[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2002146471A - 低温靱性および溶接熱影響部靭性に優れた超高強度鋼板、超高強度鋼管およびそれらの製造法 - Google Patents

低温靱性および溶接熱影響部靭性に優れた超高強度鋼板、超高強度鋼管およびそれらの製造法

Info

Publication number
JP2002146471A
JP2002146471A JP2000339497A JP2000339497A JP2002146471A JP 2002146471 A JP2002146471 A JP 2002146471A JP 2000339497 A JP2000339497 A JP 2000339497A JP 2000339497 A JP2000339497 A JP 2000339497A JP 2002146471 A JP2002146471 A JP 2002146471A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
less
toughness
steel sheet
affected zone
ultra
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000339497A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitoshi Asahi
均 朝日
Takuya Hara
卓也 原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2000339497A priority Critical patent/JP2002146471A/ja
Publication of JP2002146471A publication Critical patent/JP2002146471A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Arc Welding In General (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超高強度ラインパイプ用の低温靭性、溶接熱
影響部靭性にすぐれた超強度鋼板、低温靭性、溶接熱影
響部靭性に優れた超高強度鋼管を提供する。 【解決手段】 低C-高Mn-Mo-Nbを主成分とし、下部ベイ
ナイト組織を主体とする超高強度鋼において、特にSi添
加量を0.8%以上とすることにより、粗粒HAZの再熱部分
の靭性低下を防ぐことで、溶接熱影響部靭性を向上させ
る。この鋼板を鋼管に成形し、特定の溶接で長手方向溶
接することにより、TS>900MPaの超高強度ラインパイプ
を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は900MPa以上の
引張強さ(TS)を有する低温靱性、溶接熱影響部靭性
に優れた超高強度鋼板、超高強度ラインパイプおよびそ
の製造法に関するもので、溶接部を含む鋼構造体、天然
ガス・原油輸送用ラインパイプとして広く使用できる。
【0002】
【従来の技術】近年、原油・天然ガスの長距離輸送方法
としてパイプラインの重要性がますます高まっている。
現在、長距離輸送用の幹線ラインパイプとしては米国石
油協会(API)規格X65が設計の基本になってお
り、実際の使用量も圧倒的に多い。しかし、(1)高圧化
による輸送効率の向上や(2)ラインパイプの外径・重量
の低減による現地施工能率の向上のため、より高強度ラ
インパイプが要望されている。X100を越える超高強
度ラインパイプについては、既に鋼板製造の研究は行わ
れている(PCT/JP96/00155、0015
7)。しかし、このような超高強度鋼板において溶接熱
影響部(HAZ)靱性を安定して得ることは難しく、こ
れを克服した、HAZ靭性が優れた画期的な超高強度鋼
板、および超高強度ラインパイプ(X100超)の早期
開発が要望されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は低温靱性、H
AZ靭性が優れた引張り強度が900MPa以上の超高強度鋼
板、超高強度ラインパイプおよびその製造方法を提供す
るものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
課題を解決するものであり、その要旨とするところは以
下の通りである。 (1)鋼板中に化学成分として、質量%で、C:0.0
3〜0.10%、Si:0.8%以上、Mn:1.7〜
3.0%、P:0.015%以下、S:0.003%以
下、Mo:0.1〜0.8%、Nb:0.01〜0.1
0%、Ti:0.005〜0.03%を含有し、残部が
鉄および不可避的不純物からなり、その組織が下部ベイ
ナイトを主体として、残部が上部ベイナイト、マルテン
サイトからなる組織を有し、900MPa以上の引張強
さを有することを特徴とする低温靭性および溶接熱影響
部靭性に優れた超高強度鋼板。 (2)鋼板中に化学成分として、質量%で、さらに、A
l:0.1%以下、B:0.002%以下、N:0.0
01〜0.006%以下、V:0.1%以下、Ni:2
%以下、Cu: 1%以下、Cr:1%以下、Ca:
0.01%以下、REM:0.02%以下、およびM
g:0.006%以下のうちの1種または2種以上を含
有することを特徴とする上記(1)記載の低温靭性およ
び溶接熱影響部靭性に優れた超高強度鋼板。 (3)鋼板中に化学成分として、質量%で、C:0.0
3〜0.10%、Si:0.8%以上、Mn:1.7〜
3.0%、P:0.015%以下、S:0.003%以
下、Mo:0.1〜0.8%、Nb:0.01〜0.1
0%、Ti:0.005〜0.03%を含有し、残部F
eおよび不可避的不純物からなる鋼片またはスラブを9
50〜1250℃の温度に再加熱し、次いで700〜9
50℃での累積圧下量が50%以上となるように700
℃以上の温度で熱間圧延後、10℃/sec以上の冷却
速度で550℃以下まで冷却し、その組織が下部ベイナ
イトを主体として、残部が上部ベイナイト、マルテンサ
イトからなる組織を有し、900MPa以上の引張強さ
を有することを特徴とする低温靭性および溶接熱影響部
靭性に優れた超高強度鋼板の製造方法。 (4)前記鋼板を、さらにAc1 以下の温度で焼戻すこ
とを特徴とする上記(3)記載の低温靭性および溶接熱
影響部靭性に優れた超高強度鋼板の製造方法。 (5)質量%で、さらに、Al:0.1%以下、B:
0.002%以下、N:0.001〜0.006%以
下、V:0.1%以下、Ni:2%以下、Cu:1%以
下、Cr:1%以下、Ca:0.01%以下、REM:
0.02%以下、Mg:0.006%以下のうちの1種
または2種以上を含有することを特徴とする上記(3)
または(4)記載の低温靭性および溶接熱影響部靭性に
優れた超高強度鋼板の製造方法。 (6)母材中に化学成分として、質量%で、C:0.0
3〜0.10%、Si:0.8%以上、Mn:1.7〜
3.0%、P:0.015%以下、S:0.003%以
下、Mo:0.1〜0.8%、Nb:0.01〜0.1
0%、Ti:0.005〜0.03%を含有し、さら
に、Al:0.1%以下、B:0.002%以下、N:
0.001〜0.006%以下、V:0.1%以下、N
i:2%以下、Cu: 1%以下、Cr:1%以下、C
a:0.01%以下、REM:0.02%以下、および
Mg:0.006%以下のうちの1種または2種以上を
含み、残部が鉄および不可避的不純物からなり、その組
織が下部ベイナイトを主体として、残部が上部ベイナイ
ト、マルテンサイトからなる組織を有し、900MPa
以上の引張強さを有する鋼管で、かつ溶接部の溶着金属
の化学成分として、質量%で、C:0.03〜0.14
%、Si:0.05〜2%、Mn:1〜3%、P:0.
010%以下、S:0.010%以下、Ni:1〜4
%、Cr、MoおよびVのうちの1種または2種以上の
合計量:1〜3%、B:0.005%以下を含有し、残
部が鉄および不可避的不純物からなることを特徴とする
低温靭性、溶接熱影響部靭性およびシーム溶接部靭性に
優れた超高強度鋼管。 (7)鋼板中の化学成分として、質量%で、C:0.0
3〜0.10%、Si:0.8%以上、Mn:1.7〜
3.0%、P:0.015%以下、S:0.003%以
下、Mo:0.1〜0.8%、Nb:0.01〜0.1
0%、Ti:0.005〜0.03%を含有し、残部が
鉄および不可避的不純物からなり、その組織が下部ベイ
ナイトを主体とし残部が上部ベイナイトおよびマルテン
サイトからなる組織を有する鋼板を管状に成形し、その
後、質量%で、C:0.01〜0.12%、Mn:1〜
3%、Ni:4〜9%、Cr、MoおよびVのうちの1
種または2種以上の合計量:3〜6%を含むFeを主成
分とする溶接ワイヤーを用いて、鋼板突き合わせ部を内
外面側からアーク溶接によりシーム溶接することを特徴
とする低温靭性および溶接熱影響部靭性に優れた超高強
度鋼管の製造方法。 (8)前記鋼板をUO工程で管状に成形し、前記溶接ワ
イヤーと焼成型または溶融型フラックスを用いて、鋼板
突き合わせ部を内外面側からサブマージアーク溶接によ
りシーム溶接し、その後、拡管を行うことを特徴とする
上記(7)に記載の低温靭性および溶接熱影響部靭性に
優れた超高強度鋼管の製造方法。 (9)質量%で、さらに、Al:0.1%以下、B:
0.002%以下、N:0.001〜0.006%以
下、V:0.1%以下、Ni:2%以下、Cu:1%以
下、Cr:1%以下、Ca:0.01%以下、REM:
0.02%以下、Mg:0.006%以下のうちの1種
または2種以上を含有することを特徴とする上記(7)
または(8)記載の低温靭性および溶接熱影響部靭性に
優れた超高強度鋼管の製造方法。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明の内容について詳細
に説明する。本発明者は、引張り強さが900MPaを
超える鋼における溶接熱影響部(HAZ)での靭性劣化
の原因を研究し、以下の点が最大の原因であることを明
らかにした。引張り強度が900MPaを超える高焼入
れ性材料ではHAZはベイナイトになる。粗粒HAZが
後続溶接の熱影響により加熱されて粒界がオーステナイ
トに変態した部分は、鋼の焼入れ性が高いために冷却中
にマルテンサイト変態する。すなわち、粒界にマルテン
サイトのネットワークが形成されて、これがHAZ靭性
を低下させる。粒界マルテンサイトの形成を抑制する方
法を鋭意研究し、Si添加量を高めてマルテンサイトの
一部を残留オーステナイトに変えることが最も有効であ
ることを明らかにした。Siは、脱酸や強度向上のため
に添加する元素であるが、従来のX65,80グレード
の鋼では多く添加するとHAZ靱性、現地溶接性を著し
く劣化させるために、添加量の上限が0.6%程度と低
く抑えられていた(特開2000−199036号公報
参照)。このように、Si添加量を増やし、鋼組織を調
整するという発想は全くなかった。HAZ靭性劣化の理
由は、Siは炭化物(セメンタイト)中に溶けないため
に、Siが多量に存在すると冷却中にオーステナイトが
フェライトと炭化物に分解することが抑制され、結果と
してMA(martensite austenite constituent)が形成
されるからである。一方、本発明鋼のごとくHAZがベ
イナイトになる場合には、Siによる悪影響は起こらな
い可能性があり、むしろ残留オーステナイトの安定性を
高める結果、粒界マルテンサイトの形成が抑制される可
能性もある。この点を実験的に検討し、通常より多いS
i添加量によりHAZ靭性が改善されることを発見し
た。図1は、最高加熱温度が1400℃での再現溶接熱
サイクル後750℃の再熱サイクルを付与した材料のシ
ャルピー試験結果であり、Si:0.8%以上で高い吸
収エネルギーを示していることが分かる。この新発見を
具現化したものが本発明である。
【0006】まず、引張強さ900MPa以上の超高強
度を達成するためには、鋼をマルテンサイト・ベイナイ
ト等の低温変態組織主体のミクロ組織にし、フェライト
の生成を抑制する必要がある。特に、良好な低温靭性を
得るためには下部ベイナイト組織が主体であることが重
要であり、残部は上部ベイナイトやマルテンサイトにな
る。
【0007】次に、以下に成分元素の限定理由を述べ
る。C量は、0.03〜0.10%に限定する。炭素は
鋼の強度向上に極めて有効であり、マルテンサイト組織
において目標とする強度を得るためには、最低0.03
%は必要である。しかし、C量が多すぎると母材、HA
Zの低温靱性や現地溶接性の著しい劣化を招くので、そ
の上限を0.10%とした。さらに、望ましくは上限値
は0.08%が好ましい。
【0008】Siは、再熱HAZで生成するオーステナ
イトがマルテンサイト変態することを抑制するために添
加される。0.8%未満では残留オーステナイトとして
残存する割合が低く、効果が明確でないために0.8%
以上とした。上限は、明確には決められないが、3%を
超えて添加すると母材の靭性劣化が生じるので、3%未
満が目安である。Siの好ましい添加の範囲は0.8%
〜2%である。
【0009】Mnは、本発明鋼のミクロ組織をマルテン
サイト主体の組織とし、優れた強度・低温靱性のバラン
スを確保する上で不可欠な元素であり、その下限は1.
7%である。しかし、Mnが多すぎると鋼の焼入れ性が
増してHAZ靱性、現地溶接性を劣化させるだけでな
く、連続鋳造鋼片の中心偏析を助長し、母材の低温靱性
をも劣化させるので上限を3.0%とした。
【0010】Moを添加する理由は鋼の焼入れ性を向上
させ、目的とするマルテンサイト主体の組織を得るため
である。B添加鋼においてはMoの焼入れ性向上効果が
高まり、また、MoはNbと共存して制御圧延時にオー
ステナイトの再結晶を抑制し、オーステナイト組織の微
細化にも効果がある。このような効果を得るために、M
oは最低でも0.15%必要である。しかし、過剰なM
o添加はHAZ靱性、現地溶接性を劣化させ、さらにB
の焼入れ性向上効果を消失せしめることもあるので、そ
の上限を0.8%とした。
【0011】また、本発明鋼では、必須の元素としてN
b:0.01〜0.10%、Ti:0.005〜0.0
30%を含有する。NbはMoと共存して制御圧延時に
オーステナイトの再結晶を抑制して組織を微細化するだ
けでなく、析出硬化や焼入れ性増大にも寄与し、鋼を強
靱化する。特にNbとBが共存すると焼入れ性向上効果
が相乗的に高まる。しかし、Nb添加量が多すぎると、
HAZ靱性や現地溶接性に悪影響をもたらすので、その
上限を0.10%とした。一方、Ti添加は微細なTi
Nを形成し、スラブ再加熱時およびHAZのオーステナ
イト粒の粗大化を抑制してミクロ組織を微細化し、母材
およびHAZの低温靱性を改善する。また、Bの焼入れ
性向上効果に有害な固溶NをTiNとして固定する役割
も有する。この目的のために、Ti量は3.4N(各々
重量%)以上添加することが望ましい。また、Al量が
少ない時(たとえば0.005%以下)、Tiは酸化物
を形成し、HAZにおいて粒内フェライト生成核として
作用し、HAZ組織を微細化する効果も有する。このよ
うなTiNの効果を発現させるためには、最低0.00
5%のTi添加が必要である。しかし、Ti量が多すぎ
ると、TiNの粗大化やTiCによる析出硬化が生じ、
低温靱性を劣化させるので、その上限を0.030%に
限定した。
【0012】さらに、本発明では、不純物元素である
P、S量をそれぞれ0.015%、0.003%以下と
する。この主たる理由は母材およびHAZの低温靱性を
より一層向上させるためである。P量の低減は連続鋳造
スラブの中心偏析を軽減するとともに、粒界破壊を防止
して低温靱性を向上させる。また、S量の低減は熱間圧
延で延伸化するMnSを低減して延靱性を向上させる効
果がある。
【0013】以上が本発明で使用する鋼板の基本成分で
あるが、さらに選択的にAl、B、Nの1種または2種
以上を添加することができる。Alは、通常脱酸材とし
て鋼に含まれる元素で、組織の微細化にも効果を有す
る。しかし、Al量が0.1%を越えるとAl系非金属
介在物が増加して鋼の清浄度を害するので、上限を0.
1%とした。しかし、脱酸はTiあるいはSiでも可能
であり、Alは必ずしも添加する必要はないが、鋼中の
脱酸性を調整するために選択的に添加することができ
る。
【0014】Bは極微量で鋼の焼入れ性を飛躍的に高
め、目的とするマルテンサイト主体の組織を得るため
に、非常に有効な元素である。さらに、BはMoの焼入
れ性向上効果を高めると共に、Nbと共存して相乗的に
焼入れ性を増す。一方、過剰に添加すると、低温靱性を
劣化させるだけでなく、かえってBの焼入れ性向上効果
を消失せしめることもあるので、その上限を0.002
0%とした。
【0015】NはTiNを形成しスラブ再加熱時および
HAZのオーステナイト粒の粗大化を抑制して母材、H
AZの低温靱性を向上させる。このために必要な最小量
は0.001%である。しかし、N量が多すぎるとスラ
ブ表面疵や固溶NによるHAZ靱性の劣化、Bの焼入れ
性向上効果の低下の原因となるので、その上限は0.0
06%に抑える必要がある。
【0016】V、Ni、Cu、Cr、Ca、REM、Mg
は、本発明鋼の優れた特徴を損なうことなく、強度・靱
性の一層の向上や製造可能な鋼材サイズの拡大をはかる
ため以下のように適量添加することが可能である。V
は、Nbとほぼ同様の効果を有するが、その効果はNb
に比較して弱い。しかし、超高強度鋼におけるV添加の
効果は大きく、NbとVの複合添加は本発明鋼の優れた
特徴をさらに顕著なものとする。上限はHAZ靱性、現
地溶接性の点から0.1%まで許容できるが、特に0.
03〜0.08%の添加が望ましい範囲である。
【0017】Niを添加する目的は、低炭素の本発明鋼
を低温靱性や現地溶接性を劣化させることなく向上させ
るためである。Ni添加はMnやCr、Mo添加に比較
して圧延組織(とくに連続鋳造鋼片の中心偏析帯)中に
低温靱性に有害な硬化組織を形成することが少ないばか
りか、0.1%以上の微量Ni添加がHAZ靱性の改善
にも有効であることが判明した(HAZ靱性上、とくに
有効なNi添加量は0.3%以上である)。しかし、添
加量が多すぎると、経済性だけでなく、HAZ靱性や現
地溶接性を劣化させるので、その上限を2.0%とし
た。また、Ni添加は連続鋳造時、熱間圧延時における
Cu割れの防止にも有効である。この場合、NiはCu
量の1/3以上添加する必要がある。
【0018】Cuは、母材、溶接部の強度を増加させる
が、多すぎるとHAZ靱性や現地溶接性を著しく劣化さ
せる。このためCu量の上限は1.0%である。Cr
は、母材、溶接部の強度を増加させるが、多すぎるとH
AZ靱性や現地溶接性を著しく劣化させる。このためC
r量の上限は1.0%である。CaおよびREMは、硫
化物(MnS)の形態を制御し、低温靱性を向上(シャ
ルピー試験の吸収エネルギーの増加など)させる。Ca
量が0.006%、REMが0.02%を越えて添加す
るとCaO−CaSまたはREM−CaSが大量に生成
して大型クラスター、大型介在物となり、鋼の清浄度を
害するだけでなく、現地溶接性にも悪影響をおよぼす。
このためCa添加量の上限を0.006%またはREM
添加量の条件を0.02%に制限した。なお、超高強度
ラインパイプでは、S、O量をそれぞれ0.001%、
0.002%以下に低減し、かつMnSのクラスター形
状を制御するための指標であるESSP=(Ca)〔1
−124(O)〕/1.25Sを0.5≦ESSP≦1
0.0を満足するようにCa、S、Oを調整することが
特に有効である。
【0019】Mgは、微細分散した酸化物を形成し、溶
接熱影響部の粒粗大化を抑制して低温靭性を向上させ
る。0.006%以上では粗大酸化物を生成し逆に靭性
を劣化させる。本発明では、鋼の引張強さを900MP
a以上とし、かつ−40℃での吸収エネルギーが240
J以上の優れた低温靭性を得るために、その組織を微細
な下部ベイナイトを主体として、残部が上部ベイナイ
ト、マルテンサイトからなる組織とする必要がある。特
に、低温靭性を向上させるために有効な微細な下部ベイ
ナイト主体の組織を得る原理的な方法は、再結晶粒を未
再結晶温度域で加工し、板厚方向に偏平したオーステナ
イト粒とし、これをフェライト生成が抑制される臨界冷
却速度以上の冷却速度で冷却することである。
【0020】上述した本発明鋼の組織を得るための望ま
しい製造方法は、本発明の化学成分を有する鋼片を95
0〜1250℃に再加熱し、700〜950℃での累積
圧下量が50%以上となるように700℃以上の鋼材温
度で圧延した後、10℃/sec以上の冷却速度で55
0℃以下まで冷却する。また必要に応じてAC1変態点以
下の温度で焼戻しを行う。
【0021】このようにして製造された鋼板は管状に成
形されて突き合わせ部が接合されて鋼管となる。接合方
法は特に限定する必要はなく、例えば、MIG, SAWなどの
アーク溶接、レーザー溶接、レーザー溶接とアーク溶接
の複合溶接などが可能である。次ぎに、本発明の鋼管の
溶着金属の限定理由について述べる。
【0022】C量は0.03〜0.14%に限定する。
炭素は鋼の強度向上に極めて有効であり、マルテンサイ
ト組織において目標とする強度を得るためには、最低
0.03%は必要である。しかし、C量が多すぎると溶
接低温割れが発生しやすくなり、現地溶接部とシーム溶
接が交わるいわゆるTクロス部のHAZの最高硬さの上
昇招くので、その上限を0.14%とした。さらに、望
ましくは上限値は0.10%が好ましい。
【0023】Siはブローホール防止のために0.05
%以上は必要であるが、含有量が多いと低温靱性を著し
く劣化させるので、上限を2%とした。Mnは優れた強
度・低温靱性のバランスを確保する上で不可欠な元素で
あり、その下限は1%である。しかし、Mnが多すぎる
と偏析が助長され低温靱性を劣化させるだけでなく、溶
接材料の製造も困難になるので上限を3%とした。
【0024】Niを添加する目的は焼入れ性を高めて強
度を確保し、さらに低温靱性向上させるためである。1
%以下では目標の強度、低温靭性を得ることが難しい。
一方、含有量が多すぎると高温割れの危険があるため上
限は4%とした。Cr、Mo、Vの効果の違いは厳密に
は区別できないが、いずれも焼入れ性を高めることによ
り高強度を得るために添加する。 Cr、MoおよびV
のうちの1種または2種以上の合計量が1%以下では効
果が十分でなく、一方多量に添加すると低温割れの危険
が増すため上限を3%とした。
【0025】Bは微量で焼入れ性を高め、溶接金属の低
温靭性向上に有効な元素であるが、含有量が多すぎると
却って低温靭性が低下するので含有範囲を0.005%以下
とした。なお、低温靭性の劣化、低温割れ感受性の低減
のためにはP、Sの量は低い方が望ましい。
【0026】溶接金属には、その他に溶接時の精錬・凝
固を良好に行わせるために必要に応じて添加されたT
i,Al,Zr,Nb,Mg等の元素を含有する場合が
あるが、残部は鉄および不可避的不純物である。所望の
特性すなわち溶接金属組成を得るためには、母材の希釈
を考慮した溶接材料の選択が必要である。以下、溶接ワ
イヤーの化学組成の限定理由を述べる。
【0027】Cは、溶接金属で必要とされるC量の範囲
を得るために、母材成分による希釈および雰囲気からC
の混入を考慮して0.01〜0.12%とした。Si
は、溶接金属で必要とされるSi量の範囲を得るため
に、母材成分による希釈を考慮して0.8%以上とし
た。Mnは、溶接金属で必要とされるMn量の範囲を得
るために、母材成分による希釈を考慮して1.7%〜
3.0%とした。
【0028】Niは、溶接金属で必要とされるNi量の
範囲を得るために、母材成分による希釈を考慮して4%
〜9%とした。Cr、MoおよびVは、溶接金属で必要
とされるCr、MoおよびVのうちの1種または2種以
上の合計量の範囲を得るために、母材成分による希釈を
考慮して3%〜6%とした。
【0029】その他P,Sの不純物は極力少ない方が望
ましく、Bは強度確保に添加することも可能である。ま
た、Ti,Al,Zr,Nb,Mg等が脱酸を目的とし
て使用される。なお、鋼管シーム溶接部の溶接は単極だ
けでなく、複数電極での溶接も可能である。複数電極で
溶接の場合は各種ワイヤーの組み合わせが可能であり、
個々のワイヤーが上記成分範囲にある必要はなく、それ
ぞれのワイヤー成分と消費量からの平均組成が上記成分
範囲にあれば良い。
【0030】本発明が目指すラインパイプは通常、直径
が450mmから1500mm、肉厚が10mmから40mm程度のサイズ
である。このようなサイズの鋼管を高率良く製造する方
法としては、鋼板をU形次いでO形に成形するUO工程
で製管し、突き合わせ部を仮付け溶接した後に、内外面
からサブマージアーク溶接を行い、その後、拡管して真
円度を高める製造方法が確立されている。
【0031】サブマージアーク溶接は母材の希釈が大き
い溶接であり、溶接金属設計にはこの点の考慮が必要で
ある。サブマージアーク溶接に使用されるフラックスは
大別すると焼成型フラックスと溶融型フラックスがあ
る。焼成型フラックスは合金材添加が可能で拡散性水素
量が低い利点があるが、粉化しやすく繰り返し使用が難
しい欠点がある。一方、溶融型フラックスはガラス粉状
で、粒強度が高く、吸湿しにくい利点があり、拡散性水
素がやや高い欠点がある。本願発明のごとき超高強度の
場合は、溶接低温割れが起こりやすく、この点からは焼
成型が望ましいが、一方、回収して繰り返し使用が可能
な溶融型は大量生産に向きコストが低い利点がある。焼
成型ではコストが高いことが、溶融型では厳密な品質管
理の必要性が問題であるが、工業的に対処可能な範囲で
あり、どちらでも本質的には使用可能である。
【0032】溶接条件については技術的にほぼ確立され
ているが、望ましい範囲は以下の通りである。溶接条
件、特に溶接入熱により母材希釈率は変化し、一般に入
熱が高くなると母材希釈率は高くなる。しかし、速度が
遅い条件では入熱を高くしても母材希釈率は高くならな
い。両面を1パス溶接で十分な溶け込みを確保するため
には、入熱の増加と共に溶接速度をある速度以上にする
必要があり、1〜3m/分程度が適切な範囲である。1
m/分未満の溶接はラインパイプのシーム溶接としては
非効率であり、3m/分を超える高速溶接ではビード形
状が安定しない。20mm厚の場合、入熱は2.5〜
5.0kJ/mmが望ましい範囲である。入熱が小さす
ぎると溶け込みが不十分になり、大きすぎると熱影響部
の軟化が大きく、靭性も低下する。
【0033】シーム溶接後、拡管により真円度を向上さ
せる。真円にするためには塑性域まで変形させる必要が
あるが、本願発明のごとき高強度鋼の場合は0.7%程
度以上の拡管率(=(拡管後円周−拡管前円周)/拡管
前円周)が必要であるが、2%を超える大きな拡管を行
うと、母材、溶接部とも塑性変形による靭性劣化が大き
くなるため、拡管率は0.7〜2%以下にするのが望ま
しい。
【0034】超高強度鋼管ではUO成形後の形状が悪い
と、拡管時にシーム溶接熱影響部の軟化域に局所的に歪
みが集中して、大幅な靭性劣化や場合によっては割れが
生じる場合がある。歪みが集中しやすい内面側の溶接金
属強度を低下させると軟化域への歪み集中が緩和される
効果がある。拡管の塑性変形により、拡管後は加工硬化
により強度は上昇するが、余りに溶接金属強度が低すぎ
ると、拡管後の鋼管の溶接継ぎ手引張りで溶接金属破断
が発生する。
【0035】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
表1に示す化学成分の鋼を300トン転炉で溶製後、連
続鋳造鋼片とし、その後1100℃に再加熱後、再結晶
域で圧延し、その後900〜750℃の累積圧下量が8
0%となる制御圧延を18mmまで行い、その後、水冷
停止温度が400〜500℃になるように水冷して鋼板
を製造した。また、最高加熱温度が1400℃の再現溶
接熱サイクル試験(冷却速度は板厚18mm、入熱2.
8kJ/mmを再現)と、その後に750℃の再熱過程
を行う再現溶接熱サイクル試験を行い、その低温靭性
(シャルピー試験の−20℃での吸収エネルギー)を調
べた。発明範囲の化学成分の鋼A,B,C,Dは強度が
目標範囲にあり低温靭性(シャルピー試験の−40℃で
の吸収エネルギー)も高い。一方、鋼Eは強度は目標範
囲にあるがNbが添加されておらず、細粒組織になってい
ないために低温靭性が低い。このようにして製造した鋼
板を管状に成形し、内外面から、表2に示す溶接ワイヤ
ーを用いSAW法またはMIG法で溶接を行った。
【0036】表2に示すように、本発明例であるNo.1
〜6では良好な溶接ビードが得られ、溶着金属の化学成
分は本発明で規定する範囲にあって、強度も適正であ
る。比較例のNo.7、No.8は鋼板は本発明範囲内である
がワイヤー成分が本発明範囲外であって、No.7は強度
が低くNo.8では低温割れが発生した。このために引張
り試験は実施しなかった。No.9は溶接ワイヤーは本発
明範囲であるが、鋼板が本発明範囲外の例である。鋼管
特性の評価結果を表3に示す。本発明範囲内にある母材
部は全て優れた機械的特性を示した。シーム溶接部が本
発明範囲内である条件では、良好なシーム溶接部特性を
示すが、比較例No.7では継ぎ手引張り試験で溶接金属
破断や低温割れが生じ、比較例No.8は溶接金属の靭性
が低くラインパイプの要求特性を満たしていない。ま
た、比較例No.9ではHAZでの靭性が劣っている。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
【表3】
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、低温靭性、溶接熱影響
部靭性にすぐれた超強度鋼板、低温靭性、溶接熱影響部
靭性に優れた超高強度ラインパイプが実現可能であり、
長距離パイプラインの敷設コストが低下し、世界のエネ
ルギー問題解決に寄与できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B23K 9/18 B23K 9/18 F C21D 8/02 C21D 8/02 B C22C 38/14 C22C 38/14 38/58 38/58 // B23K 35/30 320 B23K 35/30 320F B23K 101:06 B23K 101:06 Fターム(参考) 4E001 AA03 BB05 CA02 DA01 DF02 4E028 CA04 CA13 CB04 CB06 4E081 AA08 BA05 BA22 BB04 CA05 DA05 DA18 DA37 FA03 4K032 AA01 AA02 AA04 AA08 AA11 AA14 AA16 AA17 AA19 AA21 AA22 AA23 AA24 AA27 AA29 AA31 AA35 AA36 AA40 BA01 CA01 CA02 CA03 CB02 CC02 CC03 CD03 CF02

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板中に化学成分として、質量%で、
    C:0.03〜0.10%、Si:0.8%以上、M
    n:1.7〜3.0%、P:0.015%以下、S:
    0.003%以下、Mo:0.1〜0.8%、Nb:
    0.01〜0.10%、Ti:0.005〜0.03%
    を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、そ
    の組織が下部ベイナイトを主体として、残部が上部ベイ
    ナイト、マルテンサイトからなる組織を有し、900M
    Pa以上の引張強さを有することを特徴とする低温靭性
    および溶接熱影響部靭性に優れた超高強度鋼板。
  2. 【請求項2】 鋼板中に化学成分として、質量%で、さ
    らに、Al:0.1%以下、B:0.002%以下、
    N:0.001〜0.006%以下、V:0.1%以
    下、Ni:2%以下、Cu: 1%以下、Cr:1%以
    下、Ca:0.01%以下、REM:0.02%以下、
    およびMg:0.006%以下のうちの1種または2種
    以上を含有することを特徴とする請求項1記載の低温靭
    性および溶接熱影響部靭性に優れた超高強度鋼板。
  3. 【請求項3】 鋼板中に化学成分として、質量%で、
    C:0.03〜0.10%、Si:0.8%以上、M
    n:1.7〜3.0%、P:0.015%以下、S:
    0.003%以下、Mo:0.1〜0.8%、Nb:
    0.01〜0.10%、Ti:0.005〜0.03%
    を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼片
    またはスラブを950〜1250℃の温度に再加熱し、
    次いで700〜950℃での累積圧下量が50%以上と
    なるように700℃以上の温度で熱間圧延後、10℃/
    sec以上の冷却速度で550℃以下まで冷却し、その
    組織が下部ベイナイトを主体として、残部が上部ベイナ
    イト、マルテンサイトからなる組織を有し、900MP
    a以上の引張強さを有することを特徴とする低温靭性お
    よび溶接熱影響部靭性に優れた超高強度鋼板の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 前記鋼板を、さらにAc1 以下の温度で
    焼戻すことを特徴とする請求項3記載の低温靭性および
    溶接熱影響部靭性に優れた超高強度鋼板の製造方法。
  5. 【請求項5】 質量%で、さらに、Al:0.1%以
    下、B:0.002%以下、N:0.001〜0.00
    6%以下、V:0.1%以下、Ni:2%以下、Cu:
    1%以下、Cr:1%以下、Ca:0.01%以下、R
    EM:0.02%以下、Mg:0.006%以下のうち
    の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求
    項3または4記載の低温靭性および溶接熱影響部靭性に
    優れた超高強度鋼板の製造方法。
  6. 【請求項6】 母材中に化学成分として、質量%で、
    C:0.03〜0.10%、Si:0.8%以上、M
    n:1.7〜3.0%、P:0.015%以下、S:
    0.003%以下、Mo:0.1〜0.8%、Nb:
    0.01〜0.10%、Ti:0.005〜0.03%
    を含有し、さらに、Al:0.1%以下、B:0.00
    2%以下、N:0.001〜0.006%以下、V:
    0.1%以下、Ni:2%以下、Cu: 1%以下、C
    r:1%以下、Ca:0.01%以下、REM:0.0
    2%以下、およびMg:0.006%以下のうちの1種
    または2種以上を含み、残部が鉄および不可避的不純物
    からなり、その組織が下部ベイナイトを主体として、残
    部が上部ベイナイト、マルテンサイトからなる組織を有
    し、900MPa以上の引張強さを有する鋼管で、かつ
    溶接部の溶着金属の化学成分として、質量%で、C:
    0.03〜0.14%、Si:0.05〜2%、Mn:
    1〜3%、P:0.010%以下、S:0.010%以
    下、Ni:1〜4%、Cr、MoおよびVのうちの1種
    または2種以上の合計量:1〜3%、B:0.005%
    以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる
    ことを特徴とする低温靭性および溶接熱影響部靭性に優
    れた超高強度鋼管。
  7. 【請求項7】 鋼板中の化学成分として、質量%で、
    C:0.03〜0.10%、Si:0.8%以上、M
    n:1.7〜3.0%、P:0.015%以下、S:
    0.003%以下、Mo:0.1〜0.8%、Nb:
    0.01〜0.10%、Ti:0.005〜0.03%
    を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、そ
    の組織が下部ベイナイトを主体とし残部が上部ベイナイ
    トおよびマルテンサイトからなる組織を有する鋼板を管
    状に成形し、その後、質量%で、C:0.01〜0.1
    2%、Mn:1〜3%、Ni:4〜9%、Cr、Moお
    よびVのうちの1種または2種以上の合計量:3〜6%
    を含むFeを主成分とする溶接ワイヤーを用いて、鋼板
    突き合わせ部を内外面側からアーク溶接によりシーム溶
    接することを特徴とする低温靭性および溶接熱影響部靭
    性に優れた超高強度鋼管の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記鋼板をUO工程で管状に成形し、前
    記溶接ワイヤーと焼成型または溶融型フラックスを用い
    て、鋼板突き合わせ部を内外面側からサブマージアーク
    溶接によりシーム溶接し、その後、拡管を行うことを特
    徴とする請求項7に記載の低温靭性および溶接熱影響部
    靭性に優れた超高強度鋼管の製造方法。
  9. 【請求項9】 質量%で、さらに、Al:0.1%以
    下、B:0.002%以下、N:0.001〜0.00
    6%以下、V:0.1%以下、Ni:2%以下、Cu:
    1%以下、Cr:1%以下、Ca:0.01%以下、R
    EM:0.02%以下、Mg:0.006%以下のうち
    の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求
    項7または8記載の低温靭性および溶接熱影響部靭性に
    優れた超高強度鋼管の製造方法。
JP2000339497A 2000-11-07 2000-11-07 低温靱性および溶接熱影響部靭性に優れた超高強度鋼板、超高強度鋼管およびそれらの製造法 Withdrawn JP2002146471A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000339497A JP2002146471A (ja) 2000-11-07 2000-11-07 低温靱性および溶接熱影響部靭性に優れた超高強度鋼板、超高強度鋼管およびそれらの製造法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000339497A JP2002146471A (ja) 2000-11-07 2000-11-07 低温靱性および溶接熱影響部靭性に優れた超高強度鋼板、超高強度鋼管およびそれらの製造法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002146471A true JP2002146471A (ja) 2002-05-22

Family

ID=18814565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000339497A Withdrawn JP2002146471A (ja) 2000-11-07 2000-11-07 低温靱性および溶接熱影響部靭性に優れた超高強度鋼板、超高強度鋼管およびそれらの製造法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002146471A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1577412A1 (en) * 2002-12-24 2005-09-21 Nippon Steel Corporation High strength steel sheet exhibiting good burring workability and excellent resistance to softening in heat-affected zone and method for production thereof
JP2006342421A (ja) * 2005-05-13 2006-12-21 Nippon Steel Corp 耐溶接割れ性に優れた高張力鋼の製造方法
JP2007283363A (ja) * 2006-04-17 2007-11-01 Nippon Steel Corp Uoe鋼管の製造方法
JP2007283356A (ja) * 2006-04-17 2007-11-01 Nippon Steel Corp Uoe鋼管の製造方法
CN102251185A (zh) * 2011-06-22 2011-11-23 山东省四方技术开发有限公司 钢管减径机或定径机用高铬轧辊制备方法及其高铬轧辊
CN102909492A (zh) * 2012-10-17 2013-02-06 西安理工大学 X100管线钢埋弧焊用高焊速烧结焊剂及其制备方法
WO2014024365A1 (ja) 2012-08-09 2014-02-13 Jfeスチール株式会社 サブマージアーク溶接方法ならびにその溶接方法によって形成される溶接継手およびその溶接継手を有する鋼管
CN105506494A (zh) * 2014-09-26 2016-04-20 宝山钢铁股份有限公司 一种屈服强度800MPa级高韧性热轧高强钢及其制造方法
CN105925890A (zh) * 2016-06-30 2016-09-07 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司 一种改善x90钢级螺旋缝埋弧焊管接头力学性能的方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1577412A1 (en) * 2002-12-24 2005-09-21 Nippon Steel Corporation High strength steel sheet exhibiting good burring workability and excellent resistance to softening in heat-affected zone and method for production thereof
EP1577412A4 (en) * 2002-12-24 2006-04-12 Nippon Steel Corp HIGH RESISTANCE STEEL SHEET HAVING EXCELLENT EBARBAGEABILITY AND EXCELLENT SOFTENING RESISTANCE IN A HEAT-AFFECTED AREA AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME
US7749338B2 (en) 2002-12-24 2010-07-06 Nippon Steel Corporation High burring, high strength steel sheet excellent in softening resistance of weld heat affected zone and method of production of same
JP2006342421A (ja) * 2005-05-13 2006-12-21 Nippon Steel Corp 耐溶接割れ性に優れた高張力鋼の製造方法
JP2007283363A (ja) * 2006-04-17 2007-11-01 Nippon Steel Corp Uoe鋼管の製造方法
JP2007283356A (ja) * 2006-04-17 2007-11-01 Nippon Steel Corp Uoe鋼管の製造方法
CN102251185A (zh) * 2011-06-22 2011-11-23 山东省四方技术开发有限公司 钢管减径机或定径机用高铬轧辊制备方法及其高铬轧辊
WO2014024365A1 (ja) 2012-08-09 2014-02-13 Jfeスチール株式会社 サブマージアーク溶接方法ならびにその溶接方法によって形成される溶接継手およびその溶接継手を有する鋼管
CN102909492A (zh) * 2012-10-17 2013-02-06 西安理工大学 X100管线钢埋弧焊用高焊速烧结焊剂及其制备方法
CN105506494A (zh) * 2014-09-26 2016-04-20 宝山钢铁股份有限公司 一种屈服强度800MPa级高韧性热轧高强钢及其制造方法
CN105506494B (zh) * 2014-09-26 2017-08-25 宝山钢铁股份有限公司 一种屈服强度800MPa级高韧性热轧高强钢及其制造方法
CN105925890A (zh) * 2016-06-30 2016-09-07 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司 一种改善x90钢级螺旋缝埋弧焊管接头力学性能的方法
CN105925890B (zh) * 2016-06-30 2018-05-01 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司 一种改善x90钢级螺旋缝埋弧焊管接头力学性能的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3519966B2 (ja) 低温靱性に優れた超高強度ラインパイプおよびその製造法
JP5292784B2 (ja) 低温靱性に優れた高強度ラインパイプ用溶接鋼管及びその製造方法
JP4853575B2 (ja) 耐座屈性能及び溶接熱影響部靭性に優れた低温用高強度鋼管およびその製造方法
JP5251089B2 (ja) 低温靱性に優れた高強度厚肉ラインパイプ用溶接鋼管及びその製造方法
JP5251092B2 (ja) 低温靱性に優れた高強度ラインパイプ用溶接鋼管及びその製造方法
JP4837789B2 (ja) 超高強度ラインパイプ用鋼板および鋼管の製造方法
JP4071906B2 (ja) 低温靱性の優れた高張力ラインパイプ用鋼管の製造方法
JP2003138340A (ja) 溶接部靱性に優れた超高強度鋼管及びその製造方法
JP2008163455A (ja) 低温靱性に優れた高強度厚肉ラインパイプ用溶接鋼管及びその製造方法
JP2001355039A (ja) 溶接部の低温靱性に優れた超高強度鋼管及びその製造方法
WO2007105752A1 (ja) サブマージアーク溶接用鋼板
JP4171169B2 (ja) 耐低温割れ性に優れたシーム溶接部を有する超高強度鋼管とその製造方法
JP4341395B2 (ja) 大入熱溶接用高張力鋼と溶接金属
WO2008069289A1 (ja) 低温靭性に優れた高強度ラインパイプ用溶接鋼管及びその製造方法
JP4655670B2 (ja) 低降伏比且つ溶接部靭性に優れた高強度溶接鋼管の製造方法
JP2002146471A (ja) 低温靱性および溶接熱影響部靭性に優れた超高強度鋼板、超高強度鋼管およびそれらの製造法
JP3258207B2 (ja) 低温靭性の優れた超高張力鋼
JP3814112B2 (ja) シーム溶接部の低温強靱性に優れた超高強度鋼管及びその製造方法
JPH08209287A (ja) 低降伏比を有する低温靱性に優れた高強度ラインパイプ用鋼
JP4477707B2 (ja) 低温靱性に優れた超高強度鋼管およびその製造方法
JP2002285283A (ja) 高速延性破壊特性に優れた超高強度鋼管
JP3244981B2 (ja) 低温靭性の優れた溶接性高強度鋼
JP3244986B2 (ja) 低温靭性の優れた溶接性高張力鋼
JPH11189840A (ja) 耐水素誘起割れ性に優れたラインパイプ用高強度鋼板およびその製造方法
JP5028761B2 (ja) 高強度溶接鋼管の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20080108