JPH03170641A - 溶接鋼管 - Google Patents

溶接鋼管

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JPH03170641A
JPH03170641A JP26027189A JP26027189A JPH03170641A JP H03170641 A JPH03170641 A JP H03170641A JP 26027189 A JP26027189 A JP 26027189A JP 26027189 A JP26027189 A JP 26027189A JP H03170641 A JPH03170641 A JP H03170641A
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須賀 正孝
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栄 藤田
Moriyasu Nagae
守康 長江
Shigeru Endo
茂 遠藤
Hideo Toma
当麻 英夫
Shuichi Kusaka
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、パイプラインにおいて使用される溶接鋼管特
に溶接金属の耐選択腐食性に優れた高強度及び高靭性の
溶接鋼管に関するものである。
[従来技術] 従来、低合金鋼溶接部の選択腐食を防止することを目的
とした溶接鋼管に関する特許は数多く出願されており、
例えば特開昭52−113318号公報(登録No.1
263805 )のAJ7,Sの低減とTi,ZrSY
の1成分以上を添加するものや、これにCuを06 2
〜0.6%添加し、必要に応じて850〜950℃で3
0分以下、局部熱処理を施すもの(特開昭52−113
319号公報)、あるいは0.005〜0.06%Ti
を含有する鋼を溶接部のみ900〜1050℃で1秒〜
5分間、局部加熱を施すもの(特開昭82−20204
9号公報)などがある。
しかしながら、これらは、いずれも電気抵抗溶接を用い
た電縫鋼管に関するものであり、選択的に腐食する溶接
部は母材と同じ組成を有している。
一方、低合金鋼の選択腐食に関する公表文献中には、電
縫管のほかに、母材と異なる化学組成を持つ溶接金属の
選択腐食防止方法も数多く報告されており、例えば次の
ようなものがある。
■氷海での溶接継手部局部腐食に対して、母材と溶接金
属のNi添加量の差が影響を及ぼすとするもの(阿部隆
ほか;鉄と鋼Vol.72,s1268 1988 )
■同じく氷海域鋼の溶接部局部腐食で、NiとCuが影
響を及ぼし、 3。8ΔCu+1。1ΔNi+0.3 (ΔCu,ΔNiは共に母材と溶接金属との差)が選択
腐食性を左右する。
(伊藤亀太郎はか:鉄と鋼Vol.72.sl265 
191!9 )■炭素鋼配管円周溶接部の選択腐食防止
に、Cu及びNiを含む低合金鋼溶接棒の使用が有効で
あるとするもの(幸英昭:材料Vol.38,No.4
24 p82〜p.,68 1989 ) 以上のように、溶接金属の選択腐食を改善する方法とし
て、Ni及びCuを添加する方法が見出だされていたが
、MOの添加が有効であるとの知見は未だ得られていな
かった。
[発明が解決しようとする課8] 溶接鋼管を海水や工業用水に使用すると、溶接金属が選
択的に腐食する、いわゆる溶接部選択腐食を起す場合が
ある。これは、溶接鋼管のように母材と溶接金属との化
学成分が異なることや、電縫管のように溶接熱履歴によ
り、金属組織上の差が生ずることにより、この差に依存
して溶接金属部が電気化学的に卑になり、溶接金属部が
選択的に腐食するものである。
従来の溶接鋼管では、この選択腐食を考慮した製造法は
検討されていなかった。
しかしながら、実環境では、この種の選択腐食が問題と
なることがしばしばあり、この検討が待たれている。
本願発明は、溶接金属部の化学成分を調整することによ
り、溶接金属部の選択腐食を防止する為になされたもの
であり、溶接金属部の選択腐食の防止とともに、十分な
強度と靭性を備えた溶接鋼管を提供することを目的とす
るものである。
[課題を解決するための手段] 本願発明は、本願発明者等が溶接金属の化学成分及びそ
の成分値を各種に変化させて、海水を含む腐食環境の中
での溶接部の選択腐食について、綿密な調査を重ねた結
果得られた知見に基づくものである。
即ち、本発明の第1は、 母材の化学成分組成(重量%)が C;0.03〜0.15% Si;○、05〜0,50% Mn;0.50〜2.00% AD ;o.005〜0.10% を含有し、残部がFe及び不可避不純物を含み、且つ溶
接金属の化学成分組成が、前記溶接金属と母材とのMo
及びNfの差により決められる下記の式を満足すること
を特徴とする溶接鋼管である。
ΔNi+7.5ΔMO≧0.1 但し ΔNi=Ni(溶接金属部重量%)一Ni(母材重量%
) ΔMo=Mo(溶接金属部ffi量%)=Mo(母材重
量%) 又、本発明の第2は、 母材の化学成分組成(重量%)が C;0.03〜0.15% Si;0,05〜0.50% Mn ; 0.50〜2.Do% Al ;o.005〜0.10% を含有し、下記成分の中から1種または28以上Cu;
0.05〜2。O% Ni;0.05〜2.0% Cr ;0.05 〜2.0% Mo ; 0.05 〜2.0% Nb.0.005〜0.20% v;o.005 〜0.20% Ti:0.005〜0.  20% B.0.  0005〜0.  0020%Ca  ;
0.  0005 〜0.  0050%を含有し、残
部がFe及び不可避不純物を含み、且つ溶接金属の化学
戊分組成が、前記溶接金属と母材とのMo及びNiの差
により決められる第1発明と同じ上記の式を満足するこ
とを特徴とする溶接鋼管である。
[作用] 本発明は、以上の如く、母材の化学成分及びその組或を
限定し、さらに前述の如き式を満足する溶接金属の耐選
択腐食性に富む高強度及び高偶性の溶接鋼管である。
次に、鋼中の夫々の化学成分の限定理由について述べる
C:鋼中の炭素は、鋼の強度を上昇させる上で有効な元
素であるが、過度の添加は靭性の劣化を招くので好まし
くない。従って、強度並びに靭性とも良好な鋼管を得る
ためには、炭素量の上限は0.工5%とする。炭素量の
低減は靭性を向上させるが、0.03%以下になると靭
性は劣化する。また、安定したNb,V,Tiなどの析
出硬化を有効に利用するためにも0.03%以上の炭素
は必要となるので、これ等を考慮して炭素量の下限を0
.03%と定めた。
Si:鋼中のSiは、脱酸のため必要であるが過多に添
加すると靭性は劣化させるので、下限を0.05%、上
限を0.5%とした。
Mn:鋼中のMnは、Siと同様に脱酸のため0.5%
以上必要であるが、2.0%を越えると溶接性を劣化さ
せるので上限を2.0%とした。
All r鋼中のAlは、Si及びMnと同様に脱酸の
ため必要であるが、o.oos%未満では脱酸が不十分
となるので下限を0.005%とした。一方、0.l%
を越えると鋼の清浄度並びに熱影響部(HA Z ; 
Heat A[’f’ected Zone)靭性を劣
化させるので、上限を0,17%とした。
次に、第2発明においては、上記成分の他、さらに前述
のような選択成分及びその組成を限定する。
Cu,Ni :Cu並びにNiは、HAZ靭性に悪影響
を及ぼすことなく母材の強度靭性を改善させるが、2.
0%を超えるとHAZの硬化性並びに靭性に影響を及ぼ
すので、上限を2,0%とする。
Cr : Crは、母材及び溶接部の強度を高めるが、
2,0%を超えるとHAZの硬化性並びに靭性を劣化さ
せるので、上限を2.0%とする。
M o : M oは、母材の強度並びに靭性を向上さ
せるが、2.0%を超えるとHAZの焼入れ性を増して
溶接性を劣化させるので、上限を2.0%とする。
以上のCu,Ni,Cr及びMoの元素添加量の下限は
、材質上の効果が得られる最小必要量とし、0.05%
とする。
Ti :Tiは、0.005%以上の添加により、スラ
ブ加熱時のオーステナイトの粗大化を防止する効果を有
するので、下限を0.005%とし、過度に添加すると
溶接部の靭性を劣化させるので、上限を0、20%とし
た。
Nb,V:Nb並びにVは、強度及び靭性に効果が認め
られるが、0.20%を超えると、母材及び溶接部の靭
性を劣化させるので、上限を0.20%とした。下限は
材質上の向上の認められる0.005%以上とした。
BIBは、母材の強度上昇に有効であるが、過度の添加
は、溶接性並びにHAZの靭性の劣化を招くので、上限
は0.0020%とし、下限は強度の上昇に効果が認め
られる0.0005%とした。
Ca : Caの添加は、耐水素誘起割れ性を改善し、
下限は効果の認められる0.0005%とする。過度の
添加は酸化物を形戊して有害であるので、上限を0.0
050%とする。
さらに、海水環境などの腐食環境にあって、溶接金属部
の選択腐食は、腐食環境にさらされた溶接金属部と母材
の鋼のNt及びMoの夫々の差、ΔNi=Ni(溶接金
属部重瓜%)一Ni(母材重量%) ΔMo=Mo(溶接金属部重量%)=Mo(母材重量%
) に大きく影響され、第1図に示すように、溶接部の選択
腐食に及ぼすΔNiとΔMOの係数を検討した結果、溶
接部の選択腐食性と(ΔNi+7.5ΔM o )との
間に良い相関が認められ、この値が0.1未満では溶接
部が選択的に腐食することを見知した。
従ってこの式の値を、溶接部の選択腐食性のバラメータ
ーとしてP C W (pref’erential 
corrosion of’ welded)値とし、
本願発明の溶接金属は、このPCW値が下記条件を満足
することを要するものである。
PCW−ΔNi+7.5ΔMO≧0.1次に本発明の実
施例について述べる。
[実施例] 第1表に供試母材の化学成分値(重量%)を示す。
第1表に示すA−G鋼(但しG鋼は比較M)を用いて、
降伏強さが35〜5 6 kgf/一において、外径3
8インチ×全長12mの各種の溶接鋼管を試作して、強
度、靭性、海水環境(CO2ガスバブリング)での選択
腐食速度をそれぞれ測定した。
第2表に、強度、靭性及び選択腐食速度の試験成績を示
す。
強度YSはASTM全厚引張り試験法、靭性はJIS 
z3128 4号試験片、選択腐食の測定は、全長50
cm鋼管の内部に、人工海水を入れ、これにCO2ガス
を吹き込んで、母材と溶接金属部の板厚の減量の差を求
めることにより、測定した値である。
第1じは東−Gの如く、CO  ′スをパブリング2 した人工海水中によ゛いて、 試料面積は、母材:溶接金属−3:1とし、腐食環境に
さらされた溶接金属部と母材の鋼のNi及びMoの夫々
の差、 ΔNi=Ni(溶接金属部重量%)=Ni(母材重量%
) ΔMo=Mo(溶接金属部ffi量%)=Mo(母材重
量%) とした場合の母材と溶接金属部の間に流れた選択腐食電
流(μA/cd)とΔNi+7.5ΔMo(PCW)と
の関係グラフである。
図中、○印は溶接部;陰極(健全)、●印は溶接部;陽
極(選択腐食)を夫々示す。
第2表並びに第1図に示すように、母材の化学戊分組戊
(重量%〉が、C;0.03〜0.15%,S i ;
 0.05〜0.50%,MnH0.50〜2.00%
,A!!;o.005〜0.10%を含有し、残部がF
e及び不可避不純物を含み、且つ溶接金属の化学成分組
成が、前記溶接金属と母材とのMo及びNfの差により
決められるPCW値が、下記条件を満足する溶接鋼管は
、強度、靭性(5kgf’.m以上)、選択腐食速度(
溶接部が選択的に腐食しない、第1図中一符号の場合)
に優れた溶接鋼管であることが確認された。
p cw−ΔNi+7.5ΔMo≧0.1また、上記母
材の化学戊分組成にさらに、下記成分の中から Cu;0。05〜2.0%,Ni ;0.05〜2.0
%,Cr ;0.05 〜2.0%,Mo;0.05〜
2、O%、Nb;0.005〜0.20%,v;o.0
05〜0.20%,Ti:Q.005〜0,20%,B
oo。0005〜0.0020%,Ca ; O.OO
05〜0.0050%の1種または2ffi以上を含有
した溶接鋼管も同様に優れた溶接鋼管であることが確認
された。
[発明の効果] 溶接金属部の化学成分及びその組成を調整し、海水環境
などの腐食環境にさらされた溶接金属部の選択腐食にお
いて、溶接金属部と母材の鋼のNi及びMoの夫々のΔ
NiとΔMo差より新たにPCW値を求め、このPCW
値を前述のように特定することにより、本発明の溶接鋼
管は、高強度と高靭性を有し、かつ溶接金属部において
選択腐食を生じないものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例における母材と溶接金属部の間に流れ
た選択腐食電流(μA/cd)とΔNi+7.5ΔMo
(PCW)との関係グラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)母材の化学成分組成(重量%)が C;0.03〜0.15% Si;0.05〜0.50% Mn;0.50〜2.00% Al;0.005〜0.10% を含有し、残部がFe及び不可避不純物を含み、且つ溶
    接金属の化学成分組成が、前記溶接金属と母材とのMo
    及びNiの差により決められる下記の式を満足すること
    を特徴とする溶接鋼管。 ΔNi+7.5ΔMo≧0.1 但し ΔNi=Ni(溶接金属部重量%)−Ni(母材重量%
    ) ΔMo=Mo(溶接金属部重量%)−Mo(母材重量%
  2. (2)母材の化学成分組成(重量%)が C;0.03〜0.15% Si;0.05〜0.50% Mn;0.50〜2.00% Al;0.005〜0.10% を含有し、下記成分の中から1種または2種以上Cu;
    0.05〜2.0% Ni;0.05〜2.0% Cr;0.05〜2.0% Mo;0.05〜2.0% Nb;0.005〜0.20% V;0.005〜0.20% Ti;0.005〜0.20% B;0.0005〜0.0020% Ca;0.0005〜0.0050% を含有し、残部がFe及び不可避不純物を含み、且つ溶
    接金属の化学成分組成が、前記溶接金属と母材とのMo
    及びNiの差により決められる下記の式を満足すること
    を特徴とする溶接鋼管。 ΔNi+7.5ΔMo≧0.1 但し ΔNi=Ni(溶接金属部重量%)−Ni(母材重量%
    ) ΔMo=Mo(溶接金属部重量%)−Mo(母材重量%
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JP2016079474A (ja) * 2014-10-17 2016-05-16 新日鐵住金株式会社 溶接継手

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JP2006283148A (ja) * 2005-04-01 2006-10-19 Nippon Steel Corp Crフリー耐サワー特性に優れた溶接鋼管
JP4709568B2 (ja) * 2005-04-01 2011-06-22 新日本製鐵株式会社 耐サワー特性に優れたuo鋼管
JP2016079474A (ja) * 2014-10-17 2016-05-16 新日鐵住金株式会社 溶接継手

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