JPS58199813A - 耐hic性に優れた高張力鋼板の製造法 - Google Patents

耐hic性に優れた高張力鋼板の製造法

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JPS58199813A
JPS58199813A JP8271582A JP8271582A JPS58199813A JP S58199813 A JPS58199813 A JP S58199813A JP 8271582 A JP8271582 A JP 8271582A JP 8271582 A JP8271582 A JP 8271582A JP S58199813 A JPS58199813 A JP S58199813A
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Tsuneaki Kobayashi
小林 経明
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、低C−低Mn−B系鋼をCa処理すること
によって得られる。MnSを大幅に減少させた材料に、
特定条件にて制御圧延を施すことよりなる、優れた耐水
素誘起割れ性能(以下、耐H工C性能と称する)を具備
した高張力鋼板の製造方法に関するものである。
近年、エネルギー事情の悪化に対処するために新たな油
田やガス田の開発が盛んに行なわれており、特に従来放
置されていた深層にして硫化水素などの腐食性の強いガ
ス(サワーガス)を含む環境下にある油田やガス田の開
発の必要性が強く叫ばれている。
ところで、通常、油田やガス田から供給される天然ガス
や原油は、はとんどがラインパイプによって必要とされ
る場所にまで輸送されているが、最近では大径でかつ耐
圧性に優れたものを採用して輸送効率の向上を図る傾向
が強まってきている。
このようなわけで、ラインパイプにはX−70級(AI
P規格)以上の高強度、高靭性および優れた溶接性が要
求されるようになって、高Mn鋼、Nb添加鋼、■添加
鋼、あるいはMo系鋼等が多用されているのが現状であ
る。
しかしながら、このような強靭高張力鋼材を上述のよう
な湿潤サワーガス田1に使用すると、Hl、C(水素誘
起割れ)を起して設備の操業停止を招くという問題を生
ずることがわかった。
本発明者等は、上述のような観点から、ラインパイプと
しての必要条件であるx−70級(降伏強さ:50kl
?/−以上、引張強さ: 57 kg/m+A以上)よ
シも高い強度を有し、溶接性や靭性も良好であり、しか
も耐HIC性が格段に優れた高張力鋼板をコスト安く製
造すべく研究を行なったところ、高張力鋼材を湿潤サワ
ーガス雰囲気中に曝した場合に、鋼材のMn、 Mo、
 P等の偏析部が異常組織とガつて偏析部に共存するM
nS 6るいは5i02系介在物から割れが発生すると
いうのがHICの発生機構であり、これを防止するには
Mn含有量を下げるか、圧延後直接焼入れを施す方法し
か見出せないが、鋼のMn成分含有量を抑えると肝心の
強度を確保することができなくなり、他方、直接焼入れ
を施すとなると製造コストが高くなってその普及が困難
であるという具体的な問題点が明らかとなってきた。
そこで、本発明者等は、Mn含有量を低く抑えるととも
にC含有量をも低く抑えた鋼材が耐HIC性と溶接性並
びに靭性に優れていることに着目し、この鋼材の強度を
確保するために焼入性向上元素であるBを添加して低C
−低Mn−B系鋼材とするとともに、さらにこの鋼材に
Caを添加したところ、鋼材中のMnSが大幅に減少し
て、優れた耐HIC性と、良好な強度および靭性が付与
されることを見出し、さらに研究を続けた結果、低C−
低Mn−B系鋼材をCa処理し、これに制御圧延を施す
ことによって、優れた耐HIC性能有するとともに、強
度および靭性が著しく向上した鋼板を得ることができる
との知見を得るに至ったのである。
したがって、この発明は上記知見に基いてなされたもの
で、 C: 0.005〜0.05%、 Si : 0.05
〜0.80%。
Mn: 0.6〜1.2%、 Ti : 0.005〜
0.03%(但し、T1%≧3.4 N % ) 、 
 B :0.0003〜0.2001゜Ca:0.00
05〜0.2001. Affi :0.005〜0.
100チ。
を含有するとともに、 Cu:0.5%以下、Cr:O,8%以下、およびNi
:1、0%以下。
のうちの1種以上を含有することによって(Mn%十C
rTo +Cu ’% +Ni % )の値を1.30
以上とし、がっ、下記不純物元素含有量を、 S:0.008%以下、P:0.0020 %以下、 
Mo :0、05 %以下、’N:O,O’08チ以下
とするか、あるいはさらに、 Nb:0.001〜0.080%。
V :0.002〜0.2001 の1種以上を含有し、 Feおよびその他の不可避不純物:残シ、(以上重量%
、なお、以下組成成分割合を表わす係は重量%とする)
から成る鋼片を、900〜1150℃に加熱した後、引
続いて900℃以下の温度範囲にて、圧下率=50%以
上の圧延を施すとともに、800〜650℃で圧延を終
了することによって、耐HIC性能に優れた高張力鋼板
を得ることに特徴を有するものである。
つぎに、この発明の高張力鋼板の製造法において、化学
組成成分および圧延条件を上述のように限定した理由を
説明する。
1)化学組成成分量 ■  C C成分には、鋼材の強度を確保する作用があるが、その
含有量がO,OO5%未満では所望の強度を確保するこ
とができず、他方0゜05%を越えて含有せしめると靭
性劣化が著しくなることから、その含有量をO,OO5
〜0.05%と限定した。なお、ラインパイプ等の用途
にはC含有量が低い方が良く、特に003%以下で良好
な衝撃値が確保できるものである。
■ 5I S1成分は脱酸剤として有効な元素であり、その含有量
が0.05%未満では脱酸不足で耐HIC性能が劣化す
るようになシ、他方0.80%を越えて含有せしめると
靭性並びに溶接性が劣化することから、その含有量を0
.05〜0.80%と定めた。
■ Mn Mn成分には、焼入性を向上して鋼の強度および、′ 靭性を改善する作用があるが、その含有量が0.6チ未
満では所望の強度および靭性を確保することができず、
他方1.2%を越えて含有せしめると偏析部が異常組織
となって耐HIC性が劣るようになることから、その含
有量を0.6〜1.2%と限定した。
■ Tl T1成分には、鋼中のN分を固定してB成分の焼入性向
上効果を確保する作用があるが、その含有量が0.00
51未満では前記作用に所望の効果を得ることができず
、他方、003%を越えて含有せしめると靭性が劣化す
るようになることから、その含有量をO,OO5〜0.
03%と限定した。またT1チが3.4 N %よりも
少ないと、 TiはNと優先的に結合するためにBの効
果が発揮されなくなり、このためTi%≧3.4 N 
%と定めた。
■ B B成分には、鋼の焼入性を向上させて強度および靭性を
確保する作用があるが、その含有量が0、 OOO31
未満では十分な焼入性向上効果が期待できず、他方0.
0020tsを越えて含有せしめると靭性、特に溶接熱
影響部の靭性劣化を来たすようになることから、その含
有量をO,OOO3〜0.0020係と限定した。
■ Ca Ca成分にはMnSを球状化して減少せしめ、耐HIC
性能を向上させる作用があるが、その含有量がO,OO
O5%未満では所望の耐HIC性能向上効果を確保する
ことができず、他方0. OO50%を越えて含有せし
めると鋼の清浄度が悪化して靭性を劣化するようになる
ことから、その含有量を0、 OOO5〜O,OO50
%と定めた。
■ M M成分には、脱酸作用および細粒化作用があるが、その
含有量が0005%未満では前記作用に所望の効果が得
られず、他方0.100%を越えて含有せしめるとやは
り非金属介在物の量が増加して鋼質を害するようになる
ことから、その含有量を0、 OO5〜0.100%と
定めた。
■ Cu、 Cr、およびN1 これらの成分は、鋼中において偏析が少なく、固溶して
焼入性を増し、強度を向上する作用を有しているので、
より一層の強度が要求される場合に必要に応じて含有さ
れるが、Cu成分含有量が0、5 %を越えた場合には
表面割れが発生しやすくなり、Cr成分含有量が0.8
!lを越えた場合には靭性の劣化を来たすようになり、
またN1成分含有量が1.0チを越えた場合にはさらに
靭性を増す作用があるけれどもその傾向は次第に鈍くな
り、しかもコスト高を招くことから、Cu、Cr、およ
びN1の含有量をそれぞれ0.5 %以下、0.8%以
下、および1.0%以下と定めた。また、このとき、(
Mn%十〇r%十〇u%+Nt%)の値を1.301未
満とすると所望の強度を確保できなくなることから、そ
の値を1.304以上と限定した。
■ S 8分は耐HIC性能に悪影響を及ぼす元素であり、その
含有量がO,Q O8%を越えるとCaによって完全に
球状化せず、耐HIC性能を劣化することから、その含
有量をo、oo’s%以下と限定した。
[相] P P分が0.0020%を越えると偏析部に異常組織を増
やして耐HIC性能を劣化するようになることから、そ
の含有量を0.0020%以下と定めた。
OMO Mo分も、その含有量が0.05%を越えるとP分と同
様、偏析部に異常組織を増やすので、その含有量を0.
05%と限定した。
N N分がo、 o o s%を越えて含有されると、Bと
結合してBの焼入性向上効果を抑えるようになる上、溶
接熱影響部の靭性を劣化するようになることから、その
含有量を0008%以下と定めた。
@NblおよびV これらの成分には、鋼材の強度をさらに向上含せる作用
があるので、さらに高強度を要求される場合に必要に応
じて1種または2種以上含有されるものであるが、Nb
含有量がO,OO14未満あるいはV含有量が0002
%未満では前記作用に所望の小 効果を得ることができず、他方、NbがO,080%を
越えて含有されてもそれ以上の強度向上効果を得ること
ができず、またVが0.200%を越えて含有せしめら
れると強度向上効果が飽和してしまう上に靭性悪化を招
くようになることから、その含有量を、Nb : O,
OO2N2.080%、  V :0.002〜0.2
00チと限定した。
n) 圧延条件 ■ 加熱温度:900〜115・0℃ 加加熱度が900℃未満ということは、鋼のオーステナ
イト化する温度(Ar3点)に達していないということ
であり、所望の圧延組織を得ることができないのに対し
て、加熱温度が1180℃を越えると鋼材組織が粗粒化
し、靭性に悪影響を及ぼすようになることから、加熱温
度を900−1150℃と定めた。
■ 圧下条件=900℃以下で50%以上圧下時の温度
が900℃を越えたシ、その圧下率が50チ未満である
場合には、歪をもった微細なオーステナイト粒を得るこ
とができず、強度及び靭性の向上が望めないことから、
圧下条件を上記のように定めた。
■ 仕上温度 圧延仕上温度が800℃を越えると圧延組織の細粒化が
不十分であり、強度および靭性1値が所望の値を示す鋼
材が得られず、他方その温度が65・0℃未満ではフェ
ライト圧延中に析出物の析出が生じて靭性を劣化するよ
うになることから、その温度を800〜650℃と定め
た。
ついで、この発明を実施例により比較例と対比しながら
説明する。
実施例 通常の溶解法により、それぞれ第1表に示される成分組
成をもった鋼を溶製し、通常の条件で鋳造して、本発明
方法を満足する組成の鋼A −Fと本発明方法で使用す
る鋼の成分組成から外れた組成の鋼Gのスラブを得た。
ついで、それぞれのスラブA−Gを、第2表に示した加
熱温度に加熱保持後、同表に示した条件にて圧延し、所
定の板厚の鋼板を得た。
得られた鋼板について、その機械的性質および耐HIC
性能を測定し、その結果も第2表に併せて示した。なお
、耐HIC試験は、H2Sガスで飽和された人工海水中
に、素材表面のミルスケールを削り落とされた試片を9
6時間浸漬し、割れがあるかないかを、任意の3断面を
切断し、光学顕微鏡によって観察する方法を採用した。
第2表に示される結果から、本発明方法1〜6によって
製造された鋼板は、いずれも高強度と優れた低温靭性と
を有するとともに、耐HIC性能にも優れたものである
のに対して、鋼の成分組成が本発明のそれと異なる比較
法によって製造された鋼板は、耐HIC性能が劣ってい
ることがわがる。
上述のように、この発明の方法によれば、引張り強さが
60kg/−以上の高強度と、シャルピー破面遷移温度
(vTs)やDWTT落下試落下試験8牲 とを兼ね備えている上に、耐HIC性能にもすぐれた鋼
板を簡単な手段で得ることができ、サワー環境下の油田
やガス田の開発φ際に、ラインパイ1 プ等として用いた場合,著しく優れた性能を発揮するの
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 C:0.005〜0.05%、Si:0.05〜0.8
    0%。 Mn: 0.6〜1.2 %、 Ti : 0.005
    〜O’、03%(但し、T1%≧3.4N%)、B :
    O,0O03〜0.0020%。 Ca 二 〇、0005 〜0.0050  % 、 
      All  :0.005 〜0.100係。 を含有するとともに、 Cu:0.5%以下、Cr:0.8%以下、お2よびN
    土:1、0%以下。 のうちの1種以上を含有することによって(Mn%+ 
    Cr%十Cu%+N1%)の値を1.30以上とし、か
    つ、下記不純物元素含有量を、 s:o、ooe%以下、P :0.0020チ以下0M
    O二〇、 05 %以下、  N :0.008 %以
    下。 とするか、あるいはさらに、 Nb:O,OO1〜o、 o s o%。 V :0.002〜0.200%。 の1種以上を含有し、 Feおよびその他の不可避不純物:残り、(以上重量%
    )から成る鋼片を、900〜1150℃に加熱した後、
    引続いて900℃以下の温度範囲にて、圧下゛率:50
    %以上の圧延を施すとともに、800〜650℃で圧延
    を終了することを特徴とする耐水素誘起割れ性能に優れ
    た高張力鋼板の製造法。
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