JPH01231A - ハイテンチェ−ンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は海底石油掘削リグ等海上構造物係留用の高強度
チェーンの製造方法に関するものである。

（従来の技術） 海底の石油掘削リグや発電装置等の海上浮遊構造物の係
留用として、直径７０〜１６０■−の棒鋼を使用して製
造した全長１００〜２０００　ｍの長尺チェーンが用い
られている。チェーンの引張強さは７０〜１００ｋｇｆ
／−−２でシャルピー試験による吸収エネルギーとして
溶接部ｖＢｏ≧５ｋｇｆｓ＋あるいはｖＥ４゜≧４ｋｇ
ｆｍ等の値が規定されている。

このような高強度、高靭性を有するチェーンを製造する
ための従来技術としては例えば特開昭５９−１５９７７
０号あるいは特開昭４９−２９２１４号に示されるよう
に低炭素棒鋼を用い冷水中に焼入し、これを焼戻処理す
る方法があった。

（発明が解決しようとする問題点） このように大型の部材を水焼入焼戻処理する場合、鋼材
表面の小さな欠陥や溶接部の形状不良等を起点として坑
割れが発生し昌いという欠点があった。そして焼割れが
発生すると一連の全リンクを再製造するか、あるいは割
れたリンクを取り外して新たに製造する必要があり、コ
ストの大幅な上昇および生産性の著しい低下をきたすこ
とになる。

（問題点を解決するための手段及び作用χこの焼割れは
焼入の際に表面層と内部の冷却速度が異なり温度に差を
生じるため、表面層に発生したマルテンサイトが温度の
低下とともに可塑性が低下する時分に内部がマルテンサ
イト変態で膨張し、表面層に引張応力が作用するために
発生する。

本発明は焼入方法として熱湯中に冷却して表面層と内部
の冷却速度差を緩和し鋼材表面に発生する引張応力を緩
和して焼割れを発生しにり（シたものであり、この焼入
方法を前提としてｃｌとＭｓ点の関係において焼割れの
発生　しない鋼材成分を見出したものである。

本発明者らは従来のように冷水（２４℃）中および熱湯
（９４℃）中に焼入れた場合の焼割れにおよぼすＣ量と
Ｍｓ点の関係を実験によって求めた。焼割れはＣｊｌお
よびＭｓ点と密接な関係があり、冷水焼入の場合にはＣ
量が０．２８％以上、Ｍｓ点が３７０℃以下で割れが発
生するのに対して、熱湯焼入れの場合にはこれがそれぞ
れ０．３５％以上および３５０℃以下に緩和される。こ
れから焼割れを防止して焼入性向上元素として最も安価
なＣのを勅使用が可能となり鋼材コストの低減が可能と
なる。

すなわち本発明の要旨は Ｃ：　０．１５〜０．３５％、　Ｓｉ　：　０．１５〜
０．５０％、Ｍｎ：１．００〜２．００％、Ｃｒ　：０
．５０〜１．２０％、　Ｍｏ　＋　０．１０〜０．６０
％、酸可溶性Ａ　１　：　０．０１０〜０．０６０％の
範囲で含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物から成
り、かつ下記条件 （１）　　Ｍｓ点（マルテンサイト開始温度）≧３５０
℃（２）　　Ｄｉ≧１．５２４０＋０．８を満足する鋼
材から成るチェーンを９０℃以上の熱湯中に焼入れを行
ない、次いでＡｃ、以下の所定の温度で焼戻すことを特
徴とする、ハイテンチェーンの製造方法である。

但し、Ｍｓ点（’ｃ）−５５０−３６１ｘ（％Ｃ）　−
３９ｘ　（Ｘｌｌｎ）−２０（％Ｃｒ）−１７Ｘ（χＮ
５）−５ｘ　（ＸＭｏ）＋３０Ｘ（χＡｊ） ＤＭ：理想臨界直径（ｉｎ、）で＾ＳＴＨに定められる
計算式に基づ（計算値 Ｄ：鋼材の直径（ｉｎ、）を示す。

次に本発明の条件を定めた理由について述べる。

Ｃ：Ｃは低コストで鋼の焼入性を高める最良の元素であ
るが、含有鼠が０．１５％未満では所定の強度が得られ
ず、一方０．３５％を超えると９０℃以上の熱湯によっ
ても母材部で焼割れが発生し易くなること、およびフラ
ッシュバット溶接部の残留ｃｌが多くなり当該部の靭性
劣化をも招（ため上限を０．３５％とした。

Ｓｌ　：　Ｓｉは強化および脱酸のため使用するもので
０．１５％未満ではこれらの効果が期待できない、また
０、５０％を超えるとシリケート系介在物の増加により
靭延性の低下を招くため上限を０．５０％とした。

Ｍｎ　：　Ｍｎは安価で靭性劣化が比較的少なく焼入性
向上元素として使用するものであるが、１％未満では十
分な焼入効果が得られず、強度の確保が困難でありまた
２、００％を超えると焼割れが発生し易くなるため上限
を２．００％とした。

Ｃｒ　：　Ｃｒは溶鋼中のＣの活量を低下させフラッシ
ュバットの溶接部の脱炭を少なくするのに有効な元素で
あり、このためには０．５％以上必要である。

一方酸化物を形成し易（、これが接合面に残留して靭性
を低下させる主要な原因となるため上限を　１．２％と
した。

Ｍｏ　：　Ｎｏはフラッシュバット溶接時に減少する割
合が極めて少ない元素の一つで、溶接部の焼入性を確保
するために使用する。また焼戻軟化抵抗が大きく本元素
は特に溶接部の靭性を著しく改善する。このためには０
．１％以上必要であり０．６０％を超えると前記効果が
飽和し、ただコスト増を招くため上限を０６６０％とし
た。

酸可溶性Ａｌ：酸可溶性Ａｌはチェーンの焼入に際して
オーステナイト結晶粒の粗大化を防止し、熱処理後の組
織を微細化するため靭性を向上させる作用を有する。本
効果を得るためにはｏ、ｏｉｏ％以上必要であり、０．
０６０％を超えるとアルミナ系の介在物が増加し、靭性
の劣化を招くため上限を０．０６０％とした なお、溶接部の靭性改善としてＮｉの添加も有効であり
、添加する場合には鋼のコスト上昇を考慮し０．５％以
下とすることが望ましい。

また鋼の結晶粒の微細化あるいは析出強化等のためにＮ
ｂ、Ｔｉ、νあるいはＺｒ等のいわゆるＭｉｃｒ。

Ａ１１ｏｙを利用することは有効である。

次にＭｓ点を３５０℃以上としたのはＣ量との関係でこ
れ以下の温度になると熱湯焼入によっても焼割れが発佳
し易くなるためである。

Ｄｉ：大径鋼材の強靭性を熱処理によって改善する場合
には、内部まで十分に焼きの入る鋼材成分を用いる必要
がある０本チェーンはフラッシュバット溶接によって製
造されるが溶接面はＣをはじめ大部分の合金元素が逸脱
するため、母材部に比較してＤｉ値は著しく低下する。

このためチェーンの所要Ｄｉ値は溶接部合金の逸脱量を
考慮して決める必要がある０本願発明者らは溶接部の肌
合金量を研究し、Ｄｉ値とチェーンサイズおよび溶接部
材質との間に下式を見出したのでこのように決定した。

Ｄｉ　（ｉｎ、）≧１．５２４Ｄ　＋　０．８（実施例
） 次に実施例により本発明を説明する。

表１に転炉および実験炉で製造した本発明鋼および比較
鋼の化学成分と、これら成分から求められるＭｓ点及び
Ｄｉ値を、さらにＤｉ値によって決定される鋼材の直径
（Ｄ）の適用サイズを併せ示す。

本発明鋼は１〜４は圧延により８０．１２０誌（３，１
ｉｎ、、４．７ｉｎ、）の丸鋼にし比較鋼は全て８０ｍ
ｍ（３，１ｉｎ、）の丸鋼にした。つぎにこれら丸鋼を
１ｍ長に切断して９７０℃に加熱し従来行なわれていた
冷水焼入（２５℃）および本発明の熱湯焼入（９４℃）
を行なって焼割れの有無を調査した。焼人＆ＩＩ織は本
発明鋼および比較鋼の全てが両焼入によって表面層にマ
ルテンサイト組織が、またＤｉ値が５ｉｎ、以上の鋼で
はｌ／２　Ｒ（中間部）までマルテンサイト組織が生成
している。

表２に焼割れの結果を示す。

表２ 本発明＄１２．３．４および比較鋼６．８．９は１１０
．１２０ａｍの両すイズ共冷水焼入によって割れが発生
したが鋼２．３．４．および８はＣＭおよびＭｓ点が本
発明の範ちゅうにあり熱湯冷却によって割れの発生は回
避される。しかし鋼６および鋼９はＭｓ点およびｃｌが
本発明外であり熱湯冷却によっても割れは回避出来ない
。

つぎに鋼１〜綱８をチェーンサイズに応じて所定の長さ
に切断し、ガス燃焼式加熱炉で１０５０℃に加熱して楕
円状のリンクに曲げ加工を行ないフラッシュバット溶接
により接合してリンクをチェーンとし焼入焼戻処理を行
った。

焼入焼戻処理は連続炉により９７０℃に加熱し、９０℃
以上に調整された熱湯冷却槽に導入し焼入し、引き続き
焼戻炉に搬送し６７０℃で約４０〜７０分間焼戻処理を
行ない材質調査を行なった。

試験片はリンクの２／３Ｒ（Ｒ：半径）部からＪＩＳ１
４号引張試験片およびＪＩＳ　ｄ号衝撃試験片を採をし
機械試験を４１なった。

表３に機械試験結果を示す。

本発明５ＩｌｔはＤｉ値が７　ｉｎ、であるので直径１
０３■−以下のリンクに適用すべきものであるが、サイ
ズ効果を調査するため８０．１００および１２０■１の
３サイズのリンクを製造した。８０および１００Ｉｎ　
’）ンク共良好な強靭性が得られたが１２０　ａｍにな
ると焼入不足となり強度および靭性が著しく劣化する。

鋼２も鋼１とほぼ同様なりｉ値を有しているが、鋼１に
比較してｃｌを高めてＮｉを大幅に削減したものである
。鋼２も８０龍リンクでは良好な強靭性を示すが、１２
０龍リンクになると鋼１同様焼入不足となり靭性が劣化
する。

鋼３は鋼２に比較してＭｏを高めてＤｉ値を９　ｉｎ。

にしたもので１３６　Ｉｎリンクまで適用可能である。

木調による１２０ｍリンクの強度および靭性は共に良好
である。

鋼４は鋼３に比較してＣおよびＣｒ量を低減しさらにＮ
ｉを使用しないでＤｉ値を鋼ｌおよび鋼２並に下げたも
ので、８０■ｌリンクでは強度、靭性共満足できるが、
１００關および１２０龍では特に靭性が劣化する。

このように元素構成が本発明の範ちゅうにあってもリン
クサイズに見合ったＤｉ値を有しなければ材質は要求値
を満足できない。

比較鋼５、ｔ１４’ｌよびｗ４８４；！Ｄｉ４ａカ低く
　８０　ｍリンクでも靭性不足である。

鋼６はＭｎおよびＣ「を多く使用し、旧値を本発明の鋼
１．　２および４程度に高めたものでありＤｉ値からは
９１■脂まで適用可能であるが、Ｍｏを使用していない
ため８０龍リンクでも靭性が低い。

（発明の効果） 以上のように本発明は焼入方法の改善と、本焼入方法に
おいて焼割れとＣ量およびＭｓ点の関係を見出し、安価
で焼入性の高いＣの存効を可能にしたもので、これによ
って海洋構造物制用大径チェーン用鋼材のコスト低減を
可能にしたものでその効果は大きい。

特許出願人　新日本製鐵株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｃ：０．１５〜０．３５％ Ｓｉ：０．１５〜０．５０％ Ｍｎ：１．００〜２．００％ Ｃｒ：０．５０〜１．２０％ Ｍｏ：０．１０〜０．６０％ 酸可溶性Ａｌ：０．０１０〜０．０６０％ を含有し残部がＦｅおよび不可避的不純物から成り、か
   つ下記条件 （１）Ｍｓ点（マルテンサイト開始温度）≧３５０℃（
   ２）Ｄｉ≧１．５２４Ｄ＋０．８ を満足する鋼材から成るチェーンを９０℃以上の熱湯中
   に焼き入れを行ない、次いで焼戻すことを特徴とするハ
   イテンチェーンの製造方法。 但し、Ｍｓ点（℃）＝５５０−３６１×（％Ｃ）−３９
   ×（％Ｍｎ）−２０×（％Ｃｒ）−１７×（％Ｎｉ）−
   ５×（％Ｍｏ）＋３０×（％Ａｌ） Ｄｉ：理想臨界直径（ｉｎ．）でＡＳＴＭに定められる
   計算に基づく計算値 Ｄ：鋼材の直径（ｉｎ．）を示す。