JPH0593243A - 炭酸ガスおよび硫化水素ガスに対する耐食性にすぐれたラインパイプ用鋼 - Google Patents

炭酸ガスおよび硫化水素ガスに対する耐食性にすぐれたラインパイプ用鋼

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JPH0593243A
JPH0593243A JP3187007A JP18700791A JPH0593243A JP H0593243 A JPH0593243 A JP H0593243A JP 3187007 A JP3187007 A JP 3187007A JP 18700791 A JP18700791 A JP 18700791A JP H0593243 A JPH0593243 A JP H0593243A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 必須成分として特定含有率のC、Si、M
n、P、S、Cr、Ni、Cu、Al およびCaと、
選択成分としてのTi、Nb、VおよびMoの1種また
は2種以上を含有しまたは含有せず、かつCu/Ni、
Pcm(%)およびACR値を特定した炭酸ガスおよび
硫化水素ガスに対する耐食性にすぐれたラインパイプ用
鋼。 【効果】 本発明にかかる鋼は、溶接性を損なうことな
く、炭酸ガスと硫化水素ガスが同時に混在する環境下で
も良好な耐食性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭酸ガスや硫化水素ガ
スに対する耐食性がすぐれ、同時に円周溶接性にすぐれ
たラインパイプ用鋼に関する。
【0002】
【従来の技術】炭酸ガスや硫化水素ガスを含有する天然
ガスや石油の輸送に用いられる鋼管の腐食は、前者につ
いては全面腐食および溶接部での局部腐食が問題にな
り、後者については硫化水素ガスに起因する水素誘起割
れ(Hydrogen Induced Cracking;以下HICと略す)
と呼ばれる割れが問題になっている。これらの問題に対
する対策として炭酸ガス腐食に対しては、特公昭59−
19179号公報、特公昭61−16418号公報、特
開昭57−5848号公報および特開昭58−1333
48号公報に開示されているように、Crをそれぞれ
1.0〜3.0%、0.5〜5.0%および1.0〜
5.0%含有させる方法、あるいはインヒビタ−の注入
と露点管理というランニングコストの高い方法がとられ
ている。また、少量のCuかNiを添加する方法もあ
る。
【0003】他方硫化水素ガスによるHIC対策として
は、特公昭60−35982号公報、特公昭61−55
570号公報、特公平1−21849号公報、特開昭6
2−211326号公報および特開昭63−13714
0号公報に開示されているように、基本添加元素として
Cuが含有されており、さらに必要に応じてNiおよび
Crを含有することが示されている。
【0004】しかし、パイプラインの実際の使用環境
は、炭酸ガスと硫化水素ガスが混在する場合が多い。し
かも両者が大量に含まれる場合もあり、さらに場所によ
っては環境ガス組成が経時的に少しづつ変化して、稼働
当初は炭酸ガス環境であってもその後次第に硫化水素ガ
スが混入するようになる場合も多い。このような環境で
使用すると、従来の炭酸ガスを対象にした鋼では耐HI
C性が不十分であり、また硫化水素ガスを対象にした鋼
では全面腐食および溶接部での耐局部腐食性に難点があ
った。以上のように、従来から硫化水素ガス腐食を対象
にした鋼、あるいは炭酸ガス腐食を対象にした鋼は使用
されているが、硫化水素ガスおよび炭酸ガスの両者に対
して満足すべき耐食性を有し、なおかつ、良好な溶接性
をそなえた鋼は未だ開発されていなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ラインパイ
プの基本特性として具備すべき溶接性を損なうことな
く、炭酸ガスと硫化水素ガスが混在する環境でも良好な
耐食性を有するラインパイプ用鋼を提供するためになさ
れたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、C:0.04
〜0.10%、Si:0.15〜0.50%、Mn:
0.80〜1.50%、P≦0.015%、S≦0.0
05%、Cr:0.30〜1.50%、Ni:0.05
〜0.20%、Cu:0.05〜0.25%、Al:
0.005〜0.050%、Ca:0.0020〜0.
0060%、かつCu/Ni=0.8〜3.0で、次式
で表されるACR値が1.0〜3.0であり、さらに次
式で表されるPcm(%)が0.19%以下であること
を特徴とする炭酸ガスおよび硫化水素ガスに対する耐食
性にすぐれたラインパイプ用鋼であり ACR=(%)Ca* /1.25(%)S, ただし (%)Ca* =(%)Ca−〔130(%)Ca+0.18〕×(%)O, Pcm(%)=(%)C+(%)Si/30+(%)Mn/20+(%)Cu /20+(%)Ni/60+(%)Cr/20 であり、また
【0007】C:0.04〜0.10%、Si:0.1
5〜0.50%、Mn:0.80〜1.50%、P≦
0.015%、S≦0.005%、Cr:0.30〜
1.50%、Ni:0.05〜0.20%、Cu:0.
05〜0.25%、Al:0.005〜0.050%、
Ca:0.0020〜0.0060%、かつCu/Ni
=0.8〜3.0で、次式で表されるACR値が1.0
〜3.0であり、さらにTi:0.010〜0.030
%、Nb:0.010〜0.050%、V:0.010
〜0.050%、およびMo:0.05〜0.15%の
うちの1種または2種以上を含有し、さらに次式で表さ
れるPcm(%)が0.19%以下であることを特徴と
する炭酸ガスおよび硫化水素ガスに対する耐食性にすぐ
れたラインパイプ用鋼である。 ACR=(%)Ca* /1.25(%)S 但し (%)Ca* =(%)Ca−〔130(%)Ca+0.18〕×(%)O Pcm(%)=(%)C+(%)Si/30+(%)Mn/20+(%)Cu/ 20+(%)Ni/60+(%)Cr/20+(%)V/10+(%)Mo/1 5 ここで、%はすべて重量%を示すものとする。
【0008】
【作用】本発明は、Cr、Cu、NiおよびCa、さら
にはTi、Nb、VおよびMo等のバランスのとれた添
加量と、溶接時の最高硬さを反映するPcm(%)との
適切なバランスを主眼とするラインパイプ用鋼である。
以下、化学組成および各特性値の限定理由についてのべ
る。
【0009】C:0.04%未満では必要な強度をえる
ために他の元素をPcm(%)が0.19%をこえる範
囲で添加する必要があり、良好な溶接性を確保できな
い。また、Cが0.10%をこえると本発明ではCrお
よびCuの添加を特徴としているため、Pcm(%)の
調整が困難となる。したがってCは0.04〜0.10
%の範囲に限定する。 Si:Siは、製鋼時の脱酸剤として必要であるが、
0.15%未満ではAlを多く添加する必要があり、さ
らに靱性の劣化をきたすことがあり、一方0.50%を
こえても同様に靱性の劣化をきたす。したがってSiは
0.15〜0.50%の範囲に限定する。 Mn:Mnは鋼に強度をあたえる有効な元素であるが、
0.80%未満では他の元素の添加量が多くなりすぎ、
溶接性が劣化する。また、1.5%をこえると低温変態
生成物が多くなり、HIC感受性が著しく増加する。し
たがってMnは0.80〜1.50%の範囲に限定す
る。
【0010】PおよびS:Pは偏析を通じて、またSは
非金属介在物を通じて耐HIC性および耐SSCC性を
劣化させる。したがってP≦0.015%、S≦0.0
05%に限定する。 Cr:炭酸ガス耐食性改善のため添加するが、0.30
%未満ではその効果が実質的になく、1.50%をこえ
ると炭酸ガス耐食性の改善が飽和するだけでなく、溶接
性が劣化する。したがってCrは0.30〜1.50%
の範囲に限定する。 Cu:耐HIC性の改善のために添加するが、0.05
%未満ではその効果が実質的にない。またCuはCrの
炭酸ガス耐食性の改善を阻害するため、0.25%以下
とした。したがってCuは0.05〜0.25%の範囲
に限定する。 Ni:NiはCrおよびCuほどではないが炭酸ガス耐
食性および耐HIC性の改善に関して有効であり、かつ
Cu添加による熱間加工性の劣化を防止し、さらには低
温靱性の改善にも有効である。0.05%未満では効果
がなく、0.20%をこえても効果は飽和し、逆にコス
ト高の原因となる。したがってNiは0.05〜0.2
0%の範囲に限定する。なお、Cu/Ni=0.8〜
3.0の範囲に限定したのはコスト高になることなくN
iの効果を発揮させるためである。
【0011】Al:Alは脱酸のため0.005%以上
添加するが、0.050%をこえると清浄度を損なう。
したがってAlは0.005〜0.050%の範囲に限
定する。 Ca:厳しい環境下で使用されるパイプラインの耐HI
C性の改善にはCu添加だけでは不十分で、Ca添加に
より硫黄(S)系介在物の形状制御をおこなうが、その
効果を得るためには0.0020%以上の添加が必要で
あり、他方、0.0060%以上の添加は逆に耐HIC
性が劣化する。したがってCaは0.0020〜0.0
060%の範囲に限定する。また、Caが適正範囲にあ
ってもSとの関連において適正添加量が存在し、その適
正添加量は次式で示されるACR値が1.0〜3.0の
範囲である。 ACR=(%)Ca* /1.25(%)S ただし (%)Ca* =(%)Ca−〔130(%)Ca+0.18〕×(%)O。 ここで用いているACR値は、添加されたCaがSと有
効に結合する割合を示しており、ACR=1.0は化学
量論的にSの全部を固定していることを示している。A
CR値が高くなればCaによる形状制御の信頼性は向上
するが、3.0をこえると、CaO系の介在物が多くな
り、かえって耐HIC性や耐SSCC性が劣化する。し
たがってACR値は1.0〜3.0の範囲に限定する。
【0012】Ti、Nb、VおよびMoは、HIC感受
性を高める偏析を助長することなく鋼の強度および靱性
を向上させる効果を有しているため、Ti:0.010
〜0.050%、Nb:0.010〜0.050%、
V:0.010〜0.050%、Mo:0.05〜0.
15の範囲で添加された1種または2種以上を要求に応
じて添加するが、その含有量がそれぞれの下限値未満で
はその効果が顕著にあらわれない。他方、上限値を越え
ると、効果が飽和するようになり、コスト的に不利にな
るだけでなく、VやMoはPcm値をいたずらに上昇さ
せる結果となる。したがって、Ti、Nb、VおよびM
oは前述の範囲に限定する。Pcm(%)が0.19%
をこえると、溶接金属中拡散性水素量の多いセルロ−ズ
系被覆ア−ク溶接棒での溶接のさい、熱影響部最高硬さ
(ヴィッカ−ス硬さ、荷重=10kg)が280をこえ
ることがあり、溶接水素割れやHIC感受性が増加す
る。したがってPcm(%)は0.19%以下に限定す
る。化学組成に対して以上のような限定を付すことによ
って、炭酸ガスおよび硫化水素ガスに対する耐食性を同
時に満足する、すぐれたラインパイプ用鋼をえることが
できる。
【0013】
【実施例】表1に示す化学組成をもつ鋼種について、引
張強さ特性、炭酸ガス耐食性および耐HIC性を調査し
た。ここで、鋼D以外については、通常の制御圧延方法
で厚さ12.7mmの熱延鋼板とし、えられた鋼材につ
いて引張強さ特性、炭酸ガス耐食性および耐HIC性を
調査した。表中、鋼種A〜Pは本発明にかかる鋼種であ
り、鋼種Q〜Tは比較例の鋼種を示す。また、鋼種Dに
ついてはビレット加工後、外径168.3mm、厚さ1
2.7mmの継目無鋼管を製造した。造管後、920℃
×10min水冷、630℃×15min焼戻しの熱処
理をほどこした。試験方法としては、炭酸ガス耐食性は
12mm厚−50mm幅−100mm長の寸法の試験片
を50℃、3.5%NaCl水溶液、1気圧飽和炭酸ガ
スの環境中に1m/secの流速を与え、30日間浸漬
した。また、HIC試験は12mm厚−50mm幅−1
00mm長の寸法の試験片を1気圧硫化水素ガスが飽和
した0.5%酢酸+5%NaCl水溶液中に96時間浸
漬し、その後超音波探傷によってHIC割れを検出し、
その結果を割れ面積率(%)で表示した。以上の試験結
果を表2にまとめて示した。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】表1、表2から明らかなように、本発明に
かかる鋼は良好な炭酸ガス耐食性、耐HIC性および溶
接性を示すことが分かる。
【0017】
【発明の効果】以上のように本発明にかかる鋼は、良好
な炭酸ガス耐食性、耐HIC性および溶接性を示し、炭
酸ガスと硫化水素ガスとを同時に含む過酷な環境下でも
十分使用でき、かつ廉価に製造できる鋼である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.04〜0.10%、Si:0.
    15〜0.50%、Mn:0.80〜1.50%、P≦
    0.015%、S≦0.005%、Cr:0.30〜
    1.50%、Ni:0.05〜0.20%、Cu:0.
    05〜0.25%、Al:0.005〜0.050%、
    Ca:0.0020〜0.0060%、かつCu/Ni
    =0.8〜3.0で、次式で表されるACR値が1.0
    〜3.0であり、さらに次式で表されるPcm(%)が
    0.19%以下であることを特徴とする炭酸ガスおよび
    硫化水素ガスに対する耐食性にすぐれたラインパイプ用
    鋼。 ACR=(%)Ca* /1.25(%)S, ただし (%)Ca* =(%)Ca−〔130(%)Ca+0.18〕×(%)O。 Pcm(%)=(%)C+(%)Si/30+(%)Mn/20+(%)Cu/ 20+(%)Ni/60+(%)Cr/20。
  2. 【請求項2】 C:0.04〜0.10%、Si:0.
    15〜0.50%、Mn:0.80〜1.50%、P≦
    0.015%、S≦0.005%、Cr:0.30〜
    1.50%、Ni:0.05〜0.20%、Cu:0.
    05〜0.25%、Al:0.005〜0.050%、
    Ca:0.0020〜0.0060%、かつCu/Ni
    =0.8〜3.0で、次式で表されるACR値が1.0
    〜3.0であり、さらにTi:0.010〜0.030
    %、Nb:0.010〜0.050%、V:0.010
    〜0.050%、およびMo:0.05〜0.15%の
    うちの1種または2種以上を含有し、さらに次式で表さ
    れるPcm(%)が0.19%以下であることを特徴と
    する炭酸ガスおよび硫化水素ガスに対する耐食性にすぐ
    れたラインパイプ用鋼。 ACR=(%)Ca* /1.25(%)S 但し (%)Ca* =(%)Ca−〔130(%)Ca+0.18〕×(%)O Pcm(%)=(%)C+(%)Si/30+(%)Mn/20+(%)Cu/ 20+(%)Ni/60+(%)Cr/20+(%)V/10+(%)Mo/1 5
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