JPS6343446B2 - - Google Patents

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JPS6343446B2
JPS6343446B2 JP11162780A JP11162780A JPS6343446B2 JP S6343446 B2 JPS6343446 B2 JP S6343446B2 JP 11162780 A JP11162780 A JP 11162780A JP 11162780 A JP11162780 A JP 11162780A JP S6343446 B2 JPS6343446 B2 JP S6343446B2
Authority
JP
Japan
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temperature
steel
center
pipe
quenching
Prior art date
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Expired
Application number
JP11162780A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5739129A (en
Inventor
Chiaki Oochi
Masakazu Niikura
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kokan Ltd filed Critical Nippon Kokan Ltd
Priority to JP11162780A priority Critical patent/JPS5739129A/ja
Publication of JPS5739129A publication Critical patent/JPS5739129A/ja
Publication of JPS6343446B2 publication Critical patent/JPS6343446B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は継目無し鋼管の熱処理方法に係り、油
井管などに用いられる高強度継目無し鋼管を省エ
ネルギー条件下で焼割れや水素性欠陥などを発生
することなしに好ましい製品として製造すること
のできる方法を提供しようとするものである。 油井管などに代表される高強度継目無し鋼管は
製管後に焼入れ―焼戻しの熱処理が施されて製造
される。即ちこの焼入れ―焼戻しは熱間加工によ
る製管後、完全に常温まで冷却してからオフライ
ンで行われており、熱間における製管直後に鋼材
が保有している熱エネルギーは無為に捨て去られ
省エネルギー上好ましくない。然して製管後、鋼
がフエライト変態を開始しないうちに直ちに焼入
れ処理する直接焼入れ法はこのような不利を解決
する有効な熱処理法であつて、省プロセス、省エ
ネルギーを図り得るが、この方法を上記のような
場合に採用すると焼入れ時に焼割れや水素性超音
波不良を発生し易い欠点をもつことになる。特に
油井管鋼種は一般に引張強さが70Kg/mm2〜120
Kg/mm2の高強度材であるから上記のような欠陥発
生を助長する関係にあり好ましい製品を得ること
ができない。即ちこの直接焼入れ処理の場合には
熱間加工による製管後の比較的高温度領域から焼
入れられるものであるから焼入れに伴う熱歪が大
きくなつて焼割れが生じ易いことは明かであり、
又通常の鋼片素材では1ppm以上の水素が含有さ
れているが、直接焼入れの場合にはこの水素が放
出されない中に焼入れられるので焼入れ後の硬化
組織において水素性の欠陥を発生し、このような
傾向は高強度材の場合において一層助長されるの
で高強度継目無し鋼管を直接焼入れすると顕著に
顕われることとなり、製品不良として処理され歩
留りを著しく低下せしめることとなるざるを得な
い。 本発明は上記したような実情に鑑み検討を重ね
て創案されたものであつて、前述したような直接
焼入れの欠点を解決するため直接焼入れの冷却パ
ターン、換言すれば直接焼入れとその後に行われ
る焼戻しの関係について特別な工夫を加えること
により前記したような不利のない製品を適切に得
ることに成功した。蓋し本発明者等は上記したよ
うな直接焼入れの冷却パターンと焼割れ、水素欠
陥発生傾向との関係を基礎的に検討した結果、添
付図面第1,2図に示すような関係を発見した。
即ち第1図はAPI規格によるN―80鋼管(マルテ
ンサイト変態開始温度;Ns点;425℃)及び同規
格P―110鋼管(Ms点400℃)を熱間圧延後引続
いて水中に焼入れし、これらの鋼管が水中で冷却
されて種々の温度となつたところで(第1図横軸
の焼入れ冷却停止温度で)水中から引上げ、その
後空中に放冷(空冷)した後、焼戻し温度に保た
れている炉中に装入し600℃で焼戻したものにつ
いての超音波探傷試験を行つた結果をまとめて示
したものであつて、この図中に曲線に沿つて附記
した括弧内数字は上述した水中から引上げ空冷後
焼戻し炉に装入する際の鋼管温度を示し、放冷
(空冷)最低温度ということができる。例えばN
―80鋼管について横軸の200℃に相当する点に附
記された「170」は直接焼入れした鋼管が200℃に
なつたところで水中から引上げ170℃まで放冷し
た後に焼戻し炉に入れて600℃で焼戻した鋼管の
超音波欠陥検出数が縦軸で示される個数たること
を示すものである。然してこの第1図から明かな
如く熱間圧延により製管後の直接焼入れの際に鋼
材のMs点〜Ms−200℃の温度範囲で焼入れを停
止し空冷すると超音波試験(UST)不良の発生
を著しく抑制することができる。ところでこの場
合超音波不良として検出される欠陥には焼割れ及
び水素性欠陥の双方が含まれる。 又第2図は上記第1図に示したものと同一の鋼
管について、焼入れ冷却停止温度をN―80鋼管に
ついては270℃、P―110鋼管については250℃に
固定し、焼戻し炉装入温度、即と前述のように放
冷(空冷)最低温度を変化させた際における600
℃焼戻し後の鋼管におけるUST(超音波試験)欠
陥検出数を示したものであつて、この第2図に示
されたように同一温度で焼入れを停止した場合で
も停止後の空冷によつて肉厚中心部温度が150℃
以下に低下するとUST不良が多発するが、150℃
以下に低下させることなく引続いて焼戻し処理を
行うとUST不良が適切に抑制される。 上記したようにMs〜Ms−200℃の高温域で焼
入れを停止した場合においてUST欠陥の発生が
抑制される理由については、前記焼割れ及び水素
欠陥はマルテンサイト変態が略完了する(Ms−
200℃)以下の温度領域では、硬質マルテンサイ
トが急激に冷却される際に発生するのに対し、前
記高温域で停止した場合には150℃以上の温度範
囲の空冷及びその後の焼戻し過程で焼割れや水素
性欠陥発生以前に熱歪の解放および水素の放出が
得られるからと認められ、又150℃以下の低温で
は熱歪の解放および水素の放出速度が著しく低下
し、一方硬質マルテンサイトに起因する歪が増大
するからである。 即ち上記したところから熱間圧延により所定寸
法に圧延した鋼管を焼入れするに当つて、該鋼材
のMs〜Ms−200℃の温度範囲で焼入れを停止し
て空冷し、その後肉厚中心温度を150℃以下に低
下させることなく焼戻し加熱炉に装入してAc1
以下の焼戻しを行うことにより焼割れや水素性超
音波不良の発生を適切に抑制し得ることは明かで
ある。 本発明方法は、 (1) C含有量が0.15〜0.35%の鋼片素材を熱間加
工により所定寸法の継目無し鋼管としてから直
ちに水中で冷却し焼入れを行い、鋼管肉厚中心
部温度が該鋼のマルテンサイト変態開始温度か
らマルテンサイト変態開始温度以下200℃の温
度範囲で焼入れを停止し、該管を水中から引上
げ前記肉厚中心部温度が150℃以下に低下しな
いうちに焼戻温度に保たれた加熱炉に装入する
ことを特徴とする継目無し鋼管の熱処理方法。 (2) 鋼片の中心位置における水素量が1〜10ppm
の鋼片素材を熱間加工により所定寸法の継目無
し鋼管としてから直ちに水中で冷却し焼入れを
行い、鋼管肉厚中心部温度が該鋼のマルテンサ
イト変態開始温度からマルテンサイト変態開始
温度以下200℃の温度範囲で焼入れを停止し、
該管を水中から引上げ前記肉厚中心部温度が
150℃以下に低下しないうちに焼戻温度に保た
れた加熱炉に装入することを特徴とする継目無
し鋼管の熱処理方法。 (3) C含有量が0.15〜0.35%で且つその中心位置
における水素量が1〜10ppmの鋼片素材を熱間
加工により所定寸法の継目無し鋼管としてから
直ちに水中で冷却し焼入れを行い、鋼管肉厚中
心部温度が該鋼のマルテンサイト変態開始温度
からマルテンサイト変態開始温度以下200℃の
温度範囲で焼入れを停止し、該管を水中から引
上げ前記肉厚中心部温度が150℃以下に低下し
ないうちに焼戻温度に保たれた加熱炉に装入す
ることを特徴とする継目無し鋼管の熱処理方
法。 をその特徴とするものであつて、C含有量0.15〜
0.35%の鋼片素材もしくは鋼片素材の中心位置に
おける水素含有量が1〜10ppmの鋼片素材、又は
C含有量0.15〜0.35%で且つ鋼片素材の中心位置
における水素含有量が1〜10ppmの鋼片素材につ
いて適用される。C含有量0.15%未満、もしくは
水素含有量1ppm未満の鋼片素材を請求の範囲か
ら除外したのは、本発明方法による熱処理法を採
用しなくても焼割れを生ずる恐れがないからであ
る。又、熱処理条件をこのように厳しく限定した
のは、従来法においてフエライト変態を経て常温
まで冷却される際、含有水素の殆んどが放散され
るから通常の焼入れ条件で焼割れを生ずることは
ないが、フエライト変態を経ない直接焼入れの場
合は、通常の焼入条件もしくは空冷停止条件で
は、前述したように水素の悪影響を除去すること
ができないためである。即ち直接焼入れ時の焼割
れは焼入硬化組織の硬度(HrC)が30以上となる
場合に発生しているが、この焼入硬化組織の硬度
は含有C量に依存しており、C≧0.15wt%におい
て焼割れが顕著となり、C含有量が0.35%を超え
ると水素の含有量が1ppm以下の場合においても
焼割れを防止することができず、工業的生産が不
可能となるので、適用の範囲を0.15〜0.35%とし
た。又直接焼入れ時の水素性欠陥は初期水素量に
よつて増加し、素材鋼片中心位置における水素量
が1ppm以上において顕著となり、水素含有量が
10ppmを超えると本発明の熱処理方法を採用して
も焼割れを防止することは不可能となるので、適
用の範囲を1〜10ppmとした。 尚、以上規定したC含有量、水素含有量の範囲
は、通常、継目無し鋼管用素材として用いられて
いるものの大部分が含まれる。 然して本発明でこの鋼片素材における水素含有
量をその中心位置における量で規定するのは、公
知のように水素含有量が鋼片全体に亘つて均一で
はなく、その表層近傍では少く中心位置に近づく
程多くなる分布を採り、鋼管における水素性欠陥
による割れも肉厚中心部から発生することによる
ものである。 本発明における焼入れ方法或いはその装置に関
しては特に限定するものではないが、好ましくは
本出願人による特開昭51−69415号公報に開示し
たような噴流型内面冷却機構を備えた焼入れ水槽
を用いることが、第1に内外面両方からの冷却方
式で冷却効果が強く、第2に水槽方式の場合、鋼
管を引上げることにより容易に焼入れを停止する
ことができるなどの理由からして好ましい。又焼
入れ停止温度をMs点以上とした場合鋼材はマル
テンサイト変態を起さず、ベイナイト変態となつ
て充分な引張強度を得ることができないが、Ms
点以下で焼入れを停止した場合には鋼材はマルテ
ンサイト変態を開始するためにその後の空冷開始
するためその後の空冷過程でマルテンサイト変態
を継続終了することが可能となる。空冷はその過
程で変態を終了することができれば充分であり、
焼入れ停止温度から150℃までの間の任意の温度
で停止することができる。勿論上記したような本
発明による熱処理方法では直接焼入れ処理により
再加熱のための熱エネルギーを節約できるだけで
なく、150℃以上の温度で焼戻し炉に装入する為
に、この意味でも省エネルギーとなる。 本発明によるものの具体的な実施例については
その比較例と共に次の第1表に示す通りである。 即ち鋼1〜3は、API―5A―N80級鋼の例で
あり、鋼2が本発明鋼であるが、超音波不良個数
は極めて低く、又充分な強度が得られている。鋼
1は焼入れ停止温度がMs点よりも高く、UST個
数が少いとしても充分な強度が得られてない。鋼
3は焼入れ停止温度がMs−250℃より低く、超音
波不良が多発している。 鋼4〜6は、API―SAX―P110級鋼の例であ
るがこの場合においても上記したN80の場合と同
様な結果が得られている。
【表】
【表】 鋼7〜9はN80の場合であるが、本発明鋼7〜
8は空冷停止温度が150℃よりも高く、超音波不
良個数は低い。一方鋼9は空冷停止温度が150℃
よりも低く、超音波不良個数が高い。 鋼10,11は、素材鋼片の初期水素量が
1ppm以下であるが、含有C量が0.15%以上の場
合の例であつて、又鋼12,13は、含有C量が
0.15%以下であるが、初期水素量が1ppm以上の
場合の例である。鋼14,15は、初期水素量が
1ppm以下であるが、含有C量が0.15%以下の場
合であり、この場合には焼入れ停止温度をMs−
200℃以下に低下させても超音波不良個数は低い。 上記したところは継目なし鋼管について主とし
て説明したが、本発明によるものはこの管以外の
形状とされた他の鋼材についても適宜に実施する
ことができ、即ち上述のような熱処理を行うこと
により本発明の効果を何等損うことなく適切に発
揮させることができる。 以上説明したように本発明によるときは熱エネ
ルギー的に有利な操業をなすことができると共に
焼割れや水素性欠陥を発生することがなく、強度
的にも好ましい鋼管その他の鋼材を的確且つ能率
的に製造し得るものであつて、工業的にその効果
の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の技術的内容を示すものであつ
て、第1図は超音波検出欠陥個数に及ぼす焼入停
止温度の関係を示した図表、第2図は同じく超音
波検出欠陥に及ぼす焼戻し炉装入温度の関係を示
した図表である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 C含有量が0.15〜0.35%の鋼片素材を熱間加
    工により所定寸法の継目無し鋼管としてから直ち
    に水中で冷却し焼入れを行い、鋼管肉厚中心部温
    度が該鋼のマルテンサイト変態開始温度からマル
    テンサイト変態開始温度以下200℃の温度範囲で
    焼入れを停止し、該管を水中から引上げ前記肉厚
    中心部温度が150℃以下に低下しないうちに焼戻
    温度に保たれた加熱炉に装入することを特徴とす
    る継目無し鋼管の熱処理方法。 2 鋼片の中心位置における水素量が1〜10ppm
    の鋼片素材を熱間加工により所定寸法の継目無し
    鋼管としてから直ちに水中で冷却し焼入れを行
    い、鋼管肉厚中心部温度が該鋼のマルテンサイト
    変態開始温度からマルテンサイト変態開始温度以
    下200℃の温度範囲で焼入れを停止し、該管を水
    中から引上げ前記肉厚中心部温度が150℃以下に
    低下しないうちに焼戻温度に保たれた加熱炉に装
    入することを特徴とする継目無し鋼管の熱処理方
    法。 3 C含有量が0.15〜0.35%で且つその中心位置
    における水素量が1〜10ppmの鋼片素材を熱間加
    工により所定寸法の継目無し鋼管としてから直ち
    に水中で冷却し焼入れを行い、鋼管肉厚中心部温
    度が該鋼のマルテンサイト変態開始温度からマル
    テンサイト変態開始温度以下200℃の温度範囲で
    焼入れを停止し、該管を水中から引上げ前記肉厚
    中心部温度が150℃以下に低下しないうちに焼戻
    温度に保たれた加熱炉に装入することを特徴とす
    る継目無し鋼管の熱処理方法。
JP11162780A 1980-08-15 1980-08-15 Heat-treatment for seamless steel pipe Granted JPS5739129A (en)

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JPS5739129A JPS5739129A (en) 1982-03-04
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JPS5947110A (ja) * 1982-09-08 1984-03-16 Nippon Kogu Seisakusho:Kk エンドミル
JPS6046326A (ja) * 1983-08-25 1985-03-13 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 肉盛溶接金属の剥離割れ防止方法
JP5907083B2 (ja) * 2013-01-31 2016-04-20 Jfeスチール株式会社 靭性に優れた継目無鋼管の製造方法及び製造設備
CN110777248A (zh) * 2019-11-25 2020-02-11 华迪钢业集团有限公司 一种无缝钢管的热处理工艺

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JPS5739129A (en) 1982-03-04

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