JPH10195607A - 溶接部靭性及び耐応力腐食割れ性に優れた高Crラインパイプ用鋼 - Google Patents

溶接部靭性及び耐応力腐食割れ性に優れた高Crラインパイプ用鋼

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JPH10195607A
JPH10195607A JP135797A JP135797A JPH10195607A JP H10195607 A JPH10195607 A JP H10195607A JP 135797 A JP135797 A JP 135797A JP 135797 A JP135797 A JP 135797A JP H10195607 A JPH10195607 A JP H10195607A
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toughness
less
steel
stress corrosion
corrosion cracking
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JP135797A
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Masamitsu Doi
正充 土井
Shigeru Endo
茂 遠藤
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】溶接性と溶接部靭性に優れ、かつ炭酸ガス環境
及び硫化水素環境での耐食性と耐硫化物応力腐食割れ性
に優れた高Cr含有ラインパイプ用鋼を提供する。 【解決手段】本発明の鋼は、重量%で、C:0.03%
以下と、Si:0.4%以下と、Mn:0.35%以下
と、P:0.02%以下と、S:0.005%以下と、
Ni:3%以下と、Cr:11〜14%と、Ti:0.
03%以下と、Al:0.08%以下と、N:0.02
%以下とを含有し、残部Feおよび不可避不純物からな
り、且つ下記(1)式を満足することを特徴とする、溶
接部靭性及び耐硫化物応力腐食割れ性に優れた高Crラ
インパイプ用鋼である。 Ni%−0.5Cr%≦−4 …(1)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高Crラインパイ
プ用鋼に関し、特に炭酸ガスや硫化水素を含んだガスや
石油の輸送に適した溶接部靭性及び耐応力腐食割れ性に
優れた高Crラインパイプ用鋼に関する。
【0002】
【従来の技術】炭酸ガスや硫化水素を含んだガスや石油
の輸送用に用いられるパイプラインには、通常の炭素鋼
管と腐食抑制剤(インヒビター)とを併用、あるいは、
腐食性の高い2相ステンレス鋼管やクラッド鋼管を用い
ている。しかし、腐食抑制剤の使用は価格あるいは、環
境汚染の問題があり、2相ステンレスやクラッド鋼管は
材料費が高いという問題がある。このような背景のもと
に、比較的安価な材料として、AISI(米国鉄鋼協
会)410鋼などがあるが、この鋼は溶接性等に難点が
ある。また、硫化水素環境における応力腐食割れの問題
もある。
【0003】溶接性を備え、しかも硫化水素環境での耐
硫化物応力腐食割れ性にも優れた材料やその製造方法
が、特開昭55−21566号公報、特開平4−991
28号公報、特開平4−268019号公報、特開平5
−156408号公報、特開平6−306549号公
報、特開平6−264192号公報及び特開平8−36
42号公報などに開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
55−21566号公報、特開平4−99128号公
報、特開平4−268019号公報、特開平5−156
408号公報、特開平6−306549号公報及び特開
平6−264192号公報に開示された技術では、多量
のMn,Cu,Ni,Co,Crなどの添加を必要とし
ているが、このような合金元素の添加はコスト上昇の原
因となる。また、特開平8−3642号公報では、Cと
Nとを著しく低い領域まで低減することが必要となり、
これもコストの上昇を招く可能性がある。
【0005】本発明の目的は、溶接性と溶接部靭性に優
れ、かつ炭酸ガス環境及び硫化水素環境での耐食性と耐
硫化物応力腐食割れ性に優れた高Cr含有ラインパイプ
用鋼を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。
【0007】(1)本発明の鋼は、重量%で、C:0.
03%以下と、Si:0.4%以下と、Mn:0.35
%以下と、P:0.02%以下と、S:0.005%以
下と、Ni:3%以下と、Cr:11〜14%と、T
i:0.03%以下と、Al:0.08%以下と、N:
0.02%以下とを含有し、残部Feおよび不可避不純
物からなり、且つ下記(1)式を満足することを特徴と
する、溶接部靭性及び耐応力腐食割れ性に優れた高Cr
ラインパイプ用鋼である。
【0008】Ni%−0.5Cr%≦−4 …(1) (2)本発明の鋼は、さらに、重量%で、Mo:2%以
下を含有することを特徴とする上記(1)に記載の溶接
部靭性及び耐応力腐食割れ性に優れた高Crラインパイ
プ用鋼である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明者は、溶接性と溶接部靭性
に優れ、かつ炭酸ガス環境及び硫化水素環境での耐食性
と耐硫化物応力腐食割れ性に優れた高Cr含有ラインパ
イプ用鋼を得るために、鋼の添加元素を変化させて、そ
の溶接熱影響部靭性と炭酸ガス環境での耐食性、硫化水
素環境での硫化物応力腐食割れ性を調査した。
【0010】その結果、溶接熱影響部の靭性はCr量及
びNi量と相関があること、また耐食性の確保にはCr
の添加が、応力腐食割れの防止には、添加元素の低減が
有効であることなどの知見を得た。
【0011】以上の知見に基づき、本発明者は、鋼の化
学成分を制御し、さらに、Ni%−0.5Cr%の値を
−4以下に抑えるようにして、溶接部靭性及び耐硫化物
応力腐食割れ性に優れた本発明の鋼を見出し、本発明を
完成した。
【0012】すなわち、本発明は鋼組成を下記範囲に限
定することにより、溶接部靭性ならびに耐硫化物応力腐
食割れ性に優れた高Crラインパイプ用鋼及び鋼管を得
ることができる。
【0013】以下に本発明の成分添加理由及び成分限定
理由について説明する。
【0014】(1)成分組成範囲 C:0.03%以下 0.03%を超えてCを添加すると溶接性の劣化と耐硫
化物応力腐食割れ性の劣化をまねく。従って、C量は
0.03%以下である。
【0015】Si:0.4%以下 0.4%を超えてのSiの添加は加工性や溶接熱影響部
靭性の劣化をまねく。従ってSi量は0.4%以下であ
る。
【0016】Mn:0.35%以下 0.35%を超えてMnを添加すると溶接熱影響部の靭
性と耐硫化物応力腐食割れ性の劣化をまねく。C,Si
などの他元素と比較してMnはその傾向が著しく、Mn
の低減はとくに重要である。従って、Mn量は0.35
%以下である。 P:0.02%以下 0.02%を超えてPを添加すると溶接熱影響部での靭
性の劣化と耐硫化物応力腐食割れ性の劣化をまねく。従
って、P量は0.02%以下である。 S:0.005%以下 0.005%を超えてSを添加すると溶接熱影響部での
靭性の劣化と耐硫化物応力腐食割れ性の劣化をまねく。
従って、S量は0.005%以下である。 Ni:3%以下 良好な耐食性、母材靭性を得るためにNiを添加する。
しかし、3%を超えて添加しても、その効果は飽和し、
いたずらにコスト上昇を招き、溶接性が劣化する。従っ
て、Ni量は3%以下である。 Cr:11〜14% 良好な耐食性を得るためには11%以上のCrの添加が
必要であるが、14%を超えての添加は溶接熱影響部の
靭性の劣化をまねく。従って、Cr量は11〜14%で
ある。 Ti:0.03%以下 Tiを添加すると溶接熱影響部の靭性と耐硫化物応力腐
食割れ性が向上する。しかし、0.03%を超えて添加
すると溶接熱影響部の靭性、耐硫化物応力腐食割れ性が
著しく劣化する。従って、Ti量は0.03%以下であ
る。 Al:0.08%以下 0.08%を超えて添加すると酸化物系介在物が多くな
るため溶接性が劣化し、粒界強度の低下により靭性も劣
化する。従って、Al量は0.08%以下である。
【0017】N:0.02%以下 0.02%を超えてNを添加すると母材と溶接部の靭性
の劣化と溶接性の劣化をまねく。従って、N量は0.0
2%以下である。また、鋼管の耐食性、強度や靭性の目
標に応じて、選択元素としてMoを以下の範囲で含有さ
せてもよい。
【0018】Mo:2%以下 2%を超えて添加すると鋼管の母材部と溶接熱影響部の
靭性や溶接性を劣化させてしまう。従って、Moを添加
する場合には、その量は2%以下であり、好ましくは
0.1〜2%である。
【0019】本発明では以上のように組成を規定する
他、良好な耐食性と溶接熱影響部の靭性を得るために下
記(1)式を満足することが必要である。
【0020】Ni%−0.5Cr%≦−4 …(1) これは、本発明の実験により明らかとなった。図1に良
好な溶接熱影響部靭性(−20℃でのシャルピー吸収エ
ネルギー:vE−20)を得られるCr量とNi量の範
囲を示す。本発明では、良好な耐食性と溶接熱影響部の
靭性を得るためのCr量は11〜14%の範囲である。
Cr量がこの範囲にあり、かつ直線(1):Ni%−
0.5Cr%=−4の下側、すなわちNi%−0.5C
r%の値が−4以下の鋼(○印)は、良好な溶接熱影響
部靭性を示す。しかし、Cr量がこの範囲にあっても、
直線(1)の上側、すなわちNi%−0.5Cr%の値
が−4を超える鋼(●印)は溶接熱影響部靭性が劣化
し、50J未満となる。従ってNi%−0.5Cr%の
値は−4以下である。上記の成分範囲に調整することに
より、高Crラインパイプ用鋼にラインパイプとして充
分な溶接性を有し、良好な溶接熱影響部靭性、ならびに
炭酸ガス環境及び硫化水素環境での優れた耐食性と耐硫
化物応力腐食割れ性を具備させることが可能となる。
【0021】なお、製造条件については本発明では特に
限定されない。すなわち、鋼板製造時の圧延方法及び熱
処理方法は通常採用される条件であればよい。
【0022】また、鋼管に成形する場合の成形方法も冷
間である限り特に限定されるものではなく、UOE鋼
管、スパイラル鋼管、電縫鋼管、プレスベンド鋼管など
種々の方法を採用することができる。
【0023】以下に本発明の実施例を挙げ、本発明の効
果を立証する。
【0024】
【実施例】表1に示す化学組成を有する鋼(A〜L:本
発明鋼、M〜U:比較鋼)を準備し、炭酸ガス飽和の8
0℃の人工海水中での腐食試験、炭酸ガスと硫化水素と
の混合ガスを飽和させた人工海水中での応力腐食割れ試
験ならびに溶接熱影響部のシャルピー試験を行った。そ
の結果を表1に併記する。
【0025】なお、これらの試験の評価基準は、腐食試
験では腐食速度が0.5mm/年以下、応力腐食割れ試
験では720時間の試験で破断しないこと、シャルピー
試験では−20℃での吸収エネルギーが50J以上とし
た。
【0026】本発明の化学組成ならびに−4以下のNi
%−0.5Cr%の値を有する鋼A〜Lは、充分な耐食
性、耐硫化物応力腐食割れ性と溶接部靭性を有してい
る。
【0027】一方、C量,Ni量が高く、Ni%−0.
5Cr%の値が−4を超える比較鋼Mは、耐食性、溶接
熱影響部靭性、耐硫化物応力腐食割れ性が充分でない。
Mn量が高く、Cr量が低い比較鋼Nは、耐食性、耐硫
化物応力腐食割れ性、溶接熱影響部靭性が充分でない。
Ti量が高い比較鋼O、S量,Cr量が高い比較鋼P、
P量が高く、Tiが添加されていない比較鋼Qはいずれ
も耐硫化物応力腐食割れ性、溶接熱影響部靭性が充分で
ない。Si,N量が高い比較鋼Rは、溶接熱影響部靭性
が充分でない。Ni%−0.5Cr%の値が本発明の範
囲を満たさない比較鋼S,T,U(比較鋼SはさらにA
l量も高い)は、いずれも耐食性、溶接熱影響部靭性が
充分でない。
【0028】
【表1】
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、鋼組成を特定すること
により、溶接部の靭性に優れ、かつ炭酸ガス環境及び硫
化水素環境での耐食性と耐硫化物応力腐食割れ性に優れ
た高Cr含有ラインパイプ用鋼を提供できる。
【0030】本発明の鋼は、高価な合金元素の多量添加
が不要であるため、特に炭酸ガスや硫化水素を含んだガ
スや石油の輸送に適した溶接部靭性及び耐硫化物応力腐
食割れ性に優れた高Crラインパイプを安価に製造する
ことができるなど、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る溶接熱影響部靭性に
対するCr量とNi量の影響を示す図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.03%以下と、S
    i:0.4%以下と、Mn:0.35%以下と、P:
    0.02%以下と、S:0.005%以下と、Ni:3
    %以下と、Cr:11〜14%と、Ti:0.03%以
    下と、Al:0.08%以下と、N:0.02%以下と
    を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなり、且つ
    下記(1)式を満足することを特徴とする、溶接部靭性
    及び耐応力腐食割れ性に優れた高Crラインパイプ用
    鋼。 Ni%−0.5Cr%≦−4 …(1)
  2. 【請求項2】 さらに、重量%で、Mo:2%以下を含
    有することを特徴とする請求項1に記載の溶接部靭性及
    び耐応力腐食割れ性に優れた高Crラインパイプ用鋼。
JP135797A 1997-01-08 1997-01-08 溶接部靭性及び耐応力腐食割れ性に優れた高Crラインパイプ用鋼 Pending JPH10195607A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2004204343A (ja) * 2002-03-28 2004-07-22 Jfe Steel Kk 耐粒界腐食性及び加工性に優れた溶接構造用ステンレス鋼板

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