JPH04120241A - 耐サワー電縫鋼管用鋼 - Google Patents

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） 本発明は耐硫化物応力腐食割れ性に優れ、且つ耐水素誘
起割れ性と低温靭性を共に具備した電縫鋼管用鋼に係わ
り、硫化水素或いは更に二酸化炭素を高濃度に含む湿潤
環境（以下サワー環境と言う）で、且つ寒冷地等の低温
環境に於いて使用される石油・ガスパイプライン等に適
した耐サワー電縫鋼管用鋼を提供するものである。

（従来の技術） 近年、高濃度の硫化水素等を含むサワー環境、更には寒
冷地等の低温環境に於ける石油・天然ガスの採掘・輸送
が増加している。

これに使用されるパイプライン等に於いては、サワー環
境で水素誘起割れや硫化物応力腐食割れが、低温環境で
低温脆性破壊が発生することがあり、パイプラインの大
規模化、高圧輸送化が進むにつれて、より大きな被害を
招くこれらの割れの発生を抑止し得る破壊抵抗性に優れ
た鋼材の開発が益々重要となっている。

これらの割れ原因と防止方法については、従来から数多
くの研究開発が進められている。

サワー環境下での割れに関して、（よ、鋼の腐食によっ
て発生した水素が原子状態で鋼中に侵入・拡散し、介在
物と地鉄との界面で集積・分子化して生しる水素ガスの
圧力で割れを発生し、これが鋼中の最終凝固部である中
心偏゛析部（成分元素の濃化偏析部）に生じやすいバン
ド状硬化組織等に沿って伝播する水素誘起割れ、或いは
更に負荷応力の存在下で生じる硫化物応力腐食割れが単
独に、又は複合して発生する事等が知られている□。

しかして従来、水素誘起割れ防止のために以下の様な手
段が用いられている。

（１）　Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ等を添加して、綱の腐食を抑
制或いは水素侵入を抑制する方法（例えば特開昭５０−
９７５１５号公報）。

（２）　Ｃａ、ＲＥＭ等を添加し、割れの起点となるＭ
ｎＳを球状に形態制御する方法（例えば特開昭５３−１
４６０６号公報、特開昭５４−３Ｂ２１４号公報）。

（３）　Ｍｎ、Ｐ等の含有量を低減し、或いは圧延用鋳
片の均熱拡散処理を施す事によって中心偏析部の偏析度
を低減する方法（例えば特開昭５２−１１１８１５号公
報、特開昭５０−９７５１７号公報）。

（４）圧延後、再加熱を行い、焼入れ、焼戻し又は焼な
らしを施し、主として偏析部のミクロ組織を改善するこ
とにより割れ感受性を低減する方法。

等が試みられてきた。

一方、硫化物応力腐食割れの防止手段としては前記（１
）〜（４）が耐水素誘起割れ性を改善するだけでなく、
耐硫化物応力腐食割れ性の改善にも有効で、特に（１）
の水素侵入抑制元素の添加、（４）の熱処理の採用によ
って硫化物応力腐食割れの発生限界応力を向上する事が
知られている。

又、ＶとＮを適切に調整して微細なＶＮ析出物を生成さ
せて耐硫化物応力腐食割れ性を改善させる方法（特開昭
６１−２１３３４６号公報）、更には、ｐ、ｓＯ，Ｎを
低減すると共に圧延・冷却の条件を適切に調整して同様
の効果を得るとする方法（特開昭６２１１２７２２号公
報）等も提案されている。

（発明が解決しようとする課Ｂ） しかし、従来試みられた方法に於いては耐硫化物応力腐
食割れ性に関して、次のような問題点を有している。

例えば、（１）の方法についてはｐＨが低い厳しいサワ
ー環境でＣｕ、Ｎｉ添加による水素の侵入を抑制する効
果が損なわれる。

又、Ｎ１添加を行う方法では鋼の表面から微小な局部腐
食が進行して硫化物応力腐食割れを助長しやすい現象も
生じる。

（４）の方法についても焼入れ、焼戻し処理による工業
生産上の経済的損失が極めて大きい。

又、特開昭６１−２１３３４６号公報に示されるＶとＮ
を添加して耐硫化物応力腐食割れ性を改善させる方法に
ついても、多量のＶを添加する事により生産コストを高
めるだけでなく、靭性を損なう事がある。

更には、特開昭６２−１１２７２２号公報にょるｐ、ｓ
、ｏ。

Ｎ量の制限と圧延・冷却条件を併用する方法によっても
、特に引張強さが６３ｋｇｆ／鵬鳳２を超える様な高強
度鋼に於いて、Ａ】を含む酸化系介在物に起因する硫化
物応力腐食割れを生じる事があり、電縫鋼管に製造した
後に行われる超音波探傷検査で、この介在物が欠陥とし
て検出されるといった別種の問題点も生じる危険性が大
きい。

何れにしても、必要性が益々重要視される様になってき
た硫化物応力腐食割れ性に優れ、且つ耐水素誘起割れ性
と低温靭性を共に有する鋼材の製造に於いては、前記の
手段を適宜組み合わせて採用されるのが常であるが、経
済性に優れ、且つ硫化物応力腐食割れ等の発生を完全に
抑止し得る鋼材を完成するに到ってでおらず、更に改善
を加える事の必要性が極めて大きい実情にある。

本発明はこのような状況に於いて確立されたものであり
、前記の問題点を解消し、耐硫化物応力腐食割れ性に優
れ、且つ耐水素誘起割れ性と低温での高靭性を有する電
縫鋼管用鋼を得る事を課題とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記の課題を達成するため、 ０．００４〜０．０２４重量％のＡｌと、割れの起点と
なるＮｎＳの形態制御及び酸化物系介在物の消滅を図る
ための次式に於いて、その値が１．５〜４．５を満足す
るＣａを含み、実質的にＮｉとＣｕを添加していない事
を特徴とする耐サワー電縫鋼管用鋼を手段とするもので
ある。

Ｔｏｔａｌ　Ｃａ　−Ｃａ　ａｓ　ＣａＯ−Ｃａ　ａｓ
　Ｃａ５１．４８　Ｓ　＋　０．８４０−１５．３以下
に構成要件を限定した理由について述べる。

サワー環境で使用される鋼材には耐水素誘起割れ性と耐
硫化物応力腐食割れ性が共に必要とされることは前述し
た通りである。

従って、本発明の主眼とする硫化物応力腐食割れの抑制
手段は水素誘起割れを防止し得る条件下で成立するもの
でなければならないとの考え方から、本発明者等は種々
の実験検討を重ね第１図に示す知見を得た。この知見に
より、水素誘起割れを抑制する条件として、 Ｔｏｔａｌ　Ｃａ　−Ｃａ　ａｓ　Ｃａｎ　　−Ｃａ　
ａｓ　Ｃａ５１．４８　Ｓ　＋０．８４０−１５．３か
ら求められる値が１．５以上必要であり、この条件式値
が１．５以上を満たせばｐＨζ３の厳しいサワー環境（
ｐＨ値が小さいほど厳しい）に於いても水素誘起割れを
防止でき、又、前記条件式値が４．５を超えるとＣａの
過剰添加に起因する酸化物系介在物の増加により耐硫化
物応力腐食割れ性が劣化し、水素侵入による表面膨れ（
ブリスター）の発生が増え、且つ経済性が低下すること
を見出またものである。

しかし、これ等の条件を満たすだけでは硫化物応力腐食
割れを安定して防ぐことはできず、更に丹念な調査・解
析を行った結果、Ａ１を含んだ酸化物系介在物が割れ起
源となっていることが多く、ＡＩを０．０２４％以下に
低減し、その生成を抑制することによって硫化物応力腐
食割れの発生に対する抵抗性が安定することを見出した
。

又、ＡＩについては脱酸効果を得るための必要量として
０．００４％を下限とした。

以上の如く、Ｓ、０に見合ったＣａとＡＩを必要最小限
に添加し、耐サワー性に悪影響があるＮｉと厳しいサワ
ー環境で何ら効果を発揮しないＣｕを実質的に添加しな
いことによって、介在物の生成を抑え、耐硫化物応力腐
食割れ性と耐水素誘起割れ性の優れた鋼を経済的に生産
性良く得られることから、前記の条件を限定したもので
ある。

本発明が対象とする耐サワー鋼は、上記したＡＩとＣａ
を除いて、例えば前記した特開昭６２−１１２７２２号
公報に記載され、次記する欅に、通常の耐サワー鋼に所
要の材質を発揮させるために、従来から５業分野での活
用で確認されている、作用と効果の関係を基に定めてい
る添加元素の種類と量を同様に使用して同等の作用と効
果が得られる。従って、これ等を含む鋼を本発明は対象
鋼とするものである。

これ等の各成分元素とその添加理由と量を以下に示す。

Ｃは、母材及び溶接部の強度確保と肉質、溶接性、　Ｈ
ＡＺ靭性の劣化防止のため０．１５％以下としている。

Ｓｔは、脱酸のために添加し、溶接性、　ＨＡＺ靭性の
劣化防止のため０．６％以下としている。

Ｍｎは、強度と靭性を確保し、旧Ｃ伝播停止能力と母材
及びＨＡＺの靭性を維持するため０．６％以上１．５％
以下としている。

Ｐは、中心偏析改善のため０．００７％以下としている
。

Ｔｉは、圧延組織及びＨＡＺ組織の微細化のために添加
し、靭性劣化を防ぐため、０．００３〜０．０３％とし
ている。

Ｎは、粗大な窒化物系介在物による耐ＨＩＣ特性の劣化
防止のため、０．００３５％以下としている。

Ｃｒ、Ｎｏ、Ｎｂ、　Ｖ、　Ｂはそれぞれ、耐ＨＩＣ性
、　ａ度靭性、組織の細粒化、ベイナイト組織の生成助
長等の目的から１種又は２種以上を添加するが、その添
加量は、各々１．０．０．５，０．１，０．１．０．０
０５％以下としている。

（作用） 本発明の方法によれば、硫化物応力腐食割れの起点とな
る酸化物系介在物（ＡＩ！Ｏ，クラスター等の生成を抑
制出来るので、Ｎｉ、Ｃｕ等の高価な水素侵入抑制元素
を添加しないで割れを防止することができ、更に電縫鋼
管とした後の超音波探傷検査に於ける介在物起因の欠陥
をも防止する事ができ、経済性の面でも優れた効果が発
揮できる。

（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。

ＡＰＴ　５ｐｅｃ、　５Ｌ　Ｘ５２〜Ｘ８０相当の耐サ
ワーラインパイプ用鋼管材を主対象として、転炉一連鋳
工程で製造した第１表の化学成分から成る組成の耐サワ
ー鋼の鋳片を用いて、加熱一連続熱間圧延−冷却プロセ
スを経て板厚７〜１４１１の鋼板を製造した。

調香１〜９は本発明網、１０〜１８は比較鋼である。

尚、第２表に加熱−圧延−冷却プロセスの条件舎キキ、
第≠≠＃鋼板の機械的性質、耐水素誘起割れ性及び耐硫
化物応力腐食割れ性を示す。

水素誘起割れ試験は鋼板の表裏面を各１１切削した厚さ
で、幅２０■■、長さ１００■１の試験片を用い、又硫
化物応力腐食割れ試験は、ＮＡＣＥ　Ｓｔａｎｄａｒｄ
ＴＭＯ１７７−９０に規定されたＭｅｔｈｏｄ　Ａによ
るＰｒｏｏｆｒｉｎｇタイプ定荷重引張試験法で、降伏
応力の５０〜１０ｏｚ相当たわみを試験片に負荷して行
った。

浸漬液は２５℃Ｔ：　ＨｚＳを飽和サセタ０．５２ＣＨ
，ＣＤＤＨ−５！ＮａＣｌ水溶液（ｐＨ！＝、３）を使
用し、該液への浸漬は、水素誘起割れ試験は４日間、硫
化物応力腐食割れ試験は３０日間、途中破断はその日迄
とした。

硫化物応力腐食割れが発生しなくなる最小の負荷応力と
降伏応力の比（割れ発生限界応力比）を以て耐硫化物応
力腐食割れ性を示す指標とした。

尚、耐水素誘起割れ性は超音波探傷で検出された割れ面
積率を評価の指標とした。

調香１〜９は引張強さ’＝　５０〜７５Ｋｇｆ／ａｍ”
の本発明例であり、耐硫化物応力腐食割れ性は一般に要
求されるレベルである割れ発生限界応力比０．８０を全
て超える優れたものであり、水素誘起割れの発生も皆無
で、且つ優れた低温靭性を得ている。

比較鋼中、調香１０〜１２ハＡｌ　ｔ）＜　０．０３１
〜０．０５５Ｚと高いため、その他の条件が適正条件範
囲にあるにもかかわらず耐硫化物応力腐食割れ性が劣化
している。

調香１３〜１５はＳ、０．Ｃａに係る規制条件式の値が
低過ぎるため水素誘起割れが発生している。

調香１６〜１８は同上条件式の値が高過ぎるため一部に
ブリスターが発生している。

（発明の効果） 以上説明した本発明は、実質的にＮｉとＣｕを添加する
事なく、ＡＩとＣａを限定量の範囲で使用する事により
、より経済性に優れた方法で、介在物を減少させた耐硫
化物応力腐食性に優れ、同時に耐水素誘起割れ性及び靭
性を良好に具備した鋼材を完成させたものであり、これ
を厳しいサワー環境で使用される石油・ガス輸送用等の
電縫鋼管製造に供すことができ、発明の効果は極めて大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はＭｎＳの形態制御の度合いを示す条件式７式％ の値と耐硫化物応力腐食割れ性（割れ発生限界応力比：
大きいほど良好）の関係を、ＡＩ量で層別して示したも
のである。 特許出願人　新日本製鐵株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、０．００４〜０．０２４重量％のＡｌと次式で１．
   ５〜４．５を満足するＣａを含み、実質的にＮｉとＣｕ
   を添加していない事を特徴とする耐サワー電縫鋼管用鋼
   。 ＴｏｔａｌＣａ−ＣａａｓＣａＯ−ＣａａｓＣａＳ１．
   ４８Ｓ＋０．８４Ｏ−１５．３