JP6460297B1 - 鋼管及び鋼板 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態に係る鋼管は、その母材部の素材として用いる板厚15mm以下の鋼板において、Ceqを低く抑えた上で、厚板工程における圧延及び冷却条件を制御することによって、所定の強度、DWTT特性、耐SSC性及び耐HIC特性を得ている。これは、合金元素を多量に添加して、Asroll(圧延まま)や焼準(ノルマライジング)によって鋼管を製造する技術とはその思想が大きく異なる。
Ceq=[C]+[Mn]/6+([Ni]+[Cu])/15+([Cr]+[Mo]+[V])/15・・・(I)
式(I)中の[C]、[Mn]、[Ni]、[Cu]、[Cr]、[Mo]、[V]は、前記鋼板中のC、Mn、Ni、Cu、Cr、Mo、Vの質量%での含有量である。
(2)上記(1)に係る鋼管では、前記化学組成が、質量%で、Ni:0.05〜0.50%、Mo:0.05〜0.50%、Cr:0.05〜0.50%、Cu:0.05〜0.50%、V:0.010〜0.100%、Mg:0.0001〜0.0100%、REM:0.0001〜0.0100%、からなる群から選択される1種又は2種以上を含んでもよい。
(3)上記(1)または(2)に記載の鋼管では、前記内部金属組織の残部が、フェライトからなってもよい。
(4)本発明の別の態様に係る鋼板は、上記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の鋼管の前記母材部に用いる。
前記母材部の表面から深さ方向に1.0mm超から板厚中心までの範囲の金属組織である内部金属組織が、グラニュラーベイナイト及びベイナイトの一方又は両方を合計面積率で85%以上含み、かつ、MAを面積率で1.0%以下含み、残部として、フェライトを含む場合があり、
前記内部金属組織において、最大硬度が248Hv以下、かつ平均硬度が170〜220Hvであり、
前記母材部が、前記表面から板厚方向に板厚の1/4の位置の板面に平行な面において{100}<110>の集積度が1.5以上である集合組織を有し、
前記母材部の前記表面から前記深さ方向に1.0mmまでの範囲の金属組織である表層部金属組織が、グラニュラーベイナイト及び焼戻しベイナイトの一方または両方を合計面積率で、95%以上含み、
前記表層部金属組織の最大硬度が、250Hv以下であり、
前記鋼板の板厚が15mm以下である。
Cは、鋼の強度を向上させる元素である。C含有量が0.030%未満であると、強度向上効果が十分に得られない。そのため、C含有量は0.030%以上とする。好ましくは0.040%以上である。
一方、C含有量が0.070%を超えると、強度が上昇しすぎて、耐HIC性が低下する。そのため、C含有量は0.070%以下とする。溶接性、靱性等の低下を抑制する点で、C含有量は0.060%以下が好ましい。
Siは、製鋼時、脱酸剤として機能する元素である。Si含有量が0.05%未満であると、この効果が十分に得られない。そのため、Si含有量は0.05%以上とする。
一方、Si含有量が0.50%を超えると、溶接熱影響部(HAZ)の靱性が低下する。そのため、Si含有量は0.50%以下とする。好ましくは0.35%以下である。
Mnは、鋼の強度及び靱性の向上に寄与する元素である。Mn含有量が1.05%未満であると、強度及び靱性の向上効果が十分に得られない。そのため、Mn含有量は1.05%以上とする。好ましくは1.15%以上である。
一方、Mnは、MnSを形成して、耐HIC性を低下させる元素でもある。Mn含有量が1.65%を超えると、耐HIC性が低下するので、Mn含有量は1.65%以下とする。好ましくは1.50%以下である。
Alは、脱酸剤として機能する元素である。Al含有量が0.010%未満であると、この効果が十分に得られない。そのため、Al含有量は0.010%以上とする。好ましくは0.020%以上である。
一方、Al含有量が0.070%を超えると、Al酸化物が集積してクラスターが生成し、耐HIC性が低下する。そのため、Al含有量は0.070%以下とする。好ましくは0.040%以下、より好ましくは0.030%以下である。
Tiは、窒化物を形成し、結晶粒の微細化に寄与する元素である。Ti含有量が0.005%未満であると、上記効果が十分に得られない。そのため、Ti含有量は0.005%以上とする。好ましくは0.008%以上である。
一方、Ti含有量が0.020%を超えると、粗大な窒化物が生成し、耐HIC性が低下する。そのため、Ti含有量は0.020%以下とする。好ましくは0.015%以下である。
Nbは、未再結晶温度域を拡大して結晶粒を微細にするとともに、炭化物や窒化物を形成して、鋼の強度の向上に寄与する元素である。Nb含有量が0.005%未満であると、上記効果が十分に得られない。そのため、Nb含有量は0.005%以上とする。好ましくは0.010%以上である。
一方、Nb含有量が0.045%を超えると、粗大な炭化物や窒化物が生成し、耐HIC性が低下する。また、伸びや靭性も低下する。そのため、Nb含有量は0.045%以下とする。好ましくは0.035%以下である。
Caは、CaSを生成し、圧延方向に伸長するMnSの生成を抑制することによって、耐HIC性の向上に寄与する元素である。Ca含有量が0.0010%未満では、上記効果が十分に得られない。そのため、Ca含有量は0.0010%以上とする。好ましくは0.0020%以上である。
一方、Ca含有量が0.0050%を超えると、Ca酸化物が集積し、耐HIC性が低下する。そのため、Ca含有量は0.0050%以下とする。好ましく0.0040%以下である。
Nは、加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制する窒化物を形成することによって、組織の微細化に寄与する元素である。N含有量が0.0010%未満であると、組織微細化効果が十分に得られない。そのため、N含有量は0.0010%以上とする。好ましくは0.0020%以上である。
一方、N含有量が0.0050%を超えると、粗大な窒化物が生成し、耐HIC性が低下する。そのため、N含有量は0.0050%以下とする。好ましくは0.0040%以下である。
Niは、鋼の靱性、強度、及び、耐食性の向上に寄与する元素である。Ni含有量が0.05%未満では、上記効果が十分に得られない。そのため、これらの効果を得る場合、Ni含有量は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、Ni含有量が0.50%を超えると、母材部の硬度が248Hvを超え、耐HIC性が劣化する。そのため、含有させる場合でも、Ni含有量は0.50%以下とする。好ましくは0.35%以下である。
Moは、鋼の焼入れ性の向上に寄与する元素である。Mo含有量が0.05%未満では、上記効果が十分に得られない。そのため、上記効果を得る場合、Mo含有量は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、Mo含有量が0.50%を超えると、母材部の硬度が248Hvを超え、耐HIC性が劣化する。そのため、含有させる場合でも、Mo含有量は0.50%以下とする。好ましくは0.35%以下である。
Crは、鋼の強度の向上に寄与する元素である。Cr含有量が0.05%未満では、上記効果が十分に得られない。そのため上記効果を得る場合、Cr含有量は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、Cr含有量が0.50%を超えると、強度が上昇しすぎて、靱性が低下する。そのため、含有させる場合でも、Cr含有量は0.50%以下とする。好ましくは0.35%以下である。
Cuは、鋼の強度の上昇と、耐食性の向上とに寄与する元素である。Cu含有量が0.05%未満では、上記効果が十分に得られない。そのため、上記効果を得る場合、Cu含有量は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含有量が0.50%を超えると、母材部の最大硬度が248Hvを超え、耐HIC性が劣化する。そのため、含有させる場合でもCu含有量は0.50%以下とする。好ましくは0.35%以下である。
Vは、炭化物、窒化物を形成し、鋼の強度の向上に寄与する元素である。V含有量が0.010%未満では、上記効果が十分に得られない。そのため、上記効果を得る場合、V含有量は0.010%以上とすることが好ましい。より好ましくは0.030%以上である。
一方、V含有量が0.100%を超えると、鋼の靱性が低下する。そのため、V含有量は0.100%以下とする。好ましくは0.080%以下である。
Mgは、結晶粒の粗大化を抑制することによって靭性の向上に寄与する微細な酸化物を形成する元素である。Mg含有量が0.0001%未満では、上記効果が十分に得られない。そのため、上記効果を得る場合、Mg含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。より好ましくは0.0010%以上である。
一方、Mg含有量が0.0100%を超えると、酸化物が凝集、粗大化して、耐HIC性や靱性が低下する。そのため、含有させる場合でも、Mg含有量は0.0100%以下とする。好ましくは0.0050%以下である。
REMは、硫化物系介在物の形態を制御して、靭性の向上に寄与する元素である。REM含有量が0.0001%未満では、上記効果が十分に得られない。そのため、上記効果を得る場合、REM含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。より好ましくは0.0010%以上である。
一方、REM含有量が0.0100%を超えると、酸化物が生成して、鋼の清浄度が低下し、その結果、靱性が低下する。そのため、含有させる場合でも、REM含有量は0.0100%以下とする。好ましくは0.0060%以下である。本実施形態において、REMとは、希土類元素を意味し、Sc、Yおよびランタノイドの17元素の総称であり、REM含有量は、これらの17元素の合計含有量を示す。
不純物のうち、P、S、O、Sb、Sn、Co、As、Pb、Bi、Hについては、後述する範囲に制御することが好ましい。
Pは、不純物元素である。P含有量が0.015%を超えると、耐HIC性が著しく低下する。そのため、P含有量は0.015%以下とする。好ましくは0.010%以下である。含有量は少ないほど好ましいので、下限は0%を含む。しかしながら、P含有量を0.003%未満に低減すると、製造コストが大幅に上昇する。そのため、0.003%がP含有量の実質的な下限である。
Sは、熱間圧延時に圧延方向に延伸するMnSを生成して、耐HIC性を低下させる元素である。S含有量が0.0015%を超えると、耐HIC性が著しく低下する。そのため、S含有量は0.0015%以下とする。好ましくは0.0010%以下である。S含有量は少ないほど好ましいので、下限は0%を含む。しかしながら、S含有量を0.0001%未満に低減すると、製造コストが大幅に上昇する。そのため、0.0001%がS含有量の実質的な下限である。
Oは、脱酸後、鋼中に不可避的に残留する元素である。O含有量が0.0040%を超えると、酸化物が生成して、耐HIC性が低下する。そのため、O含有量は0.0040%以下とする。好ましくは0.0030%以下である。O含有量は少ないほど好ましいので下限は0%を含む。しかしながら、O含有量を0.0010%未満に低減すると、製造コストが大幅に上昇するので、実用鋼板上、0.0010%がO含有量の実質的な下限である。
Ceq(炭素当量)は、鋼板の焼入れ性を表示する指標である。本実施形態に係る鋼管において所要の強度を確保するため、下記式(1)で定義するCeqを0.250〜0.350とする。
Ceq=[C]+[Mn]/6+([Ni]+[Cu])/15+([Cr]+[Mo]+[V])/5・・・(1)
ここで、式(1)中の[C]、[Mn]、[Ni]、[Cu]、[Cr]、[Mo]、[V]は、前記鋼板中のC、Mn、Ni、Cu、Cr、Mo、Vの質量%での含有量である。
優れた機械特性と耐HIC性とを確保するため、鋼板表面から深さ方向に1.0mm超から板厚中心までの範囲の金属組織(以下、単に「内部金属組織」ということがある。)を、合計面積率で85%以上のグラニュラーベイナイト及びベイナイトの一方又は両方を含む金属組織とする。
表層部金属組織が、面積率で合計95%以上のグラニュラーベイナイト及び焼戻しベイナイトを含むと、耐SSC性が向上するので、好ましい。
また、表層部の組織は、鋼板の表面から0.1mm、0.2mm及び0.5mmの位置を測定し、それぞれの位置での面積率を平均することによって得られる。
焼戻しベイナイトは、ラス形状をしていて、ラス内、ラス境界に炭化物が分散している組織である。
グラニュラーベイナイトは、アシキュラーフェライトとベイナイトとの中間の変態温度で生成し、中間の組織的特徴を有する。具体的には、部分的に旧オーステナイト粒界が見え、粒内に粗いラス組織が存在し、ラス内、ラス間に細かい炭化物およびオーステナイト・マルテンサイト混成物が散在してする部分と、旧オーステナイト粒界が不明瞭で針状または不定形のフェライトの部分が混在する組織である。
フェライトは、粒内の内部微視組織がほとんどなく、粒内が平滑な組織である。光学顕微鏡で観察した場合には、白く見える組織である。
MAは、レペラーエッチにより着色されるので、判別可能である。
図3Aに本実施形態に係る鋼管の母材部である鋼板のt/4の位置における走査型電子顕微鏡で撮像した金属組織の一例を示し、図3Bに本実施形態に係る鋼管の母材部である鋼板の表面0.5mmにおける走査型電子顕微鏡で撮像した金属組織の一例を示す。
最大硬度:248Hv以下
平均硬度:170〜220Hv
本実施形態に係る鋼管では、優れた強度、耐SSC性及び耐HIC性を確保するため、母材部の内部金属組織において、最大硬度を248Hv以下、平均硬度を170〜220Hvとする。
また、平均硬度が170Hv未満であると、所要の強度を確保できないので、平均硬度は170Hv以上とする。好ましくは180Hv以上である。
一方、平均硬度が220Hvを超えると、耐HIC及び靱性が低下する。そのため、平均硬度は220Hv以下とする。好ましくは210Hv以下である。
表層部金属組織の最大硬度が250Hv超であると、耐SSC性が低下する。そのため、表層部金属組織の最大硬度は250Hv以下とする。好ましくは、240Hv以下である。
ビッカース硬度計(荷重:100g)で、鋼板の表面から1.1mmの深さ位置を始点として、板厚方向に0.1mm間隔で板厚中心まで、かつ、同一深さについて幅方向1.0mm間隔で20点硬さを測定する。
上記測定の結果、248Hvを超える測定点が板厚方向に2点以上連続して現れなければ、内部金属組織の最大硬度はHv248以下であると判断する。
本実施形態に係る鋼管の母材では、局所的には、介在物等によって高い硬度の値(異常値)が現れる場合がある。しかしながら、介在物は割れの原因とならないので、このような異常値が現れても、耐HIC性、耐SSC性は確保できる。一方、板厚方向に連続して2点以上248Hvを超える測定点が存在する場合、介在物起因ではなく、耐HIC性及び/または耐SSC性が低下するので許容されない。したがって、本実施形態では、248Hvを超える測定点が1点存在しても、板厚方向に2点以上連続して現れなければ、その点は異常点であるとして採用せず、次に高い値を最大硬硬度とする。一方、板厚方向に連続して2点以上248Hvを超える測定点が存在する場合には、それらの最も高い値を最大硬度として採用する。
また、平均硬度は、全ての測定点の硬さを平均して算出する。
まず、鋼板の幅方向の端部(鋼管の場合には、突合せ部に相当)から鋼板の幅方向に1/4、1/2及び3/4の位置(鋼管でいうと、溶接部を0時とした場合の、それぞれ3時、6時及び9時の位置)から300mm角(300mm×300mm)の鋼板をガス切断で切り出し、切り出した鋼板の中心から、長さ20mm、幅20mmのブロック試験片を機械切断によって採取し、機械研磨で研磨する。1つのブロック試験片について、ビッカース硬度計(荷重:100g)で、表面から0.1mmを始点として、板厚方向に0.1mm間隔で10点、同一深さについて幅方向1.0mm間隔で10点、合計100点測定する。すなわち、3つのブロック試験片で合計300点測定する。
上記測定の結果、250Hvを超える測定点が板厚方向に2点以上連続して現れなければ、表層部の最大硬度は250Hv以下であると判断する。
本実施形態に係る鋼板は、焼入れ焼戻し処理を行わずに、熱間圧延、冷却、復熱等の工程を経て製造される。そのため、内部金属組織が上記のような集合組織を有する。集合組織を有することで、鋼板のDWTT特性が向上する。
焼入れ焼戻しによって鋼板を製造した場合、及び、焼準によって鋼板を製造した場合には、このような集合組織は得られない。
母材部の鋼板の板厚をtとしたとき、表面からt/4の深さにおける板面に平行な面に対して、EBSPを用いて、2.0mm×2.0mmの領域を0.1mm間隔で結晶方位解析を行い、(100)<110>集合組織の集積度を求める。
本実施形態に係る鋼管は、従来同時に満足させることが難しかった、DWTT特性、耐SSC性、耐HIC特性を備えるように、焼入れ焼戻し処理を行わず(圧延−冷却まま)に製造した、板厚が15mm以下の鋼板を母材部に用いた鋼管である。本実施形態に係る鋼管は、鋼板の板厚が12mm以下であっても、優れた耐SSC性、耐HIC特が得られる。
通常、鋼管溶接において、溶接部は母材部よりも厚みが大きくなるように施工される。また、溶接金属は母材よりも高合金であり、耐食性も高い。そのため、溶接部が破壊の起点になることはほとんどない。したがって、本実施形態に係る鋼管の溶接部は、SAW溶接等で、通常の条件で得られたものであれば、特に限定されない。
本実施形態に係る鋼管は、製造方法によらず、上述の構成を有していれば、その効果が得られるが、例えば以下のような製造方法によれば、安定して得られるので好ましい。
(i)所定の化学組成とCeqとを満たす鋼片を、1050〜1250℃に加熱して熱間圧延に供し、830〜1000℃で仕上げ圧延を終了して、板厚15mm以下の鋼板を得る工程(熱間圧延工程)と、
(ii−1)圧延終了後の鋼板を、750超〜950℃から、25〜100℃/秒の平均冷却速度で660〜750℃の温度域まで冷却する工程(第1の冷却工程)と、
(ii−2)表面温度で、660〜750℃の温度域から、50℃/秒超の平均冷却速度で400℃以下まで冷却する工程(第2の冷却工程)と、
(iii)表面温度が550超〜650℃に達するまで、50℃/秒以上の復熱速度で復熱させる工程(復熱工程)と、
を含む製造方法によって得られる。
また、本実施形態に係る鋼管は、
(iv)上記(i)〜(iii)の工程を経て得られた鋼板を筒状に成形する工程(成形工程)と、
(v)筒状鋼板の両端部を突き合せて溶接する工程(溶接工程)と、
を含む製造方法によって得られる。
上記温度は、表面温度による管理である。
以下、各工程の好ましい条件について説明する。
鋼片加熱温度:1050〜1250℃
熱間圧延を行うため、上述した化学組成を有する鋼片を加熱する。鋼片加熱温度が1050℃未満では、未固溶の粗大なNb及びTiの炭窒化物が生成し、耐HIC性が低下する。そのため、鋼片加熱温度は1050℃以上とすることが好ましい。より好ましくは1100℃以上である。
一方、鋼片加熱温度が1250℃を超えると、結晶粒が粗大化し、低温靭性が低下する。そのため、鋼片加熱温度は1250℃以下とすることが好ましい。より好ましくは1200℃以下である。
熱間圧延工程に先立つ溶鋼の鋳造及び鋼片の製造は常法に従って行えばよい。
加熱した鋼片を、熱間圧延して15mm以下の鋼板とする。その際、仕上げ圧延温度を830〜1000℃とすることが好ましい。仕上げ圧延温度が830℃未満であると、フェライトが多量に生成し所定の内部金属組織を得ることができなくなることが懸念される。好ましくは、仕上げ圧延温度は850℃以上である。
一方、仕上げ圧延温度が1000℃を超えると、結晶粒が粗大化しDWTT特性などの低温靭性が低下する。また、再結晶、粒成長が生じ、集合組織が得られない。そのため、仕上げ圧延温度は1000℃以下とすることが好ましい。より好ましくは980℃以下である。
冷却開始温度Ts:750超〜950℃
平均冷却速度Vc1:25〜100℃/秒
冷却停止温度Tm:660〜750℃
圧延終了後の1段目の加速冷却にて、表面温度で、750超〜950℃の温度域の温度Ts(冷却開始温度)の鋼板を、平均冷却速度Vc1:25〜50℃/秒で、660〜750℃の温度域の温度Tm(冷却停止温度)まで冷却する。
冷却開始温度Tm:660〜750℃
平均冷却速度Vc2:50℃/秒超
冷却停止温度Tf:400℃以下
第2の冷却工程では、1段目の冷却停止温度Tm:660〜750℃から、平均冷却速度50℃/秒超で、400℃以下の冷却停止温度Tfまで冷却する。
冷却速度は、冷却開始温度と冷却停止温度との温度差を、冷却時間で除することで得られる。
復熱速度Vr:50℃/秒以上
復熱後の鋼板表面温度Tr:550超〜650℃
上述のように鋼板を400℃以下の冷却停止温度Tfまで加速冷却した後、50℃/秒以上の復熱速度Vrで、鋼板表面温度Trが550超〜650℃に達するまで復熱させる。
復熱速度は、復熱温度幅を復熱に要した時間で除することで得られる。
上記工程によって、本実施形態に係る鋼管の母材部に使用される鋼板が製造できる。すなわち、本実施形態に係る鋼板は、非調質鋼である。
<溶接工程>
上記工程で得られた本実施形態に係る鋼板を、筒状に成形し、筒状鋼板の突合せ部(鋼板の幅方向両端部)を溶接して鋼管とする。
本実施形態に係る鋼板の鋼管への成形は、特定の成形に限定されない。温間加工でもよいが、寸法精度の点で、冷間加工が好ましい。溶接も、特定の溶接に限定されないが、サブマージドアーク溶接が好ましい。溶接条件は、鋼板の厚み等に応じて、公知の条件とすればよい。
また、表層部金属組織は、鋼板の表面から0.1mm、0.2mm及び0.5mmの位置を観察、測定し、それぞれの位置での面積率を平均することによって得た。
また、JIS5号引張試験片を作製し、JIS Z 2241に規定の引張試験を行い、降伏強度と引張強度を測定した。
内部金属組織については、ビッカース硬度計(荷重:100g)で、鋼板の表面から1.1mmの深さ位置を始点として、板厚方向に0.1mm間隔で板厚中心まで、かつ、同一深さについて幅方向1.0mm間隔で20点硬さを測定した。上記測定の結果、248Hvを超える測定点が1点存在しても、板厚方向に2点以上連続して現れなければ、その点は異常点であるとして、次に高い値を最大硬硬度とした。一方、板厚方向に連続して2点以上248Hvを超える測定点が存在する場合には、それらの最も高い値を最大硬度とした。また、平均硬度は、全ての測定点の硬さを平均して算出した。
表層部金属組織においては、鋼板の幅方向の端部から300mm角(300mm×300mm)の鋼板をガス切断で切り出し、切り出した鋼板の中心から、長さ20mm、幅20mmのブロック試験片を機械切断によって採取し、機械研磨で研磨する。1つのブロック試験片について、ビッカース硬度計(荷重:100g)で、表面から0.1mmを始点として、板厚方向に0.1mm間隔で10点、同一深さについて幅方向1.0mm間隔で10点、合計100点測定した。すなわち、3つのブロック試験片で合計300点測定した。上記測定の結果、250Hvを超える測定点が1点存在しても、板厚方向に2点以上連続して現れなければ、その点は異常点であるとして、次に高い値を最大硬硬度とした。一方、板厚方向に連続して2点以上250Hvを超える測定点が存在する場合には、それらの最も高い値を最大硬度とした。
鋼板から、鋼板の幅方向が試験片の長手方向と平行となるようにDWTT試験片を採取した。採取位置は、鋼板の幅方向1/4位置とした。DWTT試験片は、プレスノッチ付の全厚試験片とした。
この試験片に対し、API 5Lに準拠して、−30℃でDWTT試験を行い、破面全体に占める延性破面率を測定した。破面率(%)の数値が高いほど、DWTT特性に優れることを示す。本発明では延性破面率が85%以上である場合にDWTT特性に優れると判断した。
表では、鋼板No.S−x(x=1〜54)を成形したものを、鋼管No.P−x(x=1〜54)とした。
また、JIS5号引張試験片を作製し、JISZ 2241に規定の引張試験を行い、降伏強度と引張強度を測定した。
内部金属組織については、ビッカース硬度計(荷重:100g)で、鋼板の表面から1.1mmの深さ位置を始点として、板厚方向に0.1mm間隔で板厚中心まで、かつ、同一深さについて幅方向1.0mm間隔で20点硬さを測定した。上記測定の結果、248Hvを超える測定点が1点存在しても、板厚方向に2点以上連続して現れなければ、その点は異常点であるとして、次に高い値を最大硬硬度とした。一方、板厚方向に連続して2点以上248Hvを超える測定点が存在する場合には、それらの最も高い値を最大硬度とした。また、平均硬度は、全ての測定点の硬さを平均して算出した。
表層部金属組織においては、鋼管の突合せ部から溶接部を0時とした場合の、それぞれ3時、6時及び9時の位置から300mm角(300mm×300mm)の鋼板をガス切断で切り出し、切り出した鋼板の中心から、長さ20mm、幅20mmのブロック試験片を機械切断によって採取し、機械研磨で研磨する。1つのブロック試験片について、ビッカース硬度計(荷重:100g)で、表面から0.1mmを始点として、板厚方向に0.1mm間隔で10点、同一深さについて幅方向1.0mm間隔で10点、合計100点測定した。すなわち、3つのブロック試験片で合計300点測定した。上記測定の結果、250Hvを超える測定点が1点存在しても、板厚方向に2点以上連続して現れなければ、その点は異常点であるとして、次に高い値を最大硬硬度とした。一方、板厚方向に連続して2点以上250Hvを超える測定点が存在する場合には、それらの最も高い値を最大硬度とした。
NACE(National Association of Corrosion and Engineer)のTM0284に準拠した試験を行い、HIC(水素誘起割れ)の発生の有無を観察し、HIC破面率が5%以下の場合を、耐HIC性が優れている(OK)と評価し、HIC破面率が5%超の場合を耐HIC性が劣っている(NG)と評価した。
鋼管から、鋼管の周方向が試験片の長手方向と平行となるようにDWTT試験片を採取した。採取位置は、鋼管のシーム位置から90°位置とした。ここで、DWTT試験片は、プレスノッチ付の全厚試験片とした。
この試験片に対し、API 5Lに準拠して、−30℃でDWTT試験を行い、破面全体に占める延性破面率を測定した。破面率(%)の数値が高いほど、DWTT特性に優れることを示す。本発明では延性破面率が85%以上である場合にDWTT特性に優れると判断した。
Claims (4)
- 筒状の鋼板からなる母材部と、
前記鋼板の突合せ部に設けられ、前記鋼板の長手方向に延在する溶接部と、
を有し、
前記鋼板は、化学組成として、質量%で、
C :0.030〜0.070%、
Si:0.05〜0.50%、
Mn:1.05〜1.65%、
Al:0.010〜0.070%、
Ti:0.005〜0.020%、
Nb:0.005〜0.045%、
Ca:0.0010〜0.0050%、
N :0.0010〜0.0050%、
Ni:0〜0.50%、
Mo:0〜0.50%、
Cr:0〜0.50%、
Cu:0〜0.50%、
V :0〜0.100%、
Mg:0〜0.0100%、
REM:0〜0.0100%、
を含み、
P :0.015%以下、
S :0.0015%以下、
O :0.0040%以下、
に制限し、
残部:Fe及び不純物からなり、
前記鋼板は、下記式(1)で定義するCeqが0.250〜0.350であり、
前記母材部の表面から深さ方向に1.0mm超から板厚中心までの範囲の金属組織である内部金属組織が、グラニュラーベイナイト及びベイナイトの一方又は両方を合計面積率で85%以上含み、かつ、MAを面積率で1.0%以下含み、
前記内部金属組織において、最大硬度が248Hv以下、かつ平均硬度が170〜220Hvであり、
前記母材部が、前記表面から板厚方向に板厚の1/4の位置の板面に平行な面において{100}<110>の集積度が1.5以上である集合組織を有し、
前記母材部の前記表面から前記深さ方向に1.0mmまでの範囲の金属組織である表層部金属組織が、グラニュラーベイナイト及び焼戻しベイナイトの一方または両方を合計面積率で95%以上含み、
前記表層部金属組織の最大硬度が250Hv以下であり、
前記鋼板の板厚が15mm以下である
ことを特徴とする鋼管。
Ceq=[C]+[Mn]/6+([Ni]+[Cu])/15+([Cr]+[Mo]+[V])/15・・・(1)
式(1)中の[C]、[Mn]、[Ni]、[Cu]、[Cr]、[Mo]、[V]は、前記鋼板中のC、Mn、Ni、Cu、Cr、Mo、Vの質量%での含有量である。 - 前記化学組成が、質量%で、
Ni:0.05〜0.50%、
Mo:0.05〜0.50%、
Cr:0.05〜0.50%、
Cu:0.05〜0.50%、
V :0.010〜0.100%、
Mg:0.0001〜0.0100%、
REM:0.0001〜0.0100%、
からなる群から選択される1種又は2種以上を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の鋼管。 - 前記内部金属組織の残部が、フェライトからなることを特徴とする請求項1又は2に記載の鋼管。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の鋼管の前記母材部に用いることを特徴とする鋼板。
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