JPH01279732A - 耐水素誘起割れ特性に優れた高強度鋼線 - Google Patents
耐水素誘起割れ特性に優れた高強度鋼線Info
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- JPH01279732A JPH01279732A JP63105436A JP10543688A JPH01279732A JP H01279732 A JPH01279732 A JP H01279732A JP 63105436 A JP63105436 A JP 63105436A JP 10543688 A JP10543688 A JP 10543688A JP H01279732 A JPH01279732 A JP H01279732A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野コ
本発明は、ガス、原油等の流体輸送用フレキシブルパイ
プの鎧装線として使用される高強度鋼線に関する。
プの鎧装線として使用される高強度鋼線に関する。
近年、ガスおよび原油の深井戸化に伴って、環境が厳し
くなってきた。即ち、硫化水素を伴ったサワー環境（湿
潤硫化水素環境）が多くなってきた。
くなってきた。即ち、硫化水素を伴ったサワー環境（湿
潤硫化水素環境）が多くなってきた。
このため、フレキシブルパイプの鎧装線として使用され
る高強度鋼線に要求される特性の中で最も重要なものは
、使用環境より鋼線中に侵入する水素に対し十分安定で
あり、水素誘起割れ（ｌｌｙｄｒｏｇｅｎ Ｉｎｄｕｃ
ｅｄ Ｃｒａｃｋｉｎｇ、以下ＨＩＣと称する）の発生
しないことである。
る高強度鋼線に要求される特性の中で最も重要なものは
、使用環境より鋼線中に侵入する水素に対し十分安定で
あり、水素誘起割れ（ｌｌｙｄｒｏｇｅｎ Ｉｎｄｕｃ
ｅｄ Ｃｒａｃｋｉｎｇ、以下ＨＩＣと称する）の発生
しないことである。
以上の如く、環境の変化に伴い、新たに耐水素誘起割れ
特性に優れた高強度鋼線が要望されてきた。
特性に優れた高強度鋼線が要望されてきた。
［従来の技術］
従来、ガスおよび原油等の流体輸送用フレキシブルパイ
プの鎧装線は、ＣＯ，２％以下の低炭素鋼線材を伸線加
工後、異形引抜、ローラーダイス加工、圧延等の異形加
工により所定の断面形状の異形鋼線（平圧線や溝型線）
となし、そのままないしは５００℃以下の低温焼鈍を行
ったのち、使用に供せられていた。
プの鎧装線は、ＣＯ，２％以下の低炭素鋼線材を伸線加
工後、異形引抜、ローラーダイス加工、圧延等の異形加
工により所定の断面形状の異形鋼線（平圧線や溝型線）
となし、そのままないしは５００℃以下の低温焼鈍を行
ったのち、使用に供せられていた。
しかし、油井戸等の硫化水素を伴ったサワー環境では、
従来の鎧装線は、ＨＩＣが発生するため使用（ｉａ用）
できなくなった。
従来の鎧装線は、ＨＩＣが発生するため使用（ｉａ用）
できなくなった。
このため、耐水素誘起割れ特性に優れた高強度鋼線を新
たに開発する必要が生じた。
たに開発する必要が生じた。
ＨＩＣ特性の優れた鋼線の公開および公告特許は開示さ
れていない。しかし、鋼板の製造例では、特許出願公告
である特公昭６３−１３６９に開示されており、これは
Ｃが０．１２％以下で、Ｔｉ、 Ｍｏ、 Ｎｉ等の特殊
元素を含有したものを、圧延条件のコントロールによっ
て、耐水素誘起割れ性を有するものである。しかし、高
Ｃで冷間加工を伴う鋼線に耐水素誘起割れ特性を付与す
ることは、この鋼板の製造方法の特許思想から推定又は
応用することは著しく困難である。
れていない。しかし、鋼板の製造例では、特許出願公告
である特公昭６３−１３６９に開示されており、これは
Ｃが０．１２％以下で、Ｔｉ、 Ｍｏ、 Ｎｉ等の特殊
元素を含有したものを、圧延条件のコントロールによっ
て、耐水素誘起割れ性を有するものである。しかし、高
Ｃで冷間加工を伴う鋼線に耐水素誘起割れ特性を付与す
ることは、この鋼板の製造方法の特許思想から推定又は
応用することは著しく困難である。
［発明が解決しようとする課題］
本発明の目的は、湿潤硫化水素環境で使用される耐水素
誘起割れ特性の優れた高強度鋼線を提供することである
。
誘起割れ特性の優れた高強度鋼線を提供することである
。
［課題が解決しようとする手段、作用］本発明者らは、
上記要請につき、成分限定および球状化組織とすること
によって、適切な解決を図ったものである。
上記要請につき、成分限定および球状化組織とすること
によって、適切な解決を図ったものである。
即ち、本発明はＣＯ，４０〜０．７０％、 Ｓｉ ０．
１〜１％、Ｍｎ ０．２〜１％、 Ｐ Ｏ，０２５％以
下、 Ｓ Ｏ，０１０％以下を含有し、必要に応じてＡ
Ｑｏ、００８〜０．０５０％を含有し、残部がＦｅおよ
び不可避的不純物の組成からなる球状化組織を有するこ
とを特徴とする耐水素誘起割れ特性に優れた高強度ｎ４
線である。
１〜１％、Ｍｎ ０．２〜１％、 Ｐ Ｏ，０２５％以
下、 Ｓ Ｏ，０１０％以下を含有し、必要に応じてＡ
Ｑｏ、００８〜０．０５０％を含有し、残部がＦｅおよ
び不可避的不純物の組成からなる球状化組織を有するこ
とを特徴とする耐水素誘起割れ特性に優れた高強度ｎ４
線である。
以下本発明の成分限定理由について説明する。
Ｃは０．４０％未満では、球状化焼鈍により目標の強度
が得られない。またＧ Ｏ，７０％を超えると、冷間で
の強加工が困難となり、加工中に鋼線内部に微細クラッ
クが発生してＨＩＣ特性を劣化するのみならず端面に割
れが発生するため、０．７０％を上限とした。
が得られない。またＧ Ｏ，７０％を超えると、冷間で
の強加工が困難となり、加工中に鋼線内部に微細クラッ
クが発生してＨＩＣ特性を劣化するのみならず端面に割
れが発生するため、０．７０％を上限とした。
Ｓｊは脱酸剤として、最低０．１０％以上必要であり、
その量は多くなるに従って強度が向上する。しかし１％
を超えると、紡片およびビレット加熱炉での脱炭が激し
くなり、これがそのまま鋼線に残り、冷間加工時に割れ
が多発するため好ましくない。
その量は多くなるに従って強度が向上する。しかし１％
を超えると、紡片およびビレット加熱炉での脱炭が激し
くなり、これがそのまま鋼線に残り、冷間加工時に割れ
が多発するため好ましくない。
Ｍｎは熱間脆性を防止するため０．２％以上必要である
。またＭｎは安価で強度を向上させる元素であるため、
その量は多いほど好ましい。しかし、ＭｎはＰとともに
偏析しやすい元素であり、特に今回は中心偏析に起因す
るＨＩＣの発生頻度が高くなるため、１％を上限とした
。
。またＭｎは安価で強度を向上させる元素であるため、
その量は多いほど好ましい。しかし、ＭｎはＰとともに
偏析しやすい元素であり、特に今回は中心偏析に起因す
るＨＩＣの発生頻度が高くなるため、１％を上限とした
。
Ｐは粒界に偏析しやすいため、加工性の低下、ＨＩＣ割
れを誘発しやすいので、その量は少ないほど好ましい。
れを誘発しやすいので、その量は少ないほど好ましい。
しかし、連続紡造で製造する場合、溶製温度を高くする
ため復Ｐが起るので、上限のみを０．０２５％に規定し
た。
ため復Ｐが起るので、上限のみを０．０２５％に規定し
た。
ＳはＰと同様な弊害のほか、耐食性の点で少量はど好ま
しいが、現在経済的に製造できる０、０１０％以下とし
た。なお、Ｓは０．００１％迄は工業的生産が十分可能
である。
しいが、現在経済的に製造できる０、０１０％以下とし
た。なお、Ｓは０．００１％迄は工業的生産が十分可能
である。
ＡＱは結晶粒の細粒化および脱酸剤として使用される場
合と１反対に粗粒調指定およびＡＱによる鋼中非金属介
在物を防止するためＡｆｌを添加しない場合がある。Ａ
Ｑ添加の場合、例えば細粒化に必要な５ｏｌＡ Ｑとし
て、最低０．００６％以上必要であるが、このとき全Ａ
Ｑ量のうち５ｏｌＡ ＱとＩｎ５ｏｌＡ Ｑの分配（比
率）は８：２であるため、下限をｏ、ｏｏａ％とした。
合と１反対に粗粒調指定およびＡＱによる鋼中非金属介
在物を防止するためＡｆｌを添加しない場合がある。Ａ
Ｑ添加の場合、例えば細粒化に必要な５ｏｌＡ Ｑとし
て、最低０．００６％以上必要であるが、このとき全Ａ
Ｑ量のうち５ｏｌＡ ＱとＩｎ５ｏｌＡ Ｑの分配（比
率）は８：２であるため、下限をｏ、ｏｏａ％とした。
ＡＱはｏ、ｏｓｏ％を超えると鋼中非金属介在物が増加
するため、製品品質および歩留が低下する。溶製歩留お
よびバラツキを考Ｉｅすると５ＡＱ添加の場合には通常
０．０１５〜０．０３５％が好ましい。
するため、製品品質および歩留が低下する。溶製歩留お
よびバラツキを考Ｉｅすると５ＡＱ添加の場合には通常
０．０１５〜０．０３５％が好ましい。
一方、ＡＭ無添加の場合の鋼中ＡＱ量は０．００８％未
満の値を示す。ＡＱは上述の目的により必要に応じて使
用すればよい。
満の値を示す。ＡＱは上述の目的により必要に応じて使
用すればよい。
以上の組成からなる鋼材を加工して鋼線とするが、本発
明の鋼線とは、鋼材（線材、棒鋼等）を、異形引抜、ロ
ーラーダイス加工、又は圧延等の加工により、所定の断
面形状が円または異形鋼線（平圧線や溝形線）を総称し
ている。
明の鋼線とは、鋼材（線材、棒鋼等）を、異形引抜、ロ
ーラーダイス加工、又は圧延等の加工により、所定の断
面形状が円または異形鋼線（平圧線や溝形線）を総称し
ている。
加工された鋼線は、そのまま使用すると、鋼線内部の比
較的ひずみの集中する部分にＨＩＣが発生するため、焼
鈍する必要がある。しかし焼鈍後の鋼線の引張強さは５
０ｋｇｆ／ｍｍ”以上ないと内圧および外圧に耐えられ
ず、深井戸用の鎧装線としての効果が少ない。一方、引
張強さが、 ８０ｋｇｆ／ｍｍ”を越えると、硬度がＨ
ＲＣ２２以上となるため、硫化物応力腐食割れを生じる
ため、引張強さの上限は８０ｋｇｆ／ｍｎ＋”以下が好
ましい。
較的ひずみの集中する部分にＨＩＣが発生するため、焼
鈍する必要がある。しかし焼鈍後の鋼線の引張強さは５
０ｋｇｆ／ｍｍ”以上ないと内圧および外圧に耐えられ
ず、深井戸用の鎧装線としての効果が少ない。一方、引
張強さが、 ８０ｋｇｆ／ｍｍ”を越えると、硬度がＨ
ＲＣ２２以上となるため、硫化物応力腐食割れを生じる
ため、引張強さの上限は８０ｋｇｆ／ｍｎ＋”以下が好
ましい。
本発明の特徴は、冷間加工後、球状化焼鈍を行い、加工
歪を除去するとともに、パーライト組織をフェライト（
マトリックス）中に微細な球状セメンタイトの分散した
組織、すなわち球状化組織に変えることにある。
歪を除去するとともに、パーライト組織をフェライト（
マトリックス）中に微細な球状セメンタイトの分散した
組織、すなわち球状化組織に変えることにある。
焼鈍によって得られた球状化組織は、パーライト組織に
比べ、ＨＩＣ特性が非常に優れていることを新たに見い
出したものである。これは、鋼中に侵入した水素原子は
、セメンタイト／フェライト界面に集積し、そこにＨＩ
Ｃの核を形成するが、球状化組ｍ（セメンタイト）の
場合には、応力集中が小さいために、クラックの発生が
抑制され、またクラックの伝播径路となる局部的な高転
位密度領域が存在しないため、耐水素誘起割れ特性が優
れているものと考えられる。
比べ、ＨＩＣ特性が非常に優れていることを新たに見い
出したものである。これは、鋼中に侵入した水素原子は
、セメンタイト／フェライト界面に集積し、そこにＨＩ
Ｃの核を形成するが、球状化組ｍ（セメンタイト）の
場合には、応力集中が小さいために、クラックの発生が
抑制され、またクラックの伝播径路となる局部的な高転
位密度領域が存在しないため、耐水素誘起割れ特性が優
れているものと考えられる。
本発明の球状化組織の程度は１例えばＪＩＳＧ３５３９
の球状化組織写真に示される区分Ｎ０１１〜Ｎｏ、６の
うち、Ｎｏ、ｌ”Ｎｏ、３が好ましい。
の球状化組織写真に示される区分Ｎ０１１〜Ｎｏ、６の
うち、Ｎｏ、ｌ”Ｎｏ、３が好ましい。
即ちＮｏ、４以トでは球状化の程度が小さく、ＨＩＣで
クラックが発生するため好ましくない。
クラックが発生するため好ましくない。
本発明の成分系で好ましい球状化組織を得るためには、
６００℃前後の焼鈍温度が必要である。
６００℃前後の焼鈍温度が必要である。
［実施例］
第１表に示す化学成分の線材（９，５＋Ｉ１ｍφ、およ
び５゜５ｍｍφ）を、冷間ダイス加工、平圧延し、厚み
約３ｆｆｉ１〜０．９ｍｍの平圧線とした。
び５゜５ｍｍφ）を、冷間ダイス加工、平圧延し、厚み
約３ｆｆｉ１〜０．９ｍｍの平圧線とした。
これを第１表に記載の温度で焼鈍したのち、引張試験お
よびＨＩＣ試験を行った 引張試験片は４５０ｍｍ長さのものを用いた。
よびＨＩＣ試験を行った 引張試験片は４５０ｍｍ長さのものを用いた。
ＨＩＣ特性の評価は次の方法で行った。上述の平線を長
さ１００ｍｍに切断し、５％ＮａＣＱ −０，５％ＣＨ
，ＣＯＯ１＋−）１□Ｓ飽和溶液中に２５℃で９６時間
浸漬後、横断面を３ケ所研磨し、ミクロクラックの有無
を光学顕微鏡で観察した。
さ１００ｍｍに切断し、５％ＮａＣＱ −０，５％ＣＨ
，ＣＯＯ１＋−）１□Ｓ飽和溶液中に２５℃で９６時間
浸漬後、横断面を３ケ所研磨し、ミクロクラックの有無
を光学顕微鏡で観察した。
これらの特性を第１表に示す。
第１表のＮ００１〜Ｎｏ、１０は冷間加工前の線材径が
９．５ｍｍφのもの、 Ｎｏ、１１〜Ｎｏ、１４は５．
５ｍｍφのものである。このうち本発明のものはＮｏ、
１〜５． Ｎｏ、１１〜１２およびＮｏ、１５〜Ｎｏ、
１６で、その他は比較材および従来法である。
９．５ｍｍφのもの、 Ｎｏ、１１〜Ｎｏ、１４は５．
５ｍｍφのものである。このうち本発明のものはＮｏ、
１〜５． Ｎｏ、１１〜１２およびＮｏ、１５〜Ｎｏ、
１６で、その他は比較材および従来法である。
比較材および従来法のもので焼鈍を行わないもの（Ｎｏ
、６．９）および焼鈍温度の低いもの（Ｎｏ、７）は引
張強さが著しく高い値を示し、ＨＩＣ試験でクランクが
発生する。
、６．９）および焼鈍温度の低いもの（Ｎｏ、７）は引
張強さが著しく高い値を示し、ＨＩＣ試験でクランクが
発生する。
また本発明以外の成分でＣが低く、Ｓが高いもの（Ｎｏ
、８．１０）は、球状化が十分でなく、パーライト組織
が多くなるためＨＩＣが発生する。
、８．１０）は、球状化が十分でなく、パーライト組織
が多くなるためＨＩＣが発生する。
一方、Ｎｏ、１３．１４にみられるように焼鈍温度が高
くなると、球状化組織の程度は良くなるが、引張強さが
低下するため好ましくない。
くなると、球状化組織の程度は良くなるが、引張強さが
低下するため好ましくない。
本発明のものは球状化組織の程度がＮｏ、２〜Ｎｏ、３
で、引張強さは５０ｋｇｆ／ｍｍ”以上を満足しており
、特にＨＩＣでクラック発生は皆無である。
で、引張強さは５０ｋｇｆ／ｍｍ”以上を満足しており
、特にＨＩＣでクラック発生は皆無である。
このように本発明は最適な球状化組織を呈し、引張強さ
とＨＩＣの要求特性を同時に満足している。
とＨＩＣの要求特性を同時に満足している。
［発明の効果］
以上述べた如く１本発明の高強度鋼線は、耐水素誘起割
れ特性が極めて優れており、厳しい湿潤硫化水素環境で
使用しても破壊することがない。
れ特性が極めて優れており、厳しい湿潤硫化水素環境で
使用しても破壊することがない。
本発明では、適用例を鋼線（鎧装線）に限って述べたが
、この！（成分、強度、組織）のものは同様な特性を要
求されるボルト、ナツト、棒鋼等の鋼材についても、本
発明の思想を容易に適用又は応用できる。
、この！（成分、強度、組織）のものは同様な特性を要
求されるボルト、ナツト、棒鋼等の鋼材についても、本
発明の思想を容易に適用又は応用できる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ｃ：０．４０〜０．７０％、Ｓｉ：０．１〜１％、Ｍｎ
：０．２〜１％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１
０％以下、 を含有し、必要に応じてＡｌ：０．００８〜０．０５０
％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物の組成か
らなる球状化組織を有することを特徴とする耐水素誘起
割れ特性に優れた高強度鋼線。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63105436A JPH01279732A (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | 耐水素誘起割れ特性に優れた高強度鋼線 |
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| PCT/JP1989/000444 WO1989010420A1 (en) | 1988-04-30 | 1989-04-27 | High-strength steel having excellent hydrogen-induced crack resistance, and steel wire, steel tube and flexible fluid transport pipe made by using same |
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