JP7448804B2 - ERW steel pipes for line pipes and hot rolled steel plates for line pipes - Google Patents

ERW steel pipes for line pipes and hot rolled steel plates for line pipes Download PDF

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Description

本発明は、ラインパイプ用電縫鋼管、及びラインパイプ用熱延鋼板に関する。 The present invention relates to an electric resistance welded steel pipe for line pipes and a hot rolled steel plate for line pipes.

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 ocean floor carry high-pressure fluid through them. The pipeline is further subjected to repeated strain from 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。 A pipeline is composed of multiple line pipes. Electric resistance welded steel pipes (hereinafter referred to as electric resistance welded steel pipes) are sometimes used as steel pipes for line pipes. High strength can be obtained by increasing the wall thickness of ERW steel pipes. However, as the wall thickness increases, brittle fracture tends to occur and low-temperature toughness decreases.

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。 As an index of low temperature toughness, there is a DWTT (Drop Weight Tear Test) guaranteed temperature. The DWTT guaranteed temperature means a temperature at which a ductile fracture ratio of 85% or more occurs in the DWTT. The lower the DWTT guaranteed temperature, the higher the low temperature toughness. In recent years, electric resistance welded steel pipes for line pipes are required to have excellent low-temperature toughness.

特許文献1は、厚さ中央部の組織において、平均結晶粒径が15μm以下及び粗大結晶粒率が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、硬質相のサイズが6.0μm以下であるラインパイプ用鋼材を開示している。このような組織とすることにより、優れた低温靭性と十分な強度とを有するラインパイプ用鋼材が得られる。 Patent Document 1 discloses that in the structure at the center of the thickness, the average crystal grain size is 15 μm or less, the coarse grain ratio is 20% or less, the ferrite fraction is 65% or more, and the hard phase fraction is 10 to 20%. Discloses a steel material for line pipes in which the size of the hard phase is 6.0 μm or less. With such a structure, a steel material for line pipes having excellent low-temperature toughness and sufficient strength can be obtained.

一方、結晶粒を微細化する手段として、仕上げ圧延における歪みの蓄積を活用した組織制御が知られている。 On the other hand, microstructure control utilizing the accumulation of strain during finish rolling is known as a means of refining crystal grains.

特許文献2は自動車用高強度鋼板に関し、最終の3つの圧延スタンドのそれぞれの圧延荷重が1つ前の圧延スタンドの圧延荷重の80%以上となるように仕上げ圧延し、鋼板に連続して高負荷をかけることにより、鋼板中にオーステナイトの動的再結晶を発現させ、オーステナイトの結晶粒を細かくしかつオーステナイト粒界に高い転位密度を導入し、以降の強制冷却の際にオーステナイト粒界から核生成するフェライトの生成頻度を高めて微細なフェライト粒の生成を増加させることを開示している。 Patent Document 2 relates to a high-strength steel plate for automobiles, which is finish rolled so that the rolling load of each of the final three rolling stands is 80% or more of the rolling load of the previous rolling stand, and the steel plate is continuously subjected to high-strength steel plate. By applying a load, dynamic recrystallization of austenite occurs in the steel sheet, making the austenite crystal grains finer and introducing a high dislocation density to the austenite grain boundaries. During subsequent forced cooling, nuclei are removed from the austenite grain boundaries. This disclosure discloses increasing the generation frequency of ferrite to increase the generation of fine ferrite grains.

特開2018-104757号公報Japanese Patent Application Publication No. 2018-104757 国際公開第2019/88104号International Publication No. 2019/88104

原油・天然ガスを長距離輸送するパイプラインに使用するラインパイプ用電縫鋼管は、深海への適用が活発化しており、厚肉と低温靭性の両立が技術的な課題となっている。近年では、厚肉12mm以上で、パイプ段階でのDWTT保証温度が-40℃以下であるラインパイプ用電縫鋼管の要求もある。しかしながら、上述のとおり、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ので、肉厚を厚くする場合は、低温靭性をさらに向上させる必要がある。 ERW steel pipes for line pipes used in pipelines that transport crude oil and natural gas over long distances are increasingly being used in deep sea areas, and achieving both thick wall thickness and low-temperature toughness has become a technical issue. In recent years, there has been a demand for electric resistance welded steel pipes for line pipes with a wall thickness of 12 mm or more and a guaranteed DWTT temperature of -40°C or less at the pipe stage. However, as described above, as the wall thickness increases, brittle fracture tends to occur and low temperature toughness decreases, so when increasing the wall thickness, it is necessary to further improve the low temperature toughness.

本発明は、上記の事情に鑑み、たとえば12mm以上の厚肉で、DWTT保証温度が-40℃以下である優れた低温靭性を有するラインパイプ用鋼材を提供することを課題とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a steel material for line pipes that has a thick wall of, for example, 12 mm or more and has excellent low-temperature toughness with a guaranteed DWTT temperature of -40° C. or less.

厚肉高靭性化には最終組織の結晶粒微細化が有効であることが知られている。特に板厚中心部における結晶粒微細化が重要である。 It is known that grain refinement in the final structure is effective in increasing thickness and toughness. It is especially important to refine the grains at the center of the plate thickness.

最終組織の結晶粒微細化には、変態前のオーステナイトの制御が重要である。具体的には、オーステナイトの粒界面積の増加、変形体の導入と、転位密度の増加のため、オーステナイト中に歪みを蓄積させることが重要である。上述のとおり、自動車用を始めとした熱延鋼板では、仕上げ圧延における歪みの蓄積を活用した組織制御、商品開発が多く検討されている。 Control of austenite before transformation is important for grain refinement in the final structure. Specifically, it is important to accumulate strain in austenite in order to increase the grain boundary area of austenite, introduce deformed bodies, and increase dislocation density. As mentioned above, for hot-rolled steel sheets for automobiles and other applications, many studies are being conducted on structure control and product development that utilize the accumulation of strain during finish rolling.

しかしながら、厚肉の熱延鋼板では、たとえば自動車用の熱延鋼板と比べ板厚が厚く、仕上げ圧延機での圧下量が制約されるため、仕上げ圧延において歪みは蓄積しにくい。 However, thick hot-rolled steel sheets are thicker than, for example, hot-rolled steel sheets for automobiles, and the amount of rolling reduction in a finish rolling mill is restricted, so strain is difficult to accumulate during finish rolling.

本発明者らは、厚肉の熱延鋼板に仕上げ圧延において歪みを蓄積させ、結晶粒を微細化する方法について鋭意検討した。その結果、仕上げ圧延に入る前の工程において、板厚中心と表層において大きな温度差が生じるように制御することで、熱歪みにより、仕上げ圧延工程において板厚中心に大きな歪みを蓄積させることができ、板厚中心において、従来よりも結晶粒を微細にすることができることがわかった。本発明は、上記の知見に基づき、さらに検討を進めてなされたものであって、その要旨は以下のとおりである。 The present inventors have conducted intensive studies on a method of accumulating strain in a thick hot-rolled steel sheet during finish rolling to refine crystal grains. As a result, by controlling the temperature to create a large temperature difference between the center of the plate thickness and the surface layer in the process before finishing rolling, it is possible to accumulate large distortions at the center of the plate thickness due to thermal strain during the finish rolling process. It was found that the crystal grains at the center of the plate thickness can be made finer than before. The present invention has been achieved through further studies based on the above findings, and the gist thereof is as follows.

[1]母材部、及び電縫溶接部を含むラインパイプ用電縫鋼管であって、前記母材部の化学組成が、質量%で、C:0.0030~0.120%、Si:0.05~0.30%、Mn:0.50~2.00%、P:0.030%以下、S:0.0100%以下、Al:0.010~0.035%、N:0.0010~0.0080%、Nb:0.010~0.080%、Ti:0.005~0.030%、Ni:0.01~0.50%、Mo:0.05~0.20%、O:0.0050%以下、V:0~0.10%、Ca:0~0.0050%、Cr:0~0.30%、Cu:0~0.30%、Mg:0~0.0050%、REM:0~0.0100%、及び残部:Fe及び不純物からなり、下記式(1)で定義されるF1が0.30~0.38であり、前記母材部の肉厚中央部の金属組織において、面積率で、フェライト分率が80~95%であり、残部はパーライト及び/又はベイナイトであり、平均結晶粒径が5.0μm以下であり、前記母材部の表層部の金属組織において、平均結晶粒径が5.0μm以下であり、前記表層部と前記肉厚中央部の前記平均結晶粒径の差が2.0μm以下であるラインパイプ用電縫鋼管。
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3 … 式(1)
〔式(1)において、C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V、及びNbは、それぞれ、各元素の含有量(質量%)を表す。〕
[1] An electric resistance welded steel pipe for a line pipe including a base metal part and an electric resistance welded part, wherein the chemical composition of the base metal part is, in mass %, C: 0.0030 to 0.120%, Si: 0.05-0.30%, Mn: 0.50-2.00%, P: 0.030% or less, S: 0.0100% or less, Al: 0.010-0.035%, N: 0 .0010 to 0.0080%, Nb: 0.010 to 0.080%, Ti: 0.005 to 0.030%, Ni: 0.01 to 0.50%, Mo: 0.05 to 0.20 %, O: 0.0050% or less, V: 0-0.10%, Ca: 0-0.0050%, Cr: 0-0.30%, Cu: 0-0.30%, Mg: 0- 0.0050%, REM: 0 to 0.0100%, and the remainder: Fe and impurities, and F1 defined by the following formula (1) is 0.30 to 0.38, and the meat of the base material part is In the metal structure of the central part of the thickness, the ferrite fraction is 80 to 95% in terms of area ratio, the remainder is pearlite and/or bainite, and the average crystal grain size is 5.0 μm or less, and An electric resistance welded steel pipe for a line pipe, wherein the average crystal grain size in the metallographic structure of the surface layer portion is 5.0 μm or less, and the difference between the average crystal grain size between the surface layer portion and the wall thickness center portion is 2.0 μm or less.
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3... Formula (1)
[In formula (1), C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, and Nb each represent the content (mass%) of each element. ]

[2]前記母材部の化学組成が、質量%で、V:0%超0.10%以下、Ca:0%超0.0030%以下、Cr:0%超0.30%以下、Cu:0%超0.30%以下、
Mg:0%超0.0050%以下、及びREM:0%超0.0100%以下からなる群から選択される1種以上を含有する前記[1]のラインパイプ用電縫鋼管。
[2] The chemical composition of the base material is, in mass %, V: more than 0% and 0.10% or less, Ca: more than 0% and 0.0030% or less, Cr: more than 0% and 0.30% or less, Cu : more than 0% but less than 0.30%,
The electric resistance welded steel pipe for a line pipe according to [1] above, containing one or more selected from the group consisting of Mg: more than 0% and 0.0050% or less, and REM: more than 0% and 0.0100% or less.

[3]管軸方向の降伏強度が450~540MPaであり、管軸方向の引張強度が510~625MPaである前記[1]又は[2]のラインパイプ用電縫鋼管。 [3] The electric resistance welded steel pipe for a line pipe according to [1] or [2] above, which has a yield strength in the pipe axial direction of 450 to 540 MPa and a tensile strength in the pipe axial direction of 510 to 625 MPa.

[4]肉厚が12~25mmであり、外径が304.8~660.4mmである前記[1]~[3]のいずれかのラインパイプ用電縫鋼管。 [4] The electric resistance welded steel pipe for a line pipe according to any one of [1] to [3] above, which has a wall thickness of 12 to 25 mm and an outer diameter of 304.8 to 660.4 mm.

[5]前記[1]~[4]のいずれかのラインパイプ用電縫鋼管の製造に用いられる熱延鋼板であって、化学組成が、質量%で、C:0.0030~0.120%未満、Si:0.05~0.30%、Mn:0.50~2.00%、P:0.030%以下、S:0.0100%以下、Al:0.010~0.035%、N:0.0010~0.0080%、Nb:0.010~0.080%、Ti:0.005~0.030%、Ni:0.01~0.50%、Mo:0.05~0.20%、V:0~0.10%、O:0.0050%以下、Ca:0~0.0050%、Cr:0~0.30%、Cu:0~0.30%、Mg:0~0.0050%、REM:0.0100%、及び残部:Fe及び不純物からなり、下記式(1)で定義されるF1が0.30~0.38であり、前記熱延鋼板の肉厚中央部の金属組織において、面積率で、フェライト分率が80~95%であり、残部はパーライトもしくはベイナイトであり、平均結晶粒径が5.0μm以下であり、前記熱延鋼板の表層部の金属組織において、平均結晶粒径が5.0μm以下であり、前記表層部と前記肉厚中央部の前記平均結晶粒径の差が2.0μm以下であるラインパイプ用熱延鋼板。
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3 … 式(1)
〔式(1)において、C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V、及びNbは、それぞれ、各元素の含有量(質量%)を表す。〕
[5] A hot-rolled steel plate used for manufacturing the electric resistance welded steel pipe for line pipes according to any one of [1] to [4] above, which has a chemical composition in mass% of C: 0.0030 to 0.120. %, Si: 0.05-0.30%, Mn: 0.50-2.00%, P: 0.030% or less, S: 0.0100% or less, Al: 0.010-0.035 %, N: 0.0010 to 0.0080%, Nb: 0.010 to 0.080%, Ti: 0.005 to 0.030%, Ni: 0.01 to 0.50%, Mo: 0. 05-0.20%, V: 0-0.10%, O: 0.0050% or less, Ca: 0-0.0050%, Cr: 0-0.30%, Cu: 0-0.30% , Mg: 0 to 0.0050%, REM: 0.0100%, and the remainder: Fe and impurities, and F1 defined by the following formula (1) is 0.30 to 0.38, In the metal structure at the center of the wall thickness of the steel sheet, the ferrite fraction is 80 to 95% in terms of area ratio, the remainder is pearlite or bainite, and the average crystal grain size is 5.0 μm or less, and the hot rolled steel sheet A hot-rolled steel sheet for line pipes, wherein the average crystal grain size is 5.0 μm or less in the metallographic structure of the surface layer, and the difference in the average grain size between the surface layer and the thickness center portion is 2.0 μm or less. .
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3... Formula (1)
[In formula (1), C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, and Nb each represent the content (mass%) of each element. ]

本発明によれば、厚肉で優れた低温靭性と十分な強度とを有するラインパイプ用電縫鋼管、及び該ラインパイプ用電縫鋼管を製造するのに用いるラインパイプ用熱延鋼板を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an ERW steel pipe for a line pipe having a thick wall, excellent low-temperature toughness, and sufficient strength, and a hot rolled steel plate for a line pipe used for manufacturing the ERW steel pipe for a line pipe. Can be done.

図1は、引張試験に用いた引張試験片の平面図である。FIG. 1 is a plan view of a tensile test piece used in the tensile test. 図2は、DWTT試験に用いたDWTT試験片の採取位置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the sampling positions of DWTT test pieces used in the DWTT test. 図3は、DWTT試験に用いたDWTT試験片の正面図及び側面図である。FIG. 3 is a front view and a side view of the DWTT test piece used in the DWTT test.

以下、本実施形態のラインパイプ用電縫鋼管及びラインパイプ用熱延鋼板(以下、両者をまとめて「ラインパイプ用鋼材」という)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 electric resistance welded steel pipe for line pipes and the hot rolled steel plate for line pipes (hereinafter, both will be collectively referred to as "steel materials for line pipes") of the present embodiment will be described in detail. "%" with respect to elements means mass % unless otherwise specified.

[化学組成]
本実施形態の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 chemical composition of the steel material for line pipes of this embodiment contains the following elements.

C:0.0030~0.120%
Cは、鋼の強度を高める元素である。この効果を得るために、C含有量は0.0030%以上とする。C含有量が高すぎると、鋼の低温靭性及び延性が低下し、さらに、溶接性が低下することがある。したがって、C含有量は0.120%以下とする。C含有量の好ましい下限は0.040%であり、さらに好ましくは0.050%である。C含有量の好ましい上限は、0.100%であり、さらに好ましくは0.080%である。
C:0.0030~0.120%
C is an element that increases the strength of steel. In order to obtain this effect, the C content is set to 0.0030% or more. If the C content is too high, the low-temperature toughness and ductility of the steel may be reduced, and further the weldability may be reduced. Therefore, the C content is set to 0.120% or less. The lower limit of the C content is preferably 0.040%, more preferably 0.050%. A preferable upper limit of the C content is 0.100%, more preferably 0.080%.

Si:0.05~0.30%
Siは、鋼の脱酸剤として機能する元素である。さらに、電縫鋼管の母材及び溶接部に粗大な酸化物が生成されることを抑制し、母材及び溶接部の靭性を向上させる。これらの効果を得るために、Siの含有量は0.05%以上とする。Si含有量が高すぎると、鋼の低温靭性が低下する。したがって、Si含有量は0.30%以下とする。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0.10%である。Si含有量の好ましい上限は0.20%であり、さらに好ましくは0.19%である。
Si:0.05~0.30%
Si is an element that functions as a deoxidizer for steel. Furthermore, generation of coarse oxides in the base metal and welded area of the ERW steel pipe is suppressed, and the toughness of the base metal and welded area is improved. In order to obtain these effects, the Si content is set to 0.05% or more. If the Si content is too high, the low temperature toughness of the steel will decrease. Therefore, the Si content is set to 0.30% or less. The preferable lower limit of the Si content is 0.07%, more preferably 0.10%. A preferable upper limit of the Si content is 0.20%, more preferably 0.19%.

Mn:0.50~2.00%
Mnは、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める元素である。この効果を得るために、Mn含有量は0.50%以上とする。Mn含有量が高すぎると、鋼の強度が高くなりすぎ、鋼の低温靭性が低下することがある。したがって、Mn含有量は2.00%以下とする。Mn含有量の好ましい下限は、0.70%であり、さらに好ましくは1.00%である。Mn含有量の好ましい上限は1.80%であり、さらに好ましくは1.50%である。
Mn: 0.50-2.00%
Mn is an element that improves the hardenability of steel and increases the strength of steel. In order to obtain this effect, the Mn content is set to 0.50% or more. If the Mn content is too high, the strength of the steel may become too high and the low temperature toughness of the steel may decrease. Therefore, the Mn content is set to 2.00% or less. The lower limit of the Mn content is preferably 0.70%, more preferably 1.00%. A preferable upper limit of the Mn content is 1.80%, more preferably 1.50%.

P:0.030%以下
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0.030%以下とする。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く、0であってもよい。
P: 0.030% or less P is an impurity. P reduces the low temperature toughness of steel. Therefore, the P content is set to 0.030% or less. A preferable upper limit of the P content is 0.015%, more preferably 0.01%. The P content is preferably as low as possible, and may be zero.

S:0.0100%以下
Sは不純物である。Sは、Mnと結合してMn系硫化物を形成し、鋼の低温靭性及び耐SSC性を低下させる。したがって、S含有量は0.0100%以下とする。S含有量の好ましい上限は0.0010%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く、0であってもよい。
S: 0.0100% or less S is an impurity. S combines with Mn to form Mn-based sulfides, which deteriorates the low-temperature toughness and SSC resistance of steel. Therefore, the S content is set to 0.0100% or less. A preferable upper limit of the S content is 0.0010%, more preferably 0.0005%. The S content is preferably as low as possible, and may be 0.

Al:0.010~0.035%
Alは鋼の脱酸剤として機能する元素である。さらに、電縫鋼管の母材及び溶接部に粗大な酸化物が生成されることを抑制し、母材及び溶接部の靭性を向上させる。この効果を得るために、Al含有量は0.010%以上とする。Al含有量が高すぎると、Al窒化物が粗大化し、鋼の低温靭性が低下する。したがって、Al含有量は、0.035%以下とする。Al含有量の好ましい下限は0.012%であり、さらに好ましくは0.015%である。Al含有量の好ましい上限は0.020%であり、さらに好ましくは0.016%である。本明細書において、Al含有量は鋼中の全Al含有量を意味する。
Al: 0.010-0.035%
Al is an element that functions as a deoxidizer for steel. Furthermore, generation of coarse oxides in the base metal and welded area of the ERW steel pipe is suppressed, and the toughness of the base metal and welded area is improved. In order to obtain this effect, the Al content is set to 0.010% or more. If the Al content is too high, Al nitrides will become coarse and the low-temperature toughness of the steel will decrease. Therefore, the Al content is set to 0.035% or less. A preferable lower limit of the Al content is 0.012%, more preferably 0.015%. A preferable upper limit of the Al content is 0.020%, more preferably 0.016%. In this specification, Al content means the total Al content in steel.

N:0.0010~0.0080%
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元素である。具体的には、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。これらの効果を得るために、N含有量は0.0010%以上とする。N含有量が高すぎると、炭窒化物を粗大化し、鋼の低温靭性が低下することがある。したがって、N含有量は0.0080%以下とする。N含有量の好ましい下限は、0.0020%であり、さらに好ましくは0.0030%である。N含有量の好ましい上限は0.0060%であり、さらに好ましくは0.0050%である。
N: 0.0010-0.0080%
N is an element that forms nitrides and suppresses coarsening of austenite grains during the heating process. Specifically, austenite grains become finer in the rolling process, and crystal grains after transformation become finer. As a result, the low temperature toughness of the steel increases. N further increases the strength of steel through solid solution strengthening. In order to obtain these effects, the N content is set to 0.0010% or more. If the N content is too high, it may coarsen carbonitrides and reduce the low-temperature toughness of the steel. Therefore, the N content is set to 0.0080% or less. A preferable lower limit of the N content is 0.0020%, more preferably 0.0030%. A preferable upper limit of the N content is 0.0060%, more preferably 0.0050%.

Nb:0.010~0.080%
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元素である。Nb炭窒化物が形成されることにより、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、鋼の低温靭性を高める。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。これらの効果を得るために、Nb含有量は0.010%以上とする。Nb含有量が高すぎると、Nb炭窒化物が粗大化し、鋼の低温靭性が低下することがある。したがって、Nb含有量は0.080%以下とする。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0.020%である。Nb含有量の好ましい上限は0.070%であり、さらに好ましくは0.060%である。
Nb: 0.010-0.080%
Nb is an element that combines with C and N in steel to form fine Nb carbonitrides. By forming Nb carbonitride, coarsening of crystal grains is suppressed and the average crystal grain size becomes small. Therefore, it increases the low temperature toughness of steel. Furthermore, fine Nb carbonitrides increase the strength of steel through dispersion strengthening. In order to obtain these effects, the Nb content is set to 0.010% or more. If the Nb content is too high, Nb carbonitrides may become coarse and the low-temperature toughness of the steel may decrease. Therefore, the Nb content is set to 0.080% or less. A preferable lower limit of the Nb content is 0.012%, more preferably 0.020%. A preferable upper limit of the Nb content is 0.070%, more preferably 0.060%.

Ti:0.005~0.030%
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元素である。さらに、微細なTiNが分散析出することにより、結晶粒の粗大化が抑制され、これにより、鋼の低温靭性が高まる。これらの効果が得るために、Ti含有量は0.005%以上とする。Ti含有量が高すぎると、TiNが粗大化したり、粗大なTiCが生成し、鋼の低温靭性が低下することがある。したがって、Ti含有量は0.00.030%以下とする。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0.010%である。Ti含有量の好ましい上限は0.020%であり、さらに好ましくは0.015%である。
Ti: 0.005-0.030%
Ti is an element that combines with N in steel to form TiN and suppresses a decrease in low-temperature toughness of steel due to solid solution N. Furthermore, by dispersing and precipitating fine TiN, coarsening of crystal grains is suppressed, thereby increasing the low-temperature toughness of the steel. In order to obtain these effects, the Ti content is set to 0.005% or more. If the Ti content is too high, TiN may become coarse or coarse TiC may be formed, which may reduce the low-temperature toughness of the steel. Therefore, the Ti content is set to 0.00.030% or less. The lower limit of the Ti content is preferably 0.008%, more preferably 0.010%. A preferable upper limit of the Ti content is 0.020%, more preferably 0.015%.

Ni:0.01~0.50%
Niは、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める元素である。この効果を得るために、Ni含有量は0.01%以上とする。Ni含有量が高すぎると、この効果は飽和する。したがって、Ni含有量は0.50%以下とする。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0.20%であり、さらに好ましくは0.15%である。
Ni: 0.01~0.50%
Ni is an element that improves the hardenability of steel and increases the strength of steel. In order to obtain this effect, the Ni content is set to 0.01% or more. If the Ni content is too high, this effect will be saturated. Therefore, the Ni content is set to 0.50% or less. The preferable lower limit of the Ni content is 0.05%, more preferably 0.08%. A preferable upper limit of the Ni content is 0.20%, more preferably 0.15%.

Mo:0.05~0.20%
Moは、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める元素である。Moはさらに、オーステナイト粒を微細化し、鋼の低温靭性を高める。これらの効果を得るために、Mo含有量は0.05%以上とする。Mo含有量が高すぎると、鋼の現地溶接性が低下する。したがって、Mo含有量は0.20%以下とする。Mo含有量の好ましい下限は、0.10%であり、さらに好ましくは0.15%である。Mo含有量の好ましい上限は0.19%であり、さらに好ましくは0.18%である。
Mo: 0.05-0.20%
Mo is an element that improves the hardenability of steel and increases the strength of steel. Mo further refines the austenite grains and increases the low-temperature toughness of the steel. In order to obtain these effects, the Mo content is set to 0.05% or more. If the Mo content is too high, the field weldability of the steel will decrease. Therefore, the Mo content is set to 0.20% or less. The lower limit of the Mo content is preferably 0.10%, more preferably 0.15%. A preferable upper limit of the Mo content is 0.19%, more preferably 0.18%.

O:0.0050%以下
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させる。Oはさらに、鋼の低温靭性を低下させる。したがって、O含有量は0.0050%以下とする。O含有量の好ましい上限は0.0030%であり、さらに好ましくは0.0025%である。O含有量はなるべく低い方が好ましく、0であってもよい。
O: 0.0050% or less O is an impurity. O forms oxides that reduce the hydrogen-induced cracking resistance of steel. O further reduces the low temperature toughness of the steel. Therefore, the O content is set to 0.0050% or less. A preferable upper limit of the O content is 0.0030%, more preferably 0.0025%. The O content is preferably as low as possible, and may be zero.

V:0~0.10%
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。これらの効果は微量の含有でも得られるが、効果を確実に得るためには、V含有量を0.01%以上とすることが好ましい。V含有量が高すぎると、V炭窒化物が粗大化し、鋼の低温靭性が低下することがある。したがって、V含有量は、0.10%以下とする。V含有量のより好ましい下限は、0.02%であり、さらに好ましくは0.05%である。V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。
V: 0-0.10%
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 carbonitrides further suppress coarsening of crystal grains and improve the low-temperature toughness of the steel. Although these effects can be obtained even with a trace amount of V content, in order to reliably obtain the effects, it is preferable that the V content is 0.01% or more. If the V content is too high, V carbonitrides may become coarse and the low-temperature toughness of the steel may deteriorate. Therefore, the V content is set to 0.10% or less. A more preferable lower limit of the V content is 0.02%, and even more preferably 0.05%. A preferable upper limit of the V content is 0.08%, more preferably 0.07%.

Ca:0~0.0030%
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し、鋼の低温靭性が高められる。この効果は微量の含有でも得られるが、効果を確実に得るためには、Ca含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。Ca含有量が高すぎると、粗大な酸化物系介在物が形成される。その結果、酸化物が破壊の起点となり、鋼の低温靭性が低下する。したがって、Ca含有量は0.0030%以下である。Ca含有量のより好ましい下限は、0.0002%であり、さらに好ましくは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%
Ca is an optional element and may not be included. When contained, Ca controls the morphology of MnS to make it spheroidal, and the low-temperature toughness of the steel is enhanced. Although this effect can be obtained even with a trace amount of Ca content, in order to reliably obtain the effect, it is preferable that the Ca content is 0.0001% or more. If the Ca content is too high, coarse oxide inclusions are formed. As a result, the oxide becomes a starting point for fracture, and the low-temperature toughness of the steel decreases. Therefore, the Ca content is 0.0030% or less. A more preferable lower limit of the Ca content is 0.0002%, and even more preferably 0.0005%. A preferable upper limit of the Ca content is 0.0025%, more preferably 0.0020%.

Cr:0~0.30%
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。この効果は微量の含有でも得られるが、効果を確実に得るためには、Cr含有量を0.01%以上とすることが好ましい。Cr含有量が高すぎると、焼入れ性が高くなりすぎて鋼の低温靭性が低下する。したがって、Cr含有量は0.30%以下とする。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0.06%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: 0-0.30%
Cr is an optional element and may not be included. When contained, Cr improves the hardenability of the steel and increases the strength of the steel. This effect can be obtained even with a trace amount of Cr, but in order to reliably obtain the effect, it is preferable that the Cr content is 0.01% or more. If the Cr content is too high, the hardenability becomes too high and the low-temperature toughness of the steel decreases. Therefore, the Cr content is set to 0.30% or less. The lower limit of the Cr content is preferably 0.05%, more preferably 0.06%. A preferable upper limit of the Cr content is 0.25%, more preferably 0.2%.

Cu:0~0.30%
Cu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、Cuは鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。この効果は微量の含有でも得られるが、効果を確実に得るためには、Cu含有量を0.02%以上とすることが好ましい。Cu含有量が高すぎると、焼入れ性が高くなりすぎて靭性が低下する。したがって、Cu含有量は0.30%以下とする。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0.07%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: 0-0.30%
Cu is an optional element and may not be included. When contained, Cu increases the hardenability of the steel and increases the strength of the steel. This effect can be obtained even with a trace amount of Cu, but in order to reliably obtain the effect, it is preferable that the Cu content is 0.02% or more. If the Cu content is too high, the hardenability becomes too high and the toughness decreases. Therefore, the Cu content is set to 0.30% or less. The preferable lower limit of the Cu content is 0.05%, more preferably 0.07%. A preferable upper limit of the Cu content is 0.25%, more preferably 0.20%.

Mg:0~0.0050%
Mgは、任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Mgは脱酸剤及び脱硫剤として機能する。また、微細な酸化物を生じて、HAZの靭性の向上にも寄与する。これらの効果は微量の含有でも得られるが、効果を確実に得るためには、Mg含有量を0.0001%以上とするのが好ましい。Mg含有量が高すぎると、酸化物が凝集又は粗大化しやすくなり、その結果、耐HIC性の低下、又は、母材部若しくはHAZの靱性の低下がおこるおそれがある。したがって、Mg含有量は0.0050%以下とする。Mg含有量の好ましい下限は、0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%である。Mg含有量の好ましい上限は0.040%であり、さらに好ましくは0.0030%である。
Mg: 0-0.0050%
Mg is an arbitrary element and may not be included. When contained, Mg functions as a deoxidizing agent and a desulfurizing agent. Furthermore, fine oxides are generated, which contributes to improving the toughness of the HAZ. These effects can be obtained even with a trace amount of Mg, but in order to reliably obtain the effects, it is preferable that the Mg content is 0.0001% or more. If the Mg content is too high, the oxides tend to aggregate or become coarse, which may result in a decrease in HIC resistance or a decrease in the toughness of the base material or HAZ. Therefore, the Mg content is set to 0.0050% or less. The lower limit of the Mg content is preferably 0.0005%, more preferably 0.0010%. A preferable upper limit of the Mg content is 0.040%, more preferably 0.0030%.

REM:0~0.0100%、
REMは、任意の元素であり、含有されなくてもよい。ここで、「REM」は希土類元素、即ち、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びLuからなる群から選択される少なくとも1種の元素を指す。REMが含有される場合は、REMは、脱酸剤及び脱硫剤として機能する。この効果は微量の含有でも得られるが、効果を確実に得るためには、REM含有量を0.0001%以上とするのが好ましい。REM含有量が高すぎると、粗大な酸化物を生じ、その結果、耐HIC性の低下、又は、母材部若しくはHAZの靱性の低下をもたらすおそれがある。したがって、REM含有量は0.0100%以下とする。REM含有量の好ましい下限は、0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%である。REM含有量の好ましい上限は0.070%であり、さらに好ましくは0.0050%である。
REM: 0-0.0100%,
REM is an arbitrary element and may not be included. Here, "REM" is a rare earth element, i.e., from the group consisting of Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. Refers to at least one selected element. When REM is included, REM functions as a deoxidizing agent and a desulfurizing agent. Although this effect can be obtained even with a trace amount of REM, in order to reliably obtain the effect, it is preferable that the REM content is 0.0001% or more. If the REM content is too high, coarse oxides are produced, which may result in a decrease in HIC resistance or a decrease in the toughness of the base material or HAZ. Therefore, the REM content is set to 0.0100% or less. A preferable lower limit of the REM content is 0.0005%, more preferably 0.0010%. A preferable upper limit of the REM content is 0.070%, more preferably 0.0050%.

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 remainder of the chemical composition of the steel material for line pipe according to this embodiment consists of Fe and impurities. Here, impurities are those that are mixed in from ores as raw materials, scrap, or the manufacturing environment when steel materials for line pipes are industrially manufactured, and have an adverse effect on the steel materials for line pipes of this embodiment. It means that it is permissible within the range that does not give.

[式(1)について]
上記化学組成はさらに、式(1)を満たす。
[About formula (1)]
The above chemical composition further satisfies formula (1).

F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3 … 式(1)
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3... Formula (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。 Here, the content (mass %) of the corresponding element is substituted for each element symbol in formula (1). Furthermore, if the element corresponding to the element symbol in formula (1) is not contained, "0" is substituted for the corresponding element symbol in 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含有量は鋼の焼入れ性を高める。 As described above, in the chemical composition of this embodiment, the C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, and Nb contents improve the hardenability of the steel.

F1が低すぎると、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が低すぎると、さらに、焼入れ性が低下し、十分な強度が得られない。 If F1 is too low, the S curve (ferrite region, pearlite region, bainite region) of the CCT diagram shifts to the left (short time side). In this case, in the CCT diagram, the steel material temperature enters the ferrite region before nucleation sites are sufficiently generated. As a result, the ferrite crystal grains become coarser and the average crystal grain size becomes larger. Furthermore, mixed grains are likely to occur, and the coarse crystal grain ratio increases. As a result, the low temperature toughness of the steel decreases. If F1 is too low, the hardenability will further deteriorate and sufficient strength will not be obtained.

F1が高すぎると、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が高すぎると、さらに、焼入れ性が高くなり、鋼の強度が高くなりすぎる。 If F1 is too high, the S curve of the CCT diagram shifts to the right (long time side). In this case, a hard structure is likely to be formed, and the ferrite fraction in the structure is reduced. As a result, the low temperature toughness of the steel decreases. If F1 is too high, the hardenability will further increase and the strength of the steel will become too high.

F1が0.30~0.38であれば、鋼の温度をフェライト領域に保持しやすく、鋼材の厚さ中央部のフェライト分率を80%以上にすることができ、鋼の低温靭性を高めることができる。 If F1 is 0.30 to 0.38, it is easy to maintain the temperature of the steel in the ferrite region, the ferrite fraction in the center of the thickness of the steel material can be 80% or more, and the low-temperature toughness of the steel is improved. be able to.

[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肉厚中央部の組織は、面積率で80~95%のフェライトからなり、残部は、パーライト及び/又はベイナイトである。ベイナイトには粒内または粒界にセメンタイトを含まないベイニティックフェライトも含むものとする。ベイニティックフェライトの粒界にはMA(Martensite-Austenite constituent)を含む場合がある。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±10%tの範囲(つまり、表面から板厚方向又は肉厚方向に40~60%tの範囲)を意味する。
[About ferrite fraction]
The structure of the central part of the wall thickness of the steel material for line pipes according to the present embodiment is composed of 80 to 95% ferrite in terms of area ratio, and the remainder is pearlite and/or bainite. Bainite also includes bainitic ferrite that does not contain cementite within the grains or at the grain boundaries. The grain boundaries of bainitic ferrite may contain MA (Martensite-Austenite constituent). Here, the thickness center refers to the range of ±10%t in the plate thickness direction or wall thickness direction from the plate thickness center or wall thickness center (in other words, from the surface to the plate (in the thickness direction or the range of 40 to 60% t).

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、面積率で80%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、83%であり、さらに好ましくは85%である。一方、フェライト分率が、面積率で95%を超えると、所望の強度が得られなくなる。 As described above, if the ferrite fraction of the structure at the center of the thickness of the steel is 80% or more in terms of area ratio, the crystal grains become finer, and as a result, the low-temperature toughness of the steel increases. A preferable lower limit of the ferrite fraction is 83%, more preferably 85%. On the other hand, if the ferrite fraction exceeds 95% in terms of area ratio, desired strength cannot be obtained.

フェライト分率は次の方法で測定される。 The ferrite fraction is measured by the following method.

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。 A sample is taken from the center of the thickness of the linepipe steel material. The collected sample is polished with colloidal silica polishing agent for 30 to 60 minutes. The polished sample is analyzed using EBSP-OIM (trademark) (Electron Back Scatter Diffraction Pattern-Orientation Image 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 using the KAM (Kernel Average Misorientation) method included in 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1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。 The KAM method uses a certain regular hexagonal pixel (center pixel) in the measurement data and the first approximation using six pixels adjacent to this pixel (total 7 pixels), or the first approximation using these six pixels. Furthermore, for the second approximation (total 19 pixels) that also uses the outer 12 pixels, or the third approximation (total 37 pixels) that also uses the outer 18 pixels of these 12 pixels, the distance between each pixel is The orientation differences are averaged, and the resulting average value is taken as the value of the central pixel. This operation is performed 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歪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組織とする。 This calculation is performed so as not to cross grain boundaries, and a map is created that expresses the orientation change within the grain. That is, this map represents the strain distribution based on local orientation changes within the grain. In this embodiment, pixels with an orientation difference of 5° or less between adjacent pixels are displayed using the third approximation. In this embodiment, the planarity fraction of a pixel calculated to have an orientation difference of 1° or less in the third approximation is defined as the ferrite fraction. If the misorientation exceeds 1° in the third approximation, it is considered to be a structure other than ferrite such as bainite.

[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肉厚中央部での平均結晶粒径が5.0μm以下である。平均結晶粒径が大きすぎると、鋼の低温靭性が低下する。本実施形態では、上述の平均結晶粒径が5.0μm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、4.8μmであり、さらに好ましくは4.5μmである。
[About average grain size]
Furthermore, in the steel material for line pipes of this embodiment, the average crystal grain size at the center of the wall thickness of the steel material for line pipes is 5.0 μm or less. If the average grain size is too large, the low temperature toughness of the steel will decrease. In this embodiment, since the above-mentioned average grain size is 5.0 μm or less, excellent low-temperature toughness can be obtained. A preferable upper limit of the average crystal grain size is 4.8 μm, more preferably 4.5 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。本実施形態においては、求めたエリア平均粒径を平均結晶粒径とする。 The average grain size is measured using the EBSP-OIM method. A sample is collected and polished in the same way as for measuring the ferrite fraction. The polished sample is analyzed using EBSP-OIM. Specifically, a grain boundary is defined as a position where the difference in orientation between adjacent measurement points exceeds 15° when the orientation is measured at each fixed measurement step. 15° is a threshold value for large-angle grain boundaries, and is generally recognized as a grain boundary. The grain size and surface area of the grain are determined by assuming that the region surrounded by the grain boundary is a crystal grain. The area average particle size is determined from the obtained particle size and surface area. In this embodiment, the obtained area average grain size is taken as the average crystal grain size.

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表層部での平均結晶粒径が5.0μm以下である。ここで、表層部とは、板厚又は肉厚をtmmとした場合、表面から板厚方向又は肉厚方向に5~10%tの範囲、及び90~95%tの範囲を意味する。平均結晶粒径が大きすぎると、鋼の低温靭性が低下する。本実施形態では、ラインパイプ用鋼材の表層部でも平均結晶粒径が5.0μm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、4.8μmであり、さらに好ましくは4.5μmである。 Furthermore, in the steel material for line pipes of this embodiment, the average crystal grain size in the surface layer portion of the steel material for line pipes is 5.0 μm or less. Here, the surface layer portion means a range of 5 to 10% t and a range of 90 to 95% t from the surface in the plate thickness direction or wall thickness direction, where the plate thickness or wall thickness is tmm. If the average grain size is too large, the low temperature toughness of the steel will decrease. In this embodiment, since the average grain size is 5.0 μm or less even in the surface layer of the steel material for line pipes, excellent low-temperature toughness can be obtained. A preferable upper limit of the average crystal grain size is 4.8 μm, more preferably 4.5 μm.

本実施形態のラインパイプ用鋼材ではさらに、表層部と肉厚中央部の平均結晶粒径の差が2.0μm以下である。これにより、表層部、肉厚中央部で均一な低温靭性を得ることができる。 Furthermore, in the steel material for line pipes of this embodiment, the difference in average grain size between the surface layer portion and the thickness center portion is 2.0 μm or less. As a result, uniform low-temperature toughness can be obtained in the surface layer portion and the thickness center portion.

後述の製造工程を実施することにより、鋼材の肉厚中央部の金属組織において、面積率で、フェライト分率が80~95%、残部はパーライト及び/又はベイナイト、平均結晶粒径を5.0μm以下とし、鋼材の表層部の金属組織において、平均結晶粒径を5.0μm以下とし、表層部と肉厚中央部の平均結晶粒径の差を2.0μm以下とすることができる。 By carrying out the manufacturing process described below, in the metal structure at the center of the wall thickness of the steel material, in terms of area ratio, the ferrite fraction is 80 to 95%, the remainder is pearlite and/or bainite, and the average grain size is 5.0 μm. In the metallographic structure of the surface layer of the steel material, the average grain size can be 5.0 μm or less, and the difference in average grain size between the surface layer and the thickness center portion can be 2.0 μm or less.

その結果、DWTT保証温度を-40℃以下として低温靭性を高めることができる。さらに、電縫鋼管において、450~540MPaの管軸方向の降伏強度、及び535~760MPaの管軸方向の引張強度を得ることができる。 As a result, the DWTT guaranteed temperature can be set to −40° C. or lower, and low-temperature toughness can be improved. Furthermore, in the electric resistance welded steel pipe, it is possible to obtain a yield strength in the pipe axial direction of 450 to 540 MPa and a tensile strength in the pipe axial direction of 535 to 760 MPa.

[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。
[Production method]
An example of a method for manufacturing the above-mentioned steel material for line pipes will be explained.

[素材準備工程]
はじめに、上述の化学組成を有する溶鋼を製造し、溶鋼を用いて、スラブを製造する。たとえば、連続鋳造法によりスラブを製造することができる。
[Material preparation process]
First, molten steel having the above-mentioned chemical composition is produced, and a slab is produced using the molten steel. For example, slabs can be manufactured by continuous casting.

[加熱工程]
加熱工程では、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1060~1200℃とするのが好ましい。加熱温度が高すぎると、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。加熱温度が低すぎると、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。
[Heating process]
In the heating step, the manufactured slab is heated in a heating furnace. The heating temperature of the slab in the heating furnace is preferably 1060 to 1200°C. If the heating temperature is too high, the crystal grains (austenite grains) will become coarse and the low-temperature toughness will decrease. If the heating temperature is too low, grain refinement during rolling and precipitation strengthening after rolling will not be achieved, resulting in a decrease in strength.

[熱間圧延工程]
熱間圧延工程は粗圧延工程、仕上げ圧延工程に分けられる。加熱工程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を施し、熱延鋼板とする。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備える。
[Hot rolling process]
The hot rolling process is divided into a rough rolling process and a finish rolling process. The slab heated in the heating step is hot rolled using a rough rolling mill and a finishing rolling mill to form a hot rolled steel plate. Both the roughing mill and the finishing mill are equipped with a plurality of rolling stands arranged in a row, and each rolling stand is equipped with a pair of rolls.

粗圧延工程では、最終圧延温度を900~1000℃、圧下率を60%以上としてスラブに粗圧延を施す。粗圧延の圧下率は、(スラブ厚さ-仕上げ圧延前厚さ)/スラブ厚さ×100(%)で求められる。 In the rough rolling step, the slab is rough rolled at a final rolling temperature of 900 to 1000° C. and a rolling reduction of 60% or more. The rolling reduction ratio in rough rolling is determined by (slab thickness - thickness before finish rolling)/slab thickness x 100 (%).

本実施形態では、仕上げ圧延機入側における板厚中心温度を770~850℃として、仕上げ圧延機入側で鋼板の表層を冷却することにより、板厚中心と表層下2mmの温度差を80℃以上とする。鋼板の温度は、たとえば、鋼板の厚さ及び長さ、比熱などの物性値、冷却水量、搬送速度から、熱伝導解析を行って求めることができる。表層の冷却は、たとえば、冷却水を鋼板に噴射することで行うことができる。これにより、板厚中心に歪みが集中するため、結晶粒が微細とすることができる。 In this embodiment, the temperature at the center of the plate thickness at the entry side of the finishing rolling machine is set at 770 to 850°C, and by cooling the surface layer of the steel plate at the entry side of the finishing rolling machine, the temperature difference between the center of the plate thickness and 2 mm below the surface layer is reduced to 80°C. The above shall apply. The temperature of the steel plate can be determined, for example, by performing heat conduction analysis from the thickness and length of the steel plate, physical property values such as specific heat, amount of cooling water, and conveyance speed. The surface layer can be cooled, for example, by injecting cooling water onto the steel plate. As a result, since strain is concentrated at the center of the plate thickness, crystal grains can be made fine.

仕上げ圧延機出側では、鋼板の表層温度は復熱により上昇する。仕上げ圧延機出側の表層温度は、鋼板の圧延抵抗が増加して生産性が低下しないように、720~760℃とするのが好ましい。 On the exit side of the finishing rolling mill, the surface temperature of the steel plate increases due to recuperation. The surface temperature at the exit side of the finishing rolling machine is preferably set at 720 to 760° C. to prevent productivity from decreasing due to increased rolling resistance of the steel plate.

[ROT冷却工程]
ROT(ランアウトテーブル)冷却工程では、熱間圧延工程で製造された鋼板を冷却する。具体的には、仕上げ圧延終了後の鋼板を、たとえば、水冷装置による水冷により今日冷却する。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。
[ROT cooling process]
In the ROT (runout table) cooling process, the steel plate manufactured in the hot rolling process is cooled. Specifically, the steel plate after finish rolling is cooled by water cooling using a water cooling device, for example. Although the surface temperature of the steel plate immediately before water cooling is not particularly limited, it is preferably equal to or higher than the Ar 3 transformation point. If the surface temperature of the steel sheet immediately before water cooling is equal to or higher than the Ar 3 transformation point, it is possible to prevent a decrease in strength due to grain growth and coarsening of crystal grains.

冷却工程では、冷却速度を板厚中央部で5~20℃/sとし、550~750℃まで強冷するのが好ましい。冷却速度が小さいと、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ことがある。冷却速度が大きいと、組織がベイナイト主体となり、鋼の低温靭性が低下することがある。 In the cooling process, it is preferable to set the cooling rate to 5 to 20°C/s at the center of the plate thickness, and to strongly cool the plate to 550 to 750°C. If the cooling rate is low, the introduction of strain due to cooling is insufficient, so that sufficient ferrite nucleation sites cannot be obtained. In this case, since the amount of ferrite grains produced decreases, the ferrite grains may become coarse and the low-temperature toughness of the steel may deteriorate. When the cooling rate is high, the structure becomes mainly bainite, which may reduce the low-temperature toughness of the steel.

[巻取り工程]
巻取り工程では、ROT冷却工程で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]
In the winding process, the steel plate cooled in the ROT cooling process is wound up to form a coiled hot-rolled steel plate for line pipes.

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)は、450~650℃とするのが好ましい。巻取り温度が低すぎると、粗大な結晶粒が増え、低温靭性が低下することがある。巻取り温度が高すぎると、結晶粒が粗大化して、鋼の低温靭性が低下することがある。 The surface temperature of the steel sheet (hereinafter referred to as "winding temperature") during winding of a coiled hot rolled steel sheet for line pipes is preferably 450 to 650°C. If the winding temperature is too low, coarse crystal grains may increase and low-temperature toughness may decrease. If the coiling temperature is too high, the crystal grains may become coarse and the low-temperature toughness of the steel may decrease.

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。 Through the above manufacturing process, the hot-rolled steel sheet for line pipes 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、次の製管工程で製造される。 The electric resistance welded steel pipe for line pipes of this embodiment is manufactured in the following pipe manufacturing process using the above-described hot rolled steel plate for line pipes.

[製管工程]
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 manufacturing process]
An electric resistance welded steel pipe for a line pipe is manufactured by a well-known method while unwinding a coiled hot rolled steel plate for a line pipe. Specifically, a hot-rolled steel plate for a line pipe is bent into a cylindrical shape (open pipe) using continuous forming rolls. Subsequently, the joint portion of the open pipe, that is, both end surfaces in the longitudinal direction of the hot-rolled steel plate for a line pipe are welded by electric resistance welding. Through the above steps, an electric resistance welded steel pipe for a line pipe 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、肉厚中央部の金属組織において、面積率で、フェライト分率が80~95%、残部がパーライト及び/又はベイナイトであり、平均結晶粒径が5.0μm以下となる。また、母材部の表層部の金属組織において、平均結晶粒径が5.0μm以下となり、表層部と肉厚中央部の平均結晶粒径の差が2.0μm以下となる。その結果、DWTT保証温度を-40℃以下とし、低温靭性を高めることができる。さらに、450~540MPaの降伏応力、及び510~625MPaの引張強度を得ることができる。 In the steel materials for line pipes (hot-rolled steel sheets and ERW steel pipes) manufactured by the above manufacturing process, the metal structure in the center of the wall thickness has a ferrite fraction of 80 to 95% in terms of area ratio, and the remainder is pearlite and/or Or bainite, with an average crystal grain size of 5.0 μm or less. Further, in the metal structure of the surface layer of the base material, the average crystal grain size is 5.0 μm or less, and the difference in average crystal grain size between the surface layer and the thickness center portion is 2.0 μm or less. As a result, the DWTT guaranteed temperature can be set to -40°C or lower, and low-temperature toughness can be improved. Furthermore, a yield stress of 450-540 MPa and a tensile strength of 510-625 MPa can be obtained.

本実施形態のラインパイプ用電縫鋼管の肉厚や外径は特に限定されるものではない。一例として、肉厚が12~25mm、外径が304.8~660.4mm(12~26インチ)の厚肉ラインパイプ用の電縫鋼管として好適である。 The wall thickness and outer diameter of the electric resistance welded steel pipe for line pipes of this embodiment are not particularly limited. As an example, it is suitable as an electric resistance welded steel pipe for a thick line pipe with a wall thickness of 12 to 25 mm and an outer diameter of 304.8 to 660.4 mm (12 to 26 inches).

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。 Molten steels of Steel A to Steel J shown in Table 1 were continuously cast to produce slabs.

Figure 0007448804000001
Figure 0007448804000001

鋼A~Oの複数のスラブを用いて、肉厚が12~25mm、外径が304.8~660.4mm(12~26インチ)の範囲にて、表2に示す試験番号1~24のラインパイプ用電縫鋼管を製造した。 Test numbers 1 to 24 shown in Table 2 were conducted using multiple slabs of steel A to O with wall thicknesses of 12 to 25 mm and outer diameters of 304.8 to 660.4 mm (12 to 26 inches). Manufactured electric resistance welded steel pipes for line pipes.

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に示すとおりとした。加熱後のスラブを粗圧延機を用いて圧延して、その後、仕上げ圧延機で仕上げ圧延を実施した。その際、仕上げ圧延機の入側で鋼板表面を冷却し、板厚中心と表層に温度差をつけた。 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 then finished rolling was performed using a finishing rolling mill. At this time, the surface of the steel plate was cooled on the entry side of the finishing mill to create a temperature difference between the center of the plate thickness and the surface layer.

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に示す冷却停止温度まで、表2に示す冷却速度で冷却した。 ROT cooling was performed on the steel plate after finish rolling. In ROT cooling, cooling was performed at the cooling rate shown in Table 2 to the cooling stop temperature shown in Table 2.

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、ラインパイプ用電縫鋼管を製造した。 After producing a steel plate through the above production process, it was coiled at the coiling temperature shown in Table 2 to produce a hot-rolled steel plate for line pipes. Further, the hot-rolled steel plate for line pipes was used to manufacture a pipe by the above-described method to produce an electric resistance welded steel pipe for line pipes.

Figure 0007448804000002
Figure 0007448804000002

得られたラインパイプ用熱延鋼板、ラインパイプ用電縫鋼管について、以下の試験を行った。 The following tests were conducted on the obtained hot-rolled steel sheets for line pipes and electric resistance welded steel pipes for line pipes.

[ミクロ組織]
前述の方法に基づいて、EBSP-OIMを用いて、肉厚中央部及び表層部の平均結晶粒径、肉厚中央部のフェライト分率を測定した。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。
[Microstructure]
Based on the method described above, the average crystal grain size at the center of the wall thickness and the surface layer, and the ferrite fraction at the center of the wall thickness were measured using EBSP-OIM. The measurement conditions for EBSP-OIM in measuring the average crystal grain size were: magnification: 400 times, visual field area: 200 μm x 500 μm, and measurement step: 0.3 μm.

[歪み]
板厚中心の歪みはFEM解析により算出した。解析ソフトにはMSC社のMarkを用い、分割数(要素)は12、メッシュサイズは2.5mm×2.5mmとした。また、変形抵抗は下記式(a)から求めた。
[distortion]
The strain at the center of the plate thickness was calculated by FEM analysis. MSC's Mark was used as the analysis software, the number of divisions (elements) was 12, and the mesh size was 2.5 mm x 2.5 mm. Moreover, the deformation resistance was determined from the following formula (a).

σ=6310.6ε0.407×ε´0.115×exp(-2.62×10-3
-0.669ε) ・・・(a)
σ=6310.6ε 0.407 ×ε′ 0.115 ×exp(-2.62×10 -3 T
-0.669ε) ...(a)

ここで、σは応力、εは歪み、ε´は歪み速度である。また、εとε´は、tを圧延後の板厚、t0を圧延前の板厚としたとき、下記式(b),(c)で求められる値ある。 Here, σ is stress, ε is strain, and ε′ is strain rate. Further, ε and ε' have values determined by the following formulas (b) and (c), where t is the plate thickness after rolling and t0 is the plate thickness before rolling.

ε=1.15ln(t/t0) ・・・(b)
ε´=50s-1 ・・・(c)
ε=1.15ln(t/t0)...(b)
ε'=50s -1 ...(c)

なお、板厚中心の歪みは、結晶粒の微細化と、板厚方向の均一化を促進し、低温靭性を向上するために蓄積させるものであって、歪みの値自体は特に限定されるものではない。本実施例からは、板厚中心に2.8以上の歪みが蓄積された場合に結晶粒を微細化できることが確認できた。 Note that the strain at the center of the plate thickness is accumulated to promote refinement of crystal grains and uniformity in the thickness direction, and to improve low-temperature toughness, and the value of strain itself is particularly limited. isn't it. From this example, it was confirmed that crystal grains could be refined when a strain of 2.8 or more was accumulated at the center of the plate thickness.

[強度試験]
各試験番号のラインパイプ用熱延鋼板、ラインパイプ用電縫鋼管から引張試験片を採取した。ラインパイプ用熱延鋼板は、試験片の中心が板厚方向1/2になるように、試験片の軸が圧延方向に対して垂直になるように採取した。ラインパイプ用電縫鋼管の引張試験片は、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採取した。引張試験片の横断面は弧状とし、引張試験片の長手方向は、鋼管の長手方向と平行とした。引張試験片のサイズは図1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とした。図1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降伏強度YS(MPa)及び引張強度TS(MPa)を求めた。
[Strength test]
Tensile test pieces were taken from hot-rolled steel sheets for line pipes and electric resistance welded steel pipes for line pipes of each test number. Hot-rolled steel plates for line pipes were sampled so that the center of the test piece was 1/2 in the thickness direction and the axis of the test piece was perpendicular to the rolling direction. For the tensile test piece of the electric resistance welded steel pipe for a line pipe, a full thickness tensile test piece was taken from a position 90° from the welded part of the electric resistance welded steel pipe for a line pipe when viewed in the axial direction. The cross section of the tensile test piece was arcuate, and the longitudinal direction of the tensile test piece was parallel to the longitudinal direction of the steel pipe. The size of the tensile test piece was as shown in FIG. 1, the length of the parallel part was 50.8 mm, and the width of the parallel part was 38.1 mm. The numerical values in FIG. 1 indicate the dimensions (unit: mm) of the corresponding portions of the test piece. Using a tensile test piece, a tensile test was conducted at room temperature in accordance with the API standard 5CT. Based on the test results, the yield strength YS (MPa) and tensile strength TS (MPa) of the electric resistance welded steel pipe for line pipes were determined.

[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様に溶接部から90°位置とし、90°位置にノッチを加工した(図2)。DWTT試験片のサイズは図3に示すとおりであった。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。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、各温度で3本試験を行い、3本の延性破面率の平均値が85%以上になる最低温度をDWTT保証温度と定義した。
[Low temperature toughness test]
DWTT test pieces were taken from the electric resistance welded steel pipes for line pipes of each test number. The sampling position was 90° from the weld, similar to the tensile test piece, and a notch was formed at the 90° position (Figure 2). The size of the DWTT specimen was as shown in FIG. The numerical values in FIG. 3 indicate the dimensions (unit: mm) of the corresponding portions of the test piece. t indicates wall thickness (unit: mm). The longitudinal direction of the DWTT test piece corresponded to the circumferential direction of the electric resistance welded steel pipe for line pipe. Three DWTT specimens were tested at each temperature in accordance with ASTM E 436, and the lowest temperature at which the average value of the ductile fracture ratio of the three specimens was 85% or more was defined as the DWTT guaranteed temperature.

[試験結果]
表3に試験結果を示す。
[Test results]
Table 3 shows the test results.

Figure 0007448804000003
Figure 0007448804000003

表1~3を参照して、試験番号1~13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1~13では、母材部の肉厚中央部の金属組織において、フェライト分率が80~95%であり、残部はパーライト又はベイナイトであり、平均結晶粒径が5μm以下であり、母材部の表層部の金属組織において平均結晶粒径が5μm以下であり、表層部と肉厚中央部の平均結晶粒径の差が2μm以下であった。 Referring to Tables 1 to 3, the chemical compositions of the steels in test numbers 1 to 13 were appropriate and satisfied formula (1). Furthermore, the manufacturing conditions for all test numbers were appropriate. Therefore, in test numbers 1 to 13, the ferrite fraction is 80 to 95% in the metal structure at the center of the wall thickness of the base material, the remainder is pearlite or bainite, and the average crystal grain size is 5 μm or less. In the metal structure of the surface layer of the base material, the average crystal grain size was 5 μm or less, and the difference in average crystal grain size between the surface layer and the thickness center portion was 2 μm or less.

さらに、ラインパイプ用電縫鋼管の管軸方向の降伏強度YSはいずれも450~540MPaであり、引張強度TSはいずれも510~625MPaであった。 Furthermore, the yield strength YS in the tube axis direction of the electric resistance welded steel pipes for line pipes was all 450 to 540 MPa, and the tensile strength TS was all 510 to 625 MPa.

一方、試験番号14、15では、製造条件は適切であったものの、F1が式(1)下限未満であった。そのため、結晶粒が粗大化した。 On the other hand, in test numbers 14 and 15, although the manufacturing conditions were appropriate, F1 was less than the lower limit of formula (1). Therefore, the crystal grains became coarse.

試験番号16、17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、フェライト分率が75%未満となり、ベイナイト主体組織となった。ベイナイト主体組織であるため結晶粒径が粗大化した。さらに、ラインパイプ用電縫鋼管の降伏強度YSが540MPaを超え、引張強度TSが625MPaを超え、高すぎた。 In test numbers 16 and 17, although the manufacturing conditions were appropriate, F1 exceeded the upper limit of formula (1). Therefore, the ferrite fraction was less than 75%, resulting in a bainite-based structure. The crystal grain size became coarse due to the bainite-based structure. Furthermore, the yield strength YS of the electric resistance welded steel pipe for line pipe exceeded 540 MPa, and the tensile strength TS exceeded 625 MPa, which were too high.

試験番号18では、加熱温度が1200℃を超えた。そのため、γ粒径が粗大化し、最終組織の結晶粒径が粗大化した。 In test number 18, the heating temperature exceeded 1200°C. Therefore, the γ grain size became coarse, and the crystal grain size of the final structure became coarse.

試験番号19では、加熱温度が1060℃未満であった。そのため、加熱工程において、Nbが未固溶になり、強度に寄与する巻取り中の微細なNb析出物の量が少なくなったため、強度が低くなった。 In test number 19, the heating temperature was less than 1060°C. Therefore, in the heating process, Nb became undissolved, and the amount of fine Nb precipitates during winding that contributed to the strength decreased, resulting in a decrease in strength.

試験番号20では、粗圧延最終温度が1000℃より高くなった。そのため、仕上げ圧延前のγ粒径が粗大化し、最終組織の結晶粒径が粗大化した。 In test number 20, the final rough rolling temperature was higher than 1000°C. Therefore, the γ grain size before finish rolling became coarse, and the crystal grain size of the final structure became coarse.

試験番号21では、粗圧延圧下率が60%未満であった。そのため、仕上げ圧延前のγ粒径が粗大化し、最終組織の結晶粒径が粗大化した。 In test number 21, the rough rolling reduction was less than 60%. Therefore, the γ grain size before finish rolling became coarse, and the crystal grain size of the final structure became coarse.

試験番号22では、仕上げ圧延入側の板厚中心の温度が850℃を超えた。そのため、仕上げ圧延での蓄積される板厚中心の歪みが2.8より小さくなり、結晶粒が粗大化した。 In test number 22, the temperature at the center of the plate thickness on the entry side of finish rolling exceeded 850°C. Therefore, the strain at the center of the plate thickness accumulated during finish rolling became smaller than 2.8, and the crystal grains became coarse.

試験番号23では、仕上げ圧延入側の板厚中心の温度が770℃未満であった。そのため、仕上げ圧延が二相域(γ+α)が実施されたため、加工フェライトが生成し、ラインパイプ用電縫鋼管の降伏強度YSが540MPaを超え、引張強度TSが625MPaを超え、高すぎた。 In test number 23, the temperature at the center of the plate thickness on the entry side of finish rolling was less than 770°C. Therefore, finish rolling was carried out in the two-phase region (γ + α), so processed ferrite was generated, and the yield strength YS of the ERW steel pipe for line pipe exceeded 540 MPa, and the tensile strength TS exceeded 625 MPa, which were too high.

試験番号24では、仕上げ圧延における板厚中心と表層下2mmの温度差が80℃未満であった。そのため、仕上げ圧延において、板厚中心に蓄積される歪みが2.8より小さくなり、結晶粒が粗大化した。 In test number 24, the temperature difference between the center of the plate thickness and 2 mm below the surface layer during finish rolling was less than 80°C. Therefore, in finish rolling, the strain accumulated at the center of the plate thickness became smaller than 2.8, and the crystal grains became coarse.

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 implementing the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented by appropriately modifying the embodiments described above without departing from the spirit thereof.

1 電縫溶接部
2 DWTT試験片
3 ノッチ
1 ERW welded part 2 DWTT test piece 3 Notch

Claims (5)

母材部、及び電縫溶接部を含むラインパイプ用電縫鋼管であって、
前記母材部の化学組成が、質量%で、
C :0.0030~0.120%、
Si:0.05~0.30%、
Mn:0.50~2.00%、
P :0.030%以下、
S :0.0100%以下、
Al:0.010~0.035%、
N :0.0010~0.0080%、
Nb:0.010~0.080%、
Ti:0.005~0.030%、
Ni:0.01~0.50%、
Mo:0.05~0.20%、
O :0.0050%以下、
V :0~0.10%、
Ca:0~0.0050%、
Cr:0~0.30%、
Cu:0~0.30%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0100%、及び
残部:Fe及び不純物
からなり、
下記式(1)で定義されるF1が0.30~0.38であり、
前記母材部の肉厚中央部の金属組織において、面積率で、フェライト分率が80~95%であり、残部はパーライト及び/又はベイナイトであり、平均結晶粒径が5.0μm以下であり、
前記母材部の表層部の金属組織において、平均結晶粒径が5.0μm以下であり、
前記表層部と前記肉厚中央部の前記平均結晶粒径の差が2.0μm以下
であるラインパイプ用電縫鋼管。
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3 … 式(1)
〔式(1)において、C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V、及びNbは、それぞれ、各元素の含有量(質量%)を表す。〕
An electric resistance welded steel pipe for a line pipe including a base metal part and an electric resistance welded part,
The chemical composition of the base material part is in mass%,
C: 0.0030-0.120%,
Si: 0.05-0.30%,
Mn: 0.50-2.00%,
P: 0.030% or less,
S: 0.0100% or less,
Al: 0.010-0.035%,
N: 0.0010 to 0.0080%,
Nb: 0.010-0.080%,
Ti: 0.005-0.030%,
Ni: 0.01-0.50%,
Mo: 0.05-0.20%,
O: 0.0050% or less,
V: 0 to 0.10%,
Ca: 0-0.0050%,
Cr: 0 to 0.30%,
Cu: 0 to 0.30%,
Mg: 0 to 0.0050%,
REM: 0 to 0.0100%, and the balance: consisting of Fe and impurities,
F1 defined by the following formula (1) is 0.30 to 0.38,
In the metal structure of the central part of the wall thickness of the base material, the area ratio of ferrite is 80 to 95%, the remainder is pearlite and/or bainite, and the average crystal grain size is 5.0 μm or less. ,
In the metal structure of the surface layer part of the base material part, the average crystal grain size is 5.0 μm or less,
An electric resistance welded steel pipe for a line pipe, wherein the difference in the average crystal grain size between the surface layer portion and the wall thickness center portion is 2.0 μm or less.
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3... Formula (1)
[In formula (1), C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, and Nb each represent the content (mass%) of each element. ]
前記母材部の化学組成が、質量%で、
V:0%超0.10%以下、
Ca:0%超0.0030%以下、
Cr:0%超0.30%以下、
Cu:0%超0.30%以下、
Mg:0%超0.0050%以下、及び
REM:0%超0.0100%以下
からなる群から選択される1種以上を含有する請求項1に記載のラインパイプ用電縫鋼管。
The chemical composition of the base material part is in mass%,
V: more than 0% and less than 0.10%,
Ca: more than 0% and less than 0.0030%,
Cr: more than 0% but not more than 0.30%,
Cu: more than 0% and less than 0.30%,
The electric resistance welded steel pipe for a line pipe according to claim 1, containing one or more selected from the group consisting of Mg: more than 0% and not more than 0.0050%, and REM: more than 0% and not more than 0.0100%.
管軸方向の降伏強度が450~540MPaであり、管軸方向の引張強度が510~625MPaである請求項1又は2に記載のラインパイプ用電縫鋼管。 The electric resistance welded steel pipe for a line pipe according to claim 1 or 2, wherein the yield strength in the pipe axial direction is 450 to 540 MPa, and the tensile strength in the pipe axial direction is 510 to 625 MPa. 肉厚が12~25mmであり、外径が304.8~660.4mmである請求項1~3のいずれか1項に記載のラインパイプ用電縫鋼管。 The electric resistance welded steel pipe for a line pipe according to any one of claims 1 to 3, having a wall thickness of 12 to 25 mm and an outer diameter of 304.8 to 660.4 mm. 請求項1~4のいずれか1項に記載のラインパイプ用電縫鋼管の製造に用いられる熱延鋼板であって、
化学組成が、質量%で、
C :0.0030~0.120%未満、
Si:0.05~0.30%、
Mn:0.50~2.00%、
P :0.030%以下、
S :0.0100%以下、
Al:0.010~0.035%、
N :0.0010~0.0080%、
Nb:0.010~0.080%、
Ti:0.005~0.030%、
Ni:0.01~0.50%、
Mo:0.05~0.20%、
V :0~0.10%、
O :0.0050%以下、
Ca:0~0.0050%、
Cr:0~0.30%、
Cu:0~0.30%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0.0100%、及び
残部:Fe及び不純物
からなり、
下記式(1)で定義されるF1が0.30~0.38であり、
前記熱延鋼板の肉厚中央部の金属組織において、面積率で、フェライト分率が80~95%であり、残部はパーライトもしくはベイナイトであり、平均結晶粒径が5.0μm以下であり、
前記熱延鋼板の表層部の金属組織において、平均結晶粒径が5.0μm以下であり、
前記表層部と前記肉厚中央部の前記平均結晶粒径の差が2.0μm以下
であるラインパイプ用熱延鋼板。
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3 … 式(1)
〔式(1)において、C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V、及びNbは、それぞれ、各元素の含有量(質量%)を表す。〕
A hot-rolled steel plate used for manufacturing the electric resistance welded steel pipe for line pipes according to any one of claims 1 to 4,
The chemical composition is in mass%,
C: 0.0030 to less than 0.120%,
Si: 0.05-0.30%,
Mn: 0.50-2.00%,
P: 0.030% or less,
S: 0.0100% or less,
Al: 0.010-0.035%,
N: 0.0010 to 0.0080%,
Nb: 0.010-0.080%,
Ti: 0.005-0.030%,
Ni: 0.01-0.50%,
Mo: 0.05-0.20%,
V: 0 to 0.10%,
O: 0.0050% or less,
Ca: 0-0.0050%,
Cr: 0 to 0.30%,
Cu: 0 to 0.30%,
Mg: 0 to 0.0050%,
REM: 0.0100%, and the remainder: Fe and impurities,
F1 defined by the following formula (1) is 0.30 to 0.38,
In the metal structure of the central part of the wall thickness of the hot-rolled steel sheet, in area ratio, the ferrite fraction is 80 to 95%, the remainder is pearlite or bainite, and the average grain size is 5.0 μm or less,
In the metal structure of the surface layer of the hot rolled steel sheet, the average crystal grain size is 5.0 μm or less,
A hot rolled steel sheet for a line pipe, wherein the difference in the average grain size between the surface layer portion and the thickness center portion is 2.0 μm or less.
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3... Formula (1)
[In formula (1), C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, and Nb each represent the content (mass%) of each element. ]
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