JP7063169B2 - Seamless steel pipe for hot forging - Google Patents

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Description

本開示は、継目無鋼管に関し、さらに詳しくは、熱間鍛造により蓄圧器等の圧力容器に加工される、熱間鍛造用継目無鋼管に関する。 The present disclosure relates to a seamless steel pipe, and more particularly to a seamless steel pipe for hot forging, which is processed into a pressure vessel such as a pressure accumulator by hot forging.

蓄圧器に代表される圧力容器は、継目無鋼管を用いて製造される場合がある。継目無鋼管を用いて圧力容器を製造する場合、次の工程が実施される。初めに、継目無鋼管に対して熱間鍛造を実施して、継目無鋼管の形状を、圧力容器の形状に成型した中間品を製造する。その後、製造された中間品に対して熱処理を実施して、中間品の強度及び硬さを調整したり、熱間鍛造により中間品に導入された局所的なひずみを低減して、機械特性を均一化したりする。以上の製造工程により、継目無鋼管から圧力容器が製造される。 A pressure vessel typified by a pressure accumulator may be manufactured using a seamless steel pipe. When manufacturing a pressure vessel using a seamless steel pipe, the following steps are carried out. First, hot forging is performed on the seamless steel pipe to produce an intermediate product obtained by molding the shape of the seamless steel pipe into the shape of a pressure vessel. After that, the manufactured intermediate product is heat-treated to adjust the strength and hardness of the intermediate product, and the local strain introduced into the intermediate product by hot forging is reduced to improve the mechanical properties. Make it uniform. Through the above manufacturing process, a pressure vessel is manufactured from a seamless steel pipe.

従来の圧力容器では、熱間鍛造に次いで実施される熱処理後の継目無鋼管において、高い強度と、高い硬さとが求められていた。 In the conventional pressure vessel, high strength and high hardness are required for the seamless steel pipe after heat treatment, which is carried out after hot forging.

ところで、最近、圧力容器の寒冷地での使用の要望がある。圧力容器を寒冷地で使用する場合、高い強度、高い硬さとともに、優れた低温靱性も要求されることが予想される。 By the way, recently, there is a demand for the use of pressure vessels in cold regions. When the pressure vessel is used in a cold region, it is expected that excellent low temperature toughness is required as well as high strength and high hardness.

鋼管において、強度と加工性とを両立させる技術は、特開平11-80899号公報(特許文献1)、特開2000-96143号公報(特許文献2)、及び、特開2000-94009号公報(特許文献3)に提案されている。 Techniques for achieving both strength and workability in steel pipes include JP-A-11-80899 (Patent Document 1), JP-A-2000-96143 (Patent Document 2), and JP-A-2000-9409 (Patent Document 1). It is proposed in Patent Document 3).

特許文献1に開示された高強度鋼管は、重量%で、C:0.30超~0.70%、Si:0.01~2.0%、Mn:0.01~2.0%、Al:0.001~0.10%を含有し、残部がFe及び不回避的不純物からなる組成を有する。この鋼管の組織はフェライト及び面積率で30%超のフェライト以外の第2相からなり、鋼管長手方向に直角な断面の平均結晶粒径が2μm以下である。特許文献1では、平均結晶粒径を2μm以下に微細化することにより、引張強さが600MPa以上であっても加工性に優れた高強度鋼管が得られる、と記載されている。 The high-strength steel pipe disclosed in Patent Document 1 has a weight% of C: more than 0.30 to 0.70%, Si: 0.01 to 2.0%, Mn: 0.01 to 2.0%, Al: Contains 0.001 to 0.10%, and has a composition in which the balance is composed of Fe and unavoidable impurities. The structure of this steel pipe is composed of ferrite and a second phase other than ferrite having an area ratio of more than 30%, and the average crystal grain size of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel pipe is 2 μm or less. Patent Document 1 describes that by miniaturizing the average crystal grain size to 2 μm or less, a high-strength steel pipe having excellent workability can be obtained even if the tensile strength is 600 MPa or more.

特許文献2に開示された鋼管の製造方法は、重量%で、C:0.005~0.70%、Si:0.01~3.0%、Mn:0.01~4.0%、Al:0.001~0.10%を含有する鋼管を、Ac3変態点~400℃に加熱又は均熱する。その後、Ac3変態点~400℃で累積縮径率20%以上の絞り圧延を実施する。絞り圧延後、温度θ(℃)×時間τ(min)が1200以上となるように保温した後、冷却する。特許文献2では、この製造工程により、強度及び延性のバランスに優れ、これらの機械特性のばらつきが小さい鋼管が得られる、と記載されている。 The method for producing a steel pipe disclosed in Patent Document 2 is, in weight%, C: 0.005 to 0.70%, Si: 0.01 to 3.0%, Mn: 0.01 to 4.0%, A steel pipe containing Al: 0.001 to 0.10% is heated or heated to an Ac3 transformation point to 400 ° C. Then, drawing rolling with a cumulative diameter reduction ratio of 20% or more is carried out at the Acc3 transformation point to 400 ° C. After drawing and rolling, the temperature is kept so that the temperature θ (° C.) × time τ (min) is 1200 or more, and then the material is cooled. Patent Document 2 describes that this manufacturing process can obtain a steel pipe having an excellent balance between strength and ductility and having a small variation in mechanical properties.

特許文献3に開示された鋼管の製造方法は、重量%で、C:0.005~0.70%、Si:0.01~3.0%、Mn:0.01~4.0%、Al:0.001~0.10%を含有する鋼管を、Ac3変態点~400℃に加熱又は均熱する。その後、Ac3変態点~400℃で累積縮径率20%以上の絞り圧延を実施する。絞り圧延後、冷却速度1.5℃/s以上で常温まで急冷する。特許文献3では、この製造工程により、圧延後の結晶粒粗大化を有利に抑制でき、延性及び強度のバランスに優れる鋼管が得られる、と記載されている。 The method for producing a steel pipe disclosed in Patent Document 3 is, in weight%, C: 0.005 to 0.70%, Si: 0.01 to 3.0%, Mn: 0.01 to 4.0%, A steel pipe containing Al: 0.001 to 0.10% is heated or heated to an Ac3 transformation point to 400 ° C. Then, drawing rolling with a cumulative diameter reduction ratio of 20% or more is carried out at the Acc3 transformation point to 400 ° C. After drawing and rolling, it is rapidly cooled to room temperature at a cooling rate of 1.5 ° C./s or higher. Patent Document 3 describes that this manufacturing process can advantageously suppress grain coarsening after rolling and can obtain a steel pipe having an excellent balance between ductility and strength.

特開平11-80899号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-80899 特開2000-96143号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-96143 特開2000-94009号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-94009

しかしながら、上述の特許文献1~特許文献3に開示された鋼管は、低温靱性に関する検討がなく、圧力容器用途に関する検討もされていない。特許文献1~特許文献3に開示された鋼管はさらに、製造された鋼管に対して、その後、熱間鍛造が実施されることを想定していない。特許文献1~特許文献3に開示された鋼管は、鋼管自体の結晶粒を微細化する等により、鋼管自体の強度及び延性の両立を目的としている。これに対して、圧力容器等に用いられる熱間鍛造用継目無鋼管では、熱間鍛造に次いで実施される熱処理後の(つまり、最終製品での)機械特性が重要となる。 However, the steel pipes disclosed in Patent Documents 1 to 3 described above have not been studied for low temperature toughness and have not been studied for use in pressure vessels. Further, the steel pipes disclosed in Patent Documents 1 to 3 do not assume that hot forging is subsequently performed on the manufactured steel pipes. The steel pipes disclosed in Patent Documents 1 to 3 aim to achieve both strength and ductility of the steel pipe itself by miniaturizing the crystal grains of the steel pipe itself. On the other hand, in the seamless steel pipe for hot forging used for pressure vessels and the like, the mechanical properties after the heat treatment (that is, in the final product) performed after the hot forging are important.

このように、後工程として熱間鍛造が実施される、熱間鍛造用継目無鋼管において、熱間鍛造に次いで実施される熱処理後において、強度、硬さ及び低温靱性の3つの特性に着目した検討例は従前にはない。 In this way, in the seamless steel pipe for hot forging, which is hot forged as a post-process, we focused on the three characteristics of strength, hardness, and low temperature toughness after the heat treatment performed after hot forging. There is no example of study before.

熱間鍛造後において、たとえば、熱処理として焼入れ及び焼戻しを実施すれば、高い強度及び高い硬さとともに、優れた低温靱性が得られる可能性がある。しかしながら、焼入れ及び焼戻しを実施する場合、熱処理を2工程(焼入れ工程、焼戻し工程)実施することになり、製造コストが高くなる。したがって、熱間鍛造工程後の熱処理は、焼準処理工程等、1つの熱処理で抑えることができる方が好ましい。つまり、熱間鍛造用継目無鋼管において、仮に、熱間鍛造後の熱処理が、焼準処理であったとしても、高い強度及び高い硬さとともに、優れた低温靱性が得られる方が好ましい。 After hot forging, for example, if quenching and tempering are performed as heat treatment, excellent low temperature toughness may be obtained as well as high strength and high hardness. However, when quenching and tempering are carried out, the heat treatment is carried out in two steps (quenching step and tempering step), which increases the manufacturing cost. Therefore, it is preferable that the heat treatment after the hot forging step can be suppressed by one heat treatment such as a normalizing treatment step. That is, in a seamless steel pipe for hot forging, even if the heat treatment after hot forging is a normalizing treatment, it is preferable that excellent low temperature toughness can be obtained together with high strength and high hardness.

本開示の目的は、焼準処理後において、高い強度及び高い硬さとともに、優れた低温靱性も得られる、熱間鍛造用継目無鋼管を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a seamless steel pipe for hot forging, which can obtain excellent low temperature toughness as well as high strength and high hardness after normalizing treatment.

本開示による熱間鍛造用継目無鋼管は、質量%で、C:0.25~0.33%、Si:0.01~0.35%、Mn:1.20~1.60%、P:0.020%以下、S:0.010%以下、Ni:0.11~0.30%、Cr:0.01~0.30%、V:0.01~0.08%、Ti:0~0.005%、B:0~0.0010%、Al:0.01~0.10%、N:0.0080%以下、Mo:0~0.05%、Nb:0~0.010%、及び、残部:Fe及び不純物、からなり、式(1)で定義される硬さ低温靱性指数が0.60~0.68である。
硬さ低温靱性指数=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
The seamless steel pipe for hot forging according to the present disclosure has a mass% of C: 0.25 to 0.33%, Si: 0.01 to 0.35%, Mn: 1.20 to 1.60%, P. : 0.020% or less, S: 0.010% or less, Ni: 0.11 to 0.30%, Cr: 0.01 to 0.30%, V: 0.01 to 0.08%, Ti: 0 to 0.005%, B: 0 to 0.0010%, Al: 0.01 to 0.10%, N: 0.0080% or less, Mo: 0 to 0.05%, Nb: 0 to 0. It consists of 010% and the balance: Fe and impurities, and has a hardness low temperature toughness index defined by the formula (1) of 0.60 to 0.68.
Hardness low temperature toughness index = C + Si / 24 + Mn / 6 + Ni / 40 + Cr / 5 + Mo / 4 + V / 14 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in the formula (1).

本開示による熱間鍛造用継目無鋼管は、焼準処理後において、高い強度及び高い硬さとともに、優れた低温靱性も得られる。具体的には、860℃で焼準処理を実施した後において、ASTM E8に準拠した引張試験により得られた引張強度が620~795MPaとなり、ASTM E10-08に準拠したブリネル硬さ試験により得られた、肉厚中央位置でのブリネル硬さが187HBW以上となり、ASTM E23に準拠したシャルピー衝撃試験により得られた、-20℃における衝撃値が48J/cm以上となる。 The seamless steel pipe for hot forging according to the present disclosure can obtain excellent low temperature toughness as well as high strength and high hardness after normalizing treatment. Specifically, after the normalizing treatment at 860 ° C., the tensile strength obtained by the tensile test based on ASTM E8 is 620 to 795 MPa, which is obtained by the Brinell hardness test based on ASTM E10-08. In addition, the Brinell hardness at the center position of the wall thickness is 187 HBW or more, and the impact value at −20 ° C. obtained by the Charpy impact test based on ASTM E23 is 48 J / cm 2 or more.

図1は、本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管を用いて製造される圧力容器の一例を示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view showing an example of a pressure vessel manufactured by using the seamless steel pipe for hot forging of the present embodiment.

本発明者らは、熱間鍛造に次いで焼準処理が実施された場合であっても、焼準処理後において、高い強度及び高い硬さとともに、優れた低温靱性も得られる熱間鍛造用継目無鋼管について検討を行った。 The present inventors have obtained a seam for hot forging that can obtain excellent low-temperature toughness as well as high strength and high hardness after the normalizing treatment even when the normalizing treatment is performed after the hot forging. A study was conducted on steelless pipes.

従来の熱間鍛造用継目無鋼管では、低温靱性が要求されていなかった。つまり、従来の熱間鍛造用継目無鋼管では、高い強度及び高い硬さが要求されており、優れた低温靱性については特段要求されていなかった。寒冷地での使用要求が大きくなかったためである。そのため、従来の熱間鍛造用継目無鋼管では、高い強度及び高い硬さを確保するため、C含有量を0.35%以上含有していた。 The conventional seamless steel pipe for hot forging does not require low temperature toughness. That is, in the conventional seamless steel pipe for hot forging, high strength and high hardness are required, and excellent low temperature toughness is not particularly required. This is because the demand for use in cold regions was not great. Therefore, in the conventional seamless steel pipe for hot forging, the C content is 0.35% or more in order to secure high strength and high hardness.

そこで、本発明者らは初めに、従来のC含有量が0.35%以上の熱間鍛造用継目無鋼管に対して、860℃での焼準処理を実施した後、ASTM E23に準拠したシャルピー衝撃試験を実施して、-20℃における衝撃値を求めた。その結果、従来のC含有量が0.35%以上の熱間鍛造用継目無鋼管の場合、焼準処理後において-20℃での衝撃値が48J/cm未満となり、十分な低温靱性が得られないことが判明した。 Therefore, the present inventors first performed normalizing treatment at 860 ° C. on a conventional seamless steel pipe for hot forging having a C content of 0.35% or more, and then conformed to ASTM E23. A Charpy impact test was carried out to determine the impact value at −20 ° C. As a result, in the case of the conventional seamless steel pipe for hot forging with a C content of 0.35% or more, the impact value at -20 ° C is less than 48 J / cm 2 after the normalizing treatment, and sufficient low temperature toughness is obtained. It turned out that it could not be obtained.

そこで、本発明者らは、従来の熱間鍛造用継目無鋼管とは異なる、低温靱性に優れた熱間鍛造用継目無鋼管について検討を行った。熱間鍛造用継目無鋼管は、上述のとおり、圧力容器に適用される場合、熱間鍛造及び、熱間鍛造後の熱処理(焼準処理)が施される。したがって、熱間鍛造用継目無鋼管の結晶粒度等のミクロ組織、又は、炭化物等の析出物を制御したとしても、その後の製造工程(熱間鍛造及び熱処理)により、継目無鋼管のミクロ組織及び析出物形態は変化してしまう。そのため、本発明者らは、強度、硬さ、及び低温靱性に対して、ミクロ組織や析出物形態の影響を受けない化学組成での制御を試みた。 Therefore, the present inventors have studied a seamless steel pipe for hot forging, which is different from the conventional seamless steel pipe for hot forging and has excellent low temperature toughness. As described above, the seamless steel pipe for hot forging is subjected to hot forging and heat treatment (normalizing treatment) after hot forging when applied to a pressure vessel. Therefore, even if the microstructure such as the crystal grain size of the seamless steel pipe for hot forging or the precipitate such as carbides is controlled, the microstructure of the seamless steel pipe and the microstructure of the seamless steel pipe and the subsequent manufacturing process (hot forging and heat treatment) are performed. The morphology of the precipitate changes. Therefore, the present inventors attempted to control the strength, hardness, and low-temperature toughness with a chemical composition that is not affected by the microstructure or the morphology of precipitates.

上述のとおり、C含有量が0.35%以上の従来の熱間鍛造用継目無鋼管では、十分な低温靱性が得られない。そこで、本発明者らは、熱間鍛造用継目無鋼管の化学組成において、C含有量を0.25~0.33%とし、さらに、低温靱性を高める元素であるNi含有量を0.11~0.30%とすることを試みた。具体的には、質量%で、C:0.25~0.33%、Si:0.01~0.35%、Mn:1.20~1.60%、P:0.020%以下、S:0.010%以下、Ni:0.11~0.30%、Cr:0.01~0.30%、V:0.01~0.08%、Ti:0~0.005%、B:0~0.0010%、Al:0.01~0.10%、N:0.0080%以下、Mo:0~0.05%、Nb:0~0.010%、及び、残部:Fe及び不純物、からなる化学組成を有する熱間鍛造用継目無鋼管であれば、高い強度及び高い硬さだけでなく、優れた低温靱性も得られる可能性があると考えた。 As described above, a conventional seamless steel pipe for hot forging having a C content of 0.35% or more cannot obtain sufficient low temperature toughness. Therefore, the present inventors set the C content to 0.25 to 0.33% in the chemical composition of the seamless steel pipe for hot forging, and further set the Ni content, which is an element for enhancing low temperature toughness, to 0.11. I tried to make it ~ 0.30%. Specifically, in terms of mass%, C: 0.25 to 0.33%, Si: 0.01 to 0.35%, Mn: 1.20 to 1.60%, P: 0.020% or less, S: 0.010% or less, Ni: 0.11 to 0.30%, Cr: 0.01 to 0.30%, V: 0.01 to 0.08%, Ti: 0 to 0.005%, B: 0 to 0.0010%, Al: 0.01 to 0.10%, N: 0.0080% or less, Mo: 0 to 0.05%, Nb: 0 to 0.010%, and the balance: It was considered that a seamless steel tube for hot forging having a chemical composition consisting of Fe and impurities could obtain not only high strength and high hardness but also excellent low temperature toughness.

しかしながら、上述の化学組成の範囲内の熱間鍛造用継目無鋼管であっても、十分な低温靱性が得られない場合があったり、肉厚中央位置において十分な硬さが得られなかったりする場合が生じた。そこで、本発明者らがさらに検討した結果、上述の化学組成のうち、硬さ及び低温靱性に影響する元素であるC、Si、Mn、Ni、Cr、Mo及びVに関するパラメータ式であり、以下の式(1)で定義される硬さ低温靱性指数を0.60~0.68の範囲内とすれば、熱間鍛造用継目無鋼管を860℃の焼準処理した後においてASTM E8に準拠した引張試験により得られた引張強度が620~795MPaとなり、熱間鍛造用継目無鋼管を860℃の焼準処理した後においてASTM E10-08に準拠したブリネル硬さ試験により得られた肉厚中央位置でのブリネル硬さが187HBW以上となり、熱間鍛造用継目無鋼管を860℃の焼準処理した後においてASTM E23に準拠したシャルピー衝撃試験により得られた-20℃における衝撃値が48J/cm以上となることを見出した。
硬さ低温靱性指数=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
However, even with a seamless steel pipe for hot forging within the above-mentioned chemical composition range, sufficient low-temperature toughness may not be obtained, or sufficient hardness may not be obtained at the center position of the wall thickness. A case has occurred. Therefore, as a result of further studies by the present inventors, it is a parameter formula relating to C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo and V, which are elements affecting hardness and low temperature toughness among the above-mentioned chemical compositions. If the hardness low temperature toughness index defined by the formula (1) is in the range of 0.60 to 0.68, it conforms to ASTM E8 after the seamless steel pipe for hot forging is tempered at 860 ° C. The tensile strength obtained by the tensile test was 620 to 795 MPa, and the center of wall thickness obtained by the Brinell hardness test based on ASTM E10-08 after the seamless steel pipe for hot forging was tempered at 860 ° C. The Brinell hardness at the position was 187 HBW or more, and the impact value at -20 ° C obtained by the ASTM E23-compliant Sharpy impact test after the seamless steel tube for hot forging was tempered at 860 ° C was 48 J / cm. I found that it would be 2 or more.
Hardness low temperature toughness index = C + Si / 24 + Mn / 6 + Ni / 40 + Cr / 5 + Mo / 4 + V / 14 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in the formula (1).

本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管は上述の知見に基づいて完成したものである。本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管は、質量%で、C:0.25~0.33%、Si:0.01~0.35%、Mn:1.20~1.60%、P:0.020%以下、S:0.010%以下、Ni:0.11~0.30%、Cr:0.01~0.30%、V:0.01~0.08%、Ti:0~0.005%、B:0~0.0010%、Al:0.01~0.10%、N:0.0080%以下、Mo:0~0.05%、Nb:0~0.010%、及び、残部:Fe及び不純物、からなり、式(1)で定義される硬さ低温靱性指数が0.60~0.68である。
硬さ低温靱性指数=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
The seamless steel pipe for hot forging of this embodiment was completed based on the above findings. The seamless steel pipe for hot forging of the present embodiment has C: 0.25 to 0.33%, Si: 0.01 to 0.35%, Mn: 1.20 to 1.60% in mass%. P: 0.020% or less, S: 0.010% or less, Ni: 0.11 to 0.30%, Cr: 0.01 to 0.30%, V: 0.01 to 0.08%, Ti : 0 to 0.005%, B: 0 to 0.0010%, Al: 0.01 to 0.10%, N: 0.0080% or less, Mo: 0 to 0.05%, Nb: 0 to 0 It consists of 010% and the balance: Fe and impurities, and has a hardness low temperature toughness index defined by the formula (1) of 0.60 to 0.68.
Hardness low temperature toughness index = C + Si / 24 + Mn / 6 + Ni / 40 + Cr / 5 + Mo / 4 + V / 14 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in the formula (1).

上述の熱間鍛造用継目無鋼管は、860℃の焼準処理後において、ASTM E8に準拠した引張試験により得られた引張強度が620~795MPaであり、ASTM E10-08に準拠したブリネル硬さ試験により得られた、肉厚中央位置でのブリネル硬さが187HBW以上であり、ASTM E23に準拠したシャルピー衝撃試験により得られた、-20℃における衝撃値が48J/cm以上である。 The above-mentioned seamless steel pipe for hot forging has a tensile strength of 620 to 795 MPa obtained by a tensile test compliant with ASTM E8 after a normalizing treatment at 860 ° C., and a Brinell hardness compliant with ASTM E10-08. The Brinell hardness at the center position of the wall thickness obtained by the test is 187 HBW or more, and the impact value at −20 ° C. obtained by the Charpy impact test according to ASTM E23 is 48 J / cm 2 or more.

以下、本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管について詳述する。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 seamless steel pipe for hot forging of the present embodiment will be described in detail. Unless otherwise specified, "%" for an element means mass%.

[熱間鍛造用途について]
本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管は、後工程において熱間鍛造される。つまり、熱間鍛造用途の継目無鋼管である。たとえば、熱間鍛造用継目無鋼管は、熱間鍛造を施され、熱間鍛造後に焼準処理を施されて、圧力容器となる。圧力容器は内部に高圧流体が貯蔵される容器である。圧力容器はたとえば、蓄圧器、ポンプ及び圧縮機に係る容器、ショックアブソーバーその他の緩衝装置に係る容器、自動車用エアバックガス発生器に係る容器、蓄電池に係る容器、等である。
[About hot forging applications]
The seamless steel pipe for hot forging of the present embodiment is hot forged in a subsequent process. That is, it is a seamless steel pipe for hot forging. For example, a seamless steel pipe for hot forging is hot forged and then subjected to normalizing treatment after hot forging to become a pressure vessel. A pressure vessel is a container in which a high-pressure fluid is stored. The pressure vessel is, for example, a pressure vessel, a container for a pump and a compressor, a container for a shock absorber or other shock absorber, a container for an automobile airbag gas generator, a container for a storage battery, and the like.

図1は圧力容器の一例の縦断面図である。図1を参照して、圧力容器1は、胴部2と、一対の鏡部3A、3Bとを備える。胴部2は、筒状の部材である。胴部2には高圧流体(ガス等)が貯蔵される。胴部2は、円筒形状であり、胴部の軸方向に垂直な断面は円環状である。一対の鏡部3A及び3Bは、胴部2の両端部に配置され、胴部2の両端部とつながっており、胴部2を密閉する。なお、圧力容器1は、鏡部3A又は3Bに、図示しない口金を備えてもよい。圧力容器1の形状は図1に限定されない。しかしながら、圧力容器1は通常、胴部2と一対の鏡部3A、3Bとを備える。 FIG. 1 is a vertical sectional view of an example of a pressure vessel. With reference to FIG. 1, the pressure vessel 1 includes a body portion 2 and a pair of mirror portions 3A and 3B. The body portion 2 is a tubular member. High-pressure fluid (gas or the like) is stored in the body 2. The body portion 2 has a cylindrical shape, and the cross section perpendicular to the axial direction of the body portion is an annular shape. The pair of mirror portions 3A and 3B are arranged at both ends of the body portion 2 and are connected to both ends of the body portion 2 to seal the body portion 2. The pressure vessel 1 may be provided with a base (not shown) in the mirror portion 3A or 3B. The shape of the pressure vessel 1 is not limited to FIG. However, the pressure vessel 1 usually includes a body portion 2 and a pair of mirror portions 3A and 3B.

熱間鍛造用継目無鋼管を用いて、圧力容器を製造する場合、初めに、熱間鍛造用継目無鋼管を熱間鍛造して、継目無鋼管を、胴部2及び鏡部3A、3Bを含む圧力容器1の形状に成型する。熱間鍛造後の継目無鋼管は局所的にひずみを蓄積している。そのため、局所的なひずみを低減して、機械特性を均一化することを目的として、熱間鍛造後の継目無鋼管に対して熱処理(たとえば焼準処理等)を実施する。以上の製造工程により、圧力容器が製造される。 When manufacturing a pressure vessel using a seamless steel pipe for hot forging, first, the seamless steel pipe for hot forging is hot forged, and the seamless steel pipe is used for the body 2 and mirrors 3A and 3B. Mold into the shape of the including pressure vessel 1. The seamless steel pipe after hot forging locally accumulates strain. Therefore, for the purpose of reducing local strain and making the mechanical properties uniform, heat treatment (for example, normalizing treatment) is performed on the seamless steel pipe after hot forging. A pressure vessel is manufactured by the above manufacturing process.

なお、本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管は、圧力容器用途に限定されず、本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管を熱間鍛造して成型される部品の用途であれば、特に限定されない。 The seamless steel pipe for hot forging of the present embodiment is not limited to the use of pressure vessels, and is not limited to the use of parts formed by hot forging the seamless steel pipe for hot forging of the present embodiment. Not particularly limited.

以下、本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管について、詳述する。 Hereinafter, the seamless steel pipe for hot forging of the present embodiment will be described in detail.

[化学組成]
本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管の化学組成は、次の元素を含有する。
[Chemical composition]
The chemical composition of the seamless steel pipe for hot forging of the present embodiment contains the following elements.

C:0.25~0.33%
炭素(C)は、鋼材の強度及び硬さを高める。C含有量が0.25%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、焼準処理後において、十分な引張強度が得られなかったり、十分な引張強度が得られても、10~40mmの肉厚の継目無鋼管の肉厚中央部で十分な硬さが得られなかったりする。一方、C含有量が0.33%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、焼準処理後において、十分な低温靱性が得られない。したがって、C含有量は0.25~0.33%である。C含有量の好ましい下限は0.26%であり、さらに好ましくは0.28%であり、さらに好ましくは0.30%である。C含有量の好ましい上限は0.32%である。
C: 0.25 to 0.33%
Carbon (C) enhances the strength and hardness of the steel material. If the C content is less than 0.25%, even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, sufficient tensile strength cannot be obtained or sufficient tensile strength is obtained after the normalizing treatment. However, sufficient hardness may not be obtained at the central portion of the wall thickness of the seamless steel pipe having a wall thickness of 10 to 40 mm. On the other hand, if the C content exceeds 0.33%, sufficient low temperature toughness cannot be obtained after the normalizing treatment even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the C content is 0.25 to 0.33%. The lower limit of the C content is preferably 0.26%, more preferably 0.28%, still more preferably 0.30%. The preferred upper limit of the C content is 0.32%.

Si:0.01~0.35%
シリコン(Si)は、鋼を脱酸し、さらに、鋼材の強度及び硬さを高める。Si含有量が0.01%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、焼準処理後において、十分な引張強度が得られなかったり、十分な引張強度が得られても、肉厚中央部で十分な硬さが得られなかったりする。一方、Si含有量が0.35%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、焼準処理後において、十分な低温靱性が得られない。したがって、Si含有量は0.01~0.35%である。Si含有量の好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.15%であり、さらに好ましくは0.20%である。
Si: 0.01-0.35%
Silicon (Si) deoxidizes the steel and further increases the strength and hardness of the steel material. If the Si content is less than 0.01%, even if the content of other elements is within the range of this embodiment, sufficient tensile strength cannot be obtained or sufficient tensile strength is obtained after the normalizing treatment. However, sufficient hardness may not be obtained in the central part of the wall thickness. On the other hand, if the Si content exceeds 0.35%, sufficient low temperature toughness cannot be obtained after the normalizing treatment even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the Si content is 0.01 to 0.35%. The lower limit of the Si content is preferably 0.05%, more preferably 0.10%, still more preferably 0.15%, still more preferably 0.20%.

Mn:1.20~1.60%
マンガン(Mn)は、鋼を脱酸する。Mnはさらに、鋼材の強度及び硬さを高める。Mn含有量が1.20%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、焼準処理後において、十分な引張強度が得られなかったり、十分な引張強度が得られても、肉厚中央部で十分な硬さが得られなかったりする。一方、Mn含有量が1.60%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、焼準処理後において、十分な低温靱性が得られない。したがって、Mn含有量は1.20~1.60%である。Mn含有量の好ましい下限は1.25%であり、さらに好ましくは1.30%であり、さらに好ましくは1.35%である。
Mn: 1.20 to 1.60%
Manganese (Mn) deoxidizes steel. Mn further increases the strength and hardness of the steel material. If the Mn content is less than 1.20%, even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, sufficient tensile strength cannot be obtained or sufficient tensile strength is obtained after the normalizing treatment. However, sufficient hardness may not be obtained in the central part of the wall thickness. On the other hand, if the Mn content exceeds 1.60%, sufficient low temperature toughness cannot be obtained after the normalizing treatment even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the Mn content is 1.20 to 1.60%. The preferred lower limit of the Mn content is 1.25%, more preferably 1.30%, still more preferably 1.35%.

P:0.020%以下
燐(P)は不可避に含有される不純物である。すなわち、P含有量は0%超である。Pは、粒界に偏析して、焼準処理後の低温靱性を低下する。したがって、P含有量は、0.020%以下である。P含有量の好ましい上限は0.018%であり、より好ましくは0.015%である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、P含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、P含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.001%である。
P: 0.020% or less Phosphorus (P) is an impurity that is inevitably contained. That is, the P content is more than 0%. P segregates at the grain boundaries and reduces the low temperature toughness after the normalizing treatment. Therefore, the P content is 0.020% or less. The preferred upper limit of the P content is 0.018%, more preferably 0.015%. It is preferable that the P content is as low as possible. However, an extreme reduction in P content significantly increases manufacturing costs. Therefore, when industrial production is taken into consideration, the preferable lower limit of the P content is 0.0001%, and more preferably 0.001%.

S:0.010%以下
硫黄(S)は不可避に含有される不純物である。すなわち、S含有量は0%超である。Sは、粒界に偏析して、焼準処理後の低温靱性を低下する。したがって、S含有量は0.010%以下である。S含有量の好ましい上限は0.005%であり、より好ましくは0.003%である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、S含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、S含有量の好ましい下限は、0.0001%であり、さらに好ましくは0.001%である。
S: 0.010% or less Sulfur (S) is an impurity that is inevitably contained. That is, the S content is more than 0%. S segregates at the grain boundaries and lowers the low temperature toughness after the normalizing treatment. Therefore, the S content is 0.010% or less. The preferred upper limit of the S content is 0.005%, more preferably 0.003%. It is preferable that the S content is as low as possible. However, an extreme reduction in S content significantly increases manufacturing costs. Therefore, when industrial production is taken into consideration, the preferable lower limit of the S content is 0.0001%, and more preferably 0.001%.

Ni:0.11~0.30%
ニッケル(Ni)は、焼準処理後の鋼材の低温靱性を高める。Niはさらに、焼準処理後の鋼材の強度及び硬さを高める。Ni含有量が0.11%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、焼準処理後において、十分な低温靱性が得られない。一方、Ni含有量が0.30%を超えれば、その効果が飽和する。なお、Ni含有量が0.30%を超えれば、熱間鍛造用継目無鋼管は炭素鋼から合金鋼のカテゴリとなるため、性能面とは別の理由(材質規格等)により客先要望を満たさなくなる恐れがある。したがって、Ni含有量は0.11~0.30%である。Ni含有量の好ましい下限は0.12%であり、さらに好ましくは0.13%であり、さらに好ましくは0.15%であり、さらに好ましくは0.17%であり、さらに好ましくは0.20%である。Ni含有量の好ましい上限は0.29%であり、さらに好ましくは0.28%であり、さらに好ましくは0.26%であり、さらに好ましくは0.25%である。
Ni: 0.11 to 0.30%
Nickel (Ni) enhances the low temperature toughness of the steel material after normalizing. Ni further enhances the strength and hardness of the steel material after normalizing. If the Ni content is less than 0.11%, sufficient low temperature toughness cannot be obtained after the normalizing treatment even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Ni content exceeds 0.30%, the effect is saturated. If the Ni content exceeds 0.30%, seamless steel pipes for hot forging fall into the category of carbon steel to alloy steel, so customer requests are requested for reasons other than performance (material standards, etc.). There is a risk that it will not be satisfied. Therefore, the Ni content is 0.11 to 0.30%. The preferable lower limit of the Ni content is 0.12%, more preferably 0.13%, still more preferably 0.15%, still more preferably 0.17%, still more preferably 0.20. %. The preferred upper limit of the Ni content is 0.29%, more preferably 0.28%, still more preferably 0.26%, still more preferably 0.25%.

Cr:0.01~0.30%
クロム(Cr)は、焼準処理後の鋼材の強度及び硬さを高める。Cr含有量が0.01%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、焼準処理後において、十分な引張強度が得られなかったり、十分な引張強度が得られても、肉厚中央部で十分な硬さが得られなかったりする。一方、Cr含有量が0.30%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、焼準処理後において、十分な低温靱性が得られない。したがって、Cr含有量は0.01~0.30%である。Cr含有量の好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.15%であり、さらに好ましくは0.20%である。Cr含有量の好ましい上限は0.28%であり、さらに好ましくは0.26%であり、さらに好ましくは0.25%である。
Cr: 0.01-0.30%
Chromium (Cr) enhances the strength and hardness of the steel material after normalizing. If the Cr content is less than 0.01%, even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, sufficient tensile strength cannot be obtained or sufficient tensile strength is obtained after the normalizing treatment. However, sufficient hardness may not be obtained in the central part of the wall thickness. On the other hand, if the Cr content exceeds 0.30%, sufficient low temperature toughness cannot be obtained after the normalizing treatment even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the Cr content is 0.01 to 0.30%. The lower limit of the Cr content is preferably 0.05%, more preferably 0.10%, still more preferably 0.15%, still more preferably 0.20%. The preferred upper limit of the Cr content is 0.28%, more preferably 0.26%, still more preferably 0.25%.

V:0.01~0.08%
バナジウム(V)は炭素(C)及び/又は窒素(N)と結合して炭化物、窒化物又は炭窒化物(以下、「炭窒化物等」という)を形成する。これらの炭窒化物等の析出強化により、焼準処理後の鋼材の強度及び硬さが高まる。V含有量が0.01%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、焼準処理後において、十分な引張強度が得られなかったり、十分な引張強度が得られても、肉厚中央部で十分な硬さが得られなかったりする。一方、V含有量が0.08%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、焼準処理後において、十分な低温靱性が得られない。したがって、V含有量は0.01~0.08%である。V含有量の好ましい下限は0.02%であり、さらに好ましくは0.04%であり、さらに好ましくは0.05%である。
V: 0.01-0.08%
Vanadium (V) combines with carbon (C) and / or nitrogen (N) to form carbides, nitrides or carbonitrides (hereinafter referred to as "carbonitrides and the like"). By strengthening the precipitation of these carbonitrides and the like, the strength and hardness of the steel material after the normalizing treatment are increased. If the V content is less than 0.01%, even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, sufficient tensile strength cannot be obtained or sufficient tensile strength is obtained after the normalizing treatment. However, sufficient hardness may not be obtained in the central part of the wall thickness. On the other hand, if the V content exceeds 0.08%, sufficient low temperature toughness cannot be obtained after the normalizing treatment even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the V content is 0.01 to 0.08%. The lower limit of the V content is preferably 0.02%, more preferably 0.04%, still more preferably 0.05%.

Ti:0~0.005%
チタン(Ti)は本実施形態では、不純物である。Tiは鋼中のNと結合して粗大な窒化物を形成し、焼準処理後の鋼材の低温靱性を低下する。Ti含有量が0.005%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、焼準処理後において十分な低温靱性が得られない。したがって、Ti含有量は0~0.005%である。なお、Ti含有量はなるべく低い方が好ましい。したがって、Ti含有量の好ましい上限は0.004%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.002%である。Ti含有量は0%であってもよい。
Ti: 0 to 0.005%
Titanium (Ti) is an impurity in this embodiment. Ti combines with N in the steel to form a coarse nitride, which reduces the low temperature toughness of the steel after normalizing. If the Ti content exceeds 0.005%, sufficient low temperature toughness cannot be obtained after the normalizing treatment even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the Ti content is 0 to 0.005%. The Ti content is preferably as low as possible. Therefore, the preferred upper limit of the Ti content is 0.004%, more preferably 0.003%, still more preferably 0.002%. The Ti content may be 0%.

B:0~0.0010%
ボロン(B)は本実施形態では、不純物である。Bを含有する場合、有効固溶Bを確保するために、Tiを含有しなければならない。上述のとおり、Tiは本実施形態において不純物である。そのため、本実施形態において、B含有量はなるべく低い方が好ましい。したがって、B含有量は0~0.0010%である。B含有量の好ましい上限は0.0005%であり、さらに好ましくは0.0003%である。B含有量は0%であってもよい。
B: 0 to 0.0010%
Boron (B) is an impurity in this embodiment. When B is contained, Ti must be contained in order to secure the effective solid solution B. As mentioned above, Ti is an impurity in this embodiment. Therefore, in the present embodiment, it is preferable that the B content is as low as possible. Therefore, the B content is 0 to 0.0010%. The preferred upper limit of the B content is 0.0005%, more preferably 0.0003%. The B content may be 0%.

Al:0.01~0.10%
Alは、鋼を脱酸する。Al含有量が0.01%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、この効果が得られない場合がある。一方、Al含有量が0.10%を超えれば、Al系酸化物が過剰に生成して、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋳片等の素材に地疵が発生しやすくなる。したがって、Al含有量は0.01~0.10%である。Al含有量の好ましい下限は、0.02%であり、さらに好ましくは0.025%である。Al含有量の好ましい上限は0.08%であり、さらに好ましくは0.06%であり、さらに好ましくは0.055%である。なお、本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管の化学組成において、Al含有量とは、酸可溶Al(いわゆる「sol.Al」)での含有量を意味する。
Al: 0.01-0.10%
Al deoxidizes the steel. If the Al content is less than 0.01%, this effect may not be obtained even if the content of other elements is within the range of this embodiment. On the other hand, if the Al content exceeds 0.10%, Al-based oxides are excessively generated, and even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, there are defects in the material such as slabs. Is more likely to occur. Therefore, the Al content is 0.01 to 0.10%. The lower limit of the Al content is preferably 0.02%, more preferably 0.025%. The preferred upper limit of the Al content is 0.08%, more preferably 0.06%, still more preferably 0.055%. In the chemical composition of the seamless steel pipe for hot forging of the present embodiment, the Al content means the content of acid-soluble Al (so-called “sol.Al”).

N:0.0080%以下
窒素(N)は不可避の不純物である。つまり、Nは0%超である。NはTiやBと結合して窒化物を形成する。窒化物は、後述の焼準処理後における鋼材の低温靱性を低下する。したがって、N含有量は0.0080%以下である。N含有量の好ましい上限は0.0070%であり、さらに好ましくは0.0060%である。N含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、N含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、N含有量の好ましい下限は、0.0001%であり、さらに好ましくは0.0010%である。
N: 0.0080% or less Nitrogen (N) is an unavoidable impurity. That is, N is more than 0%. N combines with Ti and B to form a nitride. Nitride reduces the low temperature toughness of the steel material after the normalizing treatment described later. Therefore, the N content is 0.0080% or less. The preferred upper limit of the N content is 0.0070%, more preferably 0.0060%. The N content is preferably as low as possible. However, an extreme reduction in N content significantly increases manufacturing costs. Therefore, when industrial production is taken into consideration, the preferable lower limit of the N content is 0.0001%, and more preferably 0.0010%.

Mo:0~0.05%
モリブデン(Mo)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Mo含有量は0%であってもよい。含有される場合、Moは固溶して、又は、微細炭化物を生成して、焼準処理後の鋼材の強度及び硬さを高める。Mo含有量が少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Mo含有量が0.05%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、焼準処理後において十分な低温靱性が得られない。したがって、Mo含有量は0~0.05%である。Mo含有量の好ましい下限値は0.01%であり、さらに好ましくは0.02%である。Mo含有量の好ましい上限は0.04%であり、さらに好ましくは0.03%である。
Mo: 0-0.05%
Molybdenum (Mo) is an optional element and may not be contained. That is, the Mo content may be 0%. When contained, Mo dissolves or produces fine carbides to increase the strength and hardness of the steel after normalizing. If the Mo content is contained even in a small amount, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Mo content exceeds 0.05%, sufficient low temperature toughness cannot be obtained after the normalizing treatment even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the Mo content is 0 to 0.05%. The lower limit of the Mo content is preferably 0.01%, more preferably 0.02%. The preferred upper limit of the Mo content is 0.04%, more preferably 0.03%.

Nb:0~0.010%
ニオブ(Nb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Nb含有量は0%であってもよい。含有される場合、Nbは炭素(C)及び/又は窒素(N)と結合して炭窒化物等を形成する。これらの炭窒化物等の析出強化により、焼準処理後の鋼材の強度及び硬さが高まる。しかしながら、Nb含有量が0.010%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、焼準処理後において十分な低温靱性が得られない。したがって、Nb含有量は0~0.010%である。Nb含有量の好ましい下限は0.001%である。Nb含有量の好ましい上限は0.008%であり、さらに好ましくは0.006%である。
Nb: 0 to 0.010%
Niobium (Nb) is an optional element and may not be contained. That is, the Nb content may be 0%. When contained, Nb combines with carbon (C) and / or nitrogen (N) to form carbonitrides and the like. By strengthening the precipitation of these carbonitrides and the like, the strength and hardness of the steel material after the normalizing treatment are increased. However, if the Nb content exceeds 0.010%, sufficient low temperature toughness cannot be obtained after the normalizing treatment even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the Nb content is 0 to 0.010%. The preferable lower limit of the Nb content is 0.001%. The preferred upper limit of the Nb content is 0.008%, more preferably 0.006%.

本実施の形態による熱間鍛造用継目無鋼管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、熱間鍛造用継目無鋼管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、本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管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 seamless steel pipe for hot forging according to this embodiment is composed of Fe and impurities. Here, the impurities are those mixed from ore, scrap, or the manufacturing environment as a raw material when industrially manufacturing a seamless steel pipe for hot forging, and are hot in the present embodiment. It means a pipe that is allowed as long as it does not adversely affect the seamless steel pipe for forging.

[硬さ低温靱性指数について]
本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管の化学組成はさらに、式(1)で定義される硬さ低温靱性指数が0.60~0.68である。
硬さ低温靱性指数=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
[Hardness and low temperature toughness index]
The chemical composition of the seamless steel pipe for hot forging of the present embodiment further has a hardness low temperature toughness index of 0.60 to 0.68 defined by the formula (1).
Hardness low temperature toughness index = C + Si / 24 + Mn / 6 + Ni / 40 + Cr / 5 + Mo / 4 + V / 14 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in the formula (1).

本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管を、寒冷地での圧力容器として適用する場合、熱間鍛造用継目無鋼管を熱間鍛造した後に焼準処理を実施して、圧力容器を製造する。焼準処理では、初めに、熱間鍛造後の継目無鋼管を熱処理炉に装入して、Ac3変態点以上で加熱する。熱処理温度はたとえば、850~900℃である。熱処理温度で所定時間保持する。保持時間は特に限定されないが、たとえば、10~180分である。焼準温度で保持時間経過した後、鋼材を冷却する。ここでの冷却はたとえば、放冷、強制空冷である。焼準処理の冷却では、冷却の初期段階では放冷を実施して、Ar1変態点以下となってから、徐冷又は強制空冷を実施してもよい。 When the seamless steel pipe for hot forging of the present embodiment is applied as a pressure vessel in a cold region, the seamless steel pipe for hot forging is hot forged and then subjected to normalizing treatment to manufacture a pressure vessel. .. In the normalizing treatment, first, the seamless steel pipe after hot forging is charged into a heat treatment furnace and heated at the Ac3 transformation point or higher. The heat treatment temperature is, for example, 850 to 900 ° C. Hold at heat treatment temperature for a predetermined time. The holding time is not particularly limited, but is, for example, 10 to 180 minutes. After the holding time has elapsed at the normalizing temperature, the steel material is cooled. The cooling here is, for example, air cooling and forced air cooling. In the cooling of the normalizing treatment, cooling may be carried out at the initial stage of cooling, and after the temperature becomes equal to or less than the Ar1 transformation point, slow cooling or forced air cooling may be carried out.

熱間鍛造用継目無鋼管の化学組成において、式(1)で定義される硬さ低温靱性指数は、上述の焼準処理後の継目無鋼管の肉厚中央部での硬さと、低温靱性とを示す指数である。ここで、860℃での焼準処理を、「基準焼準処理」と定義する。本明細書において、860℃での焼準処理とは、具体的には、焼準温度が860℃であり、保持時間が25~125分であり、保持時間経過後の冷却方法が放冷(自然放冷)である焼準処理を意味する。硬さ低温靱性指数が0.68を超えれば、上述の焼準処理を実施した後の鋼材において、優れた低温靱性が得られない。より具体的には、式(1)で定義される硬さ低温靱性指数が0.68を超えれば、熱間鍛造用継目無鋼管を基準焼準処理した後において、ASTM E23に準拠したシャルピー衝撃試験で得られた-20℃における衝撃値が48J/cm未満となる。 In the chemical composition of the seamless steel pipe for hot forging, the hardness low temperature toughness index defined by the formula (1) is the hardness at the center of the wall thickness of the seamless steel pipe after the above-mentioned normalizing treatment and the low temperature toughness. It is an index showing. Here, the normalizing treatment at 860 ° C. is defined as "standard normalizing treatment". In the present specification, the normalizing treatment at 860 ° C. is specifically that the normalizing temperature is 860 ° C., the holding time is 25 to 125 minutes, and the cooling method after the holding time has elapsed is to allow cooling ( It means normalizing treatment (natural cooling). If the hardness low temperature toughness index exceeds 0.68, excellent low temperature toughness cannot be obtained in the steel material after the above-mentioned normalizing treatment. More specifically, if the hardness low temperature toughness index defined by the formula (1) exceeds 0.68, the Charpy impact conforming to ASTM E23 after the standardizing treatment of the seamless steel pipe for hot forging. The impact value obtained in the test at -20 ° C is less than 48 J / cm 2 .

熱間鍛造用継目無鋼管の化学組成において、式(1)で定義される低温靱性指数が0.68以下であれば、基準焼準処理後において、ASTM E23に準拠したシャルピー衝撃試験で得られた-20℃における衝撃値が48J/cm未満となる。 If the low temperature toughness index defined by the formula (1) is 0.68 or less in the chemical composition of the seamless steel pipe for hot forging, it can be obtained by the Charpy impact test based on ASTM E23 after the standard normalizing treatment. The impact value at −20 ° C. is less than 48 J / cm 2 .

さらに、式(1)で定義される硬さ低温靱性指数が0.60未満であれば、基準焼準処理後において十分な低温靱性は得られるものの、十分な硬さが得られなくなる。一方、硬さ低温靱性指数が0.60以上であれば、基準焼準処理後において、ASTM E8に準拠した引張試験により得られた引張強度が620~795MPaとなる。さらに、ASTM E10-08に準拠したブリネル硬さ試験により得られた、肉厚中央位置でのブリネル硬さが187HBW以上となる。 Further, if the hardness low temperature toughness index defined by the formula (1) is less than 0.60, sufficient low temperature toughness can be obtained after the standard normalizing treatment, but sufficient hardness cannot be obtained. On the other hand, when the hardness low temperature toughness index is 0.60 or more, the tensile strength obtained by the tensile test based on ASTM E8 is 620 to 795 MPa after the standard normalizing treatment. Further, the Brinell hardness at the center position of the wall thickness obtained by the Brinell hardness test according to ASTM E10-08 is 187 HBW or more.

低温靱性指数の好ましい下限は0.61である。低温靱性指数の好ましい上限は0.65である。 The preferred lower limit of the low temperature toughness index is 0.61. The preferred upper limit of the low temperature toughness index is 0.65.

[基準焼準処理後の引張強度]
上述のとおり、本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管を基準焼準処理した後の、ASTM E8に準拠した引張強度は、620~795MPaである。ここで、引張強度は次の方法で求める。
[Tensile strength after standard normalizing treatment]
As described above, the tensile strength according to ASTM E8 after the seamless steel pipe for hot forging of the present embodiment is subjected to the reference normalizing treatment is 620 to 795 MPa. Here, the tensile strength is obtained by the following method.

熱間鍛造用継目無鋼管に対して、基準焼準処理を実施する。基準焼準処理後の熱間鍛造用継目無鋼管の肉厚中央部から、丸棒引張試験片を採取する。たとえば、丸棒引張試験片の直径を6.35mm、平行部長さを35mmとし、丸棒引張試験片の中心軸が、熱間鍛造用継目無鋼管の肉厚中央位置と略一致させる。なお、丸棒引張試験片の平行部は、熱間鍛造用継目無鋼管の長手方向(軸方向)と平行とする。 Standard normalizing treatment is carried out for seamless steel pipes for hot forging. A round bar tensile test piece is collected from the central part of the wall thickness of the seamless steel pipe for hot forging after the standard normalizing treatment. For example, the diameter of the round bar tensile test piece is 6.35 mm, the length of the parallel portion is 35 mm, and the central axis of the round bar tensile test piece substantially coincides with the center position of the wall thickness of the seamless steel pipe for hot forging. The parallel portion of the round bar tensile test piece shall be parallel to the longitudinal direction (axial direction) of the seamless steel pipe for hot forging.

上述の丸棒引張試験片を、熱間鍛造用継目無鋼管の周方向に90°ピッチの任意の4箇所から採取する。4つの丸棒引張試験片に対して、ASTM E8に準拠した、常温(25℃)、大気中での引張試験を実施して、引張強度(MPa)を得る。得られた4つの引張強度の平均を、基準焼準処理後の熱間鍛造用継目無鋼管の引張強度(MPa)と定義する。 The above-mentioned round bar tensile test piece is collected from any four locations at a 90 ° pitch in the circumferential direction of the seamless steel pipe for hot forging. Tensile tests at room temperature (25 ° C.) and in the atmosphere are performed on four round bar tensile test pieces in accordance with ASTM E8 to obtain tensile strength (MPa). The average of the four obtained tensile strengths is defined as the tensile strength (MPa) of the seamless steel pipe for hot forging after the standard normalizing treatment.

[基準焼準処理後の肉厚中央位置でのブリネル硬さ]
基準焼準処理後の熱間鍛造用継目無鋼管の肉厚中央位置でのブリネル硬さは187HBW以上である。ここで、肉厚中央位置でのブリネル硬さは次の方法で求める。
[Brinell hardness at the center position of the wall thickness after standard normalizing treatment]
The Brinell hardness at the center position of the wall thickness of the seamless steel pipe for hot forging after the standard normalizing treatment is 187 HBW or more. Here, the Brinell hardness at the center position of the wall thickness is obtained by the following method.

熱間鍛造用継目無鋼管に対して、基準焼準処理を実施する。基準焼準処理後の熱間鍛造用継目無鋼管を長手方向に垂直に切断する。切断面において、周方向に90°ピッチの4箇所の肉厚中央位置に対して、ASTM E10-08に準拠し、試験力を750kgf、圧子直径を5mmとするブリネル硬さ試験を実施する。得られた4つのブリネル硬さの平均を、基準焼準処理後の熱間鍛造用継目無鋼管の肉厚中央位置でのブリネル硬さ(HBW)と定義する。 Standard normalizing treatment is carried out for seamless steel pipes for hot forging. A seamless steel pipe for hot forging after the standard normalizing treatment is cut vertically in the longitudinal direction. A Brinell hardness test is carried out on the cut surface at four wall thickness center positions with a 90 ° pitch in the circumferential direction, in accordance with ASTM E10-08, with a test force of 750 kgf and an indenter diameter of 5 mm. The average of the obtained four Brinell hardnesses is defined as the Brinell hardness (HBW) at the center position of the wall thickness of the seamless steel pipe for hot forging after the standard normalizing treatment.

ブリネル硬さの好ましい下限は190HBWであり、さらに好ましくは195HBWである。ブリネル硬さの好ましい上限は特に制限されないが、たとえば、240HBWであり、さらに好ましくは230HBWである。 The preferred lower limit of Brinell hardness is 190 HBW, more preferably 195 HBW. The preferred upper limit of Brinell hardness is not particularly limited, but is, for example, 240 HBW, more preferably 230 HBW.

[基準焼準処理後の低温靱性]
基準焼準処理後の熱間鍛造用継目無鋼管の-20℃における衝撃値は48J/cm以上である。ここで、-20℃における衝撃値は次の方法で求める。
[Low temperature toughness after standard normalizing treatment]
The impact value of the seamless steel pipe for hot forging after the standard normalizing treatment at −20 ° C. is 48 J / cm 2 or more. Here, the impact value at −20 ° C. is obtained by the following method.

熱間鍛造用継目無鋼管に対して、基準焼準処理を実施する。基準焼準処理後の熱間鍛造用継目無鋼管の肉厚中央部から、Vノッチ試験片を採取する。Vノッチ試験片は、幅:10mm、長さ55mmとする。Vノッチ試験片の長さ方向は、熱間鍛造用継目無鋼管の長手方向と平行とする。Vノッチは肉厚方向に割れが進展するように作製する。上述のVノッチ試験片を、3つ作製する。3つのVノッチ試験片に対して、ASTM E23に準拠して、-20℃におけるシャルピー衝撃試験を実施する。試験により得られた3つの衝撃値(J/cm)の最小値を、-20℃での衝撃値(J/cm)と定義する。 Standard normalizing treatment is carried out for seamless steel pipes for hot forging. A V-notch test piece is collected from the central portion of the wall thickness of the seamless steel pipe for hot forging after the standard normalizing treatment. The V-notch test piece has a width of 10 mm and a length of 55 mm. The length direction of the V-notch test piece shall be parallel to the longitudinal direction of the seamless steel pipe for hot forging. The V notch is made so that the crack grows in the wall thickness direction. Three of the above-mentioned V-notch test pieces are prepared. Three V-notch test pieces are subjected to a Charpy impact test at −20 ° C. in accordance with ASTM E23. The minimum value of the three impact values (J / cm 2 ) obtained by the test is defined as the impact value (J / cm 2 ) at −20 ° C.

-20℃での衝撃値の好ましい下限は50J/cmであり、さらに好ましくは55J/cmである。 The preferable lower limit of the impact value at −20 ° C. is 50 J / cm 2 , and more preferably 55 J / cm 2 .

[熱間鍛造用継目無鋼管の外径及び肉厚]
熱間鍛造用継目無鋼管の外径及び肉厚については、特に限定されない。熱間鍛造用継目無鋼管の外径の好ましい下限は100.0mmであり、さらに好ましくは150.0mmであり、さらに好ましくは170.0mmである。熱間鍛造用継目無鋼管の外径の好ましい上限は400.0mmであり、さらに好ましくは350.0mmであり、さらに好ましくは320.0mmである。熱間鍛造用継目無鋼管の肉厚の好ましい下限は10.0mmであり、さらに好ましくは12.0mmであり、さらに好ましくは12.5mmである。熱間鍛造用継目無鋼管の肉厚の好ましい上限は40.0mmであり、さらに好ましくは38.0mmであり、さらに好ましくは36.0mmである。
[Outer diameter and wall thickness of seamless steel pipe for hot forging]
The outer diameter and wall thickness of the seamless steel pipe for hot forging are not particularly limited. The lower limit of the outer diameter of the seamless steel pipe for hot forging is preferably 100.0 mm, more preferably 150.0 mm, still more preferably 170.0 mm. The upper limit of the outer diameter of the seamless steel pipe for hot forging is preferably 400.0 mm, more preferably 350.0 mm, still more preferably 320.0 mm. The preferable lower limit of the wall thickness of the seamless steel pipe for hot forging is 10.0 mm, more preferably 12.0 mm, still more preferably 12.5 mm. The upper limit of the wall thickness of the seamless steel pipe for hot forging is preferably 40.0 mm, more preferably 38.0 mm, still more preferably 36.0 mm.

[製造方法]
本実施形態による熱間鍛造用継目無鋼管の製造方法の一例を説明する。なお、本実施形態による熱間鍛造用継目無鋼管は、下記の製造工程以外の製造工程で製造されてもよい。下記の製造工程は、本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管の好適な製造工程の一例である。好適な製造工程の一例は、素材製造工程と、熱間加工工程とを備える。以下、各工程について詳述する。
[Production method]
An example of a method for manufacturing a seamless steel pipe for hot forging according to the present embodiment will be described. The seamless steel pipe for hot forging according to the present embodiment may be manufactured by a manufacturing process other than the following manufacturing process. The following manufacturing process is an example of a suitable manufacturing process for the seamless steel pipe for hot forging of the present embodiment. An example of a suitable manufacturing process includes a material manufacturing process and a hot working process. Hereinafter, each step will be described in detail.

[素材製造工程]
素材製造工程では、上述の化学組成を有し、式(1)で定義される硬さ低温靱性指数が0.60~0.68である溶鋼を用いて素材を製造する。具体的には、溶鋼を用いて連続鋳造法により鋳片(スラブ、ブルーム、又は、ビレット)を製造する。溶鋼を用いて造塊法によりインゴットを製造してもよい。必要に応じて、スラブ、ブルーム又はインゴットを分塊圧延して、ビレットを製造してもよい。以上の工程により素材(スラブ、ブルーム、又は、ビレット)を製造する。
[Material manufacturing process]
In the material manufacturing process, a material is manufactured using molten steel having the above-mentioned chemical composition and having a hardness low temperature toughness index of 0.60 to 0.68 defined by the formula (1). Specifically, slabs (slabs, blooms, or billets) are manufactured by a continuous casting method using molten steel. An ingot may be manufactured by an ingot method using molten steel. If necessary, slabs, blooms or ingots may be lump-rolled to produce billets. The material (slab, bloom, or billet) is manufactured by the above steps.

[熱間加工工程]
熱間加工工程では、準備された素材を熱間加工して、熱間鍛造用継目無鋼管を製造する。初めに、素材を加熱炉で加熱する。加熱温度は特に限定されないが、たとえば、1100~1300℃である。加熱炉から抽出された素材に対してマンネスマン法を実施して、素管を製造する。具体的には、穿孔機により素材を穿孔圧延して、素管を製造する。穿孔圧延後の素管に対して、マンドレルミルによる延伸圧延を実施する。さらに、必要に応じて、レデューサによる定径圧延を実施する。以上の熱間加工工程により、継目無鋼管を製造する。製造された継目無鋼管を冷却する。冷却方法は特に限定されない。冷却方法は、放冷であってもよいし、強制空冷であってもよし、焼入れを実施してもよい。しかしながら、製造コストを抑えるために、好ましくは、冷却方法を放冷とする。なお、上述の熱間加工工程では、マンネスマン法による熱間加工を説明したが、マンネスマン法に代えて、熱間押出法により熱間鍛造用継目無鋼管を製造してもよい。
[Hot working process]
In the hot working process, the prepared material is hot-worked to produce a seamless steel pipe for hot forging. First, the material is heated in a heating furnace. The heating temperature is not particularly limited, but is, for example, 1100 to 1300 ° C. The Mannesmann method is carried out on the material extracted from the heating furnace to manufacture the raw pipe. Specifically, a raw pipe is manufactured by drilling and rolling a material with a drilling machine. Stretch rolling with a mandrel mill is carried out on the raw pipe after drilling and rolling. Further, if necessary, constant diameter rolling is carried out by a reducer. A seamless steel pipe is manufactured by the above hot working process. Cool the manufactured seamless steel pipe. The cooling method is not particularly limited. The cooling method may be free cooling, forced air cooling, or quenching. However, in order to reduce the manufacturing cost, the cooling method is preferably allowed to cool. In the hot working step described above, hot working by the Mannesmann method has been described, but instead of the Mannesmann method, a seamless steel pipe for hot forging may be manufactured by a hot extrusion method.

以上の製造工程により、本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管が製造される。上述のとおり、本実施形態の熱間鍛造用継目無鋼管は、圧延まま(As-Rolled)材でよい。 Through the above manufacturing process, the seamless steel pipe for hot forging of the present embodiment is manufactured. As described above, the seamless steel pipe for hot forging of the present embodiment may be an as-rolled (As-Rolled) material.

[圧力容器の製造方法]
上述の熱間鍛造用継目無鋼管を用いた、圧力容器の製造方法について説明する。圧力容器として図1に示す蓄圧器を例に説明する。圧力容器の製造方法は、熱間鍛造工程と、焼準処理工程とを含む。以下、各工程について詳述する。
[Manufacturing method of pressure vessel]
A method for manufacturing a pressure vessel using the above-mentioned seamless steel pipe for hot forging will be described. The accumulator shown in FIG. 1 will be described as an example of the pressure vessel. The method for manufacturing a pressure vessel includes a hot forging step and a normalizing treatment step. Hereinafter, each step will be described in detail.

[熱間鍛造工程]
初めに、熱間鍛造用継目無鋼管に対して、熱間鍛造を実施する。熱間鍛造により、熱間鍛造用継目無鋼管の端部に、図1に示す鏡部3A、3Bを成型して、圧力容器形状とする。以下、熱間鍛造後の継目無鋼管を「中間品」と定義する。熱間鍛造工程時の熱間鍛造用継目無鋼管の加熱温度はたとえば、1000~1300℃である。熱間鍛造後の継目無鋼管を冷却する。冷却方法は特に限定されない。冷却方法は放冷であってもよいし、強制空冷であってもよい。以上の工程により、中間品を製造する。
[Hot forging process]
First, hot forging is performed on a seamless steel pipe for hot forging. By hot forging, mirror portions 3A and 3B shown in FIG. 1 are molded at the end of a seamless steel pipe for hot forging to form a pressure vessel shape. Hereinafter, the seamless steel pipe after hot forging is defined as an "intermediate product". The heating temperature of the seamless steel pipe for hot forging during the hot forging step is, for example, 1000 to 1300 ° C. Cool the seamless steel pipe after hot forging. The cooling method is not particularly limited. The cooling method may be free cooling or forced air cooling. An intermediate product is manufactured by the above process.

[焼準処理工程]
熱間鍛造後の中間品には、局所的にひずみが蓄積されている。そこで、局所的なひずみを低減して機械特性を均一化するために、中間品に対して、焼準処理を実施する。焼準処理では、熱間鍛造後の中間品を熱処理炉に挿入して、Ac3変態点以上で加熱する。焼準温度はたとえば、850~900℃である。上記焼準温度で所定時間保持する。保持時間はたとえば、たとえば、10~180分である。焼準温度で保持時間経過した後、鋼材を冷却する。ここでの冷却はたとえば、放冷、強制空冷である。焼準処理の冷却では、冷却の初期段階では放冷を実施して、Ar1変態点以下となってから、徐冷又は強制空冷を実施してもよい。
[Normalizing process]
Strain is locally accumulated in the intermediate product after hot forging. Therefore, in order to reduce local strain and make the mechanical properties uniform, normalizing treatment is performed on the intermediate product. In the normalizing treatment, the intermediate product after hot forging is inserted into a heat treatment furnace and heated at the Ac3 transformation point or higher. The normalizing temperature is, for example, 850 to 900 ° C. Hold at the above normalizing temperature for a predetermined time. The retention time is, for example, 10 to 180 minutes. After the holding time has elapsed at the normalizing temperature, the steel material is cooled. The cooling here is, for example, air cooling and forced air cooling. In the cooling of the normalizing treatment, cooling may be carried out at the initial stage of cooling, and after the temperature becomes equal to or less than the Ar1 transformation point, slow cooling or forced air cooling may be carried out.

以上の製造工程により、圧力容器が製造される。圧力容器は、高い強度、及び、高い硬さを有するだけでなく、寒冷地で使用された場合においても、優れた低温靱性を示す。具体的には、上述の焼準処理が基準焼準処理であった場合、ASTM E8に準拠した引張試験により得られた引張強度が620~795MPaとなり、ASTM E10-08に準拠したブリネル硬さ試験により得られた肉厚中央位置でのブリネル硬さが187HBW以上となり、ASTM E23に準拠したシャルピー衝撃試験により得られた-20℃における衝撃値が48J/cm以上となる。 A pressure vessel is manufactured by the above manufacturing process. The pressure vessel not only has high strength and high hardness, but also exhibits excellent low temperature toughness even when used in cold regions. Specifically, when the above-mentioned normalizing treatment is the standard normalizing treatment, the tensile strength obtained by the tensile test based on ASTM E8 is 620 to 795 MPa, and the Brinell hardness test based on ASTM E10-08. The Brinell hardness at the center position of the wall thickness obtained in the above method is 187 HBW or more, and the impact value at −20 ° C. obtained by the Charpy impact test based on ASTM E23 is 48 J / cm 2 or more.

表1の化学組成を有する溶鋼を製造した。 A molten steel having the chemical composition shown in Table 1 was produced.

Figure 0007063169000001
Figure 0007063169000001

表1中の「硬さ低温靱性指数」には、各鋼番号における式(1)で定義された硬さ低温靱性指数を示す。表1中の「Ac1点」には、各鋼番号のAc1点を示し、「Ac3点」には、各鋼番号のAc3点を示す。表1中の「-」は、当該成分が含まれていない(検出されなかった)ことを示す。 The "hardness low temperature toughness index" in Table 1 indicates the hardness low temperature toughness index defined by the formula (1) in each steel number. In Table 1, "A c1 point" indicates the Ac1 point of each steel number, and " Ac3 point" indicates the Ac3 point of each steel number. "-" In Table 1 indicates that the component is not contained (not detected).

上述の溶鋼を用いて、造塊法により鋼材(インゴット)を製造した。インゴットに対して熱間圧延を実施して、板厚13~35mmの鋼板を製造した。熱間圧延により製造された鋼板を常温(25℃)まで放冷した。以上の製造工程により、熱間鍛造用継目無鋼管を模擬した供試材(鋼板)を製造した。 A steel material (ingot) was manufactured by the ingot method using the above-mentioned molten steel. Hot rolling was carried out on the ingot to produce a steel plate having a plate thickness of 13 to 35 mm. The steel sheet produced by hot rolling was allowed to cool to room temperature (25 ° C.). Through the above manufacturing process, a test material (steel plate) simulating a seamless steel pipe for hot forging was manufactured.

各供試材に対して、圧力容器の製造工程(熱間鍛造工程及び焼準処理工程)を模擬して、次の処理を実施した。まず、熱間鍛造工程を模擬して、表2に示す各試験番号の供試材を1100℃で5分加熱し、加熱後の供試材を常温(25℃)まで放冷した。その後、表2に示す焼準温度(℃)及び保持時間(分)で焼準処理を実施した。 For each test material, the following treatment was carried out by simulating the manufacturing process of the pressure vessel (hot forging step and normalizing treatment step). First, the hot forging process was simulated, and the test material of each test number shown in Table 2 was heated at 1100 ° C. for 5 minutes, and the heated test material was allowed to cool to room temperature (25 ° C.). Then, the normalizing treatment was carried out at the normalizing temperature (° C.) and the holding time (minutes) shown in Table 2.

Figure 0007063169000002
Figure 0007063169000002

焼準処理後の各試験番号の供試材に対して、次の引張試験、ブリネル硬さ試験、低温靱性試験を実施した。 The following tensile test, Brinell hardness test, and low temperature toughness test were carried out on the test materials of each test number after the normalizing treatment.

[引張試験]
焼準処理後の各試験番号の供試材の板厚中央部(継目無鋼管における肉厚中央部に相当)から、丸棒引張試験片を採取した。丸棒引張試験片の直径を6.35mm、平行部長さを35mmとし、丸棒引張試験片の中心軸を、供試材の板厚中央位置と略一致させた。丸棒引張試験片の平行部は、供試材の長手方向(軸方向)と平行とした。作製された丸棒引張試験片を、任意の4箇所から採取した。採取した4つの丸棒引張試験片に対して、ASTM E8に準拠した、常温(25℃)、大気中での引張試験を実施して、引張強度(MPa)を得た。得られた4つの引張強度の平均を、その試験番号での引張強度TS(MPa)と定義した。
[Tensile test]
A round bar tensile test piece was collected from the central portion of the plate thickness of the test material of each test number after the normalizing treatment (corresponding to the central portion of the wall thickness in the seamless steel pipe). The diameter of the round bar tensile test piece was 6.35 mm, the length of the parallel portion was 35 mm, and the central axis of the round bar tensile test piece was substantially aligned with the center position of the plate thickness of the test material. The parallel portion of the round bar tensile test piece was parallel to the longitudinal direction (axial direction) of the test material. The prepared round bar tensile test pieces were collected from any four locations. Tensile strength (MPa) was obtained by conducting a tensile test in the air at room temperature (25 ° C.) in accordance with ASTM E8 on the four round bar tensile test pieces collected. The average of the four obtained tensile strengths was defined as the tensile strength TS (MPa) at the test number.

[ブリネル硬さ試験]
焼準処理後の各試験番号の供試材を長手方向に垂直に切断した。切断面において、任意の4箇所の板厚中央位置に対して、ASTM E10-08に準拠したブリネル硬さ試験を実施した。試験での試験力を750kgf、圧子直径を5mmとした。得られた4つのブリネル硬さの平均を、その試験番号でのブリネル硬さ(HBW)と定義した。
[Brinell hardness test]
The test material of each test number after the normalizing treatment was cut vertically in the longitudinal direction. A Brinell hardness test compliant with ASTM E10-08 was performed on the cut surface at any four central positions of the plate thickness. The test force in the test was 750 kgf, and the indenter diameter was 5 mm. The average of the four Brinell hardnesses obtained was defined as the Brinell hardness (HBW) at that test number.

[低温靱性試験]
焼準処理後の各試験番号の供試材の板厚中央部から、Vノッチ試験片を採取した。Vノッチ試験片は、幅を10mmとし、長さを55mmとした。Vノッチ試験片の長さ方向は、供試材の長手方向(圧延方向)と平行とした。Vノッチは、供試材の厚さ方向に割れが進展するように作製した。各試験番号の供試材において、3つのVノッチ試験片を作製した。3つのVノッチ試験片に対して、ASTM E23に準拠して、-20℃におけるシャルピー衝撃試験を実施した。試験により得られた3つの衝撃値(J/cm)の最小値を、その試験番号の-20℃での衝撃値(J/cm)と定義した。なお、表2には、3つのVノッチ試験片で得られた衝撃値を全て記載している。
[Low temperature toughness test]
A V-notch test piece was collected from the central portion of the plate thickness of the test material of each test number after the normalizing treatment. The V-notch test piece had a width of 10 mm and a length of 55 mm. The length direction of the V-notch test piece was parallel to the longitudinal direction (rolling direction) of the test material. The V-notch was made so that cracks would grow in the thickness direction of the test material. Three V-notch test pieces were prepared for the test materials of each test number. Three V-notch test pieces were subjected to a Charpy impact test at −20 ° C. according to ASTM E23. The minimum of the three impact values (J / cm 2 ) obtained by the test was defined as the impact value (J / cm 2 ) of the test number at −20 ° C. Table 2 shows all the impact values obtained from the three V-notch test pieces.

[試験結果]
試験結果を表2に示す。表2を参照して、試験番号3、4、7、8の化学組成は適切であり、硬さ低温靱性指数が0.60~0.68の範囲内であった。そのため、基準焼準処理後の引張強度TSは620~795MPaであり、肉厚中央位置に相当する板厚中央位置でのブリネル硬さは187HBW以上であり、-20℃での衝撃値が48J/cm以上であった。
[Test results]
The test results are shown in Table 2. With reference to Table 2, the chemical compositions of test numbers 3, 4, 7, and 8 were appropriate and the hardness low temperature toughness index was in the range of 0.60 to 0.68. Therefore, the tensile strength TS after the standard normalizing treatment is 620 to 795 MPa, the Brinell hardness at the center position of the plate thickness corresponding to the center position of the wall thickness is 187 HBW or more, and the impact value at -20 ° C is 48 J /. It was cm 2 or more.

一方、試験番号1では、各元素の含有量は適切であったものの、硬さ低温靱性指数が0.60未満であった。そのため、十分な引張強度、及び、十分な低温靱性は得られたものの、肉厚中央位置に相当する板厚中央位置でのブリネル硬さが187HBW未満であり、十分な硬さが得られなかった。 On the other hand, in Test No. 1, although the content of each element was appropriate, the hardness low temperature toughness index was less than 0.60. Therefore, although sufficient tensile strength and sufficient low-temperature toughness were obtained, the Brinell hardness at the center position of the plate thickness corresponding to the center position of the wall thickness was less than 187 HBW, and sufficient hardness could not be obtained. ..

試験番号2では、Ni含有量が低かった。そのため、-20℃での衝撃値が48J/cm未満となった。 In test number 2, the Ni content was low. Therefore, the impact value at −20 ° C. was less than 48 J / cm 2 .

試験番号5及び6では、C含有量が高すぎた。そのため、試験番号5,6いずれにおいても、-20℃での衝撃値が48J/cm未満となった。 In test numbers 5 and 6, the C content was too high. Therefore, in all of the test numbers 5 and 6, the impact value at −20 ° C. was less than 48 J / cm 2 .

試験番号9では、従来の熱間鍛造用継目無鋼管に相当する化学組成であった。試験番号9では、C含有量が高く、Ti含有量も高かった。一方、Ni含有量は低く、Vが含有されていなかった。そのため、3つのVノッチ試験で得られた-20℃での衝撃値がいずれも、48J/cm未満となった。 In Test No. 9, the chemical composition was equivalent to that of a conventional seamless steel pipe for hot forging. In test number 9, the C content was high and the Ti content was also high. On the other hand, the Ni content was low and V was not contained. Therefore, the impact values at −20 ° C. obtained in the three V-notch tests were all less than 48 J / cm 2 .

試験番号10では、C含有量が低く、Ni含有量も低かった。そのため、ブリネル硬さが187HBW未満であり、十分な硬さが得られなかった。 In test number 10, the C content was low and the Ni content was also low. Therefore, the Brinell hardness was less than 187 HBW, and sufficient hardness could not be obtained.

試験番号11では、各元素の含有量は適切であったものの、硬さ低温靱性指数が0.68を超えた。そのため、-20℃での衝撃値が48J/cm未満となった。 In Test No. 11, although the content of each element was appropriate, the hardness low temperature toughness index exceeded 0.68. Therefore, the impact value at −20 ° C. was less than 48 J / cm 2 .

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 embodiment of the present invention has 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-mentioned embodiment can be appropriately modified and carried out within a range not deviating from the gist thereof.

1 圧力容器
2 胴部
3A、3B 鏡部
1 Pressure vessel 2 Body 3A, 3B Mirror

Claims (2)

質量%で、
C:0.25~0.33%、
Si:0.01~0.35%、
Mn:1.20~1.60%、
P:0.020%以下、
S:0.010%以下、
Ni:0.11~0.30%、
Cr:0.01~0.30%、
V:0.01~0.08%、
Ti:0~0.005%、
B:0~0.0010%、
Al:0.01~0.10%、
N:0.0080%以下、
Mo:0~0.05%、
Nb:0~0.010%、及び、
残部:Fe及び不純物、からなり、
式(1)で定義される硬さ低温靱性指数が0.60~0.68である、
熱間鍛造用継目無鋼管。
硬さ低温靱性指数=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
By mass%,
C: 0.25 to 0.33%,
Si: 0.01-0.35%,
Mn: 1.20 to 1.60%,
P: 0.020% or less,
S: 0.010% or less,
Ni: 0.11 to 0.30%,
Cr: 0.01-0.30%,
V: 0.01-0.08%,
Ti: 0 to 0.005%,
B: 0 to 0.0010%,
Al: 0.01-0.10%,
N: 0.0080% or less,
Mo: 0-0.05%,
Nb: 0 to 0.010% and
Remaining: Fe and impurities,
The hardness low temperature toughness index defined by the formula (1) is 0.60 to 0.68.
Seamless steel pipe for hot forging.
Hardness low temperature toughness index = C + Si / 24 + Mn / 6 + Ni / 40 + Cr / 5 + Mo / 4 + V / 14 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in the formula (1).
請求項1に記載の熱間鍛造用継目無鋼管であって、
860℃での焼準処理を実施した後の前記熱間鍛造用継目無鋼管において、
ASTM E8に準拠した引張試験により得られた引張強度が620~795MPaであり、
ASTM E10-08に準拠したブリネル硬さ試験により得られた、肉厚中央位置でのブリネル硬さが187HBW以上であり、
ASTM E23に準拠したシャルピー衝撃試験により得られた、-20℃における衝撃値が48J/cm以上である、
熱間鍛造用継目無鋼管。
The seamless steel pipe for hot forging according to claim 1.
In the seamless steel pipe for hot forging after normalizing at 860 ° C.
The tensile strength obtained by the tensile test according to ASTM E8 is 620 to 795 MPa.
The Brinell hardness at the center position of the wall thickness obtained by the Brinell hardness test according to ASTM E10-08 is 187 HBW or more.
The impact value at −20 ° C. obtained by the Charpy impact test according to ASTM E23 is 48 J / cm 2 or more.
Seamless steel pipe for hot forging.
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