JPS59150019A - 高靭性継目無鋼管の製造法 - Google Patents

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】 この発明は、ＡＰ工規格５ＬＸの５２〜７０７ラスの、
比較的強度が低く、かつ高靭性で良好な溶接性を備えた
継目無鋼管をコスト安く製造する方法に関するものであ
る。

従来、鋼板の高強度高靭性化対策としては、適当に合金
元素を含有させた素材を圧延後再加熱して焼入れ焼もど
しするか、或いは通常の熱間圧延後直接焼入れし、さら
に焼もどす調質処理と、低温圧延による組織の微細化並
びに圧延後さらに加速冷却を行い、より高強度高靭性鋼
板を得るいわゆる制御圧延、調整冷却法が一般に採用さ
れている。

しかし、マンイ・スマンプラグミル継目無鋼管製管方式
においては、製造設備の特徴から、低温圧延が困難なこ
とから、非調質銅鋼管の靭性確保がむずかしく、製管後
の焼入れ焼もどしによる靭性改善を行うのが普通であっ
た。

しかし、調質処理によって十分な高靭性を得るためには
、焼入組織のマルテンサイト化率　９０％以」二を確保
する必要があり、特に継目無鋼管においては、通常外面
からの焼入処理を施さざるを得す、特に内面で安定した
マルテンサイト組織を得るためには、多量の焼入れ元素
を含有させる必要があった。

特に寒冷地で使用されるＡＰＩ規格（アメリカ石油規格
）５ＬＸ−，５２〜７０クラスの比較的低強度で高靭性
を要求される継目無鋼管のラインパイプを製造する場合
には、調質処理を行うと靭性は確保されるものの強度が
高すぎ、また比較的高温で焼もどし、強度を低下させて
も現地での周継手溶接が小人熱であるため溶接施工時の
溶接割れ、および熱影響部の組織変化を少なくするため
には、予熱、後熱の工程が必要とされるとともに合金元
素の多量添加による製造コストの高騰等経済的で々いと
いう問題があった。

この発明の目的は、かかる問題の生しない高靭性継目無
鋼管の製造法を提供せんとするものである。

本発明者等は、この目的を達成すべく鋭意研究を重ねた
結果、Ｃ１および１釦を下はフェライト強化のため、　
Ｃｕ、　Ｎｉのうち１種または２種を含有させ、これに
Ｔ１およびＮｂの炭化物形成元素を添加し、初期オース
テナイト粒の微細化および冷却時の初析セメンタイトの
析出の遅延並びに炭化物を核とした微細フェライトの生
成を図ることにより、得られた微細フェライト　パーラ
イト組織を有する非調質継目無鋼管に焼入、焼もどし処
理を施すと微細フェライト組織の高靭性継目無鋼管が得
られることを知見したのである。

この発明の方法によれば、従来に比べ高靭性をもった継
目無鋼管が得られるばかりでなく、合金成分が少なくて
よいので周継手溶接部の硬化が少なく、かつ溶接性も良
好になシ、製造コストの低減が可能になった。

本発明の要旨とするところは、Ｃ：０．０２〜０１０係
（以下、成分割合を表わす係は重量係とする）、’Ｓｉ
：　０．０２〜０．５０％、Ｍｎ：０７ｏ〜１８０％を
含有し、かつ該ＣとＭｌｌの１０倍量の和ＣＣ（％）＋
１ＯＭｎ（％）〕が２０以下であるとともに、Ｃｕ：　
０．１０〜１．Ｏ０％、　Ｎｉ：　０．０５〜０．７０
％のうち１種以上を０．１５　＜Ｎｉ（％）＋Ｃｕ［％
）＜１．　ＯＯを満足させる値で含有し、さらにＴｉ：
０．０１０〜○ｏ５０係、　Ｎｂｉ　Ｏ，０２〜００７
０％のうち１種以上をも含有しく好ましくは、’ｒｉ／
ｃおよびＮｂ／Ｃが０．１０％以」二とする）、残部が
鉄および不可避的不純物元素からなる鋼を素材として、
７００℃以上で製管を終了し、冷却後さらにＡＣ３点以
上に再加熱し、３００℃以下まで冷却速度２０〜７０℃
／　ｓｅｃの範囲で強制冷却し、さらに５００℃〜Ａ　
Ｃ、変態点に加熱して焼もどし処理を行うことにより微
細フェライト組織を有する高靭性継目無鋼管を製造する
ことに特徴を有するものである。

本発明法に係わる鋼の各添加元素の添加量および製造条
件を前記のように限定した理由を以下に述べる。

Ｃは、鋼管の強度を増加させるが、０．１０％を越えて
含有させると、ベーナイトが析出するため０１０％以下
としだ。

このことがこの発明の最大特徴の１っである。

そして、フェライト組織を多く占有させるためにばＣ含
有量は低い程よいが、経済性を考慮して持株精錬（脱炭
処理）を必要としない○０２％未ｉＪを下限とした。

Ｍｎは、脱酸のためのみでなく強度保持」−において必
要な成分である。しかし、１８０％を越えると靭性、溶
接性に好ましくなく、特に焼入れによるベーナイト、マ
ルテンサイトを生成するためよ限を１．８０％とした。

Ｍｎの丁限は、脱酸とＳの固定１強度、靭性確保のため
に０７０％とした。

また、Ｃと１ｖｉｎの１０倍の和〔Ｃ（％）＋１０Ｍｎ
（％）〕の上限値を２０％以下としたのは、フェライト
の状態を保って、Ｃを固溶させ得る限度が２０％であり
、これを越えると、第１図に示すようにベーナイトを析
出して靭性を劣化させるためである。

Ｓｌは、脱酸および所望強度を得るために添加されるが
、０．０２　％未満では十分な脱酸が行われず、また０
５０％を越えると靭性が劣化するのでその含有量を０．
０２〜０５０裂とした。

ＣＵおよびＮｉには、フェライト基質を強化し、鋼管に
所望の強度を確保する作用がある。

特にこの発明の鋼管は、熱処理後に微細フェライト組織
を得るためにＣおよび１ｖｌｎ含有量を下げ、ベーナイ
トやマルテンサイトの生成を抑制しているので、これに
よる強度低下を補い１．かつ靭性を向上させる作用もあ
り、１種以上の添加が必要な元素である。

しかし、ＣＵの含有量がユ○Ｏ％をＮｉの含有量が０．
７０％、そしてその両者の合計が１．００を越えると焼
入れ時にベーナイト組織の析出が認められ鋼管の靭性の
劣化につながり、一方Ｃｕの含有量が０、１０％をＮ１
の含有量が○０５係を、それぞれの両者の合計が０．１
５％を下回ると所望の効果が得られなくなることから、
Ｃｕを０．１０〜１．００％。

Ｎ１を００５〜０７０％そしてその両者の和の値を０、
’１５〜１．００とした。

Ｔ１およびＮｂは、炭化物形成元素で焼入時の微細フェ
ライトの析出サイトを形成させ、鋼の強度および靭性を
付与するためには重要な役割をはだす元素であるが、そ
の量は、　Ｔｉは０．０１％Ｎｂ（は００２％未満では
効果がなく、即ち、Ｔｉ（％）／Ｃ（％）およびＮｂ（
％）／Ｃ（％）の値をそれぞれ０．１０以上とする必要
がち９、一方、Ｔ１の含有量が００５％を、ＮＩ）の含
有量がＯ，Ｏ’７％をそれぞれ越えた場合には、強度向
上効果やフェライト微細化効果が飽和してしまう上、ベ
ーナイトが析出しやすぐ靭性劣化を招くから、Ｔ１含有
量を０．０１〜００５％、Ｎｂ含有量を０．０２〜００
７％とそれぞれ限定した。

また、この発明で、継目無鋼管を７−０．’Ｏ℃以上で
製管を終了させるという意味は、製管の最終工程である
外径矯正機（サイザーミル）の出側温度を７００℃以上
とすることをさし、７００’Ｃ未満では製管終了前にフ
ェライトが析出し、矯正圧加による歪が生じ熱処理時に
細粒組織が得られず局部的に強度、靭性が大巾に低下す
る。

製管後の冷却は急冷放冷いずれでもよいが、冷却後ベー
ナイト組織が出ると再カロ熱時オーステナイト結晶粒が
大きく彦り製品の靭性が若干劣化するため３００℃以下
まで放冷して、フェライト、パーライト組織とすること
が望ましい。

圧延後の再加熱はオーステナイト化するためＡＣ３点以
上であればよいが高いとオーステナイトが粒大化するた
めＡｃ３＋’ｌ　ＯＯ℃程度にすること□が望ましい。

また、冷却速度は７０℃／ｓｅｅを越えるとベーナイト
が発生し、逆に２０℃／ｓｅｃ未満では結晶粒が犬きぐ
なり、所望の強度、靭性が得られないためである。

冷却停止の庶度域が３００℃を越えると残留オーステナ
イトからベーナイト変態をおこす。

焼もどしは、その温度がＡｃ１を越えると変態を生じ、
また５５０℃以下では靭性の改善が望めないのでＡＣ１
〜５５０℃の範囲とした。

ついでこの発明を実施例により比紋例と対比しながら説
明する。

第１表に示す成分組成の鋼を通常法でビレットとし次に
これらのビレットを１２００℃に加熱した後、マンネス
マンプラグミル方式の各製管工程を通し、８００〜７０
０℃で製管を終了し、該鋼管を２００℃以下に放冷した
後再加熱熱処理を行った。

第１表に示すＡ　、　Ｐの各種成分組成を有する継目無
鋼管を第２表の条件で熱処理を行った。

このようにして得られた各鋼管の引張状１験結果。

ンヤルピー衝撃試験結果および落雷試験結果をそれぞれ
第２表に併せて示した。

第２表に示された結果からも本発明法によって製造され
た鋼管は、イ夏れた靭性と高強度を有していることがわ
かり、Ｃ、ＭｎおよびＮ１が少ないことから、良好な溶
接性を示すことは当然であって、現に実際の溶接試、験
においても、溶接施工時の予熱、後熱を行わないのに熱
影響部の組織変化が少なく管周方向の破面遷移温度およ
び脆性伝播特性の改善がなされ、低温靭性を十分満足す
る結果が得られている。

これに対し、製造条件が本発明の範囲から外れた比較法
のベーナイト組織では、ンヤルピーの破面遷移温度およ
び靭性が本発明法より劣っていることが明らかである。

なお、第」。図は本発明法で製造した継目無鋼管１０の
顕微鏡組織図を示すものであり、第２図は比較法１４の
同様状態の顕微鏡組織図であるが、本発明法１０は微細
フェライトであるのに対し、比較法］４はベーナイト、
マルテンサイトであることがわかる。

上述のごとく、この発明は圧延のままでパーライト占有
面積率が１０％以下に形成したフェライトおよびパーラ
イト組織を有する継目無鋼管を焼入腕もどし熱処理を施
して組織を微細フェライトにすることにより、強度と低
温靭性を具備し、しかも溶接工程の簡略化、溶接性の向
」−、コスト低減などに極めて有効な技術である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明法の継目無鋼管の顕微鏡組織図の１例
であり、第２図は比較継目無鋼管の顕微鏡組織図である
。 出願人　　住友金属工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｃ：０．０２〜０１０％、 Ｓｉ：０．０２〜０５０楚、 Ｍｎ：０７０〜１８０楚 を含有するとともに、式、 Ｍｎ（％）＋１００（％）＜２０ を満足し、かつ、 Ｃｕ：　０．１０〜１．００％、 Ｎｉ：０．０５〜Ｏ，’７０％ のうぢの１種または２種を、式、 ０、１５　＜Ｎｉ（％）＋Ｃｕ（％）＜１．ｏ。 の範囲で含有し、さらに、 Ｔｉ：０．０１０〜Ｏ○５０％、 Ｎｂ：０．０２０〜００７０％ のうちの１種または２種をも含み、 Ｆｅおよび不可避不純物　残り、 から成る成分組成（以上重量％）の鋼を、マンネスマン
   プラグミル熱間継目無鋼管製管方式にて終了温度：’７
   ００’Ｃ以上で製管し、冷却した後、再度ＡＣ３点以上
   に加熱してから、３００℃場下の温度域にまで冷却速度
   、２０〜ｂ ついで、さらに５５０〜Ａｃ、変態点の温度域に加熱し
   て焼もどし処理を施すことを特徴とする、微細フェライ
   ト組織を有する高靭性継目無鋼管の製造法。