JPS63259051A

JPS63259051A - 耐サワ−性の優れた高靭性電縫鋼管用鋼

Info

Publication number: JPS63259051A
Application number: JP9144487A
Authority: JP
Inventors: Hirotsugu Haga; 芳賀　博世; Hiroshi Hasegawa; 泰士長谷川
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-04-14
Filing date: 1987-04-14
Publication date: 1988-10-26
Also published as: JPH0366385B2

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】（産業上の利用分野）本発明は耐サワー性の優れ念高靭性電縫鋼管用鋼に係わ
り、さらに詳しくは例えば石油・天然ガス掘削、輸送或
は貯蔵などにおいて、湿潤硫化水素を含む埋填化にあっ
ても割れ抵抗の高い高靭性電縫鋼管用鋼に関する。

（従来の技術）近年生産される石油・天然ガス中には硫化水素を含む場
合が非常に多く、更に海水、淡水などの水が共存する場
合には、鋼表面で起こる腐食に基づく減肉だけではなく
、腐食によって鋼表面で発生し九水素が鋼中に進入する
ことによって破壊を起こすことがあり、問題となってい
る。この破壊は、高張力鋼にふるくから認められる硫化
物応力腐食割れとは異なり、外部からの付加応力が無く
とも発生が認められる。

この破壊は、環境中から進入し念水素が、母材中に存在
する圧延方向に長く延びたＭｎＳなどのＡ系硫化物系介
在物と地鉄との境界に集積してガス化し、そのガス圧に
よって発生するもので、前記Ｍｎ８等のＡ系硫化物系介
在物が鋭い切り欠きとなり、これを割れの核として板面
平行割れに成長し、この板面平行割れが板厚方向に連結
されるものである。この種の割れを以下「水素膨れ割れ
」と呼ぶ。

こうし念水素膨れ割れに対する抵抗の高い鋼について、
従来から様々な研究がなされ、種々の鋼が提案されてい
る。それらは例えば特公昭５７−ゝ− １７０６５号公報、或は特公昭５７−１６１８４号公報
等にその代表例がみられるごとく、Ｃｕや００添加によ
る割れ防止、極低Ｓ化によるＭｎＳの減少、　０３或は
希土類元素などの添加によるＳの固定などを利用するも
のであって、これらの技術によって現在までにかなり厳
しい環境に耐え得る鋼が開発されている。

（発明が解決しようとする問題点）ところで電縫鋼管はホットコイルなどの鋼板を底形し、
電縫溶接する管であって、云うまでもなく鋼板との決定
的な相違は、溶接部および溶接熱影響部が存在する事で
ある。然るに、電縫溶接部周辺の耐サワー性について検
討された例は従来殆んど見あたらない。何故ならば、通
常製造工程においてＭｎＥ＋などのＡ系硫化物系介在物
が多く存在するのは、大型値塊では逆Ｖ偏析部であり、
連鋳片では中心偏析部であって、鋼板のエツジ部には殆
ど存在しないなどの理由から、鋼板のエツジ部同士を電
縫溶接して製造するｔ）わゆる単幅材では、電縫溶接部
周辺部分の耐サワー性は良好であると理解されてき九か
らである。

また、１つのホットコイルを幅方向２以上に分割したう
えで製造するいわゆる多条取りの電縫鋼管では、逆Ｖ偏
析部や中心偏析部などの水素膨れ割れ感受性の高い部分
が電縫溶接部の一方或は両方に位置するため、水素膨れ
割れに対する認識はちつ穴が、この場合にも対策として
、主にＭｎ８などのＡ系硫化物系介在物の減少と、９ク
ロ偏析の軽減といつ比母材と同様の対策が施されてき念
。

これに対し本発明者らは電縫鋼管の電縫溶接部について
耐サワー性を詳細に検討した結果、ＭｎＲなどの硫化物
系介在物が存在しない場合でも、電縫溶接部に水素膨れ
割れを生ずる場合があや、しかも電縫溶接部の場合には
板面垂直割れ型の水素膨れ割れであるということが母材
部の場合とは異なっていることを見いだ［７た。更にこ
の水素膨れ割れは、本質的に鋼板エツジ部にミクロ偏析
の少ない単幅材であっても発生することが分かつｆｒ、
。

この割れは従来知られていないものであって、母材の板
面平行型水素膨れ割れと同等或はそれ以上に重大な問題
である。しかもこの割れは、従来・７）水素膨れ割れに
対する対策鋼を使用した電縫鋼管であっても発生し、従
来技術では防止できなかつ念。

一方近年石油・天然ガスが産出される地域はアラスカ、
ソ連、北極海といつ次極寒地にまで広がっており、こう
し念地域で使用されるラインパイプには、母材および電
縫溶接部の両方において低温靭性の優れていることが要
求される。このとき産出される流体中に硫化水素を含む
場合には、低温靭性とともに耐サワー性も必要であるこ
とは云うまでもない。

電縫鋼管においては、溶接部の靭性が母材に比べて低下
する九め、電縫溶接部も含めて靭性の優れ九電縫鋼管に
ついても従来から様々な研究がなされ、種々の方法およ
び鋼管が提案されている。

例えば特開昭５４−１　：（６５１２号公報、特開昭５
７−１４０８２３号公報、特公昭５８−５３７０７号公
報あるいは特公昭５８−５３７０８号公報等にその代表
例がみられるごとく、熱延工程の仕上げ温度および巻き
取り温度の管理による素材の靭性向上、造・ｉｆｌ＆冷
却速度の制限による結晶粒度の制御、固溶Ｎの減少、Ｎ
ｂ或はＶによる結晶粒の微細化などを利用するものであ
って、これらの技術によって現在迄に靭性のかなり優れ
次電縫鋼管が開発されている。しかしながらこれらの電
縫鋼管は通常の環境で使用される物であって、硫化水素
や水を含んだいわゆるサワー環境で使用することを考慮
し九ものではない。

本発明者らは、電縫鋼管の電縫溶接部の靭性についても
詳細に検討し之結果、耐サワー電縫鋼管の電縫衝合部に
おいて靭性が母材に比べて著しく劣化する場合があるこ
とをみいだした。しかしてこの場合上述の各種従来技術
をもってしても改善されないこともわかつ念。

本発明者らは、こうし念板面垂直型という全く新しいタ
イプの水素膨れ割れに対する抵抗と靭性の両方の高い鋼
管を開発せんとして研究を続けて来九結果、第１図に模
式的に示す電縫鋼管１の電縫溶接部の水素膨れ割れ及び
靭性低下の原因は、電縫衝合部２およびその両側ｚ１お
よびｚ２が５００μｍ以内の熱影響部３に存在する板状
の酸化物系介在物であることを突き止め次。

更にこれら板状の酸化物系介在物のうち、第１図に示さ
れる電縫衝合部２の両側ＺＬ　　＝Ｚ２．．．。

５００μｍ以内の横断面でみ九介在物の形状として板厚
方向の長さと円周方向の長さの比が２以上で、かつ長径
２μｍ以上の介在物が水素膨れ割れ発生の核となること
、板厚方向の長さと円周方向の長さとの比が２以上で、
かつ長径２μｍ［上の介在物が１１Ｊ２　　あ念すの横
断面中に５個を越えて存在するような酸化物系介在物の
密度となるときには、核発生し之水素膨れ割れが相互に
結合して巨視的な割れに成長することを見いだし念。

さらに本発明者らの研究によれば、これら板状の酸化物
系介在物は、Ｏａ　、　Ａｔ　ｆ主咬分とする複合酸化
物であり、母材中に予め存在した球状に近いこの酸化物
系介在物が、電縫溶接時の熱影響によって鋼の融点近く
にまで加熱され几うえスクイズロールによって両側から
加圧されるために、板状に変形して生成することが明ら
かとなつ九。

本発明者らは以上の知見に基づき、既に特願昭６１−２
８１８４１号により従来より主に脱酸を目的として添加
されてき＆Ａｌｔ−極力減少させ。

Ｔｉ或９Ｚｒｆ脱酸元素として使用することによって母
材及び電縫溶接部の耐サワー性と靭性に優れ九電縫鋼管
を提案している。その要旨とするところは、重量慢でＯ
：　０．０２〜０．３５％、　ｓｉ　：０．１〜１．８
％、Ｍｎ：０．１＝１．８％、Ａ１：０、ｆ）　０５％
超超−０，０５％、　Ｏａ　：　０．０００５〜゛ｏ、
ｏ　ｏ　ｓ％に加えて、Ｚｒ　：　ｔｌ、００１〜Ｏ，
０１５％含有し、かつＰ：０．０１５％以下、　Ｓ　：
　０．ｆｌ　０３％以下に制限し、Ｚｒ　Ｚ　Ａｌの値
が２未満であって、あるいはさらＫ（ｋ）　Ｃｕ　：　
０．２〜０．６　％　、　Ｎｉ　：　’１．１〜ｉ、ｏ
％、　Ｏｒ　：　０．２〜３．Ｑ％の１種又は２種以上
、又Ｈ（Ｂ）Ｍｏ　：　０．１０−　Ｌ、ｉ）　％　、
　Ｎｂ　：　０．０１〜０．１５％　、　Ｔｉ　：　０
．００５〜Ｏ，Ｌ　０％、　ｖ　：　ｏ、ｏ　ｉ　〜ｆ
１．１５％の工程又は２株以上の（Ａ）　（Ｂ）いずれ
か一方、又は両方を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からな
る電縫鋼管用鋼を素材として用い、溶接熱影響部の介在
物に含まれるＡｌｚＯ５の一度が５０％以下である溶接
部を有することを特徴とする耐サワー性の優れた高靭性
電縫鋼管に関するものである。

本発明者らは更に広範囲な調査研究を推進し念結果、Ｔ
ｉ　、　Ｚｒの他に’ｒａ或はＨｆヲ脱酸剤とじて使用
すると、Ｔａ　、　Ｈｆは何れも酸化力が強いので。

鋼中にＡ１が存在してもその酸化を抑制し主要な介在物
成分となりうろこと、更にはその結果鋼中の介在物の５
０％以上がＴａ或はＨｆを含有し、これら介在物は溶接
熱影響部にあっても溶接時に板状に変形しが念いことを
突き止め食。

ところで従来Ｔａ　ｆ脱酸に使用した例は殆ど無い。特
開昭５３−６２７２５号公報にはＡＩ　、　Ｚｒ。

Ｖ　、　Ｎｂ　、　Ｔａ　、　Ｈｆ　　の炭窒化物の少
なくとも５０饅が０．０５μｍ以上であることを特徴と
する高靭性熱影響部を持つ溶接構造用鋼が提案されてい
る。

しかしながらこの場合のＴａ　、　Ｈｆは、炭窒化物を
生成する念めに添加するものであって、本発明のように
酸化物として鋼中に存在して添加効果を発揮するもので
はない。更に、添加したＴａ　、　Ｉｆが炭窒化物を生
成すると、鋼中介在物の５０％以上がＴａ　、　Ｈｆの
酸化物を含有することが困難となり、介在物の板状化を
防止することは出来ない。また、Ｔａ、　Ｈｆ　’ｉ　
０．１％以下含有し、さらＫ（Ｐ＋５Ｎ）が０．０３％
以下であるような溶接構造用鋼が特開昭５５−４７３６
６号公報に見られるが、この場合も特開昭５３−６２７
２５号と同じく炭窒化物生成による溶接部靭性の改善を
目的とし念ものである。これらも鋼中にＴａ　、　Ｈｆ
の酸化物を５０％以上生成しないため、介在物の板状化
による靭性劣化を防止することは出来ない。

本発明は、電縫衝合部靭性の低下および電縫溶接部の板
面垂直型水素膨れ割れが、溶接熱影響部に存在する板状
の酸化物系介在物によって発生する事を解決する為にα
され念ものであって、　’ｒａ戒はＩｆ　ｆ：脱酸元素
として使用することにより鋼中の酸化物系介在物の組成
を制御し、耐サワー性と靭性の優れ九電縫鋼管用鋼を提
供する事を目的としている。

（問題点を解決するための手段）本発明者らは電縫衝合部及びその熱影響部にあっても電
縫溶接時に板状に変形しが九い介在物を有する高靭性鋼
を開発せんとして検討を重ね、従来炭化物或は窒化物と
して鋼の特性を改善する几めに添加されてきたＴａ　、
　Ｈｆ　ｆ主な脱酸剤とじて使用することによって鋼中
の介在物の組成を制御し、電縫溶接部の耐サワー特性に
優れ、しかも母材及び溶接部の靭性の極めて優れ九電縫
鋼管用鋼を得られることを見いだし、本発明はこうし次
知見に基づいてなされたものである。

第１の本発明は、重量係で、Ｏ：０．０１〜０．３５％
、　Ｅｔｉ　：　０．１〜１．８％、　Ｍｎ　：　０．
１−１．８％、　Ｏａ　：　０．００１　＝　０．００
８％に加えて、ＴａもしくはＨｆのうち１種又は２種を
合計で０．００１〜１．０％を含有し、かつＡｌ　：　
０．０５俤。

？　：　０．０１５％、　８　：　０．Ｑ　Ｏ３％以下
に制限し、残部はＰｅ及び不純物からなり、鋼中介在物
の５０係以上がＴａ　、　Ｈｆの酸化物を含有すること
を特徴とする耐サワー性の優れた高靭性電縫鋼管用鋼で
ある。

第２の本発明は、重量慢で、Ｏ：０．０１〜０．３５％
、　８ｉ　：　０．０２−０．５％、　Ｍｎ　：　０．
１＝１．８％　、　Ｏａ　：　０．００２〜０．００８
％に加えて、’ｒａもしくはＨｆのうち１種又は２種を
合計でｏ、ｏ　ｏ　ｉ〜１．０優を含有し、かつＡｔ　
：　０．０５％　Ｐ　ｅｏ、０１５％、　Ｓ　：　ｆ）
、００３％以下に制限し、さらにＯｕ　：　０．２−０
．６　％　、　Ｎｉ　：　０．１〜１．０％、ａｒ：０
．２〜３．０％のうち１種又は２種以上を含み、残部は
Ｆｅ及び不純物からなり、鋼中介在物の５０％以上がＴ
ａ　、　Ｈｆの酸化物を含有することを特徴とする耐サ
ワー性の浸れ比高靭性電縫鋼管用鋼である。

第３の本発明は、重量係で、ｃ　：　ｏ、ｏ　ｉ〜０．
３５％、　Ｓｉ　：　ｆｌ、＋３２〜０．５％、　Ｍｎ
　：　ｆｌ、Ｌ　〜１．８％、　Ｏａ　：　０．００１
〜０．００８　％に加えて、ＴａもしくはＨｆのうち１
種又は２種を合計で０．００　Ｌ　〜１．０％を含有し
、かつＡＩ　：　０．０５％％Ｆ　：　０．０１５　％
　、　Ｓ　：　０．００３％以下に制限し、さらにＭｏ
　：　Ｏ，Ｌ　−１，０％、ｖ：ｏ、ｏｔ　〜ｏ、ｔｓ
％。

Ｎｂ　：　０．０１〜０．１５％のうち　１種又は２種
以上を含み、残部はＦｅ及び不純物からなり、鋼中介在
物の５０％以上がＴａ　、　Ｈｆの酸化物を含有するこ
とを特徴とする耐サワー性の優れ念高靭性電縫鋼管用鋼
である。

第４の本発明は、重ｔ％で、Ｏ：　０．０１〜０３５％
　　　、　　　Ｓｉ　　　：　　　イ１．０　２　〜０
．５　　％　　、　　　Ｍｎ　　　：　　　０．１　　
＝　　１．８　　％　。

Ｏａ　：　０．００　Ｌ　〜０．００８％に加えて、’
ｒａもしくはＨｆのうち１種又Ｖｉ２種を合計で０．０
０１〜１．０％を含有し、かつＡｌ　：　０．０５％、
Ｐ：０．０１５囁、　Ｓ　：　０．００３％以下に制限
し、さらにＴｉ：０．００２〜０．１　％　、　Ｚｒ　
：　０．００２〜０．０２％のうち１種又は２種を含み
、残部はＦｅ及び不純物からなり、鋼中介在物の５０％
以上がＴａ　、　Ｈｆの酸化物を含有することを特徴と
する耐サワー性の優れた高靭性電縫鋼管用鋼である。

第５の本発明は、重量％で％Ｏ：　０．０１〜０．３５
　Ｔｏ　、　８ｉ　：　０．０２−０．５％、Ｍｎ：０
．１〜Ｌ、８　％　、　Ｃ！ａ　：　０．００１〜０．
００８％に加えて、Ｔａもしく　ｉｄ　Ｈｆのうち１種
又は２種を合計でｏ、ｏ　ｏ　ｔ〜■、０％を含有し、
かつＡｔ　：　ｌ）、０５％。

Ｐ　：　０．０１５％、　Ｓ　：　０．０　［１３％以
下に制限し、さらにＯｕ　：　０．２−０．６％、　Ｎ
ｉ　：　０．１−　Ｌ、０％。

Ｏｒ　：　０．２〜３．０％のうち１種又は２種以上、
及びＭｏ　：　０．１−１．０％、　　Ｖ　：　０．０
１〜０．１５％。

Ｎｂ　：　０．０１〜０．１５％のうち１種又は２種以
上を含み、残部はＦ’ｅ及び不純物からなり、鋼中介在
物の５０％以上がＴａ　、　Ｈｆの酸化物を含有するこ
とを特徴とする耐サワー性の優れ念高靭性電縫鋼管用鋼
である。

第６の本発明は、重量％で、　Ｏ：　０．ｆ）　１〜０
．３５％、　Ｓｉ　：　０．０２＝０．５％、Ｍｎ：０
．１〜１．８％、　Ｏａ　：　０．００２〜０．００８
％に加えて、’ｒａもしく　ｆｉＨｆのうち１種又は２
種を合計で０．００１〜Ｌ、Ｏ％含有し、かツＡＩ　：
　０．０５％。

Ｐ　：　０．０１５％、　８　：　０．ｆ’３０３％以
下に制限し、さらにＣ！ｕ　：　０．２−０．６％、　
Ｎｉ　：　ｏ、ｔ　＃　ｉ、ｏ％。

Ｏｒ　：　０．２〜３．０％のうち１種又は２種以上、
及びＴｉ　：　０．００１〜０．１％、　Ｚｒ　：　０
．００１〜ｎ、０２　％のうち工種又は２種を含み、残
部はＦｅ及び不純物からなり、鋼中介在物の５０％以上
がＴａ　、　Ｈｆの酸化物を含有することを特徴とする
耐サワー性の優れ次高靭性電縫鋼管用鋼である。

第７の本発明は、重量％で、　ａ　：　ｏ、ｎ　ｔ〜０
．３５％、　Ｅｌｆ　：　０．１〜１．８％、　Ｍｎ　
：　０．１〜１．８％、　Ｏａ　：　０．００２〜０．
（］　０８％に加えて、ＴａもしくはＨｆのうち１種又
は２種を合計で０．１１　ｎ　ｌ〜１．０％含有し、か
つＡＩ　：　０．０５％。

Ｐ　：　ｌ）、ＯＬ　５　’１　、　Ｓ　：　ｎ、１１
０３％以下に制限し、さらにＭＯ：　０．１〜１．０％
、　Ｖ　：　０．０１〜０．１５幅、　Ｎｂ　：　ｆｌ
、０１〜０．１５　％のうち１種又は２種以上、及びＴ
ｉ　：　０．ｌ’ｌ　Ｏ１〜０．１％、　Ｚｒ　：　０
．００１〜ｆ）、ｆｌ　２％のうち１種又は２種を含み
、残部はＦｅ及び不純物からなり、鋼中介在物の５０％
以上がＴａ　、　Ｈｆの酸化物を含有すること１：！：
特徴とする耐サワー性の優れ次高靭性電縫鋼管用鋼であ
る。

第８の本発明は、重量幅で、ｃ：ｎ、ｏｉ〜０．３５　
％　、Ｓｉ　　：　　（１，０２”　０．５　％　、　
　Ｍｎ　　：　　０．１　＃ｔ、ｑ％、Ｏａ：０．（１
０１〜０．００８％に加えて、ＴａもしくはＨｆのうち
１種又ｆ′ｉ２種を合計で１１．００１〜［，０％含有
し、かつＡＩ　：　０．０５％、　Ｐ　：　０．（１１
５％　、　Ｓ　：　０．００３％以下に制限し、さらに
Ｃｕ：０．２〜０．ｈ％、　Ｎｉ　：　０．１　＝　１
．０％、　ｃｒ：　ｏ、２〜３．０％のうち１種又は２
種以上、及びＭＱ　：　ｔｌ、Ｌ〜１．０％、　ｖ　：
　０．０１〜０．１　ｓ％、　Ｎｂ　：　０．（Ｉ　Ｌ
　〜０．１５俤のうち１種又は２種以上、或は更にＴｉ
：０．００１〜ｆ１．ｉ％、　Ｚｒ　：　Ｏ，イ）　Ｏ
ｌ　〜０．０２％のうち１種又は２種を含み、残部はＦ
ｅ及び不純物からなり、鋼中介在物の５０％以上がＴａ
　、　’［（ｆの酸化物を含有することを特徴とする耐
サワー性の優れ穴高靭性電縫鋼管用鋼である。

以上の如く、板状に変形した介在文に、１′る板面垂直
型水素膨れ割れを防止するために、従来炭化物或は窒化
物として鋼の特性を改善する念めに添加されてき九Ｔａ
、Ｈｆを、　Ａ１に代わる脱酸元素として含有せしめて
鋼中の酸化物系介在物の組成を制御し、電縫溶接部の耐
サワー特性に優れ、しかも母材及び溶接部の靭性の極め
て優れた電縫鋼管用鋼とし穴ものである。

以下本発明の詳細な説明する。

先ず本発明において各成分範囲を前記のごとく限定した
理由を以下に述べる。

Ｃは鋼の強度ｆ、最も安定して向上させる基本的な元素
であるため、強度確保の±め０．０１％以上含有させる
ことが必要であるが、０．３５％を超えると鋼の靭性に
対して好ましくない影響があるので、０．０Ｌ〜０．３
５％とし念。　旧は強度を向上させる元素であるので０
．０２％以上含有すべきであり、また靭性確保のため上
限含有量ｆ：０．５％とし念。

Ｍｎ　ｆ′ｉ強度上必要な元素なので０．１％以上含有
すべきであり、また溶接性及び靭性確保の九めには上限
含有量を１．８％とした。

Ｃａは鋼中のＳ　ｆ　Ｃａ９として固定してＭｎ８の生
成を防止することによって鋼材の耐サワー性を向上させ
る元素であって、鋼材の耐サワー性確保のためにはｏ、
ｏ　ｏ　ｉ％以上含有させることが必要であるが、０．
００８％を超えると、効果が飽和するので、　０．００
１％からｏ、ｏ　ｏ　ｓ％の範囲とする。

’ｒａ及びＨｆはＡＩに代えて脱酸に使用する元素であ
るが、ｏ、ｏ　ｏ　ｉ％以下では脱酸が不十分となり、
１．０％を超えて添加すると、炭化物或は窒化物を大量
に析出し鋼の靭性が劣化するので、ｏ、ｏ　ｏ　ｉ％〜
ｉ、ｏ％とする。

尚本発明者らは鋼の断面を詳細に調査し次結果、Ｔａ　
、　Ｈｆ或はＴａとＨｆで脱酸を行った場合には。

Ｔａ及びＨｆｆｅ主成分とする酸化物は大きさが１μｍ
以下のものがほとんどであり、更にクラスター状の大型
介在物や表層介在物が著しく少ないことを見いだし念。

これらの知見もま九本発明に於てＴａ　、　Ｈｆ　ｆ　
Ａｌに代えて含有せしめる理由となるものである。

一方ＡＩは、主な脱酸剤として添加するとＣａと板状に
変形し易い複合酸化物を生成するので少ない方がよいが
、Ｔａ　、　ＨｆおよびＣａ添加の際に精錬プロセスに
於て使用する耐火物より混入する場合や、或はＴａもし
くはＨｆによる脱酸の補助として意図的に鋼中に添加す
る場合がある。しかし、これらの場合においても、　　
ＡＩが０．０５％を超えてしまうと’ｒａに変わって脱
酸の主要元素となってしまう九めに、介在物組成はＡ　
ｌ　２０３とＣａＯの複合酸化物を含むものとなって、
就中電縫溶接時に電縫溶接部及び溶接熱影響部に存在す
る介在物が板状に変形してしまう。従ってその上限’に
０．０５チとし念。

また、Ｐは水素膨れ割れ全伝播しやすくする元素である
ので、　０．０１５％以下とし念。

さらにＳばＭｎと結合して水素膨れ割れの起点となるＭ
ｎＳを作るので、耐サワー性確保のためには０．００３
％以下に抑えた。

尚、鋼中介在物の５０％以上がＴａ　、　Ｈｆの酸化物
を含有することを本発明鋼の特徴としたのは、以下の実
輸に基づいている。

まず以下の実験に供した鋼の基本成分は、Ｏ：（１，０
３〜０．１１％、　Ｓｉ　：　ｌ）、１１６〜−１．１
５％、Ｍｎ：０．６１〜１．６２％、　Ｐ　：　（１，
００５〜０．（１１０％。

ｓ：ｒｌ、ｏ００２％〜＋］、ｔｌ　０２７％、　　Ｃ
ａ　：ｔｌ、Ｉ）（ＩＯＱ係〜０．００４２％であり、
これらの＠について耐サワー性及び靭性に対する介在物
の組成の影響を調べた。

試験材の艮造に当念っては、まず、上記のａｆｅ溶裂後
熱間圧延して１１ｍ５厚の鋼板とし念あと、通常の工程
によって電縫鋼管とし念。尚電縫溶接部にはシーム・ノ
ルマ（溶接部焼準）を施し九が、その加熱湯度は９５０
〜１０２０℃とし念。

これらの電縫鋼管から第２図に示す要領で肉厚ｔ、＝Ｌ
１ｍのｇＡｇの電縫溶接部金倉んで厚さｌ２＝９關９幅
Ｗ　”　２０　ｙ　、長さｌ　＝　１００　Ｕの試験片
５を採取し、耐サワー性の評価試験に供した。

尚図中４は溶接方向である。

また別に母材自体からも同様な寸法、形状、採取方向の
試験片を採取して耐サワー性の評価試験に供し念。

耐サワー性の評価試験としては、上記の試験片をＨ２Ｓ
を飽和させ念５チＭａｉｌ水溶液に（１，５係０Ｈ３Ｃ
００Ｈを添加した溶液（温度２５℃、　ｐＨ２，８〜３
．８）中に９６時間浸漬して割れを測定し念。割れ発生
の有無は第３図に示す要領で、電縫溶接部を含む試験片
では試験片５の２断面について超音波探傷し、その後断
面の検鏡観察によって判定し念。第３図において、Ｐは
板面平行割れを対象とするＵＥＩＴ探傷方向、Ｒは板面
垂直割れを対象とするＵ日Ｔ探傷方向である。母材自体
より採取し念試験片については第３図のＰについてのみ
超音波探傷を行った。

一方靭性の評価試験としては、　Ｊ工Ｓ４号衝撃試験片
を電縫鋼管のＣ方向より採取して母材部或は衝合部にノ
ツチを入れ念ものを使用し、母材部の靭性値と母材部と
溶接部とにおける破面遷移温度の差ΔｖＴｒＳ（＝母材
部のｖＴｒｓ−衝合部のｖＴｒｓ）を測定し次。

第４図は全鋼中介在物の中に占める’ｒａの酸化物を含
む介在物の割合が、板面垂直型水素膨れ割れの面積率に
与える影響を示し九図である。　　Ｔａの酸化物を含む
介在物の割合が５０％未満では、板状介在物に起因する
水素膨れ割礼が多数発生しており、５０％を超えると、
水素膨れ割れは全く発生しなくなることがわかる。

第５図は全鋼中介在物の中に占める’ｒａの酸化物を含
む介在物の割合が、ΔｖＴｒｑに与える影響を示し九図
である。　Ｔａの酸化物を含む介在物の割合が５０％以
上では、電縫衝合部のｖＴｒｌｌが母材と同等であるの
にたいして、５０％未満では、電縫衝合部のｖＴｒｌｌ
が母材に比較して著しく劣化してしまうことがわかる。

この劣化はとりもなおさず衝合部付近に生成した板状介
在物に起因している。

第６図は鋼中Ｔａａ度とΔｖＴｒｓ　　との関係を示し
九図であるが、第４図、第５図の結果に示すようにＴａ
の酸化物を含む介在物の割合が５０％以上になるように
するには、　Ｔａを０．００１％以上添加することが必
要であることがわかる。

尚、以上の結果は’ｒａＯ代わりにＨｆ　ｉ用いても、
あるいは’ｒａとＨｆを同時に使用しても全く同様であ
つ念。

以上のように全鋼中介在物の中に占めるＴａ　　および
Ｈｆの酸化物を含む介在物の割合が５０％以上になると
、板状介在物の生成全防止することができ、電縫衝合部
、母材共に耐サワー性および靭性に優れ九電縫鋼管用鋼
を得ることが出来る。

本発明においては上記の成分の他にそれぞれの用途に応
じて、Ｃｕ＋　ＮＩ　Ｉ　Ｃ’ｒ（Ａグループ）の１種
以上、又はＭＯ、Ｎｂ　、　ｖ　（Ｂグループ）の１種
以上、又はＴｉ　、　Ｚｒ　（Ｏグループ）の１種以上
のＡ、Ｂ、Ｏそれぞれのグループの中から１以上を単独
に或は併用して含有させることが出来る。

まず、Ｃｕ、ＮｉおよびＣｒは、いずれも母材の耐食性
向上と鋼中への水素侵入量減少のために効果を有する。

Ｃｕは０．２０％未満では効果がな（，０，６０％を超
えると熱間加工性に悪い影響を及ぼすので、０．２０〜
０．６０％の範囲に限定する。

Ｎｉは０．１％未満では効果がな（、Ｆ、０％を超える
と硫化物応力割れを誘発する恐れがあるので０、【〜１
．０％の範囲に限定する。尚Ｎｉは、Ｃｕによる熱間脆
性を防止する目的で上記範囲においてＯｕと同時に添加
する事が出来るが、　この目的でＮｉを添加した鋼であ
っても本発明の範囲を何等逸脱する物ではない。

Ｏｒは０．２％未満では効果がな（，３，ｆ）％を超え
ると鋼の靭性を低下させるので０．２〜３，０％の範囲
に限定する。尚Ｏｒは、Ｍｎ５Ｏ生１］Ｊｌ−防止する
事を目的として、Ｍｎの含有量ｆ　Ｏ、１５％未満とし
九個に添加して強度及び靭性を向上させる元素としても
活用することが可能であり、この他の鋼の場合も含め、
強度及び靭性を向上させる目的でＯｒを添加し九個であ
っても本発明の範囲を何等逸脱する物ではない。

次にＭｏ　、　Ｖ　、およびＮｂは、いずれも鋼の強度
を向上させる元素であって、Ｍｏ　ｕ　０．１０％以上
、Ｎｂ及びＶは０．０１％以上を含有させることによっ
て同等の強度向上効果を示すが、　ＭｏＨＬ、０％、Ｔ
ｉ　Ｉｄ　Ｏ，１４以上、　Ｎｂ及びｖｉ”ｉｏ、１ｓ
ｓｔ超えて添加すると靭性を低下させる恐れがある次め
、ＭＯは０．１０〜１．０％、Ｎｂ及びＶ　Ｉｄ、　０
．　ＯＬ〜０．１５チの範囲に限定した。

さらにＴｉ、　ｚｒは鋼の強度を向上させ、しかもＯａ
と同様に鋼中のＳをＴｉＳ或はＺｒ８として固定してＭ
ｎＳの生５Ｓｌ防止する有用な元素であるが、何れも０
．００１％未満では効果がな（、Ｔｉｅｏ、１％、　Ｚ
ｒは０．０２％を超えて添加すると靭性を劣化させるの
で上限値をそれぞれ０．１％、　０．０２俤とし念。

上述の各合金成分はそれぞれ単独に、或は併用しても、
上記の制限範囲内に於て本発明が目的とする効果になん
ら支障を与えるものではない。

尚本発明鋼に於て、不純物のうちＮｉはｏ、ｏｉ。

％を超えると溶接性に問題を生じるので、出来るだけ減
少させるべきものであって、０．０１０％以下であれば
鋼の材質に著しい影響を及ぼさないが、歪時効の影響や
溶接部の靭性なども考慮すると少ないほど良い。一方Ｃ
ａが日の固定に有効に利用されるためには、０（酸素）
ｆ′ｉｏ、００５％以下で少ないほど良い。即ち本発明
においては　ＴａおよびＨｆによって脱酸を行うもので
あるが、０が多いとそれだけ多量にＴａおよびＨｆ　ｉ
添加する必要がある。従って、この観点からも０は少な
いほど良い。

本発明においてはＳの固定に０３ｉ用いているが、Ｓを
固定する働きを持つ他の元素、即ちＭｇ　、　Ｙ。

希土類元素を、Ｏａに代えて或はＯａと併用して添加し
ても本発明の効果になんら支障を来すものでは々い。

本発明鋼の製造工程としては熱間圧延のままでも良く、
或は熱間圧延直後の劃−冷却工程、更には圧延材を焼卆
、焼戻し或は焼き入れ焼戻しするなどの通常の鋼材に使
用される製造工穆ヲ適用することが出来る。更に、本発
明鋼を使用して製造し九個管や容器の一部又は全体に、
焼準、焼戻し或は焼入れ焼戻しする工程を適用しても良
く、本発明の範囲を何等逸脱するものではない。何れの
工８を適用するかは強度、靭性などの特性確保の必要に
応じて決定すればよい。

本発明鋼はＴａ　、　Ｈｆ　ｆ主な脱酸剤として使用す
ることを特徴の一つとしているが、これはとりもなおさ
ず鋼中介在物の５０％以上にＴａ　、或はＨｆの酸化物
を含有せしめることを目的とし念ものである。従って、
その脱酸順序には特に注意しなければならない。Ｔａ　
、　Ｈｆよりも強力な脱酸元素となり得る改分けＴａ　
、　Ｈｆによる脱酸の前に添加してはならない。即ち、
通常の精練工種においてはＴａ　、　Ｈｆは出鋼脱酸、
ＲＨその他の二次精練設備での脱硫の次めの粉体吹き込
み直前、最中、或は直後、ないしはＣａ等の硫化物形態
制御元素添加直前に添加するのがよい。決して硫化物形
態制飼元素添加後に添加してはならない。これは　Ｃａ
等の強脱酸元素が鋼中にあると、Ｔａ　、　Ｈｆの酸化
を抑制し、　’ｒａ　、　Ｉｆの酸化物が存在しにくく
なるためである。このような強脱酸元素としては例えば
ｙ　、　Ｃｅ　、　Ｃａ　、　Ｂａ　、　Ｍｇ等が考え
られる。

（実施例〕以下本発明の効果を実施例により四に具体的に述べる。

第１表に示す組成の鋼を、転炉、２次ｎ煉設備を用いた
製鋼工程によって溶製して１２．７ｍｍ厚の尺鋼板に熱間嬌延後、通常の工程によって外径４０６１の
電縫＃４管とし念後、上記と同様の手法で耐サワー性の
評価試験を行い、その結果を第１表に併せて示す。

第１表より明らかなごとく、本発明鋼を使用した鋼管で
は電縫部及び母材において水素膨れ割れＨＱ生しておら
ず、かつ電縫部においても靭性の低下は非常に小さいの
に対し、比較鋼を使用した州管では電縫部に板面垂直型
の水素膨汎割れが発生するとともに、電縫部のｖＴｒｓ
が母材のそれに比べて著しく上昇するか、もしくは母材
のｖＴｒｓが上昇しており、母材部或は電縫溶接部の靭
性が著しく低下している。

また、比較鋼の内３２Ｖｉ　Ｔａを十分に添加し念もの
の、　　Ａｌの添加過剰の為に靭性が低下し、同時に電
縫部に板面垂直型水素膨れ割れが発生し次側である。３
３と３４、及び３５はいずれもＴａ。

Ｈｆ或ｉＴａとＨｆの合計が本発明の範囲を超え次もの
であって、介在物の板状化は防止できたものの、Ｔａお
よびＨｆの炭化物或は窒化物が大忙に析出し、母材のｖ
Ｔｒｓが上昇した鋼である。更に３６は成分範囲が本発
明の範囲内にあるものの、　’ｒａとＨｆｉ酸化力の強
い脱硫材であるＯａ添加の後で添加し念ために、介在物
の５０％以上がＴａおよびＨｆの酸化物を含有すること
が出来なかつ九個である。

（発明の効果）上述の試験結果からもわかる通り本発明は、石油、天然
ガス機側、輸送、貯蔵などの　ｐＨが低く厳しい環境に
おいても水素膨れ割れが無く、かつ低温靭性の優れ・穴
高靭性電縫鋼管用鋼を襦供する事を可能ならしめ念もの
であり、産業上貢献するところ極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は電縫鋼管の衝合部とその両側の板状に変形し九
酸化物系介在物の存在領域を示す模式図、第２図は試験
片の採取要領を示す模式図、第３図はＵＥＩＴ探傷方向
を説明する図、第４図は全鋼中介在物の中に占める　’
ｒ２の酸化物を含む介在物の割合が板面垂直型水素膨れ
割れの面積率に与える影響を示した図、第５図は全鋼中
介在物の中に占める’ｒａの酸化物を含む介在物の割合
か△ｖＴｒｓに与える影響を示し念図、第６図は鋼中Ｔ
ａ濃度とΔｖＴｒｓとの関係を示した図である。ｌ・・・電縫鋼管、２・・・衝合部、３・・・熱影響部
、４・・・溶接方向、５・・・試験片。オ１図７１４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％でＣ：０．０１〜０．３５％、Ｓｉ：０．０２〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜１．８％、Ｃａ：０．００１〜０．００８％に加えてＴａもしくはＨｆのうち１種又は２種を合計で
０．００１〜１．０％含有し、かつＡｌ：０．０５％、Ｐ：０．０１５％、Ｓ：０．００３％以下に制限し、残部Ｆｅ及び不純物からなり、鋼中介在
物の５０％以上がＴａ、Ｈｆの酸化物を含有することを
特徴とする耐サワー性の優れた高靭性電縫鋼管用鋼。
（２）重量％でＣ：０．０１〜０．３５％、Ｓｉ：０．０２〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜１．８％、Ｃａ：０．００１〜０．００８％に加えてＴａもしくはＨｆのうち１種又は２種を合計で
０．００１〜１．０％含有し、かつＡｌ：０．０５％、Ｐ：０．０１５％、Ｓ：０．００３％以下に制限し、さらにＣｕ：０．２〜０．６％、Ｎｉ：０．１〜１．０％、Ｃｒ：０．２〜３．０％のうち１種又は２種以上を含み、残部Ｆｅ及び不純物からなり、鋼中介在物の５０％以上がＴａ、Ｈｆの酸化物を含有することを特徴とする
耐サワー性の優れた高靭性電縫鋼管用鋼。
（３）重量％でＣ：０．０１〜０．３５％、Ｓｉ：０．０２〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜１．８％、Ｃａ：０．００１〜０．００８％に加えてＴａもしくはＨｆのうち１種又は２種を合計で
０．００１〜１．０％含有し、かつＡｌ：０．０５％、Ｐ：０．０１５％、Ｓ：０．００３％以下に制限し、さらにＭｏ：０．１〜１．０％、Ｖ：０．０１〜０．１５％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％のうち１種又は２種以上を含み、残部Ｆｅ及び不純物からなり、鋼中介在物の５０％以上がＴａ、Ｈｆの酸化物を含有することを特徴とする
耐サワー性の優れた高靭性電縫鋼管用鋼。
（４）重量％でＣ：０．０１〜０．３５％、Ｓｉ：０．０２〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜１．８％、Ｃａ：０．００１〜０．００８％に加えてＴａもしくはＨｆのうち１種又は２種を合計で
０．００１〜１．０％含有し、かつＡｌ：０．０５％、Ｐ：０．０１５％、Ｓ：０．００３％以下に制限し、さらにＴｉ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．０２％のうち１種又は２種を含み、残部Ｆｅ及び不純物からなり、鋼中介在物の５０％以上がＴａ、Ｈｆの酸化物を含有することを特徴とする耐サ
ワー性の優れた高靭性電縫鋼管用鋼。
（５）重量％でＣ：０．０１〜０．３５％、Ｓｉ：０．０２〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜１．８％、Ｃａ：０．００１〜０．００８％に加えてＴａもしくＨｆのうち１種又は２種を合計で０
．００１〜１．０％含有し、かつＡｌ：０．０５％、Ｐ：０．０１５％、Ｓ：０．００３％以下に制限し、さらにＣｕ：０．２〜０．６％、Ｎｉ：０．１〜１．０％、Ｃｒ：０．２〜３．０％のうち１種又は２種以上及びＭｏ：０．１〜１．０％、Ｖ：０．０１〜０．１５％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％のうち１種又は２種以上を含み、残物Ｆｅ及び不純物からなり、鋼中介在物の５０％以上がＴａ、Ｈｆの酸化物を含有することを特徴とする
耐サワー性の優れた高靭性電縫鋼管用鋼。
（６）重量％でＣ：０．０１〜０．３５％、Ｓｉ：０．０２〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜１．８％、Ｃａ：０．００１〜０．００８％に加えてＴａもしくはＨｆのうち１種又は２種を合計で
０．００１〜１．０％含有し、かつＡｌ：０．０５％、Ｐ：０．０１５％、Ｓ：０．００３％以下に制限し、さらにＣｕ：０．２〜０．６％、Ｎｉ：０．１〜１．０％、Ｃｒ：０．２〜３．０％のうち１種又は２種以上及びＴｉ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．０２％のうち１種又は２種を含
み、残部Ｆｅ及び不純物からなり、鋼中介在物の５０％
以上がＴａ、Ｈｆの酸化物を含有することを特徴とする
耐サワー性の優れた高靭性電縫鋼管用鋼。
（７）重量％でＣ：０．０１〜０．３５％、Ｓｉ：０．０２〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜１．８％、Ｃａ：０．００１〜０．００８％に加えてＴａもしくはＨｆのうち１種又は２種を合計で
０．００１〜１．０％含有し、かつＡｌ：０．０５％、Ｐ：０．０１５％、Ｓ：０．００３％以下に制限し、さらにＭｏ：０．１〜１．０％、Ｖ：０．０１〜０．１５％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％のうち１種又は２種以上及びＴｉ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．０２％のうち１種又は２種を含み、残部Ｆｅ及び不純物からなり、鋼中介在物の５０％以上がＴａ、Ｈｆの酸化物を含有することを特徴とする耐サ
ワー性の優れた高靭性電縫鋼管用鋼。
（８）重量％でＣ：０．０１〜０．３５％、Ｓｉ：０．０２〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜１．８％、Ｃａ：０．００１〜０．００８％に加えてＴａもしくはＨｆのうち１種又は２種を合計で
０．００１〜１．０％含有し、かつＡｌ：０．０５％、Ｐ：０．０１５％、Ｓ：０．００３％以下に制限し、さらにＣｕ：０．２〜０．６％Ｎｉ：０．１〜１．０％、Ｃｒ：０．２〜３．０％のうち１種又は２種以上及びＭｏ：０．１〜１．０％、Ｖ：０．０１〜０．１５％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％のうち１種又は２種以上或
は更にＴｉ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．０２％のうち１種又は２種を含み、残部Ｆｅ及び不純物からなり、鋼中介在物の５０％以上がＴａ、Ｈｆの酸化物を含有することを特徴とする耐サ
ワー性の優れた高靭性電縫鋼管用鋼。