JP5874402B2 - 耐溶接割れ性と耐スラリー腐食摩耗性に優れた溶接鋼管およびその製造方法 - Google Patents
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Description
以下の説明で、鋼管素材とは溶接鋼管を製造するための鋼板をいい、この鋼板をUOEやプレスベンドのような冷間加工によって筒状の形状として、その端部を突合せ溶接して、溶接鋼管とする。溶接鋼管は、溶接金属、溶接熱影響部およびこれら以外の母材とからなる。すなわち、鋼管素材の諸特性は溶接鋼管の母材のそれと同じと考えてもよい。そこで、以下の説明では、鋼材の特性を云う場合に、主として溶接前であれば「鋼管素材」と云い、溶接以後であれば「溶接鋼管の母材」または単に「鋼管の母材」、「母材」と云うことにし、区別する必要が無い場合にはこれらの用語を適宜用いることにする。
さらに、溶接部の急冷凝固中にTiSを生成させるためには、TiはSの化学量論比から決まる質量%比よりも3倍以上必要であるとの知見を得た。
[1] 厚鋼板を筒状に冷間加工し、突合せ溶接した溶接鋼管であって、
該溶接鋼管の母材の化学成分が、
質量%で、C:0.05%以上0.40%未満、Si:0.05%以上0.5%未満、Mn:0.1%以上2.0%以下、P:0.01%以下、S:0.01%以下、Al:0.1%以下、Cr:1.0超4.0%以下、Ti:0.1%以上1.2%以下、を含有し、さらに、Cu:0.1%以上1.0%以下、Ni:0.1%以上2.0%以下、Mo:0.05%以上1.00%以下、W:0.05%以上1.00%以下、B:0.0003%以上0.0030%以下の中から選択された1種以上を含有し、
下記(1)式で示されるCeqが0.55以下で、下記(2)式で示されるDI*が60未満であり、残部Feおよび不可避的不純物からなり、
前記溶接鋼管の溶接金属の化学成分が、
質量%で、C:0.05%以上0.30%未満、Si:0.05%以上0.50%未満、Mn:0.1%以上2.0%以下、P:0.01%以下、S:0.01%以下、Al:0.1%以下、Cr:1.0超4.0%以下、Ti:0.05%以上1.2%以下、N:0.008以下、O:0.02%以上0.08%以下、さらに、Cu:0.1%以上1.0%以下、Ni:0.1%以上2.0%以下、Mo:0.05%以上1.00%以下、W:0.05%以上1.00%以下、B:0.0003%以上0.0030%以下の中から選ばれる1種以上を含有し、
下記(1)式で示されるCeqが0.55以下で、下記(3)式で示されるUCSが42未満で、下記(4)式で示されるPTIが0以上であり、残部Feおよび不可避的不純物からなり、
ビッカース硬さ(Hv)で、前記溶接鋼管の母材がHv150〜250で、前記溶接金属がHv230〜350で、溶接熱影響部がHv150〜350であり
さらに、前記溶接金属において、アスペクト比が5以上のFe、Mn、Tiの中から選ばれる1種以上を含有した硫化物の分散密度が10個/mm2以下である、
ことを特徴とする耐溶接割れ性と耐スラリー腐食摩耗性に優れた溶接鋼管。
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 ・・・(1)式
DI*=33.85×(0.1×C*)0.5×(0.7×Si+1)×(3.33×Mn+1)×(0.35×Cu+1)×(0.36×Ni+1)×(2.16×Cr+1)×(3×Mo*+1)×(1.5×W*+1) ・・・(2)式
ただし、C*=C−1/4×(Ti−48/14×N)、Mo*=Mo×[1−0.5×(Ti−48/14×N)]、W*=W×[1−0.5×(Ti−48/14×N)]
UCS=230×C−12.3×Si−5.4×Mn+75×P+190×S−14×Al+45×Nb−1 ・・・(3)式
PTI=Ti−1.5×(O−0.89×Al)−3.4×N−4.5×S ・・・(4)式
ここで、各式の右辺の元素記号はそれぞれの含有量(質量%)を表わし、含有しない場合は0とする。
[2]さらに、前記溶接鋼管の母材および前記溶接金属の少なくともいずれかの化学成分が、質量%で、Nb:0.005%以上1.000%以下およびV:0.005%以上1.000%以下の中から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする前記[1]に記載の耐溶接割れ性と耐スラリー腐食摩耗性に優れた溶接鋼管。
[3]さらに、前記鋼管母材の金属組織が、フェライト組織とパーライト組織を基地組織とし、該基地組織中に硬質相が分散していることを特徴とする前記[3]または[2]に記載の耐溶接割れ性と耐スラリー腐食摩耗性に優れた溶接鋼管。
[4]さらに、前記硬質相の分散密度が、400個/mm2以上であることを特徴とする前記[3]に記載の耐溶接割れ性と耐スラリー腐食摩耗性に優れた溶接鋼管。
[5]前記[1]〜[4]のいずれか1つに記載の耐溶接割れ性と耐スラリー腐食摩耗性に優れた溶接鋼管を製造するに際し、スラブを熱間圧延後、2℃/s以下の冷却速度で400℃以下まで冷却し、厚鋼板を製造し、該厚鋼板を筒状に冷間加工し、突合せ溶接を行うことを特徴とする耐溶接割れ性と耐スラリー腐食摩耗性に優れた溶接鋼管の製造方法。
[6]前記突合せ溶接をサブマージアーク溶接により行うことを特徴とする前記[5]に記載の耐溶接割れ性と耐スラリー腐食摩耗性に優れた溶接鋼管の製造方法。
はじめに母材の化学成分の限定理由を説明する。
Cは、金属組織において基地相の硬さを向上させて耐摩耗性を向上させるとともに、硬質な第二相(以下、硬質相ともいう。)としてのTi炭化物を形成し、耐摩耗性の向上に、有効な元素であり、このような効果を得るためには、0.05%以上の含有を必要とする。一方、0.40%以上の含有は、硬質相としての炭化物が粗大になり、曲げ加工時に炭化物を起点として割れが発生するだけでなく、シーム溶接時に溶接熱影響部の硬さを増大させることになり、低温割れ感受性が高まる。このため、Cは0.05以上0.40%未満の範囲に規定した。なお、好ましくは0.15%以上0.35%以下である。
Siは、脱酸元素として有効な元素であり、このような効果を得るためには0.05%以上の含有を必要とする。また、Siは、鋼に固溶して固溶強化により高硬度化に寄与する有効な元素であるが、0.5%以上の含有は、延性、靱性を低下させ、さらに介在物量が増加するなどの問題を生じる。このため、Siは0.05%以上0.5%未満の範囲に限定する。なお、好ましくは0.05%以上0.40%以下である。
Mnは、固溶強化により高硬度化に寄与する有効な元素であり、このような効果を得るためには、0.1%以上の含有を必要とする。一方、2.0%を超える含有は、溶接性を低下させる。このため、Mnは0.1〜2.0%の範囲に限定する。なお、好ましくは0.1%以上1.60%以下である。
Pは不純物元素であり、鋼管母材の靱性や溶接金属の耐高温割れ感受性の観点から低い方がよい。しかしながら、Pを低減するためには、製鋼工程におけるコスト増大を招くため0.01%まで許容することができる。
Sは不純物元素であり、鋼管母材の延性や溶接金属の耐高温割れ感受性の観点から低い方がよい。しかしながら、Sを低減するためには、製鋼工程におけるコスト増大を招くため0.01%まで許容することができる。
Alは、脱酸剤として作用し、このような効果は、0.0020%以上の含有で認められるが、0.1%を超える多量の含有は、鋼の清浄度を低下させる。このため、Alは0.1%以下に限定する。
Cr:1.0%超4.0%以下
Crは、耐食性元素であり、耐スラリー腐食摩耗性を向上させるために必要な元素である。その効果は、1.0%を超えると現れるため、下限を1.0%とした。一方で、4.0%を超えると溶接性などを劣化させるため上限を4.0%とした。より好ましくは3.0%、さらに好ましくは2.5%である。
Tiは、Cとともに本発明における重要な元素であり、耐摩耗性向上に寄与する硬質相としてTi炭化物を形成する必須の元素である。このような効果を得るためには、0.1%以上の含有を必要とする。一方、1.2%を超えるTiの含有は、硬質相のTi系炭化物が粗大化し、曲げ加工時に粗大な硬質相を起点として割れが発生する。このため、Tiは0.1%以上1.2%以下とする。好ましくは、0.1%以上0.8%以下の範囲である。
Cuは固溶することにより焼入れ性を向上させる元素であり、この効果を得るためには0.1%以上の含有を必要とする。一方、1.0%を超える含有は、熱間加工性を低下させる。このため、Cuは添加する場合、0.1%以上1.0%以下の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.1%以上0.5%以下である。
Niは固溶することにより焼入れ性を向上させる元素であり、このような効果は0.1%以上の含有で顕著となる。一方、2.0%を超える含有は、材料コストを著しく上昇させる。このためNiは添加する場合、0.1%以上2.0%以下の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.1%以上1.0%以下である。
Mo:0.05%以上1.00%以下
Moは、焼入れ性を向上させる元素である。このような効果を得るためには、0.05%以上の含有を必要とする。一方、1.00%を超えて含有すると溶接性を低下させることがある。そのため、Moは添加する場合、0.05%以上1.00%以下の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは、0.05%以上0.40%以下である。
Wは、焼入れ性を向上させる元素である。このような効果を得るためには、0.05%以上の含有を必要とする。一方、1.00%を超えて含有すると溶接性を低下させることがある。そのため、Wは添加する場合、0.05%以上1.00%以下の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは、0.05%以上0.40%以下である。
なお、MoやWは、TiCに固溶するため、硬質相の質量を増加させる効果も有する。
Bは、粒界に偏析し、粒界を強化して、靱性向上に有効に寄与する元素であり、このような効果を得るためには、0.0003%以上の含有が必要である。一方、0.0030%を超える含有は、溶接性を低下させることがある。このため、Bは添加する場合、0.0003%以上0.0030%以下の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは、0.0003%以上0.0015%以下である。
Nbは、Tiと複合して添加することにより、Ti、Nbの複合炭化物((NbTi)C)を形成し、硬質な第二相として分散し、耐摩耗性向上に有効に寄与する元素である。このような耐摩耗性向上効果を得るためには、0.005%以上の含有を必要とする。一方、1.000%を超える含有は、硬質な第二相(Ti,Nbの複合炭化物)が粗大化し、曲げ加工時に硬質な第二相(Ti,Nbの複合炭化物)を起点として割れが発生する。このため、添加する場合は、Nbは0.005%以上1.000%以下の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.1%以上0.5%以下である。
Vは、Tiと複合して添加することにより、Nbと同様に、Ti、Vの複合炭化物((VTi)C)を形成し、硬質な第二相として分散し、耐摩耗性向上に有効に寄与する元素である。このような耐摩耗性向上効果を得るためには、0.005%以上の含有を必要とする。一方、1.0%を超える含有は、硬質な第二相(Ti,Vの複合炭化物)が粗大化し、曲げ加工時に硬質な第二相(Ti,Vの複合炭化物)を起点として割れが発生する。このため、添加する場合は、Vは0.005%以上1.000%以下の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.1%以上0.5%以下である。
Ceqは、Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5と定義する。ここで、各式の右辺の元素記号はそれぞれの含有量(質量%)を表わし、含有しない場合は0とする。
下記(2)式で表されるDI*は、60未満であることが必要である。
DI*=33.85×(0.1×C*)0.5×(0.7×Si+1)×(3.33×Mn+1)×(0.35×Cu+1)×(0.36×Ni+1)×(2.16×Cr+1)×(3×Mo*+1)×(1.5×W*+1)・・・(2)式。ここで、各式の右辺の元素記号はそれぞれの含有量(質量%)を表わし、含有しない場合は0とする。また、C*=C−1/4×(Ti−48/14N)、Mo*=Mo×(1−0.5×(Ti−48/14N)、W*=W×(1−0.5×(Ti−48/14N)で定義し、DI*<60とする。
また、C*は、C元素の焼入れ性の寄与を他の含有元素の量との関係で修正した指標であり、Mo*、W*も同様の考えで修正した指標である。
1.2鋼管母材の特性
鋼管母材の硬さ:Hv150〜250
鋼管母材の硬さがビッカース硬さ(Hv)で150未満では、優れた耐摩耗性が得られないため、下限をHv150とする。鋼管母材の硬さがHv250を超えると、加工性が劣化し、UOEやプレスベンドといった冷間加工による造管が困難になるため、上限をHv250とする。
鋼管溶接熱影響部の硬さがHv150未満では、優れた耐摩耗性が得られないため、下限をHv150とする。溶接熱影響部の最大硬さがHv350を超えると低温割れ感受性が高まり、後熱なしには遅れ破壊の発生が防止できないため、上限をHv350とする。
本発明に係る鋼管母材は、金属組織を、フェライト組織とパーライト組織を基地組織とし、当該基地組織中に硬質相(硬質な粒子状の第二相)が分散した組織とすることが好ましい。基地組織とは体積率で90%以上有することを意味しており、本発明に係る鋼管素材は、フェライト組織とパーライト組織の2つの組織が全体の90%以上を占めている。
硬質相としては、TiCなどのTi系炭化物とすることが好ましく、TiC、(NbTi)C、(VTi)C、あるいはTiC中にMo、Wが固溶したものが例示できる。なお、硬質相の大きさは、特に限定しないが、耐摩耗性の観点からは、0.5μm以上50μm以下とすることが好ましい。また、硬質相の分散密度は、耐摩耗性の観点から、400個/mm2以上とすることが好ましい。尚、硬質相は粒子状であり、その大きさは、各硬質相の断面の面積をミクロ観察して測定し、同面積から円相当直径を算出し、得られた円相当直径を算術平均して平均値をその鋼板における硬質相の大きさ(平均粒径)とする。
2.1溶接金属の化学成分
次に、厚鋼板を筒状に冷間加工し、その突合せ部を溶接して製造する溶接鋼管の溶接金属(単に「溶接金属」という場合もある。)の化学成分の限定理由を説明する。
Cは、溶接金属の硬さを上昇させ耐摩耗性を向上させることができ、その効果を得るためには、0.05%以上の含有を必要とする。一方、0.30%以上の含有は、溶接金属の硬さを高くし、低温割れ感受性が増大する。このため、Cは0.05%以上0.30%未満の範囲に規定した。なお、好ましくは0.15%以上0.25%以下である。
Siは、脱酸元素として有効な元素であり、溶接金属の高強度化にも効果を発揮する。このような効果を得るためには0.05%以上の含有を必要とする。また、Siは、0.50%以上の含有で、延性、靱性を低下させ、さらに介在物量が増加するなどの問題を生じる。このため、Siは0.05%以上0.50%未満の範囲に限定する。なお、好ましくは0.05%以上0.40%以下である。
Mnは焼入れ性を高める元素であり、溶接金属の組織を微細化し、強度、靱性を向上させることができる。この効果を得るためには0.1%以上の含有を必要とする。また、2.0%を超える含有は、焼入れ性を過度に高めることになり、溶接性および靱性を劣化させる。このため、Mnは0.1%以上2.0%以下の範囲に限定する。なお、好ましくは0.1%以上1.60%以下である。
Pは不純物元素であり、溶接金属の靱性や耐高温割れ感受性の観点から低い方がよい。しかしながら、Pを低減するためには、溶接ワイヤや鋼管母材のPを下げる必要があり、それぞれの製鋼工程におけるコスト増大を招くため0.01%までは許容する。好ましくは0.005%以下である。
Sは不純物元素であり、溶接金属の延性や耐高温割れ感受性の観点から低い方がよい。しかしながら、Sを低減するためには、溶接ワイヤや鋼管母材のSを下げる必要があり、それぞれの製鋼工程におけるコスト増大を招くため0.01%までは許容する。
Alは、溶接金属を脱酸させるために含有されているが、0.1%を超えると溶接金属の靱性を劣化させるので0.1%以下とすべきである。好ましくは、0.03%以下である。
Crは、耐食性元素であり、耐スラリー腐食摩耗性を向上させるために必要な元素である。その効果は、1.0%を超えると発現する。一方で、4.0%を超えると溶接性などを劣化させるため上限を4.0%とした。より好ましくは3.0%以下、さらに好ましくは2.5%以下である。
Tiの含有は、溶接金属の最終凝固部での球状TiSの生成を促進し、フィルム状FeSの生成を抑制する。その効果が得られるのは、Tiが0.05%以上の場合であるため、下限を0.05%とする。また、Tiが1.2%を超えると、粗大なTiCが析出し、溶接金属の靱性を著しく劣化させるため、上限を1.2%とする。好ましくは、0.05%以上0.5%以下である。
Nは、不可避的に溶接金属に混入する元素であり、固溶状態で存在する場合、溶接金属の靱性を著しく劣化させる。Tiを含有しNをTiNとして固定しても、Nが0.008%を超えると、靱性劣化が抑制できないため、その上限を0.008%とする。
Oは溶接金属の靱性に大きく影響し、0.08%を超えるような場合は、溶接金属の靱性を劣化させるため、上限を0.08%とした。また、0.02%未満の含有では、溶接金属組織に焼きが入りすぎて硬さが上昇すること、および最終凝固部でのFeOの生成を阻害してフィルム状のFeSの生成が促進され、高温割れ感受性が高まったりすることなどで、下限を0.02%とする。好ましくは、0.04%以上0.08%以下である。
Cuは、固溶することにより焼入れ性を向上させる元素であり、この効果を得るためには0.1%以上の含有を必要とする。一方、1.0%を超える含有は、溶接金属の靱性を低下させる。このため、Cuは0.1〜1.0%の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.1%以上0.5%以下である。
Niは、固溶することにより焼入れ性を向上させる元素であり、このような効果は0.1%以上の含有で顕著となる。一方、2.0%を超える含有は、材料コストを著しく上昇させる。このため、Niは含有する場合0.1〜2.0%の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.1%以上1.0%以下である。
Moは、焼入れ性を向上させる元素である。このような効果を得るためには、0.05%以上の含有を必要とする。一方、1.0%を超えて含有すると溶接性を低下させる。そのため、Moは含有する場合、0.05%以上1.00%以下の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは、0.05%以上0.40%以下である。
Wは、焼入れ性を向上させる元素である。このような効果を得るためには、0.05%以上の含有を必要とする。一方、1.0%を超えて含有すると溶接性を低下させる。そのため、Wは含有する場合、0.05%以上1.0%以下の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは、0.05%以上0.40%以下である。
Bは、粒界に偏析し、粒界を強化して、靱性向上に有効に寄与する元素であり、このような効果を得るためには、0.0003%以上の含有が必要である。一方、0.0030%を超える含有は、溶接性を低下させる。また、Bは溶接後の冷却中にFe3(CB)6などを析出させ、靱性を著しく劣化させるため、Bは含有する場合、0.0003%以上0.0030%以下の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは、0.0003%以上0.0015%以下である。
母材と同じ成分系になるように選択することで、母材と溶接金属とが同様な特性となるという効果を奏する。
Nbは析出強化により溶接金属の強度を向上させる元素である。その効果は、0.005%以上で得られ、1.000%を超えて添加すると靱性が劣化するため、Nbを含有する場合0.005%以上1.000%以下とした。
Vは析出強化や固溶強化により溶接金属の強度を向上させる元素である。その効果は、0.005%以上で得られ、1.000%を超えて含有すると靱性が劣化するため、含有する場合0.005%以上1.000%以下とした。
Ceq:0.55以下
溶接鋼管の溶接金属において、上述の(1)式で定義されるCeqが0.55を超えると、溶接熱影響部の最高硬さが350を超え、溶接時に予熱なしでは低温割れの発生を回避できないため、上限を0.55とする。
UCSは、下記の(3)式で定義され、高温割れ感受性を示す指標であり、この値が大きいほど、高温割れが発生しやすくなる。
UCS=230×C−12.3×Si−5.4×Mn+75×P+190×S−14×Al+45×Nb−1・・・(3)式
ここで、各式の右辺の元素記号はそれぞれの含有量(質量%)を表わし、含有しない場合は0とする。
PTIは、下記(4)式で定義され、溶接金属中のTiの析出状態を規定するパラメータである。PTIが0未満の場合、SがTiSを形成せずに、フィルム状のFeSが生成し、高温割れ感受性が高まるため、PTIを0以上に規定する。
PTI=Ti−1.5×(O−0.89×Al)−3.4×N−4.5×S・・・(4)式
ここで、各式の右辺の元素記号はそれぞれの含有量(質量%)を表わし、含有しない場合は0とする。
溶接金属の硬さ:Hv230〜350
溶接金属では母材で晶出していたTiCが固溶してしまうため、母材や溶接熱影響部と同じ耐摩耗性を確保するためには、溶接金属はより高い硬さを確保する必要があり、十分な耐摩耗性を得るためにはHv230以上にする必要がある。一方で、最大硬さがHv350を超えると低温割れ感受性が高まり、後熱なしには遅れ破壊の発生が防止できないため、上限をHv350とする。
溶接金属では、Sは凝固過程において最終凝固部に偏析する。最終凝固部においては、SはFeSを主体とした延性が低いフィルム状の硫化物を形成し、高温割れの起点となる。このFeSを主体とするフィルム状の硫化物にはMnやTiなどの硫化物形成元素も複合化されている。したがって、硫化物をFe、Mn、Tiの中から選ばれる1種以上を含有したものと限定した。
3.1鋼管素材の製造方法
本発明に係る耐スラリー腐食摩耗性に優れた鋼管素材は、上記した組成の溶鋼を、公知の溶製方法で溶製し、連続鋳造法あるいは造塊−分解圧延法により、所定寸法のスラブ等の鋼素材とすることが好ましい。なお、造塊法を用いる場合にも、硬質相を所望の大きさおよび個数に調整する場合には、インゴットの大きさおよび冷却条件を、制御する必要がある。硬質相を所定の大きさおよび個数に調整する場合には、例えば、連続鋳造法を用いた場合、厚み200〜400mmの鋳片の1500〜1200℃の温度域における冷却速度0.2〜10℃/sの範囲となるように冷却を調整、制御することが好ましい。
スラブは、水冷などで強制冷却することなく、直ちに熱間圧延し、または冷却後、950〜1250℃に再加熱したのち、熱間圧延し、所望の厚板厚の鋼板とすることが好ましい。本発明で、厚鋼板とは、板厚が、6mm〜50mmの範囲である鋼板をいう。熱間圧延後は、熱処理することなく、冷却速度2℃/s以下で冷却する。冷却速度が2℃/sを超えると、フェライト‐パーライト組織が得られにくく、引張強さが800MPa以上となり、鋼板曲げ加工時の加工荷重が上昇し、加工性が劣化することがある。従って、2℃/s以下とする。ここで冷却速度は、平均冷却速度をいい、測定は放射温度計などによる表面温度の実測などの方法により行う。
サブマージアーク溶接
厚鋼板を筒状に冷間加工し、その突合せ部の溶接の方法は、溶接金属の成分調整や溶接作業の能率の観点から、サブマージアーク溶接が好ましい。また、高速化の観点から多電極のサブマージアーク溶接を用いてもよい。溶接材料は特に規定しないが、本発明の溶接金属化学成分の規定範囲を満たすためには、フラックスを溶融型の酸性フラックスとすることが好ましい。また、フラックスおよびワイヤにはBを添加せず、PやSをできるだけ低減することが好ましい。
2 回転軸
3 摩耗試験片
Claims (7)
- 筒状に加工された厚鋼板を溶接してなる溶接鋼管であって、
該溶接鋼管の母材の化学成分が、
質量%で、C:0.05%以上0.40%未満、Si:0.05%以上0.5%未満、Mn:0.1%以上2.0%以下、P:0.015%以下、S:0.01%以下、Al:0.1%以下、Cr:1.0超4.0%以下、Ti:0.1%以上1.2%以下、を含有し、さらに、Cu、Ni、Mo、W、Bの中から選ばれる1種以上を含有し、含有される元素の含有量はCu:0.1%以上1.0%以下、Ni:0.1%以上2.0%以下、Mo:0.05%以上1.00%以下、W:0.05%以上1.00%以下、B:0.0003%以上0.0030%以下であり、
下記(1)式で示されるCeqが0.55以下で、下記(2)式で示されるDI*が60未満であり、残部Feおよび不可避的不純物からなり、
前記溶接鋼管の溶接金属の化学成分が、
質量%で、C:0.05%以上0.30%未満、Si:0.05%以上0.50%未満、Mn:0.1%以上2.0%以下、P:0.01%以下、S:0.01%以下、Al:0.1%以下、Cr:1.0超4.0%以下、Ti:0.05%以上1.2%以下、N:0.008以下、O:0.02%以上0.08%以下、さらに、Cu、Ni、Mo、W、Bの中から選ばれる1種以上を含有し、含有される元素の含有量はCu:0.02%以上1.0%以下、Ni:0.1%以上2.0%以下、Mo:0.05%以上1.00%以下、W:0.05%以上1.00%以下、B:0.0003%以上0.0030%以下であり、
下記(1)式で示されるCeqが0.55以下で、下記(3)式で示されるUCSが42未満で、下記(4)式で示されるPTIが0以上であり、残部Feおよび不可避的不純物からなり、
ビッカース硬さ(Hv)で、前記溶接鋼管の母材がHv150〜250で、前記溶接金属がHv230〜350で、溶接熱影響部がHv150〜350であり
さらに、前記溶接金属において、アスペクト比が5以上のFe、Mn、Tiの中から選ばれる1種以上を含有した硫化物の分散密度が10個/mm2以下である、
ことを特徴とする耐溶接割れ性と耐スラリー腐食摩耗性に優れた溶接鋼管。
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 ・・・(1)式
DI*=33.85×(0.1×C*)0.5×(0.7×Si+1)×(3.33×Mn+1)×(0.35×Cu+1)×(0.36×Ni+1)×(2.16×Cr+1)×(3×Mo*+1)×(1.5×W*+1) ・・・(2)式
ただし、C*=C−1/4×(Ti−48/14×N)、Mo*=Mo×[1−0.5×(Ti−48/14×N)]、W*=W×[1−0.5×(Ti−48/14×N)]
UCS=230×C−12.3×Si−5.4×Mn+75×P+190×S−14×Al+45×Nb−1 ・・・(3)式
PTI=Ti−1.5×(O−0.89×Al)−3.4×N−4.5×S ・・・(4)式
ここで、各式の右辺の元素記号はそれぞれの含有量(質量%)を表わし、含有しない場合は0とする。 - さらに、前記溶接鋼管の母材および前記溶接金属の少なくともいずれかの化学成分が、質量%で、Nb:0.005%以上1.000%以下およびV:0.005%以上1.000%以下の中から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする請求項1記載の耐溶接割れ性と耐スラリー腐食摩耗性に優れた溶接鋼管。
- さらに、前記鋼管母材の金属組織が、フェライト組織とパーライト組織を基地組織とし、該基地組織中に硬質相が分散していることを特徴とする請求項1または2に記載の耐溶接割れ性と耐スラリー腐食摩耗性に優れた溶接鋼管。
- さらに、前記硬質相の分散密度が、400個/mm2以上であることを特徴とする請求項3記載の耐溶接割れ性と耐スラリー腐食摩耗性に優れた溶接鋼管。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の耐溶接割れ性と耐スラリー腐食摩耗性に優れた溶接鋼管を製造するに際し、スラブを熱間圧延後、2℃/s以下の冷却速度で400℃以下まで冷却し、厚鋼板を製造し、該厚鋼板を筒状に冷間加工し、その突合せ部を溶接することを特徴とする耐溶接割れ性と耐スラリー腐食摩耗性に優れた溶接鋼管の製造方法。
- 前記突合せ溶接をサブマージアーク溶接により行うことを特徴とする請求項5に記載の耐溶接割れ性と耐スラリー腐食摩耗性に優れた溶接鋼管の製造方法。
- 厚鋼板を筒状に冷間加工し、冷間加工された該厚鋼板同士を突合せ溶接する溶接鋼管の製造方法であって、
該溶接鋼管の母材の化学成分が、
質量%で、C:0.05%以上0.40%未満、Si:0.05%以上0.5%未満、Mn:0.1%以上2.0%以下、P:0.015%以下、S:0.01%以下、Al:0.1%以下、Cr:1.0超4.0%以下、Ti:0.1%以上1.2%以下、を含有し、さらに、Cu、Ni、Mo、W、Bの中から選ばれる1種以上を含有し、含有される元素の含有量はCu:0.1%以上1.0%以下、Ni:0.1%以上2.0%以下、Mo:0.05%以上1.00%以下、W:0.05%以上1.00%以下、B:0.0003%以上0.0030%以下であり、
下記(1)式で示されるCeqが0.55以下で、下記(2)式で示されるDI*が60未満であり、残部Feおよび不可避的不純物からなり、
前記溶接鋼管の溶接金属の化学成分が、
質量%で、C:0.05%以上0.30%未満、Si:0.05%以上0.50%未満、Mn:0.1%以上2.0%以下、P:0.01%以下、S:0.01%以下、Al:0.1%以下、Cr:1.0超4.0%以下、Ti:0.05%以上1.2%以下、N:0.008以下、O:0.02%以上0.08%以下、さらに、Cu、Ni、Mo、W、Bの中から選ばれる1種以上を含有し、含有される元素の含有量はCu:0.02%以上1.0%以下、Ni:0.1%以上2.0%以下、Mo:0.05%以上1.00%以下、W:0.05%以上1.00%以下、B:0.0003%以上0.0030%以下であり、
下記(1)式で示されるCeqが0.55以下で、下記(3)式で示されるUCSが42未満で、下記(4)式で示されるPTIが0以上であり、残部Feおよび不可避的不純物からなり、
ビッカース硬さ(Hv)で、前記溶接鋼管の母材がHv150〜250で、前記溶接金属がHv230〜350で、溶接熱影響部がHv150〜350であり
さらに、前記溶接金属において、アスペクト比が5以上のFe、Mn、Tiの中から選ばれる1種以上を含有した硫化物の分散密度が10個/mm 2 以下である、ことを特徴とする耐溶接割れ性と耐スラリー腐食摩耗性に優れた溶接鋼管の製造方法。
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 ・・・(1)式
DI*=33.85×(0.1×C*) 0.5 ×(0.7×Si+1)×(3.33×Mn+1)×(0.35×Cu+1)×(0.36×Ni+1)×(2.16×Cr+1)×(3×Mo*+1)×(1.5×W*+1) ・・・(2)式
ただし、C*=C−1/4×(Ti−48/14×N)、Mo*=Mo×[1−0.5×(Ti−48/14×N)]、W*=W×[1−0.5×(Ti−48/14×N)]
UCS=230×C−12.3×Si−5.4×Mn+75×P+190×S−14×Al+45×Nb−1 ・・・(3)式
PTI=Ti−1.5×(O−0.89×Al)−3.4×N−4.5×S ・・・(4)式
ここで、各式の右辺の元素記号はそれぞれの含有量(質量%)を表わし、含有しない場合は0とする。
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