JPS6050150A - 溶接熱影響部の低温靭性に優れた鋼 - Google Patents

溶接熱影響部の低温靭性に優れた鋼

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JPS6050150A
JPS6050150A JP15502883A JP15502883A JPS6050150A JP S6050150 A JPS6050150 A JP S6050150A JP 15502883 A JP15502883 A JP 15502883A JP 15502883 A JP15502883 A JP 15502883A JP S6050150 A JPS6050150 A JP S6050150A
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JP
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less
steel
toughness
welding heat
welding
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JP15502883A
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English (en)
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Tadaaki Taira
平 忠明
Kazuyoshi Ume
卯目 和巧
Kazutaka Akao
赤尾 一孝
Tomoaki Hyodo
兵藤 知明
Toyofumi Kitada
北田 豊文
Masakazu Niikura
新倉 正和
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
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】 本発明は、溶接熱影響部の低温靭性を改善せしめた鋼材
に関するものである。
近年、北海などの極寒地域においても、多くの天然ガス
田あるいは油田が発見され、これらの地域から消費地ま
で天然ガスあるいは原油を経済的に輸送するためのライ
ンパイプの需要が増している。このようなラインパイプ
では効率的に天然ガス、あるいは原油を輸送するため、
大径高圧化する傾向にあり、これらに使用さJLる鋼材
には、高強度と優れた低温靭性が必要とされる。
更に現地溶接の効率化のため、現地では小人熱自動溶接
法が採用されることが多く、鋼材の溶接性に対する要求
即ち素材の低炭素当、8を化(Ceq:口要求が厳しい
。勿論ラインパイプに限らず溶接構造用鋼におい又も同
様の傾向であり、良好な溶接性即ち低eeq 、低PC
Mが要求されている。
高強度の低炭素当量素材に対しては例えば新日本製鉄■
より出願された特公昭57−4688号にも示されるよ
うに低C化が有効である。
然し低C鋼においては強度を高めるため、Nb 。
■あるいはTIを含有さぜた場合には以下の問題点が発
生ずる。
鋼材を例えば片面多N(2層以上)溶接する場合、ある
いは内外面1層溶接する(ラインパイプはこの方式が多
い。)場合、最初のパス(内外面1N溶接の場合内面溶
接)において、溶は込み線近傍の溶接熱影響部()IA
Z)ではAc3点以上の高温に急速加熱され次いで冷J
:(+ (一種のquench)される。この際、これ
らの部分のNbCN、 VCN 。
T1CNなどの炭窒化物(J1姶んど固溶さねる。更あ
るいはT1CNなる炭窒化物を結晶粒界、粒内な問わず
析出する。
ところで結晶粒内にあっては、これら炭(窒)化物の析
出により強度は向上するものの、l’h A4面欠陥で
ある粒界にあっては、これらの析出によって強化はなさ
れず脆化のみが起る。加えてこれら炭(窒)化物の析出
に1゛トい粒界に偏析する固溶炭素量が低下するため粒
界破壊強度が粒内に比し相対的にかなり低下することと
なる。
このため特にシーム溶接あるいは円周溶接におけるこの
種の熱サイクルを受ける溶接熱影響部においては第1図
に矢印にて示す部分は脆化し易く前記の粒界破壊強度の
低下に起因して1男性が著しく劣化する。
本発明は分塊スラブあるいは連鋳スラブを用い熱間圧延
によって製造される溶接用鋼材において炭素量を0.0
8%(重量%で本明却1書巾の%は重量%をいう。)以
下に制限することWより現地溶接性を向上させ、更に残
留炭素量をo:oo5.%以上とすることにより特に溶
接熱影響部罠おける靭性劣化を防止l−適正な強度と高
靭性を得ることを目的としたものである。
なお本願で残留炭素量とは鋼中C片から化学m山的にN
1)C、VCあるいはTiCなる析出物となり析出した
C ttを減じたものを天つ。即ち但しく Ill i
%−6,4N%)<Oの場合はTI%−6,4N%=O
と定義する。
本発明は分塊スラブ或は連鋳スラブをJ目い熱間圧延に
よって製造される鋼材にして第1発明は、c o、 o
 a%以下、ただし残留炭素を0.005%以上としS
i0.80%以下、Mn 0.8〜2.5%、MO,0
05〜0.1%←叱訃−冨−1 及び可避不純物からな
る鋼。
更に第2の発明は、上記第1発明の基本成分にさらに、
Cu 1.0%以下、Cr 1.0%以下、Ni3.0
以下、Mo t C) %以下、B O,003%以下
、Ca0.01%以下の一種または二種以上を含有[7
残部はFeと不可避不純物とから)よる泪である。
本願発明は次の2点が考え方の古1本となっているもの
である。
(1)炭素量を少なく抑えることにより炭素当垣Ceq
を低下しく前記ロイドのCeq≦0.42)、現地溶接
性の向上、耐硬化性および耐割れ性を改養する。
(2)残留炭素量を0.0 O5%以上とすることによ
り、結晶粒界に偏析する炭素計を充分確保し、充分な粒
界破壊強度を付lj、することにより′「′tに溶接影
響部において低温靭性を向上する。
上記(1)については、例えば前記背公昭57−468
8号に示される如く周知の事実であるので(2)につい
て実験の結果得られた知見に基づい°C以下本願発明に
ついて述べる。
先ず本発明者等は後述の実施例第6図に示す如<CMを
一定にしNb添加坦を変化させたもの、或は第4図に示
す如<Nb量を一定にしC含有量を変化させた材料につ
いてシャルピー遣移濡度に及ぼす影響を実験した結果C
景一定の場合N14が増加する程、Nb量一定の場合C
ff1が減少する程靭性が劣化すること、また第5図よ
りへb添加量が多い程、C含有に1が少なくなる程粒界
(v(面が生じ易くなること、を知見し更に第6〜第7
図の走査電子顕微鏡による金属組織の写真より前記知見
を確認した。
次に以上の材料試験に基づいて鋼板を作製し溶接試験し
た結果残留C景が0.005%以下に減少すると急激に
破面遷移温度が上昇し、著しく靭性が劣化し残留C量0
.005%以上では良好な靭性即ち現地溶接性を向上す
るためにはcitの低下が必須であり溶接熱影響部にお
ける靭性劣化を防止するためには残留c(?ll≧0.
005重量%が必須条件となる。
なお以上述べたような低Cf4nにおける脆化は、その
メカニズムから考えて残留CJQが0.005%未満で
あって、かつAc3点以上に加熱急冷され、その@ A
c1直下でテンパーされるような熱サイクルが、斯る鋼
材においても問題であることは云う迄もない。即ち対象
が溶接部のH,A Zでなくても極低C系の調質型(Q
T)鋼、或は直接焼入+焼戻し型の濡においても本発明
の成分範囲は適用される。
本発明鋼の成分組成を限定した理由について後述の実施
例に基づいて説明する。
全炭素C量を0.08%以下としたのは、Cは0.08
%を越えると高張力鋼の場合炭素当量が上昇し、現地溶
接性を横5場合があるため0.08%を上限とした。
残留炭素は0.005%未満では溶接熱影響部の靭性が
著しく劣化するため0.005%を下限とした。
Si は脱酸上必要な元素であり、しかも強度靭性に効
果があるが0.80%を越えると靭性が急激に劣化する
ため上限を0.80%とした。
Mnは強度、靭性を確保するため、0.80%以上必要
である。一方2.50%を越えると強度的には上昇する
としても、靭性が劣化し、更に炭素当量Ceqも増大す
ることとなるので2.50%を上限とする。
Pについては、あえて不可避不純物ということで規定は
しないが、固溶強化程度を減らして靭性を改善する意味
で少ない程良い。
Sについても限定しないがSが少ない程介在物が少な(
南の清浄性が増して例えば衝撃値が上昇するので、少な
い方が好ましい。
Nbを0.12%以下に、■及びL貞を0.15%以下
としたのは、これらの元素は鋼の靭性あるいは強度を向
上させる元素であるが添加する場合は残留CJIが0.
005%以上となるように添加しなければならない。上
限は夫々靭性に劣化させるため、前記の値とした。
Mについて、0,1%以下、o、oos%以上としたの
は、Mは脱酸剤として有効な元素であり、少なくともO
,OO5%以上添加する必要がある。一方0.1%を越
えると鋼塊に表面疵が発生するので上限は0.1%に限
定する。
Cuについては、強度確保、耐水素誘起割れ性の点から
添加してもよいが1.0%を越えると熱間加工性が悪く
なるのでこれを上限とした。
Niは強度、靭性ともに向上させるに4効な元素であり
、しかもCu疵を防止させる作用もあるが、6.0%を
越えると溶接高温割れの感受性が増すため6.0%以下
とする。
Crは強度改善には効果があるが1.0%を越えると靭
拙を劣化させるのでこれを上限とした。
MOは鋼の強度上昇、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%を越えるとかえって
溶接性を損なうため0.8%を上限とした。
Bは極低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01003%を越えるとかえって靭性に有害な
ので0.003%以下とした。
Caは耐水素誘起割れ性(耐HIC性)の改善のために
添加しても0.01%を越えるとカルシウムオキシサル
ファイドカルシウム、アルミネートなどの介在物クラス
ターを形成し、むしろ耐HIC性に有害なので上限は0
.01%とする。
窒素Nについては特に規定する必要はないが、表面疵あ
るいは溶接部の靭性劣化の防止のため0.01%以下と
することが好ましい。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
〔実施例〕
試験に用いた実験室溶解材(50kg鋼塊)の成分組成
および製造条件を表1に示す。
表1において実験A1シリーズはcHlを0.025重
M%と一定にし、Nb添加量をo−o、iso%の間で
変化させたものであり、実験A2シリーズはNb添加量
を0.050重量%と一定にし、C含有量を0〜0.0
89重量%の間で変化させたものである。
これら溶解材料(板厚:2(llni)を第2図に示す
ような溶接をシミュレートした熱処理を行ない試験に供
した。
第6図は、C景; 0. O25重it%と一定である
時のNb添加量のシャルピー遷移温度に及ぼす影響を示
したものでC量が減少するに従い靭性が劣化することが
示されている。また第4図はNb量:0、050重量%
と一定である時のCシのシャルピー遷移温度に及ぼす影
響を示したもので、c J#tが減少するに従い靭性が
劣化することが示されている。なお第6図及び第4図に
おいて各材料の引張強度は40に9/−から80kg/
−の範囲であった。
第5図は以上の材料を用いC含有j4iNb添加量のシ
ャルピー破面に及ぼす影響をまとめたものである。第5
図においてO印は粒界破面率10%以下のグループをの
印は10〜60%のグループな0印は60%を越えるグ
ループを示すものである。
第5図からN唾加景が多い程C含有量が少な(なる程粒
界破面を生じ晶くなることが判る。
第6図及び第7図はこれら粒界破面率の変化を走査電子
顕微鏡写真をもって示したものである。
第6図(+ ) 〜< rrr >ハc量ヲo、c+ 
2 s%と一定とし、Nb量を(In2は0.027%
(11)図は0、052%(111)図は0.150%
と変化さぜた場合を示し一1第7図(1)〜(m )は
Nb騒をo、 050%ト一定とし、Citヲ(1)l
fflハo、008%、(In1図は0゜062%、<
 +n )図は0.051%と変化させたものである。
1これら顕微鏡写真からもNb量が増加する程、或はC
川が減少する程粒界破面が現れ易くなることが判る。こ
の粒界破面が生じ易くなる原因としては、詳細は不明で
あるが高Nb 化に伴ってNbCNの粒内析出による粒
内強化とNbCNの粒界析出及び残留Cの減少による粒
界の脆化の相互作用即ち粒界強度が粒界強度に比べ相対
的に弱くなったことが考えら第1る。これは第6図及び
第4図においてみられる脆化を裏付けるものである。
以上の実験で得られた知見をもとKm板を作製し実験に
供した。用いたスラブの代表的な成分組成、溶接条件を
夫々表2、表6に示す。
表6から、残留0分が−0,005%以下に減少すると
急激に破面遷移温度が上昇し著しく靭性が劣化すること
が示されているが、残留Cmが0.[105%以上の本
発明鋼では良好な靭性が得られることを示している。
以上の実施例から明らかなように本発明による鋼は低温
地域に於ける現地溶接に於て、溶接熱影響部の低温靭性
の優れた特性なイjするものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、溶接熱動V部の説明図、第2図は溶接熱処理
のシミュレート図、第5図はC量を一定とした詩のNb
添加量とシャルピーj(lj+移温度との関係を示すグ
ラフ、@4図はNbfAを一定とした時のC含有足とシ
ャルピー遷′#温度との関係を示すグラフ、第5図はN
b量とCMのシャルピー破面に及ぼす影響を示すグラフ
、第6図は粒界破面率の変化をC鼠を一定としNbJl
を変化し請求めた金属組織の走査電子顕微鏡7)−真、
第7図は粒界破面率の変化をNb量を一定としCJiL
を変化しめた金属組織の走査電子顕微鯨V真である。 第1図 ぶ 2図 第5図 第3図 Nl)捧如量(w?%) 第4 図 C@つ’i’li丁(W言“シイ−) −28゛ 一

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C0,08%以下、8i0.80%以下、Mn0
    .8〜2.5%、M O,005〜0.1%及びNb 
    O,12%以下、Ti 0.15 %以下、V o、 
    15 % [F)一種又は二種以上を含有し残部は鉄及
    び不可避不純物からなり、しかも次式で示される残留炭
    素it (C)を但しNは窒素%で(Ti%−6,4N
    %〕く0の場合は0とする。 0、005%以上とすることを特徴とする溶接熱影響部
    の低温靭性に優れた鋼。
  2. (2) CO,08%以下、1llliO,80%以下
    、 Mn 0.8〜2.5%、MO1005〜6.1%
    及びNb 0.12%以下、Ti 0.15%以下、V
    o、15%以下の一献は二種以上とさらに、Cu1.0
    %以下、Cr1.0%以下、NiS、O%%以下Mo1
    .Q%以下、B O,003%以下、Ca0.01%以
    下の一種または二種以上を含有し残部はFeと不可避不
    純物とからなり、しかも次式で示される残留炭素量(C
    )を 但しくTi%−6,4N%〕〈0の場合は0とする。 0、005%以上とすることを特徴とする溶接熱影響部
    の低温靭性に優れた鋼。
JP15502883A 1983-08-26 1983-08-26 溶接熱影響部の低温靭性に優れた鋼 Pending JPS6050150A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5364684A (en) * 1991-07-10 1994-11-15 Diafoil Hoechst Company, Limited Magnetic recording medium comprising a polyethylene-2,6-naphthalate multilayered film coated on both sides by a coating layer

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5364684A (en) * 1991-07-10 1994-11-15 Diafoil Hoechst Company, Limited Magnetic recording medium comprising a polyethylene-2,6-naphthalate multilayered film coated on both sides by a coating layer

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