JPS5819431A - 脆性亀裂伝播停止特性の優れたラインパイプ用鋼の製造方法 - Google Patents

脆性亀裂伝播停止特性の優れたラインパイプ用鋼の製造方法

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JPS5819431A
JPS5819431A JP11597581A JP11597581A JPS5819431A JP S5819431 A JPS5819431 A JP S5819431A JP 11597581 A JP11597581 A JP 11597581A JP 11597581 A JP11597581 A JP 11597581A JP S5819431 A JPS5819431 A JP S5819431A
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JP
Japan
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steel
temperature
cooled
transformation point
heated
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Pending
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JP11597581A
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English (en)
Inventor
Akira Yagi
明 八木
Toru Watanabe
亨 渡辺
Hiromi Fujii
藤井 博巳
Manabu Torigoe
鳥越 学
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

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】 本発明は、脆性亀裂伝播停止特性の優れ九ツインノ臂イ
ゾ用鋼の製造方法に関するものである。
溶接端管および継目無鋼管材について社近年天然ガスノ
臂イブツインの増加とと−に脆性破壊さらに社不安定延
性破壊の伝播停止特性が特に注目されている、この伝播
停止特性を評価する方法・と、して米圓ノ々ツテル研究
所によシ提案されたB−DWT T (DropWei
ght T@ar Te5t )が実際の、eイゾの破
壊特性との対応が良好であると認められAPI規格に取
り入れられている。との脆性亀裂伝播停止特性の改善方
法としては従来よりNbあるいriv添加鋼等でいわゆ
る=ントロールドローリングに代表されるようにスラブ
を低温加熱し未再結晶温度域での圧延を行なうことによ
って結晶粒を微細化させ、さらに圧延後の冷却時KNh
、V等の炭窒化物を析出させるという圧延方法が広く行
われている。しかしこの方法では圧延条件を厳しく制御
するため生歯性の低下が大きく、また加工温度が低い丸
め継目無鋼管等に適用することは困難である。
本発明はコントロール)′シーリングのような厳しい加
工方法を用いず圧延後の焼入れ焼もどし熱処理により脆
性亀裂伝播停止特性の優れたラインノ臂イブ用鋼を製造
する方法を提供するものであもすなわち本発明は熱処理
後の組織が細粒フェライトを主体とした組織となること
を目的として、まず再加熱時のオーステナイト結晶粒の
微細化と急速冷却時フェライトの析出核として有効に働
ら〈NbF)利用とα変態時に細粒効果として働ら(N
i1さらにアレスト性能を向上させるSとの組み合せに
よυ高強度でかつ脆性亀裂伝播停止特性の優れた鋼材を
製造する方法であり、鋼板のみでなく継目無鋼管のよう
な複雑な圧延加工を行、なう場合にも容易に適用可能で
ある。
鋼材の靭性値の評価方法として従来よ〉その簡便さから
シャルピー衝撃試験が用いられている力へこの試験法は
試験片の採取規定よシ熱処理後の焼入れ表層部は必らず
しも評価されない丸め焼入れ表層部を除いた部分の組織
を平均的に微細化すれば本試験法での靭性値は改善され
るととKなる。
したがって組織の微細化に有効に働ら〈元素(Nb等)
単独でもシャルピー衝撃試験による靭性改善効果は発樺
されるが焼入れ表層部の組織改善は必らずしも果し得な
い。すなわち一般的に焼入れ後の組繊がフェライト主体
となる成什元素範囲においても焼入れ表層部は冷却速度
が速いため中間段階組織(以下Bta織と記す)あるい
は島状マルテンサイトー織となりやすい。このBu(上
部ベイナイト)および島状iルチンサイト組織は強度を
高めるが靭性に対しては有害な組織である0本発明は7
工ライト粒の微細化と靭性に対して有害となる燐入れ表
層部のBuあるいは島状マルテンサイト組織の出現を極
力抑えることを目的としてNbとNiの腹合添加を行な
いさらに8の添加効果によシ高強藏でかつ脆性亀裂伝播
停止特性の優れ九ラインパイプ用鋼の製造方法に関する
ものである。
以下に本発明の対象となる鋼の成分および製造上の限定
理由を述べる。
Oti鋼の強化および焼入れ後の組織の細粒化に必曽で
らるため下限を0.04 Nとしたが多すぎるとBuお
よび島状マルテンサイト組織の出現により靭性の劣化を
きたし、i九溶接性にも悪影響をおよげずため上限を0
.18 Nとした。
8Iは製鋼上および強度上昇に必要であるため下限を0
.0 I %とし九が多すぎると靭性が劣化するため上
限を0.90 Nとした。
Mnは強度上昇および靭性の向上に必要なため下限を0
.30 Nとしたが多すぎると焼入れ性を高め籾性劣化
の原因となるBuあるいは島状マルテンサイト組織が出
現しやすくなるため上限を2.0 Q Nとした。
Nbti熱間成形加工時および再加熱時に析出する炭窒
化物が再オーステナイト化の際のオーステナイト結晶粒
の粗大化を防止し、また急速冷却時のα変帳核として鋤
らき細粒フェライト組織とならしめるに必要なため下限
を0.008 Nとしたが多すぎてもその効果が飽和す
るため上限をα060%とした。
Sは圧延により仲秋A系介在物となり脆性亀裂伝播停止
特性を向上させる効果がある。少ないとその効果が現ら
れれないため下限を03012Xとしたが多すぎてもそ
の効果は飽和するため上限を0、020 Xとした。
N1は焼入れ時のα変態温度を低下させることにより、
焼入れ後のフェライト粒の微細化が可能である。少なす
ぎるとその効果があられれず多すぎまた以下の元素は1
種または2種以上添加するVは焼もどし熱処理時に主に
炭化物として析出させ強度の増大を目的とするが少ない
と効果がなく、多すぎてもその効果は飽和するため0.
01〜0、10 Xとした。
Or 1 hb)は強度の増大を目的とするが少ないと
効果がなく多すぎると強度が出すぎ靭性は劣化するたメ
ソレぞし0.05〜1. ON 、 0.05〜0.5
0 Xとし丸。
TiはI’i炭化物の析出によシ強度を上昇させるが少
ないと効果がなく多すぎると巨大な窒化物を生成し靭性
を低下させるので0.005〜α050xとし丸。
(luは強度を増加させると共に耐候性、耐食性、耐水
素誘起割れ性を与えることを目的とするが少ないと効果
がなく多すぎても効果は飽和するため005〜α5ON
とした。
鋼板、継目無鋼管等に成形加工する熱間加工条件のうち
加熱温度は熱間成形加工前にほとんどのNb  Vを固
溶させておくために充分高くしておかねばならない。こ
の温度はO,NとNb、vの溶解度積に支配されるが本
発明範囲内および実施例範囲内+7)O,N、Nb、V
量であれば1200℃以上の温ばですべて固溶し、また
熱間成形加工能率上なんら支障を生じないので加熱温度
は1200℃以上とした。また本発明はコントロールト
ローリングのような低温度での圧延によるものではなく
焼入れ焼もどし熱処理によって鋼板、継目無鋼管等の脆
性亀裂伝播停止特性の向上をはかることを目的とするこ
とから圧延条件は特に限定しない。
この場合の加工方法として圧延、押し出しなどが用いら
れるが本発明では加工方法は限定しない。
熱間成形加工終了後熱処理を行なうため−mArx点以
下の温度に冷却させる必要があるが冷却速度については
41に限定しない。またこの場合のAr1点はすべての
オーステナイトが低温変態組織(フェライト、)に−ラ
イト、ベイナイト、マルテンサイト)に変態を終了する
温度とする。次いでAr1点以下の温度から再加熱して
オーステナイト化する場合、熱間成形加工中および再加
熱中に析出するNb(ON )をオーステナイト結晶粒
の粗大化防止に、またその後の急速冷却の際にα変態核
として働らかせ、さらKNIによる細粒効果によって焼
入れ表層部から肉厚中心部にわたり大部分を細粒フェラ
イト組織とならしめ脆性亀裂伝播停止特性を向上させる
ことが可能となる。オーステナイト化+I:A、 jl
における保持時間はオーステナイト結晶粒の粗大化防止
のため必要最小限にとどめることが望ましい1、また急
速冷却時の冷却速度は添加元素により異なるが冷却後の
組織の大部分が細粒フェライトとなるような速度が必要
である。したがって本発明では冷却速度は限定しないが
空冷よシ速い速度がAましい。焼入れ後の焼もどし熱処
理温間は鋼(4の靭性を安定させるため400℃以上は
必要であるがAc1点を超えると焼もどし本来の意味が
失なわれるため上限をAc1点以下とした。
また焼入れ焼もどし熱処理に用いる装置としては炉加熱
、訪導加熱、火焔輻射、塩浴、金属浴等があるが本発明
では特に限定しない。しかしながら、紡導加熱装置等オ
ーステナイト化に要する加熱時間が短かい方が本発明−
に対して有利となん以上、本発明によシ製造された脆性
亀裂伝播停止特性の優れた鋼板および継目無鋼管は特に
厚肉材のラインノぞイブ用として有効である。
以下、本発す1」の実砲例につい−C説明する。
表1に実施例供試材の化学成分を示し、表2に熱間成形
圧延条件j・・よび熱処理条件を示す。
熱処理装置は炉加熱、塩γ「ハ錦尋加熱装置を用いた。
脆性亀裂伝播停止特性の評価手段としてはLl −D 
W T Tを行ない、加えて従来から靭性のは13− 
D W T Tは全肉厚、シャルピー試験は肉厚中心部
とした。なおり −1) W 1”rについては緘性;
ハ裂fバ、1浮止特性をより正しく評価するため試験片
のノツ戸部にあらかじめTIGII化ビード処理と行っ
た後プレスノツチを行った。この方法によりプレスノツ
チだけの場合によく現われる逆破面(、ノツチ底から−
jL延性亀裂が発生しその後脆性亀裂に転化)はまった
く現われなかった。
表3にシャルピー試験、B−DWTT、引張試験結果を
示す。同表から明らかなように焼入れ表1一部を評価し
ないシャルピー試験では比較鋼においても良好な値を示
し本発明方法により得られた鋼(以下、本発明鋼という
)と同8度であるが、B−DWTTでは比較鋼に比らべ
本発明鋼が大幅に改善されることがわかる。
すなわち本発明によれば、 Nbおよび歯による7工ラ
イト粒の細粒効果に併わせ従来ではなし得なかった焼入
れ表層部の組織改縛が可能となシさらに顧えてSによる
改善効果を組み合せることによツー’(コントロールト
ローリングのような低温度域での厳しい圧延法によらず
通常行う焼入れ焼屯どし熱処理法で脆性亀裂伝播停止特
性の優れたライン、eイブ用鋼の製造が可能となる。
表1 供試材の化学成分          (wts
J表2 実験方法
【図面の簡単な説明】
41図は鋼中Ni含有量とシャルピー特性、 DWTT
特性の1係を示す図である。 0     θ、5     1.0      /、
5Ni含肩量(010) あ1図 (金  1’l)             昭和56
年8り?5日特許庁長 官 殿 1、事件の表示 特願昭56−第115975号 事件との関係  出 願 人 住所(居所) 東京都千代田区大手町2丁目6番3号氏
名(名称)  (fi65)新日本製鉄株式会社4、代
 理 人 居 所 東京都中央区日本僑兜町2丁目38番地大洋ビ
ル6、補正により増加する発明の数 なし8、補正の内
容 別紙の通り           ;、、、、、。 補  正  の  内  容 ノ「2 mn、Vノツチシャルピー試験」ヲ12mmV
ノツチシャルピー試験」と改める。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  O:a04〜(kill、81:aol 〜
    01ON、Mm:α30〜2.0ON、 Nb:αeo
    s〜α06ON、8 : 0011〜aO!ONと、V
    :(Lot〜αlQ*、Ou:αOS〜α!!0*、O
    r:αOs〜1.0.X、 Mo: ao 5〜a8 
    G 1% ””αOOSを1雪OO℃以上Oatに加熱
    し、引き続き熱間速度で常温近く壜で冷却後400℃〜
    ム匂変態点の温11に加熱篩もどし熱処理を行1に一大
    部分を細粒7工ライト組織とならしめることを特徴とし
    た詭性亀袈伝播停止善性O優れたラインパイゾ用鋼の製
    造方法。
  2. (2)0:0.04〜α18.81: α01〜α90
    X、Mn:  0.30〜2.0 ON、 Nb:(1
    008”’α06GN、8:0.012〜0020Xと
    V:0.01〜0.10X、Ou:  005〜0.5
    0X、Or:  αOs〜1.ON、  Me:  0
    .08〜α50 X s  ?+ :  α005〜o
    、 o s oにの1種ま1■種以上を目的に応じてt
    有し、さらFCNi: 0.201−400Xとその他
    止むを得ざる不純物を含有する鋼を1200℃以上の温
    度に加熱し、引き続き熱間加工を行ったのちAr1変態
    点以下の温度に冷却して再びオーステナイト化したのち
    空冷速度より速い速度で常温近くまで冷却後400℃〜
    Acl変態点の温度に加熱部もどし熱処理を行ない大部
    分を細粒フェライト組織とならしめることを$9とし九
    脆性亀襞伝播停止特性の優れたラインパイプ用鋼の製造
    方島
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6187818A (ja) * 1984-10-03 1986-05-06 Nippon Steel Corp 高温高圧容器用極厚鋼材の製造方法
JPH02129318A (ja) * 1988-11-08 1990-05-17 Nippon Steel Corp アレスト特性の優れた鋼材の製造方法
CN101985722A (zh) * 2010-09-20 2011-03-16 南京钢铁股份有限公司 低屈强比细晶粒高强管线钢板及其生产方法

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