JPH04279278A - 溶接部の耐硫化物応力腐食割れ性に優れたｕｏｅ鋼管の製造方法 - Google Patents
溶接部の耐硫化物応力腐食割れ性に優れたｕｏｅ鋼管の製造方法Info
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- JPH04279278A JPH04279278A JP3874191A JP3874191A JPH04279278A JP H04279278 A JPH04279278 A JP H04279278A JP 3874191 A JP3874191 A JP 3874191A JP 3874191 A JP3874191 A JP 3874191A JP H04279278 A JPH04279278 A JP H04279278A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は硫化水素を含有する天然
ガスや原油を輸送するためのラインパイプ用のＵＯＥ鋼
管に関して、特に溶接部の耐硫化物応力腐食割れ性に優
れた鋼管の製造方法に関するものである。
ガスや原油を輸送するためのラインパイプ用のＵＯＥ鋼
管に関して、特に溶接部の耐硫化物応力腐食割れ性に優
れた鋼管の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】耐サワーラインパイプの溶接部の硫化物
応力腐食割れ（ＳＳＣ）に関しては、従来より溶接金属
または溶接熱影響部（ＨＡＺ）の最高硬さと耐ＳＳＣ性
の関係が広く研究され、絶対値については依然として議
論があるものの最高硬さを規制することにより溶接部の
耐ＳＳＣ性に優れた鋼管が製造できることが明らかにな
っている。溶接金属については、溶接材料を選定するこ
とにより硬さを低下する工夫が行われている。ＨＡＺに
ついては母材成分の炭素等量を低くすることにより、Ｈ
ＡＺ最高硬さを低くすることが一般に行われている。炭
素等量を低下すると、母材の強度が低下するので、高強
度ラインパイプの原板は制御圧延・制御冷却、いわゆる
ＴＭＣＰで製造することが一般的である。
応力腐食割れ（ＳＳＣ）に関しては、従来より溶接金属
または溶接熱影響部（ＨＡＺ）の最高硬さと耐ＳＳＣ性
の関係が広く研究され、絶対値については依然として議
論があるものの最高硬さを規制することにより溶接部の
耐ＳＳＣ性に優れた鋼管が製造できることが明らかにな
っている。溶接金属については、溶接材料を選定するこ
とにより硬さを低下する工夫が行われている。ＨＡＺに
ついては母材成分の炭素等量を低くすることにより、Ｈ
ＡＺ最高硬さを低くすることが一般に行われている。炭
素等量を低下すると、母材の強度が低下するので、高強
度ラインパイプの原板は制御圧延・制御冷却、いわゆる
ＴＭＣＰで製造することが一般的である。
【０００３】しかしながら、ＴＭＣＰで高強度化したＨ
ＡＺでは、母材のＡｃ１ 変態点前後に溶接時の熱履歴
で加熱された部分で、ＴＭＣＰによる高強度組織（一般
的にはフェライト＋ベイナイト）が消失して比較的整粒
のフェライト組織となるので、その部分の硬さ（強度）
が母材よりも低下してしまう。すなわち、ＴＭＣＰ鋼で
は溶接時の熱履歴によりＨＡＺ軟化が生じる。
ＡＺでは、母材のＡｃ１ 変態点前後に溶接時の熱履歴
で加熱された部分で、ＴＭＣＰによる高強度組織（一般
的にはフェライト＋ベイナイト）が消失して比較的整粒
のフェライト組織となるので、その部分の硬さ（強度）
が母材よりも低下してしまう。すなわち、ＴＭＣＰ鋼で
は溶接時の熱履歴によりＨＡＺ軟化が生じる。
【０００４】高強度ラインパイプに局所的に軟化部が存
在すると、応力の作用下で、軟化部に応力・歪が集中す
るために軟化部でＳＳＣが生じやすくなる。軟化部に生
じるＳＳＣの発生原因としては、■軟化部への応力、歪
の集中、■島状マルテンサイトによる水素割れ抵抗の低
下、■ＮｂＣの析出などが指摘されている。上記■，■
は必ずしも普遍的なメカニズムではなく、軟化部の存在
自体が■の理由により条件を厳しくしていると考えられ
ている。従って、溶接部の耐硫化物応力腐食割れ性を向
上するために、最高硬さを規制することに傾注するだけ
でなく、ＨＡＺ軟化を低減することが注目されている。
在すると、応力の作用下で、軟化部に応力・歪が集中す
るために軟化部でＳＳＣが生じやすくなる。軟化部に生
じるＳＳＣの発生原因としては、■軟化部への応力、歪
の集中、■島状マルテンサイトによる水素割れ抵抗の低
下、■ＮｂＣの析出などが指摘されている。上記■，■
は必ずしも普遍的なメカニズムではなく、軟化部の存在
自体が■の理由により条件を厳しくしていると考えられ
ている。従って、溶接部の耐硫化物応力腐食割れ性を向
上するために、最高硬さを規制することに傾注するだけ
でなく、ＨＡＺ軟化を低減することが注目されている。
【０００５】ＨＡＺ軟化を低減する方法として従来より
、■Ｎを０．０１〜０．０２％添加して溶接時の熱履歴
でＨＡＺに窒化物を析出させて析出強化により軟化を低
減する方法（特開昭６２−２８４０４３）や、■溶接入
熱を規制して軟化を防ごうとする方法（例えば、特開昭
６３−２９５０７０）が有効であると考えられ一応の成
果を上げてきた。
、■Ｎを０．０１〜０．０２％添加して溶接時の熱履歴
でＨＡＺに窒化物を析出させて析出強化により軟化を低
減する方法（特開昭６２−２８４０４３）や、■溶接入
熱を規制して軟化を防ごうとする方法（例えば、特開昭
６３−２９５０７０）が有効であると考えられ一応の成
果を上げてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の方法に
は、それぞれ次のような課題が存在する。従来技術■の
ように、Ｎを添加した場合、確かに窒化物の析出により
ＨＡＺ軟化を防止することに効果的であるが、逆にフュ
ージョンライン近傍のＨＡＺでは硬さが大きくなりＳＳ
Ｃを防止する上で好ましくない。
は、それぞれ次のような課題が存在する。従来技術■の
ように、Ｎを添加した場合、確かに窒化物の析出により
ＨＡＺ軟化を防止することに効果的であるが、逆にフュ
ージョンライン近傍のＨＡＺでは硬さが大きくなりＳＳ
Ｃを防止する上で好ましくない。
【０００７】一方、従来技術■は継ぎ手強度の低下を防
止するのに効果的な程度にＨＡＺ軟化を低減することが
可能であるが、依然として軟化部が形成されるので必ず
しも耐ＳＳＣ性を向上するのに効果的ではない。また、
工業規模でのＵＯＥ鋼管の製造を考慮すると入熱量の制
限には自ずと限度がある。
止するのに効果的な程度にＨＡＺ軟化を低減することが
可能であるが、依然として軟化部が形成されるので必ず
しも耐ＳＳＣ性を向上するのに効果的ではない。また、
工業規模でのＵＯＥ鋼管の製造を考慮すると入熱量の制
限には自ずと限度がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
の欠点を有利に解消するもので、溶接時にＨＡＺを冷却
することにより、軟化を防止して耐ＳＳＣ性に優れたＵ
ＯＥ鋼管を製造するというものである。すなわち、本発
明の要旨とするところは、耐サワーＵＯＥラインパイプ
の外面縦シーム溶接において、溶接ビードが形成される
位置にカバーを設けて、当該カバーにフラックス挿入装
置と溶接の電極をはめ込み、溶接を当該カバー内で行い
ながら、カバー外縁側部の両端の鋼管外表面上で、フュ
ージョンラインから少なくとも２０ｍｍ離れた部分まで
を鋼管外表面１ｍ２ 当たり、１分間に０．５〜２．０
ｍ３ の水量密度で水冷することを特徴とする溶接部の
耐硫化物応力腐食割れ性に優れたＵＯＥ鋼管の製造方法
にある。
の欠点を有利に解消するもので、溶接時にＨＡＺを冷却
することにより、軟化を防止して耐ＳＳＣ性に優れたＵ
ＯＥ鋼管を製造するというものである。すなわち、本発
明の要旨とするところは、耐サワーＵＯＥラインパイプ
の外面縦シーム溶接において、溶接ビードが形成される
位置にカバーを設けて、当該カバーにフラックス挿入装
置と溶接の電極をはめ込み、溶接を当該カバー内で行い
ながら、カバー外縁側部の両端の鋼管外表面上で、フュ
ージョンラインから少なくとも２０ｍｍ離れた部分まで
を鋼管外表面１ｍ２ 当たり、１分間に０．５〜２．０
ｍ３ の水量密度で水冷することを特徴とする溶接部の
耐硫化物応力腐食割れ性に優れたＵＯＥ鋼管の製造方法
にある。
【０００９】
【作用】本発明者らは、溶接軟化部のＳＳＣ試験を重ね
る過程で、溶接部のＳＳＣを解決するには、軟化自体を
なくさなけばならないという結論に至った。本発明者ら
は、表２に化学成分を示すＡＰＩ規格Ｘ６５のＵＯＥパ
イプのシーム溶接部の硬さを調べ、図２中のＡに示す硬
さ分布を得た。光学顕微鏡による観察及び当該鋼の変態
温度を測定して、最軟化部は、■溶接時の熱履歴で二相
域温度に加熱される領域のうちＡｃ１ 変態点近傍に加
熱された部分、及び■溶接時の熱履歴でＡｃ１ 変態点
近傍に加熱されたフェライト部分であることが判明した
。従って、溶接ビードの外縁部がＡｃ１ 変態点近傍に
加熱されないように水冷すれば軟化を低減あるいはなく
すことができると考えた。
る過程で、溶接部のＳＳＣを解決するには、軟化自体を
なくさなけばならないという結論に至った。本発明者ら
は、表２に化学成分を示すＡＰＩ規格Ｘ６５のＵＯＥパ
イプのシーム溶接部の硬さを調べ、図２中のＡに示す硬
さ分布を得た。光学顕微鏡による観察及び当該鋼の変態
温度を測定して、最軟化部は、■溶接時の熱履歴で二相
域温度に加熱される領域のうちＡｃ１ 変態点近傍に加
熱された部分、及び■溶接時の熱履歴でＡｃ１ 変態点
近傍に加熱されたフェライト部分であることが判明した
。従って、溶接ビードの外縁部がＡｃ１ 変態点近傍に
加熱されないように水冷すれば軟化を低減あるいはなく
すことができると考えた。
【００１０】そこで、本発明者らは、図１に示すような
フラックス挿入口２と潜弧溶接の電極３を含むビードを
包むカバー１を設置して、溶接中に鋼管５の溶接ビード
６の外縁部を水冷した。その結果、溶接中にＨＡＺ部を
水冷することにより、図２中のＢに示すように同じ溶接
条件でＨＡＺ軟化を防止できることを知見するに至った
。厳密な議論をすれば、フュージョンラインの近傍でＡ
ｃ１ 変態点に加熱される部分が存在するが、その領域
は極めて小さく、その結果、硬さ分布には軟化部が認め
られない。また、本発明により得られた溶接部の耐ＳＳ
Ｃ性は、母材のそれと遜色のないものであることも知見
するに至った。
フラックス挿入口２と潜弧溶接の電極３を含むビードを
包むカバー１を設置して、溶接中に鋼管５の溶接ビード
６の外縁部を水冷した。その結果、溶接中にＨＡＺ部を
水冷することにより、図２中のＢに示すように同じ溶接
条件でＨＡＺ軟化を防止できることを知見するに至った
。厳密な議論をすれば、フュージョンラインの近傍でＡ
ｃ１ 変態点に加熱される部分が存在するが、その領域
は極めて小さく、その結果、硬さ分布には軟化部が認め
られない。また、本発明により得られた溶接部の耐ＳＳ
Ｃ性は、母材のそれと遜色のないものであることも知見
するに至った。
【００１１】次に本発明における溶接部の水冷に関する
限定理由について述べる。本発明では溶接ビードが形成
される位置にカバーを設ける。これは潜弧溶接のフラッ
クスが濡れて、溶接に支障が生じるのを防ぐため、溶融
プールに水が触れて水蒸気爆発を起こすのを防ぐためで
ある。従って、カバー内にフラックスを供給し、電極を
挿入してカバー内で溶接を行う。
限定理由について述べる。本発明では溶接ビードが形成
される位置にカバーを設ける。これは潜弧溶接のフラッ
クスが濡れて、溶接に支障が生じるのを防ぐため、溶融
プールに水が触れて水蒸気爆発を起こすのを防ぐためで
ある。従って、カバー内にフラックスを供給し、電極を
挿入してカバー内で溶接を行う。
【００１２】また、本発明では溶接を行いながら、カバ
ー外縁部の両端の鋼管外表面上で、溶接金属とＨＡＺの
境界線、いわゆるフュージョンラインから少なくとも２
０ｍｍ離れた部分までを水冷する。これは水冷する領域
がフュージョンラインから２０ｍｍ未満ならば、ビード
外縁部の冷却が十分に行われないためである。
ー外縁部の両端の鋼管外表面上で、溶接金属とＨＡＺの
境界線、いわゆるフュージョンラインから少なくとも２
０ｍｍ離れた部分までを水冷する。これは水冷する領域
がフュージョンラインから２０ｍｍ未満ならば、ビード
外縁部の冷却が十分に行われないためである。
【００１３】さらに、本発明では水冷の水量密度を鋼管
外表面１ｍ２ 当たり、１分間に０．５〜２．０ｍ３
とする。ビード外縁部の冷却を十分に行うためには少な
くとも０．５ｍ３ ／ｍ２ ・ｍｉｎ の水量が必要で
ある。しかし、水量が２．０ｍ３ ／ｍ２ ・ｍｉｎ
を超してもビード外縁部の冷却を行うという点からは効
果が飽和するし、またあまりに水量が多いとビード部に
水が混入して溶接に支障が生じるので、水量密度の上限
を２．０ｍ３ ／ｍ２・ｍｉｎ とする。
外表面１ｍ２ 当たり、１分間に０．５〜２．０ｍ３
とする。ビード外縁部の冷却を十分に行うためには少な
くとも０．５ｍ３ ／ｍ２ ・ｍｉｎ の水量が必要で
ある。しかし、水量が２．０ｍ３ ／ｍ２ ・ｍｉｎ
を超してもビード外縁部の冷却を行うという点からは効
果が飽和するし、またあまりに水量が多いとビード部に
水が混入して溶接に支障が生じるので、水量密度の上限
を２．０ｍ３ ／ｍ２・ｍｉｎ とする。
【００１４】
【実施例】表２に化学成分を示す、ＡＰＩグレードＸ６
５のＵＯＥラインパイプ用の板厚２５ｍｍの厚板にＸ開
先を施し、ＵＯＥ鋼管の溶接に準じた内外面１層の潜弧
溶接を行った。外面溶接時に、図１に示すカバーを用い
た。入熱は内面５５ｋＪ／ｃｍ、外面６０ｋＪ／ｃｍで
あった。 溶接ワイヤはＣ−Ｍｎ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｔｉ系、フラック
スは塩基性フラックスを用いた。図２に本発明によりビ
ード外縁部を１．０ｍ３ ／ｍ２ ・ｍｉｎ で水冷し
た場合と、比較例として従来通りビード外縁部を空冷し
た場合の溶接部近傍の硬さ分布を示す。本発明によりＨ
ＡＺ軟化が防止できることがわかる。
５のＵＯＥラインパイプ用の板厚２５ｍｍの厚板にＸ開
先を施し、ＵＯＥ鋼管の溶接に準じた内外面１層の潜弧
溶接を行った。外面溶接時に、図１に示すカバーを用い
た。入熱は内面５５ｋＪ／ｃｍ、外面６０ｋＪ／ｃｍで
あった。 溶接ワイヤはＣ−Ｍｎ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｔｉ系、フラック
スは塩基性フラックスを用いた。図２に本発明によりビ
ード外縁部を１．０ｍ３ ／ｍ２ ・ｍｉｎ で水冷し
た場合と、比較例として従来通りビード外縁部を空冷し
た場合の溶接部近傍の硬さ分布を示す。本発明によりＨ
ＡＺ軟化が防止できることがわかる。
【００１５】次に、得られた溶接部から図３に示すよう
に、溶接線に垂直に板厚の中央からＮＡＣＥ規格ＴＭ０
１７７−９０に従う定荷重ＳＳＣ試験片７を作製した。 ＴＭ０１７７−９０に従って１気圧のＨ２ Ｓガスを飽
和した５％ＮａＣｌ＋０．５％ＣＨ３ ＣＯＯＨ水溶液
中でＳＳＣ試験を行った。母材のＳＳＣ試験も行い、溶
接部の耐ＳＳＣ性を評価するための基準値として母材の
ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｓｔｒｅｓｓを用いた。
に、溶接線に垂直に板厚の中央からＮＡＣＥ規格ＴＭ０
１７７−９０に従う定荷重ＳＳＣ試験片７を作製した。 ＴＭ０１７７−９０に従って１気圧のＨ２ Ｓガスを飽
和した５％ＮａＣｌ＋０．５％ＣＨ３ ＣＯＯＨ水溶液
中でＳＳＣ試験を行った。母材のＳＳＣ試験も行い、溶
接部の耐ＳＳＣ性を評価するための基準値として母材の
ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｓｔｒｅｓｓを用いた。
【００１６】本発明の水量密度により得られた溶接部の
ＳＳＣ試験で求めたｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｓｔｒｅｓ
ｓを比較例とともに表１に示す。本発明によりＨＡＺ軟
化がなくなるかまたは極めて軽度になるため、溶接部の
耐ＳＳＣ性は母材の耐ＳＳＣ性と遜色のない特性を示す
。 しかし、比較例１ではビード外縁部の水冷を行っていな
いため、また、比較例２ではビード外縁部の冷却が不十
分なため、いずれの場合も溶接部の耐ＳＳＣ性は母材の
耐ＳＳＣ性よりも劣ったものとなっている。
ＳＳＣ試験で求めたｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｓｔｒｅｓ
ｓを比較例とともに表１に示す。本発明によりＨＡＺ軟
化がなくなるかまたは極めて軽度になるため、溶接部の
耐ＳＳＣ性は母材の耐ＳＳＣ性と遜色のない特性を示す
。 しかし、比較例１ではビード外縁部の水冷を行っていな
いため、また、比較例２ではビード外縁部の冷却が不十
分なため、いずれの場合も溶接部の耐ＳＳＣ性は母材の
耐ＳＳＣ性よりも劣ったものとなっている。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【発明の効果】本発明により、ＴＭＣＰで製造した高強
度ＵＯＥ鋼管のシーム溶接部に形成されるＨＡＺ軟化が
防止でき、その結果、溶接部の耐ＳＳＣ性を母材の耐Ｓ
ＳＣ性と同等とすることができるので、本発明は耐サワ
ーラインパイプの製造に多大な効果をもたらすものであ
る。
度ＵＯＥ鋼管のシーム溶接部に形成されるＨＡＺ軟化が
防止でき、その結果、溶接部の耐ＳＳＣ性を母材の耐Ｓ
ＳＣ性と同等とすることができるので、本発明は耐サワ
ーラインパイプの製造に多大な効果をもたらすものであ
る。
【図１】溶接ビード部のカバーとビード外縁部を冷却す
る様子を示す模式図である。
る様子を示す模式図である。
【図２】従来技術による溶接部と本発明による溶接部の
ヴィッカース硬さ分布を示すグラフである。
ヴィッカース硬さ分布を示すグラフである。
【図３】溶接部からのＮＡＣＥ規格ＴＭ０１７７−９０
に従う定荷重ＳＳＣ試験片の作製要領を示す正面断面図
である。
に従う定荷重ＳＳＣ試験片の作製要領を示す正面断面図
である。
１ カバー
２ フラックス挿入装置
３ 溶接電極
４ 水冷のためのノズル
５ ＵＯＥ鋼管
６ 溶接金属
７ 定荷重ＳＳＣ試験片
Claims (1)
- 【請求項１】 耐サワーＵＯＥラインパイプの外面縦
シーム溶接において、溶接ビードが形成される位置にカ
バーを設けて、当該カバーにフラックス挿入装置と溶接
の電極をはめ込み、溶接を当該カバー内で行いながら、
カバー外縁側部の両端の鋼管外表面上で、フュージョン
ラインから少なくとも２０ｍｍ離れた部分までを鋼管外
表面１ｍ２ 当たり、１分間に０．５〜２．０ｍ３ の
水量密度で水冷することを特徴とする溶接部の耐硫化物
応力腐食割れ性に優れたＵＯＥ鋼管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3874191A JPH04279278A (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 溶接部の耐硫化物応力腐食割れ性に優れたｕｏｅ鋼管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3874191A JPH04279278A (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 溶接部の耐硫化物応力腐食割れ性に優れたｕｏｅ鋼管の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04279278A true JPH04279278A (ja) | 1992-10-05 |
Family
ID=12533745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3874191A Withdrawn JPH04279278A (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 溶接部の耐硫化物応力腐食割れ性に優れたｕｏｅ鋼管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04279278A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005246403A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Nippon Steel Corp | 溶接部脆化割れ特性に優れた高強度溶接鋼管 |
-
1991
- 1991-03-05 JP JP3874191A patent/JPH04279278A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005246403A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Nippon Steel Corp | 溶接部脆化割れ特性に優れた高強度溶接鋼管 |
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