JPS6043465A - 低温靭性に優れた熱延クラツド鋼板およびその製造方法 - Google Patents

低温靭性に優れた熱延クラツド鋼板およびその製造方法

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JPS6043465A
JPS6043465A JP15037883A JP15037883A JPS6043465A JP S6043465 A JPS6043465 A JP S6043465A JP 15037883 A JP15037883 A JP 15037883A JP 15037883 A JP15037883 A JP 15037883A JP S6043465 A JPS6043465 A JP S6043465A
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steel
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hot
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Tadaaki Taira
平 忠明
Kazuyoshi Ume
卯目 和巧
Kazuaki Matsumoto
和明 松本
Tomoaki Hyodo
兵藤 知明
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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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、低温靭性に優れた熱延クラツド鋼板および
その製造方法に関するものである。
石油や天然ガス用輸送管の使用条件は、近年益々苛酷に
なりつつある。例えば、硫化水素分や炭酸ガス分を多く
含み、しかも円曲にも厳しいガスをパイプラインによっ
て輸送する場合、安定操業。
公害問題、安全性等の面から、このような使用条件に充
分耐える耐食性、靭性および強度、その他パイプライン
用輸送管として具備すべき特性を兼ね備えた鋼管に対す
る要望が高まっている。
このような要望から、パイプラインの材料は。
従来から用いられていた炭素鋼や低合金鋼の代りに高合
金鋼を用いる傾向にあるが、高合金鋼のみで鋼管を製造
すると経済的に不利となる・。
そこで、比較的安価な炭素鋼や低合金鋼の母材板を外側
とし、高価なステンレス鋼等の高耐食鋼の名ランド材板
を内側とするクラツド鋼管が開発され、一部試験的に使
用されている。
上述した要望は、輸送管としての鋼管に限らず。
種々の腐食性流体に接する鋼板についても同様である。
ところで、クラツド鋼板の製造方法には、圧延法、爆着
法、鋳込法、拡散法および溶射法等があり1通常、大型
鋼板やパイプライン等は、圧延法がとられている。
上記圧延法は、クラッド相板としての高合金鋼と、母材
板としての鋼スラブとの接合面を予め清浄し、この後゛
−クラッド艮ラブを組み立てる。この組み立ては1通常
、第1図に示されるように、クラツド材板2に母月板l
を重ね合わせてなるクラッドスラブ3を、2枚、剥離剤
4を介して重ね合わせ、この1対のクラッドスラブの側
部を溶接することによって行われる。次いで、前記組み
立てたクラッドスラブを加熱し、この後、1対のクラッ
ドスラブの各々が所定の板厚になるように。
組立てクラッドスラブを圧延する。そして、圧延が完了
した組立てクラッドスラブを剥離し、2枚のクラツド鋼
板″を同時に製造する。
上述したクラツド鋼板の製造方法において、前記組立て
クラッドスラブ3を加熱する際、クラッド拐板2と勾材
板工との接合性を確保する観点から、3250℃以上の
高温で加熱することが多く。
この際、旬材板1の初期オーステナイト粒は、高温加熱
のために粗大化し易い。クラッド相板2も初期加熱粒度
が粗大化し易いことは、母利板1の場合と同様である。
また、圧延時においては、前記組立てクラッドスラブ3
を圧延する場合、板厚が厚くなるので、低温(Ar3変
態点近傍)での圧下が行いにりく、即ち、制御圧延が行
いに<<。
このために母拐板工の靭性が確保しにくい。また。
クラッド材板20種類によっては、熱間加工性が非常に
悪く、低温、例えば、1000℃以下では割れが発生し
て圧延が行えない。このために、必然的に高温仕上にな
る場合がある。従って、結晶粒が粗く靭性が劣化する(
通常、vTrs = −20〜+20)という欠点がめ
った。1例として、5UR316の鋼板と、APIX6
5(0,11%c−0.32%5i−1.69%Mn 
−0,03% Nb −0,03%V)の鋼板とを、上
述したように組み立てたクラッドスラブを、1250℃
に加熱後、840℃で仕上圧延した場合(仕上板厚14
.7#副、 3U8316 :2、 OM/API X
 65 : 12.7 mm )−母材板のvTrs 
は+12℃であり、これは、 低温域で使用する場合に
は不適当である。
この発明は、上述したような開題点を解決するためにな
されたものであって、高耐食鋼のクラツド材板と。
C:0.06チ以下。
3i:0.05〜0.8チ。
Mn: 0.8−2.24− Nb:O,OO1〜0.1係。
’Ai!、 : O,O工〜0.0B悌、N:O,OO
1〜0.01チ。
残り、鉄および不可避不純物。
からなり、必要に応じて、上記成分に、さらに、Cu二
1.0%以下。
Ni:3.Oチ以下、 Cr:1.Oチ以下。
Mo:0.8チ以下− Tj:O,l嗟以下。
B:0.003チ以下。
Cr:0.0ILlb以下 のうちの1種捷たは2種以上の成分を含有してなる、■
を含有しない鋼を用い、前記クラツド材板に、前記母材
板を重ね合わせてクラッドスラブを組み立て、前記クラ
ッドスラブを+ Ac3点75「ら−1300℃に加熱
し、次いで、仕上り温度を650℃以上とする熱間圧延
を施こすことに特徴を有する。
本発明は1次の2つの要件が基本になってなされたもの
である。
■ 母材板の成分のうち、析出硬化して靭性に悪影響を
およぼすVを添加しない。
■ 母材板の、圧延後のミクロ組織において。
パーライトの割合、即ち、−a含有量を減らしてフェラ
イト主体の組織にし、少々結晶粒が粗くなっても、即ち
、クランドスラブの加熱温度が高く、かつ制御圧延が施
こされない場合(即ち、未再結晶温度域(Nb含有鋼に
あっては、はぼ900℃以下)において、実質的な圧下
を行わない圧延を行った場合)でも、母材板の靭性を確
保し易いようにする。
上述した■および■がこの発明の基本的要件であるが、
さらに、次の要件も含む。
■ 不可避不純物のうち固溶強化型元素であり。
靭性に悪影響を与えるPは、極力低下させる方が好まし
い。
■ 鋼を清浄化して、例えは、シャルピー衝撃エネルギ
ーを改善させる意味では、S含有量も少ない方が好まし
い。
1ず■について説明する。第2図は、0,02〜0.1
0%C−0,25%Si −工、35−1.65%Mn
−0〜0.3%Cu −0”0.2 % Ni −0,
03−0,04%Nb (−o、04 % v )系に
ついて、クラッド圧延を想定して、1250℃に加熱後
、900℃の高温で12,7mm厚に仕上げた場合の、
シャルピーvTrs に及はすVの影響を示したもので
ある。なお、第2図中の試験片のT8 (引張り試験)
は。
54.5〜65 K9/lnA の範囲に在る。第2図
より■を添加しない成分系では+ vTrs が平均で
25℃改善されることがわかる。即ち、クランド鋼板の
用材の成分系としては、析出硬化元素であるVを含まな
い成分のほうが、圧延ままの靭性確保の点で好ましいこ
とがわかる。
次に■について説明する。第3図はC−0,25%Si
−,1,50%Mn−0,04%Nb−0%V 系に−
1)い−’C,1250℃に加熱後、900 ℃T、 
]、2.7Qυn厚に仕上げたj揚台の、TS及びシャ
ルピーvTrs に及ぼすC量の影響を示したものであ
る。
第3図から、C量を減少するに従って靭性が改善さI−
ILことがわかるb引張強度もc刊:の減少にしたがっ
て勿論低下してくるが−cくo、o6%≠≠になると、
従来レベル(vTrs > −20℃)に比べ、引張強
度は犬1]に改善される傾向にあることがわかる。仕上
圧延後、空冷した場合−前記成分系ではフェライトとパ
ーライトとの混合組織となるが、Cを減らすことによっ
て、パーライト分率が減少する。このことが高温加熱、
高温仕上であっても。
即ち、結晶粒が比較的粗くても、靭性が改善する原因と
考えられる。
ところで−c 量が低下すると、一般に強度が低下する
が、この強度低下は、目標とする強度に応じて、他の元
素の増数あるいは添加によって補うことが可能である。
以上のことを考慮して、この発明におけるU材板の基本
成分の限定理由について説明する。
C・・・第3図に示したように、靭性を従来のものより
改善するために、0.06%を上限とした。同図に示し
たように、C含有量は少ない程、靭性が改善されるので
好ましいが、実操業上低減できる下限は、0.002係
程度である。
Sl・ 脱酸効果の点から少なくとも0.05%以上は
必要であるが、0.8係を越えると靭性に悪影響を及ぼ
すので、0.8係を上限とした′。
Mn・・・鋼を強化するために少なく、とも0.8チは
必要であるが、2.2%を越えると、溶接性を阻害する
ので、2.2%を上限とした。
Nb・・・Nb (cN) としてスラブ加熱時のオー
ステナイト粒の粗大化を防止するのみならず、Nb添加
−による未再結晶温度域の拡大によって、制御圧延によ
る組織の細粒化が容易になるので、靭性が改善される。
このだめに添加する必要があるが。
0.1係を越えると、鋼塊に表面疵が生じるので。
0.1係を上限とした。一方−0,001係未満では。
上述した効果が認められないので、下限を0.001係
としだ。
AP、・・脱酸剤として有効な元素ぐちり、このために
少なくともO;01%以上添加する必要がある。
しかし、008%を越えると鋼塊に表面疵が発生するの
で、上限は0.08%に限定した。
N ・表面疵および溶接部の靭性が劣化するのを防止す
るために、上限は0,01%とし、一方、下限は、製造
上の限界である0、001%とした。
P・・・この発明では、敢えて不可避不純物ということ
で、その量は規定しないが、固溶強化程度を減らして、
靭性を改善させる意味で少ないほど良い。
S・・これも特に限定はしないが、少ないほど介在物が
少なく、鋼の清浄性が増して1例えば衝撃値が上昇する
ので好ましい。
この発明における4七祠板の基本成分の限定理由は以上
であるが、上記基本成分に必要に応じて更に含有させる
Cu、 Ni、 Cr、 Mo、 T’i、 B、 C
aの限定理由について説明する。
Cu・・・強度確保5、附水素誘起割れ性の点から添加
してもよいか=1.0%を越えると熱間加工性が悪くな
る。
N]・・・強度、靭性ともに向上させるに有効な元素で
あり、しかもCu疵を防止させる作用もあるが、3.0
%を越えると、溶接高温割れの感受性か増し、かつ高価
々金属であるだめ、3.0%以下とした。
Or・・・強度改善には効くが、1.0%を越えると靭
性を劣化させる。
Mo ・銅の強要上昇、組織のベイナイト化に寄与する
が、比較的高価であり、かつ−0,8%を越えると、却
って溶接性を損なうため、0.8%を上限とした。
T1・・Nbと同様な効果を有するだめ、上限は0.1
%とした。
B・・極低C領域での強度低下を補うものとして添加し
てもよいが、0.003%を越えると、却って靭性に有
害である。
C,・・・耐水素誘起割れ性の改善のために、添加して
もよいが−o、o1%を越えると、カルシウムオキシザ
ルファイド、カル7ウムアルミネートなどのクラスター
を形成して、むしろ耐水素誘起割れ性に有害なので上限
は0.0196とした。
この発明における高u食鋼とは、オーステナイト系ステ
ンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼。
二相系ステンレス鋼等のステンレス鋼は勿論、インコネ
ル等の高N1合′金、チタン紗よびチタン合金。
キュプロニッケル等の耐食材料として知られている金属
または合金を意味し、その使用環境によって、高耐食性
を発揮する金属捷だは合金を使用する。
次に、前述したように、クラッドスラブを組み立て/こ
後の1組立てクラッドスラブの圧延条件の限定理由につ
いて説明する。
母材板の靭性を確保する点から初期オーステナイト粒は
細かい方が良い。このためにクラッドスラブの加熱温度
は、低い方が望ましいが、逆に。
母材板とクラツド材板との接合性を確保する点からは、
高い方が望ましい。前記加熱温度が1300℃を越える
と、オーステナイト粒が粗大化して靭性が劣化するので
、加熱温度の上限は1300℃に限定した。一方、加熱
温度の下限は、母材板の種類によって異なるが、クラッ
ド利板がオーステナイトとなるAC3点以上であれば良
い。
制御圧延について述べれば、この圧延法によると一クラ
ッド材板の種類により、熱間加工性が悪く、疵が発生す
るものもあるので、必ずしも採用できないが、例えば、
SUS 304.(L) −5US316(L)のよう
に熱間加工性が良好なものは、母材の未再結晶温度以下
で圧下するほうが望捷しい。しかし。
この発明では、必ずしも未再結晶温度以下での圧下率を
確保しなくても、良好な靭性が得られることは既に述べ
た通りである。
但し、圧延工程で制御圧延を行うと否とにかかわらず、
仕上り温度は650℃以上とする必要がある。これは、
仕上り温度が650℃未満となると、クラツド材板の組
織は、フェライトが加工された組織を呈するようになっ
て靭性が劣化するからである。
次に、この発明を、実施例によって、更に詳細に説明す
る。
第1表に示される化学成分を有するクラツド材板に、同
じく第1表に示される種類の旬材板を重ね合わせ、この
クラッドスラブを、第1図に示したように組立て、この
組立てクラッドスラブを。
第2表に示される圧延条件に従って圧延した。このよう
にして製造したクランド鋼板1〜8の母材板部分から試
験片を切り・取り、C方向の引張り試験を行った。また
、前記母材板部分から試験片を切り取り、シャルピー試
験を行った。′これらの結果を、第2表に合わせて示す
第2表から明らかなように1本発明クラツド鋼板は、比
較クラツド鋼板に比べて、靭性が大幅に向上しているこ
とがわかる。
以上説明したように、この発明によれば、靭性に優れた
母羽根を有する。熱間圧延′!l:まのクラツド鋼板を
製造することができるといったきわめて有用な効果がも
たらされる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、クラッドスラブの断面図、第2図は。 シャルピーvTrs に及ぼすVの影響を示すグラフ−
第3図は、C量と+ ’rsおよび/ヤルピーvTrs
 との関係を示すグラフである。図面において。 1・・・母材板 2・・・クラット羽根3・・クラッド
スラブ 4・・剥離剤 出願人 日本鋼管株式会社 代理人 漸 谷 奈津夫(他2名) 第2図 第3図 010%)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (]) 高制食鋼のクラツド材板と。 C:0.06係以下、 Si、:0.05〜0.8チ。 Mn: 0.8−2.2%。 Nb: 0.001〜・0.1係。 Al4:0.01〜0.08係。 N:O,OO1〜、 o、 01 % −(Mh、*↑
    ン。2残り、鉄および不可避不純物 からなり、■を含有しない鋼の母材板とから構成される
    ことを特徴とする。低温靭性に優れた熱延クラツド鋼板
    。 (2)高耐食鋼のクランド材板と。 C:0.06チ以下。 Si:0.05〜0.8 %− Mn : 0.8−2.2 %。 Nb:0.001〜0.1 係。 AQ :o、01〜0.08 係。 N:O,OO工〜0.01 係、 残部、鉄および不可避不純物。 および、上記成分に、さらに。 Cu:1.U係以下。 Nj、:3.0係以下。 Cr:1.0%以下− Mo:0.8%以下。 Ti:O,1%以下− B:0.003%以下。 ca:o、o1’1以下(払勾1量す のうちの1種または2種以上の成分を含有してなる。■
    を含有しない鋼の母材板とから構成されることを特徴と
    する、低温靭性に優れた熱延クラツド鋼板。 (3) クラツド材板として高耐食鋼を用い、母材板と
    して、 C:0.06%以下。 Si:0.05〜0.84− Mn : 0.8−2.2 %。 Nb: 0.0 0 1〜0.1 %。 A象 :0.01〜0.08%。 N : 0.0 0 1−0.0 1 %、/上・人よ
    一、itンー2残り、鉄および不可避不純物 からなり、■を含有しない鋼を用い、前記クラツド材板
    に、前記母材板を重ね合わせてり゛ラッドスラブを組み
    立て、前記組立てクラッドスラブを。 AC3点〜 1300℃に加熱し1次いで、仕上り温度
    を650℃以上とする熱間圧延を施こすことを特徴とす
    る、低温靭性に優れた熱延クラツド鋼板の製造方法。 (4) クラッド月板として高耐食鋼を用い、母材板と
    して。 a:o、o6チ以下。 Si:0.05〜0.8%。 Mn : 0.8−2.2 % − Nb:O,OO1〜O,1%。 Al!:0.01−0.0B%。 N : 0.001−0.01 %− 残残部銑鉄よび不可避不純物。 および、上記成分に、さらに。 Cu:1.Q%以下、 Ni:3.0%以下− Cr:1.0%以下、 Mo:0.8%以下。 Ti:0.1%以下。 B:0.003%以下。 Ca : 0.Ol % 以下 (J人、辷、、!f九
    ンのうちの1種または2種以上の成分を含有してなる、
    ■を含有しない鋼を用い、前記クラツド材板に、前記母
    材板を軍ね合わせてクラッドスラブを組み立て、前記組
    立てクラッドスラブを、A03点〜、1’300℃に加
    熱し1次いで、仕上り温度葡650℃以上とする熱間圧
    延を施こすことを特徴と・する、低温靭性に優れた熱延
    クラツド鋼板の製造方法。
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