JPH0754104A - 高靭性鋼管 - Google Patents
高靭性鋼管Info
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- JPH0754104A JPH0754104A JP21897993A JP21897993A JPH0754104A JP H0754104 A JPH0754104 A JP H0754104A JP 21897993 A JP21897993 A JP 21897993A JP 21897993 A JP21897993 A JP 21897993A JP H0754104 A JPH0754104 A JP H0754104A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 降伏点５５０Ｎ／ｍｍ2以上、引張強さ６２
０Ｎ／ｍｍ2以上の高強度と、−２０℃における破壊靭
性Ｋｅｅが１８０Ｎ／ｍｍ2√ｍ以上を満足させる。 【構成】 Ｃ：０．０２〜０．０６％、Ｓｉ：０．０５
〜０．３５％、Ｍｎ：１．００〜１．５０％、Ｃｕ：
１．００〜１．５０％、Ｎｉ：１．５０〜２．５０％、
Ｃｒ：０．４０〜０．８０％、Ｍｏ：０．４０〜０．６
０％、Ａｌ：０．００５〜０．０５０％、Ｎｂ：０．０
２０〜０．０６０％、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．
０１０％以下、Ｏ：０．００１０％以下を含有し、残部
がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を用いて製管し
たのち、焼ならし−焼入れ−焼入れ−焼戻しの繰返し熱
処理してなる。 【構成】 深海域での石油、天然ガス用のプラットホー
ム用などとして好適に使用できる。
０Ｎ／ｍｍ2以上の高強度と、−２０℃における破壊靭
性Ｋｅｅが１８０Ｎ／ｍｍ2√ｍ以上を満足させる。 【構成】 Ｃ：０．０２〜０．０６％、Ｓｉ：０．０５
〜０．３５％、Ｍｎ：１．００〜１．５０％、Ｃｕ：
１．００〜１．５０％、Ｎｉ：１．５０〜２．５０％、
Ｃｒ：０．４０〜０．８０％、Ｍｏ：０．４０〜０．６
０％、Ａｌ：０．００５〜０．０５０％、Ｎｂ：０．０
２０〜０．０６０％、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．
０１０％以下、Ｏ：０．００１０％以下を含有し、残部
がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を用いて製管し
たのち、焼ならし−焼入れ−焼入れ−焼戻しの繰返し熱
処理してなる。 【構成】 深海域での石油、天然ガス用のプラットホー
ム用などとして好適に使用できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高強度と優れた破壊
靭性を有し、深海域での石油、天然ガスの開発、生産に
用いられる海上プラットフォーム用に適した高靭性鋼管
に関する。
靭性を有し、深海域での石油、天然ガスの開発、生産に
用いられる海上プラットフォーム用に適した高靭性鋼管
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、原油の油井、天然ガスのガス井は
ますます深くなる傾向にあり、特に深海域での石油、天
然ガスの開発が進むにつれて、ますます高深度化し、海
上プラットフォームには、種々のものが採用されている
が、設置期間の短縮、使用鋼材の低減、操作の安全性の
高さ等の点で、テンションレグプラットフォームが最も
有望視されている。このテンションレグプラットフォー
ムに用いられる鋼材は、従来の海上プラットフォーム用
鋼材に比較し、高強度ならびに海水中疲労強度が要求さ
れると同時に、従来と同等の破壊靭性値と溶接性が必要
である。さらに、石油、ガス中の硫化水素の増大に伴
い、一部の鋼材には耐硫化物応力腐食割れ（耐ＳＳＣ
Ｃ）性が要求される。
ますます深くなる傾向にあり、特に深海域での石油、天
然ガスの開発が進むにつれて、ますます高深度化し、海
上プラットフォームには、種々のものが採用されている
が、設置期間の短縮、使用鋼材の低減、操作の安全性の
高さ等の点で、テンションレグプラットフォームが最も
有望視されている。このテンションレグプラットフォー
ムに用いられる鋼材は、従来の海上プラットフォーム用
鋼材に比較し、高強度ならびに海水中疲労強度が要求さ
れると同時に、従来と同等の破壊靭性値と溶接性が必要
である。さらに、石油、ガス中の硫化水素の増大に伴
い、一部の鋼材には耐硫化物応力腐食割れ（耐ＳＳＣ
Ｃ）性が要求される。
【０００３】従来、優れた破壊靭性を得るためには、９
％Ｎｉ鋼のような高Ｎｉ鋼材が利用されてきたが、最近
の鋼材性能に対する要求が高強度化、破壊靭性の低温度
化しており、従来技術では対応できなくなっている。高
強度および高破壊靭性の双方を満足させる鋼管として
は、Ｃ：０．１〜０．５％、Ｓｉ：０．１〜０．３％、
Ｍｎ：０．２〜０．８％、Ｃｒ：１．０〜４．０％を含
み、Ａｌ：０．００５〜０．１％であって、ＰおよびＳ
共に０．００５％以下、そしてＮ：０．００４％以下に
それぞれ低減し、かつＭｏ：０．２〜１．０％、Ｎｂ：
０．０１〜０．１％を、Ｚｒおよび／またはＴｉの合計
量０．００５〜０．１％とともに含有する成分組成にな
る継目無鋼管素材に熱間加工を施したあと調質圧延する
際に、焼入れに引続く焼戻し処理中、６２０℃以上Ａc1
点以下の温度範囲で、管の肉厚ｔに応じて所定時間保持
する高強度継目無鋼管の製造法（特公平２−２５９６９
号公報）、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０．０５
〜０．５０％、Ｍｎ：０．５０〜２．００％、Ｃｒ：
１．００〜３．００％、Ｍｏ：０．１０〜１．００％、
Ａｌ：０．００５〜０．０５０％、Ｎｂ：０．００５〜
０．０５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純
物からなり、不純物中のＰが０．０２５％以下、Ｓが
０．０１５％以下、Ｏが０．００１０％以下である高靭
性継目無鋼管（特開平５−５１６９９号公報）等が知ら
れている。
％Ｎｉ鋼のような高Ｎｉ鋼材が利用されてきたが、最近
の鋼材性能に対する要求が高強度化、破壊靭性の低温度
化しており、従来技術では対応できなくなっている。高
強度および高破壊靭性の双方を満足させる鋼管として
は、Ｃ：０．１〜０．５％、Ｓｉ：０．１〜０．３％、
Ｍｎ：０．２〜０．８％、Ｃｒ：１．０〜４．０％を含
み、Ａｌ：０．００５〜０．１％であって、ＰおよびＳ
共に０．００５％以下、そしてＮ：０．００４％以下に
それぞれ低減し、かつＭｏ：０．２〜１．０％、Ｎｂ：
０．０１〜０．１％を、Ｚｒおよび／またはＴｉの合計
量０．００５〜０．１％とともに含有する成分組成にな
る継目無鋼管素材に熱間加工を施したあと調質圧延する
際に、焼入れに引続く焼戻し処理中、６２０℃以上Ａc1
点以下の温度範囲で、管の肉厚ｔに応じて所定時間保持
する高強度継目無鋼管の製造法（特公平２−２５９６９
号公報）、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０．０５
〜０．５０％、Ｍｎ：０．５０〜２．００％、Ｃｒ：
１．００〜３．００％、Ｍｏ：０．１０〜１．００％、
Ａｌ：０．００５〜０．０５０％、Ｎｂ：０．００５〜
０．０５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純
物からなり、不純物中のＰが０．０２５％以下、Ｓが
０．０１５％以下、Ｏが０．００１０％以下である高靭
性継目無鋼管（特開平５−５１６９９号公報）等が知ら
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記特公平２−２５９
６９号公報に開示の方法により得られる鋼管は、焼入れ
に引続く焼戻し処理のみで高強度と優れた靭性を有する
が、低温における破壊靭性Ｋｅｅについては考慮されて
いない。１回の焼入れ焼戻し処理のみでは、到底所期の
破壊靭性Ｋｅｅが得られない問題点がある。また、特開
平５−５１６９９号公報に開示の鋼管は、熱間圧延まま
で高強度と優れた靭性を有するが、低温における破壊靭
性Ｋｅｅについては考慮されていない。
６９号公報に開示の方法により得られる鋼管は、焼入れ
に引続く焼戻し処理のみで高強度と優れた靭性を有する
が、低温における破壊靭性Ｋｅｅについては考慮されて
いない。１回の焼入れ焼戻し処理のみでは、到底所期の
破壊靭性Ｋｅｅが得られない問題点がある。また、特開
平５−５１６９９号公報に開示の鋼管は、熱間圧延まま
で高強度と優れた靭性を有するが、低温における破壊靭
性Ｋｅｅについては考慮されていない。
【０００５】この発明の目的は、降伏点５５０Ｎ／ｍｍ
2以上、引張強さ６２０Ｎ／ｍｍ2以上の高強度と、−２
０℃における破壊靭性Ｋｅｅが１８０Ｎ／ｍｍ2√ｍ以
上を満足する高靭性鋼管を提供することにある。
2以上、引張強さ６２０Ｎ／ｍｍ2以上の高強度と、−２
０℃における破壊靭性Ｋｅｅが１８０Ｎ／ｍｍ2√ｍ以
上を満足する高靭性鋼管を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく種々試験研究を重ねた。その結果、適量の
Ｎｉを含有させ、酸素含有量を極力低く抑制することに
よって、優れた破壊靭性を有する鋼管が得られること、
また、該鋼管に焼ならし−焼入れ−焼入れ−焼戻しの繰
返し熱処理を施すことによって、優れた破壊靭性を有す
る鋼管が得られることを究明し、この発明に到達した。
を達成すべく種々試験研究を重ねた。その結果、適量の
Ｎｉを含有させ、酸素含有量を極力低く抑制することに
よって、優れた破壊靭性を有する鋼管が得られること、
また、該鋼管に焼ならし−焼入れ−焼入れ−焼戻しの繰
返し熱処理を施すことによって、優れた破壊靭性を有す
る鋼管が得られることを究明し、この発明に到達した。
【０００７】すなわちこの発明は、Ｃ：０．０２〜０．
０６％、Ｓｉ：０．０５〜０．３５％、Ｍｎ：１．００
〜１．５０％、Ｃｕ：１．００〜１．５０％、Ｎｉ：
１．５０〜２．５０％、Ｃｒ：０．４０〜０．８０％、
Ｍｏ：０．４０〜０．６０％、Ａｌ：０．００５〜０．
０５０％、Ｎｂ：０．０２０〜０．０６０％、Ｐ：０．
０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｏ：０．００１
０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物か
らなる鋼を用いて製管したのち、焼ならし−焼入れ−焼
入れ−焼戻しの繰返し熱処理したことを特徴とする高靭
性鋼管である。
０６％、Ｓｉ：０．０５〜０．３５％、Ｍｎ：１．００
〜１．５０％、Ｃｕ：１．００〜１．５０％、Ｎｉ：
１．５０〜２．５０％、Ｃｒ：０．４０〜０．８０％、
Ｍｏ：０．４０〜０．６０％、Ａｌ：０．００５〜０．
０５０％、Ｎｂ：０．０２０〜０．０６０％、Ｐ：０．
０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｏ：０．００１
０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物か
らなる鋼を用いて製管したのち、焼ならし−焼入れ−焼
入れ−焼戻しの繰返し熱処理したことを特徴とする高靭
性鋼管である。
【０００８】
【作用】以下にこの発明の鋼管を構成する鋼に含まれる
各成分元素の作用効果とそれらの含有量の限定理由につ
いて説明する。Ｃは鋼の強度を高める元素であるが、
０．０６％を超えると靭性に悪影響を及ぼす。一方、
０．０２％未満では十分な強度が得られないため、０．
０２〜０．０６％とした。Ｓｉは製鋼時の脱酸剤として
必要不可欠な元素であるが、０．０５％未満では十分な
脱酸効果が得られず、０．３５％を超えると効果が飽和
するので、０．０５〜０．３５％とした。Ｍｎは鋼の強
度を高める元素であるが、１．００％未満では十分な強
度が得られず、１．５０％を超えると強度が高くなりす
ぎて靭性に悪影響をおよぼすので、１．００〜１．５０
％とした。
各成分元素の作用効果とそれらの含有量の限定理由につ
いて説明する。Ｃは鋼の強度を高める元素であるが、
０．０６％を超えると靭性に悪影響を及ぼす。一方、
０．０２％未満では十分な強度が得られないため、０．
０２〜０．０６％とした。Ｓｉは製鋼時の脱酸剤として
必要不可欠な元素であるが、０．０５％未満では十分な
脱酸効果が得られず、０．３５％を超えると効果が飽和
するので、０．０５〜０．３５％とした。Ｍｎは鋼の強
度を高める元素であるが、１．００％未満では十分な強
度が得られず、１．５０％を超えると強度が高くなりす
ぎて靭性に悪影響をおよぼすので、１．００〜１．５０
％とした。
【０００９】Ｃｕは鋼の強度を高める元素であるが、
１．００％未満では十分な効果が得られず、１．５０％
を超えると効果が飽和するので、１．００〜１．５０％
とした。Ｃｒは鋼の強度を高める元素であるが、０．４
０％未満では十分な効果が得られず、０．８０％を超え
ると効果が飽和するので、０．４０〜０．８０％とし
た。Ｍｏは鋼の強度を高める元素であるが、０．４０％
未満では十分な効果が得られず、０．６０％を超えると
効果が飽和するので、０．４０〜０．６０％とした。Ｎ
ｉは鋼の強度と靭性を高める元素であるが、１．５０％
未満では十分な効果が得られず、２．５０％を超えると
効果が飽和すると共に、経済的でないので、１．５０〜
２．５０％とした。
１．００％未満では十分な効果が得られず、１．５０％
を超えると効果が飽和するので、１．００〜１．５０％
とした。Ｃｒは鋼の強度を高める元素であるが、０．４
０％未満では十分な効果が得られず、０．８０％を超え
ると効果が飽和するので、０．４０〜０．８０％とし
た。Ｍｏは鋼の強度を高める元素であるが、０．４０％
未満では十分な効果が得られず、０．６０％を超えると
効果が飽和するので、０．４０〜０．６０％とした。Ｎ
ｉは鋼の強度と靭性を高める元素であるが、１．５０％
未満では十分な効果が得られず、２．５０％を超えると
効果が飽和すると共に、経済的でないので、１．５０〜
２．５０％とした。
【００１０】Ａｌは鋼の脱酸に用いる元素であるが、
０．００５％未満では十分な脱酸効果が得られず、０．
０５０％を超えると効果が飽和するので、０．００５〜
０．０５０％とした。Ｎｂは微量含有させることにより
鋼の強度と靭性を向上させる効果を有するが、０．０２
０％未満では十分な効果が得られず、０．０６０％を超
えると効果が飽和するので、０．０２０〜０．０６０％
とした。Ｐは鋼の熱間での加工性を低下させると共に、
靭性を低下させるために極力低減させることが望ましい
ので、０．０１５％以下とした。ＳはＰと同様鋼の熱間
での加工性を低下させると共に、靭性を低下させるため
に極力低減させることが望ましいので、０．０１０％以
下とした。Ｏは降伏点５５０〜６５０Ｎ／ｍｍ2級の高
強度材の靭性に大きく影響する。破壊靭性Ｋｅｅを向上
させるためには、その含有量を極力低減させる必要があ
り、−２０℃程度の寒冷地での使用を考慮して０．００
１０％以下とした。
０．００５％未満では十分な脱酸効果が得られず、０．
０５０％を超えると効果が飽和するので、０．００５〜
０．０５０％とした。Ｎｂは微量含有させることにより
鋼の強度と靭性を向上させる効果を有するが、０．０２
０％未満では十分な効果が得られず、０．０６０％を超
えると効果が飽和するので、０．０２０〜０．０６０％
とした。Ｐは鋼の熱間での加工性を低下させると共に、
靭性を低下させるために極力低減させることが望ましい
ので、０．０１５％以下とした。ＳはＰと同様鋼の熱間
での加工性を低下させると共に、靭性を低下させるため
に極力低減させることが望ましいので、０．０１０％以
下とした。Ｏは降伏点５５０〜６５０Ｎ／ｍｍ2級の高
強度材の靭性に大きく影響する。破壊靭性Ｋｅｅを向上
させるためには、その含有量を極力低減させる必要があ
り、−２０℃程度の寒冷地での使用を考慮して０．００
１０％以下とした。
【００１１】この発明の鋼管を製造するには、上記各化
学成分を含有する鋼をマンネスマン・マンドレルミル方
式等、通常の継目無鋼管製管法により熱間圧延を行って
継目無鋼管となし、次いで焼ならし−焼戻し−焼戻し−
焼戻しの繰返し熱処理を施す。焼ならし−焼戻し−焼戻
し−焼戻しの繰返し熱処理は、鋼の結晶粒を微細化させ
るために行うものである。なお、焼ならしは、炭化物の
均一固溶をも目的としており、後記するとおり比較的高
温加熱とする。また、焼戻しは、強度を所定値に調整す
るために行う。以上の熱処理を行うことによって、鋼の
結晶粒を微細化させた低温で優れた破壊靭性を有する鋼
管が得られる。
学成分を含有する鋼をマンネスマン・マンドレルミル方
式等、通常の継目無鋼管製管法により熱間圧延を行って
継目無鋼管となし、次いで焼ならし−焼戻し−焼戻し−
焼戻しの繰返し熱処理を施す。焼ならし−焼戻し−焼戻
し−焼戻しの繰返し熱処理は、鋼の結晶粒を微細化させ
るために行うものである。なお、焼ならしは、炭化物の
均一固溶をも目的としており、後記するとおり比較的高
温加熱とする。また、焼戻しは、強度を所定値に調整す
るために行う。以上の熱処理を行うことによって、鋼の
結晶粒を微細化させた低温で優れた破壊靭性を有する鋼
管が得られる。
【００１２】
【実施例】表１に示す化学成分の鋼を用い、通常のマン
ネスマン・マンドレルミルにより熱間圧延して外径３２
３．９ｍｍ、肉厚６０ｍｍの継目無鋼管を製管し、表２
に示す熱処理を施した。次いで熱処理した継目無鋼管に
ついて、引張試験（降伏点および引張強さ）と破壊靭性
試験（Ｋｅｅの測定、ＡＳＴＭ Ｅ９９２による）を行
った。その結果を表２に示す。破壊靭性試験は、ＡＳＴ
Ｍ Ｅ９９２に準じて切欠き先端に疲労亀裂を入れた試
験片を、−２０℃の雰囲気下で引張り破断させることに
よりＫｅｅ値を求めた。なお、表２中の熱処理欄のＮは
９８０℃での焼ならし、Ｑは９２０℃での焼入れ、Ｔは
６４０℃での焼戻しを示す。
ネスマン・マンドレルミルにより熱間圧延して外径３２
３．９ｍｍ、肉厚６０ｍｍの継目無鋼管を製管し、表２
に示す熱処理を施した。次いで熱処理した継目無鋼管に
ついて、引張試験（降伏点および引張強さ）と破壊靭性
試験（Ｋｅｅの測定、ＡＳＴＭ Ｅ９９２による）を行
った。その結果を表２に示す。破壊靭性試験は、ＡＳＴ
Ｍ Ｅ９９２に準じて切欠き先端に疲労亀裂を入れた試
験片を、−２０℃の雰囲気下で引張り破断させることに
よりＫｅｅ値を求めた。なお、表２中の熱処理欄のＮは
９８０℃での焼ならし、Ｑは９２０℃での焼入れ、Ｔは
６４０℃での焼戻しを示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】表２に示すとおり、本発明の鋼管は、降伏
点が５５０Ｎ／ｍｍ2を超える高強度を有すると共に、
−２０℃でも１８０Ｎ／ｍｍ2√ｍ以上の優れた破壊靭
性Ｋｅｅを示している。これに対し比較例の鋼管は、降
伏点が５５０Ｎ／ｍｍ2を超える高強度を有している
が、−２０℃での破壊靭性Ｋｅｅは何れも１６５Ｎ／ｍ
ｍ2√ｍ以下と破壊靭性が大幅に低下している。
点が５５０Ｎ／ｍｍ2を超える高強度を有すると共に、
−２０℃でも１８０Ｎ／ｍｍ2√ｍ以上の優れた破壊靭
性Ｋｅｅを示している。これに対し比較例の鋼管は、降
伏点が５５０Ｎ／ｍｍ2を超える高強度を有している
が、−２０℃での破壊靭性Ｋｅｅは何れも１６５Ｎ／ｍ
ｍ2√ｍ以下と破壊靭性が大幅に低下している。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたとおり、この発明の鋼管は、
高強度と優れた破壊靭性を示し、深海域での石油、天然
ガスの開発および生産に用いられる海上プラットホーム
用鋼材として、あるいはその他の機械構造用部材として
好適な鋼管である。
高強度と優れた破壊靭性を示し、深海域での石油、天然
ガスの開発および生産に用いられる海上プラットホーム
用鋼材として、あるいはその他の機械構造用部材として
好適な鋼管である。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｃ：０．０２〜０．０６％、Ｓｉ：０．
０５〜０．３５％、Ｍｎ：１．００〜１．５０％、Ｃ
ｕ：１．００〜１．５０％、Ｎｉ：１．５０〜２．５０
％、Ｃｒ：０．４０〜０．８０％、Ｍｏ：０．４０〜
０．６０％、Ａｌ：０．００５〜０．０５０％、Ｎｂ：
０．０２０〜０．０６０％、Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、Ｏ：０．００１０％以下を含有
し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を用い
て製管したのち、焼ならし−焼入れ−焼入れ−焼戻しの
繰返し熱処理したことを特徴とする高靭性鋼管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21897993A JP2689864B2 (ja) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | 高靭性鋼管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21897993A JP2689864B2 (ja) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | 高靭性鋼管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0754104A true JPH0754104A (ja) | 1995-02-28 |
| JP2689864B2 JP2689864B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=16728368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21897993A Expired - Fee Related JP2689864B2 (ja) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | 高靭性鋼管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2689864B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5464850A (en) * | 1991-10-04 | 1995-11-07 | Ciba Corning Diagnostics Corp. | Synergistic preservative systems for chemistry reagents |
| CN105256243A (zh) * | 2015-10-23 | 2016-01-20 | 北大方正集团有限公司 | 一种油井用耐腐蚀钢及其生产方法 |
-
1993
- 1993-08-10 JP JP21897993A patent/JP2689864B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5464850A (en) * | 1991-10-04 | 1995-11-07 | Ciba Corning Diagnostics Corp. | Synergistic preservative systems for chemistry reagents |
| CN105256243A (zh) * | 2015-10-23 | 2016-01-20 | 北大方正集团有限公司 | 一种油井用耐腐蚀钢及其生产方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2689864B2 (ja) | 1997-12-10 |
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