KR20110104110A - High-strength steel sheet and high-strength steel pipe having excellent hydrogen-induced cracking resistance for use in line pipe - Google Patents
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Abstract
석유, 천연 가스 등의 수송용 라인 파이프 등에 사용되는 강관에 최적인, 내HIC성이 우수한 라인 파이프용 강판 및 라인 파이프 강관이며, C:0.02 내지 0.08％, Si:0.01 내지 0.5％, Mn:1.0 내지 1.6％, Nb:0.001 내지 0.10％, N:0.0010 내지 0.0050％, Ca:0.0001 내지 0.0050％를 포함하고, P:0.01％ 이하, S:0.0020％ 이하, Ti:0.030％ 이하, Al:0.030％ 이하, O:0.0035％ 이하로 제한하고, S/Ca＜0.5를 만족시킨 강 조성을 갖고, 또한 최대 Mn 편석도:2.0 이하, Nb 편석도:4.0 이하, Ti 편석도:4.0 이하로 제한한 강으로 이루어진다.Steel pipe for line pipes and line pipe steel pipes excellent in HIC resistance, which is most suitable for steel pipes used for transporting line pipes such as petroleum and natural gas. To 1.6%, Nb: 0.001 to 0.10%, N: 0.0010 to 0.0050%, Ca: 0.0001 to 0.0050%, P: 0.01% or less, S: 0.0020% or less, Ti: 0.030% or less, Al: 0.030% Or less: O: 0.0035% or less, and have a steel composition that satisfies S / Ca <0.5, and further limit the maximum Mn segregation: 2.0 or less, Nb segregation: 4.0 or less, Ti segregation: 4.0 or less Is done.
Description
본 발명은 석유, 천연 가스 등의 수송용 라인 파이프 등의 용도에 최적인, 내수소 유기 균열성(내HIC성이라고 함)이 우수한 라인 파이프용 강판 및 라인 파이프용 강관에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
수분을 함유한 황화수소(H2S)가 많이 포함되는 석유, 천연 가스 등의 수송용 라인 파이프에서는, 수소 유기 균열(HIC라고 함)의 발생이 우려된다. 이는, 수분을 함유한 H2S 환경[사워(sour) 환경이라고 함]에 있어서, 강 중에 표면으로부터 수소가 침입하기 쉽기 때문이다.In transport line pipes, such as petroleum and natural gas, which contain a lot of water-containing hydrogen sulfide (H 2 S), hydrogen organic cracking (called HIC) is concerned. This is because, in the H 2 S environment containing water (called a sour environment), hydrogen easily enters the surface from the steel.
HIC는, 특히 강의 중심 편석부에 존재하는, 연신화(延伸化)한 MnS, 집적한 Ti나 Nb의 탄질화물, 또는 산화물 집적대에 있어서의 산화물계 개재물 등, 강 중의 결함의 주위에 집적한 수소에 기인하고 있다.HIC is particularly integrated around defects in steel, such as stretched MnS present in the central segregation of steel, carbon nitrides of Ti or Nb, or oxide inclusions in oxide stacks. It is due to hydrogen.
즉, 사워 환경에서는, 강 중에 침입한 수소가, 결함의 주위에 집적하여 가스로 되고, 그 압력이 강의 파괴 인성값(KIC)을 초과한 경우에, 균열이 발생한다. 또한, 강의 중심 편석부, 개재물의 주변 등이 경화되어 있으면 균열은 전파되기 쉬워진다.That is, in a sour environment, when hydrogen penetrated into steel accumulates around a defect and becomes a gas, a crack occurs when the pressure exceeds the fracture toughness value K IC of the steel. If the central segregation portion of the steel, the periphery of the inclusions, and the like are hardened, the cracks tend to propagate.
따라서, 사워 환경에서 사용되는 라인 파이프에서는, 종래부터, 연신화한 MnS의 생성의 억제, Ti, Nb의 탄질화물이나, 산화물의 집적의 억제, 혹은 중심 편석에 의한 경화상의 형성의 억제 등의 대책이 강구되고 있다.Therefore, in the line pipe used in the sour environment, conventionally, measures such as suppression of formation of stretched MnS, suppression of carbon nitrides of Ti and Nb and oxides, suppression of formation of hardened phases due to central segregation, etc. This is being taken.
예를 들어, Mn은 강판의 중심에 편석되기 쉬운 원소로, Mn의 편석을 억제하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 내지 3). 특허 문헌 1에는 강 중의 평균 Mn 함유량에 대한 편석부의 Mn 함유량의 비를 억제한 강판이 제안되어 있다. 또한, 특허 문헌 2 및 3에는 Mn 편석 스폿의 크기에 추가하여, 편석부의 P 농도를 한정하고, 또한 Ca를 활용한 고강도 라인 파이프가 제안되어 있다.For example, Mn is an element which tends to segregate in the center of a steel plate, and the method of suppressing segregation of Mn is proposed (for example, patent documents 1-3). In
또한, Mn의 편석에 추가하여, Nb의 편석에도 착안한, 내HIC성이 우수한 열연 강판이 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 4). 또한, Ti, Nb의 탄화물, 질화물 등의 개재물을 억제하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 5, 6).In addition to the segregation of Mn, a hot rolled steel sheet excellent in HIC resistance, which focuses on segregation of Nb, has been proposed (for example, Patent Document 4). Moreover, the method of suppressing inclusions, such as carbide and nitride of Ti and Nb, is proposed (for example, patent document 5, 6).
Mn의 편석의 억제나 Ca를 이용한 MnS의 형태 제어에 관한 개발은, 종래부터 왕성하게 행해지고 있었지만, (편석부의 최대 Mn 함유량)/(강 중의 평균 Mn 함유량)이나, Mn 편석 스폿의 크기를 제어하는 것만으로는, HIC를 완전히 방지할 수 없어, 보다 엄밀하게 제어할 필요가 있는 것을 알 수 있었다.Although development of suppression of segregation of Mn and control of MnS morphology using Ca has been actively performed in the past, the maximum Mn content of segregation part / average Mn content in steel and the size of Mn segregation spots are controlled. Just by doing so, it was found that HIC could not be completely prevented and it was necessary to control more precisely.
또한, Mn의 편석을 해소하면 Nb의 편석이 문제가 되었다. 이 Nb의 편석에 대해서도, (편석부의 최대 Nb 함유량)/(강 중의 평균 Nb 함유량)의 제어에서는 불충분해, 보다 엄밀하게 제어할 필요가 있는 것을 알 수 있었다. 또한, Nb-Ti-C-N계의 개재물의 길이나, (Ti, Nb)(C, N)계 개재물의 면 밀도 및 길이를 제어해도, HIC의 발생을 방지할 수 없었다.In addition, when the segregation of Mn is eliminated, segregation of Nb becomes a problem. Also regarding the segregation of this Nb, it was found that the control of (maximum Nb content in the segregation portion) / (average Nb content in the steel) was insufficient and more strictly controlled. In addition, even if the length of the Nb-Ti-C-N-based inclusions and the surface density and length of the (Ti, Nb) (C, N) -based inclusions were controlled, the generation of HIC could not be prevented.
본 발명은, 이와 같은 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 석유, 천연 가스 등의 수송용 라인 파이프 등에 사용되는 강관에 최적인, 내HIC성이 우수한 라인 파이프용 강판 및 라인 파이프 강관의 제공을 과제로 하는 것이다.The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a steel sheet for line pipes and a line pipe steel pipe having excellent HIC resistance, which is optimal for steel pipes used for line pipes for transportation such as petroleum and natural gas. will be.
본 발명자들은 인장 강도가 500㎫ 이상인 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 라인 파이프용 강판 및 고강도 라인 파이프용 강관을 얻기 위한 강재가 만족시켜야 할 조건에 대해 예의 연구를 행하여, 새로운 초고강도 라인 파이프용 강판 및 고강도 라인 파이프용 강관을 발명하는 데 이르렀다. 본 발명의 요지는 이하와 같다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors earnestly research about the conditions which the steel material for obtaining the high strength line pipe steel plate excellent in the hydrogen-inorganic crack resistance of tensile strength of 500 Mpa or more, and the steel material for obtaining the steel pipe for high strength line pipe should satisfy | fill, and the new super high strength line pipe steel plate And steel pipes for high-strength line pipes. The gist of the present invention is as follows.
(1) 질량％로,(1) in mass%
C:0.02 내지 0.08％,C: 0.02% to 0.08%,
Si:0.01 내지 0.5％,Si: 0.01 to 0.5%,
Mn:1.0 내지 1.6％,Mn: 1.0-1.6%,
Nb:0.001 내지 0.10％,Nb: 0.001 to 0.10%,
N:0.0010 내지 0.0050％,N: 0.0010% to 0.0050%,
Ca:0.0001 내지 0.0050％Ca: 0.0001 to 0.0050%
를 포함하고,Including,
P:0.01％ 이하,P: 0.01% or less,
S :0.0020％ 이하,S: 0.0020% or less,
Ti:0.030％ 이하,Ti: 0.030% or less,
Al:0.030％ 이하,Al: 0.030% or less,
O:0.0035％ 이하O: 0.0035% or less
로 제한하고, S, Ca의 함유량이,Limited to S, Ca content,
S/Ca＜0.5S / Ca <0.5
를 만족시키고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지고, 또한,, The remainder is made of Fe and an unavoidable impurity element, and
최대 Mn 편석도:2.0 이하,Max Mn Segregation: 2.0 or less,
Nb 편석도:4.0 이하,Nb segregation: 4.0 or less,
Ti 편석도:4.0 이하Ti segregation: 4.0 or less
로 제한한 것을 특징으로 하는 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 라인 파이프용 강판.Steel sheet for high-strength line pipe excellent in hydrogen-resistant organic cracking resistance, characterized in that limited to.
(2) 질량％로,(2) in mass%,
Ni:0.01 내지 2.0％,Ni: 0.01% to 2.0%,
Cu:0.01 내지 1.0％,Cu: 0.01% to 1.0%,
Cr:0.01 내지 1.0％,Cr: 0.01% to 1.0%,
Mo:0.01 내지 1.0％,Mo: 0.01% to 1.0%,
W:0.01 내지 1.0％,W: 0.01% to 1.0%,
V:0.01 내지 0.10％,V: 0.01% to 0.10%,
Zr:0.0001 내지 0.050％,Zr: 0.0001 to 0.050%,
Ta:0.0001 내지 0.050％,Ta: 0.0001 to 0.050%,
B :0.0001 내지 0.0020％B: 0.0001 to 0.0020%
의 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 라인 파이프용 강판.The steel sheet for high strength line pipe excellent in the hydrogen-induced organic cracking property as described in said (1) characterized by further containing 1 type (s) or 2 or more types.
(3) 질량％로,(3) at mass%,
REM:0.0001 내지 0.01％,REM: 0.0001 to 0.01%,
Mg:0.0001 내지 0.01％,Mg: 0.0001 to 0.01%,
Y:0.0001 내지 0.005％,Y: 0.0001% to 0.005%,
Hf:0.0001 내지 0.005％,Hf: 0.0001% to 0.005%,
Re:0.0001 내지 0.005％Re: 0.0001 to 0.005%
중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 상기 (2)에 기재된 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 라인 파이프용 강판.The steel sheet for high strength line pipe excellent in the hydrogen-induced organic cracking property as described in said (1) or (2) characterized by further containing 1 type (s) or 2 or more types.
(4) 중심 편석부의 최고 경도가 300Hv 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 상기 (2)에 기재된 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 라인 파이프용 강판.(4) The steel plate for high strength line pipe excellent in the hydrogen-induced organic cracking property as described in said (1) or (2) characterized by the maximum hardness of a center segregation part of 300 Hv or less.
(5) 모재가, 질량％로,(5) The base material is in mass%,
C:0.02 내지 0.08％,C: 0.02% to 0.08%,
Si:0.01 내지 0.5％,Si: 0.01 to 0.5%,
Mn:1.0 내지 1.6％,Mn: 1.0-1.6%,
Nb:0.001 내지 0.10％,Nb: 0.001 to 0.10%,
N:0.0010 내지 0.0050％,N: 0.0010% to 0.0050%,
Ca:0.0001 내지 0.0050％Ca: 0.0001 to 0.0050%
를 포함하고,Including,
P:0.010％ 이하,P: 0.010% or less,
S :0.0020％ 이하,S: 0.0020% or less,
Ti:0.030％ 이하,Ti: 0.030% or less,
Al:0.030％ 이하,Al: 0.030% or less,
O:0.0035％ 이하O: 0.0035% or less
로 제한하고, S, Ca의 함유량이,Limited to S, Ca content,
S/Ca＜0.5S / Ca <0.5
를 만족시키고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지고, 또한 모재의,, The remainder being made of Fe and an unavoidable impurity element, and also of
최대 Mn 편석도:2.0 이하,Max Mn Segregation: 2.0 or less,
Nb 편석도:4.0 이하,Nb segregation: 4.0 or less,
Ti 편석도:4.0 이하Ti segregation: 4.0 or less
로 제한한 것을 특징으로 하는 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 라인 파이프용 강관.Steel pipe for high-strength line pipe with excellent hydrogen cracking resistance, characterized in that limited to.
(6) 모재가, 질량％로,(6) The base material is in mass%,
Ni:0.01 내지 2.0％,Ni: 0.01% to 2.0%,
Cu:0.01 내지 1.0％,Cu: 0.01% to 1.0%,
Cr:0.01 내지 1.0％,Cr: 0.01% to 1.0%,
Mo:0.01 내지 1.0％,Mo: 0.01% to 1.0%,
W:0.01 내지 1.0％,W: 0.01% to 1.0%,
V:0.01 내지 0.10％,V: 0.01% to 0.10%,
Zr:0.0001 내지 0.050％,Zr: 0.0001 to 0.050%,
Ta:0.0001 내지 0.050％,Ta: 0.0001 to 0.050%,
B :0.0001 내지 0.0020％B: 0.0001 to 0.0020%
의 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (5)에 기재된 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 라인 파이프용 강관.The steel pipe for high-strength line pipe excellent in the hydrogen-induced organic crack resistance as described in said (5) characterized by further containing 1 type (s) or 2 or more types of these.
(7) 모재가, 질량％로,(7) The base material is in mass%,
REM:0.0001 내지 0.01％,REM: 0.0001 to 0.01%,
Mg:0.0001 내지 0.01％,Mg: 0.0001 to 0.01%,
Y:0.0001 내지 0.005％,Y: 0.0001% to 0.005%,
Hf:0.0001 내지 0.005％,Hf: 0.0001% to 0.005%,
Re:0.0001 내지 0.005％Re: 0.0001 to 0.005%
중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (5) 또는 상기 (6)에 기재된 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 라인 파이프용 강관.The steel pipe for high-strength line pipe excellent in the hydrogen-induced organic cracking property of said (5) or (6) characterized by further containing 1 type, or 2 or more types.
(8) 모재의 중심 편석부의 최고 경도가 300Hv 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (5) 또는 상기 (6) 중 어느 한 항에 기재된 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 라인 파이프용 강관.(8) The maximum hardness of the central segregation portion of the base material is 300 Hv or less, wherein the steel pipe for high-strength line pipe excellent in the hydrogen-induced organic cracking property according to any one of the above (5) or (6).
본 발명에 따르면, Mn, Nb, Ti의 편석도가 저하되고, 중심 편석부의 최고 경도의 상승이 억제되어, 내수소 유기 균열성이 우수한 라인 파이프용 강판 및 라인 파이프용 강관의 제조가 가능한 것 등, 산업상의 공헌이 극히 현저하다.According to the present invention, the segregation degree of Mn, Nb, Ti is lowered, the increase in the maximum hardness of the central segregation part is suppressed, and the steel sheet for line pipe and the steel pipe for line pipe excellent in the hydrogen-inorganic crack resistance can be manufactured. And industrial contribution is extremely remarkable.
도 1은 S와 Ca의 함유량의 비(S/Ca)와 HIC 시험에 있어서의 CAR의 관계를 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the relationship of ratio (S / Ca) of content of S and Ca, and CAR in a HIC test.
본 발명자들은 다양한 라인 파이프용 강판을 사용하여, NACE(National Association of Corrosion and Engineer) 시험을 행하여, HIC의 발생의 유무를 평가하였다.The present inventors performed the National Association of Corrosion and Engineer (NACE) test using the steel plate for various line pipes, and evaluated the presence or absence of HIC generation.
NACE 시험은 5％NaCl 용액＋0.5％아세트산, pH2.7의 용액 중에 황화수소 가스를 포화시켜, 96시간 후에 균열이 생성되는지 여부를 조사하는 시험 방법이다.The NACE test is a test method in which a hydrogen sulfide gas is saturated in a 5% NaCl solution + 0.5% acetic acid and a pH 2.7 solution to investigate whether cracks are formed after 96 hours.
시험 후, 균열이 발생한 강판으로부터 시험편을 채취하여, HIC의 발생 장소를 상세하게 관찰하였다. 그 결과, 크게 나누어, 이하의 3개의 HIC의 발생 개소가 관찰되었다. 즉, (a) 연신화한 MnS, (b) 집적한 Ti, Nb의 탄질화물, (c) 집적한 산화물이다.After the test, the test piece was extract | collected from the steel plate which a crack generate | occur | produced, and the generation place of HIC was observed in detail. As a result, it divided largely and the generation | occurrence | production locations of the following three HICs were observed. That is, (a) stretched MnS, (b) integrated Ti, Nb carbonitride, and (c) integrated oxide.
또한, 검토를 거듭한 결과, 이들 3개 모두를 억제하면, 라인 파이프용 강판 및 라인 파이프용 강관의 HIC의 발생을 현저하게 방지할 수 있는 것을 발견하였다.As a result of repeated studies, it has been found that when all three of these are suppressed, generation of HIC of the steel sheet for line pipe and the steel pipe for line pipe can be prevented remarkably.
우선, 연신화한 조대한 MnS를 억제하기 위해서는, 다음의 조건을 만족시키는 것이 필요하다. S량을 0.002％ 미만으로 하는 것, S와 Ca의 함유량의 비(S/Ca)를 0.5 미만으로 하는 것, 또한 강판 및 강관의 최대 Mn 편석도를 2.0 이하로 하는 것이다.First, in order to suppress the stretched coarse MnS, it is necessary to satisfy the following conditions. The amount of S is less than 0.002%, the ratio (S / Ca) of the content of S and Ca is less than 0.5, and the maximum Mn segregation degree of the steel sheet and the steel pipe is 2.0 or less.
도 1에 0.04％C-1.25％Mn 강의 HIC 시험에 있어서의 CAR(균열 면적률)과 S/Ca의 관계를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, S/Ca의 비가 0.5 이상으로 되면 HIC가 발생하기 시작하므로, S/Ca는 0.5 미만으로 할 필요가 있다.Fig. 1 shows the relationship between CAR (crack area ratio) and S / Ca in the HIC test of 0.04% C-1.25% Mn steel. As shown in Fig. 1, when the ratio of S / Ca becomes 0.5 or more, HIC starts to occur, so S / Ca needs to be less than 0.5.
다음에, Ti, Nb의 탄질화물, 특히 Nb(C, N)이나 TiC의 집적을 억제하기 위해서는, 다음의 조건을 만족시키는 것이 필요하다. N량을 0.0050％ 이하로 하는 것, C량을 0.06％ 이하로 하는 것, Nb과 Ti의 편석도를 각각 4.0 이하로 하는 것이다.Next, in order to suppress accumulation of carbon nitrides of Ti and Nb, in particular Nb (C, N) and TiC, it is necessary to satisfy the following conditions. N amount is made 0.0050% or less, C amount is made 0.06% or less, and segregation degree of Nb and Ti is made 4.0 or less, respectively.
여기서, 최대 Mn 편석도라 함은, 강판 및 강관에 있어서의, 중심 편석부를 제외한 평균의 Mn량에 대한 중심 편석부의 최대의 Mn량의 비, 즉 (중심 편석부의 최대의 Mn량)/(중심 편석부를 제외한 평균의 Mn량)의 값이다.Here, the maximum Mn segregation degree is the ratio of the maximum Mn amount of the central segregation portion to the average Mn amount of the steel sheet and the steel pipe except for the central segregation portion, that is, (maximum Mn amount of the central segregation portion) / It is a value of (average Mn amount except center segregation part).
마찬가지로, Nb 편석도와 Ti 편석도는 강판 및 강관에 있어서의, 중심 편석부를 제외한 평균의 Nb량(Ti량)에 대한 중심 편석부의 평균화한 Nb량(Ti량)의 비이다.Similarly, Nb segregation degree and Ti segregation degree are ratio of the average amount of Nb (Ti amount) of the center segregation part with respect to the average Nb amount (Ti amount) except the center segregation part in a steel plate and steel pipe.
Mn 편석도는 EPMA(Electron Probe Micro Analyzer), 또는 EPMA에 의한 측정 결과를 화상 처리할 수 있는 CMA(Computer Aided Micro Analyzer)에 의해, 강판 및 강관의 Mn 농도 분포를 측정함으로써 구할 수 있다.Mn segregation degree can be calculated | required by measuring Mn density distribution of a steel plate and a steel pipe by the Electron Probe Micro Analyzer (EPMA) or the Computer Aided Micro Analyzer (CMA) which can image-process the measurement result by EPMA.
그때, EPMA(또는 CMA)의 프로브 직경에 의해 최대 Mn 편석도의 수치가 변화된다. 본 발명자들은 프로브 직경(빔 직경)을 2㎛로 함으로써, 적절하게 Mn의 편석을 평가할 수 있는 것을 발견하였다. 구체적으로는, 다음과 같이 하여 측정을 행할 수 있다.At that time, the numerical value of the maximum Mn segregation degree is changed by the probe diameter of EPMA (or CMA). The present inventors found that segregation of Mn can be appropriately evaluated by setting the probe diameter (beam diameter) to 2 m. Specifically, the measurement can be performed as follows.
EPMA에 의해 50㎛의 빔 직경으로 20㎜ 폭(HIC 시험편 폭)×20㎜ 두께(HIC 시험편 두께)의 측정 영역에 있어서의 Mn의 농도 분포를 측정한다. 다음에, 가장 Mn량이 농화되어 있던 장소(중심 편석부)에 있어서, 2㎛의 빔 직경으로 1㎜(폭)×1㎜(두께)의 영역의 Mn 농도를 더 측정한다. 그리고, 이 Mn 농도 분포로부터 최대 Mn 편석도를 구한다. 그때, 500점×500점의 데이터를 집적한다. 이 250000점 중 최대 Mn 농도의 중심 편석부를 제외한 평균 Mn 농도에 대한 비를 최대 Mn 편석도라고 정의하여 그 값을 구하였다.The concentration distribution of Mn in the measurement area | region of 20 mm width (HIC test piece width) x 20 mm thickness (HIC test piece thickness) is measured by EPMA with a beam diameter of 50 micrometers. Next, the Mn density | concentration of the area | region of 1 mm (width) x 1 mm (thickness) is further measured with the beam diameter of 2 micrometers in the place (central segregation part) where Mn amount was concentrated most. And the maximum Mn segregation degree is calculated | required from this Mn concentration distribution. At that time, 500 points | pieces of 500 points | pieces data are accumulated. The ratio with respect to the average Mn density | concentration except the center segregation part of the maximum Mn concentration among these 250000 points was defined as the maximum Mn segregation degree, and the value was calculated | required.
또한, Nb 편석도 및 Ti 편석도에 대해서도 마찬가지로, EPMA 또는 CMA에 의해, Nb 농도 분포 및 Ti 농도 분포를 측정함으로써 구할 수 있다. 그때, Nb 편석도 및 Ti 편석도에 대해서도 마찬가지로, 빔 직경을 2㎛로 함으로써, 적절하게 편석을 평가할 수 있는 것을 알 수 있었다.In addition, similarly about Nb segregation degree and Ti segregation degree, it can obtain | require by measuring Nb concentration distribution and Ti concentration distribution by EPMA or CMA. At that time, it was found that segregation can be appropriately evaluated by setting the beam diameter to 2 µm in the same manner for the Nb segregation degree and the Ti segregation degree.
실제로는, Nb, Ti 편석도에 관해서도, EPMA에 의해 50㎛의 빔 직경으로 20㎜ 폭(HIC 시험편 폭)×20㎜ 두께(HIC 시험편 두께)의 측정 영역에 있어서의 Nb, Ti의 각각의 농도 분포를 측정하고, 평균 Nb 농도 및 평균 Ti 농도를 구한 후, 가장 Nb, Ti량이 농화되어 있던 장소(중심 편석부)에 있어서, 2㎛의 빔 직경으로 1㎜(폭)×1㎜(두께)의 영역의 Nb과 Ti의 농도를 더 측정한다. 그때, 판 폭 방향으로 측정한 500점의 평균을 취하여, 중심 편석부의 평균의 Nb, Ti 농도를 도출한다. 그리고, 중심 편석부의 평균 Nb 농도(Ti 농도)의 평균 Nb 농도(Ti 농도)에 대한 비를 Nb 편석도(Ti 편석도)라고 정의하여 그 값을 구한다.In fact, also regarding the degree of Nb and Ti segregation, the concentrations of Nb and Ti in the measurement region of 20 mm width (HIC test piece width) x 20 mm thickness (HIC test piece thickness) with a beam diameter of 50 μm by EPMA. After the distribution was measured and the average Nb concentration and the average Ti concentration were determined, 1 mm (width) x 1 mm (thickness) at a beam diameter of 2 µm in the place (center segregation portion) where the most Nb and Ti contents were concentrated. The concentration of Nb and Ti in the region of is further measured. At that time, the average of 500 points measured in the plate width direction is taken to derive the Nb and Ti concentrations of the mean of the central segregation portion. Then, the ratio of the average Nb concentration (Ti concentration) to the average Nb concentration (Ti concentration) of the central segregation portion is defined as Nb segregation degree (Ti segregation degree) to obtain the value.
또한, MnS, TiN, Nb(C, N) 등의 개재물이 존재하면 Mn 편석도, Ti 편석도, Nb 편석도가 외관상 커지므로, 개재물이 접촉한 경우에는 그 값은 제외하고 평가하는 것으로 한다.In addition, when inclusions, such as MnS, TiN, and Nb (C, N) exist, Mn segregation degree, Ti segregation degree, and Nb segregation degree will become large in appearance, and when the inclusions contact, the value shall be evaluated.
마지막으로, 산화물의 집적을 억제하기 위해서는, O량을 0.0035％ 이하로 하는 것, Al량을 0.030％ 이하로 하는 것이 필요하다. O량이 많으면, 조대한 산화물이 집적되기 쉬운 것, Al을 0.030％ 초과 첨가하면, Al의 산화물의 클러스터가 집적되기 쉬워지는 것이 명백해졌다.Finally, in order to suppress the accumulation of oxides, it is necessary to make the amount of O to 0.0035% or less and to make the amount of Al to 0.030% or less. When the amount of O was large, it became clear that coarse oxides were easy to accumulate, and when Al was added more than 0.030%, clusters of Al oxides became easy to accumulate.
또한, Mn, Nb, Ti의 편석이 억제된 강판과 강관의 중심 편석부의 최고 경도는 300Hv 이하로 하는 것이 바람직하다. 중심 편석부 최고 경도의 상한을 300Hv로 함으로써, 확실하게 HIC의 발생을 방지할 수 있다. Mn, Nb은 켄칭성을 높이는 원소이고, Ti는 석출 강화에 기여하기 때문에, 이들 원소의 편석을 억제함으로써, 중심 편석부의 경화를 억제할 수 있다.Moreover, it is preferable that the maximum hardness of the center segregation part of the steel plate and steel pipe which the segregation of Mn, Nb, Ti was suppressed shall be 300 Hv or less. By setting the upper limit of the maximum hardness of the center segregation portion to 300 Hv, it is possible to reliably prevent generation of HIC. Mn and Nb are elements that increase the hardenability, and Ti contributes to precipitation strengthening, and therefore, hardening of the central segregation portion can be suppressed by suppressing segregation of these elements.
또한, 중심 편석부는 EPMA나 CMA에 의해 측정한 Mn의 농도가 최대로 되는 부위이고, 중심 편석부의 최고 경도는 3％질산＋97％나이탈 용액으로 부식시킨 후, JIS Z 2244에 준거하여, 25g의 하중으로 비커스 경도 시험을 행하여 측정하면 된다.In addition, a center segregation part is a site | part which the density | concentration of Mn measured by EPMA or CMA becomes the maximum, and the highest hardness of a center segregation part corrodes with 3% nitric acid + 97% nital solution, and conforms to JIS Z 2244, What is necessary is just to perform a Vickers hardness test with a load of 25g, and to measure it.
이상과 같은 검토 결과에 기초하여 이루어진 본 발명에 대해, 이하 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION This invention made based on the above examination result is demonstrated in detail below.
우선, 본 발명의 강판 및 강관에 있어서의 모재 성분의 한정 이유에 대해 서술한다. 이하에 있어서, 원소의 함유량의 ％는 질량％를 의미하는 것으로 한다.First, the reason for limitation of the base material component in the steel plate and steel pipe of this invention is demonstrated. Below,% of content of an element shall mean the mass%.
C:C는 강의 강도를 향상시키는 원소로, 그 유효한 하한으로서 0.02％ 이상의 첨가가 필요하다. 한편, C량이 0.08％를 초과하면, 탄화물의 생성이 촉진되어 내HIC성을 손상시키므로, 상한을 0.08％로 한다. 또한, HIC성이나 용접성이나 인성의 저하를 억제하기 위해서는, C량을 0.06％ 이하로 하는 것이 바람직하다.C: C is an element which improves the strength of steel, and addition of 0.02% or more is required as the effective lower limit. On the other hand, when the amount of C exceeds 0.08%, the formation of carbides is accelerated and the HIC resistance is impaired, so the upper limit is made 0.08%. Moreover, in order to suppress the fall of HIC property, weldability, and toughness, it is preferable to make C amount into 0.06% or less.
Si:Si는 탈산 원소로, 0.01％ 이상의 첨가가 필요하다. 한편, Si량이 0.5％를 초과하면, 용접 열영향부(HAZ)의 인성을 저하시키므로, 상한을 0.5％로 한다.Si: Si is a deoxidation element and needs 0.01% or more of addition. On the other hand, when the amount of Si exceeds 0.5%, the toughness of the weld heat affected zone HAZ is lowered, so the upper limit is made 0.5%.
Mn:Mn은 강도 및 인성을 향상시키는 원소로, 1.0％ 이상의 첨가가 필요하다. 한편, Mn량이 1.6％를 초과하면, HAZ 인성을 저하시키므로, 상한을 1.8％로 한다. 또한, HIC를 억제하기 위해서는, Mn량을 1.5％ 미만으로 하는 것이 바람직하다.Mn: Mn is an element which improves strength and toughness, and requires addition of 1.0% or more. On the other hand, when Mn amount exceeds 1.6%, since HAZ toughness will fall, an upper limit shall be 1.8%. In addition, in order to suppress HIC, it is preferable to make Mn amount less than 1.5%.
Nb:Nb은 탄화물, 질화물을 형성하여, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 효과를 얻기 위해서는, 0.001％ 이상의 Nb을 첨가하는 것이 필요하다. 그러나, Nb을 과잉으로 첨가하면, Nb 편석도가 증가하여, Nb의 탄질화물의 집적을 초래하고, 내HIC성이 저하된다. 따라서, 본 발명에 있어서는, Nb량의 상한을 0.10％로 한다. 또한, HIC성을 고려한 경우, Nb량은 0.05％ 이하로 하는 것이 바람직하다.Nb: Nb is an element which forms carbides and nitrides and contributes to the improvement of strength. In order to acquire an effect, it is necessary to add 0.001% or more of Nb. However, when Nb is added excessively, Nb segregation increases, resulting in the accumulation of carbonitrides of Nb and deteriorating HIC resistance. Therefore, in this invention, the upper limit of Nb amount is made into 0.10%. In addition, when considering HIC property, it is preferable to make Nb amount into 0.05% or less.
N:N은 TiN, NbN 등의 질화물을 형성하는 원소로, 질화물을 이용하여 가열 시의 오스테나이트 입경을 미세하게 하기 위해서는, N량의 하한값을 0.0010％로 하는 것이 필요하다. 그러나, N의 함유량이 0.0050％를 초과하면, Ti와 Nb의 탄질화물이 집적되기 쉬워져, 내HIC성을 손상시킨다. 따라서, N량의 상한을 0.0050％로 한다. 또한, 인성 등이 요구되는 경우에는, TiN의 조대화를 억제하기 위해, N량을 0.0035％ 이하로 하는 것이 바람직하다.N: N is an element which forms nitrides, such as TiN and NbN, and in order to make austenite particle diameter at the time of heating using a nitride fine, it is necessary to make the lower limit of N amount into 0.0010%. However, when the content of N exceeds 0.0050%, carbonitrides of Ti and Nb tend to accumulate and impair HIC resistance. Therefore, the upper limit of N amount is made into 0.0050%. In addition, when toughness etc. are requested | required, in order to suppress the coarsening of TiN, it is preferable to make N amount into 0.0035% or less.
P:P는 불순물로, 함유량이 0.01％를 초과하면, 내HIC성을 손상시키고, 또한 HAZ의 인성이 저하된다. 따라서, P의 함유량을 0.01％ 이하로 제한한다.P: P is an impurity. When the content exceeds 0.01%, the HIC resistance is impaired, and the toughness of the HAZ is lowered. Therefore, content of P is restrict | limited to 0.01% or less.
S:S는 열간 압연 시에 압연 방향으로 연신하는 MnS를 생성하여, 내HIC성을 저하시키는 원소이다. 따라서, 본 발명에서는 S량을 저감시키는 것이 필요해, 그 함유량을 0.0020％ 이하로 제한한다. 또한, 인성을 향상시키기 위해서는, S량을 0.0010％ 이하로 하는 것이 바람직하다. S량은 적을수록 바람직하지만, 0.0001％ 미만으로 하는 것은 곤란해, 제조 비용의 관점으로부터 0.0001％ 이상의 함유로 하는 것이 바람직하다.S: S is an element which produces MnS extending | stretching to a rolling direction at the time of hot rolling, and reduces HIC resistance. Therefore, in this invention, it is necessary to reduce S amount and the content is restrict | limited to 0.0020% or less. In addition, in order to improve toughness, it is preferable to make S amount into 0.0010% or less. Although the amount of S is so preferable that it is small, it is difficult to make it less than 0.0001%, and it is preferable to set it as 0.0001% or more from a viewpoint of a manufacturing cost.
Ti:Ti은, 통상 탈산제나 질화물 형성 원소로서 결정립의 미립화에 이용되는 원소이지만, 본 발명에서는 탄질화물의 형성에 의해 내HIC성이나 인성을 저하시키는 원소이다. 따라서, Ti의 함유량은 0.030％ 이하로 제한한다.Ti: Ti is an element normally used for atomization of crystal grains as a deoxidizer or a nitride forming element, but in the present invention, it is an element that lowers HIC resistance and toughness by formation of carbonitride. Therefore, content of Ti is restrict | limited to 0.030% or less.
Al:Al은 탈산 원소이지만, 본 발명에 있어서는 첨가량이 0.030％를 초과하면 Al 산화물의 집적 클러스터가 확인되므로, 0.030％ 이하로 제한한다. 인성이 요구되는 경우에는, Al량의 상한을 0.017％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Al량의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, 용강 중의 산소량을 저감시키기 위해서는, Al을 0.0005％ 이상 첨가하는 것이 바람직하다.Al: Al is a deoxidation element. However, in the present invention, when the amount of addition exceeds 0.030%, an integrated cluster of Al oxide is confirmed, so it is limited to 0.030% or less. When toughness is required, it is preferable to make the upper limit of Al amount into 0.017% or less. Although the lower limit of Al amount is not specifically limited, In order to reduce the amount of oxygen in molten steel, it is preferable to add Al 0.0005% or more.
O:O는 불순물로, 산화물의 집적을 억제하여 내HIC성을 향상시키기 위해, 함유량을 0.0035％ 이하로 제한한다. 산화물의 생성을 억제하여 모재 및 HAZ 인성을 향상시키기 위해서는, O량을 0.0030％ 이하로 하는 것이 바람직하다. O량의 최적의 상한은 0.0020％이다.O: O is an impurity, and the content is limited to 0.0035% or less in order to suppress the accumulation of oxides and improve HIC resistance. In order to suppress the formation of oxides and to improve the base metal and the HAZ toughness, the amount of O is preferably made 0.0030% or less. The upper limit of O amount is 0.0020%.
Ca:Ca는 황화물 CaS를 생성하고, 압연 방향으로 신장하는 MnS의 생성을 억제하여, 내HIC성의 개선에 현저하게 기여하는 원소이다. Ca의 첨가량이 0.0001％ 미만에서는, 효과가 얻어지지 않으므로, 하한값을 0.0001％로 한다. 0.0005％ 이상이 바람직하다. 한편, Ca의 첨가량이 0.0050％를 초과하면, 산화물이 집적되어 내HIC성을 손상시키므로, 상한을 0.0050％로 한다.Ca: Ca is an element which produces sulfide CaS, suppresses the production of MnS which extends in the rolling direction, and contributes remarkably to the improvement of HIC resistance. If the amount of Ca is less than 0.0001%, no effect is obtained, so the lower limit is made 0.0001%. 0.0005% or more is preferable. On the other hand, when the addition amount of Ca exceeds 0.0050%, oxides accumulate and impair HIC resistance, so the upper limit is made 0.0050%.
본 발명에서는, Ca를 첨가하여 CaS를 형성시킴으로써 S를 고정하므로, S와 Ca의 함유량에 있어서의 S/Ca의 비는 중요한 지표이다. S/Ca의 비가 0.5 이상이면 MnS가 생성되고, 압연 시에 연신화한 MnS가 형성된다. 그 결과, 내HIC성이 열화된다. 따라서, S/Ca의 비를 0.5 미만으로 하였다.In the present invention, since S is fixed by adding Ca to form CaS, the ratio of S / Ca in the content of S and Ca is an important index. If the ratio of S / Ca is 0.5 or more, MnS is produced, and MnS stretched at the time of rolling is formed. As a result, the HIC resistance deteriorates. Therefore, the ratio of S / Ca was made into less than 0.5.
또한, 본 발명에 있어서는, 강도 및 인성을 개선하는 원소로서, Ni, Cu, Cr, Mo, W, V, Zr, Ta, B 중에서, 1종 또는 2종 이상의 원소를 첨가할 수 있다.In addition, in this invention, 1 type, or 2 or more types of element can be added among Ni, Cu, Cr, Mo, W, V, Zr, Ta, and B as an element which improves strength and toughness.
Ni:Ni는 인성 및 강도의 개선에 유효한 원소로, 그 효과를 얻기 위해서는 0.01％ 이상의 첨가가 필요하지만, 2.0％를 초과하는 첨가에서는 HIC성 및 용접성이 저하되므로, 그 상한을 2.0％로 하는 것이 바람직하다.Ni: Ni is an effective element for improving the toughness and strength, and in order to obtain the effect, Ni: Ni is required to be added at 0.01% or more. However, when the content exceeds 2.0%, the HIC property and weldability are lowered, so the upper limit should be 2.0%. desirable.
Cu:Cu는 인성을 저하시키지 않고 강도의 상승에 유효한 원소이지만, 0.01％ 미만에서는 효과가 없고, 1.0％를 초과하면 강편 가열 시나 용접 시에 균열이 발생하기 쉽게 한다. 따라서, 그 함유량을 0.01 내지 1.0％로 하는 것이 바람직하다.Cu: Cu is an element effective for increasing the strength without lowering the toughness. However, if Cu: Cu is less than 0.01%, it is ineffective. If Cu: Cu exceeds 1.0%, cracks tend to occur during steel sheet heating or welding. Therefore, it is preferable to make the content into 0.01 to 1.0%.
Cr:Cr은 석출 강화에 의한 강의 강도를 향상시키므로, 0.01％ 이상의 첨가가 유효하지만, 다량으로 첨가하면, 켄칭성을 상승시키고, 베이나이트 조직을 발생시켜 인성을 저하시킨다. 따라서, 그 상한을 1.0％로 하는 것이 바람직하다.Since Cr: Cr improves the strength of steel by precipitation strengthening, addition of 0.01% or more is effective. However, when a large amount of Cr: Cr is added, the hardenability is increased and bainite structure is generated to reduce toughness. Therefore, it is preferable to make the upper limit into 1.0%.
Mo:Mo은 켄칭성을 향상시키는 동시에, 탄질화물을 형성하여 강도를 개선하는 원소로, 그 효과를 얻기 위해서는, 0.01％ 이상의 첨가가 바람직하다. 한편, Mo을 1.0％를 초과하여 다량으로 첨가하면, 비용이 상승하므로, 상한을 1.0％로 하는 것이 바람직하다. 또한, 강의 강도가 상승하면, HIC성 및 인성이 저하되는 경우가 있으므로, 보다 바람직한 상한을 0.40％로 한다.Mo: Mo is an element which improves the hardenability and forms carbonitrides to improve the strength. In order to obtain the effect, 0.01% or more is preferable. On the other hand, when Mo is added in a large amount exceeding 1.0%, since a cost will rise, it is preferable to set an upper limit to 1.0%. In addition, when the strength of steel rises, HIC property and toughness may fall, and therefore a more preferable upper limit is made into 0.40%.
W:W은 강도의 향상에 유효한 원소로, 0.01％ 이상의 첨가가 바람직하다. 한편, 1.0％를 초과하는 W을 첨가하면, 인성의 저하를 초래하는 경우가 있으므로, 상한을 1.0％로 하는 것이 바람직하다.W: W is an element effective for improving the strength, and preferably 0.01% or more is added. On the other hand, when W exceeding 1.0% is added, since the toughness may be reduced, it is preferable to set an upper limit to 1.0%.
V:V은 탄화물, 질화물을 형성하여, 강도의 향상에 기여하는 원소로, 효과를 얻기 위해서는, 0.01％ 이상의 첨가가 바람직하다. 한편, 0.10％를 초과하는 V을 첨가하면, 인성의 저하를 초래하는 경우가 있으므로, 상한을 0.10％로 하는 것이 바람직하다.V: V is an element which forms carbides and nitrides and contributes to the improvement of strength. In order to obtain the effect, 0.01% or more of addition is preferable. On the other hand, when V exceeding 0.10% is added, the toughness may be reduced, and it is preferable to make an upper limit into 0.10%.
Zr, Ta:Zr 및 Ta는 V과 마찬가지로 탄화물, 질화물을 형성하여 강도의 향상에 기여하는 원소로, 그 효과를 얻기 위해, 0.0001％ 이상을 첨가하는 것이 바람직하다. 한편, Zr 및 Ta을, 0.050％를 초과하여 과잉으로 첨가하면, 인성의 저하를 초래하는 경우가 있으므로, 그 상한을 0.050％로 하는 것이 바람직하다.Zr, Ta: Zr and Ta are elements that form carbides and nitrides and contribute to the improvement of strength, similarly to V, and in order to obtain the effect, it is preferable to add 0.0001% or more. On the other hand, when Zr and Ta are added in excess of 0.050%, since the toughness may be reduced, it is preferable to make the upper limit into 0.050%.
B:B는 강의 입계에 편석하여 켄칭성의 향상에 현저하게 기여하는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는, 0.0001％ 이상의 B의 첨가가 바람직하다. 또한, B는 BN를 생성하고, 고용 N를 저하시켜, 용접 열영향부의 인성의 향상에도 기여하는 원소이므로, 0.0005％ 이상의 첨가가 보다 바람직하다. 한편, B를 과잉으로 첨가하면, 입계로의 편석이 과잉으로 되고, 인성의 저하를 초래하는 경우가 있으므로, 상한을 0.0020％로 하는 것이 바람직하다.B: B is an element which segregates at grain boundaries of steel and contributes remarkably to improvement of hardenability. In order to acquire this effect, addition of 0.0001% or more of B is preferable. In addition, since B is an element which produces BN, lowers the solid solution N, and contributes to the improvement of the toughness of the weld heat affected zone, the addition of 0.0005% or more is more preferable. On the other hand, when B is excessively added, segregation to the grain boundaries becomes excessive and may cause a decrease in toughness. Therefore, the upper limit is preferably made 0.0020%.
또한, 산화물이나 황화물 등의 개재물을 제어하기 위해, REM, Mg, Zr, Ta, Y, Hf, Re의 1종 또는 2종 이상을 함유시켜도 좋다.Moreover, in order to control inclusions, such as an oxide and a sulfide, you may contain 1 type, or 2 or more types of REM, Mg, Zr, Ta, Y, Hf, and Re.
REM:REM은 탈산제 및 탈황제로서 첨가되는 원소로, 0.0001％ 이상의 첨가가 바람직하다. 한편, 0.010％를 초과하여 첨가하면, 조대한 산화물이 발생하여, HIC성이나, 모재 및 HAZ의 인성을 저하시키는 경우가 있어, 바람직한 첨가량은 0.010％ 이하이다.REM: REM is an element added as a deoxidizer and a desulfurization agent, and preferably 0.0001% or more is added. On the other hand, when it adds exceeding 0.010%, a coarse oxide will generate | occur | produce, and HIC property and the toughness of a base material and HAZ may fall, and a preferable addition amount is 0.010% or less.
Mg:Mg은 탈산제 및 탈황제로서 첨가되는 원소로, 특히 미세한 산화물이 발생하여, HAZ 인성의 향상에도 기여한다. 이 효과를 얻기 위해서는, 0.0001％ 이상의Mg을 첨가하는 것이 바람직하다. 한편, Mg을 0.010％ 초과 첨가하면, 산화물이 응집, 조대화되기 쉬워져, HIC성의 열화나, 모재 및 HAZ의 인성의 저하를 초래하는 경우가 있다. 따라서, Mg의 첨가량을 0.010％ 이하로 하는 것이 바람직하다.Mg: Mg is an element added as a deoxidizer and a desulfurization agent, and particularly fine oxides are generated and contribute to the improvement of HAZ toughness. In order to acquire this effect, it is preferable to add Mg 0.0001% or more. On the other hand, when Mg is added more than 0.010%, oxides tend to aggregate and coarsen, leading to deterioration of HIC properties and deterioration of toughness of the base material and HAZ. Therefore, it is preferable to make the addition amount of Mg into 0.010% or less.
Y, Hf, Re:Y, Hf, Re는 Ca와 마찬가지로, 황화물을 생성하고, 압연 방향으로 신장한 MnS의 생성을 억제하여, 내HIC성의 향상에 기여하는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Y, Hf, Re를, 0.0001％ 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 한편, Y, Hf, Re의 양이 0.0050％를 초과하면, 산화물이 증가하여, 응집, 조대화되면 내HIC성을 손상시키므로, 첨가량을 0.0050％ 이하로 하는 것이 바람직하다.Like Ca, Y, Hf, Re: Y, Hf, and Re are elements that produce sulfides, suppress the formation of MnS elongated in the rolling direction, and contribute to the improvement of HIC resistance. In order to acquire such an effect, it is preferable to add Y, Hf, and Re 0.0001% or more. On the other hand, when the amount of Y, Hf, and Re exceeds 0.0050%, the oxide increases, and when the aggregation and coarsening increase the HIC resistance, the addition amount is preferably 0.0050% or less.
또한, 본 발명에서는 강판 및 강관의 모재에 있어서의 최대 Mn 편석도, Nb 편석도 및 Ti 편석도를 각각 2.0 이하, 4.0 이하 및 4.0 이하로 한다.In addition, in this invention, the maximum Mn segregation degree, Nb segregation degree, and Ti segregation degree in the base material of a steel plate and a steel pipe shall be 2.0 or less, 4.0 or less and 4.0 or less, respectively.
최대 Mn 편석도를 2.0 이하로 함으로써 조대한 MnS의 생성이 억제되어, 압연 방향으로 연신화한 MnS를 기점으로 하는 HIC의 발생을 방지할 수 있다. 또한, Nb 편석도를 4.0 이하로 하면 집적한 Nb(C, N)의 생성이 억제되고, Ti 편석도를 4.0 이하로 하면 집적한 TiN의 생성이 억제되어, HIC성의 열화를 방지할 수 있다.By setting the maximum Mn segregation ratio to 2.0 or less, generation of coarse MnS is suppressed, and generation of HIC starting from MnS stretched in the rolling direction can be prevented. In addition, when the Nb segregation degree is 4.0 or less, generation of integrated Nb (C, N) is suppressed. When the Ti segregation degree is 4.0 or less, generation of integrated TiN is suppressed, and deterioration of HIC property can be prevented.
최대 Mn 편석도는 강판 및 강관의 중심 편석부를 제외한 평균의 Mn량에 대한 중심 편석부의 최대의 Mn량의 비이고, 빔 직경을 2㎛로 하는 EPMA 또는 CMA에 의해 강판 및 강관의 Mn 농도 분포를 측정하여 구할 수 있다. Nb 편석도 및 Ti 편석도에 대해서도 마찬가지이고, 빔 직경을 2㎛로 하는 EPMA 또는 CMA에 의해, 각각 Nb 농도 분포 및 Ti 농도 분포를 측정하여, 강판 및 강관의 중심 편석부를 제외한 평균의 Nb량에 대한 중심 편석부의 평균화한 Nb량의 비(Nb 편석도), 강판 및 강관의 중심 편석부를 제외한 평균의 Ti량에 대한 중심 편석부의 평균화한 Ti량의 비(Ti 편석도)를 구하는 것으로 한다.The maximum Mn segregation rate is the ratio of the maximum Mn amount of the center segregation portion to the average Mn amount excluding the center segregation portion of the steel sheet and the steel pipe, and the Mn concentration of the steel sheet and the steel pipe by EPMA or CMA having a beam diameter of 2 μm. This can be obtained by measuring the distribution. The same applies to the Nb segregation degree and Ti segregation degree, and the average Nb amount except the central segregation portion of the steel sheet and the steel pipe is measured by measuring the Nb concentration distribution and the Ti concentration distribution using EPMA or CMA having a beam diameter of 2 µm, respectively. Calculate the ratio of the average amount of Nb (Nb segregation) of the center segregation part to the average amount of Ti (the degree of Ti segregation) of the center segregation part with respect to the average amount of Ti except for the central segregation part of the steel sheet and steel pipe. Shall be.
최대 Mn 편석도, Nb 편석도 및 Ti 편석도를 억제하기 위한 방법에 대해 이하에 설명한다.The method for suppressing the maximum Mn segregation degree, Nb segregation degree and Ti segregation degree will be described below.
Mn, Nb 및 Ti의 편석을 억제하기 위해서는, 연속 주조에 있어서의 최종 응고 시의 경압하가 최적이다. 최종 응고 시의 경압하는 주조의 냉각의 불균일에 기인하는, 응고부와 미응고부의 혼재를 해소하기 위해 실시하는 것으로, 이에 의해, 폭 방향으로 균일하게 최종 응고시킬 수 있다.In order to suppress segregation of Mn, Nb and Ti, the low pressure at the time of final solidification in continuous casting is optimal. In order to eliminate the mixing of the coagulation | solidification part and the non-solidification part resulting from the nonuniformity of the cooling of the casting of the hardening casting at the time of final coagulation | solidification, it can be made to finally solidify uniformly in the width direction by this.
연속 주조에 있어서, 통상, 강편은 수냉되지만, 폭 방향의 단부는 냉각이 빠르고, 폭 방향의 중앙부의 냉각은 강화된다. 그로 인해, 강편의 폭 방향의 단부 및 중앙부에서는 응고되고 있어도, 폭 방향의 1/4부에서는 응고가 지연되어, 강편의 내부에는 미응고부가 잔존한다. 그로 인해, 강편의 폭 방향에 있어서, 응고부와 미응고부가 균일하게 되지 않고, 예를 들어 응고부와 미응고부의 계면의 형상이 폭 방향으로 W형으로 되어 버리는 경우가 있다. 이와 같은 폭 방향으로 불균일한 응고가 발생해 버리면, 편석이 조장되어 내HIC성을 열화시킨다.In continuous casting, the steel piece is usually water-cooled, but the end portion in the width direction is cooled quickly, and the cooling in the center portion in the width direction is enhanced. Therefore, even if it solidifies at the edge part and center part of the width direction of a steel piece, solidification is delayed at the 1/4 part of the width direction, and an unsolidified part remains inside a steel piece. Therefore, in the width direction of a steel piece, a solidified part and a non-solidified part do not become uniform, for example, the shape of the interface of a solidified part and an unsolidified part may become W shape in the width direction. If nonuniform coagulation occurs in such a width direction, segregation is encouraged and the HIC resistance is deteriorated.
이에 대해, 연속 주조에 있어서, 최종 응고 시의 경압하를 행하면, 미응고부가 압출되어, 폭 방향으로 균일하게 응고시킬 수 있다. 또한, 폭 방향으로 불균일한 응고가 발생한 후에 경압하를 가하면, 응고부의 변형 저항이 큰 것에 기인하여, 미응고부를 효과적으로 압출할 수 없게 된다.On the other hand, in continuous casting, if the pressure is reduced at the time of final solidification, an unsolidified part can be extruded and it can solidify uniformly in the width direction. In addition, if light pressure is applied after uneven solidification occurs in the width direction, the deformation resistance of the solidified portion is large, and thus the unsolidified portion cannot be extruded effectively.
따라서, 이와 같은 W형의 응고를 발생시키지 않도록 하기 위해서는, 주조편의 최종 응고 위치에 있어서의 중심 고상률의 폭 방향의 분포에 따라서 압하량을 제어하면서 경압하하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 폭 방향에서도 중심 편석이 억제되어, 최대 Mn 편석도, Nb 편석도, Ti 편석도를 더욱 작게 할 수 있다.Therefore, in order to prevent such W-shaped solidification from occurring, it is preferable to reduce the pressure while controlling the amount of reduction in accordance with the distribution of the width direction of the central solid phase rate at the final solidification position of the cast piece. By doing in this way, center segregation is suppressed also in the width direction, and maximum Mn segregation degree, Nb segregation degree, and Ti segregation degree can further be reduced.
상기한 성분을 함유하는 강은 제강 공정에서 용제되고, 계속해서 연속 주조에 의해 강편으로 되고, 그 강편을 재가열하여 후판 압연을 실시하여 강판으로 된다.The steel containing the above-mentioned components is melted in a steelmaking process, and is subsequently made into steel pieces by continuous casting, and the steel pieces are reheated to perform thick plate rolling to form steel sheets.
이 제조 공정에 있어서, 강편의 재가열 온도를 950℃ 이상으로 하고, 재결정 온도 영역에서의 압하비를 2 이상으로, 미재결정 영역에서의 압하비를 3 이상으로 하여 후판 압연을 행하면, 평균 구오스테나이트 입경을 20㎛ 이하로 할 수 있다. 또한, 압연 종료 후 수냉을 행하지만, 수냉의 개시를 750℃ 이상의 온도로부터 행하고, 수냉의 정지를 400 내지 500℃의 온도 범위에서 행하는 것이 바람직하다.In this manufacturing process, when the reheating temperature of the steel piece is set to 950 ° C or higher, the rolling reduction is performed with the reduction ratio in the recrystallization temperature range to 2 or more, and the reduction ratio in the unrecrystallized region to 3 or more, and average guustenite. A particle diameter can be 20 micrometers or less. Moreover, although water cooling is performed after completion | finish of rolling, it is preferable to start water cooling from the temperature of 750 degreeC or more, and to stop water cooling in the temperature range of 400-500 degreeC.
또한, 재결정 온도 영역은 압연 후에 재결정이 발생하는 온도 범위이고, 본 발명의 강의 성분에서는 대략 900℃ 초과이다. 한편, 미재결정 온도 영역은 압연 후에 재결정 및 페라이트 변태가 발생하지 않는 온도 범위이고, 본 발명의 강의 성분에서는 대략 750 내지 900℃이다. 재결정 온도 영역에서의 압연을 재결정 압연 또는 조압연이라고 하고, 미재결정 온도 영역에서의 압연을 미재결정 압연 또는 마무리 압연이라고 한다.In addition, the recrystallization temperature range is a temperature range in which recrystallization occurs after rolling, and is about 900 ° C. or higher in the steel component of the present invention. On the other hand, the unrecrystallized temperature range is a temperature range in which recrystallization and ferrite transformation do not occur after rolling, and are about 750 to 900 ° C in the steel component of the present invention. Rolling in the recrystallized temperature range is called recrystallized rolling or rough rolling, and rolling in the unrecrystallized temperature range is called unrecrystallized rolling or finish rolling.
미재결정 압연 후, 750℃ 이상의 온도로부터 수냉을 개시하여, 수냉 정지 온도를 400℃ 이상으로 함으로써, 이하에 설명하는 바와 같이, 중심 편석의 최대 경도를 300Hv 이하로 할 수 있다. 우선, 수냉 개시 온도를 750℃ 미만으로 하면, 냉각 개시 전에 페라이트가 많이 생성되어, 페라이트로부터 C(탄소)가 오스테나이트로 배출된다. 그 후, 냉각하면, C가 농축된 오스테나이트상은 많은 C량을 포함하는 경질의 마르텐사이트로 변태된다.After unrecrystallization rolling, water cooling is started from the temperature of 750 degreeC or more, and a water cooling stop temperature is 400 degreeC or more, and as demonstrated below, the maximum hardness of center segregation can be 300 Hv or less. First, when the water cooling start temperature is less than 750 ° C., a large amount of ferrite is generated before the start of cooling, and C (carbon) is discharged from the ferrite to austenite. Thereafter, upon cooling, the austenite phase in which C is concentrated is transformed into hard martensite containing a large amount of C.
따라서, 수냉 개시 온도를 750℃ 이상으로 하여 경질의 마르텐사이트의 생성을 억제하면, 경도를 300Hv 이하로 억제할 수 있다. 또한, 수냉 정지 온도를 400℃ 이상으로 하면, 마찬가지로 변태 후의 경질의 마르텐사이트가 일부 분해되어, 경도를 300Hv 이하로 억제할 수 있다. 또한, 수냉 정지 온도는 지나치게 높으면 강도가 저하되므로, 500℃ 이하가 바람직하다.Therefore, when water-cooling start temperature is set to 750 degreeC or more, and generation | occurrence | production of hard martensite is suppressed, hardness can be suppressed to 300 Hv or less. In addition, when the water cooling stop temperature is 400 ° C or more, the hard martensite after transformation is partially decomposed, and the hardness can be suppressed to 300 Hv or less. Moreover, since water intensity falls when water cooling stop temperature is too high, 500 degrees C or less is preferable.
[실시예][Example]
다음에, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명한다.Next, an Example demonstrates this invention further in detail.
표 1에 나타내는 화학 성분을 갖는 강을 용제하여, 연속 주조에 의해 두께가 240㎜인 강편으로 하였다. 연속 주조에서는 최종 응고 시의 경압하를 실시하였다. 얻어진 강편을 1000 내지 1250℃로 가열하고, 900℃ 초과의 재결정 온도 영역에서 열간 압연을 행하고, 계속해서 750 내지 900℃의 미재결정 온도 영역에서의 열간 압연을 행하였다. 열간 압연 후에는 750℃ 이상에서 수냉을 개시하고, 400 내지 500℃의 온도에서 수냉을 정지하여, 표 2에 나타내는 다양한 판 두께의 강판을 제작하였다.The steel which has a chemical component shown in Table 1 was melted, and it was set as the steel piece whose thickness is 240 mm by continuous casting. In continuous casting, the pressure was reduced under final solidification. The obtained steel strip was heated to 1000-1250 degreeC, hot rolling was carried out in the recrystallization temperature area | region exceeding 900 degreeC, and then hot rolling was performed in the unrecrystallization temperature range of 750-900 degreeC. After hot rolling, water cooling was started at 750 degreeC or more, water cooling was stopped at the temperature of 400-500 degreeC, and the steel plate of the various plate | board thickness shown in Table 2 was produced.
또한, 강판을, C 프레스, U 프레스, O 프레스에 의해 관 형상으로 성형하여, 단부면을 가용접하고, 내외면으로부터 본 용접을 행한 후, 관 확장 후, 강관으로 하였다. 또한, 본 용접은 서브머지드 아크 용접을 채용하여, 표 3에 나타내는 입열량으로 행하였다.Further, the steel sheet was formed into a tubular shape by C press, U press, and O press, and the end face was tack welded, and the welding was performed from the inner and outer surfaces. In addition, this welding was performed by the heat input amount shown in Table 3 employ | adopting submerged arc welding.
얻어진 강판 및 강관으로부터 인장 시험편, HIC 시험편, 매크로 시험편을 채취하여, 각각의 시험에 제공하였다.Tensile test pieces, HIC test pieces, and macro test pieces were taken from the obtained steel sheets and steel pipes, and used for each test.
HIC 시험은 NACETM 0284에 준거하여 행하였다. 또한, 매크로 시험편을 사용하여, Mn, Nb, Ti의 편석도를 EPMA에 의해 측정하였다. EPMA에 의한 편석도의 측정은 50㎛의 빔 직경으로 전체 두께×20㎜ 폭의 측정 면적에서 실시하여 Mn, Nb, Ti의 농도 분포를 측정하고, 계속해서 시험편 두께 방향에 있어서의 각 원소가 농화되어 있는 장소(중심 편석부)에 있어서, 2㎛의 빔 직경으로 1㎜×1㎜의 영역에서 각 원소의 농도를 측정하였다.HIC test was performed based on NACETM 0284. In addition, the segregation degree of Mn, Nb, Ti was measured by EPMA using the macro test piece. Measurement of segregation degree by EPMA was carried out in a measuring area of total thickness x 20 mm width with a beam diameter of 50 µm to measure the concentration distribution of Mn, Nb and Ti, and then each element in the test piece thickness direction was concentrated. In the place (center segregation part), the density | concentration of each element was measured in the area | region of 1 mm x 1 mm with the beam diameter of 2 micrometers.
또한, 중심 편석의 비커스 경도를 JIS Z 2244에 준거하여 측정하였다. 비커스 경도의 측정은 하중을 25g으로 하고, EPMA에 의해 측정한 두께 방향의 Mn 농도의 분포에 있어서의, Mn 농도가 가장 높은 부위에서 측정하였다.In addition, the Vickers hardness of center segregation was measured based on JISZ2244. The measurement of Vickers hardness was made into 25 g of load, and was measured in the site | part where Mn concentration is the highest in distribution of Mn concentration of the thickness direction measured by EPMA.
표 2에는 표 1의 강 1 내지 33에 의해 각각 얻어진 강판의 판 두께, 최대 Mn 편석도, Nb 편석도, Ti 편석도, 중심 편석부의 최고 경도, 인장 강도 및 HIC 시험에 의해 구해진 균열의 면적률(CAR)을 나타낸다.Table 2 shows the sheet thickness, the maximum Mn segregation degree, the Nb segregation degree, the Ti segregation degree, the maximum hardness of the central segregation portion, the tensile strength and the area of the cracks obtained by the HIC test, respectively, obtained by the
또한, 표 3에는 표 1의 강 1 내지 33으로부터 각각 얻어진 강관의 두께, 본 용접의 입열량, HIC 시험에 의해 구해진 균열의 면적률을 나타낸다. 또한, 강관의 최대 Mn 편석도, Nb 편석도, Ti 편석도, 중심 편석부의 최고 경도는 강판과 동등하고, 강관의 인장 강도는 강판보다도 수％ 정도 크게 되어 있다.In addition, Table 3 shows the thickness of the steel pipe obtained from the steels 1-33 of Table 1, the heat input amount of this welding, and the area ratio of the crack calculated | required by the HIC test. In addition, the maximum Mn segregation degree, Nb segregation degree, Ti segregation degree, and maximum hardness of the center segregation portion of the steel pipe are equivalent to those of the steel sheet, and the tensile strength of the steel pipe is about several percent larger than that of the steel sheet.
강 1 내지 23은 본 발명의 예로, 이들 강으로부터 얻어진 강판은, 최대 Mn 편석도는 1.6 이하, Nb 편석도는 4.0 이하, Ti 편석도는 4.0 이하, 중심 편석부의 최고 경도는 300Hv 이하로 되어 있고, HIC 시험에 의한 균열은 발생하고 있지 않았다. 이들 강판을 소재로 하는 강관도 마찬가지이다.
한편, 강 24 내지 33은 본 발명의 범위 외인 비교예를 나타낸다. 즉, 기본 성분 중 어느 하나의 원소가, 본 발명의 범위 외이기 때문에, HIC 시험에서 CAR이 3％를 초과하고 있는 것이다.On the other hand, steels 24 to 33 show comparative examples outside of the scope of the present invention. That is, since any element of the basic component is outside the scope of the present invention, the CAR exceeds 3% in the HIC test.
Claims (8)
C:0.02 내지 0.08％,
Si:0.01 내지 0.5％,
Mn:1.0 내지 1.6％,
Nb:0.001 내지 0.10％,
N:0.0010 내지 0.0050％,
Ca:0.0001 내지 0.0050％
를 포함하고,
P:0.01％ 이하,
S :0.0020％ 이하,
Ti:0.030％ 이하,
Al:0.030％ 이하,
O:0.0035％ 이하
로 제한하고, S, Ca의 함유량이,
S/Ca＜0.5
를 만족시키고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지고, 또한,
최대 Mn 편석도:2.0 이하,
Nb 편석도:4.0 이하,
Ti 편석도:4.0 이하
로 제한한 것을 특징으로 하는, 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 라인 파이프용 강판.In mass%,
C: 0.02% to 0.08%,
Si: 0.01 to 0.5%,
Mn: 1.0-1.6%,
Nb: 0.001 to 0.10%,
N: 0.0010% to 0.0050%,
Ca: 0.0001 to 0.0050%
Including,
P: 0.01% or less,
S: 0.0020% or less,
Ti: 0.030% or less,
Al: 0.030% or less,
O: 0.0035% or less
Limited to S, Ca content,
S / Ca <0.5
, The remainder is made of Fe and an unavoidable impurity element, and
Max Mn Segregation: 2.0 or less,
Nb segregation: 4.0 or less,
Ti segregation: 4.0 or less
The steel sheet for high-strength line pipe excellent in the hydrogen-resistant organic cracking property characterized by the above-mentioned.
Ni:0.01 내지 2.0％,
Cu:0.01 내지 1.0％,
Cr:0.01 내지 1.0％,
Mo:0.01 내지 1.0％,
W:0.01 내지 1.0％,
V:0.01 내지 0.10％,
Zr:0.0001 내지 0.050％,
Ta:0.0001 내지 0.050％,
B :0.0001 내지 0.0020％
의 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 라인 파이프용 강판.The method according to claim 1, wherein in mass%,
Ni: 0.01% to 2.0%,
Cu: 0.01% to 1.0%,
Cr: 0.01% to 1.0%,
Mo: 0.01% to 1.0%,
W: 0.01% to 1.0%,
V: 0.01% to 0.10%,
Zr: 0.0001 to 0.050%,
Ta: 0.0001 to 0.050%,
B: 0.0001 to 0.0020%
The steel sheet for high-strength line pipe excellent in the hydrogen-induced organic crack resistance characterized by further containing 1 type (s) or 2 or more types of.
REM:0.0001 내지 0.01％,
Mg:0.0001 내지 0.01％,
Y:0.0001 내지 0.005％,
Hf:0.0001 내지 0.005％,
Re:0.0001 내지 0.005％
중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 라인 파이프용 강판.The mass% according to claim 1 or 2,
REM: 0.0001 to 0.01%,
Mg: 0.0001 to 0.01%,
Y: 0.0001% to 0.005%,
Hf: 0.0001% to 0.005%,
Re: 0.0001 to 0.005%
The steel sheet for high-strength line pipe excellent in the hydrogen-induced organic crack resistance characterized by further containing 1 type (s) or 2 or more types.
C:0.02 내지 0.08％,
Si:0.01 내지 0.5％,
Mn:1.0 내지 1.6％,
Nb:0.001 내지 0.10％,
N:0.0010 내지 0.0050％,
Ca:0.0001 내지 0.0050％
를 포함하고,
P:0.010％ 이하,
S :0.002％ 이하,
Ti:0.030％ 이하,
Al:0.030％ 이하,
O:0.0035％ 이하
로 제한하고, S, Ca의 함유량이,
S/Ca＜0.5
를 만족시키고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지고, 또한 모재의,
최대 Mn 편석도:2.0 이하,
Nb 편석도:4.0 이하,
Ti 편석도:4.0 이하
로 제한한 것을 특징으로 하는, 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 라인 파이프용 강관.The base material is in mass%,
C: 0.02% to 0.08%,
Si: 0.01 to 0.5%,
Mn: 1.0-1.6%,
Nb: 0.001 to 0.10%,
N: 0.0010% to 0.0050%,
Ca: 0.0001 to 0.0050%
Including,
P: 0.010% or less,
S: 0.002% or less,
Ti: 0.030% or less,
Al: 0.030% or less,
O: 0.0035% or less
Limited to S, Ca content,
S / Ca <0.5
, The remainder being made of Fe and an unavoidable impurity element, and also of
Max Mn Segregation: 2.0 or less,
Nb segregation: 4.0 or less,
Ti segregation: 4.0 or less
Steel pipe for high-strength line pipe excellent in hydrogen-induced organic cracking property, characterized in that limited to.
Ni:0.01 내지 2.0％,
Cu:0.01 내지 1.0％,
Cr:0.01 내지 1.0％,
Mo:0.01 내지 1.0％,
W:0.01 내지 1.0％,
V:0.01 내지 0.10％,
Zr:0.0001 내지 0.050％,
Ta:0.0001 내지 0.050％,
B :0.0001 내지 0.0020％
의 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 라인 파이프용 강관.The base material according to claim 5, wherein
Ni: 0.01% to 2.0%,
Cu: 0.01% to 1.0%,
Cr: 0.01% to 1.0%,
Mo: 0.01% to 1.0%,
W: 0.01% to 1.0%,
V: 0.01% to 0.10%,
Zr: 0.0001 to 0.050%,
Ta: 0.0001 to 0.050%,
B: 0.0001 to 0.0020%
The steel pipe for high-strength line pipe excellent in the hydrogen-induced organic cracking property which further contains 1 type, or 2 or more types of these.
REM:0.0001 내지 0.01％,
Mg:0.0001 내지 0.01％,
Y:0.0001 내지 0.005％,
Hf:0.0001 내지 0.005％,
Re:0.0001 내지 0.005％
중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 내수소 유기 균열성이 우수한 고강도 라인 파이프용 강관.The base material is mass% of Claim 5 or 6,
REM: 0.0001 to 0.01%,
Mg: 0.0001 to 0.01%,
Y: 0.0001% to 0.005%,
Hf: 0.0001% to 0.005%,
Re: 0.0001 to 0.005%
The steel pipe for high-strength line pipe excellent in the hydrogen-induced organic cracking property characterized by further containing 1 type, or 2 or more types.
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