JPH06179910A - 耐水素誘起割れ性にすぐれた鋼板の製造方法 - Google Patents

耐水素誘起割れ性にすぐれた鋼板の製造方法

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JPH06179910A
JPH06179910A JP4353505A JP35350592A JPH06179910A JP H06179910 A JPH06179910 A JP H06179910A JP 4353505 A JP4353505 A JP 4353505A JP 35350592 A JP35350592 A JP 35350592A JP H06179910 A JPH06179910 A JP H06179910A
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less
hydrogen
induced cracking
steel
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Daigorou Ootaki
大悟郎 大瀧
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】耐水素誘起割れ性にすぐれた鋼板の製造手段を
提供する。 【構成】耐水素誘起割れ性に悪影響を与えるMnとSの
含有量を低くしてCaの適量範囲を拡大した連続鋳造鋳
片を所定の温度に加熱した後、Ar+50℃〜Ar
ー30℃の温度域で熱間圧延を終了する。熱間圧延終了
後、500〜650℃の温度で巻取、放冷する。 【効果】MnS、CaS介在物の生成を防止することが
できるので、耐水素誘起割れ性を向上できる。Ca添加
歩留が安定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、硫化水素(HS)
を含む流体、例えばHSを含む天然ガスや原油を輸送
するラインパイプ、あるいはこれら流体を貯蔵するタン
ク等の構造用鋼板として有用な、耐水素誘起割れ性にす
ぐれた鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】天然ガスや原油の輸送や貯蔵に溶接鋼管
や鋼製タンクが使用されるが、近年、硫化水素含有率の
高い油田、ガスの開発が進み、これらの原油、天然ガス
を輸送、貯蔵するパイプ、タンク等に、水素誘起割れに
対する耐性のすぐれたものが要求される。特に輸送用大
径鋼管、いわゆるラインパイプは、その敷設量が膨大で
あることから、できるだけ安価で高品位であることが要
求される。又、その要求は近年ますます厳しくなる傾向
にあり、低pH(<5.0)の苛酷な環境下においても
割れ防止可能な鋼板の要求がなされる場合もある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】現在、ラインパイプ用
鋼管等は、連続鋳造材から製造された熱間圧延鋼板を素
材とし、これらを成形、溶接して製造されている。とこ
ろが、特に連続鋳造されたスラブの場合は、その凝固過
程において、スラブ厚中心部にC、Mn、P、S、その
他の不純物濃度の高い偏析部いわゆる中心偏析部が生
じ、これが圧延後の鋼板の肉厚中心近傍に残存し、その
部分の水素誘起割れ感受性を高めるという問題がある。
【0004】周知の通り、水素誘起割れは鋼中の非金属
介在物と成分元素の偏析に密接な関係があることが知ら
れている。すなわち、水素誘起割れは特に圧延により伸
延した硫化物系介在物(硫化マンガン等)を起点として
生じ易く、またMn、Pのミクロ偏析による異常組織が
存在すると、水素誘起割れ感受性が高まることが知られ
ている。このため、従来より製鋼条件のコントロール、
および新しい製鋼技術の開発等各種研究がなされている
ものの抜本的な解決方法は見い出されていないのが現状
である。
【0005】かかる問題も含めて水素誘起割れ対策とし
て、(1)合金元素(Cu等)の添加による水素侵入抑
制効果、(2)S量の低減あるいは希土類金属元素(R
EM)適正添加のCa併用(介在物の球状化)による割
れ発生起点の減少効果、(3)圧延、熱処理条件の制御
による組織改善効果等が実施されているものの、これら
の方法では必ずしも十分とはいえず低pHの厳しい環境
下においては水素誘起割れを完全に防止することは連鋳
材に限らず実際の製造技術上困難と考えられている。
【0006】ところで、熱延鋼板の場合、圧下率が大き
いため特にMnS介在物が鋼中に存在すると耐水素誘起
割れ性に非常に悪影響を与える。このためMnSの生成
を防止することは耐水素誘起割れ性の向上に大きく寄与
することになる。そこで、例えば特公昭64−1530
号公報、特開平2−185948号公報等には、Caを
添加することにより2次精錬時に生成する硫化物の組成
を制御してMnSの生成を抑える方法が提案されている
が、Ca添加量が過剰であるとCaS介在物により耐水
素誘起割れが発生し易くなり、反対にCa添加量が不足
するとMnS介在物により耐水素誘起割れが発生し易く
なる。また、添加したCaの歩留は、Ca添加前の溶鋼
中のO、S濃度や鋼浴上のスラグ組成等多くの要素に左
右されるためバラツキが大きい。そのため、操業におい
て常に適量のCaを添加し、耐水素誘起割れの発生しな
いCa濃度範囲にすることは極めて困難である。
【0007】この発明は、上記の点に鑑み、苛酷な環境
条件に対しても硫化水素割れを生じない鋼板の製造方法
を提案しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、耐水素誘起
割れ性に多大な悪影響を与えるMnS、CaS介在物の
生成を防止するためMnとSの含有量を低く制限するこ
とでCaの適量範囲を拡大して、Caの添加歩留の不安
定さを考慮しても安定して耐水素誘起割れ性にすぐれた
鋼板をを得る方法であり、その要旨は、C0.02〜
0.20質量%、Si0.01〜0.50質量%、Mn
0.80質量%以下、P0.02質量%以下、S0.0
020質量%以下、Al0.01〜0.10質量%、C
a0.0005〜0.0060質量%を含有し、残部実
質的にFeおよび不可避的不純物からなる連続鋳造鋳片
を所定の温度に加熱し、Ar+50℃〜Arー30
℃の温度で熱間圧延を終了した後、500〜650℃の
温度で巻取、放冷することを特徴とし、またこの発明の
対象鋼として、上記の成分の他に、Cr0.50質量%
以下、Mo0.50質量%以下、Cu0.50質量%以
下、Ni0.50質量%以下のうち1種または2種以上
を含有せしめること、またTi0.20質量%以下、N
b0.20質量%以下、V0.20質量%以下のうち1
種または2種以上を含有せしめること、またCu0.5
0質量%以下、Ni0.50質量%以下、Cr0.50
質量%以下、Mo0.50質量%以下のうち1種または
2種以上と、Ti0.20質量%以下、Nb0.20質
量%以下、V0.20質量%以下のうち1種または2種
以上を含有せしめることを特徴とするものである。
【0009】
【作用】この発明における対象鋼の成分限定理由として
は、次の通りである。 C:0.02〜0.20質量% Cは0.02質量%未満では必要な強度が得られず、
0.20質量%を超えると溶接性が悪化するため、0.
02〜0.20質量%とした。
【0010】Si:0.01〜0.50質量% Siは製鋼時の脱酸剤として必要であるが、0.01質
量%未満ではその効果がなく、他方0.50質量%を超
えると靭性が劣化するため0.01〜0.50質量%と
した。
【0011】Mn:0.80質量%以下 MnはMnS生成防止のためには少ない方が望ましい
が、強度、靭性を確保するために0.80質量%以下と
した。
【0012】P:0.02質量%以下 Pは偏析しやすく異常組織の生成を促進し耐水素誘起割
れ性を劣化させるため低いことが望ましいが、この発明
の効果を発揮するためには0.02質量%以下とするの
が望ましい。
【0013】S:0.0020質量%以下 Sは耐水素誘起割れ性に対して鋭敏な影響を及ぼす元素
であり、0.0020質量%を超えると割れ発生の起点
としての代表的な非金属介在物であるMnSが増大する
ことにより、耐水素誘起割れ性の確保が困難となるため
0.0020質量%以下とした。
【0014】Al:0.01〜0.10質量% Alは脱酸剤として必要であるが、0.01質量%未満
ではその効果があがらず、0.10質量%を超えると靭
性を劣化させるため0.01〜0.10質量%とした。
【0015】Ca:0.0005〜0.0060質量% Caは介在物の形状を制御するのに有効な元素である
が、0.0005質量%未満ではその効果がなく、他方
0.0060質量%を超えるとCaS介在物により耐水
素誘起割れ性が低下するため、0.0005〜0.00
60質量%とした。
【0016】Cu:0.50質量%以下 Cuは耐食性付与のため添加するが、0.50質量%を
超えると耐水素誘起割れ性が低下するとともに、溶接性
を損なうため0.50質量%以下とした。
【0017】Ni:0.50質量%以下 Niは硫化水素割れに有害なため少ないことが望ましい
が、強度、靭性、耐食性向上のために0.50質量%以
下の範囲で含有させる。この範囲ではこの発明の効果に
悪影響を及ぼさない。
【0018】Cr:0.50質量%以下 Crは低Mnによる焼入性低下を補償し、強度確保のた
めに添加するが、多すぎると溶接性を低下させるため
0.50質量%以下とした。
【0019】Mo:0.50質量%以下 MoはCrと同様、焼入性低下を補償し、強度確保のた
めに添加するが、多すぎると溶接性を低下させるため
0.50質量%以下とした。
【0020】Ti:0.20質量%以下 TiはTiNにより圧延組織の細粒化、つまり靭性向上
に効果があるが、0.20質量%を超えるとTiCによ
り靭性が劣化する。
【0021】Nb:0.20質量%以下 Nbは圧延組織の細粒化、焼入性の向上および析出強化
により靭性を向上させる元素であるが、0.20質量%
を超えるとその効果が飽和する。
【0022】V:0.20質量%以下 VはNbと同様の効果を示すが、0.20質量%を超え
るとその効果が飽和する。
【0023】また、この発明では上記成分の連続鋳造鋳
片を熱間圧延し、圧延終了後巻取、放冷するが、熱間圧
延条件としてAr+50℃〜Arー30℃の温度域
で熱間圧延を終了することとしたのは、Arー30℃
未満では所定の温度域で巻き取れず、他方Ar+50
℃を超えると、十分な細粒とならず強度、靭性の確保が
困難となるためである。なお、熱間圧延を行う際の加熱
温度としては、1000〜1300℃程度である。ま
た、鋼板の巻取温度を500〜650℃に限定したの
は、500℃未満ではベイナイトの硬度上昇を招き、他
方650℃を超えると初析フェライトが成長し細粒とな
らないためである。
【0024】
【実施例】表1に示す化学成分を有する連続鋳造スラブ
(厚さ235mm)を所定の長さに切断後、1000〜
1300℃に加熱して熱間圧延を行い、Ar+50℃
〜Arー30℃の温度で熱間圧延を終了し、表2に示
す条件で巻取、放冷した熱延コイルの引張り強度および
耐水素誘起割れ性を同表2に、Ca濃度とCLR(割れ
長さ率)の関係を図1に、巻取温度とCLR(割れ長さ
率)の関係を図2に、それぞれ示す。
【0025】なお、耐水素誘起割れ性の試験は、幅20
mm、長さ100mmの板状試験片を圧延方向に沿って
板幅の端、1/4幅位置、1/2幅位置(中央部)の合
計3か所より各3個採取し、これらの試験片を320メ
ッシュエメリー研磨した後、アセトン脱脂した。この試
験に用いた試験液は、NACE液と呼ばれるもので、試
験中はHSを通気し飽和状態にし、温度を25℃に保
持して96時間浸漬した。この試験により観察される割
れを板幅方向の割れの長さで測定し、断面幅に対するこ
の割れの長さの総和の比をCLRとした。
【0026】表2、図1の結果より、Mn濃度が高い供
試No.16〜18はCaの適量範囲の低濃度側限界が
高くなっている。また、Ca濃度が0.0005質量%
未満の供試No.19では耐水素誘起割れが発生してい
る。また、S濃度が0.0020質量%を超える供試N
o.20、21、Ca濃度が0.0060%を超える供
試No.22、23についても、それぞれ耐水素誘起割
れが発生している。これに対し、供試No.1〜15の
本発明はいずれも水素誘起割れは発生せず、CLR(割
れ長さ率)0%の鋼板が得られた。
【0027】また、巻取温度が500℃未満の供試N
o.24〜27は、いずれも水素誘起割れが発生してい
る(図2参照)。これに対し、供試No.1〜15の本
発明はいずれも水素誘起割れは発生せず、CLR(割れ
長さ率)0%の鋼板が得られた。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】
【発明の効果】以上説明したごとく、この発明方法によ
れば、耐水素誘起割れ性に多大な悪影響を与えるMn
S、CaS介在物の生成を防止することができる結果、
耐水素誘起割れ性のすぐれた熱延鋼板の製造が可能とな
り、かつCa添加歩留も安定する。したがって、この発
明は特に硫化水素(HS)を含む天然ガスや原油を輸
送するラインパイプ用溶接鋼管の品質向上に大きく寄与
するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例におけるCa濃度とCLR
(割れ長さ率)の関係を示す図である。
【図2】この発明の実施例における巻取温度とCLR
(割れ長さ率)の関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/10 // B21B 37/00 BBL 132 A 8315−4E

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C0.02〜0.20質量%、Si0.
    01〜0.50質量%、Mn0.80質量%以下、P
    0.02質量%以下、S0.0020質量%以下、Al
    0.01〜0.10質量%、Ca0.0005〜0.0
    060質量%を含有し、残部実質的にFeおよび不可避
    的不純物からなる連続鋳造鋳片を所定の温度に加熱し、
    Ar+50℃〜Arー30℃の温度で熱間圧延を終
    了した後、500〜650℃の温度で巻取、放冷するこ
    とを特徴とする耐水素誘起割れ性にすぐれた鋼板の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 C0.02〜0.20質量%、Si0.
    01〜0.50質量%、Mn0.80質量%以下、P
    0.02質量%以下、S0.0020質量%以下、Al
    0.01〜0.10質量%、Ca0.0005〜0.0
    060質量%に、Cr0.50質量%以下、Mo0.5
    0質量%以下、Cu0.50質量%以下、Ni0.50
    質量%以下のうち1種または2種以上を含有し、残部実
    質的にFeおよび不可避的不純物からなる連続鋳造鋳片
    を用いることを特徴とする請求項1記載の耐水素誘起割
    れ性にすぐれた鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】 C0.02〜0.20質量%、Si0.
    01〜0.50質量%、Mn0.80質量%以下、P
    0.02質量%以下、S0.0020質量%以下、Al
    0.01〜0.10質量%、Ca0.0005〜0.0
    060質量%に、Ti0.20質量%以下、Nb0.2
    0質量%以下、V0.20質量%以下のうち1種または
    2種以上を含有し、残部実質的にFeおよび不可避的不
    純物からなる連続鋳造鋳片を用いることを特徴とする請
    求項1記載の耐水素誘起割れ性にすぐれた鋼板の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 C0.02〜0.20質量%、Si0.
    01〜0.50質量%、Mn0.80質量%以下、P
    0.02質量%以下、S0.0020質量%以下、Al
    0.01〜0.10質量%、Ca0.0005〜0.0
    060質量%に、Cu0.50質量%以下、Ni0.5
    0質量%以下、Cr0.50質量%以下、Mo0.50
    質量%以下のうち1種または2種以上と、Ti0.20
    質量%以下、Nb0.20質量%以下、V0.20質量
    %以下のうち1種または2種以上をそれぞれ含有し、残
    部実質的にFeおよび不可避的不純物からなる連続鋳造
    鋳片を用いることを特徴とする請求項1記載の耐水素誘
    起割れ性にすぐれた鋼板の製造方法。
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