応する元素の含有量が代入される。
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