KR20200041941A - 강관 및 강판 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 형태에 관한 강관은, 통상의 강판으로 이루어지는 모재부와, 상기 강판의 맞댐부에 마련되어, 상기 강판의 길이 방향으로 연장되는 용접부를 구비하고, 강판의 성분 조성이 소정 범위 내이고, Ceq가 0.30 내지 0.53이고, 또한 Pcm이 0.100 내지 0.165이고, 강판의 표층의 금속 조직이, 면적률로 0 내지 50％의 폴리고날 페라이트를 포함하고, 강판의 1/4t부의 금속 조직이, 면적률로 10 내지 40％의 폴리고날 페라이트를 포함하고, 강판의 1/2t부의 금속 조직이, 면적률로 5 내지 30％의 폴리고날 페라이트를 포함하고, 강판의 판 두께면의 유효 결정 입경이 20㎛ 이하이고, 강판의 판 두께면에 있어서, 판 두께 방향의 경도 분포가 균일화되고, 또한 표층의 경도와 1/2t부의 경도의 차가 30Hv 이하이다.

Description

강관 및 강판
본 발명은, 강관과, 이것을 구성하는 강판에 관한 것이다.
근년, 세계적인 에너지 수요의 증대에 수반하여, 석유·천연 가스 등의 해저 자원의 탐색·채굴이 활발하게 행해지고 있지만, 이 에너지 탐색·채굴지가, 극한랭 지역이나, 한랭이고 대수심의 해역(예를 들어, 북극권)으로 옮겨지고 있다. 그것에 수반하여, 극한랭 지역에 부설하는 파이프 라인용 강관으로서, 극저온 환경, 특히, －60℃ 이하에서의 극저온 환경에서 우수한 인성을 갖는 고강도의 용접 강관이 요구되고 있다.
구체적으로는, 미국 석유 협회(API) 규격X60(415㎫ 이상) 이상의 라인 파이프용 강관에 있어서, 극저온 인성의 향상과 두께의 증대가 요구되고 있다. 또한, 라인 파이프끼리를 극저온 환경에서 용접하므로, 현지에서의 시공을 용이하게 하기 위해, 우수한 현지 용접성도 요구되고 있다.
그리고, 지금까지, 이 요구에 따르는 라인 파이프용 강판이나 라인 파이프용 용접 강관이 몇 가지 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 4, 참조).
특허문헌 4에는, 관상으로 성형된 모재 강판을 심 용접한 강관이며, 모재 강판이, 질량％로, C: 0.010 내지 0.050％, Si: 0.01 내지 0.50％, Mn: 0.50 내지 2.00％, S: 0.0001 내지 0.0050％, Ti: 0.003 내지 0.030％, Mo: 0.10 내지 1.50％, B: 0.0003 내지 0.0030％, O: 0.0001 내지 0.0080％를 포함하고, P: 0.050％ 이하, Al: 0.020％ 이하로 제한하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, Ceq가 0.30 내지 0.53, Pcm이 0.10 내지 0.20이고, 원소의 함유량이 10C＋100Al＋5Mo＋5Ni<3.3을 만족시키고, 모재 강판의 금속 조직이 면적률로 20％ 이하인 폴리고날 페라이트와 면적률로 80％ 이상인 베이나이트로 이루어지고, 유효 결정 입경이 20㎛ 이하이고, 용접 열 영향부의 유효 결정 입경이 150㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 저온 인성이 우수한 고강도 후육 라인 파이프용 용접 강관이 기재되어 있다.
그러나, －60℃ 등의 초극저온에 있어서, 모재부나 용접부가, 안정적으로, 우수한 저온 인성을 갖는 후육 라인 파이프용 용접 강관이 얻어지고 있지 않은 것이 현상황이다.
강판을 UO 공정에서 가공하여 강관을 제조하는 경우, 일반적으로, 강판 단부를 맞대고, 이것을 아크 용접으로 심 용접한다. 통상, 내면 및 외면으로부터, 복수회, 서브머지드 아크 용접을 행하여 강판 단부를 심 용접하지만, 이 경우, 선행 용접의 입열에 의해 결정립이 조대화된 용접 열 영향부(Heat Affected Zone, 이하 「HAZ」라고 하는 경우가 있음.)에 있어서, 후행 용접의 입열에 의해, 더욱 결정립이 조대화되는 경우가 있다. 이로써, HAZ 인성이 저하된다.
라인 파이프용 용접 강관의 HAZ 인성을 높이는 기술로서, 입자 내 변태를 이용하여 HAZ 조직을 미세화하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법은, －30℃까지의 HAZ 인성의 향상에는 유효하지만, -30℃ 이하의 극저온에 있어서의 HAZ 인성의 확보에는 과제가 남는다.
일본 특허 공개2008-013800호 공보 일본 특허 공개2008-156754호 공보 일본 특허 공개2008-163455호 공보 일본 특허 공개2008-163456호 공보
본 발명은, 모재부의 인장 강도, 항복 강도 및 저온 인성(특히, －60℃ 이하의 극저온 환경에 있어서의 인성), 그리고 용접부의 저온 인성을 높이는 것을 과제로 하고, 해당 과제를 해결하는 강관, 및 이것을 구성하는 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위한 방법에 대하여 예의 검토했다. 그 결과, 다음의 지견을 얻는 데 이르렀다.
라인 파이프용 강판에 있어서, (x) Ceq와 Pcm을 필요한 범위로 한정하고, (y) 판 두께 방향의 금속 조직을, (1) 표면으로부터 깊이 1㎜까지의 영역인 표층, (2) 1/4t부(t: 판 두께) 및 (3) 1/2t부의 3개의 부위에서 제어하고, 또한, (z) 판 두께면의 유효 결정 입경을 20㎛ 이하로 하면, 강판 강도를 확보할 수 있음과 함께, －60℃ 이하의 극저온 환경에 있어서 우수한 인성을 확보할 수 있다. 이 지견에 대해서는 후술한다.
본 발명은, 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.
(1) 본 발명의 일 형태에 관한 강관은, 통상의 강판으로 이루어지는 모재부와, 상기 강판의 맞댐부에 마련되어, 상기 강판의 길이 방향으로 연장되는 용접부를 갖고, 상기 강판의 성분 조성이, 단위 질량％로, C: 0.030 내지 0.100％, Si: 0.01 내지 0.50％, Mn: 0.50 내지 2.50％, P: 0.050％ 이하, S: 0.005％ 이하, Al: 0.040％ 이하, Ti: 0.003 내지 0.030％, O: 0.005％ 이하, Nb: 0.0001 내지 0.20％, N: 0 내지 0.008％, Cu: 0 내지 1.00％, Ni: 0 내지 1.00％, Mo: 0 내지 1.00％, Cr: 0 내지 1.00％, V: 0 내지 0.10％, B: 0 내지 0.005％, Zr: 0 내지 0.050％, Ta: 0 내지 0.050％, Mg: 0 내지 0.010％, Ca: 0 내지 0.005％, REM: 0 내지 0.005％, Y: 0 내지 0.005％, Hf: 0 내지 0.005％, Re: 0 내지 0.005％ 및 W: 0 내지 0.005％를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 하기 식1에서 정의하는 Ceq가 0.30 내지 0.53이고, 또한 하기 식2에서 정의하는 Pcm이 0.100 내지 0.165이고, 상기 강판의 표면으로부터 깊이 1㎜까지의 영역인 표층의 금속 조직이, 면적률로 0 내지 50％의 폴리고날 페라이트와, 베이나이트, 애시큘러 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 잔부를 포함하고, 상기 강판의 1/4t부의 금속 조직이, 면적률로 10 내지 40％의 상기 폴리고날 페라이트와, 상기 베이나이트 및 상기 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종을 포함하는 잔부를 포함하고, 상기 강판의 1/2t부의 금속 조직이, 면적률로 5 내지 30％의 상기 폴리고날 페라이트와, 상기 베이나이트 및 상기 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종을 포함하는 잔부를 포함하고, 상기 강판의 판 두께면의 유효 결정 입경이 20㎛ 이하이고, 상기 강판의 상기 판 두께면에 있어서, 판 두께 방향의 경도 분포가 하기 식3을 만족시키고, 또한 상기 표층의 경도와 상기 1/2t부의 경도의 차가 30Hv 이하이다.
Figure pct00001
여기서, 상기 식1 및 상기 식2에 있어서, 괄호로 둘러싸인 원소 기호는, 이것에 관한 원소의 단위 질량％에 의한 상기 강판의 상기 성분 조성에 있어서의 함유량을 나타낸다.
(2) 상기 (1)에 기재된 강관에서는, 상기 강판의 상기 성분 조성에 있어서, 단위 질량％로, N: 0.001 내지 0.008％여도 된다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 강관에서는, 상기 강판의 상기 성분 조성이, 단위 질량％로, Cu: 0.05 내지 1.00％, Ni: 0.05 내지 1.00％, Mo: 0.01 내지 1.00％, Cr: 0.01 내지 1.00％, V: 0.01 내지 0.10％, B: 0.0001 내지 0.005％, Zr: 0.0001 내지 0.050％, Ta: 0.0001 내지 0.050％, Mg: 0.0001 내지 0.010％, Ca: 0.0001 내지 0.005％, REM: 0.0001 내지 0.005％, Y: 0.0001 내지 0.005％, Hf: 0.0001 내지 0.005％, Re: 0.0001 내지 0.005％ 및 W: 0.0001 내지 0.005％로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함해도 된다.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 강관에서는, 상기 강판의 상기 성분 조성이, 단위 질량％로, Al: 0.005％ 이하를 포함해도 된다.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 강관에서는, 상기 강판의 상기 표층의 상기 금속 조직이, 상기 템퍼링 마르텐사이트를 면적률로 1％ 이상 함유해도 된다.
(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 강관에서는, 상기 Pcm이 0.100 내지 0.140이어도 된다.
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 강관에서는, 상기 강판의 판 두께가 25.4㎜ 이상이고, 상기 Ceq가 0.35 내지 0.53이어도 된다.
(8) 본 발명의 다른 형태에 관한 강판은, 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 강관의 상기 강판이다.
본 발명에 따르면, 모재부의 인장 강도 및 항복 강도를 확보하면서, 모재부 및 용접부의 저온 인성, 특히 －60℃ 이하의 극저온 환경에 있어서의 인성이 높아진 강관, 및 이것을 구성하는 강판이 얻어진다. 따라서 본 발명에 따르면, 예를 들어 극저온 환경에 부설하는 파이프 라인용 고강도 강판과 고강도 강관을 제공할 수 있다.
도 1은 제어 냉각의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 강판의 판 두께 방향에 있어서의 극저온에서의 바람직한 경도 분포의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 표면으로부터 깊이 1㎜까지의 영역인 표층의 금속 조직을 도시하는 도면이다.
도 4는 1/4t부의 금속 조직을 도시하는 도면이다.
도 5는 1/2t부의 금속 조직을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 실시 형태에 관한 강관의 일례를 도시하는 도면이다.
본 실시 형태에 관한 강관(1)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 강관(1)의 모재부를 구성하는 강판(2)과, 상기 강판의 맞댐부에 마련되어, 상기 강관의 길이 방향으로 연장되는 용접부(3)를 갖는다. 모재부는, 예를 들어 원통형을 갖는다. 본 실시 형태에 관한 강관(1)은, 강판(2)을 통상으로 성형하고, 이어서 강판(2)의 양단부를 맞대어 용접함으로써 얻어진다.
이하, 본 실시 형태에 관한 강관에 대하여, 순차 설명한다. 본 실시 형태에 관한 강관의 주된 특징은, 모재부를 구성하는 강판에 포함되므로, 이하의 기재에 있어서는, 주로 본 실시 형태에 관한 강관의 강판에 대하여 설명한다.
(i) 강판의 성분 조성
먼저, 본 실시 형태에 관한 강관의 강판의 성분 조성의 한정 이유에 대하여 설명한다. 이하에 설명되는 합금 원소의 수치는, 모두 강관의 강판의 성분 조성에 관한 것이다. 성분 조성에 관한 단위「％」는 「질량％」를 의미한다.
C: 0.030 내지 0.100％
C는, 강판 강도의 향상에 필수적인 원소이다. C 함유량이 0.030％ 미만이면, 강도 향상 효과가 충분히 얻어지지 않으므로, C 함유량은 0.030％ 이상으로 한다. C 함유량은 바람직하게는 0.040％ 이상, 보다 바람직하게는 0.050％ 이상이다.
한편, C 함유량이 0.100％를 초과하면, 용접성(저온 환경에 견딜 수 있는 강도와 인성을 구비하는 용접부를 강판이 형성하는 능력), 특히 용접부 인성이 저하되므로, C 함유량은 0.100％ 이하로 한다. C 함유량은 바람직하게는 0.085％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.075％ 이하 또는 0.070％ 이하이다.
Si: 0.01 내지 0.50％
Si는, 탈산 효과를 갖고, 또한 고용 강화에 의해 강판의 강도의 향상에 기여하는 원소이다. Si 함유량이 0.01％ 미만이면, 상술한 효과가 충분히 얻어지지 않으므로, Si 함유량은 0.01％ 이상으로 한다. Si 함유량은 바람직하게는 0.05％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.10％ 이상이다.
한편, Si 함유량이 0.50％를 초과하면, 용접성, 특히 용접부 인성이 저하되므로, Si 함유량은 0.50％ 이하로 한다. Si 함유량은 바람직하게는 0.40％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.35％ 이하이다.
Mn: 0.50 내지 2.50％
Mn은, 강도 및 인성의 향상에 기여하는 원소이다. Mn 함유량이 0.50％ 미만이면, 상술한 효과가 충분히 얻어지지 않으므로, Mn 함유량은 0.50％ 이상으로 한다. Mn 함유량은 바람직하게는 0.80％ 이상이고, 보다 바람직하게는 1.00％ 이상이다.
한편, Mn 함유량이 2.50％를 초과하면, 용접부 인성이 저하되므로, Mn 함유량은 2.50％ 이하로 한다. Mn 함유량은 바람직하게는 2.35％ 이하이고, 보다 바람직하게는 2.20％ 이하이다.
P: 0.050％ 이하
P은, 불순물로서 강판에 잔류하고, 입계에 편석하여 인성을 손상시키는 원소이다. P 함유량이 0.050％를 초과하면, 강판 인성이 현저하게 저하되고, 또한 용접부 인성도 저하되므로, P 함유량은 0.050％ 이하로 한다. P 함유량은 바람직하게는 0.030％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.025％ 이하이다.
P은 본 실시 형태에 관한 강관에 필요로 하지 않으므로, P 함유량의 하한은 0％이다. 그러나, P 함유량을 0.0001％ 미만으로 저감시키면, 강관의 제조 비용이 대폭으로 상승하는 경우가 있으므로, P 함유량의 하한값을 0.0001％로 해도 된다.
S: 0.005％ 이하
S은, 불순물로서 강판에 잔류하고, 강판의 열간 압연 시에 MnS을 형성하는 원소이다. MnS은, 균열의 원인이 되어, 인성을 손상시킨다. S 함유량이 0.005％를 초과하면, 강판 인성이 현저하게 저하되고, 또한 용접부 인성이 저하되므로, S 함유량은 0.005％ 이하로 한다. S 함유량은 바람직하게는 0.003％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.001％ 이하이다.
S은 본 실시 형태에 관한 강관에 필요로 하지 않으므로, S 함유량의 하한은 0％이다. 그러나, S 함유량을 0.0001％ 미만으로 저감시키면, 강관의 제조 비용이 대폭으로 상승하는 경우가 있으므로, S 함유량의 하한값을 0.0001％로 해도 된다.
Al: 0.040％ 이하
Al은, 탈산 원소이다. Al 함유량이 0.040％를 초과하면, 과잉량의 산화물이 생성되어 강판의 청정도가 저하되고, 인성이 저하되므로, Al 함유량은 0.040％ 이하로 한다. 또한, Al 함유량이 작을수록, 강관의 용접부 및 HAZ의 인성이 향상되므로, Al 함유량은 바람직하게는 0.035％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.030％ 이하이다. HAZ 인성을 특히 향상시키고 싶은 경우, Al 함유량을 0.005％ 이하로 해도 된다.
Al의 탈산 효과는, 본 실시 형태에 관한 강관에 있어서 필수는 아니므로, Al 함유량의 하한은 0％이다. 그러나, 강 원료로부터, 및/또는 제강 과정에서, 0.001％ 정도의 Al이 강판에 혼입되는 경우가 있다. Al 함유량을 0.001％ 미만으로 저감시키면, 강관의 제조 비용이 대폭으로 상승하므로, Al 함유량의 하한값을 0.001％로 해도 된다.
Ti: 0.003 내지 0.030％
Ti은, 탄질화물을 형성하여 결정립을 세립화하고, 인성의 향상에 기여하는 원소이다. Ti 함유량이 0.003％ 미만이면, 상술한 효과가 충분히 얻어지지 않으므로, Ti 함유량은 0.003％ 이상으로 한다. Ti 함유량은 바람직하게는 0.005％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.008％ 이상이다.
한편, Ti 함유량이 0.030％를 초과하면, 탄질화물이 과잉으로 생성되어, 강판 인성과 용접부 인성이 저하되므로, Ti 함유량은 0.030％ 이하로 한다. Ti 함유량은 바람직하게는 0.027％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.025％ 이하이다.
O: 0.005％ 이하
O는 본 실시 형태에 관한 강관에 필요로 하지 않으므로, O 함유량의 하한은 0％이다. 그러나, O는, 탈산 후에도 강판 중에 통상 0.0001％ 정도 잔류하는 원소이다. O를 0.0001％ 미만으로 저감시키면, 강관의 제조 비용이 대폭으로 상승하므로, O 함유량은 0.0001％ 이상으로 해도 된다. O 함유량은 바람직하게는 0.0010％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.0030％ 이상이다.
한편, O 함유량이 0.005％를 초과하면, 산화물이 생성되어 강판의 청정도가 저하되고, 인성이 저하되므로, O는 0.005％ 이하로 한다. O 함유량은, 바람직하게는 0.004％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.003％ 이하이다.
Nb: 0.0001 내지 0.20％
Nb은, 탄화물 및 질화물을 형성하여, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. Nb이 0.0001％ 미만이면, 상술한 효과가 충분히 얻어지지 않으므로, Nb 함유량은 0.0001％ 이상으로 한다. Nb 함유량은, 바람직하게는 0.0005％ 이상이다.
한편, Nb 함유량이 0.20％를 초과하면, 조대한 탄질화물이 생성되어, 극저온 인성이 저하되므로, Nb 함유량은 0.20％ 이하로 한다. Nb 함유량은, 바람직하게는 0.10％ 이하이다.
본 실시 형태에 관한 강관의 강판의 성분 조성은, 상기 원소 외에, 그 특성을 손상시키지 않는 범위에서, N, Cu, Ni, Mo, Cr, V, B, Zr, Ta, Mg, Ca, REM, Y, Hf, Re 및 W로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 임의 원소를 포함해도 된다. 단, 이들 임의 원소는 본 실시 형태에 관한 강관의 과제를 해결하기 위해 필수는 아니므로, 이들 임의 원소 각각의 함유량의 하한값은 0％이다. 이하에 설명되는 임의 원소의 0％가 아닌 하한값은, 모두 바람직한 하한값이다.
N: 0.001 내지 0.008％
N는, 질화물을 형성하여, 강판 가열 시의 오스테나이트 입경의 미세화에 기여하는 원소이다. N 함유량을 0.001％ 이상으로 하면, 상술한 효과가 충분히 얻어지므로 바람직하다. N 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.003％ 이상이다.
한편, N 함유량이 0.008％를 초과하면, 과잉으로 석출된 질화물이 집적되어, 강판 인성 및 용접부 인성을 저하시키므로, N 함유량은 0.008％ 이하로 한다. N 함유량은, 바람직하게는 0.006％ 이하이다.
Cu: 0.05 내지 1.00％
Cu는, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. Cu 함유량을 0.05％ 이상으로 하면, 상술한 효과가 충분히 얻어지므로 바람직하다. Cu 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.07％ 이상이다. 한편, Cu 함유량이 1.00％를 초과하면, 열간 가공성이 저하되고, 또한 극저온 인성이 저하되므로, Cu 함유량은 1.00％ 이하로 한다. Cu 함유량은, 바람직하게는 0.70％ 이하이다.
Ni: 0.05 내지 1.00％
Ni은, 강도와 인성의 향상에 기여하는 원소이다. Ni 함유량이 0.05％ 미만이면, 상술한 효과가 충분히 얻어지지 않으므로, Ni 함유량은 0.05％ 이상으로 한다. Ni 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.08％ 이상이다. 한편, Ni 함유량이 1.00％를 초과하면, 상술한 효과가 포화될뿐만 아니라, 강판의 용접성이 저하되므로, Ni 함유량은 1.00％ 이하로 한다. Ni 함유량은, 바람직하게는 0.50％ 이하이다.
Mo: 0.01 내지 1.00％
Mo은, ?칭성을 높여, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. Mo 함유량을 0.01％ 이상으로 하면, 상술한 효과가 충분히 얻어지므로 바람직하다. Mo 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.05％ 이상이다. 한편, Mo 함유량이 1.00％를 초과하면, 강도가 너무 상승하여 인성이 저하됨과 함께, 용접성, 특히 극저온 인성도 저하되므로, Mo 함유량은 1.00％ 이하로 한다. Mo 함유량은, 바람직하게는 0.50％ 이하이다.
Cr: 0.01 내지 1.00％
Cr은, ?칭성을 높여, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. Cr 함유량을 0.01％ 이상으로 하면, 상술한 효과가 충분히 얻어지므로 바람직하다. Cr 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.05％ 이상이다. 한편, Cr 함유량이 1.00％를 초과하면, ?칭성이 너무 상승하여, 극저온 인성이 저하되므로, Cr 함유량은 1.00％ 이하로 한다. Cr 함유량은 바람직하게는 0.50％ 이하이다.
V: 0.01 내지 0.10％
V은, 탄화물이나 질화물을 형성하여, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. V 함유량을 0.01％ 이상으로 하면, 상술한 효과가 충분히 얻어지므로 바람직하다. V 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.03％ 이상이다. 한편, V 함유량이 0.10％를 초과하면, 조대한 탄질화물이 생성되어, 극저온 인성이 열화되므로, V 함유량은 0.10％ 이하로 한다. V 함유량은 바람직하게는 0.07％ 이하이다.
B: 0.0001 내지 0.005％
B는, 강 중에 고용되어 ?칭성을 높여, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. B 함유량을 0.0001％ 이상으로 하면, 상술한 효과가 충분히 얻어지므로 바람직하다. B 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.0003％ 이상이다.
한편, B 함유량이 0.005％를 초과하면, 조대한 BN이 석출되어, 용접부의 극저온 인성이 저하되므로, B 함유량은 0.005％ 이하로 한다. B 함유량은 바람직하게는 0.004％ 이하, 보다 바람직하게는 0.003％ 이하이다.
Zr: 0.0001 내지 0.050％
Zr은, 황화물 및 산화물 등의 형상을 제어하여, 인성의 향상에 기여하는 원소이다. Zr 함유량을 0.0001％ 이상으로 하면, 상술한 효과가 충분히 얻어지므로 바람직하다. Zr 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.0010％ 이상이다. 한편, Zr 함유량이 0.050％를 초과하면, 조대한 황화물이나 산화물이 생성되어, 가공성이 저하되므로, Zr 함유량은 0.050％ 이하로 한다. Zr 함유량은 바람직하게는 0.030％ 이하이다.
Ta: 0.0001 내지 0.050％
Ta은, 탄화물 및 질화물 등을 형성하여, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. Ta 함유량을 0.0001％ 이상으로 하면, 상술한 효과가 충분히 얻어지므로 바람직하다. Ta 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.0010％ 이상이다. 한편, Ta 함유량이 0.050％를 초과하면, 조대한 탄질화물이 생성되어, 인성이 저하되므로, Ta 함유량은 0.050％ 이하로 한다. Ta 함유량은 바람직하게는 0.035％ 이하이다.
Mg: 0.0001 내지 0.010％
Mg은, 황화물계 개재물의 형태를 제어하여, 인성의 향상에 기여하는 원소이다. Mg 함유량을 0.0001％ 이상으로 하면, 상술한 효과가 충분히 얻어지므로 바람직하다. Mg 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.0010％ 이상이다. 한편, Mg 함유량이 0.010％를 초과하면, 산화물이 생성되어, 강의 청정도가 저하되고, 인성이 저하되므로, Mg 함유량은 0.010％ 이하로 한다. Mg 함유량은 바람직하게는 0.005％ 이하이다.
Ca: 0.0001 내지 0.005％
Ca은, 황화물계 개재물의 형태를 제어하여, 인성의 향상에 기여하는 원소이다. Ca 함유량을 0.0001％ 이상으로 하면, 상술한 효과가 충분히 얻어지므로 바람직하다. Ca 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.0010％ 이상이다. 한편, Ca 함유량이 0.005％를 초과하면, 산화물이 생성되어, 강의 청정도가 저하되고, 인성이 저하되므로, Ca 함유량은 0.005％ 이하로 한다. Ca 함유량은 바람직하게는 0.004％ 이하이다.
REM: 0.0001 내지 0.005％
본 실시 형태에 있어서, 용어 「REM」은, Sc 및 란타노이드로 이루어지는 합계 16원소를 가리키고, 용어 「REM의 함유량」이란, 이들 16원소의 합계 함유량을 의미한다. REM은, 황화물계 개재물의 형태를 제어하여, 인성의 향상에 기여하는 원소군의 총칭이다. REM 함유량을 0.0001％ 이상으로 하면, 상술한 효과가 충분히 얻어지므로 바람직하다. REM 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.0010％ 이상이다. 한편, REM 함유량이 0.005％를 초과하면, 산화물이 생성되어, 강의 청정도가 저하되고, 인성이 저하되므로, REM 함유량은 0.005％ 이하로 한다. REM 함유량은 바람직하게는 0.002％ 이하이다.
Y: 0.0001 내지 0.005％
Hf: 0.0001 내지 0.005％
Re: 0.0001 내지 0.005％
Y, Hf 및 Re은, 열간 가공성의 향상에 기여하는 원소이다. Y, Hf 및 Re의 어느 1종 이상의 함유량을 0.0001％ 이상으로 하면, 상술한 효과가 충분히 얻어지므로 바람직하다. 더욱 바람직하게는, Y, Hf 및 Re의 어느 1종 이상의 함유량은 0.0010％ 이상이다.
한편, Y, Hf, 또는 Re의 함유량이 0.005％를 초과하면, 합금 비용이 상승함과 함께, 제조성이 저하되므로, Y, Hf 및 Re 각각의 함유량을 0.005％ 이하로 한다. 바람직하게는, Y, Hf 및 Re 각각의 함유량은 0.002％ 이하이다.
W: 0.0001 내지 0.005％
W은, 고용 강화에 의해 강도의 향상에 기여하는 원소이다. W 함유량을 0.0001％ 이상으로 하면, 상술한 효과가 충분히 얻어지므로 바람직하다. W 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.0010％ 이상이다. 한편, W 함유량이 0.005％를 초과하면, 석출이나 편석에 의해 제조성이 저하되므로, W 함유량은 0.005％ 이하로 한다. W 함유량은 바람직하게는 0.002％ 이하이다.
본 실시 형태에 관한 강관의 강판의 성분 조성에 있어서, 상기 원소 이외의 잔부는, Fe 및 불순물을 포함한다. 불순물은, 강 원료로부터 및/또는 제강 과정에서 혼입되고, 강판 특성 및 강관 특성을 저해하지 않는 범위에서 강판 중에 잔류하는 원소이다. 예를 들어, Sb, Sn, Co 및 As 각각은 0.10％ 이하 잔류해도 되고, Pb 및 Bi 각각은 0.005％ 이하 잔류해도 되고, H는 0.0005％ 이하 잔류해도 된다.
(ii) 강판의 Ceq 및 Pcm
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 강관은, 강판과, 이 강판을 용접하여 얻어지는 용접부를 구비하는 용접 강관이다. 극저온 환경에서 사용 가능한 강관을 얻기 위해서는, 강판이 극저온 환경에 견딜 수 있는 인성을 담당하는 성분 조성, 금속 조직 및 기계적 특성을 구비할 필요가 있는 것은 물론(강판의 성분 조성에 대해서는 전술한 바와 같음. 강판의 금속 조직과 기계적 특성에 대해서서는 후술함.), 용접부도 극저온 환경에 견딜 수 있는 강도와 인성을 구비할 필요가 있다. 용접부의 강도 및 인성의 향상을 위해서는, 강판이, 극저온 환경에 견딜 수 있는 강도와 인성을 구비하는 용접부를 형성할 수 있는 용접성을 구비할 필요가 있다.
본 실시 형태에 관한 강관의 강판에서는, 조관 시의 용접성과, 강관끼리를 용접하는 현지에서의 용접성(현지 용접성)을 확보하기 위해, Ceq(탄소당량)와 Pcm(용접 균열 감수성)을, 필요한 범위로 한정한다. 이하, 설명한다.
Ceq: 0.30 내지 0.53
Ceq(탄소당량)는, 강판의 용접성을 표시하는 지표의 하나이다. 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 강관의 용접부(특히, 용접 열 영향부)에 있어서는, 강관의 모재 강판과 마찬가지로, 극저온 환경에 견딜 수 있는 강도와 인성을 확보할 필요가 있다. 또한, 강관끼리를 현지에서 용접한 관단부 용접부에 있어서도, 극저온 환경에 견딜 수 있는 강도와 인성을 확보할 필요가 있다.
그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강관의 강판에서는, 강관 제조 시의 용접성과, 강관끼리를 현지에서 용접할 때의 용접성(현지 용접성)을 확보하기 위해, 하기 식(1)에서 정의하는 Ceq를 0.30 내지 0.53으로 한다.
Figure pct00002
식(1)에 있어서, 괄호로 둘러싸인 원소 기호는, 이것에 관한 원소의 단위 질량％에 의한 강판의 성분 조성에 있어서의 함유량을 나타낸다.
Ceq가 0.30 미만이면, 용접부에 있어서, 필요한 조직이 얻어지지 않아, 극저온 환경에 견딜 수 있는 강도를 확보하는 것이 어려우므로, Ceq는 0.30 이상으로 한다. Ceq는 바람직하게는 0.35 이상이다.
한편, Ceq가 0.53을 초과하면, 용접부가 너무 고강도로 되어, 용접부의 용접성, 특히 저온 인성을 확보하는 것이 어려우므로, Ceq는 0.53 이하로 한다. Ceq는 바람직하게는 0.48 이하이다.
Pcm: 0.100 내지 0.165
또한, 현지 용접성을 확보하기 위해, 본 실시 형태에 관한 강관의 강판에 있어서는, 상기 식(1)에서 정의하는 Ceq에 더하여, 하기 식(2)에서 정의하는 Pcm을 0.100 내지 0.165로 한다.
Figure pct00003
식(2)에 있어서, 괄호로 둘러싸인 원소 기호는, 이것에 관한 원소의 단위 질량％에 의한 강판의 성분 조성에 있어서의 함유량을 나타낸다.
Pcm은, 용접부의 균열 감수성을 표시하는 지표이고, 용접성에 영향을 끼치는 원소의 양에 기초하여 산출된다. Pcm이 0.100 미만이면, 본 실시 형태에 관한 강관끼리를 극저온 환경에서 용접한 용접부에 있어서, 필요한 조직이 얻어지지 않아, 극저온 환경에 견딜 수 있는 강도를 확보하는 것이 어려우므로, Pcm은 0.100 이상으로 한다. Pcm은 바람직하게는 0.120 이상이다.
한편, Pcm이 0.165를 초과하면, 본 실시 형태에 관한 강관끼리를 극저온 환경에서 용접한 용접부에 균열이 발생하는 경우가 있으므로, Pcm은 0.165 이하로 한다. Pcm은 바람직하게는 0.150 이하, 0.140 이하, 또는 0.135 이하이다.
(iii) 금속 조직
이어서, 본 실시 형태에 관한 강관의 강판의 금속 조직에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 관한 강관은, 극저온 환경에서, 원유, 천연 가스 등의 유체를 수송하는 라인 파이프로서 사용된 경우, 강관 전체가 극저온 환경에 노출된다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 강관의 강판은, 극저온 환경에 견딜 수 있는 안정된 기계적 특성을 구비하고 있는 것이 필요하다.
그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강관의 모재 강판에 있어서, 기계적 특성을 담당하는 금속 조직은 중요하다.
본 실시 형태에 관한 강관의 강판에 있어서는, 극저온 환경에 견딜 수 있는 기계적 특성(특히, 인성)을 확보하기 위해, (1) 표면으로부터 깊이 1㎜까지의 영역인 표층의 금속 조직과 판 두께면에 있어서의 유효 결정 입경을 규정하고, 또한 (2) 판 두께의 1/4t부(t: 판 두께)와 판 두께의 1/2t부(t: 판 두께)의 금속 조직을 규정하고, 또한 (3) 판 두께 방향의 경도 분포를 규정하여, 강판 전체를 강인화하는 것을 기본 사상으로 한다. 또한, 1/4t부란, 강판의 표면으로부터 강판의 판 두께 t의 1/4의 깊이의 위치 및 그 근방(또는, 강판의 표면으로부터 강판의 판 두께 t의 1/4의 깊이의 위치를 중심면으로 하는 두께 2㎜의 영역)이고, 1/2t부란, 강판의 표면으로부터 강판의 판 두께 t의 1/2의 깊이의 위치(즉, 강판의 중심면) 및 그 근방(또는, 강판의 표면으로부터 강판의 판 두께 t의 1/2의 깊이의 위치를 중심면으로 하는 두께 2㎜의 영역)이다.
본 실시 형태에 관한 강관의 강판에서는, 판 두께 방향의 3개의 부위(즉, 표층, 1/4t부 및 1/2t부)의 각각에 금속 조직을 규정하지만, 본 실시 형태에 관한 강관의 강판의 판 두께는, 상기 3개의 부위에서, 필요한 금속 조직을 형성할 수 있는 한, 특정한 판 두께에 한정되지 않는다. 그러나, 후술하는 바와 같이, 강판의 판 두께를 25.4㎜ 이상으로 함으로써, 본 실시 형태에 관한 강관은 기존의 강관에 대한 현저한 우위성을 발휘할 수 있다.
이하, 본 실시 형태에 관한 강관의 강판의 금속 조직에 대하여 설명한다. 또한, 강판의 각 부위의 금속 조직(특히 폴리고날 페라이트양 등)은 표층, 1/4t부 및 1/2t부 각각에 있어서 상이할 수 있지만, 또한 각 부위에 있어서 두께 방향을 따라 폴리고날 페라이트양의 상이가 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 강판의 각 부위에 있어서의 폴리고날 페라이트양 평균값이 소정 범위 내이면, 본 실시 형태에 관한 강판의 강관 폴리고날 페라이트양에 관한 요건은 만족시키는 것으로 간주된다. 또한, 금속 조직의 형성 방법에 대해서는, 후술한다.
본 실시 형태에 관한 강관의 강판의, 표면으로부터 깊이 1㎜까지의 영역(즉, 표층)의 금속 조직은
(a) 면적률로 0 내지 50％의 폴리고날 페라이트와,
(b) 베이나이트, 애시큘러 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 잔부를 포함한다.
극저온 환경에 직접 노출되는 강관의 표층은, 극저온 환경에 견딜 수 있는 높은 기계적 특성을 구비할 필요가 있다. 예를 들어, 강관 표면에 발생한 균열은, 가령 미소해도, 극저온 환경에서는 파괴의 기점이 된다. 따라서, 극저온 환경에 노출되는 강관은, 균열이 발생하기 어려운 표층, 및/또는 균열이 발생해도 전반되기 어려운 표층을 구비할 필요가 있다.
그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강관의 강판에 있어서는, 표면으로부터 깊이 1㎜까지의 영역인 표층(이하, 단순히 「표층」이라고 하는 경우가 있음.)의 금속 조직을, (a) 면적률로 0 내지 50％의 폴리고날 페라이트와, (b) 베이나이트, 애시큘러 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 잔부를 포함하는 금속 조직으로 한다.
금속 조직이 상술한 범위 내로 된 고기계적 특성 영역의 깊이가 1㎜ 미만이면, 고기계적 특성 영역의 두께가 너무 얇아, 극저온 환경에 견딜 수 있는 기계적 특성을 장기에 걸쳐서 유지하는 것이 곤란해진다. 따라서, 고기계적 특성을 부여해야 할 영역을 표면으로부터 깊이 1㎜까지로 정했다. 즉, 본 실시 형태에 관한 강관의 강판에서는, 표층에 있어서, 극저온 환경에 견딜 수 있는 기계적 특성을 장기에 걸쳐서 유지할 수 있는 금속 조직을 형성한다.
강판 표층의 금속 조직에 있어서, 연질의 폴리고날 페라이트의 면적률이 50％를 초과하면, 강판 표층에 있어서, 잔부 조직을 사용하여 필요한 강도와 경도를 확보하는 것이 곤란해지므로, 강판 표층의 금속 조직에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률은 50％ 이하로 한다. 강판 표층의 금속 조직에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률은 바람직하게는 45％ 이하, 42％ 이하, 또는 40％ 이하이다. 한편, 강판 표층의 금속 조직에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률이 0％이더라도, 잔부 조직에 의해 필요한 특성을 확보할 수 있으므로, 강판 표층의 금속 조직에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률의 하한값은 0％이다. 그러나, 강판 표층의 금속 조직에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률을 2％ 이상, 5％ 이상, 또는 8％ 이상으로 규정해도 된다.
또한, 본 실시 형태에 관한 강관의 강판에 있어서, 폴리고날 페라이트는, 광학 현미경 조직이고, 입자 내에 조대한 시멘타이트나 MA 등의 조대한 석출물을 포함하지 않는 흰 괴상의 조직으로서 관찰되는 것이다. 본 실시 형태에 관한 강관의 강판에 있어서, 베이나이트는, 구 오스테나이트 입계가 명료하고, 입자 내에서는 미세한 라스 조직이 발달하고 있어, 라스 내 및 라스 사이에 미세한 탄화물 및 오스테나이트·마르텐사이트 혼성물이 산재되어 있는 조직, 혹은 구 오스테나이트 입계가 명료하고, 입자 내에는, 흰 괴상 조직과 그 주위에 탄화물 및 오스테나이트·마르텐사이트 혼성물이 산재되어 있는 조직이다. 본 실시 형태에 관한 강관의 강판에 있어서, 애시큘러 페라이트는, 구 오스테나이트 입계가 불명료하고, 입자 내에서는 애시큘러 형상의 페라이트가 랜덤의 결정 방위에서 생성되고, 탄화물도 오스테나이트·마르텐사이트 혼성물도 포함하지 않는 조직이다. 본 실시 형태에 관한 강관의 강판에 있어서, 템퍼링 마르텐사이트는, 통상의 방법에 의해 동정 가능한 템퍼링을 받은 마르텐사이트이다.
강판 표층에 있어서, 필요한 기계적 특성을 확보하기 위해, 금속 조직의 잔부는, 베이나이트, 애시큘러 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것으로 한다. 바람직하게는, 강판 표층의 금속 조직의 잔부는, 베이나이트, 애시큘러 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상만으로 이루어진다. 그러나, 스폿적으로 기타의 조직이나 개재물이 포함되는 경우가 있다(예를 들어, 가공 페라이트 등). 이 경우, 강판 표층에 있어서의 폴리고날 페라이트와, 베이나이트, 애시큘러 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상의 합계 면적률이 99％ 이상이면, 기타 조직이나 개재물은 허용된다.
강판 표층에 있어서의 베이나이트, 애시큘러 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트 각각의 함유량을 규정할 필요는 없다. 그러나, 예를 들어 강판의 표층의 금속 조직이, 템퍼링 마르텐사이트를 면적률로 1％ 이상, 2％ 이상, 또는 3％ 이상 함유하는 경우, 강판의 표층의 강도가 향상되므로, 강관의 수명의 향상을 기대할 수 있다. 강판 표층의 금속 조직의 형성 방법에 대해서는, 후술한다.
본 실시 형태에 관한 강관의 강판의, 1/4t부의 금속 조직은
(a) 면적률로 10 내지 40％의 폴리고날 페라이트와,
(b) 베이나이트 및 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종을 포함하는 잔부를 포함한다.
극저온 환경에서 견딜 수 있는 기계적 특성, 특히, 극저온 인성을 담당하는 금속 조직을 형성한 후, 1/4t부 및 1/2t부의 금속 조직은 중요하다. 강판의 인성에 가장 기여하는 부위는 1/4t부로부터 1/2t부까지의, 소위 강판의 중심 영역이기 때문이다.
강판의 표층으로부터 1/4t부까지의 사이에, 극저온 환경에서의 기계적 특성, 특히, 극저온 인성을 담당하는 금속 조직을 형성하기 위해, 1/4t부에, (a) 면적률로 10 내지 40％의 폴리고날 페라이트와, (b) 베이나이트 및 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종을 포함하는 잔부를 포함하는 금속 조직을 형성한다. 1/4t부에서는, 연질의 폴리고날 페라이트를 10％ 면적 이상 생성시키고, 이로써 1/4t부의 인성을 향상시킬 필요가 있다. 1/4t부에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률은, 바람직하게는 15％ 이상, 18％ 이상, 20％ 이상, 또는 25％ 이상이다.
한편 1/4t부의 금속 조직에 있어서, 연질의 폴리고날 페라이트의 면적률이 40％를 초과하면, 1/4t부에서, 판 두께 방향의 강도와 경도가 크게 저하되어, 강판 표층의 금속 조직과, 후술하는 1/2t부의 금속 조직의 연속성이 손상되어, 기계적 특성의 균등성을 확보하는 것이 곤란해지므로, 판 두께 1/4t부에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률은 40％ 이하로 한다. 판 두께 1/4t부에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률을 35％ 이하, 또는 30％ 이하로 해도 된다.
판 두께 1/4t부의 금속 조직에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률을 10 내지 40％로 하고, 또한 후술하는 바와 같이 판 두께면의 유효 결정 입경을 20㎛ 이하로 함으로써, －60℃에서의 샤르피 흡수 에너지를 200J 이상으로 하고, DWTT 연성 파면율을 85％ 이상으로 한 강관을 확보할 수 있다.
1/4t부의 금속 조직의 잔부는, 베이나이트 및 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종을 포함하는 것으로 한다. 이 금속 조직에 의해, 필요한 기계적 특성을 확보할 수 있다. 바람직하게는, 1/4t부의 금속 조직의 잔부는, 베이나이트 및 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종만으로 이루어진다. 그러나, 스폿적으로 기타의 조직이나 개재물이 포함되는 경우가 있다. 이 경우, 1/4t부에 있어서의 폴리고날 페라이트와, 베이나이트 및 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종의 합계 면적률이 99％ 이상이면, 기타 조직이나 개재물은 허용된다.
판 두께 1/4t부의 금속 조직의 형성 방법에 대해서는, 강판 표층의 금속 조직의 형성 방법과 더불어, 후술한다.
1/2t부의 금속 조직은,
(a) 면적률로 5 내지 30％의 폴리고날 페라이트와,
(b) 베이나이트 및 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종을 포함하는 잔부를 포함한다.
극저온 환경에서의 기계적 특성, 특히, 강도와 경도를 담당하는 금속 조직을 형성하여, 강판을 강인화하기 위해, 1/2t부에는, (a) 면적률로 5 내지 30％의 폴리고날 페라이트와, (b) 베이나이트 및 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종을 포함하는 잔부를 포함하는 금속 조직을 형성한다.
1/2t부의 금속 조직에 있어서, 연질의 폴리고날 페라이트의 면적률이 5％ 미만이면, 1/2t부의 강도와 경도가 과잉으로 되어, 1/4t부의 금속 조직과의 연속성이 손상되어, 기계적 특성(강도와 경도)의 변동을 소정 범위 내로 하는 것이 곤란해진다. 따라서, 1/2t부의 금속 조직에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률은 5％ 이상으로 한다. 1/2t부의 금속 조직에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률은 바람직하게는 10％ 이상, 또는 15％ 이상이다. 1/2t부의 금속 조직에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률의 상한을 특별히 정할 필요는 없지만, 제조 장치의 능력 등을 고려하면, 30％가 실질적인 상한이라고 추정된다. 1/2t부의 금속 조직에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률을 28％ 이하, 또는 25％ 이하로 해도 된다.
1/2t부의 금속 조직의 잔부는, 베이나이트 및 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종으로 한다. 이 금속 조직에 의해, 필요한 기계적 특성을 확보할 수 있다. 바람직하게는, 1/2t부의 금속 조직의 잔부는, 베이나이트 및 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종만으로 이루어진다. 그러나, 스폿적으로 기타의 조직이나 개재물이 포함되는 경우가 있다. 이 경우, 1/2t부에 있어서의 폴리고날 페라이트와, 베이나이트 및 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종의 합계 면적률이 99％ 이상이면, 기타 조직이나 개재물은 허용된다.
1/2t부의 금속 조직의 형성 방법에 대해서는, 1/4t부의 금속 조직의 형성 방법 및 강판 표층의 금속 조직의 형성 방법과 더불어, 후술한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 강관에 있어서는, 강판 표층과 유효 결정 입경, 또한, 1/4t부 및 1/2t부의 금속 조직이 서로 어울려, 극저온 환경에 있어서 우수한 기계적 특성을 확보할 수 있다.
표층, 1/4t부, 1/2t부의 조직의 동정은, 예를 들어 각 부위를 포함하는 시료의 단면을 연마하고, 금속 광택이 있는 관찰면을 형성하고, 이 관찰면을 나이탈 용액(즉, 3％ 질산과 97％ 에탄올 용액)에 침지하여 에칭하고, 이 관찰면의 조직을 광학 현미경으로 관찰함으로써 행할 수 있다. 폴리고날 페라이트의 면적률은, 금속 조직의 광학 현미경 사진을 화상 해석함으로써 구해진다. 표층, 1/4t부, 또는 1/2t부에 있어서의 복수의 개소에서 금속 조직의 광학 현미경 사진을 촬영하여, 각 사진에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률의 평균값을 산출하고, 이 평균값을 표층, 1/4t부, 또는 1/2t부에 있어서의 폴리고날 페라이트의 면적률이라고 간주해도 된다.
(iv) 강판의 판 두께면의 유효 결정 입경
판 두께면의 유효 결정 입경: 20㎛ 이하
판 두께면의 유효 결정 입경은, 극저온 환경에서 우수한 인성을 확보하는 데 있어서, 상술한 강판 표층, 1/4t부 및 1/2t부의 금속 조직과 함께 중요하다.
판 두께면의 유효 결정 입경이 20㎛를 초과하면, 극저온 환경에서의 인성이 저하되므로, 판 두께면의 유효 결정 입경은 20㎛ 이하로 한다. 판 두께면의 유효 결정 입경은 바람직하게는 15㎛ 이하이다.
또한, 판 두께면이란, 강관 길이 방향으로 평행하고 또한 강판 표면에 수직인 절단면이다. 유효 결정 입경이란, EBSP(Electron Back Scattering Diffraction Pattern)를 사용하여 판 두께면을 분석함으로써 얻어지는, 15° 이상의 결정 방위 차를 갖는 경계로 둘러싸이는 부분(결정립)의 원 상당 직경의 평균값이다. 판 두께면에 있어서 유효 결정 입경이 균일하지 않은 경우가 있지만, 그 경우는 강판 표층, 1/4t부 및 1/2t부에 있어서의 유효 결정 입경의 평균값을, 본 실시 형태에 관한 강관의 강판의 유효 결정 입경이라고 간주할 수 있다.
(v) 경도 분포
본 실시 형태에 관한 강관의 강판 극저온 환경에 있어서의 기계적 특성은, 강판의 판 두께 방향에 있어서의 경도 분포가 하기 식(3)을 만족시키고, 또한 표층의 경도와 1/2t부의 경도의 차가 30Hv 이하이면 더 현저하게 향상된다.
Figure pct00004
판을 제어 냉각한 경우, 강판 표층의 냉각 속도가 강판 내부의 냉각 속도보다도 커지므로, 강판 표층의 경도는, 강판 내부의 경도에 비해 높아진다. 이것은, 강판 표층의 인성이, 강판 내부의 인성에 비해 낮아, 판 두께 방향에 있어서 인성에 차가 발생하고, 극저온 환경에 있어서의 강판 인성이 크게 저하되는 것을 의미한다.
그러나, 본 발명자들은, 본 실시 형태에 관한 강관의 강판의 판 두께 방향에 있어서의 경도 분포가 상기 식(3)을 만족시키고, 또한 표층의 경도와 1/2t부의 경도의 차가 30Hv 이하이면, 판 두께 방향에 있어서의 기계적 특성의 변동차가 작아져, 극저온 환경에 견딜 수 있는, 더 우수한 기계적 특성을 확보할 수 있는 것을 지견했다. 상기 식(3)을 만족시키고, 또한 표층의 경도와 1/2t부의 경도의 차가 30Hv 이하인 경도 분포를 형성하는 방법에 대해서는, 후술한다.
강관의 강판의 표층의 경도는, 예를 들어 강관을 절단하여 강관 길이 방향으로 평행하고 또한 강판 표면에 수직인 절단면을 작성하고, 이 절단면의, 강판의 표면으로부터 깊이 0.5㎜의 위치에 있어서, 강관 길이 방향을 따라 1㎜ 간격으로 10점의 비커스 경도 측정을 실시하고, 이 측정 결과를 평균함으로써 얻어진다. 1/4t부의 경도 및 1/2t부의 경도의 각각은 예를 들어, 상기 절단면의, 강판의 표면으로부터 깊이 1/4t의 위치 및 깊이 1/2t의 위치에 있어서, 강관 길이 방향을 따라 1㎜ 간격으로 10점의 비커스 경도 측정을 실시하고, 이 측정 결과를 평균함으로써 얻어진다. 어느 비커스 경도 측정에 있어서도, 하중은 10㎏으로 되는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 관한 강관의 강판, 즉 원통형 모재부는, 상술한 조직을 가지므로, 극저온 환경에 견딜 수 있는 기계적 특성과, 우수한 현지 용접성을 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 강관의 용접부는, 강판의 용접성이 우수하므로, 강판과 마찬가지로 기계적 특성이 우수하다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 강관은, 특히 극저온 환경에 부설하는 파이프 라인용 강관으로서 적합하다.
본 실시 형태에 관한 강관의 강판의 판 두께는 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 강판의 판 두께가 25.4㎜ 이상이고, 또한 강판의 Ceq가 0.35 내지 0.53인 경우, 본 실시 형태에 관한 강관은 종래의 강관에 대한 특히 현저한 우위성을 나타낸다. 강판의 판 두께가 클수록, 또한 강판의 Ceq가 클수록, 강판의 금속 조직 및 경도의 판 두께 방향을 따른 변동을 억제하는 것이 어려워지기 때문이다. 본 실시 형태에 관한 강관은, 강판의 내부의 냉각 속도도 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 냉각을 포함하는 상술한 제조 방법에 의해 얻어지므로, 가령 강판의 판 두께 및 Ceq가 커도, 판 두께 방향의 경도의 변동이 억제되어, 강판 표층, 강판 1/4t부 및 강판 1/2t부에 있어서의 금속 조직이 소정 범위 내로 된다.
본 실시 형태에 관한 강관의 용접 열 영향부는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에 관한 강관은, 높은 용접성을 갖는 강판을 모재로 하고 있으므로, 용접 열 영향부는 극저온 환경에 있어서도 고강도 및 고인성을 발휘한다. 본 실시 형태에 관한 강관의 용접 금속부도 특별히 한정되지 않고, 본 실시 형태에 관한 강판이 속하는 기술 분야에 있어서의 일반적인 극저온용 와이어 및 플럭스를 사용하여, 본 실시 형태에 관한 강판을 용접함으로써 얻어진다.
이어서, 본 실시 형태에 관한 강관의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 관한 강관의 제조 방법은, 본 실시 형태에 관한 강관의 강판의 화학 성분을 갖는 강편(강 슬래브)을 가열하는 공정과, 상기 강편을 열간 압연하여 후강판을 얻는 공정과, 냉각수를 분사함으로써 상기 후강판을 제1 냉각하는 공정과, 상기 후강판을 복열시키는 공정과, 상기 후강판을 제2 냉각하여 강관용 강판을 얻는 공정과, 상기 강관용 강판을 통상으로 성형하는 공정과, 통상으로 성형된 상기 강관용 강판의, 맞대어진 양단부를 용접하는 공정을 갖는다.
이 제조 방법에 있어서, 가열하는 공정에 있어서의 상기 강편의 가열 온도가 950℃ 이상이고, 열간 압연하는 공정은, 미재결정 온도역에서, 압하비 3 이상에서 실시되고, 열간 압연하는 공정에 있어서의 압연 종료 온도 Tz가 Ar3점－10℃ 초과이고, 제1 냉각하는 공정에 있어서, 상기 후강판의 1/4t부의 온도가 후속의 복열하는 공정에 있어서 650 내지 750℃의 범위 내에 1초 이상 유지되도록, 상기 냉각수의 분사가 제어되고, 제1 냉각하는 공정에 있어서의 냉각 정지 온도 Tb가, 상기 후강판의 표면에 있어서 500℃ 이하이고, 제1 냉각하는 공정에 있어서의 냉각 속도 Vc가 50℃/초 이상이고, 복열하는 공정에 있어서의 복열 온도 Tx가 550℃ 이상이고, 복열하는 공정에 있어서의 복열 속도 Vr이 50℃/초 이상이고, 제2 냉각하는 공정에 있어서, 상기 강관용 강판의 1/4t부의 냉각 속도는 페라이트 및 베이나이트 변태역 내로 되고, 또한 상기 강관용 강판의 1/2t부의 냉각 속도는 페라이트 및 베이나이트 변태역 내로 된다.
강판을 제어 냉각하는 경우, 강판 표면으로부터 강판 내부를 향해 냉각 속도가 느려지므로, 생성되는 금속 조직은 판 두께 방향을 따라 달라지게 된다. 이것은, 강판의 판 두께 방향에 있어서, 기계적 특성, 특히, 인성에 차가 발생하는 것을 의미한다. 그리고, 이 차가 크면, 극저온 환경에 있어서의 인성은 크게 저하된다.
그러나, 본 발명자들은, 열간 압연 후의 제어 냉각에 의해 생성되는 금속 조직에 있어서, 냉각 후의 복열을 이용하여, 판 두께 방향에 있어서의 냉각 속도의 상이를 제어할 수 있고, 그리고, 해당 제어를 적절하게 행하면, 냉각 속도의 상이에 의해 발생하는 금속 조직의 변화를 억제할 수 있어, 극저온 환경에 견딜 수 있는 기계적 특성을 확보할 수 있는 것을 지견했다.
도 1에, 제어 냉각의 일례를 모식적으로 도시한다. A가, 후강판의 표층의 냉각 곡선이고, B가, 후강판의 1/4t부의 냉각 곡선이고, C가, 후강판의 1/2t부의 냉각 곡선이다. 또한 후강판의 표층이란, 후강판의 표면으로부터 깊이 1㎜까지의 영역이고, 후강판의 1/4t부란, 후강판의 표면으로부터, 후강판의 판 두께 t의 1/4의 깊이의 위치 및 그 근방이고, 후강판의 1/2t부란, 후강판의 표면으로부터, 후강판의 두께 t의 1/2의 깊이의 위치(즉, 후강판의 중심면) 및 그 근방이다. 이하, 도 1을 참조하여, 본 실시 형태에 관한 강관의 제조 방법의 특징 요건에 대하여 설명한다.
강편의 성분 조성: 본 실시 형태에 관한 강관의 강판의 성분 조성과 동일함
본 실시 형태에 관한 강관의 재료인 강편은, 그 성분 조성이 상술한 강관의 강판의 성분 조성의 범위 내인 한, 특별히 한정되지 않는다. 강편의 제조 방법은, 경제성 등을 고려하면서 적절히 선택할 수 있다.
열간 압연에 있어서의 강편 가열 온도: 950℃ 이상
강편은, 열간 압연에 제공되기 전에 가열된다. 강편을 오스테나이트 영역에서 열간 압연하고, 결정립을 미세하게 하기 위해, 강편을, 열간 압연에 제공하기 전에, 950℃ 이상으로 가열한다. 강편 가열 온도는, 바람직하게는 1000℃ 이상으로 한다. 강편 가열 온도의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 강편 가열 온도가 너무 높은 경우, 후술하는 열간 압연에 있어서의 열간 압연 온도가 너무 높아지는 경우가 있다. 열간 압연은 미재결정 온도역에서 실시되고, 여기서는 오스테나이트 입자의 조대화를 억제할 필요가 있으므로, 열간 압연 전의 가열에 있어서의 강편 가열 온도는 1200℃ 이하가 바람직하다.
단, 강편의 Ac3점이 950℃ 이상인 경우, 강편을 오스테나이트 영역에서 열간 압연하기 위해서는, 강편을, 열간 압연에 제공하기 전에, Ac3점 이상으로 가열할 필요가 있다. Ac3점이란, 강을 가열했을 때에 페라이트로부터 오스테나이트로의 변태가 완료되는 온도이고, 강의 화학 성분에 따라 상이하다. Ac3점은, 이하의 식(4)에 기초하여 근사적으로 산출할 수 있다. 수식에 있어서의, 괄호로 둘러싸인 원소 기호는, 후강판의 성분 조성(즉, 강관의 강판의 성분 조성)에 있어서의 단위 질량％에 의한 함유량을 나타낸다.
Figure pct00005
식(4)에 있어서, 괄호로 둘러싸인 원소 기호는, 이것에 관한 원소의 단위 질량％에 의한 강편의 성분 조성에 있어서의 함유량을 나타낸다.
열간 압연에 있어서의 미재결정 온도역 압연에서의 압하비: 3 이상
상술한 온도 이상으로 가열한 강편을, 열간 압연한다. 이 열간 압연은, 재결정 온도역에서 실시되는 열간 압연과, 미재결정 온도역에서 행해지는 열간 압연으로 이루어진다. 재결정 온도역에서 실시되는 열간 압연의 조건은, 미재결정 영역에서 실시되는 열간 압연을 후술하는 소정 조건 하에서 행하는 것을 방해하지 않는 한, 특별히 제한되지 않는다.
미재결정 온도역에서는, 압하비 3 이상에서 열간 압연할 필요가 있다. 또한, 미재결정 온도역에 있어서의 열간 압연이 복수 패스로 나뉘어 행해지는 경우, 미재결정 온도역에 있어서의 전 패스의 총 압하비가 3 이상으로 될 필요가 있다. 이 미재결정 온도역에 있어서의 열간 압연에 의해, 결정립을 미세하게 하여, 유효 결정 입경이 20㎛ 이하인 금속 조직을 확보한다. 미재결정 온도역에 있어서의 열간 압연의 압하비는, 원하는 판 두께에 따라 적절히 설정하면 되므로, 압하비의 상한은 특별히 한정하지 않지만, 통상 5 이하이다.
열간 압연 종료 온도: (Ar3점－10℃) 초과
열간 압연 종료 온도 Tz(℃)는 Ar3점－10℃를 초과하는 온도, 즉, 오스테나이트 영역, 및 이것을 조금 하회하는 온도역 내의 온도로 한다(도 1 참조). 열간 압연 종료 온도 Tz란, 열간 압연에 있어서의 최후의 압연 패스를 나온 직후의 후강판의 표면 온도이다. 열간 압연 종료 후의 제어 냉각 및 복열에 의해, 강판 표층, 판 두께 1/4t부 및 판 두께 1/2t부의 각각에 있어서, 필요한 금속 조직을 형성한다. 이것을 실현하기 위해, 열간 압연 종료 후, 제어 냉각 전의 강판 조직을 실질적으로 오스테나이트로 해 두는 것이 필요하다. 또한, Ar3점이란, 강을 냉각했을 때에 오스테나이트로부터 페라이트로의 변태가 개시되는 온도이고, 강의 화학 성분에 따라 상이하다. Ar3점은, 이하의 식(5)에 기초하여 근사적으로 산출할 수 있다. 수식에 있어서의, 괄호로 둘러싸인 원소 기호는, 후강판의 성분 조성(즉, 강관의 강판의 성분 조성)에 있어서의 단위 질량％에 의한 함유량을 나타내고, 기호 「t」는 후강판의 단위㎜에서의 판 두께를 나타낸다. 또한 오스테나이트 영역에서 열간 압연을 종료한다는 점을 감안하면, 열간 압연 종료 온도 Tz는, Ar3점 이상으로 되는 것이 바람직하므로, 도 1에 있어서는 Tz가 Ar3점보다 높은 온도로서 기재되어 있다. 그러나, 열간 압연 종료 온도 Tz를 Ar3점－10℃ 초과로 하면, 열간 압연 종료 후, 제어 냉각 전의 강판 조직을 실질적으로 오스테나이트로 해 둘 수 있다.
Figure pct00006
식(5)에 있어서, 괄호로 둘러싸인 원소 기호는, 이것에 관한 원소의 단위 질량％에 의한 강판의 성분 조성에 있어서의 함유량을 나타낸다.
열간 압연 종료 후의 제어 냉각(제1 냉각)
열간 압연 종료 온도 Tz(℃)의 후강판의 표면을, 500℃ 미만의 냉각 정지 온도 Tb(℃)까지, 냉각 속도 Vc로 제어 냉각한다(도 1 중 「냉각 곡선 A」 참조). 냉각 정지 온도 Tb란, 제1 냉각 및 복열의 과정에 있어서의 강판의 표면 최저 온도이고, 통상은, 강판의 표면으로의 냉매의 분사가 종료된 순간의 후강판의 표면의 온도이다. 냉각 속도 Vc란, 열간 압연 종료 온도 Tz와 냉각 정지 온도 Tb의 차를, 후강판 표면 온도가 열간 압연 종료 온도 Tz로부터 냉각 정지 온도 Tb까지 저하되는 데 필요로 하는 시간으로 나눈 값이다. 냉각 속도 Vc의 최적인 값은, 압연 종료 온도 Tz(℃) 및 강종에 따라 상이하므로, 후강판의 표면의 냉각 속도 Vc는 특별히 한정되지 않지만, 50℃/초 이상이 바람직하다. 이 제어 냉각에 의해, 강판 표층의 금속 조직을 상술한 범위 내로 할 수 있다.
강판 표층의 금속 조직을 한층 바람직한 것으로 하기 위해, 후강판의 표면의 냉각 속도 Vc는, 하기 식(6) 및 식(7)에서 정의하는 임계 냉각 속도 Vc90 이상으로 하는 것이 바람직하다. 임계 냉각 속도 Vc90은, 조직을 마르텐사이트 조직으로 하기 위해 필요로 하는 최소의 냉각 속도를 나타낸다.
Figure pct00007
식(7)에 있어서, 괄호로 둘러싸인 원소 기호는, 이것에 관한 원소의 단위 질량％에 의한 함유량을 나타낸다.
후강판의 표면의 냉각 정지 온도 Tb(℃): 500℃ 미만
후강판의 표면의 냉각 정지 온도 Tb(℃)가 500℃ 이상이면, 강판의 강도가 저하되므로, 후강판의 표면의 냉각 정지 온도 Tb(℃)는 500℃ 미만으로 한다.
강판의 표층에 면적률 50％ 이하의 폴리고날 페라이트를 확보하기 위해, 후강판의 표면의 냉각 정지 온도 Tb(℃)는, Ms점－50℃ 이상 Ms점＋50℃ 이하로 하는 것이 바람직하다(도 1 「냉각 곡선 A」 참조). Ms점은, 하기 식(8)에 의해 구해진다.
Figure pct00008
식(8)에 있어서, 괄호로 둘러싸인 원소 기호는, 이것에 관한 원소의 단위 질량％에 의한 함유량을 나타낸다.
또한, 제1 냉각 후에 강판에 발생하는 복열은, 강판 표면과 강판 내부의 온도차에 기인한다. 따라서, 이 온도차를 제1 냉각 시에 제어함으로써, 복열의 형태를 제어할 수 있다. 제1 냉각을, 냉각수 등의 냉매를 강판에 분사함으로써 실시하고 있는 경우, 강판 내부의 온도는, 강판의 두께, 열간 압연 종료 온도 Tz, 냉매의 온도, 냉매의 유량 및 냉매의 유속 등의 요소에 영향을 받는다. 이들 요소를 변화시킴으로써, 강판 내부의 온도를 제어할 수 있고, 따라서 복열의 형태를 제어할 수 있다. 강판 내부의 온도에 영향을 끼칠 수 있는 요소를 변수로 한 열 거동 시뮬레이션을 행함으로써, 강판 내부의 온도를 제어하기 위한 조건을 확정할 수 있다.
제1 냉각에 있어서는, 강판 표면의 냉각 속도 및 냉각 정지 온도를 상술한 바와 같이 제어하는 것에 더하여, 계속되는 복열의 형태를 후술하는 소정 범위 내로 하도록, 냉매의 분사 조건을 제어할 필요가 있다.
제어 냉각 후의 복열
제어 냉각 후, 강판 표면을, 냉각 정지 온도 Tb(℃)로부터 550 내지 650℃의 온도 영역에 있는 복열 온도 Tx(℃)까지, 복열 속도 Vr(℃/초)로 복열시킨다(도 1 「냉각 곡선 A」 참조). 복열 온도 Tx는, 복열 시의 후강판 표면의 최대 온도로 정의되고, 복열 속도 Vr은, 냉각 정지 온도 Tb와 복열 온도 Tx의 차를, 후강판 표면 온도가 냉각 정지 온도 Tb로부터 복열 온도 Tx까지 상승하는 데 필요로 하는 시간으로 나눈 값으로 정의된다. 강판 표면의 복열 속도 Vr은, 50℃/초 이상으로 하는 것이 바람직하다.
이 복열에 의해, 강판 표층에 있어서 생성된 마르텐사이트가 템퍼링되어,
(a) 면적률로 50％ 이하의 폴리고날 페라이트와,
(b) 잔부: 베이나이트, 애시큘러 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상
으로 이루어지는 금속 조직을 얻을 수 있다.
또한, 550 내지 650℃의 온도 영역의 복열 온도 Tx(℃)까지 강판 표면을 복열시킬 때는, 도 1 중의 냉각 곡선 B에 도시한 바와 같이, 판 두께 1/4t부가 650 내지 750℃의 페라이트 영역인 온도 범위 Tf(℃)에 1초 이상(도 1 중 「t」 참조) 유지될 필요가 있다. 판 두께 1/4t부를 온도 범위 Tf 내에 1초 이상 유지함으로써, 판 두께 1/4t부에 연질의 폴리고날 페라이트가 생성되고, 판 두께 1/4t부에 있어서 상술한 금속 조직을 얻을 수 있다. 또한, 복열에 있어서의 「온도 유지」란, 엄밀한 등온 유지 뿐만 아니라, 온도 변화 속도를 ±5℃/sec 이하로 억제하는 것을 포함한다. 따라서 「판 두께 1/4t부가 650 내지 750℃의 페라이트 영역인 온도 범위 Tf에 1초 이상 유지된다」라는 것은, 판 두께 1/4t부의 냉각 이력이, 온도 범위 Tf에 있어서, 온도 변화 속도가 ±5℃/sec 이하로 억제된 기간을 1초 이상 갖는 것을 의미한다.
통상의 제어 냉각 및 복열에 있어서는, 판 두께 1/4t부에 있어서, 상술한 바와 같은 온도 유지는 발생하지 않고, 예를 들어 도 1의 파선과 같은 온도 이력이 발생한다. 그러나, 예를 들어 1/2t부와 1/4t부 사이에서의 온도차를 크게 하도록 제1 냉각에서의 냉각 조건을 제어하여, 복열 시에 1/2t부로부터 1/4t부로의 열 이동이 발생하도록 함으로써, 상술한 온도 유지를 달성할 수 있다. 1/2t부와 1/4t부 사이에서의 온도차를 크게 하는 냉각 조건은, 상술한 바와 같이, 강판 내부의 온도에 영향을 끼칠 수 있는 요소를 변수로 한 열 거동 시뮬레이션을 행함으로써 얻어진다.
또한, 복열 후의 강판 표면 온도 Tx가 550℃ 미만이면, 판 두께 1/4t부의 온도 유지가 온도 범위 Tf(℃) 미만, 즉 650℃ 미만에서 발생하므로, 판 두께 1/4t부에 있어서, 필요한 금속 조직을 얻을 수 없다. 따라서, 복열 후의 강판 표면 온도 Tx는 550℃ 이상으로 한다. 강판 표면 온도 Tx는, 바람직하게는 600℃ 이상이다.
한편, 복열 후의 강판 표면 온도 Tx가 650℃를 초과하면, 판 두께 1/4t부의 온도 유지가 온도 범위 Tf(℃) 초과, 즉 750℃ 초과에서 발생하므로, 마찬가지로, 판 두께 1/4t부에 있어서, 필요한 금속 조직을 얻을 수 없다. 따라서, 복열 후의 강판 표면 온도 Tx는 650℃ 이하로 한다. 강판 표면 온도 Tx는, 바람직하게는 630℃ 이하이다.
복열 후의 냉각(제2 냉각)
복열 후에는,
(ii-1) 후강판의 표층은, 그대로 냉각하거나, 또는 일단 냉각 후 다시 복열을 행하고 나서 실온까지 냉각하고,
(ii-2) 후강판의 1/4t부는, 적어도 600 내지 500℃의 온도 범위에 있어서 페라이트 및 베이나이트 변태 영역에 드는 냉각 속도로 냉각하고,
(ii-3) 후강판의 1/2t부는, 적어도 600 내지 500℃의 온도 범위에 있어서 페라이트 및 베이나이트 변태 영역에 드는 냉각 속도로 냉각한다.
강판 표층을 그대로 냉각하면,
(a) 면적률로 5％ 이하의 폴리고날 페라이트와,
(b) 베이나이트, 애시큘러 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 잔부를 포함하는 금속 조직을 갖는 표층을 얻을 수 있다.
또한, 강판 표층의 냉각 도중에, 복열을 1회 이상 행하면,
(a') 면적률로 10％ 이하의 폴리고날 페라이트와,
(b') 베이나이트, 애시큘러 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 잔부를 포함하는 금속 조직을 갖는 표층을 얻을 수 있다.
복열 후, 1/4t부를 적어도 600 내지 500℃의 온도 범위에 있어서 페라이트 및 베이나이트 변태 영역에 드는 냉각 속도로 냉각함으로써, (a) 면적률로 30％ 이하의 폴리고날 페라이트와, (b) 잔부: 베이나이트 및 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종으로 이루어지는 금속 조직을 갖는 1/4t부를 얻을 수 있다. 페라이트 및 베이나이트 변태 영역에 드는 냉각 속도는, 강판의 성분 조성에 따라 결정되는 것이고, 실험에 의해 적절히 구할 수 있다.
또한, 복열 후, 1/2t부를 적어도 600 내지 500℃의 온도 범위에 있어서 페라이트 및 베이나이트 변태 영역에 드는 냉각 속도로 냉각함으로써, 면적률로 10％ 이상의 폴리고날 페라이트와, (b) 잔부: 베이나이트 및 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종으로 이루어지는 금속 조직을 갖는 1/2t부를 얻을 수 있다. 페라이트 및 베이나이트 변태 영역에 드는 냉각 속도는, 강판의 성분 조성에 따라 결정되는 것이고, 실험에 의해 적절히 구할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 강관의 제조 방법에 있어서는, 후강판의 내부(1/4t부 및 1/2t부)의 온도를 제어할 필요가 있지만, 후강판의 내부의 온도 이력을 측정하는 것은 곤란하다. 후강판의 내부의 온도 이력의 측정은, 예를 들어 후강판의 내부에 열전대 등의 측온 수단을 배치한 상태에서 다양한 제조 프로세스를 실시하면 가능하지만, 이것은 강관의 생산성을 크게 손상시킨다. 따라서, 상술한 수단 등에 의해 얻어진 몇 가지의 실측 데이터에 기초하는 시뮬레이션을 행하여, 후강판의 내부 온도 이력을 추정하고, 이 추정값에 기초하여 제조 조건, 특히 냉각 매체의 분사 조건 등을 결정해도 된다. 추정값에 기초하는 조업이라도, 본 실시 형태에 관한 강관을 얻을 수 있다.
여기서, 상술한 제조 방법에 따라 제조한 판 두께 30㎜의 본 실시 형태에 관한 강관의 강판의, 판 두께 방향에 있어서의 바람직한 경도 분포의 일례를, 도 2에 도시한다. 경도 Hv는, 무게 10㎏으로 측정한 경도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 강관에서는, 강판의 표층으로부터 1/2t부까지의 경도 분포가 균일화되어, 표층으로부터 1/2t부까지의 경도 차가 20Hv 미만으로 되어 있다. 1/2t부에서의 경도의 저하는, 1/2t부에 면적률로 30％ 이하의 폴리고날 페라이트가 존재함으로써 발생한다. 이 경도 저하는, 강판의 극저온 인성에 큰 영향을 끼치지 않는다. 단, 1/2t부에서의 폴리고날 페라이트의 면적률이 30％를 초과하면, 1/2t부에서, 충분한 샤르피 흡수 에너지를 확보하는 것이 어렵다. 강판의 표층으로부터 1/2t부까지의 경도 분포가 균일화되어 있으므로, 본 실시 형태에 관한 강관에서는, －60℃에서의 샤르피 흡수 에너지를 200J 이상 확보하고, DWTT 연성 파면율을 85％ 이상 확보할 수 있다.
강관용 강판의 성형 수단은, 특별히 한정되지 않지만, 치수 정밀도의 점에서, 냉간 가공이 바람직하다. 온간 가공이나 열간 가공도 사용할 수 있다. 이어서, 통상으로 성형한 강관용 강판의 양단부를 맞대어 용접한다. 용접 수단도, 특정한 용접에 한정되지 않지만, 서브머지드 아크 용접이 바람직하다.
본 실시 형태에 관한 강관의 제조 방법에서는, 용접부에 인성을 저해하는 조직(면적률로 10％를 초과하는 페라이트·펄라이트)이 생성되지 않도록, 용접부에 열처리를 실시해도 된다. 열 처리 온도는, 통상의 온도 범위여도 되지만, 특히, 300℃ 내지 Ac1점의 범위가 바람직하다.
본 발명의 별도의 실시 형태에 관한 강판은, 본 실시 형태에 관한 강관의 강판(모재부)이고, 상술한 본 실시 형태에 관한 강관의 제조 방법에 있어서의 중간 재의 강관용 강판이다. 즉, 본 실시 형태에 관한 강판은, 성분 조성이, 단위 질량％로, C: 0.005 내지 0.100％, Si: 0.01 내지 0.50％, Mn: 0.50 내지 2.50％, P: 0.050％ 이하, S: 0.005％ 이하, Al: 0.020％ 이하, Ti: 0.003 내지 0.030％, O: 0.0001 내지 0.005％, Nb: 0.0001 내지 0.20％, N: 0 내지 0.008％ Cu: 0 내지 1.00％, Ni: 0 내지 1.00％ Mo: 0 내지 1.00％ Cr: 0 내지 1.00％, V: 0 내지 0.10％, B: 0 내지 0.005％, Zr: 0 내지 0.050％, Ta: 0 내지 0.050％ Mg: 0 내지 0.010％, Ca: 0 내지 0.005％, REM: 0 내지 0.005％, Y: 0 내지 0.005％, Hf: 0 내지 0.005％, Re: 0 내지 0.005％ 및 W: 0 내지 0.005％를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불순물을 포함하고, (ii) 하기 식(1)에서 정의하는 Ceq가 0.30 내지 0.53이고, 또한 하기 식(2)로 정의하는 Pcm이 0.100 내지 0.165이고, (iii-1) 상기 강판의 표면으로부터 깊이 1㎜까지의 영역인 표층의 금속 조직이, (a) 면적률로 0 내지 50％의 폴리고날 페라이트와, (b) 베이나이트, 애시큘러 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 잔부를 포함하고, (iii-2) 상기 강판의 1/4t부의 금속 조직이, (a) 면적률로 10 내지 40％의 폴리고날 페라이트와, (b) 베이나이트 및 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종을 포함하는 잔부를 포함하고, (iii-3) 상기 강판의 1/2t부의 금속 조직이, (a) 면적률로 5 내지 30％의 폴리고날 페라이트와, (b) 베이나이트 및 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종을 포함하는 잔부를 포함하고, (iv) 상기 강판의 판 두께면의 유효 결정 입경이 20㎛ 이하이고, (v) 상기 강판의 상기 판 두께면에 있어서, 판 두께 방향의 경도 분포가 하기 식(3)을 만족시키고, 또한 상기 표층의 경도와 상기 1/2t부의 경도의 차가 30Hv 이하이다.
Figure pct00009
여기서, 상기 식(1) 및 상기 식(2)에 있어서, 괄호로 둘러싸인 원소 기호는, 이것에 관한 원소의 단위 질량％에 의한 강판의 성분 조성에 있어서의 함유량을 나타낸다.
본 실시 형태에 관한 강관의 모재부(강판)에는, 열처리를 실시할 필요가 없으므로, 본 실시 형태에 관한 강판은, 상술한 실시 형태에 관한 강관의 강판과 실질적으로 동일하다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강판은, 상술한 실시 형태에 관한 강관과 마찬가지로, 극저온 환경에 견딜 수 있는 기계 특성을 구비한다. 또한, 상술한 실시 형태에 관한 강관의 강판에 있어서의 바람직한 한정 조건은, 본 실시 형태에 관한 강판에도 적용 가능하다.
실시예
이어서, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건예이고, 본 발명은, 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.
(실시예 1)
표 1 내지 3에 나타내는 성분 조성을 갖는 용강을 연속 주조하여, 240㎜ 두께의 강 슬래브를 제조했다. 표 1 내지 3에 나타나는 각 원소의 함유량의 단위는 질량％이고, 각 발명예 및 비교예의 성분 조성의 잔부는 철 및 불순물이었다. 또한, 불순물 수준 이하인 원소의 함유량은, 표 중에서 공백으로서 나타냈다. 또한, 본 발명의 범위 외인 원소의 함유량에는, 표 중에서 밑줄을 그었다. 또한, 표 4에 기재된 Ceq, Pcm, Ac3, Ar3, β, Vc90 및 Ms는, 상술한 식(1), 식(2) 및 식(4) 내지 식(8)에 기초하여 산출된 것이다.
이들 강 슬래브로부터, 표 5에 나타내는 열간 압연 조건 및 표 6에 나타내는 복열 조건에서, 표 7에 나타내는 구성을 갖는 강판을 제조했다. 표에 있어서 열간 압연 전의 가열 온도를 「가열 온도」라고 기재하고, 미재결정 온도역에 있어서의 열간 압연의 총 압하비를 「압하비」라고 기재하고, 열간 압연 후의 후강판의 판 두께를 「판 두께」라고 기재하고, 열간 압연 종료 온도를 「종료 온도」라고 기재했다. 또한, 표에 개시되는 후강판의 표층의 복열 조건에 관하여, 열간 압연 후의 냉각 속도를 「냉각 속도」라고 기재하고, 열간 압연 후의 냉각의 정지 온도를 「냉각 정지 온도」라고 기재하고, 복열 시의 최고 온도를 「복열 온도」라고 기재했다. 표에 개시되는 후강판의 1/4t부의 복열 조건에 관하여, 복열 시에 온도 변화 속도가 ±5℃/sec 이하로 억제된 기간에 있어서의 온도 「유지 온도」라고 기재하고, 복열 시에 온도 변화 속도가 ±5℃/sec 이하로 억제된 기간의 길이를 「유지 시간」이라고 기재하고, 복열 후의 600 내지 500℃의 온도 범위에 있어서의 냉각 속도를 「냉각 속도」라고 기재했다. 표에 개시되는 후강판의 1/2t부의 복열 조건에 관하여, 복열 후의 600 내지 500℃의 온도 범위에 있어서의 냉각 속도를 「냉각 속도」라고 기재했다. 또한, 제조 조건 중, 후강판의 1/4t부의 유지 온도, 유지 시간 및 600 내지 500℃의 온도 범위에 있어서의 냉각 속도, 그리고 후강판의 1/2t부의 600 내지 500℃의 온도 범위에 있어서의 냉각 속도는, 냉각 매체의 분사 조건, 후강판의 표면 온도 이력, 후강판의 크기 및 열간 압연 종료 온도를 변수로 하는 시뮬레이션에 의해 얻어진 추정값이다. 제조 조건을 나타내는 표에 있어서, 부적절한 값에는 밑줄을 그었다. 복열 시에 후강판의 1/4t부에 상술한 온도 체류가 실질적으로 발생하지 않은 경우, 「유지 온도」에는 기호 「－」를 기재하고, 유지 시간은 「0.0」이라고 기재했다. 또한, 모든 발명예 및 비교예에 있어서, 후강판의 1/4t부의 냉각 속도 및 후강판의 1/2t부의 냉각 속도는, 페라이트 및 베이나이트 변태 영역에 드는 냉각 속도로 되었다.
강판의 폭 방향 및 길이 방향(강판 길이 방향과 강관 길이 방향은 동일)의 중심부로부터 채취한 샘플을, 이하의 수단에 의해 평가했다. 평가 결과를 표 7 및 표 8에 나타낸다.
표면으로부터 깊이 1㎜까지의 영역인 표층의 경도: 강판 단면에 있어서의, 강판 표면으로부터 깊이 0.5㎜의 위치에서, 강판 길이 방향으로 1㎜ 간격으로 10점의 비커스 경도 측정을 하중 10㎏으로 실시하고, 이것들의 평균값을 표층의 비커스 경도라고 간주했다.
1/4t부의 경도: 강판 단면에 있어서의, 강판 표면으로부터 깊이 1/4t의 위치에서, 강판 길이 방향으로 1㎜ 간격으로 10점의 비커스 경도 측정을 하중 10㎏으로 실시하고, 이것들의 평균값을 표층의 비커스 경도라고 간주했다.
1/2t부의 경도: 강판 단면에 있어서의, 강판 표면으로부터 깊이 1/2t의 위치에서, 강판 길이 방향으로 1㎜ 간격으로 10점의 비커스 경도 측정을 하중 10㎏으로 실시하고, 이것들의 평균값을 표층의 비커스 경도라고 간주했다.
표에 있어서, 표층의 경도와 1/2t부의 경도의 차를 「경도차」라고 기재했다. 본 발명의 범위 외로 되는 경도차에는 밑줄을 그었다. 또한, 이하의 경도 분포가 만족되지 않는 시료에 있어서는, 그것의 1/4t부의 경도에 밑줄을 그었다.
표층의 경도≥1/4t부의 경도≥1/2t부의 경도
각 부위에 있어서의 금속 조직: 시료의 단면을 연마하여, 금속 광택이 있는 관찰면을 형성하고, 이 관찰면을 나이탈 용액(즉, 3％ 질산과 97％에탄올 용액)에 침지하여, 에칭했다. 시험편의 관찰면의 조직을 광학 현미경으로 관찰했다. 광학 현미경 사진을 화상 해석함으로써, 폴리고날 페라이트의 면적률(PF 분율)을 구했다. 또한, 표층의 금속 조직에 있어서, 폴리고날 페라이트, 베이나이트, 애시큘러 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트 이외의 조직이 발견된 경우, 그리고 1/4t부 및 1/2t부의 금속 조직의 잔부에 있어서, 베이나이트 및 애시큘러 페라이트 이외의 조직이 발견된 경우, 그 취지를 표에 기재했다. 또한, 강판의 조직을 나타내는 표에 있어서, 기호 「F」는 페라이트, 기호 「PF」는 폴리고날 페라이트, 기호 「M」은 마르텐사이트, 기호 「B」는 베이나이트, 기호 「TM」은 템퍼링 마르텐사이트, 기호 「AF」는 애시큘러 페라이트, 기호 「DF」는 가공 페라이트(Deformed Ferrite)이다. 조직이 99면적％ 이상의 폴리고날 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트를 포함한 경우, 표에는 「PF＋TM」이라고 기재하고, 조직이 99면적％ 이상의 폴리고날 페라이트 및 베이나이트를 포함한 경우, 표에는 「PF＋B」라고 기재하고, 조직이 99면적％ 이상의 폴리고날 페라이트 및 애시큘러 페라이트를 포함한 경우, 표에는 「PF＋AF」라고 기재했다. 1면적％ 초과의 마르텐사이트, 또는 가공 페라이트가 조직에 포함되어 있는 경우, 표에는 그 취지를 기재했다.
판 두께면의 유효 결정 입경: EBSP(Electron Back Scattering Pattern)를 사용하여 판 두께면을 분석함으로써 얻어지는, 15° 이상의 결정 방위차를 갖는 경계로 둘러싸이는 부분(결정립)의 원 상당 직경의 평균값을 표에 기재했다.
－60℃에서의 샤르피 충격값(「vE-60」): JIS Z 2242 「금속 재료의 샤르피 충격 시험 방법」에 준거한 시험을 －60℃에서 행함으로써 얻어졌다. 시험편의 채취 위치는 1/2t부로 했다.
DWTT 연성 파면율(「DWTT」): API 5L 2000에 준거한 시험에 의해 얻어졌다.
폭 방향의 전체 두께의 인장 강도(「TS」): API 5L 2000에 준거한 시험에 의해 얻어졌다.
－60℃에서의 샤르피 충격값의 합격 여부 기준값은 200J로 했다. DWTT 연성 파면율의 합격 여부 기준값은 85％로 했다. 폭 방향의 전체 두께의 인장 강도의 합격 여부 기준값은 530㎫로 했다. 이들 모든 합격 여부 기준을 만족시키는 강판은, 강도 및 저온 인성이 우수한 강판이라고 판단되었다.
또한 도 3 내지 도 5에, 상술한 수단에 의해 관찰한 금속 조직의 사진을 도시한다.
도 3에, 표층의 금속 조직을 도시한다. 흰 괴상의 조직이 폴리고날 페라이트(화살표로 나타내는 조직)이고, 나머지 부분이 템퍼링 마르텐사이트(둥글게 둘러싼 조직)이다. 도 4에, 1/4t부의 금속 조직을 도시한다. 흰 괴상의 조직이 폴리고날 페라이트(화살표로 나타내는 조직)이고, 나머지 부분이 베이나이트(둥글게 둘러싼 조직)이다. 도 5에, 1/2t부의 금속 조직을 도시한다. 흰 괴상의 조직이 폴리고날 페라이트(화살표로 나타내는 조직)이고, 나머지 부분이 베이나이트(둥글게 둘러싼 조직)이다.
(실시예 2)
상술한 실험에 의해 얻어진 강판을 원통상으로 냉간 가공하고, 원통상 강판의 양단부를 맞대고, 서브머지드 아크 용접하여 강관을 제조했다. 강관 A21의 용접부에는, 550℃로 가열하는 열처리를 실시했다.
강관의 용접부를 0°로 하고 90°의 위치로부터, 모재부의 －60℃에서의 샤르피 충격값(「모재 vE-60」), 모재부의 DWTT 연성 파면율(「DWTT」) 및 모재부의 원주 방향의 전체 두께에 있어서의 항복 강도(「YS」)와 인장 강도(「TS」)를 측정했다. 항복 강도는, 응력-변형 곡선의 0.5％ 언더 로드에서의 값을 사용하여 측정되었다. 또한, 용접부의 인성을 평가하기 위해, 용접부의 －50℃에서의 샤르피 충격값(「용접부 vE-50」)을 측정했다. 용접부 vE-50은, JIS Z 2242 「금속 재료의 샤르피 충격 시험 방법」에 준거한 시험을 －50℃에서 행함으로써 얻어졌다. 시험편의 채취 위치는 강관의 외표면측으로 하고, V노치는 강관 외면의 FL부(Fusion Line Portion)에 형성되었다. 기타의 특성의 측정 방법은, 실시예 1에 있어서의 측정 방법과 동일했다.
－60℃에서의 샤르피 충격값(vE-60)의 합격 여부 기준값은 200J로 했다. DWTT 연성 파면율의 합격 여부 기준값은 85％로 했다. 폭 방향의 전체 두께의 인장 강도(인장 강도)의 합격 여부 기준값은 530㎫로 했다. 폭 방향의 전체 두께의 항복 강도(항복 강도)의 합격 여부 기준값은 450㎫로 했다. 용접부 vE-50의 합격 여부 기준값은 80J로 했다. 이들 모든 합격 여부 기준을 만족시키는 강관은, 강도 및 저온 인성이 우수한 강판이라고 판단되었다.
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
Figure pct00014
Figure pct00015
Figure pct00016
Figure pct00017
Figure pct00018
표에 개시되는 발명예 및 비교예로부터, 본 발명에 관한 강관은, 극저온 환경에서의 모재 인성, 용접부 인성, 항복 응력 및 인장 강도 모두가 비교예인 종래의 강관보다도 우수한 것을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 극저온 환경에 부설하는 파이프 라인용 강관, 및 이것의 재료인 강판을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 강판 제조 산업 및 에너지 산업에 있어서 이용 가능성이 높은 것이다.
1: 강관
2: 강판
3: 용접부

Claims (8)

  1. 강관이며,
    통상의 강판으로 이루어지는 모재부와,
    상기 강판의 맞댐부에 마련되어, 상기 강판의 길이 방향으로 연장되는 용접부
    를 갖고,
    상기 강판의 성분 조성이, 단위 질량％로,
    C : 0.030 내지 0.100％,
    Si: 0.01 내지 0.50％,
    Mn: 0.50 내지 2.50％,
    P: 0.050％ 이하,
    S: 0.005％ 이하,
    Al: 0.040％ 이하,
    Ti: 0.003 내지 0.030％,
    O : 0.005％ 이하,
    Nb: 0.0001 내지 0.20％,
    N : 0 내지 0.008％,
    Cu: 0 내지 1.00％,
    Ni: 0 내지 1.00％,
    Mo: 0 내지 1.00％,
    Cr: 0 내지 1.00％,
    V : 0 내지 0.10％,
    B: 0 내지 0.005％,
    Zr: 0 내지 0.050％,
    Ta: 0 내지 0.050％,
    Mg: 0 내지 0.010％,
    Ca: 0 내지 0.005％,
    REM: 0 내지 0.005％,
    Y: 0 내지 0.005％,
    Hf: 0 내지 0.005％,
    Re: 0 내지 0.005％ 및
    W: 0 내지 0.005％를 포함하고,
    잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,
    하기 식1에서 정의하는 Ceq가 0.30 내지 0.53이고, 또한 하기 식2에서 정의하는 Pcm이 0.100 내지 0.165이고,
    상기 강판의 표면으로부터 깊이 1㎜까지의 영역인 표층의 금속 조직이, 면적률로 0 내지 50％의 폴리고날 페라이트와, 베이나이트, 애시큘러 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 잔부를 포함하고,
    상기 강판의 1/4t부의 금속 조직이, 면적률로 10 내지 40％의 상기 폴리고날 페라이트와, 상기 베이나이트 및 상기 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종을 포함하는 잔부를 포함하고,
    상기 강판의 1/2t부의 금속 조직이, 면적률로 5 내지 30％의 상기 폴리고날 페라이트와, 상기 베이나이트 및 상기 애시큘러 페라이트의 1종 또는 2종을 포함하는 잔부를 포함하고,
    상기 강판의 판 두께면의 유효 결정 입경이 20㎛ 이하이고,
    상기 강판의 상기 판 두께면에 있어서, 판 두께 방향의 경도 분포가 하기 식3을 만족시키고, 또한 상기 표층의 경도와 상기 1/2t부의 경도의 차가 30Hv 이하인 강관.
    Figure pct00019

    여기서, 상기 식1 및 상기 식2에 있어서, 괄호로 둘러싸인 원소 기호는, 이것에 관한 원소의 단위 질량％에 의한 상기 강판의 상기 성분 조성에 있어서의 함유량을 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 강판의 상기 성분 조성에 있어서, 단위 질량％로,
    N: 0.001 내지 0.008％
    인, 강관.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강판의 상기 성분 조성이, 단위 질량％로,
    Cu: 0.05 내지 1.00％,
    Ni: 0.05 내지 1.00％,
    Mo: 0.01 내지 1.00％,
    Cr: 0.01 내지 1.00％,
    V : 0.01 내지 0.10％,
    B: 0.0001 내지 0.005％,
    Zr: 0.0001 내지 0.050％,
    Ta: 0.0001 내지 0.050％,
    Mg: 0.0001 내지 0.010％,
    Ca: 0.0001 내지 0.005％,
    REM: 0.0001 내지 0.005％,
    Y: 0.0001 내지 0.005％,
    Hf: 0.0001 내지 0.005％,
    Re: 0.0001 내지 0.005％ 및
    W: 0.0001 내지 0.005％
    로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는, 강관.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강판의 상기 성분 조성에 있어서, 단위 질량％로,
    Al: 0.005％ 이하
    인, 강관.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강판의 상기 표층의 상기 금속 조직이, 상기 템퍼링 마르텐사이트를 면적률로 1％ 이상 함유하는, 강관.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Pcm이 0.100 내지 0.140인, 강관.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강판의 판 두께가 25.4㎜ 이상이고,
    상기 Ceq가 0.35 내지 0.53인, 강관.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 강관의 상기 강판인, 강판.
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