JPS63310920A - 高靭性９％Ｎｉ鋼管の製造方法 - Google Patents

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ＬＮＧの輸送に適している極低温用の高靭性９
％Ｎｉ１ｌ管の製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 ｖＯＥ法あるいは板巻法等により９％Ｎｉ鋼管を製造す
る場合、熱間圧延のままの９％Ｎｉ１ｉ板は圧延後空冷
によりマルテンサイトあるいはベイナイトが生成するた
め、降伏強度がたとえば８０ｋｇｆ／ｍｍ”ときわめて
高く、このままでは成型が困難である。

これを解決する手段として、特開昭５７−１０１６１７
号公報において熱間圧延後の鋼板を焼戻処理等の軟化処
理を行った後に製管、溶接する方法が提案されている。

しかしながらこの鋼板の熱処理は、成型時の成型性を向
上させることは可能であっても製管、熱処理後の鋼材の
靭性に関しては何ら考慮されていなく、鋼管を焼入−焼
戻処理した後の母材靭性（２ｍ　Ｖノンチシ中ルビー試
Ｍ　　ｖＥ−１９６℃で評価）は１５〜１８ｋｇ−一程
度であり、また延性破面率も９０％程度と脆性破面をゼ
ロとすることは難しく、このため極低温で使用すると脆
性破壊を起こす危険があった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は熱間圧延後の９％Ｎｉ鋼板に適切な熱処理をほ
どこすことにより、鋼板の成型性を向上しかつ、成型溶
接、鋼管熱処理後の鋼管母材の靭性を向上することを目
的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は熱間圧延された９％Ｎｉ鋼板を完全オーステナ
イト領域温度から水冷又は空冷し、その後６００〜７０
０℃の温度領域に再加熱してから水冷又は空冷する中間
熱処理を行い、その後この鋼板を管状に成形しシーム部
を溶接して鋼管となし、その後この鋼管を室温から完全
オーステナイ）　８１域温度まで１５分以内に急速加熱
してから水冷し、その後焼戻処理することを特徴とする
高靭性９％Ｎｉ鋼管の製造方法に関するものである。

従来９％旧鋼の低温靭性を向上させるために、焼入−中
間加熱・冷却熱処理−焼戻（Ｑ、Ｑ’　、？）の３段階
の熱処理を行うことが知られている０本発明はこの熱処
理を鋼管の製造に応用したものであり、焼入−中間加熱
・冷却熱処理（Ｑ、Ｑ’　）　された鋼板を使用して鋼
管を製造し、それから鋼管を焼入−焼戻処理（Ｑ、Ｔ）
　して、鋼管の低温靭性を向上させるものである。

ここで９％Ｎｉ鋼の焼入−中間加熱、冷却熱処理−焼戻
処理による靭性向上の機構を説明する。

９％Ｎｌｌをオーステナイト単相域から水冷または空冷
した場合、組織は均一なマルテンサイトあるいはマルテ
ンサイトとわずかのベイナイト組織となる。これをその
まま焼戻処理を行うとマルテンサイト中に炭化物が析出
して焼戻マルテンサイトとなり、同時に少量の逆変態オ
ーステナイトが生成する。この炭化物析出によるマトリ
ックスの極低炭素化、あるいは生成した逆変態オーステ
ナイトにより低温靭性が向上する。

これに対し、焼入−焼戻処理の間に加熱・冷却から成る
中間熱処理を加えると、中間熱処理の加熱中に部分的に
オーステナイトが生成し、このオーステナイト中には炭
素が部分的に濃化していて、中間熱処理加熱後の水冷ま
たは空冷により、中間熱処理加熱中に生成したオーステ
ナイトは再度マルテンサイトまたはベイナイトとなる。

その後焼戻処理を行うと、中間加熱・冷却熱処理により
生じた炭素が濃化したマルテンサイトからの炭化物の析
出および逆変態オーステナイトの析出がおこり、その量
が単なる焼入−焼戻処理に比べ多（なるため、−１靭性
が向上する。そして、焼入−中間熱処理状態での鋼板の
強度は焼入−中間熱処理の熱処理条件によって変化し、
適切な条件を選択すれば降伏強度を低下させることが可
能である。

本発明は上記の点から、適切な焼入−中間熱処理条件に
より得られた低強度で加工性の良い鋼板を管状に成型、
溶接して鋼管を製造し、その後焼入−焼戻処理を行うこ
とにより、鋼管母材の低温靭性を容易に向上させること
を可能としたものである。

ここで、鋼管における焼入処理は、前述のように炭素の
部分的な濃化を靭性向上に利用しているため、この炭素
濃化を消滅させないように、短時間で行う必要がある。

このため、鋼管の焼入処理は、例えば誘導加熱のような
昇熱速度を大きくできる加熱方法を採用することが望ま
しい。

焼入後の鋼管は焼戻処理を行うが、この焼戻処理では短
時間熱処理を行う必要はなく、誘導加熱のような急速加
熱による短時間処理でも、また通常の炉加熱による方法
でもよい。

尚、厚板圧延後の焼入は、加熱炉あるいは誘導加熱炉等
により別途加熱−冷却工程を経るものでもよく又、板の
圧延後の直接焼入によるものでも同様の効果が得られる
。

以上をまとめて、本発明による９％Ｎｉ鋼管の製造工程
を第１図に示す。

〈実施例〉 第１表に示す成分の９％Ｎｉ鋼スラブを厚板圧延によっ
て厚さ１２．７ｍに圧延し、種々の条件により焼入処理
および中間熱処理を行い、鋼板の引張り試験および２閣
■ノツチシヤルピー試験を実施した。

第１表　　９％宵泄侑粉（１知 その後長さ１２ｍの鋼板をＵＯＥ法によって２ｏ″φに
造管し、誘導加熱による短時間焼入−焼戻処理を行い、
鋼管の引張り試験および２　ａｍ　Ｖノツチシャルピー
試験を行った。また比較用として鋼板での熱処理を焼入
を行わずに、中間熱処理のみとしたものについて同様に
ｔｌＯＥ造管、鋼管熱処理を行い、鋼板および鋼管での
試験を行った。これらの試験結果を第２．３図に示す。

第２図は鋼板の中間熱処理温度を種々に変化させた場合
の、鋼管（成型、溶接、鋼管焼入・−焼戻処理後）母材
部の２　ｍ　Ｖノツチシャルピー試験の結果を示す、　
ｖｍ−１９６℃は一１９６℃の吸収エネルギーで、Ｓ＾
−１９６℃は一１９６℃の延性破面率である。

また第３図には同じく鋼板の中間熱処理温度を種々に変
化させた場合の、鋼板の引張試験の結果を示す、なお引
張試験はＡＰＩ　ＳＬ規格の矩形試験片を用い、降伏強
度（ＹＳ）は０．２％オフセット値を用いた。なお、中
間熱処理温度を７５０℃としたものは鋼板の降伏強度（
ＹＳ）　、　引張強度（ＴＳ）が高すぎ、［０成型が困
難であったため、試験片にυＯＥ工程における成型、拡
管に相当する歪履歴を与えた後他の鋼管に試験片を溶接
して熱処理（１ｍ管での焼入−焼戻処理）を行った。

第２．３図の中で、０記号で示すものは、圧延後の鋼板
を７８０℃×５０分加熱後空冷し、その後中間熱処理を
行ったもの、◇記号は７８０°Ｃ×５０分加熱後水冷し
、その後中間熱処理を行ったもの、Δ記号は圧延後焼入
処理を行わずにただちに中間熱処理のみを行ったもの（
比較材）である、また中間加熱時間はすべて６０分であ
り、加熱後の冷却は空冷である。

第２図から明らかなように、鋼管焼入−焼戻処理後の母
材の靭性値は中間熱処理温度によって変化し、６６０℃
程度で最高の靭性値が得られる。また延性破面率は６４
０”Ｃ〜６８０℃の中間熱処理温度範囲で１００％とな
る。一方焼入処理を行わずに中間熱処理（焼戻処理と同
等）を行ったもの（Δ記号・）では、焼入処理後に中間
熱処理を行ったもの（Ｏ記号）に比べて低靭性であり、
延性破面率１００％を得ることは難しい。

また第３図から明らかなように、中間熱処理後の鋼板の
強度は６１０℃程度で最も軟化し、中間熱処理温度が上
昇するに伴うて降伏強度が上昇していく、これは中間熱
処理中に析出するオーステナイトが、中間熱処理温度上
昇とともに増加し、空冷後のマルテンサイトあるいはベ
イナイト量が増加するためであり、中間熱処理温度を７
５０℃と完全オーステナイト化温度まで高めると引張強
度は９０　ｋｇ　ｆ　／　ＩＩ！Ｉ”近（まで上昇して
、鋼管への成型が不可能となる。

第２図に示したように焼入−焼戻処理後の鋼管の靭性は
、鋼板での中間熱処理温度を６６０”Ｃ程度とすること
により最良となるが、この場合鋼板の強度は６１０°Ｃ
程度の中間熱処理に比べて若干高くなり、場合によって
鋼管への成型が困難となる場合もある。従って、鋼管の
板厚、外径および必要な低温靭性値を考慮し、鋼管成形
が可能な範囲で中間熱処理温度を決定する必要があるが
、その範囲は靭性値から考えて６００℃から７００℃の
範囲とする必要がある。

以上の結果はＵＯＥ造管後の鋼管を誘導加熱装置によっ
て室温から７９０℃まで５分間で昇熱後水冷しくＱ処理
）その後室温から６２０℃まで３分間で昇熱後水冷（Ｔ
処理）したものである。

前述のように鋼管での焼入加熱は、靭性向上機構から考
えて短時間処理とする必要がある。第４図に鋼管での焼
入昇熱時間と鋼管母材部の２　ｍｍ　Ｖノツチシャルピ
ー試験の結果（ＷＥ−１９６は一１９６°Ｃの吸収エネ
ルギー、　５Ａ−１９６は一１９６℃の延性破面率を示
す）、及び鋼板の引張強度（ＴＳ）　、降伏強度（ＹＳ
）の関係を示す０図中で焼入昇熱時間が１．５分と５分
のものは誘導加熱装置によって行ったもの、１５分、６
０分のものはパイプより切り出した試験片を試験炉を用
いて昇熱後水中に焼入れたものであり、焼戻はすべて誘
導加熱装置により室温から６２０℃まで３分間で昇熱後
水冷したものである。

第４図から明らかなように、鋼管の焼入昇熱時間、が長
時間となると母材の降伏強度、引張強度。

２　ａｍ　Ｖノツチシャルピー値ともに低下してくる。

靭性値の低下は前述のように鋼板での中間熱処理中に生
じた部分的な炭素の濃化が、鋼管の焼入昇熱中に十分拡
散が進行し、消滅してしまうためであり、また降伏強度
、引張強度の低下は焼入前のオーステナイト粒径の粗大
化によるものである。

従って鋼管での焼入昇温時間は、強度、靭性の両面から
考えて１５分以内とする必要がある。

ここではＵＯＥ工法による鋼管製造の例を示したが厚板
材を用いて造管するのであればＵＯＥに限らず板巻き法
等にても同様の効果をあげることができる。

〈発明の効果〉 本発明によれば鋼板の降伏強度を低下させて綱板の成型
性を向上することができかつ、鋼管での焼入−焼戻処理
後の母材靭性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造工程図、第２図は本発明における
鋼板の中間熱処理温度と靭性の関係を示したグラフ図、
第３図は本発明における鋼板の中間熱処理温度と強度の
関係を示したグラフ図、第４図は本発明における鋼管の
焼入昇温時間と靭性及び強度の関係を示したグラフ図で
ある。 第　　３　　図 ： のｉま　　鋼板の中間熱処理温度　（Ｃ）”８　　　　
　　　　　　　　第　　４　　図鋼管の焼入、昇温時間
　（分）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱間圧延された９％Ｎｉ鋼板を完全オーステナイト領域
   温度から水冷又は空冷し、その後６００〜７００℃の温
   度領域に再加熱してから水冷又は空冷する中間熱処理を
   行い、その後この鋼板を管状に成型しシーム部を溶接し
   て鋼管となし、その後この鋼管を室温から完全オーステ
   ナイト領域温度まで１５分以内に急速加熱してから水冷
   し、その後焼戻処理することを特徴とする高靭性９％Ｎ
   ｉ鋼管の製造方法。