KR20140098901A

KR20140098901A - 강관용 열연강판 및 강관 제조 방법

Info

Publication number: KR20140098901A
Application number: KR1020130010892A
Authority: KR
Inventors: 양원석; 김성주
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2014-08-11
Also published as: KR101505260B1

Abstract

합금성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여, 전기저항용접부의 구상부식성을 향상시킬 수 있는 강관용 열연강판 및 강관 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 강관 제조 방법은 중량%로, C : 0.05 ~ 0.18%, Si : 0.025% 이하, Mn : 0.30 ~ 0.60%, P : 0.020% 이하, S : 0.005% 이하, Cu : 0.08 ~ 0.30%, Ni : 0.08 ~ 0.30%, Cr : 0.08 ~ 0.30%, Ca : 0.0010 ~ 0.0060% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1220 ~ 1300℃로 재가열하는 단계; 상기 재가열된 판재를 FDT(Finish Delivery Temperature) : 860 ~ 900℃로 열간압연하는 단계; 상기 열간압연된 판재를 냉각하여 권취하는 단계; 상기 권취된 판재를 언코일링하여 800 ~ 900℃에서 10 ~ 30분 동안 노멀라이징(normalizing)하는 단계; 상기 노멀라이징된 판재를 커팅한 후, 전기저항용접 방식으로 용접하여 강관을 형성하는 단계; 및 상기 용접된 강관을 520 ~ 620℃에서 용접후 열처리(post-weld heat treatment : PWHT)하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

강관용 열연강판 및 강관 제조 방법 {HOT ROLLED STEEL SHEET FOR STEEL PIPE AND METHOD OF MANUFACTURING THE STEEL POPE}

본 발명은 강관용 열연강판 및 강관 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여 전기저항용접부의 구상부식성을 향상시킬 수 있는 강관용 열연강판 및 강관 제조 방법에 관한 것이다.

내구상 부식강은 전기저항용접(electric resistance welding, ERW) 강관에 용접부를 따라 홈 형태로 나타나는 구상 부식에 대응하고자 개발되었다. 구상부식을 제어하기 위해서는 ERW 용접된 강관을 대략 900℃ 이상에서 열처리를 하거나, 강판에 함유된 황(S)의 함량을 극소로 낮추는 것이 필요하다.

이는 구상부식을 일으키는 주된 메커니즘이 강관의 용접부족이나 용접시 MnS가 용해되었다가 재응고되는 과정에서 완전히 재결합되지 못하여 모재 보다 -60mV의 전위차를 나타내고, 이러한 전위차는 이종금속 접촉부식을 만들어 부식을 가속화시키는 요인으로 작용하기 때문이다.

관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0057845호(2008.06.25. 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 연속로 열처리 특성이 우수한 열연강판 및 고강도 강관과 그 제조 방법이 기재되어 있다.

본 발명의 목적은 합금성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여, 전기저항용접부의 구상부식성을 향상시킬 수 있는 강관 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 실리콘(Si)의 함량을 0.025 중량% 이하의 함량비로 엄격히 제어함으로써, 고온에서 철감람석(fayalite, Fe₂SiO₄)으로 변하는 것을 억제하여 용융아연도금시 이상석출이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있음과 더불어, 크롬(Cr)을 0.08 ~ 0.30 중량%의 함량비로 첨가함으로써, 우수한 내식성을 확보할 수 있는 강관용 열연강판을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강관 제조 방법은 중량%로, C : 0.05 ~ 0.18%, Si : 0.025% 이하, Mn : 0.30 ~ 0.60%, P : 0.020% 이하, S : 0.005% 이하, Cu : 0.08 ~ 0.30%, Ni : 0.08 ~ 0.30%, Cr : 0.08 ~ 0.30%, Ca : 0.0010 ~ 0.0060% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1220 ~ 1300℃로 재가열하는 단계; 상기 재가열된 판재를 FDT(Finish Delivery Temperature) : 860 ~ 900℃로 열간압연하는 단계; 상기 열간압연된 판재를 냉각하여 권취하는 단계; 상기 권취된 판재를 언코일링하여 800 ~ 900℃에서 10 ~ 30분 동안 노멀라이징(normalizing)하는 단계; 상기 노멀라이징된 판재를 커팅한 후, 전기저항용접 방식으로 용접하여 강관을 형성하는 단계; 및 상기 용접된 강관을 520 ~ 620℃에서 용접후 열처리(post-weld heat treatment : PWHT)하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강관용 열연 강판은 중량%로, C : 0.05 ~ 0.18%, Si : 0.025% 이하, Mn : 0.30 ~ 0.60%, P : 0.020% 이하, S : 0.005% 이하, Cu : 0.08 ~ 0.30%, Ni : 0.08 ~ 0.30%, Cr : 0.08 ~ 0.30%, Ca : 0.0010 ~ 0.0060% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되며, 인장강도(TS) : 380 ~ 480MPa, 항복강도(YS) : 215MPa 이상 및 연신율(EL) : 32% 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방법으로 제조되는 강관용 열연강판 및 강관 제조 방법은 실리콘(Si)의 함량을 0.025 중량% 이하의 함량비로 엄격히 제어함으로써, 고온에서 철감람석(fayalite, Fe₂SiO₄)으로 변하는 것을 억제하여 용융아연도금시 이상석출이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 강관용 열연강판 및 강관 제조 방법은 표면에 구리(Cu)-니켈(Ni)-크롬(Cr)의 화합물로 이루어진 산화막이 형성되도록 함으로써, 내식성의 상승 효과를 기대할 수 있음과 더불어 국부적인 부식에 대한 억제 효과가 우수하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강관 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 실시예 1에 따른 시편의 양극용해 가속시험결과를 나타낸 미세조직 사진이다.
도 3은 실시예 2에 따른 시편의 양극용해 가속시험결과를 나타낸 미세조직 사진이다.
도 4는 비교예 1에 따른 시편의 양극용해 가속시험결과를 나타낸 미세조직 사진이다.

본 발명의 특징과 이를 달성하기 위한 방법은 첨부되는 도면과, 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해진다. 그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하기 위함이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의될 뿐이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강관용 열연강판 및 이를 이용한 강관 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

강관용 열연강판

본 발명에 따른 강관용 열연강판은 합금성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여, 인장강도(TS) : 380 ~ 480MPa, 항복강도(YS) : 215MPa 이상 및 연신율(EL) : 32% 이상을 갖는 것을 목표로 한다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 강관용 열연강판은 중량%로, C : 0.05 ~ 0.18%, Si : 0.025% 이하, Mn : 0.30 ~ 0.60%, P : 0.020% 이하, S : 0.005% 이하, Cu : 0.08 ~ 0.30%, Ni : 0.08 ~ 0.30%, Cr : 0.08 ~ 0.30%, Ca : 0.0010 ~ 0.0060% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성된다.

이때, 상기의 조성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 강관용 열연강판은 구상부식계수 : 1.1 이하를 만족한다.

(여기서, 구상부식계수 = 용접부 부식깊이 / 모재의 부식깊이를 의미함.)

또한, 상기 열연강판은 표면에 구리(Cu)-니켈(Ni)-크롬(Cr)의 화합물로 이루어진 산화막이 형성된다.

이하, 본 발명에 따른 강관용 열연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)

탄소(C)는 강도를 확보하기 위하여 첨가되며, 용접성에 가장 큰 영향을 미치는 원소이다.

탄소(C)는 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.05 ~ 0.18 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 탄소(C)의 함량이 0.05 중량% 미만일 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 0.18 중량%를 초과할 경우에는 인성 저하를 야기할 수 있으며, 전기저항용접(ERW)시 용접성의 저하를 가져오는 문제점이 있다.

실리콘(Si)

실리콘(Si)은 강 중 탈산제로 작용하며, 강도 확보에 기여한다.

다만, 본 발명에서 실리콘(Si)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.025 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우, 표면장력을 높여 젖음성을 감소시키거나, 고온에서 철감람석(fayalite, Fe₂SiO₄)으로 변하여 도금 중 이상석출을 야기하여 도금성을 급격히 저하시키는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 실리콘의 함량을 열연강판 전체 중량의 0.025 중량% 이하의 함량비로 제한하는 것이 바람직하다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 인성을 열화시키지 않고 강도를 향상시키는데 유용한 원소이다.

상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.30 ~ 0.60 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 0.30 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 0.60 중량%를 초과할 경우에는 템퍼 취화(Temper Embrittlement) 감수성을 증대시키는 문제점이 있다.

인(P)

인(P)은 강도 향상에 기여하는 원소이다.

다만, 본 발명에서 인(P)의 함량이 0.020 중량%를 초과할 경우에는 중심 편석은 물론 미세 편석도 형성하여 재질에 좋지 않은 영향을 주며, 또한 용접성을 악화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 인(P)의 함량을 열연강판 전체 중량의 0.020 중량% 이하로 제한하였다.

황(S)

황(S)은 가공성 향상에 일부 기여하는 원소이다.

다만, 본 발명에서 황(S)의 함량이 0.005 중량%를 초과할 경우에는 용접성을 크게 저해하는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 황(S)의 함량을 열연강판 전체 중량의 0.005 중량% 이하로 제한하였다.

구리(Cu)

구리(Cu)는 고용강화에 기여하여 강도를 향상시키는 역할을 한다.

상기 구리(Cu)는 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.08 ~ 0.30 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 구리(Cu)의 함량이 0.08 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 구리(Cu)의 함량이 0.30 중량%를 초과할 경우에는 강판 가공성을 저하시키고, 용접후 재열균열(Stress Relief Cracking) 감수성을 높이는 문제가 있다.

니켈(Ni)

니켈(Ni)은 소입성을 향상시키면서 인성 개선에 유효한 원소이다.

상기 니켈(Ni)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.08 ~ 0.30 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니켈(Ni)의 함량이 0.08 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 니켈(Ni)의 함량이 0.30 중량%를 초과할 경우에는 강판의 가공성을 저하시키며, 니켈 첨가 효과 대비 제조 비용이 과도하게 소요되므로 경제적이 못하다.

크롬(Cr)

크롬(Cr)은 페라이트 안정화 원소로 강도 향상에 기여한다. 또한 크롬(Cr)은 δ페라이트영역을 확대하고, 아포정(hypo-peritectic)역을 고탄소 측으로 이행시켜 슬라브 표면품질을 개선하는 역할을 한다.

상기 크롬(Cr)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.08 ~ 0.30 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 크롬(Cr)의 함량이 0.08 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 크롬(Cr)의 함량이 0.30 중량%를 초과할 경우에는 용접 열영향부(HAZ) 인성 열화를 초래하는 문제점이 있다.

칼슘(Ca)

칼슘(Ca)은 CaS 개재물을 형성시킴으로써 MnS 개재물의 생성을 방해함으로써, 전기저항 용접성을 향상시키기 위한 목적으로 첨가된다. 즉, 칼슘(Ca)은 망간(Mn)에 비하여 황과의 친화도가 높으므로 칼슘의 첨가시 CaS 개재물이 생성되고 MnS 개재물의 생성은 감소한다. 이러한 MnS는 열간압연 중에 연신되어 전기저항 용접(ERW)시 후크 결함 등을 유발함으로 전기저항 용접성이 향상될 수 있다.

상기 칼슘(Ca)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.0010 ~ 0.0060 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 칼슘(Ca)의 함량이 0.0010 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 칼슘(Ca)의 함량이 0.0060 중량%를 초과할 경우에는 CaO 개재물의 생성이 과도해져 전기저항 용접성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

강관 제조 방법

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강관 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.

도 1을 참조하면, 도시된 강관 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120), 냉각/권취 단계(S130), 노멀라이징 단계(S140), 용접 단계(S150) 및 용접후 열처리 단계(S160)를 포함한다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S110)는 반드시 수행되어야 하는 것은 아니나, 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위하여 슬라브 재가열 단계(S110)를 실시하는 것이 더 바람직하다.

본 발명에 따른 강관 제조 방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 슬라브 판재는 중량%로, C : 0.05 ~ 0.18%, Si : 0.025% 이하, Mn : 0.30 ~ 0.60%, P : 0.020% 이하, S : 0.005% 이하, Cu : 0.08 ~ 0.30%, Ni : 0.08 ~ 0.30%, Cr : 0.08 ~ 0.30%, Ca : 0.0010 ~ 0.0060% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성된다.

슬라브 재가열

슬라브 재가열 단계(S110)에서는 상기 조성을 갖는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1220 ~ 1300℃로 재가열한다. 이와 같이, 슬라브 재가열 온도(SRT)를 1220 ~ 1300℃의 고온 영역에서 실시하는 것은 슬라브 판재에 포함되어 있는 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 등의 합금 성분을 충분히 용해시키기 위함이다.

본 단계에서, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1220℃ 미만일 경우에는 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 등의 합금 성분이 충분히 용해되지 못하여 내식성을 확보하는 데 어려움이 따를 뿐만 아니라, 재가열 온도가 낮아 압연 부하가 커지는 문제가 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1300℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립 성장을 억제하지 못해 오스테나이트 결정립이 급격히 조대화되어 제조되는 강판의 강도 및 저온인성 확보가 어려운 문제점이 있다.

도면으로 도시하지는 않았지만, 본 발명의 실시예에 따른 강관 제조 방법은 슬라브 재가열 단계 이전에 실시되는 강 슬라브 주조 단계를 더 포함할 수 있다.

강 슬라브 주조 단계에서는 상기 조성을 갖는 강을 제강한 후, 1.3 ~ 2.0m/min의 주조 속도로 연주하여 강 슬라브를 주조한다. 이때, 주조 속도를 1.3 ~ 2.0m/min로 실시하는 것은 제강 및 연주 공정 과정에서 연주 속도를 낮추어 응고속도를 엄격히 제어함으로써 슬라브 크랙을 방지할 수 있음과 더불어, 실리콘 : 0.0025 중량% 이하, 황 : 0.005 중량% 이하, 칼슘 : 0.0060 ~ 0.0060 중량%의 함량비로 제어하는 것을 동시에 달성하기 위함이다.

본 단계에서, 주조 속도가 1.3m/min 미만일 경우에는 그 속도가 너무 느린 관계로 생산성이 급격히 저하되는 문제가 있다. 반대로, 주조 속도가 2.0m/min을 초과할 경우에는 슬래그의 혼입을 야기할 수 있음과 더불어, 슬라브 크랙 발생을 유발하는 문제가 있다.

열간 압연

열간압연 단계(S120)는 재가열된 판재를 FDT(Finish Delivery Temperature) : 860 ~ 900℃로 열간압연한다.

마무리 열간압연온도(FDT)가 860℃ 미만일 경우에는 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다. 반대로, 마무리 열간압연온도(FDT)가 900℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화되어 변태후 페라이트 결정립 미세화가 충분히 이루어지지 않으며, 이에 따라 강도 확보가 어려워질 수 있다.

냉각/권취

냉각/권취 단계(S130)에서는 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 550 ~ 650℃까지 냉각하여 권취한다.

본 단계에서, 권취 온도가 550℃ 미만일 경우에는 마무리 압연온도와 권취 온도의 급격한 차이로 인해 강판의 표면 품질이 저하되는 문제가 있다. 반대로, 권취 온도가 650℃를 초과할 경우에는 결정립 미세화 효과가 떨어지므로 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.

한편, 냉각/권취 단계(S130)에서 냉각 속도는 10 ~ 40℃/min로 실시하는 것이 바람직하다. 본 단계에서, 냉각 속도가 10℃/min 미만일 경우에는 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 냉각 속도가 40℃/min를 초과할 경우에는 조직이 경해져서 충격인성이 저하되는 문제가 있다.

노멀라이징

노멀라이징 단계(S140)에서는 권취된 판재를 언코일링하여 800 ~ 900℃에서 10 ~ 30분 동안 노멀라이징(normalizing)한다.

본 단계에서, 노멀라이징 열처리 온도가 800℃ 미만일 경우에는 고용 용질 원소들의 재고용이 어려워 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 노멀라이징 열처리 온도가 900℃를 초과할 경우에는 결정립의 성장이 일어나 저온 인성을 저해하는 문제가 있다.

또한, 노멀라이징 열처리 시간이 10분 미만일 경우에는 균일한 조직을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 노멀라이징 열처리 시간이 30분을 초과할 경우에는 더 이상의 상승 효과 없이 생산 비용만을 상승시키는 문제가 있다.

용접

용접 단계(S150)에서는 노멀라이징된 판재를 커팅한 후, 전기저항용접 방식으로 용접하여 강관을 형성한다. 이러한 용접 단계(S150)를 수행하는 것에 의하여, 상기 강관은 샌드 오일 등 열악한 환경에 있는 원유자원 수송 및 저장을 위해 사용되는 API 유정용으로 제조되거나, 또는 정유 플랜트용 압력용기 등으로 제조될 수 있다.

용접후 열처리

용접후 열처리 단계(S160)에서는 상기 용접된 강관을 520 ~ 620℃에서 용접후 열처리(post-weld heat treatment : PWHT)한다.

이때, 용접후 열처리 온도가 520℃ 미만일 경우에는 용접부 등에서의 잔류 응력의 제거가 용이하지 않다. 반대로, 용접후 열처리 온도가 620℃를 초과할 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.

또한, 용접후 열처리 시간은 20 ~ 25mm의 두께당 1 ~ 15시간 동안 실시하는 것이 바람직한 데, 이는 용접후 열처리 시간이 상기의 범위를 벗어날 경우, 용접부에서의 잔류 응력의 제거가 용이하지 못하기 때문이다.

상기의 과정(S110 ~ S160)을 통하여 본 발명의 실시예에 따른 강관 제조 방법이 종료될 수 있다.

이때, 전술한 냉각/권취 단계(S130) 이후, 그리고 노멀라이징 단계(S140) 이전에 제조되는 판재인 강관용 열연강판은 인장강도(TS) : 380 ~ 480MPa, 항복강도(YS) : 215MPa 이상 및 연신율(EL) : 32% 이상을 갖는다.

특히, 강관용 열연강판은 합금성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여, 구상부식계수 : 1.1 이하를 만족함으로써, 전기저항용접부의 구상부식성을 향상시킬 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 강관용 열연강판은 실리콘(Si)의 함량을 0.025 중량% 이하의 함량비로 엄격히 제어함으로써, 고온에서 철감람석(fayalite, Fe₂SiO₄)으로 변하는 것을 억제하여 용융아연도금시 이상석출이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 강관용 열연강판은 내 해수강에서 뛰어난 효과를 나타내는 크롬(Cr)을 0.08 ~ 0.30 중량%의 함량비로 첨가함으로써, 열연강판의 전체적인 내식성을 확보하였다.

또한, 상기 과정으로 제조되는 강관용 열연강판은 표면에 구리(Cu)-니켈(Ni)-크롬(Cr)의 화합물로 이루어진 산화막이 형성되도록 함으로써, 내식성의 상승 효과를 가져올 수 있을 뿐만 아니라, 국부적인 부식에 대한 억제 효과가 우수한 특성이 있다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

1. 시편의 제조

표 1의 조성 및 표 2의 공정 조건으로 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 3에 따른 시편을 제조하였다. 이때, 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 3에 따른 열연시편의 경우, 각각의 조성을 갖는 잉곳을 제조하고, 이를 압연모사시험기를 이용하여 가열, 열간 압연 및 냉각을 실시한 후, 권취기로 권취한 후, 각 시편에 대하여 인장시험을 실시하였다.

이후, 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 3에 따른 시편들에 대한 용접 특성을 알아보기 위하여, 플라즈마 커팅으로 25mm(가로)*60mm(세로)*5mm(두께)의 크기로 각각 절단하여 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 3에 따른 시편들을 2개씩 각각 수득하였다. 다음, 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 3에 따라 제조된 각각의 2개의 시편들을 30℃로 유지되는 침지용액(10wt% NaCl + HCl, pH 0.85)내에서 168시간 동안 침지시킨 다음, 증류수로 세척하고 나서 용접 재료를 이용한 맞대기 용접을 실시한 다음, 30℃로 유지되는 3% NaCl 수용액 내에서 144시간 동안 -550mV의 조건으로 정전위 분극을 시켜 용접부와 모재부 간의 부식 깊이를 측정하였다.

이때, 맞대기 용접을 위해 사용된 용접부는 중량%로, C : 0.06%, Si : 0.40%, Mn : 1.00%, P 0.015% S : 0.011%, Ni : 0.30%, Cr : 0.03%, Mo ; 0.025%, Ti : 0.025%, Al : 0.015%, V : 0.02%, B : 0.0003%, Cu : 0.2%, Nb : 0.012% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불순물을 포함하는 금속을 이용하였다.

[표 1] (단위 : 중량%)

[표 2]

2. 기계적 물성 평가

표 3은 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편에 대한 기계적 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.

[표 3]

표 1 내지 표 3을 참조하면, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 시편들의 경우, 열연 물성이 목표값에 해당하는 인장강도(TS) : 380 ~ 480MPa, 항복강도(YS) : 215MPa 이상 및 연신율(EL) : 32% 이상을 모두 만족하는 것을 알 수 있다.

반면, 비교예 1 ~ 3에 따른 시편들의 경우, 항복강도(YS) 및 연신율(EL)은 목표값을 만족하였으나, 인장강도(TS)가 목표값에 미달하는 것을 알 수 있다.

특히, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 시편들의 경우, 목표값에 해당하는 구상부식계수가 1.1 이하를 모두 만족하는 것을 확인할 수 있다. 반면, 비교예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들의 경우에는 1.71 ~ 1.80의 구상부식계수를 갖는 것을 확인하였다.

한편, 도 2는 실시예 1에 따른 시편의 양극용해 가속시험결과를 나타낸 미세조직 사진이고, 도 3은 실시예 2에 따른 시편의 양극용해 가속시험결과를 나타낸 미세조직 사진이고, 도 4는 비교예 1에 따른 시편의 양극용해 가속시험결과를 나타낸 미세조직 사진이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들의 경우에는 용접부와 모재부 사이에서 부식이 거의 발생하지 않은 것을 알 수 있다. 반면, 도 4에 도시된 바와 같이, 비교예 1에 따라 제조된 시편의 경우에는 부식이 상당히 많이 진행된 것을 확인할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

S110 : 슬라브 재가열 단계
S120 : 열간압연 단계
S130 : 냉각/권취 단계
S140 : 노멀라이징 단계
S150 : 용접 단계
S160 : 용접후 열처리 단계

Claims

중량%로, C : 0.05 ~ 0.18%, Si : 0.025% 이하, Mn : 0.30 ~ 0.60%, P : 0.020% 이하, S : 0.005% 이하, Cu : 0.08 ~ 0.30%, Ni : 0.08 ~ 0.30%, Cr : 0.08 ~ 0.30%, Ca : 0.0010 ~ 0.0060% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1220 ~ 1300℃로 재가열하는 단계;
상기 재가열된 판재를 FDT(Finish Delivery Temperature) : 860 ~ 900℃로 열간압연하는 단계;
상기 열간압연된 판재를 냉각하여 권취하는 단계;
상기 권취된 판재를 언코일링하여 800 ~ 900℃에서 10 ~ 30분 동안 노멀라이징(normalizing)하는 단계;
상기 노멀라이징된 판재를 커팅한 후, 전기저항용접 방식으로 용접하여 강관을 형성하는 단계; 및
상기 용접된 강관을 520 ~ 620℃에서 용접후 열처리(post-weld heat treatment : PWHT)하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 슬라브 재가열 단계 이전에,
상기 조성을 갖는 강을 제강한 후, 1.3 ~ 2.0m/min의 주조 속도로 연주하여 강 슬라브를 주조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강관 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 냉각 단계에서,
상기 냉각은
CT(Coiling Temperature) : 550 ~ 650℃로 실시하는 것을 특징으로 하는 강관 제조 방법.
중량%로, C : 0.05 ~ 0.18%, Si : 0.025% 이하, Mn : 0.30 ~ 0.60%, P : 0.020% 이하, S : 0.005% 이하, Cu : 0.08 ~ 0.30%, Ni : 0.08 ~ 0.30%, Cr : 0.08 ~ 0.30%, Ca : 0.0010 ~ 0.0060% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되며,
인장강도(TS) : 380 ~ 480MPa, 항복강도(YS) : 215MPa 이상 및 연신율(EL) : 32% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 강관용 열연강판.
제4항에 있어서,
상기 열연강판은
구상부식계수 : 1.1 이하를 만족하는 것을 특징으로 하는 강관용 열연강판.
(여기서, 구상부식계수 = 용접부 부식깊이 / 모재의 부식깊이를 의미함.)
제4항에 있어서,
상기 열연강판은
표면에 구리(Cu)-니켈(Ni)-크롬(Cr)의 화합물로 이루어진 산화막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 강관용 열연강판.