JP2005240051A

JP2005240051A - 溶接部の靭性に優れる耐サワー高強度電縫鋼管用熱延鋼板およびその製造方法

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Publication number: JP2005240051A
Application number: JP2004047162A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kobayashi; 崇小林; Hiroshi Nakada; 博士中田; Tsutomu Kami; 力上; Toru Inazumi; 透稲積; Shuji Kawamura; 修司川村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2024-02-24
Also published as: US7879287B2; EP1568792A1; RU2360013C2; KR20050086375A; EP1568792B1; US20050183798A1; CA2491307A1; KR100673425B1; CA2491307C; CN1661126A; JP4305216B2; CN100354436C; RU2005104964A

Abstract

【課題】高強度でかつ靭性および耐ＨＩＣ性に優れ、しかも溶接部の靭性にも優れる耐サワー高強度電縫鋼管用熱延鋼板およびその製造方法を提案する。
【解決手段】Ｃ：0.02〜0.06mass％、Si：0.05〜0.50mass％、Mn：0.5〜1.5mass％、Ｐ：0.010mass％以下、Ｓ：0.0010mass％以下、Al：0.01〜0.10mass％、Nb：0.01〜0.10mass％、Ti：0.001〜0.025mass％、Ca：0.001〜0.005mass％、Ｏ：0.003mass％以下、Ｎ：0.005mass％以下を含有し、Ｖ：0.01〜0.10mass％、Cu：0.01〜0.50mass％、Ni：0.01〜0.50mass％、Mo：0.01〜0.50mass％のうちから選んだ１種または２種以上を含有し、さらに、Ｃ，Si，Mn，Cu，Ni，MoおよびＶが、また、Ca，ＯおよびＳが、特定の関係を有して含有し、鋼組織におけるベイニティックフェライトが95vol％以上である高強度電縫鋼管用熱延鋼板。
【選択図】図２

Description

本発明は、石油あるいは天然ガス等の輸送に用いられるパイプライン用電縫鋼管の素材として好適な、溶接部の靭性に優れる耐サワー高強度電縫鋼管用熱延鋼板およびその製造方法に関するものである。

鋼管(パイプ)は、石油や天然ガスの採掘や輸送に必須の工業材料である。この中で、採掘した石油や天然ガスを油井やガス井のある生産地から需要地あるいは積出地まで大量輸送するためのパイプラインには、ＵＯＥ鋼管やＥＲＷ鋼管等の溶接鋼管が使用されることが多い。特に、最近では、パイプラインの輸送効率を向上するために、高圧輸送が行われており、それに耐え得る高強度の溶接鋼管が要求されている。

ＵＯＥ鋼管は、厚鋼板を素材として製造されるため、素材の高強度化や厚肉化が比較的容易であり、パイプライン用鋼管として広く用いられている。一方、ＥＲＷ鋼管は、熱延鋼板のような薄鋼板を電縫溶接して造管されるため、製造可能な寸法範囲は、比較的薄肉小径の領域に制限されているが、ＵＯＥ鋼管よりも生産性に優れ、安価であるという利点がある。そのため、ＵＯＥ鋼管およびＥＲＷ鋼管の双方が競合する寸法領域(例えば、肉厚12.7mm以上)では、ＵＯＥ鋼管からＥＲＷ鋼管への代替が進みつつある。

ところで、近年開発される油田あるいはガス田から採掘される石油あるいは天然ガス中には多量のＨ₂Ｓが含まれることが多く、これらの石油や天然ガスを輸送するパイプラインに使用される溶接鋼管は、いわゆるサワー環境下で使用されることになる。そのため、Ｈ₂Ｓに起因して起こる水素誘起割れ(ＨＩＣ)に対する耐性の向上が強く求められるようになってきた。

このような要求に応える高強度電縫鋼管の素材として、例えば、特許文献１には、Ｃ含有量が0.04〜0.18mass％の炭素鋼にTiを適正量添加することにより、鋼組織をほぼ均一なポリゴナルフェライトとした耐ＨＩＣ性に優れた高強度熱延鋼帯とその製造方法が開示されている。また、特許文献２には、Ｃ含有量が0.01〜0.12mass％の炭素鋼にTi，NbおよびCaを適正量添加し、熱間圧延時に所定の条件で圧延および冷却することにより、鋼組織をベイナイト単相とした耐水素誘起割れ性に優れた高強度鋼板の製造方法が提案されている。
特開平０７−０７０６９７号公報特開平０９−２９６２１６号公報

特許文献１に開示されている技術は、TiＣの析出を利用して、ポリゴナルフェライト単相組織の鋼板を得ている。鋼組織中に硬質な第二相が存在しない方が、ＨＩＣの起点の低減につながり、耐ＨＩＣ性の改善には有利であるからである。しかし、ポリゴナルフェライト単相組織の鋼は、靭性が大きく劣るという問題がある。近年開発される油田あるいはガス田は、高緯度の厳寒地に存在することが多く、このような地域に敷設されるパイプライン用の鋼管には、優れた低温靭性が不可欠である。したがって、特許文献１に提案された熱延鋼板は、パイプライン用電縫鋼管の素材として十分な靭性を有するものとは言えない。

一方、特許文献２に開示されている技術は、Caの添加量を最適化して非金属介在物の影響を無くすとともに、鋼板組織をベイナイト単相化することにより組織の不均一をなくし、水素誘起割れに対する割れ感受性を低減するものである。しかし、特許文献２に提案された製造方法は、(Ａr₃変態点＋100℃)以上の高温で熱間圧延を終了するもので、鋼板の高強度・高靭性化のために一般的に利用されている制御圧延とは相反する技術である。それ故、この技術によって得られる鋼板も、十分な靭性を具備するものではない。

電縫鋼管は、母材部であるパイプボディ部に加えて、溶接部であるパイプシーム部の靭性に優れていることが必要である。また、パイプラインに用いられる電縫鋼管は、パイプラインを敷設する現地で接続部を全周溶接するため、その溶接部の靭性にも優れていることが求められる。

本発明の目的は、高強度でかつ靭性および耐ＨＩＣ性に優れ、しかも溶接部の靭性にも優れる耐サワー高強度電縫鋼管用熱延鋼板およびその製造方法を提案することにある。

発明者らは、従来技術が抱える上記問題点を解決するために、鋼板の成分組成および組織が強度、靭性、耐ＨＩＣ性に及ぼす影響について鋭意研究を重ねた。その結果、成分組成と鋼板組織を所定の範囲に調整することにより、熱延鋼板とその溶接部における強度、靭性および耐ＨＩＣ性を大きく改善することができることを見出し、本発明を開発した。

すなわち、本発明は、Ｃ：0.02〜0.06mass％、Si：0.05〜0.50mass％、Mn：0.5〜1.5mass％、Ｐ：0.010mass％以下、Ｓ：0.0010mass％以下、Al：0.01〜0.10mass％、Nb：0.01〜0.10mass％、Ti：0.001〜0.025mass％、Ca：0.001〜0.005mass％、Ｏ：0.003mass％以下、Ｎ：0.005mass％以下を含有し、Ｖ：0.01〜0.10mass％、Cu：0.01〜0.50mass％、Ni：0.01〜0.50mass％、Mo：0.01〜0.50mass％のうちから選んだ１種または２種以上を含有し、そしてＣ，Si，Mn，Cu，Ni，MoおよびＶが、下記(1)式；
Ｐx＝[Ｃ]＋[Si]/30＋([Mn]＋[Cu])/20＋[Ni]/60＋[Mo]/7＋[Ｖ]/10≦0.17 …… (1)
但し、[Ｍ]は元素Ｍの含有量(mass％)
を満足するように含み、また、Ca，ＯおよびＳが、下記(2)式：
Ｐy＝{[Ca]−(130×[Ca]＋0.18)×[Ｏ]}/(1.25×[Ｓ])＝1.2〜3.6 …… (2)
但し、[Ｍ]は元素Ｍの含有量(mass％)
を満足するように含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、鋼組織におけるベイニティックフェライトが95vol％以上であることを特徴とする溶接部の靭性に優れる耐サワー高強度電縫鋼管用熱延鋼板である。

本発明の熱延鋼板は、上記成分組成に加えてさらに、Cr：0.1mass％未満、Ｂ：0.003mass％以下およびREM：0.005mass％以下のうちから選んだ１種または２種以上を含有すること、ただし、Ｃ，Si，Mn，Cu，Cr，Ni，Mo，ＶおよびＢは、下記(3)式；
Ｐx＝[Ｃ]＋[Si]/30＋([Mn]＋[Cu]＋[Cr])/20＋[Ni]/60＋[Mo]/7＋[Ｖ]/10＋[Ｂ]×5≦0.17 …… (3)
但し、[Ｍ]は元素Ｍの含有量(mass％)
を満足するよう含むこと、ができる。

また、本発明の熱延鋼板は、Nbの全含有量に対する鋼板中に析出したNbの質量比が30〜70％であることを特徴とする。

また、本発明は、上記成分組成を有する鋼スラブを1000〜1300℃に加熱し、仕上圧延終了温度を(Ａr₃変態点−50℃)以上とする熱間圧延を行った後、直ちに冷却を開始し、700℃以下の温度で巻き取り、その後、徐冷することを特徴とする溶接部の靭性に優れる耐サワー高強度電縫鋼管用熱延鋼板の製造方法を提案する。

本発明によれば、溶接部の靭性に優れる板厚12.7mm以上の耐サワー高強度電縫鋼管用熱延鋼板(鋼帯)を得ることができるので、ＡＰＩ規格５Ｌに規定されたＸ６０級以上の石油あるいは天然ガスのパイプライン用電縫鋼管の素材として好適に用いることができる。

本発明の熱延鋼板の成分組成を上記範囲に限定する理由について説明する。
Ｃ：0.02〜0.06mass％
Ｃは、鋼の高強度化に必須の元素である。所望の鋼板強度を得るためには0.02mass％以上含有することが必要である。ただし、Ｃの含有量が0.06mass％を超えると、鋼組織中にパーライト等の第二相が生成しやすくなり、鋼の靭性および耐ＨＩＣ性を劣化させる。そのため、Ｃの含有量は0.02〜0.06mass％の範囲に制限する。好ましくは、0.03〜0.05mass％の範囲である。

Si：0.05〜0.50mass％
Siは、鋼の脱酸剤として添加される元素であり、固溶強化によって鋼の強度を上昇させる作用もある。このような効果は、Si含有量が0.05mass％以上で発現する。一方、Siの含有量が0.50mass％を超えると、鋼の靭性が低下する。そのため、Siの含有量は0.05〜0.50mass％の範囲に限定する。好ましくは、0.10〜0.40mass％の範囲である。

Mn：0.5〜1.5mass％
Mnは、鋼の強度と靭性を向上する元素であり、0.5mass％以上を含有させる。しかし、過度のMnの含有は、鋼の耐ＨＩＣ性を大きく低下させるため、Mn含有量の上限は1.5mass％とする。好ましくは、0.8〜1.2mass％の範囲である。

Ｐ：0.010mass％以下
Ｐは、鋼中に不純物として存在する元素である。多量のＰは、鋼の靭性を低下させるとともに、偏析により鋼の耐ＨＩＣ性を低下させる。そのため、Ｐの含有量は0.010mass％以下に制限する。より好ましくは、0.008mass％以下である。

Ｓ：0.0010mass％以下
Ｓは、鋼中に不純物として存在する元素である。多量のＳは、鋼の靭性を低下させるとともに、MnＳの形成を通じて鋼の耐ＨＩＣ性を低下させる。そのため、Ｓの含有量は0.0010mass％以下に制限する。より好ましくは、0.0008mass％以下である。

Al：0.01〜0.10mass％
Alは、鋼の脱酸のために添加される元素である。Alの含有量が0.01mass％未満では十分な脱酸効果が得られない。また、Alの含有量が0.10mass％を超えると、前記脱酸効果は飽和すると共に、鋼の靭性が低下する。そのため、Alの含有量は0.01〜0.10mass％の範囲に制限する。好ましくは、0.02〜0.08mass％の範囲である。

Nb：0.01〜0.10mass％
Nbは、結晶粒を微細化し、鋼の高強度化、高靭性化に有効な元素である。このような効果を得るためには0.01mass％以上の含有が必要である。しかし、多量に含有しても効果が飽和する上、原料コストの上昇を招く。よって、Nbの含有量は0.01〜0.10mass％の範囲に限定する。好ましくは、0.02〜0.08mass％の範囲である。

Ti：0.001〜0.025mass％
Tiは、結晶粒を微細化し、鋼の高強度化、高靭性化に有効な元素である。このような効果を得るためには0.001mass％以上の含有が必要である。しかし、多量に含有すると、TiＣの析出により鋼の靭性に悪影響を与える。よって、Tiの含有量は0.001〜0.025mass％の範囲に限定する。好ましくは、0.005〜0.020mass％の範囲である。

Ca：0.001〜0.005mass％
Caは、鋼中の硫化物の形態を制御することにより、硫化物を無害化する作用を有する元素である。このような効果は、Ca含有量が0.001mass％以上で得られる。一方、Caの含有量が0.005mass％を超える場合は、Ca系介在物に起因する鋼の靭性や耐ＨＩＣ性の低下が起こる。そのため、Caの含有量は0.001〜0.005mass％の範囲に限定する。好ましくは、0.002〜0.004mass％の範囲である。

Ｏ：0.0030mass％以下、Ｎ：0.0050mass％以下
ＯおよびＮは、微量ながら鋼中に不可避的に含有される元素である。これらの元素は、介在物の形成を通じて鋼の靭性や耐ＨＩＣ性を低下させるので、それぞれの含有量は可能な限り少ない方が好ましい。しかし、含有量の過度の低減は、溶製コストの増大を招くので、ＯおよびＮの含有量は、それぞれ0.0030mass％以下および0.0050mass％以下に制限する。

本発明の熱延鋼板は、上記成分に加えて、Ｖ，Cu，NiおよびMoの中から選ばれる１種または２種以上を下記の組成範囲で含有する必要がある。
Ｖ：0.01〜0.10mass％
Ｖは、析出強化により鋼を高強度化する作用を有する。このような効果は、Ｖの含有量が0.01mass％以上で得られる。一方、多量のＶの含有は、鋼の靭性や溶接性を劣化させる。そのため、Ｖの含有量は、0.01〜0.10mass％の範囲に限定する。好ましくは、0.02〜0.08mass％の範囲である。

Cu：0.01〜0.50mass％、Ni：0.01〜0.50mass％、Mo：0.01〜0.50mass％
Cu，NiおよびMoは、固溶強化により鋼の強度を増す元素である。また、鋼の焼入性を向上する効果があり、熱延圧延後の鋼板冷却中におけるパーライト変態を遅延させる。このような効果は、それぞれの含有量が0.01mass％以上の場合に得られる。一方、これら元素の多量の含有は、経済的に不利になるだけでなく、鋼の溶接性等を劣化させる。そのため、Cu，NiおよびMoの各元素の含有量は、それぞれ0.01〜0.50mass％に限定する。なお、これらの元素の合計含有量は、1.0mass％以下であることが好ましい。

Ｐx：0.17以下
本発明の熱延鋼板は、上記に説明したＣ，Si，Mn，Cu，Ni，MoおよびＶが、下記(1)式で定義されるＰxが0.17以下となるように含むことが必要である。このＰxは、溶接部の割れ感受性の指標となる値であり、Ｐxの値が0.17を超える場合には、鋼の焼入性が高くなり過ぎて溶接部の靭性が大きく低下する。よって、Ｐxの値は0.17以下に限定する必要がある。より好ましいＰxの値は、0.15以下である。
記
Ｐx＝[Ｃ]＋[Si]/30＋([Mn]＋[Cu])/20＋[Ni]/60＋[Mo]/7＋[Ｖ]/10≦0.17 …… (1)
但し、[Ｍ]は元素Ｍの含有量(mass％)

Ｐy：1.2〜3.6
さらに、本発明の熱延鋼板は、上記に説明したCa，ＯおよびＳが、下記(2)式で示されるＰyが1.2〜3.6となるように含まれることが必要である。このＰyは、介在物の形態制御の指標となる値であり、Ｐyの値を1.2〜3.6の範囲内に調整することにより、耐ＨＩＣ性に及ぼす介在物の悪影響を低減できる。望ましいＰyの値は、1.4〜3.4の範囲である。
記
Ｐy＝{[Ca]−(130×[Ca]＋0.18)×[Ｏ]}/(1.25×[Ｓ])＝1.4〜3.4 …… (2)
但し、[Ｍ]は元素Ｍの含有量(mass％)

本発明の鋼板は、上記に説明した必須の成分組成からなり、残部はFeおよび不可避的不純物からなる。ただし、上記の成分に加えてさらに、必要に応じて、Cr，ＢおよびREMのうちの１種または２種以上を下記の範囲で含有することができる。
Cr：0.1mass％未満
Crは、微量の添加により、鋼の耐食性を向上する元素である。ただし、多量に含有してもその効果は飽和するので、Crの含有量は0.1mass％未満とするのが好ましい。
Ｂ：0.003mass％以下
Ｂは、鋼の焼入性を向上するため、鋼の高強度化、高靭性化に有効な元素である。しかし、0.003mass％を超えて添加してもその効果は飽和するので、Ｂの含有量は0.003mass％以下とするのが好ましい。
REM：0.005mass％以下
REMは、Caと同様、鋼中の硫化物を無害化する作用を有する。ただし、REMの含有量が0.005mass％を超えると、REM系介在物の影響による鋼の靭性や耐ＨＩＣ性が低下する。そのため、REMの含有量は0.005mass％以下とするのが好ましい。

なお、上記のCrおよび／またはＢを添加する場合には、Ｃ，Si，Mn，Cu，Cr，Ni，Mo，ＶおよびＢは、上記(1)式に代えて、下記(3)式を満たすことが好ましい。
記
Ｐx＝[Ｃ]＋[Si]/30＋([Mn]＋[Cu]＋[Cr])/20＋[Ni]/60＋[Mo]/7＋[Ｖ]/10＋[Ｂ]×5≦0.17 …… (3)
但し、[Ｍ]は元素Ｍの含有量(mass％)

次に、本発明の熱延鋼板について説明する。
本発明の熱延鋼板は、その組織が、95vol％以上のベイニティックフェライトからなることが必要である。ベイニティックフェライトを主相とすることにより、鋼板に高強度と高靭性を同時に付与することが可能となる。また、ベイニティックフェライトの占有率が95vol％以上であれば、パーライトやベイナイトあるいはマルテンサイトといった硬質な第二相の分率が５vol％未満となるため、耐ＨＩＣ性にも優れた鋼板となる。なお、本発明でいうベイニティックフェライトとは、結晶粒内の転位密度が高い、低温で変態したフェライト相のことであり、高温で変態した軟質なポリゴナルフェライトとは明確に異なるものである。

なお、本発明の熱延鋼板では、高強度化の手段として、Nb炭窒化物による析出強化を併用することができる。析出強化により高強度を得るためには、Nb炭窒化物を多量に析出させることが有利であり、Nbの全含有量に対する鋼板中に析出したNbの質量比を30％以上とすることが好ましい。ただし、Nb炭窒化物の多量の析出は、鋼の靭性を低下させるため、Nbの全含有量に対する鋼板中に析出したNbの質量比を70％以下とすることが好ましい。より好ましくは40〜60％である。

次に、本発明に係る熱延鋼板の製造方法について説明する。
本発明の熱延鋼板の素材となる鋼スラブは、上記に説明した成分組成を有する鋼を転炉等で溶製し、連続鋳造等で鋳造して製造することが、生産効率およびスラブ品質の観点からは好ましいが、電炉やその他の設備あるいは手段を用いても構わない。また、必要に応じて、溶銑予備処理や脱ガス処理等の各種予備処理あるいは二次精錬を実施しても良い。

上記方法により得た鋼スラブは、加熱炉で再加熱した後、(Ａr₃変態点−50℃)以上で仕上圧延を終了する熱間圧延の後、直ちに冷却を開始し、700℃以下の温度で巻き取って鋼帯とし、その後徐冷する必要がある。以下、各条件の限定理由について説明する。
スラブ加熱温度(ＳＲＴ)：1000〜1300℃
鋼スラブの加熱温度は、1000〜1300℃の範囲とする。加熱温度が1300℃を超えると、結晶粒が粗大化して鋼板の靭性低下を招くだけでなく、加熱に要するエネルギーの点から好ましくない。一方、スラブ加熱温度が1000℃未満になると、鋼中の炭窒化物が再固溶せず、鋼板に必要な強度を付与し難くなる。そのため、鋼スラブの加熱温度は1000〜1300℃の範囲とする。

仕上圧延終了温度(ＦＤＴ)：(Ａr₃変態点−50℃)以上
熱間圧延の仕上圧延における圧延終了温度(ＦＤＴ)は、(Ａr₃変態点−50℃)以上とする必要がある。仕上圧延終了温度が(Ａr₃変態点−50℃)未満の場合には、圧延後の鋼板組織が不均一となり、所望の特性を得られなくなる。一方、仕上圧延終了温度が(Ａr₃変態点＋100℃)以上になると、結晶粒が粗大化しやすく、鋼板に所望の靭性を付与し難くなるため、仕上圧延終了温度は(Ａr₃変態点＋100℃)未満であることが好ましい。なお、本発明における仕上圧延終了温度とは、仕上圧延終了時の鋼板の表面温度を意味する。また、仕上圧延の終了後は、ポリゴナルフェライトやパーライトの析出を回避するため、直ちに鋼板を冷却する必要がある。仕上圧延の終了後に直ちに冷却するとは、圧延終了後10秒以内に冷却速度５℃/sec以上で冷却を開始することをいう。より望ましい冷却速度は10℃/sec以上である。

巻取温度(ＣＴ)：700℃以下
熱間圧延後の鋼帯の巻取温度は700℃以下とする。巻取温度が700℃を超える場合には、鋼板組織の粗大化を招き、靭性が著しく低下する。より好ましい巻取温度は600℃以下である。また、Nb等の析出強化を利用して鋼板強度を高める場合には、巻取温度は400℃以上であることが望ましい。なお、本発明における巻取温度とは、巻取機で巻き取る直前の鋼板の表面温度を意味する。また、巻き取り後のコイルは、炭窒化物の析出促進の観点から、徐冷することが好ましい。ここで、徐冷とは、巻き取り後の鋼帯を、常温下で放冷する程度の冷却のことをいう。

表１に示す成分組成を有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼を転炉で溶製し、連続鋳造により鋼スラブとした後、この鋼スラブを表２に示す条件で熱間圧延して板厚15.9mmの熱延鋼板とした。かくして得られた熱延鋼板について、下記の要領で、鋼板組織中のベイニティックフェライト占有率と鋼板中に析出したNbの全Nb含有量に対する質量比を測定した。また、各熱延鋼板の引張強度と靭性および耐ＨＩＣ性についても評価した。

＜ベイニティックフェライト占有率＞
鋼板組織中におけるベイニティックフェライトの占有率は、鋼板１／４幅の圧延方向断面の表面から１／４厚の位置における断面組織写真を撮影し、これを画像解析してベイニティックフェライトの占有面積率を測定し、これを同相の占有率(vol％)とした。

＜鋼板中に析出したNbの質量比＞
鋼板中に析出したNbの質量比は、溶解残渣分析により鋼板中に析出したNbの質量比を測定し、この値の全Nb含有量に対する割合(％)として求めた。なお、溶解残渣分析では、鋼板をマレイン酸系電解液(10％マレイン酸−２％アセチルアセトン−５％テトラメチルアンモニウムクロライド−メタノール)中で低電流電解(約20mＡ/cm²)し、溶解残渣をメンブランフィルター(孔径：0.2μmφ)で捕集し、次いで捕集した残渣を灰化した後、ホウ酸リチウムと過酸化ナトリウムの混合融剤を用いて融解し、この融成物を塩酸で溶解し、水で希釈した後、ＩＣＰ発光分析法により析出量を定量化した。

＜鋼板の強度＞
引張方向が圧延方向に直角となるように採取した標点間距離２インチ、平行部板幅１/２インチの板状試験片を用いて、ＡＳＴＭ規格Ｅ８の規定に準拠して、室温にて引張試験を行い、引張強度(ＴＳ)を測定した。

＜靭性＞
靭性は、ＡＳＴＭ規格Ｅ１２９０の規定に準拠し、ＣＴＯＤ(crack tip opening displacement)試験により評価した。ＣＴＯＤ試験片は、熱延鋼板の母材部については、試験片の長手方向が鋼板の圧延方向に直角となるように採取した。また、溶接部については、溶接線が鋼板の圧延方向に平行になるように熱延鋼板を電縫溶接して継手を作製し、この継手から試験片の長手方向が鋼板の圧延方向に直角となり、溶接線が試験片の中央になるように採取した。これらの試験片に対して、試験荷重を三点曲げ方式で負荷し、各試験片に設けた図１に示す形状の切欠に変位計を取り付けて、−10℃におけるＣＴＯＤ値を測定した。このＣＴＯＤ値が0.25mm以上である場合には、鋼板の靭性が良好であると判断できる。

＜耐ＨＩＣ性＞
鋼板の耐ＨＩＣ性は、ＮＡＣＥ規格ＴＭ０２８４の規定に準拠して評価した。母材評価用の試験片は熱延鋼板から、また、溶接部評価用の試験片はＣＴＯＤ試験片と同様に電縫溶接して得た継手の溶接部から、長手方向が鋼板の圧延方向に平行となるように採取し、これらの試験片を前記規格に規定のＡ溶液中に浸漬した後、ＣＳＲ値(crack sensitivity ratio)を測定した。ここで、表２中のＣＳＲ値が０％の鋼板は、ＨＩＣの発生が認められず、耐ＨＩＣ性が良好であることを意味する。

上記測定および評価の結果を、表２に併記して示した。本発明に適合するNo．１，３，４，６，８，１０，１２，１３，２１および２２の各鋼板は、517MPa以上の高い引張強度を有し、母材部および溶接部とも靭性に優れかつ耐ＨＩＣ性も良好であり、ＡＰＩ規格５Ｌに規定されているＸ６０級以上の耐サワー高強度電縫鋼管素材として好適な、溶接部の靭性に優れる熱延鋼板となっている。特に、本発明に適合する鋼板のうち、鋼板中に析出したNbの全Nb含有量に対する質量比が30〜70％の範囲内にあるNo.１，３，４，６，１０，１２，２１および２２の各鋼板は、より高い引張強度を有するとともに、母材部のＣＴＯＤ値も0.4mm以上と一段と優れる靭性を有する。一方、鋼の成分組成あるいは鋼組織が本発明の範囲外であるその他のNo.の鋼板では、引張強度が517MPa未満であるかあるいは靭性、耐ＨＩＣ性のいずれかが劣り、耐サワー高強度電縫鋼管用熱延鋼板としては不適当である。なお、各単独の元素の含有量および鋼組織が本発明の範囲内にある鋼板について、Ｐxの値と溶接部のＣＴＯＤ値との関係を図２に、Ｐyの値と母材部のＣＳＲ値との関係を図３に示した。Ｐxの値が本発明の範囲内にある鋼板はいずれも良好な靭性を、また、Ｐyの値が本発明の範囲内にある鋼板はいずれも良好な耐ＨＩＣ性を有していることがわかる。

本発明の鋼板は、耐サワーパイプライン用電縫鋼管に限らず、種々の高強度溶接鋼管にも適用することができる。

ＣＴＯＤ試験片の切欠部の形状を示す図である。鋼板のＰxの値と溶接部のＣＴＯＤ値の関係を示す図である。鋼板のＰyの値と母材部のＣＳＲ値の関係を示す図である。

Claims

Ｃ：0.02〜0.06mass％、
Si：0.05〜0.50mass％、
Mn：0.5〜1.5mass％、
Ｐ：0.010mass％以下、
Ｓ：0.0010mass％以下、
Al：0.01〜0.10mass％、
Nb：0.01〜0.10mass％、
Ti：0.001〜0.025mass％、
Ca：0.001〜0.005mass％、
Ｏ：0.003mass％以下、
Ｎ：0.005mass％以下を含有し、
Ｖ：0.01〜0.10mass％、Cu：0.01〜0.50mass％、Ni：0.01〜0.50mass％、Mo：0.01〜0.50mass％のうちから選んだ１種または２種以上を含有し、そして
Ｃ，Si，Mn，Cu，Ni，MoおよびＶが、下記(1)式；
Ｐx＝[Ｃ]＋[Si]/30＋([Mn]＋[Cu])/20＋[Ni]/60＋[Mo]/7＋[Ｖ]/10≦0.17 …… (1)
但し、[Ｍ]は元素Ｍの含有量(mass％)
を満足するように含み、また、
Ca，ＯおよびＳが、下記(2)式：
Ｐy＝{[Ca]−(130×[Ca]＋0.18)×[Ｏ]}/(1.25×[Ｓ])＝1.2〜3.6 …… (2)
但し、[Ｍ]は元素Ｍの含有量(mass％)
を満足するように含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、鋼組織におけるベイニティックフェライトが95vol％以上であることを特徴とする溶接部の靭性に優れる耐サワー高強度電縫鋼管用熱延鋼板。
上記成分組成に加えてさらに、Cr：0.1mass％未満、Ｂ：0.003mass％以下およびREM：0.005mass％以下のうちから選んだ１種または２種以上を含有すること、
ただし、Ｃ，Si，Mn，Cu，Cr，Ni，Mo，ＶおよびＢは、下記(3)式；
Ｐx＝[Ｃ]＋[Si]/30＋([Mn]＋[Cu]＋[Cr])/20＋[Ni]/60＋[Mo]/7＋[Ｖ]/10＋[Ｂ]×5≦0.17 …… (3)
但し、[Ｍ]は元素Ｍの含有量(mass％)
を満足するように含むこと、を特徴とする請求項１に記載の溶接部の靭性に優れる耐サワー高強度電縫鋼管用熱延鋼板。
Nbの全含有量に対する鋼板中に析出したNbの質量比が30〜70％であることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接部の靭性に優れる耐サワー高強度電縫鋼管用熱延鋼板。
請求鋼１または２に記載の成分組成を有する鋼スラブを1000〜1300℃に加熱し、仕上圧延終了温度を(Ａr₃変態点−50℃)以上とする熱間圧延を行った後、直ちに冷却を開始し、700℃以下の温度で巻き取り、その後、徐冷することを特徴とする溶接部の靭性に優れる耐サワー高強度電縫鋼管用熱延鋼板の製造方法。