JPWO2017018108A1 - ラインパイプ用鋼管及びその製造方法 - Google Patents
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/008—Martensite
Abstract
Description
Cr+Mo+V≦0.40 (1)
式(1)の元素記号には、質量%で、対応する元素の含有量が代入される。
Cr+Mo+V≦0.40 (1)
式(1)の元素記号には、質量%で、対応する元素の含有量が代入される。
Cr+Mo+V≦0.40 (1)
式(1)の元素記号には、質量%で、対応する元素の含有量が代入される。
TP=(T+273)×(20+log(t)) (2)
式(2)において、Tは焼戻し温度であり、tはその温度での保持時間である。Tの単位は℃であり、tの単位は時間である。
本実施形態によるラインパイプ用鋼管は、以下に説明する化学組成を有する。以下の説明において、元素の含有量の「%」は、質量%を意味する。
炭素(C)は、鋼の強度を高める。C含有量が0.02%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、C含有量が0.11%を超えると、鋼の靱性が低下する。したがって、C含有量は0.02〜0.11%である。C含有量は、下限の観点では、好ましくは0.02%よりも高く、さらに好ましくは0.04%以上である。C含有量は、上限の観点では、好ましくは0.10%以下であり、さらに好ましくは0.08%以下である。
シリコン(Si)は、鋼を脱酸する。Si含有量が0.05%以上であれば、上記効果が顕著に得られる。しかしながら、Si含有量が1.0%を超えると、鋼の靱性が低下する。したがって、Si含有量は0.05〜1.0%である。Si含有量は、下限の観点では、好ましくは0.05%よりも高く、さらに好ましくは0.08%以上であり、さらに好ましくは0.10%以上である。Si含有量は、上限の観点では、好ましくは1.0%未満であり、さらに好ましくは0.50%以下であり、さらに好ましくは0.25%以下である。
マンガン(Mn)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Mn含有量が0.30%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Mn含有量が2.5%を超えると、Mnが鋼中で偏析し、鋼の靱性が低下する。したがって、Mn含有量は0.30〜2.5%である。Mn含有量は、下限の観点では、好ましくは0.30%よりも高く、さらに好ましくは1.0%以上であり、さらに好ましくは1.3%以上である。Mn含有量は、上限の観点では、好ましくは2.5%未満であり、さらに好ましくは2.0%以下であり、さらに好ましくは1.8%以下である。
燐(P)は不純物である。Pは鋼の靱性を低下させる。したがって、P含有量はなるべく低い方が好ましい。そのため、P含有量は0.030%以下である。P含有量は、好ましくは0.030%未満であり、さらに好ましくは0.015%以下であり、さらに好ましくは0.012%以下である。
硫黄(S)は不純物である。Sは、Mnと結合して粗大なMnSを形成し、鋼の靱性及び耐水素誘起割れ性(耐HIC性)を低下させる。したがって、S含有量はなるべく低い方が好ましい。そのため、S含有量は0.006%以下である。S含有量は、好ましくは0.006%未満であり、さらに好ましくは、0.003%以下であり、さらに好ましくは0.002%以下である。
クロム(Cr)は鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Crはさらに、鋼の焼戻し軟化抵抗を高める。Cr含有量が0.05%未満では、上記効果が十分に得られない。一方、Cr含有量が0.36%を超えると、式(1)を満足できなくなる。したがって、Cr含有量は0.05〜0.36%である。Cr含有量は、下限の観点では、好ましくは0.05%よりも高く、さらに好ましくは0.10%以上である。Cr含有量は、上限の観点では、好ましくは0.30%以下であり、さらに好ましくは0.20%以下である。
モリブデン(Mo)は、変態強化と固溶強化とにより鋼の強度を向上させる。Mo含有量が0.02%未満では、上記効果が十分に得られない。一方、Mo含有量が0.33%を超えると、式(1)を満足できなくなる。したがって、Mo含有量は0.02〜0.33%である。Mo含有量は、下限の観点では、好ましくは0.02%よりも高く、さらに好ましくは0.05%以上である。Mo含有量は、上限の観点では、好ましくは0.30%以下であり、さらに好ましくは0.20%以下である。
バナジウム(V)は、鋼中のCと結合してV炭化物を形成し、鋼の強度を高める。V含有量が0.02%未満では、上記効果が十分に得られない。一方、V含有量が0.20%よりも高ければ、炭化物が粗大化し、鋼の靱性が低下する。したがって、V含有量は0.02〜0.20%である。V含有量は、下限の観点では、好ましくは0.02%よりも高く、さらに好ましくは0.04%以上である。V含有量は、上限の観点では、好ましくは0.20%未満であり、さらに好ましくは0.10%以下である。
チタン(Ti)は、鋼中のNと結合してTiNを形成し、固溶したNによる鋼の靱性の低下を抑制する。さらに、分散析出した微細なTiNは鋼の靱性を高める。Ti含有量が0.001%未満では、上記効果が十分に得られない。一方、Ti含有量が0.010%よりも高ければ、TiNが粗大化したり、粗大なTiCが発生し、鋼の靱性が低下する。したがって、Ti含有量は0.001〜0.010%である。Ti含有量は、下限の観点では、好ましくは0.001%よりも高く、さらに好ましくは0.002%以上である。Ti含有量は、上限の観点では、好ましくは0.009%以下である。
アルミニウム(Al)は、Nと結合して微細な窒化物を形成し、鋼の靱性を高める。Al含有量が0.001%未満では、上記効果が十分に得られない。一方、Al含有量が0.100%よりも高ければ、Al窒化物が粗大化し、鋼の靱性が低下する。したがって、Al含有量は0.001〜0.100%である。Al含有量は、下限の観点では、好ましくは0.001%よりも高く、さらに好ましくは0.010%以上である。Al含有量は、上限の観点では、好ましくは0.100%未満であり、さらに好ましくは0.080%以下であり、さらに好ましくは0.060%以下である。本明細書におけるAl含有量は、酸可溶Al(いわゆるSol-Al)の含有量を意味する。
窒素(N)は、Alと結合して微細なAl窒化物を形成し、鋼の靱性を高める。Nが少しでも含有されていれば、上記の効果が得られる。一方、N含有量が0.008%よりも高ければ、固溶したNが鋼の靱性を低下させる。N含有量が高すぎればさらに、炭窒化物が粗大化し、鋼の靱性が低下する。したがって、N含有量は0.008%以下である。N含有量は、下限の観点では、好ましくは0.002%以上である。N含有量は、上限の観点では、好ましくは0.008%未満であり、さらに好ましくは0.006%以下であり、さらに好ましくは0.005%以下である。
カルシウム(Ca)は、鋼中のSと結合してCaSを形成する。CaSの形成により、MnSの形成が抑制される。そのため、Caは、鋼の靱性及び耐HIC性を高める。Ca含有量が0.0005%未満では、上記効果が十分に得られない。一方、Ca含有量が0.0040%よりも高ければ、鋼の清浄度が低下し、鋼の靱性及び耐HIC性が低下する。したがって、Ca含有量は0.0005〜0.0040%である。Ca含有量は、下限の観点では、好ましくは0.0005%よりも高く、さらに好ましくは0.0008%以上であり、さらに好ましくは0.0010%以上である。Ca含有量は、上限の観点では、好ましくは0.0040%未満であり、さらに好ましくは0.0030%以下であり、さらに好ましくは0.0025%以下である。
銅(Cu)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Cuが少しでも含有されていれば、上記の効果が得られる。一方、Cu含有量が1.5%よりも高ければ、鋼の溶接性が低下する。Cu含有量が高すぎればさらに、高温における鋼の粒界強度が低下し、鋼の熱間加工性が低下する。したがって、Cu含有量は0〜1.5%である。Cu含有量は、下限の観点では、好ましくは0.05%以上であり、さらに好ましくは0.08%以上である。Cu含有量は、上限の観点では、好ましくは1.5%未満であり、さらに好ましくは0.5%以下であり、さらに好ましくは0.3%以下である。
ニッケル(Ni)は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Niが少しでも含有されていれば、上記の効果が得られる。一方、Ni含有量が1.5%よりも高ければ、耐SSC性が低下する。したがって、Ni含有量は0〜1.5%である。Ni含有量は、下限の観点では、好ましくは0.05%以上であり、さらに好ましくは0.08%以上である。Ni含有量は、上限の観点では、好ましくは1.0%未満であり、さらに好ましくは0.5%以下であり、さらに好ましくは0.3%以下である。
ニオブ(Nb)は、鋼中のC及び/又はNと結合して微細なNb炭化物を形成し、鋼の強度及び靱性を高める。Nbはさらに、Mo炭化物中に固溶し、Mo炭化物の粗大化を抑制する。Nbが少しでも含有されていれば、上記の効果が得られる。一方、Nb含有量が0.05%よりも高ければ、炭化物が粗大化し、鋼の靱性が低下する。したがって、Nb含有量は0〜0.05%である。Nb含有量は、下限の観点では、好ましくは0.001%以上である。Nb含有量は、上限の観点では、好ましくは0.02%以下であり、さらに好ましくは0.01%以下である。
Cr+Mo+V≦0.40 (1)
式(1)の元素記号には、質量%で、対応する元素の含有量が代入される。
本実施形態によるラインパイプ用鋼管の組織は、焼戻しマルテンサイト及び/又は焼戻しベイナイトを含み、表層部はさらにフェライトを含む組織である。なお、焼戻しマルテンサイトと焼戻しベイナイトは、後述するような光学顕微鏡観察では区別することが難しい。本実施形態では、これらを特に区別しないこととする。
本実施形態によるラインパイプ用鋼管は、好ましくは、肉厚方向に、内面から1mmの位置と外面から1mmの位置との間において、ビッカース硬度が230Hv以下である。より詳しくは、本実施形態によるラインパイプ用鋼管は、内面から1mmの位置と外面から1mmの位置との間の任意の位置において、JIS Z 2244に準拠して測定されるビッカース硬度が230Hv以下である。
以下、本発明の一実施形態によるラインパイプ用鋼管の製造方法を説明する。本実施形態による製造方法は、素管を準備する工程と、素管を焼入れする工程と、焼入れされた素管を焼戻しする工程とを備えている。
上述した化学組成を有する素管を準備する。素管は、継目無鋼管であってもよいし、溶接鋼管であってもよい。ここでは一例として、継目無鋼管の製造方法を説明する。上述の化学組成の鋼を溶製し、精錬する。続いて、連続鋳造法によって溶鋼からビレットを製造する。溶鋼からスラブ又はブルームを製造し、スラブ又はブルームを熱間加工してビレットを製造してもよい。ビレットを熱間加工して継目無鋼管を製造する。具体的には、穿孔圧延、延伸圧延及び定径圧延を実施して継目無鋼管を製造する。
素管を焼入れする。焼入れは、素管の外面と外面から1mmの位置との間のビッカース硬度の最大値(以下、外面表層部の最大硬度と呼ぶ。)、及び素管の内面と内面から1mmの位置との間のビッカース硬度の最大値(以下、内面表層部の最大硬度と呼ぶ。)の少なくとも一方が、310Hv以上になるようにする。
焼入れされた素管を焼戻しする。焼戻しの条件は、特に限定されない。上記の条件で焼入れされた素管を焼戻しすれば、特殊な条件でなくても、表層部にフェライトが形成される。
TP=(T+273)×(20+log(t)) (2)
前記式(2)において、Tは焼戻し温度であり、tはその温度での保持時間である。Tの単位は℃であり、tの単位は時間である。
Claims (8)
- ラインパイプ用鋼管であって、
化学組成が、質量%で、
C :0.02〜0.11%、
Si:0.05〜1.0%、
Mn:0.30〜2.5%、
P :0.030%以下、
S :0.006%以下、
Cr:0.05〜0.36%、
Mo:0.02〜0.33%、
V :0.02〜0.20%、
Ti:0.001〜0.010%、
Al:0.001〜0.100%、
N :0.008%以下、
Ca:0.0005〜0.0040%、
Cu:0〜1.5%、
Ni:0〜1.5%、
Nb:0〜0.05%、
残部:Fe及び不純物であり、
前記化学組成が、下記式(1)を満たし、
組織が、焼戻しマルテンサイト及び/又は焼戻しベイナイトを含み、
前記鋼管の外面と外面から1mmの位置との間、及び前記鋼管の内面と内面から1mmの位置との間の少なくとも一方に、さらにフェライトを含むものである、ラインパイプ用鋼管。
Cr+Mo+V≦0.40 (1)
前記式(1)の元素記号には、質量%で、対応する元素の含有量が代入される。 - 請求項1に記載のラインパイプ用鋼管であって、
肉厚方向に、外面から1mmの位置と内面から1mmの位置との間において、ビッカース硬度が230Hv以下である、ラインパイプ用鋼管。 - 請求項1又は2に記載のラインパイプ用鋼管であって、
前記鋼管の軸方向と垂直な断面において、前記鋼管の外面から1mmの位置、及び前記鋼管の内面から1mmの位置の少なくとも一方におけるフェライトの面積率が、5%以上である、ラインパイプ用鋼管。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のラインパイプ用鋼管であって、
415MPa以上の降伏強度を有する、ラインパイプ用鋼管。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のラインパイプ用鋼管であって、
前記化学組成が、質量%で、
Cu:0.05〜1.5%、
Ni:0.05〜1.5%、及び
Nb:0.001〜0.05%、
からなる群から選択される1又は2以上の元素を含有する、ラインパイプ用鋼管。 - 化学組成が、質量%で、C:0.02〜0.11%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.30〜2.5%、P:0.030%以下、S:0.006%以下、Cr:0.05〜0.36%、Mo:0.02〜0.33%、V:0.02〜0.20%、Ti:0.001〜0.010%、Al:0.001〜0.100%、N:0.008%以下、Ca:0.0005〜0.0040%、Cu:0〜1.5%、Ni:0〜1.5%、Nb:0〜0.05%、残部:Fe及び不純物である素管を準備する工程と、
前記素管を、前記素管の外面と外面から1mmの位置との間におけるビッカース硬度の最大値、及び前記素管の内面と内面から1mmの位置との間におけるビッカース硬度の最大値の少なくとも一方が310Hv以上になるように焼入れする工程と、
前記焼入れされた素管を焼戻しする工程とを備え、
前記化学組成が、下記式(1)を満たす、ラインパイプ用鋼管の製造方法。
Cr+Mo+V≦0.40 (1)
前記式(1)の元素記号には、質量%で、対応する元素の含有量が代入される。 - 請求項6に記載のラインパイプ用鋼管の製造方法であって、
下記式(2)で定義される焼戻しパラメータTPが18800以下である、ラインパイプ用鋼管の製造方法。
TP=(T+273)×(20+log(t)) (2)
前記式(2)において、Tは焼戻し温度であり、tはその温度での保持時間である。Tの単位は℃であり、tの単位は時間である。 - 請求項6又は7に記載のラインパイプ用鋼管の製造方法であって、
前記化学組成は、質量%で、
Cu:0.05〜1.5%、
Ni:0.05〜1.5%、及び
Nb:0.001〜0.05%、
からなる群から選択される1又は2以上の元素を含有する、ラインパイプ用鋼管の製造方法。
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