JP5124854B2 - ラインパイプ用鋼板、その製造方法およびラインパイプ - Google Patents
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Pcm=C+(Si/30)+(Mn/20)+(Cu/20)+(Ni/60)+(Cr/20)+(Mo/15)+(V/10)+5B・・・(1)
ただし、(1)式中の元素記号は、その元素の質量%での鋼中含有量を表す。
[工程1]1000℃以上の温度域における合計圧下率が10%以上、900℃以下の温度域における合計圧下率が50%以上で、しかも、圧延終了温度が770〜700℃を満足するように圧延する工程。
[工程2]冷却開始温度が770〜700℃、冷却停止温度が650〜400℃で、しかも冷却速度が15℃/s以上を満足するように冷却を行う工程。
C:0.03〜0.12%
Cは、鋼の強度を高めるために必要な元素であり、590MPa以上という所定の引張強度を得るために、0.03%以上の含有量とする必要がある。一方、その含有量が0.12%を超えると、前記本発明(5)の製造方法で得られるラインパイプ用鋼板や本発明(6)のラインパイプにおいて溶接割れが起こりやすくなる。したがって、Cの含有量を0.03〜0.12%とした。Cの含有量は下限を0.05%とし、上限を0.09%とすることがより好ましい。
Siは、脱酸作用を有する元素であり、この効果を得るために0.05%以上含有させる必要がある。しかしながら、Siの含有量が高くなると靱性を悪化させ、特に0.9%を超えると、靱性の悪化が著しくなる。したがって、Siの含有量を0.05〜0.9%とした。Siの含有量は下限を0.2%とし、上限を0.5%とすることがより好ましい。
Mnは、鋼の強度を高める作用を有する。この効果を得るためにMnを0.50%以上含有させる。一方、その含有量が2.50%を超えると全伸びが低下し、また、本発明(5)の製造方法で得られるラインパイプ用鋼板や本発明(6)のラインパイプにおいて溶接割れが起こりやすくなる。したがって、Mnの含有量を0.50〜2.50%とした。Mnの含有量は下限を1.00%とし、上限を1.80%とすることがより好ましい。
Pは、靱性悪化の原因となる元素で、その含有量が多くなり、特に、0.02%を超えると、靱性の悪化が著しくなる。したがって、Pの含有量を0.02%以下とした。なお、Pの含有量は少ないほうがよく、0.015%以下とすることが望ましい。
Sは、含有量が多くなると延性や靱性に有害な介在物を多く生成し、特に、0.005%を超えると、介在物が多くなって延性の低下や靱性の悪化が著しくなる。したがって、Sの含有量を0.005%以下とした。なお、Sの含有量は少ないほうがよく、0.003%以下とすることが望ましい。
Alは、脱酸作用を有する元素であり、この効果を得るためにsol.Al(「酸可溶Al」)として0.005%以上含有させる。しかしながら、sol.AlとしてのAlの含有量が0.100%を超えると全伸びの低下をきたし、また、溶接熱影響部(以下、「HAZ」という。)の靱性を悪化させる。したがって、sol.Alの含有量を0.005〜0.100%とした。なお、sol.Alの含有量は下限を0.010%とし、上限を0.060%とすることがより好ましい。
Nは、含有量が多くなるとHAZの靱性を悪化させ、特に、0.009%を超えるとHAZの靱性悪化が著しくなる。したがって、Nの含有量を0.009%以下とした。なお、Nの含有量は0.005%以下とすることがより好ましい。
O(酸素)は、含有量が微量であればフェライト生成核となる酸化物の生成に有効である場合があるものの、含有量が多くなると母材靱性ならびに全伸びおよび絞りといった延性に悪影響を及ぼし、特に、0.005%を超えると、母材靱性の悪化および延性の低下が著しくなる。したがって、Oの含有量を0.005%以下とした。なお、Oの含有量は0.002%以下とすることがより好ましい。
Pcm=C+(Si/30)+(Mn/20)+(Cu/20)+(Ni/60)+(Cr/20)+(Mo/15)+(V/10)+5B・・・(1)
ただし、上記(1)式中の元素記号は、その元素の質量%での鋼中含有量を表す。
第2群:Cr:1%以下、
第3群:Ti:0.05%以下。
Cu、Ni、Mo、V、NbおよびBは、強度を高める作用を有するので、この効果を得るために上記の元素を含有させてもよい。以下、上記のCu、Ni、Mo、V、NbおよびBについて詳しく説明する。
Cuを含有させると、鋼板の強度を向上させることができる。しかしながら、その含有量が1%を超えると、靱性が悪化する。このため、含有させる場合のCuの含有量を1%以下とした。なお、Cuによる強度向上効果を得るためには、Cuを0.01%以上含有させることが好ましい。したがって、含有させる場合のCuの好ましい含有量は0.01〜1%である。なお、含有させる場合のCu含有量のより好ましい下限は0.2%である。また、より好ましい上限は0.5%である。
Niを含有させると、鋼板の強度を向上させることができる。Niには、靱性およびアレスト性を改善する作用もある。しかしながら、Niを1%を超えて含有させてもコストアップに見合うだけの効果が得られないことが多い。このため、含有させる場合のNiの含有量を1%以下とした。なお、Niによる強度向上効果ならびに靱性およびアレスト性の改善効果を得るためには、Niを0.01%以上含有させることが好ましい。したがって、含有させる場合のNiの好ましい含有量は0.01〜1%である。なお、含有させる場合のNi含有量のより好ましい下限は0.1%である。また、より好ましい上限は0.4%である。
Moを含有させると、鋼板の強度を向上させることができる。しかしながら、その含有量が多くなり、特に、1%を超えると、溶接割れが発生しやすくなる。したがって、含有させる場合のMoの含有量を1%以下とした。なお、Moによる強度向上効果を得るためには、Moを0.01%以上含有させることが好ましい。このため、含有させる場合のMoの好ましい含有量は0.01〜1%である。なお、含有させる場合のMo含有量のより好ましい下限は0.1%である。また、より好ましい上限は0.4%である。
Vを含有させると、鋼板の強度を向上させることができる。しかしながら、その含有量が多くなり、特に、0.1%を超えると、靱性の著しい悪化をきたす。このため、含有させる場合のVの含有量を0.1%以下とした。なお、Vによる強度向上効果を得るためには、Vを0.001%以上含有させることが好ましい。したがって、含有させる場合のVの好ましい含有量は0.001〜0.1%である。なお、含有させる場合のV含有量のより好ましい下限は0.02%である。また、より好ましい上限は0.06%である。
Nbを含有させると、鋼板の強度を向上させることができる。Nbには、靱性を高める作用もある。しかしながら、その含有量が0.1%を超えると、Nbの炭窒化物が過剰に析出し、却って靱性が悪化する。したがって、含有させる場合のNbの含有量を0.1%以下とした。なお、Nbによる強度向上効果および靱性を高める効果を得るためには、Nbを0.001%以上含有させることが好ましい。このため、含有させる場合のNbの好ましい含有量は0.001〜0.1%である。なお、含有させる場合のNb含有量のより好ましい下限は0.02%である。また、より好ましい上限は0.06%である。
Bを含有させると、鋼板の強度を向上させることができる。すなわち、Bには、焼入れ性を高めて強度を向上させる作用がある。しかしながら、その含有量が0.003%を超えると、焼入れ性上昇に基づく強度向上効果が飽和するばかりか、靱性悪化の傾向が著しくなる。したがって、含有させる場合のBの含有量を0.003%以下とした。なお、Bの焼入れ性上昇に基づく強度向上効果を得るためには、Bを0.0001%以上含有させることが好ましい。このため、含有させる場合のBの好ましい含有量は0.0001〜0.003%である。なお、含有させる場合のB含有量のより好ましい下限は0.0005%である。また、より好ましい上限は0.0020%である。
Crを含有させると、耐炭酸ガス腐食性を高めることができる。Crには、強度を高める作用もある。しかしながら、その含有量が多くなって1%を超えると、溶接割れが起こりやすくなる。したがって、含有させる場合のCrの含有量を1%以下とした。なお、Crによる耐炭酸ガス腐食性向上効果および強度を高める効果を得るためには、Crを0.01%以上含有させることが好ましい。このため、含有させる場合のCrの好ましい含有量は0.01〜1%である。なお、含有させる場合のCr含有量のより好ましい下限は0.1%である。また、より好ましい上限は0.3%である。
Tiを含有させると、NとともにTiNを形成してHAZの靱性を改善することができる。しかしながら、その含有量が多くなって0.05%を超えると、TiCが多量に析出して靱性の悪化が顕著になり、さらに、溶接割れも起こりやすくなる。したがって、含有させる場合のTiの含有量を0.05%以下とした。なお、TiによるHAZ靱性改善効果を得るためには、Tiを0.001%以上含有させることが好ましい。このため、含有させる場合のTiの好ましい含有量は0.001〜0.05%である。なお、含有させる場合のTi含有量のより好ましい下限は0.005%である。また、より好ましい上限は0.02%である。
鋼の化学組成を前記(A)項で述べたものとしたうえで、ミクロ組織をHv硬さで190以下のフェライトと硬質組織との混合組織からなるものとすれば、590MPa以上という高い引張強度と大きな全伸びを兼備させることができる。
以下に詳述する製造条件は、前述の引張強度が590MPa以上、−20℃でのシャルピー吸収エネルギーが100J以上であるラインパイプ用鋼板を経済的に要領よく実現するための方法の一つであり、ラインパイプ用鋼板自体の技術的範囲はこの製造条件によって規定されるものではない。
表1に示す化学組成を有する厚さが140mmのスラブを炉温を1120℃に設定した炉中に装入して加熱し、表2に示す製造条件で圧延と冷却を行い、厚さ22mmの鋼板を得た。
表4に示す化学組成を有する厚さが300mmのスラブを炉温を1120℃に設定した炉中に装入して加熱し、表5に示す製造条件で圧延と冷却を行い、厚さ26mmの鋼板を得た。
Claims (6)
- 質量%で、C:0.03〜0.12%、Si:0.05〜0.9%、Mn:0.50〜2.50%、P:0.02%以下、S:0.005%以下、sol.Al:0.005〜0.100%、N:0.009%以下およびO:0.005%以下を含有するとともに、下記の(1)式で示されるPcmの値が0.15〜0.22を満たし、残部はFeおよび不純物からなる化学組成を有し、ミクロ組織がビッカース硬さで190以下のフェライトと硬質組織との混合組織からなり、引張強度が590MPa以上、−20℃でのシャルピー吸収エネルギーが100J以上であることを特徴とするラインパイプ用鋼板。
Pcm=C+(Si/30)+(Mn/20)+(Cu/20)+(Ni/60)+(Cr/20)+(Mo/15)+(V/10)+5B・・・(1)
ただし、(1)式中の元素記号は、その元素の質量%での鋼中含有量を表す。 - 質量%で、さらに、Cu:1%以下、Ni:1%以下、Mo:1%以下、V:0.1%以下、Nb:0.1%以下およびB:0.003%以下のうちの1種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載のラインパイプ用鋼板。
- 質量%で、さらに、Cr:1%以下を含有することを特徴とする請求項1または2に記載のラインパイプ用鋼板。
- 質量%で、さらに、Ti:0.05%以下を含有することを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載のラインパイプ用鋼板。
- 請求項1から4までのいずれかに記載の化学組成を有するスラブを加熱した後、下記の工程1および2によって、圧延および冷却を行うことを特徴とする引張強度が590MPa以上、−20℃でのシャルピー吸収エネルギーが100J以上のラインパイプ用鋼板の製造方法。
[工程1]1000℃以上の温度域における合計圧下率が10%以上、900℃以下の温度域における合計圧下率が50%以上で、しかも、圧延終了温度が770〜700℃を満足するように圧延する工程。
[工程2]冷却開始温度が770〜700℃、冷却停止温度が650〜400℃で、しかも冷却速度が15℃/s以上を満足するように冷却を行う工程。 - 請求項1から4までのいずれかに記載のラインパイプ用鋼板により製造されたラインパイプ。
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