JPH1060599A - 溶接部靭性および応力腐食割れ性に優れた高Crラインパイプ用鋼および鋼管 - Google Patents

溶接部靭性および応力腐食割れ性に優れた高Crラインパイプ用鋼および鋼管

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JPH1060599A
JPH1060599A JP21475996A JP21475996A JPH1060599A JP H1060599 A JPH1060599 A JP H1060599A JP 21475996 A JP21475996 A JP 21475996A JP 21475996 A JP21475996 A JP 21475996A JP H1060599 A JPH1060599 A JP H1060599A
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steel
toughness
stress corrosion
less
corrosion cracking
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Shigeru Endo
茂 遠藤
Masamitsu Doi
正充 土井
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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
およ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および鋼管を提
供すること。 【解決手段】重量%で、C:0.02%以下、Si:
0.1〜0.5%、Mn:0.40%以下、P:0.2
0%以下、S:0.005%以下、Ni:0.5〜5.
0%、Cr:11〜14%、Ti:0.005〜0.0
5%、N:0.015%以下、Ca:0.0005〜
0.0030%を含有し、残部Feおよび不可避不純物
からなり、以下の式(1)で表されるM値が0.2以上
で、ビッカース硬さが350以下である、溶接部靭性お
よび応力腐食割れ性に優れた高Crラインパイプ用鋼を
提供する。 M=0.954+1.94C +0.19Mn+0.36Cu+0.13Ni−0.10Cr−0.10Mo+1.59N …(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
プ用鋼および鋼管に関し、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ならびに応力
腐食割れ性に優れた高Crラインパイプ用鋼および鋼管
に関する。
【0002】
【従来の技術】炭酸ガスや硫化水素を含んだ石油の輸送
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)とを併用するか、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。
【0003】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。これらの点を考慮し
た比較的安価な材料としてAISI(米国鉄鋼協会)4
10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。
【0004】一方、溶接性を備え、しかも硫化水素環境
での耐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、特開平4−99128
号、特開平4−268019号、特開平5−15640
8号、特開平6−306549号、特開平6−2641
92号、特開平8−3642号の各公報に開示されてい
る。
【0005】しかしながら、特開昭55−21566
号、特開平4−99128号、特開平4−268019
号、特開平5−156408号、特開平6−30654
9号、特開平6−264192号の各公報に開示された
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。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、溶接性と溶接部靭性に優
れ、かつ炭酸ガス環境およ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
プ用鋼および鋼管を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、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割れ性を調
査した結果、溶接熱影響部の靭性は溶接熱影響部でのマ
ルテンサイト量と相関があること、および耐食性の確保
にはCrの添加が、応力腐食割れの防止には、添加元素
量の低減と硬さの低減が有効であることを見出した。
【0008】本発明はこのような知見に基づいて完成さ
れたものであり、第1に、重量%で、C:0.02%以
下、Si:0.1〜0.5%、Mn:0.40%以下、
P:0.20%以下、S:0.005%以下、Ni:
0.5〜5.0%、Cr:11〜14%、Ti:0.0
05〜0.05%、N:0.015%以下、Ca:0.
0005〜0.0030%を含有し、残部Feおよび不
可避不純物からなり、以下の式(1)で表されるM値が
0.2以上で、ビッカース硬さが350以下であること
を特徴とする、溶接部靭性および応力腐食割れ性に優れ
た高Crラインパイプ用鋼を提供するものである。
【0009】 M=0.954+1.94C+0.19Mn+0.36Cu+0.13Ni− 0.10Cr−0.10Mo+1.69N……(1) また、第2に、上記鋼に、さらに、重量%で、Cu:
0.1〜1.0%、Mo:0.1〜1.0%、W:0.
1〜1.0%、Nb:0.005〜0.05%、V:
0.005〜0.05%のうち1種または2種以上含有
することを特徴とする、溶接部靭性および応力腐食割れ
性に優れた高Crラインパイプ用鋼を提供する。第3
に、上記いずれかの鋼および溶接金属からなることを特
徴とする、溶接部靭性および応力腐食割れ性に優れた高
Crラインパイプ用鋼管を提供する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明に係る鋼の組成は、重量%で、C:0.0
2%以下、Si:0.1〜0.5%、Mn:0.40%
以下、P:0.20%以下、S:0.005%以下、N
i:0.5〜5.0%、Cr:11〜14%、Ti:
0.005〜0.05%、N:0.015%以下、C
a:0.0005〜0.0030%である。
【0011】また、選択成分としてCu:0.1〜1.
0%、Mo:0.1〜1.0%、W:0.1〜1.0
%、Nb:0.005〜0.05%、V:0.005〜
0.05%のうち1種または2種以上を含有してもよ
い。
【0012】これら成分元素の限定理由は以下の通りで
ある。 C:0.02%以下 C量が0.02%を超えると、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招く。したがっ
て、C量を0.02%以下とする。
【0013】Si:0.1〜0.5% Siは脱酸のために添加されるが、0.1%未満では脱
酸が不十分となり、0.5%を超えると加工性や溶接熱
影響部靭性の劣化をまねく。したがって、Si量を0.
1〜0.5%の範囲とする。
【0014】Mn:0.4%以下 Mnが0.4%を超えて添加されると、母材と溶接部の
靭性の劣化、および溶接性の劣化をまねく。したがっ
て、Mn量を0.4%以下とする。
【0015】P:0.020%以下 Pの含有量が0.020%を超えると、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。したがって、P量を0.020%以下とする。
【0016】S:0.005%以下 Sの含有量が0.005%を超えると、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。したがって、S量を0.005%以下とする。
【0017】Ni:0.5〜5.0% Niは耐食性と靭性の向上のために添加され、その効果
を有効に発揮するためにその含有量を0.5%以上とす
る。しかし、5.0%を超えて添加すると母材と溶接部
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。したがって、Ni量を0.5〜5.0%の範囲とす
る。
【0018】Cr:11〜14% 良好な耐食性を得るためには、11%以上の添加が必要
であるが、14%を超えて添加すると溶接熱影響部の靭
性の劣化を招く。したがって、Cr量を11〜14%の
範囲とする。
【0019】Ti:0.005〜0.05% Tiは靭性の向上に有効であるが、0.005%未満で
はその効果を有効に発揮することができない。一方、
0.05%を超えて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。したがって、Ti量を0.
005〜0.05%の範囲とする。
【0020】N:0.015%以下 Nの含有量が0.015%を超えると、母材の溶接部の
靭性の劣化および溶接性の劣化をまねく。したがって、
N量を0.015%以下とする。
【0021】Ca:0.0005〜0.0030% Caは耐硫化物応力腐食割れ性を向上させるために添加
され、その効果を有効に発揮するためには0.0005
%以上必要である。しかし、その量が0.0030%を
超えるとかえって耐硫化物応力腐食割れ性の劣化をまね
く。したがって、Ca量を0.0005〜0.0030
%の範囲とする。
【0022】次に、任意成分については以下の通りであ
る。 Cu:0.1〜1.0% Mo:0.1〜1.0% W:0.1〜1.0% これらの元素は耐食性向上に有効な元素であり、その効
果を有効に発揮するためには各元素とも0.1%以上は
必要であるが、いずれも1.0%を超えて添加すると鋼
管の母材部と溶接部の靭性および溶接性が劣化してしま
う。したがって、これらを添加する場合には、それぞれ
Cu:0.1〜1.0%、Mo:0.1〜1.0%、
W:0.1〜1.0%の範囲とする。
【0023】Nb:0.005〜0.05% Nbは鋼板の靭性と強度の向上に有効な元素であるが、
0.005%未満ではその効果を有効に発揮することが
できず、0.05%を超えると溶接性や溶接部の靭性を
劣化させてしまう。したがって、Nbを添加する場合に
は、その量を0.005〜0.05%の範囲とする。
【0024】V:0.005〜0.05% Vは強度の上昇に有効な元素であるが、0.005%未
満ではその効果を有効に発揮することができず、0.0
5%を超えると溶接性や溶接部の靭性を劣化させてしま
う。したがって、Vを添加する場合には、その量を0.
005〜0.05%の範囲とする。
【0025】本発明では、以上のように組成を規定する
他、以下の式(1)で表されるM値が0.2以上である
ことが必要である。 M=0.954+1.94C+0.19Mn+0.36Cu+0.13Ni− 0.10Cr−0.10Mo+1.69N……(1) このM値が0.2以上になると、溶接熱影響部の組織中
に十分な量のマルテンサイトが生成し、十分な靭性が得
られる。このため、M値を0.2以上とする。
【0026】さらに、本発明では、ビッカース硬さを3
50以下に規定する。硬さが350を超えると耐硫化物
応力腐食割れ性の劣化をまねいてしまう。なお、製造条
件については特に限定されない。すなわち、鋼板製造時
の圧延方法および熱処理方法は通常採用される条件であ
ればよいし、また、鋼管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。
【0027】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。表1に示す化学組成を有する鋼を準備し、炭酸ガ
ス飽和の80℃の人工海水中での腐食試験を行い、さら
に炭酸ガスと硫化水素との混合ガスを飽和させた5%N
aCl−0.5%酢酸溶液中で応力腐食割れ試験および
シャルピー試験を行った。その結果を表1に併記する。
【0028】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/year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。
【0029】
【表1】
【0030】その結果、組成、M値および硬度が本発明
の範囲を満たす発明鋼A〜Lは、十分な耐食性、耐硫化
物応力腐食割れ性および溶接部靭性を有していた。これ
に対し、C量が本発明で規定している範囲よりも高い比
較鋼M、MnおよびCaが高い比較鋼N、ならびにNi
とVの添加量が高くTiが添加されていない比較鋼Q
は、いずれも耐応力腐食割れ性と溶接部の靭性が不十分
であった。また、SiおよびP添加量が高くM値が低い
鋼Oは、耐応力腐食割れ性と溶接部の靭性が十分でなか
った。Cr添加量が本発明の範囲から外れ、SとNb添
加量が高い鋼Pは耐食性、耐応力腐食割れ性、溶接靭性
のいずれも不十分な値となった。
【0031】次に、表1の発明鋼AおよびGの化学組成
を有する鋼板を冷間成形し、溶接して鋼管とした。その
際の溶接金属の化学組成を表2に示す。これら鋼管につ
いて、炭酸ガス飽和の80℃の人工海水中での腐食試験
を行い、さらに炭酸ガスと硫化水素との混合ガスを飽和
させた5%NaCl−0.5%酢酸溶液中で応力腐食割
れ試験およびシャルピー試験を行った。その結果を表2
に併記する。その際の評価基準は上述したのと同様とし
た。
【0032】
【表2】
【0033】表2に示すように、鋼管母材部および溶接
金属のいずれもが本発明の範囲を満たす発明鋼管A−
1,G−1は良好な耐食性、耐応力腐食割れ性と溶接部
靭性が得られた。一方、鋼管母材部は本発明の範囲であ
るが、溶接金属が本発明の範囲から外れる比較鋼管A−
2,G−2,G−3,G−4は、いずれも腐食試験結果
や靭性が不十分であった。すなわち、溶接金属のC量が
高いA−2は硬さが高くなり、耐応力腐食割れ性および
靭性が低く、Cr量の低いG−2では十分な耐食性が得
られなかった。また、Moが高くM値の低いG−3では
靭性が不十分であり、C量およびNi量が高いG−4は
応力腐食割れ性と靭性が不十分であった。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶接部の靭性に優れかつ炭酸ガス環境および硫化水素環
境での耐食性と耐硫化物応力腐食割れ性に優れた高Cr
含有ラインパイプ鋼および鋼管が提供される。本発明の
鋼は、高価な合金元素の添加量の多量添加が不要である
ため安価であり、工業的価値が極めて高い。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.02%以下、Si:
    0.1〜0.5%、Mn:0.40%以下、P:0.2
    0%以下、S:0.005%以下、Ni:0.5〜5.
    0%、Cr:11〜14%、Ti:0.005〜0.0
    5%、N:0.015%以下、Ca:0.0005〜
    0.0030%を含有し、残部Feおよび不可避不純物
    からなり、以下の式(1)で表されるM値が0.2以上
    で、ビッカース硬さが350以下であることを特徴とす
    る、溶接部靭性および応力腐食割れ性に優れた高Crラ
    インパイプ用鋼。 M=0.954+1.94C+0.19Mn+0.36Cu+0.13Ni− 0.10Cr−0.10Mo+1.69N……(1)
  2. 【請求項2】 さらに、重量%で、Cu:0.1〜1.
    0%、Mo:0.1〜1.0%、W:0.1〜1.0
    %、Nb:0.005〜0.05%、V:0.005〜
    0.05%のうち1種または2種以上含有することを特
    徴とする請求項1に記載の、溶接部靭性および応力腐食
    割れ性に優れた高Crラインパイプ用鋼。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2の鋼および溶接
    金属からなることを特徴とする、溶接部靭性および応力
    腐食割れ性に優れた高Crラインパイプ用鋼管。
JP21475996A 1996-08-14 1996-08-14 溶接部靭性および応力腐食割れ性に優れた高Crラインパイプ用鋼および鋼管 Pending JPH1060599A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000046415A1 (fr) * 1999-02-02 2000-08-10 Kawasaki Steel Corporation TUYAU EN ACIER A TENEUR ELEVEE EN Cr POUR CONDUITE
US6379821B2 (en) 1999-08-06 2002-04-30 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Martensitic stainless steel welded pipe

Cited By (3)

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WO2000046415A1 (fr) * 1999-02-02 2000-08-10 Kawasaki Steel Corporation TUYAU EN ACIER A TENEUR ELEVEE EN Cr POUR CONDUITE
US6464802B1 (en) 1999-02-02 2002-10-15 Kawasaki Steel Corporation High Cr steel pipe for line pipe
US6379821B2 (en) 1999-08-06 2002-04-30 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Martensitic stainless steel welded pipe

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