JPH0285340A - 高強度と高靭性を備える配管用鋼管及びその製法 - Google Patents
高強度と高靭性を備える配管用鋼管及びその製法Info
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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。
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）
本発明は配管用鋼管の改良に関し、より具体的には、高
い強度と靭性を備え、特に低温での使用に好適な配管用
鋼管及びその製法に関する。
い強度と靭性を備え、特に低温での使用に好適な配管用
鋼管及びその製法に関する。
（従来技術とその問題点）
例えば、石油・天然ガスの代表的な生産用配管材として
、ＡＰＩ（米国石油規格）に規定されるＡＰＩ ５Ｌ
Ｘ６５、ＡＰＩ ５Ｌ Ｘ７０等の配管用炭素鋼鋼管が
挙げられる。これらの材料は、製管後、強度及び靭性付
与のため所定の熱処理が施されるが、低温（−３０℃）
におけるシャルピー吸収エネルギーが約５０ジユール前
後しか得られず、低温靭性に劣るため、寒冷地での使用
には不適である。このため、前記材料にＮｉ、Ｃｒ、Ｍ
Ｏ１■等の合金元素を含有した合金鋼材料が用いられる
。しかし、合金元素を更に添加しても、通常の熱処理条
件では、３０℃におけるシャルピー吸収エネルギーは約
１００ジユール程度しか得られず、北海等の極寒地での
使用に要求される低温靭性としては不十分であった。
、ＡＰＩ（米国石油規格）に規定されるＡＰＩ ５Ｌ
Ｘ６５、ＡＰＩ ５Ｌ Ｘ７０等の配管用炭素鋼鋼管が
挙げられる。これらの材料は、製管後、強度及び靭性付
与のため所定の熱処理が施されるが、低温（−３０℃）
におけるシャルピー吸収エネルギーが約５０ジユール前
後しか得られず、低温靭性に劣るため、寒冷地での使用
には不適である。このため、前記材料にＮｉ、Ｃｒ、Ｍ
Ｏ１■等の合金元素を含有した合金鋼材料が用いられる
。しかし、合金元素を更に添加しても、通常の熱処理条
件では、３０℃におけるシャルピー吸収エネルギーは約
１００ジユール程度しか得られず、北海等の極寒地での
使用に要求される低温靭性としては不十分であった。
なお、通常の熱処理条件では、オーステナイト組織から
の水冷による１回焼入れか、又はオーステナイト組織か
ら水冷後、更にフェライト・オーステナイト組織からの
水冷による２回焼入れが実施される。
の水冷による１回焼入れか、又はオーステナイト組織か
ら水冷後、更にフェライト・オーステナイト組織からの
水冷による２回焼入れが実施される。
（問題を解決するための手段及び作用）そこで、配管用
会合鋼材料の合金成分を厳格に規定する一方、製管後に
行なう熱処理工程に改良を加えることにより、高い強度
と高い低温靭性を具備させることに成功した。即ち、Ａ
ＰＩで要求される。降伏点４４８ＭＰａ以上及び引張強
さ５３０ Ｍ Ｐ ａ以上の高い強度を確保しつつ、伸
び２０％以上及びシャルピー吸収エネルギーが一３０℃
にて２００ジュール以上の高い低温靭性を具備させたも
のである。
会合鋼材料の合金成分を厳格に規定する一方、製管後に
行なう熱処理工程に改良を加えることにより、高い強度
と高い低温靭性を具備させることに成功した。即ち、Ａ
ＰＩで要求される。降伏点４４８ＭＰａ以上及び引張強
さ５３０ Ｍ Ｐ ａ以上の高い強度を確保しつつ、伸
び２０％以上及びシャルピー吸収エネルギーが一３０℃
にて２００ジュール以上の高い低温靭性を具備させたも
のである。
これら緒特性を具備させるため、鋼管材料として、Ｃ：
０．０５〜０．１５％（重量％、以下同じ）、Ｓ ｉ：
０．５％以下、Ｍｎ：１．３５％以下、ｐ ：０．０１
５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｎｉ：０．２〜１．
０％、Ｃ「：０゜５％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｖ：
０．１５％以下、残部実質的にＦｅからなり、炭素当量
０．４２以下（但し、炭素当量は、Ｃ＋ Ｍｎ／６＋
（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）１５＋Ｎｉ／１５の式から求められ
る）の組成を有する鋳鋼を用い、該鋳鋼から管体を製造
した後の熱処理工程は、８２０±２５℃にて加熱後フェ
ライト・オーステナイト組織から第１回目の水冷を行な
い、９２０±２５℃にて加熱後オーステナイト組織から
第２回目の水冷を行ない、６９０±２５℃にて加熱後空
冷により焼き戻すのである。これによって、降伏点４４
８ＭＰａ以上、引張強さ５３０ＭＰａ以上、伸び２０％
以上、−３０℃におけるシャルピー吸収エネルギ−２０
０ジユール以上の特性を具備させることができる。なお
、加熱時間は１インチ当たり約１時間が適当である。
０．０５〜０．１５％（重量％、以下同じ）、Ｓ ｉ：
０．５％以下、Ｍｎ：１．３５％以下、ｐ ：０．０１
５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｎｉ：０．２〜１．
０％、Ｃ「：０゜５％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｖ：
０．１５％以下、残部実質的にＦｅからなり、炭素当量
０．４２以下（但し、炭素当量は、Ｃ＋ Ｍｎ／６＋
（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）１５＋Ｎｉ／１５の式から求められ
る）の組成を有する鋳鋼を用い、該鋳鋼から管体を製造
した後の熱処理工程は、８２０±２５℃にて加熱後フェ
ライト・オーステナイト組織から第１回目の水冷を行な
い、９２０±２５℃にて加熱後オーステナイト組織から
第２回目の水冷を行ない、６９０±２５℃にて加熱後空
冷により焼き戻すのである。これによって、降伏点４４
８ＭＰａ以上、引張強さ５３０ＭＰａ以上、伸び２０％
以上、−３０℃におけるシャルピー吸収エネルギ−２０
０ジユール以上の特性を具備させることができる。なお
、加熱時間は１インチ当たり約１時間が適当である。
通常の２回焼入れとは逆に、１回目の焼入れをフェライ
ト・オーステナイト組織から、２回目の焼入れをオース
テナイト組織から行なうことによって、何故低温におけ
るシャルピー吸収エネルギー値が上昇するかについては
、十分解明されているわけではない、しかし、この条件
にて熱処理した後の結晶組織は極めて微細化されており
、この微細化された結晶組織が少なくとも低温における
シャルピー吸収エネルギー、即ち、低温における靭性を
高めるのに寄与しているものと考えられる。
ト・オーステナイト組織から、２回目の焼入れをオース
テナイト組織から行なうことによって、何故低温におけ
るシャルピー吸収エネルギー値が上昇するかについては
、十分解明されているわけではない、しかし、この条件
にて熱処理した後の結晶組織は極めて微細化されており
、この微細化された結晶組織が少なくとも低温における
シャルピー吸収エネルギー、即ち、低温における靭性を
高めるのに寄与しているものと考えられる。
本発明の配管材料として上記成分の合金を用いる理由は
次の通りである。
次の通りである。
Ｃ：０．０５〜０．１５％
Ｃは強度の向上に寄与するが、あまりに多く含有すると
、硬度が高くなり靭性が低下する。このため、０．０５
〜０．１５％が適当である。
、硬度が高くなり靭性が低下する。このため、０．０５
〜０．１５％が適当である。
Ｓｉ：、０．５％以下
Ｓｉは溶鋼の脱酸及び鋳造性確保のために必要な元素で
ある。しかし、多量に含有すると靭性を悪くするため、
０．５％を上限とする。
ある。しかし、多量に含有すると靭性を悪くするため、
０．５％を上限とする。
Ｍｎ：１．３５％以下
Ｍｎは上記Ｓｉと同様に脱酸剤として作用する。
このため、１．３５％を上限として含有する。
Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．Ｏ１５％以下Ｐ及びＳ
は不純物として混入する元素であり、できるだけ少ない
方が望ましい、しかし、いずれも最大０．０１５％含有
しても特に問題はない。
は不純物として混入する元素であり、できるだけ少ない
方が望ましい、しかし、いずれも最大０．０１５％含有
しても特に問題はない。
このなめ、０．０１５％を上限とする。
Ｎ ｉ：０．２〜１，０％
Ｎ１は、低温靭性を向上させる上で不可欠の元素である
。このため、少なくとも０．２％の含有を要する。一方
、多量に加えても、対応する効果が得られず経済的に不
利である。又、後記するように炭素当量値が高くなるた
め、上限は１．０％とする。
。このため、少なくとも０．２％の含有を要する。一方
、多量に加えても、対応する効果が得られず経済的に不
利である。又、後記するように炭素当量値が高くなるた
め、上限は１．０％とする。
Ｃｒ：０．５％以下、Ｍｏ：０．５％以下Ｃｒ及びＭｏ
は焼入性を向上させ、質量効果を小さくする上で重要な
元素である。このため、０゜５％を上限として含有する
。
は焼入性を向上させ、質量効果を小さくする上で重要な
元素である。このため、０゜５％を上限として含有する
。
Ｖ：０．１５％以下
■は、結晶粒を微細化させる作用がある。このため、０
．１５％を上限として含有する。
．１５％を上限として含有する。
炭素当量：０．４２以下
炭素当量は次の式から求められる。
炭素当量＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋ （Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）１５＋
Ｎｉ／１５この炭素当量は、溶接性を評僅する上で重要
な要素である。即ち、炭素当量値が大きいと溶接性が損
なわれ、溶接時における熱の影響を受けて部材の組織は
変化する。この熱影響を取り除くため、溶接後に熱処理
が必要となる。溶接時における熱影響を少なくし、溶接
後の熱処理を不要にするため、炭素当量は０．４２以下
に規定する。
Ｎｉ／１５この炭素当量は、溶接性を評僅する上で重要
な要素である。即ち、炭素当量値が大きいと溶接性が損
なわれ、溶接時における熱の影響を受けて部材の組織は
変化する。この熱影響を取り除くため、溶接後に熱処理
が必要となる。溶接時における熱影響を少なくし、溶接
後の熱処理を不要にするため、炭素当量は０．４２以下
に規定する。
前述した合金鋼は、残部実質的にＦｅからなる。
なお、鋼の溶製時に不可避的に混入する不純物であって
も、この種の鋳鋼に通常許容される範囲内であれば存在
しても構わない。
も、この種の鋳鋼に通常許容される範囲内であれば存在
しても構わない。
次に５、上記組成の鋳鋼からなる供試管について、熱処
理条件と、機械的性質（降伏点、引張強さ、伸び）及び
シャルピー吸収エネルギー（−３０℃）との関係を実施
例を挙げて説明する。
理条件と、機械的性質（降伏点、引張強さ、伸び）及び
シャルピー吸収エネルギー（−３０℃）との関係を実施
例を挙げて説明する。
（実施例）
高周波誘導加熱炉で２種類の鋼を溶装し、金型遠心鋳造
法によって鋳造管（外径１７０×内径１３４×長さ５０
００ｍｍ）を供試管として調製した０合金成分を第１表
に示し、試験条件及びその結果を第２表に示す。
法によって鋳造管（外径１７０×内径１３４×長さ５０
００ｍｍ）を供試管として調製した０合金成分を第１表
に示し、試験条件及びその結果を第２表に示す。
（以下余白）
第１表において、２種類の鋼（ｉ）（ｉｉ）は前述した
配管用合金鋼の望ましい実施例である。
配管用合金鋼の望ましい実施例である。
第２表において、本発明の熱処理方法による供試管Ｎ０
．１は、降伏点４４８ＭＰａ以上、引張強さ５３０ＭＰ
ａ以上、伸び２０％以上の要件をクリアする一方、−３
０℃におけるシャルピー吸収エネルギーが２９３ジユー
ルもあり、低温における靭性は極めてすぐれているとい
える。
．１は、降伏点４４８ＭＰａ以上、引張強さ５３０ＭＰ
ａ以上、伸び２０％以上の要件をクリアする一方、−３
０℃におけるシャルピー吸収エネルギーが２９３ジユー
ルもあり、低温における靭性は極めてすぐれているとい
える。
供試管Ｎ０．２及びＮ０．３は、この種の合金鋼に通常
実施される熱処理条件に基づいたものであるが、供試管
Ｎ０．１と較べ、−３０℃におけるシャルピー吸収エネ
ルギーが小さい。
実施される熱処理条件に基づいたものであるが、供試管
Ｎ０．１と較べ、−３０℃におけるシャルピー吸収エネ
ルギーが小さい。
（発明の効果）
本発明の配管用鋼管は、高い強度を備えると共に低温に
おける靭性が極めてすぐれており、極寒地での石油天然
ガス生産用配管、建築用鋼管等として使用するのに適し
ている。
おける靭性が極めてすぐれており、極寒地での石油天然
ガス生産用配管、建築用鋼管等として使用するのに適し
ている。
Claims (2)
- （１）重量％にて、Ｃ：０．０５〜０．１５％、Ｓｉ：
０．５％以下、Ｍｎ：１．３５％以下、Ｐ：０．０１５
％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｎｉ：０．２〜１．０
％、Ｃｒ：０．５％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｖ：０
．１５％以下、残部実質的にＦｅからなり、炭素当量０
．４２以下の鋳鋼から形成され、降伏点４４８ＭＰａ以
上及び引張強さ５３０ＭＰａ以上の高い強度並びに、伸
び２０％以上及びシャルピー吸収エネルギーが−３０℃
にて２００ジュール以上の高い靭性を備えていることを
特徴とする配管用鋼管。 なお、炭素当量は次式から求められる。 炭素当量＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋Ｎ
ｉ／１５ - （２）合金成分が、重量％にて、Ｃ：０．０５〜０．１
５％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：１．３５％以下、Ｐ
：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｎｉ：０
．２〜１．０％、Ｃｒ：０．５％以下、Ｍｏ：０．５％
以下、Ｖ：０．１５％以下、残部実質的にＦｅからなり
、炭素当量０．４２以下の配管用鋼管の製法において、
熱処理工程は、８２０±２５℃にて加熱後第１回目の水
冷を行ない、９２０±２５℃にて加熱後第２回目の水冷
を行ない、６９０±２５℃にて加熱後空冷することによ
り、降伏点４４８ＭＰａ以上及び引張強さ５３０ＭＰａ
以上の高い強度並びに、伸び２０％以上及びシャルピー
吸収エネルギーが−３０℃にて２００ジュール以上の高
い靭性を具備させることを特徴とする配管用鋼管の製法
。 なお、炭素当量は次式から求められる。 炭素当量＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋Ｎ
ｉ／１５
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23824888A JPH0285340A (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 高強度と高靭性を備える配管用鋼管及びその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23824888A JPH0285340A (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 高強度と高靭性を備える配管用鋼管及びその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0285340A true JPH0285340A (ja) | 1990-03-26 |
Family
ID=17027352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23824888A Pending JPH0285340A (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 高強度と高靭性を備える配管用鋼管及びその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0285340A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015033518A1 (ja) * | 2013-09-04 | 2015-03-12 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高強度ステンレス鋼管の製造方法および高強度ステンレス鋼管 |
-
1988
- 1988-09-21 JP JP23824888A patent/JPH0285340A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015033518A1 (ja) * | 2013-09-04 | 2015-03-12 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高強度ステンレス鋼管の製造方法および高強度ステンレス鋼管 |
| JP2015071822A (ja) * | 2013-09-04 | 2015-04-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高強度ステンレス鋼管の製造方法および高強度ステンレス鋼管 |
| US10151012B2 (en) | 2013-09-04 | 2018-12-11 | Jfe Steel Corporation | High-strength stainless steel pipe |
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