JPH03166317A - 低温靭性に優れた高強度電縫鋼管の製造方法 - Google Patents

低温靭性に優れた高強度電縫鋼管の製造方法

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JPH03166317A
JPH03166317A JP17946890A JP17946890A JPH03166317A JP H03166317 A JPH03166317 A JP H03166317A JP 17946890 A JP17946890 A JP 17946890A JP 17946890 A JP17946890 A JP 17946890A JP H03166317 A JPH03166317 A JP H03166317A
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玉置 克臣
Kunihiko Kobayashi
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Yoshinori Sugie
杉江 善典
Michio Saito
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野1 本発明は溶接部の低温靭性が優れた高強度電縫鋼管の製
造方法に関するものである. 〔従来の技術1 近年、エネルギー資源の開発に伴い、寒冷地における石
油,ガスの採取が拡大してきており、低温条件下で使用
されるラインパイプ用電縫鋼管は高強度のみならず低温
靭性の優れたものが要求される傾向にある.このような
用途のラインパイプに対し、従来の電縫管の製造方法は
素材として析出硬化型元素を添加しそれを制御圧延した
鋼帯を使用するものであり、従って母材部は微細なフエ
ライト組織により高強度で低温靭性に優れた特性を有す
るが、溶接部は溶接時の熱サイクル及びその後のシーム
ノルマライズ処理により圧延組織が消失した上に結晶粒
が粗大化してしまい,母材部に比べ低温靭性が劣化する
という問題点があり、要求を十分満足できるちのでなか
った.このような状況において,母材部の優れた特性を
生かしつつ溶接部の靭性を改善する方法として,例えば
特開昭59−43827に開示されているような、電縫
溶接後の溶接部をAC3変態点以上に加熱し、800℃
以上から500℃以下までをl5〜30℃/秒で焼入れ
処理し、その後300〜800℃で焼戻し処理する方法
、あるいは例えば特開昭59−1 53839に開示さ
れているような、限定された成分範囲の鋼板を電縫溶接
し電縫溶接部を790〜1 050℃で5秒以上加熱し
,750〜950℃から30〜150℃/抄で急冷した
後、400〜700℃でストレスリリーフのための加熱
処理を行う方法などが提案されている. これらの方法の目的とするところは、ノルマライス処理
後の急冷により,析出するフエライトを微細化し、これ
に焼戻しあるいはストレスリリーフ処理を加えることに
より、微細組織に靭性を付与するちのである. しかしながら、本発明者らの調査,研究の結果によれば
、いわゆる焼入れ焼戻し処理では溶接部靭性は全体的に
向上するものの,ばらつきが大きく、数本の衝撃試験試
料の中の最低値に注目すればまだ母材部に比べ靭性は低
く、満足すべき水準とは言い難い. 〔発明が解決しようとする課題l 上記のような問題点に対し,発明者らが,靭性を向上さ
せる手段として熱処理のみで結晶粒を細粒化するという
点に着目して研究を重ねた結果,焼入れ処理で細粒化し
たものが、焼戻しあるいはストレスリリーフの処理温度
では組織的に変化はなくそれ以上の細粒化は望めないが
、再度才−ステナイト化温度まで加熱すれば変態に伴う
細粒化効果によりさらに微細な結晶粒が得られるという
知見に基づき、本発明をなすに到った.[課題を解決す
るための千段J すなわち,本発明は, C:0.Ol〜0.IO重量% Si:0.5重量%以下 Mn:0.5〜2.0重量% P:0.030重量%以下 S:0.008%重量%以下 N:0.Ol重量%以下 A β 二 0. 0  0  6 〜0.06iiJ
l %を含み,かつ Nb:0.OOl−0.1重量% V:0.001〜0.1重量% T i :0.00 1=0.05重量%Mo:0.1
〜1.0重量% のうちの一種以上を含有したものを基本!fJ成とし,
上記組成に加えて必要に応じさらにCa :0.000
5〜0.0050重量%または, C u : 0. l 〜0.6重量%Ni:0.1〜
0.6重量% Ca :0.0005〜0.0050重遣%を含有し、
残部Fe及び不可避的不純物よりなる素材鋼帯を連続的
に成形、溶接した後の電縫溶接部を950℃以上110
0℃以下に加熱し,AC3変態点以上の温度から20℃
/秒以上の冷却速度で500℃以下まで冷却し,そのv
is5o〜950℃に加熱して焼きならしすることを特
徴とする低温靭性に優れた高強度電ii!鋼管の製造方
法である。
〔作用〕
以下、この発明を作用と共に詳細に説明する。
まず素材成分の限定理由について説明する。
Cは強度を確保するための元素であるが含有量が増える
と靭性が劣化するため0.01〜0.10重量%とした
. Stも強度確保のための必要元素であるが、0.5重量
%を超えると溶接部にベネトレータが発生し易くなり靭
性が劣化するため、0.5%重量以下とした. Mriも強度を保つために必要であるが、0.5重量%
未満では必要強度が得られず、2.0重量%を超えると
SLと同様に溶接部にベネトレー夕が発生しやすくなる
ため、0.5〜2.0重量%とした.Pは偏析による影
響がない範囲に押えるという点で、0.03重量%以下
とした.さらに耐サワー性を考慮する場合には,Pは0
.010重量%以下が望ましい. SはMnSの介在物が靭性に悪影響を及ぼすため低い方
が望ましく、0. O O 8重量%以下とした.さら
にMnSはHICの起点となるので,Sは耐サワー性の
確保の点からは極力低く抑えて,0. O O 3重量
%以下が望ましい.Nはサイジング工程で加工を受けた
際、歪時効による靭性劣化の原因となるため低い方がよ
く,0.Ol重量%以下とした. 八βは,脱酸元素として鋼中に存在し,またAJ2Nと
してオーステナイト粒を細粒化する効果が大きいが.o
.ooei量%未満では効果がなく、0.06重量%を
超えると介在物が増加し欠陥の原因となるため,0.0
06〜0.06重量%とした.さらに耐サワー性の点か
らはAI2203の形の介在物は少ない方がよく、0.
01重量%以下が望ましい. Nb.V.Tiについては、強度確保及び結晶粒微細化
のために必要な元素であり.Nb,Vは0.001〜0
. 1重量%.Tiは0.001〜0.05重量%とし
た. MoはNb.V.Tiと同様の効果を有する元素で強度
の向上.に効果があるが, 0. 1 0重量%未満で
は効果が得られず、1.0重量%を越えると靭性に悪影
響を与えるので0. 1 0〜1.0重量%とした。
Caは硫化物系介在物を球状化し、靭性及び耐HIC性
を向上させる元素であり、その効果を得るためには0.
0005重量%以上必要であるが、0. 0 O 5 
0重量%を越えるとCa系の介在物が増加し、靭性及び
耐HIC性を低下させるため0. 0 O 5〜0. 
0 0 5 0重量%とした。
さらに耐サワー性を考慮する場合、Cu,Niを添加す
ることが望ましく、限定理由は以下の通りである. Cuは耐食性の向上及び耐HIC性の向上に効果がある
が、0. 1重量%未満ではその効果が少なく、0.6
重量%を越えると熱間加工性を損なうので0.1−0.
6重量%とした. Niは耐食性の向上、靭性の向上に効果があり、またC
uによる熱間加工性の低下を防ぐためにも必要な元素で
あるが、0.l重量%未満では効果がな<.0.6重量
%を越えると硫化物応力腐食が発生しやすくなるため0
.1−0.6重量%とした. 次に,熱処理条件について説明する. 第1回目の加熱編度を950℃以上.1100℃以下の
範囲に限定したのは、電縫溶接部の靭性の劣化した急冷
組織を消去するためAc3変態点以上に加熱してオース
テナイト組織にする必要があるが,誘導加熱などによる
外面側一方向からの急速加熱の場合,加熱温度が950
℃未満では内側面まで十分焼ならしができず,一方加熱
温度が1100℃を超えると結晶粒が粗大化し靭性が劣
化するためである. その後の冷却条件についてAC3変態点以上の温度から
20℃/秒以上の冷却速度で500℃以下まで冷却する
こととしたのは、冷却開始温度かAca変態点より低く
なると組織の整粒均一化が行われず、急冷の効果がなく
なり、冷却停止温度が500℃を超えると残留才一ステ
ナイトかベーナイトにならず組織の点で好ましくないた
めである.また,冷却速度が20℃/抄より遅いと結晶
粒が粗大化してしまい,靭性が劣化するためである. 第2回目の加熱温度を850℃以上950℃以下の範囲
に限定したのは、再結晶による組織の微細化をはかるた
め、電縫溶接部を焼ならしする必要があるが,850℃
未満では完全にはオーステナイト組織にならず組織が細
粒化されないので靭性が向上せず,一方950℃を超え
ると結晶粒が粗大化し直前の加熱急冷処理によって得た
微細組織が消失し靭性が劣化するためである.発明者ら
の研究によれば第2図に示すように,第2回目の加熱温
度850℃未満に比べて850℃以上950以下℃で大
幅に靭性が向上することが判明しており、これは本発明
の有効性を示すものである. 【実施例j 本発明を実施する電縫管製造設備の概略を第1図に示す
.連続的に成形された鋼帯1のエッジは溶接電極3で加
熱され、スクイズロール4で加圧,接合されて電縫溶接
部2をもつ電縫管9となる。このf縫溶接部2は誘導加
熱装置5、6によって所定温度まで加熱された後、水冷
装置8により所定温度まで冷却された後,誘導加熱装置
7で所定温度まで再加熱され、焼ならし処理が施される
本発明の実施例を第1表〜第3表に示した。
まず、第l表について説明する。第1表は本発明の第i
の発明に該当する実施例である。本発明によれば従来法
と比較して溶接部遷移温度を20℃以上低下させること
ができ、溶接部低温靭性の非常に優れた製品を得ること
ができる。
すなわち、第1表の実施例No.1xNo−6は,第1
表の比較例No.21〜No.26と化学成分が同等で
あるが、熱処理条件において差があり,その結果実施例
と比較例では遷移温度に差を生じた。
第1表の実施例N0.7〜No.l8では成分に差があ
るが何れも本発明の範囲内であり、熱処理条件も合理的
であり、優れた靭性が得られている。
次に、本発明の第2の発明の実施例を第2表に示す。第
2表から明らかなように、本発明によれば従来法と比較
して溶接部遷移温度を20℃以上低下させることができ
、溶接部低温靭性の非常に優れた製品を得ることができ
る. すなわち,第2表の実施例No.1=No.6は、第2
表の比較例No.21〜No. 2 6と化学成分が同
等であるが、熱処理条件において差があり、その結果実
施例と比較例では遷移温度に差を生じている。
第2表の実施例No. 7〜No. l 8では成分に
差があるが、本発明の範囲内であり、熱処理条件も合理
的であり、優れた靭性が得られている。
さらに、本発明の第3の発明の実施例及び比較例を第3
表に示した。比較例に比し溶接部遷移温度は20℃以上
低下している.すなわち、溶接部低温靭性の非常に優れ
た製品を得ることができる。
第3表の実施例No.1=No.6は、第3表の比較例
NQ. 2 1 −No. 2 6と化学成分が同等で
あるが、熱処理条件において差があり、その結果実施例
と比較例では遷移温度に差を生じている。
第3表の実施例No.7〜No.18は成分が本発明の
範囲内であり、熱処理条件も合理的で、優れた靭性が得
られている。
また第3表から明らかなように、本発明の電縫管は、耐
サワー性を考慮した組成で製造すれば耐HIC性にも優
れている, 〔発明の効果1 本発明によれば溶接部の低温靭性に優れた高強度電縫鋼
管を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第l図は本発明を実施する電縫鋼管製造設備の概略図で
ある.第2図は本発明の効果を示すグラフである. l・・・鋼帯      2・・・電縫溶接部3・・・
溶接電極    4・・・スクイズロール5、6、7・
・・誘導加熱装置

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 C:0.01〜0.10重量% Si:0.5重量%以下 Mn:0.5〜2.0重量% P:0.030重量%以下 S:0.008%重量%以下 N:0.01重量%以下 Al:0.006〜0.06重量% を含み、かつ Nb:0.001〜0.1重量% V:0.001〜0.1重量% Ti:0.001〜0.05重量% Mo:0.1〜1.0重量% のうちの一種以上を含有し、残部Fe及び不可避的不純
    物よりなる素材鋼帯を連続的に成形、溶接した後の電縫
    溶接部を950℃以上1100℃以下に加熱し、Ac_
    3変態点以上の温度から20℃/秒以上の冷却速度で 500℃以下まで冷却し、その後850℃以上950℃
    以下に加熱して焼きならしすることを特徴とする低温靭
    性に優れた高強度電縫鋼管の製造方法。 2 成分として、さらに Ca:0.0005〜0.0050重量% を含有することを特徴とする請求項1記載の低温靭性に
    優れた高強度電縫鋼管の製造方 法。 3 成分として、さらに Cu:0.1〜0.6重量% Ni:0.1〜0.6重量% Ca:0.0005〜0.0050重量% を含有することを特徴とする請求項1記載の低温靭性に
    優れた高強度電縫鋼管の製造方 法。
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