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JP2001115238A - Martensitic stainless steel welded steel pipe - Google Patents

Martensitic stainless steel welded steel pipe

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Publication number
JP2001115238A
JP2001115238A JP2000238787A JP2000238787A JP2001115238A JP 2001115238 A JP2001115238 A JP 2001115238A JP 2000238787 A JP2000238787 A JP 2000238787A JP 2000238787 A JP2000238787 A JP 2000238787A JP 2001115238 A JP2001115238 A JP 2001115238A
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less
metal
weld metal
weld
steel pipe
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Takahiro Kushida
隆弘 櫛田
Tomohiko Omura
朋彦 大村
Kunio Kondo
邦夫 近藤
Kazuhiro Ogawa
和博 小川
Masahiko Hamada
昌彦 濱田
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thick martensitic stainless steel welded steel pipe of a large diameter excellent in corrosion resistance, particularly, in the stress corrosion cracking resistance of the weld zone. SOLUTION: In this welded steel pipe 1, the size of the projection of a welding bead 3 in the seam zone at the inside face is limited small based on the conditional formula in consideration of the width W and height H of the bead and the proof stress of the base material and weld metal. Therefore, the welded steel pipe is excellent in corrosion resistance, particularly, in stress corrosion cracking resistance(SCC resistance) in the base material part and the seam zone at the inside face of the pipe. By the selection of the chemical composition, its corrosion resistance such as sulfide stress cracking resistance (sour resistance) and gaseous carbon dioxide corrosion resistance can moreover be improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、耐食性、特に耐応
力腐食割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼の
溶接鋼管に関する。さらに詳しくは、石油や天然ガスの
ような金属を腐食しやすい流体を輸送するパイプライ
ン、特にトランクラインに用いられる溶接鋼管で、外径
が20インチを超え、肉厚が0.5インチを超えるよう
な大径厚肉のマルテンサイト系ステンレス鋼溶接鋼管に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a welded steel pipe made of martensitic stainless steel having excellent corrosion resistance, especially excellent resistance to stress corrosion cracking. More specifically, welded steel pipes used in pipelines, particularly trunk lines, for transporting fluids that readily corrode metals such as oil and natural gas, with an outer diameter exceeding 20 inches and a wall thickness exceeding 0.5 inches Such large diameter and thick wall martensitic stainless steel welded steel pipes.

【0002】[0002]

【従来の技術】石油や天然ガスのような金属を腐食しや
すい流体を輸送するパイプライン、なかでもトランクラ
インには、外径が20インチを超え、肉厚が0.5イン
チを超えるような大径厚肉の鋼管が広く用いられてい
る。
2. Description of the Related Art Pipelines, especially trunk lines, for transporting fluids that easily corrode metals such as oil and natural gas have an outer diameter exceeding 20 inches and a wall thickness exceeding 0.5 inches. Large diameter and thick steel pipes are widely used.

【0003】このような大径厚肉の鋼管は、通常、厚鋼
板や熱延鋼帯をオープンパイプ状やスパイラル状に曲げ
成形した後、突き合わせ部を溶接する方法で製造され
る。このような方法で製造される鋼管は、UO鋼管、ス
パイラル鋼管などと呼ばれている。
[0003] Such a large-diameter thick-walled steel pipe is usually manufactured by bending a thick steel plate or a hot-rolled steel strip into an open pipe shape or a spiral shape, and then welding a butt portion. The steel pipe manufactured by such a method is called a UO steel pipe, a spiral steel pipe, or the like.

【0004】UO鋼管は、その名称に付けられたアルフ
ァベット文字(UとO)で表される成形工程で製造され
る。この工程の場合には、厚鋼板をUプレスを用いてオ
ープンパイプ状に曲げ成形し、それに続いて、Oプレス
によって端面を突き合わせてパイプ状とした後、突き合
わせ部を溶接する方法が採られる。
[0004] UO steel pipe is manufactured by a forming process represented by alphabetical letters (U and O) added to its name. In this step, a method is employed in which a thick steel plate is bent into an open pipe shape by using a U-press, then the end surfaces are butted by an O-press into a pipe shape, and the butted portion is welded.

【0005】また、スパイラル鋼管は、熱延鋼帯をスパ
イラル状に順次曲げてパイプ状に成形し、その鋼帯端面
同士の突き合わせ部を溶接する方法で製造される。
A spiral steel pipe is manufactured by sequentially bending a hot-rolled steel strip in a spiral shape, forming the pipe shape, and welding a butt portion between the end faces of the steel strip.

【0006】大径厚肉鋼管の製造方法には、上記以外の
製造方法もある。例えば、厚鋼板をロールベンダーと称
される3ロール式のロール成形機を用いてパイプ状に曲
げ成形した後、厚鋼板の端面同士の突き合わせ部をシー
ム溶接する方法である。
[0006] As a method of manufacturing a large-diameter thick-walled steel pipe, there is a manufacturing method other than the above. For example, there is a method in which a thick steel plate is bent into a pipe shape using a three-roll type roll forming machine called a roll bender, and then the butted portions of the end surfaces of the thick steel plate are seam-welded.

【0007】これら大径厚肉の溶接鋼管の製造には、サ
ブマージアーク溶接法(以下、SAW法という)が広く
用いられる。大径厚肉鋼管の溶接の際には、通常、管の
内面側と外面側からそれぞれ一層ずつの溶接が行われ
る。この他、材料の肉厚が大きい場合には、片側を2層
以上溶接する3層以上の多層盛り溶接が行われることも
ある。
[0007] A submerged arc welding method (hereinafter, referred to as SAW method) is widely used for producing these large-diameter and thick-walled welded steel pipes. When welding a large-diameter thick-walled steel pipe, one layer is usually welded from the inner surface side and the outer surface side of the pipe. In addition, when the thickness of the material is large, multi-layer welding of three or more layers in which two or more layers are welded on one side may be performed.

【0008】従来、石油や天然ガスのような金属を腐食
しやすい流体の輸送に用いられる大径厚肉の溶接鋼管の
製造には、炭素鋼または高々1質量%程度のCrを含む
低合金鋼の母材鋼板と溶接材料が用いられていた。耐食
性に劣る炭素鋼で製造された大径厚肉の溶接鋼管が使わ
れているのは、炭素鋼の方が、経済的に有利なためであ
る。しかし、炭素鋼は耐食性に劣る。そのため、炭素鋼
の溶接鋼管で構成されたパイプラインでは、輸送前に、
油井から採取した原油や天然ガスに脱水処理を施して、
流体の腐食作用を下げる操作が採られている。
Conventionally, large-diameter, thick-walled welded steel pipes used for transporting fluids that easily corrode metals such as petroleum and natural gas have been produced using carbon steel or low alloy steel containing at most about 1% by mass of Cr. Base steel sheet and welding materials were used. Large-diameter, thick-wall welded steel pipes made of carbon steel having poor corrosion resistance are used because carbon steel is more economically advantageous. However, carbon steel has poor corrosion resistance. Therefore, in a pipeline composed of carbon steel welded steel pipes, before transportation,
Dehydration of crude oil and natural gas collected from oil wells,
Operations have been taken to reduce the corrosive effects of the fluid.

【0009】しかし、脱水処理設備とその設備を据え付
けるプラットフォームの建設費が高い。そのために、脱
水処理設備を省略し、パイプライン用の鋼管に、耐食性
のよい材料を用いる方法が採用されはじめた。耐食性に
優れた材料としては、ステンレス鋼が考慮の対象にされ
ている。
[0009] However, the construction cost of the dewatering treatment equipment and the platform for installing the equipment is high. For this reason, a method of omitting dehydration treatment equipment and using a material having good corrosion resistance for a steel pipe for a pipeline has begun to be adopted. Stainless steel is considered as a material having excellent corrosion resistance.

【0010】この方法は、採掘場所では脱水処理設備や
そのためのプラットホームが不要なため、従来は掘削で
きなかった水平油井のように小規模な油田やガス田の開
発に極めて有利である。具体的には、パイプラインによ
り、既存のプラットフォームに原油等を輸送し、そこで
まとめて効率的に脱水処理することができるという利点
がある。
This method is extremely advantageous for the development of small-scale oil fields and gas fields, such as horizontal oil wells, which conventionally could not be drilled, because dewatering equipment and a platform therefor are not required at the mining site. Specifically, there is an advantage that the crude oil and the like can be transported to an existing platform by a pipeline, and can be collectively and efficiently dewatered there.

【0011】また、北海油田のように、今後開発が検討
される北緯70度以上の高緯度地方では、海上の波浪の
ためにプラットフォームの建設自体が困難である。その
場合には、脱水処理を施さない原油等をパイプラインで
輸送する必要がある。
In a high latitude region where latitudes of 70 ° or more north are to be studied in the future, such as the North Sea Oil Field, it is difficult to construct the platform itself due to the waves on the sea. In such a case, it is necessary to transport crude oil and the like that is not subjected to dehydration treatment by pipeline.

【0012】このような背景から、脱水処理が省略され
た、金属を腐食しやすい流体の輸送用の大径厚肉の溶接
鋼管が要求されるようになってきた。
[0012] From such a background, a large-diameter thick-walled welded steel pipe for transporting a fluid which easily corrodes metal, which has been omitted from the dehydration treatment, has been required.

【0013】上記のような流体の輸送に適した耐食性の
よいステンレス鋼やその鋼からなる継目無鋼管、または
比較的小径薄肉の電縫鋼管やレーザ溶接鋼管について
は、いくつかの提案がなされている。また、ステンレス
鋼からなる大径厚肉の溶接鋼管については、例えば特開
平10−60599号公報や特開平12−8144号公
報に、溶接鋼管とその母材が開示されている。
Some proposals have been made for stainless steel having good corrosion resistance suitable for transporting fluids as described above, a seamless steel pipe made of the steel, or an electric resistance welded steel pipe or a laser welded steel pipe having a relatively small diameter and a thin wall. I have. As for a large-diameter and thick-walled welded steel pipe made of stainless steel, for example, JP-A-10-60599 and JP-A-12-8144 disclose a welded steel pipe and a base material thereof.

【0014】上記の用途に対しては、経済性の観点か
ら、主として、9〜13質量%のCrを含むマルテンサ
イト系ステンレス鋼が用いられている。マルテンサイト
系ステンレス鋼は、経済性に加えて、上記のような環境
下で十分な耐食性をもっており、熱間加工性に優れてい
るので、溶接鋼管の素材である厚鋼板や熱延鋼板を製造
しやすいからである。そして、これらのステンレス鋼の
母材やシーム部の溶接金属は、いずれも耐応力腐食割れ
性、耐炭酸ガス腐食性、耐硫化物応力割れ性に優れてい
ると考えられていた。
For the above-mentioned applications, martensitic stainless steel containing 9 to 13% by mass of Cr is mainly used from the viewpoint of economy. Martensitic stainless steel is economical, has sufficient corrosion resistance under the above-mentioned environment, and has excellent hot workability, so it manufactures thick steel plates and hot rolled steel plates, which are materials for welded steel pipes. Because it is easy to do. These stainless steel base metals and seam weld metals were all considered to be excellent in stress corrosion cracking resistance, carbon dioxide gas corrosion resistance, and sulfide stress cracking resistance.

【0015】しかし、脱水処理が省略された腐食作用の
ある流体を輸送するためのパイプラインに、マルテンサ
イト系ステンレス鋼で製造された溶接鋼管を適用した場
合、管内面の溶接部に応力腐食割れが発生しやすいとい
うことが分かってきた。特に、SAW法によって製造さ
れた溶接鋼管で、管内外面の溶接ビードが切削除去され
ていない大径厚肉の溶接鋼管に、SCCが生じる傾向が
見られる。さらに、耐SCC性を備えている場合でも、
母材および溶接金属が耐サワー性に劣り、溶接金属は溶
接高温割れ性にも劣る場合があることが分かってきた。
However, when a welded steel pipe made of martensitic stainless steel is applied to a pipeline for transporting a fluid having a corrosive effect, for which dehydration treatment has been omitted, stress corrosion cracking occurs at the welded portion on the inner surface of the pipe. Has been found to easily occur. In particular, in a welded steel pipe manufactured by the SAW method, there is a tendency for SCC to occur in a large-diameter thick-walled welded steel pipe in which the weld beads on the inner and outer surfaces of the pipe are not removed by cutting. Furthermore, even if it has SCC resistance,
It has been found that the base metal and the weld metal have poor sour resistance, and the weld metal may also have poor hot cracking resistance.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、母材部およ
び管内面のシーム部の耐食性、特に耐応力腐食割れ性
(以下、耐SCC性という)に優れ、さらに耐硫化物応
力割れ性(以下、耐サワー性という)、耐炭酸ガス腐食
性(以下、耐CO2 性という)に優れた大径厚肉のマル
テンサイト系ステンレス鋼溶接鋼管を提供することを目
的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has excellent corrosion resistance, particularly stress corrosion cracking resistance (hereinafter, referred to as SCC resistance) of a base material portion and a seam portion of a pipe inner surface, and further has sulfide stress cracking resistance (hereinafter referred to as SCC resistance). It is an object of the present invention to provide a large-diameter and thick-walled martensitic stainless steel welded steel pipe having excellent sour resistance and carbon dioxide corrosion resistance (hereinafter referred to as CO 2 resistance).

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、質量%
で、C:0.05%以下、Cr:9〜20%を含み、金
属組織がマルテンサイト相単相、またはフェライト相を
含むマルテンサイト相主体のステンレス鋼の母材と、質
量%で、C:0.1%以下、Cr:7〜20%を含み、
金属組織がオーステナイト相を含むマルテンサイト相主
体のステンレス鋼のシーム部の溶接金属で構成されて、
さらに、管内面のシーム部の溶接ビードが下記(1)式
を満足するマルテンサイト系ステンレス鋼の溶接鋼管に
ある。
The gist of the present invention is that the mass%
And C: 0.05% or less, Cr: 9 to 20%, and a base material of a stainless steel mainly composed of a martensite phase containing a single phase of martensite or a ferrite phase, and a mass% of C : 0.1% or less, Cr: including 7 to 20%,
The metal structure is composed of a weld metal of a seam portion of stainless steel mainly composed of a martensite phase including an austenite phase,
Further, the weld bead of the seam portion on the inner surface of the pipe is a martensitic stainless steel welded steel pipe satisfying the following expression (1).

【0018】 L≦0.2×W (1) ここで、L:シーム部の溶接ビードのうち、下記(2)
式で求められる値hが1.25を超える部分のビード長
さ h={1+(2×H/W)}×(YSB100/YSW100 ) (2) ただし、H:ビードの管内面からの高さ(mm) W:ビードの幅(mm) YSB100 :100℃での母材の耐力(MPa) YSW100 :100℃での溶接金属の耐力(MPa) 母材および溶接金属の金属組織は、体積%で、母材では
マルテンサイト相55〜90%、フェライト相10〜4
5%で、溶接金属ではマルテンサイト相70〜95%、
オーステナイト相5〜30%で構成されていることが望
ましい。
L ≦ 0.2 × W (1) where L is a weld bead at the seam portion, and
Bead length h = {1+ (2 × H / W)} × (YS B100 / YS W100 ) (2) where H is the distance from the inner surface of the bead. Height (mm) W: Width of bead (mm) YS B100 : Yield strength of base metal at 100 ° C (MPa) YS W100 : Yield strength of weld metal at 100 ° C (MPa) In the base material, the martensite phase is 55 to 90%, and the ferrite phase is 10 to 4% by volume.
5%, 70-95% martensite phase in weld metal,
It is desirable that the austenitic phase is composed of 5 to 30%.

【0019】また、本発明の溶接鋼管の母材およびシー
ム部の溶接金属のC、Cr以外の化学成分の含有量は、
下記の範囲が望ましい。
The content of chemical components other than C and Cr in the base metal of the welded steel pipe of the present invention and the weld metal of the seam portion is as follows:
The following ranges are desirable.

【0020】 母材は質量%で、 Si:0.01〜1%、 Mn:0.05〜2%、 Ni:9%以下、 Mo:5%以下、 W:6%以下、 Cu:5%以下、 Zr:0.5%以下、 V:0.5%以下、 Ca:0.05%以下 、 Mg:0.05%以下、 Ti:0.1%以下、 sol.Al:0.001〜0.1%、 残部:Fe、不純物、 溶接金属は質量%で、 Si0.01〜1%、 Mn:0.05〜2%、 Ni:10%以下、 Mo:5%以下、 W:3%以下、 Cu:3%以下、 Zr:0.3%以下、 V:0.3%以下、 Ca:0.03%以下、 Mg:0.03%以下、 Ti:0.1%以下、 sol.Al:0.001〜0.1%、 残部:Fe、不純物、 なお、不純物中のP、SおよびO(酸素)は、母材、溶
接金属ともに、P:0.025%以下、S:0.01%
以下、O:0.01%以下、Nは母材は0.02%以
下、溶接金属は0.05%以下であるのが望ましい。上
記の溶接鋼管が、本発明の基本的な溶接鋼管であり、上
記の条件を満足する本発明の溶接鋼管は、特に耐SCC
性に優れている。この鋼管の母材は熱間圧延のまま製管
に用いられたものでもよい。また、この鋼管は、溶接
後、母材の熱影響部の熱処理および溶接金属部の熱処理
を省略しても、十分な耐SCC性と耐CO2性を備えて
いる。
The base material is represented by mass%, Si: 0.01 to 1%, Mn: 0.05 to 2%, Ni: 9% or less, Mo: 5% or less, W: 6% or less, Cu: 5% Zr: 0.5% or less, V: 0.5% or less, Ca: 0.05% or less, Mg: 0.05% or less, Ti: 0.1% or less, sol.Al: 0.001 or less 0.1%, balance: mass of Fe, impurities, and weld metal, Si: 0.01 to 1%, Mn: 0.05 to 2%, Ni: 10% or less, Mo: 5% or less, W: 3% Cu: 3% or less, Zr: 0.3% or less, V: 0.3% or less, Ca: 0.03% or less, Mg: 0.03% or less, Ti: 0.1% or less, sol. Al: 0.001 to 0.1%, balance: Fe, impurities. P, S and O (oxygen) in the impurities are P: 0.025% or less in both the base metal and the weld metal. : 0.01%
Hereinafter, it is preferable that O: 0.01% or less, N: 0.02% or less of base metal, and 0.05% or less of weld metal. The above welded steel pipe is a basic welded steel pipe of the present invention, and the welded steel pipe of the present invention satisfying the above conditions is particularly resistant to SCC.
Excellent in nature. The base material of this steel pipe may be hot rolled and used for pipe production. Further, even after the heat treatment of the heat-affected zone of the base material and the heat treatment of the weld metal portion are omitted after welding, the steel pipe has sufficient SCC resistance and CO 2 resistance.

【0021】本発明の基本的な溶接鋼管において、母材
のCr、NiおよびTiの含有量が、質量%で、Cr:
11〜20%、Ni:3〜7%、Ti:0.05%以下
であり、かつ下記(3)および(4)式を満足するのが
望ましい。この場合には、母材は熱間圧延のままでも、
耐SCC性に加えて、耐サワー性に優れており、溶接後
の溶接部の熱処理を省略しても、これらの耐食性を満足
する。
In the basic welded steel pipe according to the present invention, the content of Cr, Ni and Ti in the base material is expressed by
It is preferable that the content is 11 to 20%, the content of Ni is 3 to 7%, and the content of Ti is 0.05% or less, and the following formulas (3) and (4) are satisfied. In this case, even if the base material is hot rolled,
In addition to SCC resistance, it has excellent sour resistance, and satisfies these corrosion resistances even if heat treatment of the weld after welding is omitted.

【0022】 Cr+1.5Mo−Ni−0.4Cu−14≧0 (3) Cr+1.5Mo−2Ni−0.8Cu−12.5≦0 (4) また、前記の基本的な溶接鋼管において、母材のCr、
Ni、MoおよびTi含有量が、質量%で、Cr:15
〜20%、Ni:4〜7%、Mo:1.5〜4%、T
i:0.015%以下、溶接金属のCr、Ni、Mo、
WおよびTiの含有量が、質量%で、Cr:11〜18
%、Ni:5〜10%、Mo:1.5〜4%、W:4%
以下、Ti:0.03%以下であり、かつ溶接金属の化
学組成が下記(5)および(6)式を満足するのが望ま
しい。この場合には、溶接後の熱処理を省略しても、母
材および溶接金属の靱性と強度に優れており、かつ溶接
金属部の耐サワー性および耐溶接高温割れ性に優れてい
る。
Cr + 1.5Mo-Ni-0.4Cu-14 ≧ 0 (3) Cr + 1.5Mo-2Ni-0.8Cu-12.5 ≦ 0 (4) In the above basic welded steel pipe, the base metal Cr,
The content of Ni, Mo and Ti in mass% is Cr: 15
-20%, Ni: 4-7%, Mo: 1.5-4%, T
i: 0.015% or less, Cr, Ni, Mo,
The content of W and Ti is expressed in mass%, and Cr: 11 to 18
%, Ni: 5 to 10%, Mo: 1.5 to 4%, W: 4%
Hereinafter, it is desirable that Ti: 0.03% or less and that the chemical composition of the weld metal satisfies the following formulas (5) and (6). In this case, even if the heat treatment after welding is omitted, the base metal and the weld metal are excellent in toughness and strength, and the weld metal portion is excellent in sour resistance and weld hot cracking resistance.

【0023】 −1≦Cr+Mo−1.7Ni≦13−220×O(酸素) (5) 25≦Cr+Mo+1.8Ni≦30 (6) 上記の本発明の溶接鋼管は、脱水処理が省略された原油
や天然ガスを搬送するためのパイプライン用の鋼管とし
ての使用にもっとも好適である。
−1 ≦ Cr + Mo−1.7Ni ≦ 13−220 × O (oxygen) (5) 25 ≦ Cr + Mo + 1.8Ni ≦ 30 (6) The above welded steel pipe of the present invention can be obtained from a crude oil from which dehydration treatment is omitted. It is most suitable for use as a steel pipe for pipelines for transporting natural gas.

【0024】なお、本発明は、大径厚肉の溶接鋼管を対
象としており、大径とは20インチ(508mm)以
上、厚肉とは0.5インチ(12.7mm)以上程度を
意味する。また、マルテンサイト相主体とは、マルテン
サイト相の割合が50体積%を超えることを意味する。
さらに、溶接金属部とは、母材と溶融金属部の境界部に
存在する遷移領域を含まない溶接金属側を意味する。
The present invention is directed to a large-diameter, thick-walled welded steel pipe. The large diameter means about 20 inches (508 mm) or more, and the thick wall means about 0.5 inches (12.7 mm) or more. . Further, “mainly composed of a martensite phase” means that the proportion of the martensite phase exceeds 50% by volume.
Further, the term “weld metal part” means a weld metal side that does not include a transition region existing at a boundary between the base metal and the molten metal part.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】前述のように、脱水処理が省略さ
れた原油や天然ガスは、金属を腐食する作用を持ってい
る。このような流体を搬送するためのパイプラインに、
SAW法によって製造されたマルテンサイト系ステンレ
ス鋼の大径厚肉の溶接鋼管を適用した場合、通常、管内
面のシーム部に応力腐食割れ(SCC)が発生しやす
い。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above, crude oil and natural gas from which dehydration treatment has been omitted have a function of corroding metals. In pipelines for conveying such fluids,
When a large-diameter, thick-walled welded steel pipe of martensitic stainless steel manufactured by the SAW method is applied, stress corrosion cracking (SCC) usually tends to occur at a seam portion on the inner surface of the pipe.

【0026】本発明者らは、上記のSCCは主に溶接ビ
ードの止端部で発生することおよびその原因を解明し、
本発明を完成させた。
The present inventors have clarified that the above-mentioned SCC mainly occurs at the toe of the weld bead and the cause thereof,
The present invention has been completed.

【0027】図1は、大径厚肉の一般的な溶接鋼管のシ
ーム部の横断面構造を説明するための模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a cross-sectional structure of a seam portion of a general large-diameter and thick-walled welded steel pipe.

【0028】本発明の溶接鋼管1では、前述のように、
管内面の溶接部の凸部の大きさおよびその数を、管内面
側の溶接ビード3の幅と高さ、および母材と溶接金属2
の温度100℃における耐力を考慮することによって制
限した。そのために、溶接ビードの形状に起因する溶接
ビード止端部4への応力集中が抑制されるとともに、1
00℃までの高温における母材と溶接金属の強度差に起
因する割れの発生を防止することが可能となった。特
に、この2つの相乗効果によるSCCの発生を防止する
効果が大きい。したがって、本発明の溶接鋼管は、高濃
度の塩化物およびCO2 を含む100℃程度までの高温
の流体中であっても、良好な耐SCC性を発揮する。
In the welded steel pipe 1 of the present invention, as described above,
The width and height of the weld bead 3 on the inner surface of the pipe, the base metal and the weld metal 2
Was limited by considering the proof stress at a temperature of 100 ° C. Therefore, stress concentration on the weld bead toe 4 due to the shape of the weld bead is suppressed, and
It has become possible to prevent the occurrence of cracks due to the difference in strength between the base metal and the weld metal at high temperatures up to 00 ° C. In particular, the effect of preventing the occurrence of SCC due to the synergistic effect of the two is great. Therefore, the welded steel pipe of the present invention exhibits good SCC resistance even in a high-temperature fluid up to about 100 ° C. containing a high concentration of chloride and CO 2 .

【0029】管内面の溶接ビード3の止端部4でSCC
が発生しやすい理由を、さらに具体的に説明すると次の
とおりである。
At the toe 4 of the weld bead 3 on the inner surface of the pipe,
The reason why is likely to occur is more specifically described as follows.

【0030】マルテンサイト系ステンレス鋼の溶接鋼管
を製造する場合、溶接材料(溶接ワイヤ)には、一般
に、22質量%以上のCrを含むフェライト相とオース
テナイト相からなる2相ステンレス鋼や、25質量%以
上のCrを含むスーパー2相ステンレス鋼が用いられ
る。前記の溶接材料のうち、2相ステンレス鋼は母材よ
りも耐食性に優れ、スーパー2相ステンレス鋼は母材よ
りも耐食性と強度に優れている。一方、溶接材料とし
て、母材と同じ成分系のマルテンサイト系の溶接材料が
用いられる場合には、溶接金属中にオーステナイト相が
生成する化学組成の溶接材料が選ばれる。その理由は、
マルテンサイト系ステンレス鋼は溶接低温割れ感受性が
高いので、オーステナイト相を存在させることにより、
低温割れを抑制するためである。なお、溶接金属中にフ
ェライト相が存在するような場合には、溶接高温割れを
起こしやすいので、溶接金属の金属組織はマルテンサイ
ト相とオーステナイト相の2相とする。このようなオー
ステナイト相を含む2相組織の溶接金属は、実質的にマ
ルテンサイト単相組織の母材に比べて、100℃程度ま
での高温での強度低下、特に耐力の低下が著しい。した
がって、使用時の高温環境下では、溶接金属の耐力は母
材の耐力を下回る。特に、パイプラインに適用される場
合には、使用中に引張りのフープストレスが生じるの
で、耐力が低い溶接金属には母材以上の歪みが生じる。
溶接ビードの止端部にSCCが発生しやすいのは、引張
応力とこの溶接ビードへの応力集中とが重畳し、止端部
の溶接金属側にかかる歪みが過度に大きくなるからであ
る。本発明の溶接鋼管では、以下に説明する手段によっ
て、管内面の溶接ビードの止端部に歪みが発生するのを
防止している。そのために、SCCが発生しにくい。
When a welded steel pipe of martensitic stainless steel is manufactured, the welding material (welding wire) generally includes a duplex stainless steel comprising a ferrite phase containing 22% by mass or more of Cr and an austenite phase, and 25% by mass. % Of Cr is used. Among the above welding materials, duplex stainless steel has better corrosion resistance than the base metal, and super duplex stainless steel has better corrosion resistance and strength than the base metal. On the other hand, when a martensitic welding material having the same composition as the base metal is used as the welding material, a welding material having a chemical composition that generates an austenite phase in the weld metal is selected. The reason is,
Martensitic stainless steel has high welding cold cracking susceptibility.
This is for suppressing low-temperature cracking. In the case where a ferrite phase is present in the weld metal, high temperature cracking easily occurs in the weld metal. Therefore, the metal structure of the weld metal is a martensite phase and an austenite phase. Such a weld metal having a two-phase structure including an austenite phase has a remarkable decrease in strength at high temperatures up to about 100 ° C., in particular, a decrease in proof strength, as compared with a base material having substantially a martensite single phase structure. Therefore, in a high temperature environment during use, the strength of the weld metal is lower than the strength of the base metal. In particular, when applied to a pipeline, a tensile hoop stress is generated during use, so that a weld metal having a low proof stress is deformed more than a base metal.
The reason why SCC is likely to occur at the toe of the weld bead is that the tensile stress and the stress concentration on the weld bead are superimposed, and the strain on the weld metal side of the toe becomes excessively large. In the welded steel pipe of the present invention, distortion is prevented from occurring at the toe of the weld bead on the inner surface of the pipe by means described below. Therefore, SCC does not easily occur.

【0031】以下に、本発明の溶接鋼管について、具体
的に説明する。なお、化学成分の含有量の%表示は、質
量%を意味する。 管内面の溶接ビードの形状:本発明では、管内面におけ
る溶接ビードの高さ指数hを下記の(2)式で規定す
る。 h={1+(2×H/W)}×(YSB100/YSW100) (2) (2)式におけるH(mm)は、管内面側の溶接ビード
3の管内面からの高さ(溶接ビードと母材の境界部から
の高さ)、W(mm)は溶接ビード3の幅、YS
B100(MPa)は母材の100℃における耐力、YS
W100(MPa)は溶接金属の100℃での耐力を示す。
Hereinafter, the welded steel pipe of the present invention will be described in detail.
Will be explained. In addition,% indication of the content of chemical components is
Means% by volume. The shape of the weld bead on the inner surface of the pipe:
The height index h of the weld bead is specified by the following equation (2).
You. h = {1+ (2 × H / W)} × (YSB100/ YSW100(2) H (mm) in the equation (2) is a weld bead on the inner surface side of the pipe.
Height from the inner surface of pipe 3 (from the boundary between the weld bead and the base metal)
Height), W (mm) is the width of the weld bead 3, YS
B100(MPa) is the proof stress of the base material at 100 ° C., YS
W100(MPa) indicates the proof stress at 100 ° C. of the weld metal.

【0032】本発明の溶接鋼管では、上記(2)式で表
される指数h=1.25を基準の指数とする。そして、
hが1.25を超える凸部の溶接鋼管の溶接ビード方向
の長さLを求め、Lが下記(1)式を満足するものとす
る。 L≦0.2×W (1) h=1.25と(1)式の組合せにより、耐SCC性を
評価するのは、この組合せがもっとも正確に耐SCC性
を把握できるからである。
In the welded steel pipe of the present invention, the index h = 1.25 represented by the above equation (2) is used as a reference index. And
The length L in the direction of the weld bead of the welded steel pipe of the convex portion where h exceeds 1.25 is determined, and L satisfies the following expression (1). L ≦ 0.2 × W (1) The reason why the SCC resistance is evaluated by the combination of h = 1.25 and the equation (1) is that this combination can most accurately grasp the SCC resistance.

【0033】ここで、溶接ビード方向とは、スパイラル
溶接鋼管の場合には、スパイラル状のシーム部の溶接線
方向を意味する。また、上記の基準は、特に、脱水処理
が施されていない流体で、塩化物が多く炭酸ガスを含む
高温の原油等の搬送に適用される溶接鋼管の耐SCC性
の評価に極めて有効である。上記(2)式において、母
材および溶接金属の耐力を100℃における値で規定し
たのは、本発明の溶接鋼管が主に用いられるパイプライ
ンにおいては、通常、鋼管内の温度は高くても100℃
程度であるからである。
Here, in the case of a spiral welded steel pipe, the weld bead direction means the direction of the weld line of the spiral seam. In addition, the above criteria are particularly effective for evaluating the SCC resistance of a welded steel pipe applied to the transportation of high-temperature crude oil or the like containing a large amount of chloride and carbon dioxide gas in a fluid that has not been subjected to dehydration treatment. . In the above formula (2), the proof stress of the base metal and the weld metal is specified by the value at 100 ° C. in a pipeline in which the welded steel pipe of the present invention is mainly used, even if the temperature in the steel pipe is usually high. 100 ℃
Because it is about.

【0034】母材および溶接金属の金属組織:母材の金
属組織は、フェライト相を含むマルテンサイト相主体の
組織とする。母材はマルテンサイト相単相でも差し支え
ないが、単相の場合には、溶接鋼管製造用の素材である
厚鋼板や熱延鋼板の強度が高すぎて加工しにくいこと、
溶接鋼管を製造後熱処理なしで溶接のまま使用しにくい
こと等、使用条件に制限が生じる。したがって、適度な
強度を得るために、母材の金属組織は、マルテンサイト
相が50体積%を超え、フェライト相を含む組織とす
る。ただし、フェライト相は0%でもよい。金属組織に
占める望ましいマルテンサイト相の体積割合は、55〜
90%である。残部がフェライト相であり、その望まし
い体積割合は10〜45%である。
Metal Structure of Base Metal and Weld Metal: The metal structure of the base metal is a structure mainly composed of a martensite phase including a ferrite phase. The base material may be martensite single phase, but in the case of single phase, the strength of thick steel plate or hot rolled steel plate, which is the material for manufacturing welded steel pipes, is too high, making it difficult to process.
Use conditions are limited, for example, it is difficult to use a welded steel pipe as it is welded without heat treatment after manufacturing. Therefore, in order to obtain appropriate strength, the metal structure of the base material is a structure in which the martensite phase exceeds 50% by volume and includes a ferrite phase. However, the ferrite phase may be 0%. A desirable volume ratio of the martensite phase in the metal structure is 55 to 55.
90%. The balance is a ferrite phase, and its desirable volume ratio is 10 to 45%.

【0035】母材の強度は、熱間圧延のまま、または溶
接製管のままで、API規格に規定されるX80グレー
ド相当の強度(耐力551MPa以上)であることが望
ましい。そのような強度とするには、第2相として、軟
らかいフェライト相、すなわち、δフェライト相を含む
組織とする必要がある。マルテンサイト相の割合が90
体積%を超えると、強度が高くなりすぎ、パイプライン
を施設する施工の際に、溶接部に局部変形が発生するこ
とがある。そのために、マルテンサイト相を90体積%
以下、すなわちフェライト相の割合を10%以上とし、
強度の上昇を抑えるのが望ましい。一方、マルテンサイ
ト相の割合が55体積%未満では、X−80グレード相
当の耐力が確保できない場合がある。したがって、マル
テンサイト相の体積割合は、55〜90%が望ましい。
金属組織中に占めるマルテンサイト相とフェライト相の
体積割合は、点算法により求めることができる。この方
法では、まず倍率1000倍で金属組織の顕微鏡写真
(7.3cm×9.5cm)を5視野撮影し、さらに4
倍に拡大してプリントする。次に、この写真に5mmピ
ッチで升目を描き、格子点がマルテンサイト相中にあれ
ば1点、フェライト相中にあれば0点、マルテンサイト
相とフェライト相の境界にあれば0.5点として全格子
について調べる。さらに、合計点数を算出し、各相の点
数を合計点数で割って各相の割合を求める。この値が各
相の体積割合を表す。溶接金属の金属組織は、マルテン
サイト相を主体とし、オーステナイト相を含む組織とす
る。オーステナイト相を含む組織とするのは、溶接金属
部の強度、靱性、冷間加工性および耐溶接高温割れ性を
確保するためである。オーステナイト相の体積割合は5
〜30%で、マルテンサイト相の体積割合は70〜95
%が望ましい。特に、溶接金属部のO(酸素)含有量が
高くなりやすい溶融溶接法の場合には、靱性を確保する
観点から、オーステナイト相を含む組織が有効である。
The strength of the base material is desirably a strength equivalent to X80 grade (withstand strength of 551 MPa or more) specified in the API standard as it is in a hot rolled state or a welded pipe. In order to obtain such strength, it is necessary to have a structure containing a soft ferrite phase, that is, a δ ferrite phase, as the second phase. 90% martensite phase
If the volume percentage is exceeded, the strength becomes too high, and local deformation may occur in the welded portion at the time of constructing the pipeline. For this purpose, the martensite phase is 90% by volume.
Below, that is, the ratio of the ferrite phase is 10% or more,
It is desirable to suppress the increase in strength. On the other hand, when the ratio of the martensite phase is less than 55% by volume, the proof stress equivalent to X-80 grade may not be secured. Therefore, the volume ratio of the martensite phase is desirably 55 to 90%.
The volume ratio of the martensite phase and the ferrite phase in the metal structure can be determined by a point calculation method. In this method, microscopic photographs (7.3 cm × 9.5 cm) of a metal structure are first taken at five times at a magnification of 1000 times,
Print twice as large. Next, squares are drawn on the photograph at a pitch of 5 mm, and if the lattice point is in the martensite phase, one point, if the lattice point is in the ferrite phase, 0 point, if the lattice point is at the boundary between the martensite phase and the ferrite phase, 0.5 point For all grids. Further, the total score is calculated, and the score of each phase is obtained by dividing the score of each phase by the total score. This value represents the volume ratio of each phase. The metal structure of the weld metal is a structure mainly containing a martensite phase and containing an austenite phase. The structure containing the austenitic phase is for ensuring the strength, toughness, cold workability and weld hot cracking resistance of the weld metal. The volume fraction of the austenite phase is 5
-30%, and the volume ratio of the martensite phase is 70-95.
% Is desirable. In particular, in the case of a fusion welding method in which the O (oxygen) content of the weld metal tends to be high, a structure containing an austenitic phase is effective from the viewpoint of securing toughness.

【0036】なお、マルテンサイト組織中のオーステナ
イト相の体積割合(%)は、次の方法によって求めるこ
とができる。鋼管または鋼板について、圧延方向および
圧延方向に直角な方向の縦断面、表面に平行な断面の3
つの断面を対象に、Co−Kα線を1次X線とするX線
回折法により、マルテンサイト相の{211}回折線に
対するオーステナイト相の{220}回折線の強度比を
測定する。そして、3つの断面の測定値を基にオーステ
ナイト相の体積割合を計算し、その結果の平均値を求め
る。
The volume ratio (%) of the austenite phase in the martensite structure can be determined by the following method. For a steel pipe or steel plate, a longitudinal section in the rolling direction and a direction perpendicular to the rolling direction,
The intensity ratio of the {220} diffraction line of the austenite phase to the {211} diffraction line of the martensite phase is measured by X-ray diffraction using Co-Kα radiation as the primary X-ray for the two cross sections. Then, the volume ratio of the austenite phase is calculated based on the measured values of the three cross sections, and the average value is obtained.

【0037】ただし、マルテンサイト相とオーステナイ
ト相とでは、回折線の強度が異なるので、装置毎の特性
による誤差が生じる。このため、所定の相比に混合され
た、マルテンサイト系ステンレス鋼およびオーステナイ
ト系ステンレス鋼の標準試料を用いて強度補正を行う必
要がある。
However, since the intensity of the diffraction line is different between the martensite phase and the austenite phase, errors occur due to the characteristics of each device. For this reason, it is necessary to perform strength correction using a standard sample of martensitic stainless steel and austenitic stainless steel mixed at a predetermined phase ratio.

【0038】母材および溶接金属の化学組成: C:C含有量が多い場合には、母材、溶接金属ともに硬
さが硬くなる。硬さが硬いと、耐SCC性や耐サワー性
が低下するので、C含有量は低い方がよい。特に、母材
についてはC含有量が低い方がよく、C含有量が0.0
5%を超える場合には、溶接熱影響部における硬化が著
しくなる。その場合には、母材と溶接金属部との耐力の
差が大きくなり、溶接ビード止端部における溶接金属部
と溶接熱影響部との境界の溶接金属側に歪みが集中しや
すい。そのような溶接鋼管が、脱水処理が施されておら
ず、かつ炭酸ガス環境下で塩化物を多く含む高温の流体
の搬送に適用されると、応力腐食割れを起こしやすい。
また、微量の硫化水素が含まれる環境下では、耐サワー
性が著しく低下する。
Chemical composition of base metal and weld metal: C: When the C content is large, the hardness of both the base metal and the weld metal increases. If the hardness is high, the SCC resistance and the sour resistance decrease, so that the C content is preferably low. In particular, as for the base material, it is better that the C content is low, and the C content is 0.0
If it exceeds 5%, hardening in the weld heat affected zone becomes remarkable. In that case, the difference in proof stress between the base metal and the weld metal portion increases, and strain tends to concentrate on the weld metal side at the boundary between the weld metal portion and the weld heat affected zone at the weld bead toe. When such a welded steel pipe is not subjected to a dehydration treatment and is applied to transport a high-temperature fluid containing a large amount of chloride in a carbon dioxide gas environment, stress corrosion cracking is likely to occur.
Further, in an environment containing a small amount of hydrogen sulfide, the sour resistance is significantly reduced.

【0039】したがって、母材のC含有量は0.05%
以下とした。溶接金属は母材より高い強度を得ることが
できるように、C含有量の上限は母材より高い方がよ
く、0.1%以下とした。望ましいC含有量は、母材で
は0.03%以下、溶接金属では、0.05%以下であ
る。
Therefore, the C content of the base material is 0.05%
It was as follows. The upper limit of the C content is preferably higher than that of the base metal, and 0.1% or less so that the weld metal can obtain higher strength than the base metal. Desirable C contents are 0.03% or less for the base material and 0.05% or less for the weld metal.

【0040】Cr:Crは耐食性、特に耐CO2性を向
上させる元素である。母材のCr含有量が9%未満、溶
接金属のCr含有量が7%未満の場合には、脱水処理を
省略した炭酸ガスを含む天然ガスや原油のような金属を
腐食しやすい流体の輸送用の鋼管としては、耐CO2
が十分でない。したがって、Cr含有量の下限は、母材
は9%、溶接金属は7%とする。
Cr: Cr is an element that improves corrosion resistance, especially CO 2 resistance. If the Cr content of the base metal is less than 9% and the Cr content of the weld metal is less than 7%, transport of fluids that are likely to corrode metals such as carbon dioxide-containing natural gas or crude oil, which has not been subjected to dehydration treatment. the steel pipe use, is not sufficient CO 2 resistance. Therefore, the lower limits of the Cr content are 9% for the base metal and 7% for the weld metal.

【0041】Cr含有量の上限は、母材および溶接金属
ともに20%とする。母材のCr含有量が20%を超え
ると、マルテンサイト変態開始温度(Ms点)が低下す
るので、マルテンサイト相を主体とする金属組織を得る
のが難しい。特に、熱間圧延のままの状態の鋼板を溶接
鋼管製造用の母材として使用する場合、マルテンサイト
相の割合の望ましい下限である55体積%を確保しにく
くなる。
The upper limit of the Cr content is set to 20% for both the base metal and the weld metal. If the Cr content of the base material exceeds 20%, the martensite transformation start temperature (Ms point) decreases, and it is difficult to obtain a metal structure mainly composed of a martensite phase. In particular, when a steel sheet in a hot-rolled state is used as a base material for manufacturing a welded steel pipe, it is difficult to secure a desirable lower limit of the martensite phase ratio of 55% by volume.

【0042】また、溶接金属のCr含有量が20%を超
えると、フェライト相が生成しやすくなる。その場合に
は、溶接金属部の金属組織が、マルテンサイト相を主体
とし、オーステナイト相を含む2相組織にならない。
When the Cr content of the weld metal exceeds 20%, a ferrite phase is easily formed. In this case, the metal structure of the weld metal portion does not become a two-phase structure mainly containing a martensite phase and including an austenite phase.

【0043】したがって、母材のCr含有量は9〜20
%、溶接金属のCr含有量は7〜20%とした。なお、
耐CO2性は、Cr含有量が高いほど向上する。そのた
めに、Cr含有量の望ましい範囲は、母材では11〜2
0%、さらに望ましくは15〜20%、溶接金属では、
11〜18%、より望ましくは11〜15%である。
Therefore, the Cr content of the base material is 9-20.
%, And the Cr content of the weld metal was 7 to 20%. In addition,
The CO 2 resistance improves as the Cr content increases. Therefore, the desirable range of the Cr content is 11 to 2 in the base material.
0%, more preferably 15-20%, for weld metal,
It is 11 to 18%, more preferably 11 to 15%.

【0044】なお、Crの含有量は、母材と溶接金属の
耐サワー性、溶接金属の溶接高温割れ性などにも重要な
影響を及ぼす。これらの耐食性に対しては、オーステナ
イト相形成元素であるNi等の他の元素の含有量の影響
もある。したがって、後述するように、Cr含有量は、
それらの元素の含有量を考慮して選択するのがよい。以
下に説明する元素は、無添加でもよいが、必要に応じて
母材に含有させることができる元素である。
The content of Cr also has an important effect on the sour resistance of the base metal and the weld metal, the weld hot cracking property of the weld metal, and the like. The corrosion resistance is influenced by the content of other elements such as Ni, which is an austenite phase forming element. Therefore, as described below, the Cr content is
It is preferable to select in consideration of the contents of these elements. The elements described below may not be added, but may be contained in the base material as needed.

【0045】Si:Siは母材を製造する際の溶鋼の脱
酸、または溶接時の溶融部の脱酸に有効な元素である。
ただし、Si含有量が1%を超えると靭性が低下する傾
向があるので、Siを脱酸剤として使用する場合には、
母材、溶接金属ともに、1%以下とするのが望ましい。
より望ましい上限は0.5%である。
Si: Si is an element effective in deoxidizing molten steel when manufacturing a base material or deoxidizing a molten portion during welding.
However, if the Si content exceeds 1%, the toughness tends to decrease. Therefore, when Si is used as a deoxidizing agent,
It is desirable that both the base metal and the weld metal be 1% or less.
A more desirable upper limit is 0.5%.

【0046】なお、Siの脱酸効果を得るには、Si含
有量を0.01%以上とするのが望ましい。より望まし
い下限は、0.05%である。したがって、Siを含む
場合の望ましい含有量は、0.01〜1%、より望まし
くは、0.05〜0.5%である。
In order to obtain the deoxidizing effect of Si, the content of Si is desirably 0.01% or more. A more desirable lower limit is 0.05%. Therefore, when Si is contained, a desirable content is 0.01 to 1%, more preferably 0.05 to 0.5%.

【0047】Mn:Mnは母材を製造する際の溶鋼の脱
酸、または溶接時の溶融部の脱酸および鋼の熱間加工性
を向上させるのに有効な元素である。これらの効果を得
るためには、母材、溶接金属ともに0.05%以上含有
させるのが望ましい。
Mn: Mn is an element effective for deoxidizing molten steel at the time of manufacturing a base material or deoxidizing a molten portion during welding and improving the hot workability of steel. In order to obtain these effects, it is desirable that both the base metal and the weld metal be contained at 0.05% or more.

【0048】Mn含有量の上限は、母材、溶接金属とも
に2%とするのがよい。母材のMn含有量が2%を超え
ると、母材製造用の鋳片の内部にMnの偏析が生じやす
く、Mnの偏析に起因する靱性の低下を起こすことがあ
り、耐SCC性も低下する傾向がある。母材の望ましい
Mn含有量の上限は1%である。また、溶接金属のMn
含有量が2%を超えると、靱性、耐SCC性などが低下
しやすい。
The upper limit of the Mn content is preferably 2% for both the base metal and the weld metal. If the Mn content of the base material exceeds 2%, segregation of Mn is likely to occur inside the slab for manufacturing the base material, and the toughness may be reduced due to the segregation of Mn, and the SCC resistance may also be reduced. Tend to. The upper limit of the desirable Mn content of the base material is 1%. In addition, Mn of the weld metal
If the content exceeds 2%, toughness, SCC resistance and the like are likely to be reduced.

【0049】したがって、添加する場合のMn含有量
は、母材、溶接金属ともに0.05〜2%、望ましくは
0.05〜1%である。
Therefore, the Mn content when added is 0.05 to 2%, preferably 0.05 to 1%, for both the base metal and the weld metal.

【0050】Ni:母材に関しては、Niは大入熱溶接
における溶接熱影響部の靭性を確保するのに有効な元素
である。したがって、その効果を得る必要がある場合に
含有させる。その含有量が3%未満では、溶接熱影響部
のフェライト量が多くなり、溶接熱影響部の十分な強度
と靭性が得られないことがある。一方、母材のNi含有
量が9%を超えると、Ms点が低下して強度が低くなる
傾向がある。より望ましい上限は7%である。
Ni: With respect to the base material, Ni is an element effective for securing the toughness of the heat affected zone in large heat input welding. Therefore, it is included when it is necessary to obtain the effect. If the content is less than 3%, the amount of ferrite in the weld heat affected zone increases, and sufficient strength and toughness of the weld heat affected zone may not be obtained. On the other hand, when the Ni content of the base material exceeds 9%, the Ms point tends to decrease and the strength tends to decrease. A more desirable upper limit is 7%.

【0051】溶接金属においては、Niはオーステナイ
ト相の割合を高める効果があるので、その効果を得る必
要がある場合に含有させる。その効果を得る場合には、
Ni含有量は2%以上、または5%以上が望ましい。溶
接金属のNi含有量が10%を超えるとNiの効果が飽
和し、コスト上昇を招くので、溶接金属のNi含有量の
上限は10%とするのがよい。
In the weld metal, Ni has the effect of increasing the ratio of the austenite phase, and is included when it is necessary to obtain the effect. To get that effect,
The Ni content is desirably 2% or more, or 5% or more. If the Ni content of the weld metal exceeds 10%, the effect of Ni is saturated and the cost increases, so the upper limit of the Ni content of the weld metal is preferably set to 10%.

【0052】したがって、母材がNiを含む場合の望ま
しい含有量は、3〜9%、より望ましくは3〜7%、さ
らに望ましくは4〜7%である。また、溶接金属がNi
を含む場合の望ましい含有量は、2〜10%、さらに望
ましい含有量は5〜10%である。なお、CoはNiと
ほぼ同じ作用を持っているので、Niの一部をCoと置
換してもよい。
Therefore, when the base material contains Ni, the preferable content is 3 to 9%, more preferably 3 to 7%, and still more preferably 4 to 7%. Also, if the weld metal is Ni
Is preferably 2 to 10%, more preferably 5 to 10%. Since Co has almost the same action as Ni, a part of Ni may be replaced with Co.

【0053】Mo、W、Cu:これらの元素は、母材お
よび溶接金属の耐サワー性を向上させる効果を持ってい
るので、溶接鋼管が硫化水素を含む流体の搬送用に用い
られる場合に、少なくとも一つの元素を含有させるのが
よい。Mo、Cuは耐サワー性の向上効果がとくに大き
い。
Mo, W, Cu: Since these elements have the effect of improving the sour resistance of the base metal and the weld metal, when the welded steel pipe is used for transporting a fluid containing hydrogen sulfide, It is preferable to include at least one element. Mo and Cu are particularly effective in improving sour resistance.

【0054】これらの元素の効果を得るためには、いず
れの元素も、母材および溶接金属ともに0.5%以上含
有させるのがよい。しかし、母材に関しては、Moの含
有量がそれぞれ5%を超えると、溶接熱影響部の靭性が
低下し、Wの含有量が6%、Cuの含有量が5%を超え
ると、熱間加工性が低下する。また、溶接金属に関して
は、Moの含有量が5%超えると、WとCuの含有量
が、それぞれ6%、3%を超えると、耐溶接高温割れ性
が低下する。
In order to obtain the effects of these elements, it is preferable that all of the elements are contained in the base metal and the weld metal in an amount of 0.5% or more. However, with respect to the base material, when the Mo content exceeds 5%, the toughness of the weld heat affected zone decreases, and when the W content exceeds 6% and the Cu content exceeds 5%, Workability decreases. When the content of Mo exceeds 5%, the content of W and Cu exceeds 6% and 3%, respectively.

【0055】したがって、これらの元素を添加する場合
の含有量は、母材に関しては、MoとCuは0.5〜5
%、Wは0.5〜6%とするのがよい。Mo含有量の望
ましい範囲は、1.5〜4%、Cu含有量の望ましい範
囲は1〜3%である。
Therefore, when these elements are added, the content of Mo and Cu is 0.5 to 5 with respect to the base material.
% And W are preferably 0.5 to 6%. A desirable range of the Mo content is 1.5 to 4%, and a desirable range of the Cu content is 1 to 3%.

【0056】また、溶接金属に関しては、Moは0.5
〜5%、WとCuは0.5〜3%とするのがよい。Mo
含有量の望ましい範囲は、1.5〜4%、WとCu含有
量の望ましい範囲は1〜3%である。 sol.Al:Alは、母材を製造する際の溶鋼または
溶接時の溶融金属部の脱酸に有効な元素である。Alの
脱酸効果を得るためには、母材、溶接金属ともにso
l.Al含有量で0.001%以上とするのがよい。一
方、sol.Al含有量が0.1%を超えると、母材ま
たは溶接金属中にアルミナクラスターが残存しやすいた
めに、靱性の低下を招く。
For the weld metal, Mo is 0.5
-5%, and W and Cu are preferably 0.5-3%. Mo
A desirable range of the content is 1.5 to 4%, and a desirable range of the W and Cu content is 1 to 3%. sol. Al: Al is an element effective for deoxidizing molten steel at the time of manufacturing a base material or molten metal at the time of welding. In order to obtain the deoxidizing effect of Al, both the base metal and the weld metal are so
l. The Al content is preferably 0.001% or more. On the other hand, sol. If the Al content exceeds 0.1%, alumina clusters are likely to remain in the base metal or the weld metal, causing a decrease in toughness.

【0057】したがって、Alを添加する場合には、母
材、溶接金属ともに、sol.Al含有量で0.001
〜0.1%とするのがよい。望ましい含有量の範囲は
0.001〜0.04%、より望ましくは0.001〜
0.01%である。
Therefore, when Al is added, both the base metal and the weld metal are sol. 0.001 in Al content
It is preferable to set it to 0.1%. A desirable content range is 0.001 to 0.04%, more preferably 0.001 to 0.04%.
0.01%.

【0058】V、Zr:これらの元素はいずれも、鋼中
のCとNを炭化物または窒化物として固定し、母材およ
び溶接金属の耐力等の強度のばらつきを少なくする作用
を持っている。この効果を得る必要がある場合に、少な
くとも一方の元素を含有させるのがよい。その効果は、
いずれの元素も0.001%以上で顕著になる。しか
し、これらの元素の含有量が母材は0.5%、溶接金属
は0.3%を超えると、母材、溶接金属ともに靭性およ
び耐食性が低下する傾向がある。
V, Zr: All of these elements have the effect of fixing C and N in steel as carbides or nitrides and reducing the variation in strength such as proof stress of the base metal and the weld metal. When it is necessary to obtain this effect, it is preferable to include at least one element. The effect is
All elements become significant at 0.001% or more. However, if the content of these elements exceeds 0.5% in the base metal and 0.3% in the weld metal, both the base material and the weld metal tend to have reduced toughness and corrosion resistance.

【0059】したがって、これらの元素を添加する場合
の望ましい含有量は、母材は0.001〜0.5%、さ
らに望ましくは0.001〜0.3%、溶接金属は0.
001〜0.3%、さらに望ましくは0.001〜0.
2%である。
Therefore, when these elements are added, the preferable contents are 0.001 to 0.5%, more preferably 0.001 to 0.3% for the base material, and 0.1 to 0.3% for the weld metal.
001 to 0.3%, more preferably 0.001 to 0.
2%.

【0060】Ca、Mg:これらの元素は、母材の熱間
加工性を向上させる作用を持っている。また、連続鋳造
で母材用の鋳片を鋳造する際のノズルつまりを防止する
作用も持っている。このため、これらの効果を得る必要
がある場合に少なくとも一方の元素を添加するのがよ
い。これらの元素の効果は、いずれも0.0005%以
上で顕著になる。しかし、いずれの元素も、0.05%
を超えると、粗大な酸化物が鋼中に残存しやすいので、
母材の靭性が低下しやすくなり、また孔食の起点となっ
て耐食性が低下することがある。
Ca, Mg: These elements have the effect of improving the hot workability of the base material. It also has the effect of preventing nozzle clogging when casting a base material slab in continuous casting. Therefore, when it is necessary to obtain these effects, it is preferable to add at least one element. The effects of these elements become significant at 0.0005% or more. However, each element is 0.05%
Exceeds, coarse oxides tend to remain in the steel,
In some cases, the toughness of the base material is easily reduced, and the corrosion resistance is reduced as a starting point of pitting corrosion.

【0061】したがって、母材にこれらの元素を含有さ
せる場合には、その含有量は、Ca、Mgともに、0.
0005〜0.05%とするのがよい。望ましい範囲
は、0.0005〜0.03%、さらに望ましくは0.
0005〜0.01%である。
Therefore, when these elements are contained in the base material, the contents thereof are set to 0.1% for both Ca and Mg.
It is better to be 0005 to 0.05%. A desirable range is from 0.0005% to 0.03%, and a more desirable range is from 0.005% to 0.03%.
0005-0.01%.

【0062】CaとMgは、溶接金属中のSを固定し
て、耐溶接高温割れ性を向上させる作用を持っている。
これらの元素の効果を得るためには、0.0003%以
上含有させるのがよい。しかし、これらの元素の含有量
が0.03%を超えると溶接金属中に粗大な酸化物が残
存しやすく、そのような場合には、靱性が低下するとと
もに、粗大な酸化物が孔食の起点となって、耐食性が低
下することがある。したがって、添加する場合のCa、
Mgの望ましい含有量は、いずれも、0.0003〜
0.03%である。
[0062] Ca and Mg have the effect of fixing S in the weld metal and improving the resistance to hot cracking during welding.
In order to obtain the effects of these elements, it is preferable to contain 0.0003% or more. However, when the content of these elements exceeds 0.03%, coarse oxides tend to remain in the weld metal, and in such a case, the toughness is reduced and the coarse oxides cause pitting corrosion. As a starting point, corrosion resistance may be reduced. Therefore, when Ca is added,
Desirable content of Mg, 0.0003 ~
0.03%.

【0063】Ti:金属組織がマルテンサイト相とフェ
ライト相で構成される母材の場合には、Tiが存在する
と、母材の靭性が低下する。特に、Tiの含有量が0.
1%を超えると靭性の低下が著しい。したがって、母材
のTiの含有量は0.1%以下とするのがよい。望まし
いTiの含有量は0.05%以下、さらに望ましくは
0.015%以下である。
Ti: In the case of a base material whose metal structure is composed of a martensite phase and a ferrite phase, the presence of Ti lowers the toughness of the base material. In particular, when the content of Ti is 0.1.
If it exceeds 1%, the toughness significantly decreases. Therefore, the content of Ti in the base material is preferably 0.1% or less. Desirable Ti content is 0.05% or less, more preferably 0.015% or less.

【0064】一方、Tiは溶接アークを安定化させるた
めに、通常溶接材料に添加される。そのために、Tiは
溶接金属中に残存する。Tiの溶接金属の靱性に及ぼす
影響は比較的小さいが、0.1%を超えると靱性が低下
する傾向がある。したがって、溶接金属のTi含有量
は、0.1%以下が望ましく、より望ましくは0.05
%以下、さらに望ましくは0.03%以下である。
On the other hand, Ti is usually added to the welding material in order to stabilize the welding arc. Therefore, Ti remains in the weld metal. The effect of Ti on the toughness of the weld metal is relatively small, but if it exceeds 0.1%, the toughness tends to decrease. Therefore, the Ti content of the weld metal is desirably 0.1% or less, more desirably 0.05%.
%, More preferably 0.03% or less.

【0065】不純物中のP、S、N、O:いずれの元素
も不純物として存在する元素であり、母材、溶接金属と
もに、含有量は低い方がよい。
P, S, N, and O in impurities: All elements are elements existing as impurities, and it is preferable that the content of both the base metal and the weld metal is low.

【0066】Pの含有量が0.025%を超えると、母
材および溶接金属の耐食性および靭性が低下しやすい。
このため、P含有量は0.025%以下とするのがよ
い。より望ましく0.015%以下、さらに望ましくは
0.01%以下である。
If the P content exceeds 0.025%, the corrosion resistance and toughness of the base metal and the weld metal tend to decrease.
Therefore, the P content is preferably set to 0.025% or less. It is more preferably at most 0.015%, further preferably at most 0.01%.

【0067】Sの含有量が0.01%を超えると、母材
の熱間加工性、耐食性および靭性、溶接金属の耐高温割
れ性、耐食性および靭性が低下しやすい。したがって、
母材、溶接金属ともにS含有量は0.01%以下がよ
い。より望ましくは0.005%以下、さらに望ましく
は0.002%以下である。
If the S content exceeds 0.01%, the hot workability, corrosion resistance and toughness of the base metal, the hot crack resistance, the corrosion resistance and the toughness of the weld metal tend to decrease. Therefore,
The S content of both the base metal and the weld metal is preferably 0.01% or less. More preferably, it is 0.005% or less, and still more preferably 0.002% or less.

【0068】Nの含有量が母材では0.02%、溶接金
属では0.05%を超えると、母材に関しては、熱間圧
延または溶接のままの状態での靭性および耐食性、溶接
金属に関しては靱性と耐食性が低下しやすい。特に、母
材における溶接熱影響部の靭性および母材と溶接金属の
耐サワー性が低下する傾向がある。このため、母材のN
含有量は0.02%以下、溶接金属のN含有量は0.0
5%以下とするのがよい。より望ましくは、いずれも
0.01%以下である。
When the N content exceeds 0.02% in the base metal and 0.05% in the weld metal, the toughness and corrosion resistance of the base metal in a hot-rolled or welded state, and the weld metal Tends to decrease toughness and corrosion resistance. In particular, the toughness of the heat affected zone of the base metal and the sour resistance of the base metal and the weld metal tend to decrease. Therefore, the base material N
Content is 0.02% or less, N content of weld metal is 0.0
It is good to make it 5% or less. More desirably, all are 0.01% or less.

【0069】O(酸素)の含有量が0.01%を超える
と、母材および溶接金属のの靭性および耐食性が低下す
る傾向がある。このため、O含有量は0.01%以下と
するのがよい。より望ましくは0.005以下である。
If the O (oxygen) content exceeds 0.01%, the toughness and corrosion resistance of the base metal and the weld metal tend to decrease. Therefore, the O content is preferably set to 0.01% or less. More preferably, it is 0.005 or less.

【0070】化学組成の好ましい態様:すでに述べてき
たように、本発明の溶接鋼管は、脱水処理が施されてい
ない原油等の搬送に適用された場合には、耐SCC性に
優れている。また、「課題を解決するための手段」の項
で記したように、母材または溶接金属が次に記す化学組
成を満たす場合には、本発明の溶接鋼管は、さらに他の
有用な特性を備える。
Preferred Embodiment of Chemical Composition: As described above, the welded steel pipe of the present invention has excellent SCC resistance when applied to transport of crude oil or the like that has not been subjected to dehydration treatment. Further, as described in the section of “Means for Solving the Problems”, when the base material or the weld metal satisfies the chemical composition described below, the welded steel pipe of the present invention has still other useful properties. Prepare.

【0071】母材の金属組織としては、体積%で、マル
テンサイト相の割合55〜90%、フェライト相の割合
10〜45%で構成されていることが望ましいことは前
記のとおりである。このような金属組織を確保するとと
もに、母材鋼板を製造する際の熱間圧延後の熱処理また
は溶接後の熱処理を省略しても、強度、靱性に優れ、耐
サワー性等の耐食性も備える母材を得るためには、つぎ
の条件を満足させるのがよい。
As described above, the metal structure of the base material is desirably constituted by a volume percentage of 55 to 90% of a martensite phase and 10 to 45% of a ferrite phase. In addition to ensuring such a metallographic structure, even if the heat treatment after hot rolling or the heat treatment after welding is omitted in the production of the base steel sheet, the base material has excellent strength, toughness, and also has corrosion resistance such as sour resistance. In order to obtain a material, the following conditions should be satisfied.

【0072】母材のCr、NiおよびTiの含有量を、
それぞれCr:11〜20%、Ti:0.05%以下、
Ni:3〜7%とする。そして、母材がMoを含む場合
は、これらの元素を含めた含有量が、下記の(3)式お
よび(4)式を同時に満足するようにする。(3)式は
フェライト相の割合10体積%以上、マルテンサイト相
の割合90体積%以下を得るのに好適な条件で、(4)
式はマルテンサイト相の割合55体積%以上、フェライ
ト相の割合45体積%以下を得るのに好適な条件であ
る。
The contents of Cr, Ni and Ti in the base material were
Cr: 11 to 20%, Ti: 0.05% or less,
Ni: 3 to 7%. When the base material contains Mo, the content including these elements is set to satisfy the following expressions (3) and (4) at the same time. Formula (3) is a condition suitable for obtaining a ferrite phase ratio of 10% by volume or more and a martensite phase ratio of 90% by volume or less.
The formula is a suitable condition for obtaining a martensite phase ratio of 55% by volume or more and a ferrite phase ratio of 45% by volume or less.

【0073】なお、(3)式および(4)式中の元素記
号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表
す。
The element symbols in the equations (3) and (4) represent the contents (% by mass) of each element contained in the steel.

【0074】 Cr+1.5Mo−Ni−0.4Cu−14≧0 (3) Cr+1.5Mo−2Ni−0.8Cu−12.5≦0 (4) 溶接金属については、5〜30体積%のオーステナイト
相を含むマルテンサイト組織で構成されていることが望
ましいことを、すでに述べた。このような金属組織が望
ましいのは、溶接時の溶融状態から凝固する過程で割れ
(溶接高温割れと呼ばれる)が生じないようにするため
と溶接金属の強度および靱性を向上させるためである。
この割れが生じないようにするためには、凝固過程およ
び凝固後の冷却過程で適当量のフェライト相が存在し、
温度が約200℃まで降下する間にフェライト相が消失
するような化学組成を選ぶのがよい。このような凝固過
程でのフェライト相の存在を考慮し、さらに常温で5〜
30体積%のオーステナイト相を含むマルテンサイト組
織で構成される溶接金属部とするのがよい。そのために
は、フェライト生成元素であるCr、Moの含有量とオ
ーステナイト生成元素であるNi含有量を同時に考慮し
た適正量を選ぶのが望ましい。本発明の溶接鋼管の場合
には、 母材のCr、Ni、Mo、Tiの含有量を、そ
れぞれCr:15〜20%、Ni:4〜7%、Mo:
1.5〜4%、Ti:0.015%以下の範囲、溶接金
属のCr、Ni、Mo、W、Tiを、それぞれCr:1
1〜18%、Ni:5〜10%、Mo:1.5〜4%、
W:4%以下、Ti:0.03%以下の範囲とし、かつ
下記の(5)式および(6)式を満足させるのがよい。 −1≦Cr+Mo−1.7Ni≦13−220×O(酸素) (5) 25≦Cr+Mo+1.8Ni≦30 (6) (5)式は凝固過程でのフェライト相を考慮した式であ
り、「Cr+Mo−1.7×Ni」の項は、フェライト
相の生成傾向を表す実験式である。この項の値が小さい
ほどフェライト相の生成量が減少する。ただし、この項
の値が−1未満では、凝固直後の高温下でフェライト相
が存在しないので、溶接高温割れが発生しやすい。一
方、この項の値が大きすぎると、フェライト相の生成量
が過多となるので、靭性が低下する。
Cr + 1.5Mo-Ni-0.4Cu-14 ≧ 0 (3) Cr + 1.5Mo-2Ni-0.8Cu-12.5 ≦ 0 (4) As for the weld metal, 5 to 30% by volume of austenite phase It has been already mentioned that it is desirable to be composed of a martensite organization including. Such a metal structure is desirable in order to prevent cracks (called welding hot cracking) from occurring during the process of solidification from the molten state during welding and to improve the strength and toughness of the weld metal.
In order to prevent this cracking, an appropriate amount of ferrite phase exists in the solidification process and the cooling process after solidification,
The chemical composition should be chosen such that the ferrite phase disappears while the temperature drops to about 200 ° C. Considering the presence of the ferrite phase in such a solidification process,
The weld metal portion preferably has a martensite structure containing an austenite phase of 30% by volume. For this purpose, it is desirable to select an appropriate amount that simultaneously considers the contents of Cr and Mo, which are ferrite-forming elements, and the Ni content, which is an austenite-forming element. In the case of the welded steel pipe of the present invention, the contents of Cr, Ni, Mo, and Ti in the base material are respectively set to Cr: 15 to 20%, Ni: 4 to 7%, and Mo:
1.5 to 4%, Ti: 0.015% or less, Cr, Ni, Mo, W, and Ti of the weld metal are each Cr: 1.
1 to 18%, Ni: 5 to 10%, Mo: 1.5 to 4%,
It is preferable that W: 4% or less and Ti: 0.03% or less, and satisfy the following expressions (5) and (6). −1 ≦ Cr + Mo−1.7Ni ≦ 13−220 × O (oxygen) (5) 25 ≦ Cr + Mo + 1.8Ni ≦ 30 (6) Equation (5) is an equation taking into account the ferrite phase in the solidification process. The term “−1.7 × Ni” is an empirical formula representing the tendency to form a ferrite phase. The smaller the value of this term, the smaller the amount of ferrite phase formed. However, when the value of this item is less than -1, since a ferrite phase does not exist at a high temperature immediately after solidification, high-temperature welding cracks are likely to occur. On the other hand, if the value of this term is too large, the amount of ferrite phase formed will be excessive, and the toughness will decrease.

【0075】この溶接金属の靭性には、O(酸素)含有
量の影響が大きい。O含有量を考慮した式「Cr+Mo
−1.7×Ni≦13−220×O」を満足すれば、十
分な靭性を持つ溶接金属が得られる。
The toughness of the weld metal is greatly affected by the O (oxygen) content. The formula “Cr + Mo” considering the O content
If “−1.7 × Ni ≦ 13−220 × O” is satisfied, a weld metal having sufficient toughness can be obtained.

【0076】(6) 式において、「Cr+Mo+1.
8×Ni」の項は、オーステナイト相の生成傾向を表す
実験式である。この項の値が25未満では、オーステナ
イト相の生成量が少ないので、十分な靭性が得られな
い。一方、この項の値が30を超えると、オーステナイ
ト相の生成量が多すぎ、十分な引張強さおよび耐力が確
保できない。
In the equation (6), “Cr + Mo + 1.
The term “8 × Ni” is an empirical formula representing the tendency to form an austenite phase. When the value of this term is less than 25, sufficient toughness cannot be obtained because the generation amount of the austenite phase is small. On the other hand, when the value of this item exceeds 30, the amount of austenite phase formed is too large, and sufficient tensile strength and proof stress cannot be secured.

【0077】ここで、溶接金属の充分な引張強さとは、
継手引張試験において、母材部で破断が生じ、溶接金属
部では破断しないことを意味する。本発明の溶接鋼管の
場合、強度をX80グレード以上(耐力551MPa以
上)とするためには、溶接金属の引張強さは650MP
a以上とするのがよい。
Here, the sufficient tensile strength of the weld metal means
In the joint tensile test, it means that a fracture occurs in the base metal part and does not fracture in the weld metal part. In the case of the welded steel pipe of the present invention, the tensile strength of the weld metal is 650 MPa in order to make the strength X80 grade or more (proof strength 551 MPa or more).
It is better to be at least a.

【0078】本発明の溶接鋼管は、母材が前記の(3)
および(4)式、溶接金属が(5)および(6)式を満
足する組み合わせの場合には、さらに特性に優れた溶接
鋼管が得られる。
In the welded steel pipe of the present invention, the base material is the above (3).
In the case where the combination of formulas (4) and (4) and the weld metal satisfy formulas (5) and (6), a welded steel pipe having more excellent properties can be obtained.

【0079】上記の溶接鋼管のほかに、母材の化学組成
が、C:0.05%以下、Si:0.5%以下、Mn:
1%以下、Cr:9〜17%、Ni:9%以下、 W:
1%以下、Cu:3%以下、V:0.3%以下、Ca:
0.01%以下、Ti:0.1%以下、残部:Feと不
純物からなり 、溶接金属の化学組成が、C:0.05
%以下、Si:0.5%以下、Mn:1%以下、Cr:
9〜20%、Ni:9%以下、W:3%以下、Cu:3
%以下、V:0.2%以下、Ca:0.01%以下、
B:0.01%以下、Ti:0.1%以下、残部:F
e、不純物からなり、かつ溶接ビードの凸部が、前記
(1)式を満足する場合には、耐SCC性にもっとも優
れている。
In addition to the above welded steel pipes, the chemical composition of the base metal is as follows: C: 0.05% or less, Si: 0.5% or less, Mn:
1% or less, Cr: 9 to 17%, Ni: 9% or less, W:
1% or less, Cu: 3% or less, V: 0.3% or less, Ca:
0.01% or less, Ti: 0.1% or less, balance: Fe and impurities, and the chemical composition of the weld metal is C: 0.05
%, Si: 0.5% or less, Mn: 1% or less, Cr:
9-20%, Ni: 9% or less, W: 3% or less, Cu: 3
%, V: 0.2% or less, Ca: 0.01% or less,
B: 0.01% or less, Ti: 0.1% or less, balance: F
e, when the projections of the weld bead satisfy the above-mentioned formula (1), the SCC resistance is the most excellent.

【0080】なお、本発明の溶接鋼管は、脱水処理が省
略された原油や天然ガスを搬送するためのパイプライン
用の鋼管として使用することがもっとも有効である。特
に、パイプライン敷設時に、鋼管の端面同士を溶接によ
って接続した場合、溶接部と母材の熱影響部を後熱処理
することなく、溶接のまま使用することもできる。鋼管
の端面同士の溶接には、SAW法、TIG法、MIG
法、MAG法などの溶接法を適用することができる。
It is most effective to use the welded steel pipe of the present invention as a pipeline steel pipe for transporting crude oil or natural gas from which dehydration treatment has been omitted. In particular, when the end faces of the steel pipes are connected by welding at the time of laying the pipeline, the welded portion and the heat-affected zone of the base material can be used as welded without post-heat treatment. For welding the end faces of steel pipes, SAW method, TIG method, MIG method
MAG method or the like can be applied.

【0081】溶接鋼管の製造方法:本発明の溶接鋼管
は、通常の溶接鋼管の製造方法によって製造することが
できる。一般的な製造方法はつぎのとおりである。ただ
し、溶接ビードの形状は、本発明で規定する条件を満足
する必要があるので、溶接条件については後述の点に配
慮するのがよい。
Method for Producing Welded Steel Pipe: The welded steel pipe of the present invention can be produced by a conventional method for producing a welded steel pipe. The general manufacturing method is as follows. However, since the shape of the weld bead needs to satisfy the conditions defined in the present invention, it is good to consider the welding conditions described below.

【0082】まず、熱延鋼板または厚鋼板を製品の鋼管
の外周長さとほぼ同じ幅に切断する。次に、Cプレス、
UプレスおよびOプレスにより成形するUOE法を用い
て円筒状に成形する。その突き合わせ部分をSAW溶接
して溶接鋼管とする。成形の段階では、UO法、スパイ
ラル法、ロールベンド法などを採用してもよい。
First, a hot-rolled steel plate or a thick steel plate is cut into a width substantially equal to the outer peripheral length of a steel pipe of a product. Next, C press,
It is formed into a cylindrical shape using a UOE method formed by a U press and an O press. The butted portion is subjected to SAW welding to form a welded steel pipe. At the molding stage, a UO method, a spiral method, a roll bend method, or the like may be employed.

【0083】溶接条件や使用するフラックスや溶接ワイ
ヤは、溶接金属の化学組成等を考慮して選べばよい。硬
度の微調整が必要な場合は、焼戻し処理等を施してもよ
い。
The welding conditions, the flux and the welding wire to be used may be selected in consideration of the chemical composition of the weld metal and the like. If fine adjustment of the hardness is required, a tempering treatment or the like may be performed.

【0084】用いる母材の化学組成は、溶接鋼管の用途
等に応じて、前記の条件を考慮して適宜選択すればよ
い。
The chemical composition of the base material to be used may be appropriately selected in consideration of the above conditions, depending on the use of the welded steel pipe.

【0085】母材の熱延鋼板および厚鋼板の製造方法に
ついても、一般的に採用されている方法によればよい。
連続鋳造されたスラブを熱間圧延する方法、鋼塊を分塊
圧延および熱間圧延する方法により、熱延鋼板または厚
鋼板を製造すればよい。
The method of manufacturing the hot rolled steel plate and the thick steel plate as the base material may be a generally adopted method.
A hot-rolled steel plate or a thick steel plate may be manufactured by a method of hot-rolling a continuously cast slab or a method of bulk-rolling and hot-rolling a steel ingot.

【0086】なお、フェライト相の体積割合10〜45
%(マルテンサイト相55〜90%)の母材を製造する
場合には、熱間圧延前の素材鋼の加熱温度は、1100
℃〜1250℃とするのが望ましい。加熱温度が125
0℃を超えるとフェライト相が多く析出し、製品の金属
組織がマルテンサイト相主体とならないことがあるから
である。また、1100℃未満では、素材鋼の変形抵抗
が大きく、熱間圧延しにくい。
The ferrite phase has a volume ratio of 10 to 45.
% (Martensite phase 55 to 90%), the heating temperature of the raw steel before hot rolling is 1100
C. to 1250.degree. C. is desirable. Heating temperature is 125
If the temperature exceeds 0 ° C., a large amount of ferrite phase is precipitated, and the metal structure of the product may not be mainly composed of the martensite phase. If the temperature is lower than 1100 ° C., the deformation resistance of the raw steel is large, and it is difficult to perform hot rolling.

【0087】溶接ビードの形状は、本発明で規定する条
件を満足する必要がある。そのために、溶接条件の選定
には次の点を考慮するのがよい。
The shape of the weld bead must satisfy the conditions specified in the present invention. Therefore, the following points should be considered when selecting welding conditions.

【0088】まず、突き合わせ溶接する母材の端面に
は、開先を設けるのがよい。開先の角度は、生産性等を
損なわない範囲で大きい方がよい。また、定性的には、
溶接入熱は大きく、溶接速度は遅い方がよい。ただし、
これらの条件は、母材の板厚、化学組成、溶接材料の化
学組成等によって最適な条件が相違するので、母材およ
び溶接材料の条件を考慮して決定するのがよい。
First, it is preferable to provide a groove on the end face of the base material to be butt-welded. The angle of the groove is preferably large as long as productivity is not impaired. Also, qualitatively,
It is better that welding heat input is large and welding speed is low. However,
Since these conditions differ in optimum conditions depending on the thickness of the base material, the chemical composition, the chemical composition of the welding material, and the like, it is preferable to determine them in consideration of the conditions of the base material and the welding material.

【0089】[0089]

【実施例】実施例1から3に共通する試験方法は次のと
おりである。なお、図3は、後述する実施例1および2
で用いた片面溶接部材7の溶接部の横断面構造を示す模
式図である。 耐SCC性試験:試験片のサイズは、厚さ5mm、幅2
5.4mm、長さ165mmで、各試験条件毎に、実施
例1の場合は1個、実施例2および3の場合は2個の試
験片を準備した。曲げ応力は、図2(a)および図2
(b)に示すように、試験片5を曲げ付与治具6にセッ
トして、たわみ量がY(mm)となるように付与した。
なお、Yは、図2(b)に示す式の中のσ(曲げ付与応
力)として、室温での母材の耐力(YS)に等しい値の
応力を付与したときのたわみ量である。このたわみ量を
付与した状態の試験片をオートクレーブ処理した。その
処理条件は、雰囲気が3MPaのCO2 ガス、試験溶液
は温度100℃、NaCl濃度10質量%の水溶液、溶
液中の浸漬時間は720時間である。処理後の試験片を
目視観察して割れの発生の有無を調べた。なお、目視観
察のみでは割れの発生の有無が明確に確認できないもの
については、その断面を研磨した後、光学顕微鏡で観察
して割れの発生の有無を確認した。
The test method common to Examples 1 to 3 is as follows. FIG. 3 shows Embodiments 1 and 2 described later.
It is a schematic diagram which shows the cross-sectional structure of the welding part of the single-sided welding member 7 used in FIG. SCC resistance test: The size of the test piece is 5 mm in thickness and 2 in width
One test piece in Example 1 and two test pieces in Examples 2 and 3 were prepared for each test condition with a length of 5.4 mm and a length of 165 mm. The bending stress is shown in FIG.
As shown in (b), the test piece 5 was set on a bending application jig 6 and applied so that the deflection amount was Y (mm).
Y is the amount of deflection when a stress equal to the proof stress (YS) of the base material at room temperature is applied as σ (bending applied stress) in the equation shown in FIG. 2B. The test piece in the state where the amount of deflection was imparted was autoclaved. The treatment conditions were as follows: CO 2 gas in an atmosphere of 3 MPa; test solution at a temperature of 100 ° C .; The test piece after the treatment was visually observed to check for the occurrence of cracks. If the presence or absence of cracks could not be clearly confirmed only by visual observation, the cross section was polished and then observed with an optical microscope to determine whether or not cracks occurred.

【0090】評価は、試験片の個数が1個の場合は、割
れの発生が認められなかったケースは良好「○」、割れ
が発生したケースは不良「×」とした。試験片の個数が
2個の場合は、割れの発生が2個とも認められなかった
ケースは良好「○」、1個に割れが発生したケースはや
や不良「△」、2個とも割れたケースは不良「×」とし
た。 耐CO2 性試験:試験片のサイズは、厚さ2mm、幅2
0mm、長さ50mmである。試験片の処理はオートク
レーブ処理であり、その処理条件は、耐SCC性試験の
場合と同じである。その処理における腐食速度を調べ
た。
When the number of test pieces was one, the case where no crack was observed was evaluated as good (良好), and the case where cracks were generated was evaluated as poor (x). When the number of test pieces was two, the case where no cracks were found was good (○), the case where one crack was slightly bad (△), the case where both were cracked Indicates poor “x”. CO 2 resistance test: The size of the test piece was 2 mm in thickness and 2 in width
0 mm and length 50 mm. The treatment of the test piece is an autoclave treatment, and the treatment conditions are the same as in the case of the SCC resistance test. The corrosion rate in the treatment was investigated.

【0091】耐CO2 性の評価は、1年当たりに換算し
た腐食減肉が0.1mm以下のものを良好「○」、それ
以外のものを不良「×」とした。 耐サワー性試験:試験片の形状と個数は、耐SCC性試
験の場合と同じである。曲げ応力の付与条件も耐SCC
性試験の場合と同じである。このたわみ量Y(mm)を
付与した状態でオートクレーブ処理する。オートクレー
ブ処理条件は、雰囲気が3MPaのCO2 ガスと分圧
0.003MPaのH2S ガスで、試験溶液は温度25
℃、pH4.5、NaCl濃度10質量%の水溶液、浸
漬時間が720時間である。試験後の試験片を目視観察
し、割れの発生の有無を調べた。なお、目視観察のみで
は割れの発生の有無が明確に確認できないものについて
は、その断面を研磨した後、光学顕微鏡で観察して割れ
の発生の有無を確認した。
The CO 2 resistance was evaluated as good (」) when the corrosion thinning was 0.1 mm or less per year, and as poor (x) when the corrosion thinning was 0.1 mm or less per year. Sour resistance test: The shape and number of test pieces are the same as in the SCC resistance test. SCC resistance to bending stress
Same as the sex test. Autoclave treatment is performed in a state where the deflection amount Y (mm) is given. The conditions of the autoclave treatment were as follows: CO 2 gas having an atmosphere of 3 MPa and H 2 S gas having a partial pressure of 0.003 MPa.
C., pH 4.5, aqueous solution with NaCl concentration of 10% by mass, immersion time: 720 hours. The test piece after the test was visually observed to check for occurrence of cracks. If the presence or absence of cracks could not be clearly confirmed only by visual observation, the cross section was polished and then observed with an optical microscope to confirm the presence or absence of cracks.

【0092】評価は、上記の耐SCC性試験の場合と同
じである。 (実施例1)実施例1では、溶接ビードの形状と耐SC
C性との関係を調査した。さらに、化学組成、金属組織
および引張特性が異なる母材5種類と溶接溶接材料2種
類の組合せについても調査した。
The evaluation is the same as in the above-described SCC resistance test. (Example 1) In Example 1, the shape of the weld bead and the SC resistance
The relationship with C sex was investigated. Further, a combination of five types of base materials and two types of welding welding materials having different chemical compositions, metal structures, and tensile properties was also investigated.

【0093】表1に、母材である厚鋼板5種類(符号A
〜E)の化学組成と金属組織、用いた溶接材料の化学組
成(符号F、G)およびこれらの母材と溶接金属の組み
合わせで得られた溶接金属の化学組成を金属組織(符号
A−FからE−G)を示す。母材は、いずれもフェライ
ト相を含むマルテンサイト系のステンレス鋼である。各
厚鋼板は、その強度がAPI規格に規定されるX80グ
レード(耐力80ksi(551MPa)以上)に調整
されている。また、溶接試験用の厚鋼板は、そのサイズ
が、厚さ12.7〜25.4mm、幅300mm、長さ
1mである。
Table 1 shows five types of thick steel plates (reference A)
To E), the chemical composition of the welding material used (codes F and G) and the chemical composition of the weld metal obtained by combining these base materials and the weld metal with the metal structures (codes AF) To EG). The base material is a martensitic stainless steel containing a ferrite phase. The strength of each thick steel plate is adjusted to the X80 grade (proof strength of 80 ksi (551 MPa) or more) specified by the API standard. The thickness of the thick steel plate for the welding test is 12.7 to 25.4 mm in thickness, 300 mm in width, and 1 m in length.

【0094】符号B、D、Eの厚鋼板については、上記
の溶接試験用の厚鋼板のほかに、幅1920mm、長さ
6mの実機製管試験用の鋼板(符号Bは2枚)を準備
し、SAW法により外径610mm、長さ6mの大径厚
肉の溶接鋼管4本を製造した。なお、この製管に用いた
溶接材料の化学組成は表1に示す符号Gである。溶接鋼
管に関する試験は、表4の試番33〜36に対応してい
る。
As for the thick steel plates B, D, and E, in addition to the thick steel plates for the welding test described above, a steel plate for a real machine pipe test having a width of 1920 mm and a length of 6 m (symbol B is two sheets) is prepared. Then, four large-diameter thick welded steel pipes having an outer diameter of 610 mm and a length of 6 m were produced by the SAW method. In addition, the chemical composition of the welding material used for this pipe making is denoted by reference symbol G in Table 1. The test for the welded steel pipe corresponds to test numbers 33 to 36 in Table 4.

【0095】[0095]

【表1】 幅が300mmの溶接試験用の厚鋼板については、幅方
向の一方の端面に、板厚に応じて開先加工を施した後、
開先加工部同士を突き合わせ、SAW法で片面溶接し
た。図3に、この溶接後の試験片(以下、溶接継手とも
記す)の溶接ビード部の横断面構造を示す。符号7が厚
鋼板(母材)であり、符号2が溶接金属である。この溶
接継手の図4に示す位置から、厚さ5mm、幅25.4
mm、長さ165mmの溶接ビード付きの4点曲げ試験
片5を2個ずつ採取し、耐食性試験に供した。なお、長
さ6mの溶接鋼管については、溶接ビード部のhがもっ
とも大きいと判断された領域の図5に示す位置から耐食
性試験片5を採取した。また、溶接金属については、2
種類の化学組成を対象としており、上記溶接継手部の溶
接材料の化学組成を併せて表1に示した。
[Table 1] For a thick steel plate for a welding test with a width of 300 mm, after performing a groove process on one end surface in the width direction according to the plate thickness,
The grooved portions were butted and welded on one side by the SAW method. FIG. 3 shows a cross-sectional structure of a weld bead portion of a test piece (hereinafter also referred to as a welded joint) after this welding. Reference numeral 7 denotes a thick steel plate (base material), and reference numeral 2 denotes a weld metal. From the position shown in FIG. 4 of this welded joint, a thickness of 5 mm and a width of 25.4
Two 4-point bending test pieces 5 each having a welding bead having a length of 165 mm and a length of 165 mm were sampled two by two and subjected to a corrosion resistance test. In addition, about the welding steel pipe of 6 m in length, the corrosion resistance test piece 5 was sampled from the position shown in FIG. 5 in the region where the h of the weld bead portion was determined to be the largest. For the weld metal, 2
Table 1 also shows the chemical compositions of the welding materials for the above-mentioned welded joints.

【0096】片面溶接部材32種類および溶接鋼管の試
験片4種類について、各試験番号毎の供試材のサイズお
よび試験片の溶接ビードの形状を表2〜表4に示す。
Tables 2 to 4 show the size of the test material and the shape of the weld bead of the test piece for each test number for 32 types of single-sided welding members and 4 types of test pieces of welded steel pipe.

【0097】[0097]

【表2】 [Table 2]

【表3】 [Table 3]

【表4】 なお、表2〜表4に示す片面溶接部材のうち、試番3〜
7は試番2と同じ片面溶接部材、試番18〜21は試番
17と同じ片面溶接部材である。ただし、Lの値が表中
に示す長さになるように、長さL以外の両側部分が、母
材表面と同じ高さまで切削加工により除去されている。
[Table 4] In addition, among the single-sided welding members shown in Tables 2 to 4, trial numbers 3 to
Reference numeral 7 denotes the same single-sided welding member as in Test No. 2, and reference numerals 18 to 21 denote the same single-sided welding member as in Test No. 17. However, both sides other than the length L are removed by cutting to the same height as the surface of the base material so that the value of L becomes the length shown in the table.

【0098】そして、得られた各片面溶接部材と溶接鋼
管は、いずれも溶接のまま、つまり溶接後に熱処理を施
すことなく、下記の各試験に供した。
Each of the obtained single-sided welded members and the welded steel pipe was subjected to the following tests without any welding, that is, without performing heat treatment after welding.

【0099】各試験片については、引張試験、溶接ビー
ドの形状測定、耐SCC性、耐CO 2性および耐サワー
性を調査した。
For each test piece, a tensile test, a weld bead
Shape measurement, SCC resistance, CO resistance TwoAnd sour resistant
Sex was investigated.

【0100】なお、実施例1の場合の引張試験条件は下
記のとおりである。
The conditions of the tensile test in Example 1 are as follows.

【0101】片面溶接部材および溶接鋼管とも、試験片
の採取位置は、母材部については鋼板の圧延方向と直交
する方向、溶接金属部についてはシーム溶接線方向であ
り、試験片のサイズは、外径8mm、平行部長さ60m
mである。試験温度は、100℃と室温であり、温度1
00℃では母材と溶接金属の耐力(YS)、室温では母
材と溶接金属の引張強さ(TS)と耐力(YS)を調べ
た。
For both the single-sided welded member and the welded steel pipe, the sampling position of the test piece is in the direction perpendicular to the rolling direction of the steel sheet for the base metal portion and in the seam welding line direction for the weld metal portion. Outer diameter 8mm, parallel part length 60m
m. The test temperature was 100 ° C. and room temperature.
At 00 ° C., the yield strength (YS) of the base metal and the weld metal was examined, and at room temperature, the tensile strength (TS) and yield strength (YS) of the base metal and the weld metal were examined.

【0102】以上の各試験結果を、表2〜表4に併せて
示した。
The results of the above tests are also shown in Tables 2 to 4.

【0103】表2〜表4に示す結果から下記の事項が明
らかである。
The following items are clear from the results shown in Tables 2 to 4.

【0104】溶接ビードの形状が本発明で規定する条件
を満たす片面溶接部材(試番6〜8、10、11、1
3、15、16、20〜23、25、26、28、2
9、31、32)と溶接鋼管(試番33〜36)は、い
ずれも耐SCC性が良好であった。さらに、耐CO2
も優れていた。
A single-sided welded member (test numbers 6 to 8, 10, 11, 1) in which the shape of the weld bead satisfies the conditions specified in the present invention.
3, 15, 16, 20 to 23, 25, 26, 28, 2
9, 31, 32) and the welded steel pipes (test numbers 33 to 36) all had good SCC resistance. Furthermore, the CO 2 resistance was also excellent.

【0105】また、耐サワー性については、母材の鋼の
Mo含有量が低い試番20〜23、28、29、31お
よび32の片面溶接部材と試番36の溶接鋼管以外は、
いずれも良好であった。この結果から、耐サワー性が要
求される場合には、溶接ビード形状が本発明で規定する
条件を満足するようにするとともに、耐サワー性を向上
させる他の対策を併用することが望ましいことが確認さ
れた。
Regarding the sour resistance, except for the single-sided welded members Nos. 20 to 23, 28, 29, 31 and 32 and the No. 36 welded steel pipe, which have low Mo content in the base metal steel,
All were good. From these results, when sour resistance is required, it is desirable that the shape of the weld bead satisfy the conditions specified in the present invention and that other measures for improving the sour resistance be used together. confirmed.

【0106】一方、溶接ビードの形状が本発明で規定す
る条件を満たさない片面溶接部材(試番1〜5、9、1
2、14、17〜19、24、27、30)は、いずれ
も耐SCC性が不良であった。
On the other hand, a single-sided welding member (test numbers 1 to 5, 9, 1 and 1) whose weld bead shape does not satisfy the conditions specified in the present invention.
2, 14, 17 to 19, 24, 27, and 30) all had poor SCC resistance.

【0107】なお、試番20〜23、28、29、3
1、32および36については、溶接ビードの形状が本
発明で規定する条件を満足しているため、耐SCC性に
優れ、さらに耐CO2 性にも優れていた。しかし、耐サ
ワー性は十分ではなかった。 (実施例2)実施例2では、本発明で規定する溶接ビー
ドの形状を満足する溶接鋼管、すなわち耐SCC性が良
好な溶接鋼管を対象に、母材の化学組成および金属組織
の望ましい条件を調査した。特に、溶接のままでも、優
れた耐サワー性と靱性を持つ母材の条件を確認した。
Note that the test numbers 20 to 23, 28, 29, 3
As for Nos. 1, 32 and 36, the shape of the weld bead satisfied the conditions specified in the present invention, so that they were excellent in SCC resistance and CO 2 resistance. However, the sour resistance was not sufficient. (Example 2) In Example 2, for a welded steel pipe that satisfies the shape of the weld bead specified by the present invention, that is, a welded steel pipe having good SCC resistance, the desirable conditions of the chemical composition of the base metal and the metal structure were determined. investigated. In particular, the condition of a base material having excellent sour resistance and toughness was confirmed even with welding.

【0108】表5に試験に供した26種類の鋼(母材)
の化学組成を示す。鋼No.a〜uおよびx〜zの24
種類については、小型の溶解炉で溶製した鋳片を120
0℃に加熱した後、熱間鍛造して鋼片とし、さらにパス
回数5回、仕上げ温度980℃の条件で熱間圧延して、
厚さ25mm、幅120mm、長さ400mmの鋼板に
加工した。なお、鋼No.s〜uの鋼は、従来例の鋼で
ある。また、鋼No.vおよびwは、実機で製造された
厚さ19mmの製管用の厚鋼板である。
Table 5 shows the 26 types of steel (base metal) subjected to the test.
Shows the chemical composition of Steel No. 24 of au and xz
For the type, cast slabs produced in a small melting furnace
After heating to 0 ° C., it was hot forged into a billet, and further hot-rolled under the conditions of 5 passes and a finishing temperature of 980 ° C.
It processed into the steel plate of thickness 25mm, width 120mm, and length 400mm. In addition, steel No. The steels s to u are conventional steels. In addition, steel No. “v” and “w” are thick steel plates for pipe production having a thickness of 19 mm manufactured by an actual machine.

【0109】[0109]

【表5】 溶接材料としては、質量%で、C:0.01%、Cr:
12%、Ni:9%、Mo:3%を含む直径4mmの溶
接ワイヤと、高塩基度のボンド型フラックスを準備し
た。
[Table 5] As the welding material, C: 0.01%, Cr:
A welding wire having a diameter of 4 mm containing 12%, Ni: 9%, and Mo: 3% and a high basicity bond type flux were prepared.

【0110】そして、実際の溶接鋼管の製造を模擬し、
準備した鋼板の圧延方向と平行な端面に、角度60度、
ルートフェイス高さ13mmのY開先を加工し、加工部
同士を突き合わせ溶接した。溶接法は、SAW法による
片面溶接で、溶接入熱量7.5kJ/mmとした。
Then, the production of an actual welded steel pipe was simulated,
At the end face parallel to the rolling direction of the prepared steel sheet, an angle of 60 degrees,
A Y-groove having a root face height of 13 mm was machined, and the machined parts were butt-welded. The welding method was a single-sided welding by the SAW method, with a welding heat input of 7.5 kJ / mm.

【0111】次に、溶接後の母材部と突き合わせ溶接部
から、以下に示す試験片を採取し、機械的特性(耐力、
靱性)と耐サワー性を調査した。
Next, the following test specimens were taken from the base material after welding and the butt welded parts, and the mechanical properties (proof strength,
Toughness) and sour resistance.

【0112】耐力測定用の引張試験片は、採取位置が母
材の圧延方向と直交する方向であり、形状は直径4m
m、標点間距離20mmの丸棒状である。
The tensile test piece for measuring the proof stress has a sampling position in a direction perpendicular to the rolling direction of the base material and a shape of 4 m in diameter.
m, a round bar shape with a gauge length of 20 mm.

【0113】靱性測定用のシャルピー衝撃試験片は、採
取位置が圧延方向と直交する方向であり、形状はJIS
Z 2202(1980)に規定される4号試験片
(長さ:55mm、幅:10mm、ノッチ形状:2mm
V型)である。このシャルピー衝撃試験片は、母材と突
き合わせ溶接部の両方から切り出した。なお、突き合わ
せ溶接部から切り出した4号試験片のノッチは、溶接ボ
ンド部(溶融した部分と溶融していない部分の境界)に
位置させた。また、靱性はvTrsで評価した。
The Charpy impact test specimen for measuring toughness has a sampling position in a direction perpendicular to the rolling direction and a shape according to JIS.
No. 4 test piece specified in Z 2202 (1980) (length: 55 mm, width: 10 mm, notch shape: 2 mm
V type). The Charpy impact test specimen was cut from both the base metal and the butt weld. The notch of the No. 4 test piece cut out from the butt weld was located at the weld bond (the boundary between the melted portion and the unmelted portion). The toughness was evaluated by vTrs.

【0114】耐サワー性調査試験片は、採取位置が圧延
方向と直交する方向で、形状は厚さ2mm、幅10m
m、長さ75mmで、Vノッチ付きの4点曲げ試験用で
ある。採取数は、母材と突き合わせ溶接部のそれぞれに
ついて、板厚方向中央部から2個である。なお、突き合
わせ溶接部から切り出した4点曲げ試験片のノッチは、
上記のシャルピー衝撃試験片と同様に、溶接ボンド部に
位置させた。
[0114] The test piece for the sour resistance test was a sample having a thickness of 2 mm and a width of 10 m in a direction perpendicular to the rolling direction.
m, 75 mm in length, for a four-point bending test with a V notch. The number of samples is two for each of the base metal and the butt weld from the center in the thickness direction. The notch of the four-point bending test piece cut from the butt weld was
Like the Charpy impact test specimen described above, it was located at the weld bond.

【0115】耐サワー性試験の際に付与した曲げ応力
は、前記のとおりである。また、試験片の処理条件は、
雰囲気が分圧3MPaの炭酸ガスと、0.001MPa
のH2Sガス、溶液は温度25℃、NaCl濃度5質量
%の水溶液、浸漬時間200時間である。耐サワー性の
評価方法は、前記のとおりである。
The bending stress applied during the sour resistance test is as described above. The processing conditions for the test piece were
The atmosphere is carbon dioxide gas with a partial pressure of 3 MPa and 0.001 MPa
H 2 S gas, the solution was an aqueous solution having a temperature of 25 ° C. and a NaCl concentration of 5% by mass, and immersion time was 200 hours. The method for evaluating sour resistance is as described above.

【0116】表6に、材料特性の調査結果および本発明
で規定する母材の望ましい化学組成である(3)式およ
び(4)式の計算値をまとめて示す。
Table 6 summarizes the results of the investigation of the material properties and the calculated values of the equations (3) and (4), which are the desirable chemical composition of the base material specified in the present invention.

【0117】[0117]

【表6】 表6に示す結果から下記の事項が明らかである。[Table 6] The following items are apparent from the results shown in Table 6.

【0118】試番1〜15および22〜26は、化学組
成が(3)式および(4)式を満足し、フェライト相の
割合が12〜43体積%(マルテンサイト相が57〜8
8体積%)であった。そのために、溶接ビード止端部近
傍の母材および溶接熱影響部のいずれも耐サワー性、靱
性が良好であった。また、耐力も大きく、APIに規定
されるX80グレード相当の551MPa以上を満足し
ていた。
Test Nos. 1 to 15 and 22 to 26 have the chemical compositions satisfying the formulas (3) and (4), and the ferrite phase ratio is 12 to 43% by volume (the martensite phase is 57 to 8%).
8% by volume). Therefore, both the base metal and the weld heat affected zone near the toe of the weld bead had good sour resistance and toughness. In addition, the proof stress was large, satisfying 551 MPa or more corresponding to X80 grade specified by the API.

【0119】一方、(3)式、(4)式のいずれか一方
を満足しない試番16、17、19〜21の場合には、
耐サワー性と靱性のうちの少なくとも一方が不良であっ
た。これらのうち、試番19〜21の従来鋼は、いずれ
も、化学組成が(3)式を満たさないために、金属組織
がマルテンサイト相単相で、フェライト相が存在しなか
った。そのため、靱性は良好なものの、耐力が820〜
843MPaと異常に高かった。
On the other hand, in the case of test numbers 16, 17, 19 to 21 which do not satisfy either one of the equations (3) and (4),
At least one of sour resistance and toughness was poor. Among these, the conventional steels of Test Nos. 19 to 21 all had a single-phase martensite phase and no ferrite phase because the chemical composition did not satisfy the formula (3). Therefore, although the toughness is good, the proof stress is 820 to 820.
It was unusually high at 843 MPa.

【0120】したがって、耐SCC性に加えて、耐サワ
ー性および靱性が要求される場合には、母材は(3)式
および(4)式を満足するとともに、フェライト相の割
合45体積%以下が望ましいことが確認された。 (実施例3)実施例3では、本発明で規定する溶接ビー
ドの形状を満足する溶接鋼管、すなわち耐SCC性が良
好な溶接鋼管を対象に、溶接金属の化学組成および金属
組織の望ましい条件を調査した。特に、溶接のままで
も、優れた耐サワー性と靱性を持つ溶接金属の条件を確
認した。なお、実施例3では、溶接高温割れ性について
も調査した。
Therefore, when sour resistance and toughness are required in addition to SCC resistance, the base material satisfies the equations (3) and (4) and the ferrite phase ratio is 45% by volume or less. Was found to be desirable. (Example 3) In Example 3, for a welded steel pipe that satisfies the shape of the weld bead specified in the present invention, that is, a welded steel pipe having good SCC resistance, the desirable conditions of the chemical composition and the metal structure of the weld metal were determined. investigated. In particular, the conditions of a weld metal having excellent sour resistance and toughness were confirmed even in the as-welded state. In Example 3, welding hot cracking properties were also investigated.

【0121】実施例3では、溶接金属の望ましい化学組
成および金属組織を確認するために、溶接鋼管の溶接部
を対象に調査した。そのために、実施例2で準備した鋼
No.vとwの厚鋼板を母材とし、この母材をオープン
パイプに成形後、その突き合わせ部をSAW法で溶接し
て外径608mm(24インチ)、肉厚19mmの溶接
鋼管を作製した。
In Example 3, in order to confirm a desirable chemical composition and a metal structure of a weld metal, an investigation was performed on a welded portion of a welded steel pipe. Therefore, the steel No. prepared in Example 2 was used. The v and w thick steel plates were used as a base material, and after forming this base material into an open pipe, the butted portions were welded by the SAW method to produce a welded steel pipe having an outer diameter of 608 mm (24 inches) and a wall thickness of 19 mm.

【0122】化学組成が異なる溶接金属部を形成させる
ために、製管の際、溶接材料としては表7に示す化学組
成が相違する12種類の直径4mmのワイヤを用いた。
さらに、塩基度が異なる2種類の溶融型フラックスを組
み合わせて溶接し、溶接金属の化学組成が異なる19種
類の溶接鋼管を準備した。なお、溶接条件は、3電極の
SAW溶接法、入熱量4.5kJ/mmである。表8に
溶接金属の化学組成を示す。
In order to form weld metal parts having different chemical compositions, twelve kinds of wires having a different chemical composition shown in Table 7 and having a diameter of 4 mm were used as a welding material during pipe production.
Further, two types of molten fluxes having different basicities were combined and welded to prepare 19 types of welded steel pipes having different chemical compositions of weld metals. The welding conditions were a three-electrode SAW welding method and a heat input of 4.5 kJ / mm. Table 8 shows the chemical composition of the weld metal.

【0123】[0123]

【表7】 [Table 7]

【表8】 溶融金属の耐溶接高温割れ性は、上記の溶接鋼管の溶接
金属部における割れの発生の有無によって調査した。そ
して、耐溶接高温割れ性評価は、割れが認められなかっ
た場合を良好「○」、割れが認められた場合を不良
「×」として表示した。
[Table 8] The resistance of the molten metal to high-temperature cracking by welding was investigated based on the presence or absence of cracks in the welded metal portion of the above welded steel pipe. In the evaluation of the resistance to high temperature cracking in welding, a case where no crack was observed was indicated as “good”, and a case where cracks were observed was indicated as “bad”.

【0124】引張試験用の試験片は、JIS Z220
1に規定される5号引張試験片であり、平行部の長さが
110mm、評点間距離が100mmとした。試験片
は、平行部に溶接金属、溶接熱影響部および母材が含ま
れるように、溶接線に直交する方向に採取した。試験温
度は室温である。試験結果は、母材部で破断したものを
良好「○」、溶接金属部で破断したものを不良「×」と
して表示した。
The test specimen for the tensile test was JIS Z220.
This is a No. 5 tensile test piece specified in 1, wherein the length of the parallel portion was 110 mm and the distance between the evaluation points was 100 mm. The test piece was sampled in a direction perpendicular to the welding line so that the parallel portion includes the weld metal, the heat affected zone, and the base metal. The test temperature is room temperature. In the test results, those broken at the base metal portion were indicated as good “○”, and those broken at the weld metal portion were indicated as poor “×”.

【0125】靭性測定用のシャルピー衝撃試験片は、各
々の溶接継手から溶接ビードと直交する方向に採取し
た。試験片の形状は、実施例2の場合と同じであり、試
験片のノッチ部は溶接金属の中央部に一致するように加
工した。試験温度は−30℃で、靱性はその温度におけ
る吸収エネルギーvE-30 で評価した。靱性の評価
は、吸収エネルギーが50J以上の場合を良好「○」、
50J未満の場合を不良「×」として表示した。
A Charpy impact test specimen for toughness measurement was taken from each of the welded joints in a direction perpendicular to the weld bead. The shape of the test piece was the same as that of Example 2, and the notch portion of the test piece was worked so as to match the center of the weld metal. The test temperature was −30 ° C., and the toughness was evaluated by the absorbed energy vE −30 ° C. at that temperature. The evaluation of toughness is good when the absorbed energy is 50 J or more, "O",
A case of less than 50 J was indicated as defective “x”.

【0126】耐サワー性試験用の試験片の形状は、厚さ
5mm、幅20mm、平行部長さ165mmの板状であ
る。試験片は、溶接線に直交する方向から、試験片の長
さ方向の中央に溶接線(溶接ビードの中央部)が位置す
るように採取した。溶接ビードの余盛りについては、片
面にそのまま残し、裏面は平滑に研削した。曲げ応力の
付与方法およびオートクレーブ処理条件は、前記のとお
りである。
The test piece for the sour resistance test was a plate having a thickness of 5 mm, a width of 20 mm, and a parallel portion length of 165 mm. The test piece was sampled from a direction perpendicular to the weld line such that the weld line (the center of the weld bead) was located at the center in the longitudinal direction of the test piece. The excess weld bead was left on one side as it was, and the back side was ground smoothly. The method for applying the bending stress and the autoclave treatment conditions are as described above.

【0127】加工性は、突き合わせ溶接した鋼板を、板
厚の2倍の曲率半径で曲げる試験によって評価した。試
験結果は、割れ、座屈等が生じなかった場合は加工性が
良好「○」、それ以外の場合は加工性不良「×」として
表示た。
The workability was evaluated by a test in which a butt-welded steel sheet was bent at a radius of curvature twice the sheet thickness. The test results are indicated as good workability when no cracking or buckling occurs, and as poor workability otherwise.

【0128】表9に試験結果をまとめて示す。Table 9 summarizes the test results.

【0129】[0129]

【表9】 本発明で規定する(5)式および(6)式をいずれも満
足する試番4、6〜8、14および16〜18について
は、耐サワー性、靱性、溶接高温割れ性、加工性および
引張特性のすべての特性が良好であった。ただし、試番
13は、(5)式、(6)式を満足するものの、溶接金
属のCr含有量が10.4%で低めであったために、耐
サワー性に劣っていた。この結果から、溶接金属に耐サ
ワー性を持たせるためには、(5)式、(6)式を満足
すると同時に、Cr含有量を11%以上にするのがよい
ことが確認された。
[Table 9] Test numbers 4, 6 to 8, 14 and 16 to 18 satisfying both the formulas (5) and (6) defined in the present invention have sour resistance, toughness, weld hot cracking property, workability and tensile strength. All of the properties were good. Test No. 13 satisfies the expressions (5) and (6), but was poor in sour resistance because the Cr content of the weld metal was low at 10.4%. From these results, it was confirmed that, in order to impart sour resistance to the weld metal, it is preferable to satisfy the expressions (5) and (6) and to set the Cr content to 11% or more.

【0130】上記以外の試番については、(5)式、
(6)式の少なくとも一方を満足しないために、試番5
を除き、耐サワー性と靱性のうちの少なくとも一方の特
性が劣っていた。なお、試番5については、溶接金属部
のオーステナイト相が40体積%と多い場合で、耐サワ
ー性、靱性は良好であったが、引張強さが低すぎた。
For the test numbers other than the above, formula (5)
Since at least one of the expressions (6) is not satisfied, the test number 5
Except for the above, at least one of the characteristics of sour resistance and toughness was inferior. In Test No. 5, the sour resistance and toughness were good when the austenite phase in the weld metal portion was as large as 40% by volume, but the tensile strength was too low.

【0131】[0131]

【発明の効果】本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼
溶接鋼管は、大径厚肉の溶接鋼管であるにもかかわら
ず、管内面の溶接部の耐食性、特に耐SCC性に優れ
る。また、化学組成の選択によって、耐サワー性、耐C
2 性、靱性、溶接高温割れ性を向上させることもでき
る。したがって、脱水処理が省略された、金属を腐食す
る作用の強い原油や天然ガスを輸送するパイプライン用
の鋼管として極めて好適である。
The martensitic stainless steel welded steel pipe of the present invention has excellent corrosion resistance, particularly SCC resistance, at the welded portion on the inner surface of the pipe, despite being a large-diameter thick-walled welded steel pipe. Also, depending on the choice of chemical composition, sour resistance, C resistance
O 2 properties, toughness and weld hot cracking properties can also be improved. Therefore, it is very suitable as a steel pipe for a pipeline for transporting crude oil or natural gas which has a strong effect of corroding metals, without dehydration treatment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【0132】[0132]

【図1】大径厚肉の一般的な溶接鋼管のシーム部の横断
面構造を説明するための模式図である。
FIG. 1 is a schematic view for explaining a cross-sectional structure of a seam portion of a general large-diameter thick-walled welded steel pipe.

【0133】[0133]

【図2】実施例の試験における耐SCC性、耐サワー性
試験のための曲げ応力の付与方法を説明するための図
で、図2(a)は曲げ応力を付与するための治具の断面
図、図2(b)は4点曲げ応力を付与した状態を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a method of applying a bending stress for SCC resistance and sour resistance tests in a test of an example. FIG. 2A is a cross section of a jig for applying a bending stress. FIG. 2B is a diagram showing a state where a four-point bending stress is applied.

【0134】[0134]

【図3】実施例1および2で用いた片面溶接部材の溶接
部の横断面構造を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a cross-sectional structure of a welded portion of a single-sided welding member used in Examples 1 and 2.

【0135】[0135]

【図4】実施例の試験における試験片の採取位置を示す
図で、片面溶接部材から、耐SCC性、耐サワー性試験
用の4点曲げ試験片を採取した位置を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a sampling position of a test piece in a test of an example, and is a diagram illustrating a position where a four-point bending test piece for SCC resistance and sour resistance tests is sampled from a single-sided welded member.

【0136】[0136]

【図5】実施例の試験における試験片の採取位置を示す
図で、溶接鋼管から、耐SCC性、耐サワー性試験用の
4点曲げ試験片を採取した位置を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a sampling position of a test piece in a test of an example, and is a diagram showing a position where a four-point bending test piece for SCC resistance test and sour resistance test is sampled from a welded steel pipe.

【0137】[0137]

【符号の簡単な説明】[Brief description of reference numerals]

1 溶接鋼管 2 溶融金属 3 溶接ビード 4 溶接ビード止端部 5 4点曲げ試験片 6 曲げ付与治具 7 片面溶接部材 REFERENCE SIGNS LIST 1 welded steel pipe 2 molten metal 3 weld bead 4 weld bead toe end 5 four-point bending test piece 6 bending application jig 7 single-sided welding member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 邦夫 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 小川 和博 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 濱田 昌彦 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Kunio Kondo, Inventor Sumitomo Metal Industries Co., Ltd. 4-5-33 Kitahama, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka (72) Kazuhiro Ogawa 4-5-Kitahama, Chuo-ku, Osaka, Osaka No. 33 Sumitomo Metal Industries, Ltd. (72) Inventor Masahiko Hamada 4-33, Kitahama, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Sumitomo Metal Industries, Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】質量%で、C:0.05%以下、Cr:9
〜20%を含み、金属組織がマルテンサイト相単相、ま
たはフェライト相を含むマルテンサイト相主体のステン
レス鋼の母材と、質量%で、C:0.1%以下、Cr:
7〜20%を含み、金属組織がオーステナイト相を含む
マルテンサイト相主体のステンレス鋼のシーム部の溶接
金属で構成され、内面のシーム部の溶接ビードが、下記
(1)式を満足するマルテンサイト系ステンレス鋼溶接
鋼管。 L≦0.2×W (1) ここで、L:シーム部のうち、下記(2)式で求められ
る値hが1.25を超える部分のビード長さ h={1+(2×H/W)}×(YSB100/YSW100 ) (2) ただし、H:ビードの管内面からの高さ(mm) W:ビードの幅(mm) YSB100 :100℃での母材の耐力(MPa) YSW100 :100℃での溶接金属の耐力(MPa)
(1) In mass%, C: 0.05% or less, Cr: 9
A stainless steel base material mainly composed of a martensite phase containing a martensite phase or a ferrite phase, and a C: 0.1% or less, Cr:
7-20%, and the metal structure is composed of a weld metal of a seam portion of stainless steel mainly composed of a martensite phase including an austenite phase, and a weld bead of a seam portion on an inner surface satisfies the following formula (1). Series stainless steel welded steel pipe. L ≦ 0.2 × W (1) where L: bead length of a portion of the seam portion where the value h obtained by the following equation (2) exceeds 1.25: h = {1+ (2 × H / W)} × (YS B100 / YS W100 ) (2) where H: height of the bead from the inner surface of the pipe (mm) W: width of the bead (mm) YS B100 : yield strength of base material at 100 ° C. (MPa) ) YS W100 : Strength of weld metal at 100 ° C (MPa)
【請求項2】母材および溶接金属の金属組織が、体積%
で、母材はマルテンサイト相55〜90%、フェライト
相10〜45%、溶接金属はマルテンサイト相70〜9
5%、オーステナイト相5〜30%で、母材および溶接
金属の化学組成が下記のとおりである請求項1に記載の
溶接鋼管。質量%で、 母材 Si:0.01〜1%、 Mn:0.05〜2%、 Ni:9%以下、 Mo:5%以下、 W:6%以下、 Cu:5%以下、 Zr:0.5%以下、 V:0.5%以下、 Ca:0.05%以下 、 Mg:0.05%以下、 Ti:0.1%以下、 sol.Al:0.001〜0.1%、 残部:Fe、不純物、 溶接金属 Si0.01〜1%、 Mn:0.05〜2%、 Ni:10%以下、 Mo:5%以下、 W:3%以下、 Cu:3%以下、 Zr:0.3%以下、 V:0.3%以下、 Ca:0.03%以下、 Mg:0.03%以下、 Ti:0.1%以下、 sol.Al:0.001〜0.1%、 残部:Fe、不純物、 ここで、不純物中のP、SおよびO(酸素)含有量は、
母材、溶接金属ともにP:0.025%以下、S:0.
01%以下、O:0.01%以下であり、N含有量は母
材0.02%以下、溶接金属0.05%以下である。
2. The metal structure of the base metal and the weld metal is expressed by volume%
The base material is a martensite phase of 55 to 90%, a ferrite phase is 10 to 45%, and the weld metal is a martensite phase of 70 to 9%.
2. The welded steel pipe according to claim 1, wherein the chemical composition of the base metal and the weld metal is 5% and the austenite phase is 5 to 30% as follows. 3. By mass%, base material Si: 0.01 to 1%, Mn: 0.05 to 2%, Ni: 9% or less, Mo: 5% or less, W: 6% or less, Cu: 5% or less, Zr: 0.5% or less, V: 0.5% or less, Ca: 0.05% or less, Mg: 0.05% or less, Ti: 0.1% or less, sol.Al: 0.001 to 0.1% The balance: Fe, impurities, weld metal Si 0.01 to 1%, Mn: 0.05 to 2%, Ni: 10% or less, Mo: 5% or less, W: 3% or less, Cu: 3% or less, Zr : 0.3% or less, V: 0.3% or less, Ca: 0.03% or less, Mg: 0.03% or less, Ti: 0.1% or less, sol.Al: 0.001 to 0.1 %, Balance: Fe, impurities, where the P, S and O (oxygen) contents in the impurities are:
P: 0.025% or less for both base metal and weld metal;
01% or less, O: 0.01% or less, N content is 0.02% or less for base metal and 0.05% or less for weld metal.
【請求項3】母材のCr、NiおよびTi含有量が、質
量%で、Cr:11〜20%、Ni:3〜7%、Ti:
0.05%以下であり、かつ下記(3)および(4)式
を満足する請求項1または2に記載の溶接鋼管。 Cr+1.5Mo−Ni−0.4Cu−14≧0 (3) Cr+1.5Mo−2Ni−0.8Cu−12.5≦0 (4)
3. The base material has Cr, Ni and Ti contents in mass% of Cr: 11 to 20%, Ni: 3 to 7%, Ti:
The welded steel pipe according to claim 1, which is 0.05% or less and satisfies the following expressions (3) and (4). Cr + 1.5Mo-Ni-0.4Cu-14 ≧ 0 (3) Cr + 1.5Mo-2Ni-0.8Cu-12.5 ≦ 0 (4)
【請求項4】母材のCr、Ni、MoおよびTi含有量
が、質量%で、Cr:15〜20%、Ni:4〜7%、
Mo:1.5〜4%、Ti:0.015%以下、溶接金
属のCr、Ni、Mo、WおよびTiの含有量が、質量
%で、Cr:11〜18%、Ni:5〜10%、Mo:
1.5〜4%、W:4%以下、Ti:0.03%以下で
あり、かつ溶接金属の化学組成が下記(5)および
(6)式を満足する請求項1から3のいずれかに記載の
溶接鋼管。 −1≦Cr+Mo−1.7Ni≦13−220×O(酸素) (5) 25≦Cr+Mo+1.8Ni≦30 (6)
4. The base material has Cr, Ni, Mo and Ti contents in mass% of Cr: 15 to 20%, Ni: 4 to 7%,
Mo: 1.5 to 4%, Ti: 0.015% or less, the content of Cr, Ni, Mo, W and Ti in the weld metal is, in mass%, Cr: 11 to 18%, Ni: 5 to 10 %, Mo:
4. The steel composition according to claim 1, wherein 1.5 to 4%, W: 4% or less, Ti: 0.03% or less, and the chemical composition of the weld metal satisfies the following formulas (5) and (6). A welded steel pipe according to claim 1. −1 ≦ Cr + Mo−1.7Ni ≦ 13−220 × O (oxygen) (5) 25 ≦ Cr + Mo + 1.8Ni ≦ 30 (6)
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