JP6191393B2 - Submerged arc welding metal with excellent cryogenic toughness, and wire and flux for forming submerged arc welding - Google Patents
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Description
本発明は、X60〜X80級の鋼板をサブマージアーク溶接して製造し、極寒冷地で使用するラインパイプ用UO鋼管のシーム溶接部の引張強度が500〜850MPa級の溶接金属、及び、該溶接金属を形成するサブマージアーク溶接用ワイヤ及びフラックスに関するものである。 The present invention relates to a weld metal having a tensile strength of a seam weld of a UO steel pipe for line pipes manufactured by submerged arc welding of X60 to X80 grade steel plates and used in extremely cold regions, and the welding The present invention relates to a wire for submerged arc welding and a flux forming a metal.
近年、極寒冷地でのエネルギー源の開発が進み、ラインパイプ用UO鋼管には、極寒冷地でも耐え得る低温靱性が要求されている。最近では、−60℃で靱性を維持することが可能な材料の開発が行われている。これに伴い、ラインパイプ用UO鋼管のシーム溶接部にも、同様に、極寒冷地でも耐え得る低温靱性が要求される。 In recent years, energy sources have been developed in extremely cold regions, and UO steel pipes for line pipes are required to have low temperature toughness that can withstand even in extremely cold regions. Recently, materials that can maintain toughness at −60 ° C. have been developed. Accordingly, the seam welded portion of the UO steel pipe for line pipes is also required to have low temperature toughness that can withstand even in extremely cold regions.
シーム溶接部は、大きく、溶接金属と溶接熱影響部(HAZ)からなるが、溶接金属の低温靱性を改善することが一つの課題であり、これまで、改善手法が数多く提案されている。 Seam welds are large and consist of a weld metal and a weld heat affected zone (HAZ), but one problem is to improve the low temperature toughness of the weld metal, and many improvements have been proposed so far.
特許文献1には、高強度高靱性を有する溶接金属とその形成方法が開示されている。この方法では、溶接金属の成分組成と炭素当量を規定して、700N/mm以上の高強度と、−40℃以下での低温靱性を確保しているが、溶接金属の成分組成において酸素量が考慮されていないので、低温靱性の改善が不十分である。 Patent Document 1 discloses a weld metal having high strength and high toughness and a method for forming the weld metal. In this method, the component composition and carbon equivalent of the weld metal are defined to ensure high strength of 700 N / mm or more and low temperature toughness at -40 ° C. or less. Since it is not taken into consideration, the improvement of low temperature toughness is insufficient.
特許文献2には、低温靱性に優れた超高強度鋼管及びその製造方法が開示されている。対象鋼管がX100超の高強度UO鋼管であるが、溶接金属の成分組成において酸素量が考慮されていないので、やはり、低温靱性の改善が不十分である。 Patent Document 2 discloses an ultra high strength steel pipe excellent in low temperature toughness and a method for manufacturing the same. The target steel pipe is a high-strength UO steel pipe exceeding X100, but the oxygen content is not taken into account in the composition of the weld metal, so that the low-temperature toughness is still insufficiently improved.
特許文献3には、低温靱性に優れた高強度ラインパイプ(X80〜X100級)が開示されている。溶接金属の降伏強度YSは550MPa以上であるが、溶接金属にBが添加されていないし、また、Al量も考慮されていないので、十分な極低温靱性が得られていない。 Patent Document 3 discloses a high-strength line pipe (X80 to X100 grade) excellent in low-temperature toughness. The yield strength YS of the weld metal is 550 MPa or more, but B is not added to the weld metal and the amount of Al is not taken into account, so that sufficient cryogenic toughness is not obtained.
特許文献4には、低温靱性に優れた高強度ラインパイプが開示されている。この高強度ラインパイプにおいては、690MPa以上の強度を想定して、溶接金属にBが添加されていないので、低温靱性の改善が不十分である。 Patent Document 4 discloses a high-strength line pipe excellent in low-temperature toughness. In this high-strength line pipe, assuming that the strength is 690 MPa or more, since B is not added to the weld metal, the improvement in low-temperature toughness is insufficient.
特許文献5には、溶接金属中のBを利用してHAZ靱性を改善した溶接継手が開示されている。溶接金属の成分組成は規定されているが、靱性確保に重要な酸素量が考慮されていないので、低温靱性の改善は不十分である。 Patent Document 5 discloses a welded joint in which HAZ toughness is improved by using B in the weld metal. Although the component composition of the weld metal is defined, the amount of oxygen important for securing toughness is not taken into account, so that the improvement of low-temperature toughness is insufficient.
特許文献6には、低温用高靱性UOE鋼管が開示されている。X80級の溶接金属において、固溶Bは考慮されていないことに加え、靱性改善に必要なAl量が考慮されていないので、低温靱性の改善が不十分である。なお、溶接ワイヤから溶接金属にBを添加しているが、溶接ワイヤへのB添加は歩留りや、成分組成の安定性の点で難点がある。 Patent Document 6 discloses a low temperature high toughness UOE steel pipe. In an X80 grade weld metal, in addition to not considering solute B, the amount of Al necessary for improving toughness is not taken into account, so the improvement in low-temperature toughness is insufficient. In addition, although B is added to the weld metal from the welding wire, the addition of B to the welding wire is difficult in terms of yield and stability of component composition.
特許文献7には、高強度溶接鋼管の製造方法が開示されている。この鋼管の溶接金属においてはB量が少なく、酸素量とB量の関係が考慮されていないし、また、固溶Bに注目していない。 Patent Document 7 discloses a method for producing a high-strength welded steel pipe. In the weld metal of this steel pipe, the amount of B is small, the relationship between the amount of oxygen and the amount of B is not considered, and solid solution B is not noted.
特許文献8には、低温用高強度鋼管が開示されている。この鋼管においては、HAZ靱性が改善されているが、溶接金属においては、固溶Bに注目していないし、酸素量とB量の関係も考慮していない。 Patent Document 8 discloses a low-temperature high-strength steel pipe. In this steel pipe, the HAZ toughness is improved, but in the weld metal, attention is not paid to the solid solution B, and the relationship between the oxygen amount and the B amount is not taken into consideration.
本発明は、従来技術の現状に鑑み、X60〜X80級の鋼板をサブマージアーク溶接して製造した、例えば、−60℃の極低温域で使用するラインパイプ用UO鋼管のシーム溶接部の“溶接ままの溶接金属”(以下「溶接金属」という。)に、極低温靱性を付与することを課題とし、極低温靱性を備える溶接金属、及び、該溶接金属を形成する溶接ワイヤと溶接フラックスを提供することを目的とする。 In view of the current state of the art, the present invention is manufactured by submerged arc welding of X60 to X80 grade steel plates, for example, “welding of seam welds of UO steel pipes for line pipes used in a cryogenic temperature range of −60 ° C. The object is to provide cryogenic toughness to "welded weld metal" (hereinafter referred to as "welded metal"), and provide a weld metal having cryogenic toughness, and a welding wire and welding flux forming the weld metal. The purpose is to do.
本発明者らは、上記課題を解決する手法について鋭意検討した。溶接金属に極低温靱性を付与するためには、溶接金属の低温靱性を極低温域まで安定化させる必要がある。そのためには、溶接金属の組織を微細化し最適化することが一つの手段である。 The present inventors diligently studied a method for solving the above problems. In order to impart cryogenic toughness to the weld metal, it is necessary to stabilize the low temperature toughness of the weld metal to the cryogenic range. For that purpose, one means is to refine and optimize the structure of the weld metal.
Bは、靱性に悪影響を与える粒界フェライトの生成を抑制する元素であるが、本発明者らの検討の結果、溶接金属において、極低温で靱性を確保するためには、単なるBの添加ではなく、(x)溶接金属の酸素量を考慮してのBの添加と、及び、(y)その結果の固溶B量が重要であることが判明した。 B is an element that suppresses the formation of intergranular ferrite that adversely affects toughness. However, as a result of the study by the present inventors, in order to ensure toughness at a very low temperature in a weld metal, simple addition of B is not sufficient. However, it was found that (x) the addition of B in consideration of the oxygen amount of the weld metal and (y) the resulting solid solution B amount were important.
即ち、溶接金属の低温靱性を極低温域まで安定化させるためには、(z1)溶接金属に添加するB量、及び、(z2)溶接金属中に残る固溶Bの量、を最適化することが重要で、この最適化により、溶接金属の低温靱性を極低温域まで安定に維持できることが判明した。 That is, in order to stabilize the low temperature toughness of the weld metal to the cryogenic temperature range, (z1) the amount of B added to the weld metal and (z2) the amount of solute B remaining in the weld metal are optimized. It was found that this optimization can stably maintain the low temperature toughness of the weld metal up to the cryogenic range.
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。 This invention was made | formed based on the said knowledge, and the summary is as follows.
(1)X60〜X80級の鋼板をサブマージアーク溶接して製造したUO鋼管のシーム溶接部の引張強度が500〜850MPa級の溶接金属であって、
(i)成分組成が、質量%で、
C :0.03%以上、0.10%以下、
Si:0.05%以上、0.50%以下、
Mn:0.80%以上、2.20%以下、
P :0.015%以下、
S :0.010%以下、
Cu:0.19%以上、0.500%以下、
Nb:0.050%以下、
V :0.020%以下、
O :0.020%以上、0.035%以下、
N :0.0045%以下、
Al:0.003%以上、0.018%以下、
Ti:0.005%以上、0.025%以下、
B :0.0004%以上、0.0040%以下、
固溶B:0.0001%以上、0.0020%以下、及び、残部:Fe及び不可避的不純物
からなり、
(ii-1)下記式(1)で定義するPCMが0.12以上、0.30以下であり、
PCM=[C]+[Si]/30+([Mn]+[Cu]+[Cr])/20
+[Ni]/60+[Mo]/15+[V]/10+5[B] ・・・(1)
[A]は、元素Aの量(質量%)
(ii-2)O量[O]とB量[B]が下記式(2)を満たし、
0.10×[O]−0.0015≦[B]≦0.20×[O]−0.0015
・・・(2)
(ii-3)O量[O]とAl量[Al]が下記式(3)を満たし、
0.10×[O]+0.0013≦[Al]≦0.125×[O]+0.0168
・・・(3)
(ii-4)O量[O]、N量[N]、Al量[Al]、及び、Ti量[Ti]に基づき、下記式(4)で算出するα’と、O量[O]が下記式(5)を満たす
α’=(1.5×([O]−0.89×[Al])+3.4×[N])−[Ti])
×1000 ・・・(4)
592.0×[O]−15.1≦α’≦642.0×[O]+12.0・・・(5)
ことを特徴とする極低温靱性に優れたサブマージアーク溶接金属。
(1) A weld metal having a tensile strength of a seam welded portion of a UO steel pipe manufactured by submerged arc welding of a steel plate of X60 to X80 class, of 500 to 850 MPa class,
(I) component composition is mass%,
C: 0.03% or more, 0.10% or less,
Si: 0.05% or more, 0.50% or less,
Mn: 0.80% or more, 2.20% or less,
P: 0.015% or less,
S: 0.010% or less,
Cu: 0.19% or more, 0.500% or less,
Nb: 0.050% or less,
V: 0.020% or less,
O: 0.020% or more, 0.035% or less,
N: 0.0045% or less,
Al: 0.003% or more, 0.018% or less,
Ti: 0.005% or more, 0.025% or less,
B: 0.0004% or more, 0.0040% or less,
Solid solution B: 0.0001% or more, 0.0020% or less, and the balance: Fe and inevitable impurities,
(Ii-1) the following formula (1) P CM defined in 0.12 or more and 0.30 or less,
P CM = [C] + [Si] / 30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr]) / 20
+ [Ni] / 60 + [Mo] / 15 + [V] / 10 + 5 [B] (1)
[A] is the amount of element A (mass%)
(Ii-2) O amount [O] and B amount [B] satisfy the following formula (2),
0.10 × [O] −0.0015 ≦ [B] ≦ 0.20 × [O] −0.0015
... (2)
(Ii-3) O amount [O] and Al amount [Al] satisfy the following formula (3),
0.10 × [O] + 0.0013 ≦ [Al] ≦ 0.125 × [O] +0.0168
... (3)
(Ii-4) α ′ calculated by the following formula (4) based on the O amount [O], the N amount [N], the Al amount [Al], and the Ti amount [Ti], and the O amount [O] Satisfies the following formula (5) α ′ = (1.5 × ([O] −0.89 × [Al]) + 3.4 × [N]) − [Ti])
× 1000 (4)
592.0 × [O] −15.1 ≦ α ′ ≦ 642.0 × [O] +12.0 (5)
Submerged arc weld metal with excellent cryogenic toughness.
(2)前記成分組成が、Ni:2.0%以下、Cr:1.5%以下、Mo:1.0%以下の1種又は2種以上を含むことを特徴とする前記(1)に記載の極低温靱性に優れたサブマージアーク溶接金属。 (2) In the above (1), the component composition includes one or more of Ni: 2.0% or less, Cr: 1.5% or less, and Mo: 1.0% or less. Submerged arc weld metal with excellent cryogenic toughness as described.
(3)前記(1)又は(2)に記載の極低温靱性に優れたサブマージアーク溶接金属を形成する溶接ワイヤであって、
成分組成が、質量%で、
C :0.005%以上、0.400%以下、
Si:0.005%以上、1.00%以下、
Mn:0.20%以上、4.00%以下、
P :0.015%以下、
S :0.015%以下、
Cu:0.250%以下、
Al:0.0005%以上、0.050%以下、
Ti:0.002%以上、0.500%以下、
Nb:0.010%以下、
V :0.050%以下、
N :0.008%以下、
O :0.005%以下、及び、
残部:Fe及び不可避的不純物
からなることを特徴とするサブマージアーク溶接用ワイヤ。
(3) A welding wire for forming a submerged arc weld metal having excellent cryogenic toughness according to (1) or (2),
Ingredient composition is mass%,
C: 0.005% or more, 0.400% or less,
Si: 0.005% or more, 1.00% or less,
Mn: 0.20% or more and 4.00% or less,
P: 0.015% or less,
S: 0.015% or less,
Cu: 0.250% or less,
Al: 0.0005% or more, 0.050% or less,
Ti: 0.002% or more, 0.500% or less,
Nb: 0.010% or less,
V: 0.050% or less,
N: 0.008% or less,
O: 0.005% or less, and
Remainder: A wire for submerged arc welding comprising Fe and inevitable impurities.
(4)前記成分組成が、Ni:6.0%以下、Cr:3.0%以下、Mo:4.0%以下の1種又は2種以上を含むことを特徴とする前記(3)に記載のサブマージアーク溶接用ワイヤ。 (4) In the above (3), the component composition contains one or more of Ni: 6.0% or less, Cr: 3.0% or less, Mo: 4.0% or less Submerged arc welding wire as described.
(5)前記(3)又は(4)に記載のサブマージアーク溶接用ワイヤを用いて、前記(1)又は(2)に記載の極低温靱性に優れたサブマージアーク溶接金属を形成する際に用いるフラックスであって、
(i)成分組成が、質量%で、
SiO2:6%以上、23%以下、
CaO:4%以上、20%以下、
CaF2:10%以上、60%以下、
MgO:1%以上、8%以下、
Al2O3:6%以上、45%以下、
B2O3:0.05%以上、0.6%以下
及び不可避の不純物からなり、かつ、
(ii)下記式(6)で定義する塩基度が0.2以上、3.8以下であることを特徴とするサブマージアーク溶接用フラックス。
6.5×{BaO}+6.05×{CaO}+4×{MgO}+5.1×{CaF2}+4.8×{MnO}+3.4×{FeO}−0.2×{Al2O3}−6.31×{SiO2}−2.2×{TiO2}−0.3×{ZrO2} ・・・(6)
ここで{AB}はABのモル%
(5) Using the submerged arc welding wire according to (3) or (4) above to form the submerged arc weld metal having excellent cryogenic toughness according to (1) or (2). Flux,
(I) component composition is mass%,
SiO 2 : 6% or more, 23% or less,
CaO: 4% or more, 20% or less,
CaF 2 : 10% or more, 60% or less,
MgO: 1% or more, 8% or less,
Al 2 O 3 : 6% or more, 45% or less,
B 2 O 3: 0.05% or more, 0.6% or less and unavoidable impurities, and,
(Ii) A flux for submerged arc welding, wherein the basicity defined by the following formula (6) is 0.2 or more and 3.8 or less.
6.5 × {BaO} + 6.05 × {CaO} + 4 × {MgO} + 5.1 × {CaF 2 } + 4.8 × {MnO} + 3.4 × {FeO} −0.2 × {Al 2 O 3 } −6.31 × {SiO 2 } −2.2 × {TiO 2 } −0.3 × {ZrO 2 } (6)
Where {AB} is the mole percent of AB
(6)前記成分組成が、質量%で、MnO:1%以上、10%以下、TiO2:1%以上、25%以下、BaO:1%以上、15%以下、K2O:0.2%以上、1.2%以下、Li2O:0.4%以上、4.0%以下、FeO:0.5%以上、3.0%以下、及び、ZrO2:1%以上、15%以下の1又は2種以上を含むことを特徴とする前記(5)に記載のサブマージアーク溶接用フラックス。 (6) the component composition, by mass%, MnO: 1% or more, 10% or less, TiO 2: 1% or more, 25% or less, BaO: 1% or more, 15% or less, K 2 O: 0.2 % Or more, 1.2% or less, Li 2 O: 0.4% or more, 4.0% or less, FeO: 0.5% or more, 3.0% or less, and ZrO 2 : 1% or more, 15% The flux for submerged arc welding according to (5) above, comprising one or more of the following.
本発明によれば、X60〜X80級の鋼板をサブマージアーク溶接して製造したラインパイプ用UO鋼管のシーム溶接部の溶接金属として、−60℃の極低温域まで靱性が安定な溶接金属を提供することができる。また、本発明によれば、−60℃の極低温域まで靱性が安定な溶接金属を形成するサブマージアーク溶接用ワイヤ及びフラックスを提供することができる。 According to the present invention, as a weld metal of a seam welded portion of a UO steel pipe for a line pipe manufactured by submerged arc welding of X60 to X80 grade steel plates, a weld metal having stable toughness up to an extremely low temperature range of −60 ° C. is provided. can do. Moreover, according to this invention, the wire for submerged arc welding and the flux which form the weld metal whose toughness is stable to the very low temperature range of -60 degreeC can be provided.
図1に、X60〜X80級の鋼板をサブマージアーク溶接で製造したラインパイプ用UO鋼管のシーム溶接部の断面を示す。通常、UO鋼管は鋼板を円筒状に成形した後、向かう突き合った端部を、円筒状の成形物の内面及び外面から、各々、一層でサブマージアーク溶接する。 FIG. 1 shows a cross section of a seam welded portion of a UO steel pipe for a line pipe produced by submerged arc welding of X60 to X80 grade steel plates. Usually, UO steel pipes are formed by forming a steel sheet into a cylindrical shape, and then facing opposite ends from each of the inner and outer surfaces of the cylindrical molded product by submerged arc welding.
一般に、サブマージアーク溶接に先立ち、仮付け溶接を行う。この仮付け溶接は、後のサブマージアーク溶接により消滅するので、UO鋼管のシーム溶接部に残存しない。 Generally, tack welding is performed prior to submerged arc welding. Since this tack welding disappears by the subsequent submerged arc welding, it does not remain in the seam welded portion of the UO steel pipe.
溶接は、通常、仮付け溶接を外面から行い、その後、内面から、最初にサブマージアーク溶接によりシーム溶接を行い、次いで、外面より後続溶接を行うが、仮付け溶接の存在や、このサブマージアーク溶接の順番は、本発明の効果に影響するものではない。 Welding is usually performed by tack welding from the outer surface, then from the inner surface, first by seam welding by submerged arc welding, and then by subsequent welding from the outer surface. However, the presence of tack welding and this submerged arc welding are performed. The order does not affect the effects of the present invention.
本発明は、一層のサブマージアーク溶接で形成した溶接金属の低温靱性を極低温域まで安定化するものである。なお、本発明は、一層のサブマージアーク溶接で溶接できるのであれば、鋼管以外にも適用することが可能である。 The present invention stabilizes the low temperature toughness of a weld metal formed by one-layer submerged arc welding to a very low temperature range. In addition, if this invention can be welded by one-layer submerged arc welding, it is possible to apply other than a steel pipe.
本発明者らは、溶接金属の低温靱性を極低温域まで安定化させるため、(z1)溶接金属に添加するBの最適量、及び、(z2)溶接金属中に残る固溶Bの最適量を、−60℃吸収エネルギー≧100Jを基準として実験的に調査した。結果を図2に示す。 In order to stabilize the low temperature toughness of the weld metal to the cryogenic temperature range, the present inventors have (z1) an optimum amount of B added to the weld metal, and (z2) an optimum amount of solute B remaining in the weld metal. Was experimentally investigated with reference to −60 ° C. absorbed energy ≧ 100 J. The results are shown in FIG.
図2(a)に、溶接金属の総B量(質量%)と−60℃吸収エネルギー(J)の関係を示し、図2(b)に、溶接金属の固溶B量(質量%)と−60℃吸収エネルギー(J)の関係を示す。 FIG. 2A shows the relationship between the total B amount (mass%) of the weld metal and −60 ° C. absorbed energy (J), and FIG. 2B shows the solid solution B amount (mass%) of the weld metal. The relationship of -60 degreeC absorption energy (J) is shown.
溶接金属へのB添加は、(a)ワイヤからの添加と、(b)フラックスからの添加の二つがあるが、ワイヤからの添加は、現実的に、ワイヤの品種が増える等、工業上課題が多いので、上記調査では、成分の調整が容易なフラックスからの添加を採用した。 There are two types of addition of B to the weld metal: (a) addition from the wire and (b) addition from the flux. However, the addition from the wire is an industrial issue such as the number of wire types actually increases. Therefore, in the above investigation, the addition from a flux that can easily adjust the components was adopted.
フラックス中のB2O3(硼砂)の量を変えることにより、溶接金属のB量を調整し、溶接金属の−60℃吸収エネルギー(J)を評価した。フラックスAとフラックスBは、溶接金属の酸素量が異なっている。 The amount of B in the weld metal was adjusted by changing the amount of B 2 O 3 (borax) in the flux, and the −60 ° C. absorbed energy (J) of the weld metal was evaluated. Flux A and flux B differ in the oxygen content of the weld metal.
図2(a)に示すように、溶接金属の総B量で整理すると、−60℃吸収エネルギー(J)との関係はフラックスの種類により限界のB量が明瞭でない。 As shown in FIG. 2A, when the total B amount of the weld metal is arranged, the relationship with the −60 ° C. absorbed energy (J) is not clear due to the type of flux.
一方、図2(b)に示すように、固溶B量で整理すると、約20ppm(0.0020質量%)超で、−60℃吸収エネルギー(J)が100Jを下回る。即ち、−60℃吸収エネルギー≧100Jを基準にすると、溶接金属の低温靭性は、固溶B:0.0020質量%超で、急激に低下する。 On the other hand, as shown in FIG. 2B, when arranged by the amount of solute B, the absorption energy (J) at −60 ° C. is less than 100 J at about 20 ppm (0.0020 mass%) or more. That is, based on −60 ° C. absorbed energy ≧ 100 J, the low-temperature toughness of the weld metal rapidly decreases with solute B: more than 0.0020 mass%.
この点が、本発明者らが見いだした新規で、本発明の基礎をなす知見である。 This is a novel finding that the present inventors have found and forms the basis of the present invention.
なお、固溶B量が過剰であると(例えば、20ppm超)、焼入れ性が上昇して、靱性の低い粗大なベイナイト組織が生成すると推定される。 In addition, when the amount of solute B is excessive (for example, more than 20 ppm), it is estimated that hardenability will improve and a coarse bainite structure with low toughness will be formed.
Bは、溶接金属中では、固溶Bと、主に、酸素で固定されたBの形態で存在する。酸素で固定されるBの量は、溶接金属の酸素量により変化するので、図2(a)に示すように、溶接金属の酸素量が異なる場合、総B量で整理すると、靱性(−60℃吸収エネルギー(J))との相関が判然としないと推測される。 B exists in the form of solid solution B and B fixed mainly with oxygen in the weld metal. Since the amount of B fixed by oxygen varies depending on the amount of oxygen in the weld metal, as shown in FIG. 2A, when the amount of oxygen in the weld metal is different, toughness (−60 It is presumed that the correlation with the absorption energy (J) is not clear.
溶接金属中のBは、一部が、溶接中に、主に酸素で固定され、残りが、固溶Bとして溶接金属中に存在する。固溶B量を0.0020%以下にするためには、酸素、窒素の他、Bを固定する元素の量を調整する必要がある。 Part of the B in the weld metal is fixed mainly with oxygen during welding, and the rest is present in the weld metal as solute B. In order to reduce the amount of dissolved B to 0.0020% or less, it is necessary to adjust the amount of elements that fix B in addition to oxygen and nitrogen.
特に、酸素の影響が大きいが、酸素は、先ず、Al及びTiにより消費され、残りの酸素が、Bの固定のために消費される。それ故、Al及びTiが過剰な場合は、Bを固定する酸素が少なくなり、固溶Bが多くなる。 In particular, although the influence of oxygen is large, oxygen is first consumed by Al and Ti, and the remaining oxygen is consumed for fixing B. Therefore, when Al and Ti are excessive, oxygen for fixing B decreases and solid solution B increases.
また、過剰のAl及びTiは、固溶強化元素として作用し、溶接金属組織の靱性を低下させる。そのため、Al及びTiの量も最適範囲に調整する必要がある。また、窒素も過剰に存在するとBを固定してしまうため、上限を規定する必要がある。 Moreover, excess Al and Ti act as a solid solution strengthening element and reduce the toughness of the weld metal structure. Therefore, it is necessary to adjust the amounts of Al and Ti to the optimum range. Further, if nitrogen is also present in an excessive amount, B is fixed, so an upper limit needs to be defined.
以上のことを踏まえ、B及び固溶Bについては、
B:0.0004%以上、0.0040%以下、
固溶B:0.0001%以上、0.0020%以下、
と規定し、O、N、Al、Tiについては、
O:0.020%以上、0.035%以下、
N:0.0045%以下、
Al:0.003%以上、0.018%以下、
Ti:0.005%以上、0.025%以下、
と規定した。この成分組成の限定理由については後述する。
Based on the above, for B and solute B,
B: 0.0004% or more, 0.0040% or less,
Solid solution B: 0.0001% or more, 0.0020% or less,
And for O, N, Al, Ti,
O: 0.020% or more, 0.035% or less,
N: 0.0045% or less,
Al: 0.003% or more, 0.018% or less,
Ti: 0.005% or more, 0.025% or less,
Stipulated. The reason for limiting the component composition will be described later.
したがって、本発明の極低温靱性に優れたサブマージアーク溶接金属(以下「本発明溶接金属」ということがある。)は、X60〜X80級の鋼板をサブマージアーク溶接して製造したUO鋼管のシーム溶接部の引張強度が500〜850MPa級の溶接金属であって、成分組成が、質量%で、
C :0.03%以上、0.10%以下、
Si:0.05%以上、0.50%以下、
Mn:0.80%以上、2.20%以下、
P :0.015%以下、
S :0.010%以下、
Cu:0.19%以上、0.500%以下、
Nb:0.050%以下、
V :0.020%以下、
O :0.020%以上、0.035%以下、
N :0.0045%以下、
Al:0.003%以上、0.018%以下、
Ti:0.005%以上、0.025%以下、
B :0.0004%以上、0.0040%以下、
固溶B:0.0001%以上、0.0020%以下、
かつ、必要に応じて
Ni:2.0%以下
Cr:1.5%以下
Mo:1.0%以下
の一種又は二種以上で
残部:Fe及び不可避的不純物
からなることを特徴とする。
Therefore, the submerged arc weld metal excellent in the cryogenic toughness of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the present weld metal”) is a seam welded UO steel pipe manufactured by submerged arc welding of X60 to X80 grade steel plates. The tensile strength of the part is a weld metal of 500 to 850 MPa class, the component composition is mass%,
C: 0.03% or more, 0.10% or less,
Si: 0.05% or more, 0.50% or less,
Mn: 0.80% or more, 2.20% or less,
P: 0.015% or less,
S: 0.010% or less,
Cu: 0.19% or more, 0.500% or less,
Nb: 0.050% or less,
V: 0.020% or less,
O: 0.020% or more, 0.035% or less,
N: 0.0045% or less,
Al: 0.003% or more, 0.018% or less,
Ti: 0.005% or more, 0.025% or less,
B: 0.0004% or more, 0.0040% or less,
Solid solution B: 0.0001% or more, 0.0020% or less,
And, if necessary, it is characterized by comprising Ni: 2.0% or less, Cr: 1.5% or less, Mo: 1.0% or less, one or two or more and the balance: Fe and unavoidable impurities.
さらに、本発明溶接金属は、
(ii-1)下記式(1)で定義するPCMが0.12以上、0.30以下であり、
PCM=[C]+[Si]/30+([Mn]+[Cu]+[Cr])/20
+[Ni]/60+[Mo]/15+[V]/10+5[B] ・・・(1)
[A]は、元素Aの量(質量%)
(ii-2)O量[O]とB量[B]が下記式(2)を満たし、
0.10×[O]−0.0015≦[B]≦0.20×[O]−0.0015
・・・(2)
(ii-3)O量[O]とAl量[Al]が下記式(3)を満たし、
0.10×[O]+0.0013≦[Al]≦0.125×[O]+0.0168
・・・(3)
(ii-4)O量[O]、N量[N]、Al量[Al]、及び、Ti量[Ti]に基づき、下記式(4)で算出するα’と、O量[O]が下記式(5)を満たす
α’=(1.5×([O]−0.89×[Al])+3.4×[N])−[Ti])
×1000 ・・・(4)
592.0×[O]−15.1≦α’≦642.0×[O]+12.0・・・(5)
ことを特徴とする。
Furthermore, the weld metal of the present invention is
(Ii-1) the following formula (1) P CM defined in 0.12 or more and 0.30 or less,
P CM = [C] + [Si] / 30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr]) / 20
+ [Ni] / 60 + [Mo] / 15 + [V] / 10 + 5 [B] (1)
[A] is the amount of element A (mass%)
(Ii-2) O amount [O] and B amount [B] satisfy the following formula (2),
0.10 × [O] −0.0015 ≦ [B] ≦ 0.20 × [O] −0.0015
... (2)
(Ii-3) O amount [O] and Al amount [Al] satisfy the following formula (3),
0.10 × [O] + 0.0013 ≦ [Al] ≦ 0.125 × [O] +0.0168
... (3)
(Ii-4) α ′ calculated by the following formula (4) based on the O amount [O], the N amount [N], the Al amount [Al], and the Ti amount [Ti], and the O amount [O] Satisfies the following formula (5) α ′ = (1.5 × ([O] −0.89 × [Al]) + 3.4 × [N]) − [Ti])
× 1000 (4)
592.0 × [O] −15.1 ≦ α ′ ≦ 642.0 × [O] +12.0 (5)
It is characterized by that.
ここで、溶接金属の成分組成の限定理由について説明する。なお、溶接金属の成分組成には、当然に、母材による希釈があるので、本発明溶接金属の成分組成は、母材による希釈を考慮して規定した。以下、%は質量%を意味する。上記式(1)、(2)、(3)、(4)、及び、(5)の限定理由については後述する。 Here, the reason for limiting the component composition of the weld metal will be described. In addition, since the component composition of the weld metal naturally has dilution by the base material, the component composition of the weld metal of the present invention is defined in consideration of dilution by the base material. Hereinafter,% means mass%. The reasons for limiting the above formulas (1), (2), (3), (4), and (5) will be described later.
C:0.03%以上、0.10%以下
Cは、溶接金属の強度の確保に有効な元素である。所要の強度を得るため、0.03%以上とする。また、極低Cでも溶接中に高温割れが発生する可能性もある。好ましくは0.05%以上である。一方、0.10%を超えると、靱性が低下するので、0.10%以下とする。好ましくは0.08%以下である。
C: 0.03% or more and 0.10% or less C is an element effective for ensuring the strength of the weld metal. In order to obtain a required strength, the content is made 0.03% or more. Even at extremely low C, hot cracking may occur during welding. Preferably it is 0.05% or more. On the other hand, if it exceeds 0.10%, the toughness decreases, so the content is made 0.10% or less. Preferably it is 0.08% or less.
Si:0.05%以上、0.50%以下
Siは、溶接金属の脱酸と強度の向上に有効な元素である。添加効果を得るため0.05%以上とする。好ましくは0.08%以上である。一方、0.50%を超えると、靱性が低下するので、0.50%以下とする。好ましくは0.40%以下である。
Si: 0.05% or more and 0.50% or less Si is an element effective for deoxidation of weld metal and improvement of strength. To obtain the additive effect, the content is made 0.05% or more. Preferably it is 0.08% or more. On the other hand, if it exceeds 0.50%, the toughness decreases, so the content is made 0.50% or less. Preferably it is 0.40% or less.
Mn:0.80%以上、2.20%以下
Mnは、Siと同様に、溶接金属の脱酸と強度の向上に有効な元素である。添加効果を得るため0.80%以上とする。好ましくは1.00%以上である。一方、2.20%を超えると、靱性が低下するので、2.20%以下とする。好ましくは2.00%以下である。
Mn: 0.80% or more and 2.20% or less Mn, like Si, is an element effective for deoxidation of weld metal and improvement of strength. To obtain the effect of addition, the content is made 0.80% or more. Preferably it is 1.00% or more. On the other hand, if it exceeds 2.20%, the toughness decreases, so the content is made 2.20% or less. Preferably it is 2.00% or less.
P:0.015%以下
Pは、溶接金属の靱性を阻害する元素である。少ないほど好ましく、0.015%を超えると、溶接金属が著しく脆化するので、0.015%以下とする。好ましくは0.010%以下である。下限は0%を含むが、母材から不可避的に0.002%程度混入する。
P: 0.015% or less P is an element that inhibits the toughness of the weld metal. The smaller the content, the better. If it exceeds 0.015%, the weld metal becomes extremely brittle, so the content is made 0.015% or less. Preferably it is 0.010% or less. The lower limit includes 0%, but it is unavoidably mixed from the base material by about 0.002%.
S:0.010%以下
Sは、Pと同様に、溶接金属の靱性を阻害する元素である。少ないほど好ましく、0.010%を超えると、溶接金属が著しく脆化するので、0.010%以下とする。好ましくは0.005%以下である。下限は0%を含むが、母材から不可避的に0.002%程度混入する。
S: 0.010% or less S, like P, is an element that inhibits the toughness of the weld metal. The smaller the content, the more preferable. If it exceeds 0.010%, the weld metal becomes extremely brittle, so the content is made 0.010% or less. Preferably it is 0.005% or less. The lower limit includes 0%, but it is unavoidably mixed from the base material by about 0.002%.
Cu:0.500%以下
Cuは、溶接金属の焼入れ性を高め、強度と靱性の改善に有効な元素であるので、含有しても特性に支障はないが、0.500%を超えると、靭性を阻害するので、0.500%以下とする。また、過剰に含有すると、溶接中に高温割れが発生する可能性が高くなる。好ましくは0.350%以下である。一方、焼入れ性を高め、強度と靱性を確保する点で、好ましくは0.19%以上である。
Cu: 0.500% or less Cu is an element effective for improving the hardenability of the weld metal and improving the strength and toughness. Therefore, even if contained, there is no problem in the properties, but if it exceeds 0.500%, Since toughness is inhibited, the content is made 0.500% or less. Moreover, when it contains excessively, the possibility that a hot crack will generate | occur | produce during welding will become high. Preferably it is 0.350% or less. On the other hand, it is preferably 0.19% or more from the viewpoint of enhancing hardenability and ensuring strength and toughness.
Nb:0.050%以下
0.050%を超えると、靱性を阻害するので、0.050%以下とする。好ましくは0.035%以下である。下限は特に規定しないが、母材からの希釈や溶接材料の製造上の不純物として0.001%程度は含まれる。
Nb: 0.050% or less If it exceeds 0.050%, the toughness is inhibited, so the content is made 0.050% or less. Preferably it is 0.035% or less. Although the lower limit is not particularly specified, about 0.001% is included as an impurity in the dilution from the base material and the production of the welding material.
V:0.020%以下
0.020%を超えると、靱性を阻害するので、0.020%以下とする。好ましくは0.015%以下である。下限は特に規定しないが、母材からの希釈や溶接材料の製造上の不純物として0.001%程度は含まれる。
V: 0.020% or less If over 0.020%, the toughness is inhibited, so 0.020% or less. Preferably it is 0.015% or less. Although the lower limit is not particularly specified, about 0.001% is included as an impurity in the dilution from the base material and the production of the welding material.
O:0.020%以上、0.035%以下
Oは、粒内変態の核となる酸化物を形成する溶接金属の組織を制御する作用をなす元素である。また、不要のBの固定も行う。
O: 0.020% or more and 0.035% or less O is an element that acts to control the structure of the weld metal that forms an oxide that becomes the nucleus of intragranular transformation. Also, unnecessary B is fixed.
0.020%未満では、強度が500〜850MPa級の溶接金属において、組織をアシキュラーフェライト主体の組織にするために必要な、粒内変態の核となる酸化物の形成が不十分となるので、0.020%以上とする。 If it is less than 0.020%, in the weld metal having a strength of 500 to 850 MPa, the formation of an oxide serving as a nucleus of intragranular transformation necessary for making the structure mainly composed of acicular ferrite becomes insufficient. 0.020% or more.
一方、0.035%を超えると、溶接金属中の酸化物が粗大化するとともに、固溶B量が減少し、上部棚エネルギーが低下して、溶接金属の極低温靱性が低下するので、0.035%以下とする。 On the other hand, if it exceeds 0.035%, the oxide in the weld metal becomes coarse, the amount of solute B decreases, the upper shelf energy decreases, and the cryogenic toughness of the weld metal decreases. 0.035% or less.
N:0.0045%以下
Nは、溶接金属中に不可避的に混入し、Bを窒化物として固定する作用をなす元素である。0.0045%を超えると、B窒化物量が増大し、必要な固溶B量が不足して、溶接金属の極低温靱性が低下するので、0.0045%以下とする。好ましくは0.0040%以下である。
N: 0.0045% or less N is an element that inevitably enters the weld metal and fixes B as a nitride. If it exceeds 0.0045%, the amount of B nitride increases, the necessary amount of dissolved B becomes insufficient, and the cryogenic toughness of the weld metal decreases, so the content is made 0.0045% or less. Preferably it is 0.0040% or less.
Al:0.003%以上、0.018%以下
Alは、酸化物を形成し、溶接金属のO量を制御する作用をなす元素である。0.003%未満では、溶接金属中の酸素の量が過剰となるとともに、生成する酸化物が粗大化して、溶接金属の極低温靱性を阻害するので、0.003%以上とする。なお、Alは、フラックスや母材から不可避的に混入する。
Al: 0.003% to 0.018% Al is an element that forms an oxide and controls the amount of O of the weld metal. If it is less than 0.003%, the amount of oxygen in the weld metal becomes excessive, and the generated oxide is coarsened to inhibit the cryogenic toughness of the weld metal, so the content is made 0.003% or more. Al is inevitably mixed from the flux and the base material.
一方、0.018%を超えると、Bを固定する酸素の量が不足して、固溶Bが増加し、溶接金属の極低温靱性が低下するので、0.018%以下とする。好ましくは0.015%以下である。 On the other hand, if it exceeds 0.018%, the amount of oxygen for fixing B is insufficient, the solid solution B increases, and the cryogenic toughness of the weld metal decreases, so the content is made 0.018% or less. Preferably it is 0.015% or less.
Ti:0.005%以上、0.025%以下
Tiは、粒内変態の核となる酸化物を形成して、溶接金属中の固溶Bを確保するとともに、溶接金属の組織を制御する作用をなす元素である。
Ti: 0.005% or more and 0.025% or less Ti forms an oxide which becomes the nucleus of intragranular transformation, and ensures solid solution B in the weld metal and also controls the structure of the weld metal. Is an element.
0.005%未満では、強度がX65〜X80クラスの鋼管の溶接金属において、組織をアシキュラーフェライト主体の組織にするために必要な、粒内変態の核となる酸化物の形成が不十分となるので、0.005%以上とする。好ましくは0.008%以上である。 If it is less than 0.005%, in the weld metal of a steel pipe having a strength of X65 to X80 class, the formation of an oxide that is a nucleus of intragranular transformation necessary for making the structure mainly composed of acicular ferrite is insufficient. Therefore, it is made 0.005% or more. Preferably it is 0.008% or more.
一方、0.025%を超えると、Bを固定するための酸素量が不足して、固溶Bが増加して、溶接金属のち極低温靱性が低下するので、0.025%以下とする。 On the other hand, if it exceeds 0.025%, the amount of oxygen for fixing B is insufficient, so that the solid solution B increases and the cryogenic toughness of the weld metal decreases, so the content is made 0.025% or less.
B:0.0004%以上、0.0040%以下
Bは、溶接金属の焼入れ性を高めるとともに、所要量の固溶Bを確保して極低温靭性を高める作用をなす元素である。0.0004%未満であると、添加効果が充分に発現しないので、0.0004%以上とする。好ましくは0.0005%以上である。
B: 0.0004% or more and 0.0040% or less B is an element that enhances the hardenability of the weld metal and ensures the required amount of solid solution B to increase the cryogenic toughness. If it is less than 0.0004%, the effect of addition is not sufficiently exhibited, so the content is made 0.0004% or more. Preferably it is 0.0005% or more.
一方、過剰に添加すると、固溶Bが増加するので、0.0040%以下とする。好ましくは0.0035%以下である。 On the other hand, when excessively added, the solid solution B increases, so the content is made 0.0040% or less. Preferably it is 0.0035% or less.
固溶B:0.0001%以上、0.0020%以下
図2(b)に示すように、−60℃吸収エネルギー(J)の変化を固溶B量で整理すると、約20ppm超で100Jを下回る。即ち、−60℃吸収エネルギー≧100Jを基準にすると、溶接金属の低温靭性は、固溶B:0.0020%超で、急激に低下する。これを根拠に、固溶Bは0.0020%以下とする。好ましくは0.0015%以下である。0.0001%が固溶Bの限界量であるので、固溶Bは,0.0001%以上とする。
Solid solution B: 0.0001% or more and 0.0020% or less As shown in FIG. 2 (b), when the change in -60 ° C. absorption energy (J) is arranged by the amount of solid solution B, 100J is obtained at about 20 ppm or more. Below. That is, based on −60 ° C. absorbed energy ≧ 100 J, the low temperature toughness of the weld metal rapidly decreases with solute B: more than 0.0020%. Based on this, the solid solution B is made 0.0020% or less. Preferably it is 0.0015% or less. Since 0.0001% is the limit amount of the solid solution B, the solid solution B is made 0.0001% or more.
次に、上記式(1)〜(5)の限定理由について説明する。 Next, the reasons for limiting the above formulas (1) to (5) will be described.
上記式(1):0.12以上、0.30以下
上記式(1)で定義するPCMが0.12未満であると、500〜850MPaの強度の溶接金属を得るのが難しくなるので0.12以上とする。一方、0.30を超えると、強度が過剰となり靭性が低下する可能性がでてくるため、0.30以下とする。
The formula (1): 0.12 or more, the P CM as defined 0.30 above formula (1) is less than 0.12, because to obtain a weld metal strength 500~850MPa difficult 0 .12 or more. On the other hand, if it exceeds 0.30, the strength becomes excessive and the toughness may be lowered.
上記式(2):O量[O]とB量[B]の関係
前述したように、溶接金属中のBは、一部が、溶接中に、酸素、窒素、その他、Bを固定する元素で固定され、残りが固溶Bとして溶接金属中に存在する。特に、酸素の影響が大きいので、固溶B量を0.0015%以下に維持するためには、酸素で消費されるB量を見込んで、B量を規定する必要がある。そこで、本発明者らは、酸素量[O]とB量[B]の最適関係を調査した。
Expression (2): Relationship between O amount [O] and B amount [B] As described above, B in the weld metal is partially oxygen, nitrogen, and other elements that fix B during welding. The remainder is present in the weld metal as solute B. In particular, since the influence of oxygen is large, in order to maintain the solid solution B amount at 0.0015% or less, it is necessary to define the B amount in anticipation of the B amount consumed by oxygen. Therefore, the present inventors investigated the optimum relationship between the oxygen amount [O] and the B amount [B].
その結果、B量[B]が、(0.10×[O]−0.0015)未満であると、0.0001%以上の固溶B量を確保することが難しく、(0.20×[O]−0.0015)を超えると、固溶B量が増大して溶接金属の極低温靱性が低下することが解った。それ故、B量[B]は、上記式(2)を満たすこととした。 As a result, when the B amount [B] is less than (0.10 × [O] −0.0015), it is difficult to secure a solid solution B amount of 0.0001% or more, and (0.20 × When [O] -0.0015) is exceeded, it was found that the amount of dissolved B increases and the cryogenic toughness of the weld metal decreases. Therefore, the B amount [B] satisfies the above formula (2).
上記式(3):O量[O]とAl量[Al]の関係
酸素は、主にAlにより消費され、残りの酸素が、Bの固定のために消費される。それ故、Alが過剰な場合は、Bを固定するO量が少なくなり、固溶Bが多くなる。また、過剰のAlは、固溶強化元素として、溶接金属の靱性を低下させる。そのため、溶接金属のO量[O]とAl量[Al]の関係を最適化する必要があり、本発明者らは、該関係を調査した。
Expression (3): Relationship between O amount [O] and Al amount [Al] Oxygen is mainly consumed by Al, and the remaining oxygen is consumed for fixing B. Therefore, when Al is excessive, the amount of O fixing B is reduced and the solid solution B is increased. Moreover, excess Al reduces the toughness of a weld metal as a solid solution strengthening element. Therefore, it is necessary to optimize the relationship between the O amount [O] and the Al amount [Al] of the weld metal, and the present inventors investigated this relationship.
その結果、Al量[Al]が、(0.10×[O]+0.0013)未満であると、Al量が少なくて、Bを固定するO量が多くなり、固溶Bが少なくなって、所要の極低温靱性を得るのが難しく、一方、(0.125×[O]+0.0168)を超えると、固溶Al量が増大して、溶接金属の靱性が低下する。それ故、Al量[Al]は、上記式(3)を満たすこととした。 As a result, when the Al amount [Al] is less than (0.10 × [O] +0.0013), the Al amount is small, the O amount fixing B is increased, and the solid solution B is decreased. It is difficult to obtain the required cryogenic toughness. On the other hand, if it exceeds (0.125 × [O] +0.0168), the amount of solute Al increases and the toughness of the weld metal decreases. Therefore, the Al amount [Al] satisfies the above formula (3).
上記式(4):α’と元素O量[O]の関係
引張強度が500〜850MPa級の溶接金属の組織は、アシキュラーフェライト主体で、これらは酸化物を生成核として微細化して強度と靭性を確保している。
The relationship between the above formula (4): α ′ and the amount of element O [O] The structure of the weld metal having a tensile strength of 500 to 850 MPa class is mainly composed of acicular ferrite, and these are refined with oxides as the formation nuclei. Ensure toughness.
上記効果に対するO、N、Al、及び、Tiの効果の指針として上記式(4)で求められるα’があるが、さらに詳細検討した結果、この最適値は、O量により変化し、上記式(5)で表されることが判明した。 As a guideline of the effect of O, N, Al, and Ti on the above effect, there is α ′ obtained by the above formula (4). As a result of further detailed investigation, this optimum value varies depending on the amount of O, and the above formula It was found to be represented by (5).
α’が式(5)で示される下限未満の場合は、O量不足となり組織の微細化に必要な生成核が十分に生成しない。一方、上記式(5)で示される上限を超えると、酸素が過剰となり、靭性が低下する。 When α ′ is less than the lower limit represented by the formula (5), the amount of O is insufficient, and generation nuclei necessary for the refinement of the structure are not sufficiently generated. On the other hand, when it exceeds the upper limit shown by the said Formula (5), oxygen will become excess and toughness will fall.
本発明溶接金属は、溶接金属の強度向上のため、本発明溶接金属の溶接性や極低温靭性を阻害しない範囲で、Ni:2.0%以下、Cr:1.5%以下、Mo:1.0%以下の1種又は2種以上を含有してもよい。 The weld metal of the present invention is Ni: 2.0% or less, Cr: 1.5% or less, Mo: 1 within a range not impairing the weldability and cryogenic toughness of the weld metal of the present invention in order to improve the strength of the weld metal. You may contain 1 type or 2 types or less of 0.0% or less.
Ni:2.0%以下
Niは、溶接金属の焼入れ性を高め、強度向上に寄与する元素である。2.0%を超えると、凝固割れが発生する可能性が高くなるため、2.0%以下とする。好ましくは1.5%以下である。
Ni: 2.0% or less Ni is an element that enhances the hardenability of the weld metal and contributes to improving the strength. If it exceeds 2.0%, the possibility of solidification cracking increases, so the content is made 2.0% or less. Preferably it is 1.5% or less.
Cr:1.5%以下
Crは、溶接金属の焼入れ性を高め、強度向上に寄与する元素である。1.5%を超えると、靱性を阻害するので、1.5%以下とする。好ましくは1.0%以下である。
Cr: 1.5% or less Cr is an element that enhances the hardenability of the weld metal and contributes to strength improvement. If it exceeds 1.5%, the toughness is hindered. Preferably it is 1.0% or less.
Mo:1.0%以下
Moは、溶接金属の焼入れ性を高め、強度向上に寄与する元素である。1.0%を超えると、靱性を阻害するので、1.0%以下とする。好ましくは0.5%以下である。
Mo: 1.0% or less Mo is an element that enhances the hardenability of the weld metal and contributes to improvement in strength. If it exceeds 1.0%, the toughness is inhibited, so the content is made 1.0% or less. Preferably it is 0.5% or less.
本発明溶接金属を形成するために使用するサブマージ溶接用ワイヤ(以下「本発明ワイヤ」ということがある。)は、下記の成分組成を線材とするワイヤが好ましい。 The wire for submerged welding used to form the weld metal of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the wire of the present invention”) is preferably a wire having the following component composition as a wire.
成分組成が、質量%で、C:0.005%以上、0.400%以下、Si:0.005%以上、1.00%以下、Mn:0.20%以上、4.00%以下、P:0.015%以下、S:0.015%以下、Cu:0.250%以下、Al:0.0005%以上、0.050%以下、Ti:0.002%以上、0.500%以下、Nb:0.010%以下、V:0.050%以下、N:0.008%以下、O:0.005%以下、及び、残部:Fe及び不可避的不純物からなるワイヤ。 Component composition is mass%, C: 0.005% or more, 0.400% or less, Si: 0.005% or more, 1.00% or less, Mn: 0.20% or more, 4.00% or less, P: 0.015% or less, S: 0.015% or less, Cu: 0.250% or less, Al: 0.0005 % or more, 0.050% or less, Ti: 0.002% or more, 0.500% Hereinafter, a wire composed of Nb: 0.010% or less, V: 0.050 % or less, N: 0.008% or less, O: 0.005% or less, and the balance: Fe and inevitable impurities.
本発明ワイヤの線材の成分組成の限定理由について説明する。 The reason for limiting the component composition of the wire of the present invention will be described.
C:0.005%以上、0.400%以下
Cは、溶接金属のC量(0.03%以上、0.10%以下)を確保するため、0.005%以上、0.400%以下とする。好ましくは0.008%以上、0.300%以下である。
C: 0.005% or more and 0.400% or less C is 0.005% or more and 0.400% or less in order to secure the C amount (0.03% or more and 0.10% or less) of the weld metal. And Preferably they are 0.008% or more and 0.300% or less.
Si:0.005%以上、1.00%以下
Siは、溶接金属のSi量(0.05%以上、0.50%以下)を確保するため、0.005%以上、1.00%以下とする。好ましくは0.05%以上、0.50%以下である。
Si: 0.005 % or more and 1.00% or less Si is 0.005 % or more and 1.00% or less in order to secure the Si amount (0.05% or more and 0.50% or less) of the weld metal. And Preferably they are 0.05% or more and 0.50% or less.
Mn:0.20%以上、4.00%以下
Mnは、溶接金属のMn量(0.80%以上、2.20%以下)を確保するため、0.20%以上、4.00%以下とする。好ましくは0.50%以上、3.00%以下である。
Mn: 0.20% or more and 4.00% or less Mn is 0.20% or more and 4.00% or less in order to secure the amount of Mn (0.80% or more, 2.20% or less) of the weld metal. And Preferably they are 0.50% or more and 3.00% or less.
P:0.015%以下
Pは、不純物元素であり、少ない方が好ましいので、0.015%以下とする。好ましくは0.010%以下である。下限は0%を含むが、製造過程で素材から不可避的に0.001%程度混入する。
P: 0.015% or less P is an impurity element and is preferably less than 0.015% because it is preferably less. Preferably it is 0.010% or less. The lower limit includes 0%, but about 0.001% is inevitably mixed from the raw material in the manufacturing process.
S:0.015%以下
Sは、不純物元素であり、少ない方が好ましいので、0.015%以下とする。好ましくは0.010%以下である。下限は0%を含むが、製造過程で素材から不可避的に0.001%程度混入する。
S: 0.015% or less S is an impurity element, and since the smaller one is preferable, the content is 0.015% or less. Preferably it is 0.010% or less. The lower limit includes 0%, but about 0.001% is inevitably mixed from the raw material in the manufacturing process.
Cu:0.250%以下
Cuは、溶接金属のCu量(0.50%以下)を確保するため、0.250%以下とする。好ましくは0.200%以下である。ワイヤは、製造時に、種類によっては送給性や通電性を確保するために、線材の表面にCuを鍍金する。この場合は、このCuも溶接中に溶接金属に添加されて、溶接金属中のCuとなる。
Cu: 0.250% or less Cu is made 0.250% or less in order to secure the Cu amount (0.50% or less) of the weld metal. Preferably it is 0.200% or less. Depending on the type of wire, Cu is plated on the surface of the wire material in order to ensure feedability and electrical conductivity. In this case, this Cu is also added to the weld metal during welding to become Cu in the weld metal.
Al:0.0005%以上、0.050%以下
Alは、脱酸元素であり、溶接金属のAl量(0.003%以上、0.018%以下)を確保するため、0.0005%以上、0.050%以下とする。
Al: 0.0005% or more, 0.050% or less Al is a deoxidizing element, and in order to secure the Al amount (0.003% or more, 0.018% or less) of the weld metal, 0.0005% or more. , 0.050% or less.
Ti:0.002%以上、0.500%以下
Tiは、溶接金属の組織制御に必要な元素で、溶接金属のTi量(0.005%以上、0.025%以下)を確保するため、0.002%以上、0.500%以下とする。好ましくは0.010%以上、0.300%以下である。
Ti: 0.002% or more, 0.500% or less Ti is an element necessary for the structure control of the weld metal, and in order to ensure the Ti amount (0.005% or more, 0.025% or less) of the weld metal, 0.002% or more and 0.500% or less. Preferably they are 0.010% or more and 0.300% or less.
Nb:0.010%以下
Nbは、溶接金属のNb量(0.050%以下)を確保するため、0.010%以下とする。好ましくは0.007%以下である。実際は、製造上不可避に0.001%程度は含まれる。
Nb: 0.010% or less Nb is made 0.010% or less in order to secure the Nb amount (0.050% or less) of the weld metal. Preferably it is 0.007% or less. Actually, about 0.001% is unavoidably included in production.
V:0.050%以下
Vは、溶接金属のV量(0.020%以下)を確保するため、0.050%以下とする。好ましくは0.040%以下である。実際は、製造上不可避に0.001%程度は含まれる。
V: 0.050% or less V is made 0.050% or less in order to secure the V amount (0.020% or less) of the weld metal. Preferably it is 0.040% or less. Actually, about 0.001% is unavoidably included in production.
N:0.008%以下
Nは、溶接金属のN量(0.0045%以下)を確保するため、0.008%以下とする。好ましくは0.005%以下である。
N: 0.008% or less N is set to 0.008% or less in order to secure the N amount (0.0045% or less) of the weld metal. Preferably it is 0.005% or less.
O:0.005%以下、
Oは、溶接金属のO量(0.020%以上、0.035%以下)を確保するため、0.005%以下とする。好ましくは0.003%以下である。
O: 0.005% or less,
O is 0.005% or less in order to secure the O content (0.020% or more and 0.035% or less) of the weld metal. Preferably it is 0.003% or less.
本発明ワイヤは、上記元素の他、Ni:6.0%以下、Cr:3.0%以下、Mo:4.0%以下の1種又は2種以上を含有してもよい。 In addition to the above elements, the wire of the present invention may contain one or more of Ni: 6.0% or less, Cr: 3.0% or less, and Mo: 4.0% or less.
本発明溶接金属が、Ni:2.0%以下、Cr:1.5%以下、Mo:1.0%以下の1種又は2種以上を含有する場合、Ni:6.0%以下、Cr:3.0%以下、Mo:4.0%以下の1種又は2種以上を含有する本発明ワイヤを使用する。 When the present weld metal contains one or more of Ni: 2.0% or less, Cr: 1.5% or less, Mo: 1.0% or less, Ni: 6.0% or less, Cr : The wire of the present invention containing one or more of 3.0% or less and Mo: 4.0% or less is used.
本発明ワイヤを用いて、本発明溶接金属を形成する際に用いるフラックス(以下「本発明フラックス」ということがある。)は、下記のフラックスが好ましい。
(i)成分組成が、質量%で、
SiO2:6%以上、23%以下、
CaO:4%以上、20%以下、
CaF2:10%以上、60%以下、
MgO:1%以上、8%以下、
Al2O3:6%以上、45%以下、
B2O3:0.05%以上、0.6%以下
及び不可避的不純物からなり、かつ、
(ii)下記式(6)で定義する塩基度が0.2以上、3.8以下である
ことを特徴とするサブマージアーク溶接用フラックス。
6.5×{BaO}+6.05×{CaO}+4×{MgO}+5.1×{CaF2}+4.8×{MnO}+3.4×{FeO}−0.2×{Al2O3}−6.31×{SiO2}−2.2×{TiO2}−0.3×{ZrO2} ・・・(6)
ここで{AB}はABのモル%
The following flux is preferable as the flux used when forming the weld metal of the present invention using the wire of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the flux of the present invention”).
(I) component composition is mass%,
SiO 2 : 6% or more, 23% or less,
CaO: 4% or more, 20% or less,
CaF 2 : 10% or more, 60% or less,
MgO: 1% or more, 8% or less,
Al 2 O 3 : 6% or more, 45% or less,
B 2 O 3 : 0.05% or more and 0.6% or less and unavoidable impurities, and
(Ii) A flux for submerged arc welding, wherein the basicity defined by the following formula (6) is 0.2 or more and 3.8 or less.
6.5 × {BaO} + 6.05 × {CaO} + 4 × {MgO} + 5.1 × {CaF 2 } + 4.8 × {MnO} + 3.4 × {FeO} −0.2 × {Al 2 O 3 } −6.31 × {SiO 2 } −2.2 × {TiO 2 } −0.3 × {ZrO 2 } (6)
Where {AB} is the mole percent of AB
本発明フラックスの成分組成は、基本的に従来のフラックスの成分組成を踏襲するものであるが、本発明溶接金属へ所要量のBを供給して、所要量の固溶Bを確保するため、B2O3を0.05%以上、0.6%以下含有する。また、溶接金属の酸素量は、一般に、式(6)で定義される塩基度で決まり、溶接金属中の酸素量を0.020%以上、0.035%以下とするために、上記式(6)で定義する塩基度を0.2以上、3.8以下とする。 The component composition of the flux of the present invention basically follows the component composition of the conventional flux, but in order to ensure the required amount of solid solution B by supplying the required amount of B to the weld metal of the present invention, B 2 O 3 is contained 0.05% or more and 0.6% or less. Further, the oxygen content of the weld metal is generally determined by the basicity defined by the formula (6), and in order to make the oxygen content in the weld metal 0.020% or more and 0.035% or less, the above formula ( The basicity defined in 6) is 0.2 or more and 3.8 or less.
本発明フラックスは、質量%で、MnO:1%以上、10%以下、TiO2:1%以上、25%以下、BaO:1%以上、15%以下、K2O:0.2%以上、1.2%以下、Li2O:0.4%以上、4.0%以下、FeO:0.5%以上、3.0%以下、及び、ZrO2:1%以上、15%以下の1又は2種以上を含有してもよい。 The present invention flux, by mass%, MnO: 1% or more, 10% or less, TiO 2: 1% or more, 25% or less, BaO: 1% or more, 15% or less, K 2 O: 0.2% or more, 1.2% or less, Li 2 O: 0.4% or more, 4.0% or less, FeO: 0.5% or more, 3.0% or less, and ZrO 2 : 1% or more, 15% or less Or you may contain 2 or more types.
本発明ワイヤと本発明フラックスを用いて、本発明溶接金属を一層サブマージアーク溶接で形成するラインパイプ用UO鋼管の母材は、X60〜X80級の鋼板であればよく、特に、特定の成分組成の鋼板に限定されない。 The base material of the UO steel pipe for line pipe, which uses the wire of the present invention and the flux of the present invention to form the weld metal of the present invention by submerged arc welding, may be an X60 to X80 grade steel plate, and in particular, a specific component composition. It is not limited to the steel plate.
通常、母材の溶込みは溶接金属の成分組成に影響を及ぼすが、本発明溶接金属の成分組成、及び、上記式(1)〜(5)においては、前述したように、母材による希釈を考慮しているので、上記ラインパイプ用UO鋼管の母材は、X60〜X80級の鋼板であればよく、特に、特定の成分組成の鋼板に限定されない。 Usually, the penetration of the base metal affects the component composition of the weld metal. However, in the component composition of the present weld metal and the above formulas (1) to (5), as described above, dilution with the base metal is performed. Therefore, the base material of the UO steel pipe for line pipes is not particularly limited to a steel sheet having a specific component composition, as long as it is an X60 to X80 grade steel sheet.
なお、母材(鋼板)の好ましい成分組成は、次のとおりである。 In addition, the preferable component composition of a base material (steel plate) is as follows.
C :0.03%以上、0.10%以下、
Si:0.05%以上、0.40%以下、
Mn:0.8%以上、2.5%以下、
P :0.015%以下、
S :0.005%以下、
Nb:0.05%以下
V :0.05%以下
Al:0.001%以上、0.040%以下、
Ti:0.005%以上、0.030%以下、
N :0.006%以下、
O :0.005%以下、及び、
残部:Fe及び不可避的不純物
必要に応じ、Ni:1.0%以下、Cr:1.5%以下、Mo:1.2%以下、Cu:0.8%以下の1種又は2種以上
上記好ましい成分組成の限定理由を説明する。
C: 0.03% or more, 0.10% or less,
Si: 0.05% or more, 0.40% or less,
Mn: 0.8% or more, 2.5% or less,
P: 0.015% or less,
S: 0.005% or less,
Nb : 0 . 05% or less V: 0.05% or less Al: 0.001% or more, 0.040% or less,
Ti: 0.005% or more, 0.030% or less,
N: 0.006% or less,
O: 0.005% or less, and
Remainder: Fe and unavoidable impurities As required, Ni: 1.0% or less, Cr: 1.5% or less, Mo: 1.2% or less, Cu: 0.8% or less The reason for limiting the preferred component composition will be described.
C:0.03%以上、0.10%以下
Cは、母材(鋼板)の強度確保に有効な元素である。そのため、0.03%未満では、添加効果が充分に発現せず、0.10%を超えると、シーム溶接部の硬度が上昇して、低温割れが発生し易くなる。
C: 0.03% to 0.10% C is an element effective for securing the strength of the base material (steel plate). Therefore, if it is less than 0.03%, the effect of addition is not sufficiently exhibited, and if it exceeds 0.10%, the hardness of the seam welded portion is increased and cold cracking is likely to occur.
Si:0.05%以上、0.40%以下
Siは、固溶強化で、母材及びHAZの強度上昇に有効な元素である。0.05%未満では、添加効果が充分に発現せず、0.40%を超えると、靱性が著しく低下する。
Si: 0.05% or more and 0.40% or less Si is an element effective for increasing the strength of the base metal and HAZ by solid solution strengthening. If it is less than 0.05%, the effect of addition is not sufficiently exhibited, and if it exceeds 0.40%, the toughness is remarkably lowered.
Mn:0.8%以上、2.5%以下
Mnは、焼入れ性を高めて、母材及びHAZの強度向上に寄与する元素である。0.8%未満では、添加効果が充分に発現せず、2.5%を超えると、強度が上昇しすぎて靱性が低下する。
Mn: 0.8% or more and 2.5% or less Mn is an element that enhances the hardenability and contributes to the strength improvement of the base material and the HAZ. If the content is less than 0.8%, the effect of addition is not sufficiently exhibited.
P:0.015%以下
Pは、不純物元素であり、少ないほど好ましいので、0.015%以下とする。下限は0%を含むが、0.0001%未満への低減は、製造コストの上昇を招くので、実用鋼では、0.0001%が下限となる。
P: 0.015% or less P is an impurity element and is preferably as low as possible, so is 0.015% or less. The lower limit includes 0%, but a reduction to less than 0.0001% leads to an increase in manufacturing cost. Therefore, in practical steel, 0.0001% is the lower limit.
S:0.005%以下
Sは、不純物元素であり、少ないほど好ましいので、0.005%以下とする。下限は0%を含むが、0.0001%未満への低減は、製造コストの上昇を招くので、実用鋼では、0.0001%が下限となる。
S: 0.005% or less S is an impurity element, and the smaller the better, the more the content is 0.005% or less. The lower limit includes 0%, but a reduction to less than 0.0001% leads to an increase in manufacturing cost. Therefore, in practical steel, 0.0001% is the lower limit.
Nb:0.05%以下
Nbは、炭化物を形成して、母材のHAZの焼戻し軟化抵抗の向上に寄与する元素であるため、母材に添加されることがあるが、0.05%を超えると、溶接金属中のNb量が過剰となる。
Nb: 0.05% or less Nb is an element that forms carbides and contributes to the improvement of the temper softening resistance of the HAZ of the base material, and may be added to the base material. If it exceeds, the amount of Nb in the weld metal becomes excessive.
V:0.05%以下
Vは、炭化物を形成して、HAZの焼戻し軟化抵抗の向上に寄与する元素で、この効果を得るために添加することがあるが、0.05%を超えると溶接金属中のV量が過剰となる。
V: 0.05% or less V is an element that forms carbides and contributes to the improvement of temper softening resistance of HAZ, and may be added to obtain this effect. The amount of V in the metal becomes excessive.
Al:0.001%以上、0.040%以下
Alは、脱酸に有効な元素である。0.001%未満では、添加効果が発現せず、0.040%を超えると、酸化物の量が増えて鋼の清浄度が低下し、靱性が低下する。
Al: 0.001% to 0.040% Al is an element effective for deoxidation. If it is less than 0.001%, the effect of addition does not appear, and if it exceeds 0.040%, the amount of oxide increases, the cleanliness of the steel decreases, and the toughness decreases.
Ti:0.005%以上、0.030%以下
Tiは、窒化物を形成し、鋼中の固溶N量を低減する他、窒化物のピンニング効果でオーステナイト粒の粗大化を抑制し、母材及びHAZの靱性向上に寄与する元素である。0.005%未満では、添加効果が発現せず、0.030%を超えると、靱性が劣化する。
Ti: 0.005% or more and 0.030% or less Ti forms nitrides and reduces the amount of solute N in the steel, and also suppresses austenite grain coarsening due to the pinning effect of nitrides. It is an element that contributes to improving the toughness of materials and HAZ. If it is less than 0.005%, the effect of addition does not appear, and if it exceeds 0.030%, the toughness deteriorates.
N:0.006%以下
Nは、TiNを形成して、オーステナイトの粗大化を抑制する元素であるため、母材に添加される場合があるが、0.006%を超えると、溶接金属中のN量が増大し溶接部金属の靭性が低下する。
N: 0.006% or less N is an element that forms TiN and suppresses the coarsening of austenite. Therefore, N may be added to the base material. N content of the steel increases and the toughness of the weld metal decreases.
O:0.005%以下、
0.005%を超えると、酸化物が粗大化して、靱性が低下するので、Oは、0.005%以下とする。
O: 0.005% or less,
If it exceeds 0.005%, the oxide becomes coarse and the toughness decreases, so O is made 0.005% or less.
Ni:1.0%以下、Cr:1.5%以下、Mo:1.2%以下、Cu:0.8%以下の1種又は2種以上
Ni:1.0%以下
Niは、焼入れ性向上元素であるが、高価な元素であるため、1.0%を超えると、製造コストが上昇する。
Ni: 1.0% or less, Cr: 1.5% or less, Mo: 1.2% or less, Cu: 0.8% or less 1 type or 2 types or more Ni: 1.0% or less Ni is hardenability Although it is an improving element, since it is an expensive element, if it exceeds 1.0%, the manufacturing cost increases.
Cr:1.5%以下、Mo:1.2%以下、Cu:0.8%以下
Cr、Mo、Cuは、いずれも、焼入れ性向上元素であり、母材及びHAZの強度向上に寄与するが、Crが1.5%を超え、Moが1.2%を超え、又は、Cuが0.8%を超えると、添加効果が飽和する。
Cr: 1.5% or less, Mo: 1.2% or less, Cu: 0.8% or less All of Cr, Mo, and Cu are hardenability improving elements and contribute to improving the strength of the base material and HAZ. However, if Cr exceeds 1.5%, Mo exceeds 1.2%, or Cu exceeds 0.8%, the effect of addition is saturated.
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。 Next, examples of the present invention will be described. The conditions in the examples are one example of conditions used for confirming the feasibility and effects of the present invention, and the present invention is based on this one example of conditions. It is not limited. The present invention can adopt various conditions as long as the object of the present invention is achieved without departing from the gist of the present invention.
(実施例)
表1に示す成分組成のX60、X70、及び、X80級の鋼板A、B、C、及び、Dを母材とし、サブマージアーク溶接で、ラインパイプ用UO鋼管のシーム溶接部を模擬した溶接部を作成した。
(Example)
Welded parts simulating seam welded parts of UO steel pipes for line pipes by submerged arc welding using X60, X70 and X80 grade steel sheets A, B, C, and D as the base materials shown in Table 1 It was created.
溶接は、鋼板の裏面から、鋼管の内面溶接を模擬した先行溶接を行い、次に、鋼板の表面に外面溶接を模擬した後続溶接を行った。評価は、後続溶接部に対して行った。 Welding was performed from the back surface of the steel plate by pre-welding simulating the inner surface welding of the steel pipe, and then the subsequent welding simulating the outer surface welding on the surface of the steel plate. Evaluation was performed with respect to the subsequent welding part.
通常は、仮止めのための溶接を先行溶接に先立ち行うが、この仮止め溶接は、後の先行溶接、又は、その後の後続溶接により消失するので、本発明の効果に影響を与えない。そのため、実施例では、仮付け溶接は行わなかった。 Usually, welding for temporary fixing is performed prior to preceding welding, but this temporary fixing welding disappears by subsequent preceding welding or subsequent subsequent welding, and thus does not affect the effect of the present invention. Therefore, tack welding was not performed in the examples.
表2に、用いた溶接ワイヤの成分組成を示し、表3に、用いた溶接フラックスの成分組成を示す。図3に、用いた開先の形状を示す。表4に、鋼板の板厚毎の開先寸法を示す。また、表5に、鋼板の板厚に応じた溶接条件を示す。 Table 2 shows the component composition of the welding wire used, and Table 3 shows the component composition of the welding flux used. FIG. 3 shows the shape of the groove used. Table 4 shows the groove dimensions for each thickness of the steel sheet. Table 5 shows welding conditions according to the plate thickness of the steel plate.
溶接金属の特性は、JIS Z3111に準拠して、溶接金属の引張試験及び衝撃試験を実施して評価した。図4に、試験片の採取位置を示す。図4(a)に、溶接金属の衝撃試験片の採取位置を示す。衝撃試験片1は、ノッチの方向が溶接線方向になるように採取した。図4(b)及び(c)に、溶接金属の引張試験片の採取位置を示す。引張試験片2は、溶接線方向に沿って、JIS A2号引張試験片を採取した。 The characteristics of the weld metal were evaluated by conducting a tensile test and an impact test of the weld metal in accordance with JIS Z3111. FIG. 4 shows the sampling position of the test piece. FIG. 4A shows the sampling position of the weld metal impact test piece. The impact test piece 1 was collected so that the direction of the notch was the weld line direction. 4 (b) and 4 (c) show the sampling positions of the weld metal tensile test pieces. As the tensile test piece 2, a JIS A2 tensile test piece was sampled along the weld line direction.
表6に、表2に成分組成を示す溶接ワイヤと、表3に成分組成を示す溶接フラックスを用いて形成した後続溶接の溶接金属の成分組成を示し、表7(表6の続き)に、該溶接金属の特性値を示す。表8に、形成した後続溶接金属の特性を評価した結果を示す。 Table 6 shows the component composition of the weld metal of the subsequent welding formed using the welding wire having the component composition in Table 2, and the welding flux having the component composition in Table 3, and Table 7 (continuation of Table 6) The characteristic value of this weld metal is shown. Table 8 shows the results of evaluating the characteristics of the formed subsequent weld metal.
発明例においては、溶接金属の成分組成、及び、固溶B量は、本発明の範囲を満足しており、その結果、−60℃吸収エネルギーが平均値及び最小値ともに100Jを超えていて、極低温靱性に優れていることが解る。 In the inventive examples, the component composition of the weld metal and the amount of solute B satisfy the scope of the present invention. As a result, the -60 ° C. absorbed energy exceeds 100 J for both the average value and the minimum value. It can be seen that the cryogenic toughness is excellent.
一方、比較例1及び2では、Ti又はMnが過剰のため靱性が低い。比較例3及び4では、固溶Bが不足しているため、焼入れ不足で、溶接金属の靱性が低い。比較例3では、溶接中にアークが乱れたため、溶接金属のNが過剰となり、さらに、靱性が低くなっている。 On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the toughness is low due to excessive Ti or Mn. In Comparative Examples 3 and 4, since the solid solution B is insufficient, quenching is insufficient and the toughness of the weld metal is low. In Comparative Example 3, since the arc is disturbed during welding, N of the weld metal becomes excessive and the toughness is low.
比較例5では、酸素が過剰で、かつ、固溶Bが少ないため、溶接金属の靱性が低い。比較例6及び7では、Ti又はSiが過剰のため、靱性が低い。また、Niが過剰なため、高温割れも発生している。比較例7では、さらに、P及びSが過剰のため、溶接時に高温割れが発生している。比較例8では、Bが過剰のため固溶Bも過剰となり、組織が粗大化し靱性が低い。 In Comparative Example 5, since the oxygen is excessive and the solid solution B is small, the toughness of the weld metal is low. In Comparative Examples 6 and 7, the toughness is low because Ti or Si is excessive. Moreover, since Ni is excessive, hot cracking also occurs. In Comparative Example 7, since P and S are excessive, hot cracking occurs during welding. In Comparative Example 8, since B is excessive, solid solution B is also excessive, the structure becomes coarse and toughness is low.
比較例9及び10では、酸素が過剰となり、その結果、靱性が低い。これは、塩基度の低いフラックスp及びqを使用しているためである。比較例11では、CuとMnが過剰であり、溶接中に高温割れが発生している。また、固溶Bも不足しているため、靱性も低い。比較例12では、靱性は比較的良好であるが、Cが過剰のため、溶接中に高温割れが発生している。 In Comparative Examples 9 and 10, oxygen becomes excessive, resulting in low toughness. This is because fluxes p and q having low basicity are used. In Comparative Example 11, Cu and Mn are excessive, and hot cracks are generated during welding. Moreover, since the solid solution B is also insufficient, the toughness is low. In Comparative Example 12, the toughness is relatively good, but because of excessive C, hot cracking occurs during welding.
比較例13では、酸素が過剰のため固溶Bが不足し、さらに、Tiが過剰のため、靱性が低い。逆に、比較例14及び15では、O量不足のため、組織微細化に必要な酸化物が形成されず、靱性が低い。比較例16では、Vが過剰のため、靱性が低い。さらに、C量不足のために、高温割れが発生している。 In Comparative Example 13, since the oxygen is excessive, the solid solution B is insufficient, and further, the toughness is low because Ti is excessive. On the contrary, in Comparative Examples 14 and 15, due to the insufficient amount of O, an oxide necessary for refining the structure is not formed and the toughness is low. In Comparative Example 16, the toughness is low because V is excessive. Furthermore, hot cracking has occurred due to insufficient C content.
比較例17でも、Vが過剰のため、靱性が低い。さらに、比較例18では、Cが過剰のため、強度が過剰で靱性が低く、また、高温割れも発生している。比較例19では、V及びTiが過剰で、かつ、PCMが高く、強度が過剰となり靱性が低い。 Also in Comparative Example 17, toughness is low because V is excessive. Furthermore, in Comparative Example 18, because C is excessive, the strength is excessive and the toughness is low, and hot cracking also occurs. In Comparative Example 19, V and Ti is excessive, and high P CM, is low toughness becomes excessive strength.
前述したように、本発明によれば、X60〜X80級の鋼板をサブマージアーク溶接で溶接して製造したラインパイプ用UO鋼管のシーム溶接部の溶接金属として、−60℃の極低温域まで靱性が安定な溶接金属を提供することができる。また、本発明によれば、−60℃の極低温域まで靱性が安定な溶接金属を形成するサブマージアーク溶接用ワイヤ及びフラックスを提供することができる。 As described above, according to the present invention, as a weld metal of a seam welded portion of a UO steel pipe for a line pipe manufactured by submerged arc welding of X60 to X80 grade steel plates, it is tough to -60 ° C. Can provide a stable weld metal. Moreover, according to this invention, the wire for submerged arc welding and the flux which form the weld metal whose toughness is stable to the very low temperature range of -60 degreeC can be provided.
上記溶接金属を備えるラインパイプ用UO鋼管は、極寒冷地で高い信頼性のもとで使用できるので、本発明は、ラインパイプ製造産業及びラインパイプ建設産業において利用可能性が高いものである。 Since the UO steel pipe for line pipes provided with the above weld metal can be used with high reliability in extremely cold regions, the present invention has high applicability in the line pipe manufacturing industry and the line pipe construction industry.
1 衝撃試験片
2 引張試験片
1 Impact test piece 2 Tensile test piece
Claims (6)
(i)成分組成が、質量%で、
C :0.03%以上、0.10%以下、
Si:0.05%以上、0.50%以下、
Mn:0.80%以上、2.20%以下、
P :0.015%以下、
S :0.010%以下、
Cu:0.19%以上、0.500%以下、
Nb:0.050%以下、
V :0.020%以下、
O :0.020%以上、0.035%以下、
N :0.0045%以下、
Al:0.003%以上、0.018%以下、
Ti:0.005%以上、0.025%以下、
B :0.0004%以上、0.0040%以下、
固溶B:0.0001%以上、0.0020%以下、及び、残部:Fe及び不可避的不純物
からなり、
(ii-1)下記式(1)で定義するPCMが0.12以上、0.30以下であり、
PCM=[C]+[Si]/30+([Mn]+[Cu]+[Cr])/20
+[Ni]/60+[Mo]/15+[V]/10+5[B] ・・・(1)
[A]は、元素Aの量(質量%)
(ii-2)O量[O]とB量[B]が下記式(2)を満たし、
0.10×[O]−0.0015≦[B]≦0.20×[O]−0.0015
・・・(2)
(ii-3)O量[O]とAl量[Al]が下記式(3)を満たし、
0.10×[O]+0.0013≦[Al]≦0.125×[O]+0.0168
・・・(3)
(ii-4)O量[O]、N量[N]、Al量[Al]、及び、Ti量[Ti]に基づき、下記式(4)で算出するα’と、O量[O]が下記式(5)を満たす
α’=(1.5×([O]−0.89×[Al])+3.4×[N])−[Ti])
×1000 ・・・(4)
592.0×[O]−15.1≦α’≦642.0×[O]+12.0・・・(5)
ことを特徴とする極低温靱性に優れたサブマージアーク溶接金属。 A weld metal having a tensile strength of a seam weld of a UO steel pipe manufactured by submerged arc welding of X60 to X80 grade steel plates,
(I) component composition is mass%,
C: 0.03% or more, 0.10% or less,
Si: 0.05% or more, 0.50% or less,
Mn: 0.80% or more, 2.20% or less,
P: 0.015% or less,
S: 0.010% or less,
Cu: 0.19% or more, 0.500% or less,
Nb: 0.050% or less,
V: 0.020% or less,
O: 0.020% or more, 0.035% or less,
N: 0.0045% or less,
Al: 0.003% or more, 0.018% or less,
Ti: 0.005% or more, 0.025% or less,
B: 0.0004% or more, 0.0040% or less,
Solid solution B: 0.0001% or more, 0.0020% or less, and the balance: Fe and inevitable impurities,
(Ii-1) the following formula (1) P CM defined in 0.12 or more and 0.30 or less,
P CM = [C] + [Si] / 30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr]) / 20
+ [Ni] / 60 + [Mo] / 15 + [V] / 10 + 5 [B] (1)
[A] is the amount of element A (mass%)
(Ii-2) O amount [O] and B amount [B] satisfy the following formula (2),
0.10 × [O] −0.0015 ≦ [B] ≦ 0.20 × [O] −0.0015
... (2)
(Ii-3) O amount [O] and Al amount [Al] satisfy the following formula (3),
0.10 × [O] + 0.0013 ≦ [Al] ≦ 0.125 × [O] +0.0168
... (3)
(Ii-4) α ′ calculated by the following formula (4) based on the O amount [O], the N amount [N], the Al amount [Al], and the Ti amount [Ti], and the O amount [O] Satisfies the following formula (5) α ′ = (1.5 × ([O] −0.89 × [Al]) + 3.4 × [N]) − [Ti])
× 1000 (4)
592.0 × [O] −15.1 ≦ α ′ ≦ 642.0 × [O] +12.0 (5)
Submerged arc weld metal with excellent cryogenic toughness.
成分組成が、質量%で、
C :0.005%以上、0.400%以下、
Si:0.005%以上、1.00%以下、
Mn:0.20%以上、4.00%以下、
P :0.015%以下、
S :0.015%以下、
Cu:0.250%以下、
Al:0.0005%以上、0.050%以下、
Ti:0.002%以上、0.500%以下、
Nb:0.010%以下、
V :0.050%以下、
N :0.008%以下、
O :0.005%以下、及び、
残部:Fe及び不可避的不純物
からなることを特徴とするサブマージアーク溶接用ワイヤ。 A welding wire for forming a submerged arc weld metal excellent in cryogenic toughness according to claim 1 or 2,
Ingredient composition is mass%,
C: 0.005% or more, 0.400% or less,
Si: 0.005% or more, 1.00% or less,
Mn: 0.20% or more and 4.00% or less,
P: 0.015% or less,
S: 0.015% or less,
Cu: 0.250% or less,
Al: 0.0005% or more, 0.050% or less,
Ti: 0.002% or more, 0.500% or less,
Nb: 0.010% or less,
V: 0.050% or less,
N: 0.008% or less,
O: 0.005% or less, and
Remainder: A wire for submerged arc welding comprising Fe and inevitable impurities.
(i)成分組成が、質量%で、
SiO2:6%以上、23%以下、
CaO:4%以上、20%以下、
CaF2:10%以上、60%以下、
MgO:1%以上、8%以下、
Al2O3:6%以上、45%以下、
B2O3:0.05%以上、0.6%以下
及び不可避の不純物からなり、かつ、
(ii)下記式(6)で定義する塩基度が0.2以上、3.8以下であることを特徴とするサブマージアーク溶接用フラックス。
6.5×{BaO}+6.05×{CaO}+4×{MgO}+5.1×{CaF2}+4.8×{MnO}+3.4×{FeO}−0.2×{Al2O3}−6.31×{SiO2}−2.2×{TiO2}−0.3×{ZrO2} ・・・(6)
ここで{AB}はABのモル% Using the wire for submerged arc welding according to claim 3 or 4, a flux used when forming a submerged arc weld metal having excellent cryogenic toughness according to claim 1 or 2,
(I) component composition is mass%,
SiO 2 : 6% or more, 23% or less,
CaO: 4% or more, 20% or less,
CaF 2 : 10% or more, 60% or less,
MgO: 1% or more, 8% or less,
Al 2 O 3 : 6% or more, 45% or less,
B 2 O 3: 0.05% or more, 0.6% or less and unavoidable impurities, and,
(Ii) A flux for submerged arc welding, wherein the basicity defined by the following formula (6) is 0.2 or more and 3.8 or less.
6.5 × {BaO} + 6.05 × {CaO} + 4 × {MgO} + 5.1 × {CaF 2 } + 4.8 × {MnO} + 3.4 × {FeO} −0.2 × {Al 2 O 3 } −6.31 × {SiO 2 } −2.2 × {TiO 2 } −0.3 × {ZrO 2 } (6)
Where {AB} is the mole percent of AB
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