JPH11293333A - 耐応力腐食割れ性の優れた高強度、高靭性中空鍛造品の製造法および中空鍛造品 - Google Patents
耐応力腐食割れ性の優れた高強度、高靭性中空鍛造品の製造法および中空鍛造品Info
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- JPH11293333A JPH11293333A JP10121298A JP10121298A JPH11293333A JP H11293333 A JPH11293333 A JP H11293333A JP 10121298 A JP10121298 A JP 10121298A JP 10121298 A JP10121298 A JP 10121298A JP H11293333 A JPH11293333 A JP H11293333A
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Abstract
大きく低下せず、耐力が65kgf/mm2以上確保で
きる耐応力腐食割れ性の優れた溶接組立の容易な高強
度、高靭性中空鍛造品を提供する。 【解決手段】 重量%で、C:0.10〜0.2%未
満、Si:0.10〜0.50%、Mn:0.2〜1.
0%、Cr:0.50〜1.50%、Mo:0.3〜
1.0%、V:0.10%超〜0.20%、B:0.0
005〜0.0030%、Al:0.01〜0.05
%、Ti:0.01〜0.05%、N:0.01%以下
を含有し、残部が実質的にFeからなる鋳塊を熱間鍛造
温度範囲に加熱して鍛造により中空鍛造品に成形し、次
いで焼入れ焼戻し処理を行った後、パイプと溶接し、溶
接熱影響部の硬さをHRc22以下になるようにAc1
点以下に加熱して冷却することを特徴とする。
Description
に優れ、溶接組立の容易な高強度、高靭性中空鍛造品を
提供する。
油井あるいは海底高深度地質調査用掘削機械として使用
されるパイプを接続するフランジにも耐水素割れ性、高
強度、高靭性を兼ね備えた特性が要求される。従来より
薄肉のフランジにはAlSl4130系を90%以上の
マルテンサイト組織にして使用されていた、しかしフラ
ンジの肉厚が厚くなると焼入性の問題から断面を90%
以上のマルテンサイトにすることは困難である。一方、
パイプに対しては耐硫化物応力割れ性を高めるために、
細粒化、直接焼入、成分改良等の手段が検討されてい
る。このように製造法の異なるフランジとパイプを溶接
接合する場合、溶接部とフランジのみ後熱処理し、溶接
熱影響部の硬さをHRc22以下に軟化させる必要があ
る。そうしないとパイプ部の特性が変化してしまう。
合、肉厚が比較的薄いことと、その製造方法から種々の
改善対策が取れるが、厚肉の鍛造品の場合、鍛造加工が
加熱、加工の繰返しであり、圧延加工のような加熱温
度、加工率を具合よく組合せることは非常に困難であ
る。そのため、成分改良によることになる。しかし溶接
組立構造の場合、溶接部の軟化処理により母材が軟化し
てしまう。
題点を解決しようとするものであり、鋼成分と焼入焼戻
時の鍛造品の形状を中空にしてミクロ組織を90%以上
のマルテンサイトにし、溶接部の軟化加熱処理でも母材
の硬さが大きく低下せず、耐力が65kgf/mm2以
上確保できる耐応力腐食割れ性の優れた溶接組立の容易
な高強度、高靭性中空鍛造品を提供するものである。
C:0.10〜0.2%未満、Si:0.10〜0.5
0%、Mn:0.2〜1.0%、Cr:0.50〜1.
50%、Mo:0.3〜1.0%、V:0.10%超〜
0.20%、B:0.0005〜0.0030%、A
l:0.01〜0.05%、Ti:0.01〜0.05
%、N:0.01%以下を含有し、残部が実質的にFe
からなる鋳塊を熱間鍛造温度範囲に加熱して鍛造により
中空鍛造品に成形し、次いで焼入れ焼戻し処理を行った
後、パイプと溶接し、溶接熱影響部の硬さをHRc22
以下になるようにAc1点以下に加熱して冷却すること
を特徴とする耐応力腐食割れ性の優れた高強度高靭性中
空鍛造品の製造法である。そしてかかる方法により、耐
力が65kgf/mm2以上で、かつNACE TM0
177浴中の割れ発生限界応力は耐力の80%を負荷し
て720時間以上保持したものが耐応力腐食割れ性の優
れた中空鍛造品である。
中実鍛造品の場合には焼入焼戻処理前に、仕上形状寸法
に熱処理時の変形、酸化層等を加味した寸法に中空に切
削加工する。
した理由は下記のとおりである。
させるために必須の元素である。0.10%未満では焼
入性が不足し高強度が得られない。一方、0.2%以上
になると溶接熱影響部の硬さが高くなる。したがって、
C含有量は0.10〜0.2%未満とする。
り、焼戻し軟化抵抗を高め、耐硫化物応力割れ性を向上
させる元素でもある。また、ESR溶解で鋼の清浄性を
高める溶解法を取る場合、Alを適正範囲の歩留にする
のに必要な元素である。その範囲は0.10〜0.50
%で十分である。
る。Cと同様に鋼の焼入性を高め、強度を向上させる。
他方、Mnが1.0%を超えると靭性が低下する。Mn
の望ましい含有量は0.2〜1.0%である。
とともに、耐応力腐食割れ性をも向上させる。1.50
%を超えて添加すると耐応力腐食割れ性が低下するの
で、Crの適正な含有量は0.50〜1.50%であ
る。
上させ、高強度化に寄与するとともに、溶接後熱処理時
の軟化抵抗を高める。Moが過剰に多くなると巨大なM
o化合物が析出し、靭性を阻害するため、Moの適正含
有範囲は0.3〜1.0%である。
抵抗を上げ、また、細粒化に寄与して耐応力腐食割れ性
を向上させる。しかし、0.2%を超えると偏析部に有
害なV炭化物が生じ、耐応力腐食割れ性が低下する。V
の適正含有量は0.1%超0.20%以下である。
る元素であり、鍛造品のような厚肉材の焼入れ性を改善
することに効果的な元素である。その効果が顕著になる
0.0005%以上の含有量とするのが良い。0.00
30%を超えると鋼の靭性が低下するので、0.000
5%〜0.0030%がよい。
が、鋼中のNと結合して結晶粒の成長を抑えて耐応力腐
食割れ性の向上および溶接熱影響部の低温靭性を改善す
る。少なすぎるとその効果がなく、多すぎると介在物が
増加して鋼の性質を脆化させるため、0.01〜0.0
5%がよい。
熱処理加熱中の結晶粒径制御元素である。また、鋼中に
Tiが含まれていれば鋼中の不純物であるNをTiNと
して固定するので、前述のBがBNとして析出すること
なく、焼入性に有効に働く。TiはNを固定する以上に
は必要なく、その適正範囲は0.01〜0.05%であ
る。
靭性および耐応力腐食割れ性を低下させるので0.01
%以下とした。
の低合金鋼鍛造品の製造法と同様に行えばよい。ただ
し、不純物の少ない清浄鋼を得るためには、ESRのよ
うな二次溶解鋼が望ましい。鋳造後はプレスやハンマー
などで熱間鍛造される。この場合、フランジのような中
空品は鍛造のときに中空鍛造するか、中実鍛造後穿孔す
るか、あるいは熱処理前に切削加工により孔開けする。
終形状寸法に、熱処理時の変形、脱炭等を加味した寸法
に切削加工される。焼入れ温度はAc1+80℃以下が
結晶粒粗大化防止の観点から望ましい。また焼入れは噴
射式水流中で行う。焼戻し温度はAc1点以下で冷却は
水冷が望ましい。焼入焼戻しが終った鍛造品は所定仕上
寸法に加工し、パイプと溶接する。フランジ側の溶接熱
影響部を軟化するための後熱処理はバーナなどの局部加
熱では不均一になること、さらに高温(Ac1点以下)
が必要なため、加熱炉の中で加熱する必要がある。この
場合、フランジ単体の硬さも焼戻し処理が追加されるの
で強度低下を起こすことから、この低下分も加味した最
初の焼戻条件選定が必要になる。
体的に説明する。
製作した。ESR溶解した4トン鋼塊を使用し、120
0℃の鍛造温度に加熱し、800φ×Lに鍛伸した。鍛
伸後そのまま1200℃×20hrの均熱処理を施した
後徐冷する。徐冷後500mm長さに切断し、再度12
00℃に加熱後据込、穴明けし、外径950φ、内径3
00φに成形後空冷する。この素材を所定寸法のフラン
ジに加工し焼入れを行なう。焼戻し条件は溶接後の後熱
処理時に硬さが母材、母材のHAZ部共にHRc22以
下で、耐力が65kgf/mm2以上になるように後熱
処理時の硬さ低下を加味して行なう。以上の焼戻し処理
を行ったフランジから試験材を採取し、入熱5kJ/m
m相当の再現熱サイクルを付与し、後熱処理した。HA
Z部の後熱処理後と母材の耐硫化物応力割れ性は、丸棒
型引張試験片(平行部6.35φ×25.4mm)各鋼
種とも2本にて評価した。負荷応力はそれぞれの実降伏
応力の80%とした。試験溶液はNACE TM017
7−90に規定されるNACE TM0177浴(0.
5%酢酸+5%食塩水、1気圧硫化水素飽和25℃)と
した。720hrsの試験期間中に破断しなかったもの
を耐硫化物応力割れ性良好とした。試験材の成分を表1
に示し、その試験結果を表2に示す。
では母材、HAZ部共破断がなく、耐応力腐食割れ性が
優れている。これに対して、比較例cは焼戻処理により
硬さをHRc22以下にできず耐応力腐食割れ性試験は
しない。比較例dの場合は、母材は破断しなかったもの
のHAZ部は破断した。
度、高靭性であり、HAZ部後熱処理での母材の軟化抵
抗が高く、HAZ部および母材の耐硫化物応力腐食割れ
性に優れ、溶接組立てが容易となる。
フである。
では母材、HAZ部共破断がなく、耐応力腐食割れ性が
優れている。これに対して、比較例cは焼戻処理により
硬さをHRc22以下にできず耐応力腐食割れ性試験は
実施していない。比較例dの場合は、母材は破断しなか
ったもののHAZ部は破断した。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.10〜0.2%未
満、Si:0.10〜0.50%、Mn:0.2〜1.
0%、Cr:0.50〜1.50%、Mo:0.3〜
1.0%、V:0.10%超〜0.20%、B:0.0
005〜0.0030%、Al:0.01〜0.05
%、Ti:0.01〜0.05%、N:0.01%以下
を含有し、残部が実質的にFeからなる鋳塊を熱間鍛造
温度範囲に加熱して鍛造により中空鍛造品に成形し、次
いで焼入れ焼戻し処理を行った後、パイプと溶接し、溶
接熱影響部の硬さをHRc22以下になるようにAc1
点以下に加熱して冷却することを特徴とする耐応力腐食
割れ性の優れた高強度高靭性中空鍛造品の製造法。 - 【請求項2】 請求項1により得られた中空鍛造品であ
って、耐力65kgf/mm2以上で、かつNACE
TM0177浴中の割れ発生限界応力(σth)は耐力
の80%負荷した時に720時間以上である中空鍛造
品。
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---|---|---|---|
JP10121298A JP4043004B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | 耐応力腐食割れ性の優れた高強度、高靭性中空鍛造品の製造法および中空鍛造品 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN100425708C (zh) * | 2006-05-30 | 2008-10-15 | 三一重工股份有限公司 | 混凝土输送管生产工艺 |
KR101421999B1 (ko) * | 2013-03-11 | 2014-08-14 | (주)재경산업 | 보빈 제조방법 |
CN112899559A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 大同特殊钢株式会社 | 模具用钢以及模具 |
CN115401299A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-11-29 | 东北大学 | 一种酸性服役环境下屈服强度600MPa级耐蚀钢的闪光对焊焊接方法 |
-
1998
- 1998-04-13 JP JP10121298A patent/JP4043004B2/ja not_active Expired - Fee Related
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