JP6101132B2 - Manufacturing method of steel materials with excellent resistance to hydrogen-induced cracking - Google Patents

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本発明は、耐水素誘起割れ性に優れた鋼材およびその製造方法に関するものであり、硫化水素(HS)が多く含まれる湿潤硫化水素環境下において、良好な耐HIC(Hydrogen Induced Cracking、水素誘起割れ)性を発揮する鋼材とその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a steel material excellent in hydrogen-induced crack resistance and a method for producing the same, and in a wet hydrogen sulfide environment containing a large amount of hydrogen sulfide (H 2 S), it has good HIC (Hydrogen Induced Cracking), hydrogen The present invention relates to a steel material that exhibits (induced cracking) and a method for producing the same.

硫化水素(HS)が多く含まれる湿潤硫化水素環境下で使用される機器、例えば、原油や天然ガス等の輸送用ラインパイプ、石油精製装置(水素化精製装置、水素化脱硫装置、接触分解装置など)では、水素誘起割れ(HIC)の発生が懸念される。これは原油や天然ガスに含まれる硫化水素を含んだ水分と鋼材との電気化学的な反応によって発生した水素が鋼中に侵入し、鋼中に存在する介在物(例えばMnS等の硫化物、Al23等の酸化物、Ti(CN)やNb(CN)等の炭窒化物)周りや介在物と鋼界面に存在する欠陥等に集積してガス化し、発生した内圧が鋼材の降伏強度を超えた場合に塑性変形が生じて割れや膨れが発生する現象である。非特許文献1に紹介されているように、1950年代にHICの事例が顕在化し始め、1970年代に発生した海底ラインパイプの破損事故による大量の原油流出事故をきっかけに、材料面、使用環境面からの検討がなされてきた。 Equipment used in a wet hydrogen sulfide environment that contains a large amount of hydrogen sulfide (H 2 S), for example, line pipes for transporting crude oil, natural gas, etc., petroleum refining equipment (hydrorefining equipment, hydrodesulfurization equipment, contact In the case of a decomposition apparatus, etc., the occurrence of hydrogen induced cracking (HIC) is concerned. This is because hydrogen generated by the electrochemical reaction between the water containing hydrogen sulfide contained in crude oil and natural gas and the steel material enters the steel, and the inclusions present in the steel (for example, sulfides such as MnS, Oxides such as Al 2 O 3, carbonitrides such as Ti (CN) and Nb (CN)) and gasified by accumulating around the defects present at the interface between inclusions and steel, and the generated internal pressure yields the steel This is a phenomenon in which plastic deformation occurs and cracks and blisters occur when the strength is exceeded. As introduced in Non-Patent Document 1, the case of HIC began to become apparent in the 1950s, and in the wake of the massive oil spill caused by the submarine line pipe damage accident that occurred in the 1970s, the material and usage environment aspects Has been studied.

このような環境下で使用される鋼材の耐HIC性を向上させる方法が、鋼材の材料、表面処理のそれぞれの観点から提案されている。   A method for improving the HIC resistance of a steel material used in such an environment has been proposed from the viewpoints of the steel material and the surface treatment.

まず、材料の観点からは次の様な提案がなされている。即ち、HICの発生起点として最も一般的に報告されているのは、圧延により大きく引き伸ばされたMnSである。よって、この延伸しやすいMnSの生成を抑制すべく、鋼中S量の低減を図ると共に、Caを添加し、MnSのMnをCaに置き換えて球状化することが提案されている。また、酸素量やAl量の制御により酸化物の生成を抑制する技術や、TiやNbなどの炭窒化物形成元素と、炭素および窒素の含有量を制御することにより、炭窒化物を制御する方法が提案されている(例えば、非特許文献2)。   First, the following proposals have been made from the viewpoint of materials. That is, the most commonly reported starting point of HIC is MnS that is greatly stretched by rolling. Accordingly, it has been proposed to reduce the amount of S in the steel and to add Ca to replace Mn in MnS with Ca and to make it spherical in order to suppress the formation of MnS that is easily stretched. In addition, carbon nitride is controlled by controlling the contents of carbon and nitrogen, as well as technology for suppressing oxide generation by controlling the amount of oxygen and Al, and carbon nitride forming elements such as Ti and Nb. A method has been proposed (for example, Non-Patent Document 2).

更には、鋼材の耐食性を向上させる目的で、Cu等の元素を添加したり、割れの発生箇所となる中心偏析の硬化層の形成を抑制する等の技術が、上記非特許文献1で提案されている。   Further, for the purpose of improving the corrosion resistance of the steel material, Non-Patent Document 1 proposes a technique such as adding an element such as Cu or suppressing the formation of a center segregation hardened layer that becomes a crack occurrence site. ing.

次に、表面処理の観点からは、鋼材に侵入する水素が、硫化水素を含む水分と鋼の鋼材表面での電気化学反応によって発生することに鑑みて、上記硫化水素を含む水分と鋼との接触防止を図る技術が提案されている。   Next, from the viewpoint of the surface treatment, in view of the fact that hydrogen that penetrates into the steel material is generated by an electrochemical reaction at the surface of the steel material with water containing hydrogen sulfide, the water containing the hydrogen sulfide and the steel Techniques for preventing contact have been proposed.

その具体的な一例として、鋼材表面にFe34(マグネタイト)を含む層を形成する方法が提案されている。例えば特許文献1には、鋼材表面に体積率で50%以上のマグネタイトを含む酸化物層を形成する方法が示されている。本方法では、圧力容器や配管等の水張試験時に生じる水酸化鉄を、150℃程度の水蒸気で還元させることによって、マグネタイトを含む酸化物層を鋼材表面に形成させている。 As a specific example, a method of forming a layer containing Fe 3 O 4 (magnetite) on the surface of a steel material has been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a method for forming an oxide layer containing magnetite having a volume ratio of 50% or more on the surface of a steel material. In this method, an iron oxide layer containing magnetite is formed on the surface of the steel material by reducing iron hydroxide generated during a water-filling test of a pressure vessel, piping, or the like with water vapor at about 150 ° C.

しかし水張試験で生じるような水酸化鉄は、鋼材表面に均一に形成され難く(水滴の残った箇所に形成されるのが一般的である)、かつ、形成される水酸化鉄は粗な構造(すきまの多い構造)であるため、このような水酸化鉄を原料としてマグネタイトを形成させても、得られる酸化物層は、鋼材が一部露出するほど不均一であって粗な構造、即ち、環境遮断性の不十分なものになると思われる。そのためスイートやライトサワー環境(実験例のpH5程度の環境)では、無処理の鋼材よりかは耐HIC性向上効果を期待できるが、昨今要求されるような厳しいサワー環境(pH3以下)では十分な耐HIC性が発揮され難いと思われる。   However, iron hydroxide as generated in the water-filling test is difficult to form uniformly on the steel surface (generally, it is formed at the location where water droplets remain), and the formed iron hydroxide is rough. Because of the structure (structure with a lot of gaps), even when magnetite is formed using such iron hydroxide as a raw material, the resulting oxide layer is uneven and rough so that the steel material is partially exposed. That is, it seems that the environmental barrier property is insufficient. Therefore, in sweet and light sour environments (environment of about pH 5 in the experimental example), the effect of improving HIC resistance can be expected rather than untreated steel, but it is sufficient in the severe sour environment (pH 3 or less) that is required recently. It seems that HIC resistance is hardly exhibited.

また、鋼材表面にエポキシ系樹脂を塗布する方法が提案されている。例えば特許文献2には、エポキシ樹脂と変性ポリアミンの反応物からなる防食塗料を鋼材に塗布することによって、鋼材への水素侵入を抑制する技術が提案されている。   A method of applying an epoxy resin to the surface of a steel material has been proposed. For example, Patent Document 2 proposes a technique for suppressing hydrogen intrusion into a steel material by applying an anticorrosion paint composed of a reaction product of an epoxy resin and a modified polyamine to the steel material.

重防食塗装では、通常、数百〜数千μmの塗膜を鋼材表面に形成させるが、上記特許文献2の様な、スプレー塗布等に代表される通常の塗装方法では、塗膜欠陥を完全に抑制することは困難である。塗膜に欠陥が存在すると、この欠陥を通して硫化水素を含む水分が鋼材表面に到達し、該到達部分で腐食反応が生じ、そこで発生した水素に起因するHICが懸念される。また、長期間の使用により塗膜(樹脂)が劣化し、この劣化した塗膜中を、硫化水素を含む水分が浸透することによって、上述した様な腐食反応とこの反応で発生した水素に起因するHICが懸念される。   In heavy anti-corrosion coating, a coating film of several hundred to several thousand μm is usually formed on the surface of a steel material. However, the coating method represented by spray coating or the like as in Patent Document 2 described above completely eliminates coating film defects. It is difficult to suppress it. If there is a defect in the coating film, moisture containing hydrogen sulfide reaches the surface of the steel material through this defect, and a corrosion reaction occurs at the reaching portion, and there is a concern about HIC due to the generated hydrogen. In addition, the coating film (resin) deteriorates due to long-term use, and moisture containing hydrogen sulfide penetrates into the deteriorated coating film, resulting in the corrosion reaction as described above and the hydrogen generated by this reaction. Concern about HIC.

更には、鋼材表面にCuやNiのめっき層を形成させる方法が提案されている。しかしこの方法では、CuやNiのめっき層にクラックが生じたり剥離するといった問題がある。また特許文献3には、鋼材表面にCuめっき層を形成し、その上にNiめっき層を形成させた後、更に合成樹脂層を形成させる技術が提案されている。しかしながら多量に使用されるラインパイプ用鋼の全面に本技術を適用した場合、非常に高コストとなり現実性が低い。   Furthermore, a method of forming a plated layer of Cu or Ni on the steel material surface has been proposed. However, this method has a problem that a Cu or Ni plating layer is cracked or peeled off. Patent Document 3 proposes a technique in which a Cu plating layer is formed on a steel material surface, a Ni plating layer is formed thereon, and then a synthetic resin layer is further formed. However, when this technology is applied to the entire surface of steel for line pipes used in large quantities, the cost becomes very high and the reality is low.

上記の通り、種々の方法が提案されているが、近年では、原油や天然ガスの掘削環境が硫化水素を多く含む厳しい環境である場合が増加している。しかし、上述した材料面・表面処理の観点から提案されている鋼材が、この過酷なサワー環境においても耐HIC性に優れているとは限らない。   As described above, various methods have been proposed, but in recent years, the drilling environment for crude oil and natural gas has been increasing in a severe environment containing a lot of hydrogen sulfide. However, the steel materials proposed from the viewpoints of the material surface and surface treatment described above are not always excellent in HIC resistance even in this severe sour environment.

特開昭62−238378号公報JP 62-238378 A 特開平1−172466号公報JP-A-1-172466 特開昭63−161190号公報JP 63-161190 A

松山晋作,「遅れ破壊」,日刊工業新聞社,1989年8月31日発刊Matsuyama Junsaku, “Delayed Destruction”, published by Nikkan Kogyo Shimbun, August 31, 1989 「パイプライン」材料編,溶接学会誌,2011年,Vol.80,No.2,p.180“Pipeline” Materials, Journal of Welding Society, 2011, Vol. 2, p. 180

本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、硫化水素を多く含む原油や天然ガス等の輸送用ラインパイプ、圧力容器等の様に、厳しいサワー環境で使用される場合であっても、優れた耐HIC性(耐水素誘起割れ性)を示す鋼材と、該鋼材を製造する方法を確立することにある。   The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned circumstances, and its purpose is in a severe sour environment such as a line pipe for transporting crude oil or natural gas containing a large amount of hydrogen sulfide, a pressure vessel, or the like. It is to establish a steel material that exhibits excellent HIC resistance (hydrogen-induced crack resistance) and a method for producing the steel material even when used.

上記課題を解決し得た本発明の耐水素誘起割れ性に優れた鋼材は、素地鋼材が、
C:0.01〜0.20%(質量%の意味、化学成分について以下同じ)、
Si:0.10〜0.50%、
Mn:0.70〜2.50%、
P:0.03%以下(0%を含まない)、
S:0.003%以下(0%を含まない)、
Al:0.005〜0.10%、および
O:0.01%以下(0%を含まない)
を満たし、かつ、素地鋼材の表面の90%以上が、平均厚さ1.0μm以上100μm以下でかつFe34を体積率で70%以上含む酸化物層で覆われているところに特徴を有する。
The steel material excellent in hydrogen-induced crack resistance of the present invention that has solved the above problems is a base steel material,
C: 0.01 to 0.20% (meaning mass%, the same applies to chemical components below),
Si: 0.10 to 0.50%,
Mn: 0.70 to 2.50%,
P: 0.03% or less (excluding 0%),
S: 0.003% or less (excluding 0%),
Al: 0.005 to 0.10%, and O: 0.01% or less (excluding 0%)
And 90% or more of the surface of the base steel material is covered with an oxide layer having an average thickness of 1.0 μm or more and 100 μm or less and containing Fe 3 O 4 in a volume ratio of 70% or more. Have.

好ましい実施形態において、上記鋼材は、更に、Ca:0.0001〜0.01%を含有する。   In a preferred embodiment, the steel material further contains Ca: 0.0001 to 0.01%.

好ましい実施形態において、上記鋼材は、更に、Cu:0.05〜1.0%、Ni:0.05〜1.0%、およびCr:0.05〜1.0%よりなる群から選択される1種以上の元素を含有する。   In a preferred embodiment, the steel material is further selected from the group consisting of Cu: 0.05 to 1.0%, Ni: 0.05 to 1.0%, and Cr: 0.05 to 1.0%. Containing one or more elements.

好ましい実施形態において、上記鋼材は、更に、Mo:0.05〜0.5%、Nb:0.001〜0.1%、およびTi:0.001〜0.1%よりなる群から選択される1種以上の元素を含有する。   In a preferred embodiment, the steel material is further selected from the group consisting of Mo: 0.05 to 0.5%, Nb: 0.001 to 0.1%, and Ti: 0.001 to 0.1%. Containing one or more elements.

好ましい実施形態において、上記鋼材は、更に、Zr、V、Co、REM、Y、MgおよびBよりなる群から選択される1種以上の元素を、それぞれ0.0001〜0.01%含有する。   In a preferred embodiment, the steel material further contains 0.0001 to 0.01% of one or more elements selected from the group consisting of Zr, V, Co, REM, Y, Mg, and B.

上記鋼材として、ラインパイプ用鋼板やラインパイプ用鋼管が挙げられる。   Examples of the steel materials include steel plates for line pipes and steel pipes for line pipes.

本発明は、上記鋼材の製造方法(製造方法a)も含むものであって、該製造方法aは、熱間圧延中に、デスケーリングを少なくとも1回行うところに特徴を有する。   The present invention also includes a method for manufacturing the above steel material (manufacturing method a), and the manufacturing method a is characterized in that descaling is performed at least once during hot rolling.

また本発明は、上記鋼材の別の製造方法(製造方法b)も含むものであり、該製造方法bは、熱間圧延後に、鋼材表面に形成されたスケール層にクラックを導入するところに特徴を有する。   Moreover, this invention also includes another manufacturing method (manufacturing method b) of the said steel materials, and this manufacturing method b is characterized by introducing a crack into the scale layer formed on the steel material surface after hot rolling. Have

上記製造方法bにおいてスケール層にクラックを導入する方法として、熱延圧延後にデスケーリングを少なくとも1回行ったり、熱延圧延後、10℃/秒以上の平均冷却速度で冷却すること等が挙げられる。   Examples of methods for introducing cracks in the scale layer in the production method b include performing descaling at least once after hot rolling, or cooling at an average cooling rate of 10 ° C./second or more after hot rolling. .

本発明によれば、素地鋼材の表面のほとんどが一定厚さ以上の酸化物層で覆われており、かつ該酸化物層はFe34(マグネタイト)を一定量以上含むものである。よって、素地鋼材の表面は、実質的にほとんどが緻密なFe34層で覆われており、さらに鋼材の成分組成も制御されているため、厳しいサワー環境(硫化水素濃度の高い環境)において、不可避的に発生する水素の侵入が十分抑制されて、耐HIC性が従来鋼よりも飛躍的に優れた鋼材を提供できる。本発明の鋼材は、この様に優れた耐HIC性を発揮するため、硫化水素濃度の高い原油や天然ガス等と接する、輸送用ラインパイプや石油精製装置(水素化精製装置、水素化脱硫装置、接触分解装置など)で使用される圧力容器等に適用できる。 According to the present invention, most of the surface of the base steel material is covered with an oxide layer having a certain thickness or more, and the oxide layer contains a certain amount or more of Fe 3 O 4 (magnetite). Therefore, the surface of the base steel material is substantially covered with a dense Fe 3 O 4 layer, and the component composition of the steel material is also controlled, so in a severe sour environment (environment with high hydrogen sulfide concentration) Inevitable hydrogen intrusion is sufficiently suppressed, and it is possible to provide a steel material whose HIC resistance is significantly superior to that of conventional steel. Since the steel material of the present invention exhibits such excellent HIC resistance, transportation line pipes and petroleum refining equipment (hydrorefining equipment, hydrodesulfurization equipment) that are in contact with crude oil or natural gas having a high hydrogen sulfide concentration. And a pressure vessel used in a catalytic cracking apparatus.

本発明者らは、近年の原油や天然ガスの掘削環境が、硫化水素を多く含む厳しい環境であることに鑑みて、この様な環境においても優れた耐HIC性を発揮する鋼材を得ることを目的に、まず、硫化水素環境(サワー環境)中での水素誘起割れの発生メカニズムに基づいて、
・鋼材表面での水素発生挙動
・鋼材中への水素侵入挙動
の面から種々の検討を進めた。その結果、鋼材中への水素侵入量を低減することが、鋼材に発生する膨れを抑制して、優れた耐HIC性の確保に有効であることをまず見出し、鋼材中への水素侵入挙動に着目した。
In light of the fact that the recent drilling environment for crude oil and natural gas is a severe environment containing a lot of hydrogen sulfide, the present inventors have obtained a steel material exhibiting excellent HIC resistance even in such an environment. First, based on the mechanism of hydrogen-induced cracking in a hydrogen sulfide environment (sour environment),
・ Various studies were conducted from the viewpoint of hydrogen generation behavior on the steel surface and hydrogen penetration behavior into the steel material. As a result, it was first found that reducing the amount of hydrogen penetrating into the steel material is effective in ensuring excellent HIC resistance by suppressing blistering occurring in the steel material. Pay attention.

硫化水素環境以外の通常の腐食環境の場合、鋼材表面に吸着した水素原子の大半は、
水素原子どうしの再結合(Had+Had→H2↑);または
水素イオンと水素原子と電子の結合(H+Had+e-→H2↑);
により水素ガスとなる「水素ガス化反応」によって鋼材表面から逃散する。
In the case of a normal corrosive environment other than the hydrogen sulfide environment, most of the hydrogen atoms adsorbed on the steel surface are
Recombination between hydrogen atoms (H ad + H ad → H 2 ↑); or a bond between hydrogen ions, hydrogen atoms and electrons (H + + H ad + e → H 2 ↑);
It escapes from the steel surface by the “hydrogen gasification reaction” that becomes hydrogen gas.

これに対し硫化水素環境では、硫化水素の分解により水素イオンが発生(H2S→H++HS-)し、上記発生した水素イオンが、鋼材表面で電子を受け取り、原子化して吸着(H++e-→Had)し、鋼中に侵入すると考えられている。 On the other hand, in a hydrogen sulfide environment, hydrogen ions are generated by decomposition of hydrogen sulfide (H 2 S → H + + HS ), and the generated hydrogen ions receive electrons on the steel surface, atomize and adsorb (H + + E → H ad ) and is thought to penetrate into the steel.

また、硫化水素環境の場合は、上記水素ガス化反応が著しく抑制されると言われている。特に、高強度鋼等の水素脆化の評価試験において、酸溶液中で陰極チャージにより鋼中へ水素を導入する際に、水素導入量を増加させる目的で添加される触媒毒(P、As、Sb等の15族元素、SやSe等の16族元素)は、水素原子どうしの再結合(Had+Had→H2↑)を抑制すると言われている。よって、サワー環境におけるHSのSも、上記
触媒毒と同じ作用を示すと考えられることから、サワー環境では、水素原子どうしの再結合反応が抑制されて水素を逃散させることが困難である。そこで、上記水素ガス化反応のうち、水素イオンと水素原子と電子の結合反応(H+Had+e-→H2↑)を促進させることに着目した。更に本発明者らは、酸化物上では「水素イオンと水素原子と電子との結合反応」が律速反応となること、および、酸化物の水素拡散係数は低いことに着目し、鋼板表面に酸化物を形成することにより水素侵入を抑制する方法について、鋭意研究を行った。
In the case of a hydrogen sulfide environment, it is said that the hydrogen gasification reaction is remarkably suppressed. In particular, in hydrogen hydrogen embrittlement evaluation tests for high strength steels and the like, when introducing hydrogen into steel by cathodic charging in an acid solution, catalyst poisons added for the purpose of increasing the amount of hydrogen introduced (P, As, Group 15 elements such as Sb and Group 16 elements such as S and Se) are said to suppress recombination (H ad + H ad → H 2 ↑) between hydrogen atoms. Therefore, since S of H 2 S in the sour environment is considered to exhibit the same action as the above catalyst poison, in the sour environment, it is difficult to escape hydrogen by suppressing the recombination reaction between hydrogen atoms. . Therefore, in the hydrogen gasification reaction, attention was focused on promoting the bonding reaction (H + + H ad + e → H 2 ↑) between hydrogen ions, hydrogen atoms, and electrons. Furthermore, the present inventors pay attention to the fact that the “bonding reaction between hydrogen ions, hydrogen atoms and electrons” is a rate-limiting reaction on the oxide, and that the oxide has a low hydrogen diffusion coefficient, and the surface of the steel plate is oxidized. We have intensively studied how to suppress hydrogen intrusion by forming objects.

その結果、素地鋼材の表面の大部分を一定以上の厚さの酸化物層で覆い、かつ該酸化物層の構成をFe34(マグネタイト)主体とすることで、水素発生サイトとなる鋼材表面を腐食環境から隔離できるだけでなく、酸化物層中、特に鋼材表面に存在するFe34上で、水素原子と水素イオンと電子との結合反応(陰極反応)を生じさせることにより水素ガス化を促進でき、結果として、鋼中への水素侵入量の低減が可能であることを見出した。 As a result, a steel material which becomes a hydrogen generation site by covering most of the surface of the base steel material with an oxide layer having a certain thickness or more and making the structure of the oxide layer mainly Fe 3 O 4 (magnetite). Not only can the surface be isolated from the corrosive environment, but also hydrogen gas by causing a bond reaction (cathode reaction) of hydrogen atoms, hydrogen ions, and electrons in the oxide layer, particularly on Fe 3 O 4 present on the steel surface. As a result, it has been found that the amount of hydrogen intrusion into the steel can be reduced.

上述の通り、酸化物層中のFe34上で、水素イオンと水素原子と電子の結合反応が律速過程となるため、水素原子の滞留がFe34上で生じる。また酸化物の水素拡散係数は鋼材よりも著しく低い。よって、酸化物層の厚さや該酸化物層中のFe34の体積率が一定以上でない場合、水素発生サイトとなる鋼材表面を腐食環境から隔離できないだけでなく、鋼材表面に存在するFe34上に滞留した水素原子が、かえって鋼中へ侵入してしまい、水素侵入量の増加を招く。 As described above, since the bonding reaction between hydrogen ions, hydrogen atoms, and electrons is a rate-determining process on Fe 3 O 4 in the oxide layer, hydrogen atoms stay on Fe 3 O 4 . In addition, the hydrogen diffusion coefficient of oxide is significantly lower than that of steel. Therefore, when the thickness of the oxide layer and the volume ratio of Fe 3 O 4 in the oxide layer are not above a certain level, not only the steel material surface that becomes a hydrogen generation site cannot be isolated from the corrosive environment, but also Fe that exists on the steel material surface. The hydrogen atoms staying on 3 O 4 intrude into the steel and increase the amount of hydrogen intrusion.

そのため、上述の酸化物層中に存在するFe34を活用した鋼中水素量低減効果を得るには、素地鋼材の表面の大部分が一定以上の厚さの酸化物層で覆われた状態とする必要がある。よって本発明では、酸化物層の平均厚さを1.0μm以上とする。好ましくは2μm以上、より好ましくは5μm以上とする。しかし上記酸化物層が厚すぎると剥離しやすくなるため、酸化物層の平均厚さは100μm以下とする。好ましくは90μm以下、より好ましくは80μm以下とする。 Therefore, in order to obtain the effect of reducing the amount of hydrogen in steel using Fe 3 O 4 present in the above oxide layer, most of the surface of the base steel material was covered with an oxide layer having a certain thickness or more. It is necessary to be in a state. Therefore, in this invention, the average thickness of an oxide layer shall be 1.0 micrometer or more. The thickness is preferably 2 μm or more, more preferably 5 μm or more. However, if the oxide layer is too thick, it is easy to peel off, so the average thickness of the oxide layer is 100 μm or less. The thickness is preferably 90 μm or less, more preferably 80 μm or less.

また上記Fe34を活用した鋼中水素量低減効果を得るには、前記酸化物層がFe34を体積率で70%以上含むものであることが必要である。該Fe34の体積率は、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上である。この様に酸化物層中に高い割合でFe34が含まれることによって、素地鋼材表面の実質的にほとんどが、緻密なFe34層で覆われることになる。その結果、鋼材表面にて水素原子と水素イオンと電子との結合反応による水素ガス化を促進でき、結果として、鋼中への水素侵入量の低減が可能となる。尚、前記酸化物層には、不純物としてFeO(ウスタイト)やFe23(ヘマタイト)等も含まれうる。 In order to obtain the effect of reducing the amount of hydrogen in steel using Fe 3 O 4 , the oxide layer needs to contain Fe 3 O 4 in a volume ratio of 70% or more. The volume ratio of the Fe 3 O 4 is preferably 80% or more, more preferably 90% or more. As described above, when the oxide layer contains Fe 3 O 4 at a high ratio, substantially the surface of the base steel material is substantially covered with the dense Fe 3 O 4 layer. As a result, hydrogen gasification by the bonding reaction of hydrogen atoms, hydrogen ions and electrons can be promoted on the steel material surface, and as a result, the amount of hydrogen intrusion into the steel can be reduced. The oxide layer may also contain FeO (wustite), Fe 2 O 3 (hematite), etc. as impurities.

更に、鋼材表面に上記酸化物層の形成されていない部分が存在すると、該部分で腐食反応が集中して生じ、かえって水素侵入量の増加を招く恐れがある。よって、素地鋼材の表面の90(面積)%以上が、上記酸化物層で覆われている必要がある。好ましくは素地鋼材の表面の95%以上であり、最も好ましくは100%である。   Furthermore, if there is a portion where the oxide layer is not formed on the surface of the steel material, the corrosion reaction is concentrated in the portion, which may cause an increase in the amount of hydrogen penetration. Therefore, 90% (area)% or more of the surface of the base steel material needs to be covered with the oxide layer. Preferably, it is 95% or more of the surface of the base steel material, and most preferably 100%.

上記酸化物層の厚さは、鋼材を切断し、断面から光学顕微鏡やSEM(走査型電子顕微鏡)を用いて測定することができる。また該酸化物層中の上記Fe34の体積率の測定は、X線回折などの手法を用いて行うことができる。 The thickness of the oxide layer can be measured by cutting a steel material and using an optical microscope or SEM (scanning electron microscope) from a cross section. The volume ratio of the Fe 3 O 4 in the oxide layer can be measured using a technique such as X-ray diffraction.

鋼材が鋼板である場合、素地鋼材の表面とは、圧延された表面・裏面だけでなく側面(板厚面)も含まれる。   When the steel material is a steel plate, the surface of the base steel material includes not only the rolled surface / back surface but also the side surface (plate thickness surface).

次に、本発明で成分組成を規定した理由について以下に述べる。本発明では特に、水素誘起割れの原因となる粗大なMnS形成に関与するS量の低減や、同じく水素誘起割れの原因となるクラスタ化したAl23等の酸化物形成に関与するAl量やO量を制御することによって、硫化水素濃度の高い環境下においても優れた耐HIC性を確保することができる。 Next, the reason for defining the component composition in the present invention will be described below. In the present invention, in particular, the amount of Al involved in the formation of oxides such as clustered Al 2 O 3, which is responsible for the formation of coarse MnS causing hydrogen-induced cracking, and also the cause of hydrogen-induced cracking. By controlling the amount of O and O, excellent HIC resistance can be ensured even in an environment with a high hydrogen sulfide concentration.

[成分組成]
〔C:0.01〜0.20%〕
Cは、鋼の強度向上に必要な元素であり、本発明では、C量を0.01%以上とする。好ましくは0.03%以上である。一方、C量が過剰であると、炭化物の生成が促進されて耐HIC性が低下したり、溶接性の劣化が生じるため、C量の上限を0.20%とする。好ましくは0.15%以下である。
[Ingredient composition]
[C: 0.01-0.20%]
C is an element necessary for improving the strength of steel. In the present invention, the C content is 0.01% or more. Preferably it is 0.03% or more. On the other hand, if the amount of C is excessive, the formation of carbides is promoted and the HIC resistance is lowered or the weldability is deteriorated, so the upper limit of the amount of C is 0.20%. Preferably it is 0.15% or less.

〔Si:0.10〜0.50%〕
Siは、鋼の脱酸に必要な元素であり、さらに強度向上元素としても作用する。これらの効果を得るため、本発明ではSi量を0.10%以上とする。好ましくは0.15%以上である。一方、Si量が過剰であると、溶接熱影響部(HAZ)の靭性を低下させるため、Si量の上限を0.50%とする。好ましくは0.40%以下である。
[Si: 0.10 to 0.50%]
Si is an element necessary for deoxidation of steel and further acts as a strength improving element. In order to obtain these effects, the Si content is set to 0.10% or more in the present invention. Preferably it is 0.15% or more. On the other hand, if the Si amount is excessive, the toughness of the weld heat affected zone (HAZ) is lowered, so the upper limit of the Si amount is 0.50%. Preferably it is 0.40% or less.

〔Mn:0.70〜2.50%〕
Mnは、強度及び靭性を向上させる元素である。該効果を発揮させるため、Mn量は0.70%以上、好ましくは0.8%以上とする。一方、Mn量が過剰であると、HAZ靭性が低下したり、鋼中のSと結合して耐HIC性を低下させるMnSが増加するため、Mn量の上限を2.50%とする。好ましくは2.0%以下である。
[Mn: 0.70 to 2.50%]
Mn is an element that improves strength and toughness. In order to exhibit this effect, the amount of Mn is 0.70% or more, preferably 0.8% or more. On the other hand, if the amount of Mn is excessive, the HAZ toughness decreases or the amount of MnS that combines with S in steel and decreases the HIC resistance increases, so the upper limit of the amount of Mn is set to 2.50%. Preferably it is 2.0% or less.

〔P:0.03%以下(0%を含まない)〕
P(リン)は、不可避不純物であり、耐HIC性やHAZ靭性の低下を招く元素であるため、0.03%以下に抑える。好ましくは0.020%以下である。尚、Pは少ないほど良いためP量の下限は特に定めないが、製造コストの観点からその下限は0.001%程度となる。
[P: 0.03% or less (excluding 0%)]
P (phosphorus) is an unavoidable impurity and is an element that causes a decrease in HIC resistance and HAZ toughness, so it is suppressed to 0.03% or less. Preferably it is 0.020% or less. Note that the lower the amount of P, the better. The lower limit of the amount of P is not particularly defined, but the lower limit is about 0.001% from the viewpoint of manufacturing cost.

〔S:0.003%以下(0%を含まない)〕
S(硫黄)は、Mnと結合することによって熱間圧延時に圧延方向に延伸するMnSを生成する元素であり、このMnSがHICの原因となって、耐HIC性を低下させる。よって、S量は、極力低減するのがよく、0.003%以下に抑える。好ましくは0.0020%以下、より好ましくは0.0010%以下である。尚、Sは少ないほど良いため下限は特に定めないが、0.0001%未満にすることは製造コストの観点を含めて困難であることから、S量の下限は0.0001%程度となる。
[S: 0.003% or less (excluding 0%)]
S (sulfur) is an element that forms MnS that is stretched in the rolling direction during hot rolling by combining with Mn, and this MnS causes HIC and reduces HIC resistance. Therefore, the amount of S should be reduced as much as possible, and is suppressed to 0.003% or less. Preferably it is 0.0020% or less, More preferably, it is 0.0010% or less. The lower limit is not particularly defined because the smaller S is, but it is difficult to make it less than 0.0001% from the viewpoint of manufacturing cost. Therefore, the lower limit of the amount of S is about 0.0001%.

〔Al:0.005〜0.10%〕
Alは、脱酸元素であり、溶鋼中の酸素量を低減させるため、Al量は0.005%以上とする。好ましくは0.01%以上である。しかし、Alが多量に含まれると、鋼中の酸素と結合してHICの起点となるクラスタ状のAlを形成する。よって、その上限を0.10%とする。好ましくは0.05%以下である。
[Al: 0.005 to 0.10%]
Al is a deoxidizing element, and in order to reduce the amount of oxygen in the molten steel, the amount of Al is made 0.005% or more. Preferably it is 0.01% or more. However, when Al is contained in a large amount, it combines with oxygen in the steel to form cluster-like Al 2 O 3 that becomes the starting point of HIC. Therefore, the upper limit is made 0.10%. Preferably it is 0.05% or less.

〔O:0.01%以下(0%を含まない)〕
O(酸素)が鋼中に多量に存在すると、HICの起点となるAl等の酸化物が多量に形成するため、その上限を0.01%とする。好ましくは0.005%以下であり、より好ましくは0.0020%以下である。下限は特に定めないが、実操業上0.0005%程度である。
[O: 0.01% or less (excluding 0%)]
If O (oxygen) is present in a large amount in steel, a large amount of oxides such as Al 2 O 3 that will be the starting point of HIC will be formed, so the upper limit is made 0.01%. Preferably it is 0.005% or less, More preferably, it is 0.0020% or less. Although the lower limit is not particularly defined, it is about 0.0005% in actual operation.

本発明鋼材の成分組成は上記の通りであり、残部が鉄および不可避不純物からなるものが挙げられる。不可避不純物として、上述したP、S、Oの他にN(窒素)やH(水素)が鋼材の諸特性を害さない程度に含まれていてもよい。上記Hは、造塊時の鋼塊の割れを抑制する観点から少ない方が好ましく、その上限を0.0005%とすることが好ましい。また下限は特に定めないが、実操業上0.0001%程度である。またNが過剰である場合、割れの起点となり耐HIC性を低下させるクラスタ状の窒化物が生成する原因となる。よって、その上限を0.0050%とすることが好ましい。   The component composition of this invention steel material is as above-mentioned, and what consists of iron and an unavoidable impurity for remainder is mentioned. As an unavoidable impurity, N (nitrogen) or H (hydrogen) may be contained in addition to the above-described P, S, and O to the extent that they do not impair the properties of the steel material. The amount of H is preferably smaller from the viewpoint of suppressing cracking of the steel ingot during ingot formation, and the upper limit is preferably 0.0005%. The lower limit is not particularly defined, but is about 0.0001% in actual operation. On the other hand, when N is excessive, it becomes a starting point of cracks and causes the formation of cluster-like nitrides that lower the HIC resistance. Therefore, the upper limit is preferably 0.0050%.

本発明の鋼材は、前記本発明の効果に悪影響を与えない範囲で、下記に示す他の元素を更に含有させて、更なる特性の向上を図ることもできる。   The steel material of the present invention may further contain other elements shown below as long as the effects of the present invention are not adversely affected to further improve the characteristics.

〔Ca:0.0001〜0.01%〕
Caは、Mnに代わってSと結合し、圧延方向に延伸するMnSの形成を抑制することにより耐HIC性の改善に寄与する元素である。また、鋼材表面に存在するCa酸化物が水に溶解し、OH-を生成することで鋼材表面の酸性度が緩和され、水素発生量の低減に
寄与する元素でもある。これらの効果を得るには、Caを0.0001%以上含有させることが好ましく、より好ましくは0.0010%以上である。一方、Ca量が過剰であると、鋼中の酸素と結合して酸化物を形成し、該酸化物の集積により耐HIC性が低下する。よって、Ca量の上限は0.01%とすることが好ましい。より好ましくは0.005%以下である。
[Ca: 0.0001 to 0.01%]
Ca is an element that contributes to improving the HIC resistance by binding to S instead of Mn and suppressing the formation of MnS extending in the rolling direction. Further, Ca oxide present steel material surface is dissolved in water, OH - acidity of the steel surface is relaxed by generating also a element contributing to a reduction in the amount of hydrogen generation. In order to obtain these effects, it is preferable to contain 0.0001% or more of Ca, and more preferably 0.0010% or more. On the other hand, when the amount of Ca is excessive, it combines with oxygen in the steel to form an oxide, and the HIC resistance decreases due to the accumulation of the oxide. Therefore, the upper limit of the Ca content is preferably 0.01%. More preferably, it is 0.005% or less.

〔Cu:0.05〜1.0%、Ni:0.05〜1.0%、およびCr:0.05〜1.0%よりなる群から選択される1種以上の元素〕
Cu、NiおよびCrは、更なる強度の向上に寄与する元素である。このうちCuは、更に靭性向上にも有効であり、またpH5程度の中性に近い環境下では、硫化水素と反応して安定なCuS皮膜を形成することにより、鋼中への水素侵入量低減に寄与する元素でもある。これらの効果を得るには、Cu量を0.05%以上とすることが好ましい。より好ましくは0.10%以上である。一方、Cu量が過剰であると熱間加工性が低下するため、Cu量の上限は1.0%とすることが好ましい。より好ましくは0.8%以下である。
[One or more elements selected from the group consisting of Cu: 0.05 to 1.0%, Ni: 0.05 to 1.0%, and Cr: 0.05 to 1.0%]
Cu, Ni and Cr are elements that contribute to further improvement in strength. Of these, Cu is also effective in improving toughness, and in an environment close to neutral pH of about 5, it reacts with hydrogen sulfide to form a stable CuS film, thereby reducing the amount of hydrogen intrusion into the steel. It is also an element that contributes to In order to obtain these effects, the Cu content is preferably 0.05% or more. More preferably, it is 0.10% or more. On the other hand, when the amount of Cu is excessive, the hot workability is lowered, so the upper limit of the amount of Cu is preferably 1.0%. More preferably, it is 0.8% or less.

またNiは、強度と共に靭性の向上にも有効な元素である。これらの効果を得るには、Ni量を0.05%以上とすることが好ましく、より好ましくは0.10%以上である。一方、Ni量が過剰であるとコストが上昇して経済性が低下するため、Ni量の上限は1.0%であることが好ましい。より好ましくは0.8%以下である。   Ni is an element effective for improving toughness as well as strength. In order to obtain these effects, the Ni content is preferably 0.05% or more, more preferably 0.10% or more. On the other hand, if the amount of Ni is excessive, the cost increases and the economic efficiency decreases, so the upper limit of the amount of Ni is preferably 1.0%. More preferably, it is 0.8% or less.

Crは、低Cでも十分な強度を得るのに有効な元素である。この効果を得るにはCr量を0.05%以上とすることが好ましく、より好ましくは0.10%以上である。一方、Cr量が過剰であると溶接性が低下するため、その上限を1.0%とすることが好ましく、より好ましくは0.8%以下である。   Cr is an effective element for obtaining sufficient strength even at low C. In order to obtain this effect, the Cr content is preferably 0.05% or more, more preferably 0.10% or more. On the other hand, if the amount of Cr is excessive, the weldability is lowered, so the upper limit is preferably made 1.0%, more preferably 0.8% or less.

〔Mo:0.05〜0.5%、Nb:0.001〜0.1%、およびTi:0.001〜0.1%よりなる群から選択される1種以上の元素〕
Mo、NbおよびTiは、更なる強度の向上に寄与する元素である。このうちMoは、焼入性を向上させると同時に、炭窒化物を形成して強度を向上させる元素である。また、靭性向上にも寄与する。これらの効果を得るには、Moを0.05%以上含有させることが好ましく、より好ましくは0.10%以上である。一方、Mo含有量が過剰であると、鋼の強度が向上し過ぎて耐HIC性が低下し、またコストの上昇も招くため、その上限を0.5%とすることが好ましい。より好ましくは0.3%以下である。
[One or more elements selected from the group consisting of Mo: 0.05 to 0.5%, Nb: 0.001 to 0.1%, and Ti: 0.001 to 0.1%]
Mo, Nb, and Ti are elements that contribute to further improvement in strength. Among these elements, Mo is an element that improves hardenability and at the same time forms carbonitride to improve strength. It also contributes to improved toughness. In order to acquire these effects, it is preferable to contain 0.05% or more of Mo, and more preferably 0.10% or more. On the other hand, if the Mo content is excessive, the steel strength is excessively improved, the HIC resistance is lowered, and the cost is increased, so the upper limit is preferably made 0.5%. More preferably, it is 0.3% or less.

Nbは、炭窒化物の形成による強度向上に有効な元素である。この効果を得るにはNb量を0.001%以上とすることが好ましく、より好ましくは0.005%以上である。一方、Nb含有量が過剰であると溶接性が劣化するため、その上限は0.1%とすることが好ましく、より好ましくは0.08%以下である。   Nb is an element effective for improving the strength by forming carbonitride. In order to obtain this effect, the Nb content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.005% or more. On the other hand, if the Nb content is excessive, weldability deteriorates, so the upper limit is preferably made 0.1%, more preferably 0.08% or less.

Tiは、鋼中のNと結合して窒化物を形成し結晶粒の微細化により、強度向上に寄与する元素である。この効果を得るにはTi量を0.001%以上とすることが好ましく、より好ましくは0.005%以上である。一方、Ti含有量が過剰であると、粗大なTiNが生成して耐HIC性が低下するため、その上限を0.1%とすることが好ましく、より好ましくは0.05%以下である。   Ti is an element that combines with N in steel to form a nitride and contribute to strength improvement by refining crystal grains. In order to obtain this effect, the Ti content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.005% or more. On the other hand, if the Ti content is excessive, coarse TiN is generated and the HIC resistance is lowered, so the upper limit is preferably made 0.1%, more preferably 0.05% or less.

〔Zr、V、Co、REM(希土類元素)、Y、MgおよびBよりなる群から選択される1種以上の元素:それぞれ0.0001〜0.01%〕
本発明では、更なる特性の向上のために、Zr、V、Co、REM、Y、MgおよびBよりなる群から選択される1種以上の元素を含有させてもよい。
[One or more elements selected from the group consisting of Zr, V, Co, REM (rare earth element), Y, Mg and B: 0.0001 to 0.01%, respectively]
In the present invention, in order to further improve the characteristics, one or more elements selected from the group consisting of Zr, V, Co, REM, Y, Mg, and B may be contained.

このうちZrは、窒化物を形成して強度の向上に寄与する元素であり、この効果を得るには、Zr量を0.0001%以上とすることが好ましい。一方、Zr量が過剰であると、靭性の低下が生じたり粗大な窒化物が生成して耐HIC性が低下するため、その上限を0.01%とすることが好ましい。   Of these, Zr is an element that contributes to the improvement of strength by forming nitrides. To obtain this effect, the amount of Zr is preferably 0.0001% or more. On the other hand, if the amount of Zr is excessive, the toughness is reduced or coarse nitrides are generated and the HIC resistance is lowered, so the upper limit is preferably made 0.01%.

Vは、炭化物や窒化物を形成して強度の向上に寄与する元素である。この効果を得るには、V量を0.0001%以上とすることが好ましい。一方、V量が過剰であると靭性が低下するため、その上限を0.01%とすることが好ましい。   V is an element that contributes to the improvement of strength by forming carbides and nitrides. In order to obtain this effect, the V amount is preferably 0.0001% or more. On the other hand, if the amount of V is excessive, the toughness decreases, so the upper limit is preferably made 0.01%.

Coは、鋼材の耐食性を向上させる元素であり、その効果を得るには、Co量を0.0001%以上とすることが好ましい。一方、Co量が過剰であるとコスト的に不利となるため、その上限を0.01%とすることが好ましい。   Co is an element that improves the corrosion resistance of the steel material, and in order to obtain the effect, the Co content is preferably 0.0001% or more. On the other hand, if the amount of Co is excessive, it is disadvantageous in terms of cost, so the upper limit is preferably made 0.01%.

REMは、脱酸剤及び脱硫剤として添加される元素であり、その効果を得るには、REM量を0.0001%以上とすることが好ましい。一方、REM量が過剰であると、REMと鋼中の酸素が結合して粗大な酸化物が生成し、耐HIC性が低下したり母材靭性およびHAZ靭性の低下を招く。よって、その上限を0.01%とすることが好ましい。   REM is an element added as a deoxidizing agent and a desulfurizing agent, and in order to obtain the effect, the REM amount is preferably 0.0001% or more. On the other hand, if the amount of REM is excessive, REM and oxygen in the steel are combined to produce a coarse oxide, resulting in a decrease in HIC resistance and a decrease in base metal toughness and HAZ toughness. Therefore, the upper limit is preferably 0.01%.

尚、本発明において上記REMとは、ランタノイド元素(LaからLuまでの15元素)とSc(スカンジウム)を意味する。   In the present invention, the REM means a lanthanoid element (15 elements from La to Lu) and Sc (scandium).

Yは、脱酸剤及び脱硫剤として添加される元素であり、また、Ca等と同様にMnに代わりSと結合してYSを形成し、圧延方向に延伸するMnSの形成を抑制することにより耐HIC性の改善に寄与する元素でもある。この効果を得るにはY量を0.0001%以上とすることが好ましい。一方、Y量が過剰であると、Yと鋼中の酸素が結合して粗大な酸化物が生成し、耐HIC性が低下したり母材靭性およびHAZ靭性の低下を招く。よって、その上限を0.01%とすることが好ましい。   Y is an element added as a deoxidizing agent and a desulfurizing agent, and, like Ca and the like, combines with S instead of Mn to form YS, and suppresses the formation of MnS extending in the rolling direction. It is also an element that contributes to improvement in HIC resistance. In order to obtain this effect, the Y content is preferably 0.0001% or more. On the other hand, if the amount of Y is excessive, Y and oxygen in the steel are combined to produce a coarse oxide, resulting in a decrease in HIC resistance and a decrease in base metal toughness and HAZ toughness. Therefore, the upper limit is preferably 0.01%.

Mgは、脱酸剤及び脱硫剤として添加される元素であり、特に微細な酸化物を形成してHAZ靭性の向上に寄与する元素でもある。さらにMgは、鋼材表面に存在するMg酸化物が水に溶解し、OH-を生成することによって鋼材表面の酸性度が緩和され、水素発生量を低減することができる元素でもある。これらの効果を得るには、Mg量を0.0001%以上とすることが好ましい。一方、Mg量が過剰であると、凝集、粗大化した酸化物が生成しやすくなり、耐HIC性の劣化や母材靭性およびHAZ靭性の低下をもたらす。よってMg量の上限を0.01%とすることが好ましい。 Mg is an element added as a deoxidizing agent and a desulfurizing agent, and is also an element that contributes to improving HAZ toughness by forming a fine oxide. Further Mg may, Mg oxides present steel material surface is dissolved in water, OH - acidity of the steel surface is reduced by generating is also an element it is possible to reduce the amount of hydrogen generation. In order to obtain these effects, the Mg content is preferably 0.0001% or more. On the other hand, when the amount of Mg is excessive, aggregated and coarsened oxides are likely to be generated, resulting in deterioration of HIC resistance and reduction of base metal toughness and HAZ toughness. Therefore, it is preferable that the upper limit of the Mg amount is 0.01%.

Bは、強度向上、および粒界強化に有効な元素であり、これらの効果を得るにはB量を0.0001%以上とすることが好ましい。一方、B量が過剰であると靭性が劣化するため、その上限を0.01%とすることが好ましい。   B is an element effective for improving the strength and strengthening the grain boundary. To obtain these effects, the B content is preferably 0.0001% or more. On the other hand, if the amount of B is excessive, the toughness deteriorates, so the upper limit is preferably made 0.01%.

[組織・特性について]
本発明において組織は特に問わない。例えば鋼材のミクロ組織が、フェライト主体であって、該フェライトにパーライトなどが混ざった組織であっても良いし、ベイナイト主体であってフェライト等が混ざった組織であっても良い。ただし割れ感受性の高い硬質なマルテンサイトはできるだけ含まない方が良い。
[Organization / Characteristics]
In the present invention, the structure is not particularly limited. For example, the microstructure of the steel material may be a structure mainly composed of ferrite and mixed with pearlite and the like, or may be composed mainly of bainite and mixed with ferrite and the like. However, it is better not to contain hard martensite with high cracking sensitivity as much as possible.

鋼材中に存在する析出物として、一般的に含まれている硫化物(例えばMnS等)や酸化物(例えばAl等)、炭化物(例えばNbC等)、窒化物(例えばTiN等)などが挙げられる。微細な炭化物(例えばサブミクロンオーダー)が鋼中に分散して存在する場合は、耐HIC性の低下は少ないが、粗大なMnSや凝集クラスタ化したAl、NbC、TiNなどは割れの起点となり耐HIC性を低下させるため、できるだけ少ない方が良い。そのために本発明では、鋼中のC量を規定範囲内とし、かつ鋼中のS量、O量、N量を上述の通り極力低減するのがよい。 As precipitates present in steel materials, sulfides (eg MnS etc.), oxides (eg Al 2 O 3 etc.), carbides (eg NbC etc.), nitrides (eg TiN etc.) etc. generally contained Is mentioned. When fine carbides (for example, submicron order) are dispersed in the steel, the decrease in HIC resistance is small, but coarse MnS, agglomerated clustered Al 2 O 3 , NbC, TiN, etc. are not cracked. Since it becomes a starting point and reduces the HIC resistance, it is better to reduce as much as possible. Therefore, in this invention, it is good to make C amount in steel into a regulation range, and to reduce S amount, O amount, and N amount in steel as much as possible as mentioned above.

本発明の鋼材は、引張強度が約460〜850MPa、降伏強度が360〜700MPa(API規格のX52〜X80)程度、または、それ以上の強度クラスであってもよい。   The steel material of the present invention may be a strength class having a tensile strength of about 460 to 850 MPa and a yield strength of about 360 to 700 MPa (API standard X52 to X80) or higher.

[製造方法について]
本発明の鋼材は、例えば以下の様にして製造することができる。規定の成分組成に調整した鋼を用い、連続鋳造により製造したスラブを、例えば1000〜1200℃程度に加熱保持した後、約750〜950℃の温度(仕上圧延温度)で熱間圧延を行い、その後、任意の冷却速度で300〜650℃の温度域まで冷却する。熱間圧延後、後述の通り10℃/秒以上の平均冷却速度で300〜650℃の温度域まで冷却(空冷)してもよい。また300〜650℃の温度域まで冷却後は、続けて室温まで冷却する他、後述の通り、300〜650℃の温度域で一定時間保持してもよい。
[Production method]
The steel material of this invention can be manufactured as follows, for example. Using steel adjusted to the specified component composition, a slab produced by continuous casting is heated and held at, for example, about 1000 to 1200 ° C., and then hot-rolled at a temperature of about 750 to 950 ° C. (finish rolling temperature), Then, it cools to the temperature range of 300-650 degreeC with arbitrary cooling rates. After hot rolling, it may be cooled (air cooled) to a temperature range of 300 to 650 ° C. at an average cooling rate of 10 ° C./second or more as described later. Moreover, after cooling to the temperature range of 300-650 degreeC, you may hold | maintain for a fixed time in the temperature range of 300-650 degreeC other than continuing cooling to room temperature as below-mentioned.

鋼材表面に形成させた酸化物層中のFe34の体積率を高めるには、鋼材表面に、雰囲気中の酸素を積極的に供給することが最も重要である。 In order to increase the volume ratio of Fe 3 O 4 in the oxide layer formed on the steel material surface, it is most important to actively supply oxygen in the atmosphere to the steel material surface.

その方法として、例えば下記の方法が挙げられる。
(a)熱間圧延中に、デスケーリング(例えば、高圧水デスケーリング、メカニカルデスケーリング、ブラスト等)を少なくとも1回行い(例えば熱間圧延5パスに対して1パス以上の割合でデスケーリングを行い)、熱間圧延中に形成するスケール(FeO)を薄くすることによって、鋼材表面への酸素到達を容易にする方法
(b)熱間圧延後に、熱間圧延中に形成したスケール(FeO)に、クラックを導入することによって、鋼材表面に酸素を供給する方法
上記(b)の具体的方法として、下記の(b−1)〜(b−3)が挙げられる。
(b−1)熱間圧延後(熱間圧延の最終パス後)に軽圧下パスを追加する方法
(b−2)熱間圧延後(熱間圧延の最終パス後)にデスケーリングを少なくとも1回行う方法
(b−3)熱間圧延後(熱間圧延の最終パス後)に(好ましくは熱間圧延の最終パス後5秒以内に)10℃/秒以上の平均冷却速度で上記300〜650℃の温度域まで冷却することによって、スケール層と鋼材との線膨張係数差からスケール層にクラックを導入する方法
これらの方法を適宜選択したり、組み合わせて適用すればよい。
Examples of the method include the following methods.
(A) During hot rolling, descaling (for example, high pressure water descaling, mechanical descaling, blasting, etc.) is performed at least once (for example, descaling at a rate of 1 pass or more for 5 passes of hot rolling) A method of facilitating the arrival of oxygen to the steel surface by thinning the scale (FeO) formed during hot rolling (b) Scale (FeO) formed during hot rolling after hot rolling In addition, the following (b-1) to (b-3) may be mentioned as specific methods of (b) above by introducing oxygen to the steel material surface by introducing cracks.
(B-1) Method of adding a light reduction pass after hot rolling (after the final pass of hot rolling) (b-2) Descaling at least 1 after hot rolling (after the final pass of hot rolling) (B-3) After the hot rolling (after the final pass of hot rolling) (preferably within 5 seconds after the final pass of hot rolling), an average cooling rate of 10 ° C./second or more is used. Method of introducing cracks into scale layer from difference in linear expansion coefficient between scale layer and steel material by cooling to 650 ° C. These methods may be appropriately selected or applied in combination.

また熱間圧延後、任意の冷却速度で300〜650℃の温度域まで冷却してから、酸化雰囲気(例えば大気雰囲気等)下にて該温度域(保持温度、300〜650℃)で1分以上保持することも挙げられる。尚、前記保持温度を約570℃よりも低く(より好ましくは500℃以下)保つことにより、鋼材表面に形成させたスケール層中のFeOをFe34にする(4FeO=Fe34+Fe)ことができるため好ましい。また、この方法によって、冷却雰囲気中の酸素を鋼材表面に十分拡散させることができるため、鋼材表面に本発明で規定の酸化物層を形成することができる。この場合、上記保持温度での保持時間が長いほど酸化物層の厚さが増すが、長すぎると生産性を低下させるため、おおむね300分程度までとするのがよい。 In addition, after hot rolling, after cooling to a temperature range of 300 to 650 ° C. at an arbitrary cooling rate, the temperature range (retention temperature, 300 to 650 ° C.) is 1 minute under an oxidizing atmosphere (for example, air atmosphere). It is also possible to hold the above. By keeping the holding temperature lower than about 570 ° C. (more preferably 500 ° C. or less), FeO in the scale layer formed on the steel material surface is changed to Fe 3 O 4 (4FeO = Fe 3 O 4 + Fe ) Is preferable. Further, by this method, oxygen in the cooling atmosphere can be sufficiently diffused on the surface of the steel material, so that the oxide layer defined in the present invention can be formed on the surface of the steel material. In this case, the longer the holding time at the holding temperature, the thicker the oxide layer is. However, if the holding time is too long, the productivity is lowered.

[用途]
本技術を適用することによって、耐HIC性が問題となるような鋼材、特には厚鋼板であって、例えば石油精製装置に使用される、例えば圧力容器用鋼板(JIS G3103:ボイラ及び圧力容器用炭素鋼及びモリブデン鋼鋼板、JIS G3115:圧力容器用鋼板、JIS G3119:ボイラ及び圧力容器用マンガンモリブデン及びマンガンモリブデンニッケル鋼鋼板、JIS G4109:ボイラ及び圧力容器用クロムモリブデン鋼鋼板、JIS G4110:高温圧力容器用クロムモリブデン鋼板)等の耐HIC性を向上させることができる。
[Usage]
By applying this technology, steel materials, particularly thick steel plates, in which HIC resistance becomes a problem, for example, used in oil refineries, such as steel plates for pressure vessels (JIS G3103: for boilers and pressure vessels) Carbon steel and molybdenum steel plate, JIS G3115: Steel plate for pressure vessel, JIS G3119: Manganese molybdenum and manganese molybdenum nickel steel plate for boiler and pressure vessel, JIS G4109: Chrome molybdenum steel plate for boiler and pressure vessel, JIS G4110: High temperature pressure The HIC resistance of the container can be improved.

また本発明では、上記鋼材表面に規定の酸化物層を一定の面積以上形成することに加えて、鋼材の成分(特に割れの原因となる粗大なMnS形成に関与するS量の低減や、クラスタ化したAl等の酸化物に関与するAl量やO量)も制御しているため、特に、硫化水素濃度のより高い原油や天然ガス等を輸送するために厳しい耐HIC性が要求される、ラインパイプ用鋼板やラインパイプ用鋼管に適用することができる。 In addition, in the present invention, in addition to forming a specified oxide layer on the surface of the steel material with a certain area or more, the steel component (particularly, the amount of S involved in the formation of coarse MnS causing cracking, clustering, The amount of Al and O involved in the oxidized oxides such as Al 2 O 3 is also controlled. In particular, strict HIC resistance is required to transport crude oil and natural gas with higher hydrogen sulfide concentration. It can be applied to steel plates for line pipes and steel pipes for line pipes.

以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following examples are not intended to limit the present invention, and may be implemented with appropriate modifications within a range that can meet the purpose described above and below. These are all possible and are within the scope of the present invention.

(試験材の作製)
表1に示す化学成分(REMとしてCe、Laを使用)を有する鋼を溶製し、スラブとしてから1100〜1200℃に加熱後、750〜900℃(仕上圧延温度)で熱間圧延と、下記表4の実験No.1、4および6〜31では(熱間圧延中の)デスケーリングを少なくとも1回行い、板厚40mmとした。熱間圧延後、引き続き3℃/秒(s)の冷却速度で300〜650℃の温度域まで冷却後、この温度域(300〜650℃)で雰囲気を酸化雰囲気(大気雰囲気)として10〜300分保持して供試材を作製した。尚、下記表4の実験No.2、4および6〜31では、熱間圧延の最終パス後にデスケーリングを少なくとも1回行った。また表3の実験No.2−0〜2−3では、熱間圧延後に冷却速度3℃/秒にて650℃まで冷却後、表3に示す通り保持温度を650〜500℃の間で変化させた。表4の実験No.3では、熱間圧延終了後、上記300〜650℃の温度域までを水冷(急冷)、即ち、10℃/秒以上の平均冷却速度で冷却した。表4の実験No.6では、上記熱間圧延後、引き続き3℃/秒の冷却速度で680℃まで冷却後、この温度で雰囲気を酸化雰囲気(大気雰囲気)として600分保持した。
(Production of test materials)
Steel having the chemical components shown in Table 1 (using Ce and La as REM) is melted and heated to 1100 to 1200 ° C as a slab, followed by hot rolling at 750 to 900 ° C (finish rolling temperature), and Experiment No. 4 in Table 4 In 1, 4 and 6-31, descaling (during hot rolling) was performed at least once to obtain a plate thickness of 40 mm. After hot rolling, it is subsequently cooled to a temperature range of 300 to 650 ° C. at a cooling rate of 3 ° C./second (s), and the atmosphere in this temperature range (300 to 650 ° C.) is changed to 10 to 300 as an oxidizing atmosphere (air atmosphere). The sample material was produced by holding for 5 minutes. In addition, the experiment No. In 2, 4, and 6-31, descaling was performed at least once after the final pass of hot rolling. In Table 3, the experiment No. In 2-0 to 2-3, after hot rolling, after cooling to 650 ° C. at a cooling rate of 3 ° C./sec, the holding temperature was changed between 650 and 500 ° C. as shown in Table 3. Experiment No. 4 in Table 4 In No. 3, after the hot rolling was completed, the temperature range of 300 to 650 ° C. was cooled with water (rapid cooling), that is, cooled at an average cooling rate of 10 ° C./second or more. Experiment No. 4 in Table 4 In No. 6, after the hot rolling, after cooling to 680 ° C. at a cooling rate of 3 ° C./second, the atmosphere was maintained at this temperature as an oxidizing atmosphere (air atmosphere) for 600 minutes.

従来技術を検証する実験として、後述する表2の実験No.0−1、0−2では、鋼記号Aおよび鋼記号イのそれぞれに対して、鋼材表面に水を塗布した後乾燥させることで水酸化鉄を生成し、その後150℃の水蒸気で還元することでFe34を含む酸化物層を形成させた。後述する表2の実験No.0−3では、鋼記号Aに対して、鋼材表面への水の塗布と乾燥を2回繰り返して水酸化鉄を生成し、また表2の実験No.0−4では、鋼記号Aに対して、鋼材表面への水の塗布と乾燥を5回繰り返して水酸化鉄を生成し、いずれもその後に150℃の水蒸気で還元することでFe34を含む酸化物層を形成させた。 As an experiment for verifying the prior art, an experiment No. in Table 2 described later is performed. In 0-1 and 0-2, for each of steel symbol A and steel symbol i, iron hydroxide is generated by applying water to the surface of the steel material and then drying, and then reducing with water vapor at 150 ° C. Then, an oxide layer containing Fe 3 O 4 was formed. Experiment No. 2 in Table 2 described later. In No. 0-3, with respect to the steel symbol A, application of water to the steel surface and drying were repeated twice to produce iron hydroxide. In 0-4, with respect to the steel symbol A, the application of water to the steel surface and drying were repeated five times to produce iron hydroxide, both of which were subsequently reduced with steam at 150 ° C. to reduce Fe 3 O 4. An oxide layer containing was formed.

Figure 0006101132
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得られた鋼板から引張試験片を採取し、引張試験を行って、降伏強度(YS)と引張強度(TS)を求めた。また、得られた鋼板から別途、酸化物層の観察・同定用の試験片(マクロ試験片)、HIC試験片をそれぞれ採取し、下記の測定・評価に供した。   Tensile test pieces were collected from the obtained steel plates and subjected to a tensile test to determine yield strength (YS) and tensile strength (TS). Separately, a test piece (macro test piece) for observing and identifying the oxide layer and an HIC test piece were collected from the obtained steel sheet and subjected to the following measurement and evaluation.

〔酸化物層の平均厚さ・被覆率の測定、および酸化物層中のFe34量の測定〕
酸化物層の平均厚さは、試験材の断面をSEMで5視野観察し(倍率:500倍)、各視野で5箇所の厚さを測定して、合計25箇所の厚さの平均値を算出して求めた。また、本発明で規定の平均厚さの酸化物層の被覆率(素地鋼材の表面を覆う酸化物層の面積率)は、Cuめっき法によりCu非付着部の面積率から評価した。尚、表2において、上記酸化物層の被覆率が規定を満たさない例(実験No.0−1〜0−3)については、酸化物層中のFe34の体積率の測定を行わなかった。尚、上記実験No.0−1〜0−3では、酸化物層中にFe34が存在していることは確認した。
[Measurement of average thickness and coverage of oxide layer and measurement of Fe 3 O 4 content in oxide layer]
The average thickness of the oxide layer is obtained by observing the cross section of the test material with five fields of view by SEM (magnification: 500 times), measuring the thickness of five points in each field of view, and calculating the average value of the total thickness of 25 points. Calculated and determined. Moreover, the coverage of the oxide layer with the average thickness specified in the present invention (the area ratio of the oxide layer covering the surface of the base steel material) was evaluated from the area ratio of the Cu non-adhered portion by the Cu plating method. In Table 2, for the examples where the coverage of the oxide layer does not meet the requirements (Experiment Nos. 0-1 to 0-3), the volume ratio of Fe 3 O 4 in the oxide layer was measured. There wasn't. The above experiment No. In 0-1 to 0-3, it was confirmed that Fe 3 O 4 was present in the oxide layer.

また、本発明で規定の平均厚さの酸化物層中のFe34の体積率はX線回折で確認した。 Further, the volume ratio of Fe 3 O 4 in the oxide layer having the average thickness specified in the present invention was confirmed by X-ray diffraction.

〔耐HIC性の評価〕
鋼材の耐HIC性の評価は、NACE(National Association of Corrosion and Engineer)TM0177で規格されている方法を適用した。即ち、5%−NaCl溶液+0.5%−酢酸溶液中に硫化水素ガスを飽和させた溶液(pH3程度)に、HIC試験片(30mm×20mm×100mm)を96時間浸漬させた。
[Evaluation of HIC resistance]
For the evaluation of the HIC resistance of the steel material, a method standardized by NACE (National Association of Corrosion and Engineer) TM0177 was applied. That is, an HIC test piece (30 mm × 20 mm × 100 mm) was immersed for 96 hours in a solution in which hydrogen sulfide gas was saturated (about pH 3) in a 5% -NaCl solution + 0.5% -acetic acid solution.

そして、試験終了後に、割れ面積率(CSR)の測定、膨れ個数、および鋼中水素量の測定を行った。   And after completion | finish of a test, the measurement of the crack area ratio (CSR), the number of blisters, and the amount of hydrogen in steel were performed.

尚、表2の実験No.0−1〜0−3では、従来技術の検証として、上記NACE TM0177で規格されている方法よりも条件のマイルドな環境;NACE TM0284で規格されている方法(人工海水中に硫化水素ガスを飽和させた溶液(pH5程度)に試験片を浸漬させて、96時間後に割れが生成するかどうかを調査する方法)でも試験を行い、試験終了後に、割れ面積率(CSR)の測定、膨れ個数、および鋼中水素量の測定を行った。   In addition, the experiment No. In 0-1 to 0-3, as a verification of the prior art, the environment is milder than the method specified in NACE TM0177; the method specified in NACE TM0284 (hydrogen sulfide gas is saturated in artificial seawater The test piece is immersed in the solution (about pH 5) and a test is conducted to determine whether cracks are generated after 96 hours). After the test is completed, the crack area ratio (CSR) is measured, the number of blisters, And the amount of hydrogen in steel was measured.

上記割れ面積率(CSR)は、超音波探傷(Cスキャン)により割れ部分の面積を求め、試験片全体に対する割れ部分の面積率を求めた。そして、割れ面積率が2.0%以下の場合を○と評価した。   The crack area ratio (CSR) was determined by determining the area of the cracked portion by ultrasonic flaw detection (C scan) and determining the area ratio of the cracked portion relative to the entire test piece. And the case where a crack area ratio was 2.0% or less was evaluated as (circle).

上記膨れ個数は、試験片の任意の位置の10cmをルーペで拡大して観察し、この10cmに存在する円相当直径が0.1mm以上の膨れの数が20個以下の場合を○と評価した。また、上記鋼中水素量は不活性ガス融解法で測定し、この鋼中水素量が2.0ppm以下の場合を○と評価した。これらの結果を表2〜表4に示す。尚、表2〜表4において、酸化物層の平均厚さ・被覆率、および酸化物層中のFe34量の要件、ならびに上記試験結果が○でない数値には下線をつけている。 The number of swelling is 10 cm 2 at an arbitrary position of the test piece, observed with a magnifying glass, and the number of blisters with a circle equivalent diameter of 0.1 mm or more existing in 10 cm 2 is 20 or less. evaluated. The amount of hydrogen in the steel was measured by an inert gas melting method, and the case where the amount of hydrogen in the steel was 2.0 ppm or less was evaluated as ◯. These results are shown in Tables 2-4. In Tables 2 to 4, the average thickness and coverage of the oxide layer, the requirement for the amount of Fe 3 O 4 in the oxide layer, and the numerical values for which the above test results are not ○ are underlined.

総合評価として、表2では、NACE TM0284での測定項目3つとNACE TM0177での測定項目3つの合計6項目の全てが○の場合を「◎」、5つの項目が○の場合を「○」、それ以外の場合を「×」とした。また表3および表4では、CSR、膨れ個数および(鋼中)水素量の3項目の全てが○の場合を「◎」、2つの項目が○の場合を「○」、それ以外の場合を「×」とした。そして総合評価が「◎」および「○」の場合を耐HIC性に優れていると評価した。   As a comprehensive evaluation, in Table 2, “◎” indicates that all six items in the NACE TM0284 and three measurement items in the NACE TM0177 are “◯”, and “○” indicates that the five items are ○. In other cases, “x” was assigned. In Tables 3 and 4, “◎” indicates that all three items of CSR, the number of blisters, and the amount of hydrogen (in steel) are ○, “○” indicates that the two items are ○, and “o” indicates the other cases. It was set as “x”. When the overall evaluation was “◎” or “◯”, it was evaluated that the HIC resistance was excellent.

Figure 0006101132
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まず、表2の結果から考察する。表2の実験No.0−1〜0−3の結果から、従来技術を用いた場合、酸化物層中にFe34の形成は確認されたが、該酸化物層の厚さが不足したり、鋼材表面において該酸化物層の形成されていない箇所が認められた。酸化物層が鋼材表面に形成されていない箇所は鋼板が露出していた。また実験No.0−4では、酸化物層中にFe34の形成が確認されたが、酸化物層に占める該Fe34量が不十分であった。よって、これらの鋼材の耐HIC性は、マイルドな環境(NACE TM0284)では割れや膨れ、侵入水素量が抑えられているが、厳しい環境(NACE TM0177)では割れ面積率(CSR)が高く、膨れ個数や水素量も多い結果となった。このことから、従来技術の方法では酸化物層の形成が不十分であり、厳しい環境での耐HIC性確保は難しいことがわかる。 First, the results in Table 2 will be considered. Experiment No. 2 in Table 2 From the results of 0-1 to 0-3, when the conventional technique was used, formation of Fe 3 O 4 was confirmed in the oxide layer, but the thickness of the oxide layer was insufficient, A portion where the oxide layer was not formed was observed. The steel plate was exposed in the place where the oxide layer was not formed on the steel surface. In addition, Experiment No. In 0-4, formation of Fe 3 O 4 was confirmed in the oxide layer, but the amount of Fe 3 O 4 in the oxide layer was insufficient. Therefore, the HIC resistance of these steel materials is cracked and swollen in a mild environment (NACE TM0284) and the amount of intrusion hydrogen is suppressed, but in a severe environment (NACE TM0177), the crack area ratio (CSR) is high and swollen. The number and the amount of hydrogen were also large. From this, it can be understood that the oxide layer is not sufficiently formed by the conventional method, and it is difficult to ensure the HIC resistance in a severe environment.

また、表2の実験No.0−1および0−3(鋼記号Aを使用)と、実験No.0−2(鋼記号イを使用)の対比から、鋼材の成分を本発明で規定の通り制御することによって、厳しい環境(NACE TM0177)においても、ある程度の耐HIC性の向上効果が認められることがわかる。   In addition, in Experiment No. 2 of Table 2, 0-1 and 0-3 (using steel symbol A) and Experiment No. From the contrast of 0-2 (using steel symbol A), by controlling the steel components as specified in the present invention, a certain degree of improvement in HIC resistance is recognized even in harsh environments (NACE TM0177). I understand.

表3の実験No.2−0〜2−3およびNo.2(この実験No.2は表4の実験No.2と同一である)の結果から、熱間圧延終了後の酸化雰囲気(大気雰囲気)の保持温度を低くする方が、酸化物層中のFe34分率が高まり、優れた耐HIC性を確保できることがわかる。 Experiment No. 1 in Table 3 2-0 to 2-3 and No. 2-4. 2 (this experiment No. 2 is the same as experiment No. 2 in Table 4), the lower the holding temperature of the oxidizing atmosphere (atmospheric atmosphere) after the hot rolling is completed, It can be seen that the Fe 3 O 4 fraction is increased and excellent HIC resistance can be secured.

次に表4の結果について考察する。表4より、本発明の要件である化学成分組成と、酸化物層の平均厚さ・被覆率、および酸化物層中のFe34量を満たす実験No.1〜4および7〜26は、いずれも耐HIC性に優れていることがわかる。 Next, the results of Table 4 will be considered. From Table 4, the experiment No. 1 satisfying the chemical component composition, the average thickness and coverage of the oxide layer, and the amount of Fe 3 O 4 in the oxide layer, which are the requirements of the present invention. 1 to 4 and 7 to 26 are all excellent in HIC resistance.

それに対し、実験No.5、6および27〜31は以下の不具合を有している。   In contrast, Experiment No. 5, 6 and 27 to 31 have the following problems.

即ち、実験No.5は、鋼材表面への酸素供給を増やす工程を採用しなかったため、Fe34の代わりにFe23やFeOが形成されて所望量のFe34を確保できず、その結果、水素発生を抑制することができず、耐HIC性に劣る結果となった。実験No.6は酸化雰囲気(大気雰囲気)での保持条件が不適切(高温かつ長時間)であるため、素地鋼材との密着性が低い厚い酸化物層が形成した。その結果、水素発生を抑制することができず、耐HIC性に劣る結果となった。実験No.27はC量が過剰であり、鋼中に炭化物が過剰に生成してしまったために耐HIC性が劣った。実験No.28はMn量が過剰であり、鋼中に粗大なMnSが生成してしまったために耐HIC性が劣った。実験No.29はSが過剰であり、鋼中に粗大なMnSが生成してしまったために耐HIC性が劣った。実験No.30はAl量が過剰であり、鋼中にクラスタ化したAl23が生成してしまったため耐HIC性に劣る結果となった。実験No.31はO量が過剰であり、鋼中に多数の酸化物(Al23やCaO)が生成してしまったために耐HIC性が劣った。 That is, Experiment No. No. 5 did not employ a process of increasing the oxygen supply to the steel surface, so that Fe 2 O 3 and FeO were formed instead of Fe 3 O 4 , and a desired amount of Fe 3 O 4 could not be secured. Hydrogen generation could not be suppressed, resulting in poor HIC resistance. Experiment No. No. 6 was inadequate (high temperature and long time) in the holding conditions in an oxidizing atmosphere (atmosphere), so a thick oxide layer having low adhesion to the base steel material was formed. As a result, hydrogen generation could not be suppressed, resulting in poor HIC resistance. Experiment No. In No. 27, the amount of C was excessive, and carbides were excessively generated in the steel, so that the HIC resistance was inferior. Experiment No. In No. 28, the amount of Mn was excessive, and coarse MnS was produced in the steel, so that the HIC resistance was inferior. Experiment No. In No. 29, S was excessive and coarse MnS was formed in the steel, so that the HIC resistance was inferior. Experiment No. No. 30 had an excessive amount of Al and produced Al 2 O 3 clustered in the steel, resulting in poor HIC resistance. Experiment No. No. 31 had an excessive amount of O, and a large number of oxides (Al 2 O 3 and CaO) were produced in the steel, so that the HIC resistance was inferior.

Claims (10)

素地鋼材が、
C:0.01〜0.20%(質量%の意味、化学成分について以下同じ)、
Si:0.10〜0.50%、
Mn:0.70〜2.50%、
P:0.03%以下(0%を含まない)、
S:0.003%以下(0%を含まない)、
Al:0.005〜0.10%、および
O:0.01%以下(0%を含まない)
を満たし、かつ、
素地鋼材の表面の90%以上が、平均厚さ1.0μm以上100μm以下でかつFe 3 4 を体積率で70%以上含む酸化物層で覆われた耐水素誘起割れ性に優れた鋼材の製造方法であって、
熱間圧延中に、デスケーリングを少なくとも1回行い、更に熱間圧延後に、300〜650℃の温度域まで冷却してから、酸化雰囲気下にて該温度域で1分以上300分以下保持することを特徴とする鋼材の製造方法。
The base steel is
C: 0.01 to 0.20% (meaning mass%, the same applies to chemical components below),
Si: 0.10 to 0.50%,
Mn: 0.70 to 2.50%,
P: 0.03% or less (excluding 0%),
S: 0.003% or less (excluding 0%),
Al: 0.005-0.10%, and
O: 0.01% or less (excluding 0%)
And satisfy
90% or more of the surface of the base steel material has an average thickness of 1.0 μm or more and 100 μm or less, and is covered with an oxide layer containing Fe 3 O 4 in a volume ratio of 70% or more . A manufacturing method comprising:
During hot rolling, descaling is performed at least once, and after hot rolling, after cooling to a temperature range of 300 to 650 ° C., holding in the temperature range for 1 to 300 minutes in an oxidizing atmosphere. A method for producing a steel material.
素地鋼材が、
C:0.01〜0.20%、
Si:0.10〜0.50%、
Mn:0.70〜2.50%、
P:0.03%以下(0%を含まない)、
S:0.003%以下(0%を含まない)、
Al:0.005〜0.10%、および
O:0.01%以下(0%を含まない)
を満たし、かつ、
素地鋼材の表面の90%以上が、平均厚さ1.0μm以上100μm以下でかつFe 3 4 を体積率で70%以上含む酸化物層で覆われた耐水素誘起割れ性に優れた鋼材の製造方法であって、
熱間圧延後に、鋼材表面に形成されたスケール層にクラックを導入し、更に、300〜650℃の温度域まで冷却してから、酸化雰囲気下にて該温度域で1分以上300分以下保持することを特徴とする鋼材の製造方法。
The base steel is
C: 0.01-0.20%
Si: 0.10 to 0.50%,
Mn: 0.70 to 2.50%,
P: 0.03% or less (excluding 0%),
S: 0.003% or less (excluding 0%),
Al: 0.005-0.10%, and
O: 0.01% or less (excluding 0%)
And satisfy
90% or more of the surface of the base steel material has an average thickness of 1.0 μm or more and 100 μm or less, and is covered with an oxide layer containing Fe 3 O 4 in a volume ratio of 70% or more . A manufacturing method comprising:
After hot rolling, cracks are introduced into the scale layer formed on the surface of the steel material, and further cooled to a temperature range of 300 to 650 ° C., and then kept in the temperature range for 1 to 300 minutes in an oxidizing atmosphere. A method for producing a steel material, characterized in that:
前記素地鋼材は、更に、Ca:0.0001〜0.01%を含有する請求項1または2に記載の鋼材の製造方法。The said base steel material is a manufacturing method of the steel materials of Claim 1 or 2 which contains Ca: 0.0001-0.01% further. 前記素地鋼材は、更に、Cu:0.05〜1.0%、Ni:0.05〜1.0%、およびCr:0.05〜1.0%よりなる群から選択される1種以上の元素を含有する請求項1〜3のいずれかに記載の鋼材の製造方法。The base steel material is further one or more selected from the group consisting of Cu: 0.05 to 1.0%, Ni: 0.05 to 1.0%, and Cr: 0.05 to 1.0%. The manufacturing method of the steel materials in any one of Claims 1-3 containing these elements. 前記素地鋼材は、更に、Mo:0.05〜0.5%、Nb:0.001〜0.1%、およびTi:0.001〜0.1%よりなる群から選択される1種以上の元素を含有する請求項1〜4のいずれかに記載の鋼材の製造方法。The base steel material is further one or more selected from the group consisting of Mo: 0.05 to 0.5%, Nb: 0.001 to 0.1%, and Ti: 0.001 to 0.1%. The manufacturing method of the steel materials in any one of Claims 1-4 containing these elements. 前記素地鋼材は、更に、Zr、V、Co、REM、Y、MgおよびBよりなる群から選択される1種以上の元素を、それぞれ0.0001〜0.01%含有する請求項1〜5のいずれかに記載の鋼材の製造方法。The base steel material further contains 0.0001 to 0.01% of one or more elements selected from the group consisting of Zr, V, Co, REM, Y, Mg, and B, respectively. The manufacturing method of the steel materials in any one of. 前記鋼材は、ラインパイプ用鋼板である請求項1〜6のいずれかに記載の鋼材の製造方法。The said steel material is a steel plate for line pipes, The manufacturing method of the steel materials in any one of Claims 1-6. 前記鋼材は、ラインパイプ用鋼管である請求項1〜6のいずれかに記載の鋼材の製造方法。The said steel material is a steel pipe for line pipes, The manufacturing method of the steel materials in any one of Claims 1-6. 熱延圧延後にデスケーリングを少なくとも1回行うことによって、スケール層にクラックを導入する請求項2〜8のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 2 , wherein cracks are introduced into the scale layer by performing descaling at least once after hot rolling. 熱延圧延後、10℃/秒以上の平均冷却速度で冷却することによって、スケール層にクラックを導入する請求項2〜8のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 2 to 8 , wherein cracks are introduced into the scale layer by cooling at an average cooling rate of 10 ° C / second or more after hot rolling.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5824401B2 (en) * 2012-03-30 2015-11-25 株式会社神戸製鋼所 Steel sheet with excellent resistance to hydrogen-induced cracking and method for producing the same
JP2015120953A (en) * 2013-12-24 2015-07-02 日本電信電話株式会社 Hydrogen intrusion preventing method and steel structure
JP6245139B2 (en) * 2014-10-22 2017-12-13 Jfeスチール株式会社 Thick steel plate for sour welded steel pipe excellent in scale peel resistance, method for producing the same, and welded steel pipe
JP6584912B2 (en) * 2014-12-26 2019-10-02 株式会社神戸製鋼所 Steel plate and line pipe steel pipe with excellent hydrogen-induced crack resistance
WO2016104527A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 株式会社神戸製鋼所 Steel plate having excellent hydrogen-induced cracking resistance and steel pipe for line pipe
WO2016104526A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 株式会社神戸製鋼所 Steel plate having excellent hydrogen-induced cracking resistance and steel pipe for line pipe
JP2016125137A (en) * 2014-12-26 2016-07-11 株式会社神戸製鋼所 Steel sheet and steel pipe for line pipe excellent in hydrogen-induced crack resistance
US11066720B2 (en) 2015-03-23 2021-07-20 Nippon Steel Corporation Hot-rolled steel sheet and manufacturing method thereof, and manufacturing method of cold-rolled steel sheet
JP2016199778A (en) * 2015-04-07 2016-12-01 株式会社神戸製鋼所 Steel material and method for producing the steel material
WO2017094593A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 株式会社神戸製鋼所 Non-heat-treated steel sheet having high yield strength in which hardness of a welding-heat-affected zone and degradation of low-temperature toughness of the welding-heat-affected zone are suppressed
CN108754308B (en) * 2018-05-25 2020-05-19 张家港海锅新能源装备股份有限公司 Production method of high-strength steel forging raw material for tubing head in deep sea oil production equipment
WO2020065372A1 (en) * 2018-09-25 2020-04-02 Arcelormittal High strength hot rolled steel having excellent scale adhesivness and a method of manufacturing the same
CN109321850A (en) * 2018-11-07 2019-02-12 南京钢铁股份有限公司 A kind of low grade of steel pipeline clean steel and smelting process
CN111041385B (en) * 2019-12-25 2021-10-29 舞阳钢铁有限责任公司 SA517GrF steel plate for spent fuel storage tank and production method thereof
JP7264269B2 (en) * 2020-03-26 2023-04-25 Jfeスチール株式会社 High-strength steel plate for sour-resistant linepipe, manufacturing method thereof, and high-strength steel pipe using high-strength steel plate for sour-resistant linepipe
KR102488496B1 (en) * 2020-12-18 2023-01-13 주식회사 포스코 Steel sheet for seismic damper having superior toughness property and manufacturing method of the same
MX2023006378A (en) * 2021-01-19 2023-06-14 Nippon Steel Corp Steel material.
WO2023190867A1 (en) * 2022-03-30 2023-10-05 日本製鉄株式会社 Steel member and steel sheet

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5770019A (en) * 1980-10-20 1982-04-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for improving exfollation of scale on surface of hot rolled steel plate
JPS6156722A (en) * 1984-08-28 1986-03-22 Kawasaki Steel Corp Rapid cooling method nearby outlet side of hot finish rolling mill of hot rolled steel plate
JPS62238378A (en) * 1986-04-08 1987-10-19 Kobe Steel Ltd Surface treated steel material having superior resistance to hydrogen induced cracking
JP3342799B2 (en) * 1996-03-08 2002-11-11 新日本製鐵株式会社 Manufacturing method of good scale thick steel plate
JP3388084B2 (en) * 1996-04-09 2003-03-17 新日本製鐵株式会社 Manufacturing method of thick steel plate with good scale adhesion
JP3872698B2 (en) * 2002-01-30 2007-01-24 新日本製鐵株式会社 Steel plate with excellent laser cutting ability and its manufacturing method
WO2009061006A1 (en) * 2007-11-07 2009-05-14 Jfe Steel Corporation Steel plate for line pipes and steel pipes

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