JPS5953656A - 耐水素誘起割れ性にすぐれた高張力ラインパイプ用鋼 - Google Patents

耐水素誘起割れ性にすぐれた高張力ラインパイプ用鋼

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JPS5953656A
JPS5953656A JP16559082A JP16559082A JPS5953656A JP S5953656 A JPS5953656 A JP S5953656A JP 16559082 A JP16559082 A JP 16559082A JP 16559082 A JP16559082 A JP 16559082A JP S5953656 A JPS5953656 A JP S5953656A
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JP
Japan
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weight
steel
less
hydrogen
induced cracking
Prior art date
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Pending
Application number
JP16559082A
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English (en)
Inventor
Hayao Kurahashi
倉橋 速生
Yoichi Nakai
中井 揚一
Nobuo Totsuka
戸塚 信夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

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、耐水素誘起割れ性にずぐれた高張カラ・イ
ンバイブ出鋼拐を提案しようと゛するものである。
1M、鯛硫化水素を含む原油や天然ガスの輸送に用いら
れるバ・rブラインにおいて(21、いわゆる水素誘起
割れに起因する漏洩あるいは爆発小数が起る場合がある
この水素誘起割れは、よく知られているように主として
バイブ肉厚方向の中心近辺に発生し、はとんど無負荷状
態でも紹められる点で、高張力鋼の一般開な応力腐食割
れと異なっている。
水素誘起割れは環境から腐食にともなって鋼中に侵入し
た水素が非金桟介r+物と1也鉄の境νYに川−!ジや
がてそのカス圧が面捷ることによって発生し、環境中に
硫化水素が含ま)]ると、鋼中への水素の侵入が著しく
促進さノア、る/こめ、このような環境で使用される鋼
Hには十分な水素誘起割れ対策が必沙である。
鋼中に含−fれる非<1ン絹介在物のうちMnS kよ
、)−ヒ延により薄層状に伸長してその周縁が刃状を呈
し、従ってその周縁での応力年中効果が水素誘起割れに
最も著しい影響を与える。し/こがって従来採用・きれ
て来た水素誘起ν+’l iシの防止対重の・J÷法Q
よ、−!ら鋼中のSi極力低減するとともVこSとの親
和力が強くしかもその硫化物が圧延によって伸長しない
Caや稀土類元素を、添加することに依存し、こ\に近
年、脱硫技術の長足の進歩により、鋼中のSを: 0.
001東量%(以下単に%で示す)以下に1で低減する
ことも可能になったことが太いに役立っていることりJ
、事実である。
しかしながら、このように著しいS低域の下にCaや稀
土類元素を同時に添加しても、鋼塊の・■又は逆■偏析
イ1″!置や、連続鋳造スラブの中心偏析位iぺには偏
析率の大きいMnとSが富化することはなお不可避であ
り、この位iFt、 (以下偏析帯という)でのMnS
の生成を皆無にすることはなお不可能である。
またMn含有、にが増加するとともに、偏析帯でのMn
尾は寸ずまず高くなり、この部分のy、ns M4が増
すことのほかに、この部分の焼入性が向−ヒして偏析帯
における鋼の硬さが異常に高くなるが、一般に鋼はその
硬さが高くなるほど水素脆化感受性が敏感になる。
したがってこのようIL鋼材にあっては、偏析帯におい
てMnSを起点として、水素脆化を伴1cいながら水素
誘起割れが賽易に発生、伝播することになる。
そこでこの発明では、偏析し易いMnに替えてQrを強
化成分として鋼中しこ添加し、偏析帯での異常な硬さの
上昇を抑えるとともに、偏析帯のMnS量も低減するこ
とにより効果的な耐水素誘起割れ性の改善を、とくに高
張カラインパイプ用鋼、について図つl≦ものである。
この発明は、高張カラインパイプ用緬イnに9犯されて
いた欠点の解決を目的としてそこに必要な強さと靭性を
有するのはもちろん、偏471帯における水素誘起割れ
の発生を完全に防止できる高すJ(カラインパイプ出鋼
を提供しようとするものである。
すなわちこの発明は、C:す、(]55〜0.20%S
i : (LOI 〜0.!l(] % −Mn : 
0.10〜0.50%を含み、P≦(1,020%、S
−0,0(15%、 At : 0.旧〜0゜10%で
あって、Or : o、sO〜2.o%とCa:0、(
)旧〜0.1105%とを含有し残部が実質11すにF
eより成る成分組成を基本的に」二記課題の解決手段と
するものであり、これに加えてu 、 s (1%以F
のNo 、 0.15%以下のNb 、 0.15%以
丁の■および0.10%以下のZrのうち少くとも1種
または0 、005%以下のBをも含イゴする組成を、
より発展的な上記課題の解決手段とするものである。
上記の各発明につき上掲した成分範囲を限定した理由は
次のとおりである。
0 : 0.07〜0.20% Cは鋼の強19゛を決定する爪′P′−L元累であるか
、fl、20%を起えると鎖の靭性と溶接性を劣化させ
る(こ牟るが、0.05%未満ではラインパイプとして
の必要な強10が得られIIい。r(つてCけfl 、
 OF1〜0 、20%とした。
Si : o、ol〜Q、5(1% Sj−は製鋼段階における脱酸剤として添加されるが、
(1、5(1%を越λると鋼の靭性を劣化式せ、また(
1 、 (l 1%未満ては脱酸が小十分となる。従っ
てSiは(1、(11〜(1−5(1%とした。
Mn : fl、10〜0.50% Mnは従来、鋼の脱酸と強度j−昇を目的として多量に
添加1していたが、偏析I焚が大きく、偏析帯の硬さを
異状に上昇させる0発明者らがMnの焼入性におよばず
影會を、50%マル・)°ン・リイトが得られる臨界冷
却速度を測定して171査した結果の一例を第1図に示
したように1.0%を越えると鋼の焼入性が過度に著し
く増強されることを見出し、この知見の下に偏析帯で畠
化するMn %を1.0%以下にするにはMnの上限は
、0.50%であることを究明した。また下限について
は(,1,I(1%に満たないときこれによる脱酸効果
が!411待できないこと、そして酸素吹錬時の熱経済
性(ハノ、−めに最小限必′〃量として(1,10%に
定めた。
P≦(1、020% Pはq−1に添加する元素でIti: ’fr < 、
鉄鉱石に含まれ不司讐)?に混入する不純物元素である
が、こt]が0.02U%を越すと鋼の靭性を著しく劣
化させるのでtl 、 02 (1%を」二限とした。
S≦0.005% SもPと同様に不純物元素であり、すでに触れたとおり
特に水素誘起割れに関してG:1、きわめて有害な元素
である。したがって少なければ少ないほど耐水素誘起割
れ性にすぐれた銅が得られることは容易に推測されると
ころではあるが、経済性を考慮した訂暮の見地から(1
、(,105%を」−限とした。
Al: fl、01〜(1,10% A、lは製鋼段階における脱酸済としてけS]、ど同様
に添加するものであ7)が、(1、(1’1%未満では
脱酸効果がなく、一方0 、1 (1%を越えると結晶
flZを・粗大化し、鋼の靭性を劣化させる。従って/
1110、O1〜o、io%とじた。
Cr  :  0.8(1〜2.(] %Qrは、この
発明におりる最も重装な元素であるが、41 、80%
未満では必要強度が得られず、一方2、・0%を越える
と溶接性が劣化する。従ってOrは0.8(1〜2.0
%とした。
Oa : 0−(101〜0.005%aaはSとの親
和力が!iji<シがもその硫化物は圧延によっても伸
長することはないので、水素誘起割れの核とはならず、
それ故耐水素誘起割れ鋼にとってきわめてイ1効な元素
である。しがしく1 、 l)旧%未満では上記した効
果が十分にあられれず一方、0.0(15%を越えると
Oaの酸化物が増加し、硫化水素を含む環境中で、これ
を起点に不fり「望なブリスターが発生ずるU■能性が
ある。よってcaは(1,0+11〜(1,0+15%
とした。
以下の合金元素は主に鋼の必要強度をざらに増強するた
めその1:1的に応じて含有きせる。
まずMo 、 Nb 、 VおよびZrは強度増強の必
要をみたすのに下記の制限内(こおいて同一の作用効果
をもたらすので翁利に含イ1σぜrat Z+。
MO+1. o、so % 、 Nb 、 V GJ伺
Rモ0.lfi % 、Zrについては0.10%そこ
えると、何れも靭性の劣化をもたらすことが製品として
の経済性6悲化させるきらいのあることとともに、その
限度を定めた理由である。
Bは銅相の全体的な焼入性同士に・fl 、 III 
5%リードで効果があるが[,1、0(15%を緘える
と靭性が劣化することの故しこ上限を規定した。
7′rk No 4d 1. IQ%以」−1Nb 、
 VおよびZrはそれぞれ0.旧%以上、そしてBにつ
いてl−、f +1.0+105%以十の含イ1で、何
れもゴニ記強度増強に看゛利Gこ役立ち得る。
この発明に従う4種類((A)、(B) 、(C)およ
び(1)l )と従来鋼3神類((ト)) 、 CF+
および(G))し〔、ついて1(・ω1製品(板1!j
1.15 mm )の水素換起″−用れ試ル11を行I
Iい、その結果を比軟した。1jおこれら圧延i、li
!J 品のスラブ製造工程はいずれも転炉溶製−→連厩
鋳iH’j LL−よるものであり、圧延工程は′常θ
りGこよる。
ここに水累杓ik割れの試験方法としては、連靭1鋳造
法σ)il!J待[径i歴を紅た鋼板が心常板111t
^)j向の中央部で最も水累誘起割れを起し易いことか
ら、板幅ノj向の中llX!部から第2図に示すように
板の内向をl vHn深びでυJ削除夫した20闘X1
00+nmの試験片を採取し、この試験片を5%食塩水
+−1,4i%酢酸(いわゆるN A、 OE溶液、渇
IΩ25 +3 ’に )に、H2Sを1気圧で飽和び
せた溶液(H2Sal(J23 (I O〜85 (l
 Oppm )中、1壱、力無直性状μ)にに96時1
7.11浸漬する妾’ (iI’lて行った。水メ【誘
起側71の検出は、水深式j1j;直超音波探傷連続走
徨(C−スキャン)装置を用いてFE延而面平行な1自
1を全1f11走沓して行なった。
水雰誘起割れの数量化け、圧延面と平行な而に投影され
たクラックおよびブリスターの面積を走査面積で除ず口
とによって省なった。この11〆(をC−スキャン割れ
面積率と呼ぶ。
この方法は試験片のいかIIる1?15分に(r存する
倣小クランクやブリスターをも′8昂かつ迅速に4M+
>出することかでき、彷来行なわれている断面の検鏡【
こよる判定法しこ比べて試験片全1+、内水:、+、誘
起;’jl ilの発生状況がより11:、締かつtr
Rfl& kニー Jl’!握できる甚グζ簡使で翁益
な方法である。
表1に(+(給鋤の化学成分を示し、土たメ・2(こ、
供試淘のIW械rrツ性貿、偏(フ1帝の硬さおよび水
累54起割れの試験結果(C−スキャン割れ面積率)を
示す。
この発明の各供試鋼は、APi規格X70〜X !10
グレードの強度レベル’cWL、ヤノ1.にも拘らずC
−スキャン割れ面積率は、従来のX−70グレード鋼に
比べて著し2く小さく、水素誘起割れをほとんど起さな
いと評Wされ得る好成績を示している。
以−ヒのべたようにこの発明の鋼材は、API規格X−
70μ上のラインパイプ用鋼として必安な強度と靭性を
兼ねそなえるのは勿論のこと、鋼塊あるいは連鋳4片の
偏栢帯に起因する」= r+己歯高張力調圧延材懸念さ
れた水素誘起割わ7を、著しく低減できる。
この発明に従う成分系の鋼のlt1水素誘起割f’L 
j41゜は熱1Hj圧9ルのオーまでも才たその後の適
当な焼入焼戻し処理もしくは焼ならし処理などの調質を
施(〜童た場合でもこれらのW遣方法の如何に左右をれ
ない。
加えて一般に002を含む湿潤環境において低合金鋼(
fよ、その腐食速度がきわめて大きく(いわゆるスウィ
ート・コロ−ジョン)、使用に酎えないが、1〜2%以
上のCrを含不する低合金鋼はきわめてすぐれた耐スウ
ィート・コ「ノージョン性ケ示すことはよく知ら力、て
いるとおりで(うり、こXにこの発明ではOr f多h
1に含イイーf−るため、H2Sを含不′J〜る環境の
みならす、H2Sと0O2iiともシこ含有するきわめ
て厳しい環境においてさぐ−も1I11水素誘起割れ鋼
として使用可能であることがq4筆込れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、鋼中の1411知、と50(んマルテンザイ
ト組織ケ青るのに必委な冷却、床間との関係ケ示すグラ
フ、 第2図tユ水素誘起割れ試験に用いたt・(駒片の採取
位1′1″【と寸法を示す説明図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 LO:0.05〜0 、20電量%、 si、 : 0
    .01〜0.50重量%、 Mn : 0. ]、0〜
    OJO’dj 量”A f含み、P:00020重邦%
    以下2S : (+、(105重預%以丁、At: 0
    .01〜0.10重M−%であって、ar : o、s
    o 〜2.0 重n%とOa : 0.001〜0.0
    05重量%と全含有し、残部が実質的にFe j: Q
    なることを特徴とする耐水素誘起割れ性にすぐれた尚張
    力ラインパイプ用鋼。 2.0:0.05〜0.20重量% 、S工 : 0.
    (月 〜0.50重俸%、 Mn : 0.10〜0.
    50重量%を含み、P : 0.020重M−%以下、
     S : 0.005重量%以下、 At: 0.01
    〜0.10重量%であって、Or : 0.80〜2.
    0重量%とOa : 0.(101〜0.005i、椴
    %とを含有し、更に0.80重量%以ト−のMo 、 
    0.15重量%以下のlJb 、 (1,15重量%以
    下のVおよび0゜10車絹%以丁のZrの。 うちから選ばれる少くとも]種を含有し、残部が実質的
    にFeよりなることを特徴とする而」水素誘起割れ性に
    すぐれた高張カラインノくイブ用鋼。 a、c:o、o5〜0 、20重置%、 Si : 0
    .01〜0.50車絹%、 Mn : 0.10〜0.
    50爪計%を含み、P : 0.020車量%以F 、
     S: 0.(lOTi市部%以下、 AA : 0.
    01〜0 、 I 0重量%であってcr : 0.8
    0〜2.0 取量%とOa : 0.001〜0.00
    5重月、%と全含有し、更に0.0(15車絹−%1゛
    □以−FのB全含有し、残部が実質的にFeよりなるこ
    とを特徴とする面4水素誘起割れ性にすぐれた高張カラ
    インバイブ用銅。 4、、  O: 0.05〜0.20車景%以T−、3
    i : 0.01〜0.50重量%、 Mn : O,
    ]、O〜0.50 jl< 絹%全含みp + 0.0
    20取量%以下、 S : 0.005 f−Jt揃:
    %以下、 At: 0.01〜0.10車1■%であっ
    て、Or : 0.80〜2.0 、tri 31%と
    Oa : 0.001〜0.005重樋重賞−を含有し
    、史VCO,8(l IT Jti%以−FのMo 、
     0.1.5重量%以十−のNb 、 0.1.571
    j 7/J%以1〜のv isよびfl、Ii、I車用
    %91・のZrのうち少くともI 4′ii 7J:ら
    び+(10,005爪Jtt 95以1; a)Bと企
    :天有し、残部が実質1杓に1’e 、Lりなることを
    筒徴とする耐水素d4起割れ性【こずりした高I祿カラ
    インバイブ用1111M。
JP16559082A 1982-09-22 1982-09-22 耐水素誘起割れ性にすぐれた高張力ラインパイプ用鋼 Pending JPS5953656A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61272351A (ja) * 1985-05-29 1986-12-02 Kawasaki Steel Corp 高強度高靭性油井用鋼管
JPH01294845A (ja) * 1988-02-02 1989-11-28 Nippon Steel Corp 溶接部の耐サワー性及び低温靭性の優れた電縫鋼管とその製造方法

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