JP2004149821A - 溶接熱影響部の低温靭性に優れたクラッド鋼板用母材および該クラッド鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＨＡＺ部での低温靱性に優れたクラッド鋼板を得る。
【解決手段】Ｃ：０．０５〜０．１０％、Ｓｉ：０．１０〜０．３０％、Ｍｎ：１．３０〜１．６０、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ｎｉ：０．１０〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．００５〜０．０３０％、Ｍｏ：０．０５％〜０．３０％、Ｖ：０．０１５％〜０．０４０％、Ｎｂ：０．０１５〜０．０４０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０２０％、Ａｌ：０．０１５〜０．０５０％、Ｃａ：０．００１０〜０．００４０％、Ｎ：０．００３０〜０．０１０％を含有し、望ましくは、Ｔｉ／Ｎを１．０〜３．５としたクラッド鋼用母材。
【効果】熱影響部における低温靭性が大きく改善される。追加熱処理が不要で製造コスト抑制に繋がる。ＨＡＺ硬度が抑制され、溶接時の低温割れ感受性を低減する。
【選択図】 図３
【解決手段】Ｃ：０．０５〜０．１０％、Ｓｉ：０．１０〜０．３０％、Ｍｎ：１．３０〜１．６０、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ｎｉ：０．１０〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．００５〜０．０３０％、Ｍｏ：０．０５％〜０．３０％、Ｖ：０．０１５％〜０．０４０％、Ｎｂ：０．０１５〜０．０４０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０２０％、Ａｌ：０．０１５〜０．０５０％、Ｃａ：０．００１０〜０．００４０％、Ｎ：０．００３０〜０．０１０％を含有し、望ましくは、Ｔｉ／Ｎを１．０〜３．５としたクラッド鋼用母材。
【効果】熱影響部における低温靭性が大きく改善される。追加熱処理が不要で製造コスト抑制に繋がる。ＨＡＺ硬度が抑制され、溶接時の低温割れ感受性を低減する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、天然ガスのパイプラインなどに使用され、焼き入れ焼き戻し処理（以下調質という）によって製造されるクラッド鋼板の母材及び該クラッド鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
クラッド鋼板は、合わせ材によって用途が異なり、製造方法も異なる。従来、天然ガスのパイプラインなどに使用されるクラッド鋼板の母材には、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎを主成分にして、Ｎｂ、Ｖ、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｏの添加、またはＴｉ、Ｂ等の合金成分を微量添加して構成されているＡＰＩ Ｘ６５相当材が用いられている。この鋼は所定の焼き入れ焼き戻し（調質）、又は転炉による制御圧延（ＴＭＣＰ）などにより製造されている。しかもクラッド鋼管として製作する場合には、パイプの表裏それぞれに１パスの高能率溶接が施工される。一般に、多層盛り溶接では母材及び溶接金属の境界、母材熱影響部は次パスの熱影響で細粒化されるが、１パス溶接では母材及び溶接金属の境界、母材熱影響部の結晶粒は粗大化したままとなり、靭性の低下につながる。しかし、近年はユーザーの仕様が厳しく、パイプラインの緊急停止時にはパイプの各部位が−４０℃にさらされるため脆性破壊の危険性が指摘される。このため、母材及び溶接金属の境界、母材熱影響部（ＨＡＺ）における衝撃値はｖＥ−４０℃で３５（Ｊ）以上の要求が一般的になりつつある。しかも母材においても脆性破壊停止温度を確認するためのＤＷＴＴ試験：Ｄｒｏｐ Ｗｅｉｇｈｔ Ｔｅａｒ Ｔｅｓｔ（落重引き裂き試験）が要求され、−２０℃前後の試験で１００％靭性破面の確保等、仕様がより厳しくなっている。しかし、従来の調質材ではこの要求に応じるのは非常に難しく、特に１パス溶接による母材及び溶接金属の境界、母材熱影響部における衝撃値ではｖＥ−２０℃で３５（Ｊ）以上、また、母材のＤＷＴＴ試験でも−１０℃前後の温度で１００％靭性破面を得ることが精一杯であった。また、従来の材料は中心部偏析も多く、衝撃値の低下にもつながっていた。
【０００３】
従来、上記ＨＡＺにおける靱性を改善する種々の方法が提案されており、例えば、先行特許の特公昭５５−２６１６４号（特許文献１）ではＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、ＡｌにＴｉ、Ｎ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂを添加させ微細なＴｉＮを鋼中に析出させることによって、ＨＡＺのオーステナイト粒を小さくして靭性を向上させている。
さらに、その工程は１２５０〜１４００℃に加熱後、圧下又は１１５０℃以下の温度に再加熱する方法が示されている。
また、特開２００１−２２６７３９号公報（特許文献２）は高温に長時間さらされた時のオーステナイト粒粗大化を介在物粒子数などのコントロールにより抑制しＨＡＺ靭性改善を図る方法が示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭５５−２６１６４号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】
特開２００１−２２６７３９号公報（第３頁段落００１１、００１２等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特公昭５５−２６１６４号公報に開示された方法においては、母材で、ｖＥ０℃で２０ｋｇ・ｍ、ＦＡＴＴが−５０℃程度、ＨＡＺでは多層盛り溶接のｖＥ０℃で２０ｋｇ・ｍである。しかし、ＴｉＮはＨＡＺのうち最高到達温度が１４００℃を超える溶接金属との境界（溶接ボンド部という）近傍でほとんど固溶してしまうので、この母材成分系では靭性向上効果が低下してしまうという問題がある。
特開２００１−２２６７３９号公報に開示された方法は多層盛り溶接であり、ＨＡＺの靭性はｖＥ−４０℃で１００〜２００（Ｊ）である。しかし、これらの微小介在物制御は一般の製鋼工程ではコントロールが難しく特に電気炉での溶解ではコストの増加に繋がる。
特公昭５５−２６２６４号公報で開示された方法では、１１５０℃以下の温度に再加熱するという追加工程が増えるためコストの増加に繋がるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、低温靭性を要求される母材及び１パス溶接による熱影響部においても、優れた低温靭性を有するクラッド鋼板用の母材および該クラッド鋼板の製造方法を提供することを目的とする。該母材は、好適には５０ｍｍ以下である。
本発明では、通常の調質処理により、１パス溶接後の母材と溶接部の境界、熱影響部と母材の低温靱性の確保という要求を満足する必要があり、合金元素の複合添加により以下の性能を満足するクラッド鋼板を提供することを目的としている。
【０００７】
第１に、従来の強度を維持しつつ、母材の低温靭性を改善するため結晶粒度を平均結晶サイズで１０〜１２程度の超細粒化を図ること。なお、結晶粒度番号は、ＪＩＳＧ０５５１、ＩＳＯ６４３に指標が示されている。
【０００８】
第２に、母材と溶接部の境界、母材の熱影響部の低温靱性改善として結晶粒度の細粒化と粗大化抑制を図ること。
【０００９】
第３に、母材と熱影響部にマルテンサイト組織を生成させずＨＡＺの硬さをＨＶ２５０以下にすること。
【００１０】
第４に鋼中の中心部偏析を低減すること。
【００１１】
第５にオーステナイト化温度域を幅広く取り、クラッド材（合わせ材）の鋼種を多鋼種の組み合わせで製造できること。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記課題を解決するため本発明の溶接熱影響部の低温靭性に優れたクラッド鋼板用母材のうち請求項１記載の発明は、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．１０％、Ｓｉ：０．１０〜０．３０％、Ｍｎ：１．３０〜１．６０、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ｎｉ：０．１０〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．００５〜０．０３０％、Ｍｏ：０．０５％〜０．３０％、Ｖ：０．０１５％〜０．０４０％、Ｎｂ：０．０１５〜０．０４０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０２０％、Ａｌ：０．０１５〜０．０５０％、Ｃａ：０．００１０〜０．００４０％、Ｎ：０．００３０〜０．０１０％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の溶接熱影響部の低温靭性に優れたクラッド鋼板用母材の発明は、請求項１記載の発明において、前記Ｔｉ含有量と前記Ｎ含有量の比であるＴｉ／Ｎが１．０〜３．５の範囲内にあることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の溶接熱影響部の低温靭性に優れたクラッド鋼板用母材の発明は、請求項１または２に記載の発明において、クラッド鋼板調質後の結晶粒度番号が１０〜１２であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の溶接熱影響部の低温靭性に優れたクラッド鋼板の製造方法の発明は、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．１０％、Ｓｉ：０．１０〜０．３０％、Ｍｎ：１．３０〜１．６０、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ｎｉ：０．１０〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．００５〜０．０３０％、Ｍｏ：０．０５％〜０．３０％、Ｖ：０．０１５％〜０．０４０％、Ｎｂ：０．０１５〜０．０４０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０２０％、Ａｌ：０．０１５〜０．０５０％、Ｃａ：０．００１０〜０．００４０％、Ｎ：０．００３０〜０．０１０％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるクラッド鋼板用母材と合わせ材とをクラッド圧延した後、９００〜１１５０℃に加熱する溶体化処理を行い、その後、５５０〜６５０℃で焼き戻しを行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の溶接熱影響部の低温靭性に優れたクラッド鋼板の製造方法の発明は、請求項４記載の発明において、前記Ｔｉ含有量と前記Ｎ含有量の比であるＴｉ／Ｎが１．０〜３．５の範囲内にあることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、低温靱性を要求される母材および１パス溶接による熱影響部において、Ｎｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎ等を適正量添加して母材の結晶粒を超微細化するとともに、ＨＡＺ部での結晶粒度の粗大化を抑制して優れた高靱性を示す。以下本発明における成分の限定範囲について詳細に説明する。
【００１８】
Ｃ：０．０５〜０．１０％
Ｃは鋼の強度を向上させる有効な成分であり、０．０５％未満であると一般溶接用としては強度が得られないため０．０５％以上とする。一方、過剰の添加は鋼材の溶接性やＨＡＺ靭性等を著しく劣化させるため上限を０．１０％とする。なお、同様の理由で下限を０．０５％、上限を０．０８％とするのが望ましい。
【００１９】
Ｓｉ：０．１０〜０．３０％
Ｓｉは母材の強度確保、脱酸等に必要な成分であり、その効果を得るためには少なくとも０．１０％以上の添加が必要である。しかしながら過剰な添加はＨＡＺの硬化により靭性が低下するため上限を０．３０％とする。なお、同様の理由で下限を０．１３％、上限を０．２０％とするのが望ましい。
【００２０】
Ｍｎ：１．３０〜１．６０
Ｍｎは母材の強度及び靭性の確保に有効な成分として１．３０％以上の添加が必要であるが、溶接部の靭性、割れを考慮し上限値を１．６０％とする。なお、同様の理由で下限を１．４０％、上限を１．５５％とするのが望ましい。
【００２１】
Ｐ：０．０１５％以下
Ｐは含有量が少ないほど望ましいが、工業的に低減させるためにはコストが大きいことから０．０１５％を上限とする。
Ｓ：０．００２％以下
Ｓは含有量が少ないほど望ましく、多すぎると靭性を著しく低下させることから０．００２％を上限とする。
【００２２】
Ｎｉ：０．１０〜０．５０％
Ｎｉは母材の強度及び靭性を向上させるために有効であり、０．１０％以上を含有させる。０．１０％未満では、これら作用を充分に得られない。一方、製造コストを上昇させるため０．５０％を上限とする。なお、同様の理由で下限を０．２０％、上限を０．４０％とするのが望ましい。
【００２３】
Ｃｒ：０．０５％以下
Ｃｒは母材の強度及び靭性を向上させるが、過剰な添加はＨＡＺ部における靭性を低下させるため０．０５％以下とする。なお、同様の理由で上限を０．０３％とするのが望ましい。また、上記作用を充分に得るためには下限を０．０１％とするのが望ましい。
【００２４】
Ｃｕ：０．００５〜０．０３０％
Ｃｕは母材の強度を向上させる。この作用を充分に得るためには０．００５％以上の含有が必要である。一方、過剰な添加は溶接時の割れ感受性を高める。したがって上限を０．０３０％とする。なお、同様の理由で下限を０．０１％、上限を０．０２５％とするのが望ましい。
【００２５】
Ｍｏ：０．０５％〜０．３０％
Ｍｏは固溶化熱処理後の母材の強度と靭性を安定的に向上させる元素であるが、０．０５％未満ではその効果が得られないため０．０５％以上を含有させる。また、過剰な添加はＨＡＺ部の靭性を損なうため上限を０．３０％とする。なお、同様の理由で下限を０．０８％、上限を０．２０％とするのが望ましい。
【００２６】
Ｖ：０．０１５％〜０．０４０％
Ｖは鋼の強度を確保するために重要な元素であるが、０．０１５％未満では、その作用が充分に得られないため０．０１５％以上含有させる。また、多すぎると靭性値に悪影響を及ぼすことから上限を０．０４０％とする。
【００２７】
Ａｌ：０．０１５〜０．０５０％
Ａｌは、脱酸剤として有効な元素であり、また、ＡｌＮとして溶体化処理時のオーステナイト結晶粒度の粗大化を防止するが、０．０１５％未満ではその作用が充分に得られないため０．０１５％以上含有させる。しかし０．０５０％を超えて含有させる細粒化効果が低下し、靭性値も飽和する。しかも、０．０５％を超えるとＡｌＮが過剰に生成され鋼塊の表面庇の原因にもなることから上限を０．０５０％とする。なお、同様の理由で下限を０．０２５％、上限を０．０３５％とするのが望ましい。
【００２８】
Ｔｉ：０．００５〜０．０２０％
ＴｉはＮｂと同様に固溶化処理後の組織を微細化し、後述するＮと結合して結晶粒度の粗大化を抑制する効果がある。その添加量は０．００５％未満では効果が少ないため０．００５％以上含有させる。また、０．０２０％を超えると切り欠き効果により靭性が大きく劣化するので上限を０．０２０％とする。なお、同様の理由で下限を０．０１０％、上限を０．０１６％とするのが望ましい。
【００２９】
Ｎｂ：０．０１５〜０．０４０％
Ｎｂは鋼を溶体化温度に加熱時にオーステナイト粒の粗大化を防止すると共に細粒化の作用があり、Ｎｂ炭化物などを母材に微細に均一に分散し高温強度などを上昇する作用を有するが、０．０１５％未満ではその作用が充分に得られないため、０．０１５％以上含有させる。しかし０．０４０％を超えると鋼塊に表面庇が生じやすいため０．０４０％以下とする。なお、同様の理由で下限を０．０２５％、上限を０．０３５％とするのが望ましい。
【００３０】
Ｃａ：０．００１０〜０．００４０％
Ｃａは耐水素誘起割れ感受性を改善する効果がある他、Ｓなどと化合物をつくりＣａＳとして球状化し酸化物を形成するため衝撃値を向上させる。この効果としては０．００１０％以上が効果的である。しかし、０．００４０％を超えて含有させると鋼塊に表面庇が発生しやすい他、耐水素誘起割れ感受性が劣化したり、粗大介在物を生成するため上限を０．００４０％とする。なお、同様の理由で下限を０．００２０％、上限を０．００３０％とするのが望ましい。
【００３１】
Ｎ：０．００３０〜０．０１０％
ＮはＴｉＮとして析出する事でＨＡＺ靭性の向上に効果があるが、０．００３０未満では効果が薄れるため下限を０．００３０％とする。しかしながら０．００９％を超えると固溶Ｎが増大しＨＡＺ靭性の低下がおこる。Ｔｉの添加量と対応させＴｉＮの微細析出によるＨＡＺ靭性の向上を考えると０．０１０％を上限とする。
【００３２】
Ｔｉ／Ｎ：１．０〜３．５
Ｔｉ、Ｎは、上記のようにＴｉＮを生成してＨＡＺの靱性を改善するのに重要な元素であり、該効果を充分に発揮するためには両含有量の相関関係も重要となる。すなわち、Ｔｉ／Ｎが１．０未満であると結晶粒が粗大化し、靱性値が大きく低下する。またＴｉ／Ｎが３．５を超えると同様の理由により靭性値が低下する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明のクラッド鋼用母材は、前記した成分範囲に調整され、常法等により溶製することができる。該母材は、用途などにより合わせ材の材質が選定され、クラッド圧延によりクラッド鋼板とする。なお、天然ガスのパイプラインに使用されれる用途では、例えば合わせ材としてＡｌｌｏｙ８２５などの高合金を用いることができる。なお、クラッド鋼用母材は、５０ｍｍ厚以下であるのが望ましい。 また、該母材の厚さが２５ｍｍ以上の場合は１枚で圧延し、２５ｍｍ未満の場合は２枚を重ねて圧延することができる。
また、本発明ではクラッド圧延時の条件は特に限定されるものではなく、常法により行うことができる。
【００３４】
上記により得られたクラッド鋼板は、９００〜１１５０℃の範囲のオーステナイト化温度域に加熱する溶体化処理を行い、急冷して焼き入れする。その際の冷却方法としては、水冷、油冷（例えば冷却速度２００℃／分以上）により行うことができる。次いで、５５０〜６５０℃に加熱する焼き戻し処理を行う。焼き戻し時加熱時間としては０．５〜１．０時間を例示することができる。
上記一連の調質処理により、クラッド鋼板用母材の結晶粒度をＮｏ．１０〜１２に微細化することができる。
クラッド鋼板は、板状のままのほか、クラッド鋼管として使用されるものであってもよい。
上記クラッド鋼板では、溶接時に、それぞれ表裏１パスで溶接することができ、該１パス溶接によってもＨＡＺ部での微細な組織が維持され、良好な靱性が確保される。
【００３５】
【実施例】
以下に本発明の実施例を比較例と対比しつつ説明する。
表１に示す組成を有する供試材を真空誘導溶解炉により２５ｋｇ角形鋼塊に溶製し、２５ｍｍ厚さに圧延を行った。今回の試験では、クラッド鋼板調質を想定して圧延後２枚合わせて周溶接し、５０ｍｍ厚さで調質した。調質温度は９３０℃、９５０℃、９６０℃、９８０℃、１０４０℃及び１１４０℃の温度に変化させ、その後、水冷し、５８０℃で１．０時間加熱する焼き戻しを行った。
【００３６】
表２は９５０℃で調質（ＱＴ）した供試材の機械的性質を示したものである。本発明材は、結晶粒度が１０〜１２の範囲にあって超微細化されており、母材、ＨＡＺのいずれにおいても高靱性を示している。これに対し、比較材は、結晶粒度が１０未満であって充分な微細化がなされておらず、母材、ＨＡＺのいずれにおいても靱性は不十分である。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
また、発明材Ｎｏ．５と比較材Ｎｏ．１４（従来材に相当）に関し、試験温度を変化させて吸収エネルギーを測定し、その結果を図１に示した。発明材Ｎｏ．５は比較材Ｎｏ．１４に比べて優れた低温靭性を示している。
【００４０】
図２は発明材Ｎｏ．５及び比較材Ｎｏ．１４のγ化温度を９３０℃〜１１４０℃の範囲に変化させた時の母材の衝撃特性を示すものである。比較材Ｎｏ．１４は９５０〜９８０℃の温度で調質した場合、ｖＥ−８０℃で１１０〜１２０（Ｊ）、１０５０℃の温度で調質した場合、ｖＥ−４０℃で１００（Ｊ）程度である。これに比べて発明材Ｎｏ．５では、９３０〜９８０℃の温度で調質した場合、ｖＥ−８０℃で４００（Ｊ）以上の高靭性を示している。また、発明材は、１１４０℃の調質材（ＱＴ）でも衝撃値がｖＥ−４０℃が３００（Ｊ）以上の高靭性を示した。このように発明材は９３０〜１１４０℃の温度域でも安定した高靭性を得ることができたことにより、オーステナイト化温度域が広く設定できるため、合わせ材の鋼種も多鋼種の組み合わせが可能となる。
【００４１】
また、上記発明材および比較材に対し、溶接条件：１．２φの溶接棒をシールドガス（ＣＯ２）中で電流３００Ａ、電圧３３〜３４Ｖ、速度２７０ｍｍ／ｍｉｎ．の条件で１パス溶接試験を行った。該溶接においても１パス溶接後の母材と溶接部の境界、母材の熱影響部の衝撃特性においても従来材に比べて遙かに高い衝撃値を示すことが確認された。
図３は発明材Ｎｏ．５と比較材Ｎｏ．１４において９５０℃で調質した材料について、上記溶接試験を行った場合の母材と溶接部の境界，母材の熱影響部の衝撃特性を示したものである。
本発明材Ｎｏ．５は、上記領域において、ｖＥ−４０℃≧１５０（Ｊ）の高靭性を示している。一方、比較材Ｎｏ．１４は、母材と溶接部の境界付近は１００Ｊ未満となっている。
【００４２】
前記表２には溶接部の硬さを示したが、発明材の熱影響部の最高硬さがＨＶ２３０前後であり、比較材に比べて溶接後の硬さとしては低い値を示している。これはＦｕｓｉｏｎ Ｌｉｎｅ部（母材と溶接部の境界）からＨＡＺにかけて組織がベイナイトであり、硬化が少なくなっているためである。
【００４３】
さらに、図４は、発明材Ｎｏ．５と比較材Ｎｏ．１４に対する、母材の脆性破壊停止温度を確認するためのＤＷＴＴ試験：Ｄｒｏｐ Ｗｅｉｇｈｔ Ｔｅａｒ Ｔｅｓｔ（落重引き裂き試験）結果である。発明材は、−３０℃で１００％延性破面率を、また−４０℃でも７０％以上の延性破面率を呈しており、比較材と比較しても優れた低温靭性を示している。結晶粒度は表２に示したように、発明材では平均結晶粒度でＮｏ１０〜１２で比較材に比べて微細化されている。これは、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎ及びＮｉ等の合金元素が適正量バランスのとれた形で複合添加され、結晶粒度の微細化に大きく貢献したためである。さらには、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎ及びＮｉ等の他にＴｉとＮの適正添加量の複合効果によるもので、図５に示すようにＴｉとＮの添加時のバランスをＴｉ／Ｎで１．０〜３．５に調整して安定なＴｉＮを生成させた事によるものである。すなわち、Ｔｉ／Ｎの比を１．０〜３．５の範囲にすることによって、ＴｉＮの微細析出により熱影響部の結晶粒の成長を抑制しＨＡＺの靭性値が大きく改善されたことが明らかになっている。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．１０％、Ｓｉ：０．１０〜０．３０％、Ｍｎ：１．３０〜１．６０、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ｎｉ：０．１０〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．００５〜０．０３０％、Ｍｏ：０．０５％〜０．３０％、Ｖ：０．０１５％〜０．０４０％、Ｎｂ：０．０１５〜０．０４０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０２０％、Ａｌ：０．０１５〜０．０５０％、Ｃａ：０．００１０〜０．００４０％、Ｎ：０．００３０〜０．０１０％を含有し、望ましくは、Ｔｉ／Ｎを１．０〜３．５の範囲内にすることで、次のような効果が得られる。
【００４５】
すなわち、この発明による効果として、１パス溶接後の母材と溶接部の境界、母材の熱影響部において、従来材ＡＰＩＸ６５相当材に比べて溶接部及び母材の低温靭性を大きく改善できる。しかも脆性破壊停止温度を確認するためのＤＷＴＴ試験においても従来材では得られない低温度域でも高靭性破面率が得られ、クラッドパイプの信頼性を大きく向上させ、産業上きわめて有効である。また通常の焼入れ焼戻しにより製造され、追加熱処理を必要としないため工程短縮、製造コスト抑制に繋がる。また溶接ＨＡＺの硬度の抑制に繋がるため、溶接時の低温割れ感受性を低減させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明材Ｎｏ．５と比較材Ｎｏ．１４を９５０℃で調質した後の衝撃遷移曲線を示す図である。
【図２】図２は本発明材Ｎｏ．５と比較材Ｎｏ．１４のγ化温度を９３０〜１１４０℃の範囲で変化させたときの衝撃特性を示す図である。
【図３】図３は本発明材Ｎｏ．５と比較材Ｎｏ．１４の溶接ＨＡＺ部の衝撃特性を示す図である。
【図４】図４は本発明材Ｎｏ．５と比較材Ｎｏ．１４母材の脆性破壊停止温度を確認するためのＤＷＴＴ試験を行った試験結果を示す図である。
【図５】図５は本発明材の成分の特徴であるＴｉ／Ｎと低温靭性との関係を示す図である。
【発明の属する技術分野】
この発明は、天然ガスのパイプラインなどに使用され、焼き入れ焼き戻し処理（以下調質という）によって製造されるクラッド鋼板の母材及び該クラッド鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
クラッド鋼板は、合わせ材によって用途が異なり、製造方法も異なる。従来、天然ガスのパイプラインなどに使用されるクラッド鋼板の母材には、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎを主成分にして、Ｎｂ、Ｖ、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｏの添加、またはＴｉ、Ｂ等の合金成分を微量添加して構成されているＡＰＩ Ｘ６５相当材が用いられている。この鋼は所定の焼き入れ焼き戻し（調質）、又は転炉による制御圧延（ＴＭＣＰ）などにより製造されている。しかもクラッド鋼管として製作する場合には、パイプの表裏それぞれに１パスの高能率溶接が施工される。一般に、多層盛り溶接では母材及び溶接金属の境界、母材熱影響部は次パスの熱影響で細粒化されるが、１パス溶接では母材及び溶接金属の境界、母材熱影響部の結晶粒は粗大化したままとなり、靭性の低下につながる。しかし、近年はユーザーの仕様が厳しく、パイプラインの緊急停止時にはパイプの各部位が−４０℃にさらされるため脆性破壊の危険性が指摘される。このため、母材及び溶接金属の境界、母材熱影響部（ＨＡＺ）における衝撃値はｖＥ−４０℃で３５（Ｊ）以上の要求が一般的になりつつある。しかも母材においても脆性破壊停止温度を確認するためのＤＷＴＴ試験：Ｄｒｏｐ Ｗｅｉｇｈｔ Ｔｅａｒ Ｔｅｓｔ（落重引き裂き試験）が要求され、−２０℃前後の試験で１００％靭性破面の確保等、仕様がより厳しくなっている。しかし、従来の調質材ではこの要求に応じるのは非常に難しく、特に１パス溶接による母材及び溶接金属の境界、母材熱影響部における衝撃値ではｖＥ−２０℃で３５（Ｊ）以上、また、母材のＤＷＴＴ試験でも−１０℃前後の温度で１００％靭性破面を得ることが精一杯であった。また、従来の材料は中心部偏析も多く、衝撃値の低下にもつながっていた。
【０００３】
従来、上記ＨＡＺにおける靱性を改善する種々の方法が提案されており、例えば、先行特許の特公昭５５−２６１６４号（特許文献１）ではＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、ＡｌにＴｉ、Ｎ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂを添加させ微細なＴｉＮを鋼中に析出させることによって、ＨＡＺのオーステナイト粒を小さくして靭性を向上させている。
さらに、その工程は１２５０〜１４００℃に加熱後、圧下又は１１５０℃以下の温度に再加熱する方法が示されている。
また、特開２００１−２２６７３９号公報（特許文献２）は高温に長時間さらされた時のオーステナイト粒粗大化を介在物粒子数などのコントロールにより抑制しＨＡＺ靭性改善を図る方法が示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭５５−２６１６４号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】
特開２００１−２２６７３９号公報（第３頁段落００１１、００１２等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特公昭５５−２６１６４号公報に開示された方法においては、母材で、ｖＥ０℃で２０ｋｇ・ｍ、ＦＡＴＴが−５０℃程度、ＨＡＺでは多層盛り溶接のｖＥ０℃で２０ｋｇ・ｍである。しかし、ＴｉＮはＨＡＺのうち最高到達温度が１４００℃を超える溶接金属との境界（溶接ボンド部という）近傍でほとんど固溶してしまうので、この母材成分系では靭性向上効果が低下してしまうという問題がある。
特開２００１−２２６７３９号公報に開示された方法は多層盛り溶接であり、ＨＡＺの靭性はｖＥ−４０℃で１００〜２００（Ｊ）である。しかし、これらの微小介在物制御は一般の製鋼工程ではコントロールが難しく特に電気炉での溶解ではコストの増加に繋がる。
特公昭５５−２６２６４号公報で開示された方法では、１１５０℃以下の温度に再加熱するという追加工程が増えるためコストの増加に繋がるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、低温靭性を要求される母材及び１パス溶接による熱影響部においても、優れた低温靭性を有するクラッド鋼板用の母材および該クラッド鋼板の製造方法を提供することを目的とする。該母材は、好適には５０ｍｍ以下である。
本発明では、通常の調質処理により、１パス溶接後の母材と溶接部の境界、熱影響部と母材の低温靱性の確保という要求を満足する必要があり、合金元素の複合添加により以下の性能を満足するクラッド鋼板を提供することを目的としている。
【０００７】
第１に、従来の強度を維持しつつ、母材の低温靭性を改善するため結晶粒度を平均結晶サイズで１０〜１２程度の超細粒化を図ること。なお、結晶粒度番号は、ＪＩＳＧ０５５１、ＩＳＯ６４３に指標が示されている。
【０００８】
第２に、母材と溶接部の境界、母材の熱影響部の低温靱性改善として結晶粒度の細粒化と粗大化抑制を図ること。
【０００９】
第３に、母材と熱影響部にマルテンサイト組織を生成させずＨＡＺの硬さをＨＶ２５０以下にすること。
【００１０】
第４に鋼中の中心部偏析を低減すること。
【００１１】
第５にオーステナイト化温度域を幅広く取り、クラッド材（合わせ材）の鋼種を多鋼種の組み合わせで製造できること。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記課題を解決するため本発明の溶接熱影響部の低温靭性に優れたクラッド鋼板用母材のうち請求項１記載の発明は、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．１０％、Ｓｉ：０．１０〜０．３０％、Ｍｎ：１．３０〜１．６０、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ｎｉ：０．１０〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．００５〜０．０３０％、Ｍｏ：０．０５％〜０．３０％、Ｖ：０．０１５％〜０．０４０％、Ｎｂ：０．０１５〜０．０４０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０２０％、Ａｌ：０．０１５〜０．０５０％、Ｃａ：０．００１０〜０．００４０％、Ｎ：０．００３０〜０．０１０％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の溶接熱影響部の低温靭性に優れたクラッド鋼板用母材の発明は、請求項１記載の発明において、前記Ｔｉ含有量と前記Ｎ含有量の比であるＴｉ／Ｎが１．０〜３．５の範囲内にあることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の溶接熱影響部の低温靭性に優れたクラッド鋼板用母材の発明は、請求項１または２に記載の発明において、クラッド鋼板調質後の結晶粒度番号が１０〜１２であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の溶接熱影響部の低温靭性に優れたクラッド鋼板の製造方法の発明は、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．１０％、Ｓｉ：０．１０〜０．３０％、Ｍｎ：１．３０〜１．６０、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ｎｉ：０．１０〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．００５〜０．０３０％、Ｍｏ：０．０５％〜０．３０％、Ｖ：０．０１５％〜０．０４０％、Ｎｂ：０．０１５〜０．０４０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０２０％、Ａｌ：０．０１５〜０．０５０％、Ｃａ：０．００１０〜０．００４０％、Ｎ：０．００３０〜０．０１０％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるクラッド鋼板用母材と合わせ材とをクラッド圧延した後、９００〜１１５０℃に加熱する溶体化処理を行い、その後、５５０〜６５０℃で焼き戻しを行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の溶接熱影響部の低温靭性に優れたクラッド鋼板の製造方法の発明は、請求項４記載の発明において、前記Ｔｉ含有量と前記Ｎ含有量の比であるＴｉ／Ｎが１．０〜３．５の範囲内にあることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、低温靱性を要求される母材および１パス溶接による熱影響部において、Ｎｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎ等を適正量添加して母材の結晶粒を超微細化するとともに、ＨＡＺ部での結晶粒度の粗大化を抑制して優れた高靱性を示す。以下本発明における成分の限定範囲について詳細に説明する。
【００１８】
Ｃ：０．０５〜０．１０％
Ｃは鋼の強度を向上させる有効な成分であり、０．０５％未満であると一般溶接用としては強度が得られないため０．０５％以上とする。一方、過剰の添加は鋼材の溶接性やＨＡＺ靭性等を著しく劣化させるため上限を０．１０％とする。なお、同様の理由で下限を０．０５％、上限を０．０８％とするのが望ましい。
【００１９】
Ｓｉ：０．１０〜０．３０％
Ｓｉは母材の強度確保、脱酸等に必要な成分であり、その効果を得るためには少なくとも０．１０％以上の添加が必要である。しかしながら過剰な添加はＨＡＺの硬化により靭性が低下するため上限を０．３０％とする。なお、同様の理由で下限を０．１３％、上限を０．２０％とするのが望ましい。
【００２０】
Ｍｎ：１．３０〜１．６０
Ｍｎは母材の強度及び靭性の確保に有効な成分として１．３０％以上の添加が必要であるが、溶接部の靭性、割れを考慮し上限値を１．６０％とする。なお、同様の理由で下限を１．４０％、上限を１．５５％とするのが望ましい。
【００２１】
Ｐ：０．０１５％以下
Ｐは含有量が少ないほど望ましいが、工業的に低減させるためにはコストが大きいことから０．０１５％を上限とする。
Ｓ：０．００２％以下
Ｓは含有量が少ないほど望ましく、多すぎると靭性を著しく低下させることから０．００２％を上限とする。
【００２２】
Ｎｉ：０．１０〜０．５０％
Ｎｉは母材の強度及び靭性を向上させるために有効であり、０．１０％以上を含有させる。０．１０％未満では、これら作用を充分に得られない。一方、製造コストを上昇させるため０．５０％を上限とする。なお、同様の理由で下限を０．２０％、上限を０．４０％とするのが望ましい。
【００２３】
Ｃｒ：０．０５％以下
Ｃｒは母材の強度及び靭性を向上させるが、過剰な添加はＨＡＺ部における靭性を低下させるため０．０５％以下とする。なお、同様の理由で上限を０．０３％とするのが望ましい。また、上記作用を充分に得るためには下限を０．０１％とするのが望ましい。
【００２４】
Ｃｕ：０．００５〜０．０３０％
Ｃｕは母材の強度を向上させる。この作用を充分に得るためには０．００５％以上の含有が必要である。一方、過剰な添加は溶接時の割れ感受性を高める。したがって上限を０．０３０％とする。なお、同様の理由で下限を０．０１％、上限を０．０２５％とするのが望ましい。
【００２５】
Ｍｏ：０．０５％〜０．３０％
Ｍｏは固溶化熱処理後の母材の強度と靭性を安定的に向上させる元素であるが、０．０５％未満ではその効果が得られないため０．０５％以上を含有させる。また、過剰な添加はＨＡＺ部の靭性を損なうため上限を０．３０％とする。なお、同様の理由で下限を０．０８％、上限を０．２０％とするのが望ましい。
【００２６】
Ｖ：０．０１５％〜０．０４０％
Ｖは鋼の強度を確保するために重要な元素であるが、０．０１５％未満では、その作用が充分に得られないため０．０１５％以上含有させる。また、多すぎると靭性値に悪影響を及ぼすことから上限を０．０４０％とする。
【００２７】
Ａｌ：０．０１５〜０．０５０％
Ａｌは、脱酸剤として有効な元素であり、また、ＡｌＮとして溶体化処理時のオーステナイト結晶粒度の粗大化を防止するが、０．０１５％未満ではその作用が充分に得られないため０．０１５％以上含有させる。しかし０．０５０％を超えて含有させる細粒化効果が低下し、靭性値も飽和する。しかも、０．０５％を超えるとＡｌＮが過剰に生成され鋼塊の表面庇の原因にもなることから上限を０．０５０％とする。なお、同様の理由で下限を０．０２５％、上限を０．０３５％とするのが望ましい。
【００２８】
Ｔｉ：０．００５〜０．０２０％
ＴｉはＮｂと同様に固溶化処理後の組織を微細化し、後述するＮと結合して結晶粒度の粗大化を抑制する効果がある。その添加量は０．００５％未満では効果が少ないため０．００５％以上含有させる。また、０．０２０％を超えると切り欠き効果により靭性が大きく劣化するので上限を０．０２０％とする。なお、同様の理由で下限を０．０１０％、上限を０．０１６％とするのが望ましい。
【００２９】
Ｎｂ：０．０１５〜０．０４０％
Ｎｂは鋼を溶体化温度に加熱時にオーステナイト粒の粗大化を防止すると共に細粒化の作用があり、Ｎｂ炭化物などを母材に微細に均一に分散し高温強度などを上昇する作用を有するが、０．０１５％未満ではその作用が充分に得られないため、０．０１５％以上含有させる。しかし０．０４０％を超えると鋼塊に表面庇が生じやすいため０．０４０％以下とする。なお、同様の理由で下限を０．０２５％、上限を０．０３５％とするのが望ましい。
【００３０】
Ｃａ：０．００１０〜０．００４０％
Ｃａは耐水素誘起割れ感受性を改善する効果がある他、Ｓなどと化合物をつくりＣａＳとして球状化し酸化物を形成するため衝撃値を向上させる。この効果としては０．００１０％以上が効果的である。しかし、０．００４０％を超えて含有させると鋼塊に表面庇が発生しやすい他、耐水素誘起割れ感受性が劣化したり、粗大介在物を生成するため上限を０．００４０％とする。なお、同様の理由で下限を０．００２０％、上限を０．００３０％とするのが望ましい。
【００３１】
Ｎ：０．００３０〜０．０１０％
ＮはＴｉＮとして析出する事でＨＡＺ靭性の向上に効果があるが、０．００３０未満では効果が薄れるため下限を０．００３０％とする。しかしながら０．００９％を超えると固溶Ｎが増大しＨＡＺ靭性の低下がおこる。Ｔｉの添加量と対応させＴｉＮの微細析出によるＨＡＺ靭性の向上を考えると０．０１０％を上限とする。
【００３２】
Ｔｉ／Ｎ：１．０〜３．５
Ｔｉ、Ｎは、上記のようにＴｉＮを生成してＨＡＺの靱性を改善するのに重要な元素であり、該効果を充分に発揮するためには両含有量の相関関係も重要となる。すなわち、Ｔｉ／Ｎが１．０未満であると結晶粒が粗大化し、靱性値が大きく低下する。またＴｉ／Ｎが３．５を超えると同様の理由により靭性値が低下する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明のクラッド鋼用母材は、前記した成分範囲に調整され、常法等により溶製することができる。該母材は、用途などにより合わせ材の材質が選定され、クラッド圧延によりクラッド鋼板とする。なお、天然ガスのパイプラインに使用されれる用途では、例えば合わせ材としてＡｌｌｏｙ８２５などの高合金を用いることができる。なお、クラッド鋼用母材は、５０ｍｍ厚以下であるのが望ましい。 また、該母材の厚さが２５ｍｍ以上の場合は１枚で圧延し、２５ｍｍ未満の場合は２枚を重ねて圧延することができる。
また、本発明ではクラッド圧延時の条件は特に限定されるものではなく、常法により行うことができる。
【００３４】
上記により得られたクラッド鋼板は、９００〜１１５０℃の範囲のオーステナイト化温度域に加熱する溶体化処理を行い、急冷して焼き入れする。その際の冷却方法としては、水冷、油冷（例えば冷却速度２００℃／分以上）により行うことができる。次いで、５５０〜６５０℃に加熱する焼き戻し処理を行う。焼き戻し時加熱時間としては０．５〜１．０時間を例示することができる。
上記一連の調質処理により、クラッド鋼板用母材の結晶粒度をＮｏ．１０〜１２に微細化することができる。
クラッド鋼板は、板状のままのほか、クラッド鋼管として使用されるものであってもよい。
上記クラッド鋼板では、溶接時に、それぞれ表裏１パスで溶接することができ、該１パス溶接によってもＨＡＺ部での微細な組織が維持され、良好な靱性が確保される。
【００３５】
【実施例】
以下に本発明の実施例を比較例と対比しつつ説明する。
表１に示す組成を有する供試材を真空誘導溶解炉により２５ｋｇ角形鋼塊に溶製し、２５ｍｍ厚さに圧延を行った。今回の試験では、クラッド鋼板調質を想定して圧延後２枚合わせて周溶接し、５０ｍｍ厚さで調質した。調質温度は９３０℃、９５０℃、９６０℃、９８０℃、１０４０℃及び１１４０℃の温度に変化させ、その後、水冷し、５８０℃で１．０時間加熱する焼き戻しを行った。
【００３６】
表２は９５０℃で調質（ＱＴ）した供試材の機械的性質を示したものである。本発明材は、結晶粒度が１０〜１２の範囲にあって超微細化されており、母材、ＨＡＺのいずれにおいても高靱性を示している。これに対し、比較材は、結晶粒度が１０未満であって充分な微細化がなされておらず、母材、ＨＡＺのいずれにおいても靱性は不十分である。
【００３７】
【表１】
【表２】
また、発明材Ｎｏ．５と比較材Ｎｏ．１４（従来材に相当）に関し、試験温度を変化させて吸収エネルギーを測定し、その結果を図１に示した。発明材Ｎｏ．５は比較材Ｎｏ．１４に比べて優れた低温靭性を示している。
【００４０】
図２は発明材Ｎｏ．５及び比較材Ｎｏ．１４のγ化温度を９３０℃〜１１４０℃の範囲に変化させた時の母材の衝撃特性を示すものである。比較材Ｎｏ．１４は９５０〜９８０℃の温度で調質した場合、ｖＥ−８０℃で１１０〜１２０（Ｊ）、１０５０℃の温度で調質した場合、ｖＥ−４０℃で１００（Ｊ）程度である。これに比べて発明材Ｎｏ．５では、９３０〜９８０℃の温度で調質した場合、ｖＥ−８０℃で４００（Ｊ）以上の高靭性を示している。また、発明材は、１１４０℃の調質材（ＱＴ）でも衝撃値がｖＥ−４０℃が３００（Ｊ）以上の高靭性を示した。このように発明材は９３０〜１１４０℃の温度域でも安定した高靭性を得ることができたことにより、オーステナイト化温度域が広く設定できるため、合わせ材の鋼種も多鋼種の組み合わせが可能となる。
【００４１】
また、上記発明材および比較材に対し、溶接条件：１．２φの溶接棒をシールドガス（ＣＯ２）中で電流３００Ａ、電圧３３〜３４Ｖ、速度２７０ｍｍ／ｍｉｎ．の条件で１パス溶接試験を行った。該溶接においても１パス溶接後の母材と溶接部の境界、母材の熱影響部の衝撃特性においても従来材に比べて遙かに高い衝撃値を示すことが確認された。
図３は発明材Ｎｏ．５と比較材Ｎｏ．１４において９５０℃で調質した材料について、上記溶接試験を行った場合の母材と溶接部の境界，母材の熱影響部の衝撃特性を示したものである。
本発明材Ｎｏ．５は、上記領域において、ｖＥ−４０℃≧１５０（Ｊ）の高靭性を示している。一方、比較材Ｎｏ．１４は、母材と溶接部の境界付近は１００Ｊ未満となっている。
【００４２】
前記表２には溶接部の硬さを示したが、発明材の熱影響部の最高硬さがＨＶ２３０前後であり、比較材に比べて溶接後の硬さとしては低い値を示している。これはＦｕｓｉｏｎ Ｌｉｎｅ部（母材と溶接部の境界）からＨＡＺにかけて組織がベイナイトであり、硬化が少なくなっているためである。
【００４３】
さらに、図４は、発明材Ｎｏ．５と比較材Ｎｏ．１４に対する、母材の脆性破壊停止温度を確認するためのＤＷＴＴ試験：Ｄｒｏｐ Ｗｅｉｇｈｔ Ｔｅａｒ Ｔｅｓｔ（落重引き裂き試験）結果である。発明材は、−３０℃で１００％延性破面率を、また−４０℃でも７０％以上の延性破面率を呈しており、比較材と比較しても優れた低温靭性を示している。結晶粒度は表２に示したように、発明材では平均結晶粒度でＮｏ１０〜１２で比較材に比べて微細化されている。これは、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎ及びＮｉ等の合金元素が適正量バランスのとれた形で複合添加され、結晶粒度の微細化に大きく貢献したためである。さらには、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎ及びＮｉ等の他にＴｉとＮの適正添加量の複合効果によるもので、図５に示すようにＴｉとＮの添加時のバランスをＴｉ／Ｎで１．０〜３．５に調整して安定なＴｉＮを生成させた事によるものである。すなわち、Ｔｉ／Ｎの比を１．０〜３．５の範囲にすることによって、ＴｉＮの微細析出により熱影響部の結晶粒の成長を抑制しＨＡＺの靭性値が大きく改善されたことが明らかになっている。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．１０％、Ｓｉ：０．１０〜０．３０％、Ｍｎ：１．３０〜１．６０、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ｎｉ：０．１０〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．００５〜０．０３０％、Ｍｏ：０．０５％〜０．３０％、Ｖ：０．０１５％〜０．０４０％、Ｎｂ：０．０１５〜０．０４０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０２０％、Ａｌ：０．０１５〜０．０５０％、Ｃａ：０．００１０〜０．００４０％、Ｎ：０．００３０〜０．０１０％を含有し、望ましくは、Ｔｉ／Ｎを１．０〜３．５の範囲内にすることで、次のような効果が得られる。
【００４５】
すなわち、この発明による効果として、１パス溶接後の母材と溶接部の境界、母材の熱影響部において、従来材ＡＰＩＸ６５相当材に比べて溶接部及び母材の低温靭性を大きく改善できる。しかも脆性破壊停止温度を確認するためのＤＷＴＴ試験においても従来材では得られない低温度域でも高靭性破面率が得られ、クラッドパイプの信頼性を大きく向上させ、産業上きわめて有効である。また通常の焼入れ焼戻しにより製造され、追加熱処理を必要としないため工程短縮、製造コスト抑制に繋がる。また溶接ＨＡＺの硬度の抑制に繋がるため、溶接時の低温割れ感受性を低減させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明材Ｎｏ．５と比較材Ｎｏ．１４を９５０℃で調質した後の衝撃遷移曲線を示す図である。
【図２】図２は本発明材Ｎｏ．５と比較材Ｎｏ．１４のγ化温度を９３０〜１１４０℃の範囲で変化させたときの衝撃特性を示す図である。
【図３】図３は本発明材Ｎｏ．５と比較材Ｎｏ．１４の溶接ＨＡＺ部の衝撃特性を示す図である。
【図４】図４は本発明材Ｎｏ．５と比較材Ｎｏ．１４母材の脆性破壊停止温度を確認するためのＤＷＴＴ試験を行った試験結果を示す図である。
【図５】図５は本発明材の成分の特徴であるＴｉ／Ｎと低温靭性との関係を示す図である。
Claims (5)
- 質量％で、Ｃ：０．０５〜０．１０％、Ｓｉ：０．１０〜０．３０％、Ｍｎ：１．３０〜１．６０、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ｎｉ：０．１０〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．００５〜０．０３０％、Ｍｏ：０．０５％〜０．３０％、Ｖ：０．０１５％〜０．０４０％、Ｎｂ：０．０１５〜０．０４０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０２０％、Ａｌ：０．０１５〜０．０５０％、Ｃａ：０．００１０〜０．００４０％、Ｎ：０．００３０〜０．０１０％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする溶接熱影響部の低温靭性に優れたクラッド鋼板用母材。
- 前記Ｔｉ含有量と前記Ｎ含有量の比であるＴｉ／Ｎが１．０〜３．５の範囲内にあることを特徴とする請求項１記載の溶接熱影響部の低温靭性に優れたクラッド鋼板用母材。
- クラッド鋼板調質後の結晶粒度番号が１０〜１２であることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接熱影響部の低温靭性に優れたクラッド鋼板用母材。
- 質量％で、Ｃ：０．０５〜０．１０％、Ｓｉ：０．１０〜０．３０％、Ｍｎ：１．３０〜１．６０、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ｎｉ：０．１０〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．００５〜０．０３０％、Ｍｏ：０．０５％〜０．３０％、Ｖ：０．０１５％〜０．０４０％、Ｎｂ：０．０１５〜０．０４０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０２０％、Ａｌ：０．０１５〜０．０５０％、Ｃａ：０．００１０〜０．００４０％、Ｎ：０．００３０〜０．０１０％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるクラッド鋼板用母材と合わせ材とをクラッド圧延した後、９００〜１１５０℃に加熱する溶体化処理を行い、その後、５５０〜６５０℃で焼き戻しを行うことを特徴とする溶接熱影響部の低温靭性に優れたクラッド鋼板の製造方法。
- 前記Ｔｉ含有量と前記Ｎ含有量の比であるＴｉ／Ｎが１．０〜３．５の範囲内にあることを特徴とする請求項４記載の溶接熱影響部の低温靭性に優れたクラッド鋼板の製造方法。
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