JPS6199660A

JPS6199660A - ラインパイプ用高強度溶接鋼管

Info

Publication number: JPS6199660A
Application number: JP22183684A
Authority: JP
Inventors: Shiro Mukai; 向井　史朗; Akio Ikeda; 昭夫池田; Masakatsu Ueda; 昌克植田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-10-22
Filing date: 1984-10-22
Publication date: 1986-05-17

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、溶接ままで、特に湿潤な硫化水素をはじめ
、炭酸ガスや塩素イオンなどの腐食性成分を含有する石
油や天然ガスの輸送など（以下。

Ｈ，３−ｃ’ｏ２−　Ｃ１−環境という）にラインパイ
プとして使用した場合に、優れた耐食性、特に優れた耐
応力腐食割れ性を示す高強度溶接鋼管に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

一般に、上記のＨａＳ　−Ｃ０２−ＣＬ−環境にさらさ
れるラインパイプには、前記環境に対して優れた耐食性
を示す１例えばオーステナイト系ステンレス鋼板から製
造された溶接鋼管が使用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記のオーステナイト系ステンレス鋼製溶接鋼
管においては、溶接による製管に際して。

炭化物が粒界析出し、この炭化物は耐食性を著しく低下
さぎるものであるため５これを素地に固溶させて耐食性
の向上をはかる目的で前記溶接鋼管に対して溶体化処理
を行なう必要があり、この溶体化処理は不経済であるば
かりでなく、溶接鋼管の強度を低下させ、その強度は引
張り強さで３０に４ｔ／−以下に低下してしまうもので
あシ、シたがって高強度が要求されるラインパイプには
使用できないものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、溶接ま
まの状態で、高強度とすぐれた耐食性を有する溶接鋼管
を得べく研究を行なった結果１重量φで（以下チは重Ｒ
％を示す）。

Ｃ：０．０７チ以下、　　　Ｓｉ：１％以下。

Ｍｎ：２％以下、　　　　ｓｏｔ、Ａｔ　：　０．３％
以下。

Ｎｉ：　２７〜４０　％、　　　Ｃｒ：　１８〜２５％
。

Ｃｕ：０．３〜３チ。

ＭＯ：５％以下およびＷ：１０％以下のうちの１種また
は２種。

Ｔ１：１％以下およびＮｂ：１％以下のうちの１種また
は２種。

を含有し、さらに必要に応じて。

Ｎ：Ｏ０５〜０３％、希土類元素：Ｏ，００１〜０１％
。

Ｙ：０．００１〜０１％、　Ｍｇ：０．００１〜０．１
％。

Ｃａ：　０．００１〜ｏ、１　％、のうちの１種または２種以上を含有し、残りがＦｅとそ
の他の不可避不純物からなる組成を有し、かつ。

ｃｒ（１＋　１０Ｍｏ（％９＋５Ｗ（％）≧４０％、２
チ≦Ｍｏ（吻＋ｌ／２　Ｗ　（％）≦５チ。

Ｔｌ（＠／　Ｃ（％）≧５．　　Ｎｂ（％）／Ｃ（％：
≧５゜の組成条件を満足する熱延鋼板より製造した溶接
鋼管においては、熱延鋼板製造時の熱間加工によって降
伏点で６０　Ｋｓｉ　（４２，２ｋｇ／ｉｊ　）以上の
高強度が確保され、かつ溶接ままの状態で炭化物の粒、
　界析出がないので優れた耐食性、特にＨ２Ｓ　−ｃｏ
ｗ−Ｃｔ−環境下で優れた耐応力腐食割れ性を示し。

したがってこれらの特性が要求される石油や天然ガスな
どのラインパイプとして使用した場合に優ルた性能を長
期に亘って発揮するという知見を得たのである。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に溶接鋼管の成分組成範囲および組成条件を上
記の通りに限定した理由を説明する。

（ａ）　　ＣＣ成分の含有量が０．０７　％を越えると、後述のＴｉ
およびＮｂによる固定が不十分となって溶接時に炭化物
が粒界析出するようになり５粒界に応力腐食割れが生じ
やすくなることから、その含有量を０．０７％以下と定
めた。

（ｂ）　　５ｉＳｉ成分は脱酸成分として不可欠の成分であるが。

その含有量が１％を越えると熱間加工性が劣化するよう
になることから、その含有量を１％以下と定めた。

（ｃ）　　ＭｎＭｎ成分にはＳｉ成分と同様に脱酸作用がらり、２％ま
で含有させても特性に悪影響を及ぼさないことから、２
チまでの含有が許容される。

（ｄ）　　ＰＰ成分には、応力腐食割れに対する感受性を高める作用
があり、この作用は、その含有量が０．０３チを越える
と急激に現われるようになることから。

その含有量を０．０３　％以下と定めた。

（ｅ）　　ＳＳ成分には熱間加工性を劣化させる作用が１、この作用
は、その含有量がｏ、ｏ１％を越えると著しく現われる
ようになることから、その含有量を０．０１％以下と定
めた。

（ｒ）　　ｓｏｔ、　ＡｔＭ成分はＳｉおよびＭｎ成分と同様に脱酸作用をもつの
で必要な成分であるが、その含有量がｓｏｔ、　Ａｌ４
で０３チを越えると特性く悪影響を及ぼすようになるこ
とから、その含有量をｓｏｔ、　ＡＥで０．３％以下と
定めた。

（ｇ）　　ＮｉＮ１成分には耐食性、特に耐応力腐食割れ性を向上させ
る作用があるが、その含有量が２７％未満では所望の債
れた耐応力腐食割れ性を確保することができず、一方４
０％を越えて含有させても耐応力腐食割れ性にさらに一
段の向上効果が現われず、経済性を考慮して、その含有
量を２７〜４０チと定めた。

（ｂ）　　ＣｒＣｒ成分には、Ｎ１．並びに後述のＭｏおよびＷ成分と
の共存において、耐食性を著しく向上させる作用がある
が、その含有３Ｈ，が１８％未満では所望の優れた耐食
性を確保することができないので、１８−以上の含有が
必要であるが、２５％を越えて含有させてもより一層の
向上効果は現われず、したがって経済性をも考慮して、
その含有量を１８〜２５チと定めた。

（ｉ）　　ＭｏおよびＷ上記のように、これらの成分には、　ＮｉおよびＣｒと
の共存において耐食性を向上させる作用があるが、それ
ぞれＭｏ：５％：ｌ’−”よびＷ：　１０％を越えて含
有させても、環境温度が１５０℃以下のＨ２Ｓ　−ＣＯ
２−ｃｔ−環境下では、さらに一段の向上効果が現われ
ないことから、経済性を考慮して、その含有量を、それ
ぞれＭｏ：５％以下、Ｗ：１０％以下と定めた。

また、ＭＯとＷの含有量に関して、条件式：Ｍｏ（％）
＋　１／２　Ｗ　（％）で規定するのは、ＷがＭＯに対
し原子量が約２倍で、効果の点では約１／２で均等とな
るという理由によるもので、この値が２％未満では特に
上記の１５０℃以下のＨ２Ｓ　−Ｃｏｗ　−ＣＬ−環境
下で所望の耐食性を確保することができず、一方この直
が５％を越えるものとしても上記の通り実質的ｉｔ不必
要な童のＭＯおよびＷの含有となり、経済的でなく、シ
たがってＭｏ（％）　＋　１／２　Ｗ（５）の値を２〜
５％と定めたのである。

（ｊ）　　ＣｕＣｕ成分は耐食性を向上させる作用があるが、その含有
量が０．３％未満では所望の耐食性を確保することがで
きず、一方３チを越えて含有させると。

熱間加工性が劣化するようＫなることから、その含有量
を０．３〜３％と定めた。

（ｋ）　　ＴｉおよびＮｂこれらの成分には、Ｃ成分を固定して製管時の溶接に際
して溶接部に耐食性劣化の原因となる炭化物が粒界析出
するのを防止する作用があるが。

その含有量がそれぞれＴｌ：１％およびＮｂ：１％を越
えてもより一層の向上効果が現われないことから、経済
性を考慮して、その含有量を、それぞれＴＬ：　１％以
下、Ｎｂ：１％以下と定めた。

また、上記の通りＴ１およびＮｂ成分にはＣ成分を固定
して炭化物の粒界析出を抑制する作用があるが、それぞ
れＴ１（＠　／　Ｃ（％）およびＮｂ（％）／　Ｃ（％
）の１直が５未満では、相対的にＣ成分に対するＴ１お
よびＮｂ成分の含有量が少なすぎて炭化物の析出を完全
に防止することができないことから、それぞれＴ１（＠
／Ｃ＠）およびＮｂ（％）　／　Ｃ（％）の値を５以上
と定めた。

Ｎ成分には１組織を改善し、かつ素地に固溶して、これ
を強化する作用があるので、特により一層の高強度が要
求される場合に必要に応じて含有されるが、その含有量
が０．０５％未満では所望の強度向上効果が得られず、
一方０．３　％を越えて含有させると熱間加工性が劣化
するようになることから、その含有量を０．０５〜０．
３チと定めた。

（ｄ　　希土類元素、Ｙ、Ｍｇ、およびＣａこれらの成
分には、熱間加工性を改善する作用があるので、特に厳
しい条件下で熱間加工を行なう必要がある。場合に、必
要に応じて含有されるが。

その含有量が、それぞれ希土類元素：Ｏ，００１％未満
、Ｙ：Ｏ，ＯＯ１％未満、　Ｍｇ：　０．００１チ未満
。

お：びＣａ：Ｏ，００１％未満では熱間加工性に所望の
向上効果が得られず、〒方、その含有量が、それぞれ希
土類元素：０．１％、Ｙ：Ｏ，１％、　Ｍｇ：０．１％
、およびＣａ：Ｏ，１％を越えると、熱間加工性に劣化
傾向が現われるようになることから、その含有量を、そ
れぞれ希土類元素：０．００１〜０．１％、Ｙ：０．０
０１〜０．１％、　Ｍｇ：　０．００１〜０．１％。

およびＣａ：Ｏ，００１〜０１％と定めた。

（ｎ）　　Ｃｒ（％）＋　ｌ　０Ｍ０（％）＋　５　Ｗ
（％）Ｎｉ、並びにＣｒ、　Ｍｏ、およびＷの含有量を
種々変化させたＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系　Ｎ１−Ｃｒ−Ｗ系
、およびＮ１−Ｃｒ　−Ｍｏ　−Ｗ系の鋼を溶製し、鋳
造し、鍛伸し。

熱間圧延して板厚ニアｊＬＩｌの熱延鋼板とし、ついで
この熱延鋼板に、溶接鋼管製造時の冷間加工１例えばＵ
−０フオーミングを考慮して２０チの加工率で冷間圧延
を施し、この冷延鋼板より圧延方向と直角に厚さ：２馴
×幅：１Ｏ１ｌｌｌＸ長さニア５Ｂの寸法をもった試験
片を切出し、この試験片について、４点曲げ冶具を用い
、０．２％耐力に相当する引張応力を付加した状態で、
１０気圧のＨ２ＳおよびＩＯ気圧の”０２−Ｃｆｈｓお
よびＣＯ２を飽和させた２０％ＮａＣＬ溶液（Ｗ　ｆ７
ａ　：　１５０　℃）中に１０００時間浸漬の応力腐食
割れ試験を行ない、試験後、前記試験片における割れ発
生の有無を観察し、この観察結果にもとづき、発明者等
が独自に設定した条件式：Ｃｒ（％）−１−１０Ｍ０（
％）−１−５Ｗ（％）とＮｉ含有量との関係を、　ｃｒ
（％）＋ｌ　ｏＭｏ（％）＋５　Ｗ（％）を横軸にとり
。

一方Ｎｉ（％９を縦軸にとりゾロットしたところ、　Ｎ
ｉ（％）≧２７　％、　ｃｒ（％Ｄ＋　ｌ　ＯＭｏ（％
）＋　５　Ｗ（％）≧４０％の範囲で所望の優れた耐応
力腐食割れ性を示したのである。これらの結果にもとづ
き、　Ｎｉの含有量の下限値を２７　％　、　Ｃｒ（％
）＋　１０Ｍ０（％９＋５　Ｗ（％）の含有量の下限値
を４０％と定めたのである。

なお、この発明の溶接鋼管において、不可避不純物とし
て、Ｂ　、　Ｓｎ、　Ｐｂ、およびＺｎをそれぞれ０．
１チ以下の範囲で含有しても、特性に悪影響を及ぼすこ
とはないので、前記上限値までの含有は許容されるもの
である。

〔実施例〕

つぎに、この発明の溶接鋼管を実施例により具体的に説
明する。

それぞれ第１表に示される成分組成をもった啓鋼を通常
の溶解法にて調製した後、７００１１１Ｘ２５０鵡の偏
平インゴットに鋳造し、ついで加工開始温度：１２８０
℃で鍛造および鍛伸加工を施して板厚：２０ｆＬｌの板
材とし、引続いて熱間圧延開始温度ニア００℃にて熱間
圧延を施して板厚：６．１鵡の熱延鋼板とし、さらに、
この熱延鋼板より通常のＵ−０７オーミング製管法を用
いて、外径：４０６朋×内径：３９４鵡×長さ：　６０
００朋の寸法をもった本発明溶接鋼管１−２７および従
来溶接鋼管（オー？テナイト系ステンレス鋼製）をそれ
ぞれ製造した。

ついで、この結果得られた本発明溶接鋼管１〜２７およ
び従来溶接鋼管から引張試験用および応力腐食割れ試験
用の試験片を切出し、それぞれ試験を行なった。なお、
応力腐食割れ試験は上記の条件と同一の条件で行ない５
割れ発生の有無を観察した。これらの結果を第２表に示
した。

また、第２表には、本発明溶接鋼管１〜２７について１
組成条件値と、炭化物の粒界析出の有無についての観察
結果も示した。

Ｃ発明の効果〕第２表に示される結果から５本発明溶接鋼管１〜２７は
、いずれも引張り強さで７５ゆ／−以上の高強度を有し
、かつ溶接ままの状態で、炭化物の粒界析出がないので
、溶体化処理を必要とすることなく、優れた耐応力腐食
割れ性を示すのに対、　　して、従来溶接鋼管は、溶接
ままの状態で比較的高強度を有するものの、炭化物が粒
界析出しているため、この炭化物が原因で耐応力腐食割
れ性の劣ったものになっていることが明らかである。

上述のように、この発明の溶接鋼管は、溶接ままの状態
で、高強度を有すると共に、特に厳しい条件であるＨ２
Ｓ　−Ｃ０２−ＣＬ−環境下で優れた耐食性を示すので
、これらの特性が要求される石油や天然ガスなどのライ
ンパイプとして用いた場合に著しく長期に亘って優れた
性能を発揮するのである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃ：０．０７％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２
％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．３％以下、Ｎ
ｉ：２７〜４０％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｃｕ：０．３
〜３％、Ｍｏ：５％以下およびＷ：１０％以下のうちの１種また
は２種、Ｔｉ：１％以下およびＮｂ：１％以下のうちの１種また
は２種、を含有し、残りがＦｅとその他の不可避不純物からなる
組成（以上重量％）を有し、かつ、Ｃｒ（％）＋１０Ｍｏ（％）＋５Ｗ（％）≧４０％、２
％≦Ｍｏ（％）＋１／２Ｗ（％）≦５％、Ｔｉ（％）／
Ｃ（％）≧５、Ｎｂ（％）／Ｃ（％）≧５、の組成条件
を満足することを特徴とする溶接ままで優れた耐食性を
示すラインパイプ用高強度溶接鋼管。
（２）Ｃ：０．０７％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２
％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．３％以下、Ｎｉ：２７〜４
０％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｃｕ：０．３〜３％、Ｍｏ：５％以下およびＷ：１０％以下のうちの１種また
は２種、Ｔｉ：１％以下およびＮｂ：１％以下のうちの１種また
は２種、を含有し、さらに、Ｎ：０．０５〜０．３％、を含有し、残りがＦｅとその他の不可避不純物からなる
組成（以上重量％）を有し、かつ、Ｃｒ（％）＋１０Ｍｏ（％）＋５Ｗ（％）≧４０％、２
％≦Ｍｏ（％）＋１／２Ｗ（％）≦５％、Ｔｉ（％）／
Ｃ（％）≧５、Ｎｂ（％）／Ｃ（％）≧５、の組成条件
を満足することを特徴とする溶接ままで優れた耐食性を
示すラインパイプ用高強度溶接鋼管。
（３）Ｃ：０．０７％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２
％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．３％以下、Ｎｉ：２７〜４
０％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｃｕ：０．３〜３％、Ｍｏ：５％以下およびＷ：１０％以下のうちの１種また
は２種、Ｔｉ：１％以下およびＮｂ：１％以下のうちの１種また
は２種、を含有し、さらに、希土類元素：０．００１〜０．１％、Ｙ：０．００１〜
０．１％、Ｍｇ：０．００１〜０．１％、およびＣａ：
０．００１〜０．１％のうちの１種または２種以上、を含有し、残りがＦｅとその他の不可避不純物からなる
組成（以上重量％）を有し、かつ、Ｃｒ（％）＋１０Ｍｏ（％）＋５Ｗ（％）≧４０％、２
％≦Ｍｏ（％）＋１／２Ｗ（％）≦５％、Ｔｉ（％）／
Ｃ（％）≧５、Ｎｂ（％）／Ｃ（％）≧５、の組成条件
を満足することを特徴とする溶接ままで優れた耐食性を
示すラインパイプ用高強度溶接鋼管。
（４）Ｃ：０．０７％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２
％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．３％以下、Ｎｉ：２７〜４
０％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｃｕ：０．３〜３％、Ｍｏ：５％以下およびＷ：１０％以下のうちの１種また
は２種、Ｔｉ：１％以下およびＮｂ：１％以下のうちの１種また
は２種、を含有し、さらに、Ｎ：０．０５〜０．３％と、希土類元素：０．００１〜０．１％、Ｙ：０．００１〜
０．１％、Ｍｇ：０．００１〜０．１％、およびＣａ：
０．００１〜０．１％のうちの１種または２種以上、を含有し、残りがＦｅとその他の不可避不純物からなる
組成（以上重量％）を有し、かつ、Ｃｒ（％）＋１０Ｍｏ（％）＋５Ｗ（％）≧４０％、２
％≦Ｍｏ（％）＋１／２Ｗ（％）≦５％、Ｔｉ（％）／
Ｃ（％）≧５、Ｎｂ（％）／Ｃ％≧５、の組成条件を満
足することを特徴とする溶接ままで優れた耐食性を示す
ラインパイプ用高強度溶接鋼管。