JPS6396215A - 強靭鋼管の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、従来稠質鋼管と同等の高強度２よび高靭性
、さらに著しく低い靭性の異方性￥有し。

かつこれよりすぐれた耐食性を有し、一方従来田延コ鉤
管との比較においては、これよりすぐれた耐食性、並び
に一段とすぐれた強ぽＫよび靭性、さらに著しく小さい
靭性の異方性￥有する強靭鋼管の製造方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

一般に、油井管や油送管、さらに各種の機械構造用鋼管
として、藺質鋼管や圧延鋼管が用いられている。

従来、調質鋼管の製造方法としては、例えば、重置％で
（以下％は重置％を示す）、 （１）　　Ｃ：　０．２〜０．３％、 Ｓｉ：０．２〜０．６％、 Ｍｎ：　　０．８〜１．５％、 ｓｏ／！．Ａｌ：　０．０５％以下、 を含有し、さらに必要に応じて、 Ｃｒ：１％以下、 Ｍｏ　：　０．２％以下、 Ｖ：０．０６％以下、 Ｔｉ　：　０．１％以下、 のうちの１種または２種以上を含有し、残りがＦｅと不
可避不純物からなる組成を有する鋼片を、（２）　　第
１図に工程熱曲線図で示されるように、１２００〜１２
５０℃の範囲内の温度に加熱し、（３）　　ピアサ−、
マンドレルミル、およびレデューサを用いて穿孔と熱間
圧延を行なった後、空冷し、 （４）ついで、焼入れ＠関：９２０℃，焼戻し温度：６
００〜７００℃の条件で調質熱処理を施すことによって
、実質的に焼戻しマルテンサイトを主体とする組織を有
する調質鋼管を製造する以 上（１）〜（４）の基本工程から方法が知られ、また、
圧延鋼管の製造法としては、例えば、（１）’　　Ｃ：
　０．２〜０．５５％、Ｓｉ：０．２〜０．６％、 Ｍｎ：１〜１．９％、 ！１Ｉｏ１．Ｍ：　０．０５％以下、 を含有し、さらに必要に応じて、 Ｖ：０．１％以下、 Ｎｂ　：　０．１％以下 のうちの１種以上を含有し、残りがＦｅと不可避不純物
からなる組成を有する鋼片を、 （２）′　同じく′＠２図に工程熱曲線図で示されるよ
づに、１２００〜１２５０℃の範囲内の温度に加熱し、
（３）′　　ピアサ−Ｒよびマンドレルミルを用い、穿
孔と熱間圧延を行なった後、通常はそのまま、場合によ
っては８００℃以上の温度でレデュサー圧延を行ない、 （４）′　必要に応じて空冷して、４ｏｏ℃以上の温度
まで冷却し、実質的にフェライトと、パーライトまたは
オーステナイトからなる組織とし。

（５）′　　引続いて少なくともＡＣＩ変態変態点１連
１（６）′　　レデューサを用い．ＺＯ％Ｉ２ｉ上の断
面減少率で縮径加工を行ない，以後空冷することによっ
て，実質的にフェライトとパーライトからなる組織？有
する圧延鋼管を製造する。

以上（１）′〜（６どの基本工程η為らなる方法が知ら
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

し〃為し，上記の（１）〜（４）の基本工程からなる方
法で製きされた稠質鋼管は，高強度および高靭性。

並びＣ：靭性の異方性が小さい特長をもつものの。

１Ｉｉｉｔ食性が必ずしも十分でなく．さらに砿質熱処
理？必要とするので，コスト高となるばて口ノでなく。

寸法種度の点で形状的制約を受けるものである。

また、上記の（１）′〜（６どの基本工程からなる方法
で製造された圧延鋼管は，１ｆＩｔｅ性が良好でなく１
強度および靭性も相対的に低く．りつ靭性の異方性が大
きい。このよう（二従来方法では１強度．靭性。

耐食性．および異方性のすべてを満足して具備する鋼管
を製きするのは困難であるのが現状である。

〔間萌点？解決するための手段〕

そこで１本発明者等は，上述のような観点から。

調質熱処理を必要とすることなく．ＩＩＥ柾ままで。

強度．靭性．および耐食性を有し．かつ耐食性の少い田
延Ｍ管１ｒ：製造すべく研究を行なった結果。

（ａｌ　　　Ｃ　　：　　０．２　〜０．５　　５　　
％。

ｓｉ：ｏ．ｏ　　１〜０．６％。

Ｍｎ　：　　０．　３　〜１．　８　％　。

ｓｏ／．ＡＪ：　　０６００５　〜０．０６％。

を含有し，さらに、必要に応じて。

Ｃｒ：０．２　〜１．５％。

Ｍｏ：０．２　〜　１％。

Ｖ：０．０１〜０．１５％。

Ｎｂ：０．０１　　〜０．１％。

Ｔｉ：０．０１〜０．　１％。

Ｂ：０．０００５〜０．００３％。

のうちの１種または２種以上を含有し．残りがＦｅと不
可避不純物からなる組成を有する鋼片を。

（ｂ）１ｇ３図に工程熱曲線図で示されるように、１０
５０〜１２５０℃の範囲内の温度に加熱し、（ｃｌ　　
ピアサ−およびマンドレルミルを用い、穿孔と８００℃
以上の仕上温度での熱間圧延を行なった後、 （ｄ）　　８００〜５００℃の温度範囲を２００℃／分
以上の冷却速度とする冷却条件で３５０℃以下の温度ま
で急冷して、実質的に５０容量％以上のマルテンサイト
と、残りが主としてベイナイトからなる組織を有するも
のとし、 ｔｅｌ　　ついで、実質的にオーステナイトの形成がな
いように、ＡＣＩ変態点〜（Ａｃ１変態点−２００℃）
の範囲内の温度に再加熱した後、 （ｆ）　　レデューサを用い、５％以上の断面減少率で
縮径加工を行ない、以後空冷する。

以上ｆａｌ〜（ｆ）の基本工程にて製造された圧延鋼管
は、実質的にマルテンサイトを主体とし、残りが王とし
てベイナイトからなる組織をもつようになり、かつ高強
度と高靭性を有し、耐食性にもすぐれ、さらに異方性の
著しく少ないものであるという知見を得たのであるう 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，以下に成分組成および製造条件￥を記の通りに限定
した理由を説明する。

Ａ．成分組成 ｔｅｌ　　Ｃ Ｃ成分には．鋼管の強度を同上させる作用があるが，そ
の含有はが０．２％未満では降伏応力で６０Ｋｑｆ／ｍ
ｊα上の高強度？確保することができず．一方その含有
量が０．５５％を越えると．マンドレル田延漫の急冷の
際に焼割れが生じるようになることから，その含有量￥
０．２〜０．５５％と定めた。

ｆｂｌ　　Ｓ　＋ Ｓｉ成分には，脱酸作用のほか．焼入れ性？向上させる
作用があるが，その含有量が０．０１％来滴では前記作
用に所望の効果が得られず，一方その含有はが０．６％
を越えると．結晶粒の微細比が妨げられ．？ｊ＆細均−
に分散していた炭化物が粗大化するようになって靭性お
よび耐食性が低下するよう（二なるばかりでなく，焼入
れ性にもよりー；脅の同上効果は見られないこと刀≧ら
，その含有１辻を０．０１〜０．６％と定めた。

ｆｃｌ　　　Ｍｎ Ｍｎ成分には、焼入れ性ｔ＠ｔさせ、もってマンドレル
ｌｌＥ延後の？＠却途中でマルテンサイトヲ析出し易く
する作中があるが、その含有［辻が０．３％未満では、
所望の焼入れ性を確保することができず。

一方その含有ｈｌが１．８％￥越えると、冷却速度のい
かんではマルテンサイトに比してベイナイトが生成し易
くなって個性が著しく劣化するようになることから、そ
の含有はを０．３〜１．８％と定めた。

ｆｄｌ　　Ｓｏｌ、ＡＩ Ｍ成分には、脱酸作用のほか、旧オーステナイト粒径を
微細「ヒする作用があるが、その含有量がＳｏ／！、＃
含有はで０．００５％未満では前記作用に所望の効果が
得られず、その含有にが同じ（ｓｏＡ、Ｍで０．０６％
’Ｙ越えても前記作用により−０の回を効果は現われず
、その効果が飽和することから。

その含有量に、Ｓｏｌ、ＡＩで０．００５〜０．０６％
と定めた。

（ｅｌ　　Ｃｒ Ｃｒ成分には、焼入れ性および耐陰性を向上させる作用
があるので必要に応じて含有されるが、その含有量が０
．２％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
その含有量が１．５％？ｒ＃ｉｌ！えると。

焼入れ性が上がり過ぎて焼割れが生じるようになるほか
、耐食性および靭性が低下するようになることから、そ
の含有量を０．２〜１．５％と定めた。

（ｆｌ　　ＭｏおよびＶ これらの成分には、マンドレル田延漫の急冷においてマ
ルテンサイトを生成し易くすると共に。

ＡＣ１〜（ＡＣＩ−２００℃）の範囲内の温度への再υ
口熱時の強度低下を小さくシ、より高い温度での再加熱
？可能し、もってレデューチ王ｆを容易にする作用があ
るので、必要Ｃ二応じて含有されるが、その含有酸が、
それぞれＭｏ　：　０．２％未満およびＶ：０．０１％
未満では前記作中に所望の効果が得られず、一方その含
有量がそれぞれＭｏ　：　１％およびＶ：０．１５％に
越えると１強度は同上するものの。

靭性が低下するようになることη為ら、その含有量を、
それぞれＭｏ：０．２〜１９Ｓ、Ｖ　：　０．０１〜０
．１５％と定めたう （ｇｌ　　ＮｂおよびＴｉ これらの成分には、マンドレルモ延降のオーステナイト
粒径を微細にして、靭性を同上させると共に、焼割れを
防止する作用があるので、必要に応じて含有されるが、
その含有量がＮｂ：０．０１％未満、Ｓよび’ｒｉ：０
．０１％未満では＠記作中に所望の効果が得られず、一
方その含有量が、Ｎｂ１ｍあっては０．１％’に越えて
も、その作用が飽和し、またＴｉにあっては０．１％＆
越えると靭性が低下するようになること刀１ら、その含
有量を、それぞれＮｂ：０．０１〜０．１　％、　Ｔｉ
　：０．０１〜０．１％と定めた。

ｈｌ　　Ｂ Ｓ成分には、マンドレル田延後の？＠却途中でのフェラ
イトの生成を抑制し、マルテンサイト組織？得やすくす
る作中があるので、必要に応じて含有されるが、その含
有量が０．０００５％未満では前記作中に所望の効果が
得られず、一方その含有量が０．００３％Ｙ越えると靭
性が低下するようになること力１ら、その含有量Ｙ０．
０００５〜０．００３ぢと定めた。

（ｉ）　　不可避不純物 不可避不純物として、Ｎ、Ｐ、ｇよびＳ成分の含有は避
けられないが、Ｎ成分については、鋼塊の割れ防止およ
びＳ成分による焼入れ性確保のために０．０６％以下と
するのが望ましく、またＳ成分は、偏析バンドの防止お
よび靭性向上の点から。

０．０２５％α下、望ましくは０．０１５％以下とする
のがよく、さらにＳ成分は、圧延方角方向の靭性向上の
点から、０．０１％以下、望ましくは０．００５％以下
とするのがよい。

Ｂ、製造条件 ｌａｌ　　加熱ｒ！Ａ闇 この加熱は、鋼片を中心部まで均一に加熱して。

ミクロ倒析などを除去した状態で６次工程の穿孔および
圧延を行なわしめるために施されるものであり、その温
度が１０５０℃未満でも結晶粒の微細化による靭性向上
には有効であるが、変形抵抗が著しく上昇するよう（二
なるので望ましくなく。

一方その温度が１２５０℃を越えると、スケールの発生
が著しくなって１歩留低下３よび表面肌荒れをきたすよ
うになることから、加熱温度を１０５０〜１２５０℃と
定めた。

ｒｂ）　　仕上温度 加熱された鋼片はビアチー電：で穿孔され、さらに゛　
　　ゝ　　　　°マンドレルミルにてＦＦ［すれるが、
この場合の仕を温度は、ｆＥ延延後急冷処理によって所
定のミクロ組織を得るためには８００℃以ｔとしなけれ
ばならない。これが８００℃未満になると、ｌ：Ｅ延中
あるいは急冷中にフェライトが生成するよう（二なって
靭性が大幅に劣化するようになるからである。また、仕
上温度に上限値はないが、１１００℃？越えると、砥端
な粗粒となることから、８５０〜１０５０℃とするのが
望ましい。さら（二、マンドレルによるＩＥ延延率、こ
れが小さくても、その後の工程で結晶粒は微細（：なる
が、鋼管としての表面肌および暁割れ防止の点刀１らは
、七のモ延率を、断面減少率で３０％α上とするのが望
ましい。

ｔｅｌ　　急冷条件 十分な靭性を確保する目的で、フェライト＋パーライト
組織の生Ｋｗ避け、マルテンサイトとベイナイトからな
り、かつマルテンサイトが５０容駄％以上、好ましくは
９９％Ｌ］上を占める組織とするためには、８００〜５
００℃の温間範囲を２００℃は上の？＠却速速度急冷し
、かつオーステナイトを完全に変態させて前記のマルテ
ンサイトを主体とした組織とするため（二は３５０℃以
下の温度まで冷却する必要があり、この冷却条件のいず
れでも外れると、所望の上記組織が得られず。

高靭性の確保は不可能となるのである。

１ｄｌ　　再加熱温度 上記のように、従来のモ延鋼管の製造方法では。

少なくとも再加熱温変￥ＡＣ１変態点はｔ１通常はＡＣ
３変態点μ上；二してオーステナイトを生成させていた
が、これよＧ）低いＡＣ１変態点以下（ニしてＡｃ１変
態点−２００℃以との温度範囲内の再加熱温度としてオ
ーステナイトの形成がないものとすると。

急冷で得た組織（マルテンサイト：５０％以上）との組
合せで靭性が大幅（二回ｔし、さらＣ二圧延方向と直角
方向の靭性も著しく改善されるようじなるものであり、
したがって再加熱温度がＡＣ１変態点を越えると、オー
ステナイトが生成するようになって所望の靭性を確保す
ることができず、一方再加熱温度がＡＣ１変態点−２０
０℃未満では、マルテンサイトの分解が不十分で１次工
程のレデューサによる変形抵抗が著しく上件すると共（
二、変形能の劣化により圧延中に割れが発生するように
なることから、再び口熱温Ｋ　Ｙ　Ａｃ１変態点〜（Ａ
ｃ１変態点−２００℃）と定めたうなお、製品の冷間加
工性が重要なものについては、再η口熱時間を０．５〜
２時間とするのが望ましく、これによってマルテンサイ
トの分解全十分に行なうのがよい。

（ｅｌ　　レデューサによる断面減少率レデューサによ
る縮径加工を行なわない場合には、謔質鋼管と同様な組
織、並びに強度、ＩＸＩ性。

ｇよび耐食性？示すにすぎないが、レデューサによって
断面減少率で５％以上の縮径加工を行なうと、加工に伴
う変形・再結晶による結晶粒の微細ｆヒ、マルテンサイ
トの分解の促進、Ｈよび炭化物の微細分散ｆヒがは〃為
られるようになって、一段と。

耐食性が向上するようになるものであり、したがって断
面減少率で５％未満の縮径加工では所望の耐食性向上効
果が得られないことから、レデューナ；二よる断面減少
率を５％以上とした。なお、レデューサによる縮径加工
後の？＠囲は、空冷で所望の特性が得られるが１強制？
＠却を行なってもよく。

これによって若干の特性向ｔがあっても、特性が損なわ
れることはない。

〔実施例〕

つぎ：二、この発明の方法？実施例Ｃ：より具体的に説
明する。

通常の溶解法および鋳造法にて、それぞれ第１表に示さ
れる成分組成？有し、かつ直径：１８０■×長さ：２ｍ
の寸法にもった本発明鋼片Ａ−Ｍ。

および構成成分のうちのいずれたの成分含有ｈ（（第１
表に※印？付したもの）がこの発明の範囲７０≧ら外れ
た成分組成な有する比較鋼片Ｎ−８Ｙ調製し、ついでこ
れらの鋼片？用い、それぞれ第２表に示される条件で本
発明法１〜１９．比較法１〜１１．および従来法１．２
に実荒し、外径：１６０■×肉厚ニアｍの鋼管を製造し
た。

なお、比較法１〜６は、製造条件はこの発明の範囲内１
：あるが、鋼片として上記の比較鋼片Ｎ〜Ｓを用いた鴎
合を示し、比較法７〜１１は１本発明鋼片Ａ￥用い、製
造条件のうちのいずれかの条件（第２表に秦印を付した
もの）がこの発明の範囲から外れた場合？示し、また従
来法１は、第１図の工程熱曲線図にしたがって田７ＩＪ
Ｅ綱管を製造した鴫合を示し、さらに従来法２は同様に
＄２図の工程熱曲線図にしたがって脆質鋼管？製危した
場合？示すものである。

つぎに、この結果得られた各種の鋼管Ｌ：ついて。

ミクロ組織？観察すると共に、引張特性、並びにモ延方
向と直角方向の破面遷移温度を測定し、さらに１幅ニア
ｍ×厚さ：１ｍ×長さニア５ｍの寸法？荷し、かつ中心
部；二縦に２個の応力集中用キリ穴を設けた試験片？用
い、この試験片の中心部に１２０Ｋｇ／Ｍｊ以下の範囲
で変化させて、Ｈ２Ｓで飽和した０、５％酢酸水溶液中
に２００時間２漬の条件で腐食試ＳＷ行ない１割れの有
塀より限界応力値を求めた。これらの結果を第２表に示
した。

〔発明の効果〕

第２表に示される結果〃為ら１本発明法１〜１９で製造
された田延鋼管は、いずれも従来法１で製きされた田延
鋼管と同等のすぐれた耐食性を有し。

かつこれよりよりはるかにすぐれた強度および靭性を耳
し、さらに靭性の異方性が著しく少なく。

また従来法２で製造された調質鋼管との比較ミニにいて
は、これと同等ａ上の高強度、高靭性、および低異方性
を有し、−万態食性については、これより一段と丁ぐれ
たものになっている。このよう：二本発明法１〜１９で
裂きされた田価鋼管は、いずれも高強度および高靭性を
亙し、ｐつＩｌｊ′を食性にすぐれ、さらτ：異方性も
きわめて低いことが明らかである。

一方、比較法１〜１１で製きされた工部鋼管に見られる
ように、鋼片の成分組成および製ａ条件のうちの少なく
ともいずれかがこの発明の範囲から外れると１強度、靭
性、耐食性、Ｓよび異方性のうちの少なくともいずれ力
・の性質が劣ったものになり、これらの特性をすべて具
備した千延鋼管は得られないことが明らかである。

上述のように、この発明の方法によれば、調質熱処理？
必要とすることなく、千延ままで、高強度および高靭性
？有し、耐食性にすぐれ、刀１つモ延方回と直角方向の
特性上の異方性がきわめて少ない田延鋼管？製造するこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来田延鎖管の特命工程を示す熱曲線図、第２
図は従来調質鋼管の装造工程を示す熱曲線図、第３図は
この発明の田延ｗ４管の″ｇ！母工程？示す熱曲線図で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）Ｃ：０．２〜０．５５％、 Ｓｉ：０．０１〜０．６％、 Ｍｎ：０．３〜１．８％、 ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０．０６％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成（以
   上重量％）を有する鋼片を、 （ｂ）１０５０〜１２５０℃の範囲内の温度に加熱し、 （ｃ）ピアサーおよびマンドレルミルを用い、穿孔と８
   ００℃以上の仕上温度での熱間圧延を行なつた後、 （ｄ）８００℃〜５００℃の温度範囲を２００℃／分以
   上の冷却速度とする冷却条件で３５０℃以下の温度まで
   急冷して、実質的に５０容量％以上のマルテンサイトと
   、残りが主としてベイナイトからなる組織とし、 （ｅ）ついで、実質的にオーステナイトの形成がないＡ
   ｃ＿１変態点〜（Ａｃ＿１変態点−２００℃）の範囲内
   の温度に再加熱した後、 （ｆ）レデユーサを用い、５％以上の断面減少率で縮径
   加工を行ない、以後空冷することによつて、実質的にマ
   ルテンサイトを主体とし、残りが主としてベイナイトか
   らなる組織を有する圧延鋼管を製造する、 以上（ａ）〜（ｆ）の基本工程からなることを特徴とす
   る、圧延ままで、高強度と高靭性を有し、かつ耐食性に
   すぐれ、さらに靭性の異方性が著しく少ない強靭鋼管の
   製造方法。
2. （２）（ａ）Ｃ：０．２〜０．５５％、 Ｓｉ：０．０１〜０．６％、 Ｍｎ：０．３〜１．８％、 ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０．０６％、 を含有し、さらに、 Ｃｒ：０．２〜１．５％、 Ｍｏ：０．２〜１％、 Ｖ：０．０１〜０．１５％、 Ｎｂ：０．０１〜０．１％、 Ｔｉ：０．０１〜０．１％、 Ｂ：０．０００５〜０．００３％、 のうちの１種または２種以上を含有し、残りがＦｅと不
   可避不純物からなる組成（以上重量％）を有する鋼片を
   、 （ｂ）１０５０〜１２５０℃の範囲内の温度に加熱し、 （ｃ）ピアサーおよびマンドレルミルを用い、穿孔と８
   ００℃以上の仕上温度での熱間圧延を行なつた後、 （ｄ）８００〜５００℃の温度範囲を２００℃／分以上
   の冷却速度とする冷却条件で３５０℃以下の温度まで急
   冷して、実質的に５０容量％以上のマルテンサイトと、
   残りが主としてベイナイトからなる組織とし、 （ｅ）ついで、実質的にオーステナイトの形成がないＡ
   ｃ＿１変態点〜（Ａｃ＿１変態点−２００℃）の範囲内
   の温度に再加熱した後、 （ｆ）レデユーサを用い、５％以上の断面減少率で縮径
   加工を行ない、以後空冷することによつて、実質的にマ
   ルテンサイトを主体とし、残りが主としてベイナイトか
   らなる組織を有する圧延鋼管を製造する、 以上（ａ）〜（ｆ）の基本工程からなることを特徴とす
   る、圧延ままで、高強度と高靭性を有し、かつ耐食性に
   すぐれ、さらに靭性の異方性が著しく少ない強靭鋼管の
   製造方法。