JPH04154913A

JPH04154913A - 耐食性に優れた高張力ベンド管の製造方法

Info

Publication number: JPH04154913A
Application number: JP27714690A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Horiuchi; 堀内　一也; Akio Yamamoto; 昭夫山本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-10-15
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 1992-05-27

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、水素誘起割れや硫化物応力腐食割れの生じ
にくい耐食性に優れた高張力ベンド管の製造方法に関す
る。

（従来の技術）天然ガスや石油の輸送手段としてパイプラインが用いら
れているが、近年、輸送効率の向上を図るために、パイ
プライン用輸送管は厚肉高張力化の傾向にある。このた
め、直管だけでなくベンド管においても厚肉高張力化が
求められている。また、近年、生産される石油や天然ガ
ス中には硫化水素を多量に含む場合が多く、直管および
ベンド管ともに硫化水素に起因する水素誘起割れ（Ｔｌ
ｌＣ）や硫化物応力腐食削れ（ＳＳＣＣ）の生し難い材
料が求められている。そして、これらの要求は海底パイ
プラインのプラットフＡ−ム回りに使用されるベンド管
において最もｌ１ｉＪｉ　シい。

従来、ベンド管は、素Ｈの真っ直くな鋼管を連続的に押
し進めながら高周波加熱コイル内をｉｌｌＬて加熱しな
がら曲げる方法で製造しており、焼準材が主流を占めて
いたが、焼準材は強度が低いので厚肉高張力化には適し
ていない。このため、厚肉高張力化には曲げ加工後に焼
入れ或いは焼入れと焼戻しを施すことで対処している。

しかし、焼入れ一焼戻し材は、比較的強度は高いものの
プラットフォーム回りに使用されるベンド管において求
められているような高強度を満たすまでに至っておらず
、一方、焼入れまま材は耐水素誘起割れ性が不十分であ
る。

（発明が解決しようとする課題）この発明の課題は、前記の問題を解消することにあり、
プラットフォーム回りに使用されるベンド管において求
められているような岐しい要求にも充分応えることがで
きる耐水素誘起割れ性、耐硫化物応力腐食割れ性に優れ
た強度の高いベンド管を製造する方法を提供することに
ある。

具体的には、本発明の製造方法が目標とするベンド管の
機械的性質はＡＰＩ規格の５Ｌ−Ｘ６５〜Ｘ７０級であ
り、耐水素誘起割れ性、耐硫化物応力腐食割れ性はそれ
ぞれＮ　Ａ　ＣＥ条件にて割れなし、破断なしである。

（課題を解決するための手段）この発明は「重量％で、Ｃ：０．０１〜０．０６％、Ｓ
ｉ：０．５０％以下、Ｍｎ　：　１．０（１〜２．００
％、Ｃｕ　：　０．２５〜１．５０％、Ｎｉ　：　０．
１０〜１．５０％、Ｃｒ　：　０．５０％以下、Ｍｏ：
０．５０％以下、Ｎ　：　０．０１％以下、＾ｆｆｉ：
０．０１〜０．１０％、Ｂ　：　０．００２％以下を含
み、更に、Ｎｂ　：　０．００２〜０．０５０％、Ｖ　
：　０．０１〜０．１０％およびＴｉ　：　０．００５
〜０．０３０％のうちの１種又は２種以上とＣａ　：　
０．００１〜０．００５％およびＴｅ　：　０．００１
〜０．０１０％のうちの１種を含有し、残部がＦｅおよ
び不可避不純物からなり、不純物としてのＰおよびＳの
含有量を、それぞれＰ　：　０．０２０％以下、Ｓ：０
．００２％以下とした成分組成を有する鋼管を、９００
〜１０５０℃の温度範囲で加熱して曲げ加工を行った後
に急冷する焼入れ処理を施し、次いで、４５０〜６００
℃の温度範囲で焼戻し処理を施すことを特徴とする耐食
性に優れた高張カヘンド管の製造方法」を要旨とする。

（作用）以下、この発明の方法において、鋼管の成分組成および
熱処理条件を上記の通りに数値限定した理由を説明する
。

Ａ　鋼管の成分組成（ａ）　　ＣＣは、強度を高める作用があり、多く添加する方が高強
度を得る上で有利である。しかし、必要以上に添加する
と水素誘起割れが発生しやすくなる。耐水素誘起割れ性
からは、ベンド管のミクロ＆Ｉｌ織をフェライトとベイ
ナイトとの混合組織とするのがよく、Ｃ含有量が０．０
６％を超えると縞状マルテンサイトが増加し、水素誘起
割れの起点となるので、０．０６％を上限とした。一方
、０．０１％未満では強度が不足したり、鋼の溶製が困
難となるので、０，０１％を下限とした。

（ロ）ＳｉＳｉは、脱酸作用があるが、反面、Ｃと同様に多く添加
すると縞状マルテン゛す°イトが生成し、水素誘起割れ
が発生しやすくなるので、０．５０％を上限とした。

（Ｃ）　　月ｎＭｎは、綱の強度を高める作用があり、所望の強度を確
保するためには１．００％以上含有させる必要があるが
、２．００％を超えて含有するとミクロ偏析が多くなり
、耐水素誘起割れ性に好ましくないため、その含有量を
１．００〜２．００％と定めた。

（ｄ）　　ＣｕＣｕは、強度、靭性および耐水素誘起割れ性を高める作
用がある。しかし、その含有量が０．２５％より低いと
前記の作用効果が小さく、１．５０％を超えて含有する
と、コスト高となるほかにベンド管の表面性状が損なわ
れので、その含有量を０．２５〜１．５０％と定めた。

（ｅ）　　ＮｉＮｉは、Ｃｕチェツキング疵を防止する作用がある。

この疵を確実に防止するためには、少なくとも０．１０
％の含有量を必要とするので、０．１０％を下限とした
。また、Ｎｉには強度および靭性を高める作用がある。

Ｃｕチェツキング疵を防止し、且つ、強度および靭性を
高めるためには、Ｎｉを多く添加した方が有利であるが
、コストが高くなるので、１．５０を」ニレとした。

（ｆ）　　ＣｒＣｒは、鋼の強度を向上さ−ｌる作用があるが、０．５
０％を超えて含有すると靭性が劣化するので、その含有
量を０．５０％以下とした。

（ｇ）　　Ｍ。

Ｍｏは、強度向」二に寄与するが、０．５０％を超えて
含有すると溶接部の靭性を１（１１害し、且つ、Ｃｕの
耐食性改善効果も損なわれるので、その含有量を０．５
０％以下とした。

（ｈ）　　ＮＮは、析出強化の作用を有しているが、多く添加すると
溶接部および溶接熱影響部の靭性が損なわれるので、そ
の含有量を０．０１％以下とした。

（ｉ）　　八ｉＡＩは、脱酸剤として有効であり、鋼の清浄性を確保す
るためには少なくとも０．旧％の含有量を必要とするの
で、０．０１％を下限とした。一方、０．１０％を超え
てｌを金子ｆするとへ！２０３クラスターが増加し、鋼
が脆くなるので、０．１０％を上限とした。

（ｊ）　　ＢＢは、焼入性を高め、強度向上に寄与する有効な成分で
あるが、０．００２％を超えて含有させると耐食性を阻
害するようになるので、その含有量を０．００２％以下
とした。

ヘンド管の素材の鋼管は、上記の成分の他に、更に、Ｎ
ｂ、■およびＴｉのうちの１種又は２種以−にと、Ｃａ
およびＴｅのうちの１種を含有している。これらの成分
の含有量の限定理由は下記のとおりである。

（ｋ）　　ＮｂＮｂは、熱処理前の組織を微細化して熱処理後の靭性を
高める作用があるが、その含有量が０．００２％未満で
はこの作用が小さく、０．０５０％を超えて含有すると
、Ｎｂが未固溶炭窒化物として鋼中に残存し、耐食性を
阻害するようになるので、その含有量は０．００２〜０
．０５０％がよい。

（１）■ ■は、固溶強化によって鋼の強度を高める作用がある。

その含有量が０．０１％より少ないと前記の効果が小さ
く　、０．１０％を超えて含有するとヘンド管の表面性
状が損なわれるので、その含有量は０．０１〜０．１０
％がよい。

（ｍ）　　ＴｉＴｉは、微細なＴｉＮの生成により、溶接熱影響部の粗
粒化を抑制し、溶接熱影響部の靭性低下を防止する作用
がある。しかし、その含有量が０．００５％未満では、
前記の作用が小さく、０．０３０を超えて含有するとＴ
ｉＣが生成して反対に靭性が劣化するようになるので、
その含有量は０．００５〜０．０３０％がよい。

（ｎ）　　ＣａＣａは、ＭｎＳを球状化して耐水素誘起割れ性および耐
硫化物応力腐食割れ性を高める作用がある。

しかし、０．００１％未満では前記の作用が小さく、０
、００５％を超えて含有するとＣａ−０−３系介在物を
形成し、耐食性が悪化するので、その含有量は０．００
１〜０．００５％がよい。

（ｏ）　　ＴｅＴｅもＣａと同しくＭｎＳを球状化して耐水素誘起割れ
性および耐硫化物応力腐食割れ性を高める作用がある。

しかし、０．００１％未満では前記の作用が小さく、０
．０１０％を超えて含有すると耐食性が悪化するので、
その含有量は０．００１〜０．０１０％がよい。

素材の鋼管は、上記成分の外、残部はＦｅと不可避不純
物からなる。不純物中のＰおよびＳは、それぞれＰ　：
　０．０２０％以下、Ｓ：０．００２％以下に抑えるの
がよい。

Ｐはミクロ偏析に大きな影響を及ぼし、耐水素誘起割れ
性に悪影響をもたらす。ＳはＭｎとの親和力が強く、多
いと延性のＭｎＳ介在物が増して耐水素誘起割れ性を劣
化さセる。

なお、上記成分組成を有する鋼片の熱間圧延は、いわゆ
る制御圧延法で行うのがよい。それは、後工程で製管後
の鋼管に曲げ加工を施しながら焼入れ、および焼戻しだ
後の組織を微細化して靭性を改善するには、制御圧延を
施しておくのが好ましいからである。その制御圧延では
、肉厚中心部においても高周波焼入れした後の組織が微
細化されるように未再結晶温度域以下で強圧下を加える
のがよい。また、鋼片の加熱は、オーステナイト粒の粗
大化を防止するため、１１８０℃を上限とし、炭窒化物
の固溶を図り、強度を確保するために、１０５０℃を下
限とするのがよい。

Ｂ　熱処理条件（ａ）　　焼入れおよび曲げ加工曲げ加工は９００〜１０５０℃の温度域で行い、加工終
了後は直らに象、冷して焼入れする。急冷は水冷でよい
。９００℃より低い温度で焼入れしても所望の強度を確
保することができない。一方、１０５０℃を超える温度
で焼入れするとオーステナイト粒が粗大化し、靭性が劣
化する。

（ｂ）　　焼戻し焼戻しは４５０〜６００℃の温度範囲で行う。４５０℃
より低い温度で焼戻ししても焼入れ時の縞状マルテンサ
イト等のミクロ的な硬化組織が十分に軟化されず、耐水
素誘起割れ性等が改善されない。−方、６００を超える
温度で焼戻しすると、強度が所望値を下回ることになる
。

（実施例）第１表に示す各種組成の溶接鋼管（外径２４〜３６イン
チ）に、第２表に示す焼入れ温度に高周波過熱して曲げ
加工を施し、直ちに水冷して焼入れし、次いで、焼戻し
処理を施して高張力ベンド管を得た。曲げ半径は（３〜
５）×外径である。

得られたベンド管については、それぞれ引張試験、水素
′誘起側れ試験および硫化物応力腐食割れ試験を行った
。これらの結果を第２表に合わせて示す引張試験は、それぞれのベンド管から引張試験片（７１
５７Ｍ　４３７０に準じる）を採取しミ降伏強度（Ｙ　
Ｓ）と引張強さ（ＴＳ）を求めた。水素誘起割れ試験は
、試験片を溶液中に９６時間浸漬し、割れ発生の有無を
調べた。溶液のｐＨは、４．８〜５．４（ＢＰ条件）と
３．０〜４．０（Ｎ　Ａ　ＣＥ条件）とした。硫化物応
力腐食割れ試験は、溶液中で試験片に［８０％ＸＳＭＹ
Ｓ。

の応力をかけた状態で７２０時間浸漬し、破断の有無を
調べた。

第２表から明らかなように、本発明の製造方法で得られ
たＮα４〜９のベンド管は、強度が高く、水素誘起割れ
および硫化物応力腐食割れが発生していない。これに対
してＣ含有量が本発明で規定する範囲外であるＮｏ、　
１およびＮｏ、　２のベンド管、および成分組成は本発
明で規定する範囲内であるが、焼入れままのＮ０１３の
ベンド管には、水素誘起割れおよび硫化物応力腐食割れ
が発生しており、しかも、硫化物応力腐食割れは短時間
で発生している。

（発明の効果）実施例に示した如く、本発明の製造方法により得られた
ベンド管は、強度が高く、且つ、優れた耐水素誘起割れ
性および耐硫化物応力腐食割れ性を有している。

Claims

【特許請求の範囲】

重量％で、Ｃ：０．０１〜０．０６％、Ｓｉ：０．５０
％以下、Ｍｎ：１．００〜２．００％、Ｃｕ：０．２５
〜１．５０％、Ｎｉ：０．１０〜１．５０％、Ｃｒ：０
．５０％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｎ：０．０１％
以下、Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｂ：０．００２％
以下を含み、更に、Ｎｂ：０．００２〜０．０５０％、
Ｖ：０．０１〜０．１０％およびＴｉ：０．００５〜０
．０３０％のうちの１種又は２種以上とＣａ：０．００
１．０．００５％およびＴｅ：０．００１〜０．０１０
％のうちの１種を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純
物からなり、不純物としてのＰおよびＳの含有量を、そ
れぞれＰ：０．０２０％以下、Ｓ：０．００２％以下と
した成分組成を有する鋼管を、９００〜１，０５０℃の
温度範囲で加熱して曲げ加工を行った後に急冷する焼入
れ処理を施し、次いで、４５０〜６００℃の温度範囲で
焼戻し処理を施すことを特徴とする耐食性に優れた高張
力ベンド管の製造方法。