JP6631353B2 - Sour-resistant steel plate and sour-resistant steel pipe - Google Patents
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Description
本発明は、硫化水素を含む天然ガス、石油等を輸送する耐サワー鋼管や、耐サワー鋼管などの素材に好適な、サワー環境で使用される耐サワー鋼板に関するものである。 The present invention relates to a sour-resistant steel plate used in a sour environment, which is suitable for a material such as a sour-resistant steel pipe for transporting natural gas containing hydrogen sulfide, petroleum, and the like, and a sour-resistant steel pipe.
近年、原油・天然ガス井戸への海水の注入や、品質が劣る資源の開発に伴って、硫化水素が存在するサワー環境に鋼材が曝される機会が増えている。サワー環境で鋼材を使用する際には、水素誘起割れ(Hydrogen Induced Cracking:HIC)の発生が問題になる場合がある。また、ラインパイプに使用される耐サワー鋼板には、優れた耐水素誘起割れ特性(耐HIC特性)だけでなく、輸送効率の向上などの観点から高強度化と、厚手化とが同時に要求される場合がある。更には、エネルギー資源開発の寒冷地化が進んでおり、耐サワー鋼板には低温靭性も要求されるようになっている。 In recent years, with the injection of seawater into crude oil / natural gas wells and the development of inferior resources, there is an increasing number of opportunities for steel materials to be exposed to sour environments where hydrogen sulfide is present. When a steel material is used in a sour environment, the occurrence of Hydrogen Induced Cracking (HIC) may be a problem. Sour-resistant steel sheets used in line pipes are required not only to have excellent hydrogen-induced cracking resistance (HIC resistance), but also to have high strength and thickening from the viewpoint of improving transport efficiency. In some cases. Furthermore, the development of energy resources in colder regions is progressing, and sour-resistant steel sheets are also required to have low-temperature toughness.
優れた耐HIC特性を有する鋼板を得るためには、S、Oなどの不純物の制限による鋼の高純度化や高清浄度化、Ca添加による硫化物系介在物の形態制御が有効である。また、加速冷却による中心偏析部のミクロ組織の改善、特に硬化組織の生成の抑制によって、耐HIC特性を向上させる方法が提案されている(例えば、特許文献1、参照)。更に、連続鋳造時の軽圧下による中心偏析の低減や、熱間圧延前の鋼片の水素量の制限により、中心偏析部の未圧着部の残存を防止し、耐HIC特性を向上させる方法が提案されている(例えば、特許文献2、参照)。 In order to obtain a steel sheet having excellent HIC resistance, it is effective to increase the purity and purity of the steel by limiting impurities such as S and O, and to control the form of sulfide-based inclusions by adding Ca. Further, a method has been proposed in which the microstructure of the center segregation portion is improved by accelerated cooling, and in particular, the generation of a hardened structure is suppressed to improve the HIC resistance (see, for example, Patent Document 1). Furthermore, there is a method of preventing the center segregated portion from being left uncompressed and improving the HIC resistance by reducing center segregation due to light reduction during continuous casting and limiting the amount of hydrogen in the steel slab before hot rolling. It has been proposed (for example, see Patent Document 2).
ところで、高強度化を達成するためにNbを添加した鋼では、鋳片の加熱時に固溶せずに溶け残った粗大なNb析出物(Nb炭窒化物)が鋼板中でクラスターを形成し、これらが起点となって耐HIC特性を劣化させる場合がある。この傾向は、強度が高くなるほど顕著であり、例えばAPI 5L X80級のような高強度材では、耐HIC特性の安定性に及ぼす粗大Nb析出物の悪影響は無視できない。これに対して、Nb析出物を鋳片加熱時の限定された時間内で完全に固溶させるために、かなりの高温に鋳片を加熱すると、オーステナイト(γ)粒の粗大化やエネルギーコストの増大を招く。このような問題に対して、Nb量を制限した厚鋼板が提案されている(例えば、特許文献3、参照)。ただし、特許文献3の鋼板の強度は、API 5L X65級やX70級であり、X80級のような高強度材ではない。 By the way, in steel to which Nb is added in order to achieve high strength, coarse Nb precipitates (Nb carbonitrides) which are not dissolved but remain dissolved when the slab is heated form clusters in the steel sheet, These may serve as starting points to degrade HIC resistance. This tendency is more remarkable as the strength becomes higher. For a high-strength material such as API 5L X80 grade, the adverse effect of the coarse Nb precipitate on the stability of the HIC resistance cannot be ignored. On the other hand, when the slab is heated to a considerably high temperature in order to completely dissolve the Nb precipitate in solid solution within a limited time when the slab is heated, coarsening of austenite (γ) grains and reduction of energy cost are required. Causes an increase. To solve such a problem, a thick steel plate in which the amount of Nb is limited has been proposed (for example, see Patent Document 3). However, the strength of the steel sheet of Patent Document 3 is API 5L X65 grade or X70 grade, and is not a high strength material such as X80 grade.
一方、本発明者らの一部は、Nbを添加しない鋼に加速冷却を適用することにより、API 5L X65級の耐サワー鋼板を製造する方法を提案している(例えば、特許文献4、参照)。これは、−45℃以下の低温の環境で使用される耐サワー鋼板の製造技術を提案するものである。特許文献4は、(1)Nb量の制限による耐HIC特性の向上、(2)加熱温度の低温化によるγ粒の粗大化抑制、(3)1パス当りの圧下率を高めた低温域での圧延によるγ組織の微細化、(4)圧延後の加速冷却による耐HIC特性の確保と変態強化、を実現する製造技術である。 On the other hand, some of the present inventors have proposed a method for producing an API 5L X65 grade sour resistant steel sheet by applying accelerated cooling to steel to which Nb is not added (for example, see Patent Document 4). ). This proposes a technique for manufacturing a sour-resistant steel sheet used in a low-temperature environment of -45 ° C or lower. Patent Document 4 describes (1) improvement in HIC resistance by limiting the amount of Nb, (2) suppression of coarsening of γ grains by lowering the heating temperature, and (3) in a low-temperature region where the rolling reduction per pass is increased. This is a manufacturing technology that realizes the refinement of the γ structure by rolling of (4), and (4) securing of HIC resistance and enhancement of transformation by accelerated cooling after rolling.
また、本発明者らの一部は、BDWTT破面に発生するセパレーションの発生量を増加させることで、耐サワー鋼板のBDWTT特性を向上させる方法を提案している(例えば、特許文献5、参照)。これは、制御圧延において、各パス圧下率と累積圧下率が大きい圧延を行い、γの集合組織を発達させることで変態後のベイナイトの集合組織を発達させ、セパレーションを発生させる技術である。具体的には、Ar3以上からAr3+100℃以下の温度範囲において、パス回数の60%以上は1パス圧下率が15%以上で、かつ、累積積圧下率が80%以上である圧延を行い、その後に加速冷却を適用することで、集合組織の発達したベイナイトが得られ、セパレーション発生量の多い鋼板を製造する技術である。この技術では、γ集合組織を発達させる上で、Nbが極めて重要な役割を担っており、0.01%以上のNbを添加する必要がある。この技術は、特許文献5の実施例では、API 5L X60以上X70以下の強度と30mm以下の板厚を有する鋼板に適用されている。 In addition, some of the present inventors have proposed a method of improving the BDWTT characteristics of a sour-resistant steel sheet by increasing the amount of separation generated on a BDWTT fracture surface (for example, see Patent Document 5). ). This is a technique in which, in controlled rolling, rolling is performed with a large rolling reduction in each pass and a large cumulative rolling reduction to develop a texture of γ, thereby developing a texture of bainite after transformation and generating separation. Specifically, in a temperature range of Ar3 or more to Ar3 + 100 ° C. or less, rolling is performed in which the number of passes is 60% or more, the rolling reduction of one pass is 15% or more, and the cumulative rolling reduction is 80% or more. By applying accelerated cooling to steel, bainite with a developed texture can be obtained, and this is a technique for producing a steel sheet with a large amount of separation. In this technique, Nb plays an extremely important role in developing a γ texture, and it is necessary to add 0.01% or more of Nb. In the example of Patent Document 5, this technique is applied to a steel plate having a strength of API 5L X60 or more and X70 or less and a plate thickness of 30 mm or less.
また、本発明者らの一部は、Ti添加鋼にMgを含有させることによって、鋳片加熱時のγ粒の成長を顕著に抑制する技術を提案している(例えば、特許文献6、参照)。この技術では、鋳片の加熱温度は1150〜1300℃という高温であるが、平均γ粒径は100μm以下である。しかし、鋳片加熱時のγ粒径を更に微細化するには、加熱温度の低温化と併せて新しいγ粒成長抑制技術の適用が必要になる。 In addition, some of the present inventors have proposed a technique of remarkably suppressing the growth of γ grains during slab heating by adding Mg to Ti-added steel (for example, see Patent Document 6). ). In this technique, the heating temperature of the slab is as high as 1150 to 1300 ° C., but the average γ particle size is 100 μm or less. However, in order to further reduce the γ-grain size during slab heating, it is necessary to apply a new γ-grain growth suppression technology in addition to lowering the heating temperature.
特許文献4では、耐HIC特性の安定化を図るため、Nbを添加せず、鋳片を低温加熱し、圧延終了温度をAr3(冷却時の変態開始温度)よりも20〜30℃程度高めて、Ar3以上から加速冷却を開始する耐サワー鋼板の製造技術が提案されている。しかし、耐HIC特性を向上させる対策のうち、Nb無添加及び圧延終了温度の高温化は、熱加工制御プロセス(Thermo-Mechanical Control Process、TMCP)の効果を減じて、鋼板の金属組織の粗大化を招く。特に、鋼板の板厚が30mmを超える場合、鋼板の金属組織の微細化が不十分となり、加えてAPI 5L X80級のような高強度材の場合は、−20℃のような低温環境でBDWTT(Battelle Drop Weight Tear Test)特性を安定的に達成することは困難であった。ここで、BDWTT特性は、ラインパイプの低温靱性として重要な脆性亀裂伝播停止特性である。 In Patent Document 4, in order to stabilize the HIC resistance, the slab is heated at a low temperature without adding Nb, and the rolling end temperature is raised by about 20 to 30 ° C. higher than Ar 3 (transformation start temperature at the time of cooling). A technique for manufacturing a sour-resistant steel sheet that starts accelerated cooling from Ar3 or higher has been proposed. However, among the measures to improve the HIC resistance, the addition of Nb and the increase in the rolling end temperature decrease the effect of the thermo-mechanical control process (TMCP) and increase the metal structure of the steel sheet. Invite. In particular, when the thickness of the steel sheet exceeds 30 mm, the metal structure of the steel sheet becomes insufficiently fine. In addition, in the case of a high-strength material such as API 5L X80 grade, BDWTT is used in a low-temperature environment such as -20 ° C. (Battelle Drop Weight Tear Test) It was difficult to achieve the characteristics stably. Here, the BDWTT characteristic is a brittle crack propagation stopping characteristic which is important as the low temperature toughness of the line pipe.
更に、本発明の対象である低温靭性の優れた厚手耐サワー鋼板は、鋼板の母材のBDWTT特性に加えて、溶接熱影響部のシャルピー衝撃特性を具備する必要がある。本発明は、このような実情に鑑み、硫化水素を含む天然ガス、石油等のエネルギー資源を輸送するラインパイプに用いられる、板厚が31mm以上50mm以下のAPI 5L X80級の耐HIC特性に優れた耐サワー鋼板において、−20℃以下の低温における鋼板の母材のBDWTT特性と溶接熱影響部(HAZ)のシャルピー衝撃特性を同時に確保することを課題とするものである。 Furthermore, the thick sour-resistant steel sheet excellent in low-temperature toughness, which is the subject of the present invention, needs to have Charpy impact properties of the weld heat affected zone in addition to the BDWTT properties of the base material of the steel sheet. In view of such circumstances, the present invention is excellent in the HIC resistance of API 5L X80 class having a plate thickness of 31 mm or more and 50 mm or less, which is used for line pipes for transporting energy resources such as natural gas containing hydrogen sulfide and petroleum. It is an object of the present invention to simultaneously secure the BDWTT characteristics of the base material of the steel plate and the Charpy impact characteristics of the welding heat affected zone (HAZ) at a low temperature of −20 ° C. or lower in a sour resistant steel plate.
本発明者らは、TMCPの初期段階である鋳片加熱時において、新しいγ粒成長抑制技術を適用し、加熱時のγ粒径を従来に比べて著しく微細化することを検討した。そして、本発明者らは、耐HIC特性の観点からCa添加かつ極低Sとし、Nbを添加しない場合、Ti−Mg添加によるピンニング効果を更に高めるには、Al添加量を0.02%以下に制限する必要があることを見出した。特に、900〜1050℃の極低温加熱条件では、微細なMg含有酸化物を核として複合析出するTiNと、地鉄中に単独析出するTiNにより、極めて強力なγ粒成長抑制効果が発現することがわかった。更に、BDWTT特性を向上させるためには、結晶粒の微細化だけでなく、圧延方向に延伸させ、セパレーションの発生を促進させることが有効であるという知見を得た。 The present inventors studied applying a new technique for suppressing the growth of γ grains at the time of slab heating, which is the initial stage of TMCP, and remarkably reducing the γ grain size during heating as compared with the conventional technique. Then, from the viewpoint of the HIC resistance, the present inventors made Ca addition and extremely low S, and when Nb was not added, in order to further enhance the pinning effect by Ti-Mg addition, the Al addition amount was 0.02% or less. Found that it is necessary to limit to. In particular, under the extremely low temperature heating condition of 900 to 1050 ° C., extremely strong γ-grain growth suppressing effect is exhibited by TiN which precipitates compositely with fine Mg-containing oxide as a nucleus and TiN which solely precipitates in ground iron. I understood. Furthermore, in order to improve the BDWTT characteristics, it was found that it is effective not only to refine the crystal grains but also to stretch in the rolling direction to promote the generation of separation.
本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、その要旨は、以下の通りである。
本発明の一態様に係る耐サワー鋼板は、
(1)質量%で、C:0.020%以上、0.100%以下、Mn:1.00%以上、1.80%以下、S:0.0001%以上、0.0010%以下、Al:0.001%以上、0.020%以下、Ti:0.005%以上、0.020%以下、Ca:0.0005%以上、0.0030%以下、Mg:0.0003%以上、0.0030%以下、N:0.0015%以上、0.0050%以下、O:0.0010%以上、0.0030%以下、を含有し、Si:0.30%以下、P:0.015%以下、Nb:0.004%以下に制限し、残部がFe及び不可避的不純物から構成され、下記式(1)を満足し、板厚方向で表面から板厚の1/4の位置におけるベイナイトの面積率が80%以上であり、有効結晶粒における円相当直径の平均値が25μm以下であり、前記有効結晶粒におけるアスペクト比の平均値が4以上である耐サワー鋼板である。
1.0≦〔Ca×(1−124×O)〕/(1.25×S)≦8.0 ・・・ (1)
The present invention has been made based on such knowledge, and the gist is as follows.
The sour resistant steel sheet according to one embodiment of the present invention,
(1) In mass%, C: 0.020% to 0.100%, Mn: 1.00% to 1.80%, S: 0.0001% to 0.0010%, Al : 0.001% or more, 0.020% or less, Ti: 0.005% or more, 0.020% or less, Ca: 0.0005% or more, 0.0030% or less, Mg: 0.0003% or more, 0 0.0030% or less, 0.0030% or less, O: 0.0010% or more, 0.0030% or less, Si: 0.30% or less, P: 0.015% or less %, Nb: limited to 0.004% or less, the balance being composed of Fe and unavoidable impurities, satisfying the following expression (1), and bainite at a position 1/4 of the sheet thickness from the surface in the sheet thickness direction. Has an area ratio of 80% or more, and has a flat circle equivalent diameter in effective crystal grains. Value is not more 25μm or less, the average value of the aspect ratio in the effective crystal grain is sour steel is 4 or more.
1.0 ≦ [Ca × (1-124 × O)] / (1.25 × S) ≦ 8.0 (1)
(2)また、上記(1)に記載の耐サワー鋼板において、更に、質量%で、Cu:1.0%以下、 Ni:1.0%以下、Cr:1.0%以下、Mo:0.5%以下、W:0.5%以下、 Co:0.5%以下、V:0.10%以下、B:0.0030%以下、に制限してもよい。 (2) Further, in the sour resistant steel sheet according to (1), further, in mass%, Cu: 1.0% or less, Ni: 1.0% or less, Cr: 1.0% or less, Mo: 0 0.5% or less, W: 0.5% or less, Co: 0.5% or less, V: 0.10% or less, B: 0.0030% or less.
(3)また、上記(2)に記載の耐サワー鋼板において、更に、質量%で、REM:0.004%以下、Zr:0.005%以下、に制限し、上記式(1)に替えて下記式(2)を満足してもよい。
1.0≦〔(Ca+3.5×REM+2.3×Zr)×(1−124×O)〕/(1.25×S)≦8.0 ・・・ (2)
(3) Further, in the sour resistant steel sheet according to the above (2), the mass% is further limited to REM: 0.004% or less, Zr: 0.005% or less, and the above formula (1) is replaced. May satisfy the following expression (2).
1.0 ≦ [(Ca + 3.5 × REM + 2.3 × Zr) × (1-124 × O)] / (1.25 × S) ≦ 8.0 (2)
(4)更に、上記(1)〜(3)の何れかに記載の耐サワー鋼板において、板厚が31mm以上50m以下、降伏応力が555MPa以上、705MPa以下、引張強さが625MPa以上、825MPa以下であり、延性破面率が85%以上であるBDWTT破面の有効面積において、セパレーション長さの総和(mm)を有効面積(mm2)で除した値として評価されるセパレーション指数の最大値が0.02mm-1以上、であってもよい。 (4) Further, in the sour resistant steel sheet according to any one of the above (1) to (3), the sheet thickness is 31 mm or more and 50 m or less, the yield stress is 555 MPa or more and 705 MPa or less, and the tensile strength is 625 MPa or more and 825 MPa or less. In the effective area of the BDWTT fracture surface where the ductile fracture ratio is 85% or more, the maximum value of the separation index evaluated as the value obtained by dividing the total length (mm) of the separation length by the effective area (mm 2 ) is obtained. It may be 0.02 mm -1 or more.
また、本発明の一態様に係る耐サワー鋼管は、
(5)母材及び溶接部からなる鋼管であって、母材が上記(1)〜(4)の何れか1項に記載の耐サワー鋼板からなる耐サワー鋼管である。
Further, the sour resistant steel pipe according to one embodiment of the present invention includes:
(5) A steel pipe comprising a base material and a welded part, wherein the base material is a sour resistant steel pipe comprising the sour resistant steel sheet according to any one of the above (1) to (4).
本発明によれば、米国石油協会(API)規格X80級の強度を有し、かつ、−20℃以下の低温において優れたBDWTT特性を有する、板厚が31mm以上50mm以下の、耐HIC特性に優れた耐サワー鋼板の提供が可能になる。そして、本発明によれば、低温のサワー環境における原油・天然ガスの生産、輸送に使用されるラインパイプを合理的に設計することが可能になる。したがって、本発明は産業上の貢献が極めて顕著である。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, HIC resistance of 31 mm or more and 50 mm or less, having a strength of the American Petroleum Institute (API) standard X80 grade and having excellent BDWTT characteristics at a low temperature of -20 ° C or less. It is possible to provide excellent sour resistant steel sheets. According to the present invention, it is possible to rationally design a line pipe used for production and transportation of crude oil and natural gas in a low-temperature sour environment. Therefore, the present invention has a remarkable industrial contribution.
本発明は、(a)Ti−Mg添加、(b)耐サワー成分(Ca添加、極低S化、Nb無添加)、(c)Alの低減、(d)圧延方向に延伸化した微細なベイナイト主体組織、という特徴を有し、従来に比べて更に顕著なγ粒成長抑制効果が発現されるという知見に基づくものである。本発明では、γ中に存在する固溶Sと固溶Alとを低減することで、900〜1050℃に加熱したとき、即ち、特に、(e)極低温加熱、によって、TiNのオストワルド成長が抑制され、TiNの微細分散状態が維持される結果、極めて強力なγ粒成長抑制効果が発現される。 The present invention provides (a) Ti-Mg addition, (b) a sour-resistant component (Ca addition, ultra-low S, Nb-free addition), (c) Al reduction, and (d) finely stretched in the rolling direction. It has the feature of bainite-based structure, and is based on the finding that a more remarkable gamma-grain growth inhibitory effect is exhibited as compared with the conventional art. In the present invention, the Ostwald growth of TiN is reduced when heated to 900 to 1050 ° C., that is, particularly at (e) cryogenic heating, by reducing the solute S and solute Al present in γ. As a result, the finely dispersed state of TiN is maintained, and as a result, an extremely strong effect of inhibiting the growth of γ grains is exhibited.
これは、TiNとγの界面(非整合界面)に偏析する固溶Cが、固溶S及び固溶Alを低減することで増加し、TiNのオストワルド成長を抑制するためと考えられる。γの界面に偏析する固溶Cは、低温になるほど増加することから、このTiNのオストワルド成長を抑制する効果(TiNオストワルド成長抑制効果)は加熱温度が低いほど顕著に現れる。したがって、上記(a)〜(e)により、本発明の耐サワー鋼板には、ピンニング粒子である超微細なMg含有酸化物を核とした複合析出TiNと地鉄中に単独析出したTiNが微細に多数存在する。本発明の耐サワー鋼板は、30mmを超える板厚であっても、鋼板の金属組織が微細化され、−20℃以下の低温でBDWTT特性を安定的に達成することが可能である。 This is considered to be because the solid solution C segregating at the interface (non-coherent interface) between TiN and γ increases by reducing the solid solution S and the solid solution Al, thereby suppressing the Ostwald growth of TiN. Since the amount of solute C segregated at the interface of γ increases as the temperature decreases, the effect of suppressing the Ostwald growth of TiN (the effect of suppressing TiN Ostwald growth) becomes more pronounced as the heating temperature is lower. Therefore, according to the above (a) to (e), in the sour resistant steel sheet of the present invention, the composite precipitation TiN having the core of the ultrafine Mg-containing oxide as the pinning particles and the TiN solely precipitated in the ground iron are fine. There are many. The sour-resistant steel sheet of the present invention has a fine metal structure even if the sheet thickness exceeds 30 mm, and can stably achieve the BDWTT characteristics at a low temperature of −20 ° C. or lower.
このとき、板厚方向で表面から板厚の1/4の位置(以下、板厚1/4位置ということがある。)におけるベイナイトの面積率が80%以上であり、有効結晶粒における円相当直径の平均値は25μm以下である。更に、有効結晶粒におけるアスペクト比の平均値が4以上であり、延性破面率が85%以上であるBDWTT破面におけるセパレーション指数の最大値が0.02mm-1以上である。 At this time, the area ratio of bainite at a position 1/4 of the plate thickness from the surface in the plate thickness direction (hereinafter, sometimes referred to as a 1/4 position of the plate thickness) is 80% or more, and is equivalent to a circle in the effective crystal grains. The average value of the diameter is 25 μm or less. Further, the average value of the aspect ratio in the effective crystal grains is 4 or more, and the maximum value of the separation index in the BDWTT fracture surface where the ductile fracture ratio is 85% or more is 0.02 mm -1 or more.
ここで、有効結晶粒径とは、例えば、結晶方向の角度差が3度以内の領域の寸法であり、電子線後方散乱回折法(EBSD)によって測定することができる。金属組織がフェライトの場合は、結晶粒径が有効結晶粒径と同等である。一方、ベイナイトやマルテンサイトのような針状結晶である場合、有効結晶粒径は針状結晶の束の中で結晶の方向がほぼ揃った領域の寸法である。また、有効結晶粒のアスペクト比とは、有効結晶粒が圧延方向に延伸した程度を表しており、圧延方向の最大径を板厚方向の最大径で除した値である。 Here, the effective crystal grain size is, for example, a size of a region in which the angle difference between crystal directions is within 3 degrees, and can be measured by an electron beam backscatter diffraction (EBSD). When the metal structure is ferrite, the crystal grain size is equal to the effective crystal grain size. On the other hand, in the case of a needle-like crystal such as bainite or martensite, the effective crystal grain size is the size of a region in the needle-like crystal bundle where the crystal directions are substantially aligned. Further, the aspect ratio of the effective crystal grains represents the extent to which the effective crystal grains are stretched in the rolling direction, and is a value obtained by dividing the maximum diameter in the rolling direction by the maximum diameter in the sheet thickness direction.
更に、セパレーション指数(mm-1)とは、BDWTT破面の有効面積において、セパレーション長さの総和(mm)を有効面積(mm2)で除した値である。BDWTT特性を向上させるために、有効結晶粒の微細化に加えて、セパレーションの発生が有効であることは従来から知られているが、本発明では、Nbを添加せず、API 5L X80級の高強度と、30mmを超える板厚で、有効結晶粒の微細化とセパレーション発生量の増加を両立する点に特徴がある。 Further, the separation index (mm -1 ) is a value obtained by dividing the total sum (mm) of the separation length by the effective area (mm 2 ) in the effective area of the BDWTT fracture surface. It has been conventionally known that the generation of separation is effective in addition to the refinement of effective crystal grains in order to improve the BDWTT characteristics. However, in the present invention, Nb is not added, and API 5L X80 grade is used. High strength and a plate thickness exceeding 30 mm are characterized in that both the refinement of effective crystal grains and the increase in the amount of separation occur.
以下、本発明の一実施形態に係る耐サワー鋼板について説明する。 Hereinafter, a sour resistant steel sheet according to an embodiment of the present invention will be described.
(C:0.020%以上、0.100%以下)
Cは、鋼の強度を高める元素であり、X80級の高強度を得るためにC量を0.020%以上とする。好ましくはC量を0.030%以上、より好ましくは0.035%以上、更に好ましくは0.040%以上とする。しかし、C量の増加は鋳片の中心偏析におけるMnやPの偏析を強めて耐HIC特性を著しく劣化させるため、その上限は0.100%である。好ましくはC量を0.095%以下、より好ましくは0.090%以下とする。
(C: 0.020% or more, 0.100% or less)
C is an element for increasing the strength of steel, and the C content is made 0.020% or more in order to obtain a high strength of X80 class. Preferably, the C content is 0.030% or more, more preferably 0.035% or more, and further preferably 0.040% or more. However, an increase in the amount of C intensifies the segregation of Mn and P in the center segregation of the slab and significantly degrades the HIC resistance. Therefore, the upper limit is 0.100%. Preferably, the C content is 0.095% or less, more preferably 0.090% or less.
(Si:0.30%以下)
Siは、脱酸のために鋼に含有される場合があるが、Si量が多すぎると溶接性及びHAZ靭性が劣化するため、0.30%以下に制限する。本発明の鋼では、Al、Ti、Mgによって脱酸が可能であるから、下限は0%でもよいが、0.01%以上のSiを含有させることができる。HAZ靭性を考慮するとSi量を0.15%以下にすることが望ましい。より好ましくはSi量を0.10%以下とする。
(Si: 0.30% or less)
Si may be contained in steel for deoxidation, but if the amount of Si is too large, weldability and HAZ toughness deteriorate, so the content is limited to 0.30% or less. In the steel of the present invention, since deoxidation is possible with Al, Ti, and Mg, the lower limit may be 0%, but 0.01% or more of Si can be contained. In consideration of the HAZ toughness, it is desirable that the amount of Si be 0.15% or less. More preferably, the Si content is 0.10% or less.
(Mn:1.00%以上、1.80%以下)
Mnは、焼入れ性を高めて鋼の強化に寄与する元素であり、X80級の高強度を得るためにMn量を1.00%以上とする。好ましくはMn量を1.05%以上、より好ましくは1.10%以上、更に好ましくは1.15%以上とする。しかし、Mn量の増加は鋳片の中心偏析を強めて耐HIC特性を著しく劣化させるため、その上限は1.80%である。好ましくはMn量を1.75%以下、より好ましくは1.70%以下、更に好ましくは1.45%以下とする。
(Mn: 1.00% or more and 1.80% or less)
Mn is an element that contributes to strengthening of the steel by increasing the hardenability, and the Mn content is set to 1.00% or more in order to obtain X80-class high strength. Preferably, the Mn content is 1.05% or more, more preferably 1.10% or more, and still more preferably 1.15% or more. However, an increase in the amount of Mn intensifies the center segregation of the slab and remarkably degrades the HIC resistance, so the upper limit is 1.80%. The Mn content is preferably set to 1.75% or less, more preferably 1.70% or less, and further preferably 1.45% or less.
(P:0.015%以下)
Pは、不純物であり、鋳片の中心偏析を強めて耐HIC特性を著しく劣化させるため、P量を0.015%以下に制限する。Pは少ないほど耐HIC特性が向上するため、下限は特に規定しないが、製造コストの観点からP量は0.001%以上が好ましい。
(P: 0.015% or less)
P is an impurity, which strengthens the center segregation of the slab and remarkably degrades the HIC resistance. Therefore, the P content is limited to 0.015% or less. Since the lower the P, the higher the HIC resistance, the lower limit is not particularly defined, but the P content is preferably 0.001% or more from the viewpoint of manufacturing cost.
(S:0.0001%以上、0.0010%以下)
Sは、耐HIC特性に有害な、圧延によって延伸するMnSを形成する元素であり、S量を0.0010%以下に制限する必要がある。好ましくはS量を0.0008%以下、より好ましくは0.0006%以下とする。Sを低減することは母材及びHAZの靭性の観点からも好ましいが、製造コストの観点からS量を0.0001%以上とする。
(S: 0.0001% or more, 0.0010% or less)
S is an element that forms MnS that is stretched by rolling, which is harmful to the HIC resistance, and it is necessary to limit the amount of S to 0.0010% or less. Preferably, the S content is 0.0008% or less, more preferably 0.0006% or less. Although reducing S is preferable from the viewpoint of the toughness of the base material and the HAZ, the amount of S is set to 0.0001% or more from the viewpoint of manufacturing cost.
(Ti:0.005%以上、0.020%以下)
Tiは、鋳片やHAZのγ粒成長をピン止め効果によって抑制するTiN粒子を形成する元素である。鋳片を加熱する時に十分なγ粒成長抑制効果を発現させるために、Ti量の下限を0.005%とする。好ましくはTi量を0.007%以上する。しかし、Ti量が0.020%を超えるとTiN粒子が粗大になり、十分なピン止め効果が得られず、母材及びHAZの靭性が劣化するため、これが上限である。好ましくはTi量を0.018%以下、より好ましくは0.016%以下とする。
(Ti: 0.005% or more, 0.020% or less)
Ti is an element that forms TiN particles that suppress γ-grain growth of slabs and HAZs by a pinning effect. The lower limit of the Ti content is set to 0.005% in order to exert a sufficient effect of suppressing the growth of γ grains when the slab is heated. Preferably, the Ti content is 0.007% or more. However, if the Ti content exceeds 0.020%, the TiN particles become coarse, a sufficient pinning effect cannot be obtained, and the toughness of the base material and the HAZ deteriorates, so this is the upper limit. Preferably, the Ti content is 0.018% or less, more preferably 0.016% or less.
(Nb:0.004%以下)
本発明では、耐HIC特性を確保するために、Nbを実質的に含有しないことが望ましい。Nb量が0.004%を超えると、鋳片を加熱する際に中心偏析部で溶け残ったNb炭窒化物が耐HIC特性を劣化させる。したがって、Nb量は0.004%に制限することが必要である。本発明はBDWTT特性を確保する観点から、鋳片を例えば1100℃以下のような低温加熱することが好ましく、この場合、Nb炭窒化物の溶け残りを防止するためにNb量を0.003%以下に低減することが好ましい。より好ましくはNb量を0.002%以下とする。NbはHAZ靭性にも有害であるから、Nbを実質的に含有しないことはHAZ靭性を高める効果がある。
(Nb: 0.004% or less)
In the present invention, it is desirable that Nb is not substantially contained in order to secure the HIC resistance. If the Nb content exceeds 0.004%, the Nb carbonitride left undissolved in the central segregation portion when the slab is heated degrades the HIC resistance. Therefore, it is necessary to limit the amount of Nb to 0.004%. In the present invention, from the viewpoint of securing BDWTT characteristics, it is preferable to heat the slab to a low temperature of, for example, 1100 ° C. or less. In this case, the Nb content is set to 0.003% to prevent the undissolved Nb carbonitride. It is preferable to reduce it below. More preferably, the Nb content is 0.002% or less. Nb is also harmful to HAZ toughness, so that substantially not containing Nb has the effect of increasing HAZ toughness.
(Al:0.001%以上、0.020%以下)
Alは、本発明において適正範囲に制御されるべき重要な元素である。Alは、Mg及びOと結合して、TiNの析出核となる0.01〜0.1μmの超微細なMg−Al系酸化物を構成するから、Al量は0.001%以上が必要である。好ましくはAl量を0.002%以上、より好ましくは0.003%以上とする。しかし、Al量が0.020%を超えると、鋳片加熱時の固溶Alが増加して、本発明の特徴であるTiNオストワルド成長抑制効果が低下するため、これが上限である。好ましくはAl量を0.018%以下、より好ましくは0.016%以下とする。
(Al: 0.001% or more, 0.020% or less)
Al is an important element to be controlled in an appropriate range in the present invention. Since Al combines with Mg and O to form an ultrafine Mg-Al-based oxide of 0.01 to 0.1 μm serving as a precipitation nucleus of TiN, the amount of Al needs to be 0.001% or more. is there. Preferably, the Al content is 0.002% or more, more preferably 0.003% or more. However, if the amount of Al exceeds 0.020%, the amount of solid solution Al during slab heating increases, and the TiN Ostwald growth suppression effect, which is a feature of the present invention, is reduced. Therefore, this is the upper limit. Preferably, the Al content is 0.018% or less, more preferably 0.016% or less.
(Ca:0.0005%以上、0.0030%以下)
Caは、圧延で延伸化し難いCaS又はCa(O、S)を形成し、硫化物の形態を制御して、耐HIC特性を確保するために添加される重要な元素である。圧延によって伸長してHICの発生起点となるMnSの生成を防止するために、Ca量を0.0005%以上とする。好ましくはCa量を0.0007%以上、より好ましくは0.0010%以上とする。しかし、Ca量が0.0030%を超えると、Ca系介在物が増加して、HICや脆性破壊の発生起点となるので、これが上限である。好ましくはCa量を0.0025%以下、より好ましくは0.0020%以下とする。
(Ca: 0.0005% or more, 0.0030% or less)
Ca is an important element added to form CaS or Ca (O, S) which is difficult to be stretched by rolling, to control the form of the sulfide, and to ensure the HIC resistance. The amount of Ca is set to 0.0005% or more in order to prevent the generation of MnS, which is a starting point of HIC due to elongation by rolling. Preferably, the Ca content is 0.0007% or more, more preferably 0.0010% or more. However, if the Ca content exceeds 0.0030%, Ca-based inclusions increase and become the starting point of HIC and brittle fracture, so this is the upper limit. Preferably, the Ca amount is 0.0025% or less, more preferably 0.0020% or less.
(Mg:0.0003%以上、0.0030%以下)
Mgは、Al及びOと結合して0.01〜0.1μmの微細な酸化物を形成する重要な元素である。微細なMg系酸化物は、TiNの析出核として機能し、鋳片加熱時のγ粒成長を強力にピン止めする複合形態のTiNを微細に分散させる。また、Mgは、ミクロンサイズの粗大な酸化物を形成し、粗大酸化物上へのTiNの析出を抑制する。その結果として、Mgを含まない鋼に比べてよりも微細なTiNが地鉄に析出する傾向を強め、鋳片加熱時のγ粒成長を有効にピン止めする。このように、Mgは微細な酸化物と粗大な酸化物を形成し、直接的又は間接的にTiNの微細分散化を促し、鋳片加熱時のTiN粒子によるγ粒成長抑制力を格段に高める。加えて、このようなγ粒成長抑制効果はHAZ組織の微細化にも有効であり、HAZ靭性を高める効果がある。
(Mg: 0.0003% or more, 0.0030% or less)
Mg is an important element that combines with Al and O to form a fine oxide of 0.01 to 0.1 μm. The fine Mg-based oxide functions as a precipitation nucleus of TiN, and finely disperses a composite form of TiN that strongly pins the growth of γ grains during slab heating. Mg forms a micron-sized coarse oxide and suppresses the deposition of TiN on the coarse oxide. As a result, the tendency of finer TiN to precipitate on the base iron than that of steel containing no Mg is increased, and γ grain growth during slab heating is effectively pinned. As described above, Mg forms a fine oxide and a coarse oxide, directly or indirectly promotes fine dispersion of TiN, and remarkably enhances the ability of TiN particles to suppress γ-grain growth during slab heating. . In addition, such an effect of suppressing the growth of γ grains is also effective for refining the HAZ structure, and has an effect of increasing the HAZ toughness.
このような効果を発揮するためには0.0003%以上のMg量が必要であり、これが下限である。好ましくはMg量を0.0005%以上とし、より好ましくは0.0008%以上、更に好ましくは0.0010%以上とする。一方、0.0030%を超えてMg量を含有させてもTiNの微細分散効果は飽和するので、これ以上のMgは金属学的に何ら効果をもたらさない。Mgは蒸気圧が高くて酸化力が強い非常に活性な元素であることから、必要以上に鋼中に含有させることは製造コストの上昇を招き好ましくない。したがって、Mg量の上限は0.0030%である。好ましくはMg量を0.0025%以下、より好ましくは0.0020%以下とする。 In order to exert such an effect, the amount of Mg of 0.0003% or more is necessary, and this is the lower limit. Preferably, the Mg content is 0.0005% or more, more preferably 0.0008% or more, and still more preferably 0.0010% or more. On the other hand, even if the content of Mg exceeds 0.0030%, the fine dispersion effect of TiN saturates, so that more Mg does not have any metallurgical effect. Since Mg is a very active element having a high vapor pressure and a strong oxidizing power, it is not preferable to include Mg in steel more than necessary, because it increases the production cost. Therefore, the upper limit of the amount of Mg is 0.0030%. Preferably, the Mg content is 0.0025% or less, more preferably 0.0020% or less.
(N:0.0015%以上、0.0050%以下)
Nは、鋳片やHAZのγ粒成長をピン止めするTiN粒子を構成する元素である。鋳片加熱時に十分なγ粒成長抑制効果を発現するために、N量の下限を0.0015%として最低限のTiN粒子個数を確保する必要がある。好ましくはN量を0.0020%以上、より好ましくは0.0025%以上とする。一方、N量が0.0050%を超えると母材及びHAZの靭性が劣化するため、これが上限である。好ましくはN量を0.0045%以下、より好ましくは0.0040%以下とする。
(N: 0.0015% or more, 0.0050% or less)
N is an element constituting TiN particles for pinning the γ-grain growth of slabs and HAZs. In order to exhibit a sufficient effect of suppressing the growth of γ grains during slab heating, it is necessary to secure the minimum number of TiN particles by setting the lower limit of the amount of N to 0.0015%. Preferably, the N content is 0.0020% or more, more preferably 0.0025% or more. On the other hand, if the N content exceeds 0.0050%, the toughness of the base material and HAZ deteriorates, and this is the upper limit. Preferably, the N content is 0.0045% or less, more preferably 0.0040% or less.
(O:0.0010%以上、0.0030%以下)
Oは、MgやAlなどの脱酸元素と結合して0.01〜0.1μmの微細酸化物や数μmの粗大酸化物を形成する元素である。直接的又は間接的にTiNの微細分散に寄与するMg系酸化物を生成させるために、0.0010%以上のO量が必要である。しかし、Oが0.0030%を超えると、鋼の清浄度が低下して母材及びHAZの靭性が劣化する。HICの発生起点となる酸化物系介在物を低減し、Caによる硫化物形態制御を行うためにも、O量の上限は0.0030%である。
(O: 0.0010% or more, 0.0030% or less)
O is an element that combines with a deoxidizing element such as Mg or Al to form a fine oxide of 0.01 to 0.1 μm or a coarse oxide of several μm. In order to directly or indirectly generate an Mg-based oxide that contributes to fine dispersion of TiN, an O amount of 0.0010% or more is required. However, when O exceeds 0.0030%, the cleanliness of the steel decreases, and the toughness of the base material and the HAZ deteriorates. The upper limit of the amount of O is 0.0030% in order to reduce oxide-based inclusions, which are the starting points of HIC, and to control the sulfide form by Ca.
(1.0≦〔Ca×(1−124×O)〕/(1.25×S)≦8.0)
本発明の耐サワー鋼板では、耐HIC特性を確保するために、Sを可能な限り低減した上でCaを添加し、HIC発生起点となる延伸MnSの生成を抑えて、SをCaS又はCa(O、S)として固定する。このとき、SとCaとOのバランスが、1.0≦〔Ca×(1−124×O)〕/(1.25×S)を満たさない場合、延伸MnSが残存してHICが発生する。一方、〔Ca×(1−124×O)〕/(1.25×S)≦8.0を満たさない場合、Ca系介在物が増加して、HICが発生する。したがって、下記式(1)を満たす必要がある。
(1.0 ≦ [Ca × (1-124 × O)] / (1.25 × S) ≦ 8.0)
In the sour resistant steel sheet of the present invention, in order to secure HIC resistance, S is reduced as much as possible, and then Ca is added to suppress the generation of stretched MnS, which is a starting point of HIC, to reduce S to CaS or Ca ( O, S). At this time, if the balance of S, Ca and O does not satisfy 1.0 ≦ [Ca × (1-124 × O)] / (1.25 × S), stretched MnS remains and HIC occurs. . On the other hand, when [Ca × (1-124 × O)] / (1.25 × S) ≦ 8.0 is not satisfied, Ca-based inclusions increase and HIC occurs. Therefore, it is necessary to satisfy the following expression (1).
1.0≦〔Ca×(1−124×O)〕/(1.25×S)≦8.0 ・・・ (1)
耐HIC性を高めるために、〔Ca×(1−124×O)〕/(1.25×S)の下限を好ましくは1.5、より好ましくは2.0、上限を好ましくは7.5、より好ましくは7.0とする。
1.0 ≦ [Ca × (1-124 × O)] / (1.25 × S) ≦ 8.0 (1)
In order to improve the HIC resistance, the lower limit of [Ca × (1-124 × O)] / (1.25 × S) is preferably 1.5, more preferably 2.0, and the upper limit is preferably 7.5. , More preferably 7.0.
必要に応じて、Cu、Ni、Cr、Mo、W、Co、V、B、REM、Zrの1種又は2種以上を含有させてもよい。 If necessary, one or more of Cu, Ni, Cr, Mo, W, Co, V, B, REM, and Zr may be contained.
(Cu:1.0%以下)
Cuは、溶接性及びHAZ靱性に悪影響を及ぼすことなく母材の強度、靱性を向上させるため、0.1%以上を含有させてもよい。ただし、過剰な添加は熱間圧延時にCuクラックを発生し製造が困難となる場合や、溶接性に好ましくない場合があるため、Cu量の上限は1.0%が好ましい。より好ましくはCu量を0.5%以下、更に好ましくは0.3%以下とする。
(Cu: 1.0% or less)
Cu may be contained in an amount of 0.1% or more in order to improve the strength and toughness of the base material without adversely affecting weldability and HAZ toughness. However, excessive addition may cause production of Cu cracks during hot rolling, making production difficult or unfavorable in weldability. Therefore, the upper limit of the Cu content is preferably 1.0%. More preferably, the amount of Cu is 0.5% or less, further preferably 0.3% or less.
(Ni:1.0%以下)
Niは、溶接性及びHAZ靱性に悪影響を及ぼすことなく母材の強度、靱性を向上させるため、0.1%以上を含有させてもよい。ただし、過剰な添加は経済性を損ない、溶接性に好ましくない場合があるため、Ni量の上限は1.0%が好ましい。より好ましくはNi量を0.8%以下、更に好ましくは0.5%以下とする。
(Ni: 1.0% or less)
Ni may be contained in an amount of 0.1% or more in order to improve the strength and toughness of the base material without adversely affecting the weldability and the HAZ toughness. However, excessive addition impairs economic efficiency and may be unfavorable for weldability. Therefore, the upper limit of the Ni content is preferably 1.0%. More preferably, the Ni content is 0.8% or less, further preferably 0.5% or less.
(Cr:1.0%以下)
Crは、連続鋳造鋳片において中心偏析し難く、かつ母材の強度を向上させるため、0.1%以上を含有させてもよい。ただし、過剰な添加は母材及びHAZの靱性、溶接性を劣化させる場合があるため、Cr量の上限は1.0%が好ましい。より好ましくはCr量を0.8%以下、更に好ましくは0.5%以下とする。
(Cr: 1.0% or less)
Cr may be contained in an amount of 0.1% or more in order to prevent the center from segregating in the continuous cast slab and improve the strength of the base material. However, since excessive addition may deteriorate the toughness and weldability of the base material and HAZ, the upper limit of the Cr content is preferably 1.0%. More preferably, the amount of Cr is 0.8% or less, further preferably 0.5% or less.
(Mo:0.5%以下)
Moは、母材の強度、靱性をともに向上させるため、0.1%以上を含有させてもよい。ただし、過剰な添加は母材及びHAZの靱性、溶接性の劣化を招く場合があるため、Mo量の上限は0.5%が好ましい。より好ましくはMo量を0.3%以下とする。
(Mo: 0.5% or less)
Mo may contain 0.1% or more to improve both the strength and the toughness of the base material. However, since excessive addition may cause deterioration of the toughness and weldability of the base material and the HAZ, the upper limit of the Mo content is preferably 0.5%. More preferably, the Mo content is 0.3% or less.
(W:0.5%以下)
Wは、母材の強度、靱性をともに向上させるため、0.1%以上を含有させてもよい。ただし、ただし、過剰な添加は経済性を損ない、母材及びHAZの靱性、溶接性の劣化を招く場合があるため、W量の上限は0.5%が好ましい。より好ましくはW量を0.3%以下とする。
(W: 0.5% or less)
W may contain 0.1% or more to improve both the strength and the toughness of the base material. However, excessive addition impairs economic efficiency and may cause deterioration of the toughness and weldability of the base material and HAZ, so the upper limit of the W content is preferably 0.5%. More preferably, the W content is 0.3% or less.
(Co:0.5%以下)
Coは、溶接性及びHAZ靱性に悪影響を及ぼすことなく母材の強度、靱性を向上させるため、0.1%以上を含有させてもよい。ただし、過剰な添加は経済性を損ない、溶接性に好ましくない場合があるため、Co量の上限は0.5%が好ましい。より好ましくはCo量を0.3%以下とする。
(Co: 0.5% or less)
Co may be contained in an amount of 0.1% or more in order to improve the strength and toughness of the base material without adversely affecting weldability and HAZ toughness. However, since excessive addition impairs economic efficiency and may be unfavorable for weldability, the upper limit of the Co content is preferably 0.5%. More preferably, the Co content is 0.3% or less.
(V:0.10%以下)
Vは、析出硬化による高強度化とミクロ組織の微細化による低温靱性の向上を可能にするため、0.01%以上を含有させてもよい。ただし、過剰な添加はHAZ靱性や溶接性の劣化を招く場合があるため、V量の上限は0.10%が好ましい。より好ましくはV量を0.08%以下、更に好ましくは0.05%以下とする。
(V: 0.10% or less)
V may be contained in an amount of 0.01% or more in order to increase the strength by precipitation hardening and improve the low-temperature toughness by making the microstructure finer. However, since excessive addition may cause deterioration of HAZ toughness and weldability, the upper limit of the V content is preferably 0.10%. More preferably, the V content is 0.08% or less, further preferably 0.05% or less.
(B:0.0030%以下)
Bは、焼き入れ性を高めて母材やHAZの強度、靭性を向上させるため、0.0003%以上を含有させてもよい。ただし、過剰な添加によってHAZ靭性や溶接性が劣化する場合があるため、B量の上限は0.0030%が好ましい。より好ましくはB量を0.0020%以下、更に好ましくは0.0015%以下とする。
(B: 0.0030% or less)
B may contain 0.0003% or more of B in order to enhance the hardenability and improve the strength and toughness of the base material and the HAZ. However, since the HAZ toughness and weldability may be deteriorated by excessive addition, the upper limit of the B content is preferably 0.0030%. More preferably, the B content is set to 0.0020% or less, further preferably 0.0015% or less.
(REM:0.004%以下)
REMとは、La、CeやNdなどの希土類元素を意味する。REMは、Caと同様にMnに優先してSと結合し、硫化物や酸硫化物を形成して延伸MnSの生成を抑制し、耐HIC特性を高めるため、0.0001%以上を含有させてもよい。しかし、REMが0.004%を超えて添加されると、REM系介在物が増加して、HICや脆性破壊の発生起点となる場合があるので、REMの含有量の上限は0.004%が好ましい。
(REM: 0.004% or less)
REM means a rare earth element such as La, Ce or Nd. REM combines with S in preference to Mn similarly to Ca, forms sulfides and oxysulfides, suppresses the generation of stretched MnS, and contains 0.0001% or more to increase the HIC resistance. You may. However, if REM is added in excess of 0.004%, REM-based inclusions increase and may become a starting point of HIC or brittle fracture. Therefore, the upper limit of the REM content is 0.004%. Is preferred.
(Zr:0.005%以下)
Zrは、CaやREMと同様にMnに優先してSと結合し、硫化物や酸硫化物を形成して延伸MnSの生成を抑制し、耐HIC特性を高めるため、0.0001%以上を含有させてもよい。しかし、Zrが0.005%を超えて添加されると、Zr系介在物が増加して、HICや脆性破壊の発生起点となる場合があるので、Zr量の上限は0.005%が好ましい。
(Zr: 0.005% or less)
Zr binds to S in preference to Mn like Ca and REM, forms sulfides and oxysulfides, suppresses generation of stretched MnS, and enhances HIC resistance. You may make it contain. However, when Zr is added in excess of 0.005%, the amount of Zr-based inclusions increases and may become a starting point of HIC or brittle fracture. Therefore, the upper limit of the amount of Zr is preferably 0.005%. .
REM、Zrを含有する場合、REMはCaの3.5倍、ZrはCaの2.3倍の効果を奏するとして扱うことで、SとOのバランスを適正化することができる。したがって、上記式に代えて、下記式(2)を満足するように、REM、Zrの含有量を調整することが望ましい。なお、REM、Zrの一方を含有しない場合は、これらを0として計算すればよい。耐HIC性を高めるために、下記式(2)の下限を好ましくは1.5、より好ましくは2.0、上限を好ましくは7.5、より好ましくは7.0とする。 When REM and Zr are contained, the balance between S and O can be optimized by treating REM as 3.5 times the effect of Ca and Zr as 2.3 times the effect of Ca. Therefore, it is desirable to adjust the contents of REM and Zr so as to satisfy the following expression (2) instead of the above expression. In the case where one of REM and Zr is not contained, it is sufficient to calculate them as 0. In order to improve the HIC resistance, the lower limit of the following formula (2) is preferably 1.5, more preferably 2.0, and the upper limit is preferably 7.5, more preferably 7.0.
1.0≦〔(Ca+3.5×REM+2.3×Zr)×(1−124×O)〕/(1.25×S)≦8.0 ・・・ (2) 1.0 ≦ [(Ca + 3.5 × REM + 2.3 × Zr) × (1-124 × O)] / (1.25 × S) ≦ 8.0 (2)
本発明の耐サワー鋼板の金属組織は、板厚1/4位置におけるベイナイトの面積率が80%以上であることが必要である。ベイナイトは、ラス状、板状、塊状フェライト間に炭化物(残留オーステナイト、M−Aのうち1種または2種以上)を含むもの、又はラス状フェライト内、板状フェライト内に炭化物(残留オーステナイト、M−Aのうち1種または2種以上)を含む組織と定義される。ここで、M−Aはマルテンサイトとオーステナイトの混成物である。マルテンサイトは、ラス状フェライト間、板状フェライト間、又はラス状フェライト内、板状フェライト内に炭化物が析出していない組織である。残留オーステナイトは、高温で生成したオーステナイトが変態せず、残留したオーステナイトである。 すなわち、本発明では、ベイナイトは、いわゆる上部ベイナイト、下部ベイナイトやこれらの混合組織だけでなく、転位密度が高いフェライトで、場合によってはその内部にセメンタイトを含むようなミクロ組織もベイナイトとして扱う。例えば、慣例的にベイニティックフェライトやアシキュラーフェライトと呼称されるミクロ組織もベイナイトに含む。本発明においては、転位密度が低いフェライトと、パーライトとを差し引いた残りのミクロ組織をベイナイトと扱い、その面積率が80%以上である。 The metal structure of the sour resistant steel sheet according to the present invention requires that the area ratio of bainite at a 1/4 thickness position be 80% or more. Bainite is lath-, plate-, or lump-type ferrite containing carbide (one or more of residual austenite and M-A), or carbide (residual austenite, (One or more of MA). Here, MA is a hybrid of martensite and austenite. Martensite is a structure in which carbides are not precipitated between lath-like ferrites, between plate-like ferrites, or within lath-like ferrites or within plate-like ferrites. Retained austenite is austenite that remains without transformation of austenite formed at high temperatures. That is, in the present invention, bainite is not limited to so-called upper bainite, lower bainite and a mixed structure thereof, but also a ferrite having a high dislocation density, and in some cases, a microstructure including cementite therein is treated as bainite. For example, bainite also includes a microstructure conventionally called bainitic ferrite or acicular ferrite. In the present invention, the remaining microstructure obtained by subtracting ferrite having a low dislocation density and pearlite is treated as bainite, and its area ratio is 80% or more.
ベイナイト面積率が80%未満であると、API 5L X80級の強度と耐HIC特性を同時に達成することができない。また、ベイナイトの残部は、フェライト、パーライトの1種又は2種からなり、マルテンサイトはほとんど生成せず、その面積率は無視できる。このような混合組織である場合、光学顕微鏡によって観察される結晶粒よりも、有効結晶粒の方が靱性との相関が強く、靭性を向上させるために有効結晶粒を微細化することが望ましい。 If the bainite area ratio is less than 80%, the API 5L X80 class strength and HIC resistance cannot be simultaneously achieved. The remainder of bainite consists of one or two of ferrite and pearlite, hardly generates martensite, and its area ratio can be ignored. In the case of such a mixed structure, the effective crystal grains have a stronger correlation with the toughness than the crystal grains observed by an optical microscope, and it is desirable to refine the effective crystal grains in order to improve the toughness.
更に、本発明の耐サワー鋼板は、板厚1/4位置における有効結晶粒のアスペクト比の平均値が4以上であることが必要である。有効結晶粒のアスペクト比の平均値は、セパレーションの発生量と相関のある集合組織の発達の指標である。したがって、有効結晶粒のアスペクト比の平均値が4未満で集合組織の発達が不十分であると、−20℃以下の低温でBDWTT特性を安定的に達成することができない。具体的には、本発明の対象であるAPI 5L X80級の強度と31mm以上50mm以下の板厚を有する鋼板の場合は、延性破面率が85%以上であるBDWTT破面におけるセパレーション指数の最大値が0.02mm-1未満となってしまう。 Further, in the sour resistant steel sheet of the present invention, it is necessary that the average value of the aspect ratio of the effective crystal grains at the position of 1/4 of the sheet thickness is 4 or more. The average value of the aspect ratios of the effective crystal grains is an index of the development of texture that is correlated with the amount of separation. Therefore, if the average value of the aspect ratio of the effective crystal grains is less than 4, and the development of the texture is insufficient, the BDWTT characteristics cannot be stably achieved at a low temperature of −20 ° C. or lower. Specifically, in the case of a steel plate having a strength of API 5L X80 class and a plate thickness of 31 mm or more and 50 mm or less, which is the object of the present invention, the maximum separation index at the BDWTT fracture surface where the ductile fracture ratio is 85% or more. The value will be less than 0.02 mm -1 .
また、本発明の耐サワー鋼板は、耐サワー鋼管の素材として好適である。本発明の耐サワー鋼管は、母材及び溶接部からなる鋼管であって、母材が本発明に係る耐サワー鋼板からなる耐サワー鋼管である。本発明の耐サワー鋼管は、UOEプロセスやロールベンド法によって本発明に係る鋼板を素材として造管してなる溶接鋼管である。 Further, the sour resistant steel sheet of the present invention is suitable as a material for a sour resistant steel pipe. The sour resistant steel pipe of the present invention is a steel pipe composed of a base material and a welded part, and is a sour resistant steel pipe whose base material is composed of the sour resistant steel sheet according to the present invention. The sour resistant steel pipe of the present invention is a welded steel pipe formed by using the steel sheet according to the present invention as a raw material by a UOE process or a roll bending method.
次に、本実施形態に係る耐サワー鋼板の製造方法を説明する。
上述した化学成分から構成される厚み280mm以上の連続鋳造鋳片を、400℃以下に冷却した後、900℃以上1050℃以下に加熱し、熱間圧延を施すことが好ましい。
鋳片を400℃以下に冷却せずにホットチャージで加熱炉に挿入すると、鋳造時に生成した粗大γ組織が加熱後に残存し、組織が十分に微細化せず低温靱性が劣化する場合がある。
Next, a method for manufacturing the sour resistant steel sheet according to the embodiment will be described.
It is preferable that a continuous cast slab having a thickness of 280 mm or more composed of the above-described chemical components is cooled to 400 ° C. or less, and then heated to 900 ° C. to 1050 ° C. to perform hot rolling.
If the slab is inserted into a heating furnace by hot charging without cooling it to 400 ° C. or lower, the coarse γ structure generated during casting may remain after heating, and the structure may not be sufficiently refined to lower the low-temperature toughness.
鋼片の加熱温度は、圧延終了温度をAr3 以上にするため、900℃以上が好ましい。一方、加熱温度が高いと、加熱γ粒が粗大化し、組織が十分に微細化せず低温靱性が劣化する場合があるため、1050℃以下が好ましい。より好ましくは、加熱温度を1000℃以下とする。 The heating temperature of the slab is preferably 900 ° C. or higher in order to set the rolling end temperature to Ar 3 or higher. On the other hand, if the heating temperature is high, the heated γ grains may be coarsened, and the microstructure may not be sufficiently refined to deteriorate the low-temperature toughness. More preferably, the heating temperature is 1000 ° C. or lower.
その後の熱間圧延では、γ低温域のうち、限られた温度範囲において、累積圧下率の大きな圧延を行うことによって、ミクロ組織が十分に微細化し、集合組織が十分に発達し、セパレーション発生量が増加し、高強度であっても非常に良好な低温靱性が得られる。そのため、熱間圧延では、Ar3以上からAr3+50℃の温度範囲において、累積圧下率が80%以上であることが好ましく、パス回数の80%以上は、1パスあたりの圧下率が15%以上であることが好ましい。Ar3以上からAr3+50℃の温度範囲での累積圧下率が80%未満であったり、1パス当りの圧下率が15%以上となるパス回数の割合が80%未満であったりすると、変態後のミクロ組織が微細化せず、集合組織が発達せず、セパレーション発生量が減少し、良好な低温靱性が得られない場合がある。 In the subsequent hot rolling, in the γ low temperature range, rolling is performed with a large cumulative rolling reduction in a limited temperature range, whereby the microstructure is sufficiently refined, the texture is sufficiently developed, and the amount of separation generated And very good low-temperature toughness can be obtained even with high strength. Therefore, in the hot rolling, the cumulative rolling reduction is preferably 80% or more in the temperature range of Ar3 or more to Ar3 + 50 ° C., and the rolling reduction per pass is 15% or more when the number of passes is 80% or more. Is preferred. If the cumulative rolling reduction in the temperature range of Ar3 or more to Ar3 + 50 ° C. is less than 80%, or the ratio of the number of passes at which the rolling reduction per pass is 15% or more is less than 80%, the microstructure after transformation is reduced. The microstructure is not refined, the texture is not developed, the amount of separation is reduced, and good low-temperature toughness may not be obtained.
板厚が31mm以上50mm以下になるように熱間圧延を行い、Ar3以上で圧延を終了することが好ましい。熱間圧延の終了温度がAr3未満であると、フェライト変態に伴って中心偏析部へCが濃化し、硬化組織が形成されて耐HIC特性が劣化する場合がある。また、加速冷却をAr3以上の温度から開始するためにも、熱間圧延をAr3以上で終了することが好ましい。 It is preferable that hot rolling is performed so that the plate thickness becomes 31 mm or more and 50 mm or less, and the rolling is completed when Ar 3 or more. If the end temperature of the hot rolling is lower than Ar3, C may be concentrated in the central segregation portion due to the ferrite transformation, a hardened structure may be formed, and the HIC resistance may deteriorate. Further, in order to start the accelerated cooling from a temperature of Ar3 or higher, it is preferable that the hot rolling is terminated at Ar3 or higher.
熱間圧延後は、Ar3以上から加速冷却を行うことが好ましい。加速冷却は中心偏析部のミクロ組織を改善して耐HIC特性を向上させるとともに、変態強化による高強度化と結晶粒微細化による高靭性化を可能にする。加速冷却の冷却速度は3℃/秒以上50℃/秒以下が好ましく、550℃以下300℃以上の範囲内で加速冷却を終了し、その後空冷することが好ましい。 After the hot rolling, it is preferable to perform accelerated cooling from Ar3 or more. The accelerated cooling improves the HIC resistance by improving the microstructure of the central segregation portion, and also enables high strength by transformation strengthening and high toughness by grain refinement. The cooling rate of the accelerated cooling is preferably 3 ° C./second or more and 50 ° C./second or less, and it is preferable that the accelerated cooling be completed within a range of 550 ° C. or less and 300 ° C. or more, followed by air cooling.
冷却開始温度がAr3未満であったり、冷却速度が3℃/秒未満であったり、冷却停止温度が550℃を超えたりすると、フェライト変態に伴う中心偏析部へのCの濃化によって硬化組織が形成されて耐HIC特性が劣化するとともに、変態強化が不十分となって強度が不足する場合がある。一方、冷却速度が50℃/秒を超えたり水冷停止温度が300℃未満であったりすると、低温変態生成物が大量に生成して耐HIC特性及び低温靱性が劣化する場合がある。 When the cooling start temperature is lower than Ar3, the cooling rate is lower than 3 ° C./sec, or the cooling stop temperature is higher than 550 ° C., the hardened structure is formed by enrichment of C in the central segregation part due to ferrite transformation. When formed, the HIC resistance is degraded, and the transformation is sometimes insufficiently strengthened due to insufficient reinforcement. On the other hand, if the cooling rate exceeds 50 ° C./sec or the water cooling stop temperature is less than 300 ° C., a large amount of low-temperature transformation products are generated, and the HIC resistance and low-temperature toughness may deteriorate.
ここで、Ar3は下記で計算される冷却時の変態開始温度であり、鋼の化学成分を用いて計算される。
Ar3(℃)=868−396×C+24.6×Si−68.1×Mn
−36.1×Ni−20.7×Cu−24.8×Cr
+29.1×Mo
上式におけるC、Si、Mn,Ni,Cu,Cr,Moは質量%で表した含有量を意味する。
Here, Ar3 is a transformation start temperature at the time of cooling calculated as follows, and is calculated using a chemical composition of steel.
Ar3 (° C.) = 868-396 × C + 24.6 × Si−68.1 × Mn
-36.1 x Ni-20.7 x Cu-24.8 x Cr
+ 29.1 × Mo
C, Si, Mn, Ni, Cu, Cr, and Mo in the above formula mean the contents expressed in mass%.
なお、本発明による鋼板をAc1(加熱時の変態開始温度)以下の温度に焼戻し処理することは何ら本発明鋼の特性を損なうものではない。本発明による鋼板は耐サワーラインパイプのほか、耐サワー圧力容器用や耐サワー構造鋼管用など、耐HIC特性が必要な用途に広く適用できる。 Note that tempering the steel sheet according to the present invention to a temperature equal to or lower than Ac1 (transformation start temperature during heating) does not impair the characteristics of the steel of the present invention at all. The steel sheet according to the present invention can be widely applied to applications requiring HIC resistance, such as sour resistant line pipes, sour resistant pressure vessels and sour resistant structural steel pipes.
以下に本発明の実施例を示すが、以下に示す実施例は本発明の一例であり、本発明は以下に説明する実施例に制限されるものではない。
転炉により鋼を溶製し、連続鋳造により表1と表2に示す化学成分を有する厚さ300mmの鋳片を製造した。
Examples of the present invention will be described below, but the following examples are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the examples described below.
Steel was melted by a converter, and a 300 mm thick slab having the chemical components shown in Tables 1 and 2 was produced by continuous casting.
得られた鋳片を、室温まで冷却した後、980〜1030℃に加熱し、熱間圧延を行った。このとき、Ar3以上からAr3+50℃の温度範囲において、累積圧下率を80〜90%、パス回数の80%以上は1パスあたりの圧下率を15%以上とした。また、圧延終了温度をAr3以上からAr3+20℃以下とし、熱間圧延に引き続き、Ar3以上からAr3+20℃の範囲内から5〜35℃/秒の加速冷却を適用し、350〜450℃の範囲内で加速冷却を停止し、その後、空冷した。ただし、表2の符号B22は、上記の製造条件のうち、Ar3以上からAr3+50℃の温度範囲における累積圧下率を70%とした。また、表2の符号B23は、上記の製造条件のうち、加速冷却の停止温度を560℃とした。 After the obtained slab was cooled to room temperature, it was heated to 980 to 1030 ° C. and hot-rolled. At this time, in the temperature range of Ar3 or more to Ar3 + 50 ° C., the cumulative rolling reduction was 80 to 90%, and the rolling reduction per pass was 15% or more for 80% or more of the number of passes. Further, the rolling end temperature is from Ar3 or more to Ar3 + 20 ° C or less, and after hot rolling, accelerated cooling of 5 to 35 ° C / sec is applied from the range of Ar3 or more to Ar3 + 20 ° C and within the range of 350 to 450 ° C. The accelerated cooling was stopped, followed by air cooling. However, the symbol B22 in Table 2 indicates that the cumulative rolling reduction in the temperature range from Ar3 or more to Ar3 + 50 ° C. in the above manufacturing conditions was 70%. The symbol B23 in Table 2 indicates that the stop temperature of the accelerated cooling was 560 ° C. in the above manufacturing conditions.
得られた鋼板から圧延方向に垂直な幅方向を長手方向として、API5L規格に準拠した全厚試験片を採取し、API規格の2000に準拠して、室温で引張試験を行った。また、BDWTT試験片を採取し、片側表面を切削して3/4インチに減厚して落重引裂試験を行った。低温靭性は延性破面率遷移温度(BDWTT85%SATT[℃])で評価した。このとき、延性破面率が85%以上であるBDWTT破面の有効面積において、セパレーション長さの総和(mm)を有効面積(mm2)で除した値をセパレーション指数(mm-1)と定義した。 With the longitudinal direction being the width direction perpendicular to the rolling direction, a full-thickness test piece conforming to the API 5L standard was sampled from the obtained steel sheet, and a tensile test was performed at room temperature according to the API standard 2000. In addition, a BDWTT test piece was sampled, and one side surface was cut to reduce the thickness to 3/4 inch, and a drop tear test was performed. The low-temperature toughness was evaluated by a ductile fracture surface transition temperature (BDWTT 85% SATT [° C.]). At this time, in the effective area of the BDWTT fracture surface where the ductile fracture ratio is 85% or more, the value obtained by dividing the total (mm) of the separation length by the effective area (mm 2 ) is defined as the separation index (mm −1 ). did.
板厚1/4位置におけるベイナイトの面積率および有効結晶粒の粒径とアスペクト比は、その部分のミクロ試験片の断面において、0.02mm2以上の面積にわたってEBSDを用いて測定した。光学顕微鏡によるミク組織観察では、ベイナイトとフェライトの識別が難しい場合がある。そこで、EBSDにおけるKernel Average Misorientation(KAM)法によってフェライトの面積率を測定した。 The area ratio of bainite and the grain size and aspect ratio of effective crystal grains at the 1/4 plate thickness position were measured by using EBSD over a 0.02 mm 2 or more area in the cross section of the micro test piece at that position. In observation of the microstructure with an optical microscope, it is sometimes difficult to distinguish between bainite and ferrite. Therefore, the area ratio of ferrite was measured by the Kernel Average Misorientation (KAM) method in EBSD.
KAM法とは、測定データの中の、ある正六角形のピクセルの隣り合う6個(第一近似)、さらに、その外側の12個(第二近似)、また、さらに、その外側の18個(第三近似)のピクセル間の方位差を平均し、その値を、その中心のピクセルの値とする計算を各ピクセルに行う方法である。本発明では、隣接するピクセル間の方位差が、第三近似で1度以下と算出されたピクセルの面積率をフェライトの面積率と定義した。 The KAM method refers to six adjacent hexagonal pixels (first approximation) in the measurement data, further 12 out of them (second approximation), and further 18 out of them (second approximation). (Third approximation) is a method of averaging the azimuth differences between pixels and calculating the value as the value of the center pixel for each pixel. In the present invention, the area ratio of a pixel whose azimuth difference between adjacent pixels is calculated to be 1 degree or less by the third approximation is defined as the area ratio of ferrite.
一方、パーライトの面積率は、EBSD測定した領域をナイタール腐食し、光学顕微鏡観察によって測定した。そして、EBSD測定領域において、フェライト面積率とパーライト面積率を差し引いた残りをベイナイト面積率と定義した。また、EBSD測定において、結晶方位差が3度以内の領域を有効結晶粒とみなし、円相当直径の平均値を有効結晶粒径として求めた。さらに、有効結晶粒の圧延方向の最大径を板厚方向の最大径で除した値をアスペクト比と定義し、その平均値を求めた。 On the other hand, the area ratio of pearlite was measured by nital corrosion in the region where the EBSD was measured, and observed by an optical microscope. Then, in the EBSD measurement region, the remainder obtained by subtracting the ferrite area ratio and the pearlite area ratio was defined as the bainite area ratio. In the EBSD measurement, a region where the crystal orientation difference was within 3 degrees was regarded as an effective crystal grain, and the average value of the circle equivalent diameter was determined as the effective crystal grain size. Further, a value obtained by dividing the maximum diameter of the effective crystal grains in the rolling direction by the maximum diameter in the sheet thickness direction was defined as an aspect ratio, and the average value was determined.
また、母材のHIC試験は、NACE TM0284に準拠し、NACE溶液(H2Sを1気圧で飽和した5%NaCl+0.5%酢酸水溶液、pH2.7)を用いて実施し、HIC面積率CARとHIC長さ率CLRを測定した。 The HIC test of the base material was performed using a NACE solution (5% NaCl + 0.5% acetic acid aqueous solution saturated with H 2 S at 1 atm, pH 2.7) according to NACE TM0284, and the HIC area ratio CAR And the HIC length ratio CLR were measured.
更に、HAZ靭性を評価するためにUO鋼管のシーム溶接部に相当する内面1パスと外面1パスのサブマージアーク溶接を行い、溶接継手を作製した。なお、溶接金属は、−50℃で100J以上の靭性が得られるように、低温仕様の溶接材料を用いた。溶接継手の会合部を基準にシャルピー衝撃試験片を採取し、溶接金属とHAZとの比率が50:50になるように2mmVノッチを施し、−20℃で3本の試験を行って平均値と最低値を測定した。 Further, in order to evaluate the HAZ toughness, one-pass inner surface and one-pass outer surface corresponding to a seam weld of the UO steel pipe were subjected to submerged arc welding to produce a welded joint. In addition, the welding metal of the low temperature specification was used so that the toughness of 100 J or more could be obtained at -50 degreeC. A Charpy impact test specimen was collected based on the joint portion of the welded joint, subjected to a 2 mm V notch so that the ratio of the weld metal to HAZ was 50:50, and subjected to three tests at −20 ° C. The lowest value was measured.
表3、表4に鋼板の板厚、機械的性質、耐HIC特性、溶接部のHAZ靭性を示す。 Tables 3 and 4 show the thickness, mechanical properties, HIC resistance, and HAZ toughness of the welded portion of the steel sheet.
表3に示すように、本発明鋼は、板厚31〜50mmの鋼板において、API 5L X80級(降伏強度YS:555MPa以上、705MPa以下、引張強度TS:625MPa以上、825MPa以下)を満足する母材の強度と、落重引裂試験における延性破面率遷移温度が−20℃以下の低温となっており、良好なBDWTT特性を有する。ベイナイト面積率は80%以上であり、有効結晶粒径は25μm以下であり、アスペクト比は4以上である。同時に、本発明鋼は優れた耐HIC特性を有する。更に、本発明鋼は−20℃で優れたHAZ靭性を有する。 As shown in Table 3, the steel of the present invention satisfies API 5L X80 class (yield strength YS: 555 MPa or more, 705 MPa or less, tensile strength TS: 625 MPa or more, 825 MPa or less) in a steel sheet having a thickness of 31 to 50 mm. The strength of the material and the transition temperature of the ductile fracture surface in the drop-weight tear test are as low as −20 ° C. or less, and have good BDWTT characteristics. The bainite area ratio is 80% or more, the effective crystal grain size is 25 μm or less, and the aspect ratio is 4 or more. At the same time, the steel according to the invention has excellent HIC resistance. Further, the steel of the present invention has excellent HAZ toughness at -20 ° C.
一方、表2に示すように、比較鋼(符号B1〜B21)は化学成分が本発明の範囲から外れているため、表4に示すように、母材の機械的性質、耐HIC特性、溶接部のHAZ靭性が劣ったりする場合がある。符号B22及びB23は、化学成分は本発明の範囲内であるが、上述のように、好ましい範囲外の製造条件を採用したため、表4に示すように、母材の機械的性質、耐HIC特性、溶接部のHAZ靭性が劣ったりする場合がある。 On the other hand, as shown in Table 2, since the chemical composition of the comparative steels (symbols B1 to B21) was out of the range of the present invention, as shown in Table 4, the mechanical properties of the base material, the HIC resistance, The HAZ toughness of the part may be inferior. Symbols B22 and B23 indicate that the chemical components are within the scope of the present invention, but as described above, the production conditions outside the preferred range were adopted. Therefore, as shown in Table 4, the mechanical properties and HIC resistance of the base material were as shown in Table 4. In some cases, the HAZ toughness of the welded portion is inferior.
符号B1はC量が低すぎ、符号B4はMn量が低すぎるために強度が不足している。符号B2はC量が高すぎるために耐HIC特性が劣化し、HAZ靭性も劣化傾向にある。符号B3はSi量が高すぎるためにHAZ靭性が劣化している。符号B5はMn量が高すぎるために耐HIC特性が劣化している。 Symbol B1 has too low C amount, and symbol B4 has insufficient strength because Mn amount is too low. The reference B2 has an excessively high C content, so that the HIC resistance deteriorates and the HAZ toughness also tends to deteriorate. The symbol B3 indicates that the HAZ toughness is deteriorated because the amount of Si is too high. The symbol B5 has a deteriorated HIC resistance because the Mn content is too high.
符号B6はP量が高すぎるために耐HIC特性が劣化し、HAZ靭性も劣化傾向にある。符号B7はS量が高すぎるために耐HIC特性が劣化している。符号B8はAl量が低すぎ、符号B10はTi量が低すぎるために有効結晶粒径が25μmを超えて粗大化し、BDWTT特性とHAZ靭性が劣化している。符号B9はAl量が高すぎるために有効結晶粒径が25μmを超えて粗大化し、BDWTT特性が劣化している。符号B11はTi量が高すぎるために有効結晶粒径が25μmを超えて粗大化し、BDWTT特性とHAZ靭性が劣化している。 Reference B6 has an excessively high P content, so that the HIC resistance is deteriorated and the HAZ toughness also tends to be deteriorated. The symbol B7 has deteriorated HIC resistance because the amount of S is too high. The symbol B8 has an excessively low Al content, and the symbol B10 has an excessively low Ti content, so that the effective crystal grain size becomes larger than 25 μm and the BDWTT characteristics and the HAZ toughness are deteriorated. Symbol B9 indicates that the effective crystal grain size exceeds 25 μm because the amount of Al is too high, and the BDWTT characteristic is deteriorated. The reference B11 has an effective crystal grain size exceeding 25 μm because the Ti content is too high, and the BDWTT characteristics and the HAZ toughness are deteriorated.
符合B12はNb量が高すぎるために耐HIC特性が劣化し、HAZ靭性も劣化傾向にある。符号B13はCa量が低すぎるために耐HIC特性が劣化している。符号B14はCa量が高すぎるために耐HIC特性とHAZ靭性が劣化している。符号B15はMg量が低すぎるために有効結晶粒径が25μmを超えて粗大化し、BDWTT特性とHAZ靭性が劣化している。 In the case of symbol B12, the HIC resistance deteriorates because the Nb content is too high, and the HAZ toughness also tends to deteriorate. The symbol B13 has deteriorated HIC resistance because the amount of Ca is too low. The symbol B14 has deteriorated HIC resistance and HAZ toughness because the Ca content is too high. The symbol B15 indicates that the Mg content is too low, the effective crystal grain size exceeds 25 μm, and the BDWTT characteristics and the HAZ toughness are deteriorated.
符号B16はN量が低すぎるために有効結晶粒径が25μmを超えて粗大化し、BDWTT特性とHAZ靭性が劣化している。符号B17はN量が高すぎるために耐HIC特性が劣化傾向にあり、HAZ靭性が劣化している。符合B18はO量が低すぎるため有効結晶粒径が15μmを超えて粗大化し、BDWTT特性とHAZ靭性が劣化している。符号B19はO量が高すぎるため耐HIC特性とHAZ靭性が劣化している。 Symbol B16 has an effective crystal grain size exceeding 25 μm because the N content is too low, and the BDWTT characteristics and the HAZ toughness are deteriorated. The symbol B17 has a tendency that the HIC resistance is deteriorated because the N amount is too high, and the HAZ toughness is deteriorated. Since the O content is too low, the effective crystal grain size of B18 exceeds 15 μm and becomes coarse, and the BDWTT characteristics and the HAZ toughness are deteriorated. The symbol B19 has an O content that is too high, so that the HIC resistance and the HAZ toughness are deteriorated.
符号B20は硫化物形態制御の指標である式(1)の値が低すぎるため耐HIC特性が劣化している。符号B21は硫化物形態制御の指標である式(1)の値が高すぎるため耐HIC特性が劣化している。 Reference numeral B20 indicates that the value of equation (1), which is an index of sulfide form control, is too low, so that the HIC resistance is degraded. Symbol B21 indicates that the value of equation (1), which is an index of sulfide form control, is too high, so that the HIC resistance is degraded.
符号B22は、Ar3以上からAr3+50℃の温度範囲における累積圧下率が低い例であり、有効結晶粒のアスペクト比が低すぎるため、セパレーション指数が低くなり、BDWTT特性が劣化している。符号B23は、加速冷却の停止温度が高い例であり、ベイナイト面積率が低すぎるため、強度が不足し、耐HIC特性が劣化している。 Symbol B22 is an example in which the cumulative rolling reduction in the temperature range of Ar3 or higher to Ar3 + 50 ° C. is low, and the aspect ratio of the effective crystal grains is too low, so that the separation index is low and the BDWTT characteristics are degraded. Symbol B23 is an example in which the stop temperature of the accelerated cooling is high, and the bainite area ratio is too low, so that the strength is insufficient and the HIC resistance is deteriorated.
更に、表1及び表3の本発明例に係る鋼板を用いて、Uプレス及びOプレスによって成形し、継目に内面1パスと外面1パスのサブマージアーク溶接を行い、拡管するUOEプロセスにより、鋼管を製造した。そして、上記の特性を評価した結果、全ての鋼管が表3とほぼ同等の性能を有していることを確認した。 Further, the steel pipes according to the present invention shown in Tables 1 and 3 are formed by U-press and O-press, and a one-pass inner surface and a one-pass outer surface are subjected to submerged arc welding at the joint, and the steel pipe is expanded by a UOE process. Was manufactured. Then, as a result of evaluating the above characteristics, it was confirmed that all the steel pipes had almost the same performance as in Table 3.
本発明は、優れた耐HIC特性とAPI 5L X80級の強度を有し、かつ従来よりも格段に優れた低温靱性を有するラインパイプなどの鋼管や、該鋼管の素材に好適な鋼板に関するものであり、鉄鋼業においては厚板ミルに適用することが望ましい。また、本発明に係る鋼管は、母材及び溶接部を有し、本発明に係る鋼板を母材とするものであって、UOEプロセスやロールベンド法によって製造することが望ましい。 The present invention relates to a steel pipe such as a line pipe having excellent HIC resistance and strength of API 5L X80 class, and having a significantly lower low-temperature toughness than before, and a steel sheet suitable for a material of the steel pipe. Yes, in the steel industry, it is desirable to apply to thick plate mills. Further, the steel pipe according to the present invention has a base material and a welded portion, and uses the steel plate according to the present invention as a base material, and is preferably manufactured by a UOE process or a roll bending method.
Claims (4)
C :0.020%以上、0.100%以下、
Mn:1.00%以上、1.80%以下、
S :0.0001%以上、0.0010%以下、
Al:0.001%以上、0.020%以下、
Ti:0.005%以上、0.020%以下、
Ca:0.0005%以上、0.0030%以下、
Mg:0.0003%以上、0.0030%以下、
N :0.0015%以上、0.0050%以下、
O :0.0010%以上、0.0030%以下
を含有し、
Si:0.30%以下、
P :0.015%以下、
Nb:0.004%以下
に制限し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、Ca、O、Sの含有量が下記(1)式を満足し、板厚方向で表面から板厚の1/4の位置におけるベイナイトの面積率が80%以上であり、有効結晶粒径における円相当直径の平均値が25μm以下であり、有効結晶粒におけるアスペクト比の平均値が4以上であり、
板厚が、31mm以上50mm以下、
降伏応力が、555MPa以上、705MPa以下、
引張強さが、625MPa以上、825MPa以下であり、
延性破面率が85%以上であるBDWTT破面の有効面積において、セパレーション長さの総和(mm)を有効面積(mm 2 )で除した値として評価されるセパレーション指数の最大値が0.02mm −1 以上
であることを特徴とする耐サワー鋼板。
1.0≦〔Ca×(1−124×O)〕/(1.25×S)≦8.0 ・・・ (1) In mass%,
C: 0.020% or more, 0.100% or less,
Mn: 1.00% or more and 1.80% or less,
S: 0.0001% or more, 0.0010% or less,
Al: 0.001% or more, 0.020% or less,
Ti: 0.005% or more, 0.020% or less,
Ca: 0.0005% or more, 0.0030% or less,
Mg: 0.0003% or more, 0.0030% or less,
N: 0.0015% or more, 0.0050% or less,
O: contains 0.0010% or more and 0.0030% or less,
Si: 0.30% or less,
P: 0.015% or less,
Nb: limited to 0.004% or less, the balance is composed of Fe and unavoidable impurities, and the contents of Ca, O, and S satisfy the following expression (1), and are 1/1 of the plate thickness from the surface in the plate thickness direction. area ratio of bainite in the 4 position is not less than 80%, and 25μm or less the average value of the circle-phase duty diameter in the effective crystal grain size state, and are the average value of the aspect ratio of 4 or more in the effective crystal grains,
The board thickness is 31mm or more and 50mm or less,
Yield stress is 555MPa or more, 705MPa or less,
Tensile strength is 625 MPa or more and 825 MPa or less,
In the effective area of the BDWTT fracture surface where the ductile fracture ratio is 85% or more, the maximum value of the separation index evaluated as a value obtained by dividing the total (mm) of the separation length by the effective area (mm 2 ) is 0.02 mm. -1 or more
Sour steel sheet, characterized in der Rukoto.
1.0 ≦ [Ca × (1-124 × O)] / (1.25 × S) ≦ 8.0 (1)
Cu:1.0%以下、
Ni:1.0%以下、
Cr:1.0%以下、
Mo:0.5%以下、
W :0.5%以下、
Co:0.5%以下、
V :0.10%以下、
B :0.0030%以下
の1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の耐サワー鋼板。 Furthermore, in mass%,
Cu: 1.0% or less,
Ni: 1.0% or less,
Cr: 1.0% or less,
Mo: 0.5% or less,
W: 0.5% or less,
Co: 0.5% or less,
V: 0.10% or less,
B: The sour-resistant steel sheet according to claim 1, comprising one or more of 0.0030% or less.
REM:0.004%以下、
Zr:0.005%以下
の一方又は両方を含有し、前記(1)式に代えて下記(2)式を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の耐サワー鋼板。
1.0≦〔(Ca+3.5×REM+2.3×Zr)×(1−124×O)〕/(1.25×S)≦8.0 ・・・ (2) Furthermore, in mass%,
REM: 0.004% or less,
3. The sour-resistant steel sheet according to claim 1, wherein the steel sheet contains one or both of Zr and 0.005% or less, and satisfies the following expression (2) instead of the expression (1). 4.
1.0 ≦ [(Ca + 3.5 × REM + 2.3 × Zr) × (1-124 × O)] / (1.25 × S) ≦ 8.0 (2)
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