WO2007023804A1 - ラインパイプ用継目無鋼管およびその製造方法 - Google Patents

ラインパイプ用継目無鋼管およびその製造方法 Download PDF

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WO2007023804A1
WO2007023804A1 PCT/JP2006/316395 JP2006316395W WO2007023804A1 WO 2007023804 A1 WO2007023804 A1 WO 2007023804A1 JP 2006316395 W JP2006316395 W JP 2006316395W WO 2007023804 A1 WO2007023804 A1 WO 2007023804A1
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steel pipe
toughness
seamless steel
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strength
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PCT/JP2006/316395
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Kunio Kondo
Yuji Arai
Nobuyuki Hisamune
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Sumitomo Metal Industries, Ltd.
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    • Y10S148/909—Tube

Definitions

  • the present invention relates to a seamless steel pipe for a line pipe excellent in strength, toughness, corrosion resistance, and weldability, and a method for producing the same.
  • Seamless steel pipes according to the present invention have strengths of X80 grade or higher as specified in API (American Petroleum Institute) standards, specifically X80 grade (yield strength 551 MPa or more), X90 grade (yield strength 620 MPa or more). ), Or X100 grade (yield strength of 689 MPa or more) with good toughness and corrosion resistance, high strength, high toughness, thick-walled seamless steel pipe for line pipe, especially steel pipe for submarine flow line or It is suitable as a riser steel pipe.
  • the flow line is a steel pipe for transportation laid along the ground or the topography of the sea bottom
  • the riser is a steel pipe for transportation rising from the sea bottom to the platform on the sea.
  • these steel pipes are usually said to require a thickness of 30 mm or more, and in fact, 40-50 mm thick pipes are generally used. From this, it can be seen that this is a member used under harsh conditions.
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing an example of arrangement of the riser 1 and the flow line in the sea.
  • a top tension riser 16 connects a wellhead 12 provided on the seabed 10 and a platform 14 provided on the sea surface 13 immediately above the wellhead 12.
  • the flow line 18 is connected to this, and the flow line 18 installed on the sea floor extends to the vicinity of the platform 14, and the end of the flow line 18 extends from the vicinity of the platform. It is connected to platform 14 by a force tenary riser 20.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 9-410764 discloses a steel exceeding API standard X100 grade (yield strength 689 MPa or more).
  • a welded steel pipe is manufactured by first manufacturing a steel plate, then rolling the steel plate and welding it. For the purpose of imparting main performance such as strength and toughness in the manufacturing stage of a steel sheet, it has been applied to control the microstructure by performing a heat treatment during rolling of the steel sheet.
  • Patent Document 1 the performance of the steel pipe after welding is ensured by performing heat treatment during hot rolling of the steel sheet and controlling the microstructure so as to contain the processed ferrite. Therefore, the technique disclosed in Patent Document 1 can be realized only in a steel sheet rolling process that can be easily heat-treated by controlled rolling, and thus can be applied to a welded steel pipe, but not a seamless steel pipe.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-288532 discloses a technique for producing an X80 grade (yield strength 551 MPa or more) seamless steel pipe.
  • the technology is only examined with a seamless steel pipe having a thin wall (thickness: 11.1 mm) that has essentially good hardenability.
  • the present invention aims to solve the above-mentioned problems, and specifically, a line that can ensure high strength, stable toughness, and good corrosion resistance, particularly with a large thickness and seamless steel pipe. It aims at providing the seamless steel pipe for pipes, and its manufacturing method.
  • the strength can be predicted by the CE (II W) formula or the Pcm formula, which is referred to as the C equivalent formula shown below, with reference to these formulas.
  • the material design has been done by adjusting the strength.
  • CE (IIW) C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 15
  • Pcm C + Si / 30 + (Mn + Cu + Cr) / 20 + Ni / 60 + Mo / 15 + V / 10 + 5B
  • the above formula is valid for conventional steel for line noise, the above formula is used as reference for thick steel pipe materials with a wall thickness exceeding 30 mm for use as risers and flow lines that require higher strength in recent years.
  • the toughness is particularly significantly lowered. In other words, it is not sufficient to simply add the alloy elements described in the C equivalent formula to ensure high strength, and it is necessary to improve toughness.
  • the present inventors analyzed factors that govern the toughness of thick-walled seamless steel pipes. As a result, in order to ensure strength and toughness especially with thick walls, the C content should be kept low, and a Ca or REM additive must be added. It was found that it is important that the product of the amount of added coffee is 0.8 or more. Furthermore, if necessary, it is possible to add one or more of Cr, Ti, Ni, Nb, V, Cu, B, and Mg. It is important to adjust them within a specific range. .
  • Mn improves the hardenability of steel and forms a fine transformation structure up to the center of thick materials It helps to improve strength and toughness.
  • Mo is added to increase the temper softening resistance of steel
  • the toughness of steel is greatly improved because a higher tempering temperature can be set even when the same target strength is obtained.
  • the above effects of Mn and Mo can be obtained by adding them alone. However, if Mn and Mo are added together at a certain level or more, the hardenability of the steel and the effect of high-temperature tempering synergistically synergize with each other in a thick-walled seamless steel pipe. A high level of strength and toughness.
  • the seamless steel pipe for line pipe according to the present invention is in mass%, C: 0.02-0.08%, Si: 0.5% or less, Mn: 1.5 to 3.0%, Al: 0.001 to 0.10%, Mo: more than 0.4% to 1.2 %, N: 0.002 to 0.015%, and one or two of Ca and REM: 0.0002 to 0.007% in total, the balance consists of Fe and impurities, P in impurities is 0.05% or less, S is 0.005% or less, 0 is 0.005% or less (the following formula:
  • the chemical composition may further contain one or more elements selected from the following forces (content means mass%):
  • Cr 1.0% or less
  • Ti 0.05% or less
  • Ni 2.0% or less
  • Nb 0.04% or less
  • V 0.2% or less
  • Cu 1.5% or less
  • B 0.01% or less
  • Mg 0.007% or less.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing a seamless steel pipe for a line pipe.
  • the method of the present invention comprises forming a seamless steel pipe by hot working from a steel piece having the above chemical composition, once cooling the formed steel pipe, and then reheating and quenching. It is the power to be tempered and tempered.
  • the method of the present invention comprises hot working from a steel slab having the above chemical composition. After the seamless steel pipe is made by this, the formed steel pipe is immediately quenched and further tempered.
  • the present invention by defining the chemical composition of a seamless steel pipe, that is, the steel composition and the manufacturing method thereof as described above, particularly in a thick seamless steel pipe having a thickness of 30 mm or more. Only by heat treatment of quenching and tempering, it has high strength of X80 class (yield strength 551 MPa or more), X90 class (yield strength 620 MPa or more), X100 class (yield strength 689 MPa or more), and toughness. Seamless steel pipes for line pipes with excellent corrosion resistance can be manufactured.
  • the “line pipe” used here is a pipe structure used for transporting fluids such as crude oil and natural gas, and is used not only on land but also on the sea and in the sea.
  • the seamless steel pipe according to the present invention is not limited to a force application particularly suitable for the above-described flow line, riser and the like, which are used for line noises at sea and in the sea.
  • the shape and dimensions of the seamless steel pipe according to the present invention are not particularly limited, but there are limitations due to the manufacturing process of the seamless steel pipe, and the maximum outer diameter is usually about 500 mm and the minimum is about 150 mm. It is communication. The effect of the present invention is exhibited particularly when the thickness is 30 mm or more, but is not limited thereto.
  • the seamless steel pipe of the present invention can be laid in more severe deep seas, particularly for submarine flow lines. Therefore, the present invention greatly contributes to the stable supply of energy.
  • the thickness of the seamless steel pipe is preferably 30 mm or more. There is no upper limit on the wall thickness, but it will usually be less than 60 mm.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory view showing one application of a seamless steel pipe according to the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the value of [Mn] X [Mo] and the strength and toughness based on the results of Examples.
  • C 0.02 ⁇ 0.08% C is an important element for ensuring the strength of steel.
  • the C content is set to 0.02% or more.
  • toughness decreases. Therefore, the C content is 0.02 to 0.08%.
  • Desirable lower limit of C content is 0.03%, more preferable lower limit is 0.04%. More preferred C content! /, Upper limit is 0.06%.
  • Si has an action as a deoxidizer in steelmaking
  • the additive strength is required to be as small as possible. The reason is that the toughness of the steel in the weld heat affected zone is greatly reduced during circumferential welding to connect the line pipes. If the Si content exceeds 0.5%, the toughness of the heat-affected zone during high heat input welding will be significantly reduced, so the Si content added as a deoxidizer should be 0.5% or less.
  • the Si content is preferably 0.3% or less, more preferably 0.15% or less.
  • Mn needs to be contained in a large amount in order to enhance the hardenability of the steel, strengthen it to the center even with thick materials, and at the same time increase the toughness. If the content is less than 1.5%, these effects cannot be obtained. If the content exceeds 3.0%, the HIC (hydrogen induced cracking resistance) characteristics deteriorate, so the content is made 1.5 to 3.0%.
  • the lower limit of the Mn content is preferably 1.8%, more preferably 2.0%, and still more preferably 2.1%. As will be described later, Mn has high strength and toughness due to the combined effect of Mo, so it is necessary to add Mn in consideration of the amount of Mo added.
  • A1 is added as a deoxidizer in steelmaking. To obtain this effect, it is added so that its content is 0.001% or more. On the other hand, if the A1 content exceeds 0.10%, the inclusions in the steel will form clusters and deteriorate the toughness of the steel, and surface defects will frequently occur during the beveling of the pipe end. Therefore, the A1 content is 0.001 to 0.10%.
  • the viewpoint power for preventing surface defects is preferably 0.05%, and more preferably 0.03%, which is desirable to further limit the upper limit of the A1 content.
  • a preferable lower limit of the A1 content for sufficiently carrying out deoxidation and improving toughness is 0.010%.
  • the A1 content of the present invention refers to acid-soluble Al (so-called “sol.Al”). [0027] Mo: More than 0.4% to 1.2%
  • Mo has the effect of improving the hardenability of steel, especially under slow cooling conditions, and even strengthens thick-walled materials to the center, while at the same time increasing the resistance to temper softening of steel and making it temperable at high temperatures.
  • This is an important element in the present invention in terms of improving toughness.
  • a Mo content exceeding 0.4% is required.
  • a preferable lower limit of the Mo content is 0.5%, and a more preferable lower limit is 0.6%.
  • Mo is an expensive element and its effect is saturated at about 1.2%, 1.2% is the upper limit of the Mo content.
  • Mo obtains high strength and high toughness due to the combined effect of Mn, so it is necessary to add Mo in consideration of the amount of Mn added.
  • N 0.002 to 0.015%
  • N is added in an amount of 0.002% or more in order to increase the hardenability of the steel and obtain sufficient strength with a thick material.
  • the N content exceeds 0.015%, the toughness of the steel decreases, so the N content is set to 0.002 to 0.015%.
  • At least one of Ca and REM Total 0.0002 to 0.007%
  • These elements are added for the purpose of improving the toughness and corrosion resistance of the steel by controlling the form of the inclusions, and for the purpose of improving the penetration characteristics by suppressing nozzle clogging during filling.
  • a total of 0.0002% or more of at least one selected Ca and REM force is included.
  • the total content of these elements exceeds 0.007%, the above effect will be saturated, and if no further effect is exhibited, inclusions that are not force will be easily clustered. As a result, the HIC resistance is degraded. Therefore, at least one of the above elements is added so that the total content is 0.0002 to 0.007%, preferably 0.0002 to 0.005%.
  • REM is a general term for 17 elements of lanthanoid elements, Y and Sc, and in the present invention, the total amount when at least one of them is contained is defined as the REM content.
  • the seamless steel pipe for line pipes of the present invention contains the above components, and the balance consists of Fe and impurities. However, the upper limit of each content of P, S, and O in impurities is suppressed as follows.
  • P is an impurity element that lowers the toughness of the steel, and its content is preferably as low as possible. If its content exceeds 0.05%, the toughness is significantly reduced. The upper limit is 0.05%. P content is preferably 0.02% or less, more preferably 0.01% or less
  • S is also an impurity element that lowers the toughness of the steel, and is preferably as small as possible. If its content exceeds 0.005%, the toughness is significantly reduced, so the upper limit of S is set to 0.005%. S content is preferably 0.003% or less, more preferably 0.001% or less
  • 0 is also an impurity element that lowers the toughness of steel, and is preferably as small as possible. If its content exceeds 0.005%, the toughness is significantly reduced, so the upper limit of 0 content is set to 0.005%. 0 content is preferably 0.003% or less, more preferably 0.002% or less
  • [Mn] and [Mo] are numbers representing the contents of Mn and Mo in mass%, respectively.
  • [0034] Content strength of Mn and Mo Within the range of each content defined above and satisfying the above formula, a high strength and high toughness seamless steel pipe targeted by the present invention is obtained. It becomes possible.
  • the value of [Mn] X [Mo] is generally 0.9 or more, more preferably 1.0 or more, and even more preferably 1.1 or more, since the larger the value, the higher the strength and toughness.
  • the toughness starts to decrease, so the upper limit is set to 2.6.
  • the seamless steel pipe for line pipe of the present invention is further enhanced in strength, toughness, and Z by adding one or more elements selected as follows to the above component composition as necessary. Alternatively, high corrosion resistance can be obtained.
  • Cr does not need to be added, but may be added to improve the hardenability of the steel and improve the strength of the steel with a thick material. However, if its content is excessive, the toughness is rather low. Therefore, the content when Cr is added should be 1.0% or less.
  • the lower limit is not particularly limited, but the effect is particularly remarkable when Cr is contained in an amount of 0.02% or more.
  • the preferred lower limit of the Cr content when adding calories is 0.1%, and the more preferred lower limit is 0.2%.
  • Ti does not need to be added, but it can be added for the purpose of preventing surface defects during continuous forging, strengthening and crystal grain refining. If the Ti content exceeds 0.05%, the toughness decreases, so the upper limit is made 0.05%.
  • the lower limit of the Ti content is not particularly limited, but is preferably 0.003% or more in order to obtain the effect.
  • Ni does not need to be added, but it can be added to improve the hardenability of the steel, increase the strength of the steel with a thick-walled material, and improve toughness.
  • Ni is an expensive element, and its effect is saturated even if it is excessively contained. Therefore, when it is added, the upper limit of its content is set to 2.0%.
  • the lower limit of the Ni content is not particularly limited, but the effect is particularly remarkable when the content is 0.02% or more.
  • Nb 0.04% or less
  • Nb does not need to be added, but can be added to obtain a strengthening action and a crystal grain refining action. If the Nb content exceeds 0.04%, the toughness decreases, so when added, the upper limit is made 0.04%.
  • the lower limit of the Nb content is not particularly limited, but 0.003% or more of the additive is preferred to obtain the effect!
  • V is an element that determines the content based on a balance between strength and toughness. When sufficient strength is obtained with other alloy elements, better toughness is obtained without V. When adding V as a strength-enhancing element, the content is preferably 0.003% or more. On the other hand, if the V content exceeds 0.2%, the toughness is greatly reduced, so when added, the upper limit of the V content is 0.2%.
  • Cu may not be added, but may be added for the purpose of improving the HIC resistance.
  • the minimum Cu content that exhibits the effect of improving the HIC resistance is 0.02%. Meanwhile, over 1.5% Even if Cu is added, the effect is saturated, so when Cu is added, the Cu content should be 0.02 to 1.5%.
  • B does not need to be added, but if added, it improves the hardenability of the steel even if it is a trace amount, so it is effective to add it when higher strength is required.
  • the content of B is preferably 0.0002% or more.
  • excessive addition reduces toughness, so when B is added, its content should be 0.01% or less.
  • Mg does not need to be added, but if added, it improves the toughness of the steel even in a trace amount, so it is effective to add it especially when it is desired to secure the toughness of the weld. In order to obtain the above effect, 0.0002% or more of Mg is desirable. However, excessive addition will reduce toughness, so when adding Mg, its content should be 0.007% or less.
  • a conventional seamless steel pipe manufacturing method can be employed without any particular limitation on the manufacturing method itself.
  • high strength, high toughness and high corrosion resistance can be obtained by quenching and tempering a steel pipe having a thickness of 30 mm or more.
  • preferred production conditions relating to the production method in the present invention will be described.
  • the molten steel adjusted to have the above chemical composition is manufactured by, for example, producing a round piece having a round cross section by a continuous forging method and using it as a rolled material (billet) as it is, or having a square cross section.
  • a billet is manufactured, and a billet having a round cross section is obtained by rolling. The obtained billet is subjected to hot piercing, stretching and constant diameter rolling to produce a seamless steel pipe.
  • the production conditions at this time may be the same as the production conditions of the seamless steel pipe by normal hot working, and are not particularly limited in the present invention.
  • the pipe forming is performed under conditions where the heating temperature during hot drilling is 1150 ° C or higher and the rolling end temperature is 1100 ° C or lower. Is preferably performed.
  • Heat treatment after pipe making A seamless steel pipe manufactured by pipe making is subjected to heat treatment of quenching and tempering.
  • the quenching method involves cooling the formed high-temperature steel pipe once and then reheating it, quenching it by quenching, and reheating it using the heat of the steel pipe immediately after pipe making. Either method of quenching and quenching can be used.
  • the cooling end temperature is not specified. Allow to cool to room temperature and reheat for quenching, transform to cool to about 500 ° C and reheat for quenching, or cool in transit to the reheating furnace and immediately heat in the reheating furnace. It may be quenched.
  • the reheating temperature is preferably 880 ° C to 1000 ° C.
  • Tempering after quenching is preferably performed at a temperature of 550 ° C to 700 ° C! /.
  • the chemical composition of the steel contains a relatively large amount of Mo, the steel has a high resistance to temper softening and can be tempered at high temperature, thereby improving toughness.
  • a preferred tempering temperature is 600 to 650 ° C.
  • a seamless steel pipe for a line pipe having a high strength of X80 grade or higher, excellent toughness, and corrosion resistance can be stably produced even with a thick wall.
  • This seamless steel pipe can be used for line pipes in the deep sea, that is, for risers and flow lines, and its practical effect is great.
  • a billet (rolling material) having a round cross section having the chemical composition shown in Table 1 was prepared by ordinary melting, forging, and rough rolling of the flakes.
  • the resulting billet was subjected to hot piercing, drawing and constant diameter rolling by a Mannesmann mandrel mill type pipe making facility to produce a seamless steel pipe with an outer diameter of 219.1 mm and a wall thickness of 40 mm. Manufactured.
  • the heating temperature at the time of hot drilling at this time was in the range of 1150 to 1270 ° C, and the rolling end temperature in constant diameter rolling was as shown in Table 2.
  • the obtained steel pipe was quenched and tempered under the conditions shown in Table 2. If temperature values are listed in the cooling end temperature and reheating temperature columns in Table 2, the steel pipe after rolling is cooled. It means that it was reheated and quenched. On the other hand, in the column of “Cooling end temperature and reheating temperature” in Table 2, it means that the steel pipe after rolling was immediately quenched. Quenching was performed by water cooling. Tempering was carried out by charging in a heating furnace and maintaining soaking for 15 minutes at the specified temperature.
  • the strength was evaluated by measuring the yield strength (YS) by conducting a tensile test according to JIS Z 2241 using a JIS No. 12 tensile test specimen taken from a steel pipe.
  • Toughness was evaluated by the fracture surface transition temperature determined by the Charpy test. The test was performed in accordance with JIS Z 2202 No. 4 test piece using an impact test piece with a width of 10 mm, a thickness of 10 mm, and a V notch depth of 2 mm. It was. The lower the fracture surface transition temperature, the higher the toughness.
  • Corrosion resistance is obtained by adding 0.5% CH 3 COOH (acetic acid) to a 5% NaCl aqueous solution saturated with H 2 S at normal pressure.
  • SSC resistance sulfide stress cracking resistance
  • the steel pipes of the invention examples correspond to API standard X80 class (yield strength 551 MPa or more) to X100 class (yield strength 689 MPa or more) so that the resulting force shown in Table 2 No. 1 to 98 is divided. In addition, it has excellent toughness (Charbe fracture surface transition temperature -50 ° C or less) and excellent corrosion resistance (SSC resistance is “00” in all cases).
  • Steel Nos. 99 to 108 in Table 2 are comparative examples in which the chemical composition is out of the range of the present invention, and at least one of strength, toughness, and corrosion resistance is inferior.
  • Steels 109 ⁇ .109 to 111 are comparative examples in which the content of each element is within the range of the present invention, but the value of [Mn] X [Mo] is less than the lower limit of 0.8 defined by the present invention.
  • Figure 2 shows a graph obtained by plotting the strength and toughness at this time together with the results of the strength and toughness of the inventive examples. Note that at the fracture surface transition temperature, which represents the toughness on the vertical axis in this figure, the toughness becomes lower as it goes on the figure (the higher the temperature).

Abstract

  厚肉でも高強度で靱性に優れ、耐食性も良好な、フローラインやライザーに好適なラインパイプ用継目無鋼管は、下記化学組成を有する：質量％で、C：0.02～0.08％、Si：0.5％以下、Mn：1.5～3.0％、Al：0.001～0.10％、Mo：0.4％超～1.2％、N：0.002～0.015％、さらに、CaおよびREMのうちの１種または２種:合計0.0002～0.007％を含有し、残部はFeおよび不純物からなり、不純物中のPが0.05％以下、Sが0.005％以下、Oが0.005％以下であり、次式を満足する： 0.8≦[Mn]×[Mo]≦2.6 (式中、[Mn]および[Mo]はそれぞれMnおよびMoの質量％での含有量に等しい数値を意味する)。

Description

明 細 書
ラインパイプ用継目無鋼管およびその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、強度、靱性、耐食性、溶接性に優れたラインパイプ用継目無鋼管とその 製造方法に関する。本発明に係る継目無鋼管は、 API (米国石油協会)規格に規定 される X80級以上の強度、具体的には、 X80級（降伏強度 551 MPa以上）、 X90級（降 伏強度 620 MPa以上）、または X100級（降伏強度 689 MPa以上）の強度を、良好な靱 性と耐食性と共に有する、ラインパイプ用の高強度、高靱性、厚肉継目無鋼管であり 、特に海底フローライン用鋼管またはライザ一用鋼管として好適である。
背景技術
[0002] 陸上や水深ほぼ 500メートルまでのいわゆる浅海に位置する油田の石油、天然ガス 資源が近年枯渴しつつあるので、例えば海面下 1000〜3000メートルといういわゆる 深海の海底油田の開発が活発になっている。深海油田では、海底に設置された油 井、天然ガス井の坑口から、洋上のプラットホームまで、フローラインやライザ一と呼 ばれる鋼管を用いて原油や天然ガスを輸送する必要がある。
[0003] 深海に敷設されたフローラインまたはライザ一を構成する鋼管の内部には、深い地 層圧が加わった高圧の内部流体圧がかかり、また操業停止時には深海の海水圧の 影響を受ける。ライザ一を構成する鋼管は、さらに波浪による繰り返し歪みの影響も 受ける。
[0004] ここで、フローラインとは、地上もしくは海底面の地勢に沿って敷設された輸送用鋼 管であり、ライザ一とは海底面から海上のプラットフォームまで立ち上がった輸送用鋼 管である。深海油田で用いる場合には、これらの鋼管は通常 30 mm以上の肉厚が必 要と言われており、実際にも 40〜50 mmの厚肉管が使用されるのが一般的である。こ れからも過酷な条件で使用される部材であることがわかる。
[0005] 図 1は、ライザ一およびフローラインの海中における配置例を模式的に示す説明図 である。図中、海底 10に設けられた坑口 12とその直上の海面 13上に設けられたプラッ トフオーム 14との間はトップテンションライザ一 16によって連結されている。一方、図示 しない遠方にある坑口からは、これに連結され、海底上に設置されたフローライン 18 がプラットフォーム 14の近くまで延設されており、このフローライン 18の端部は、プラッ トフオーム近傍から立ち上がったスティール力テナリーライザ一 20によってプラットフォ ーム 14に連結されている。
[0006] このようなライザ一およびフローラインの使用環境は過酷であり、例えば、温度は 17 7°C、内圧は 1400気圧以上に達するといわれている。従って、ライザ一やフローライン に用いる鋼管はそのような過酷な使用環境に耐えなければならない。し力も、ライザ 一の場合、波浪による曲げ圧力を受けるため、そのような外部力もの影響にも耐えな ければならない。
[0007] 従って、ライザ一およびフローラインには、高強度で高靱性の鋼管が望まれる。また 、高い信頼性を確保するため、溶接鋼管ではなぐ継目無鋼管が用いられている。 溶接鋼管の分野では、既に X80級を超える強度の鋼管を製造する技術が開示され ている。例えば特許文献 1 (特開平 9— 41074号公報）に、 API規格の X100級（降伏強 度 689 MPa以上)超の鋼が開示されている。溶接鋼管は、鋼板をまず製造し、その鋼 板を丸めて溶接し、鋼管とする。鋼板の製造段階で強度、靱性等の主要な性能を付 与する目的で、鋼板の圧延時に加工熱処理を施すことによって、そのミクロ組織をコ ントロールすることが適用されてきた。特許文献 1でも、鋼板の熱間圧延時に加工熱 処理を施し、そのミクロ組織を、加工フェライトを含有するようにコントロールすることに よって、溶接後の鋼管の性能を確保する。従って、特許文献 1に開示される技術は、 制御圧延による加工熱処理が容易な鋼板の圧延プロセスでのみ実現でき、従って溶 接鋼管には適用できるが、継目無鋼管には適用できな 、。
[0008] 継目無鋼管に限ると、近年 X80級の継目無鋼管が開発されつつある。継目無鋼管 では、溶接鋼管で開発された加工熱処理を利用する上記技術は適用困難であるか ら、基本的に造管後の熱処理によって性能を確保する必要がある。例えば、特許文 献 2 (特開 2001— 288532号公報）に、 X80級（降伏強度 551 MPa以上）の継目無鋼管 を製造する技術が開示されている。しかし、その技術は、特許文献 2の実施例に記載 されているように、本質的に焼入れ性がよい薄肉（肉厚 11.1 mm)の継目無鋼管で検 討されているにすぎない。従って、ここに開示された技術を用いても、ライザ一ゃフロ 一ラインとして実際に使用されて 、る厚肉（肉厚 40〜50 mm程度)の継目無鋼管を製 造する場合は、そのような厚肉鋼管では特に中心部の焼入れ時の冷却速度が遅くな るため、十分な強度と靱性が確保できな 、と 、う問題がある。
発明の開示
[0009] 本発明は、上記の問題を解決することを目指したものであり、具体的には、特に肉 厚の大き 、継目無鋼管で高強度と安定した靱性と良好な耐食性を確保できるライン パイプ用継目無鋼管とその製造方法を提供することを目的とする。
[0010] 従来のラインパイプ用鋼に関しては、例えば下記に示す C当量式といわれる、 CE(II W)式または Pcm式により強度が予測できることが知られており、これらの式を参考に して、強度を調整して材質設計を行ってきた。
[0011] CE(IIW) =C+Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15
Pcm=C + Si/30 + (Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10 + 5B
しかし、従来のラインノイブ用鋼では上記数式が成り立つものの、近年更なる高強 度が要求されるライザ一やフローラインとして使用するための肉厚 30 mmを超える厚 肉鋼管用材料では、上記式が参考にならず、上記の式で高強度となる答の材質でも 、特に靱性の低下が著しい場合があることが判明した。すなわち、単純に C当量式に 記載の合金元素を添加して、高強度を確保するだけでは不十分であり、靱性を改善 することが必要となる。
[0012] 本発明者らは、厚肉の継目無鋼管の靱性を支配する因子について解析した。その 結果、特に厚肉で強度と靱性を確保するためには、 C含有量を低く抑えるとともに、 C aまたは REMの添カ卩を必須とし、さらに、質量％で、 Mn添カ卩量と Mo添カ卩量の積が 0.8 以上であることが重要であるということが判明した。さらに、必要により、 Cr、 Ti、 Ni、 Nb 、 V、 Cu、 B、 Mgの 1種または 2種以上を添加することができる力 それらについても特 定の範囲内に調整することが重要である。
[0013] 本発明における高強度での靱性改善効果が発現される機構は不明であるが、現時 点で考えられる機構は次の通りである。但し、本発明はこの機構に拘束されるもので はない。
Mnは、鋼の焼き入れ性を向上させ、厚肉材の中央部まで微細な変態組織を形成 するのを助長して、強度と靱性を向上させる働きがある。一方、鋼の焼戻し軟化抵抗 を高める Moを添加すると、同じ目標強度を得る場合でもより高い焼戻し温度が設定 できるため、鋼の靱性が大きく向上する。 Mnと Moの上記効果は単独添加でも得られ る。し力し、 Mnと Moを一緒にあるレベル以上で添加すると、鋼の焼き入れ性の向上と 高温焼戻し性の効果とが相乗して、厚肉の継目無鋼管において、従来は到達できな 力つたレベルの高強度と高靱性が得られるようになる。 Mnレベルが従来より高くなると 、靱性および耐食性を低下させる MnSが析出し易いが、 Ca、 REMを添カ卩して、 MnSの 析出を防止し、さらに C含有量を低下させて炭化物の析出量を低減することにより、 靱性と耐食性をさらに向上させることができる。
[0014] 上記化学組成を有する素材を用いた場合には、造管後に焼き入れと焼き戻しを含 む製造方法が、高強度で高靱性の厚肉の継目無鋼管を得るのに好適である。
本発明に係るラインパイプ用継目無鋼管は、質量％で、 C : 0.02-0.08%, Si : 0.5% 以下、 Mn: 1.5〜3.0%、 Al: 0.001〜0.10%、 Mo : 0.4%超〜 1.2%、 N: 0.002〜0.015% 、さらに、 Caおよび REMの 1種または 2種：合計で 0.0002〜0.007%を含有し、残部は Feおよび不純物からなり、不純物中の Pが 0.05%以下、 Sが 0.005%以下、 0が 0.005 %以下であ (、次式：
0.8≤[Mn] X [Mo]≤2.6
(式中、 [Mn]および [Mo]はそれぞれ Mnおよび Moの質量％での含有量に等し!/、数 値)を満足する化学組成を有することを特徴とする。
[0015] 前記化学組成は、下記力 選ばれた 1種または 2種以上の元素 (含有量は質量％ を意味する）をさらに含有しうる：
Cr: 1.0%以下、 Ti: 0.05%以下、 Ni : 2.0%以下、 Nb : 0.04%以下、 V： 0.2%以下、 Cu : 1.5%以下、 B : 0.01%以下、 Mg: 0.007%以下。
[0016] 本発明はまた、ラインパイプ用継目無鋼管の製造方法に関する。
1態様において、本発明の方法は、上記化学組成を有する鋼片から、熱間加工に より継目無鋼管を造管し、形成された鋼管を一旦冷却し、その後に再加熱して、焼入 れおよび焼戻しを施すこと力 なる。
[0017] 別の態様において、本発明の方法は、上記化学組成を有する鋼片から、熱間加工 により継目無鋼管を造管した後、形成された鋼管に直ちに焼入れを施し、さらに焼戻 こと力らなる。
[0018] 本発明によれば、継目無鋼管の化学組成、つまり鋼組成とその製造方法を上述の ように規定することによって、特に厚さ 30 mm以上という肉厚の厚い継目無鋼管にお いて、焼入れ'焼戻しの熱処理だけで、 X80級（降伏強度 551 MPa以上）、 X90級（降 伏強度 620 MPa以上）、 X100級（降伏強度 689 MPa以上）の高強度を有し、しかも靱 性と耐食性に優れたラインパイプ用継目無鋼管が製造可能となる。
[0019] ここで用いた「ラインパイプ」とは、原油、天然ガス等の流体の輸送用に用いる管構 造物であって、陸上はもとより、海上、海中において使用されるものである。本発明に 係る継目無鋼管は、前述のフローライン、ライザ一等の海上、海中で使用されるライ ンノイブに特に適している力 用途はそれに制限されるものではない。
[0020] 本発明に係る継目無鋼管の形状、寸法は特に制限されないが、継目無鋼管の製 造工程に起因する制限があり、外径の最大は 500 mm程度、最小は 150 mm程度が普 通である。本発明の効果は、特に肉厚が 30 mm以上で発揮されるが、それに制限さ れるわけではない。
[0021] 本発明の継目無鋼管は、特に海底フローライン用として、より厳しい深海に敷設可 能である。従って、本発明は、エネルギーの安定供給に大きく貢献する。ライザ一管 や深海に敷設されるフローラインに使用する場合には、継目無鋼管の肉厚を 30 mm 以上とすることが好ましい。肉厚の上限は特に制限はないが、通常は 60 mm以下であ ろう。
図面の簡単な説明
[0022] [図 1]本発明にかかる継目無鋼管の一つの用途を示す模式的説明図である。
[図 2]実施例の結果に基づいて [Mn] X [Mo]の値と強度および靱性との関係を示すグ ラフである。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 本発明において鋼管の化学組成を上述のように規定した理由を述べる。なお、前 記のとおり、化学成分の含有量 (濃度)を表す「％」は「質量％」を意味する。
C : 0.02~0.08% Cは、鋼の強度を確保するための重要な元素である。鋼の焼入れ性を高めて厚肉 材で十分な強度を得るために、 C含有量を 0.02%以上とする。一方、その含有量が 0. 08%を超えると靱性が低下する。そのため、 C含有量を 0.02〜0.08%とする。厚肉材 で強度を確保する観点力 望ましい C含有量の下限は 0.03%、より好ましい下限は 0. 04%である。 C含有量のより好まし!/、上限は 0.06%である。
[0024] Si : 0.5%以下
Siは、製鋼における脱酸剤としての作用を有するので、添カ卩は必要である力 その 含有量はなるべく少ない方がよい。その理由は、ラインパイプを連結するための周溶 接時に溶接熱影響部の鋼の靱性を大幅に低下させるからである。 Si含有量が 0.5% を超えると、大入熱溶接時の熱影響部の靱性が著しく低下するので、脱酸剤として添 加する Si量を 0.5%以下とする。 Si含有量は好ましくは 0.3%以下、より好ましくは 0.15 %以下である。
[0025] Mn: 1.5〜3.0%
Mnは、鋼の焼入れ性を高めて、厚肉材でも中心まで強化すると同時に、靱性を高 めるために、多量の含有が必要である。その含有量が 1.5%未満ではこれらの効果が 得られず、 3.0%を超えると、耐 HIC (耐水素誘起割れ)特性が低下するので、 1.5〜3. 0%とする。 Mn含有量の下限は好ましくは 1.8%、より好ましくは 2.0%、さらに好ましく は 2.1%である。また、後述するように、 Mnは Moとの複合添加効果で高強度高靱性を 得るので、 Mo添加量を考慮した Mnの添加が必要である。
[0026] Al: 0.001〜0.10%
A1は製鋼における脱酸剤として添加する。この効果を得るためその含有量が 0.001 %以上となるように添加する。一方、 A1含有量が 0.10%を超えると、鋼中の介在物が クラスター状になって鋼の靭性を劣化させ、また、管端のベベル面加工時に表面欠 陥が多発するようになる。そのため、 A1含有量は 0.001〜0.10%とする。表面欠陥を防 止する観点力 は、 A1含有量の上限をさらに制限することが望ましぐ好ましい上限は 0.05%、より好ましい上限は 0.03%である。脱酸を十分行って、靱性を向上させるた めの好ましい A1含有量の下限は 0.010%である。本発明の A1含有量とは、酸可溶 Al ( 所謂「sol.Al」）を指す。 [0027] Mo : 0.4%超〜 1.2%
Moは、特に冷却速度が遅い条件においても鋼の焼入れ性を高める効果があり、厚 肉材でも中心まで強化すると同時に、鋼の焼き戻し軟ィ匕抵抗を高めて、その高温焼 き戻し可能とすることにより、靱性を向上させる点で、本発明において重要な元素で ある。これらの効果を得るためには、 0.4%を超える Mo含有量が必要である。 Mo含有 量の好ましい下限は 0.5%、より好ましい下限は 0.6%である。し力し、 Moは高価な元 素であるのと、 1.2%程度でその効果が飽和するので、 1.2%を Mo含有量の上限とす る。さらに、後述するように、 Moは Mnとの複合添加効果で高強度高靱性を得るので、 Mn添加量を考慮した Moの添加が必要である。
[0028] N: 0.002〜0.015%
Nは、鋼の焼入れ性を高めて厚肉材で十分な強度を得るために 0.002%以上含有さ せる。一方、 N含有量が 0.015%を超えると鋼の靱性が低下するので、 N含有量を 0.00 2〜0.015%とする。
[0029] Ca、 REMの少なくとも 1種：合計 0.0002〜0.007%
これらの元素は、介在物の形態制御により鋼の靱性、耐食性を改善する目的と、铸 込み時のノズル詰まりを抑制して铸込み特性を改善する目的で添加する。これらの 効果を得るために、 Caおよび REM力も選ばれた少なくとも 1種を合計 0.0002%以上含 有させる。一方、これらの元素の合計含有量が 0.007%を超えると、上記の効果が飽 和して、それ以上の効果が発揮されないば力りではなぐ介在物がクラスター化し易く なり、逆に鋼の靱性、耐 HIC特性の低下を招く。従って、上記元素は少なくとも 1種を 合計含有量が 0.0002〜0.007%、好ましくは 0.0002〜0.005%となるように添カ卩する。 R EMとは、ランタノイド元素、 Yおよび Scの 17元素の総称であり、本発明にあってはそ の少なくとも 1種含有されるときのその合計量をもって REM含有量とする。
[0030] 本発明のラインパイプ用継目無鋼管は、上記成分を含有し、残部は Feと不純物か らなる。ただし、不純物中の P、 S、 Oは下記のように各含有量の上限を抑える。
P: 0.05%以下
Pは、鋼の靱性を低下させる不純物元素であり、その含有量は可及的に少なくする のが好ましい。その含有量が 0.05%を超えると、靱性が著しく低下するので、 Pの許容 上限を 0.05%とする。 P含有量は 0.02%以下が好ましぐ 0.01%以下がさらに好ましい
[0031] S : 0.005%以下
Sも、鋼の靱性を低下させる不純物元素であり、可及的に少なくするのが好ましい。 その含有量が 0.005%を超えると、靱性が著しく低下するので、 Sの許容上限を 0.005 %とする。 S含有量は 0.003%以下にするのが好ましぐ 0.001%以下がさらに好ましい
[0032] 0 : 0.005%以下
0も、鋼の靱性を低下させる不純物元素であり、可及的に少なくするのが好ましい。 その含有量が 0.005%を超えると、靱性が著しく低下するので、 0含有量の許容上限 を 0.005%とする。 0含有量は 0.003%以下が好ましぐ 0.002%以下がさらに好ましい
[0033] 本発明のラインパイプ用継目無鋼管の化学組成においては、上記の個々の元素の 含有量の規定に加えて、 Mnと Moは次式を満たすように調整する：
0.8≤[Mn] X [Mo]≤2.6
但し、 [Mn]および [Mo]は、それぞれ Mnおよび Moの含有量を質量％で表した数字 である。
[0034] Mnと Moの含有量力 上に規定したそれぞれの含有量の範囲内であって、かつ上 記数式を満たすことにより、本発明で目標とする高強度かつ高靱性の継目無鋼管を 得ることが可能となる。 [Mn] X [Mo]の値は、一般に大きい方が強度と靱性が高くなる ので、好ましくは 0.9以上、より好ましくは 1.0以上、さらに好ましくは 1.1以上である。 [M n] X [Mo]の値力 を越えると、靱性がかえって低下し始めるので、上限を 2.6とする。
[0035] 本発明のラインパイプ用継目無鋼管は、上記の成分組成に、以下力 選ばれた 1 種または 2種以上の元素を必要により添加することによって、さらに高強度、高靱性、 および Zまたは高耐食性を得ることができる。
[0036] Cr: 1.0%以下
Crは、添カ卩しなくてもよいが、鋼の焼入れ性を向上させて、厚肉材で鋼の強度を向 上させるために添加してもよい。しかし、その含有量が過剰になると、却って靱性が低 下するので、 Crを添加する場合の含有量を 1.0%以下とする。下限は特に制限はな いが、その効果が特に顕著になるのは Crを 0.02%以上含有させた場合である。添カロ する場合の Cr含有量の好ましい下限は 0.1%、より好ましい下限は 0.2%である。
[0037] Ti: 0.05%以下
Tiは、添加しなくてもよいが、連続铸造時に表面欠陥を防止する作用と、高強度化 作用、結晶粒微細化作用のために添加できる。 Ti含有量が 0.05%を超えると、靱性 が低下するので、その上限を 0.05%とする。 Ti含有量の下限は特に制限はないが、 その効果を得るためには、好ましくは 0.003%以上である。
[0038] Ni: 2.0%以下
Niは、添カ卩しなくてもよいが、鋼の焼入れ性を向上させて、厚肉材で鋼の強度を向 上させるとともに、靱性を向上させるために添加できる。しかし、 Niは高価な元素であ り、また過剰に含有させてもその効果が飽和するので、添加する場合、その含有量の 上限を 2.0%とする。 Ni含有量の下限は特に制限はないが、その効果は 0.02%以上 の含有で特に顕著になる。
[0039] Nb : 0.04%以下
Nbは、添加しなくてもよいが、高強度化作用と、結晶粒微細化作用を得るために添 加できる。 Nb含有量が 0.04%を超えると、靱性が低下するので、添加する場合、その 上限を 0.04%とする。 Nb含有量の下限は特に制限はないが、その効果を得るために は 0.003%以上の添カ卩が好まし!/、。
[0040] V： 0.2%以下
Vは、強度と靱性のバランスで含有量を決定する元素である。他の合金元素で十分 強度が得られる場合は、 V無添加の方が良好な靱性が得られる。強度向上元素とし て Vを添加する場合は、 0.003%以上の含有量とするのが望ましい。一方、 V含有量 力 .2%を超えると靱性が大きく低下するので、添加する場合は、 V含有量の上限を 0. 2%とする。
[0041] Cu: 1.5%以下
Cuは添加しなくてもよいが、耐 HIC特性を向上させる目的で添加してもよい。耐 HIC 特性改善の効果が発現する最少の Cu含有量は 0.02%である。一方、 1.5%を超えて Cuを添カ卩しても効果が飽和するので、添加する場合、 Cu含有量は 0.02〜1.5%とす るのがよい。
[0042] B : 0.01%以下
Bは、添カ卩しなくてもよいが、添加すると微量であっても鋼の焼入れ性を向上させる ので、より高強度が必要な場合に添加すると有効である。上記の効果を得るには、 0. 0002%以上の Bの含有が望ましい。しかし、過剰の添加は、靱性を低下させるので、 Bを添加する場合には、その含有量は 0.01%以下とする。
[0043] Mg: 0.007%以下
Mgは、添カ卩しなくてもよいが、添加すると微量であっても鋼の靱性を向上させるの で、特に溶接部の靱性を確保したい場合に添加すると有効である。上記の効果を得 るには、 0.0002%以上の Mgの含有が望ましい。し力し、過剰の添カ卩はかえつて靱性 を低下させるので、 Mgを添加する場合には、その含有量は 0.007%以下とする。
[0044] 次に、本発明に係るラインパイプ用継目無鋼管の製造方法にっ 、て説明する。本 発明にあっては、製造方法それ自体は特に制限されることなぐ慣用の継目無鋼管 の製造方法を採用できる。本発明では、特に肉厚 30 mm以上の鋼管に焼入れ、焼き 戻し処理を行うことにより、高強度と高靱性と高耐食性が得られる。以下に、本発明に おける製造方法に関する好適な製造条件について説明する。
[0045] 継目無鋼管の造管：
上記化学組成を有するように調整した溶鋼を、例えば連続铸造方法により断面が 丸形状の铸片を製造して、それをそのまま圧延素材 (ビレット）として使用するか、或 いは断面が角形状の铸片を製造し、これから圧延により断面が丸形状のビレットを得 る。得られたビレットに、熱間で穿孔、延伸および定径圧延を行って、継目無鋼管を 造管する。
[0046] このときの製造条件は、通常の熱間加工による継目無鋼管の製造条件と同様でよく 、本発明において特に制限はない。しかし、介在物の形態制御によりその後の熱処 理時の焼入れ性の確保を図るために、熱間穿孔時の加熱温度は 1150°C以上、圧延 終了温度は 1100°C以下の条件で造管を行うのが好ましい。
[0047] 造管後の熱処理： 造管により製造された継目無鋼管に、焼入れおよび焼戻しの熱処理を施す。焼入 れの方法は、形成された高温の鋼管を一旦冷却してから、再加熱し、急冷して焼入 れする方法と、造管直後に鋼管の保有する熱を利用して、再加熱無しに急冷して焼 入れする方法のどちらでも良 、。
[0048] 焼入れ前に鋼管を一旦冷却する場合は、冷却終了温度は規定されな 、。室温まで 放冷した後、再加熱して焼入れしたり、変態する 500°C程度まで冷却から再加熱して 焼入れしたり、再加熱炉までの運搬中の冷却後、直ちに再加熱炉で加熱して焼入れ しても良い。再加熱温度は、 880°C〜1000°Cが好ましい。
[0049] 焼入れ後の焼戻しは 550°C〜700°Cの温度で行うことが好まし!/、。本発明では、鋼 の化学組成が比較的多量の Moを含有するため、鋼の焼き戻し軟ィ匕抵抗が高く高温 焼き戻しが可能であり、それにより靱性の向上を図ることができる。この効果を生かす には、 600°C以上の温度で焼戻しを行うことが好ましい。好ましい焼戻し温度は 600〜 650°Cである。
[0050] このようにして、本発明によれば、厚肉でも X80級以上の高強度と、優れた靱性、耐 食性を有するラインパイプ用継目無鋼管を安定して製造することができる。この継目 無鋼管は、深海でのラインパイプ用、すなわち、ライザ一やフローラインに用いること ができ、その実用上の効果は大きい。
[0051] 次の実施例は本発明の効果を例証するものであり、本発明はそれにより何らの制 限も受けない。
実施例
[0052] 表 1に示す化学組成を有する断面が丸形状のビレット (圧延素材)を、通常の溶製、 铸造、そして铸片の粗圧延によって用意した。得られたビレットに、マンネスマン マ ンドレルミル方式の造管設備によって、熱間での穿孔、延伸および定径圧延による造 管加工を行い、寸法:外径 219.1 mm X肉厚 40 mmの継目無鋼管を製造した。この時 の熱間穿孔時の加熱温度は 1150〜1270°Cの範囲であり、定径圧延での圧延終了温 度は表 2に示す通りであった。
[0053] 得られた鋼管に表 2に示す条件で焼入れ、焼戻しを行なった。表 2の冷却終了温度 と再加熱温度の欄に温度の値が記載されている場合は、圧延終了後の鋼管を冷却 し、再加熱して焼入れを行ったことを意味する。一方、表 2の冷却終了温度と再加熱 温度の欄カ^ー」である場合は、圧延終了後の鋼管を直ちに焼入れしたことを意味す る。焼入れは水冷により行った。焼戻しは、加熱炉に装入し、指定温度で 15分間均熱 保持することにより行った。
[0054] 得られた鋼管の強度、靱性および耐食性を次のようにして試験した。それらの試験 結果も表 2に示す。
強度は、鋼管から採取された JIS 12号引張試験片を用いて、 JIS Z 2241に準じて引 張試験を行 、、降伏強度 (YS)を測定することにより評価した。
[0055] 靱性はシャルピー試験で求めた破面遷移温度により評価した。試験は、 JIS Z 2202 の 4号試験片に準じて、鋼管の肉厚中央の長手方向力 採取された幅 10 mm X厚さ 10 mm, Vノッチ深さ 2 mmの衝撃試験片を用いて行った。破面遷移温度が低いほど 靱'性が高い。
[0056] 耐食性は、常圧で H Sを飽和させた 5%NaCl水溶液に 0.5%CH COOH (酢酸）を添
2 3
カロした液 [いわゆる NACE (National Association of Corrosion Engineers)溶液、温度 2 5°C、 pH = 2.7〜4.0] ]を試験液とする試験で求めた耐硫化物応力割れ性 (耐 SSC性） により評価した。各鋼管の肉厚中央の長手方向から採取された、肉厚 2 mm,幅 10 m m、長さ 100 mmの短冊状 4点曲げ試験片 3枚を、これにその降伏応力の 90%の応力 を負荷しながら、試験液に 720時間浸漬し、浸漬後における試験片の割れの有無に より耐 SSC性を評価した。
[0057] 表 2には、試験片ごとに割れがある場合を「X」、割れが無い場合を「〇」で示す。 3 枚の試験片がすべて割れ無しであった場合は「〇〇〇」で、 3枚の試験片がすべて 割れた場合は「X X X」である。
[0058] [表 1-1]
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000015_0002
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0002
Figure imgf000017_0001
S6C9TC/900Zdf/X3d 9 v tmziQiLmz OAV
Figure imgf000019_0001
[0062] [表 2- 2]
冷却終了 再加熱 焼き戻し 降伏 シャルピー
鋼 圧延終了
度 (¾) 温度 (°c) /皿
No. 温 度 皿度 強度 破面遷移 耐 SSC性
(°C) (°C) (MPa) 温度 (°c)
57 1000 950 980 630 736 -77 ΟΟΟ 発明例
58 950 900 920 630 673 -66 οοο 発明例
59 1050 900 920 630 717 -57 οοο 発明例
60 1050 900 920 630 596 一 65 000 発明例
61 950 900 920 630 659 -61 οοο 発明例
62 950 900 920 630 712 -68 000 発明例
63 1050 ― ― 630 587 -68 οοο 発明例
64 950 900 920 630 611 -75 000 発明例
65 1000 ：曰
王' m 920 620 721 -75 ΟΟΟ 発明例
66 1000 950 980 630 607 -77 00Ο 発明例
67 950 900 920 630 607 -67 οοο 発明例
68 1050 ― ― 630 620 -62 οοο 発明例
69 1050 900 920 610 788 -69 000 発明例
70 1000 950 980 630 640 -74 οοο 発明例
71 950 900 920 630 748 一 51 000 発明例
72 1000 950 980 630 627 一 70 〇οο 発明例
73 950 900 920 630 617 -52 ΟΟΟ 発明例
74 1000 王' m 920 640 561 -76 οο〇 発明例
75 950 900 920 630 637 -64 〇〇ο 発明例
76 950 900 920 630 591 一 66 οοο 発明例
77 1050 900 920 610 741 -66 οοο 発明例
78 1050 900 920 630 684 -49 οοο 発明例
79 1000 950 980 630 672 -59 000 発明例
80 950 ― ― 630 712 -55 οοο 発明例
81 950 900 920 630 700 -66 οοο 発明例
82 950 900 920 630 708 -67 οοο 発明例
83 1050 900 920 630 623 -65 ΟΟΟ 発明例
84 1050 900 920 630 608 -76 〇οο 発明例
85 1000 950 980 600 744 -72 発明例
86 950 900 920 630 61 1 -78 ΟΟΟ 発明例
87 950 3会Ε./：ΠΠ. 920 630 624 -67 ΟΟΟ 発明例
88 1000 ― ― 630 723 -59 ΟΟΟ 発明例
89 1000 950 980 630 636 -62 〇ο〇 発明例
90 1050 900 920 600 758 -66 ΟΟΟ 発明例
91 1000 950 980 600 769 -69 000 発咖
92 1000 950 980 630 669 -77 〇ο〇 発明例
93 950 900 920 630 697 -69 οοο 発明例
94 1050 ― ― 630 636 -70 οοο 発明例
95 950 900 920 630 695 -54 ΟΟΟ 発明例
96 1050 王皿 920 630 693 -58 ΟΟΟ 発明例
97 1000 950 980 640 579 -76 000 発明例 腳 000 0 630 673 - δδ ϋϋϋ 発國
99 1000 950 980 630 707 12 000 比较例
100 1000 950 980 630 588 -30 〇〇ο 比較剁
101 1050 900 920 630 495 -45 ο〇〇 比較例
102 950 900 920 630 671 -21 000 比較例
103 1050 900 920 630 612 -18 X 比較例
104 1050 900 920 630 639 -4 X X X 比較例
105 950 900 920 590 626 -21 00 χ 比較例
106 1050 900 920 630 599 -36 ο〇〇 比較例
107 1050 900 920 630 678 5 X X 比較例
108 1050 900 920 630 741 21 ΟΟΟ 比較例
109 1050 900 920 630 669 -12 000 比較例
110 1050 900 920 630 617 -33 οο〇 比较例
H i 腦 920 600 557 -46 ϋθϋ 比較例 [0063] 表 2の鋼 No.1〜98に示す結果力 分力るように、発明例の鋼管は API規格 X80級（ 降伏強度 551 MPa以上）〜 X100級（降伏強度 689 MPa以上）に相当する高強度を示 し、同時に靱性に優れ (シャルビー破面遷移温度が— 50°C以下)で、耐食性にも優 れて 、る（耐 SSC性が全例で「〇〇〇」）。
[0064] 一方、表 2の鋼 No. 99〜108は化学組成が本発明の範囲を外れた比較例であり、強 度、靱性、耐食性の少なくとも一つの性能が劣っている。
鋼 Νο.109〜111は、各元素の含有量は本発明の範囲であるが、 [Mn] X [Mo]の値が 本発明で規定する下限の 0.8より小さい比較例である。図 2に、このときの強度と靱性 を、発明例の強度と靱性の結果と合わせてプロットして得たグラフを示す。この図の 縦軸の靱性を表示する破面遷移温度では、図の上にいくほど (温度が高くなるほど） 靱性が低くなることに留意されたい。
[0065] 一般に強度と破面遷移温度の関係はこの図では右上がりの直線の関係となり、強 度が増大すると靱性は低下する。ところが、 [Mn] X [Mo]の値が大きくなるに従って、 プロットが図の右側にシフトし、靱性を低下させずに強度が増大し、靱性とのノ ンス を保持したまま高強度化することができるようになる。つまり、強度と靱性のノ ランスが [Mn] X [Mo]により支配されて!、ることがこの図力ら分かる。 [Mn] X [Mo]が 0.8に達して いない鋼 Νο.109〜111は、発明例に比べて、同じ強度での靱性が著しく低くなり、強 度と靱性のバランスが悪 、。

Claims

請求の範囲
[1] 質量0 /0で、 C:0.02〜0.08%、 Si:0.5%以下、 Mn:1.5〜3.0%、 Al:0.001〜0.10%、 Mo:0.4%超〜 1.2%、 N:0.002〜0.015%、 Caおよび REMの 1種または 2種の合計： 0. 0002〜0.007%、 Cr:0〜1.0%、 Ti:0〜0.05%、 Ni:0〜2.0%、 Nb:0〜0.04%、 V:0〜 0.2%、 Cu:0〜1.5%、 B:0〜0.01%、 Mg:0〜0.007%、残部： Feおよび不純物から本 質的になり、不純物中の Pが 0.05%以下、 Sが 0.005%以下、 0が 0.005%以下であり、 次式を満足する化学組成を有することを特徴とする、ラインパイプ用継目無鋼管： 0.8≤[Mn]X[Mo]≤2.6
式中、 [Mn]および [Mo]はそれぞれ Mnおよび Moの質量％での含有量に等し!/、数値 を意味する。
[2] 前記化学組成が、質量0 /0で、 Cr:0.02〜1.0%、 Ti:0.003〜0.05%、 Ni:0.02〜2.0%
、 Nb:0.003〜0.04%、 V:0.003〜0.2%、 Cu:0.02〜1.5%、 B:0.0002〜0.01%、およ び Mg:0.0002〜0.007%よりなる群力 選ばれた 1種または 2種以上の元素を含有す る請求項 1に記載のラインパイプ用継目無鋼管。
[3] 請求項 1または 2に記載の化学組成を有する鋼片から、熱間加工により継目無鋼管 を造管し、この鋼管に焼入れおよび焼戻しを施すことからなる、ラインパイプ用継目 無鋼管の製造方法。
[4] 熱間加工により造管された継目無鋼管をー且冷却し、その後に再加熱して焼入れ を行う請求項 3に記載の方法。
[5] 熱間加工により造管された継目無鋼管に直ちに焼入れを施す、請求項 3に記載の 方法。
[6] 焼戻しを 550°C〜700°Cの範囲内の温度で行う請求項 3に記載の方法。
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