JPH07122098B2 - 低温靭性に優れた高強度電縫鋼管の製造方法 - Google Patents

低温靭性に優れた高強度電縫鋼管の製造方法

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JPH07122098B2
JPH07122098B2 JP2179468A JP17946890A JPH07122098B2 JP H07122098 B2 JPH07122098 B2 JP H07122098B2 JP 2179468 A JP2179468 A JP 2179468A JP 17946890 A JP17946890 A JP 17946890A JP H07122098 B2 JPH07122098 B2 JP H07122098B2
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善典 杉江
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は溶接部の低温靱性が優れた高強度電縫鋼管の製
造方法に関するものである。
[従来の技術] 近年、エネルギー資源の開発に伴い、寒冷地における石
油、ガスの採取が拡大してきており、低温条件下で使用
されるラインパイプ用電縫鋼管は高強度のみならず低温
靱性の優れたものが要求される傾向にある。このような
用途のラインパイプに対し、従来の電縫管の製造方法は
素材として析出硬化型元素を添加しそれを制御圧延した
鋼帯を使用するものであり、従って母材部は微細なフェ
ライト組織により高強度で低温靱性に優れた特性を有す
るが、溶接部は溶接時の熱サイクル及びその後のシーム
ノルマライズ処理により圧延組織が消失した上に結晶粒
が粗大化してしまい、母材部に比べ低温靱性が劣化する
という問題点があり、要求を十分満足できるものでなか
った。
このような状況において、母材部の優れた特性を生かし
つつ溶接部の靱性を改善する方法として、例えば特開昭
59−43827に開示されているような、電縫溶接後の溶接
部をAc3変態点以上に加熱し、800℃以上から500℃以下
までを15〜30℃/秒で焼入れ処理し、その後300〜800℃
で焼戻し処理する方法、あるいは例えば特開昭59−1538
39に開示されているような、限定された成分範囲の鋼板
を電縫溶接し電縫溶接部を790〜1050℃で5秒以上加熱
し、750〜950℃から30〜150℃/秒で急冷した後、400〜
700℃でストレスリリーフのための加熱処理を行う方法
などが提案されている。
これらの方法の目的とするところは、ノルマライズ処理
後の急冷により、析出するフェライトを微細化し、これ
に焼戻しあるいはストレスリリーフ処理を加えることに
より、微細組織に靱性を付与するものである。
しかしながら、本発明者らの調査、研究の結果によれ
ば、いわゆる焼入れ焼戻し処理では溶接部靱性は全体的
に向上するものの、ばらつきが大きく、数本の衝撃試験
試料の中の最低値に注目すればまだ母材部に比べ靱性は
低く、満足すべき水準とは言い難い。
[発明が解決しようとする課題] 上記のような問題点に対し、発明者らが、靱性を向上さ
せる手段として熱処理のみで結晶粒を細粒化するという
点に着目して研究を重ねた結果、焼入れ処理で細粒化し
たものが、焼戻しあるいはストレスリリーフの処理温度
では組織的に変化はなくそれ以上の細粒化は望めない
が、再度オーステナイト化温度まで加熱すれば変態に伴
う細粒化効果によりさらに微細な結晶粒が得られるとい
う知見に基づき、本発明をなすに到った。
[課題を解決するための手段] すなわち、本発明は、 C:0.01〜0.10重量% Si:0.5重量%以下 Mn:0.5〜2.0重量% P:0.030重量%以下 S:0.008%重量%以下 N:0.01重量%以下 Al:0.006〜0.06重量% を含み、かつ Nb:0.001〜0.1重量% V:0.001〜0.1重量% Ti:0.001〜0.05重量% Mo:0.1〜1.0重量% のうち一種以上を含有したものを基本組成とし、上記組
成に加えて必要に応じさらに Ca:0.0005〜0.0050重量% または、 Cu:0.1〜0.6重量% Ni:0.1〜0.6重量% Ca:0.0005〜0.0050重量% を含有し、残部Fe及び不可避的不純物よりなる素材鋼帯
を連続的に成形、溶接した後の電縫溶接部を950℃以上1
100℃以下に加熱し、Ac3変態点以上の温度から20℃/秒
以上の冷却速度で500℃以下まで冷却して焼入れを行
い、その後850〜950℃に加熱して焼きならしすることを
特徴とする低温靱性に優れた高強度電縫鋼管の製造方法
である。
[作用] 以下、この発明を作用と共に詳細に説明する。
まず素材成分の限定理由について説明する。
Cは強度を確保するための元素であるが含有量が増える
と靱性が劣化するため0.01〜0.10重量%とした。
Siも強度確保のための必要元素であるが、0.5重量%を
超えると溶接部にペネトレータが発生し易くなり靱性が
劣化するため、0.5%重量以下とした。
Mnも強度を保つために必要であるが、0.5重量%未満で
は必要強度が得られず、2.0重量%を超えるとSiと同様
に溶接部にペネトレータが発生しやすくなるため、0.5
〜2.0重量%とした。
Pは偏析による影響がない範囲に押えるという点で、0.
03重量%以下とした。さらに耐サワー性を考慮する場合
には、Pは0.010重量%以下が望ましい。
SはMnSの介在物が靱性に悪影響を及ぼすため低い方が
望ましく、0.008重量%以下とした。さらにMnSはHICの
起点となるので、Sは耐サワー性の確保の点からは極力
低く抑えて、0.003重量%以下が望ましい。
Nはサイジング工程で加工を受けた際、歪時効による靱
性劣化の原因となるため低い方がよく、0.01重量%以下
とした。
Alは、脱酸元素として鋼中に存在し、またAlNとしてオ
ーステナイト粒を細粒化する効果が大きいが、0.006重
量%未満では効果がなく、0.06重量%を超えると介在物
が増加し欠陥の原因となるため、0.006〜0.06重量%と
した。さらに耐サワー性の点からはAl2O3の形の介在物
は少ない方がよく、0.01重量%以下が望ましい。
Nb、V、Tiについては、強度確保及び結晶粒微細化のた
めに必要な元素であり、Nb、Vは0.001〜0.1重量%、Ti
は0.001〜0.05重量%とした。
MoはNb,V,Tiと同様の効果を有する元素で強度の向上に
効果があるが、0.10重量%未満では効果が得られず、1.
0重量%を越えると靱性に悪影響を与えるので0.10〜1.0
重量%とした。
Caは硫化物系介在物を球状化し、靱性及び耐HIC性を向
上させる元素であり、その効果を得るためには0.0005重
量%以上必要であるが、0.0050重量%を越えるとCa系の
介在物が増加し、靱性及び耐HIC性を低下させるため0.0
05〜0.0050重量%とした。
さらに耐サワー性を考慮する場合、Cu,Niを添加するこ
とが望ましく、限定理由は以下の通りである。
Cuは耐食性の向上及び耐HIC性の向上に効果があるが、
0.1重量%未満ではその効果が少なく、0.6重量%を越え
ると熱間加工性を損なうので0.1〜0.6重量%とした。
Niは耐食性の向上、靱性の向上に効果があり、またCuに
よる熱間加工性の低下を防ぐためにも必要な元素である
が、0.1重量%未満では効果がなく、0.6重量%を越える
と硫化物応力腐食が発生しやすくなるため0.1〜0.6重量
%とした。
次に、熱処理条件について説明する。
第1回目の加熱温度を960℃以上、1100℃以下の範囲に
限定したのは、電縫溶接部の靱性の劣化した急冷組織を
消去するためAc3変態点以上に加熱してオーステナイト
組織にする必要があるが、誘導加熱などによる外面側一
方向からの急速加熱の場合、加熱温度が950℃未満では
内側面まで十分均一なオーステナイト組織として急冷組
織を消去することができず、一方加熱温度が1100℃を超
えると結晶粒が粗大化し靱性が劣化するためである。
その後の冷却条件についてAc3変態点以上の温度から20
℃/秒以上の冷却速度で500℃以下まで冷却して焼入を
行うこととしたのは、冷却開始温度がAc3変態点より低
くなると組織の整粒均一化が行われず、急冷の効果がな
くなり、冷却停止温度が500℃を超えると残留オーステ
ナイトがベーナイトにならず組織の点で好ましくないた
めである。また、冷却速度が20℃/秒より遅いと結晶粒
が粗大化してしまい、靱性が劣化するためである。
第2回目の加熱温度を850℃以上950℃以下の範囲に限定
したのは、再結晶による組織の微細化をはかるため、電
縫溶接部を焼ならしする必要があるが、850℃未満では
完全にはオーステナイト組織にならず組織が細粒化され
ないので靱性が向上せず、一方950℃を超えると結晶粒
が粗大化し直前の加熱急冷処理によって得た微細組織が
消失し靱性が劣化するためである。発明者らの研究によ
れば第2図に示すように、第2回目の加熱温度850℃未
満に比べて850℃以上950以下℃で大幅に靱性が向上する
ことが判明しており、これは本発明の有効性を示すもの
である。
[実施例] 本発明を実施する電縫管製造設備の概略を第1図に示
す。連続的に成形された鋼帯1のエッジは溶接電極3で
加熱され、スクイズロール4で加圧、接合されて電縫溶
接部2をもつ電縫管9となる。この電縫溶接部2は誘導
加熱装置5、6によって所定温度まで加熱された後、水
冷装置8により所定温度まで冷却して焼入れが行われた
後、誘導加熱装置7で所定温度まで再加熱され、焼なら
し処理が施される。
本発明の実施例を第1表〜第3表に示した。
まず、第1表について説明する。第1表は本発明の第1
の発明に該当する実施例である。本発明によれば従来法
と比較して溶接部遷移温度を20℃以上低下させることが
でき、溶接部低温靱性の非常に優れた製品を得ることが
できる。
すなわち、第1表の実施例No.1〜No.6は、第1表の比較
例No.21〜No.26と化学成分が同等であるが、熱処理条件
において差があり、その結果実施例と比較例では遷移温
度に差を生じた。
第1表の実施例No.7〜No.18では成分に差があるが何れ
も本発明の範囲内であり、熱処理条件も合理的であり、
優れた靱性が得られている。
次に、本発明の第2の発明の実施例を第2表に示す。第
2表から明らかなように、本発明によれば従来法と比較
して溶接部遷移温度を20℃以上低下させることができ、
溶接部低温靱性の非常に優れた製品を得ることができ
る。
すなわち、第2表の実施例No.1〜No.6は、第2表の比較
例No.21〜No.26と化学成分が同等であるが、熱処理条件
において差があり、その結果実施例と比較例では遷移温
度に差を生じている。
第2表の実施例No.7〜No.18では成分に差があるが、本
発明の範囲内であり、熱処理条件も合理的であり、優れ
た靱性が得られている。
さらに、本発明の第3の発明の実施例及び比較例を第3
表に示した。比較例に比し溶接部遷移温度は20℃以上低
下している。すなわち、溶接部低温靱性の非常に優れた
製品を得ることができる。
第3表の実施例No.1〜No.6は、第3表の比較例No.21〜N
o.26と化学成分が同等であるが、熱処理条件において差
があり、その結果実施例と比較例では遷移温度に差を生
じている。
第3表の実施例No.7〜No.18は成分が本発明の範囲内で
あり、熱処理条件も合理的で、優れた靱性が得られてい
る。
また第3表から明らかなように、本発明に電縫管は、耐
サワー性を考慮した組成で製造すれば耐HIC性にも優れ
ている。
[発明の効果] 本発明によれば溶接部の低温靱性に優れた高強度電縫鋼
管を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施する電縫鋼管製造設備の概略図で
ある。第2図は本発明の効果を示すグラフである。 1……鋼帯、2……電縫溶接部 3……溶接電極、4……スクイズロール 5、6、7……誘導加熱装置 8……水冷装置、9……電縫管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉江 善典 愛知県半田市川崎町1丁目1番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者 斎藤 通生 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川 崎製鉄株式会東京本社内 (56)参考文献 特開 昭59−153840(JP,A) 特開 昭62−227067(JP,A) 特開 昭62−202049(JP,A) 特公 昭63−16461(JP,B2) 特公 昭61−50124(JP,B2)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.01〜0.10重量% Si:0.5重量%以下 Mn:0.5〜2.0重量% P:0.030重量%以下 S:0.008重量%以下 N:0.01重量%以下 Al:0.006〜0.06重量% を含み、かつ Nb:0.001〜0.1重量% V:0.001〜0.1重量% Ti:0.001〜0.05重量% Mo:0.1〜1.0重量% のうちの一種以上を含有し、残部Fe及び不可避的不純物
    よりなる素材鋼帯を連続的に成形、溶接した後の電縫溶
    接部を950℃以上1100℃以下に加熱し、Ac3変態点以上の
    温度から20℃/秒以上の冷却速度で500℃以下まで冷却
    して焼入れを行い、その後850℃以上950℃以下に加熱し
    て焼きならしすることを特徴とする低温靱性に優れた高
    強度電縫鋼管の製造方法。
  2. 【請求項2】成分として、さらに Ca:0.0005〜0.0050重量% を含有することを特徴とする請求項1記載の低温靱性に
    優れた高強度電縫鋼管の製造方法。
  3. 【請求項3】成分として、さらに Cu:0.1〜0.6重量% Ni:0.1〜0.6重量% Ca:0.0005〜0.0050重量% を含有することを特徴とする請求項1記載の低温靱性に
    優れた高温度電縫鋼管の製造方法。
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