JPWO2021038632A1 - ラインパイプ用電縫鋼管 - Google Patents
ラインパイプ用電縫鋼管 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2021038632A1 JPWO2021038632A1 JP2019568795A JP2019568795A JPWO2021038632A1 JP WO2021038632 A1 JPWO2021038632 A1 JP WO2021038632A1 JP 2019568795 A JP2019568795 A JP 2019568795A JP 2019568795 A JP2019568795 A JP 2019568795A JP WO2021038632 A1 JPWO2021038632 A1 JP WO2021038632A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- pipe
- steel pipe
- base metal
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
-
- 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
- C21D8/0226—Hot rolling
-
- 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
- C21D8/0263—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/16—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/20—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
-
- 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/02—Hardening articles or materials formed by forging or rolling, with no further heating beyond that required for the formation
-
- 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
- C21D2211/005—Ferrite
-
- 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
- C21D8/105—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies of ferrous alloys
-
- 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
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
-
- 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
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
-
- 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
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
例えば、特許文献1では、造管成形前に、素材である帯鋼に、例えば曲げ−曲げ戻し処理による繰返しひずみを付与してバウシンガー効果を誘起させることにより、得られる電縫鋼管の管軸方向の降伏比を低くする技術が開示されている。
また、特許文献2では、電縫鋼管製造用の熱延鋼板の金属組織を、フェライト組織と面積率1〜20%のマルテンサイトとからなるミクロ組織とすることにより、電縫鋼管の管軸方向の降伏比を低くする技術が提案されている。
CMeq=C+Mn/6+Cr/5+(Ni+Cu)/15+Nb+Mo/3+V
LR=(2.1×C+Nb)/Mn
Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15
F1=Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3+Nb/3
特許文献2:特開平10−176239号公報
特許文献3:国際公開第2017/163987号
特許文献4:国際公開第2013/027779号
特許文献5:特許第6260757号
また、特許文献2の技術に対し、鋼管の母材部の靭性をより向上させることが求められる場合がある。
また、特許文献3の技術では、いずれも、造管ままの電縫鋼管(即ち、アズロール電縫鋼管)の全体に対し、造管後、400℃以上Ac1点以下の熱処理を施すことにより、電縫鋼管の降伏比を低減させている。しかし、特許文献3の技術に限定されることなく(特に、造管後の熱処理を行わずに)、電縫鋼管の降伏比を低減させ、かつ、母材部及び電縫溶接部の靭性を確保することが求められる場合がある。
また、特許文献4の段落0013には、「Nbの含有量を従来よりも少なくし、更に、熱延条件を適正化し、熱延後、二段階の加速冷却を施すことにより、Nb炭窒化物の析出を抑制し、複相組織とすることができ、その結果、低Y/Tを確保できるという知見を得た。」ことが記載されている。しかし、特許文献4に記載の技術(Nb量の低減)に限定されることなく、電縫鋼管の降伏比を低減させ、かつ、母材部及び電縫溶接部の靭性を確保することが求められる場合がある。
また、特許文献5には、母材部の化学組成を特定の範囲に制限し、かつ、熱延工程の条件を制御することにより、「平均結晶粒径が15μm以下であり、結晶粒径20μm以上の結晶粒の面積率である粗大結晶粒径が20%以下であり」を達成し、これにより、DWTTによって評価される低温靭性を向上させたことが開示されている。しかし、特許文献5に記載の技術に限定されることなく、電縫鋼管の降伏比を低減させ、かつ、母材部及び電縫溶接部の靭性を確保することが求められる場合がある。
<1> 母材部及び電縫溶接部を含み、
前記母材部の化学組成が、質量%で、
C :0.03%以上0.10%未満、
Mn:0.30〜1.00%、
Ti:0.005〜0.050%、
Nb:0.010〜0.100%、
N :0.001〜0.020%、
Si:0.010〜0.500%、
Al:0.001〜0.100%、
P :0〜0.030%、
S :0〜0.010%、
Mo:0〜0.50%、
Cu:0〜0.50%、
Ni:0〜0.50%、
Cr:0〜0.50%、
V :0〜0.10%、
Ca:0〜0.0100%、
REM:0〜0.0100%、並びに、
残部:Fe及び不純物からなり、式(1)で示されるCNeqが0.12〜0.25であり、Siの含有量に対するMnの含有量の比が1.8以上であり、式(2)で示されるLRが0.25以上であり、
前記母材部の金属組織は、フェライトからなる第一相の面積率が80〜98%であり、残部である第二相が、パーライト及びベイナイトの少なくとも一方を含み、かつ、前記第二相全体に対するマルテンサイトの面積率が1%未満であり、前記第二相の硬度から前記第一相の硬度を差し引いた値が、50〜100Hvであり、
管軸方向の降伏強度が360〜600MPaであり、
管軸方向の引張強度が465〜760MPaであり、
管軸方向の降伏比が0.90以下であり、
前記母材部及び前記電縫溶接部の0℃でのシャルピー吸収エネルギーが、それぞれ100J以上であり、
管軸方向の引張試験において、降伏伸びが0.2%未満であるラインパイプ用電縫鋼管。
CNeq=C+Mn/6+Cr/5+(Ni+Cu)/15+Nb+Mo+V … 式(1)
LR=(2.1C+Nb)/Mn … 式(2)
〔式(1)及び式(2)中、各元素記号は、各元素の質量%を意味する。〕
Mo:0%超0.50%以下、
Cu:0%超0.50%以下、
Ni:0%超0.50%以下、
Cr:0%超0.50%以下、
V :0%超0.10%以下、
Ca:0%超0.0100%以下、及び、
REM:0%超0.0100%以下からなる群から選択される少なくとも1種を含有する<1>に記載のラインパイプ用電縫鋼管。
<3> 肉厚が10〜25.4mmであり、外径が254.0〜660.4mmである請<1>又は<2>に記載のラインパイプ用電縫鋼管。
本開示において、成分(元素)の含有量を示す「%」は、「質量%」を意味する。
本開示において、C(炭素)の含有量を、「C量」と表記することがある。他の元素の含有量についても同様に表記することがある。
本開示において、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
母材部及び電縫溶接部を含み、
母材部の化学組成が、質量%で、C:0.03%以上0.10%未満、Mn:0.30〜1.00%、Ti:0.005〜0.050%、Nb:0.010〜0.100%、N:0.001〜0.020%、Si:0.010〜0.500%、Al:0.001〜0.100%、P:0〜0.030%、S:0〜0.010%、Mo:0〜0.50%、Cu:0〜0.50%、Ni:0〜0.50%、Cr:0〜0.50%、V:0〜0.10%、Ca:0〜0.0100%、REM:0〜0.0100%、並びに、残部:Fe及び不純物からなり、式(1)で示されるCNeqが0.12〜0.25であり、Siの含有量に対するMnの含有量の比が1.8以上であり、式(2)で示されるLRが0.25以上であり、
母材部の金属組織は、フェライトからなる第一相の面積率が80〜98%であり、残部である第二相が、パーライト及びベイナイトの少なくとも一方を含み、かつ、第二相全体に対するマルテンサイトの面積率が1%未満であり、第二相の硬度から第一相の硬度を差し引いた値が、50〜100Hvであり、
管軸方向の降伏強度が360〜600MPaであり、
管軸方向の引張強度が465〜760MPaであり、
管軸方向の降伏比が0.90以下であり、
母材部及び電縫溶接部の0℃でのシャルピー吸収エネルギーが、それぞれ100J以上であり、
管軸方向の引張試験において、降伏伸びが0.2%未満である。
CNeq=C+Mn/6+Cr/5+(Ni+Cu)/15+Nb+Mo+V … 式(1)
LR=(2.1C+Nb)/Mn … 式(2)
〔式(1)及び式(2)中、各元素記号は、各元素の質量%を意味する。〕
電縫鋼管は、一般的に、熱延鋼板を管状に成形(以下、「ロール成形」ともいう)することによりオープン管とし、得られたオープン管の突合せ部を電縫溶接して電縫溶接部(electric resistance welded portion)を形成し(以下、ここまでのプロセスを「造管」ともいう)、次いで、必要に応じ、電縫溶接部をシーム熱処理することによって製造される。
本開示の電縫鋼管において、母材部(base metal portion)とは、電縫溶接部及び熱影響部以外の部分を指す。
ここで、熱影響部(heat affected zone;以下、「HAZ」とも称する)とは、電縫溶接による熱の影響(電縫溶接後にシーム熱処理を行う場合には、電縫溶接及びシーム熱処理による熱の影響)を受けた部分を指す。
電縫鋼管の素材である熱延鋼板は、長尺の鋼板(continuous steel sheet)である点で、厚板ミル(plate mill)を用いて製造される厚鋼板(steel plate)とは異なる。
厚鋼板(steel plate)は、長尺の鋼板(continuous steel sheet)ではないため、連続的な曲げ加工である、ロール成形に使用することはできない。
電縫鋼管は、上述した熱延鋼板を用いる製造される点で、厚鋼板を用いて製造される溶接鋼管(例えば、UOE鋼管)とは明確に区別される。
上記降伏伸びが0.2%未満であることは、本開示の電縫鋼管が、造管後、シーム熱処理以外の熱処理が施されていない電縫鋼管(即ち、造管ままの電縫鋼管(「アズロール電縫鋼管」ともいう))であることを意味する。
以下、管軸方向の引張強度を「TS」ともいい、管軸方向の降伏強度を「YS」ともいい、管軸方向の降伏比を「YR」ともいい、電縫鋼管のYRを低減することを「低YR化」ともいう。
上記効果は、母材部の化学組成と、母材部の金属組織と、の組み合わせによって達成される。
例えば、式(2)で示されるLRが0.25以上であることは、低YR化(即ち、0.90以下のYR)に寄与する。この理由は、LRが0.25以上であることにより、Cによる加工硬化特性の向上と、Nbによる加工硬化特性の向上と、が効果的に実現され、その結果、低YR化が達成されるためと考えられる。
また、第二相の硬度から第一相の硬度を差し引いた値(以下、「硬度差」ともいう)が50Hv以上であることは、低YR化(即ち、0.90以下のYR)に寄与する。この理由は、硬度差が50Hv以上である場合には、造管時の加工ひずみにより、不均一変形が発生し、鋼の異方硬化特性が発現されるためと考えられる。その結果、造管ままの電縫鋼管でありながら、低YR化(即ち、0.90以下のYR)が達成されると考えられる。補足すると、低YR化を実現する手段として、造管ままの電縫鋼管に対して熱処理を施す手段が考えられるが(例えば前述の特許文献3参照)、本開示の電縫鋼管では、造管ままの電縫鋼管でありながら、低YR化が実現される。
また、硬度差が100Hv以下であることは、母材部の靱性向上に寄与する。この理由は、硬度差が100Hv以下である場合には、金属組織内の内部応力が低減されるためと考えられる。
母材部の金属組織は、主として、電縫鋼管の素材である熱延鋼板を製造する過程で作りこまれる。熱延鋼板の好ましい製造条件を含む、電縫鋼管の製造方法の一例については後述する。
鋼管の座屈抑制が求められる場合の一例として、海底ラインパイプ用の鋼管をリーリング敷設によって敷設する場合が挙げられる。リーリング敷設では、あらかじめ陸上で鋼管を製造し、製造された鋼管をバージ船のスプール上に巻取る。巻取られた鋼管を海上で巻き出しながら海底に敷設する。このリーリング敷設では、鋼管の巻取り時又は巻き出し時に鋼管に塑性曲げが付与されるため、鋼管が座屈する場合がある。鋼管の座屈が発生すると、敷設作業を停止せざるを得ず、その損害は莫大である。
鋼管の座屈は、鋼管のYRを低減することによって抑制できる。
従って、本開示の電縫鋼管によれば、例えば、海底ラインパイプ用電縫鋼管として用いた場合のリーリング敷設時の座屈を抑制できるという効果が期待される。
以下、母材部の化学組成(即ち、本開示における化学組成)について説明する。
Cは、パーライト及びベイナイトの少なくとも一方を形成し、低YR化に重要な加工硬化特性を向上させるために必要な元素である。かかる効果を得る観点から、C量は、0.03%以上である。
C量が0.03%未満であると、フェライト組織の面積率が高くなりすぎ、加工硬化特性が向上せず、その結果、低YR化を達成できない場合がある。
一方、C量が0.10%以上であると、大量に生成したセメンタイトにより、母材部及び電縫溶接部の靱性が低下する場合がある。このため、C量は、0.10%未満である。C量は、好ましくは0.09%以下であり、より好ましくは0.08%未満であり、更に好ましくは0.07%以下である。
Mnは、鋼の焼入れ性を高める元素である。また、Mnは、Sの無害化のためにも必須の元素である。これらの効果を得る観点から、Mn量は、0.30%以上である。
Mn量が0.30%未満であると、Sによる脆化が起こり、母材部の靭性が低下する場合がある。
一方、Mn量が過剰であると、肉厚中央部のMnの偏析部が顕著になり、MnSが生成したり、粗大なマルテンサイトやベイナイトの硬化相が生成し、母材部及び電縫溶接部の靭性が損なわれる場合がある。また、Mn量が過剰であると、CNeqが0.25超となる場合があり、その結果、強度が高くなりすぎる場合(具体的には、YS600MPa以下及びTS760MPa以下の少なくとも一方を達成できない場合)がある。これらの理由により、Mn量は1.00%以下である。Mn量は、好ましくは1.00%未満であり、より好ましくは0.90%以下であり、更に好ましくは0.80%以下であり、更に好ましくは0.70%以下である。
Tiは、炭窒化物を形成して結晶粒径の微細化に寄与する元素であり、母材部及び電縫溶接部の靭性を確保するために必要な元素である。かかる効果を得る観点から、Ti量は、0.005%以上である。Ti量は、好ましくは0.010%以上である。
一方、Ti量が0.050%を超えると、粗大なTiNを生成し、母材部及び電縫溶接部の靭性の低下を招く場合がある。このため、Ti量は0.050%以下である。
Nbは、高温での未再結晶域圧延による靭性を高める効果を有する。また、Nbは、析出強化により加工硬化特性を向上させる元素(即ち、低YR化に寄与する元素)でもある。これらの効果の観点から、Nb量は、0.010%以上であり、好ましくは0.020%以上であり、より好ましくは0.030%以上である。
一方、Nb量が0.100%を超えると、粗大なNb炭化物により靭性が低下する場合がある。このため、Nb量は、0.100%以下である。Nb量は、好ましくは0.080%以下であり、更に好ましくは0.060%以下である。
Nは、金属窒化物を形成することで結晶粒の粗大化を抑制し、母材部及び電縫溶接部の靭性を向上させる元素である。かかる効果を得る観点から、N量は、0.001%以上である。
一方、N量が0.020%を超えると、合金炭化物の生成量が増加し、母材部及び電縫溶接部の靭性が低下する場合がある。このため、N量は、0.020%以下である。N量は、好ましくは0.010%以下であり、より好ましくは0.006%以下である。
Siは、鋼の脱酸剤として使用される元素であり、母材部及び電縫溶接部に粗大な酸化物が生成することを抑制し、これにより靭性を向上させる元素である。かかる効果を得る観点から、Si量は、0.010%以上である。Si量は、好ましくは0.030%以上である。
一方、Si量が0.500%を超えると、電縫溶接部に介在物が生成し、シャルピー吸収エネルギーが低下し、靭性が低下する場合がある。従って、Si量は、0.500%以下である。Si量は、好ましくは0.400%以下であり、更に好ましくは0.350%以下である。
Alは、Si同様、脱酸剤として使用される元素である。母材の靱性を向上させ、フリー酸素起因の割れを防止する観点から、Al量は、0.001%以上である。Al量は、好ましくは0.005%以上であり、より好ましくは0.010%以上である。
一方、Al量が0.100%を越えると、電縫溶接時のAl系酸化物の生成に伴い、電縫溶接部の靭性が低下する場合がある。従って、Al量は、0.100%以下である。Al量は、好ましくは0.090%以下である。
Pは、鋼中に不純物として存在し得る元素である。
P量が0.030%を超えると、粒界に偏析することで、母材部及び電縫溶接部の靭性が損なわれる場合がある。従って、P量は、0.030%以下である。
一方、P量は、0%であってもよい。脱燐コスト低減の観点から、P量は0%超であってもよく、0.001%以上であってもよい。
Sは、鋼中に不純物として存在し得る元素である。
S量が0.030%を超えると、母材部及び電縫溶接部の靭性が損なわれる場合がある。従って、S量は、0.030%以下である。S量は、好ましくは0.020%以下であり、より好ましくは0.010%以下である。
一方、S量は、0%であってもよい。脱硫コスト低減の観点から、S量は0%超であってもよく、0.001%以上であってもよい。
Moは、任意元素である。即ち、Mo量は、0%であってもよく、0%超であってもよい。
Moは、鋼の焼入れ性を向上させ、鋼の強度を向上させる効果を有する元素である。かかる効果を得る観点から、Mo量は、0.01%以上であってもよい。
一方、Mo量が0.50%を超えると、Mo炭窒化物の生成により靭性を低下させる可能性がある。従って、Mo量は、0.50%以下である。Mo量は、0.30%以下であってもよく、0.10%以下であってもよい。
Cuは、任意元素である。即ち、Cu量は、0%であってもよく、0%超であってもよい。
Cuは、母材部の強度向上に有効な元素である。かかる効果を得る観点から、Cu量は、0.05%以上であってもよい。
一方、Cu量が0.50%を超えると、微細なCu粒子を生成し、靭性が著しく低下するおそれがある。従って、Cu量は、0.50%以下である。Cu量は、0.40%以下であってもよく、0.30%以下であってもよい。
Niは、任意元素である。即ち、Ni量は、0%であってもよく、0%超であってもよい。
Niは、強度及び靭性の向上に寄与する元素である。かかる効果を得る観点から、Ni量は、0.05%以上であってもよい。
一方、Ni量が0.50%を超えると、強度が高くなりすぎる場合(具体的には、YS600MPa以下及びTS760MPa以下の少なくとも一方を達成できない場合)がある。従って、Ni量は、0.50%以下である。
Crは、任意元素である。即ち、Cr量は、0%であってもよく、0%超であってもよい。
Crは、焼入れ性を向上させる元素である。かかる効果を得る観点から、Cr量は、0.05%以上であってもよい。
一方、Cr量が0.50%を超えると、電縫溶接部に生成したCr系介在物により電縫溶接部の靭性が低下する場合がある。従って、Cr量は、0.50%以下である。Cr量は、0.40%以下であってもよい。
Vは、任意元素である。即ち、V量は、0%であってもよく、0%超であってもよい。
Vは、Nbとほぼ同様の効果を有する。かかる効果を得る観点から、V量は、0.010%以上であってもよい。
一方、V量が0.10%を超えると、V炭窒化物により靭性が低下する場合がある。従って、V量は、0.10%以下である。
Caは、任意元素である。即ち、Ca量は、0%であってもよく、0%超であってもよい。
Caは、硫化物系介在物の形態を制御し、低温靭性を向上させる元素である。かかる効果を得る観点から、Ca量は、0.0001%以上であってもよく、0.0002%以上であってもよい。
一方、Ca量が0.0100%を超えると、CaO−CaSが大型のクラスターや介在物となり、靭性に悪影響を及ぼすおそれがある。従って、Ca量は、0.0100%以下である。Ca量は、0.0080%以下であってもよく、0.0060%以下であってもよい。
REMは、任意元素である。即ち、REM量は0%であってもよい。
ここで、「REM」は希土類元素、即ち、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びLuからなる群から選択される少なくとも1種の元素を指す。
REMは、脱酸剤及び脱硫剤としての効果を有する。かかる効果を得る観点から、REM量は、0.0001%以上であってもよい。
一方、REM量が0.0100%超であると、粗大な酸化物を生じて、耐HIC性(電縫溶接時の耐水素割れ性)、並びに、母材部及びHAZの靱性を低下させることがある。従って、REM量は、0.0100%以下である。
これらの各任意元素のより好ましい量は、それぞれ前述のとおりである。
母材部の化学組成において、上述した各元素を除いた残部は、Fe及び不純物である。
ここで、不純物とは、原材料(例えば、鉱石、スクラップ、等)に含まれる成分、または、製造の工程で混入する成分であって、意図的に鋼に含有させたものではない成分を指す。
不純物としては、上述した元素以外のあらゆる元素が挙げられる。不純物としての元素は、1種のみであっても2種以上であってもよい。
不純物として、例えば、B、Sb、Sn、W、Co、As、Pb、Bi、Hが挙げられる。
また、その他の元素について、通常、Sb、Sn、W、Co、及びAsについては例えば含有量0.1%以下の混入が、Pb及びBiについては例えば含有量0.005%以下の混入が、Bについては例えば含有量0.0003%以下の混入が、Hについては例えば含有量0.0004%以下の混入が、それぞれあり得るが、その他の元素の含有量については、通常の範囲であれば、特に制御する必要はない。
母材部の化学組成において、式(1)で示されるCNeqは、0.12〜0.25である。
〔式(1)中、各元素記号は、各元素の質量%を意味する。〕
CNeqが0.12未満であると、360MPa以上のYS及び465MPa以上のTSの少なくとも一方を達成できない場合がある。従って、CNeqは、0.12以上である。電縫鋼管のYS及びTSの少なくとも一方をより向上させる観点から、CNeqは、好ましくは0.15以上である。
一方、CNeqが0.25超であると、強度が高くなりすぎる場合(具体的には、YS600MPa以下及びTS760MPa以下の少なくとも一方を達成できない場合)がある。従って、CNeqは、0.25以下である。
母材部の化学組成において、Mn/Si比(即ち、Siの含有量に対するMnの含有量の比;以下、「Mn/Si」ともいう)は、1.8以上である。
Mn/Si比が1.8未満であると、MnSi系の介在物に起因して、電縫溶接部の靱性が低下する場合がある。電縫溶接部の靱性をより向上させる観点から、Mn/Siは、好ましくは1.9以上であり、より好ましくは2.0以上である。
Mn/Siの上限には特に制限はない。母材部及び電縫溶接部の靭性をより向上させる観点から、Mn/Siは、好ましくは50以下であり、好ましくは30以下であり、より好ましくは20以下である。
母材部の化学組成において、式(2)で示されるLRは、0.25以上である。
LRが0.25未満であると、低YR化を達成できない場合(即ち、YRが0.90を超える場合)がある。
LRの上限には特に制限はないが、LRの上限として、0.90、0.85等が挙げられる。
〔式(2)中、各元素記号は、各元素の質量%を意味する。〕
以下、母材部の金属組織について説明する。
母材部の金属組織は、フェライトからなる第一相の面積率(以下、「フェライト分率」ともいう)が80〜98%である。
フェライト分率が80%未満であると、第二相における炭素濃化の度合いが不足し、その結果、第一相と第二相との硬度差が小さくなりすぎ、硬度差50Hv未満となる場合がある。従って、フェライト分率が80%以上であり、好ましくは82%以上である。
一方、フェライト分率が98%超であると、第二相における炭素濃化の度合いが過剰となり、その結果、第二相の硬度が高くなりすぎ、硬度差100Hv超となる場合がある。従って、フェライト分率が98%以下であり、好ましくは95%以下であり、より好ましくは90%以下である。
母材部の金属組織において、残部(即ち、母材部の金属組織から第一相を除いた残部)である第二相は、パーライト及びベイナイトの少なくとも一方を含み、かつ、第二相全体に対するマルテンサイトの面積率が1%未満である。
第二相が上記条件を満足することにより、硬度差(即ち、第二相の硬度から第一相の硬度を差し引いた値)が100Hv以下であることが達成されやすい。
一方、第二相全体に対するマルテンサイトの面積率が1%未満であることは、第二相が、マルテンサイトを実質的に含まないことを意味する。第二相がマルテンサイトを実質的に含む場合(即ち、第二相全体に対して1%以上のマルテンサイトを含む場合)には、強度が高くなりすぎる場合(具体的には、YS600MPa以下及びTS760MPa以下の少なくとも一方を達成できない場合)がある。
本開示における「パーライト」の概念には、擬似パーライト組織も包含される。
母材部の金属組織において、フェライト分率の測定及び第二相の特定は、母材90°位置のL断面における肉厚中央部の金属組織をナイタールエッチングし、ナイタールエッチング後の金属組織の写真(以下、「金属組織写真」ともいう)を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて1000倍の倍率で観察することにより行う。ここで、金属組織写真は、1000倍の視野で10視野分(断面の実面積として0.12mm2分)撮影する。撮影した金属組織写真を画像処理することにより、フェライト分率の測定及び第二相の特定を行う。画像処理は、例えば(株)ニレコ製の小型汎用画像解析装置LUZEX APを用いて行う。
母材部の金属組織において、硬度差(即ち、第二相の硬度から第一相の硬度を差し引いた値)は、50〜100Hvである。
硬度差が50Hv未満である場合、低YR化を達成できない場合がある。従って、低YR化の観点から、硬度差は、50Hv以上であり、好ましくは52Hv以上である。
一方、硬度差が100Hv超であると、金属組織の内部応力が大きくなりすぎ、母材部の靱性が低下する場合がある。従って、硬度差は100Hv以下であり、好ましくは96Hv以下であり、より好ましくは90Hv以下である。
硬度差の測定は、以下のようにして行う。
上記肉厚中央部の金属組織(即ち、母材90°位置のL断面における肉厚中央部の金属組織)における第一相及び第二相の硬度をそれぞれ求め、第二相の硬度から第一相の硬度を差し引いた値を、硬度差とする。
ここで、第一相の硬度は、以下のようにして求める。
第一相から測定点50点をランダムに選定し、選定された50点について、それぞれ、荷重10gfの条件のマイクロビッカース硬度試験により、マイクロビッカース硬度を測定する。選定する各測定点は、結晶粒界を跨いでいてもよい。得られた50個の測定値から、明らかに高すぎる測定値(具体的には350Hvを超える測定値)以外の測定値を選定し、選定された測定値について、算術平均値を求める。得られた算術平均値を、第一相の硬度とする。
第二相の硬度も、第一相の硬度と同様にして求める。
本開示の電縫鋼管は、管軸方向の降伏強度(YS)が360〜600MPaである。
YSが360MPa以上であることにより、ラインパイプ用鋼管として要求される強度が確保される。YSは、好ましくは380MPa以上であり、より好ましくは400MPa以上である。
YSが600MPa以下であることにより、ラインパイプ用電縫鋼管を敷設する際の曲げ変形性(即ち、曲げ易さ)が確保され、かつ、ラインパイプ用電縫鋼管の座屈が抑制される。YSは、好ましくは590MPa以下である。
本開示の電縫鋼管は、管軸方向の引張強度(TS)が465〜760MPaである。
TSが465MPa以上であることにより、ラインパイプ用鋼管として要求される強度が確保される。TSは、好ましくは470MPa以上である。
TSが760MPa以下であることにより、ラインパイプ用電縫鋼管を敷設する際の曲げ変形性(即ち、曲げ易さ)が確保され、かつ、ラインパイプ用電縫鋼管の座屈が抑制される。更に、母材部の靱性劣化がより抑制される。TSは、好ましくは700MPa以下であり、より好ましくは680MPa以下である。
本開示の電縫鋼管は、管軸方向の降伏比(YR=(YS/TS))が、0.90以下である。
これにより、敷設時等における電縫鋼管の座屈が抑制される。
YRの下限には特に制限はないが、下限として、0.80、0.82等が挙げられる。
本開示において、TS、YS、及びYRは、それぞれ、以下のようにして測定された値を意味する。
電縫鋼管の母材90°位置から、引張試験用の試験片を、引張試験の試験方向(引張方向)が電縫鋼管の管軸方向となる向きに採取する。ここで、試験片の形状は、アメリカ石油協会規格API 5L(以下、単に「API 5L」とする)に準拠する平板形状とする。
採取した試験片を用い、室温にて、API 5Lに準拠し、管軸方向の引張試験(即ち、試験方向を電縫鋼管の管軸方向とする引張試験)を行い、TS及びYSをそれぞれ測定する。ここで、YSは、前述のとおり、0.5%アンダーロード耐力である。
得られたTS及びYSに基づき、算出式「YR=(YS/TS)」により、YRを求める。
本開示の電縫鋼管は、管軸方向の引張試験において、降伏伸びが0.2%未満である(即ち、降伏伸びが実質的に観測されない)。
この降伏伸びは、TS、YS及びYRを求めるための上述した管軸方向の引張試験によって確認する。
本開示の電縫鋼管に対し、造管後、管全体に対して熱処理が施された電縫鋼管(例えば、特許文献3の電縫鋼管)では、管軸方向の引張試験において、実質的な降伏伸び(即ち、0.2%以上の降伏伸び)が観測される。
本開示の電縫鋼管では、母材部及び電縫溶接部の靱性が確保されている。
具体的には、母材部及び電縫溶接部の0℃でのシャルピー吸収エネルギー(以下、「vE」ともいう)は、それぞれ100J以上である。
以下、0℃でのシャルピー吸収エネルギーを、「vE」ともいう。
一方、母材部のvEは、好ましくは400J以下である。
一方、電縫溶接部のvEは、好ましくは400J以下であり、より好ましくは350J以下である。
電縫鋼管の母材90°位置からVノッチ付きフルサイズ試験片(シャルピー衝撃試験用の試験片)を採取する。Vノッチ付きフルサイズ試験片は、試験方向が管周方向(C方向)となるように採取する。採取されたVノッチ付きフルサイズ試験片について、0℃の温度条件下で、API 5Lに準拠してシャルピー衝撃試験を行い、vEを測定する。
以上の測定を、電縫鋼管1つ当たり5回行い、5回の測定値の平均値を、その電縫鋼管の母材部のvEとする。
Vノッチ付きフルサイズ試験片を採取する位置を、電縫鋼管の電縫溶接部に変更すること以外は、母材部のvEの測定と同様の操作を行い、電縫鋼管の電縫溶接部のvE(即ち、5回の測定値の平均値)を得る。
本開示の電縫鋼管の肉厚は、好ましくは10〜25.4mmである。
肉厚が10mm以上であると、熱延鋼板を管状に成形する際の歪みを利用してYRを低下させやすい点で有利である。肉厚は、より好ましくは12mm以上である。
肉厚が25.4mm以下であると、電縫鋼管の製造適性(詳細には、熱延鋼板を管状に成形する際の成形性)の点で有利である。肉厚は、より好ましくは20mm以下である。
本開示の電縫鋼管の外径は、好ましくは254.0〜660.4mm(即ち、10〜26インチ)である。
外径が254.0mm(即ち、10インチ)以上である場合、ラインパイプ用電縫鋼管としてより好適である。外径は、好ましくは304.8mm(即ち、12インチ)以上である。
外径が660.4mm(即ち、26インチ)以下であると、熱延鋼板を管状に成形する際の歪みを利用してYRを低下させやすい点で有利である。外径は、より好ましくは508.4mm(即ち、20インチ)以下である。
以下、本開示の電縫鋼管を製造するための製造方法の一例(以下、「製法A」とする)について説明する。
以下、温度及び冷却速度は、特に断りがないかぎり、それぞれ、鋼材(即ち、スラブ又は熱延鋼板)の表面の温度及び冷却速度を意味する。
この製法Aは、後述する実施例の電縫鋼管の製造方法である。
本開示における化学組成を有するスラブを準備するスラブ準備工程と、
準備したスラブを、1100℃〜1350℃のスラブ加熱温度まで加熱し、加熱されたスラブを粗圧延し、粗圧延されたスラブを、仕上げ圧延開始温度が950℃以下であり、仕上げ圧延終了温度が820℃以下であり、仕上げ圧延における累積圧下比が2.5以上である条件で熱間圧延して熱延鋼板を得る熱延工程と、
熱延鋼板に対し、仕上げ圧延終了からの第1冷却開始までの時間を20s(秒)以内とし、10℃/s〜80℃/sの第1冷却速度にて、600℃〜700℃の第1冷却終了温度となるまで第1冷却を施す第1冷却工程と、
第1冷却が施された熱延鋼板に対し、5℃/s〜30℃/sの第2冷却速度にて、450℃〜700℃の巻取温度(即ち、第2冷却終了温度)となるまで第2冷却を施す第2冷却工程と、
第2冷却が施された熱延鋼板を、上記巻取温度にて巻取ることにより、熱延鋼板からなるホットコイルを得る巻取工程と、
ホットコイルから熱延鋼板を巻き出し、巻き出された熱延鋼板をロール成形することによりオープン管とし、得られたオープン管における突合せ部を電縫溶接して電縫溶接部を形成することにより、電縫鋼管を得る造管工程と、
を含む。
以下、製法Aにおける各工程について説明する。
製法Aにおけるスラブ準備工程は、本開示における化学組成を有するスラブを準備する工程である。
スラブを準備する工程は、スラブを製造する工程であってもよいし、予め製造されていたスラブを単に準備するだけの工程であってもよい。
スラブを製造する場合、例えば、本開示における化学組成を有する溶鋼を製造し、製造した溶鋼を用いて、スラブを製造する。この際、連続鋳造法によりスラブを製造してもよいし、溶鋼を用いてインゴットを製造し、インゴットを分塊圧延してスラブを製造してもよい。
製法Aにおける熱延工程は、上記で準備したスラブを、1100℃〜1350℃のスラブ加熱温度まで加熱し、加熱されたスラブを粗圧延し、粗圧延されたスラブを、仕上げ圧延開始温度が950℃以下であり、仕上げ圧延終了温度が820℃以下であり、仕上げ圧延における累積圧下比が2.5以上である条件で熱間圧延して熱延鋼板を得る工程である。
スラブ加熱温度が1100℃以上であることにより、未固溶のNb炭化物の生成が抑制され、その結果、靱性の劣化が抑制される。
スラブ加熱温度が1350℃以下であることにより、結晶粒の粗大化が抑制され、その結果、最終的に得られる電縫鋼管における靱性の劣化が抑制され得る。
仕上げ圧延開始温度が950℃以下であることにより、結晶粒の粗大化が抑制され、その結果、最終的に得られる電縫鋼管における靱性の劣化が抑制され得る。
仕上げ圧延終了温度が820℃以下であることにより、結晶粒の粗大化が抑制され、その結果、最終的に得られる電縫鋼管における靱性の劣化が抑制され得る。
累積圧下比が2.5以上であることにより、結晶粒の粗大化が抑制され、その結果、最終的に得られる電縫鋼管における靱性の劣化が抑制され得る。
製法Aにおける第1冷却工程は、上記熱延工程で得られた熱延鋼板に対し、仕上げ圧延終了からの第1冷却開始までの時間を20s(秒)以内とし、10℃/s〜80℃/sの第1冷却速度にて、600℃〜700℃の第1冷却終了温度となるまで第1冷却を施す工程である。
仕上げ圧延終了からの第1冷却開始までの時間が20s以内であることにより、結晶粒の粗大化が抑制され、その結果、最終的に得られる電縫鋼管における靱性の劣化が抑制され得る。
第1冷却速度が10℃/s以上であることにより、フェライトの過剰な生成が抑制され、かつ、第二相におけるC濃化(炭素濃化)が過度となることが抑制され、その結果、最終的に得られる電縫鋼管において、フェライト分率98%以下及び硬度差100Hv以下が達成され得る。
第1冷却速度が80℃/s以下であることにより、フェライトの生成が促進され、かつ、第二相におけるC濃化(炭素濃化)がある程度進行し、その結果、最終的に得られる電縫鋼管において、フェライト分率80%以上及び硬度差50Hv以上が達成され得る。
第1冷却が水冷である場合は、冷却水の水流密度を調整することにより、第1冷却速度を制御する。
第1冷却が空冷である場合は、冷却空気量を調整することにより、第1冷却速度を制御する。
製法Aにおける第2冷却工程は、第1冷却が施された熱延鋼板に対し、5℃/s〜30℃/sの第2冷却速度にて、450℃〜700℃の巻取温度(即ち、第2冷却終了温度)となるまで第2冷却を施す工程である。
第2冷却速度が5℃/s以上であることにより、第二相の硬度がある程度上昇し、その結果、硬度差50Hv以上が達成され得る。
第2冷却速度が30℃/s以下であることにより、第二相の硬度の過度な上昇が抑制され、その結果、硬度差100Hv以下が達成され得る。
巻取温度が450℃以上であることにより、マルテンサイトの生成が抑制され、その結果、最終的に得られる電縫鋼管において、YSの上昇、YRの上昇、及び母材部の靱性低下が抑制される。
巻取温度が700℃以下であることにより、フェライトの過剰な生成が抑制され、かつ、第二相におけるC濃化(炭素濃化)が過度となることが抑制され、その結果、最終的に得られる電縫鋼管において、フェライト分率98%以下及び硬度差100Hv以下が達成され得る。
第2冷却が水冷である場合は、冷却水の水流密度を調整することにより、第2冷却速度を制御する。
第2冷却が空冷である場合は、冷却空気量を調整することにより、第2冷却速度を制御する。
製法Aにおける巻取工程は、第2冷却が施された熱延鋼板を、上記巻取温度にて巻取ることにより、熱延鋼板からなるホットコイルを得る工程である。
巻取工程は、公知の条件に従って行えばよく、特に制限されない。
造管工程は、ホットコイルから熱延鋼板を巻き出し、巻き出された熱延鋼板をロール成形することによりオープン管とし、得られたオープン管における突合せ部を電縫溶接して電縫溶接部を形成することにより、電縫鋼管を得る工程である。
造管工程は、公知の条件に従って行えばよく、特に制限されない。
電縫溶接部をシーム熱処理すること;
電縫溶接部の形成の後(前述のシーム熱処理を行う場合には、シーム熱処理の後)、電縫鋼管の形状をサイザーによって調整すること;
等を含んでいてもよい。
仮に造管後に熱処理を行った場合には、最終的に得られる電縫鋼管において、管軸方法の引張試験を実施した場合に、実質的な降伏伸び(0.2%以上の降伏伸び)が観測される。
また、造管後に熱処理を行った場合には、硬度差が小さくなり、異方硬化特性による低YR化の効果が消失する。
従って、製法Aによって製造される電縫鋼管の母材部の化学組成は、原料(溶鋼又はスラブ)の化学組成と同様とみなせる。
以下、No.1〜No.31は、本開示の範囲内である実施例であり、No.32〜No.58は、本開示の範囲外である比較例である。
前述の製法Aに従い、No.1〜No.31(実施例)の電縫鋼管をそれぞれ得た。
また、実施例の電縫鋼管における化学組成及び/又は製造条件を変更し、No.32〜No.58(比較例)の電縫鋼管をそれぞれ得た。
以下、詳細を示す。
表1中、空欄は、該当する元素を含有しないことを意味する。
表1に示した元素を除いた残部は、Fe及び不純物である。
表1中、No.31におけるREMは、Ceである。
表1中、CNeqは、前述の式(1)で表されるCNeqであり、Si量に対するMn量の比であり、LRは、前述の式(2)で表されるLRである。
表1〜表2中の下線は、本開示の範囲外であるか、又は、製法Aの条件の範囲外であることを示す。
ここで、圧下比は、仕上げ圧延における累積圧下比を意味する。
熱延工程で得られた熱延鋼板に対し、仕上げ圧延終了から冷却開始までの時間(秒)を、表2の「冷却までの時間(s)」欄に示すように調整し、表2に示す第1冷却速度にて第1冷却を開始した。
第1冷却は、600℃〜700℃の第1冷却終了温度となるまで行った。
第1冷却終了後、直ちに、表2に示す第2冷却速度にて第2冷却を、表2に示す巻取温度(CT;Coiling Temperature)となるまで施し、この巻取温度にて巻き取ることにより、板厚17.5mmの熱延鋼板からなるホットコイルを得た(第1冷却工程、第2冷却工程、及び巻取工程)。
第1冷却及び第2冷却は、いずれも水冷とし、第1冷却速度及び第2冷却速度は、いずれも冷却水の水流密度を調整することによって調整した。
以上の、熱延工程、第1冷却工程、第2冷却工程、及び巻取工程は、ホットストリップミルを用いて実施した。
上記で得られた電縫鋼管について、以下の測定及び確認を行った。
前述した方法により、フェライト分率(即ち、金属組織全体に対する第一相の面積率)の測定、及び、第二相種(即ち、第二相の種類)の確認を行った。
結果を表2に示す。
前述した方法により、硬度差(即ち、第二相の硬度から第一相の硬度を差し引いた値)を測定した。
結果を表2に示す。
前述した方法により、TS、YS、YR、及び降伏伸びの確認を行った。
表2中の降伏伸び欄において、「N」は、降伏伸びが実質的に観測されなかったこと(即ち、降伏伸びが0.2%未満であったこと)を意味する。
結果を表2に示す。
前述した方法により、母材部及び電縫溶接部のvE(0℃でのシャルピー吸収エネルギー)の測定を行った。
結果を表2に示す。
No.32は、C量及びLRが下限を下回ったため、加工硬化特性が低くなり、YRが上昇した。
No.33は、C量が上限を上回ったため、セメンタイトが大量に生成し、母材部及び電縫溶接部の靱性が劣化した。
No.34は、Mn量が下限を下回ったため、S起因の脆化が起こり、母材部の靱性が劣化した。
No.35は、Mn量が上限を上回ったため、肉厚中央部のMnの偏析、及び、これに伴うMnSや硬化相の生成のために、母材部の靱性が劣化した。更に、CNeqが上限を上回ったため、YSが上限を超過した。
No.36は、Ti量が下限を下回ったため、結晶粒径が粗大になり、母材部及び電縫溶接部の靱性が劣化した。
No.37は、Ti量が上限を上回ったため、粗大なTiNが生成し、母材部及び電縫溶接部の靱性が劣化した。
No.38は、Nb量及びLRが下限を下回ったため、母材部の靱性が劣化した。
No.39は、Nb量が上限を上回ったため、粗大なNb炭化物の生成により、母材部の靱性が劣化した。
No.40は、Si量が下限を下回ったため、脱酸が不十分となり、フリー酸素起因の割れが発生し、母材部及び電縫溶接部の靱性が劣化した。
No.41は、Al量が下限を下回ったため、フリー酸素起因の割れが発生し、母材部の靱性が劣化した。
No.42は、Al量が上限を上回ったため、電縫溶接部にAl系酸化物が生成し、電縫溶接部の靱性が劣化した。
No.43は、P量が上限を上回ったため、Pの粒界偏析により、母材部及び電縫溶接部の靱性が劣化した。
No.44は、S量が上限を上回ったため、粗大な介在物が生成され、母材部及び電縫溶接部の靱性が劣化した。
No.45は、Mn/Siが下限を下回ったため、溶接部にMnSi系酸化物が生成し、電縫溶接部の靱性が劣化した。
No.46は、LRが下限を下回ったため、YRが高くなった。
No.47は、CNeqが上限を上回ったため、YSが上限を超過した。
No.48は、CNeqが下限を下回ったため、YS及びTSが不足した。
No.50は、第1冷却速度が80℃/sを上回ったことにより、フェライト分率が下限を下回り、その結果、第二相における炭素濃化が不足し、硬度差が下限を下回った。このため、YRが上昇した。
No.51は、第2冷却速度が5℃/sを下回ったため、第二相の硬度が不足し、硬度差が下限を下回った。その結果、YRが上昇した。
No.52は、第2冷却速度が30℃/sを超過したため、第二相の硬度が高くなりすぎ、硬度差が上限を上回った。その結果、母材部の靱性が劣化した。
No.53は、母材部の靱性が劣化した。このNo.53では、冷却開始までの時間が長かったために、結晶粒が粗大化し、その結果、母材部の靱性が劣化したと考えられる。
No.54は、母材部の靱性が劣化した。このNo.54では、仕上げ圧延開始温度が高すぎたために、結晶粒が粗大化し、その結果、母材部の靱性が劣化したと考えられる。
No.55は、母材部の靱性が劣化した。このNo.55では、仕上げ圧延終了温度が高すぎたために、結晶粒が粗大化し、その結果、母材部の靱性が劣化したと考えられる。
No.56は、母材部の靱性が劣化した。このNo.56では、圧下比が低すぎたために、結晶粒が粗大化し、その結果、母材部の靱性が劣化したと考えられる。
No.57は、巻取温度(CT)が低すぎたことにより、マルテンサイトが生成され、その結果、YS及びTSが上限を超過し、母材部の靱性が劣化した。
No.58は、巻取温度(CT)が高すぎたことにより、フェライト分率が上限を上回り、その結果、第二相における炭素濃化が過剰となって硬度差が上限を上回った。このため、母材部の靱性が劣化した。
Claims (3)
- 母材部及び電縫溶接部を含み、
前記母材部の化学組成が、質量%で、
C :0.03%以上0.10%未満、
Mn:0.30〜1.00%、
Ti:0.005〜0.050%、
Nb:0.010〜0.100%、
N :0.001〜0.020%、
Si:0.010〜0.500%、
Al:0.001〜0.100%、
P :0〜0.030%、
S :0〜0.010%、
Mo:0〜0.50%、
Cu:0〜0.50%、
Ni:0〜0.50%、
Cr:0〜0.50%、
V :0〜0.10%、
Ca:0〜0.0100%、
REM:0〜0.0100%、並びに、
残部:Fe及び不純物からなり、式(1)で示されるCNeqが0.12〜0.25であり、Siの含有量に対するMnの含有量の比が1.8以上であり、式(2)で示されるLRが0.25以上であり、
前記母材部の金属組織は、フェライトからなる第一相の面積率が80〜98%であり、残部である第二相が、パーライト及びベイナイトの少なくとも一方を含み、かつ、前記第二相全体に対するマルテンサイトの面積率が1%未満であり、前記第二相の硬度から前記第一相の硬度を差し引いた値が、50〜100Hvであり、
管軸方向の降伏強度が360〜600MPaであり、
管軸方向の引張強度が465〜760MPaであり、
管軸方向の降伏比が0.90以下であり、
前記母材部及び前記電縫溶接部の0℃でのシャルピー吸収エネルギーが、それぞれ100J以上であり、
管軸方向の引張試験において、降伏伸びが0.2%未満であるラインパイプ用電縫鋼管。
CNeq=C+Mn/6+Cr/5+(Ni+Cu)/15+Nb+Mo+V … 式(1)
LR=(2.1C+Nb)/Mn … 式(2)
〔式(1)及び式(2)中、各元素記号は、各元素の質量%を意味する。〕 - 前記母材部の化学組成が、質量%で、
Mo:0%超0.50%以下、
Cu:0%超0.50%以下、
Ni:0%超0.50%以下、
Cr:0%超0.50%以下、
V :0%超0.10%以下、
Ca:0%超0.0100%以下、及び、
REM:0%超0.0100%以下からなる群から選択される少なくとも1種を含有する請求項1に記載のラインパイプ用電縫鋼管。 - 肉厚が10〜25.4mmであり、外径が254.0〜660.4mmである請求項1又は請求項2に記載のラインパイプ用電縫鋼管。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/033068 WO2021038632A1 (ja) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | ラインパイプ用電縫鋼管 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6693610B1 JP6693610B1 (ja) | 2020-05-13 |
JPWO2021038632A1 true JPWO2021038632A1 (ja) | 2021-09-27 |
Family
ID=70549769
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019568795A Active JP6693610B1 (ja) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | ラインパイプ用電縫鋼管 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3960891B1 (ja) |
JP (1) | JP6693610B1 (ja) |
KR (1) | KR102630980B1 (ja) |
WO (1) | WO2021038632A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022044271A1 (ja) * | 2020-08-28 | 2022-03-03 | 日本製鉄株式会社 | 電縫鋼管 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57133582A (en) | 1981-02-06 | 1982-08-18 | Fujitsu Ltd | Method for bubble transfer of magnetic bubble memory |
JPS6260757U (ja) | 1985-10-05 | 1987-04-15 | ||
JPH10176239A (ja) | 1996-10-17 | 1998-06-30 | Kobe Steel Ltd | 高強度低降伏比パイプ用熱延鋼板及びその製造方法 |
JP4466320B2 (ja) | 2004-10-27 | 2010-05-26 | Jfeスチール株式会社 | ラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法 |
CA2832021C (en) | 2011-08-23 | 2014-11-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Thick wall electric resistance welded steel pipe and method of production of same |
RU2653031C2 (ru) * | 2014-03-31 | 2018-05-04 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Сталь для высокодеформируемых труб магистральных трубопроводов с высокой стойкостью к деформационному старению и водородному охрупчиванию, способ их изготовления и сварная стальная труба |
KR20180077259A (ko) * | 2016-03-22 | 2018-07-06 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 라인 파이프용 전봉 강관 |
EP3428299B1 (en) * | 2016-07-06 | 2020-07-22 | Nippon Steel Corporation | Electroseamed steel pipe for line pipe |
CN110546289A (zh) * | 2017-06-22 | 2019-12-06 | 日本制铁株式会社 | 管线管用轧态电阻焊钢管及热轧钢板 |
-
2019
- 2019-08-23 EP EP19942655.2A patent/EP3960891B1/en active Active
- 2019-08-23 JP JP2019568795A patent/JP6693610B1/ja active Active
- 2019-08-23 KR KR1020217038488A patent/KR102630980B1/ko active IP Right Grant
- 2019-08-23 WO PCT/JP2019/033068 patent/WO2021038632A1/ja unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021038632A1 (ja) | 2021-03-04 |
EP3960891B1 (en) | 2024-04-24 |
KR20220002484A (ko) | 2022-01-06 |
JP6693610B1 (ja) | 2020-05-13 |
EP3960891A4 (en) | 2022-07-27 |
EP3960891A1 (en) | 2022-03-02 |
KR102630980B1 (ko) | 2024-01-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3042976B1 (en) | Steel sheet for thick-walled high-strength line pipe having exceptional corrosion resistance, crush resistance properties, and low-temperature ductility, and line pipe | |
JP6288390B1 (ja) | ラインパイプ用アズロール電縫鋼管 | |
JP5783229B2 (ja) | 熱延鋼板およびその製造方法 | |
RU2518830C1 (ru) | Горячекатаный стальной лист и способ его изготовления | |
JP6260757B1 (ja) | ラインパイプ用アズロール電縫鋼管及び熱延鋼板 | |
JP6213703B1 (ja) | ラインパイプ用電縫鋼管 | |
JP5748032B1 (ja) | ラインパイプ用鋼板及びラインパイプ | |
JP6587041B1 (ja) | ラインパイプ用電縫鋼管 | |
JP5884201B2 (ja) | 引張強さ540MPa以上の高強度ラインパイプ用熱延鋼板 | |
EP3428299B1 (en) | Electroseamed steel pipe for line pipe | |
JP6179692B1 (ja) | アズロール型k55電縫油井管及び熱延鋼板 | |
JP6575734B1 (ja) | ラインパイプ用電縫鋼管 | |
JP6812893B2 (ja) | ラインパイプ用電縫鋼管及びその製造方法 | |
JP2020059887A (ja) | 油井用電縫鋼管およびその製造方法 | |
JP6213702B1 (ja) | ラインパイプ用電縫鋼管 | |
JP6693610B1 (ja) | ラインパイプ用電縫鋼管 | |
JP7200588B2 (ja) | 油井用電縫鋼管およびその製造方法 | |
WO2020075297A1 (ja) | トーションビーム用電縫鋼管 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191212 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20191212 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20200120 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200317 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200330 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6693610 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |