JPH0432143B2

JPH0432143B2 -

Info

Publication number: JPH0432143B2
Application number: JP10114086A
Authority: JP
Priority date: 1986-05-02
Filing date: 1986-05-02
Publication date: 1992-05-28
Also published as: JPS62260043A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は北海や北極海のような氷海域で使用さ
れる、海底石油掘削リグ係留用チエーン用鋼に関
するものである。〔従来の技術〕引張強度70kgf／mm²以上で靱性に優れたチエー
ンとして、本出願人の出願に係る特公昭60−
33178号や特公昭61−7468号がある。しかしなが
ら石油掘削活動が北海や北極海のような氷海域へ
と進展するに伴い、リグ係留用のチエーンとし
て、直径が70mm以上の太径で低温靱性に優れたも
のが要求されるようになつてきた。例えば引張強
度70kgf／mm²以上、降伏強度が46kgf／mm²以上、
伸び率が17％以上、絞り率が50％以上で母材部お
よび溶接接合部のシヤルピー吸収エネルギーは−
60℃で2.8kgfm以上が必要とされている。現在、
引張強度70Kgｆ／mm²以上の３種チエーン用材とし
ては、JISおよび日本海事協会規格（NK）やノ
ルウエー（NV）あるいはアメリカ船級協会
（AB）にそれぞれ、KSB70，NVK3鋼および3a
鋼として成分は定められており、３種チエーンは
これらの成分から成る丸鋼を800℃以上の高温に
加熱してリンク形状に加工後、一般に焼ならしや
焼入焼戻等の熱処理により製造されている。しか
しこれらの３種チエーンは、低温靱性が低く、せ
いぜい０℃までの海域で使用されているもので、
氷海域の環境温度である−60℃では到底使用出来
るものではなかつた。これに対して−60℃までの
低温靱性を考慮したチエーン用鋼とては、例えば
特公昭51−24967号に良好な溶接を有する低炭素
高強度製造用鋼の記載があり、この鋼の適用温度
は−60℃まで考慮したものとなつている。しかし
この鋼は焼入性向上元素として２〜５％もの多量
のCrを必要とする非常に高価な鋼材となつてお
り、しかも−60℃における溶接接合部の靱性につ
いては、全く記載されておらず不明である。また
この発明に記載されている鋼材の直径は10〜30mm
程度の細径材であるが、一般に径が太くなるに従
つて強度および靱性は著しく低下することが知ら
れている。そこで本発明者らがこの発明と同じ成分を有す
る直径が78mmの丸鋼を用い、フラツシユバツト溶
接実験を行なつたところ、多量のCr酸化物が接
合面に散在し、溶接部の靱性は著しく低下するこ
とがわかつた。このようにして従来技術では特に
溶接部の靱性確保が困難であつた。〔発明が解決しようとする問題点〕本発明はこれまで製造出来なかつた、氷海域で
使用されるチエーン用鋼に関するものであり、焼
入焼戻処理によつて直径70mm以上の太径で引張強
度が70kgf／mm²以上、降伏強度が46kgf／mm²以上、
伸び率が17％以上、絞り率が50％以上でさらに母
材部および溶接接合部のシヤルピー吸収エネルギ
ーが−60℃で28kgfm以上が得られるチエーン用
鋼に関するものである。一般にチエーンリンクはフラツシユバツト溶接
によつて接合されるが、溶接面には次に示すよう
な種々の欠陥が生成し、引張特性および靱性が劣
化する。まずフラツシングによつて形成される溶融部
に、これと隣接する固相部からＣや合金元素が移
動して濃化するが、この溶融部がアプセツト時に
押し出されるため、接合部にはこれらの元素が少
なくなり焼入性が低下する。また鋼材成分に相応
して生成したAl，Si，MnおよびCr等の各種酸化
物が完全に排出されず、一部溶接面に残留するた
め引張特性および靱性が劣化する。またアツプセ
ツト時の圧着力により接合面に平行なメタルフロ
ーが生成し、これも長手方向の靱性劣化の原因と
なる。このように溶接部の機械的性質は種々の原
因により、劣化が避けられない。本発明は鋼材の成分を適切に組合わせることに
より、従来の溶接技術によつても強度および靱性
に優れたチエーン用鋼を、低コストで提供するこ
とを目的とする。〔問題点を解決するための手段〕すなわち本発明は、 (1) Ｃ：0.15〜0.35％，Si：0.15〜0.50％，Mn：
1.00〜2.00％，Cr：0.50％以下，Mo：0.10〜
0.60％、酸可溶性Al：0.010〜0.100％を含有し、
残部はFeおよび不可避的な不純物から成る、
引張強度70kgf／mm²以上、−60℃におけるシヤ
ルピー衝撃値2.8kgfm以上の低温靱性に優れた
太径、高強度チエーン用鋼であり、又、 (2) Ｃ：0.15〜0.35％，Si：0.15〜0.50％，Mn：
1.00〜2.00％，Cr：0.50％以下，Mo：0.10〜
0.60％、酸可溶性Al：0.010〜0.100％を含有し、
更にＶまたはNbまたはTiを0.01〜0.10％を含
有し、残部はFeおよび不可避的な不純物から
成る、引張強度70kgf／mm²以上、−60℃におけ
るシヤルピー衝撃値2.8kgfm以上の低温靱性に
優れた太径、高強度チエーン用鋼である。〔作用〕次に本発明の条件を定めた理由について述べ
る。 (1) Ｃは低コストで鋼の焼入性を高める最良の元
素であるが、含有量が0.15％未満では、所定の
強度が得られず、一方0.35％超えると焼入時に
割れが発生したりフラツシユバツト溶接接合部
の靱性劣化を招くため上限を0.35％とした。 (2) Siは強化元素として使用すると同時に、脱酸
元素として使用するもので0.15％未満では、両
効果が期待出来ない。また強化および脱酸作用
は0.05％で十分であり、0.05％を超えるとシリ
ケート系介在物の増加により靱性および延性の
低化を招くため上限を0.50％とした。 (3) Mnは靱性劣の少ない焼入性向上元素として
使用するものであるが、１％未満では十分な焼
入効果が得られず強度の確保が困難であり、ま
た2.0％を超えると焼割れが発生するようにな
るため上限を2.0％とした。 (4) Crは溶鋼中のＣの活量を低下させフラツシ
ユバツト溶接時の脱炭を少なくするのに有効な
元素であるが、一方酸化物を形成しやすく、こ
れが接合面に残留して靱性を低下させる主要な
原因となるため上限は0.05％とした。またCrを
使用しなくてもＣ，Mn等の組み合わせによ
り、所要の溶接部材質が得られるため下限は０
％とした。 (5) Moはフラツシユバツト溶接時に減少する割
合が極めて少ない元素の一つで、溶接部の焼入
性を確保するために使用する。さらにチエーン
の焼戻処時において軟化抵抗が大となるため、
高温焼戻が可能となり靱延性を向上させる。氷
海域におけるチエーンの到達温度は−60℃であ
り、当該温度で所定の衝撃値を得るためには
0.10％以上必要であり、また0.06％を超えると
前記効果が飽和し、コスト増を招くためMoの
必要量は0.10〜0.60％とした。 (6) 酸可溶性Alはチエーンの焼入時においてオ
ーステナイト結晶粒の粗大化を防止し、熱処理
後の組織を微細化するため靱性を向上させる作
用を有する。この効果を得るためには0.010％
以上の含量が必要でありまた0.100％を超える
とアルミナ系の介在物が増加し、靱性の劣化を
招くため上限を0.100％とした。 (7) Nb，ＶおよびTiは熱処理理後の結晶粒の微
細化に寄与すると同時に、炭窒化物を析出する
ため母材部および溶接部の強度および靱性の両
特性を改善する。このためチエーンの強度およ
び靱性を、さらに高めたい場合に使用するもで
ある。このためには、それぞれ0.010％以上必
要であり、また0.0100％を超えるとコスト高と
なり、さらに介在物が増加し靱性を低下させる
ため上限を0.100％とした。なおNb，Ｖおよび
Tiは、そのそれぞれの成分値の範囲内で複合
添加ても同じく強靱化作用が得られるので、複
合添加は何らさしつかえない。〔実施例〕次に実施例により本発明を説明する。第１図に
チエーンお製造工程を示す。チエーン用素材とし
ては一般に丸棒が使用され、これを鋸によつて所
定の長さに切断し、熱間にて曲げ加工後フラツシ
ユバツト溶接により接合される。その後焼ならし
または焼入焼戻等の熱処理によつて強度および靱
性が付与される。第１表に転炉で出鋼し試験に用
いた本発明鋼および比較材とてのJIS3種チエーン
用KSBC70鋼の化学成分と、あわせて従来技術の
一例として特公昭51−24967号で開示されている
鋼の化学組成（化学組成は実施例から引用した）
を記載した。

【表】本発明鋼は氷海域用チエーンへの適用を目的と
したものであるが、これを３種チエーン用鋼と比
較するとCr，Moの両元素（本発明鋼１，３，
４）あるいはMoが増加している（本発明鋼２）。
しかし同じ氷海域用チエーンへの適用を目的とし
た特公昭51−24967鋼に比較して本発明鋼は、Cr
を著しく低くし、若干のMoを使用している点に
特徴がある。次に本発明鋼１〜４および３種チエーン用鋼を
用いて、熱間圧延によつて直径が78mmの棒鋼に圧
延した。これを１メートルずつの長さに切断して
加熱炉中で950℃で45分間加熱した後、直ちに円
環状に曲げ加工を行ない両端部をフラツシユバツ
ト溶接により接合し、チエーンリンクを製造し
た。このリンクを連結して製造したチエーン150
メートルを第２表に示す温度条件で縦型の連続熱
処理炉により950℃に加熱後、焼入処理を行ない、
550℃および650℃で焼戻処理を行なつた。これに
対して特公昭51−24967鋼は、発明の詳細な説明
によると、熱処理は焼入まま（水冷、油冷）およ
び焼ならし（空冷）処理が行なわれている。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、これまで製造出来なか
つた直径が70mm以上の太径で高強度高靱性が要求
される、氷海域チエーン用鋼を低コストで提供す
るものであり、その効果は極めて大きい。なお、
本発明は、太径用として開発されたが、種々の直
径のチエーン用としても適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はチエーンの製造工程を示し、第２図は
機械試験片の採取位置を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.15〜0.35重量％ Si：0.15〜0.50重量％ Mn：1.00〜2.00重量％ Cr：0.50重量％以下 Mo：0.10〜0.60重量％酸可溶性Al：0.010〜0.100重量％を含有し、残部はFeおよび不可避的な不純物か
ら成る、引張強度70kgf／mm²以上、−60℃におけ
るシヤルピー衝撃値2.8kgfm以上の低温靱性に優
れた太径、高強度チエーン用鋼。２Ｃ：0.15〜0.35重量％ Si：0.15〜0.50重量％ Mn：1.00〜2.00重量％ Cr：0.50重量％以下 Mo：0.10〜0.60重量％酸可溶性Al：0.010〜0.100重量％を含有し、更にＶまたはNbまたはTiを0.01〜
0.10％含有し、残部はFeおよび不可避的な不純物
から成る、引張強度70kgf／mm²以上、−60℃にお
けるシヤルピー衝撃値2.8kgfm以上の低温靱性に
優れた太径、高強度チエーン用鋼。