JPWO2014156175A1 - 厚肉鋼管用鋼板、その製造方法、および厚肉高強度鋼管 - Google Patents
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Abstract
Description
1.溶接割れ感受性組成:Pcmは溶接時の低温割れを評価する指数であり、一般に低Pcmの材料ほど熱影響部の靭性に優れることが知られている。しかし、CTOD試験の場合、低Pcm材でも低いCTOD値を示す場合がある。Mo含有量は、熱影響部の靭性に与える影響が大きい。
2.PcmにおいてMoの係数を変更した新たな式によるPcm*(%)(=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/2+V/10、式において、各合金元素は含有量(質量%)を示す。含有しないものは0とする。)により多層盛溶接の熱影響部のCTOD値を調整できる。
1.質量%で、C:0.030〜0.10%、Si:0.05〜0.50%、Mn:1.00〜2.00%、P:0.015%以下、S:0.005%以下、Mo:0.20%以下(0%を含む)、Nb:0.01〜0.05%、Pcm*(%)(=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/2+V/10:式において、各合金元素は含有量(質量%)を示し、含有しないものは0とする。)≦0.20、残部Feおよび不可避的不純物からなり、母材のベイナイト分率が50%以上かつ二相域再加熱粗粒域における島状マルテンサイト(MA)分率が5.0%以下であることを特徴とする円周溶接の熱影響部のCTOD特性に優れた厚肉鋼管用鋼板。
2.上記成分系に加え、Al:0.005〜0.1%、Cu:1.00%以下、Ni:1.00%以下、Cr:0.50%以下、V:0.05%以下のうち1種または2種以上を含有することを特徴とする1に記載の円周溶接の熱影響部のCTOD特性に優れた厚肉鋼管用鋼板。
3.1または2記載の成分系の鋼を、連続鋳造法によってスラブとし、その後、1050〜1200℃の温度に再加熱後、熱間圧延し、熱間圧延終了から550〜250℃まで加速冷却を施すことを特徴とする円周溶接の熱影響部のCTOD特性に優れた厚肉鋼管用鋼板の製造方法。
4.1又は2に記載の厚肉鋼管用鋼板を冷間成形により円形とした後、突合せ面に内外面1層のシーム溶接を施して鋼管とした円周溶接の熱影響部のCTOD特性に優れた厚肉高強度鋼管。
5.円周溶接が、1パスあたりの入熱量が5〜70kJ/cmの多層溶接であることを特徴とする、4記載の円周溶接の熱影響部のCTOD特性に優れた厚肉高強度鋼管。
[成分組成]
説明において%は質量%とする。
C含有量は、溶接部の熱影響部に生成するMAの生成抑制のために、低減する必要がある。一方で、Cは鋼の強化元素として必須である。そこで、C含有量を0.030〜0.10%の範囲とした。鋼の強度の確保のためには、C含有量は0.04%以上であることが好ましい。また、MA生成抑制の観点からC含有量は0.08%以下であることが好ましい。
Siは、脱酸成分として用いられ、その含有量は0.05%以上とする必要がある。一方、Si含有量が0.50%を超えると、MAの生成が促され、母材の靱性が劣化する。そこで、Si含有量を0.50%以下に制限する必要がある。好ましくは、0.30%以下である。
Mn含有量は、母材の強度を確保するために1.00%以上とする必要がある。好ましくは1.20%以上である。一方、Mn含有量が2.00%を超えると、溶接部の靱性が著しく劣化する。このため、Mn含有量は2.00%以下とする必要がある。1.80%以下であることが好ましい。より好ましいMn含有量は、1.20〜1.80%である。
P含有量が0.015%を超えると、溶接部の靱性が劣化する。そこで、P含有量は0.015%以下に制限する。好ましくは、0.012%以下である。
S含有量が0.005%を超えると、母材および溶接部の靱性が劣化する。このため、S含有量は0.005%以下とする。好ましくは、0.0035%以下である。
Moは、母材の高強度化に有効な元素である。この効果はMo含有量を0.01%以上にすることで奏される。多量にMoを含有するとMAが生じ、靱性に悪影響を与える。そこで、Moを含有する場合には、Mo含有量の上限を0.20%とする。Moを含有すると、特にCTOD特性に悪影響を及ぼす場合がある。このため、Mo含有量は0.10%以下が好ましく、さらに好ましくは0.05%以下である。本発明ではMoを含有しなくてもよい。
Nbは、鋼の強化に有効な元素である。このため、Nb含有量を0.01%以上とする。好ましくは0.015%以上とする。一方、Nb含有量が0.05%を超えると、溶接部の靱性が劣化する。そこで、Nb含有量は0.01〜0.05%とする。
本発明範囲内の成分組成でPcm*を変化させた種々の成分系の供試鋼板を製造した。供試鋼板の厚みは熱間圧延により27〜101mmとした。得られた供試鋼板の熱影響部のCTOD試験を行った。
Alは、溶鋼を脱酸するために添加される元素であり、0.005%以上含有させる必要がある。一方、0.1%を超えて添加すると母材および溶接部靭性を低下させるとともに、溶接による希釈によって溶接金属部に混入し、靭性を低下させるので、0.1%以下に制限する。好ましくは、0.08%以下である。
Cuは、析出強化により鋼の強度を向上する元素である。この効果はCu含有量を0.01%以上にすることにより発揮される。また、Cuを過剰に含有すると、熱間脆性が生じ、鋼板の表面性状が劣化するおそれがある。そこで、Cuを含有する場合、Cu含有量を1.00%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.50%以下である。
Niは、母材の高靱性を保ちつつ強度を増加させる元素である。Niは、さらにHAZのCTOD特性を安定に向上させる作用を有する。この効果はNi含有量を0.01%以上にすることにより発揮される。ただし、Niは高価であるため、Ni含有量が多くなると経済的に不利となる場合がある。このため、Niを含有する場合、その含有量を1.00%以下にすることが好ましい。
Crは、母材の高強度化に有効な元素であり、この効果はCr含有量を0.01%以上にすることで発揮される。ただし、Crを多量に含有すると靱性が低下する場合がある。そこで、Crを含有する場合、その含有量は0.50%以下とする。より好ましくは、0.20%以下である。
VはNbと同様、鋼の強化に有効な元素である。この効果はV含有量を0.001%以上含有することにより発揮される。ただし、0.05%を超えるVの含有は溶接部の靱性を劣化させる。このため、Vを含有する場合、その含有量を0.05%以下とする。より好ましくは、0.03%以下である。
母材のミクロ組織は、TSが500MPa以上となるように、ベイナイト分率:50%以上とする。ここで、ベイナイト分率は面積率とする。残部のミクロ組織は特に規定しない。本発明の作用効果を損なわない程度で、ベイナイトおよびMA以外の組織や析出物を含有するものも、本発明の範囲に含む。残部組織の例としては、フェライト(具体的には、ポリゴナルフェライトなど)、パーライト、セメンタイトなどが挙げられる。マルテンサイトは靭性の大幅な低下につながるため、残部組織には含めないことが好ましい。
Claims (5)
- 質量%で
C:0.030〜0.10%
Si:0.05〜0.50%
Mn:1.00〜2.00%
P:0.015%以下
S:0.005%以下
Mo:0.20%以下(0%を含む)
Nb:0.01〜0.05%
Pcm*(%)(=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/2+V/10:式において、各合金元素は含有量(質量%)を示し、含有しないものは0とする。)≦0.20
残部Feおよび不可避的不純物からなり、母材のベイナイト分率が50%以上かつ二相域再加熱粗粒域における島状マルテンサイト(MA)分率が5.0%以下であることを特徴とする円周溶接の熱影響部のCTOD特性に優れた厚肉鋼管用鋼板。 - 上記成分系に加え
Al:0.005〜0.1%
Cu:1.00%以下
Ni:1.00%以下
Cr:0.50%以下
V:0.05%以下
のうち1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の円周溶接の熱影響部のCTOD特性に優れた厚肉鋼管用鋼板。 - 請求項1または2記載の成分系の鋼を、連続鋳造法によってスラブとし、その後、1050〜1200℃の温度に再加熱後、熱間圧延し、熱間圧延終了から550〜250℃まで加速冷却を施すことを特徴とする円周溶接の熱影響部のCTOD特性に優れた厚肉鋼管用鋼板の製造方法。
- 請求項1又は2に記載の厚肉鋼管用鋼板を冷間成形により円形とした後、突合せ面に内外面1層のシーム溶接を施して鋼管とした円周溶接の熱影響部のCTOD特性に優れた厚肉高強度鋼管。
- 円周溶接が、1パスあたりの入熱量が5〜70kJ/cmの多層溶接であることを特徴とする、請求項4記載の円周溶接の熱影響部のCTOD特性に優れた厚肉高強度鋼管。
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