JPH08199236A - ラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼板の製造方法 - Google Patents
ラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼板の製造方法Info
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Abstract
インパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼板の熱処理
工程を簡略化すると共に、靭性の向上を図り、かつ溶接
熱影響部の靭性に優れ、溶接熱影響部の硬度を低減した
鋼板の製造方法を提供する。 【構成】 重量%にて、 C:0.005〜0.05%、 Si:0.01〜
0.5 %、Mn:0.1〜1.0 %、 S:0.010%以下、 P:0.025%
以下、 Cr:10.0〜13.5%、Ti:0.005〜0.03%、 N:0.015
%以下、 Al:0.05%以下を含有し、さらに必要に応じ
て、Cu,Ni,Mo,Ca,REM の1種または2種を含有し、 C+
(N−3.4Ti)≦0.03および 40C+34N +Ni+0.3Cu −1.1C
r −1.8Mo ≧−11を満足する鋼片を1000〜1250℃に再加
熱後、1000℃以下の累積圧下量が40%以上、圧延終了温
度がAr3 点以上となるように圧延し、その後鋼板を焼
き戻し処理することを特徴とする。
Description
において用いられるラインパイプ用マルテンサイト系ス
テンレス鋼板の熱処理工程を簡略化すると共に、靭性の
向上を図り、かつ溶接熱影響部の靭性に優れ、溶接熱影
響部の硬度を低減した鋼板の製造方法に関するものであ
る。
耐食性の他に内部を流れる輸送流体の圧力に耐える高い
強度を持ち、溶接性に優れることが要求される。溶接性
の代表的な特性としては、溶接部の靭性が優れているこ
とが必要である。また、硫化水素を含有する流体を輸送
する場合には、溶接部の硬さが低いことも要求される。
勿論、母材の靭性も優れていることが必要である。
テンレス鋼板の製造方法としては、例えば特開平4−9
9154号公報のように鋼を焼き入れ・焼き戻し処理
し、強度及び靭性の優れた鋼を作る方法が知られてい
る。しかし、このような方法で鋼が製造されると、熱処
理炉の使用、製造工程の複雑化、そしてこれらに伴って
製造コストのアップにつながる。
現状を踏まえて鋼組成、圧延温度及び累積圧下量を制御
することによって、従来の鋼で必須の焼き入れ処理工程
を省略しても従来通り母材及び溶接部の靭性を維持でき
る、ラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼板の
製造方法を提供することを目的とする。
を達成するために、多くの実験的検討を行った結果、鋼
組成、熱間圧延温度及び累積圧下量を制御することによ
って、ラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼板
が製造できることを見いだすに至った。すなわち本発明
は、この知見に基づいて構成したものであり、その要旨
は重量%にて、C :0.005〜0.05%、
Si:0.01〜0.5%、Mn:0.1〜1.0%、
S :0.010%以下、P :0.02
5%以下、 Cr:10.0〜13.5%、
Ti:0.005〜0.03%、 N :0.01
5%以下、Al:0.05%以下を含有し、必要によっ
ては、Cu:0.5〜3.5%、 Ni:
0.5〜4.0%、Mo:0.8〜2.5%の1種また
は2種以上を含有し、さらに必要によっては、Ca:
0.001〜0.005%、 REM:0.01〜
0.05%の1種または2種を含有し、残部Feおよび
不可避的不純物からなり、C+(N−3.4Ti)≦
0.03および40C+34N+Ni+0.3Cu−
1.1Cr−1.8Mo≧−11を満足する鋼片を10
00〜1250℃に再加熱後、1000℃以下の累積圧
下量が40%以上、圧延終了温度がAr3 点以上となる
ように圧延し、その後鋼板を焼き戻し処理することを特
徴とするラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼
板の製造方法である。
発明において上記のような鋼成分に限定した理由につい
て説明する。 C:CはCr炭化物などを形成し耐食性を劣化させる元
素であるが、強力なオーステナイト形成元素であり、フ
ェライト相の形成を抑制する効果があるために添加す
る。ただし、0.05%を超える量を添加するとCr炭
化物などの炭化物が多量に析出して靭性を劣化させ、さ
らに溶接熱影響部の硬度を高めることにより溶接熱影響
部の靭性が劣化する。従って、C含有量は0.05%以
下とした。また、0.005%未満では必要な強度を得
ることができないので、0.005〜0.05%の範囲
とした。
0.01%以上添加するが、添加量が多いと靭性および
耐硫化物応力割れ性を低下させるため、上限を0.5%
とした。 Mn:Mnは、脱酸および強度確保のために有効な元素
であり、MnSを形成してSの無害化にも寄与する。し
かし1.0%を超すと、粒界強度が低下して腐食環境下
で割れ抵抗性を損なうので、上限を1.0%とした。ま
たSの固定のためには少なくとも0.1%を必要とする
ので0.1〜1.0%の範囲とした。
加工性を低下させ、また靭性を低下させる元素である。
そのためにコストも考慮し含有量は0.010%以下と
したが、望ましくは0.003%以下である。 P:Pは、粒界に偏析して粒界強度を弱め、靭性および
耐硫化物応力割れ性を低下させるために0.025%以
下とした。
ス鋼を構成する最も基本的かつ必須の元素であって、耐
食性を付与するために必要な元素である。しかし含有量
が10%未満では耐食性が充分ではなく、一方13.5
%を超えて添加すると他の合金元素をいかに調整しても
圧延終了時にはマルテンサイト単相にし難くなり、また
コストを上昇させるのみで、特性の向上効果は経済性を
考慮すると期待できない。そのためにCrの上限含有量
は13.5%とした。
分散して溶接熱影響部の粒成長を抑制し、靭性の劣化を
抑制する。少なすぎると効果がなく、過剰に添加すると
TiCが析出して靭性の劣化を招く。従って、Tiは
0.005〜0.03%とした。
であるが、溶接熱影響部の硬度を上昇させるとともに、
母材および溶接熱影響部の靭性を低下させるので、上限
含有量は0.015%とした。 Al:Alは脱酸のために添加する。しかし、0.05
%を超えるとかえって酸化物を形成し、鋼の清浄度を減
少させ、応力腐食割れに悪影響があるために、Alは
0.05%以下とした。
させた鋼の母材は言うまでもなく、溶接熱影響部のミク
ロ組織をもマルテンサイト組織とし、靭性を改善すると
ともに、湿潤炭酸ガス環境における耐食性を改善するの
に極めて有用な元素である。0.5%以下の添加では耐
食性に対して効果がなく、一方3.5%よりも多く添加
すると熱間加工性が低下するので、0.5〜3.5%の
範囲とした。
して溶接熱影響部の靭性をさらに改善する効果があり、
同時に耐食性向上効果もある。しかし4%を超えて添加
してもその効果は飽和するばかりか、コストを上昇させ
るのみで、また溶接熱影響部の硬度を上昇させるのみで
あるため、0.5〜4%の範囲とした。また耐食性を考
えると、CuおよびNiを複合添加することによって、
CuまたはNiを単独で用いるよりも効果的である。
を向上させ、さらにSSC性を改善する効果を有するの
で必要に応じて添加することができる。0.8%未満で
は、効果が十分ではないので、その添加量を0.8%以
上とした。一方、多量に添加してもその効果が飽和し、
そればかりか母材および溶接熱影響部の靭性が低下し、
また熱間変形抵抗が増して熱間加工性が低下するので、
上限含有量は2.5%とした。
を球状化させて無害化する有効な元素であり、熱間加工
性の向上、耐食性の向上に十分効果のある元素である。
少なすぎるとその効果が無く、多すぎると介在物が増加
して耐硫化物応力割れ抵抗性を低下させ、また熱間加工
性および耐食性を劣化させるので、Caは0.001〜
0.005%、REMは0.01〜0.05%とした。
2 特性を示すが、Cr,Mo等のフェライト生成元素の
多い成分では、溶接熱影響部にフェライト相が生成して
靭性が劣化する。従って、フェライト生成元素の含有量
を制限する必要がある。従来の知見から、C,N,N
i,Cuはフェライト相の生成を抑制し、Cr,Moは
促進する。各元素濃度を変化させた鋼を溶製し、実験的
に各々の寄与率を決定した。その結果、40C+34N
+Ni+0.3Cu−1.1Cr−1.8Mo≧−11
を満足すれば、本発明で規定した条件で熱延後、冷却を
特別制御しない場合でもフェライト相は生成せず、マル
テンサイト単相となることがわかった。焼き入れ処理を
省略するにはC,N,Ni,Cu,Cr,Moはこの関
係を満足する必要がある。
述べる。TiNとして固定されたNは溶接熱影響部の硬
度上昇に寄与せず、従って靭性劣化に寄与しないのでT
iNとなっていないNすなわち(N−3.4Ti)とC
との和が0.03以下であることが、溶接熱影響部の硬
度と靭性を良好とするために必要である。
ず、上記の条件を満足する鋼を溶製する。その後鋼片を
1000〜1250℃に再加熱する。これは1000℃
以上にすることによって鋼中の炭化物を固溶させ、12
50℃以下にすることによって、オーステナイト粒径の
粗大化を防止する。またこの再加熱によって鋼中の組織
をオーステナイト単相にする。次に鋼が未再結晶域で圧
延されるためには1000℃以下で、また鋼の靭性が劣
化しないためには、累積圧下量が40%以上、圧延終了
温度がAr3 点以上となるように圧延する。前者は、未
再結晶のオーステナイト粒を生成し、組織の細分化を目
的とするための操作であり、後者は圧延終了時にオース
テナイト単相にするための操作である。鋼板の組織をマ
ルテンサイト単相にすることによって、高強度な鋼材を
提供できる。その後焼き戻し処理することによって、必
要な強度に調整する。
も靭性の優れたラインパイプ用マルテンサイト系ステン
レス鋼板の製造方法を提供する。
まず表1に示す化学成分の鋼を溶製し、表2、表3に示
す再加熱条件、1000℃以下の累積圧下量で圧延し、
焼き戻し処理し、試験材を作成した。耐CO2 腐食性
は、40気圧のCO2 ガスに平衡した120℃の人口海
水に試験片を浸漬し、腐食減量から腐食速度を測定し
た。母材及びHAZの靭性は、JIS4号シャルピー試
験片を用いて遷移温度(vTrs)を測定した。この時
の溶接条件は、入熱1.2kJ/mm、冷速40℃/Sをシミ
ュレートしたものである。表2と表3に試験結果を示
す。
件を制御することによって熱処理工程を簡略化し、従来
通り優れた靭性と優れた耐食性を有するラインパイプ用
マルテンサイト系ステンレス鋼板の製造方法を提供する
ことを可能としたものであり、産業の発展に貢献すると
ころ極めて大である。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量%にて、 C :0.005〜0.05%、 Si:0.01〜0.5%、 Mn:0.1〜1.0%、 S :0.010%以下、 P :0.025%以下、 Cr:10.0〜13.5%、 Ti:0.005〜0.03%、 N :0.015%以下、 Al:0.05%以下 残部Feおよび不可避的不純物からなり、C+(N−
3.4Ti)≦0.03および40C+34N−1.1
Cr≧−11を満足する鋼片を1000〜1250℃に
再加熱後、1000℃以下の累積圧下量が40%以上、
圧延終了温度がAr3 点以上となるように圧延し、その
後鋼板を焼き戻し処理することを特徴とするラインパイ
プ用マルテンサイト系ステンレス鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 重量%にて、 C :0.005〜0.05%、 Si:0.01〜0.5%、 Mn:0.1〜1.0%、 S :0.010%以下、 P :0.025%以下、 Cr:10.0〜13.5%、 Ti:0.005〜0.03%、 N :0.015%以下、 Al:0.05%以下を基本成分とし、さらに、 Cu:0.5〜3.5%、 Ni:0.5〜4.0%、 Mo:0.8〜2.5%の1種または2種以上を含有
し、C+(N−3.4Ti)≦0.03および40C+
34N+Ni+0.3Cu−1.1Cr−1.8Mo≧
−11を満足する鋼片を1000〜1250℃に再加熱
後、1000℃以下の累積圧下量が40%以上、圧延終
了温度がAr3 点以上となるように圧延し、その後鋼板
を焼き戻し処理することを特徴とするラインパイプ用マ
ルテンサイト系ステンレス鋼板の製造方法。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の鋼にさらに、
重量%にて、 Ca :0.001〜0.005%、 REM:0.01〜0.05%の1種または2種を含有
し、C+(N−3.4Ti)≦0.03および40C+
34N+Ni+0.3Cu−1.1Cr−1.8Mo≧
−11を満足する鋼片を1000〜1250℃に再加熱
後、1000℃以下の累積圧下量が40%以上、圧延終
了温度がAr3 点以上となるように圧延し、その後鋼板
を焼き戻し処理することを特徴とするラインパイプ用マ
ルテンサイト系ステンレス鋼板の製造方法。
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---|---|---|---|
JP01308695A JP3588380B2 (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | ラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼板の製造方法 |
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---|---|---|---|---|
WO1999004052A1 (fr) * | 1997-07-18 | 1999-01-28 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Acier inoxydable en martensite a haute resistance a la corrosion |
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JP2002180210A (ja) * | 2000-12-19 | 2002-06-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | マルテンサイト系ステンレス鋼 |
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US8163233B2 (en) | 2006-08-31 | 2012-04-24 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Martensitic stainless steel for welded structures |
JP2017020086A (ja) * | 2015-07-13 | 2017-01-26 | 新日鐵住金株式会社 | マルテンサイト鋼材 |
-
1995
- 1995-01-30 JP JP01308695A patent/JP3588380B2/ja not_active Expired - Fee Related
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