JP2011001625A - High tensile strength steel having excellent corrosion resistance and weld zone toughness, and marine structure - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high tensile strength steel for welding in which low temperature toughness in the weld zone, particularly low temperature toughness in the HAZ is improved, also, corrosion resistance is improved, and a coating life can be elongated.SOLUTION: The high tensile strength steel has a composition containing 0.01 to 0.10%C, ≤0.5% Si, 0.8 to 1.8% Mn, ≤0.030% P, ≤0.02% S, 0.8 to 1.5% Cu, 0.2 to 1.5% Ni, 0.01 to 0.30% Sn, 0.001 to 0.05% sol.Al, 0.003 to 0.008% N and ≤0.0035% O, and the balance Fe with impurities, and in which N/Al is 0.3 to 3.0; Sn/Cu is ≥0.025; and further, the value of Pcm=C+(Si/30)+(Mn/20)+(Cu/20)+(Ni/60)+(Cr/20)+(Mo/15)+(V/10)+5B is ≤0.25; and, regarding the Cu particles with a major axis of ≥1 nm dispersed into the steel, the average value of a circle equivalent diameter is 4 to 25 nm; and also, the distribution amount expressed in terms of a flat rate is 3 to 20%. The steel has excellent corrosion resistance and weld zone toughness.

Description

本発明は、高張力鋼および海洋構造物、特に耐食性および溶接部靱性に優れた高張力鋼および海洋構造物に関する。より具体的には、本発明は、建築物、土木構造物、建設機械、船舶、パイプ、タンク、海洋構造物等において溶接構造物として使用される溶接用高張力鋼、特に海洋構造物に用いられる溶接用高張力鋼および海洋構造物に関するものであり、例えば、降伏強度420N/mm以上、板厚50mm以上の厚肉高強度鋼板およびそれを用いた海洋構造物に関するものである。 The present invention relates to high-strength steel and offshore structures, and particularly to high-strength steel and offshore structures excellent in corrosion resistance and weld toughness. More specifically, the present invention is used for welding high-tensile steel used as a welded structure in buildings, civil engineering structures, construction machinery, ships, pipes, tanks, offshore structures, etc., particularly offshore structures. The present invention relates to a high strength steel for welding and an offshore structure, for example, a thick high strength steel plate having a yield strength of 420 N / mm 2 or more and a plate thickness of 50 mm or more, and an offshore structure using the same.

近年、エネルギー需要が益々増加の傾向にあるため、海底石油資源の探索が活発化している。これに使用される、例えばプラットフォームやジャッキアップリグ等の海洋構造物は大型化し、これに伴って鋼板などの使用鋼材が厚肉化し、よりいっそうの安全性の確保が重要な課題となっている。通常の海洋構造物には、降伏応力が300〜360MPa級の中強度鋼材が用いられる。上述したような大型構造物には、460〜700MPa級の高強度を有するとともに板厚が100mmを超える極厚高張力鋼材が用いられることがある。   In recent years, energy demand has been increasing more and more, and search for offshore oil resources has been activated. For example, offshore structures such as platforms and jack-up rigs that are used for this purpose are becoming larger, and as a result, steel materials such as steel plates become thicker, and ensuring further safety is an important issue. . For ordinary marine structures, medium-strength steel materials with a yield stress of 300 to 360 MPa are used. For the large structure as described above, an extremely thick high-tensile steel material having a high strength of 460 to 700 MPa class and a plate thickness exceeding 100 mm may be used.

近年、海底石油資源の探索地域が寒冷地や大水深域へと移っている。これらの地域や海域で稼動する海洋構造物は、極めて厳しい気象条件、海洋条件に晒される。このため、これらの海洋構造物に用いられる鋼材には、例えば−40℃以下という非常に厳しい低温域での靱性が要求されるとともに、溶接性も当然要求される。   In recent years, search areas for submarine oil resources have moved to cold regions and deep waters. Offshore structures operating in these regions and seas are exposed to extremely severe weather and ocean conditions. For this reason, steel materials used in these offshore structures are required to have toughness in a very severe low temperature range of, for example, −40 ° C. or lower, and of course weldability.

また、安全性の面からもユーザの検査基準は厳しい。鋼材の靱性は、母材および溶接部ともに、従来のシャルピー衝撃値の規定に加え、最低使用温度でのCTOD値の規定も加味して評価されるようになってきた。10mm×10mmの大きさに切断採取する微小試験片についての評価試験であるシャルピー試験で安定した特性を得られる場合であっても、構造物の実際の厚さの試験片により評価するCTOD特性では所望の特性を満足できない場合が多く発生するからである。今日ではさらに厳しいCTOD特性が求められる。   Moreover, the inspection standard of the user is strict from the viewpoint of safety. The toughness of steel materials has been evaluated for both the base metal and the welded part in addition to the conventional definition of Charpy impact value, in addition to the definition of the CTOD value at the minimum operating temperature. Even when stable characteristics can be obtained by the Charpy test, which is an evaluation test for a micro test piece cut and sampled to a size of 10 mm × 10 mm, the CTOD characteristics evaluated by the test piece of the actual thickness of the structure This is because there are many cases where desired characteristics cannot be satisfied. Today, more stringent CTOD characteristics are required.

このように、溶接熱影響部(以下「HAZ」という)の低温靱性を向上させる要望は、氷海域に設置される海洋構造物に使用される鋼材に限らず、これよりもマイルドな環境下で使用される寒冷地向けのラインパイプ、または船舶やLNGタンク等の大型溶接構造物に使用される鋼材に対しても、強い。   Thus, the desire to improve the low temperature toughness of the weld heat affected zone (hereinafter referred to as “HAZ”) is not limited to steel materials used in offshore structures installed in ice seas, but in milder environments than this. It is also strong against steel pipes used for large-scale welded structures such as line pipes for cold regions or ships and LNG tanks.

一方で、−40℃以下という低温域で高い靭性を得るためには、溶接効率の悪い低入熱量の溶接条件での溶接を行わざるを得ない。海洋構造物の建造コストに占める溶接施工コストは大きい。溶接施工コストを低下させる最も直接的な方法は、大入熱量の溶接条件で溶接が可能な高能率溶接法を採用して、溶接層数を減らすことである。   On the other hand, in order to obtain high toughness in a low temperature range of −40 ° C. or lower, it is necessary to perform welding under welding conditions of low heat input with poor welding efficiency. The welding construction cost accounts for the construction cost of offshore structures. The most direct method for reducing the welding construction cost is to reduce the number of weld layers by adopting a high-efficiency welding method capable of welding under welding conditions with a large heat input.

したがって、今日では、低温靱性の要求が厳しい寒冷地向けの構造物は、HAZの靭性を考慮して溶接施工コストが可及的に低い溶接を行うことが重要である。
さらに、海洋構造物は海水による腐食環境に晒される。特に海上は、干満や海水飛沫による乾湿繰り返しを受けるという、極めて厳しい腐食環境下にある。このため、海洋構造物には腐食対策として塗装が施される。しかし、エッジ部や塗膜傷部といった塗膜厚が薄い部分や鋼面が露出する部分では、腐食が急速に進行する。腐食が進行した部位は補修されるものの、補修コストが嵩むとともに、部位によっては補修できないこともある。そのため、腐食環境における塗装寿命の延長も重要な課題の一つである。
Therefore, today, it is important that a structure for a cold district, where the requirement for low-temperature toughness is severe, be welded with a welding construction cost as low as possible considering the toughness of HAZ.
In addition, offshore structures are exposed to corrosive environments from seawater. In particular, the sea is in an extremely severe corrosive environment where it is repeatedly subjected to wet and dry conditions caused by tidal and seawater splashes. For this reason, the marine structure is painted as a countermeasure against corrosion. However, corrosion progresses rapidly at portions where the coating thickness is thin, such as edges and coating scratches, and portions where the steel surface is exposed. Although the portion where corrosion has progressed is repaired, the repair cost increases and the repair may not be possible depending on the portion. Therefore, extending the coating life in a corrosive environment is also an important issue.

従来から鋼材のHAZの靱性を飛躍的に向上させる手段として低炭素量化が知られている。この低炭素量化による強度低下を補うため、種々の合金元素の添加による高強度化や、時効析出硬化作用を利用した高強度化が図られる。例えば、ASTM A710では、Cuの時効析出硬化作用を利用した鋼が開示され、このような考え方に基づいた発明が幾つかなされている。例えば、特許文献1〜3には、溶接部の靱性に優れたCu析出型鋼に係る発明が開示される。   Conventionally, low carbon content is known as a means for dramatically improving the toughness of HAZ of steel materials. In order to compensate for the strength reduction due to the low carbon content, the strength can be increased by adding various alloy elements and the strength can be increased by utilizing the aging precipitation hardening action. For example, ASTM A710 discloses steel utilizing the aging precipitation hardening action of Cu, and several inventions based on such a concept have been made. For example, Patent Documents 1 to 3 disclose inventions related to Cu precipitation steel having excellent weld toughness.

特公平7−81164号公報Japanese Examined Patent Publication No. 7-81164 特開平5−186820号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-186820 特開平5−179344号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-179344

しかし、特許文献1では板厚30mm、溶接入熱量40kJ/cmで得た溶接継手のシャルピー特性を評価するに過ぎないため、特許文献1により開示されたCu析出型鋼に係る発明は、大入熱量の溶接条件での溶接を可能にするとは考え難い。   However, since Patent Document 1 merely evaluates the Charpy characteristics of a welded joint obtained with a plate thickness of 30 mm and a welding heat input of 40 kJ / cm, the invention related to the Cu precipitation steel disclosed in Patent Document 1 is a large heat input. It is difficult to imagine that welding under the welding conditions described above is possible.

特許文献2には、Cuを0.5〜4.0%(本明細書では特に断りがない限り組成に関する「%」は「質量%」を意味するものとする)添加した引張り強さ686MPa以上の高張力鋼に係る発明が開示される。しかし、低温靱性は、シャルピー試験の遷移温度でさえ−30℃であることから、極厚鋼板での低温CTOD特性を確保できるとは考え難い。   Patent Document 2 discloses a tensile strength of 686 MPa or more to which Cu is added in an amount of 0.5 to 4.0% (in this specification, “%” means “% by mass” unless otherwise specified). An invention relating to a high-strength steel is disclosed. However, since the low temperature toughness is −30 ° C. even at the transition temperature of the Charpy test, it is difficult to think that the low temperature CTOD characteristic can be secured in the extra heavy steel plate.

さらに、特許文献3では溶接入熱量5kJ/mmで得た溶接継手のシャルピー特性を評価するに過ぎないため、特許文献3により開示された発明は、溶接部のシャルピー靱性に優れたCu析出型鋼に係る発明であるものの、大入熱量の溶接条件で溶接されて組み立てられる構造物の安全性を充分満足できるとは考え難い。   Furthermore, since Patent Document 3 merely evaluates the Charpy characteristics of a welded joint obtained with a welding heat input of 5 kJ / mm, the invention disclosed in Patent Document 3 is a Cu precipitation type steel excellent in Charpy toughness of a welded portion. Although it is such an invention, it is unlikely that the safety of a structure that is welded and assembled under welding conditions with a large heat input can be sufficiently satisfied.

さらに、Cuを含有する鋼は、一般に塩分環境での耐食性に優れると考えられるものの、塩分が蓄積するような腐食環境では逆に耐食性が劣化する。このため、特許文献1〜3により開示されたCu析出型鋼に係る発明は、耐食性の面で問題となる可能性がある。   Furthermore, although steel containing Cu is generally considered to be excellent in corrosion resistance in a salt environment, the corrosion resistance is deteriorated in a corrosive environment where salt is accumulated. For this reason, the invention concerning Cu precipitation type steel indicated by patent documents 1-3 may become a problem in terms of corrosion resistance.

本発明の目的は、一般的には溶接部の低温靱性、特にHAZ低温靱性を改善することができるのみならず、耐食性を向上させて塗装寿命を延長することができる高張力鋼および海洋構造物を提供することである。   It is an object of the present invention to generally improve the low-temperature toughness of welds, particularly HAZ low-temperature toughness, as well as high-strength steel and offshore structures that can improve corrosion resistance and extend coating life Is to provide.

本発明者らは、溶接部靱性に優れた厚肉高強度鋼板を開発することを目的に、鋼成分およびその製造方法について種々の実験を行った結果、以下の知見(i)〜(viii)を得た。   The present inventors conducted various experiments on steel components and production methods for the purpose of developing a thick-walled high-strength steel sheet excellent in weld zone toughness. As a result, the following findings (i) to (viii) Got.

(i)Cu添加鋼をベースとして、N含有量およびAl含有量の調整に加え、(N/Al)比をコントロールする。すなわち、Cu含有量が高い組成の鋼において大入熱量の溶接条件で溶接された際のHAZ靱性を改善するには、TiN、Ti(C,N)、AlN等の炭窒化物の微細分散化が有効である。Cu含有量が高いとともにTiを含有する鋼では、N含有量およびAl含有量の調整に加えて、(N/Al)比をコントロールすることが有効である。(N/Al)比が過小であると、粗大なAlNが析出し、これ自体が靱性に悪影響を及ぼすのに加えて、TiNの微細かつ多量な分散が阻害されると考えられる。一方、(N/Al)比が過大であると、固溶Nが増加するのに加えて、AlN、TiNの分散密度が疎になると考えられる。   (I) Based on Cu-added steel, in addition to adjusting the N content and Al content, the (N / Al) ratio is controlled. That is, in order to improve the HAZ toughness when welding with high heat input welding conditions in steel with a high Cu content, fine dispersion of carbonitrides such as TiN, Ti (C, N), AlN, etc. Is effective. In a steel containing a high Cu content and Ti, it is effective to control the (N / Al) ratio in addition to the adjustment of the N content and the Al content. When the (N / Al) ratio is too small, coarse AlN is precipitated, which itself adversely affects toughness, and it is considered that fine and large-scale dispersion of TiN is inhibited. On the other hand, if the (N / Al) ratio is excessive, it is considered that in addition to the increase in solid solution N, the dispersion density of AlN and TiN becomes sparse.

(ii)降伏強度の上昇のためには、微細Cu粒子をできるだけ多く分散させる必要がある。
(iii)靱性、特に低温CTOD特性を確保するためには、Cu粒子をある程度粗大化させ、かつ分散量を抑制する必要がある。
(Ii) In order to increase the yield strength, it is necessary to disperse as many fine Cu particles as possible.
(Iii) In order to ensure toughness, particularly low temperature CTOD characteristics, it is necessary to coarsen the Cu particles to some extent and to suppress the amount of dispersion.

(iv)Cu粒子の分散状態を均一化するために、時効処理前段階でのCu粒子の生成をできるだけ抑制し、かつ時効処理の条件制御によりCu粒子の分散状態を制御する。
(v)Cu粒子の分布状態について、TEM写真から求められる円相当径の平均値および平面換算面積率を用いて整理することにより、強度および靱性のバランスを制御できる。
(Iv) In order to make the dispersion state of the Cu particles uniform, the generation of Cu particles in the stage before the aging treatment is suppressed as much as possible, and the dispersion state of the Cu particles is controlled by controlling the conditions of the aging treatment.
(V) The balance of strength and toughness can be controlled by organizing the distribution state of Cu particles using the average value of equivalent circle diameters obtained from TEM photographs and the plane conversion area ratio.

(vi)Cu粒子は、鋼中の結晶欠陥(主に転位)上に生成し易く、転位密度が高いとCu粒子の析出が促進される。また、転位上のCu粒子は転位の移動を阻害し、降伏強度を上昇させる。   (Vi) Cu particles are easily generated on crystal defects (mainly dislocations) in steel, and precipitation of Cu particles is promoted when the dislocation density is high. Further, the Cu particles on the dislocation inhibit the movement of the dislocation and increase the yield strength.

(vii)鋼中の転位密度は、圧延条件および水冷条件により制御可能である。また、圧延温度の低下、総圧下量の増加、水冷開始温度の上昇、冷却速度の増加さらには水冷停止温度の低下は、いずれも、転位密度を増加させる。   (Vii) The dislocation density in the steel can be controlled by rolling conditions and water cooling conditions. Further, a decrease in rolling temperature, an increase in total rolling reduction, an increase in water cooling start temperature, an increase in cooling rate, and a decrease in water cooling stop temperature all increase the dislocation density.

(viii)Cu含有量が高い鋼をベースとして、C含有量、Mn含有量およびMo含有量の調整により焼入れ性を制御することにより、大入熱量の溶接条件で溶接した際のHAZ靱性の安定化が可能である。すなわち、Cu含有量が高い鋼では、溶接割れ感受性指数Pcm値を低下するほどHAZ靱性の改善が可能である。そのためには、C含有量およびMn含有量の低下が有効である。ただし、高強度を確保するために他元素による補填が必要である。C含有量およびMn含有量の低下に加えてMo含有量を調整することにより、強度および靱性の安定化が可能である。   (Viii) Stabilization of HAZ toughness when welding under high heat input welding conditions by controlling hardenability by adjusting C content, Mn content and Mo content based on steel with high Cu content Is possible. That is, in steel with a high Cu content, the HAZ toughness can be improved as the weld crack sensitivity index Pcm value decreases. For that purpose, reduction of the C content and the Mn content is effective. However, supplementation with other elements is necessary to ensure high strength. By adjusting the Mo content in addition to the decrease in the C content and the Mn content, the strength and toughness can be stabilized.

本発明者らは、裸鋼材および塗装鋼材の耐食性に関して、さらに以下の知見(ix)〜(xi)を得た。
(ix)一般的に、Cuは海水による乾湿繰り返し環境において耐食性を向上させる。しかし、付着した塩分が洗い流されずに蓄積する環境では、Cuを含有することによりかえって耐食性が劣化する。
The present inventors have further obtained the following findings (ix) to (xi) regarding the corrosion resistance of the bare steel material and the painted steel material.
(Ix) In general, Cu improves corrosion resistance in repeated wet and dry environments with seawater. However, in an environment where the adhering salt is accumulated without being washed away, the corrosion resistance is deteriorated by containing Cu.

(x)この際、Snを含有することにより、塩分の洗い流しを受ける環境および洗い流しを受けない環境のいずれにおいても、耐食性が大幅に向上するとともに塗装鋼材では塗膜傷部での腐食が著しく抑制され、さらに、補修時に錆が残存した状態で再塗装した場合においても塗膜傷部の腐食が著しく抑制される。   (X) At this time, by containing Sn, corrosion resistance is greatly improved both in an environment where salt is washed away and in an environment where washing is not carried out, and corrosion at coating film scratches is remarkably suppressed in coated steel materials. Furthermore, even when repainting is performed with rust remaining during repair, corrosion of the scratches on the coating film is remarkably suppressed.

Snを含有することによる耐食性改善効果が得られる機構は、以下のように考えられる。塩分環境においては、腐食サイトにおいて局所的にClイオンが濃縮しpHが低下する。このような環境では、Snが溶解して鋼材上に析出する。Snは水素過電圧の大きい元素であるから、Snが析出した部分では、pHの低い環境におけるカソード反応である水素発生反応が著しく抑制され、その結果、耐食性が向上する。また、Snがイオンとして存在する場合においても、鋼材の溶解反応であるアノード反応を抑制する効果がある。これは、Snイオンの作用により鉄の溶解経路となる鉄表面へのOHおよび/またはClイオンの吸着を抑制し、鉄の溶解そのものが抑えられるためである。 The mechanism by which the corrosion resistance improvement effect by containing Sn is obtained is considered as follows. In a salt environment, Cl ions locally concentrate at the corrosion site and the pH is lowered. In such an environment, Sn melts and precipitates on the steel material. Since Sn is an element having a large hydrogen overvoltage, the hydrogen generation reaction, which is a cathode reaction in an environment having a low pH, is remarkably suppressed in a portion where Sn is deposited, and as a result, the corrosion resistance is improved. Moreover, even when Sn is present as ions, there is an effect of suppressing the anode reaction that is a dissolution reaction of the steel material. This is because the action of Sn ions suppresses the adsorption of OH and / or Cl ions to the iron surface, which is the iron dissolution path, and suppresses the dissolution of iron itself.

(xi)Snによる耐食性は一定量以上のSnを含有しないと得られない。付着した塩分が洗い流されずに蓄積される環境下ではCu含有量が多いほど耐食性の劣化が激しいため、Cuによる劣化を補償するだけのSnの含有が必要になる。具体的には、Sn/Cu≧0.025を満たす量のSnの含有が必要である。   (Xi) Corrosion resistance due to Sn cannot be obtained unless a certain amount or more of Sn is contained. In an environment where the adhering salt content is accumulated without being washed away, the corrosion resistance is more severely deteriorated as the Cu content is larger. Therefore, it is necessary to contain Sn sufficient to compensate for the deterioration caused by Cu. Specifically, it is necessary to contain Sn in an amount satisfying Sn / Cu ≧ 0.025.

本発明は、このような知見(i)〜(xi)に基づいてなされたものであり、その要旨は以下の通りである。
(1)C:0.01%以上0.10%以下、Si:0.5%以下、Mn:0.8%以上1.8%以下、P:0.030%以下、S:0.02%以下、Cu:0.8%以上1.5%以下、Ni:0.2%以上1.5%以下、Sn:0.01%以上0.30%以下、sol.Al:0.001%以上0.05%以下、N:0.003%以上0.008%以下、O:0.0035%以下を含有し、残部がFeおよび不純物であって、かつN/Alが0.3以上3.0以下であり、Sn/Cuが0.025以上であり、さらに、下記(I)式で示すPcmが0.25以下であり、鋼中に分散した長径が1nm以上のCu粒子について、円相当径の平均値が4nm以上25nm以下であり、かつ平面率換算分布量が3%以上20%以下であることを特徴とする耐食性および溶接部靭性に優れた高張力鋼。
Pcm=C+(Si/30)+(Mn/20)+(Cu/20)+(Ni/60)+(Cr/20)+(Mo/15)+(V/10)+5B・・・(I)
(2)Ti:0.03%以下を含有することを特徴とする上記(1)項に記載の耐食性および溶接部靭性に優れた高張力鋼。
This invention is made | formed based on such knowledge (i)-(xi), The summary is as follows.
(1) C: 0.01% to 0.10%, Si: 0.5% or less, Mn: 0.8% to 1.8%, P: 0.030% or less, S: 0.02 %: Cu: 0.8% to 1.5%, Ni: 0.2% to 1.5%, Sn: 0.01% to 0.30%, sol. Al: 0.001% or more and 0.05% or less, N: 0.003% or more and 0.008% or less, O: 0.0035% or less, the balance being Fe and impurities, and N / Al Is 0.3 or more and 3.0 or less, Sn / Cu is 0.025 or more, Pcm represented by the following formula (I) is 0.25 or less, and the major axis dispersed in the steel is 1 nm or more. High-tensile steel excellent in corrosion resistance and weld zone toughness, characterized in that the mean value of equivalent circle diameter of Cu particles is 4 nm or more and 25 nm or less, and the plane rate conversion distribution amount is 3% or more and 20% or less .
Pcm = C + (Si / 30) + (Mn / 20) + (Cu / 20) + (Ni / 60) + (Cr / 20) + (Mo / 15) + (V / 10) + 5B (I) )
(2) The high-strength steel excellent in corrosion resistance and weld toughness as described in (1) above, containing Ti: 0.03% or less.

(3)Nb:0.03%以下を含有することを特徴とする上記(1)項または上記(2)項に記載の耐食性および溶接部靭性に優れた高張力鋼。
(4)Mo:0.8%以下を含有することを特徴とする上記(1)項から上記(3)項までのいずれか1項に記載の耐食性および溶接部靭性に優れた高張力鋼。
(3) Nb: 0.03% or less. The high-strength steel excellent in corrosion resistance and weld toughness described in (1) or (2) above.
(4) Mo: High-tensile steel excellent in corrosion resistance and weld toughness according to any one of items (1) to (3), characterized by containing 0.8% or less.

(5)Cr:0.80%以下およびB:0.002%以下からなる群から選ばれた1種または2種を含有することを特徴とする上記(1)項から上記(4)項までのいずれか1項に記載の耐食性および溶接部靭性に優れた高張力鋼。   (5) From (1) to (4) above, characterized by containing one or two selected from the group consisting of Cr: 0.80% or less and B: 0.002% or less High tensile strength steel excellent in corrosion resistance and weld toughness according to any one of the above.

(6)V:0.05%以下を含有することを特徴とする上記(1)項から上記(5)項までのいずれか1項に記載の耐食性および溶接部靭性に優れた高張力鋼。
(7)Ca:0.005%以下、Mg:0.01%以下およびREM:0.01%以下からなる群から選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする上記(1)項から上記(6)項までのいずれか1項に記載の耐食性および溶接部靭性に優れた高張力鋼。
(6) V: A high-tensile steel excellent in corrosion resistance and weld toughness according to any one of (1) to (5) above, characterized by containing 0.05% or less.
(7) One or more selected from the group consisting of Ca: 0.005% or less, Mg: 0.01% or less, and REM: 0.01% or less (1) The high-tensile steel excellent in corrosion resistance and weld zone toughness according to any one of items (6) to (6).

(8)上記(1)項から上記(7)項までのいずれか1項に記載の高張力鋼を用いた耐食性および溶接部靭性に優れた海洋構造物。   (8) An offshore structure excellent in corrosion resistance and weld toughness using the high-tensile steel described in any one of (1) to (7).

本発明により、特にそれだけに制限されるのではないが、例えばエレクトロガスアーク溶接などの溶接方法により、溶接入熱量300KJ/cm以上での大入熱の溶接条件での溶接が可能という溶接性に優れ、降伏応力420N/mm以上であって、かつ、海洋構造物のような極めて厳しい環境下でも使用できる高張力鋼の製造が可能となった。 By the present invention, although not particularly limited thereto, for example, by a welding method such as electrogas arc welding, it is excellent in weldability that welding can be performed under welding conditions of large heat input with a welding heat input of 300 KJ / cm or more, It has become possible to produce a high-strength steel that has a yield stress of 420 N / mm 2 or more and can be used even in extremely severe environments such as offshore structures.

このため、本発明によれば、例えば大型海洋構造物の現場溶接施工能率や安全性を著しく高めることができる。   For this reason, according to the present invention, for example, the on-site welding efficiency and safety of large offshore structures can be significantly increased.

図1は、腐食試験用試験片の概略を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing an outline of a test piece for corrosion test.

以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。まず、本発明に係る高張力鋼の組成を限定する理由を説明する。
[C:0.01%以上0.10%以下]
Cは、強度を確保するため、およびNbやV等の含有時に組織微細化の効果を生じさせるために含有する。C含有量が0.01%未満であるとこれらの効果が十分でない。しかし、C含有量が0.10%を超えると溶接部に島状マルテンサイト(M−A:martensite−austenite constituent)と呼ばれる硬化組織を生成してHAZ靱性を悪化させるとともに、母材の靱性および溶接性にも悪影響を及ぼす。このため、C含有量は0.01%以上0.10%以下とする。好ましくは0.02%以上0.08%以下であり、さらに好ましくは0.02%以上0.05%以下である。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. First, the reason for limiting the composition of the high-strength steel according to the present invention will be described.
[C: 0.01% or more and 0.10% or less]
C is contained for securing strength and for producing an effect of refining the structure when Nb, V, or the like is contained. If the C content is less than 0.01%, these effects are not sufficient. However, when the C content exceeds 0.10%, a hardened structure called island-like martensite (MA) is generated in the welded portion to deteriorate the HAZ toughness, and the toughness of the base material and It also has an adverse effect on weldability. For this reason, C content shall be 0.01% or more and 0.10% or less. Preferably they are 0.02% or more and 0.08% or less, More preferably, they are 0.02% or more and 0.05% or less.

[Si:0.5%以下]
Siは,溶鋼の予備脱酸に有効な元素である。Siはセメンタイト中に固溶しないため、Si含有量が0.5%を超えると未変態オーステナイト粒がフェライト粒とセメンタイトに分解するのを阻害し、島状マルテンサイトの生成を助長する。このため、Si含有量は0.5%以下とする。好ましくは0.2%以下であり、さらに好ましくは0.15%以下である。
[Si: 0.5% or less]
Si is an effective element for preliminary deoxidation of molten steel. Since Si does not dissolve in cementite, if the Si content exceeds 0.5%, untransformed austenite grains are inhibited from being decomposed into ferrite grains and cementite, and the formation of island martensite is promoted. For this reason, Si content shall be 0.5% or less. Preferably it is 0.2% or less, More preferably, it is 0.15% or less.

[Mn:0.8%以上1.8%以下]
Mnは,強度を確保するために有効な元素であるとともに、脱酸剤としても有効な元素である。このため、Mnの含有量は0.8%以上とする。しかし、Mn含有量が過剰であると焼入れ性を過剰に増加させ、溶接性およびHAZ靱性を劣化させる。さらに、Mnは中心偏析を助長する元素であり、中心偏析を抑制するためにはMn含有量は1.8%を超えるべきではない。したがって、Mn含有量は0.8%以上1.8%以下とする。好ましくは0.9%以上1.5%以下である。
[Mn: 0.8% to 1.8%]
Mn is an element effective for ensuring strength and is also an effective element as a deoxidizer. For this reason, content of Mn shall be 0.8% or more. However, if the Mn content is excessive, the hardenability is excessively increased and the weldability and the HAZ toughness are deteriorated. Furthermore, Mn is an element that promotes center segregation, and in order to suppress center segregation, the Mn content should not exceed 1.8%. Therefore, the Mn content is 0.8% or more and 1.8% or less. Preferably they are 0.9% or more and 1.5% or less.

[P:0.030%以下]
Pは、鋼に不可避的に含有される不純物元素であり、粒界偏析元素であるためにHAZにおける粒界割れの原因となる。さらに母材靱性、溶接金属部とHAZの靱性を向上させ、スラブ中心偏析も低減させるために、P含有量は0.030%以下とする。好ましくは0.015%以下であり、さらに好ましくは0.01%以下である。
[P: 0.030% or less]
P is an impurity element inevitably contained in the steel, and is a grain boundary segregation element, and therefore causes grain boundary cracking in the HAZ. Furthermore, in order to improve the base material toughness, the toughness of the weld metal part and the HAZ, and to reduce slab center segregation, the P content is set to 0.030% or less. Preferably it is 0.015% or less, More preferably, it is 0.01% or less.

[S:0.02%以下]
Sは,鋼に不可避的に含有される不純物元素であり、多量に存在すると溶接割れ起点となるMnS単体の析出物を生成する。そのため、S含有量は0.02%以下とする。好ましくは0.008%以下であり、さらに好ましくは0.005%以下である。
[S: 0.02% or less]
S is an impurity element inevitably contained in the steel, and when it is present in a large amount, it forms a precipitate of MnS as a starting point for weld cracking. Therefore, the S content is 0.02% or less. Preferably it is 0.008% or less, More preferably, it is 0.005% or less.

[Cu:0.8%以上1.5%以下]
Cuは、鋼材の強度および靱性を高める効果があり、HAZ靱性に対する悪影響も少ない。特に、時効処理時のε−Cu析出による強度上昇効果を得るために0.8%以上含有する。しかし、Cu含有量が1.5%を超えると溶接高温割れ感受性が高くなり、予熱などの溶接施工が複雑になる上に、塩分が付着し洗い流しを受けない環境において耐食性が著しく劣化する。そこで、Cu含有量は1.5%以下とする。好ましくは0.9%以上1.1%以下である。
[Cu: 0.8% to 1.5%]
Cu has the effect of increasing the strength and toughness of the steel material, and has little adverse effect on the HAZ toughness. In particular, it contains 0.8% or more in order to obtain the effect of increasing the strength due to ε-Cu precipitation during aging treatment. However, if the Cu content exceeds 1.5%, the sensitivity to welding hot cracking becomes high, the welding work such as preheating becomes complicated, and the corrosion resistance is remarkably deteriorated in an environment where salt is attached and is not washed away. Therefore, the Cu content is 1.5% or less. Preferably they are 0.9% or more and 1.1% or less.

[Ni:0.2%以上1.5%以下]
Niは、鋼材の強度および靱性を高め、さらにHAZ靱性を高めるために有効な元素である。しかし、Ni含有量が0.2%未満ではこの効果を得られず、また、Ni含有量が1.5%を超えてもコストアップに見合うだけの効果を得ることができない。そこで、Ni含有量は0.2%以上1.5%以下とする。好ましくは0.4%以上1.2%以下である。
[Ni: 0.2% to 1.5%]
Ni is an effective element for increasing the strength and toughness of the steel material and further increasing the HAZ toughness. However, if the Ni content is less than 0.2%, this effect cannot be obtained, and even if the Ni content exceeds 1.5%, it is not possible to obtain an effect commensurate with the cost increase. Therefore, the Ni content is 0.2% to 1.5%. Preferably they are 0.4% or more and 1.2% or less.

[Sn:0.01%以上0.30%以下]
Snは、塩分環境下において裸鋼材および塗装鋼材の耐食性を高める元素である。Sn含有量が0.01%以上であることによりこの効果を得られるが、Sn含有量が0.30%を超えると靭性が劣化する。そこで、Sn含有量は0.01%以上0.30%以下とする。好ましくは0.03%以上0.25%以下である。
[Sn: 0.01% or more and 0.30% or less]
Sn is an element that enhances the corrosion resistance of bare steel and painted steel under a salt environment. This effect can be obtained when the Sn content is 0.01% or more, but when the Sn content exceeds 0.30%, the toughness deteriorates. Therefore, the Sn content is set to 0.01% or more and 0.30% or less. Preferably they are 0.03% or more and 0.25% or less.

[sol.Al:0.001%以上0.05%以下]
Alは脱酸のために必須の元素である。しかし、Al含有量が多くなると特にHAZにおいて靱性が劣化し易くなる。これは、粗大なクラスター状のアルミナ系介在物粒子が形成され易くなるためと考えられる。そこで、sol.Al含有量は0.001%以上0.05%以下とする。好ましくは0.001%以上0.03%以下であり、さらに好ましくは0.001%以上0.015%以下である。
[Sol. Al: 0.001% to 0.05%]
Al is an essential element for deoxidation. However, as the Al content increases, the toughness tends to deteriorate particularly in HAZ. This is presumably because coarse cluster-like alumina inclusion particles are easily formed. Therefore, sol. Al content shall be 0.001% or more and 0.05% or less. Preferably it is 0.001% or more and 0.03% or less, More preferably, it is 0.001% or more and 0.015% or less.

[N:0.003%以上0.008%以下]
Nは、窒化物を形成することにより組織の細粒化に寄与するが、過剰に含有すると窒化物の凝集を通じて靱性を劣化させる。そこで、N含有量は0.003%以上0.008%以下とする。好ましくは0.0035%以上0.0065%以下である。
[N: 0.003% to 0.008%]
N contributes to the refinement of the structure by forming nitrides, but if contained excessively, N deteriorates toughness through aggregation of nitrides. Therefore, the N content is set to 0.003% or more and 0.008% or less. Preferably it is 0.0035% or more and 0.0065% or less.

[O:0.0035%以下]
O(酸素)は、不純物として存在し、多量に存在すると清浄度の劣化が著しくなるため、母材、溶接金属部およびHAZともに実用的な靱性を確保することが困難になる。したがって、O含有量を0.0035%以下とする。好ましくは0.0018%以下である。
[O: 0.0035% or less]
O (oxygen) is present as an impurity, and if it is present in a large amount, the cleanliness deteriorates remarkably, making it difficult to ensure practical toughness for both the base material, the weld metal part and the HAZ. Therefore, the O content is 0.0035% or less. Preferably it is 0.0018% or less.

[N/Al:0.3以上3.0以下]
Al含有量に対するN含有量の比(N/Al)を0.3以上3.0以下とすることにより、大入熱量の溶接条件で溶接された際のHAZ靱性、特に継手CTOD特性を改善することが可能である。これは、比(N/Al)が0.3より小さいと粗大なAlNが析出し、粗大なAl自体が靱性に悪影響を及ぼすのに加え、TiNの微細かつ多量な分散が阻害されるためと考えられる。一方、比(N/Al)が3.0を超えると固溶Nが増大し、HAZ靱性が劣化するのに加えて、AlN、TiNの分散密度が疎になるためと考えられる。そこで、比(N/Al)を0.3以上3.0以下とする。効果をより発揮させるために好ましい範囲は0.4以上2.5以下である。
[N / Al: 0.3 to 3.0]
By making the ratio of N content to Al content (N / Al) 0.3 or more and 3.0 or less, HAZ toughness when welded under welding conditions with a large heat input, particularly joint CTOD characteristics, is improved. It is possible. This is because when the ratio (N / Al) is smaller than 0.3, coarse AlN precipitates, and the coarse Al itself adversely affects toughness, and the fine and large amount of dispersion of TiN is inhibited. Conceivable. On the other hand, when the ratio (N / Al) exceeds 3.0, the solid solution N increases, and the HAZ toughness deteriorates. In addition, the dispersion density of AlN and TiN becomes sparse. Therefore, the ratio (N / Al) is set to 0.3 or more and 3.0 or less. A preferable range for achieving the effect is 0.4 or more and 2.5 or less.

[Sn/Cu:0.025以上]
Cu含有量に対するSn含有量の比(Sn/Cu)を0.025以上とすることにより、付着した塩分が洗い流されずに蓄積される環境下、より具体的には軒下のような環境下でも十分な耐食性を発揮することができる。上述したように、Cuを含有する鋼を軒下のような箇所に使用すると早期に腐食が進行する。これを補償するためにCu含有量に対応させてSn含有量を定める。比(Sn/Cu)が0.025以上であると、Cuによる腐食を回避でき、塩分蓄積環境下においても十分な耐食性を得ることができる。比(Sn/Cu)は0.05以上であることが好ましい。
[Sn / Cu: 0.025 or more]
By setting the ratio of Sn content to Cu content (Sn / Cu) to be 0.025 or more, it is sufficient even in an environment where the adhering salt is accumulated without being washed away, more specifically in an environment such as under the eaves. Can exhibit excellent corrosion resistance. As described above, when steel containing Cu is used in places such as under the eaves, corrosion proceeds at an early stage. In order to compensate for this, the Sn content is determined corresponding to the Cu content. When the ratio (Sn / Cu) is 0.025 or more, corrosion due to Cu can be avoided, and sufficient corrosion resistance can be obtained even in a salt accumulation environment. The ratio (Sn / Cu) is preferably 0.05 or more.

次に、任意元素について説明する。
[Ti:0.03%以下]
Tiは、窒化物を生成して結晶粒の粗大化を抑制するとともに、変態組織を微細化する作用を有する。しかし、Ti含有量が0.03%を超えると母材靱性および溶接部靱性に悪影響を及ぼす。そこで、Ti含有量は0.03%以下とする。好ましくは0.015%以下である。また、上述した効果を確実に得るためには、Ti含有量は0.005%以上であることが好ましく、さらに好ましくは0.007%以上である。
Next, arbitrary elements will be described.
[Ti: 0.03% or less]
Ti has the effect | action which refines | miniaturizes a transformation structure | tissue while producing | generating a nitride and suppressing the coarsening of a crystal grain. However, if the Ti content exceeds 0.03%, it adversely affects the base metal toughness and weld zone toughness. Therefore, the Ti content is set to 0.03% or less. Preferably it is 0.015% or less. Moreover, in order to acquire the effect mentioned above reliably, it is preferable that Ti content is 0.005% or more, More preferably, it is 0.007% or more.

[Nb:0.03%以下]
Nbは、細粒化と炭化物析出により母材の強度および靱性を向上させる。しかし、Nb含有量が0.03%を超えると、母材の性能向上効果が飽和するとともにHAZの靱性を著しく損なう。そこで、Nb含有量は0.03%以下とする。好ましくは0.015%以下である。また、上述した効果を確実に得るためには、0.003%以上含有することが好ましい。
[Nb: 0.03% or less]
Nb improves the strength and toughness of the base material by refining and carbide precipitation. However, when the Nb content exceeds 0.03%, the performance improvement effect of the base material is saturated and the toughness of the HAZ is significantly impaired. Therefore, the Nb content is 0.03% or less. Preferably it is 0.015% or less. Moreover, in order to acquire the effect mentioned above reliably, it is preferable to contain 0.003% or more.

[Mo:0.8%以下]
Moは、焼入れ性を確保し、HAZ靱性を向上させる効果がある。しかし、Mo含有量が0.8%を超えるとHAZでの著しい硬化を招き、靱性を劣化させる。そこで、Mo含有量は0.8%以下とする。好ましくは0.5%以下である。また、上述した効果を確実に得るためには、Mo含有量は0.1%以上であることが好ましい。
[Mo: 0.8% or less]
Mo has the effect of ensuring hardenability and improving HAZ toughness. However, if the Mo content exceeds 0.8%, the HAZ is markedly hardened and the toughness is deteriorated. Therefore, the Mo content is set to 0.8% or less. Preferably it is 0.5% or less. Moreover, in order to acquire the effect mentioned above reliably, it is preferable that Mo content is 0.1% or more.

[Cr:0.80%以下およびB:0.002%以下からなる群から選ばれた1種または2種]
Crは、鋼材の焼入れ性を増し、強度の確保に有効である。しかし、Cr含有量が0.80%を超えると、溶接金属部およびHAZの硬化防止および溶接低温割れ感受性を増大させる傾向にある。そこで、Cr含有量は0.80%以下とする。好ましくは0.60%以下である。また、上述した効果を確実に得るためには、Cr含有量は0.03%以上であることが好ましく、0.05%以上であることがさらに好ましい。
[One or two selected from the group consisting of Cr: 0.80% or less and B: 0.002% or less]
Cr increases the hardenability of the steel material and is effective in securing the strength. However, if the Cr content exceeds 0.80%, the weld metal part and the HAZ tend to be hardened and increase the weld cold cracking susceptibility. Therefore, the Cr content is set to 0.80% or less. Preferably it is 0.60% or less. Moreover, in order to acquire the effect mentioned above reliably, it is preferable that Cr content is 0.03% or more, and it is further more preferable that it is 0.05% or more.

Bは、焼入れ性を向上させて強度を高める作用がある。しかし、B含有量が0.002%を超えると、強度を高める効果が飽和するし、母材、HAZともに靱性劣化の傾向が著しくなる。そこで、B含有量は0.002%以下とする。好ましくは0.0015%以下である。また、上述した効果を確実に得るためには、B含有量は0.0002%以上であることが好ましく、0.0003%以上であることがさらに望ましい。   B has the effect of improving the hardenability and increasing the strength. However, when the B content exceeds 0.002%, the effect of increasing the strength is saturated, and the tendency of deterioration in toughness becomes remarkable in both the base material and HAZ. Therefore, the B content is 0.002% or less. Preferably it is 0.0015% or less. Moreover, in order to acquire the effect mentioned above reliably, it is preferable that B content is 0.0002% or more, and it is further more preferable that it is 0.0003% or more.

Cr、Bは、それぞれ単独で、または複合して含有することができる。
[V:0.05%以下]
Vは、炭窒化物を生成して結晶粒の粗大化を抑制するとともに、変態組織を微細化する作用を有する。しかし、V含有量が0.05%を超えると母材靱性および溶接部靱性に悪影響を及ぼす。そこで、V含有量は0.05%以下とする。V含有量は0.04%以下であることが好ましい。また、上述した効果を確実に得るためにはV含有量は0.001%以上であることが好ましく、0.005%以上であることがさらに望ましい。
Cr and B can be contained alone or in combination.
[V: 0.05% or less]
V has the effect | action which refine | miniaturizes a transformation structure | tissue while producing | generating carbonitride and suppressing the coarsening of a crystal grain. However, if the V content exceeds 0.05%, the base metal toughness and weld zone toughness are adversely affected. Therefore, the V content is 0.05% or less. The V content is preferably 0.04% or less. Moreover, in order to acquire the effect mentioned above reliably, it is preferable that V content is 0.001% or more, and it is further more preferable that it is 0.005% or more.

[Ca:0.005%以下、Mg:0.01%以下およびREM:0.01%以下からなる群から選ばれた1種または2種以上]
Ca、Mg、REMは、粒内フェライトの析出核となる酸化物、硫化物を生成する元素であるとともに、硫化物の形態を制御して低温靱性を向上させる。しかし、Ca含有量が0.005%を超え、Mg含有量が0.01%を超え、REM含有量が0.01%を超えると、Ca、Mg系の大型介在物やクラスターを生成して鋼の清浄度を劣化させる。そこで、Ca含有量は0.005%以下とし、Mg含有量は0.01%以下とし、REM含有量は0.01%以下とする。また、上述した効果を確実に得るためには、Ca含有量は0.0005%以上であり、Mg含有量は0.0001%以上であり、REM含有量は0.0001%以上であることが好ましい。
[One or more selected from the group consisting of Ca: 0.005% or less, Mg: 0.01% or less, and REM: 0.01% or less]
Ca, Mg, and REM are elements that generate oxides and sulfides as precipitation nuclei for intragranular ferrite, and improve the low-temperature toughness by controlling the form of sulfides. However, when the Ca content exceeds 0.005%, the Mg content exceeds 0.01%, and the REM content exceeds 0.01%, large inclusions and clusters of Ca and Mg are generated. Degrading the cleanliness of steel. Therefore, the Ca content is 0.005% or less, the Mg content is 0.01% or less, and the REM content is 0.01% or less. In order to reliably obtain the above-described effects, the Ca content is 0.0005% or more, the Mg content is 0.0001% or more, and the REM content is 0.0001% or more. preferable.

上述した以外の残部はFeおよび不純物である。
また、本発明に係る高張力鋼は、(I)式で示すPcmが0.25以下であり、鋼中に分散した長径が1nm以上のCu粒子について、円相当径の平均値が4nm以上25nm以下であり、かつ平面率換算分布量が3%以上20%以下である。これらについて説明する。
The balance other than those described above is Fe and impurities.
In the high-strength steel according to the present invention, Pcm represented by the formula (I) is 0.25 or less, and the average value of equivalent circle diameters is 4 nm or more and 25 nm for Cu particles having a major axis of 1 nm or more dispersed in the steel. And the plane rate conversion distribution amount is 3% or more and 20% or less. These will be described.

[(I)式;Pcm=C+(Si/30)+(Mn/20)+(Cu/20)+(Ni/60)+(Cr/20)+(Mo/15)+(V/10)+5Bで示すPcm:0.25以下]
Pcmは溶接割れ感受性を表す指数である。Pcmの値が0.25以下であれば、通常の溶接施工条件で溶接割れが生じない。したがって、Pcmは0.25以下とする。Pcmを低くすると溶接時の予熱を省略することができる。好ましくは0.22以下であり、さらに好ましくは0.20以下である。
[Formula (I); Pcm = C + (Si / 30) + (Mn / 20) + (Cu / 20) + (Ni / 60) + (Cr / 20) + (Mo / 15) + (V / 10) + Pcm shown by 5B: 0.25 or less]
Pcm is an index representing weld crack sensitivity. If the value of Pcm is 0.25 or less, weld cracks do not occur under normal welding conditions. Therefore, Pcm is set to 0.25 or less. When Pcm is lowered, preheating during welding can be omitted. Preferably it is 0.22 or less, More preferably, it is 0.20 or less.

[鋼中に分散した長径が1nm以上のCu粒子について、円相当径の平均値:4nm以上25nm以下、かつ平面率換算分布量:3%以上20%以下]
長径が1nm以上のCu粒子を対象とする理由は、1nmよりも小さい粒子は強度を高める寄与が小さいためである。Cu粒子の長径の上限は特に定めないが、平均値が4nm以上25nm以下の範囲では100nmを超える粒子は出現しない。なお、Cu粒子の析出形態はおよそ球状であるが、立体形状を計測するのは容易ではないので、投影された形状を計測する。
[For Cu particles having a major axis of 1 nm or more dispersed in steel, the average value of equivalent circle diameters: 4 nm to 25 nm, and the plane rate conversion distribution amount: 3% to 20%]
The reason for targeting Cu particles having a major axis of 1 nm or more is that particles smaller than 1 nm have a small contribution to increasing the strength. The upper limit of the major axis of the Cu particles is not particularly defined, but particles exceeding 100 nm do not appear when the average value is in the range of 4 nm to 25 nm. In addition, although the precipitation form of Cu particle | grains is a spherical shape, since it is not easy to measure a solid | 3D shape, the projected shape is measured.

ここで、円相当径とは、粒子の投影面積と同じ面積を持つ円の直径であり、具体的にはd=√(4a/pai)として求められる。ここで、aは投影面積(nm)であり、dは円相当径(nm)であり、paiは3.14である。 Here, the circle-equivalent diameter is a diameter of a circle having the same area as the projected area of the particles, and is specifically obtained as d = √ (4a / pai). Here, a is the projected area (nm 2 ), d is the equivalent circle diameter (nm), and pai is 3.14.

平面率換算分布量は、鋼材を薄膜状に加工し、約0.2マイクロメートルの厚みを有する部分についてTEM観察を行い、薄膜状試験片中に立体的に分布したCu粒子を平面投影した場合の面積率を倍率100000倍のTEM写真について測定することで算出する。   Flatness conversion distribution amount is the case where a steel material is processed into a thin film shape, a TEM observation is performed on a portion having a thickness of about 0.2 micrometers, and Cu particles distributed three-dimensionally in the thin film specimen are projected on a plane. The area ratio is calculated by measuring a TEM photograph with a magnification of 100,000.

ここに、円相当径および平面率換算分布量を上述したように規定する理由をさらに詳しく説明する。
海洋構造物に用いられる鋼の特徴としては、嵐の波浪による外力に耐えるため、最大板厚100mm近くの極厚高張力鋼になる場合が多く、また今後、厳しい状況で使用されることから、さらに厳しいCTOD値を満たすことが要求される。
Here, the reason for prescribing the equivalent circle diameter and the flat rate conversion distribution amount as described above will be described in more detail.
As a feature of steel used in offshore structures, it is often very heavy high-tensile steel with a maximum thickness of 100mm to withstand external forces caused by storm waves. Further, it is required to satisfy strict CTOD values.

Cuの析出で強度が高くなり過ぎるとCTOD値が低くなり、Cu析出が不足するとCTOD値は高くても強度が不足することになる。従来のCu添加鋼においては、海洋構造物用への適用例が殆どなく、厳しいCTOD値の要求がなかったので、このようなCu析出粒子の平均径や分布量を厳密に制御する必要はなかった。   If the strength becomes too high due to the precipitation of Cu, the CTOD value becomes low. If the Cu precipitation is insufficient, the strength is insufficient even if the CTOD value is high. In conventional Cu-added steels, there are almost no application examples for offshore structures, and there was no requirement for strict CTOD values, so it is not necessary to strictly control the average diameter and distribution amount of such Cu precipitated particles. It was.

そこで、本発明の好適態様にあっては、Cu析出による強度アップとCTOD値の低下とのバランスをとるためにCu析出粒子の平均径や分布量を以上のように規定した。
円相当径を4nm以上25nm以下とするのは、強度と靱性のバランスのためであり、平面率換算分布量を3%以上20%以下とするのも強度と靱性のバランスのためである。
Therefore, in the preferred embodiment of the present invention, the average diameter and distribution amount of the Cu precipitated particles are defined as described above in order to balance the strength increase due to Cu precipitation and the decrease in the CTOD value.
The reason why the equivalent circle diameter is 4 nm or more and 25 nm or less is for the balance between strength and toughness, and the reason why the plane rate conversion distribution amount is 3% or more and 20% or less is for the balance between strength and toughness.

Cu粒子径、分布量を制御する因子としては次のものが考えられる。
(a)Cu含有量が多いほど分布量は多くなる。粒子径に与える影響については適正な含有量の範囲であれば、主に時効処理前の組織、時効処理の温度および時間で平均粒径が決まる。適正含有量より少なければCu粒子の析出が不十分で粒子径は小さく、多ければ粒子径は大きくなる傾向にある。
The following can be considered as factors controlling the Cu particle diameter and the distribution amount.
(A) The distribution amount increases as the Cu content increases. Regarding the influence on the particle size, the average particle size is determined mainly by the structure before the aging treatment, the temperature and time of the aging treatment, as long as the content is in the proper range. If the content is less than the appropriate content, Cu particles are not sufficiently precipitated and the particle size is small, and if the content is large, the particle size tends to be large.

(b)時効前組織の影響は大きく、時効前組織としてはフェライトおよびベイナイト主体の微細な組織とすることが好ましい。
転位あるいは結晶粒界などがCu粒子の析出サイトになるので、このような析出サイトを多く含む組織とすることが、Cu粒子径を細かくし分布量を多くする。このためには、鋼の成分を適切に制御するとともに圧延条件を適切にし、その後の水冷条件もフェライト・ベイナイト主体の微細組織となるように選ぶ必要がある。
(B) The influence of the pre-aging structure is large, and the pre-aging structure is preferably a fine structure mainly composed of ferrite and bainite.
Since dislocations or crystal grain boundaries serve as Cu particle precipitation sites, a structure containing many such precipitation sites reduces the Cu particle diameter and increases the amount of distribution. For this purpose, it is necessary to appropriately control the steel components, make the rolling conditions appropriate, and select the subsequent water-cooling conditions so that the microstructure is mainly composed of ferrite and bainite.

(c)時効処理温度、時間は重要な因子である。Cuの拡散速度、粒子の成長速度を時効処理条件により厳密に調整することにより目的の粒子分散状態に制御する。
上述した3つの因子を適宜調整して、本発明に係る高張力鋼を製造すればよく、以上の説明により当業者が本発明を容易に実施することができる。
(C) Aging temperature and time are important factors. The target particle dispersion state is controlled by strictly adjusting the Cu diffusion rate and particle growth rate according to the aging treatment conditions.
The above-described three factors may be appropriately adjusted to produce the high-strength steel according to the present invention, and those skilled in the art can easily implement the present invention based on the above description.

次に、本発明に係る高張力鋼の製造方法について説明する。
上述した本発明で規定する鋼組成を有する場合であっても、Cuの析出硬化を十分に発揮させ、さらに厚さ50mm以上の厚肉材の板厚方向各位置の強度および靱性を均一に高靱化させ、且つ降伏強度を向上させるための好適な製造条件を、以下に説明する。
Next, the manufacturing method of the high strength steel which concerns on this invention is demonstrated.
Even in the case of having the steel composition specified in the present invention described above, the precipitation hardening of Cu is sufficiently exhibited, and the strength and toughness at each position in the plate thickness direction of a thick material having a thickness of 50 mm or more are uniformly increased. Suitable manufacturing conditions for toughening and improving yield strength will be described below.

製鋼工程までは慣用の方法で行えばよく、本発明においても特に制限されない。製鋼工程に続いて鋼片を得るが、製造コストを低減するためには、連続鋳造法によりスラブ(鋼片)を作製するのが好ましい。次に、鋼片の加熱、熱間圧延、冷却および焼戻し条件について説明する。   The steelmaking process may be performed by a conventional method, and is not particularly limited in the present invention. Although a steel slab is obtained following the steel making process, it is preferable to produce a slab (steel slab) by a continuous casting method in order to reduce manufacturing costs. Next, the heating, hot rolling, cooling and tempering conditions of the steel slab will be described.

まず、上述した鋼組成を有する鋼片を900℃以上1120℃以下に加熱してから、熱間圧延を行う。本発明においては、高靱性を得るためには、厚肉材の板厚中心部において、上部ベイナイト組織が生成しても十分なほどオーステナイト粒を細粒化する必要があり、加熱段階で鋼片厚肉内のオーステナイト粒を細粒化することが重要である。900℃未満の低い温度ではこの固溶化作用が十分でなく、焼戻し処理において十分な析出硬化が期待できない。しかし、1120℃を超える加熱温度では、圧延前のオーステナイト粒を細粒かつ整粒に保つことができなくなり、その後の圧延においてもオーステナイト粒が均一に細粒化されない。そこで、鋼片の加熱温度は900℃以上1120℃以下とする。好ましくは900℃以上1050℃以下であり、さらに好ましくは900℃以上1000℃以下である。   First, a steel slab having the above steel composition is heated to 900 ° C. or higher and 1120 ° C. or lower, and then hot-rolled. In the present invention, in order to obtain high toughness, it is necessary to make the austenite grains fine enough even if the upper bainite structure is generated at the center of the plate thickness of the thick-walled material. It is important to refine the austenite grains in the thick wall. If the temperature is lower than 900 ° C., this solid solution action is not sufficient, and sufficient precipitation hardening cannot be expected in the tempering treatment. However, when the heating temperature exceeds 1120 ° C., the austenite grains before rolling cannot be kept fine and sized, and the austenite grains are not uniformly refined even in subsequent rolling. Therefore, the heating temperature of the steel slab is set to 900 ° C. or higher and 1120 ° C. or lower. Preferably they are 900 degreeC or more and 1050 degrees C or less, More preferably, they are 900 degreeC or more and 1000 degrees C or less.

圧延においては、900℃以下における総圧下量を50%以上とすることが望ましい。熱間圧延後、Ar点以上の温度から水冷を開始し、600℃以下の温度で停止する焼入れ処理を行なう。これにより、組織の微細化を図るとともに、時効処理前段階におけるCu粒子の析出をできる限り抑制するためである。Ar点未満の温度からの水冷では、あるいは冷却が空冷では、加工歪みの消失が起こり、強度および靱性の低下の原因となる。 In rolling, it is desirable that the total reduction amount at 900 ° C. or less is 50% or more. After the hot rolling, water cooling is started from a temperature of one or more points of Ar, and quenching is performed at a temperature of 600 ° C. or lower. This is because the structure is refined and the precipitation of Cu particles in the pre-aging stage is suppressed as much as possible. In the case of water cooling from a temperature less than one Ar point, or when the cooling is air cooling, loss of processing strain occurs, which causes a decrease in strength and toughness.

圧延仕上げ温度は700℃以上とし、冷却開始温度は680℃以上750℃以下とし、冷却停止温度までの冷却速度は1℃/s以上50℃/s以下とすることが好ましい。水冷停止温度が600℃を超えると、焼戻し処理における析出強化作用が不十分となる。   The rolling finishing temperature is preferably 700 ° C. or higher, the cooling start temperature is 680 ° C. or higher and 750 ° C. or lower, and the cooling rate to the cooling stop temperature is preferably 1 ° C./s or higher and 50 ° C./s or lower. When the water cooling stop temperature exceeds 600 ° C., the precipitation strengthening action in the tempering process becomes insufficient.

なお、Ar点は微小試験片の体積変化を測定する方法で求められる。
次に、熱間圧延後、水冷された鋼は、その後、必要により加熱を行って、540℃以上Ac点以下の温度で時効処理を行い、次いで冷却する。
In addition, Ar 1 point is calculated | required by the method of measuring the volume change of a micro test piece.
Next, after hot rolling, the water-cooled steel is then heated if necessary, subjected to an aging treatment at a temperature of 540 ° C. or higher and Ac 1 point or lower, and then cooled.

ここで、時効温度にまで加熱を行う場合、時効温度−100℃までの平均加熱速度、および500℃までの平均冷却速度については制御することが好ましい。この時効処理はCuの析出物を十分に析出硬化させるためであり、加熱速度および冷却速度の制御は、Cu粒子の分散を均一化させるために行うからである。したがって、加熱速度は目標温度−100℃までの平均加熱速度が5℃/分以上50℃/分以下とし、保持時間は1時間以上とし、冷却速度は500℃までの平均冷却速度が5℃/分以上60℃/分以下とすることが好ましい。   Here, when heating to an aging temperature, it is preferable to control about the average heating rate to aging temperature-100 degreeC, and the average cooling rate to 500 degreeC. This is because the aging treatment sufficiently precipitates and hardens the Cu precipitate, and the control of the heating rate and the cooling rate is performed in order to make the dispersion of Cu particles uniform. Therefore, the heating rate is 5 ° C./min to 50 ° C./min, the average heating rate up to the target temperature of −100 ° C., the holding time is 1 hour or more, and the cooling rate is 500 ° C./average cooling rate up to 500 ° C. It is preferable to set it to 60 ° C./min.

ここで、本明細書における加熱温度は炉内雰囲気温度とし、加熱後保持時間は炉内雰囲気温度での保持温度とし、圧延終了温度、水冷開始温度および水冷停止温度はいずれも鋼材の表層温度とし、再加熱時の加熱平均速度および冷却平均速度は、鋼材の厚さ(1/2)t位置での温度計算より算出するものとする。   Here, the heating temperature in this specification is the furnace atmosphere temperature, the post-heating holding time is the holding temperature at the furnace atmosphere temperature, and the rolling end temperature, water cooling start temperature, and water cooling stop temperature are all the surface temperature of the steel material. The heating average speed and the cooling average speed at the time of reheating are calculated from the temperature calculation at the thickness (1/2) t position of the steel material.

本発明に係る高張力鋼から大型海洋構造物を構成するには、板材、管材、さらには形材などの鋼材を溶接により組み立てるが、一般には鋼板として使用される。
本明細書において「溶接性に優れた」とは、通常は、溶接入熱量300kJ/cm以上のアーク溶接が可能であることを意味するが、溶接法としてはその他、サブマージアーク溶接、被覆アーク溶接などであってもよい。
In order to construct a large marine structure from the high-tensile steel according to the present invention, steel materials such as a plate material, a pipe material, and a shape material are assembled by welding, but generally used as a steel plate.
In this specification, “excellent weldability” usually means that arc welding with a welding heat input of 300 kJ / cm or more is possible, but other welding methods include submerged arc welding and covered arc welding. It may be.

また、「海洋構造物」としては、海底に敷設されるプラットフォームや、ジャッキアップリグばかりでなく、セミサブリグ(半潜水式石油掘削リグ)なども包含され、溶接性と低温靱性とが要求される海洋構造物であれば特に制限はない。なお、「大型」という場合、使用される鋼材の厚さが50mm以上の海洋構造物を意味する。   “Ocean structures” include not only platforms laid on the seabed and jack-up rigs, but also semi-sub rigs (semi-submersible oil drilling rigs), etc. If it is a structure, there will be no restriction | limiting in particular. In addition, the term “large” means an offshore structure having a steel material thickness of 50 mm or more.

このようにして、本発明によれば、例えばエレクトロガスアーク溶接などの溶接方法により、溶接入熱量300KJ/cm以上での大入熱の溶接条件での溶接が可能という溶接性に優れ、降伏応力420N/mm以上であって、かつ、海洋構造物のような極めて厳しい環境下でも使用できる高張力鋼の製造が可能となった。 In this way, according to the present invention, for example, by a welding method such as electrogas arc welding, it is possible to perform welding under welding conditions with a large heat input at a welding heat input of 300 KJ / cm or more, and the yield stress is 420 N. a is / mm 2 or more, and has enabled the production of high strength steel that can be used in extremely harsh environments, such as marine structures.

実施例を参照しながら、本発明をより具体的に説明する。
本例では、表1および表2に示す組成を有する300mm厚の鋼片を連続鋳造法にて作製した。ここで、板厚中心位置の介在物制御の観点より、連続鋳造過程においては、溶鋼の温度を過度に高くせず、溶鋼組成から決まる凝固温度に対し、その差が50℃以内となるように管理し、さらに凝固直前の電磁攪拌および凝固時の圧下を行った。
The present invention will be described more specifically with reference to examples.
In this example, a 300 mm thick steel slab having the composition shown in Tables 1 and 2 was produced by a continuous casting method. Here, from the viewpoint of inclusion control at the center of the plate thickness, in the continuous casting process, the temperature of the molten steel is not excessively increased, and the difference is within 50 ° C. with respect to the solidification temperature determined from the molten steel composition. In addition, electromagnetic stirring immediately before solidification and reduction during solidification were performed.

Figure 2011001625
Figure 2011001625

Figure 2011001625
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表3および表4に、表1および表2に示した化学成分を有する鋼片の加工条件を示す。   Tables 3 and 4 show the processing conditions of the steel slabs having the chemical components shown in Tables 1 and 2.

Figure 2011001625
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Figure 2011001625
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300mm厚のスラブは各加熱温度、各加熱時間で加熱後、熱間圧延を行った後、水冷開始温度から水冷停止温度まで平均の冷却速度を5℃/sで冷却し、板厚77mmの鋼板とした。これらの条件については、表3および表4に初期加熱・圧延条件として示す。   A 300 mm thick slab is heated at each heating temperature and each heating time, and then hot-rolled, and then cooled at an average cooling rate of 5 ° C./s from the water cooling start temperature to the water cooling stop temperature. It was. These conditions are shown in Tables 3 and 4 as initial heating / rolling conditions.

その後、各時効温度まで再加熱し、各保持時間保持した。ここで加熱速度は、時効温度−100℃までの平均加熱速度を10℃/分となるように制御し、冷却速度は、500℃までの平均冷却速度が10℃/分となるよう制御した。これらの条件については、表3および表4に時効処理条件と示す。   Then, it reheated to each aging temperature and hold | maintained for each holding time. Here, the heating rate was controlled so that the average heating rate up to an aging temperature of −100 ° C. was 10 ° C./min, and the cooling rate was controlled so that the average cooling rate up to 500 ° C. was 10 ° C./min. These conditions are shown in Tables 3 and 4 as aging treatment conditions.

このようにして得られた鋼の引張試験は、ASTM規格に準拠し、平行部12.5mm直径の引張試験片を圧延方向に対して直角方向の板厚中央より採取して、行った。
同じく、得られた鋼のCTOD試験は、BS7448規格に準拠し、全厚の3点曲げ試験片を圧延方向に直角の方向から採取して、−40℃で行った。
The tensile test of the steel thus obtained was carried out in accordance with the ASTM standard by taking a tensile test piece having a parallel part diameter of 12.5 mm from the center of the plate thickness in the direction perpendicular to the rolling direction.
Similarly, the CTOD test of the obtained steel was performed at −40 ° C. in accordance with the BS7448 standard, and a three-point bending test piece having a full thickness was taken from a direction perpendicular to the rolling direction.

溶接継手部は、BS7448規格に準拠し、K開先加工した鋼板突き合わせ部に10.0kJ/cmのFCAW溶接(Flux Cored Arc Welding)を行うことにより、得た。このようにして得られた継手について、CTOD試験片の疲労ノッチがV型開先のストレート部側の溶接線となるように加工を行って得た試験片に、−40℃にてCTOD試験を行った。また、大入熱溶接に対する対応性を確認するために、同じ鋼について、20°V開先加工した後に、突き合わせ、入熱量350kJ/cmのエレクトロガスアーク溶接(EGW)により溶接継手を作製した。このとき作製した溶接継手については、ASTM E1290に準じたCTOD試験を実施した。CTOD試験片は疲労ノッチが溶接線となるよう加工し、試験温度−10℃で限界CTOD値を測定した。なお、本発明では、−40℃、−10℃における限界CTOD値ともに0.25mm以上か否かを基準として溶接部靭性の判断を行った。   The welded joint portion was obtained by performing 10.0 kJ / cm FCAW welding (Flux Cored Arc Welding) on the steel sheet butted portion subjected to K groove processing in accordance with the BS7448 standard. For the joint thus obtained, the CTOD test piece was subjected to a CTOD test at −40 ° C. on the test piece obtained by processing so that the fatigue notch of the CTOD test piece was a weld line on the straight part side of the V-shaped groove. went. In addition, in order to confirm the compatibility with high heat input welding, the same steel was subjected to 20 ° V groove processing, and then a butt joint was produced by electrogas arc welding (EGW) with a heat input of 350 kJ / cm. A CTOD test according to ASTM E1290 was performed on the welded joint produced at this time. The CTOD specimen was processed so that the fatigue notch became a weld line, and the critical CTOD value was measured at a test temperature of −10 ° C. In the present invention, the weld toughness was determined based on whether both the critical CTOD values at −40 ° C. and −10 ° C. were 0.25 mm or more.

さらに、Cu粒子の円相当径の平均値は、倍率100000倍の透過型電子顕微鏡(TEM)写真において観察される、長径が1nm以上の各析出物について円相当径を測定し、その直径について写真1視野毎の平均値を求めることにより、算出した。なお、測定のばらつきを少なくするため、測定は鋼材元厚の(1/4)tの位置について、TEM写真の10視野(1視野は900×700nmの長方形)を観察し、その平均値を用いた。   Furthermore, the average value of the equivalent circle diameter of Cu particles is observed in a transmission electron microscope (TEM) photograph with a magnification of 100000 times, the equivalent circle diameter is measured for each precipitate having a major axis of 1 nm or more, and the diameter is photographed. It calculated by calculating | requiring the average value for every visual field. In addition, in order to reduce the variation of the measurement, the measurement was carried out by observing 10 fields of view of the TEM photograph (one field is a rectangle of 900 × 700 nm) at the position of (¼) t of the steel material original thickness, and using the average value It was.

さらに、耐食性の評価は以下のようにして行った。上記鋼板の表面より、幅が60mm、長さが100mm、厚さが3mmの試験片を採取し、全面にショットブラスト加工を施した後、変性エポキシ系塗料を乾燥膜厚さで200μm被覆した。被覆面のうちの片面に、カッターナイフにより幅1mm、長さ100mmにわたる傷(×印)を付けて鋼材面を露出させ、塗膜傷部や鋼板エッジ部を模擬した腐食試験片とした。図1は、この腐食試験用試験片の概略を示す説明図である。   Furthermore, the corrosion resistance was evaluated as follows. A test piece having a width of 60 mm, a length of 100 mm, and a thickness of 3 mm was collected from the surface of the steel plate, and subjected to shot blasting on the entire surface, and then the modified epoxy paint was coated with a dry film thickness of 200 μm. One surface of the coated surface was scratched (x mark) with a cutter knife having a width of 1 mm and a length of 100 mm to expose the steel material surface, and a corrosion test piece simulating a coating film scratched portion and a steel plate edge portion was obtained. FIG. 1 is an explanatory view showing an outline of the test piece for corrosion test.

海水が付着し洗い流しを受ける環境での腐食試験としてSAE J2334試験を、海水が付着し洗い流しを受けない環境での腐食試験として塩分付着乾湿繰り返し試験を行った。SAE J2334試験、塩分付着乾湿繰り返し試験の試験条件を、以下に示す。
(SAE J2334試験)
湿潤:50℃ 100% RH /6時間
塩付着:0.5%NaCl+0.1%CaCl+0.075%NaHCO/0.25
時間
乾燥:60℃ 50% RH /17.75時間
(塩分付着乾湿繰り返し試験)
NaCl付着:1mg/cm
湿潤:40℃ 80% RH /4時間
乾燥:40℃ 40% RH /4時間
ここで、RHとは相対湿度を意味する。SAE J2334試験については40サイクル行い、また塩分付着乾湿繰り返し試験については200サイクル行い、試験後の各試験片から塗膜および腐食生成物を除去した後、腐食部における最大の腐食深さを測定した。なお、本発明では、SAE J2334試験、塩分付着乾湿繰り返し試験における腐食部の最大の腐食深さがそれぞれ0.20mm以下、0.15mm以下であるか否かを基準として耐食性の判断を行った。
The SAE J2334 test was conducted as a corrosion test in an environment where seawater was attached and was washed away, and a salt-attached dry and wet test was conducted as a corrosion test in an environment where seawater was attached and was not washed away. The test conditions of the SAE J2334 test and the repeated test for the adhesion and drying of salt are shown below.
(SAE J2334 test)
Wet: 50 ° C. 100% RH / 6 hours Salt deposition: 0.5% NaCl + 0.1% CaCl 2 + 0.075% NaHCO 3 /0.25
Time drying: 60 ° C., 50% RH / 17.75 hours (salt-attached wet-dry repeat test)
NaCl adhesion: 1 mg / cm 2
Wet: 40 ° C. 80% RH / 4 hours Dry: 40 ° C. 40% RH / 4 hours Here, RH means relative humidity. For the SAE J2334 test, 40 cycles were performed, and for the salt adhesion wet / dry cycle test, 200 cycles were performed. After removing the coating film and the corrosion products from each test piece after the test, the maximum corrosion depth in the corroded portion was measured. . In the present invention, the corrosion resistance was determined based on whether the maximum corrosion depth of the corroded portion in the SAE J2334 test and the salt-attached dry / wet repeated test was 0.20 mm or less and 0.15 mm or less, respectively.

表5は、本発明で規定する化学成分を満足する供試材1〜36を示したものである。表1に示す組成を有する供試鋼1〜36を表3に示す加工条件で製造処理した供試材1〜36は、いずれも、Cu粒子の分散状態が規定範囲を満足するものとなった。そのため、いずれの供試鋼も母材強度、母材CTOD特性、継手CTOD特性(−40℃および−10℃)が高い値となった。   Table 5 shows the test materials 1 to 36 that satisfy the chemical components defined in the present invention. In each of the test materials 1 to 36 produced by processing the test steels 1 to 36 having the composition shown in Table 1 under the processing conditions shown in Table 3, the dispersion state of the Cu particles satisfied the specified range. . For this reason, all of the test steels had high base material strength, base material CTOD characteristics, and joint CTOD characteristics (−40 ° C. and −10 ° C.).

また、供試材1〜36はSnを含有するため、塩分の洗い流しを受ける環境および洗い流しを受けない環境のいずれにおいても良好な耐食性を示した。   In addition, since the test materials 1 to 36 contain Sn, they exhibited good corrosion resistance in both the environment where the salt content is washed away and the environment where the salt material is not washed away.

Figure 2011001625
Figure 2011001625

これに対し、表2に示す組成を有する供試鋼37〜58のうち供試鋼37は、本発明で規定する化学成分を満足する供試鋼を示したものであり、供試鋼38〜58は、化学成分範囲のいずれかが本発明で規定する範囲外である供試鋼を示したものである。これらの供試鋼を表4に示す加工条件で製造処理した供試材37〜58は、表6に示すCu粒子の分散状態となった。   On the other hand, among the test steels 37 to 58 having the composition shown in Table 2, the test steel 37 indicates a test steel that satisfies the chemical components defined in the present invention, and the test steels 38 to 58 are used. No. 58 shows a test steel whose chemical component range is outside the range defined in the present invention. Specimens 37 to 58 produced by processing these test steels under the processing conditions shown in Table 4 were in a dispersed state of Cu particles shown in Table 6.

Figure 2011001625
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供試材37は、本発明で規定する化学組成は満足するものの、Cu粒子の分散状態が本発明で規定する条件を満足しないため、母材強度が低い値となった。供試材37と供試材1〜36とを比較することにより、大入熱溶接特性と母材強度とを両立させるためには、本発明で規定するCu粒子の分散状態を満足する必要があることがわかる。   Although the test material 37 satisfies the chemical composition specified in the present invention, the dispersion state of Cu particles does not satisfy the conditions specified in the present invention, and thus the strength of the base material is low. It is necessary to satisfy the dispersion state of the Cu particles defined in the present invention in order to make both the high heat input welding characteristics and the base material strength compatible by comparing the test material 37 and the test materials 1 to 36. I know that there is.

また、供試材38〜59は、本発明で規定する化学組成を満足しないため、母材強度、母材CTOD特性、継手CTOD特性(−40℃および−10℃)および耐食性を同時に満足することができなかった。   In addition, since the test materials 38 to 59 do not satisfy the chemical composition defined in the present invention, the base material strength, the base material CTOD characteristics, the joint CTOD characteristics (−40 ° C. and −10 ° C.), and the corrosion resistance must be satisfied at the same time. I could not.

特に、供試材58は、Snを含有しないため、塩分の洗い流しを受けない環境での耐食性が不十分であった。また、供試材59は、SnだけでなくCu、Niを含有しない普通鋼であるため、塩分の洗い流しを受けない環境だけでなく、洗い流しを受けた環境での耐食性も不十分であった。   In particular, since the test material 58 does not contain Sn, the corrosion resistance in an environment where salt was not washed away was insufficient. Further, since the test material 59 is plain steel not containing not only Sn but also Cu and Ni, the corrosion resistance in not only the environment where salt is not washed away but also the environment where the salt is washed away is insufficient.

本発明によれば、海洋構造物において、溶接部の靭性を確保しつつ耐食性を向上させることができるので、部材切り替えや再塗装によるメンテナンスコストを大幅に低減することができる。   According to the present invention, in an offshore structure, corrosion resistance can be improved while securing toughness of a welded portion, so that maintenance costs due to member switching and repainting can be greatly reduced.

Claims (8)

質量%で、C:0.01%以上0.10%以下、Si:0.5%以下、Mn:0.8%以上1.8%以下、P:0.030%以下、S:0.02%以下、Cu:0.8%以上1.5%以下、Ni:0.2%以上1.5%以下、Sn:0.01%以上0.30%以下、sol.Al:0.001%以上0.05%以下、N:0.003%以上0.008%以下、O:0.0035%以下を含有し、残部がFeおよび不純物であって、かつN/Alが0.3以上3.0以下であり、Sn/Cuが0.025以上であり、さらに、下記(I)式で示すPcmが0.25以下であり、鋼中に分散した長径が1nm以上のCu粒子について、円相当径の平均値が4nm以上25nm以下であり、かつ平面率換算分布量が3%以上20%以下であることを特徴とする耐食性および溶接部靭性に優れた高張力鋼。
Pcm=C+(Si/30)+(Mn/20)+(Cu/20)+(Ni/60)+(Cr/20)+(Mo/15)+(V/10)+5B・・・(I)
In mass%, C: 0.01% to 0.10%, Si: 0.5% or less, Mn: 0.8% to 1.8%, P: 0.030% or less, S: 0.0. 02% or less, Cu: 0.8% to 1.5%, Ni: 0.2% to 1.5%, Sn: 0.01% to 0.30%, sol. Al: 0.001% or more and 0.05% or less, N: 0.003% or more and 0.008% or less, O: 0.0035% or less, the balance being Fe and impurities, and N / Al Is 0.3 or more and 3.0 or less, Sn / Cu is 0.025 or more, Pcm represented by the following formula (I) is 0.25 or less, and the major axis dispersed in the steel is 1 nm or more. High-tensile steel excellent in corrosion resistance and weld zone toughness, characterized in that the mean value of equivalent circle diameter of Cu particles is 4 nm or more and 25 nm or less, and the plane rate conversion distribution amount is 3% or more and 20% or less .
Pcm = C + (Si / 30) + (Mn / 20) + (Cu / 20) + (Ni / 60) + (Cr / 20) + (Mo / 15) + (V / 10) + 5B (I) )
質量%で、Ti:0.03%以下を含有することを特徴とする請求項1に記載の耐食性および溶接部靭性に優れた高張力鋼。   The high-strength steel excellent in corrosion resistance and weld toughness according to claim 1, characterized by containing Ti: 0.03% or less in mass%. 質量%で、Nb:0.03%以下を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の耐食性および溶接部靭性に優れた高張力鋼。   The high-strength steel excellent in corrosion resistance and weld toughness according to claim 1 or 2, characterized by containing Nb: 0.03% or less in mass%. 質量%で、Mo:0.8%以下を含有することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の耐食性および溶接部靭性に優れた高張力鋼。   The high-strength steel excellent in corrosion resistance and weld toughness according to any one of claims 1 to 3, characterized by containing, by mass%, Mo: 0.8% or less. 質量%で、Cr:0.80%以下およびB:0.002%以下からなる群から選ばれた1種または2種を含有することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の耐食性および溶接部靭性に優れた高張力鋼。   5. One or more of elements selected from the group consisting of Cr: 0.80% or less and B: 0.002% or less are contained by mass%. High-strength steel excellent in corrosion resistance and weld toughness as described in item 1. 質量%で、V:0.05%以下を含有することを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の耐食性および溶接部靭性に優れた高張力鋼。   The high-strength steel excellent in corrosion resistance and weld toughness according to any one of claims 1 to 5, characterized by containing, in mass%, V: 0.05% or less. 質量%で、Ca:0.005%以下、Mg:0.01%以下およびREM:0.01%以下からなる群から選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の耐食性および溶接部靭性に優れた高張力鋼。   The composition contains one or more selected from the group consisting of Ca: 0.005% or less, Mg: 0.01% or less, and REM: 0.01% or less in mass%. The high tensile steel excellent in corrosion resistance and weld toughness according to any one of claims 1 to 6. 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の高張力鋼を用いた耐食性および溶接部靭性に優れた海洋構造物。   An offshore structure excellent in corrosion resistance and weld toughness using the high-strength steel according to any one of claims 1 to 7.
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