JPH0465884B2

JPH0465884B2 -

Info

Publication number: JPH0465884B2
Application number: JP15449487A
Authority: JP
Inventors: Takeo Harada; Toshimichi Mori; Shinichi Suzuki
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-06-23
Filing date: 1987-06-23
Publication date: 1992-10-21
Also published as: JPS64231A

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
の高強度チエ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70〜160mmの棒鋼を使
用して製造した全長100〜2000ｍの長尺チエーン
が用いられている。チエーンの引張強さは70〜
100Kgｆ／mm²でシヤルピー試験による吸収エネル
ギーとして溶接部vEo≧５Kgｆ／ｍあるいは
vE_-20≧４Kgｆ／ｍ等の値が規定されている。このような高強度、高靭性を有するチエーンを
製造するための従来技術としては例えば特開昭59
−159770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つた。（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
を起点として焼割れが発生し易いという欠点があ
つた。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）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くくした
ものであり、この焼入方法を前提としてＣ量と
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つて求めた。
焼割れはＣ量および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の有効使
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％、Ni：0.10〜0.50％、Cr：0.50〜1.20
％、Mo：0.10〜0.60％、酸可溶性Al：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≧1.524D＋0.8 を満足する鋼材から成るチエーンを90℃以上の熱
湯中に焼入れを行ない、次いでAc₁以下の所定の
温度で焼戻すことを特徴とする、ハイテンチエー
ンの製造方法である。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
る計算式に基づく計算値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、含有量が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
の熱湯によつても母材部で焼割れが発生し易くな
ること、およびフラツシユバツト溶接部の残留Ｃ
量が多くなり当該部の靭性劣化を招くため上限を
0.35％とした。 Si：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ツ
シユバツ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く、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。Ni：Niは溶接部の靭性改善と
して有効である。しかし0.10％未満では効果が少
なく、また0.50％を越えるとコスト上昇が大にな
る。このためNiは0.10〜0.50％の範囲とした。 Mo：Moはフラツシユバツト溶接時に減少す
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0.60％とした。酸可溶性Al：酸可溶性Alはチエーンの焼入に
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0.010％
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。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つても焼
割れが発生し易くなるためである。 Di：太径鋼材の強靭性を熱処理によつて改善
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。本チエーンはフラツシユ
バツト溶接によつ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。このためチエ
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。本願発明者らは溶接部の脱
合金量を研究し、Di値とチエーンサイズおよび
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値によつて決定
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１〜３は圧延により80、120mm
（3.1in.、4.7in.）の丸鋼にし比較鋼は全て80mm
（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
℃）を行なつて焼割れの有無を調査した。焼

【表】入組織は本発明鋼および比較鋼の全てが面焼入
によつ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1/2Ｒ（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】

【表】本発明鋼２、３および比較鋼５、７、８は80、
120mmの両サイズ共冷水焼入によつて割れが発生
したが鋼２、３および７はＣ量およびMs点が本
発明の範ちゆうにあり熱湯冷却によつて割れの発
生は回避される。しかし鋼５および鋼８はMs点
およびＣ量が本発明外であり熱湯冷却によつても
割れは回避出来ない。つぎに鋼１〜鋼７をチエ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
ツシユバツト溶接により接合してリンクをチエー
ンとし焼入焼戻処理を行つた。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層に導入し焼入
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つた。試験片
はリンクの2/3Ｒ（Ｒ：半径）部からJIS14号引張
試験片およびJIS4号衝撃試験片を採取し機械試験
を行なつた。表３に機械試験結果を示す。本発明鋼１はDi値が7in.であるので直径103mm
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120mm

【表】の３サイズのリンクを製造した。80および100mm
リンク共良好な強靭性が得られたが120mm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Di値を有しているが、
鋼１に比較してＣ量を高めてNiを大幅に削減し
たものである。鋼２も80mmリンクでは良好な強靭
性を示すが、120mm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9in.
にしたもので136mmリンクまで適用可能である。
本鋼による120mmリンクの強度および靭性は共に
良好である。このように元素構成が本発明の範ちゆうにあつ
てもリンクサイズに見合つた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４、鋼６および鋼７はDi値が低く80mm
リンクでも靭性不足である。鋼５はMnおよびCrを多く使用し、Di値を本発
明の鋼１、２程度に高めたものでありDi値から
は91mmまで適用可能であるが、Moを使用してい
ないため80mm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の有効を可能に
したもので、これによつて海洋構造物鋼用太径チ
エ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。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.15〜0.35％ Si：0.15〜0.50％ Mn：1.00〜2.00％ Cr：0.50〜1.20％ Ni：0.10〜0.50％ 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エーンを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エーンの製造方法。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。