JP6772823B2 - Steel materials for line pipes and their manufacturing methods - Google Patents
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Description
本発明は、鋼材及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、ラインパイプ用鋼材及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a steel material and a method for producing the same, and more particularly to a steel material for a line pipe and a method for producing the same.
海底に敷設されるパイプラインは、高圧流体を内部に通す。パイプラインはさらに、波浪による繰り返し歪みと、海水圧とを受ける。そのため、海底のパイプラインに使用される鋼管には、高い強度と高い低温靭性とが要求される。 Pipelines laid on the seabed allow high-pressure fluid to pass through. The pipeline is also subject to repeated strains due to waves and seawater pressure. Therefore, steel pipes used for submarine pipelines are required to have high strength and high low temperature toughness.
パイプラインは、複数のラインパイプで構成される。ラインパイプ用の鋼管として、電気抵抗溶接鋼管(以下、電縫鋼管という)が利用される場合がある。電縫鋼管の肉厚を厚くすれば、高強度が得られる。しかしながら、肉厚が厚くなれば、脆性破壊が生じやすく、低温靭性が低下する。低温靭性の指標として、DWTT(Drop Weight Tear Test:落重試験)保証温度がある。DWTT保証温度は、DWTTにおいて85%以上の延性破面率を有する温度を意味する。DWTT保証温度が低いほど、低温靭性が高いことを意味する。近年、ラインパイプ用電縫鋼管では、優れた低温靭性が要求されている。 The pipeline is composed of a plurality of line pipes. As a steel pipe for a line pipe, an electric resistance welded steel pipe (hereinafter referred to as an electric resistance welded steel pipe) may be used. High strength can be obtained by increasing the wall thickness of the electrosewn steel pipe. However, if the wall thickness is increased, brittle fracture is likely to occur and the low temperature toughness is lowered. As an index of low temperature toughness, there is a DWTT (Drop Weight Tear Test) guaranteed temperature. The DWTT guaranteed temperature means a temperature having a ductile fracture surface ratio of 85% or more in DWTT. The lower the DWTT guaranteed temperature, the higher the low temperature toughness. In recent years, electric resistance sewn steel pipes for line pipes are required to have excellent low temperature toughness.
ラインパイプ用の厚肉電縫鋼管ではさらに、低い降伏比(YR)が求められる。海底ラインパイプの敷設方法として、大型スプールを搭載した敷設船を用いて行われるリーリング工法の採用が増加している。リーリング工法では、陸上において、電縫鋼管の管端同士を突合せ溶接(周溶接)して連結管を製造する。製造された連結管を敷設船の大型スプールに巻き取った後、敷設地へ搬送する。敷設地の洋上で、大型ドラムに巻かれた連結管を巻き出しながら、海底に敷設する。 Thick-walled electrosewn steel pipes for line pipes are also required to have a lower yield ratio (YR). As a method of laying submarine line pipes, the reeling method, which is carried out using a laying vessel equipped with a large spool, is increasingly being adopted. In the reeling method, a connecting pipe is manufactured on land by butt welding (peripheral welding) the pipe ends of electric resistance sewn steel pipes. The manufactured connecting pipe is wound on a large spool of the laying ship and then transported to the laying site. On the ocean of the laying site, lay it on the seabed while unwinding the connecting pipe wound around a large drum.
リーリング工法では、電縫鋼管をいったんスプールに巻取った後、海上で巻き戻す。そのため、電縫鋼管の一部に曲げ及び曲げ戻しによる引張応力及び圧縮応力が付与される。電縫鋼管の変形能が低ければ、これらの応力付与により、電縫鋼管に局部座屈が発生したり、電縫鋼管の一部が破断したりする場合がある。したがって、ラインパイプ用電縫鋼管には、高い強度及び優れた低温靱性だけでなく、低い降伏比を有することが求められる。 In the reeling method, the electric resistance steel pipe is once wound on a spool and then rewound at sea. Therefore, tensile stress and compressive stress due to bending and bending back are applied to a part of the electrosewn steel pipe. If the deformability of the power-stitched steel pipe is low, the application of these stresses may cause local buckling of the power-stitched steel pipe or break a part of the power-stitched steel pipe. Therefore, electric resistance sewn steel pipes for line pipes are required to have not only high strength and excellent low temperature toughness but also a low yield ratio.
国際公開第2012/002481号(特許文献1)は、ラインパイプ用熱延鋼板の低温靭性を高める製造方法を提案する。 International Publication No. 2012/002481 (Patent Document 1) proposes a manufacturing method for enhancing low temperature toughness of hot-rolled steel sheets for line pipes.
特許文献1に開示されたラインパイプ用熱延鋼板は、質量%にて、C=0.02〜0.08%、Si=0.05〜0.5%、Mn=1〜2%、Nb=0.03〜0.12%、Ti=0.005〜0.05%、を満足し、残部がFe及び不可避的不純物元素からなる。当該鋼板表面から板厚の1/2厚の深さにおけるミクロ組織において初析フェライト分率が3%以上20%以下で他が低温変態相及び1%以下のパーライトであり、前記ミクロ組織全体の個数平均結晶粒径が1μm以上2.5μm以下かつエリア平均粒径が3μm以上9μm以下であり、前記エリア平均粒径の標準偏差が0.8μm以上2.3μm以下であり、また鋼板表面から板厚の1/2厚の深さにおいて鋼板表面に平行な面に対する{211}方向と{111}方向の反射X線強度比{211}/{111}が1.1以上である。このラインパイプ用鋼板は、厚さ中央部の初析フェライト分率と、平均粒径と、集合組織とを制御することにより、優れた強度及び低温靭性が得られる、と記載されている。
The hot-rolled steel sheet for line pipes disclosed in
しかしながら、特許文献1に開示される熱延鋼板は、圧延工程前の加熱温度が高く、オーステナイト粒が粗大化する場合がある。この場合、結晶粒が粗大化し、低温靭性が低下し得る。さらに、特許文献1では、リーリング工法を想定した局部座屈の対策については開示されていない。そのため、この熱延鋼板を用いて製造された電縫鋼管では、局部座屈が発生する場合があり得る。
However, in the hot-rolled steel sheet disclosed in
本発明の目的は、優れた低温靭性及び強度と、低い降伏比とを有するラインパイプ用鋼材を提供することである。 An object of the present invention is to provide a steel material for line pipes having excellent low temperature toughness and strength and a low yield ratio.
本実施形態によるラインパイプ用鋼材は、質量%で、C:0.06〜0.12%、Si:0.05〜0.3%、Mn:0.5〜2%、P:0.03%以下、S:0.01%以下、O:0.003%以下、Al:0.01〜0.035%、N:0.001〜0.008%、Nb:0.01〜0.25%、Ti:0.005〜0.03%、Ni:0.01〜0.2%、Mo:0.01〜0.2%、Cu:0.01〜0.3%、Cr:0〜0.3%、V:0〜0.01%、B:0〜0.003%、及び、Ca:0〜0.0030%を含有し、残部がFe及び不純物からなり、式(1)を満たす化学組成を有する。厚さ中央部の組織において、平均結晶粒径は15μm以下、及び、結晶粒径が20μm以上の結晶粒の面積率である粗大結晶粒率は20%以下である。厚さ中央部の組織において、フェライト分率は65%以上及び硬質相分率は10〜20%である。硬質相のサイズは6.0μm以下である。
0.35≦C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3+Nb/3≦0.40 (1)
ここで、式(1)の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
The steel material for line pipes according to this embodiment has C: 0.06 to 0.12%, Si: 0.05 to 0.3%, Mn: 0.5 to 2%, P: 0.03 in mass%. % Or less, S: 0.01% or less, O: 0.003% or less, Al: 0.01 to 0.035%, N: 0.001 to 0.008%, Nb: 0.01 to 0.25 %, Ti: 0.005 to 0.03%, Ni: 0.01 to 0.2%, Mo: 0.01 to 0.2%, Cu: 0.01 to 0.3%, Cr: 0 to 0 It contains 0.3%, V: 0 to 0.01%, B: 0 to 0.003%, and Ca: 0 to 0.0030%, and the balance consists of Fe and impurities. Has a chemical composition that meets. In the structure at the center of the thickness, the average crystal grain size is 15 μm or less, and the coarse crystal grain ratio, which is the area ratio of the crystal grains having a crystal grain size of 20 μm or more, is 20% or less. In the structure at the center of the thickness, the ferrite fraction is 65% or more and the hard phase fraction is 10 to 20%. The size of the hard phase is 6.0 μm or less.
0.35 ≤ C + Si / 24 + Mn / 6 + Ni / 40 + Cr / 5 + Mo / 4 + V / 3 + Nb / 3 ≤ 0.40 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol of the formula (1).
ラインパイプ用鋼材はたとえば、ラインパイプ用熱延鋼板、又は、ラインパイプ用電縫鋼管である。 The steel material for line pipes is, for example, a hot-rolled steel plate for line pipes or an electrosewn steel pipe for line pipes.
本実施形態によるラインパイプ用鋼材は、優れた低温靭性及び強度と、低い降伏比とを有する。 The steel material for line pipes according to this embodiment has excellent low temperature toughness and strength and a low yield ratio.
本発明者らは、ラインパイプ用鋼材の強度、低温靭性及び降伏比(YR)について調査及び検討を行い、次の知見を得た。 The present inventors investigated and examined the strength, low temperature toughness and yield ratio (YR) of steel materials for line pipes, and obtained the following findings.
(A)鋼中のC含有量を高めれば、降伏後、加工硬化により鋼の引張強度は高くなる。その結果、降伏比(降伏強度/引張強度)は低くなる。具体的には、C含有量が0.06〜0.12%であれば、後述の条件も満たすことを前提に、C方向(板幅方向、圧延方向と垂直な方向)及びL方向(長手方向、圧延方向)の降伏比が0.93以下になる。 (A) If the C content in the steel is increased, the tensile strength of the steel is increased by work hardening after yielding. As a result, the yield ratio (yield strength / tensile strength) becomes low. Specifically, if the C content is 0.06 to 0.12%, the C direction (the plate width direction, the direction perpendicular to the rolling direction) and the L direction (longitudinal direction) are assumed to satisfy the conditions described below. The yield ratio (direction, rolling direction) is 0.93 or less.
(B)鋼の組織のフェライト分率が65%以上であれば、微細な結晶粒を得ることができ、鋼の低温靭性が高まる。圧延時の加熱温度を1150℃以下として、結晶粒の粗大化を抑制する。さらに、圧延後の未再結晶組織に多数の核生成サイトを生成して、多数の新たなフェライト粒が生成するよう冷却を制御する。この場合、最終的なフェライト粒が微細になり、その結果、鋼の低温靭性が高まる。 (B) When the ferrite fraction of the structure of the steel is 65% or more, fine crystal grains can be obtained and the low temperature toughness of the steel is enhanced. The heating temperature during rolling is set to 1150 ° C. or lower to suppress coarsening of crystal grains. Furthermore, a large number of nucleation sites are generated in the unrecrystallized structure after rolling, and cooling is controlled so that a large number of new ferrite grains are generated. In this case, the final ferrite grains become finer, and as a result, the low temperature toughness of the steel is increased.
一方、鋼の組織がベイナイト主体であれば、旧オーステナイト粒をそのまま受け継いだ結晶粒の中にラス(細長い組織)が生成するものの、それらの方位はブロックごとに揃い、各ブロックが実質的に一つの結晶粒となる。そのため、ベイナイトにおける結晶粒の大きさは、旧オーステナイト粒の大きさで決まる。そのため、結晶粒が粗大化しやすく、その結果、鋼の低温靭性が低下しやすい。 On the other hand, if the structure of the steel is mainly bainite, laths (elongated structures) are generated in the crystal grains that inherit the old austenite grains as they are, but their orientations are aligned for each block, and each block is substantially one. It becomes one crystal grain. Therefore, the size of crystal grains in bainite is determined by the size of old austenite grains. Therefore, the crystal grains tend to be coarsened, and as a result, the low temperature toughness of the steel tends to decrease.
しかしながら、ベイナイト、パーライト、島状マルテンサイト及びMA(Martensite−austenite constituent)は強度を高める。そこで、本実施形態のラインパイプ用鋼材では、鋼の組織がパーライト、ベイナイト、島状マルテンサイト及びMAからなる群から選択される1種又は2種以上を含有する硬質相を備える。この場合、鋼の強度が高まる。さらに、硬質相の結晶粒を微細にすれば、低温靭性がさらに高まる。 However, bainite, pearlite, island martensite and MA (Martensite-austenite constituent) increase strength. Therefore, the steel material for line pipes of the present embodiment includes a hard phase in which the steel structure contains one or more selected from the group consisting of pearlite, bainite, island martensite and MA. In this case, the strength of the steel is increased. Further, if the crystal grains of the hard phase are made finer, the low temperature toughness is further enhanced.
(C)冷却の制御方法の一例として、圧延後のROT(ランアウトテーブル)での冷却工程において、最初に強冷却を行い、続いて徐冷却を行う。これにより、ラインパイプ用鋼材の厚さ中央部の組織において、フェライト分率(組織中でフェライトが占める面積率)が高まり、鋼の低温靭性が高まる。さらに、徐冷却に続いて強冷却を行う。これにより、鋼材の厚さ中央部の組織において、パーライト、ベイナイト、島状マルテンサイト及びMAからなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、微細な硬質相が得られる。その結果、鋼の強度が高まり、低温靭性もさらに高まる。以下、この点について詳述する。 (C) As an example of the cooling control method, in the cooling step in the ROT (runout table) after rolling, strong cooling is first performed, and then slow cooling is performed. As a result, the ferrite fraction (the area ratio occupied by ferrite in the structure) increases in the structure at the center of the thickness of the steel material for line pipes, and the low temperature toughness of the steel increases. Further, slow cooling is followed by strong cooling. As a result, a fine hard phase containing one or more selected from the group consisting of pearlite, bainite, island martensite and MA is obtained in the structure of the central part of the thickness of the steel material. As a result, the strength of the steel is increased and the low temperature toughness is further increased. This point will be described in detail below.
図1は、本実施の形態によるラインパイプ用鋼材の連続冷却変態図(CCT線図:Continuous Cooling Transformation Diagram)である。図1中、Fはフェライトノーズ、Pはパーライトノーズ、及びBはベイナイトノーズを示す。 FIG. 1 is a continuous cooling transformation diagram (CCT diagram: Continuous Cooling Transition Diagram) of a steel material for a line pipe according to the present embodiment. In FIG. 1, F is a ferrite nose, P is a pearlite nose, and B is a bainite nose.
図1に示すとおり、フェライトノーズはパーライトノーズ及びベイナイトノーズよりも高い位置に存在する。図1中の破線C1は従来の冷却工程による冷却曲線を示す。従来の冷却方法では、冷却過程において、フェライトノーズ、パーライトノーズ、及びベイナイトノーズのすべてを経由する。そのため、組織中にパーライト及びベイナイトが生成し、組織中のフェライト分率が低下する。 As shown in FIG. 1, the ferrite nose is located higher than the pearlite nose and the bainite nose. The broken line C1 in FIG. 1 shows a cooling curve by a conventional cooling process. In the conventional cooling method, the ferrite nose, the pearlite nose, and the bainite nose are all passed through in the cooling process. Therefore, pearlite and bainite are formed in the structure, and the ferrite fraction in the structure decreases.
そこで、本実施形態では、破線C2の冷却曲線に沿って冷却を行う。具体的には、冷却初期では、フェライトノーズ近傍まで強冷却を実施する(S31)。強冷却により鋼が急速に冷却されると、過冷度が増加し、その結果、未再結晶組織に多数の核生成サイトが生じる。強冷却後、徐冷却を実施する(S32)。このとき、鋼の温度を図1中のフェライト領域内に保持する。これにより、強冷却時に生成した多数の核生成サイトから微細なフェライトが生成される。その結果、組織中のフェライト分率が高まり、かつ、結晶粒が微細化される。そのため、鋼の低温靭性が高まる。 Therefore, in the present embodiment, cooling is performed along the cooling curve of the broken line C2. Specifically, in the initial stage of cooling, strong cooling is performed up to the vicinity of the ferrite nose (S31). The rapid cooling of the steel by strong cooling increases the degree of supercooling, resulting in numerous nucleation sites in the unrecrystallized structure. After strong cooling, slow cooling is performed (S32). At this time, the temperature of the steel is maintained within the ferrite region in FIG. As a result, fine ferrite is generated from a large number of nucleation sites generated during strong cooling. As a result, the ferrite fraction in the structure is increased and the crystal grains are refined. Therefore, the low temperature toughness of steel is increased.
徐冷却後、さらに強冷却を実施する(S33)。このとき、鋼の温度がフェライト領域及びパーライト領域を通過し、ベイナイト領域に到達する。これにより、微細なパーライト、ベイナイト、島状マルテンサイト及びMAが生成される。そのため、鋼の強度が高まり、低温靭性もさらに高まる。 After slow cooling, further strong cooling is performed (S33). At this time, the temperature of the steel passes through the ferrite region and the pearlite region and reaches the bainite region. This produces fine pearlite, bainite, island martensite and MA. Therefore, the strength of the steel is increased, and the low temperature toughness is further increased.
(D)C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V、及びNbはいずれも、CCT線図のS曲線(フェライト領域、パーライト領域、及び、ベイナイト領域)に影響を与える。 (D) C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, and Nb all affect the S curve (ferrite region, pearlite region, and bainite region) of the CCT diagram.
F1=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3+Nb/3と定義する。F1が低すぎれば、CCT線図のS曲線は左側にシフトし過ぎる。この場合、圧延後の冷却過程において、核生成サイトが十分に生成する前に、鋼材温度がフェライト領域に入る。そのため、フェライト粒が粗大化して、平均結晶粒径が大きくなる。さらに、混粒組織になりやすいため、粗大結晶粒率が大きくなる。この場合、鋼の低温靭性が低下する。F1が低すぎればさらに、焼入れ性が低下して十分な強度が得られない。 It is defined as F1 = C + Si / 24 + Mn / 6 + Ni / 40 + Cr / 5 + Mo / 4 + V / 3 + Nb / 3. If F1 is too low, the S-curve of the CCT diagram shifts too far to the left. In this case, in the cooling process after rolling, the steel temperature enters the ferrite region before sufficient nucleation sites are formed. Therefore, the ferrite grains become coarse and the average crystal grain size becomes large. Further, since it tends to have a mixed grain structure, the coarse crystal grain ratio becomes large. In this case, the low temperature toughness of the steel decreases. If F1 is too low, the hardenability is further lowered and sufficient strength cannot be obtained.
一方、F1が高すぎれば、S曲線が右側にシフトし過ぎる。この場合、冷却曲線がフェライトノーズにかかりにくくなる。その結果、硬質組織の生成量が多くなり、組織中のフェライト分率が低下する。その結果、鋼の低温靭性が低下する。 On the other hand, if F1 is too high, the S curve shifts too much to the right. In this case, the cooling curve is less likely to be applied to the ferrite nose. As a result, the amount of hard structure produced increases, and the ferrite fraction in the structure decreases. As a result, the low temperature toughness of steel decreases.
F1が0.35〜0.40であれば、各相のS曲線(フェライト、パーライト、ベイナイト)がCCT線図において適度な位置に配置される。この場合、図1中の冷却曲線C2のように、主としてフェライト領域を通って冷却することができる。そのため、フェライト主体の組織を生成でき、高い強度及び低温靭性を得ることができる。 When F1 is 0.35 to 0.40, the S curves (ferrite, pearlite, bainite) of each phase are arranged at appropriate positions in the CCT diagram. In this case, as shown in the cooling curve C2 in FIG. 1, cooling can be performed mainly through the ferrite region. Therefore, a ferrite-based structure can be formed, and high strength and low temperature toughness can be obtained.
以上の知見に基づいて完成した本実施形態のラインパイプ用鋼材は、質量%で、C:0.06〜0.12%、Si:0.05〜0.3%、Mn:0.5〜2%、P:0.03%以下、S:0.01%以下、O:0.003%以下、Al:0.01〜0.035%、N:0.001〜0.008%、Nb:0.01〜0.25%、Ti:0.005〜0.03%、Ni:0.01〜0.2%、Mo:0.01〜0.2%、Cu:0.01〜0.3%、Cr:0〜0.3%、V:0〜0.01%、B:0〜0.003%、及び、Ca:0〜0.0030%を含有し、残部がFe及び不純物からなり、式(1)を満たす化学組成を有する。厚さ中央部の組織において、平均結晶粒径は15μm以下、及び、結晶粒径が20μm以上の結晶粒の面積率である粗大結晶粒率は20%以下である。厚さ中央部の組織において、フェライト分率は65%以上及び硬質相分率は10〜20%である。フェライトにおいて、硬質相のサイズは6.0μm以下である。
0.35≦C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3+Nb/3≦0.40 (1)
ここで、式(1)の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
The steel material for line pipes of the present embodiment completed based on the above findings has a mass% of C: 0.06 to 0.12%, Si: 0.05 to 0.3%, Mn: 0.5 to 2%, P: 0.03% or less, S: 0.01% or less, O: 0.003% or less, Al: 0.01 to 0.035%, N: 0.001 to 0.008%, Nb : 0.01 to 0.25%, Ti: 0.005 to 0.03%, Ni: 0.01 to 0.2%, Mo: 0.01 to 0.2%, Cu: 0.01 to 0 .3%, Cr: 0 to 0.3%, V: 0 to 0.01%, B: 0 to 0.003%, and Ca: 0 to 0.0030%, with the balance being Fe and impurities. It is composed of and has a chemical composition satisfying the formula (1). In the structure at the center of the thickness, the average crystal grain size is 15 μm or less, and the coarse crystal grain ratio, which is the area ratio of the crystal grains having a crystal grain size of 20 μm or more, is 20% or less. In the structure at the center of the thickness, the ferrite fraction is 65% or more and the hard phase fraction is 10 to 20%. In ferrite, the size of the hard phase is 6.0 μm or less.
0.35 ≤ C + Si / 24 + Mn / 6 + Ni / 40 + Cr / 5 + Mo / 4 + V / 3 + Nb / 3 ≤ 0.40 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol of the formula (1).
上記化学組成は、Cr:0.01〜0.3%、V:0.001〜0.01%、及び、B:0.0002〜0.003%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。また、上記化学組成は、Ca:0.0005〜0.0030%を含有してもよい。 The chemical composition is one or 2 selected from the group consisting of Cr: 0.01 to 0.3%, V: 0.001 to 0.01%, and B: 0.0002 to 0.003%. It may contain more than a seed. Further, the chemical composition may contain Ca: 0.0005 to 0.0030%.
上記ラインパイプ用鋼材はたとえば、ラインパイプ用熱延鋼板又はラインパイプ用電縫鋼管である。 The steel material for line pipes is, for example, a hot-rolled steel plate for line pipes or an electrosewn steel pipe for line pipes.
本実施形態のラインパイプ用鋼材の製造方法は、上述の化学組成を有する素材を1060〜1150℃で加熱する工程と、加熱された素材に対して粗圧延及び仕上げ圧延を実施して鋼板とする工程と、仕上げ圧延後の鋼板に対して冷却する工程を備える。冷却する工程では、870〜750℃の温度範囲を板厚中心が10〜50℃/sの冷却速度で強冷却する工程と、強冷却された鋼板に対して、750〜650℃の温度範囲を板厚中心が2〜5℃/sの冷却速度で徐冷却する工程と、徐冷却された鋼板に対して、650〜500℃の温度範囲を板厚中心が5〜10℃/sの冷却速度で強冷却する工程とを備える。冷却された鋼板をさらに、500〜580℃で巻取る工程を備える。 The method for producing a steel material for line pipes of the present embodiment includes a step of heating a material having the above-mentioned chemical composition at 106 to 1150 ° C., and rough rolling and finish rolling of the heated material to obtain a steel sheet. It includes a step and a step of cooling the steel sheet after finish rolling. In the cooling step, the temperature range of 870 to 750 ° C. is strongly cooled at a cooling rate of 10 to 50 ° C./s at the center of the plate thickness, and the temperature range of 750 to 650 ° C. is set for the strongly cooled steel plate. The process of slowly cooling the center of the plate thickness at a cooling rate of 2 to 5 ° C / s, and the cooling rate of the center of the plate thickness of 5 to 10 ° C / s in the temperature range of 650 to 500 ° C for the slowly cooled steel plate. It is equipped with a process of strong cooling with. A step of winding the cooled steel sheet at 500 to 580 ° C. is further provided.
本実施形態によるラインパイプ用電縫鋼管の製造方法は、上述の熱延鋼板を成形及び溶接して製管する工程を備える。 The method for manufacturing an electrosewn steel pipe for a line pipe according to the present embodiment includes a step of forming and welding the above-mentioned hot-rolled steel sheet to produce the pipe.
以下、本実施形態のラインパイプ用鋼材について詳述する。元素に関する「%」は、特に断りがない限り、質量%を意味する。 Hereinafter, the steel material for line pipes of the present embodiment will be described in detail. Unless otherwise specified, "%" for an element means mass%.
[化学組成]
本実施形態のラインパイプ用鋼材は、ラインパイプ用熱延鋼板、又は、ラインパイプ用電縫鋼管である。ラインパイプ用鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。
[Chemical composition]
The steel material for line pipes of the present embodiment is a hot-rolled steel plate for line pipes or an electrosewn steel pipe for line pipes. The chemical composition of steel for line pipes contains the following elements.
C:0.06〜0.12%
炭素(C)は、鋼の強度を高める。Cはさらに、加工硬化により引張強度を高め、降伏比を低下する。C含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、C含有量が高すぎれば、炭化物が生成し、鋼の低温靭性及び延性が低下する。C含有量が高すぎればさらに、溶接性が低下する。したがって、C含有量は0.06〜0.12%である。C含有量の好ましい下限は0.08%であり、さらに好ましくは0.085%である。C含有量の好ましい上限は、0.10%である。
C: 0.06 to 0.12%
Carbon (C) increases the strength of steel. C further increases the tensile strength by work hardening and lowers the yield ratio. If the C content is too low, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the C content is too high, carbides will be formed and the low temperature toughness and ductility of the steel will decrease. If the C content is too high, the weldability is further reduced. Therefore, the C content is 0.06 to 0.12%. The lower limit of the C content is preferably 0.08%, more preferably 0.085%. The preferable upper limit of the C content is 0.10%.
Si:0.05〜0.3%
シリコン(Si)は、鋼を脱酸する。Siはさらに、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Si含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Si含有量が高すぎれば、鋼の強度が高くなりすぎ、鋼の低温靭性が低下する。したがって、Si含有量は0.05〜0.3%である。Si含有量の好ましい下限は、0.07%であり、さらに好ましくは0.1%である。Si含有量の好ましい上限は0.2%であり、さらに好ましくは0.195%であり、さらに好ましくは0.19%である。
Si: 0.05-0.3%
Silicon (Si) deoxidizes steel. Si further enhances the hardenability of steel and enhances the strength of steel. If the Si content is too low, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the Si content is too high, the strength of the steel becomes too high and the low temperature toughness of the steel decreases. Therefore, the Si content is 0.05 to 0.3%. The preferred lower limit of the Si content is 0.07%, more preferably 0.1%. The preferred upper limit of the Si content is 0.2%, more preferably 0.195%, still more preferably 0.19%.
Mn:0.5〜2%
マンガン(Mn)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Mn含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Mn含有量が高すぎれば、鋼の強度が高くなりすぎ、鋼の低温靭性が低下する。したがって、Mn含有量は0.5〜2%である。Mn含有量の好ましい下限は、0.7%であり、さらに好ましくは1.0%である。Mn含有量の好ましい上限は1.8%であり、さらに好ましくは1.5%である。
Mn: 0.5-2%
Manganese (Mn) enhances the hardenability of steel and enhances the strength of steel. If the Mn content is too low, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the Mn content is too high, the strength of the steel becomes too high and the low temperature toughness of the steel decreases. Therefore, the Mn content is 0.5 to 2%. The preferred lower limit of the Mn content is 0.7%, more preferably 1.0%. The preferred upper limit of the Mn content is 1.8%, more preferably 1.5%.
P:0.03%以下
燐(P)は不純物である。Pは、鋼の低温靭性を低下する。したがって、P含有量は少ない方が好ましい。したがって、P含有量は0.03%以下である。P含有量の好ましい上限は0.015%であり、さらに好ましくは0.01%である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。
P: 0.03% or less Phosphorus (P) is an impurity. P reduces the low temperature toughness of steel. Therefore, it is preferable that the P content is low. Therefore, the P content is 0.03% or less. The preferred upper limit of the P content is 0.015%, more preferably 0.01%. It is preferable that the P content is as low as possible.
S:0.01%以下
硫黄(S)は不純物である。Sは、Mnと結合してMn系硫化物を形成する。そのため、鋼の低温靭性及び耐サワー性が低下する。したがって、S含有量は0.01%以下である。S含有量の好ましい上限は0.001%であり、さらに好ましくは0.0005%である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。
S: 0.01% or less Sulfur (S) is an impurity. S combines with Mn to form Mn-based sulfide. Therefore, the low temperature toughness and sour resistance of steel are lowered. Therefore, the S content is 0.01% or less. The preferred upper limit of the S content is 0.001%, more preferably 0.0005%. It is preferable that the S content is as low as possible.
O:0.003%以下
酸素(O)は不純物である。Oは酸化物を形成して、鋼の耐水素誘起割れ性を低下する。さらに、低温靭性を低下する。したがって、O含有量は0.003%以下である。O含有量の好ましい上限は0.0025%であり、さらに好ましくは0.0020%である。O含有量はなるべく低い方が好ましい。
O: 0.003% or less Oxygen (O) is an impurity. O forms an oxide and reduces the hydrogen-induced cracking resistance of steel. In addition, it reduces low temperature toughness. Therefore, the O content is 0.003% or less. The preferred upper limit of the O content is 0.0025%, more preferably 0.0020%. The O content is preferably as low as possible.
Al:0.01〜0.035%
アルミニウム(Al)は、鋼を脱酸する。Al含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Al含有量が高すぎれば、Al酸化物が粗大化し、鋼の低温靭性が低下する。したがって、Al含有量は、0.01〜0.035%である。Al含有量の好ましい下限は0.017%であり、さらに好ましくは0.020%である。Al含有量の好ましい上限は0.030%であり、さらに好ましくは0.025%である。本明細書において、Al含有量は全Alの含有量を意味する。
Al: 0.01-0.035%
Aluminum (Al) deoxidizes steel. If the Al content is too low, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the Al content is too high, the Al oxide becomes coarse and the low temperature toughness of the steel decreases. Therefore, the Al content is 0.01 to 0.035%. The lower limit of the Al content is preferably 0.017%, more preferably 0.020%. The preferred upper limit of the Al content is 0.030%, more preferably 0.025%. In the present specification, the Al content means the total Al content.
N:0.001〜0.008%
窒素(N)は、窒化物を形成して、加熱工程中のオーステナイト粒の粗大化を抑制する。この場合、圧延工程においてオーステナイト粒が微細化し、変態後の結晶粒が微細になる。その結果、鋼の低温靭性が高まる。Nはさらに、固溶強化により鋼の強度を高める。N含有量が低すぎれば、これらの効果が得られない。一方、N含有量が高すぎれば、炭窒化物を粗大化し、鋼の低温靭性を低下する。したがって、N含有量は0.001〜0.008%である。N含有量の好ましい下限は、0.002%であり、さらに好ましくは0.003%である。N含有量の好ましい上限は0.006%であり、さらに好ましくは0.005%である。
N: 0.001 to 0.008%
Nitrogen (N) forms a nitride and suppresses the coarsening of austenite grains during the heating step. In this case, the austenite grains become finer in the rolling process, and the crystal grains after transformation become finer. As a result, the low temperature toughness of steel is increased. N further increases the strength of the steel by solid solution strengthening. If the N content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the N content is too high, the carbonitride is coarsened and the low temperature toughness of the steel is lowered. Therefore, the N content is 0.001 to 0.008%. The preferred lower limit of the N content is 0.002%, more preferably 0.003%. The preferred upper limit of the N content is 0.006%, more preferably 0.005%.
Nb:0.01〜0.25%
ニオブ(Nb)は、鋼中のCやNと結合して微細なNb炭窒化物を形成する。Nb炭窒化物により、結晶粒の粗大化が抑制され平均結晶粒径が小さくなる。そのため、鋼の低温靭性が高まる。さらに、微細なNb炭窒化物は、分散強化により鋼の強度を高める。Nb含有量が低すぎれば、これらの効果が得られない。一方、Nb含有量が高すぎれば、Nb炭窒化物が粗大化し、鋼の低温靭性が低下する。したがって、Nb含有量は0.01〜0.25%である。Nb含有量の好ましい下限は、0.012%であり、さらに好ましくは0.02%である。Nb含有量の好ましい上限は0.08%であり、さらに好ましくは0.07%である。
Nb: 0.01 to 0.25%
Niobium (Nb) combines with C and N in steel to form fine Nb carbonitrides. The Nb carbonitride suppresses the coarsening of crystal grains and reduces the average crystal grain size. Therefore, the low temperature toughness of steel is increased. Furthermore, the fine Nb carbonitride enhances the strength of the steel by dispersion strengthening. If the Nb content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Nb content is too high, the Nb carbonitride becomes coarse and the low temperature toughness of the steel decreases. Therefore, the Nb content is 0.01-0.25%. The preferred lower limit of the Nb content is 0.012%, more preferably 0.02%. The preferred upper limit of the Nb content is 0.08%, more preferably 0.07%.
Ti:0.005〜0.03%
チタン(Ti)は、鋼中のNと結合してTiNを形成し、固溶したNによる鋼の低温靭性の低下を抑制する。さらに、微細なTiNが分散析出することにより、結晶粒の粗大化を抑制する。これにより、鋼の低温靭性が高まる。Ti含有量が低すぎれば、これらの効果が得られない。一方、Ti含有量が高すぎれば、TiNが粗大化したり、粗大なTiCが生成する。この場合、鋼の低温靭性が低下する。したがって、Ti含有量は0.005〜0.03%である。Ti含有量の好ましい下限は、0.008%であり、さらに好ましくは0.01%である。Ti含有量の好ましい上限は0.02%であり、さらに好ましくは0.015%である。
Ti: 0.005 to 0.03%
Titanium (Ti) combines with N in steel to form TiN, and suppresses the decrease in low temperature toughness of steel due to solid solution N. Further, fine TiN is dispersed and precipitated to suppress coarsening of crystal grains. This increases the low temperature toughness of the steel. If the Ti content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Ti content is too high, TiN becomes coarse or coarse TiC is generated. In this case, the low temperature toughness of the steel decreases. Therefore, the Ti content is 0.005 to 0.03%. The preferred lower limit of the Ti content is 0.008%, more preferably 0.01%. The preferred upper limit of the Ti content is 0.02%, more preferably 0.015%.
Ni:0.01〜0.2%
ニッケル(Ni)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。一方、Ni含有量が高すぎれば、この効果が飽和する。したがって、Ni含有量は0.01〜0.2%である。Ni含有量の好ましい下限は、0.05%であり、さらに好ましくは0.08%である。Ni含有量の好ましい上限は0.15%であり、さらに好ましくは0.10%である。
Ni: 0.01-0.2%
Nickel (Ni) enhances the hardenability of steel and enhances the strength of steel. On the other hand, if the Ni content is too high, this effect will be saturated. Therefore, the Ni content is 0.01-0.2%. The preferred lower limit of the Ni content is 0.05%, more preferably 0.08%. The preferred upper limit of the Ni content is 0.15%, more preferably 0.10%.
Mo:0.01〜0.2%、
モリブデン(Mo)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Moはさらに、オーステナイト粒を微細化し、低温靭性を高める。一方、Mo含有量が高すぎれば、鋼の現地溶接性が低下する。したがって、Mo含有量は0.01〜0.2%である。Mo含有量の好ましい下限は、0.05%であり、さらに好ましくは0.1%である。Mo含有量の好ましい上限は0.2%未満である。
Mo: 0.01-0.2%,
Molybdenum (Mo) enhances the hardenability of steel and enhances the strength of steel. Mo further refines the austenite granules and enhances low temperature toughness. On the other hand, if the Mo content is too high, the on-site weldability of the steel will deteriorate. Therefore, the Mo content is 0.01-0.2%. The preferred lower limit of the Mo content is 0.05%, more preferably 0.1%. The preferred upper limit of the Mo content is less than 0.2%.
Cu:0.01〜0.3%
銅(Cu)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。一方、Cu含有量が高すぎれば、焼入れ性が高くなりすぎて低温靭性が低下する。したがって、Cu含有量は0.01〜0.3%である。Cu含有量の好ましい下限は、0.05%であり、さらに好ましくは0.1%である。Cu含有量の好ましい上限は0.25%であり、さらに好ましくは0.20%である。
Cu: 0.01-0.3%
Copper (Cu) enhances the hardenability of steel and enhances the strength of steel. On the other hand, if the Cu content is too high, the hardenability becomes too high and the low temperature toughness decreases. Therefore, the Cu content is 0.01-0.3%. The preferred lower limit of the Cu content is 0.05%, more preferably 0.1%. The preferred upper limit of the Cu content is 0.25%, more preferably 0.20%.
本実施の形態によるラインパイプ用鋼材の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、不純物とは、ラインパイプ用鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、本実施形態のラインパイプ用鋼材に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 The balance of the chemical composition of the steel material for line pipes according to this embodiment is composed of Fe and impurities. Here, the impurities are those mixed from ore, scrap, manufacturing environment, etc. as raw materials when the steel material for line pipe is industrially manufactured, and adversely affect the steel material for line pipe of the present embodiment. Means what is allowed within the range that does not give.
[任意元素について]
上述のラインパイプ用鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Cr、V及びBからなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも、鋼の強度を高める。
[About arbitrary elements]
The chemical composition of the above-mentioned steel material for line pipes may further contain one or more selected from the group consisting of Cr, V and B instead of a part of Fe. Both of these elements increase the strength of steel.
Cr:0〜0.3%
クロム(Cr)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Crは鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Crはさらに、鋼の降伏後の加工硬化性を高めて引張強度を高め、降伏比を低下する。しかしながら、Cr含有量が高すぎれば、焼入れ性が高くなりすぎて低温靭性が低下する。したがって、Cr含有量は0〜0.3%である。Cr含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.1%である。Cr含有量の好ましい上限は0.25%であり、さらに好ましくは0.2%である。
Cr: 0-0.3%
Chromium (Cr) is an optional element and may not be contained. When contained, Cr enhances the hardenability of the steel and enhances the strength of the steel. Cr further enhances the work hardening of the steel after yielding to increase the tensile strength and reduce the yield ratio. However, if the Cr content is too high, the hardenability becomes too high and the low temperature toughness decreases. Therefore, the Cr content is 0 to 0.3%. The lower limit of the Cr content is preferably 0.01%, more preferably 0.1%. The preferred upper limit of the Cr content is 0.25%, more preferably 0.2%.
V:0〜0.01%
バナジウム(V)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Vは巻取り工程において鋼中のCやNと結合して微細な炭窒化物を形成し、鋼の強度を高める。微細なV炭窒化物はさらに、結晶粒の粗大化を抑制して鋼の低温靭性を高める。V含有量が低すぎれば、これらの効果が得られない。しかしながら、V含有量が高すぎれば、V炭窒化物が粗大化し、鋼の低温靭性が低下する。したがって、V含有量は、0〜0.01%である。V含有量の好ましい下限は、0.001%であり、さらに好ましくは0.005%である。V含有量の好ましい上限は0.008%であり、さらに好ましくは0.005%である。
V: 0-0.01%
Vanadium (V) is an optional element and may not be contained. When contained, V combines with C and N in the steel during the winding process to form fine carbonitrides, increasing the strength of the steel. The fine V-carbonitride further suppresses the coarsening of crystal grains and enhances the low temperature toughness of the steel. If the V content is too low, these effects cannot be obtained. However, if the V content is too high, the V carbonitride becomes coarse and the low temperature toughness of the steel decreases. Therefore, the V content is 0 to 0.01%. The preferred lower limit of the V content is 0.001%, more preferably 0.005%. The preferred upper limit of the V content is 0.008%, more preferably 0.005%.
B:0〜0.003%
ボロン(B)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Bは焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。しかしながら、B含有量が高すぎれば、粗大な窒化物が生成して鋼の低温靭性が低下する。したがって、B含有量は0〜0.003%である。B含有量の好ましい下限は、0.0002%であり、さらに好ましくは0.00025%である。B含有量の好ましい上限は0.0028%である。
B: 0 to 0.003%
Boron (B) is an optional element and may not be contained. When contained, B enhances hardenability and enhances the strength of steel. However, if the B content is too high, coarse nitrides will be formed and the low temperature toughness of the steel will decrease. Therefore, the B content is 0 to 0.003%. The preferred lower limit of the B content is 0.0002%, more preferably 0.00025%. The preferred upper limit of the B content is 0.0028%.
上述のラインパイプ用鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Caを含有してもよい。 The chemical composition of the above-mentioned steel material for line pipes may further contain Ca instead of a part of Fe.
Ca:0〜0.0030%、
カルシウム(Ca)は、任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Caは、MnSの形態を制御して、球状化する。この場合、鋼の低温靭性が高まる。しかしながら、Ca含有量が高すぎれば、粗大な酸化物系介在物が形成される。したがって、Ca含有量は0〜0.0030%である。Ca含有量の好ましい下限は、0.0005%である。Ca含有量の好ましい上限は0.0025%であり、さらに好ましくは0.0020%である。
Ca: 0-0.0030%,
Calcium (Ca) is an optional element and may not be contained. When contained, Ca controls the morphology of MnS to spheroidize. In this case, the low temperature toughness of the steel is increased. However, if the Ca content is too high, coarse oxide-based inclusions will be formed. Therefore, the Ca content is 0 to 0.0030%. The preferable lower limit of the Ca content is 0.0005%. The preferred upper limit of the Ca content is 0.0025%, more preferably 0.0020%.
[式(1)について]
上記化学組成はさらに、式(1)を満たす。
0.35≦C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3+Nb/3≦0.40 (1)
ここで、式(1)の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。また、式(1)中の元素記号に対応する元素が含有されていない場合、式(1)中の対応する元素記号には「0」が代入される。
[About equation (1)]
The chemical composition further satisfies the formula (1).
0.35 ≤ C + Si / 24 + Mn / 6 + Ni / 40 + Cr / 5 + Mo / 4 + V / 3 + Nb / 3 ≤ 0.40 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol of the formula (1). Further, when the element corresponding to the element symbol in the formula (1) is not contained, "0" is substituted for the corresponding element symbol in the formula (1).
上述のとおり、本実施の形態の化学組成において、C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V、及びNb含有量は、CCT線図におけるS曲線に影響を与える。 As described above, in the chemical composition of the present embodiment, the C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, and Nb contents affect the S curve in the CCT diagram.
F1=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3+Nb/3と定義する。F1が低すぎれば、CCT線図のS曲線(フェライト領域、パーライト領域、ベイナイト領域)が左側(短時間側)にシフトする。この場合、CCT線図において、核生成サイトが十分に生成する前に、鋼材温度がフェライト領域に入る。その結果、フェライトの結晶粒が粗大化し、平均結晶粒径が大きくなる。さらに、混粒が発生しやすく、粗大結晶粒率が大きくなる。その結果、鋼の低温靭性が低下する。F1が低すぎればさらに、焼入れ性が低くなり、鋼の強度が低下する。 It is defined as F1 = C + Si / 24 + Mn / 6 + Ni / 40 + Cr / 5 + Mo / 4 + V / 3 + Nb / 3. If F1 is too low, the S curve (ferrite region, pearlite region, bainite region) of the CCT diagram shifts to the left side (short time side). In this case, in the CCT diagram, the steel temperature enters the ferrite region before the nucleation sites are sufficiently formed. As a result, the ferrite crystal grains become coarse and the average crystal grain size becomes large. Further, mixed grains are likely to occur, and the coarse crystal grain ratio becomes large. As a result, the low temperature toughness of steel decreases. If F1 is too low, the hardenability is further lowered and the strength of the steel is lowered.
一方、F1が高すぎれば、CCT線図のS曲線が右側(長時間側)にシフトする。この場合、硬質組織が生成しやすくなり、組織中のフェライト分率が低下する。その結果、鋼の低温靭性が低下する。F1が高すぎればさらに、焼入れ性が高くなり、鋼の強度が高くなりすぎる。 On the other hand, if F1 is too high, the S curve of the CCT diagram shifts to the right side (long-time side). In this case, a hard structure is likely to be formed, and the ferrite fraction in the structure is lowered. As a result, the low temperature toughness of steel decreases. If F1 is too high, the hardenability is further high and the strength of the steel is too high.
F1が0.35〜0.40であれば、鋼材の厚さ中央部のフェライト分率を65%以上及び硬質相分率を10〜20%にすることができ、鋼の低温靭性を高めることができる。 When F1 is 0.35 to 0.40, the ferrite fraction at the center of the thickness of the steel material can be 65% or more and the hard phase fraction can be 10 to 20%, thereby increasing the low temperature toughness of the steel. Can be done.
[フェライト分率について]
本実施形態によるラインパイプ用鋼材の厚さ中央部の組織は、フェライト及び硬質相からなり、残部は、ベイニッティックフェライト及びウィドマンステッテンフェライトからなる群から選択される1種以上からなる。ここで、厚さ中央部とは、板厚又は肉厚をtmmとした場合、板厚中央又は肉厚中央から、板厚方向又は肉厚方向に±20%tの範囲(つまり、表面から板厚方向又は肉厚方向に30〜70%tの範囲)を意味する。
[About ferrite fraction]
The structure of the central portion of the thickness of the steel material for line pipe according to the present embodiment is composed of ferrite and a hard phase, and the balance is composed of one or more selected from the group consisting of bainitic ferrite and Widmann stetten ferrite. Here, the central portion of the thickness is a range of ± 20% t in the plate thickness direction or the wall thickness direction (that is, from the surface to the plate) from the center of the plate thickness or the center of the wall thickness when the plate thickness or the wall thickness is tmm. It means a range of 30 to 70% t in the thickness direction or the wall thickness direction).
上述のとおり、鋼の厚さ中央部の組織のフェライト分率が65%以上であれば、結晶粒が微細化し、その結果、鋼の低温靭性が高まる。フェライト分率の好ましい下限は、70%であり、さらに好ましくは75%である。 As described above, when the ferrite fraction of the structure at the center of the thickness of the steel is 65% or more, the crystal grains become finer, and as a result, the low temperature toughness of the steel is enhanced. The preferred lower limit of the ferrite fraction is 70%, more preferably 75%.
フェライト分率とは、フェライト面積率を意味し、次の方法で測定される。ラインパイプ用鋼材の厚さ中央部から試料を採取する。採取された試料をコロイダルシリカ研磨剤で30〜60分研磨する。研磨された試料をEBSP−OIM(商標)(Electron Back Scatter Diffraction Pattern−Orientation Image Microscopy)を用いて解析し、フェライト分率を求める。 The ferrite fraction means the ferrite area ratio and is measured by the following method. A sample is taken from the center of the thickness of the steel material for line pipes. The collected sample is polished with a colloidal silica abrasive for 30 to 60 minutes. The polished sample is analyzed using EBSP-OIM ™ (Electron Backscatter Diffraction Pattern Microscopy) to determine the ferrite fraction.
具体的には、EBSP−OIMに装備されているKAM(Kernel Average Misorientation)法にてフェライト分率を求める。 Specifically, the ferrite fraction is determined by the KAM (Kernel Average Missionation) method installed in the EBSP-OIM.
KAM法では、測定データのうちのある正六角形のピクセル(中心のピクセル)と、このピクセルに隣り合う6個のピクセルを用いた第一近似(全7ピクセル)、もしくはこれらの6個のピクセルのさらにその外側の12個のピクセルも用いた第2近似(全19ピクセル)、もしくはこれら12個のピクセルのさらに外側の18個のピクセルも用いた第三近似(全37ピクセル)について、各ピクセル間の方位差を平均し、得られた平均値をその中心のピクセルの値とする。この操作をピクセル全体に対して行う。 In the KAM method, a regular hexagonal pixel (center pixel) in the measurement data and the first approximation (7 pixels in total) using 6 pixels adjacent to this pixel, or these 6 pixels Between each pixel for the second approximation (19 pixels in total) using the 12 pixels outside it, or the third approximation (37 pixels in total) using 18 pixels further outside these 12 pixels. The orientation difference of is averaged, and the obtained average value is taken as the value of the pixel at the center. Do this for the entire pixel.
粒界を越えないようにこの計算を実施して、粒内の方位変化を表現するマップを作成する。すなわち、このマップは粒内の局所的な方位変化に基づくひずみの分布を表している。本実施の形態では、第三近似により隣接するピクセル間の方位差5°以下となるものを表示させる。本実施の形態では、方位差第三近似1°以下と算出されたピクセルの面性分率をフェライト分率と定義する。方位差第三近似1°を超えるものは、ベイナイト等のフェライト以外の硬質相組織とする。 Perform this calculation so as not to cross the grain boundaries, and create a map that expresses the orientation change within the grain. That is, this map shows the strain distribution based on local orientation changes within the grain. In the present embodiment, the directional difference between adjacent pixels of 5 ° or less is displayed by the third approximation. In the present embodiment, the planar fraction of the pixel calculated to have an orientation difference of 1 ° or less is defined as the ferrite fraction. If the orientation difference exceeds 1 °, a hard phase structure other than ferrite such as bainite shall be used.
[平均結晶粒径について]
本実施形態のラインパイプ用鋼材ではさらに、ラインパイプ用鋼材の厚さ中央部での平均結晶粒径が15μm以下である。平均結晶粒径が大きすぎれば、鋼の低温靭性が低下する。本実施形態では、上述の平均粒径が15μm以下であるため、優れた低温靭性が得られる。平均結晶粒径の好ましい上限は、13μmであり、さらに好ましくは10μmである。
[About average grain size]
Further, in the line pipe steel material of the present embodiment, the average crystal grain size at the central portion of the thickness of the line pipe steel material is 15 μm or less. If the average grain size is too large, the low temperature toughness of the steel will decrease. In the present embodiment, since the above-mentioned average particle size is 15 μm or less, excellent low-temperature toughness can be obtained. The preferred upper limit of the average crystal grain size is 13 μm, more preferably 10 μm.
平均結晶粒径は、EBSP−OIM法を用いて測定する。フェライト分率の測定と同様に試料を採取及び研磨する。研磨された試料をEBSP−OIMを用いて解析する。具体的には、一定測定ステップごとの方位測定で、隣り合う測定点の方位差が、15°を超えた位置を粒界とする。15°は大傾角粒界の閾値であり、一般的に結晶粒界として認識されている。粒界に囲まれた領域を結晶粒として、その粒径及び結晶粒の表面積を求める。得られた粒径及び表面積からエリア平均粒径を求める。本明細書中では、この方法により求めたエリア平均粒径を平均結晶粒径(μm)と定義する。 The average grain size is measured using the EBSP-OIM method. Samples are taken and polished in the same way as the ferrite fraction measurement. The polished sample is analyzed using EBSP-OIM. Specifically, the grain boundary is a position where the directional difference between adjacent measurement points exceeds 15 ° in the directional measurement for each constant measurement step. 15 ° is the threshold value of the large tilt angle grain boundary, and is generally recognized as the crystal grain boundary. The area surrounded by the grain boundaries is defined as a crystal grain, and the particle size and the surface area of the crystal grain are determined. The area average particle size is obtained from the obtained particle size and surface area. In the present specification, the area average particle size obtained by this method is defined as the average crystal grain size (μm).
[粗大結晶粒率について]
上述のEBSP−OIM測定において、ラインパイプ用鋼材の厚さ中央部での結晶粒径が20μm以上の結晶粒の面積率を「粗大結晶粒率」と定義する。結晶粒が粗大である場合、鋼の低温靭性が低下する。粗大結晶粒率が20%以下であれば、優れた低温靭性が得られる。粗大結晶粒率の好ましい上限は、18%であり、さらに好ましくは15%である。粗大結晶粒率は低い程好ましい。
[About coarse grain ratio]
In the above-mentioned EBSP-OIM measurement, the area ratio of crystal grains having a crystal grain size of 20 μm or more at the central portion of the thickness of the steel material for line pipe is defined as “coarse crystal grain ratio”. If the grains are coarse, the low temperature toughness of the steel will decrease. When the coarse grain ratio is 20% or less, excellent low temperature toughness can be obtained. The preferred upper limit of the coarse grain ratio is 18%, more preferably 15%. The lower the coarse grain ratio, the more preferable.
粗大結晶粒率はたとえば、次の方法で測定することができる。ラインパイプ用鋼材からEBSP−OIM測定用の試験片を採取し、上述のEBSP−OIM測定を実施する。EBSP−OIM測定において観察した測定対象の面積をN、粗大結晶粒の面積をnとして、式(2)に代入することで求めることができる。
粗大結晶粒率(%)=(n/N)×100 (2)
The coarse grain ratio can be measured by, for example, the following method. A test piece for EBSP-OIM measurement is collected from the steel material for line pipe, and the above-mentioned EBSP-OIM measurement is performed. It can be obtained by substituting into the equation (2), where N is the area of the measurement target observed in the EBSP-OIM measurement and n is the area of the coarse crystal grains.
Coarse grain ratio (%) = (n / N) x 100 (2)
[硬質相分率について]
上述のとおり、硬質相分率は10〜20%である。硬質相はパーライト、ベイナイト、島状マルテンサイト及びMAからなる群から選択される1種又は2種以上を含有する。この場合、鋼の強度が高まる。硬質相分率の好ましい上限は18%である。
[About hard phase fraction]
As mentioned above, the hard phase fraction is 10 to 20%. The hard phase contains one or more selected from the group consisting of pearlite, bainite, island martensite and MA. In this case, the strength of the steel is increased. The preferred upper limit of the hard phase fraction is 18%.
硬質相分率とは、硬質相全体での面積率を意味する。硬質相分率はたとえば、次の方法で測定できる。ラインパイプ用鋼材の厚さ中央部から試料を採取する。採取された試料のL断面をナイタール腐食液で腐食する。腐食された試料をSEM(Scanning Electron Microscope)を用いて倍率1000〜3000倍で観察し、硬質相分率を求める。具体的には、L断面における任意50視野のSEMを画像処理し、全視野面積中に占める硬質相の面積率を算出する。 The hard phase fraction means the area ratio of the entire hard phase. The hard phase fraction can be measured, for example, by the following method. A sample is taken from the center of the thickness of the steel material for line pipes. The L cross section of the collected sample is corroded with a nital corrosive solution. The corroded sample is observed using a SEM (Scanning Electron Microscope) at a magnification of 1000 to 3000 times, and the hard phase fraction is determined. Specifically, the SEM of an arbitrary 50 visual fields in the L cross section is image-processed, and the area ratio of the hard phase in the total visual field area is calculated.
[硬質相のサイズについて]
本実施形態のラインパイプ用鋼材ではさらに、ラインパイプ用鋼材の厚さ中央部での硬質相のサイズが6.0μm以下である。硬質相のサイズが大きすぎれば、鋼の低温靭性が低下する。本実施形態では、上述の硬質相のサイズが6.0μm以下であるため、優れた低温靭性が得られる。硬質相のサイズの好ましい下限は、2.5μmであり、硬質相サイズの好ましい上限は5.5μmである。
[About the size of the hard phase]
Further, in the line pipe steel material of the present embodiment, the size of the hard phase at the central portion of the thickness of the line pipe steel material is 6.0 μm or less. If the size of the hard phase is too large, the low temperature toughness of the steel will decrease. In the present embodiment, since the size of the above-mentioned hard phase is 6.0 μm or less, excellent low temperature toughness can be obtained. The preferred lower limit of the hard phase size is 2.5 μm, and the preferred upper limit of the hard phase size is 5.5 μm.
硬質相のサイズは、上述の硬質相分率を求めたL断面で、任意の50視野をSEMで観察したときの硬質相面積から求める。具体的には、硬質相面積から円相当径を算出し、得られた50個の平均円相当径を硬質相のサイズ(μm)とする。 The size of the hard phase is obtained from the area of the hard phase when an arbitrary 50 visual fields are observed by SEM in the L cross section obtained from the above-mentioned hard phase fraction. Specifically, the circle-equivalent diameter is calculated from the hard phase area, and the average circle-equivalent diameter of the obtained 50 pieces is defined as the hard phase size (μm).
後述の製造工程を実施することにより、厚さ中央部の組織において、平均結晶粒径を15μm以下、及び粗大結晶粒率を20%以下とすることができる。さらに、フェライト分率を65%以上、及び、硬質相分率を10〜20%以上とできる。さらに、硬質相のサイズを6.0μm以下とできる。その結果、DWTT保証温度を−35℃以下として低温靭性を高めることができる。さらに、435〜570MPaの降伏応力、及び535〜760MPaの引張強度を得ることができる。さらに、降伏比YRを0.93以下とできる。 By carrying out the manufacturing process described later, the average crystal grain size can be set to 15 μm or less and the coarse crystal grain ratio can be set to 20% or less in the structure at the center of the thickness. Further, the ferrite fraction can be 65% or more, and the hard phase fraction can be 10 to 20% or more. Further, the size of the hard phase can be 6.0 μm or less. As a result, the low temperature toughness can be improved by setting the DWTT guaranteed temperature to −35 ° C. or lower. Further, a yield stress of 435 to 570 MPa and a tensile strength of 535 to 760 MPa can be obtained. Further, the yield ratio YR can be 0.93 or less.
[硬質相の硬度について]
硬質相の硬度は、マイクロビッカース硬度試験において、200Hv以上である。硬質相の硬度は、次のとおり測定する。得られたラインパイプ用鋼材の硬質相において、任意の領域を5箇所選択する。選択された各領域において、JIS Z2244(2009)に準拠してビッカース硬さ(Hv)を測定する。試験条件は、試験温度を常温(25℃)とし、試験力を25gfとする。得られた値(合計5個)の平均を、硬質相の硬度と定義する。
[Hardness of hard phase]
The hardness of the hard phase is 200 Hv or more in the Micro Vickers hardness test. The hardness of the hard phase is measured as follows. In the hard phase of the obtained steel material for line pipes, five arbitrary regions are selected. In each selected region, Vickers hardness (Hv) is measured according to JIS Z2244 (2009). The test conditions are that the test temperature is room temperature (25 ° C.) and the test force is 25 gf. The average of the obtained values (5 in total) is defined as the hardness of the hard phase.
[製造方法]
上述のラインパイプ用鋼材の製造方法の一例を説明する。図2は、ラインパイプ用鋼材製造方法の一例を示すフロー図である。
[Production method]
An example of the above-mentioned method for manufacturing a steel material for a line pipe will be described. FIG. 2 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing a steel material for a line pipe.
図2を参照して、本製造方法では、上述した化学組成を満たす溶鋼を用いて、素材であるスラブを製造する(素材準備工程:S0)。製造されたスラブを加熱炉で加熱する(加熱工程:S1)。加熱したスラブを粗圧延機及び仕上げ圧延機で圧延して鋼板を製造する(圧延工程:S2)。製造された鋼板をROT(ランアウトテーブル)で冷却する(ROT冷却工程:S3)。ROT冷却工程(S3)では、初めに、水冷装置で鋼板を強冷却する(強冷却工程S31)。強冷却後、鋼板に対して徐冷却を実施する(徐冷却工程:S32)。徐冷却後、鋼板に対してさらに強冷却を実施する(強冷却工程:S33)。ROT冷却後の鋼板を巻き取る(巻取り工程:S4)。以上の製造工程により、ラインパイプ用熱延鋼板が製造される。 With reference to FIG. 2, in the present manufacturing method, a slab as a raw material is manufactured using molten steel satisfying the above-mentioned chemical composition (material preparation step: S0). The produced slab is heated in a heating furnace (heating step: S1). The heated slab is rolled by a rough rolling machine and a finishing rolling machine to produce a steel sheet (rolling process: S2). The manufactured steel sheet is cooled by ROT (runout table) (ROT cooling step: S3). In the ROT cooling step (S3), first, the steel sheet is strongly cooled by a water cooling device (strong cooling step S31). After strong cooling, the steel sheet is slowly cooled (slow cooling step: S32). After the slow cooling, the steel sheet is further strongly cooled (strong cooling step: S33). The steel sheet after ROT cooling is wound up (winding process: S4). A hot-rolled steel sheet for line pipes is manufactured by the above manufacturing process.
さらに、ラインパイプ用熱延鋼板を成形及び溶接して製管し、ラインパイプ用電縫鋼管を製造する(製管工程:S5)。以下、それぞれの工程について詳しく説明する。 Further, a hot-rolled steel sheet for line pipes is formed and welded to produce a pipe, and an electrosewn steel pipe for line pipes is manufactured (pipe making process: S5). Hereinafter, each step will be described in detail.
[素材準備工程(S0)]
上述の化学組成を有する素材を準備する。具体的には、上述の化学組成を有する溶鋼を製造する。溶鋼を用いて、素材(スラブ)を製造する。連続鋳造法により鋳片(スラブ)を製造してもよい。溶鋼を用いてインゴットを製造し、インゴットを分塊圧延して素材(スラブ)を製造してもよい。
[Material preparation process (S0)]
A material having the above-mentioned chemical composition is prepared. Specifically, a molten steel having the above-mentioned chemical composition is produced. A material (slab) is manufactured using molten steel. A slab may be produced by a continuous casting method. An ingot may be manufactured using molten steel, and the ingot may be block-rolled to produce a material (slab).
[加熱工程(S1)]
加熱工程(S1)では、製造されたスラブを加熱炉で加熱する。加熱炉でのスラブの加熱温度は1060〜1150℃である。加熱温度が高すぎれば、結晶粒(オーステナイト粒)が粗大化し、低温靭性が低下する。一方、加熱温度が低すぎれば、圧延中の結晶粒の微細化及び圧延後の析出強化が得られず、強度が低下する。したがって、加熱温度は1060〜1150℃である。
[Heating step (S1)]
In the heating step (S1), the produced slab is heated in a heating furnace. The heating temperature of the slab in the heating furnace is 1060-1150 ° C. If the heating temperature is too high, the crystal grains (austenite grains) become coarse and the low temperature toughness decreases. On the other hand, if the heating temperature is too low, the crystal grains during rolling cannot be refined and the precipitation strengthening after rolling cannot be obtained, and the strength is lowered. Therefore, the heating temperature is 1060-1150 ° C.
[圧延工程(S2)]
圧延工程(S2)では、加熱工程(S1)で加熱されたスラブを、粗圧延機及び仕上げ圧延機を用いて熱間圧延して、鋼板にする。粗圧延機及び仕上げ圧延機ともに、一列に並んだ複数の圧延スタンドを備え、各圧延スタンドはロール対を有する。
[Rolling process (S2)]
In the rolling step (S2), the slab heated in the heating step (S1) is hot-rolled using a rough rolling mill and a finish rolling mill to form a steel sheet. Both the rough rolling mill and the finishing rolling mill are provided with a plurality of rolling stands arranged in a row, and each rolling stand has a roll pair.
圧延工程において、仕上げ圧延機の最終スタンドの出側での鋼板の表面温度を、仕上げ圧延温度(℃)と定義する。仕上げ圧延温度(℃)は、Ar3変態点以上である。仕上げ圧延温度がAr3変態点未満であれば、鋼板の圧延抵抗が増加して生産性が低下する。さらに、フェライト及びオーステナイトの二相域で鋼板が圧延される。この場合、鋼板のミクロ組織が層状組織を生成して、機械的性質が低下する。したがって、仕上げ圧延温度はAr3変態点以上である。上述の化学組成を有する本実施形態のラインパイプ用鋼材において、Ar3変態温度は、750〜850℃である。オーステナイト未再結晶温度域での圧下率は60〜80%とするのが好ましい。この場合、未再結晶組織が微細化される。 In the rolling process, the surface temperature of the steel sheet on the exit side of the final stand of the finish rolling machine is defined as the finish rolling temperature (° C.). The finish rolling temperature (° C.) is equal to or higher than the Ar 3 transformation point. If the finish rolling temperature is less than the Ar 3 transformation point, the rolling resistance of the steel sheet increases and the productivity decreases. Further, the steel sheet is rolled in the two-phase region of ferrite and austenite. In this case, the microstructure of the steel sheet creates a layered structure, which deteriorates the mechanical properties. Therefore, the finish rolling temperature is equal to or higher than the Ar 3 transformation point. In the line pipe steel material of the present embodiment having the above-mentioned chemical composition, the Ar 3 transformation temperature is 750 to 850 ° C. The reduction rate in the austenite unrecrystallized temperature range is preferably 60 to 80%. In this case, the unrecrystallized structure is miniaturized.
本実施形態の製造方法を用いれば、板厚を12mm以上としても、優れた靭性が得られる。 By using the manufacturing method of the present embodiment, excellent toughness can be obtained even if the plate thickness is 12 mm or more.
[ROT冷却工程(S3)]
ROT(ランアウトテーブル)冷却工程(S3)では、圧延工程(S2)で製造された鋼板を冷却する。ROT冷却工程(S3)は、強冷却工程(S31)、徐冷却工程(S32)及び強冷却工程(S33)を備える。
[ROT cooling step (S3)]
In the ROT (runout table) cooling step (S3), the steel sheet produced in the rolling step (S2) is cooled. The ROT cooling step (S3) includes a strong cooling step (S31), a slow cooling step (S32), and a strong cooling step (S33).
[強冷却工程(S31)]
初めに、鋼板を強冷却する。強冷却はたとえば、水冷装置による水冷である。水冷直前の鋼板の表面温度は特に限定しないが、Ar3変態点以上であるのが好ましい。水冷直前の鋼板の表面温度がAr3変態点以上であれば、粒成長して結晶粒が粗大化することによる強度の低下を防止できる。
[Strong cooling step (S31)]
First, the steel sheet is strongly cooled. Strong cooling is, for example, water cooling by a water cooling device. The surface temperature of the steel sheet immediately before water cooling is not particularly limited, but it is preferably Ar 3 transformation point or higher. When the surface temperature of the steel sheet immediately before water cooling is Ar 3 transformation point or higher, it is possible to prevent a decrease in strength due to grain growth and coarsening of crystal grains.
強冷却工程(S31)での冷却速度をV1(℃/s)とする。V1は、板厚中央部で10〜50℃/sである。冷却速度V1が10℃/s未満の場合、冷却による歪みの導入が不足するため、フェライトの核生成サイトを十分に得ることができない。この場合、フェライト粒の生成量が少なくなるため、フェライト粒が粗大化し、鋼の低温靭性が低下する。冷却速度V1が50℃/sを超える場合、CCT線図において、鋼板温度がフェライト領域を通過せず、ベイナイト領域に到達する。この場合、組織がベイナイト主体となり、鋼の低温靭性が低下する。したがって、冷却速度V1は10℃/s以上である。冷却速度V1の好ましい下限は12℃/sである。冷却速度V1の好ましい上限は45℃/sである。 The cooling rate in the strong cooling step (S31) is V1 (° C./s). V1 is 10 to 50 ° C./s at the central portion of the plate thickness. When the cooling rate V1 is less than 10 ° C./s, the introduction of strain due to cooling is insufficient, so that a sufficient ferrite nucleation site cannot be obtained. In this case, since the amount of ferrite grains produced is reduced, the ferrite grains are coarsened and the low temperature toughness of the steel is lowered. When the cooling rate V1 exceeds 50 ° C./s, the steel sheet temperature does not pass through the ferrite region and reaches the bainite region in the CCT diagram. In this case, the structure becomes mainly bainite, and the low temperature toughness of the steel decreases. Therefore, the cooling rate V1 is 10 ° C./s or higher. The preferable lower limit of the cooling rate V1 is 12 ° C./s. The preferable upper limit of the cooling rate V1 is 45 ° C./s.
強冷却工程(S31)では、鋼板の表面温度が870〜750℃の温度範囲において、鋼板を冷却する。換言すれば、強冷却停止温度T1は750℃である。強冷却停止温度T1が低すぎれば、CCT線図において、鋼板温度がフェライト領域を通過してパーライト領域及び/又はベイナイト領域に到達する。この場合、フェライト分率が低下し、鋼の低温靭性が低下する。一方、強冷却停止温度T1が高すぎれば、初析フェライトを強化するNbの析出が過時効となり、鋼の強度が低下する。強冷却停止温度T1を750℃にすれば、後工程の徐冷却工程(S4)で徐冷却することにより、フェライト分率を65%以上とすることができ、鋼の低温靭性が高まる。 In the strong cooling step (S31), the steel sheet is cooled in a temperature range in which the surface temperature of the steel sheet is 870 to 750 ° C. In other words, the strong cooling stop temperature T1 is 750 ° C. If the strong cooling stop temperature T1 is too low, the steel plate temperature passes through the ferrite region and reaches the pearlite region and / or the bainite region in the CCT diagram. In this case, the ferrite fraction decreases and the low temperature toughness of the steel decreases. On the other hand, if the strong cooling stop temperature T1 is too high, the precipitation of Nb that reinforces the proeutectoid ferrite becomes overaging, and the strength of the steel decreases. When the strong cooling stop temperature T1 is set to 750 ° C., the ferrite fraction can be increased to 65% or more by slow cooling in the slow cooling step (S4) in the subsequent step, and the low temperature toughness of the steel is enhanced.
[徐冷却工程(S32)]
強冷却工程(S31)で強冷却した鋼板に対して、徐冷却を実施する。
[Slow cooling step (S32)]
Slow cooling is performed on the steel sheet that has been strongly cooled in the strong cooling step (S31).
徐冷却工程(S32)での冷却速度をV2(℃/s)とする。冷却速度V2は、板厚中央部で2〜5℃/sである。冷却速度V2が遅すぎれば、生産性が低下する。冷却速度V2が速すぎれば、CCT線図において、鋼板温度がフェライト領域を通過して、パーライト領域及び/又はベイナイト領域に到達する。この場合、フェライト分率が低下し、鋼の低温靭性が低下する。したがって、冷却速度V2は2〜5℃/sである。冷却速度V2の好ましい下限は2.5℃/sである。冷却速度V2の好ましい上限は4.5℃/sである。 The cooling rate in the slow cooling step (S32) is V2 (° C./s). The cooling rate V2 is 2 to 5 ° C./s at the center of the plate thickness. If the cooling rate V2 is too slow, the productivity will decrease. If the cooling rate V2 is too fast, the steel plate temperature passes through the ferrite region and reaches the pearlite region and / or the bainite region in the CCT diagram. In this case, the ferrite fraction decreases and the low temperature toughness of the steel decreases. Therefore, the cooling rate V2 is 2 to 5 ° C./s. The preferable lower limit of the cooling rate V2 is 2.5 ° C./s. The preferable upper limit of the cooling rate V2 is 4.5 ° C./s.
徐冷却工程(S32)では、鋼板の表面温度が750〜650℃の温度範囲において、鋼板を冷却する。換言すれば、徐冷却停止温度T2は650℃である。徐冷却停止温度T2が低すぎれば、CCT線図において、鋼板温度がフェライト領域を通過して、パーライト領域及び/又はベイナイト領域に到達する。この場合、フェライト分率が低下し、鋼の低温靭性が低下する。徐冷却停止温度T2が高すぎれば、鋼の強度が低下する。したがって、徐冷却停止温度T2は650℃である。 In the slow cooling step (S32), the steel sheet is cooled in a temperature range in which the surface temperature of the steel sheet is 750 to 650 ° C. In other words, the slow cooling stop temperature T2 is 650 ° C. If the slow cooling stop temperature T2 is too low, the steel plate temperature passes through the ferrite region and reaches the pearlite region and / or the bainite region in the CCT diagram. In this case, the ferrite fraction decreases and the low temperature toughness of the steel decreases. If the slow cooling stop temperature T2 is too high, the strength of the steel decreases. Therefore, the slow cooling stop temperature T2 is 650 ° C.
[強冷却工程(S33)]
徐冷却工程(S32)で徐冷却した鋼板に対して、強冷却を実施する。
[Strong cooling step (S33)]
Strong cooling is performed on the steel sheet that has been slowly cooled in the slow cooling step (S32).
強冷却工程(S33)での冷却速度をV3(℃/s)とする。冷却速度V3は、板厚中央部で5〜10℃/sである。冷却速度V3が遅すぎれば、微細な硬質相が得られない。その結果、鋼の強度及び低温靭性が低下する。冷却速度V3が速すぎれば、CCT線図において、鋼板温度がフェライト領域を十分に通過せずに、ベイナイト領域に到達する。この場合、フェライト分率が低下し、ベイナイト主体の鋼組織となり、鋼の低温靭性が低下する。したがって、冷却速度V3は5〜10℃/sである。冷却速度V3の好ましい下限は5.5℃/sである。冷却速度V3の好ましい上限は9.5℃/sである。 The cooling rate in the strong cooling step (S33) is V3 (° C./s). The cooling rate V3 is 5 to 10 ° C./s at the central portion of the plate thickness. If the cooling rate V3 is too slow, a fine hard phase cannot be obtained. As a result, the strength and low temperature toughness of the steel are reduced. If the cooling rate V3 is too fast, the steel plate temperature does not sufficiently pass through the ferrite region and reaches the bainite region in the CCT diagram. In this case, the ferrite fraction decreases, the steel structure becomes mainly bainite, and the low temperature toughness of the steel decreases. Therefore, the cooling rate V3 is 5 to 10 ° C./s. The preferable lower limit of the cooling rate V3 is 5.5 ° C./s. The preferable upper limit of the cooling rate V3 is 9.5 ° C./s.
強冷却工程(S33)では、鋼板の表面温度が650〜500℃の温度範囲において、鋼板を冷却する。 In the strong cooling step (S33), the steel sheet is cooled in a temperature range in which the surface temperature of the steel sheet is 650 to 500 ° C.
[巻取り工程(S4)]
巻取り工程(S4)では、ROT冷却工程(S3)により冷却された鋼板を巻取り、コイル状のラインパイプ用熱延鋼板にする。
[Winding process (S4)]
In the winding step (S4), the steel sheet cooled by the ROT cooling step (S3) is wound into a coiled hot-rolled steel sheet for a line pipe.
コイル状のラインパイプ用熱延鋼板巻取り時の鋼板の表面温度(以下、巻取り温度という)T4は、500〜580℃である。巻取り温度T4が低すぎれば、粗大結晶粒率が高くなり、低温靭性が低下する。一方、巻取り温度T4が高すぎれば、結晶粒が粗大化して、鋼の低温靭性が低下する。したがって、巻取り温度T4は、500〜580℃である。好ましいT4は510〜570℃であり、さらに好ましくは520〜560℃である。 The surface temperature (hereinafter referred to as the winding temperature) T4 of the steel sheet at the time of winding the hot-rolled steel sheet for a coiled line pipe is 500 to 580 ° C. If the take-up temperature T4 is too low, the coarse grain ratio increases and the low temperature toughness decreases. On the other hand, if the take-up temperature T4 is too high, the crystal grains become coarse and the low temperature toughness of the steel decreases. Therefore, the take-up temperature T4 is 500 to 580 ° C. The preferred T4 is 510-570 ° C, more preferably 520-560 ° C.
以上の製造工程により、本実施形態のラインパイプ用熱延鋼板が製造される。 By the above manufacturing process, the hot-rolled steel sheet for line pipe of this embodiment is manufactured.
本実施形態のラインパイプ用電縫鋼管は、上述のラインパイプ用熱延鋼板を用いて、たとえば、次の製管工程(S5)により製造される。 The electric resistance welded steel pipe for a line pipe of the present embodiment is manufactured by, for example, the following pipe making step (S5) using the hot-rolled steel plate for a line pipe described above.
[製管工程(S5)]
コイル状のラインパイプ用熱延鋼板を巻き戻しながら、周知の方法により、ラインパイプ用電縫鋼管を製造する。具体的には、ラインパイプ用熱延鋼板を連続した成形ロールによる曲げ加工により筒状(オープンパイプ)にする。続いて、オープンパイプの継ぎ目部、つまりラインパイプ用熱延鋼板の長手方向の両端面を電縫溶接法により溶接する。以上の工程により、ラインパイプ用電縫鋼管を製造する。
[Pipe making process (S5)]
While rewinding the coiled hot-rolled steel sheet for line pipe, an electric resistance sewn steel pipe for line pipe is manufactured by a well-known method. Specifically, the hot-rolled steel sheet for line pipes is made into a tubular shape (open pipe) by bending with a continuous forming roll. Subsequently, the seams of the open pipes, that is, both end faces in the longitudinal direction of the hot-rolled steel sheet for line pipes are welded by the electric stitch welding method. Through the above steps, an electric resistance sewn steel pipe for line pipes is manufactured.
以上の製造工程により製造されたラインパイプ用鋼材(熱延鋼板及び電縫鋼管)では、厚さ中央部の組織において、平均結晶粒径が15μm以下、粗大結晶粒率が20%以下、フェライト分率が65%以上、硬質相分率が10〜20%、及び、硬質相のサイズが6.0μm以下となる。その結果、DWTT保証温度を−35℃以下とし、低温靭性を高めることができる。さらに、450〜570MPaの降伏応力、及び535〜760MPaの引張強度を得ることができる。さらに降伏比YRは0.93以下となる。 In the steel materials for line pipes (hot-rolled steel sheets and electric resistance pipes) manufactured by the above manufacturing process, the average grain size is 15 μm or less, the coarse grain ratio is 20% or less, and the ferrite content is in the structure at the center of the thickness. The ratio is 65% or more, the hard phase fraction is 10 to 20%, and the size of the hard phase is 6.0 μm or less. As a result, the guaranteed DWTT temperature can be set to −35 ° C. or lower, and the low temperature toughness can be improved. Further, a yield stress of 450 to 570 MPa and a tensile strength of 535 to 760 MPa can be obtained. Further, the yield ratio YR is 0.93 or less.
表1に示す鋼A〜鋼Jの溶鋼を連続鋳造してスラブを製造した。
鋼A〜鋼Jの複数のスラブを用いて、表2に示す試験番号1〜試験番号26のラインパイプ用電縫鋼管を製造した。
Using a plurality of slabs of steels A to J, electrosewn steel pipes for line pipes of
具体的には、各試験番号のスラブを、加熱炉で加熱した。加熱温度(℃)は表2に示すとおりであった。加熱後のスラブを粗圧延機を用いて圧延して、920℃まで放冷した。その後、仕上げ圧延機で仕上げ圧延を実施した。未再結晶温度域での圧下率は、いずれの試験番号も60〜80%であった。仕上げ圧延温度はいずれもAr3点以上であった。 Specifically, the slabs of each test number were heated in a heating furnace. The heating temperature (° C.) was as shown in Table 2. The heated slab was rolled using a rough rolling mill and allowed to cool to 920 ° C. After that, finish rolling was carried out with a finish rolling mill. The reduction rate in the unrecrystallized temperature range was 60 to 80% in all test numbers. The finish rolling temperature was Ar 3 points or more.
仕上げ圧延後の鋼板に対して、ROT冷却を実施した。ROT冷却では、表2に示す冷却条件(強冷却速度V1(℃/秒)、徐冷却速度V2(℃/秒)及び強冷却速度V3(℃/秒))で冷却した。強冷却停止温度T1(℃)及び徐冷却停止温度T2(℃)は、すべての鋼板において、それぞれ、750℃及び650℃であった。 ROT cooling was performed on the steel sheet after finish rolling. In ROT cooling, cooling was performed under the cooling conditions shown in Table 2 (strong cooling rate V1 (° C./sec), slow cooling rate V2 (° C./sec), and strong cooling rate V3 (° C./sec)). The strong cooling stop temperature T1 (° C.) and the slow cooling stop temperature T2 (° C.) were 750 ° C. and 650 ° C., respectively, for all the steel sheets.
以上の製造工程により鋼板を製造後、表2に示す巻取り温度T4で巻取りを実施してラインパイプ用熱延鋼板を製造した。さらに、ラインパイプ用熱延鋼板を用いて上述の方法で製管し、外径389mm以上、肉厚12mm以上のラインパイプ用電縫鋼管を製造した。 After the steel sheet was manufactured by the above manufacturing process, the steel sheet was wound at the winding temperature T4 shown in Table 2 to manufacture a hot-rolled steel sheet for line pipes. Further, a hot-rolled steel plate for a line pipe was used to produce a pipe by the above-mentioned method, and an electrosewn steel pipe for a line pipe having an outer diameter of 389 mm or more and a wall thickness of 12 mm or more was manufactured.
[試験方法]
[ミクロ組織]
上述の方法に基づいて、EBSP−OIMを用いて、平均結晶粒径、粗大結晶粒率、フェライト分率、硬質相分率、及び硬質相のサイズを上述の試験法のとおり、測定した。平均結晶粒径測定でのEBSP−OIMの測定条件は倍率:400倍、視野面積:200μm×500μm、測定ステップ:0.3μmとした。硬質相分率及び硬質相のサイズ測定でのSEMの測定条件は倍率:1000〜3000倍、視野面積45μm×60μmとした。硬質相については、上述のとおりマイクロビッカース硬度試験も実施した。試験条件は、試験温度を常温(25℃)とし、試験力を25gfとした。マイクロビッカース硬度は、すべての試験番号において200Hv以上であった。
[Test method]
[Micro tissue]
Based on the above method, the average grain size, coarse grain ratio, ferrite fraction, hard phase fraction, and hard phase size were measured using EBSP-OIM as in the test method described above. The measurement conditions of EBSP-OIM in the average crystal grain size measurement were magnification: 400 times, visual field area: 200 μm × 500 μm, and measurement step: 0.3 μm. The SEM measurement conditions for measuring the hard phase fraction and the size of the hard phase were a magnification of 1000 to 3000 times and a visual field area of 45 μm × 60 μm. For the hard phase, the Micro Vickers hardness test was also performed as described above. The test conditions were a test temperature of room temperature (25 ° C.) and a test force of 25 gf. The Micro Vickers hardness was 200 Hv or higher in all test numbers.
[強度試験]
各試験番号のラインパイプ用電縫鋼管から2つの引張試験片を採取した。具体的には、ラインパイプ用電縫鋼管を軸方向に見てラインパイプ用電縫鋼管の溶接部から90°の位置から全厚の引張試験片を2つ採取した。2つの引張試験片の横断面はいずれも弧状であり、一方の引張試験片の長手方向は、圧延方向(L方向)であり、他方の引張試験片の長手方向は、板幅方向(C方向)であった。引張試験片のサイズは図3に示すとおりであり、平行部の長さは50.8mm、平行部の幅は38.1mmであった。図3中の数値は、試験片の対応する部位の寸法(単位はmm)を示す。引張試験片を用いて、API規格の5CTの規定に準拠して、常温にて引張試験を実施した。試験結果に基づいて、ラインパイプ用電縫鋼管のL方向、C方向の降伏強度(MPa)及び引張強度(MPa)を求めた。得られたL方向、C方向の降伏強度の平均を、その試験番号の降伏強度YS(MPa)と定義した。同様に、得られたL方向、C方向の引張強度の平均を、その試験番号の引張強度TS(MPa)と定義した。
[Strength test]
Two tensile test pieces were taken from the electric resistance steel pipe for line pipe of each test number. Specifically, when the electric pipe for line pipe was viewed in the axial direction, two tensile test pieces having a total thickness were collected from a position of 90 ° from the welded portion of the electric pipe for line pipe. The cross sections of the two tensile test pieces are both arcuate, the longitudinal direction of one tensile test piece is the rolling direction (L direction), and the longitudinal direction of the other tensile test piece is the plate width direction (C direction). )Met. The size of the tensile test piece was as shown in FIG. 3, the length of the parallel portion was 50.8 mm, and the width of the parallel portion was 38.1 mm. The numerical values in FIG. 3 indicate the dimensions (unit: mm) of the corresponding parts of the test piece. Tensile test pieces were used to carry out tensile tests at room temperature in accordance with the API standard 5CT. Based on the test results, the yield strength (MPa) and tensile strength (MPa) of the electrosewn steel pipe for line pipes in the L and C directions were determined. The average yield strength in the L and C directions obtained was defined as the yield strength YS (MPa) of the test number. Similarly, the average of the obtained tensile strengths in the L and C directions was defined as the tensile strength TS (MPa) of the test number.
さらに、得られた各方向(L方向、C方向)の降伏強度及び引張強度に基づいて、L方向の降伏比YR及びC方向の降伏比YRを求めた。 Further, the yield ratio YR in the L direction and the yield ratio YR in the C direction were determined based on the yield strength and the tensile strength in each of the obtained directions (L direction, C direction).
[低温靭性試験]
各試験番号のラインパイプ用電縫鋼管からDWTT試験片を採取した。採取位置は引張り試験片と同じ(溶接部と背向する位置)であった。DWTT試験片のサイズは図4に示すとおりであった。採取位置から採取された円弧状の部材を展開して平板状とし、180°位置にノッチを加工した。図4中の数値は、試験片の対応する部位の寸法(単位はmm)を示す。tは肉厚(単位はmm)を示す。DWTT試験片の長手方向は、ラインパイプ用電縫鋼管の円周方向に相当した。DWTT試験片をASTM E 436の規定に準拠して、DWTT試験を行い、延性破面率が85%となる最低温度(DWTT保証温度)を求めた。DWTT保証温度が、−35℃以下の場合、低温靭性が高いと評価した。
[Low temperature toughness test]
DWTT test pieces were collected from the electric resistance sewn steel pipes for line pipes of each test number. The sampling position was the same as that of the tensile test piece (position facing the welded part). The size of the DWTT test piece was as shown in FIG. The arc-shaped member collected from the collection position was developed into a flat plate shape, and a notch was machined at the 180 ° position. The numerical values in FIG. 4 indicate the dimensions (unit: mm) of the corresponding parts of the test piece. t indicates the wall thickness (unit: mm). The longitudinal direction of the DWTT test piece corresponded to the circumferential direction of the electric resistance sewn steel pipe for line pipe. The DWTT test piece was subjected to a DWTT test in accordance with the regulations of ASTM E 436, and the minimum temperature (DWTT guaranteed temperature) at which the ductile fracture surface ratio was 85% was determined. When the DWTT guaranteed temperature was −35 ° C. or lower, the low temperature toughness was evaluated as high.
[試験結果]
表3に試験結果を示す。
[Test results]
Table 3 shows the test results.
表1〜表3を参照して、試験番号1〜試験番号13の鋼の化学組成は適切であり、式(1)を満たした。さらに、いずれの試験番号の製造条件も適切であった。そのため、試験番号1〜試験番号13の平均結晶粒径は15μm以下であり、粗大結晶粒率は20%以下であった。さらに、フェライト分率は65%以上であり、硬質相分率は10〜20%であった。硬質相パーライト、ベイナイト、島状マルテンサイト及びMAからなる群から選択される1種又は2種以上を含有し、硬質相のサイズは6.0μm以下であった。その結果、DWTT保証温度は−35℃以下であり、優れた低温靭性を示した。さらに、降伏強度YSはいずれも435〜570MPaであり、引張強度TSはいずれも535〜760MPaであった。さらに、降伏比YRはC方向、L方向ともに、0.93以下であった。 With reference to Tables 1 to 3, the chemical compositions of the steels of Test Nos. 1 to 13 were appropriate and satisfied formula (1). Furthermore, the manufacturing conditions of all test numbers were appropriate. Therefore, the average crystal grain size of Test Nos. 1 to 13 was 15 μm or less, and the coarse crystal grain ratio was 20% or less. Further, the ferrite fraction was 65% or more, and the hard phase fraction was 10 to 20%. Hard phase It contained one or more selected from the group consisting of pearlite, bainite, island martensite and MA, and the size of the hard phase was 6.0 μm or less. As a result, the guaranteed DWTT temperature was −35 ° C. or lower, showing excellent low temperature toughness. Further, the yield strength YS was 435 to 570 MPa, and the tensile strength TS was 535 to 760 MPa. Further, the yield ratio YR was 0.93 or less in both the C direction and the L direction.
一方、試験番号14では、加熱温度が1060℃未満であった。そのため、平均結晶粒径が15μmを超え、粗大結晶粒率も20%を超えた。その結果、降伏強度YSが435MPa未満であり、引張強度TSも535MPa未満であった。さらに、DWTT保証温度が−35℃よりも高く、低温靭性が低かった。 On the other hand, in test number 14, the heating temperature was less than 1060 ° C. Therefore, the average crystal grain size exceeded 15 μm, and the coarse crystal grain ratio also exceeded 20%. As a result, the yield strength YS was less than 435 MPa, and the tensile strength TS was also less than 535 MPa. Furthermore, the DWTT guaranteed temperature was higher than −35 ° C., and the low temperature toughness was low.
試験番号15では、加熱温度が1150℃を超えた。そのため、平均結晶粒径が15μmを超え、粗大結晶粒率も20%を超えた。さらにフェライト分率も65%未満であった。その結果、DWTT保証温度が−35℃よりも高く、低温靭性が低かった。 In test number 15, the heating temperature exceeded 1150 ° C. Therefore, the average crystal grain size exceeded 15 μm, and the coarse crystal grain ratio also exceeded 20%. Further, the ferrite fraction was less than 65%. As a result, the DWTT guaranteed temperature was higher than −35 ° C., and the low temperature toughness was low.
試験番号16では、V1、V2及びV3が低すぎ、徐冷却となったため、巻取り温度T4が580℃を超えた。そのため、平均結晶粒径が15μmを超え、粗大結晶粒率が20%を超えた。さらに、硬質相のサイズも6.0μmを超えた。その結果、降伏強度YSが435MPa未満であり、引張強度TSも535MPa未満であった。降伏比YRもC方向及びL方向で0.93を超えた。さらに、DWTT保証温度が−35℃よりも高く、低温靭性が低かった。 In test number 16, V1, V2 and V3 were too low and the temperature was gradually cooled, so that the winding temperature T4 exceeded 580 ° C. Therefore, the average crystal grain size exceeded 15 μm, and the coarse crystal grain ratio exceeded 20%. Furthermore, the size of the hard phase also exceeded 6.0 μm. As a result, the yield strength YS was less than 435 MPa, and the tensile strength TS was also less than 535 MPa. The yield ratio YR also exceeded 0.93 in the C and L directions. Furthermore, the DWTT guaranteed temperature was higher than −35 ° C., and the low temperature toughness was low.
試験番号17では、V3が5℃/s未満であったため、巻取り温度T4が580℃を超えた。そのため、硬質相のサイズが6.0μmを超えた。その結果、引張強度TSが535MPa未満であった。降伏比YRもC方向及びL方向で0.93を超えた。さらに、DWTT保証温度が−35℃よりも高く、低温靭性が低かった。 In test number 17, V3 was less than 5 ° C./s, so the take-up temperature T4 exceeded 580 ° C. Therefore, the size of the hard phase exceeded 6.0 μm. As a result, the tensile strength TS was less than 535 MPa. The yield ratio YR also exceeded 0.93 in the C and L directions. Furthermore, the DWTT guaranteed temperature was higher than −35 ° C., and the low temperature toughness was low.
試験番号18では、V2が5℃/sを超えたため、巻取り温度T4が500℃未満であった。そのため、平均結晶粒径が15μmを超え、粗大結晶粒率が20%を超えた。さらに、フェライト分率が低下し、硬質相分率が20%を超えた。硬質相のサイズも6.0μmを超えた。そのため、DWTT保証温度が−35℃よりも高く、低温靭性が低かった。 In test number 18, the take-up temperature T4 was less than 500 ° C. because V2 exceeded 5 ° C./s. Therefore, the average crystal grain size exceeded 15 μm, and the coarse crystal grain ratio exceeded 20%. Further, the ferrite fraction decreased and the hard phase fraction exceeded 20%. The size of the hard phase also exceeded 6.0 μm. Therefore, the DWTT guaranteed temperature was higher than −35 ° C., and the low temperature toughness was low.
試験番号19では、V1が50℃/sを超え、V3が5℃/s未満であり、巻取り温度T4が500℃未満であった。そのため平均結晶粒が15μmを超え、粗大結晶粒率が20%を超えた。さらに、フェライト分率が65%未満であり、硬質相分率が20%を超え、硬質相のサイズも6.0μmを超えた。そのため、DWTT保証温度が−35℃よりも高く、低温靭性が低かった。 In test number 19, V1 was above 50 ° C./s, V3 was below 5 ° C./s, and the take-up temperature T4 was below 500 ° C. Therefore, the average crystal grain size exceeded 15 μm, and the coarse crystal grain ratio exceeded 20%. Further, the ferrite fraction was less than 65%, the hard phase fraction exceeded 20%, and the size of the hard phase also exceeded 6.0 μm. Therefore, the DWTT guaranteed temperature was higher than −35 ° C., and the low temperature toughness was low.
試験番号20では、製造条件は適切であったものの、F1が式(1)の上限を超えた。そのため、平均結晶粒が15μmを超えた。さらにフェライト分率が65%未満、硬質相分率が20%を超え、硬質相のサイズが6.0μmを超えた。そのため、DWTT保証温度が−35℃よりも高く、低温靭性が低かった。さらに、降伏強度YSが570MPaを超えた。降伏比YRもL方向で0.93を超えた。 In test number 20, although the production conditions were appropriate, F1 exceeded the upper limit of the formula (1). Therefore, the average crystal grain exceeded 15 μm. Further, the ferrite fraction was less than 65%, the hard phase fraction was over 20%, and the hard phase size was over 6.0 μm. Therefore, the DWTT guaranteed temperature was higher than −35 ° C., and the low temperature toughness was low. Furthermore, the yield strength YS exceeded 570 MPa. The yield ratio YR also exceeded 0.93 in the L direction.
試験番号21では、製造条件が適切であったものの、F1が式(1)の下限未満であった。そのため、平均結晶粒が15μmを超え、粗大結晶粒率も20%を超えた。さらに硬質相分率が10%未満となり、硬質相のサイズが6.0μmを超えた。そのため、DWTT保証温度が−35℃よりも高く、低温靭性が低かった。さらに、引張強度TSが535MPa未満となり、低かった。降伏比YRもC方向及びL方向で0.93を超えた。 In test number 21, although the production conditions were appropriate, F1 was less than the lower limit of the formula (1). Therefore, the average crystal grain size exceeded 15 μm, and the coarse crystal grain ratio also exceeded 20%. Further, the hard phase fraction was less than 10%, and the size of the hard phase exceeded 6.0 μm. Therefore, the DWTT guaranteed temperature was higher than −35 ° C., and the low temperature toughness was low. Further, the tensile strength TS was less than 535 MPa, which was low. The yield ratio YR also exceeded 0.93 in the C and L directions.
試験番号22では、V1、V2及びV3が低すぎたため、巻取り温度T4が580℃を超えた。そのため、平均結晶粒径が15μmを超え、粗大結晶粒率が20%を超えた。さらに、硬質相のサイズも6.0μmを超えた。その結果、降伏比YRがC方向及びL方向で0.93を超えた。さらに、DWTT保証温度が−35℃よりも高く、低温靭性が低かった。 In test number 22, V1, V2 and V3 were too low, so that the take-up temperature T4 exceeded 580 ° C. Therefore, the average crystal grain size exceeded 15 μm, and the coarse crystal grain ratio exceeded 20%. Furthermore, the size of the hard phase also exceeded 6.0 μm. As a result, the yield ratio YR exceeded 0.93 in the C and L directions. Furthermore, the DWTT guaranteed temperature was higher than −35 ° C., and the low temperature toughness was low.
試験番号23では、V1、V2及びV3が低すぎたため、巻取り温度T4が580℃を超えた。そのため、平均結晶粒径が15μmを超え、粗大結晶粒率が20%を超えた。さらに、硬質相のサイズも6.0μmを超えた。その結果、降伏強度YSが435MPa未満であり、引張強度TSも535MPa未満であった。降伏比YRもC方向及びL方向で0.93を超えた。さらに、DWTT保証温度が−35℃よりも高く、低温靭性が低かった。 In test number 23, the take-up temperature T4 exceeded 580 ° C. because V1, V2 and V3 were too low. Therefore, the average crystal grain size exceeded 15 μm, and the coarse crystal grain ratio exceeded 20%. Furthermore, the size of the hard phase also exceeded 6.0 μm. As a result, the yield strength YS was less than 435 MPa, and the tensile strength TS was also less than 535 MPa. The yield ratio YR also exceeded 0.93 in the C and L directions. Furthermore, the DWTT guaranteed temperature was higher than −35 ° C., and the low temperature toughness was low.
試験番号24では、V2及びV3が低すぎたため、巻取り温度T4が580℃を超えた。そのため、硬質相分率も10%以下であった。その結果、降伏強度YSが435MPa未満であり、引張強度TSも535MPa未満であった。降伏比YRもC方向及びL方向で0.93を超えた。さらに、DWTT保証温度が−35℃よりも高く、低温靭性が低かった。 In test number 24, the take-up temperature T4 exceeded 580 ° C. because V2 and V3 were too low. Therefore, the hard phase fraction was also 10% or less. As a result, the yield strength YS was less than 435 MPa, and the tensile strength TS was also less than 535 MPa. The yield ratio YR also exceeded 0.93 in the C and L directions. Furthermore, the DWTT guaranteed temperature was higher than −35 ° C., and the low temperature toughness was low.
試験番号25では、V2が高すぎ、V3が低すぎた。そのため、硬質相分率が20%を超えた。その結果、DWTT保証温度が−35℃よりも高く、低温靭性が低かった。 At test number 25, V2 was too high and V3 was too low. Therefore, the hard phase fraction exceeded 20%. As a result, the DWTT guaranteed temperature was higher than −35 ° C., and the low temperature toughness was low.
試験番号26では、V3が低すぎた。そのため、硬質相のサイズが6μmを越えた。その結果、降伏比YRもC方向及びL方向で0.93を超えた。さらに、DWTT保証温度が−35℃よりも高く、低温靭性が低かった。 At test number 26, V3 was too low. Therefore, the size of the hard phase exceeded 6 μm. As a result, the yield ratio YR also exceeded 0.93 in the C and L directions. Furthermore, the DWTT guaranteed temperature was higher than −35 ° C., and the low temperature toughness was low.
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the embodiments described above are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the above-described embodiment can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present invention.
Claims (6)
C:0.06〜0.12%、
Si:0.05〜0.3%、
Mn:0.5〜2%、
P:0.03%以下、
S:0.01%以下、
O:0.003%以下、
Al:0.01〜0.035%、
N:0.001〜0.008%、
Nb:0.01〜0.25%、
Ti:0.005〜0.03%、
Ni:0.01〜0.2%、
Mo:0.01〜0.2%、
Cu:0.01〜0.3%、
Cr:0〜0.3%、
V:0〜0.01%、
B:0〜0.003%、及び、
Ca:0〜0.0030%を含有し、残部がFe及び不純物からなり、式(1)を満たす化学組成を有し、
厚さ中央部の組織において、平均結晶粒径が15μm以下、及び、結晶粒径が20μm以上の結晶粒の面積率である粗大結晶粒率が20%以下であり、フェライト分率が65%以上及び硬質相分率が10〜20%であり、
硬質相のサイズは6.0μm以下である、ラインパイプ用鋼材。
0.35≦C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3+Nb/3≦0.40 (1)
ここで、式(1)の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。 By mass%
C: 0.06 to 0.12%,
Si: 0.05-0.3%,
Mn: 0.5-2%,
P: 0.03% or less,
S: 0.01% or less,
O: 0.003% or less,
Al: 0.01-0.035%,
N: 0.001 to 0.008%,
Nb: 0.01-0.25%,
Ti: 0.005 to 0.03%,
Ni: 0.01-0.2%,
Mo: 0.01-0.2%,
Cu: 0.01-0.3%,
Cr: 0-0.3%,
V: 0-0.01%,
B: 0 to 0.003% and
Ca: contains 0 to 0.0030%, the balance is composed of Fe and impurities, and has a chemical composition satisfying the formula (1).
In the structure at the center of the thickness, the coarse crystal grain ratio, which is the area ratio of crystal grains having an average crystal grain size of 15 μm or less and a crystal grain size of 20 μm or more, is 20% or less, and the ferrite content is 65% or more. And the hard phase fraction is 10 to 20%.
A steel material for line pipes with a hard phase size of 6.0 μm or less.
0.35 ≤ C + Si / 24 + Mn / 6 + Ni / 40 + Cr / 5 + Mo / 4 + V / 3 + Nb / 3 ≤ 0.40 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol of the formula (1).
前記化学組成は、
Cr:0.01〜0.3%、
V:0.001〜0.01%、及び、
B:0.0002〜0.003%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、ラインパイプ用鋼材。 The steel material for line pipes according to claim 1.
The chemical composition is
Cr: 0.01-0.3%,
V: 0.001 to 0.01% and
B: A steel material for line pipes containing one or more selected from the group consisting of 0.0002 to 0.003%.
前記化学組成は、
Ca:0.0005〜0.0030%を含有する、ラインパイプ用鋼材。 The steel material for line pipes according to claim 1 or 2.
The chemical composition is
A steel material for line pipes containing Ca: 0.0005 to 0.0030%.
前記ラインパイプ用鋼材は、ラインパイプ用熱延鋼板である、ラインパイプ用鋼材。 The steel material for line pipe according to any one of claims 1 to 3.
The steel material for line pipes is a steel material for line pipes, which is a hot-rolled steel plate for line pipes.
前記ラインパイプ用鋼材は、ラインパイプ用電縫鋼管である、ラインパイプ用鋼材。 The steel material for line pipe according to any one of claims 1 to 3.
The steel material for line pipes is a steel material for line pipes, which is an electrosewn steel pipe for line pipes.
加熱された前記素材に対して粗圧延及び仕上げ圧延を実施して鋼板とする工程と、
前記仕上げ圧延後の前記鋼板に対して、870〜750℃の温度範囲を板厚中心が10〜50℃/sの冷却速度で強冷却する工程と、
強冷却された前記鋼板に対して、750〜650℃の温度範囲を板厚中心が2〜5℃/sの冷却速度で徐冷却する工程と、
徐冷却された前記鋼板に対して、650〜500℃の温度範囲を板厚中心が5〜10℃/sの冷却速度で強冷却する工程と、
強冷却された前記鋼板を500〜580℃で巻取る工程とを備える、請求項1〜5のいずれか1項に記載のラインパイプ用鋼材の製造方法。
A step of heating a material having the chemical composition according to any one of claims 1 to 3 at 1060-1150 ° C.
A process of performing rough rolling and finish rolling on the heated material to obtain a steel sheet, and
A step of strongly cooling the steel sheet after finish rolling in a temperature range of 870 to 750 ° C. at a cooling rate of 10 to 50 ° C./s.
A step of slowly cooling the strongly cooled steel sheet in a temperature range of 750 to 650 ° C. at a cooling rate of 2 to 5 ° C./s.
A step of strongly cooling the slowly cooled steel sheet in a temperature range of 650 to 500 ° C. at a cooling rate of 5 to 10 ° C./s.
The method for producing a steel material for a line pipe according to any one of claims 1 to 5 , further comprising a step of winding the strongly cooled steel sheet at 500 to 580 ° C.
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