JPH02163316A

JPH02163316A - 電縫鋼管用鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH02163316A
Application number: JP31734688A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Fukada; 康人深田; Yuichi Komizo; 裕一小溝
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-12-15
Filing date: 1988-12-15
Publication date: 1990-06-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は電縫鋼管用鋼板の製造方法に関するもので、特
に電Ｆｉ１鋼管に対しＡＰ　Ｉ　Ｘ−５２−Ｎ−８０ク
ラスの強度と低温靭性の優れた溶接部を付与する電縫鋼
管用鋼板の製造方法に関する。

（従来の技術）電ｌＸ１鋼管は、油井管、ラインパイプ等、エネルギー
開発分野で多く使用され、そのため高強度、高靭性が要
求されている。しかし、電縫鋼管の溶接部は溶接過程で
急、速加熱、急速冷却を受けるため、低温靭性の低下が
避けられないとされている。

そこで従来より電縫溶接部の低温靭性を確保する試みが
種々なされており、その一つとして鋼板の成分系を限定
しかつ電縫溶接後に特定の熱処理を施す方法が特開昭６
１−２２１３３１号公報により提案されている。この方
法は、鋼板成分にＴｔ。

Ｚｒ、Ｎｂ等の窒化物を含有させて結晶粒の粗大化を防
止し、これを特定の溶接後熱処理と組み合わせることに
よって溶接部の低温靭性低下を防ごうというものである
。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、前記窒化物は電縫溶接時に高温（１３０
０℃）にさらされると部分的に溶解し、その時点で結晶
粒の粗大化防止効果を消失してしまい、必ずしも安定な
効果は得られない、また、特定の溶接後熱処理でしか所
望の効果が得られないことも効果の不安定要因となる。

本発明は斯かる状況に鑑み、素材鋼板の成分系および製
造条件の両面に改良を加え、電縫鋼管溶接部に優れた低
温靭性を安定的に与え、かつ鋼管全体の高強度化を達成
できる電縫鋼管用綱板の製造方？夫を提イ共するもので
ある。

（課題を解決するための手段〕電縫鋼管を製造する場合、ホットコイル（素材鋼板）の
端面部は高周波電流にて急速に局部加熱され、加熱後直
ちにスクイズロールにてアンプセットされ急激に冷却さ
れる。その結果、溶接部は一最に焼入組織となり低ｍ靭
性が低下する。本発明者らはこの電縫鋼管溶接部の靭性
低下を素材面から防止するべく鋭意実験研究を繰り返し
た結果、素材に含有されるＳｉ、Ａｉ！ｆｔを通常レヘ
ルより低く抑え、その上でこの素材に特定条件の圧延を
施し、５２０℃以下で捲きとることが有効なことを知見
した。更に、このようにして製造された素材鋼板を使用
すると、′１を線溶接を行ったまま全溶接部は十分な靭
性を保有し、溶接後熱処理を行えばさらに優れた靭性が
確保されることも知見された。

本発明は、斯かる知見に基づきなされたもので重遺％で
Ｃ：０．０９〜０．２７％Ｓｉ：０．０１〜０．１７％Ｍｎ　：０．４０〜１．７５％Ｐ　　：０．０２０％以下Ｓ　　：０．０１０％以下Ａｌ：０．０００５〜０．０１３％Ｎ　　：０．００５％以下０　　：０．００４％以下を基本成分としＴｉ：０．００４〜０．０７％Ｎｂ：０．００５〜０．０６％の一種又は二種を含有し、残部が実質的にＦｅよりなる
綱を、１１００℃−１２８０℃の温度域に加熱してから
、工０００℃以上の温度域で累積圧下率が５０％以上に
なるよう圧延し、さらに６８０“０〜８５０℃の温度域
で仕上圧延した後、５〜５０’Ｃ／ｓｅｃの冷却速度で
冷却し、５２０℃以下でＩ壱き取ることを特徴とする電
縫鋼管用調板の製造方法を要旨とする。

（作　　用〕以下、本発明の方法における条件限定理由を成分組成、
圧延条件の順で述べ、本発明の作用を明らかにする。

Ｏ成分組成ＣＴＣは綱の強度、靭性などのａ城的性質や溶接性に影
響を与える重要な元素であり、０．２７％を超えると特
に溶接部の靭性を低下させる。よって上限を０．２７％
とした。また０、０９％未満では溶接性は良好であるが
、その反面、強度確保および経済性確保が困難となるの
で、下限を０−０９％とした。

Ｓｉ：Ｓｉは鯛の脱酸剤および強度確保剤として有効で
あるが、同時にセメンタイト中に固溶しにくいため、変
態がおくれ臨界冷却速度が小さくなる。このため０．１
７％を超えて添加すると、電縫溶接部のように急冷され
る場合、マルテンサイトあるいは上部ベイナイトを生成
しやすくなり靭性を低下させる。よって上限を０．１７
％とした。

また、下限については、溶接部の靭性確保の点から低量
はど望ましいが、脱酸剤としての効果を生かすためには
０．０１％以上を必要とする。よって下限を０．０１％
とした。

Ｍｎ：Ｍｎは脱酸および母材の強度、靭性の確保に重要
なものであるが、１．７５％を超えると溶接性および靭
性にむしろ悪影響を与えるもので、上限を１．７５％と
した。また、０．４０％未満では、母材の強度、靭性確
保の効果が充分ではない。よって下限を０．４０％とし
た。

Ｐ：Ｐは靭性を低下させ溶接割れの原因ともなるため可
及的に少なくすることが望まれるが、経済性を考慮して
０．０２０％以下とした。

ＳＯ３はＰ同様靭性を低下させ溶接割れの原因となるた
め可及的に少なくすることが望まれるが、経済性を考慮
してｏ、ｏｔｏ％以下とした。

、１１！：Ａｌｉは鋼の脱酸剤として有効で通常は０．
０２％程度含有される。ところが、このような通常レヘ
ルの含有ではマルテンサイトの生成を促したり、また酸
化物系粒子の生成が困難となって酸化物系粒子による靭
性改善が計られなくなることが、本発明者らの研究によ
り判明した。そして、このような靭性改善阻害要因を取
り除くにはＡ２を０゜０１３％以下に抑制する必要のあ
ることが判明した。よって上限を０．０１３％とした。

また、０．０００５％未満では脱酸剤としての効果がな
く、脱酸が不十分となり鋼の清浄性が損なわれて好まし
くない、よって下限を０．０００５％とした。

ＳＵＮはＴｉＮ、ＡＩＮ等の窒化物を形成し、微細分散
により低温靭性を改善するが、高温で溶解するため０．
００５％を超えると固溶Ｎの増加により靭性劣化が著し
い、よって０．００５％以下とした。

０：０は鋼の不可避不純物であり、少量であれば形成さ
れた酸化物は高温でも安定しており焼入性を低下させる
。また、フェライト変態核となり靭性改善に有効である
。しかし、０．００４％を超えると酸化物の階が多くな
りすぎ、逆に靭性を劣化させ鋼の清浄性に悪影響を及ぼ
す、よって、０１００４％以下とした。

Ｔｉ　：ＴｔはＴｉＮ、ＴｉＯ等の窒化物及び酸化物を
形成し、加熱時の粒の成長を抑制するとともに冷却時フ
ェライト変Ｂ核となり靭性改善に有効な元素であるが、
０．０７％を超えるとこの効果が飽和するとともに逆に
焼入性が著しく高まり靭性劣化をまねく惧れがある。よ
って、上限を０．０７％とした。また、０．００４％未
満では靭性改善に対して効果がない、よって下限を０．
００４％とした。

Ｎｂ：ＮｂはＴｉと同様靭性改善に有効な元素であり、
Ｎｂ　（Ｃ，Ｎ）の析出効果に伴う強度確保においても
重要であるが、０．０６％を超えるとその効果が飽和す
るとともに逆に焼入性が著しく上腎し靭性劣化を招く惧
れがあるため、上限を０．０６？６とした。また０、０
０５％未満では、上記靭性改善および強度確保の効果が
ない。よって下限を０．００５％とした。

なお、上記Ｔｉ、Ｎｂは両者を上記限定範囲内で添加し
てもよく、またＴｉｔ４独、Ｎｂ単独で添加しても本願
目的を達成できるのはいうまでもない ○　圧延条件加熱温度：Ｎｂ、Ｔｉを固溶させるのに必要な温度は１
１００℃以上であるが、１２８０℃以上の加熱温度では
粒の成長が著しく粗大化してしまうため靭性劣化をおこ
す。よって上限を１２８０　’Ｃとした。また、１００
０℃以上で累積圧下率を確保するために最低１１００℃
の加熱が必要である。

よって下限を１１００″Ｃとした。

ｔｏｏｏ℃以上の累積圧下率ニオ−ステナイト再結晶域
で圧延した場合、累積圧下率が５０％以上の圧延により
高強度、高靭性が得られる事を見出した。これはオース
テナイト粒の微細化を目的としたもので、５０％未満の
軽圧下では微細化後、粒の再成長が効果なく、圧化率と
して５０％以上が必要であると考えられる。よって下限
を５０％とした。上限については特に限定しないが、実
用上ミル能力との兼ね合いもあり８０％以下が好ましく
、ｔｏｏｏ℃以下の未再結晶で引き続き圧延することに
より微細なフェライト粒が得られ、より効果的となる。

仕上温度：８５０℃を超えると圧延加工による姐ｍ微細
化が不十分で安定した高靭性化は得られない。さらに強
度も安定せずバラツキが大きい。よって上限を８５０℃
とした。逆に６８０℃未満での圧延では変態を終了した
フェライトに加工を加えることになるため、１川工歪が
残ったままとなり母材靭性が劣化する。よって下限を６
８０″Ｃとした。

冷却速度；変態強化を利用し強度上昇の効果を考えて実
施する。５０℃／ｓｅｃを超えると焼入れ組織となり強
度は上昇するが、逆に母材靭性が劣化するため、上限を
５０　’Ｃ／　ｓ　ｅ　ｃとした。また、５℃／ｓｅｃ
未満では強度確保ができないため、下限を５℃／　ｓ　
ｅ　ｃとした。

）壱取温度：５２０℃趙になると、窒素や炭素が時効析
出した後の歪時効が有効に働かず、強度上昇の効果が得
られない、よって上限を５２０℃とした。下限は特に限
定しないが、温度低下により強度が急激に上昇し、捲取
に支障を来すこともあるため、ミル能力により支配され
る。

〔実施例］以下、本発明の実施例を示す。

第１表に組成を示す本発明範囲内の鋼１〜５と本発明範
囲外の綱６〜１１とを第２表Ａに示す本発明範囲内の圧
延条件で圧延し、板厚１２．７　ｍの熱延鋼板を得た。

得られた熱延鋼板を使用して外１蚤１６インチの電縫鋼
管を製造し、溶接部よりＪＩＳ４号シャルビ試験片を各
鋼管より採取し、これらをｉ８接のまま、および下記熱
処理（ＱＴＮｏｒｍａ）を施してから、各温度でそれぞ
れ３本づつ靭性調査した。

ＱＴｚ高周波加熱で外表面９５０℃まで加熱→外表面よ
り水冷→高周波加熱で６２０　’Ｃまで加熱→空冷Ｎｏｒｍａｒ高周波加熱で外表面９００　’Ｃまで加熱
→空冷なお、靭性は下記試験で評価した。

シャルピー試験片寸法＝１０ｆｆＩＩＩＩ口、２ｍｍＶ
／ノ＋ｖＥ　−ｔｏ　：　−２０℃における吸収エネル
ギー（ｋｇｆ　・ｍ）ｖＥ　−ａ−７４６’Ｃにおける
吸収エネルギー（ｋｇｆ　・ｍ）結果を第３表に示す、
第３表中の数値はいずれも試験片３個中の最低値を記し
た。

第２表アンダーライン部が本発明範囲外第３表の結果と第１表中の１−１１の鯛の各成分につい
て検討すると、１４１〜５についての試験片は、いずれ
も成分が本発明範囲内で、しかも本発明範囲内の条件で
圧延を受けていることから、溶接のままでも溶接部の低
温靭性が掻めて良好なことを示している。

洞６についての試験片は、Ｓｉ、Ａｊ！の添加が極めて
低いため鋼の脱酸作用が不十分である。このため本発明
範囲内の圧延を受けているにもかかわらず溶接部に酸化
物が多く存在し、熱処理を実施しても十分な靭性が得ら
れない。

ｗ４７についての試験片は、Ｔｉ、Ｎｂが添加されてお
らず、そのためＴｉ、Ｎｂ添加による靭性改善の目的が
達成されず、靭性はやはり低いことを示している。

鋼８についての試験片は、Ｓｉ量が０．２５％と高くマ
ルテンサイトあるいは上部ベイナイトを生成しやすくな
っており、同様に溶接部靭性が低いことを示している。

ｌ１１９についての試験片は、Ａｌ量が０．０３３％と
高く、マルテンサイトの生成を促しあるいは酸化物系粒
子の生成が困難になっている。また、Ｎ啜が０．００８
％と高く固溶Ｎが増加しており、やはり靭性値が低くな
っている。

烟１０についての試験片は、５ｉｌｌが０．００２％と
低く、脱酸作用が効果を示さない上、０が０゜００７％
と高く含有されている。このため酸化物が多く存在し靭
性値を低くしている。

鋼！■についての試験片は、Ａｌｉがｏ、ｏｏ。

１％と低く、ｔｌｉｉｌｌｏについての試験片と同様、
脱酸作用が効果を示していない上、＠ＩＯと同様Ｏが０
．００８％と高く含有されている。よって、酸化物が多
（存在し低靭性を示している。

次に、第１表に駈ｌで示す本発明範囲内の組成を持つ鋼
を第２表にＡ−Ｌで示す種々の圧延条件の下で圧延し、
仮ｒＬ　ｌ　２．７　ｍの熱延鋼板を得た。

（１られた熱延鋼板を使用して外径１６インチの電縫鋼
管を製造し、各鋼管の母（オ及び電縫溶接部よりＪＩＳ
４号シャルビ試験片をそれぞれ前記と同）１にＬ＋増し
靭性７Ａ査を行った。また、母材よりＡＰＩ規格に従っ
て引張試験片を各２本ずつ採取し、母材の引張強さを調
査した。上記の調査結果を第４表に示す、陣伏点は０．
２％耐力を示し引張試験片２本中の最低値を記した。靭
性は前記と同様、シャルピー試験片３個中の最低値を記
した。

第２表にＡ、　　Ｄ、　　Ｅで示す圧延条件はいずれも
本発明範囲内であり、これらの条件下で圧延がなされた
試験片は、母材部のものについては低温靭性および強度
特性が優れ、溶接部のものについては低温靭性が優れ、
母材部の強度はＡＰＩＸ−５２−Ｎ−８０クラスの規格
を満足するものである。

これに対し、条件Ｂ、Ｃで圧延された試験片は、１００
０℃以上の累積圧下率が３５％、４５％と低いため高強
度および強靭性が得られていない。

条件Ｆで圧延された試験片は、加熱温度が１３２０℃と
高く、結晶粒の成長が著しく粗大化してしまうため、靭
性が悪化している。

条件Ｇで圧延された試験片は、加熱温度が１０５０℃と
低いため及び１０００℃以上の累積圧下率が２０％と低
いため、Ｎｂ、Ｔｉを固溶できず、高強度と強靭性が得
られない。

条件トＩで圧延された試験片は、仕上温度が９００℃と
高いため、圧延加工による組織微細化が不十分で、安定
した強靭性が得られず強度のバラツキが大きい。

条件Ｉで圧延された試験片は、仕上温度が６５０′Ｃと
低いため、変態を終了したフェライトに加工を加えるこ
とになり、その結果、加工歪みが残ったままとなって母
材靭性が劣化することを示している。

条件Ｊで圧延された試験片は、捲取りまでの冷却速度が
０．７℃／ｓｅｃと遅いため、母材が軟化し強度不十分
になることを示している。

条件にで圧延された試験片は、捲取りまでの冷却速度が
５５℃／ｓｅｅと速いため、焼入れ組織となり非常に高
強度になる。しかし、靭性値は低くなっている。

条件して圧延された試験片は、捲取温度が５５０℃と高
いため、固ｉ８Ｎ、ｃが析出し強度上昇に有利な歪時効
効果がなくなるため、強度不十分になっている。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の方法で！！！
遺した素材ｗ４板は、電縫）６接鋼管の溶接部に優れた
低温靭性を与え、かつ母材部に高強度を付与する。しか
も溶接部に対する靭性改善効果は、通常の熱処理のみな
らず、低温熱処理においても高く、さらに溶接のままの
状態でも充分に発厚されるものである。更に本発明の方
法は、実施容易で低コストであり、上述した靭性改善効
果の安定なこととあいまって電縫鋼管に高品質を経済性
よく安定的に付与するものとなる。

出　願　人　　住友金属工業株式会社代理人弁理士　　生　形　元　重、Ｔ！’ｊｉ％代理人
弁理士　　吉　１）正　二　式

Claims

【特許請求の範囲】１、重量％でＣ：０．０９〜０．２７％Ｓｉ：０．０１〜０．１７％Ｍｎ：０．４０〜１．７５％Ｐ：０．０２０％以下Ｓ：０．０１０％以下Ａｌ：０．０００５〜０．０１３％Ｎ：０．００５％以下Ｏ：０．００４％以下を基本成分とし、Ｔｉ：０．００４〜０．０７％Ｎｂ：０．００５〜０．０６％の一種又は二種を含有し、残部が実質的にＦｅよりなる
鋼を、１１００℃〜１２８０℃の温度域に加熱してから
、１０００℃以上の温度域で累積圧下率が５０％以上に
なるよう圧延し、さらに６８０℃〜８５０℃の温度域で上圧延した後、５〜５０℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却し
、５２０℃以下で捲き取ることを特徴とする電縫鋼管用
鋼板の製造方法。