KR102101635B1

KR102101635B1 - 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 평강선

Info

Publication number: KR102101635B1
Application number: KR1020187025414A
Authority: KR
Inventors: 나오키 마츠이; 히로시 오오바; 아라타 이소; 사토시 스기마루; 도시히코 데시마
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2020-04-17
Also published as: US20190048445A1; JP6528895B2; EP3415654A4; CN108699655A; SG11201806071SA; EP3415654A1; JPWO2017154930A1; BR112018015250A2; KR20180111913A; WO2017154930A1

Abstract

질량％로, C : 0.25 내지 0.60％, Si : 0.50％ 초과 2.0％ 미만, Mn : 0.20 내지 1.50％, S : 0.015％ 이하, P : 0.015％ 이하, Cr : 0.005 내지 1.50％, Al : 0.005 내지 0.080％, N : 0.0020 내지 0.0080％를 함유하고, 또한 Ca : 0 내지 0.0050％, Mg : 0 내지 0.0050％ 중, 1종 또는 2종을 [Ca]+[Mg]>0.20×[S]를 만족시키도록 함유하고, 잔부는 Fe 및 불순물로 이루어지고, 인장 강도가 1000㎫ 이상, 또한 길이 방향에 수직인 단면에 있어서 측정되는 Hv 경도의 평균값이 320 이상 450 미만, 측정값의 표준 편차 σHv가 15 이하이며, 폭/두께비가 1.5 이상 10 이하인 고강도 평강선. [Ca], [Mg], [S]는, 각각의 원소의 질량％로 나타낸 함유량을 나타낸다.

Description

내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 평강선

본 발명은 원유 등 고압 유체 수송용의 플렉시블 파이프 등 황화수소를 포함하는 사워(sour) 환경에서 사용되는 부품의 장력 보강 등을 목적으로 하여 사용되는 고강도 평강선에 관한 것이다.

천연가스, 원유 등의 고압 유체 수송용의 플렉시블 파이프에는, 보강재로서 평강선이 사용되고 있다. 해저 유전의 개발은, 석유 수요의 증대와 함께, 채굴 심도가 심원화되는 경향이 있어, 플렉시블 파이프의 보강재에는, 고강도화의 요망이 높아지고 있다. 또한, 플렉시블 파이프는 황화수소를 포함하는 사워 환경 하에서 사용되기 때문에, 보강재에 사용되는 평강선에는 수소 유기 균열(Hydrogen Induced Cracking; HIC)을 하지 않는 특성, 내수소 유기 균열성이 필요하다. 그러나, 일반적으로 고강도선으로 될수록 수소 유기 균열이 발생하기 쉽기 때문에, 사워 환경에서 사용되는, 플렉시블 파이프와 같은 부품에 대한 고강도 선재의 적용을 어렵게 하고 있다. 지금까지, 이와 같은 사워 환경에서 사용되는 고강도선을 제공하는 기술이 제안되어 있다.

특허문헌 1에는, 질량％로, C : 0.25 내지 0.35％, Si : 0.10 내지 0.30％, Mn : 0.8％ 이하, P : 0.010％ 이하, S : 0.003％ 이하, Al : 0.003 내지 0.1％, N : 0.0040％ 이하, Cr : 0.5 내지 0.7％, Mo : 0.5 내지 1.0％, Cu : 0.05 내지 0.8％, Ti : 0.015 내지 0.030％, Nb : 0.005 내지 0.025％, V : 0.05 내지 0.10％, B : 0.0005 내지 0.0015％를 포함하고, 또한 P, Ti, N을 P/유효 Ti양<1.6(유효 Ti양=Ti-3.4×N)을 만족시키도록 조정하여 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, Mo 편석도가 1.5 이하이고, 구오스테나이트 입자의 평균 입경이 12㎛ 이하인 템퍼링 마르텐사이트상으로 이루어지는 조직을 갖는 고강도 강재가 제안되어 있다.

특허문헌 2에는, 질량％로, C : 0.20 내지 0.5％, Si : 0.05 내지 0.3％, Mn : 0.3 내지 1.5％, Al : 0.001 내지 0.1％, P : 0％ 초과, 0.01％ 이하, S : 0％ 초과, 0.01％ 이하 및 그 밖의 원소를 함유하고, S양을 전자선 마이크로 애널라이저를 사용하여 200㎛ 간격으로 300개소 이상 측정하고, S양의 평균값 Save(질량％)에 대한 S양의 최댓값 Smax(질량％)를 편석도(Smax/Save)라 하였을 때, 해당 편석도가 30 이하인 열간 압연 선재가 제안되어 있다.

특허문헌 3에는, 해양 유전 굴삭용의 가요성의 튜브 부품으로서, 높은 기계적 성질과 수소 취화에 대한 내성이 우수하고, 0.75<C％<0.95, 0.30<Mn％<0.85, 또한 Cr≤0.4％, V≤0.16％, Si≤1.40％, 바람직하게는 ≥0.15％이며, 경우에 따라서 Al : 0.06％ 이하, Ni : 0.1％ 이하, Cu : 0.1％ 이하를 함유하고, 이형선이 900℃ 초과에서 그의 오스테나이트 영역에서 열간 압연되어 실온까지 냉각된 선재로부터 출발하며, 처음에, 상기 선재를 2개의 연속하여 차례로 행해지는 페이즈에 의한 열 기계적 처리, 즉, 선재에 균일한 펄라이트 미세 구조를 부여하는 등온 템퍼링과, 그 후의, 그 최종적 형상을 부여하기 위한, 50과 최대 80％ 사이에 포함되는 전체적인 가공 경화율로의 냉간의 기계적 변태 조작을 실시함으로써 얻어지고, 이어서 얻어진 이형선이 작업원인 강의 Acl 온도보다 낮은 온도에서 단기간 회복 열처리가 실시되어, 원하는 최종적인 기계적 특성이 부여되는 것을 특징으로 하는 이형선이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2013-227611호 공보 일본 특허 공개 제2015-212412호 공보 일본 특허 공표 제2013-534966호 공보

특허문헌 1에 개시되어 있는 기술에서는, Si양이 낮고, 평강선의 형상으로 하였을 때에 황화물이 길이 방향으로 연장되기 때문에, 인장 강도가 1000㎫ 이상인 평강선으로 한 경우에, pH5.5 미만의 사워 환경에서 수소 유기 균열을 일으키기 때문에, 평강선의 강도를 높이기에는 한계가 있다.

특허문헌 2에 개시되어 있는 기술에서는, 인장 강도가 1000㎫ 이상인 고강도 평강선으로 한 경우, Si양이 낮기 때문에 수소 유기 균열을 일으키기 쉽다. 또한 황화물이 길이 방향으로 연장되기 때문에, 인장 강도가 1000㎫ 이상인 평강선으로 한 경우에, 사워 환경에서 수소 유기 균열을 일으키기 쉬워, 평강선의 강도를 높이기에는 한계가 있다.

특허문헌 3에 개시되어 있는 기술에서는, C양이 높고 이형선 단면 내의 경도 분포가 비균일한 점이나, 평강선의 형상으로 하였을 때에 황화물이 길이 방향으로 연장되기 때문에, 인장 강도가 1000㎫ 이상인 평강선으로 한 경우에, pH5.5 미만의 엄격한 사워 환경에 있어서, 수소 유기 균열을 일으키기 쉽기 때문에, 평강선의 강도를 높이기에는 한계가 있다.

본 발명은 상기 현 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 인장 강도가 1000㎫ 이상인 고강도 평강선이며, pH5.5 미만인 엄격한 사워 환경이라도, 수소 유기 균열을 일으키기 어려워, 플렉시블 파이프 등의 보강 선재로서 사용할 수 있는 평강선을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명자들은, 상기한 과제를 해결하기 위해 다양한 검토를 실시하였다. 그 결과, 하기 (a) 내지 (d)의 지견을 얻었다.

(a) 평강선의 수소 유기 균열은, 평강선에 포함되는 조대한 황화물을 기점으로 발생한다. 특히, MnS 등의 황화물이 조대한 경우, 열간 압연한 선재로부터 평강선으로서 성형하는 공정으로서 필요한 1차 신선 가공, 및 평압 가공을 행하였을 때에 조대한 황화물의 주위에 공극이 발생하여, pH5.5 미만의 엄격한 사워 환경에 있어서 수소 유기 균열을 촉진하는 요인으로 된다.

(b) 그 때문에, 선재에 불가피하게 함유되는 황화물을 가능한 한 미세화할 필요가 있다. 황화물을 미세화하기 위해서는, Ca 혹은 Mg를 미량으로 첨가하여, Ca나 Mg를 일부 고용한 MnS 또는 CaS나 MgS로 하는 것이 효과적이다.

(c) 평강선의 내수소 유기 균열성을 개선하기 위해서는, 매트릭스 중에 Si를 고용시키는 것이 효과적이다. 모재인 Fe 매트릭스에 고용되는 Si가 평강선에 침입하는 수소의 트랩 사이트로서 작용하여, 수소 유기 균열에 악영향을 미치는 수소의 확산을 억제하기 때문일 것으로 추정된다.

(d) 선재로부터 평강선으로는, 예를 들어 압연된 선재를 1차 신선한 후, 평강선의 형상으로 가공한 다이스를 사용한 이형 신선 가공이나, 혹은 냉간 압연기를 사용한 냉간 압연에 의해 가공된다. 이와 같은 공정에서 제조되는 평강선은, 냉간 가공에 수반되는 가공 변형에 의해 평강선의 두께 방향 중심부의 경도가 높아지는 경향이 있어, 단면 내에 큰 경도 변동이 발생한다. 특히, 인장 강도가 1000㎫ 이상인 평강선에서는, 단면 내의 경도의 변동이 수소 유기 균열을 유발하기 때문에, 평강선 단면 내에서의 경도 변동은 최대한 작게 할 필요가 있다.

본 발명은 상기의 지견에 기초하여 완성된 것이며, 그 요지는, 하기 (1) 내지 (4)에 나타내는 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 평강선에 있다.

(1)

질량％로, C : 0.25 내지 0.60％, Si : 0.50％를 초과하고, 2.0％ 미만, Mn : 0.20 내지 1.50％, S : 0.015％ 이하, P : 0.015％ 이하, Cr : 0.005 내지 1.50％, Al : 0.005 내지 0.080％ 및 N : 0.0020 내지 0.0080％를 함유하고, 또한 Ca : 0 내지 0.0050％ 및 Mg : 0 내지 0.0050％ 중, 1종 또는 2종을 하기 식 <1>을 만족시키도록 함유하고, 임의로 함유되는 성분이, Ti : 0.10％ 이하, Nb : 0.050％ 이하, V : 0.50％ 이하, Cu : 1.0％ 이하, Ni : 1.50％ 이하, Mo : 1.0％ 이하, B : 0.01％ 이하, REM : 0.10％ 이하 및 Zr : 0.10％ 이하이고, 잔부는 Fe 및 불순물로 이루어지고, 인장 강도가 1000㎫ 이상, 또한 길이 방향에 수직인 단면에 있어서 측정되는 Hv 경도의 평균값이 320 이상 450 미만, Hv 경도의 측정값의 표준 편차 σHv가 15 이하이며, 폭/두께비가 1.5 이상 10 이하인 것을 특징으로 하는 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 평강선.

단, 상기 식에 있어서의 [Ca], [Mg], [S]는, 각각의 원소의 질량％로 나타낸 함유량을 나타낸다.

(2)

질량％로, Ti : 0.001 내지 0.10％, Nb : 0.001 내지 0.050％ 및 V : 0.01 내지 0.50％로부터 선택되는 적어도 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, (1)에 기재된 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 평강선.

(3)

질량％로, Cu : 0.01 내지 1.0％, Ni : 0.01 내지 1.50％, Mo : 0.01 내지 1.0％ 및 B : 0.0002 내지 0.01％로부터 선택되는 적어도 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, (1) 또는 (2)에 기재된 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 평강선.

(4)

질량％로, REM : 0.0002 내지 0.10％ 및 Zr : 0.0002 내지 0.10％로부터 선택되는 적어도 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는, (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 평강선.

또한, 잔부로서의 「Fe 및 불순물」에 있어서의 「불순물」은, 의도치 않게 강재 중에 함유되는 성분이며, 철강 재료를 공업적으로 제조할 때에, 원료로서의 광석, 스크랩, 또는 제조 환경 등으로부터 혼입되는 것을 가리킨다.

본 발명의 평강선은, 1000㎫ 이상의 높은 인장 강도이면서, pH5.5 미만의 엄격한 사워 환경이라도, 수소 유기 균열을 일으키기 어렵기 때문에, 플렉시블 파이프의 장력 보강재로서 사용할 수 있다.

(A) 화학 성분에 대하여:

이하, 화학 성분에 관한 ％는 질량％이다.

C : 0.25 내지 0.60％

C는 강을 강화하는 원소이며, 0.25％ 이상 함유시켜야만 한다. 한편, C의 함유량이 0.60％를 초과하면, 평강선끼리를 용접으로 접합한 경우에 접합부의 강도가 부족하다. 또한, 편석에 의해 평강선 단면 내에서의 경도 분포에 변동이 발생하여, 내수소 유기 균열성을 저하시킨다. 따라서, 적절한 C의 함유량은 0.25 내지 0.60％이다. 강도를 더 높이고 싶은 경우에는 C의 함유량을 0.30％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 나아가 0.35％ 이상인 것이 바람직하다. 한편, 용접성을 확보함과 함께 평강선 단면 내에서의 편석을 최대한 적게 하여, 내수소 유기 균열성을 높이고 싶은 경우에는 0.55％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 또한 내수소 유기 균열성을 개선하기 위해서는 0.50％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

Si : 0.50％를 초과하고, 2.0％ 미만

Si는 매트릭스에 고용되어, 평강선의 강도를 향상시킴과 함께, 내수소 유기 균열성의 향상에 유효한 원소이며, 0.50％를 초과하여 함유시켜야만 한다. 그러나, Si를 2.0％ 이상 함유시키면 평강선의 형상으로 냉간 가공할 때, 선재에 균열이 발생하는 등의 문제가 발생한다. 따라서, Si의 함유량은 0.50％를 초과하고, 2.0％ 미만이다. 보다 강도를 높이고 싶은 경우나 내수소 유기 균열성을 향상시키고 싶은 경우에는, Si는 0.70％ 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 1.0％ 이상 함유시키면 한층 더 바람직하다. 평강선으로 가공할 때에 선재의 균열을 억제하고 싶은 경우에는, Si는 1.80％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

Mn : 0.20 내지 1.50％

Mn은 강의 ?칭성을 높여, 고강도화에 필요한 원소이며, 0.20％ 이상 함유시켜야만 한다. 그러나, Mn의 함유량이 1.50％를 초과하면, 선재의 강도가 너무 높아져 버려, 평강선으로 가공할 때에 선재에 균열이 발생하는 등의 문제가 발생한다. 그 때문에, 본 발명의 평강선에 있어서의 Mn의 함유량은 0.20 내지 1.50％이다. 또한, 평강선의 ?칭성을 더 높이는 경우나 고강도화하는 경우에는, Mn은 0.50％ 이상 함유시키면 되고, 0.70％ 이상 함유시키는 것이 한층 더 바람직하다. 평강선으로 가공할 때에 선재의 균열을 억제하고 싶은 경우에는, Mn은 1.30％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 1.10％ 이하이면 보다 한층 더 바람직하다.

S : 0.015％ 이하

S는 불순물로서 함유된다. 단, S의 함유량이 0.015％를 초과하면, MnS는 연신된 조대한 형태로 되어, 내수소 유기 균열성을 저하시킨다. 그 때문에, 본 발명의 평강선에 있어서의 S의 함유량은 0.015％ 이하로 할 필요가 있다. 1000㎫ 이상의 인장 강도의 평강선으로 내수소 유기 균열성을 개선하기 위해서는, Ca나 Mg 등 S와 결합하여 황화물을 생성하기 쉬운 원소와의 밸런스를 생각하여 함유시켜야만 한다. 내수소 유기 균열성을 개선하는 관점에서 S의 함유량은, 0.010％ 이하이면 바람직하고, 0.008％ 이하이면 보다 한층 더 바람직하다. S 함유량의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, S 함유량을 0％까지 저감시키는 것은 기술적으로 어렵고, 또한 제강 비용의 상승을 초래한다. 그 때문에, S 함유량의 하한값은 0.0005％로 해도 된다.

P : 0.015％ 이하

P는 불순물로서 함유된다. 단, P의 함유량이 0.015％를 초과하면, 수소 유기 균열이 발생하기 쉬워져, 1000㎫ 이상의 인장 강도의 평강선에서는, pH5.5 미만의 엄격한 사워 환경에서 수소 유기 균열을 억제할 수 없다. 내수소 유기 균열성을 개선하는 관점에서 P의 함유량은, 0.010％ 이하이면 바람직하고, 0.008％ 이하이면 보다 한층 더 바람직하다. P 함유량의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, P 함유량을 0％까지 저감시키는 것은 기술적으로 어렵고, 또한 제강 비용의 상승을 초래한다. 그 때문에, P 함유량의 하한값은 0.0005％로 해도 된다.

Cr : 0.005 내지 1.50％

Cr은, Mn과 마찬가지로, 강의 ?칭성을 높여, 고강도화에 필요한 원소이며, 0.005％ 이상 함유시켜야만 한다. 그러나, Cr의 함유량이 1.50％를 초과하면, 선재의 강도가 너무 높아져 버려, 평강선으로 가공할 때에 선재에 균열이 발생하는 등의 문제가 발생한다. 그 때문에, 본 발명의 평강선에 있어서의 적정한 Cr의 함유량은 0.005 내지 1.50％이다. 또한, 평강선의 ?칭성을 더 높이는 경우나 고강도화하는 경우에는, Cr은 0.10％ 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 0.30％ 이상 함유시키면 한층 더 바람직하다. 평강선으로 냉간 가공할 때에 선재의 균열을 억제하고 싶은 경우에는, 1.30％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 1.10％ 이하이면 보다 한층 더 바람직하다.

Al : 0.005 내지 0.080％

Al은 탈산 작용을 가질 뿐만 아니라, N과 결합하여 AlN을 형성하고, 그 피닝 효과에 의해 열간 압연 시의 오스테나이트 입자를 미세화하는 효과가 있어, 평강선의 내수소 유기 균열성을 개선하는 효과가 있다. 이 때문에, Al은 0.005％ 이상 함유시켜야만 한다. 내수소 유기 균열성을 개선하는 관점에서, Al의 함유량을 0.015％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 나아가 0.020％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 한편, Al의 함유량이 0.080％를 초과하면, 그 효과가 포화될 뿐만 아니라, 조대한 AlN이 생성되어, 평강선의 내수소 유기 균열성을 오히려 저하시킨다. 따라서, Al의 함유량은 0.060％ 이하인 것이 바람직하고, 나아가 0.050％ 이하인 것이 한층 더 바람직하다.

N : 0.0020 내지 0.0080％

N은 매트릭스로 고용되어, 평강 선재의 강도를 향상시키는 효과가 있다. 또한, Al이나 Ti 등과 결합하여 질화물이나 탄질화물을 생성하고, 열간 압연 시의 오스테나이트 입자를 미세화하는 효과가 있어, 평강선의 내수소 유기 균열성을 개선하는 효과가 있다. 이들 효과를 얻기 위해, N은 0.0020％ 이상 함유시켜야만 하고, 나아가 0.0030％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, 과잉으로 함유시켜도 그 효과가 포화될 뿐만 아니라, 강을 주조할 때에 균열을 발생시키는 등 제조성을 악화시키기 때문에, N의 함유량은 0.0080％ 이하로 할 필요가 있다. 안정된 제조성을 확보하기 위해서는 0.0060％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 나아가 0.0050％ 이하로 하는 것이 보다 한층 더 바람직하다.

Ca : 0 내지 0.0050％

Ca는 MnS 중에 고용되어, MnS를 미세하게 분산하는 효과가 있다. MnS를 미세하게 분산함으로써, 고강도의 평강선이라도 내수소 유기 균열성을 개선할 수 있다. Ca는 함유하지 않아도 되지만(Ca : 0％), Ca에 의해 수소 유기 균열을 억제하는 효과를 얻기 위해서는, Ca는 0.0002％ 이상 함유시키면 되고, 보다 높은 효과를 얻고 싶은 경우에는, 0.0005％ 이상 함유시키면 된다. 그러나, Ca의 함유량이 0.0050％를 초과해도, 그 효과는 포화되고, Al이나 Mg와 함께 강 중의 산소와 반응하여 생성되는 산화물이 조대해져, 오히려 내수소 유기 균열성의 저하를 초래한다. 따라서, 함유시키는 경우의 적정한 Ca의 함유량은 0.0050％ 이하이다. 내수소 유기 균열성을 향상시키는 관점에서, Ca의 함유량은 0.0030％ 이하인 것이 바람직하고, 0.0025％ 이하이면 한층 더 바람직하다.

Mg : 0 내지 0.0050％

Mg는 MnS 중에 고용되어, MnS를 미세하게 분산하는 효과가 있다. MnS를 미세하게 분산함으로써, 고강도의 평강선이라도 내수소 유기 균열성을 개선할 수 있다. Mg는 함유하지 않아도 되지만(Mg : 0％), Mg에 의해 수소 유기 균열을 억제하는 효과를 얻기 위해서는, Mg는 0.0002％ 이상 함유시키면 되고, 보다 높은 효과를 얻고 싶은 경우에는, 0.0005％ 이상을 함유시키면 된다. 그러나, Mg의 함유량이 0.0050％를 초과해도, 그 효과는 포화되고, Al이나 Ca와 함께 강 중의 산소와 반응하여 생성되는 산화물이 조대해져, 오히려 내수소 유기 균열성의 저하를 초래한다. 따라서, 함유시키는 경우의 적정한 Mg의 함유량은, 0.0050％ 이하이다. 내수소 유기 균열성을 향상시키는 관점에서, Mg의 함유량은 0.0030％ 이하인 것이 바람직하고, 0.0025％ 이하이면 한층 더 바람직하다.

본 발명의 내수소 유기 균열성이 우수한 평강선에서는, Ca 및 Mg 중 1종 또는 2종을 함유하고, 하기 식 <1>로 표시되는 관계를 만족시켜야만 한다.

이것은, pH5.5 미만의 엄격한 사워 환경에서는, 주로 조대한 MnS를 기점으로 수소 유기 균열이 발생하지만, MnS 중에 일부 Ca나 Mg를 고용시킴으로써, MnS가 미세하게 분산되기 때문에, 내수소 유기 균열성을 개선한다. MnS에 대한 Ca나 Mg의 고용량이 많아지면 많아질수록, MnS는 미세화되어, 내수소 유기 균열성을 개선하므로, [Ca]+[Mg]의 값에 대하여, 특별히 상한은 설정하지 않는다. 그러나, MnS에 대한 Ca나 Mg의 고용량이 지나치게 너무 많아지면, 오히려 MnS가 미세화되기 어려워지기 때문에, [Ca]+[Mg]의 값은 [S]의 1.2배를 초과하여 함유시키지 않는 것이 바람직하다.

(B) 특성 및 제조 방법에 대하여:

사워 환경 하에서는, 강의 강도가 높으면 높을수록, 수소 유기 균열이 발생하기 쉽지만, 본 발명에 있어서의 평강선은 내수소 유기 균열성이 우수하여, 인장 강도가 1000㎫ 이상이어도 pH5.5 미만의 엄격한 사워 환경에서 수소 유기 균열을 억제할 수 있다. 또한 엄격하게 개재물이나 성분의 조정을 행하여 제조 조건을 최적화하면, 더욱 높은 인장 강도여도 수소 유기 균열이 발생하기 어려워진다. 일정한 사워 환경 하에서 수소 유기 균열을 일으키지 않는 범위에서 평강 선재의 강도는 1100㎫ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 효과는, 강을 용제하는 단계에서의 성분 조정이나 개재물의 제어, 압연ㆍ가열 조건의 제어에 의해, 선재 길이 방향에 수직인 단면 내에서의 성분 편석이나, 평강 선재로 가공할 때에 부여되는 가공 변형을 열처리 등에 의해 제거하는 등, 평강선의 제조 조건에 의해 길이 방향에 수직인 단면 내에서의 경도 변동을 억제한 결과로서 얻을 수 있다.

평강선의 길이 방향에 수직인 단면에 있어서 측정되는 Hv 경도의 평균값이 320 미만인 경우, 장력 보강재로서 인장 강도가 부족하다. 반대로, 450 이상인 경우, 강도가 너무 높기 때문에, 수소 유기 균열이 발생한다. pH5.5 미만의 엄격한 사워 환경에서, 수소 유기 균열을 억제하고 싶은 경우, 길이 방향 수직 단면의 Hv 경도의 평균값은 430 이하인 것이 바람직하고, 400 이하이면 보다 한층 더 바람직하다.

또한, pH5.5 미만의 사워 환경에서 1000㎫를 초과하는 인장 강도의 평강선의 내수소 유기 균열성을 개선하기 위해서는, 평강선 길이 방향의 수직 단면의 Hv 경도의 변동도 아울러 제어해야만 한다. pH5.5 미만의 사워 환경에서 수소 유기 균열을 발생시키지 않았던 평강선에 대하여, 길이 방향 수직 단면에서의 Hv 경도(비커스 경도)를 측정한바, 측정값의 표준 편차(σHv)가 모두 15 이하였다. 이에 반해, 수소 유기 균열이 발생한 평강선의 단면 Hv 경도의 측정값의 표준 편차(σHv)는 모두 15를 초과하였다. 성분 편석이나 평강선으로 가공하는 단계에서 부여되는 가공 변형에 의해, 길이 방향 수직 단면 내에서 경도 변동이 발생하여, 수소 유기 균열에 악영향을 준 것으로 추정된다. 평강선 단면 내의 경도 변동은, 작으면 작을수록 내수소 유기 균열성의 개선에 효과적이며, 단면 Hv 경도의 측정값의 표준 편차(σHv)는 13 이하인 것이 바람직하다. 더욱 한층 더 내수소 유기 균열성을 개선하고 싶은 경우에는, 표준 편차(σHv)는 11 이하인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에서는, 수소 유기 균열을 억제하기 위해, 강을 용제하는 단계에서의 화학 성분뿐만 아니라, 압연ㆍ가열 조건이나 평강선의 제조 조건에 의해, 개재물을 제어하거나, 선재 길이 방향에 수직인 단면 내에서의 성분 편석을 억제하거나, 평강선으로 가공 후에 열처리를 추가하는 등, 평강선의 제조 조건을 컨트롤하여 단면 내의 평균 경도나 경도의 변동을 제어한다.

본 발명의 요건을 만족시키면, 평강선의 제조 방법에 상관없이, 본 발명의 효과를 얻을 수 있지만, 예를 들어 하기에 나타내는 제조 방법에 의해, 선재를 제조하고, 그것을 소재로 하여 평강선을 제조하면 된다. 또한, 하기의 제조 프로세스는 일례이며, 하기 이외의 프로세스에 의해 화학 성분 및 그 밖의 요건이 본 발명의 범위인 평강선이 얻어진 경우라도, 그 평강선이 본 발명에 포함되는 것은 물론이다.

구체적으로는, C, Si, Mn 등의 화학 성분을 조정하고, 전로나 통상의 전기로 등에 의해 용제, 주조된 강괴나 주조편은, 분괴 압연의 공정을 거쳐, 강편인 제품 압연용 소재로 한다. 제품 압연 전, 즉 분괴 압연의 가열 시나, 혹은 그 전의 단계에서, 주조된 강편은 1250℃ 이상의 온도에서, 12hr 이상의 가열 처리를 한다. 이에 의해, MnS의 일부가 고용되어 미세화되어, 압연된 선재의 성분 편석을 억제할 수 있다.

그 후, 강편을 재가열하여 열간으로 제품 압연하여, 소정 직경의 봉강이나 선재로 최종적으로 마무리한다.

압연한 선재는, 1차 신선 가공을 행한 후, 평강선으로 가공한다. 이때, 압연한 선재로부터 평강선으로 가공하였을 때의 총가공 감면율은 80％ 이하인 것이 바람직하다. 평강선은, 냉간 압연기를 사용하여, 1차 신선한 선재를 냉간 압연함으로써 소정 사이즈로 조정한다. 냉간 압연한 채로의 상태에서는, 길이 방향에 수직인 단면 내에서의 경도 변동이 크기 때문에, 평강선을 가열 처리한다. 이때, 가열 온도는 400℃ 이상으로 하고, A1점 이하의 온도로 하면 된다. 또는, 오스테나이트 영역으로 재가열한 후, 오일 ?칭을 행하고, 400℃ 이상의 온도에서 템퍼링 하는 ?칭ㆍ템퍼링 처리를 행해도 된다.

또한, 평강선은 신선 가공한 환봉으로부터 냉간 압연에 의해 마무리하면, 두께 방향의 양 단부면이 평행이며, 폭 방향의 양 단부면은 길이 방향 수직 단면이 각각 반타원상 또는 원호상으로 된다. 이형 다이스를 사용한 신선 가공에 의해 동일한 형상으로 마무리해도 된다. 평강선의 폭 방향의 최대 폭과 두께의 비, 폭/두께비가 1.5 미만인 경우, 평강선에 대한 가공량이 작아, 충분한 인장 강도가 얻어지지 않는 경우가 있다. 또한 강의 ?칭성이 낮은 경우에는, 평강선의 내부까지 ?칭할 수 없어, 충분한 인장 강도가 얻어지지 않는 등의 문제가 발생한다. 또한 플렉시블 파이프에 내장하는 가공 시에 굽힘 가공이 어려워, 균열이 발생하는 등 문제도 발생한다. 한편, 평강선의 폭/두께비가 10을 초과하는 경우, 평강선에 냉간 압연을 행한 후나 평강선을 열처리한 후에, 평강선에 휨이 발생하여, 플렉시블 파이프에 내장할 수 없는 등의 문제가 발생한다.

(C) 임의 성분에 대하여:

본 발명의 고강도 평강선은, 필요에 따라서, Ti : 0.10％ 이하, Nb : 0.050％ 이하, V : 0.50％ 이하, Cu : 1.0％ 이하, Ni : 1.50％ 이하, Mo : 1.0％ 이하, B : 0.01％ 이하, REM : 0.10％ 이하 및 Zr : 0.10％ 이하로부터 선택되는 적어도 1종 또는 2종 이상의 원소를 함유시켜도 된다. 이하, 임의 원소인 Ti, Nb, V, Cu, Ni, Mo, B, REM, Zr의 작용 효과와, 함유량의 한정 이유에 대하여 설명한다. 임의성분에 대한 ％는 질량％이다.

Ti : 0 내지 0.10％

Ti는, N이나 C와 결합하여, 탄화물, 질화물 또는 탄질화물을 형성하고, 그것들의 피닝 효과에 의해 열간 압연 시에 오스테나이트 입자를 미세화하는 효과가 있어, 평강선의 내수소 유기 균열성을 개선하는 효과가 있기 때문에, 함유시켜도 된다. 이 효과를 얻기 위해서는, Ti는 0.001％ 이상 함유시키면 된다. 내수소 유기 균열성을 개선하는 관점에서, Ti의 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 나아가 0.010％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 한편, Ti의 함유량이 0.10％를 초과하면, 그 효과가 포화될 뿐만 아니라, 조대한 TiN이 다수 생성되어, 오히려 평강선의 내수소 유기 균열성을 저하시킨다. 따라서, Ti의 함유량은 0.050％ 이하인 것이 바람직하고, 나아가 0.035％ 이하인 것이 한층 더 바람직하다.

Nb : 0 내지 0.050％

Nb는, N이나 C와 결합하여, 탄화물, 질화물 또는 탄질화물을 형성하고, 그것들의 피닝 효과에 의해 열간 압연 시에 오스테나이트 입자를 미세화하는 효과가 있어, 평강선의 내수소 유기 균열성을 개선하는 효과가 있기 때문에, 함유시켜도 된다. 이 효과를 얻기 위해서는, Nb는 0.001％ 이상 함유시키면 된다. 내수소 유기 균열성을 개선하는 관점에서, Nb의 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 나아가 0.010％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 한편, Nb의 함유량이 0.050％를 초과하면, 그 효과가 포화될 뿐만 아니라, 강괴나 주조편을 분괴 압연하는 공정에서 강편에 균열이 발생하는 등 강의 제조성에 악영향을 미친다. 따라서, Nb의 함유량은 0.035％ 이하인 것이 바람직하고, 나아가 0.030％ 이하인 것이 한층 더 바람직하다.

V : 0 내지 0.50％

V는 C 및 N과 결합하여, 탄화물, 질화물 또는 탄질화물을 형성하여, 평강선의 강도를 높일 수 있다. 이 목적으로, 0.01％ 이상의 V를 함유시켜도 되지만, V의 함유량이 0.50％를 초과하면, 석출되는 탄화물이나 탄질화물에 의해 평강선의 강도가 증대되어, 오히려 내수소 유기 균열성이 저하된다. 평강선의 수소 유기 균열을 억제하는 관점에서, 함유시키는 경우의 V의 양은 0.20％ 이하인 것이 바람직하고, 0.10％ 이하이면 한층 더 바람직하다. 또한, 전술한 V의 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, V의 양은 0.02％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다.

Cu : 0 내지 1.0％

Cu는 강의 ?칭성을 높이는 원소이며, 함유시켜도 된다. 단, ?칭성을 높이는 효과를 얻기 위해서는, 0.01％ 이상 함유시키면 된다. 그러나, Cu의 함유량이 1.0％를 초과하면, 선재의 강도가 너무 높아져 버려, 평강선으로 가공할 때에 선재에 균열이 발생하는 등의 문제가 발생한다. 따라서, 함유시키는 경우의 Cu의 함유량은 0.01 내지 1.0％이다. ?칭성을 향상시키는 관점에서 함유시키는 경우의 Cu의 함유량은 0.10％ 이상인 것이 바람직하고, 0.30％ 이상 함유시키면 한층 더 바람직하다. 또한, 평강선에 대한 가공성을 고려하여, 함유시키는 경우의 Cu의 함유량은 0.80％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.50％ 이하이면 보다 한층 더 바람직하다.

Ni : 0 내지 1.50％

Ni는 강의 ?칭성을 높이는 원소이며, 함유시켜도 된다. 단, ?칭성을 높이는 효과를 얻기 위해서는, 0.01％ 이상 함유시키면 된다. 그러나, Ni의 함유량이 1.50％를 초과하면, 선재의 강도가 너무 높아져 버려, 평강선으로 가공할 때에 선재에 균열이 발생하는 등의 문제가 발생한다. 따라서, 함유시키는 경우의 Ni의 함유량은 0.01 내지 1.50％이다. ?칭성을 향상시키는 관점에서 함유시키는 경우의 Ni의 함유량은 0.10％ 이상인 것이 바람직하고, 0.30％ 이상 함유시키면 한층 더 바람직하다. 또한, 평강선으로의 가공성을 고려하여, 함유시키는 경우의 Ni의 함유량은 1.0％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.60％ 이하이면 보다 한층 더 바람직하다.

Mo : 0 내지 1.0％

Mo는 강의 ?칭성을 높이는 원소이며, 함유시켜도 된다. 단, ?칭성을 높이는 효과를 얻기 위해서는, 0.01％ 이상 함유시키면 된다. 그러나, Mo의 함유량이 1.0％를 초과하면, 선재의 강도가 너무 높아져 버려, 평강선으로 가공할 때에 선재에 균열이 발생하는 등의 문제가 발생한다. 따라서, 함유시키는 경우의 Mo의 함유량은 0.01 내지 1.0％이다. ?칭성을 향상시키는 관점에서 함유시키는 경우의 Mo의 함유량은 0.02％ 이상인 것이 바람직하고, 0.05％ 이상 함유시키면 보다 한층 더 바람직하다. 또한, 평강선으로의 가공성을 고려하여, 함유시키는 경우의 Mo의 함유량은 0.50％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.30％ 이하이면 보다 한층 더 바람직하다.

B : 0 내지 0.01％

B는, 미량 첨가함으로써 강의 ?칭성을 높이는 데 유효하며, 효과를 얻고 싶은 경우에는 0.0002％ 이상 함유시켜도 된다. 0.01％를 초과하여 함유시켜도 효과가 포화될 뿐만 아니라, 조대한 질화물이 생성되므로, 수소 유기 균열이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 함유시키는 경우의 B의 함유량은 0.0002 내지 0.01％이다. ?칭성을 더 높이고 싶은 경우에는, B의 함유량을 0.001％ 이상으로 하면 되고, 0.002％ 이상이면 보다 한층 더 바람직하다. 또한, 수소 유기 균열을 고려하여, 함유시키는 경우의 B의 함유량은 0.005％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.003％ 이하이면 보다 한층 더 바람직하다.

REM : 0 내지 0.10％

REM은 희토류 원소의 총칭이며, REM의 함유량은 희토류 원소의 합계 함유량이다. REM은 Ca나 Mg와 같이 MnS 중에 고용되어, MnS를 미세하게 분산하는 효과가 있다. MnS를 미세하게 분산함으로써, 내수소 유기 균열성을 개선할 수 있기 때문에, 첨가해도 된다. 수소 유기 균열을 억제하는 효과를 얻기 위해서는, REM은 0.0002％ 이상 함유시키면 되고, 보다 높은 효과를 얻고 싶은 경우에는, 0.0005％ 이상을 함유시키면 된다. 그러나, REM의 함유량이 0.10％를 초과해도, 그 효과는 포화되고, 강 중의 산소와 반응하여 생성되는 산화물이 조대해져, 내수소 유기 균열성의 저하를 초래한다. 따라서, 함유시키는 경우의 REM의 함유량은, 0.10％ 이하이다. 내수소 유기 균열성을 향상시키는 관점에서, REM의 함유량은 0.05％ 이하인 것이 바람직하고, 0.03％ 이하이면 한층 더 바람직하다.

Zr : 0 내지 0.10％

Zr은, O와 반응하여 산화물을 생성하고, 미량으로 첨가하면 산화물을 미세하게 분산하여, 수소 유기 균열을 억제하는 효과가 있고, 그 효과를 얻고 싶은 경우에 첨가해도 된다. 수소 유기 균열을 억제하는 효과를 얻기 위해서는, Zr은 0.0002％ 이상 함유시키면 되고, 보다 높은 효과를 얻고 싶은 경우에는, 0.001％ 이상을 함유시키면 된다. 그러나, Zr의 함유량이 0.10％를 초과하여 함유시킨 경우, 그 효과는 포화되고, 강 중의 N이나 S와 반응하여, 조대한 질화물이나 황화물을 생성하기 때문에, 반대로 내수소 유기 균열성의 저하를 초래한다. 따라서, 함유시키는 경우의 Zr의 함유량은, 0.10％ 이하이다. 내수소 유기 균열성에 악영향을 주는 개재물을 저감시키는 관점에서, Zr의 함유량은 0.08％ 이하인 것이 바람직하고, 0.05％ 이하이면 한층 더 바람직하다.

잔부는 「Fe 및 불순물」이다. 「불순물」이란, 의도치 않게 강재 중에 함유되는 성분이며, 철강 재료를 공업적으로 제조할 때에, 원료로서의 광석, 스크랩, 또는 제조 환경 등으로부터 혼입되는 것을 가리킨다.

실시예

이하에 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다.

구체적으로는, 표 1, 표 2에 나타내는 화학 성분의 강을 용제하고, 이하의 방법에 의해 평강선을 제작하였다. 또한, 표 1, 표 2 중의 「-」의 표기는, 당해 원소의 함유량이 불순물 레벨이며, 실질적으로 함유되어 있지 않다고 판단할 수 있는 것을 나타낸다.

표 1에 나타내는 화학 성분의 강 A, B를 전기로에서 용제하고, 얻은 강괴를 1250℃에서 12hr 가열 후, 한 변이 122㎜인 정사각형의 강편으로 분괴 압연한 강편을 압연용 소재로 하였다. 이어서 압연용 소재를 1050℃에서 가열하여 직경 12㎜의 선재로 압연하였다. 압연 후, 선재의 표면을 윤활 처리한 후, 직경 11㎜의 선재로 되도록 1차 신선 가공을 행하였다. 그 후, 신선 가공한 선재를 냉간 압연기에 의해 압연하여, 평강선으로 성형하였다.

동일 성분이라도 인장 강도나 길이 방향에 수직인 단면 내의 경도 변동이 상이한 평강선을 나누어 제조하기 위해, 시험 번호 A1 내지 A5에 대해서는, 폭 15㎜, 두께 3㎜로 냉간 압연한 평강선을 900℃에서 15min의 가열을 행한 후에, 콜드유에 침지하여 ?칭 처리를 행하고, 400 내지 600℃의 온도에서 1min 또는 60min의 가열 처리를 행하여 인장 강도가 상이한 평강선을 제작하였다. 시험 번호 A6에 대해서는, 냉간 압연 후에 열처리를 행하지 않았다.

한편, 시험 번호 B1 내지 B4에 대해서는, 폭 13.5㎜, 두께 5㎜의 평강선으로 냉간 압연한 후, ?칭 처리를 행하지 않고, 시험 번호 B1은 600℃에서 10min, 시험 번호 B2는 450℃ 30sec, B3은 600℃에서 240min의 가열 처리를 하고, 실온까지 냉각하였다. 시험 번호 B4는 열처리를 행하지 않았다. 또한, 시험 번호 B5에 대해서는, 폭 10㎜, 두께 8㎜의 평강선으로 냉간 압연하고, 열처리를 행하지 않았다. 이렇게 하여 인장 강도나 길이 방향에 수직인 단면 내의 경도 변동, 형상이 상이한 평강선을 제작하였다. 또한, 시험 번호 B6은 폭 17㎜, 두께 1.5㎜의 평강선을 제작하고, 900℃에서 15min의 가열 후, 콜드유에 침지하여 ?칭 처리를 하였다. 그 때, 평강선의 길이 방향에 큰 휨이 발생하였기 때문에, 이후의 시험을 중지하였다.

표 2에 나타내는 화학 성분의 시험 No.1 내지 31을 전기로에서 용제하고, 얻은 강괴를 1250℃에서 12hr 가열한 후, 한 변이 122㎜인 정사각형의 강편으로 분괴 압연한 강편을 압연용 소재로 하였다. 이어서 압연용 소재를 1050℃에서 가열하여 직경 12㎜의 선재로 압연하였다. 압연 후, 선재의 표면을 윤활 처리한 후, 직경 11㎜의 선재로 되도록 1차 신선 가공을 행하였다. 그 후, 신선 가공한 선재를 냉간 압연기로 압연하여, 폭 15㎜, 두께 3㎜ 또는 폭 13.5㎜, 두께 5㎜의 평강선으로 성형하였다. 시험 No.1 내지 9, 12 내지 24, 28, 30, 31에 대해서는, 성형한 평강선에 대하여, 냉간 압연 후에 900℃에서 15min의 가열을 행한 후, 콜드유에 침지하여 ?칭 처리를 행하고, 450 내지 500℃의 온도에서 60min의 가열 처리를 행하였다. 시험 No.10, 11에 대해서는 ?칭 처리를 행하지 않고, 600℃에서 2min 가열 또는 580℃에서 5min의 가열 후, 실온까지 냉각하였다. 시험 No.25 내지 27, 29는 강의 화학 성분 중 어느 것이, 본 발명의 범위 외이며, 평강선으로 냉간 압연하였을 때에, 평강선에 균열이 발생하였기 때문에, 열처리 이후의 공정을 행하지 않고 시험을 중지하였다. 또한, 표 2 중, 언더라인은 성분 조성이 본 발명 범위로부터 벗어나 있는 것을 나타낸다.

상기 방법에 의해 제작한 평강선의 인장 강도, 길이 방향에 수직인 단면 내의 평균 경도, 경도 변동을 나타내는 경도의 표준 편차, 내수소 유기 균열성에 대하여 조사한 결과를 표 3, 표 4에 나타낸다. 또한, 표 3, 표 4 중, 언더라인은 특성이 본 발명 범위로부터 벗어나 있는 것을 나타낸다.

평강선의 인장 강도, 길이 방향에 수직인 단면 내의 평균 경도, 경도 변동을 나타내는 표준 편차, 내수소 유기 균열성은 각각 하기에 기재하는 방법에 의해 조사하였다.

<1> 평강선의 인장 강도의 조사:

평강선의 인장 강도는, JIS G 3546에 기재된 파단 시험에 의해 측정하였다. 표점 거리는 30㎜로 하여 실온에서 파단 시험을 실시하고, 인장 강도를 구하였다. 또한, 평강선의 단면적(S(㎟))은 하기 식 <2>를 사용하여 산출하고, 시험편이 파단에 이르기까지의 최대 시험력을 단면적으로 제산하여 구하였다.

여기서, w : 평강선의 폭(㎜), t : 평강선의 두께(㎜)이다.

<2> 길이 방향 수직 단면 내의 경도의 조사:

평강선을 10㎜의 길이로 절단한 후, 횡단면(길이 방향 수직 단면)이 피검면으로 되도록 수지 매립, 경면 연마를 행하고, 비커스 경도계를 사용하여 Hv 경도를 측정하였다. 시험 하중은 100gf이며, 표면으로부터 50㎛ 이상 이격된 위치로부터 두께 방향으로 등간격으로 10점 측정하는 것을, 폭 방향으로 1㎜씩 어긋나게 하여 9회 이상 반복함으로써 단면 내의 경도 분포를 측정하고, 평균 경도 및 경도 변동의 지표로서의 표준 편차(σHv)를 구하였다. 경도의 변동의 지표가 되는 표준 편차 σHv는 하기 식 <3>에 의해 구하면 된다.

여기서, n은 단면 내에서의 경도 측정 점수, Hv_AV는 평균 경도, Hv_i는 측정점 i의 위치에서의 경도이다.

<3> 내수소 유기 균열성의 조사:

150㎜ 길이로 절단한 평강선을 사용하여 내수소 유기 균열성을 평가하였다. 5％ NaCl+CH₃COOH 용액에 HCl을 사용하여 pH를 조정하여, pH5.0으로 하였다. 질소 가스로 탈기한 후, 황화수소(H₂S)+이산화탄소(CO₂) 혼합 가스를 도입하고, 용액 중에 평강선을 침지하여 균열의 발생을 조사하였다. 이때, 황화수소의 분압은 0.01㎫, 시험 온도는 25℃이고, 시험 시간은 96시간이다. 시험 후, 평강선의 두께 방향에 대하여 초음파 탐상 시험(UST : Ultra-sonic Test)에 의해 균열 발생의 유무를 확인하였다. 초음파 탐상에 의해 균열이 발생하였다고 판정되는 균열 발생부의 면적의 합계를 화상 해석에 의해 구하고, 하기 식 <4>를 사용하여 수소 유기 균열 발생률(χ(％))을 구하였다.

여기서, A_f : UST에 의해 측정된 균열 발생부의 합계 면적(㎟), w : 평강선의 폭(㎜), L : 평강선의 길이(㎜)이다.

표 3으로부터, 본 발명예인 시험 번호 A2 내지 A5, B1은, 모두 화학 성분과 본 발명 요건을 만족시키고, 또한 강재의 제조 조건이 적절하기 때문에, 인장 강도가 모두 1000㎫ 이상이어도, 수소 유기 균열이 발생하지 않아, 문제없다.

이에 반해, 시험 번호 A1, A6, B2, B4는 단면 내의 평균 경도나 경도 변동을 나타내는 표준 편차(σHv)는 본 발명의 범위 외이며, 수소 유기 균열이 발생하였다.

시험 번호 A1은 단면 내의 평균 Hv 경도가 450을 초과하고 있어, 경도가 너무 높기 때문에, 수소 유기 균열 발생률이 10％ 이상으로 되어 있다.

시험 번호 A6, B4는, 평강선으로 가공한 후, 열처리를 행하지 않아, 단면 내 경도의 표준 편차(σHv)가 15 이상이며, 단면 내 경도의 변동이 컸기 때문에, 수소 유기 균열 발생률이 10％ 이상으로 되어 있다.

시험 번호 B2는, 평강선으로 가공한 후, 열처리를 행하였지만, 단면 내 경도의 표준 편차(σHv)가 15 이상이며, 단면 내 경도의 변동이 컸기 때문에, 수소 유기 균열 발생률이 10％ 이상으로 되어 있다.

시험 번호 B3은, 평강선으로 가공한 후, 열처리를 행하였지만, 평균 경도가 Hv320을 하회하고 있으며, 인장 강도가 1000㎫ 미만이었다.

시험 번호 B5는, 평강선의 형상이 본 발명의 범위 외이며, 평강선으로의 가공량이 작기 때문에, 인장 강도가 1000㎫ 미만이다. 또한, 열처리되어 있지 않아, 단면 내 경도의 표준 편차(σHv)가 15 이상이며, 수소 유기 균열 발생률이 10％ 이상으로 되어 있다.

시험 번호 B6은, 평강선의 형상이 본 발명의 범위 외이기 때문에, ?칭 처리 시에 평강선이 길이 방향으로 큰 휨이 발생하였기 때문에, 인장 시험 등의 시험을 행하지 않았다.

표 4로부터, 본 발명예인 시험 번호 1 내지 19는 모두 화학 성분과 본 발명 요건을 만족시키고, 또한 강재의 제조 조건이 적절하기 때문에, 인장 강도가 모두 1000㎫ 이상이어도, 수소 유기 균열이 발생하지 않거나, 또는 수소 유기 균열 발생률이 10％ 미만이며, 문제없다.

시험 번호 20 내지 24, 28, 30, 31에 대해서는, 화학 성분 중 어느 것, 또는 식 <1>을 만족시키고 있지 않기 때문에, 수소 유기 균열 발생률이 10％ 이상인 수소 유기 균열이 발생하였다.

시험 번호 25 내지 27, 29는, 강의 화학 성분 중 어느 것이, 본 발명의 범위 외이며, 평강선에 냉간 압연하였을 때에, 평강선에 균열이 발생하였기 때문에, 열처리 이후의 공정을 행하지 않고 시험을 중지하였다.

시험 번호 20은 Si의 함유량이 본 발명의 범위 외이며, 수소 유기 균열 발생률이 10％ 이상인 수소 유기 균열이 발생하였다.

시험 번호 21은 화학 성분은 본 발명의 범위 내이지만, 식 <1>을 만족시키고 있지 않기 때문에, 수소 유기 균열 발생률이 10％ 이상인 수소 유기 균열이 발생하였다.

시험 번호 22는 Ca, Mg 양쪽이 첨가되어 있지 않고, 식 <1>도 만족시키고 있지 않기 때문에, 수소 유기 균열 발생률이 10％ 이상인 수소 유기 균열이 발생하였다.

시험 번호 23은 S의 함유량이 본 발명의 범위 외이며, 수소 유기 균열 발생률이 10％ 이상인 수소 유기 균열이 발생하였다.

시험 번호 24는 C의 함유량이 본 발명의 범위 외이며, 단면 내의 경도 변동을 나타내는 표준 편차가 15를 초과하였기 때문에, 수소 유기 균열 발생률이 10％ 이상인 수소 유기 균열이 발생하였다.

시험 번호 25는 Si의 함유량이 본 발명의 범위 외이며, 평강선에 냉간 압연을 행하였을 때, 평강선에 균열이 발생하였다.

시험 번호 26은 Mn의 함유량이 본 발명의 범위 외이며, 평강선에 냉간 압연을 행하였을 때, 평강 선재에 균열이 발생하였다.

시험 번호 27은 Cr의 함유량이 본 발명의 범위 외이며, 평강선에 냉간 압연을 행하였을 때, 평강 선재에 균열이 발생하였다.

시험 번호 28은 P의 함유량이 본 발명의 범위 외이며, 수소 유기 균열 발생률이 10％ 이상인 수소 유기 균열이 발생하였다.

시험 번호 29는 N의 함유량이 본 발명의 범위 외이며, 평강선에 냉간 압연을 행하였을 때, 평강 선재에 균열이 발생하였다.

시험 번호 30, 31은 Al의 함유량이 본 발명의 범위 외이며, 수소 유기 균열 발생률이 10％ 이상인 수소 유기 균열이 발생하였다.

2016년 3월 7일에 출원된 일본 특허 출원 제2016-043961호의 개시는, 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허 출원 및 기술 규격은, 개개의 문헌, 특허 출원 및 기술 규격이, 구체적으로 또한 개개로 기재된 경우와 동일 정도로, 본 명세서 중에 참조에 의해 포함된다.

Claims

질량％로,
C : 0.25 내지 0.60％,
Si : 0.50％를 초과하고, 2.0％ 미만,
Mn : 0.20 내지 1.50％,
S : 0.015％ 이하,
P : 0.015％ 이하,
Cr : 0.005 내지 1.50％,
Al : 0.005 내지 0.080％ 및
N : 0.0020 내지 0.0080％
를 함유하고,
또한 Ca : 0 내지 0.0050％ 및 Mg : 0 내지 0.0050％ 중, 1종 또는 2종을 하기 식 <1>을 만족시키도록 함유하고,
임의로 함유되는 성분이,
Ti : 0.10％ 이하,
Nb : 0.050％ 이하,
V : 0.50％ 이하,
Cu : 1.0％ 이하,
Ni : 1.50％ 이하,
Mo : 1.0％ 이하,
B : 0.01％ 이하,
REM : 0.10％ 이하 및
Zr : 0.10％ 이하이고,
잔부는 Fe 및 불순물로 이루어지고,
인장 강도가 1000㎫ 이상, 또한 길이 방향에 수직인 단면에 있어서 측정되는 Hv 경도의 평균값이 320 이상 450 미만, 측정값의 표준 편차 σHv가 15 이하이며, 폭/두께비가 1.5 이상 10 이하인 것을 특징으로 하는 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 평강선.

단, 상기 식 <1>에 있어서의 [Ca], [Mg], [S]는, 각각의 원소의 질량％로 나타낸 함유량을 나타낸다.
제1항에 있어서,
질량％로,
Ti : 0.001 내지 0.10％,
Nb : 0.001 내지 0.050％ 및
V : 0.01 내지 0.50％
로부터 선택되는 적어도 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 평강선.
제1항 또는 제2항에 있어서,
질량％로,
Cu : 0.01 내지 1.0％,
Ni : 0.01 내지 1.50％,
Mo : 0.01 내지 1.0％ 및
B : 0.0002 내지 0.01％
로부터 선택되는 적어도 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 평강선.
제1항 또는 제2항에 있어서,
질량％로,
REM : 0.0002 내지 0.10％ 및
Zr : 0.0002 내지 0.10％
로부터 선택되는 적어도 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 평강선.
제3항에 있어서,
질량％로,
REM : 0.0002 내지 0.10％ 및
Zr : 0.0002 내지 0.10％
로부터 선택되는 적어도 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 평강선.