JP2005334964A - Method for producing seamless steel tube - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a seamless steel tube in which the generation of inside flaws can be suppressed. <P>SOLUTION: A columnar steel having an old austenite intergranular structure comprising ferrite or ferrite and pearlite and an old austenite transgranular structure having a Vickers hardness of ≥240 is charged to a heating furnace. The charged columnar steel is heated at a heating furnace temperature T (K) satisfying the inequality (1). After the heating, the columnar steel discharged from the heating furnace is pierced, and is further passed through a mandrel mill and a reducer, so as to be a seamless steel tube: 50≥6.35×10<SP>-16</SP>×(D/2)<SP>2</SP>×T<SP>4</SP>(1); wherein, D is the outer diameter (mm) of the columnar steel. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、継目無鋼管の製造方法に関し、さらに詳しくは、丸鋳片や丸鋼片といった円柱鋼を加熱炉で加熱する工程を含む継目無鋼管の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a seamless steel pipe, and more particularly to a method for manufacturing a seamless steel pipe including a step of heating cylindrical steel such as round cast pieces and round steel pieces in a heating furnace.

継目無鋼管は外面疵だけでなく、内面疵を低減する必要がある。たとえば油井管等に利用される継目無鋼管に内面疵が存在する場合、その内面疵を起点として硫化水素割れ等の割れが発生するためである。   Seamless steel pipes need to reduce not only the outer surface defects but also the inner surface defects. For example, when an inner surface flaw is present in a seamless steel pipe used for an oil well pipe or the like, cracks such as hydrogen sulfide cracking occur starting from the inner surface flaw.

内面疵には、穿孔圧延工程の工具等に起因して発生する機械疵と、継目無鋼管の素材である丸鋳片や丸鋼片といった円柱鋼の品質に起因する疵とがあることが確認されている。   It is confirmed that the inner surface defects include machine defects generated due to tools in the piercing and rolling process, and defects due to the quality of cylindrical steel such as round cast slabs and round steel slabs that are the material of seamless steel pipes. Has been.

機械疵は、たとえば円柱鋼を穿孔中に、円柱鋼にプラグ等の工具が接触することにより発生する。一方、品質に起因する疵は、たとえば円柱鋼内部の中心偏析や軸心割れ、ポロシティ等に起因して発生する。   For example, mechanical punches are generated when a tool such as a plug comes into contact with the column steel while drilling the column steel. On the other hand, wrinkles due to quality occur due to, for example, center segregation, axial cracks, porosity, etc. in the cylindrical steel.

これらの内面疵に対する複数の対策が今までに報告されている。機械疵の対策は、たとえば下記特許文献1で報告されている。特許文献1では、穿孔圧延機のプラグ表面に炭化物を含む被膜を形成し、プラグ表面に焼き付きが発生するのを抑制する。そのため、継目無鋼管に内面疵が発生するのを防止できる。   Several countermeasures against these internal defects have been reported so far. For example, Patent Document 1 below has reported a countermeasure against mechanical defects. In Patent Document 1, a film containing carbide is formed on the plug surface of a piercing and rolling machine to suppress the occurrence of seizure on the plug surface. Therefore, it is possible to prevent inner surface flaws from occurring in the seamless steel pipe.

品質に起因する疵の対策は、たとえば下記特許文献2で報告されている。特許文献2では、丸鋳片の連続鋳造において、凝固末期の丸鋳片を圧下し、鋳片内の中心偏析等を軽減する。中心偏析等を軽減するため、継目無鋼管に内面疵が発生するのを防止できる。   Countermeasures against wrinkles due to quality are reported, for example, in Patent Document 2 below. In patent document 2, in the continuous casting of a round slab, the round slab at the end of solidification is reduced to reduce center segregation in the slab. In order to reduce center segregation and the like, it is possible to prevent the occurrence of internal flaws in the seamless steel pipe.

しかしながら、これらの内面疵の対策を施した継目無鋼管であっても、依然として内面疵が発生する場合がある。そのため、継目無鋼管の内面疵の発生を抑制するためにはさらなる対策が必要である。
特開平9−52105号公報 特許第3402250号公報
However, even in the case of a seamless steel pipe that has taken measures against these inner surface defects, inner surface defects may still occur. Therefore, further measures are required to suppress the occurrence of inner surface flaws in the seamless steel pipe.
JP-A-9-52105 Japanese Patent No. 3402250

本発明の目的は、内面疵の発生を抑制できる継目無鋼管の製造方法を提供することである。   The objective of this invention is providing the manufacturing method of the seamless steel pipe which can suppress generation | occurrence | production of an internal surface flaw.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

本発明者らは、継目無鋼管に発生した内面疵の発生状況及び内面疵の形状を調査した。その結果、機械疵や品質に起因する疵とは異なる種類の内面疵が発生する場合があることを見出した。この内面疵は、円柱鋼の外径に依存した。具体的には、円柱鋼の外径が大きいほど、この内面疵が発生する頻度が高かった。   The present inventors investigated the generation | occurrence | production condition of the inner surface flaw which generate | occur | produced in the seamless steel pipe, and the shape of the inner surface flaw. As a result, it has been found that different types of inner surface defects may occur from machine defects and defects caused by quality. This inner surface flaw depended on the outer diameter of the column steel. Specifically, the larger the outer diameter of the column steel, the higher the frequency of occurrence of this inner surface flaw.

さらに調査した結果、この内面疵が円柱鋼の半径方向に伸びる割れに基づいて発生したことが判明した。具体的には、半径方向に伸びる割れを含む円柱鋼を穿孔し、継目無鋼管とした結果、内面疵が発生した。この割れは、加熱炉に装入する前の円柱鋼には発生しておらず、加熱炉から抽出後の円柱鋼に発生した。   As a result of further investigation, it was found that this inner surface flaw occurred due to a crack extending in the radial direction of the cylindrical steel. Specifically, as a result of drilling a cylindrical steel containing cracks extending in the radial direction to form a seamless steel pipe, internal flaws occurred. This crack did not occur in the column steel before charging into the heating furnace, but occurred in the column steel after extraction from the heating furnace.

以上の結果から、本発明者らはこの割れが加熱炉で円柱鋼を加熱中に発生する熱応力割れであることを見出した。   From the above results, the present inventors have found that this crack is a thermal stress crack generated during heating of the column steel in the heating furnace.

熱応力割れに起因する内面疵の発生の防止策を検討するために、初めに熱応力割れが発生した複数の円柱鋼について、ミクロ組織試験を実施した。図1に示すように、割れが発生した円柱鋼では、旧オーステナイト粒界の組織(以下、粒界組織と称する)が硬度の低いフェライト(図1(A))、又は、フェライト及びパーライト(図1(B))を含有した。   In order to examine measures to prevent the occurrence of internal flaws due to thermal stress cracking, a microstructural test was conducted on a plurality of columnar steels where thermal stress cracking occurred first. As shown in FIG. 1, in a cracked columnar steel, a prior austenite grain boundary structure (hereinafter referred to as a grain boundary structure) has low hardness ferrite (FIG. 1A), or ferrite and pearlite (FIG. 1). 1 (B)).

さらに、JISZ2244に準じて、旧オーステナイト粒内の組織(以下、粒内組織と称する)のビッカース硬度を測定した結果、粒内組織のビッカース硬度は240以上であった。要するに、粒内組織の硬度は粒界組織の硬度よりも高かった。   Furthermore, according to JISZ2244, as a result of measuring the Vickers hardness of the structure in the prior austenite grains (hereinafter referred to as the intragranular structure), the Vickers hardness of the intragranular structure was 240 or more. In short, the hardness of the intragranular structure was higher than the hardness of the grain boundary structure.

以上の結果、本発明者らは、硬度の不均一な組織を有する円柱鋼で熱応力割れが発生すると考えた。このような組織を有する円柱鋼を加熱炉で加熱する場合、粒界組織のフェライトは熱応力により伸びるが、硬度の高い粒内組織は伸びない。そのため、組織が不均一に変形し、熱応力割れが発生したと考えた。   As a result of the above, the present inventors considered that thermal stress cracking occurs in a columnar steel having a non-uniform hardness structure. When a columnar steel having such a structure is heated in a heating furnace, the ferrite in the grain boundary structure extends due to thermal stress, but the intragranular structure with high hardness does not extend. Therefore, it was considered that the structure was deformed unevenly and thermal stress cracking occurred.

熱応力割れの発生を防止する対策の1つとして、このような不均一な組織の発生を防止する方法が考えられる。しかしながら組織を変更するためには円柱鋼の化学組成を調整しなければならない。化学組成を調整すれば、円柱鋼及び継目無鋼管の特性が変わる。円柱鋼の化学組成は、最終的な用途に対応した継目無鋼管の特性に基づいて決定される。そのため、円柱鋼の組成設計の自由度は小さい。換言すると、継目無鋼管を所期の特性とし、かつ、円柱鋼の組織を均一にするように組成設計することは困難である。よって、化学組成を調整することで不均一な組織の発生を防止する方法は採用できない。   As one of the measures for preventing the occurrence of thermal stress cracking, a method for preventing the occurrence of such a non-uniform structure can be considered. However, to change the structure, the chemical composition of the columnar steel must be adjusted. If the chemical composition is adjusted, the characteristics of the cylindrical steel and the seamless steel pipe are changed. The chemical composition of the cylindrical steel is determined based on the characteristics of the seamless steel pipe corresponding to the final application. For this reason, the degree of freedom in designing the composition of cylindrical steel is small. In other words, it is difficult to design the composition so that the seamless steel pipe has the desired characteristics and the structure of the cylindrical steel is uniform. Therefore, it is not possible to employ a method for preventing the generation of a non-uniform structure by adjusting the chemical composition.

不均一な組織の発生を防止する他の方法として、円柱鋼を製造するときの冷却速度を調整する方法がある。たとえば、連続鋳造法により丸鋳片を製造する場合、凝固時の冷却速度を調整して組織を均一にする方法が考えられる。しかしながら、丸鋳片の外径が大きい場合、丸鋳片内部の温度を冷却により制御するのは困難である。そのため、冷却速度を調整しても組織が不均一になる可能性が高い。よって、冷却速度を調整する方法も採用できない。   As another method for preventing the generation of a non-uniform structure, there is a method of adjusting a cooling rate when manufacturing cylindrical steel. For example, when manufacturing a round slab by a continuous casting method, the method of adjusting the cooling rate at the time of solidification and making a structure | tissue uniform can be considered. However, when the outer diameter of the round slab is large, it is difficult to control the temperature inside the round slab by cooling. Therefore, even if the cooling rate is adjusted, there is a high possibility that the tissue becomes non-uniform. Therefore, a method for adjusting the cooling rate cannot be adopted.

以上の検討の結果、本発明者らは、熱応力割れの発生の防止対策として、不均一な組織の発生を防止するのではなく、不均一な組織を有する円柱鋼に発生する熱応力を低減する方法を検討した。   As a result of the above examination, the present inventors reduced the thermal stress generated in the cylindrical steel having a non-uniform structure, not as a non-uniform structure, as a measure for preventing the occurrence of thermal stress cracking. I studied how to do it.

加熱炉で円柱鋼を加熱した場合、円柱鋼の表面温度と中心温度との差が大きいほど熱応力は大きくなる。加熱炉温度と円柱鋼の温度とは相関関係があるため、加熱炉温度が高いほど、表面温度と中心温度との差が大きくなり、熱応力は大きくなると考えられる。また、種々のサイズの継目無鋼管を製造するために種々の外径の円柱鋼を用いるが、同じ加熱温度であれば、円柱鋼の外径が大きいほど、円柱鋼に掛かる熱応力は大きくなると考えられる。以上の検討の結果、本発明者らは加熱炉温度と円柱鋼の外径とが熱応力に関係すると考えた。   When columnar steel is heated in a heating furnace, the greater the difference between the surface temperature and the center temperature of the columnar steel, the greater the thermal stress. Since there is a correlation between the heating furnace temperature and the temperature of the cylindrical steel, it is considered that the higher the heating furnace temperature, the greater the difference between the surface temperature and the center temperature, and the greater the thermal stress. Moreover, in order to manufacture seamless steel pipes of various sizes, cylindrical steels having various outer diameters are used. If the same heating temperature is used, the larger the outer diameter of the cylindrical steel, the larger the thermal stress applied to the cylindrical steel. Conceivable. As a result of the above examination, the present inventors considered that the heating furnace temperature and the outer diameter of the cylindrical steel are related to the thermal stress.

以上の見解に基づいて、本発明者らは粒界組織の硬度と粒内組織の硬度とが不均一な円柱鋼を用い、円柱鋼の外径及び加熱炉温度と熱応力との関係を調査した。   Based on the above view, the present inventors investigated the relationship between the outer diameter of the cylindrical steel, the furnace temperature, and the thermal stress using a cylindrical steel in which the hardness of the grain boundary structure and the hardness of the grain structure are not uniform. did.

調査には、外径が225mm、292mm、310mm、360mmの円柱鋼を用いた。全ての円柱鋼の粒界組織はフェライトを含有するか、フェライト及びパーライトを含有し、粒内組織のビッカース硬度は240以上であった。各円柱鋼を加熱炉に装入し、所定の加熱炉温度で加熱した。加熱後円柱鋼を加熱炉から抽出し、冷却した。冷却後、円柱鋼に熱応力割れが発生したか否かを調査した。具体的には、冷却した円柱鋼を軸方向に切断し、切断面を目視して熱応力割れの有無を調査した。   In the investigation, cylindrical steels having outer diameters of 225 mm, 292 mm, 310 mm, and 360 mm were used. The grain boundary structure of all the columnar steels contained ferrite, or ferrite and pearlite, and the Vickers hardness of the grain structure was 240 or more. Each columnar steel was charged into a heating furnace and heated at a predetermined heating furnace temperature. After heating, the cylindrical steel was extracted from the heating furnace and cooled. After cooling, it was investigated whether thermal stress cracking occurred in the cylindrical steel. Specifically, the cooled cylindrical steel was cut in the axial direction, and the presence or absence of thermal stress cracking was examined by visually observing the cut surface.

図2に調査結果を示す。熱応力割れが無かった円柱鋼は図中○印で、熱応力割れが発生した円柱鋼は図中×印で示す。調査の結果、本発明者らは、式(1)を満足すれば、円柱鋼に熱応力割れが発生しないことを見出した。
50≧6.35×10−16×(D/2)×T (1)
ここで、Dは円柱鋼の外径(mm)であり、Tは加熱炉温度(K)である。
The survey results are shown in FIG. Cylindrical steels without thermal stress cracking are indicated by ○ in the figure, and cylindrical steels with thermal stress cracking are indicated by x in the figure. As a result of the investigation, the present inventors have found that thermal stress cracking does not occur in the cylindrical steel if the expression (1) is satisfied.
50 ≧ 6.35 × 10 −16 × (D / 2) 2 × T 4 (1)
Here, D is the outer diameter (mm) of the cylindrical steel, and T is the furnace temperature (K).

本発明者らはさらに、加熱炉が複数のゾーンに区切られ、隣接するゾーンの温度が異なる場合についても検討した。通常、加熱炉は円柱鋼が装入される装入口から円柱鋼が抽出される抽出口までの間を装入口に近い順に第1ゾーン〜第Nゾーンに区切られる(Nは自然数)。たとえば図3に示す回転炉床型加熱炉10は、4つのゾーン(第1ゾーン〜第4ゾーン)に区切られる。   The present inventors further examined the case where the heating furnace is divided into a plurality of zones and the temperatures of adjacent zones are different. Usually, the heating furnace is divided into a first zone to an Nth zone in order from the charging port to the extraction port from which the column steel is charged to the extraction port from which the column steel is extracted (N is a natural number). For example, the rotary hearth furnace 10 shown in FIG. 3 is divided into four zones (first zone to fourth zone).

回転炉床式加熱炉10は、筒状の外周壁15及び内周壁16に複数のバーナ11を備える。円柱鋼20は装入口12から装入され、複数のバーナ11の輻射熱により加熱される。ドーナツ型の移動炉床14は、図示しないラックギヤ及びピニオンギアを駆動することにより時計回りに回動する。そのため、円柱鋼20は所定時間加熱された後、抽出口13付近に移動する。抽出口付近に移動した円柱鋼は抽出口13から抽出される。回転炉床式加熱炉10は、各ゾーンを異なる温度に設定できる。たとえば、装入口12を含む第1ゾーンの加熱温度を低く設定し、抽出口13を含む第4ゾーンの温度を高く設定することができる。各ゾーンの温度は複数のバーナ11により調整される。このように加熱炉内に温度の異なる複数のゾーンが存在する場合、本発明者らは、第1ゾーンの温度Tが式(2)を満足し、かつ、隣接するゾーンの温度差T−Ti−1(i=2〜N)が式(3)を満足するように円柱鋼を加熱すれば、熱応力割れが発生しないことを見出した。
50≧6.35×10−16×(D/2)×(T(2)
50≧6.35×10−16×(D/2)×(T−Ti−1(3)
The rotary hearth-type heating furnace 10 includes a plurality of burners 11 on a cylindrical outer peripheral wall 15 and an inner peripheral wall 16. The columnar steel 20 is charged from the charging port 12 and heated by the radiant heat of the plurality of burners 11. The donut-shaped movable hearth 14 rotates clockwise by driving a rack gear and a pinion gear (not shown). Therefore, the cylindrical steel 20 moves to the vicinity of the extraction port 13 after being heated for a predetermined time. The cylindrical steel moved to the vicinity of the extraction port is extracted from the extraction port 13. The rotary hearth furnace 10 can set each zone to a different temperature. For example, the heating temperature of the first zone including the charging port 12 can be set low, and the temperature of the fourth zone including the extraction port 13 can be set high. The temperature of each zone is adjusted by a plurality of burners 11. Thus, when there are a plurality of zones having different temperatures in the heating furnace, the present inventors have found that the temperature T 1 of the first zone satisfies the formula (2) and the temperature difference T i between adjacent zones. It has been found that if the cylindrical steel is heated so that -T i-1 (i = 2 to N) satisfies the formula (3), thermal stress cracking does not occur.
50 ≧ 6.35 × 10 −16 × (D / 2) 2 × (T 1 ) 4 (2)
50 ≧ 6.35 × 10 −16 × (D / 2) 2 × (T i −T i−1 ) 4 (3)

以上の知見に基づいて、本発明者らは以下の本発明を完成させた。   Based on the above findings, the present inventors have completed the following present invention.

本発明による継目無鋼管の製造方法は、フェライトを含有する旧オーステナイト粒界組織と、ビッカース硬度が240以上の旧オーステナイト粒内組織とを有する円柱鋼を加熱炉に装入する工程と、式(1)を満足する加熱炉温度T(K)で、装入した円柱鋼を加熱する工程と、加熱した円柱鋼を軸方向に穿孔する工程とを備える。
50≧6.35×10−16×(D/2)×T (1)
ここで、Dは円柱鋼の外径(mm)である。
The method for producing a seamless steel pipe according to the present invention includes a step of charging a cylindrical steel having an old austenite grain boundary structure containing ferrite and an old austenite grain structure having a Vickers hardness of 240 or more into a heating furnace, The method includes a step of heating the charged cylindrical steel at a furnace temperature T (K) satisfying 1) and a step of drilling the heated cylindrical steel in the axial direction.
50 ≧ 6.35 × 10 −16 × (D / 2) 2 × T 4 (1)
Here, D is the outer diameter (mm) of the columnar steel.

本発明による継目無鋼管の製造方法は、フェライトを含有する旧オーステナイト粒界組織と、ビッカース硬度が240以上の旧オーステナイト粒内組織とを有する円柱鋼を、円柱鋼が装入される装入口から円柱鋼が抽出される抽出口までの間を装入口に近い順に第1ゾーン〜第Nゾーンに区切られた加熱炉に装入する工程と、加熱炉第1ゾーンの温度T1が式(2)を満足し、かつ、加熱炉の隣接するゾーンの温度差Ti−Ti−1(i=2〜N)が式(3)を満足するように、装入した円柱鋼を加熱する工程と、加熱した円柱鋼を軸方向に穿孔する工程とを備える。
50≧6.35×10−16×(D/2)×(T(2)
50≧6.35×10−16×(D/2)×(T−Ti−1(3)
ここで、Dは円柱鋼の外径(mm)であり、i及びNは自然数である。
A method for producing a seamless steel pipe according to the present invention includes a columnar steel having an old austenite grain boundary structure containing ferrite and an old austenite grain structure having a Vickers hardness of 240 or more from an inlet into which the columnar steel is charged. The step of charging the heating furnace divided into the first zone to the Nth zone in order from the charging port to the extraction port from which the column steel is extracted, and the temperature T1 of the heating furnace first zone are expressed by the equation (2). And heating the charged cylindrical steel so that the temperature difference Ti-Ti-1 (i = 2 to N) of adjacent zones of the heating furnace satisfies the formula (3), and heating Drilling the cylindrical steel in the axial direction.
50 ≧ 6.35 × 10 −16 × (D / 2) 2 × (T 1 ) 4 (2)
50 ≧ 6.35 × 10 −16 × (D / 2) 2 × (T i −T i−1 ) 4 (3)
Here, D is the outer diameter (mm) of the cylindrical steel, and i and N are natural numbers.

好ましくは、旧オーステナイト粒界組織はさらに、パーライトを含有する。   Preferably, the prior austenite grain boundary structure further contains pearlite.

好ましくは、円柱鋼は、質量%で、C:0.15〜0.35%、Si:0.10〜0.50%、Mn:0.20〜1.50%、Cr:0.10〜1.50%、P:0.03%以下、S:0.01%以下、Sol.Al:0.001〜0.1%、N:0.0070%以下を含有し、残部はFe及び不純物からなる。   Preferably, the columnar steel is in mass%, C: 0.15 to 0.35%, Si: 0.10 to 0.50%, Mn: 0.20 to 1.50%, Cr: 0.10 1.50%, P: 0.03% or less, S: 0.01% or less, Sol. Al: 0.001 to 0.1%, N: 0.0070% or less, with the balance being Fe and impurities.

好ましくは、円柱鋼はさらに、Mo:0.05〜1.00%、B:0.0005〜0.0025%のうちの1種以上を含有する。   Preferably, the column steel further contains at least one of Mo: 0.05 to 1.00% and B: 0.0005 to 0.0025%.

好ましくは、Ti:0.005〜0.050%、Nb:0.005〜0.040%、V:0.03〜0.30%のうちの1種以上を含有する。   Preferably, it contains at least one of Ti: 0.005 to 0.050%, Nb: 0.005 to 0.040%, and V: 0.03 to 0.30%.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

1.組織
本発明の継目無鋼管の製造方法に使用される円柱鋼の粒界組織はフェライト、又はフェライト及びパーライトを含有する。また、粒内組織のビッカース硬度は240以上である。このような組織を有する円柱鋼は、後述する化学組成と連続鋳造後の冷却速度との組合せで製造される。たとえば、後述する実施例中の鋼種BT3及びBT4の化学組成を有する円柱鋼を連続鋳造法で製造後、4〜10℃/minの冷却速度で冷却する。この場合、初めに旧オーステナイト粒界にフェライト、又はフェライト及びパーライトが析出する。フェライト、又はフェライト及びパーライトが析出した後、残りの組織(すなわち粒内組織)がベイナイト又はマルテンサイトとなり、粒内組織のビッカース硬度が240以上になる。なお、円柱鋼は丸鋳片でもよいし丸鋼片でもよい。つまり、円柱鋼は鋼塊又は鋳片を分塊圧延機により圧延することにより製造されてもよい。また、鍛造により製造されてもよい。
1. Structure The grain boundary structure of the columnar steel used in the method for producing a seamless steel pipe according to the present invention contains ferrite, or ferrite and pearlite. Further, the Vickers hardness of the intragranular structure is 240 or more. The columnar steel having such a structure is manufactured by a combination of a chemical composition described later and a cooling rate after continuous casting. For example, a cylindrical steel having chemical compositions of steel types BT3 and BT4 in Examples described later is manufactured by a continuous casting method and then cooled at a cooling rate of 4 to 10 ° C./min. In this case, first, ferrite, or ferrite and pearlite is precipitated at the prior austenite grain boundaries. After precipitation of ferrite, or ferrite and pearlite, the remaining structure (that is, the intragranular structure) becomes bainite or martensite, and the Vickers hardness of the intragranular structure becomes 240 or more. The column steel may be a round cast piece or a round steel piece. That is, the column steel may be manufactured by rolling a steel ingot or cast slab with a block mill. Moreover, you may manufacture by forging.

上記組織を有する円柱鋼は、たとえば以下の化学組成を有する。   The cylindrical steel having the above structure has, for example, the following chemical composition.

C:0.15〜0.35%
Cは鋼の焼き入れ性を高め、鋼の強度を上げる有効な元素である。鋼に必要な強度を保持するためにCの含有量の下限を0.15%とする。一方、Cの過剰な添加は焼き割れを引き起こす。また、Cの過剰な添加は鋼管の靭性を劣化する。そのため、Cの含有量の上限を0.35%とする。好ましくは、Cの含有量は0.20〜0.29%である。
C: 0.15-0.35%
C is an effective element that increases the hardenability of the steel and increases the strength of the steel. In order to maintain the strength required for steel, the lower limit of the C content is 0.15%. On the other hand, excessive addition of C causes burn cracking. Further, excessive addition of C deteriorates the toughness of the steel pipe. Therefore, the upper limit of the C content is set to 0.35%. Preferably, the C content is 0.20 to 0.29%.

Si:0.10〜0.50%
Siは鋼の脱酸に有効な元素である。さらに、Siは鋼の焼き戻し軟化抵抗を高める。これらの効果を奏するためにSiの含有量の下限を0.10%とする。一方、Siの過剰な添加は鋼の熱間加工性を低下させる。そのため、Siの含有量の上限を0.50%とする。
Si: 0.10 to 0.50%
Si is an element effective for deoxidation of steel. Furthermore, Si increases the temper softening resistance of steel. In order to achieve these effects, the lower limit of the Si content is 0.10%. On the other hand, excessive addition of Si reduces the hot workability of steel. Therefore, the upper limit of the Si content is 0.50%.

Mn:0.20〜1.50%
Mnは鋼の焼き入れ性を高め、鋼の強度及び靭性を上げる有効な元素である。鋼に必要な強度及び靭性を保持するために、Mnの含有量の下限を0.20%とする。一方、Mnの過剰な添加は鋼の肉厚方向の偏析を増加させ、鋼の靭性を低下する。そのため、Mnの含有量の上限を1.50%とする。好ましくは、Mnの含有量は0.40〜1.40%である。
Mn: 0.20 to 1.50%
Mn is an effective element that increases the hardenability of steel and increases the strength and toughness of steel. In order to maintain the strength and toughness required for steel, the lower limit of the Mn content is 0.20%. On the other hand, excessive addition of Mn increases segregation in the thickness direction of the steel and lowers the toughness of the steel. Therefore, the upper limit of the Mn content is 1.50%. Preferably, the Mn content is 0.40 to 1.40%.

P:0.03%以下
Pは不純物であり、粒界に偏析して鋼の靭性を低下する。そのため、Pの含有量はなるべく低い方が好ましい。したがって、Pの含有量を0.03%以下に制限する。好ましくは、Pの含有量は0.015%以下に制限する。
P: 0.03% or less P is an impurity and segregates at the grain boundary to lower the toughness of the steel. For this reason, the P content is preferably as low as possible. Therefore, the P content is limited to 0.03% or less. Preferably, the P content is limited to 0.015% or less.

S:0.01%以下
Sは不純物であり、鋼中でMnS等の介在物を形成する。この介在物は熱間圧延により伸延され、針状の形状になる。針状となった介在物はその端部に応力集中を起こすため、鋼の靭性が低下する。そのため、Sの含有量は0.01%以下に制限する。好ましくは、Sの含有量は0.005%以下に制限する。
S: 0.01% or less S is an impurity, and forms inclusions such as MnS in steel. This inclusion is stretched by hot rolling to form a needle shape. Since the inclusions in the form of needles cause stress concentration at their ends, the toughness of the steel decreases. Therefore, the S content is limited to 0.01% or less. Preferably, the S content is limited to 0.005% or less.

Cr:0.10〜1.50%
Crは鋼の焼き入れ性を高め、鋼の強度を上げる。さらにCrは鋼の炭酸ガス腐食を防止する。これらの効果を奏するために、Crの含有量の下限を0.10%とする。一方、Crの過剰な添加は鋼中に粗大な炭化物を形成する。粗大な炭化物は鋼の靭性を劣化する。そのため、Crの含有量の上限を1.50%にする。好ましくは、Crの含有量は0.20〜1.15%である。
Cr: 0.10 to 1.50%
Cr increases the hardenability of the steel and increases the strength of the steel. Further, Cr prevents carbon dioxide corrosion of steel. In order to achieve these effects, the lower limit of the Cr content is 0.10%. On the other hand, excessive addition of Cr forms coarse carbides in the steel. Coarse carbides degrade the toughness of the steel. Therefore, the upper limit of the Cr content is 1.50%. Preferably, the Cr content is 0.20 to 1.15%.

sol.Al:0.001〜0.1%
Alは、鋼の脱酸に必要な元素である。この効果を発揮するためにsol.Alの含有量の下限を0.001%とする。一方、Alの過剰な添加は鋼の靭性を低下する。そのため、sol.Alの含有量の上限値を0.1%とする。好ましくは、sol.Alの含有量を0.010〜0.060%とする。
sol. Al: 0.001 to 0.1%
Al is an element necessary for deoxidation of steel. In order to exert this effect, sol. The lower limit of the Al content is 0.001%. On the other hand, excessive addition of Al reduces the toughness of the steel. Therefore, sol. The upper limit of the Al content is 0.1%. Preferably, sol. The Al content is 0.010 to 0.060%.

N:0.0070%以下
Nは不純物であり、鋼中のAlや後述するTiやNbと結合して窒化物を形成する。これらの窒化物は鋼の靭性を低下する。そのため、そのため、Nの含有量はなるべく低い方が好ましい。したがって、Nの含有量は0.0070%以下に制限する。
N: 0.0070% or less N is an impurity and forms a nitride by combining with Al in steel, Ti or Nb described later. These nitrides reduce the toughness of the steel. Therefore, the N content is preferably as low as possible. Therefore, the N content is limited to 0.0070% or less.

なお、残部はFeで構成されるが、製造過程の種々の要因により不純物が含まれることもあり得る。ここでいう不純物には、たとえば0.08%以下のNiや0.06%以下のCuが含まれる。   The balance is composed of Fe, but impurities may be included due to various factors in the manufacturing process. The impurities here include, for example, 0.08% or less of Ni or 0.06% or less of Cu.

上記組織を有する円柱鋼はさらに、上記化学組成に加えてMo、Bのうち1種以上を含有してもよい。以下、各元素について説明する。   The cylindrical steel having the structure may further contain one or more of Mo and B in addition to the chemical composition. Hereinafter, each element will be described.

Mo:0.05〜1.00%
Moは鋼の焼き入れ性を高め、鋼の強度を上げる。さらに、P等による鋼の脆化を抑制する。これらの効果を得るために、Moの含有量の下限を0.05%とする。一方、Moの過剰な添加は粗大な炭化物の析出を促進させる。そのため、Moの含有量の上限を1.0%とする。好ましくは、Moの含有量は0.08〜0.80%である。
Mo: 0.05-1.00%
Mo increases the hardenability of the steel and increases the strength of the steel. Furthermore, embrittlement of the steel due to P or the like is suppressed. In order to obtain these effects, the lower limit of the Mo content is set to 0.05%. On the other hand, excessive addition of Mo promotes precipitation of coarse carbides. Therefore, the upper limit of the Mo content is 1.0%. Preferably, the Mo content is 0.08 to 0.80%.

B:0.0005〜0.0025%
Bは鋼の焼き入れ性を著しく向上させる。この効果を得るために、Bの含有量の下限を0.0005%とする。一方、Bの過剰な添加は粒界に炭窒化物を析出させ、鋼の靭性を低下させる。そのため、Bの含有量の上限を0.0025%とする。好ましくは、Bの含有量は0.0008〜0.0018%である。
B: 0.0005 to 0.0025%
B significantly improves the hardenability of the steel. In order to obtain this effect, the lower limit of the B content is 0.0005%. On the other hand, excessive addition of B causes carbonitride to precipitate at the grain boundaries and lowers the toughness of the steel. Therefore, the upper limit of the B content is 0.0025%. Preferably, the B content is 0.0008 to 0.0018%.

上記組織を有する円柱鋼はさらに、上記化学組成に加えてTi、Nb、Vのうち1種以上を含有してもよい。以下、各元素について説明する。   The columnar steel having the structure may further contain one or more of Ti, Nb, and V in addition to the chemical composition. Hereinafter, each element will be described.

Ti:0.005〜0.05%
TiはNを単独で固溶させずにTiNとして析出させる。TiNは結晶粒の粗大化を防止するため、鋼の強度及び靭性は向上する。この効果を得るために、Tiの含有量の下限を0.005%にする。ただし、Tiの過剰な添加はTiCを析出し、鋼の靭性を低下する。そのため、Tiの含有量の上限を0.05%とする。好ましくは、Tiの含有量は0.008〜0.030%である。
Ti: 0.005 to 0.05%
Ti precipitates as TiN without dissolving N alone. Since TiN prevents coarsening of crystal grains, the strength and toughness of steel are improved. In order to obtain this effect, the lower limit of the Ti content is set to 0.005%. However, excessive addition of Ti precipitates TiC and reduces the toughness of the steel. Therefore, the upper limit of the Ti content is 0.05%. Preferably, the Ti content is 0.008 to 0.030%.

Nb:0.005〜0.040%
NbはNbNやNbCを形成する。NbN及びNbCは高温域での結晶粒の粗大化を防止するため、鋼の強度は向上する。この効果を得るために、Nbの含有量の下限を0.005%にする。ただし、Nbの過剰な添加は鋼中の偏析を増長する。そのため、Nbの含有量の上限を0.04%とする。好ましくは、Nbの含有量は0.006〜0.030%とする。
Nb: 0.005 to 0.040%
Nb forms NbN or NbC. NbN and NbC prevent the coarsening of the crystal grains in the high temperature range, so that the strength of the steel is improved. In order to obtain this effect, the lower limit of the Nb content is set to 0.005%. However, excessive addition of Nb increases segregation in the steel. Therefore, the upper limit of Nb content is 0.04%. Preferably, the Nb content is 0.006 to 0.030%.

V:0.03〜0.30%
VはVCを形成し、鋼の強度を上げる。ただし、Vの過剰な添加は鋼の靭性を低下する。そのため、Vの含有量を0.03〜0.30%とする。好ましくは、0.05〜0.22%とする。
V: 0.03-0.30%
V forms VC and increases the strength of the steel. However, excessive addition of V reduces the toughness of the steel. Therefore, the content of V is set to 0.03 to 0.30%. Preferably, the content is 0.05 to 0.22%.

2.製造方法
本実施の形態による継目無鋼管の製造方法を説明する。
2. Manufacturing Method A method for manufacturing a seamless steel pipe according to this embodiment will be described.

粒界組織がフェライト、又はフェライト及びパーライトを含有し、粒内組織のビッカース硬度が240以上である円柱鋼を加熱炉に装入する。加熱炉はたとえば図3に示した回転炉床式加熱炉やウォーキングハース式加熱炉やウォーキングビーム式加熱炉等である。これらの加熱炉内複数のゾーンに区切られていてもよい。   A columnar steel in which the grain boundary structure contains ferrite or ferrite and pearlite and the intragranular structure has a Vickers hardness of 240 or more is charged into a heating furnace. The heating furnace is, for example, a rotary hearth type heating furnace, a walking hearth type heating furnace, a walking beam type heating furnace or the like shown in FIG. These heating furnaces may be divided into a plurality of zones.

装入された円柱鋼を加熱炉で加熱する。このとき、円柱鋼の外径D(mm)に基づいて、加熱炉の温度を調整する。具体的には、加熱炉温度を所定の温度Tにする場合、式(1)を満足する温度Tで円柱鋼を加熱する。   The charged cylindrical steel is heated in a heating furnace. At this time, the temperature of the heating furnace is adjusted based on the outer diameter D (mm) of the column steel. Specifically, when the heating furnace temperature is set to a predetermined temperature T, the cylindrical steel is heated at a temperature T that satisfies Equation (1).

また、加熱炉が装入口から順に第1ゾーン〜第Nゾーンに区切られ、隣接するゾーンの温度が異なる場合、第1ゾーンの温度Tが式(2)を満足するように温度Tを調整する。さらに、隣接するゾーンの温度差T−Ti−1(i=2〜N)が式(3)を満足するように温度差T−Ti−1を調整する。このとき、加熱炉の各ゾーンに備えられた温度測定装置の測定結果に基づいて、各ゾーンの温度を複数のバーナにより調整する。温度調整は自動で行われてもよいし、手動で行われてもよい。 In addition, when the heating furnace is divided into the first zone to the Nth zone in order from the charging port and the temperatures of the adjacent zones are different, the temperature T 1 is set so that the temperature T 1 of the first zone satisfies the formula (2). adjust. Further, the temperature difference T i -T i-1 is adjusted so that the temperature difference T i -T i-1 (i = 2 to N) between adjacent zones satisfies the expression (3). At this time, based on the measurement result of the temperature measuring device provided in each zone of the heating furnace, the temperature of each zone is adjusted by a plurality of burners. The temperature adjustment may be performed automatically or manually.

式(1)、又は式(2)及び式(3)を満足する温度で円柱鋼を加熱後、加熱炉から円柱鋼を抽出する。続いて、抽出された円柱鋼を穿孔機により軸方向に穿孔する。その後、マンドレルミル及びレデューサ等により所定の寸法の継目無鋼管に形成する。   The columnar steel is extracted from the heating furnace after heating the columnar steel at a temperature satisfying the formula (1) or the formula (2) and the formula (3). Subsequently, the extracted cylindrical steel is drilled in the axial direction by a drilling machine. Thereafter, it is formed into a seamless steel pipe having a predetermined size by a mandrel mill, a reducer or the like.

表1に示す化学組成の丸鋳片を加熱炉にて加熱後、継目無鋼管に圧延し、内面疵の発生状況を調査した。

Figure 2005334964
A round slab having the chemical composition shown in Table 1 was heated in a heating furnace and then rolled into a seamless steel pipe, and the state of occurrence of inner surface defects was investigated.
Figure 2005334964

表1に示す鋼種BT1〜BT4の化学組成を有する複数の丸鋳片を連続鋳造法により製造した。鋼種がBT1又はBT2である複数の丸鋳片は外径Dを310mmとした。一方、鋼種BT3については、外径Dが225mmの複数の丸鋳片と外径Dが310mmの複数の丸鋳片とを製造した。鋼種BT4については、外径Dが225mm、292mm、310mm、360mmの複数の丸鋳片を製造した。なお、表1中のNi、Cuは製造過程中の種々の要因により各円柱鋼に含まれた不純物である。   A plurality of round slabs having chemical compositions of steel types BT1 to BT4 shown in Table 1 were produced by a continuous casting method. A plurality of round cast slabs whose steel types are BT1 or BT2 have an outer diameter D of 310 mm. On the other hand, for steel type BT3, a plurality of round cast pieces having an outer diameter D of 225 mm and a plurality of round cast pieces having an outer diameter D of 310 mm were manufactured. For steel type BT4, a plurality of round cast pieces having outer diameters D of 225 mm, 292 mm, 310 mm, and 360 mm were manufactured. In Table 1, Ni and Cu are impurities contained in each columnar steel due to various factors during the manufacturing process.

鋼種ごとに丸鋳片からミクロサンプルを採取し、ミクロ組織試験により組織観察を行った。具体的には、各鋼種において、複数の丸鋳片から任意の丸鋳片を3本選択した。選択された丸鋳片からミクロサンプルを採取した。ミクロサンプルは丸鋳片の軸方向に垂直な断面の中心から半径方向にD/4の位置で2つ採取した。ミクロサンプルの大きさは15mm×20mmとした。採取した複数のミクロサンプルの表面を研磨した後、硝酸エタノールにより表面をエッチングした。エッチングした各ミクロサンプルの表面の組織を観察した。組織観察では、光学顕微鏡を用いて100倍の倍率でミクロサンプルごとに15視野観察した。   A micro sample was taken from a round slab for each steel type, and the structure was observed by a micro structure test. Specifically, for each steel type, three arbitrary round slabs were selected from a plurality of round slabs. A micro sample was taken from the selected round slab. Two micro samples were taken at a position D / 4 in the radial direction from the center of the cross section perpendicular to the axial direction of the round slab. The size of the micro sample was 15 mm × 20 mm. After polishing the surfaces of the collected micro samples, the surfaces were etched with ethanol nitrate. The surface structure of each etched micro sample was observed. In the tissue observation, 15 visual fields were observed for each micro sample at a magnification of 100 times using an optical microscope.

ミクロ組織試験を実施後、JISZ2244に基づいて各ミクロサンプルに対してビッカース硬度試験を実施した。具体的には、各ミクロサンプル内の9つの粒内組織に対してビッカース硬度を測定した。ビッカース硬度試験の荷重は1kgとした。測定したビッカース硬度(鋼種ごとに54点測定)の平均値を各鋼種のビッカース硬度とした。   After performing the microstructure test, a Vickers hardness test was performed on each micro sample based on JISZ2244. Specifically, Vickers hardness was measured for nine intragranular structures in each micro sample. The load for the Vickers hardness test was 1 kg. The average value of the measured Vickers hardness (measured 54 points for each steel type) was defined as the Vickers hardness of each steel type.

表1に示すように、鋼種BT1の粒内組織のビッカース硬度は本発明の規定値を満足したものの、粒界組織が本発明の規定とは異なるマルテンサイトであった。また、鋼種BT2の粒界組織は、本発明に規定するフェライト及びパーライトであったが、粒内組織のビッカース硬度が本発明の規定値未満であった。   As shown in Table 1, the Vickers hardness of the intragranular structure of steel type BT1 satisfied the specified value of the present invention, but the grain boundary structure was martensite different from the specified value of the present invention. The grain boundary structure of steel type BT2 was ferrite and pearlite specified in the present invention, but the Vickers hardness of the intragranular structure was less than the specified value of the present invention.

一方、鋼種BT3の粒界組織は本発明に規定するフェライト及びパーライトであり、粒内組織のビッカース硬度も本発明の規定値を満たした。また鋼種BT4の粒界組織は本発明に規定するフェライトであり、粒内組織のビッカース硬度も本発明の規定値を満たした。   On the other hand, the grain boundary structure of steel type BT3 is ferrite and pearlite specified in the present invention, and the Vickers hardness of the intragranular structure also satisfies the specified value of the present invention. Further, the grain boundary structure of steel type BT4 is ferrite defined in the present invention, and the Vickers hardness of the intragranular structure also satisfies the specified value of the present invention.

以上の組織を有する鋼種BT1〜BT4の丸鋳片を表2に示す加熱条件で加熱し、加熱した丸鋳片を穿孔及び圧延し、表2に示す外径の継目無鋼管にした。以下、詳細を説明する。

Figure 2005334964
Round slabs of steel types BT1 to BT4 having the above structure were heated under the heating conditions shown in Table 2, and the heated round slabs were pierced and rolled to obtain seamless steel pipes having the outer diameters shown in Table 2. Details will be described below.
Figure 2005334964

表2中の各試験番号の鋼種及び外径の丸ビレットをそれぞれ50本準備した。炉内を2つのゾーン(第1及び第2ゾーン)に区切られた回転炉床式加熱炉を用い、各試験番号の丸ビレットを表2の加熱条件で加熱した。このとき、各試験番号の試験について、式(4)に示した第1ゾーンのFT(Furnace Temperature)値、式(5)に示した第2ゾーンのFT値をそれぞれ求めた。
FT値=6.35×10−16×(D/2)×(T (4)
FT値=6.35×10−16×(D/2)×(T−T(5)
50 steel types and round billets with outer diameters in each test number in Table 2 were prepared. A round billet of each test number was heated under the heating conditions shown in Table 2 using a rotary hearth-type heating furnace divided into two zones (first and second zones). At this time, for each test number test, the FT (Furnace Temperature) 1 value of the first zone shown in Equation (4) and the FT 2 value of the second zone shown in Equation (5) were obtained.
FT 1 value = 6.35 × 10 −16 × (D / 2) 2 × (T 1 ) 4 (4)
FT 2 value = 6.35 × 10 −16 × (D / 2) 2 × (T 2 −T 1 ) 4 (5)

ここで、Tは第1ゾーンの温度であり、Tは第2ゾーンの温度である。 Here, T 1 is the temperature of the first zone, and T 2 is the temperature of the second zone.

要するに、FT値は式(2)の右辺であり、FT値は式(3)の右辺である。本発明例である試験番号1〜5の試験では、第1ゾーンのFT値及び第2ゾーンのFT値が何れも本発明の範囲内となった。一方、比較例である試験番号6〜11の試験では、FT値が本発明の範囲を超えた。 In short, the FT 1 value is the right side of Equation (2), and the FT 2 value is the right side of Equation (3). In the tests of Test Nos. 1 to 5, which are examples of the present invention, both the FT 1 value of the first zone and the FT 2 value of the second zone are within the scope of the present invention. On the other hand, in the tests of test numbers 6 to 11 which are comparative examples, the FT 1 value exceeded the range of the present invention.

丸鋳片を加熱炉で加熱後、丸鋳片のうち1本を加熱炉から抽出し、穿孔圧延することなく空冷した。また、残り(49本)の丸鋳片を加熱炉から抽出し、穿孔圧延機により穿孔した後、マンドレルミル及びレデューサにより継目無鋼管にした。   After heating the round slab in a heating furnace, one of the round slabs was extracted from the heating furnace and air-cooled without piercing and rolling. Further, the remaining (49) round slabs were extracted from the heating furnace, pierced by a piercing mill, and then made into seamless steel pipes by a mandrel mill and a reducer.

[熱応力割れ調査]
各試験番号の丸鋳片のうち、加熱炉から抽出後冷却した丸鋳片に熱応力割れが発生しているか否か調査した。熱応力割れは丸鋳片の半径方向に沿って発生する。そのため、丸鋳片を軸方向に切断し、切断面に熱応力割れが発生しているか否か調査した。切断面の割れの有無は目視にて観察した。丸鋳片中に1箇所でも熱応力割れが発生している場合、熱応力割れが発生したと判断した。表2中の熱応力割れの欄の「有」は熱応力割れが発生したことを示し、「無」は熱応力割れが発生しなかったことを示す。
[Thermal stress cracking investigation]
Of the round slabs of each test number, it was investigated whether or not thermal stress cracking occurred in the round slabs cooled after extraction from the heating furnace. Thermal stress cracks occur along the radial direction of the round slab. Therefore, the round cast slab was cut in the axial direction to investigate whether or not thermal stress cracks occurred on the cut surface. The presence or absence of cracks in the cut surface was visually observed. When thermal stress cracking occurred at one location in the round slab, it was judged that thermal stress cracking occurred. “Yes” in the column of thermal stress cracking in Table 2 indicates that thermal stress cracking occurred, and “None” indicates that thermal stress cracking did not occur.

[内面疵調査]
各試験番号の丸鋳片から製造された継目無鋼管に対して、内面疵を調査した。具体的には、製造した全ての継目無鋼管に対して目視観察及び超音波探傷を実施し、内面疵の有無を確認した。超音波探傷の探傷条件はAPI5CTのSR2規定とした。内面疵が確認された継目無鋼管についてはさらに、内面疵の要因を調査した。先述したように、内面疵には、熱応力割れに起因する疵、機械疵、丸鋳片の品質に起因する疵がある。本実施例では、熱応力割れにより発生した内面疵のみを調査対象とするため、他の要因による内面疵(機械疵及び品質に起因する疵)は対象外にする必要がある。本実施例では、内面疵の形状から内面疵の発生要因を推定し、熱応力割れにより発生した内面疵を特定した。
[Inner surface inspection]
Inner surface flaws were examined on seamless steel pipes manufactured from round slabs of each test number. Specifically, visual observation and ultrasonic flaw detection were carried out on all manufactured seamless steel pipes, and the presence or absence of internal flaws was confirmed. The flaw detection conditions for ultrasonic flaw detection are defined as API2CT SR2 regulations. For seamless steel pipes with inner surface defects, the cause of inner surface defects was further investigated. As described above, the inner surface defects include defects due to thermal stress cracking, mechanical defects, and defects due to the quality of the round slab. In the present embodiment, only the inner surface defects caused by thermal stress cracking are targeted for investigation, and therefore inner surface defects due to other factors (machine defects and defects caused by quality) must be excluded. In this example, the generation factor of the inner surface flaw was estimated from the shape of the inner surface flaw, and the inner surface flaw generated by the thermal stress cracking was specified.

各試験番号の継目無鋼管において、熱応力割れに起因した内面疵が発生した継目無鋼管の数をカウントした。カウント数を製造した継目無鋼管の全数で除した値を内面疵発生率とした。   In each seamless steel pipe of each test number, the number of seamless steel pipes in which internal flaws due to thermal stress cracking occurred was counted. The value obtained by dividing the number of counts by the total number of seamless steel pipes produced was defined as the rate of occurrence of internal flaws.

[調査結果]
本発明例である試験番号1〜5の試験では、いずれも丸鋳片に熱応力割れが発生しなかった。また、製造した継目無鋼管の内面疵発生率は0%であった。
[Survey results]
In all the tests of Test Nos. 1 to 5 which are examples of the present invention, no thermal stress cracking occurred in the round cast slab. Moreover, the inner surface flaw occurrence rate of the manufactured seamless steel pipe was 0%.

比較例である試験番号6及び7の試験では、FT値が本発明の範囲を超えたものの、丸鋳片に熱応力割れが発生せず、継目無鋼管に内面疵も発生しなかった。試験番号6で用いた丸鋳片の鋼種BT1は本発明の規定範囲外の鋼種であり、粒界組織がマルテンサイトであった。鋼種BT1は粒界組織及び粒内組織が同一であり、両者の硬度差が小さいために、熱応力割れが発生しなかったと考えられる。同様に、試験番号7で用いた丸鋳片の鋼種BT2は粒界組織がフェライト及びパーライトであり、粒内組織の硬度は比較的低かった。粒内組織及び粒界組織の硬度が共に低く、両者の硬度差が小さいため、熱応力割れが発生しなかったと考えられる。 In the tests of test numbers 6 and 7, which are comparative examples, the FT 1 value exceeded the range of the present invention, but no thermal stress cracking occurred in the round cast slab, and no inner surface flaws occurred in the seamless steel pipe. The steel type BT1 of the round slab used in Test No. 6 was a steel type outside the specified range of the present invention, and the grain boundary structure was martensite. Steel type BT1 has the same grain boundary structure and intragranular structure, and it is considered that thermal stress cracking did not occur because the difference in hardness between the two was small. Similarly, the steel type BT2 of the round slab used in Test No. 7 had a grain boundary structure of ferrite and pearlite, and the hardness of the intragranular structure was relatively low. It is considered that thermal stress cracking did not occur because the hardness of both the intragranular structure and the grain boundary structure was low and the hardness difference between the two was small.

一方、試験番号8〜11の試験では、FT値が本発明の範囲を超えたため、丸鋳片に熱応力割れが発生し、継目無鋼管にも内面疵が発生した。これらの試験に用いた丸鋳片は本発明の規定を満たす組織であった。すなわち、粒界組織の硬度と粒内組織の硬度とが不均一であった。このような組織を有する丸鋳片を加熱したとき、FT値が本発明の規定を超えたため、内面疵の要因である熱応力割れが発生した。 On the other hand, in the tests of Test Nos. 8 to 11, since the FT 1 value exceeded the range of the present invention, thermal stress cracking occurred in the round cast slab and inner surface flaws also occurred in the seamless steel pipe. The round slabs used in these tests had a structure that satisfied the provisions of the present invention. That is, the hardness of the grain boundary structure and the hardness of the intragranular structure were non-uniform. When a round slab having such a structure was heated, the FT 1 value exceeded the provisions of the present invention, and thermal stress cracking, which was a cause of internal flaws, occurred.

以上、本実施例では、FT値及びFT値を用いて各試験番号の加熱温度が式(2)及び式(3)を満足するか否かを検討した。しかしながら、加熱炉の第1ゾーン及び第2ゾーンの温度が同じである試験番号については、式(1)を満足するか否かを検討してもよい。たとえば、本発明例の試験番号1は加熱炉の第1及び第2ゾーンの温度が共に1523Kである。この場合、試験番号1の加熱温度(1523K)は式(1)を満足したため、疵発生率が0%であったといえる。 As described above, in this example, whether the heating temperature of each test number satisfies the expressions (2) and (3) using the FT 1 value and the FT 2 value was examined. However, regarding the test numbers in which the temperatures of the first zone and the second zone of the heating furnace are the same, it may be examined whether or not Expression (1) is satisfied. For example, in test number 1 of the example of the present invention, the temperatures of the first and second zones of the heating furnace are both 1523K. In this case, it can be said that the soot generation rate was 0% because the heating temperature (1523K) of Test No. 1 satisfied Expression (1).

また、本実施例では、本発明の規定を満足する組織を有する鋼種BT3はMo、Ti、Nb、V、Bを含有したが、これらの合金元素を含有しなくても、円柱鋼の粒界組織はフェライト、又はフェライト及びパーライトを含有し、かつ、粒内組織のビッカース硬度は240以上となる。   Further, in this example, the steel type BT3 having a structure satisfying the provisions of the present invention contained Mo, Ti, Nb, V, and B. Even if these alloy elements are not contained, the grain boundary of the columnar steel is obtained. The structure contains ferrite, or ferrite and pearlite, and the Vickers hardness of the intragranular structure is 240 or more.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。   While the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.

本発明による継目無鋼管の製造方法は、加熱炉を用いる継目無鋼管の製造方法に広く適用できるが、特に油井管として利用される継目無鋼管の製造方法に利用可能である。   The method for producing a seamless steel pipe according to the present invention can be widely applied to a method for producing a seamless steel pipe using a heating furnace, but is particularly applicable to a method for producing a seamless steel pipe used as an oil well pipe.

本発明に使用する円柱鋼内の組織を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure | tissue in the column steel used for this invention. 円柱鋼の外径及び加熱炉内温度と熱応力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the outer diameter of cylindrical steel, the temperature in a heating furnace, and a thermal stress. 回転炉床式加熱炉を上面から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the rotary hearth type heating furnace from the upper surface.

Claims (6)

フェライトを含有する旧オーステナイト粒界組織と、ビッカース硬度が240以上の旧オーステナイト粒内組織とを有する円柱鋼を加熱炉に装入する工程と、
式(1)を満足する加熱炉温度T(K)で前記装入した円柱鋼を加熱する工程と、
前記加熱した円柱鋼を軸方向に穿孔する工程とを備えることを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
50≧6.35×10−16×(D/2)×T (1)
ここで、Dは前記円柱鋼の外径(mm)である。
Charging a columnar steel having a prior austenite grain boundary structure containing ferrite and a prior austenite grain structure having a Vickers hardness of 240 or more into a heating furnace;
Heating the charged cylindrical steel at a furnace temperature T (K) satisfying the formula (1);
And a step of drilling the heated cylindrical steel in the axial direction.
50 ≧ 6.35 × 10 −16 × (D / 2) 2 × T 4 (1)
Here, D is the outer diameter (mm) of the cylindrical steel.
フェライトを含有する旧オーステナイト粒界組織と、ビッカース硬度が240以上の旧オーステナイト粒内組織とを有する円柱鋼を、前記円柱鋼が装入される装入口から前記円柱鋼が抽出される抽出口までの間を前記装入口に近い順に第1ゾーン〜第Nゾーンに区切られた加熱炉に装入する工程と、
前記加熱炉の第1ゾーンの温度Tが式(2)を満足し、かつ、前記加熱炉の隣接するゾーンの温度差T−Ti−1(i=2〜N)が式(3)を満足するように前記装入した円柱鋼を加熱する工程と、
前記加熱した円柱鋼を軸方向に穿孔する工程とを備えることを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
50≧6.35×10−16×(D/2)×(T (2)
50≧6.35×10−16×(D/2)×(T−Ti−1 (3)
ここで、Dは前記円柱鋼の外径(mm)であり、i及びNは自然数である。
Columnar steel having a prior austenite grain boundary structure containing ferrite and a prior austenite intragranular structure having a Vickers hardness of 240 or more, from an inlet into which the columnar steel is inserted to an extraction port through which the columnar steel is extracted Charging a heating furnace divided into a first zone to an Nth zone in the order close to the charging port,
The temperature T 1 of the first zone of the heating furnace satisfies the formula (2), and the temperature difference T i −T i-1 (i = 2 to N) between adjacent zones of the heating furnace is the formula (3). And heating the charged cylindrical steel so as to satisfy
And a step of drilling the heated cylindrical steel in the axial direction.
50 ≧ 6.35 × 10 −16 × (D / 2) 2 × (T 1 ) 4 (2)
50 ≧ 6.35 × 10 −16 × (D / 2) 2 × (T i −T i−1 ) 4 (3)
Here, D is the outer diameter (mm) of the cylindrical steel, and i and N are natural numbers.
請求項1又は請求項2に記載の継目無鋼管の製造方法であって、
前記旧オーステナイト粒界組織はさらに、パーライトを含有することを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
It is a manufacturing method of the seamless steel pipe according to claim 1 or 2,
The prior austenite grain boundary structure further contains pearlite, and the method for producing a seamless steel pipe.
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の継目無鋼管の製造方法であって、
前記円柱鋼は、質量%で、C:0.15〜0.35%、Si:0.10〜0.50%、Mn:0.20〜1.50%、P:0.03%以下、S:0.01%以下、Cr:0.10〜1.50%、Sol.Al:0.001〜0.1%、N:0.0070%以下を含有し、残部はFe及び不純物からなることを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
It is a manufacturing method of the seamless steel pipe according to any one of claims 1 to 3,
The columnar steel is, in mass%, C: 0.15 to 0.35%, Si: 0.10 to 0.50%, Mn: 0.20 to 1.50%, P: 0.03% or less, S: 0.01% or less, Cr: 0.10 to 1.50%, Sol. A method for producing a seamless steel pipe, comprising Al: 0.001 to 0.1%, N: 0.0070% or less, with the balance being Fe and impurities.
請求項4に記載の継目無鋼管の製造方法であって、
前記円柱鋼はさらに、Mo:0.05〜1.00%、B:0.0005〜0.0025%のうちの1種以上を含有することを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
It is a manufacturing method of the seamless steel pipe according to claim 4,
The cylindrical steel further contains at least one of Mo: 0.05 to 1.00% and B: 0.0005 to 0.0025%.
請求項4又は請求項5に記載の継目無鋼管の製造方法であって、
前記円柱鋼はさらに、Ti:0.005〜0.050%、Nb:0.005〜0.040%、V:0.03〜0.30%のうちの1種以上を含有することを特徴とする継目無鋼管の製造方法。

It is a manufacturing method of the seamless steel pipe according to claim 4 or 5,
The cylindrical steel further contains one or more of Ti: 0.005 to 0.050%, Nb: 0.005 to 0.040%, and V: 0.03 to 0.30%. A method for producing a seamless steel pipe.

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