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JP7614484B2 - Electric resistance welded steel pipes for line pipes and hot rolled steel sheets for line pipes - Google Patents
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JP7614484B2 - Electric resistance welded steel pipes for line pipes and hot rolled steel sheets for line pipes - Google Patents

Electric resistance welded steel pipes for line pipes and hot rolled steel sheets for line pipes Download PDF

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Description

本発明は、ラインパイプ用電縫鋼管、及びラインパイプ用熱延鋼板に関する。 The present invention relates to electric resistance welded steel pipes for line pipes and hot rolled steel sheets for line pipes.

海底に敷設されるパイプラインは、高圧流体を内部に通す。パイプラインはさらに、波浪による繰り返し歪みと、海水圧とを受ける。そのため、海底のパイプラインに使用される鋼管には、高い強度と高い低温靭性とが要求される。 Pipelines laid on the seabed carry high-pressure fluids. They are also subjected to repeated strain from waves and seawater pressure. Therefore, steel pipes used in undersea pipelines must have high strength and high low-temperature toughness.

パイプラインは、複数のラインパイプで構成される。ラインパイプ用の鋼管として、電気抵抗溶接鋼管(以下、電縫鋼管という)が利用される場合がある。電縫鋼管の肉厚を厚くすれば、高強度が得られる。しかしながら、肉厚が厚くなれば、脆性破壊が生じやすく、低温靭性が低下する。 A pipeline is made up of multiple line pipes. Electric resistance welded steel pipes (hereafter referred to as ERW steel pipes) are sometimes used as steel pipes for line pipes. High strength can be achieved by increasing the wall thickness of the ERW steel pipe. However, as the wall thickness increases, brittle fracture becomes more likely and low-temperature toughness decreases.

低温靭性の指標として、DWTT(Drop Weight Tear Test:落重試験)保証温度がある。DWTT保証温度は、DWTTにおいて85%以上の延性破面率を有する温度を意味する。DWTT保証温度が低いほど、低温靭性が高いことを意味する。近年、ラインパイプ用電縫鋼管では、優れた低温靭性が要求されている。 The DWTT (Drop Weight Tear Test) guaranteed temperature is an index of low temperature toughness. The DWTT guaranteed temperature refers to the temperature at which the DWTT has a ductile fracture rate of 85% or more. The lower the DWTT guaranteed temperature, the higher the low temperature toughness. In recent years, electric resistance welded steel pipes for line pipes are required to have excellent low temperature toughness.

特許文献1は、厚さ中央部の組織において、平均結晶粒径が15μm以下及び粗大結晶粒率が20%以下であり、フェライト分率が65%以上及び硬質相分率が10~20%であり、硬質相のサイズが6.0μm以下であるラインパイプ用鋼材を開示している。このような組織とすることにより、優れた低温靭性と十分な強度とを有するラインパイプ用鋼材が得られる。 Patent Document 1 discloses a steel material for line pipes in which, in the structure at the center of the thickness, the average crystal grain size is 15 μm or less, the coarse crystal grain ratio is 20% or less, the ferrite fraction is 65% or more, the hard phase fraction is 10-20%, and the size of the hard phase is 6.0 μm or less. By creating such a structure, a steel material for line pipes having excellent low-temperature toughness and sufficient strength can be obtained.

一方、結晶粒を微細化する手段として、仕上げ圧延における歪みの蓄積を活用した組織制御が知られている。 On the other hand, structural control that utilizes the accumulation of strain during finish rolling is known as a means of refining crystal grains.

特許文献2は自動車用高強度鋼板に関し、最終の3つの圧延スタンドのそれぞれの圧延荷重が1つ前の圧延スタンドの圧延荷重の80%以上となるように仕上げ圧延し、鋼板に連続して高負荷をかけることにより、鋼板中にオーステナイトの動的再結晶を発現させ、オーステナイトの結晶粒を細かくしかつオーステナイト粒界に高い転位密度を導入し、以降の強制冷却の際にオーステナイト粒界から核生成するフェライトの生成頻度を高めて微細なフェライト粒の生成を増加させることを開示している。 Patent Document 2, which relates to high-strength steel sheets for automobiles, discloses that by performing finish rolling so that the rolling load of each of the final three rolling stands is 80% or more of the rolling load of the previous rolling stand, and continuously applying a high load to the steel sheet, dynamic recrystallization of austenite occurs in the steel sheet, the austenite crystal grains become finer, and a high dislocation density is introduced at the austenite grain boundaries, which increases the frequency of ferrite nucleation from the austenite grain boundaries during subsequent forced cooling, thereby increasing the generation of fine ferrite grains.

特開2018-104757号公報JP 2018-104757 A 国際公開第2019/88104号International Publication No. 2019/88104

原油・天然ガスを長距離輸送するパイプラインに使用するラインパイプ用電縫鋼管は、深海への適用が活発化しており、厚肉と低温靭性の両立が技術的な課題となっている。近年では、厚肉12mm以上で、パイプ段階でのDWTT保証温度が-40℃以下であるラインパイプ用電縫鋼管の要求もある。しかしながら、上述のとおり、肉厚が厚くなれば、脆性破壊が生じやすく、低温靭性が低下するので、肉厚を厚くする場合は、低温靭性をさらに向上させる必要がある。 Electric resistance welded steel pipes for line pipes used in pipelines that transport crude oil and natural gas over long distances are increasingly being used in deep seas, and achieving both thick wall thickness and low-temperature toughness has become a technical challenge. In recent years, there has been a demand for electric resistance welded steel pipes for line pipes with a wall thickness of 12 mm or more and a guaranteed DWTT temperature at the pipe stage of -40°C or less. However, as mentioned above, as the wall thickness increases, brittle fracture becomes more likely and low-temperature toughness decreases, so if the wall thickness is increased, low-temperature toughness must be further improved.

本発明は、上記の事情に鑑み、たとえば12mm以上の厚肉で、DWTT保証温度が-40℃以下である優れた低温靭性と、十分な強度を有するラインパイプ用鋼材を提供することを課題とする。 In view of the above circumstances, the present invention aims to provide a steel material for line pipes that has a thickness of, for example, 12 mm or more, excellent low-temperature toughness with a DWTT guaranteed temperature of -40°C or less, and sufficient strength.

厚肉高靭性化には最終組織の結晶粒微細化が有効であることが知られている。特に板厚中心部における結晶粒微細化が重要である。 It is known that refining the crystal grains in the final structure is effective in increasing the thickness and toughness of the plate. Refining the crystal grains in the center of the plate thickness is particularly important.

最終組織の結晶粒微細化には、変態前のオーステナイトの制御が重要である。具体的には、オーステナイトの粒界面積の増加、変形体の導入と、転位密度の増加のため、オーステナイト中に歪みを蓄積させることが重要である。上述のとおり、自動車用を始めとした熱延鋼板では、仕上げ圧延における歪みの蓄積を活用した組織制御、商品開発が多く検討されている。 Controlling the austenite before transformation is important for refining the crystal grains in the final structure. Specifically, it is important to accumulate strain in the austenite in order to increase the grain boundary area of austenite, introduce deformation bodies, and increase dislocation density. As mentioned above, for hot-rolled steel sheets for automobiles and other uses, much research is being done on structure control and product development that utilizes the accumulation of strain during finish rolling.

しかしながら、厚肉の熱延鋼板では、たとえば自動車用の熱延鋼板と比べ板厚が厚く、仕上げ圧延機での圧下量が制約されるため、仕上げ圧延において歪みは蓄積しにくい。 However, thick hot-rolled steel sheets are thicker than hot-rolled steel sheets for automobiles, for example, and the amount of reduction in the finishing rolling machine is limited, so distortion is less likely to accumulate during finishing rolling.

本発明者らは、厚肉の熱延鋼板に仕上げ圧延において歪みを蓄積させ、結晶粒を微細化する方法について鋭意検討した。その結果、仕上げ圧延に入る前の工程において、板厚中心と表層において大きな温度差が生じるように制御することで、熱歪みにより、仕上げ圧延工程において板厚中心に大きな歪みを蓄積させることができ、板厚中心において、従来よりも結晶粒を微細にすることができることがわかった。本発明は、上記の知見に基づき、さらに検討を進めてなされたものであって、その要旨は以下のとおりである。 The inventors have conducted extensive research into a method for accumulating strain in thick hot-rolled steel plate during finish rolling to refine the crystal grains. As a result, they discovered that by controlling the temperature difference between the center of the plate thickness and the surface layer in the process prior to the finish rolling, it is possible to accumulate large strain in the center of the plate thickness due to thermal strain in the finish rolling process, and to refine the crystal grains in the center of the plate thickness more than ever before. The present invention was made based on the above findings and through further research, and the gist of the invention is as follows.

[1]母材部、及び電縫溶接部を含むラインパイプ用電縫鋼管であって、前記母材部の化学組成が、質量%で、C:0.0030~0.120%、Si:0.05~0.30%、Mn:0.50~2.00%、P:0.030%以下、S:0.0100%以下、Al:0.010~0.035%、N:0.0010~0.0080%、Nb:0.010~0.080%、Ti:0.005~0.030%、Ni:0.01~0.50%、Mo:0.10~0.25%、O:0.0050%以下、V:0~0.10%、Ca:0~0.0050%、Cr:0~0.30%、Cu:0~0.30%、Mg:0~0.0050%、REM:0~0.0100%、及び残部:Fe及び不純物からなり、下記式(1)で定義されるF1が0.30~0.42であり、前記母材部の肉厚中央部の金属組織において、面積率で、フェライト分率が40~80%であり、残部がベイナイトであり、平均結晶粒径が5.0μm以下であり、前記母材部の表層部の金属組織において、平均結晶粒径が5.0μm以下であり、前記表層部と前記肉厚中央部の前記平均結晶粒径の差が2.0μm以下であるラインパイプ用電縫鋼管。
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3 … 式(1)
〔式(1)において、C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V、及びNbは、それぞれ、各元素の含有量(質量%)を表す。〕
[1] An electric resistance welded steel pipe for line pipe including a base metal portion and an electric resistance welded portion, wherein the chemical composition of the base metal portion is, in mass%, C: 0.0030 to 0.120%, Si: 0.05 to 0.30%, Mn: 0.50 to 2.00%, P: 0.030% or less, S: 0.0100% or less, Al: 0.010 to 0.035%, N: 0.0010 to 0.0080%, Nb: 0.010 to 0.080%, Ti: 0.005 to 0.030%, Ni: 0.01 to 0.50%, Mo: 0.10 to 0.25%, O: 0.0050% or less, V: 0 to 0.10%, Ca: 0 to 0.0050%, Cr: 0-0.30%, Cu: 0-0.30%, Mg: 0-0.0050%, REM: 0-0.0100%, and the balance: Fe and impurities, wherein F1 defined by the following formula (1) is 0.30-0.42, and in a metal structure at a center portion of a wall thickness of the base material, the ferrite fraction is 40-80%, in terms of area ratio, the balance is bainite and the average crystal grain size is 5.0 μm or less, and in a metal structure at a surface layer portion of the base material, the average crystal grain size is 5.0 μm or less, and a difference in the average crystal grain size between the surface layer portion and the wall thickness center portion is 2.0 μm or less.
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3 ... formula (1)
[In formula (1), C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, and Nb each represent the content (mass%) of each element.]

[2]前記母材部の化学組成が、質量%で、V:0%超0.10%以下、Ca:0%超0.0050%以下、Cr:0%超0.30%以下、Cu:0%超0.30%以下、
Mg:0%超0.0050%以下、及びREM:0%超0.0100%以下からなる群から選択される1種以上を含有する前記[1]のラインパイプ用電縫鋼管。
[2] The chemical composition of the base material is, in mass%, V: more than 0% and not more than 0.10%, Ca: more than 0% and not more than 0.0050%, Cr: more than 0% and not more than 0.30%, Cu: more than 0% and not more than 0.30%,
The electric resistance welded steel pipe for line pipe according to the above [1], containing one or more selected from the group consisting of Mg: more than 0% and 0.0050% or less, and REM: more than 0% and 0.0100% or less.

[3]管軸方向の降伏強度が555~705MPaであり、管軸方向の引張強度が625~825MPaである前記[1]又は[2]のラインパイプ用電縫鋼管。 [3] An electric resistance welded steel pipe for line pipe according to [1] or [2] above, in which the yield strength in the axial direction is 555 to 705 MPa and the tensile strength in the axial direction is 625 to 825 MPa.

[4]肉厚が12~25mmであり、外径が304.8~660.4mmである前記[1]~[3]のいずれかのラインパイプ用電縫鋼管。 [4] An electric resistance welded steel pipe for line pipe according to any one of [1] to [3] above, having a wall thickness of 12 to 25 mm and an outside diameter of 304.8 to 660.4 mm.

[5]前記[1]~[4]のいずれかのラインパイプ用電縫鋼管の製造に用いられる熱延鋼板であって、化学組成が、質量%で、C:0.0030~0.120%、Si:0.05~0.30%、Mn:0.50~2.00%、P:0.030%以下、S:0.0100%以下、Al:0.010~0.035%、N:0.0010~0.0080%、Nb:0.010~0.080%、Ti:0.005~0.030%、Ni:0.01~0.50%、Mo:0.10~0.25%、V:0~0.01%、O:0.0050%以下、Ca:0~0.0050%、Cr:0~0.30%、Cu:0~0.30%、Mg:0~0.0050%、REM:0.0100%、及び残部:Fe及び不純物からなり、下記式(1)で定義されるF1が0.30~0.42であり、前記熱延鋼板の肉厚中央部の金属組織において、面積率で、フェライト分率が40~80%であり、残部がベイナイトであり、平均結晶粒径が5.0μm以下であり、前記熱延鋼板の表層部の金属組織において、平均結晶粒径が5.0μm以下であり、前記表層部と前記肉厚中央部の前記平均結晶粒径の差が2.0μm以下であるラインパイプ用熱延鋼板。
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3 … 式(1)
〔式(1)において、C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V、及びNbは、それぞれ、各元素の含有量(質量%)を表す。〕
[5] A hot-rolled steel sheet used for manufacturing an electric resistance welded steel pipe for line pipe according to any one of [1] to [4], comprising a chemical composition, in mass%, of C: 0.0030 to 0.120 %, Si: 0.05 to 0.30%, Mn: 0.50 to 2.00%, P: 0.030% or less, S: 0.0100% or less, Al: 0.010 to 0.035%, N: 0.0010 to 0.0080%, Nb: 0.010 to 0.080%, Ti: 0.00 5 to 0.030%, Ni: 0.01 to 0.50%, Mo: 0.10 to 0.25%, V: 0 to 0.01%, O: 0.0050% or less, Ca: 0 to 0.0050%, Cr: 0 to 0.30%, Cu: 0 to 0.30%, Mg: 0 to 0.0050%, R A hot-rolled steel sheet for line pipes, comprising 0.0100% EM and the balance being Fe and impurities, wherein F1 defined by the following formula (1) is 0.30 to 0.42, wherein in a metal structure of a central portion of a thickness of the hot-rolled steel sheet, the ferrite fraction is 40 to 80% in terms of area ratio, the balance being bainite, and the average crystal grain size is 5.0 μm or less, and wherein in a metal structure of a surface layer portion of the hot-rolled steel sheet, the average crystal grain size is 5.0 μm or less, and a difference in the average crystal grain size between the surface layer portion and the central portion of the thickness is 2.0 μm or less.
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3 ... formula (1)
[In formula (1), C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, and Nb each represent the content (mass%) of each element.]

本発明によれば、厚肉で優れた低温靭性と十分な強度とを有するラインパイプ用電縫鋼管、及び該ラインパイプ用電縫鋼管を製造するのに用いるラインパイプ用熱延鋼板を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a thick-walled electric resistance welded steel pipe for line pipe having excellent low-temperature toughness and sufficient strength, and a hot-rolled steel sheet for line pipe used to manufacture the electric resistance welded steel pipe for line pipe.

図1は、引張試験に用いた引張試験片の平面図である。FIG. 1 is a plan view of a tensile test piece used in the tensile test. 図2は、DWTT試験に用いたDWTT試験片の採取位置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the collection positions of the DWTT test pieces used in the DWTT test. 図3は、DWTT試験に用いたDWTT試験片の正面図及び側面図である。FIG. 3 is a front view and a side view of the DWTT test piece used in the DWTT test.

以下、本実施形態のラインパイプ用電縫鋼管及びラインパイプ用熱延鋼板(以下、両者をまとめて「ラインパイプ用鋼材」という)について詳述する。元素に関する「%」は、特に断りがない限り、質量%を意味する。 The electric resistance welded steel pipe for line pipe and the hot rolled steel sheet for line pipe (hereinafter, both are collectively referred to as "line pipe steel material") of this embodiment will be described in detail below. "%" for elements means mass % unless otherwise specified.

[化学組成]
本実施形態のラインパイプ用鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。
[Chemical composition]
The chemical composition of the steel material for line pipe of this embodiment contains the following elements.

C:0.0030~0.120%
Cは、鋼の強度を高める元素である。この効果を得るために、C含有量は0.0030%以上とする。C含有量が高すぎると、鋼の低温靭性及び延性が低下し、さらに、溶接性が低下することがある。したがって、C含有量は0.120%以下とする。C含有量の好ましい下限は0.040%であり、さらに好ましくは0.050%である。C含有量の好ましい上限は、0.100%であり、さらに好ましくは0.080%である。
C:0.0030~0.120%
C is an element that increases the strength of steel. To obtain this effect, the C content is set to 0.0030% or more. If the C content is too high, the low-temperature toughness and ductility of the steel decrease, and further Therefore, the C content is set to 0.120% or less. The preferred lower limit of the C content is 0.040%, and more preferably 0.050%. The upper limit of the amount is preferably 0.100%, and more preferably 0.080%.

Si:0.05~0.30%
Siは、鋼の脱酸剤として機能する元素である。さらに、電縫鋼管の母材及び溶接部に粗大な酸化物が生成されることを抑制し、母材及び溶接部の靭性を向上させる。これらの効果を得るために、Siの含有量は0.05%以上とする。Si含有量が高すぎると、鋼の低温靭性が低下する。したがって、Si含有量は0.30%以下とする。Si含有量の好ましい下限は、0.07%であり、さらに好ましくは0.10%である。Si含有量の好ましい上限は0.20%であり、さらに好ましくは0.19%である。
Si:0.05~0.30%
Silicon is an element that functions as a deoxidizer for steel. It also suppresses the generation of coarse oxides in the base material and welded parts of electric resistance welded steel pipes, improving the toughness of the base material and welded parts. In order to obtain these effects, the Si content is set to 0.05% or more. If the Si content is too high, the low-temperature toughness of the steel decreases. Therefore, the Si content is set to 0.30% or less. The lower limit of the Si content is preferably 0.07%, and more preferably 0.10%. The upper limit of the Si content is preferably 0.20%, and more preferably 0.19%. .

Mn:0.50~2.00%
Mnは、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める元素である。この効果を得るために、Mn含有量は0.50%以上とする。Mn含有量が高すぎると、鋼の強度が高くなりすぎ、鋼の低温靭性が低下することがある。したがって、Mn含有量は2.00%以下とする。Mn含有量の好ましい下限は、0.70%であり、さらに好ましくは1.00%である。Mn含有量の好ましい上限は1.80%であり、さらに好ましくは1.50%である。
Mn: 0.50-2.00%
Mn is an element that improves the hardenability and strength of steel. To obtain this effect, the Mn content is set to 0.50% or more. If the Mn content is too high, the strength of the steel decreases. If the Mn content is too high, the low-temperature toughness of the steel may decrease. Therefore, the Mn content is set to 2.00% or less. The lower limit of the Mn content is preferably 0.70%, and more preferably 1.00%. The upper limit of the Mn content is preferably 1.80%, and more preferably 1.50%.

P:0.030%以下
Pは不純物である。Pは、鋼の低温靭性を低下する。したがって、P含有量は0.030%以下とする。P含有量の好ましい上限は0.015%であり、さらに好ましくは0.01%である。P含有量はなるべく低い方が好ましく、0であってもよい。
P: 0.030% or less P is an impurity. P reduces the low temperature toughness of steel. Therefore, the P content is set to 0.030% or less. The upper limit of the P content is preferably 0.015%, and more preferably 0.01%. The P content is preferably as low as possible, and may be 0.

S:0.0100%以下
Sは不純物である。Sは、Mnと結合してMn系硫化物を形成し、鋼の低温靭性及び耐SSC性を低下させる。したがって、S含有量は0.0100%以下とする。S含有量の好ましい上限は0.0010%であり、さらに好ましくは0.0005%である。S含有量はなるべく低い方が好ましく、0であってもよい。
S: 0.0100% or less S is an impurity. S combines with Mn to form Mn-based sulfides, which reduces the low-temperature toughness and SSC resistance of the steel. Therefore, the S content is set to 0.0100% or less. The preferred upper limit of the S content is 0.0010%, and more preferably 0.0005%. The S content is preferably as low as possible, and may be 0.

Al:0.010~0.035%
Alは鋼の脱酸剤として機能する元素である。さらに、電縫鋼管の母材及び溶接部に粗大な酸化物が生成されることを抑制し、母材及び溶接部の靭性を向上させる。この効果を得るために、Al含有量は0.010%以上とする。Al含有量が高すぎると、Al窒化物が粗大化し、鋼の低温靭性が低下する。したがって、Al含有量は、0.035%以下とする。Al含有量の好ましい下限は0.012%であり、さらに好ましくは0.015%である。Al含有量の好ましい上限は0.020%であり、さらに好ましくは0.016%である。本明細書において、Al含有量は鋼中の全Al含有量を意味する。
Al: 0.010-0.035%
Al is an element that functions as a deoxidizer for steel, and further suppresses the formation of coarse oxides in the base metal and welded parts of electric resistance welded steel pipes, thereby improving the toughness of the base metal and welded parts. In order to obtain this effect, the Al content is set to 0.010% or more. If the Al content is too high, the Al nitrides become coarse and the low-temperature toughness of the steel decreases. Therefore, the Al content is set to 0.010% or more. The Al content is preferably 0.035% or less. The lower limit of the Al content is preferably 0.012%, and more preferably 0.015%. The upper limit of the Al content is preferably 0.020%, and more preferably 0. In this specification, the Al content means the total Al content in the steel.

N:0.0010~0.0080%
Nは、窒化物を形成して、加熱工程中のオーステナイト粒の粗大化を抑制する元素である。具体的には、圧延工程においてオーステナイト粒が微細化し、変態後の結晶粒が微細になる。その結果、鋼の低温靭性が高まる。Nはさらに、固溶強化により鋼の強度を高める。これらの効果を得るために、N含有量は0.0010%以上とする。N含有量が高すぎると、炭窒化物を粗大化し、鋼の低温靭性が低下することがある。したがって、N含有量は0.0080%以下とする。N含有量の好ましい下限は、0.0020%であり、さらに好ましくは0.0030%である。N含有量の好ましい上限は0.0060%であり、さらに好ましくは0.0050%である。
N: 0.0010-0.0080%
N is an element that forms nitrides and suppresses the coarsening of austenite grains during the heating process. Specifically, the austenite grains become fine in the rolling process, and the crystal grains after transformation become fine. As a result, the low temperature toughness of the steel is improved. N also increases the strength of the steel through solid solution strengthening. To obtain these effects, the N content is set to 0.0010% or more. If the N content is too high, If N is present, the carbonitrides may become coarse, and the low-temperature toughness of the steel may decrease. Therefore, the N content is set to 0.0080% or less. The preferable lower limit of the N content is 0.0020%, and further The upper limit of the N content is preferably 0.0030%. The upper limit of the N content is preferably 0.0060%, and more preferably 0.0050%.

Nb:0.010~0.080%
Nbは、鋼中のCやNと結合して微細なNb炭窒化物を形成する元素である。Nb炭窒化物が形成されることにより、結晶粒の粗大化が抑制され平均結晶粒径が小さくなる。そのため、鋼の低温靭性を高める。さらに、微細なNb炭窒化物は、分散強化により鋼の強度を高める。これらの効果を得るために、Nb含有量は0.010%以上とする。Nb含有量が高すぎると、Nb炭窒化物が粗大化し、鋼の低温靭性が低下することがある。したがって、Nb含有量は0.080%以下とする。Nb含有量の好ましい下限は、0.012%であり、さらに好ましくは0.020%である。Nb含有量の好ましい上限は0.070%であり、さらに好ましくは0.060%である。
Nb: 0.010-0.080%
Nb is an element that combines with C and N in steel to form fine Nb carbonitrides. The formation of Nb carbonitrides suppresses the coarsening of crystal grains and reduces the average crystal grain size. Therefore, the low-temperature toughness of the steel is improved. Furthermore, the fine Nb carbonitrides increase the strength of the steel through dispersion strengthening. To obtain these effects, the Nb content is set to 0.010% or more. If the Nb content is too high, Nb carbonitrides become coarse, and the low-temperature toughness of the steel may decrease. Therefore, the Nb content is set to 0.080% or less. The preferred lower limit of the Nb content is The upper limit of the Nb content is preferably 0.012%, and more preferably 0.020%. The upper limit of the Nb content is preferably 0.070%, and more preferably 0.060%.

Ti:0.005~0.030%
Tiは、鋼中のNと結合してTiNを形成し、固溶したNによる鋼の低温靭性の低下を抑制する元素である。さらに、微細なTiNが分散析出することにより、結晶粒の粗大化が抑制され、これにより、鋼の低温靭性が高まる。これらの効果得るために、Ti含有量は0.005%以上とする。Ti含有量が高すぎると、TiNが粗大化したり、粗大なTiCが生成し、鋼の低温靭性が低下することがある。したがって、Ti含有量は0.030%以下とする。Ti含有量の好ましい下限は、0.008%であり、さらに好ましくは0.010%である。Ti含有量の好ましい上限は0.020%であり、さらに好ましくは0.015%である。
Ti: 0.005-0.030%
Ti is an element that combines with N in steel to form TiN, and suppresses the deterioration of low-temperature toughness of steel caused by dissolved N. Furthermore, the dispersion and precipitation of fine TiN prevents the coarsening of crystal grains. The Ti content is set to 0.005% or more in order to obtain these effects. If the Ti content is too high, TiN will become coarse and the coarse grains will become hard. The Ti content is therefore set to 0.030 % or less. The preferred lower limit of the Ti content is 0.008%, and more preferably 0.01%. The upper limit of the Ti content is preferably 0.020%, and more preferably 0.015%.

Ni:0.01~0.50%
Niは、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める元素である。この効果を得るために、Ni含有量は0.01%以上とする。Ni含有量が高すぎると、この効果は飽和する。したがって、Ni含有量は0.50%以下とする。Ni含有量の好ましい下限は、0.05%であり、さらに好ましくは0.08%である。Ni含有量の好ましい上限は0.20%であり、さらに好ましくは0.15%である。
Ni: 0.01~0.50%
Ni is an element that improves the hardenability of steel and increases its strength. To obtain this effect, the Ni content is set to 0.01% or more. If the Ni content is too high, this effect saturates. Therefore, the Ni content is set to 0.50% or less. The preferred lower limit of the Ni content is 0.05%, and more preferably 0.08%. The preferred upper limit of the Ni content is 0. 20%, and more preferably 0.15%.

Mo:0.10~0.25%
Moは、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める元素である。Moはさらに、オーステナイト粒を微細化し、鋼の低温靭性を高める。これらの効果を得るために、Mo含有量は0.10%以上とする。Mo含有量が高すぎると、鋼の現地溶接性が低下する。したがって、Mo含有量は0.25%以下とする。Mo含有量の好ましい下限は、0.12%であり、さらに好ましくは0.15%である。Mo含有量の好ましい上限は0.23%であり、さらに好ましくは0.20%である。
Mo: 0.10~0.25%
Mo is an element that improves the hardenability and strength of steel. Mo also refines austenite grains and improves the low-temperature toughness of steel. To obtain these effects, the Mo content is set to 0. The Mo content is set to 10% or more. If the Mo content is too high, the field weldability of the steel is reduced. Therefore, the Mo content is set to 0.25% or less. The preferred lower limit of the Mo content is 0.12%. The upper limit of the Mo content is preferably 0.23%, and more preferably 0.20%.

O:0.0050%以下
Oは不純物である。Oは酸化物を形成して、鋼の耐水素誘起割れ性を低下させる。Oはさらに、鋼の低温靭性を低下させる。したがって、O含有量は0.0050%以下とする。O含有量の好ましい上限は0.0030%であり、さらに好ましくは0.0025%である。O含有量はなるべく低い方が好ましく、0であってもよい。
O: 0.0050% or less O is an impurity. O forms oxides and reduces the hydrogen induced cracking resistance of steel. O also reduces the low temperature toughness of steel. Therefore, the O content is set to 0.0050% or less. A preferred upper limit of the O content is 0.0030%, and more preferably 0.0025%. The O content is preferably as low as possible, and may be 0.

V:0~0.10%
Vは、任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Vは巻取り工程において鋼中のCやNと結合して微細な炭窒化物を形成し、鋼の強度を高める。微細なV炭窒化物はさらに、結晶粒の粗大化を抑制して鋼の低温靭性を高める。これらの効果は微量の含有でも得られるが、効果を確実に得るためには、V含有量を0.01%以上とすることが好ましい。V含有量が高すぎると、V炭窒化物が粗大化し、鋼の低温靭性が低下することがある。したがって、V含有量は、0.10%以下とする。V含有量のより好ましい下限は、0.02%であり、さらに好ましくは0.05%である。V含有量の好ましい上限は0.08%であり、さらに好ましくは0.07%である。
V: 0 to 0.10%
V is an optional element and may not be contained. When V is contained, V combines with C and N in the steel during the coiling process to form fine carbonitrides, thereby increasing the strength of the steel. The fine V carbonitrides further suppress the coarsening of crystal grains and increase the low-temperature toughness of the steel. Although these effects can be obtained even with a small amount of V, in order to reliably obtain the effects, it is preferable that the V content is 0.01% or more. If the V content is too high, the V carbonitrides may coarsen, and the low-temperature toughness of the steel may decrease. Therefore, the V content is 0.10% or less. A more preferable lower limit of the V content is 0.02%, and more preferably 0.05%. A preferable upper limit of the V content is 0.08%, and more preferably 0.07%.

Ca:0~0.0030%
Caは、任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Caは、MnSの形態を制御して球状化し、鋼の低温靭性が高められる。この効果は微量の含有でも得られるが、効果を確実に得るためには、Ca含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。Ca含有量が高すぎると、粗大な酸化物系介在物が形成される。その結果、酸化物が破壊の起点となり、鋼の低温靭性が低下する。したがって、Ca含有量は0.0030%以下である。Ca含有量のより好ましい下限は、0.0002%であり、さらに好ましくは0.0005%である。Ca含有量の好ましい上限は0.0025%であり、さらに好ましくは0.0020%である。
Ca: 0-0.0030%
Ca is an optional element and does not have to be contained. When contained, Ca controls the morphology of MnS to make it spheroidal, thereby improving the low-temperature toughness of the steel. This effect can be obtained even with a small amount of Ca. However, in order to reliably obtain the effect, it is preferable that the Ca content is 0.0001% or more. If the Ca content is too high, coarse oxide-based inclusions are formed. As a result, the oxidation The Ca content is more preferably 0.0030% or less. The lower limit of the Ca content is more preferably 0.0002%, and even more preferably 0. The upper limit of the Ca content is preferably 0.0025%, and more preferably 0.0020%.

Cr:0~0.30%
Crは、任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Crは鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。この効果は微量の含有でも得られるが、効果を確実に得るためには、Cr含有量を0.01%以上とすることが好ましい。Cr含有量が高すぎると、焼入れ性が高くなりすぎて鋼の低温靭性が低下する。したがって、Cr含有量は0.30%以下とする。Cr含有量の好ましい下限は、0.05%であり、さらに好ましくは0.06%である。Cr含有量の好ましい上限は0.25%であり、さらに好ましくは0.2%である。
Cr: 0-0.30%
Cr is an optional element and does not have to be contained. When contained, Cr improves the hardenability of steel and increases the strength of steel. This effect can be obtained even with a small amount of Cr, but it is necessary to ensure the effect. In order to obtain this, the Cr content is preferably 0.01% or more. If the Cr content is too high, the hardenability becomes too high, and the low-temperature toughness of the steel decreases. Therefore, the Cr content is preferably 0.01% or more. The Cr content is preferably 0.05% or less, and more preferably 0.06% or less. The Cr content is preferably 0.25% or less, and more preferably 0.30% or less. The lower limit of the Cr content is preferably 0.05%, and more preferably 0.06% or less. The upper limit of the Cr content is preferably 0.25%, and more preferably 0.30% or less. .2%.

Cu:0~0.30%
Cuは任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Cuは鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。この効果は微量の含有でも得られるが、効果を確実に得るためには、Cu含有量を0.02%以上とすることが好ましい。Cu含有量が高すぎると、焼入れ性が高くなりすぎて靭性が低下する。したがって、Cu含有量は0.30%以下とする。Cu含有量の好ましい下限は、0.05%であり、さらに好ましくは0.07%である。Cu含有量の好ましい上限は0.25%であり、さらに好ましくは0.20%である。
Cu: 0-0.30%
Cu is an optional element and does not have to be contained. When contained, Cu improves the hardenability of the steel and increases the strength of the steel. This effect can be obtained even with a small amount of Cu, but it is necessary to ensure that the effect is obtained. In order to achieve this, it is preferable that the Cu content be 0.02% or more. If the Cu content is too high, the hardenability becomes too high and the toughness decreases. Therefore, the Cu content should be 0.30% or less. The lower limit of the Cu content is preferably 0.05%, and more preferably 0.07%. The upper limit of the Cu content is preferably 0.25%, and more preferably 0.20%. be.

Mg:0~0.0050%
Mgは、任意の元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Mgは脱酸剤及び脱硫剤として機能する。また、微細な酸化物を生じて、HAZの靭性の向上にも寄与する。これらの効果は微量の含有でも得られるが、効果を確実に得るためには、Mg含有量を0.0001%以上とするのが好ましい。Mg含有量が高すぎると、酸化物が凝集又は粗大化しやすくなり、その結果、耐HIC性の低下、又は、母材部若しくはHAZの靱性の低下がおこるおそれがある。したがって、Mg含有量は0.0050%以下とする。Mg含有量の好ましい下限は、0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%である。Mg含有量の好ましい上限は0.040%であり、さらに好ましくは0.0030%である。
Mg: 0-0.0050%
Mg is an optional element and may not be contained. When contained, Mg functions as a deoxidizer and a desulfurizer. It also produces fine oxides and improves the toughness of the HAZ. These effects can be obtained even with a small amount of Mg, but to ensure the effects, it is preferable to set the Mg content to 0.0001% or more. If the Mg content is too high, oxides As a result, there is a risk of a decrease in HIC resistance or a decrease in the toughness of the base material or HAZ. Therefore, the Mg content is set to 0.0050% or less. Mg Content The lower limit of the Mg content is preferably 0.0005%, and more preferably 0.0010%. The upper limit of the Mg content is preferably 0.040%, and more preferably 0.0030%.

REM:0~0.0100%、
REMは、任意の元素であり、含有されなくてもよい。ここで、「REM」は希土類元素、即ち、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びLuからなる群から選択される少なくとも1種の元素を指す。REMが含有される場合は、REMは、脱酸剤及び脱硫剤として機能する。この効果は微量の含有でも得られるが、効果を確実に得るためには、REM含有量を0.0001%以上とするのが好ましい。REM含有量が高すぎると、粗大な酸化物を生じ、その結果、耐HIC性の低下、又は、母材部若しくはHAZの靱性の低下をもたらすおそれがある。したがって、REM含有量は0.0100%以下とする。REM含有量の好ましい下限は、0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%である。REM含有量の好ましい上限は0.070%であり、さらに好ましくは0.0050%である。
REM: 0-0.0100%,
REM is an optional element and may not be contained. Here, "REM" refers to rare earth elements, i.e., Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, It refers to at least one element selected from the group consisting of Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. When REM is contained, the REM functions as a deoxidizer and a desulfurizer. This effect Although the effect can be obtained even with a small amount of REM, in order to reliably obtain the effect, it is preferable to set the REM content to 0.0001% or more. If the REM content is too high, coarse oxides are generated, and as a result, , there is a risk of causing a decrease in HIC resistance or a decrease in the toughness of the base material or HAZ. Therefore, the REM content is set to 0.0100% or less. The preferable lower limit of the REM content is 0.0005%. and more preferably 0.0010%. The upper limit of the REM content is preferably 0.070%, and more preferably 0.0050%.

本実施の形態によるラインパイプ用鋼材の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、不純物とは、ラインパイプ用鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、本実施形態のラインパイプ用鋼材に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 The remainder of the chemical composition of the line pipe steel material according to this embodiment is composed of Fe and impurities. Here, impurities refer to substances that are mixed in from raw materials such as ore, scrap, or the manufacturing environment when industrially manufacturing line pipe steel material, and are acceptable within a range that does not adversely affect the line pipe steel material of this embodiment.

[式(1)について]
上記化学組成はさらに、式(1)を満たす。
[Regarding formula (1)]
The above chemical composition further satisfies formula (1).

F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3 … 式(1)
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3 ... formula (1)

ここで、式(1)の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。また、式(1)中の元素記号に対応する元素が含有されていない場合、式(1)中の対応する元素記号には「0」が代入される。 Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in formula (1). Furthermore, if an element corresponding to an element symbol in formula (1) is not contained, "0" is substituted for the corresponding element symbol in formula (1).

上述のとおり、本実施の形態の化学組成において、C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V、及びNb含有量は鋼の焼入れ性を高める。 As described above, in the chemical composition of this embodiment, the C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, and Nb contents increase the hardenability of the steel.

F1が低すぎると、CCT線図のS曲線(フェライト領域、パーライト領域、ベイナイト領域)が左側(短時間側)にシフトする。この場合、CCT線図において、核生成サイトが十分に生成する前に、鋼材温度がフェライト領域に入る。その結果、フェライトの結晶粒が粗大化し、平均結晶粒径が大きくなる。さらに、混粒が発生しやすく、粗大結晶粒率が大きくなる。その結果、鋼の低温靭性が低下する。F1が低すぎると、さらに、焼入れ性が低下し、十分な強度が得られない。 If F1 is too low, the S curve (ferrite region, pearlite region, bainite region) of the CCT diagram shifts to the left (shorter time side). In this case, the steel temperature enters the ferrite region on the CCT diagram before nucleation sites are sufficiently formed. As a result, the ferrite grains become coarse and the average grain size becomes large. Furthermore, mixed grains are more likely to occur and the coarse grain ratio increases. As a result, the low temperature toughness of the steel decreases. If F1 is too low, the hardenability also decreases and sufficient strength cannot be obtained.

F1が高すぎると、CCT線図のS曲線が右側(長時間側)にシフトする。この場合、硬質組織が生成しやすくなり、組織中のフェライト分率が低下する。その結果、鋼の低温靭性が低下する。F1が高すぎると、さらに、焼入れ性が高くなり、鋼の強度が高くなりすぎる。 If F1 is too high, the S curve of the CCT diagram shifts to the right (longer time side). In this case, hard structures are more likely to form and the ferrite fraction in the structure decreases. As a result, the low-temperature toughness of the steel decreases. If F1 is too high, the hardenability also increases and the strength of the steel becomes too high.

F1が0.30~0.42であれば、鋼の温度をフェライト領域に保持しやすく、鋼材の厚さ中央部のフェライト分率を80%以上にすることができ、鋼の低温靭性を高めることができる。F1値の上限は0.40が好ましく、さらに好ましくは0.38である。 If F1 is between 0.30 and 0.42, the temperature of the steel is easily maintained in the ferrite region, the ferrite fraction at the center of the steel thickness can be increased to 80% or more, and the low-temperature toughness of the steel can be improved. The upper limit of the F1 value is preferably 0.40, and more preferably 0.38.

[フェライト分率について]
本実施形態によるラインパイプ用鋼材の肉厚中央部の組織は、フェライトを40~80%含有する。残部は、ベイナイトである。ベイナイトには粒内または粒界にセメンタイトを含まないベイニティックフェライトも含むものとする。ベイニティックフェライトの粒界にはMA(Martensite-Austenite constituent)を含む場合がある。ここで、厚さ中央部とは、板厚又は肉厚をtmmとした場合、板厚中央又は肉厚中央から、板厚方向又は肉厚方向に±10%tの範囲(つまり、表面から板厚方向又は肉厚方向に40~60%tの範囲)を意味する。
[Ferrite fraction]
The structure of the center of the thickness of the steel material for line pipe according to this embodiment contains 40 to 80% ferrite. The remainder is bainite. Bainite also includes bainitic ferrite that does not contain cementite in the grains or at the grain boundaries. The grain boundaries of bainitic ferrite may contain MA (Martensite-Austenite constituent). Here, the center of the thickness means a range of ±10%t from the center of the thickness in the thickness direction or in the thickness direction (i.e., a range of 40 to 60%t from the surface in the thickness direction or in the thickness direction) when the plate thickness or wall thickness is t mm.

上述のとおり、鋼の厚さ中央部の組織のフェライト分率が、面積率で40~80%であれば、結晶粒が微細化し、その結果、鋼の低温靭性が高まる。フェライト分率の好ましい下限は、42%であり、さらに好ましくは45%である。好ましい上限は、78%であり、さらに好ましくは75%である。 As mentioned above, if the ferrite fraction in the structure at the center of the steel thickness is 40-80% by area, the crystal grains become finer, and as a result, the low-temperature toughness of the steel is improved. The preferred lower limit of the ferrite fraction is 42%, and more preferably 45%. The preferred upper limit is 78%, and more preferably 75%.

フェライト分率は次の方法で測定される。 The ferrite fraction is measured by the following method:

ラインパイプ用鋼材の厚さ中央部から試料を採取する。採取された試料をコロイダルシリカ研磨剤で30~60分研磨する。研磨された試料をEBSP-OIM(商標)(Electron Back Scatter Diffraction Pattern-Orientation Image Microscopy)を用いて解析し、フェライト分率を求める。 A sample is taken from the center of the thickness of the line pipe steel material. The sample is polished with colloidal silica abrasive for 30 to 60 minutes. The polished sample is analyzed using EBSP-OIM (trademark) (Electron Back Scatter Diffraction Pattern-Orientation Image Microscopy) to determine the ferrite fraction.

具体的には、EBSP-OIMに装備されているKAM(Kernel Average Misorientation)法にてフェライト分率を求める。 Specifically, the ferrite fraction is calculated using the KAM (Kernel Average Misorientation) method equipped on the EBSP-OIM.

KAM法では、測定データのうちのある正六角形のピクセル(中心のピクセル)と、このピクセルに隣り合う6個のピクセルを用いた第1近似(全7ピクセル)、もしくはこれらの6個のピクセルのさらにその外側の12個のピクセルも用いた第2近似(全19ピクセル)、もしくはこれら12個のピクセルのさらに外側の18個のピクセルも用いた第三近似(全37ピクセル)について、各ピクセル間の方位差を平均し、得られた平均値をその中心のピクセルの値とする。この操作をピクセル全体に対して行う。 In the KAM method, the orientation differences between each pixel of a regular hexagon in the measurement data (the central pixel) are averaged for a first approximation using the six pixels adjacent to this pixel (total of seven pixels), or a second approximation using the 12 pixels further out than these six pixels (total of 19 pixels), or a third approximation using the 18 pixels further out than these 12 pixels (total of 37 pixels), and the average obtained is used as the value of the central pixel. This operation is performed for the entire pixel.

粒界を越えないようにこの計算を実施して、粒内の方位変化を表現するマップを作成する。すなわち、このマップは粒内の局所的な方位変化に基づく歪みの分布を表している。本実施の形態では、第三近似により隣接するピクセル間の方位差5°以下となるものを表示させる。本実施の形態では、方位差第三近似1°以下と算出されたピクセルの面性分率をフェライト分率と定義する。方位差第三近似1°を超えるものは、ベイナイト(1)ベイニティックフェライトを含む)とする。 This calculation is performed so as not to cross grain boundaries, and a map is created that represents the orientation change within the grain. In other words, this map represents the distribution of strain based on local orientation changes within the grain. In this embodiment, pixels with an orientation difference between adjacent pixels of 5° or less by a third approximation are displayed. In this embodiment, the planar fraction of pixels calculated to have an orientation difference of 1° or less by the third approximation is defined as the ferrite fraction. Those with an orientation difference of more than 1° by the third approximation are considered to be bainite (1) (including bainitic ferrite).

[平均結晶粒径について]
本実施形態のラインパイプ用鋼材ではさらに、ラインパイプ用鋼材の肉厚中央部での平均結晶粒径が5.0μm以下である。平均結晶粒径が大きすぎると、鋼の低温靭性が低下する。本実施形態では、上述の平均結晶粒径が5.0μm以下であるため、優れた低温靭性が得られる。平均結晶粒径の好ましい上限は、4.8μmであり、さらに好ましくは4.5μmである。
[Average crystal grain size]
In the line pipe steel material of this embodiment, the average grain size at the center of the wall thickness of the line pipe steel material is 5.0 μm or less. If the average grain size is too large, the low-temperature toughness of the steel decreases. In this embodiment, since the above-mentioned average grain size is 5.0 μm or less, excellent low-temperature toughness is obtained. The preferred upper limit of the average grain size is 4.8 μm, and more preferably 4.5 μm.

平均結晶粒径は、EBSP-OIM法を用いて測定する。フェライト分率の測定と同様に試料を採取及び研磨する。研磨された試料をEBSP-OIMを用いて解析する。具体的には、一定測定ステップごとの方位測定で、隣り合う測定点の方位差が、15°を超えた位置を粒界とする。15°は大傾角粒界の閾値であり、一般的に結晶粒界として認識されている。粒界に囲まれた領域を結晶粒として、その粒径及び結晶粒の表面積を求める。得られた粒径及び表面積からエリア平均粒径を求める。本実施形態においては、求めたエリア平均粒径を平均結晶粒径とする。 The average grain size is measured using the EBSP-OIM method. Samples are collected and polished in the same manner as for measuring the ferrite fraction. The polished samples are analyzed using EBSP-OIM. Specifically, the position where the orientation difference between adjacent measurement points exceeds 15° in orientation measurements at each fixed measurement step is considered to be a grain boundary. 15° is the threshold value for high-angle grain boundaries and is generally recognized as a grain boundary. The area surrounded by the grain boundary is considered to be a grain, and the grain size and surface area of the grain are calculated. The area-average grain size is calculated from the obtained grain size and surface area. In this embodiment, the obtained area-average grain size is considered to be the average grain size.

本実施形態のラインパイプ用鋼材ではさらに、ラインパイプ用鋼材の表層部での平均結晶粒径が5.0μm以下である。ここで、表層部とは、板厚又は肉厚をtmmとした場合、表面から板厚方向又は肉厚方向に5~10%tの範囲、及び90~95%tの範囲を意味する。平均結晶粒径が大きすぎると、鋼の低温靭性が低下する。本実施形態では、ラインパイプ用鋼材の表層部でも平均結晶粒径が5.0μm以下であるため、優れた低温靭性が得られる。平均結晶粒径の好ましい上限は、4.8μmであり、さらに好ましくは4.5μmである。 In the line pipe steel material of this embodiment, the average crystal grain size in the surface layer of the line pipe steel material is 5.0 μm or less. Here, the surface layer means a range of 5 to 10% t and a range of 90 to 95% t from the surface in the plate thickness direction or wall thickness direction, where the plate thickness or wall thickness is t mm. If the average crystal grain size is too large, the low-temperature toughness of the steel decreases. In this embodiment, since the average crystal grain size in the surface layer of the line pipe steel material is 5.0 μm or less, excellent low-temperature toughness is obtained. The preferred upper limit of the average crystal grain size is 4.8 μm, and more preferably 4.5 μm.

本実施形態のラインパイプ用鋼材ではさらに、表層部と肉厚中央部の平均結晶粒径の差が2.0μm以下である。これにより、表層部、肉厚中央部で均一な低温靭性を得ることができる。 In addition, in the line pipe steel of this embodiment, the difference in average crystal grain size between the surface layer and the center of the wall thickness is 2.0 μm or less. This makes it possible to obtain uniform low-temperature toughness in the surface layer and the center of the wall thickness.

後述の製造工程を実施することにより、鋼材の肉厚中央部の金属組織において、面積率で、フェライトを40~80%、残部がベイナイトとし、平均結晶粒径を5.0μm以下とし、鋼材の表層部の金属組織において、平均結晶粒径を5.0μm以下とし、表層部と肉厚中央部の平均結晶粒径の差を2.0μm以下とすることができる。 By carrying out the manufacturing process described below, the metal structure in the center of the thickness of the steel material can be made to have an area ratio of 40 to 80% ferrite and the remainder bainite, with an average crystal grain size of 5.0 μm or less, and the metal structure in the surface layer of the steel material can be made to have an average crystal grain size of 5.0 μm or less, with the difference in average crystal grain size between the surface layer and the center of the thickness being 2.0 μm or less.

その結果、DWTT保証温度を-40℃以下として低温靭性を高めることができる。さらに、電縫鋼管において、550~705MPaの管軸方向の降伏強度、及び625~825MPaの管軸方向の引張強度を得ることができる。 As a result, low temperature toughness can be improved by setting the DWTT guaranteed temperature at -40° C. or lower. Furthermore, in the electric resistance welded steel pipe, a yield strength in the axial direction of 550 to 705 MPa and a tensile strength in the axial direction of 625 to 825 MPa can be obtained.

[製造方法]
上述のラインパイプ用鋼材の製造方法の一例を説明する。
[Production method]
An example of the manufacturing method of the above-mentioned steel material for line pipe will be described.

[素材準備工程]
はじめに、上述の化学組成を有する溶鋼を製造し、溶鋼を用いて、スラブを製造する。たとえば、連続鋳造法によりスラブを製造することができる。
[Material preparation process]
First, molten steel having the above-mentioned chemical composition is produced, and then a slab is produced using the molten steel. For example, the slab can be produced by a continuous casting method.

[加熱工程]
加熱工程では、製造されたスラブを加熱炉で加熱する。加熱炉でのスラブの加熱温度は1060~1200℃とするのが好ましい。加熱温度が高すぎると、結晶粒(オーステナイト粒)が粗大化し、低温靭性が低下する。加熱温度が低すぎると、圧延中の結晶粒の微細化及び圧延後の析出強化が得られず、強度が低下する。
[Heating process]
In the heating step, the manufactured slab is heated in a heating furnace. The heating temperature of the slab in the heating furnace is preferably 1060 to 1200°C. If the heating temperature is too high, the crystal grains (austenite grains) become coarse and the low-temperature toughness decreases. If the heating temperature is too low, the crystal grains are not refined during rolling and precipitation strengthening after rolling is not achieved, resulting in a decrease in strength.

[熱間圧延工程]
熱間圧延工程は粗圧延工程、仕上げ圧延工程に分けられる。加熱工程で加熱されたスラブを、粗圧延機、及び仕上げ圧延機を用いて熱間圧延を施し、熱延鋼板とする。粗圧延機及び仕上げ圧延機ともに、一列に並んだ複数の圧延スタンドを備え、各圧延スタンドはロール対を備える。
[Hot rolling process]
The hot rolling process is divided into a rough rolling process and a finish rolling process. The slab heated in the heating process is hot rolled using a rough rolling mill and a finish rolling mill to produce a hot rolled steel sheet. Both the rough rolling mill and the finish rolling mill are equipped with multiple rolling stands arranged in a row, and each rolling stand is equipped with a pair of rolls.

粗圧延工程では、最終圧延温度を900~1000℃、圧下率を60%以上としてスラブに粗圧延を施す。粗圧延の圧下率は、(スラブ厚さ-仕上げ圧延前厚さ)/スラブ厚さ×100(%)で求められる。 In the rough rolling process, the slab is subjected to rough rolling with a final rolling temperature of 900 to 1000°C and a rolling reduction of 60% or more. The rolling reduction of rough rolling is calculated by (slab thickness - thickness before finish rolling) / slab thickness x 100 (%).

本実施形態では、仕上げ圧延機入側における板厚中心温度を770~850℃として、仕上げ圧延機入側で鋼板の表層を冷却することにより、板厚中心と表層下2mmの温度差を80℃以上とする。鋼板の温度は、たとえば、鋼板の厚さ及び長さ、比熱などの物性値、冷却水量、搬送速度から、熱伝導解析を行って求めることができる。表層の冷却は、たとえば、冷却水を鋼板に噴射することで行うことができる。これにより、板厚中心に歪みが集中するため、結晶粒が微細とすることができる。 In this embodiment, the temperature at the center of the plate thickness at the entry side of the finishing rolling mill is set to 770 to 850°C, and the surface layer of the steel plate is cooled at the entry side of the finishing rolling mill, so that the temperature difference between the center of the plate thickness and 2 mm below the surface layer is set to 80°C or more. The temperature of the steel plate can be determined, for example, by performing a heat conduction analysis from the thickness and length of the steel plate, physical properties such as specific heat, the amount of cooling water, and the conveying speed. The surface layer can be cooled, for example, by spraying cooling water onto the steel plate. This concentrates strain at the center of the plate thickness, making it possible to make the crystal grains fine.

仕上げ圧延機出側では、鋼板の表層温度は復熱により上昇する。仕上げ圧延機出側の表層温度は、鋼板の圧延抵抗が増加して生産性が低下しないように、720~760℃とするのが好ましい。 At the exit of the finishing rolling mill, the surface temperature of the steel plate rises due to recuperation. It is preferable that the surface temperature at the exit of the finishing rolling mill be 720 to 760°C so that the rolling resistance of the steel plate does not increase and productivity does not decrease.

[ROT冷却工程]
ROT(ランアウトテーブル)冷却工程では、熱間圧延工程で製造された鋼板を冷却する。具体的には、仕上げ圧延終了後の鋼板を、たとえば、水冷装置による水冷により冷却する。水冷直前の鋼板の表面温度は特に限定しないが、Ar3変態点以上であるのが好ましい。水冷直前の鋼板の表面温度がAr3変態点以上であれば、粒成長して結晶粒が粗大化することによる強度の低下を防止できる。
[ROT cooling process]
In the ROT (run-out table) cooling process, the steel sheet produced in the hot rolling process is cooled. Specifically, the steel sheet after the finish rolling is strongly cooled, for example, by water cooling using a water cooling device. The surface temperature of the steel sheet immediately before water cooling is not particularly limited, but is preferably equal to or higher than the Ar3 transformation point. If the surface temperature of the steel sheet immediately before water cooling is equal to or higher than the Ar3 transformation point, it is possible to prevent a decrease in strength due to grain growth and coarsening of crystal grains.

冷却工程では、冷却速度を板厚中央部で30~100℃/sとし、室温~450℃まで強冷するのが好ましい。冷却速度が小さいと、板厚中心部でのフェライト分率が高くなり、所望の強度が得られなくなり、さらに冷却による歪みの導入が不足するため、平均結晶粒径が大きくなり、鋼の低温靭性が低下することがある。冷却速度が大きいと、フェライト分率が低下し、ベイナイトだけでなく、マルテンサイトも多量に生成し、鋼の低温靭性が低下することがある。 In the cooling process, it is preferable to set the cooling rate at the center of the plate thickness to 30-100°C/s, and to strongly cool the plate to room temperature to 450°C. If the cooling rate is too low, the ferrite fraction at the center of the plate thickness will be high, making it impossible to obtain the desired strength, and the introduction of strain by cooling will be insufficient, resulting in a large average crystal grain size and a decrease in the low-temperature toughness of the steel. If the cooling rate is too high, the ferrite fraction will decrease, and large amounts of not only bainite but also martensite will be formed, which may decrease the low-temperature toughness of the steel.

強冷却の停止温度が450℃を超える場合には、フェライトおよびベイナイトが粗大化し、鋼の低温靭性が低下する場合がある。高強度化と低温靭性を両立するための好ましい停止温度は350℃以下であり、さらに好ましくは、200℃以下である。 If the stop temperature of the strong cooling exceeds 450°C, the ferrite and bainite may coarsen and the low-temperature toughness of the steel may decrease. The preferred stop temperature to achieve both high strength and low-temperature toughness is 350°C or less, and more preferably 200°C or less.

[巻取り工程]
巻取り工程では、ROT冷却工程で冷却された鋼板を巻取り、コイル状のラインパイプ用熱延鋼板にする。
[Winding process]
In the coiling process, the steel sheet cooled in the ROT cooling process is coiled to produce a hot-rolled steel sheet for line pipe in a coil shape.

コイル状のラインパイプ用熱延鋼板巻取り時の鋼板の表面温度(以下「巻取り温度」という)は、室温~450℃とするのが好ましい。巻取り温度が高すぎると、結晶粒が粗大化して、鋼の低温靭性が低下することがある。また好ましい巻取り温度は350℃以下であり、さらに好ましくは、200℃以下である。 The surface temperature of the steel sheet when coiling the hot-rolled steel sheet for coiled line pipe (hereinafter referred to as the "coiling temperature") is preferably room temperature to 450°C. If the coiling temperature is too high, the crystal grains may become coarse and the low-temperature toughness of the steel may decrease. The coiling temperature is preferably 350°C or less, and more preferably 200°C or less.

以上の製造工程により、本実施形態のラインパイプ用熱延鋼板が製造される。 The above manufacturing process produces the hot-rolled steel sheet for line pipe of this embodiment.

本実施形態のラインパイプ用電縫鋼管は、上述のラインパイプ用熱延鋼板を用いて、次の製管工程で製造される。 The electric resistance welded steel pipe for line pipe of this embodiment is manufactured by the following pipe making process using the above-mentioned hot rolled steel sheet for line pipe.

[製管工程]
コイル状のラインパイプ用熱延鋼板を巻き戻しながら、周知の方法により、ラインパイプ用電縫鋼管を製造する。具体的には、ラインパイプ用熱延鋼板を連続した成形ロールによる曲げ加工により筒状(オープンパイプ)にする。続いて、オープンパイプの継ぎ目部、つまりラインパイプ用熱延鋼板の長手方向の両端面を電縫溶接法により溶接する。以上の工程により、ラインパイプ用電縫鋼管を製造する。
[Pipe manufacturing process]
While unwinding the coiled hot-rolled steel sheet for line pipe, an electric resistance welded steel pipe for line pipe is manufactured by a known method. Specifically, the hot-rolled steel sheet for line pipe is bent by a continuous forming roll into a cylindrical shape (open pipe). Then, the joints of the open pipe, i.e., both longitudinal end faces of the hot-rolled steel sheet for line pipe, are welded by an electric resistance welding method. Through the above steps, an electric resistance welded steel pipe for line pipe is manufactured.

以上の製造工程により製造されたラインパイプ用鋼材(熱延鋼板及び電縫鋼管)では、肉厚中央部の金属組織において、面積率で、フェライトが40~80%、残部がベイナイトとなり、平均結晶粒径が5.0μm以下となる。また、母材部の表層部の金属組織において、平均結晶粒径が5.0μm以下となり、表層部と肉厚中央部の平均結晶粒径の差が2.0μm以下となる。その結果、DWTT保証温度を-40℃以下とし、低温靭性を高めることができる。さらに、550~705MPaの降伏応力、及び625~825MPaの引張強度を得ることができる。 In the line pipe steel (hot-rolled steel sheet and electric resistance welded steel pipe) manufactured by the above manufacturing process, the metal structure in the center of the wall thickness has an area ratio of 40 to 80% ferrite and the remainder bainite, with an average crystal grain size of 5.0 μm or less. In addition, in the metal structure of the surface layer of the base material, the average crystal grain size is 5.0 μm or less, and the difference in average crystal grain size between the surface layer and the center of the wall thickness is 2.0 μm or less. As a result, the DWTT guaranteed temperature can be set to -40°C or less, and low-temperature toughness can be improved. Furthermore, a yield stress of 550 to 705 MPa and a tensile strength of 625 to 825 MPa can be obtained.

本実施形態のラインパイプ用電縫鋼管の肉厚や外径は特に限定されるものではない。一例として、肉厚が12~25mm、外径が304.8~660.4mm(12~26インチ)の厚肉ラインパイプ用の電縫鋼管として好適である。 The wall thickness and outer diameter of the electric resistance welded steel pipe for line pipe of this embodiment are not particularly limited. As an example, it is suitable as an electric resistance welded steel pipe for thick-walled line pipe with a wall thickness of 12 to 25 mm and an outer diameter of 304.8 to 660.4 mm (12 to 26 inches).

表1に示す鋼A~鋼Jの溶鋼を連続鋳造してスラブを製造した。 The molten steels A to J shown in Table 1 were continuously cast to produce slabs.

Figure 0007614484000001
Figure 0007614484000001

鋼A~Oの複数のスラブを用いて、肉厚が12~25mm、外径が304.8~660.4mm(12~26インチ)の範囲にて、表2に示す試験番号1~23のラインパイプ用電縫鋼管を製造した。 Using multiple slabs of steels A to O, electric resistance welded steel pipes for line pipes were manufactured with wall thicknesses ranging from 12 to 25 mm and outer diameters ranging from 304.8 to 660.4 mm (12 to 26 inches), with test numbers 1 to 23 shown in Table 2.

具体的には、各試験番号のスラブを、加熱炉で加熱した。加熱温度(℃)は表2に示すとおりとした。加熱後のスラブを粗圧延機を用いて圧延して、その後、仕上げ圧延機で仕上げ圧延を実施した。その際、仕上げ圧延機の入側で鋼板表面を冷却し、板厚中心と表層に温度差をつけた。 Specifically, the slabs of each test number were heated in a heating furnace. The heating temperatures (°C) were as shown in Table 2. The heated slabs were rolled using a rough rolling mill, and then finish-rolled using a finishing mill. During this process, the steel plate surface was cooled at the entry side of the finishing mill, creating a temperature difference between the center of the plate thickness and the surface layer.

仕上げ圧延後の鋼板に対して、ROT冷却を実施した。ROT冷却では、表2に示す冷却停止温度まで、表2に示す冷却速度で冷却した。 After finish rolling, the steel plate was subjected to ROT cooling. In ROT cooling, the plate was cooled to the cooling stop temperature shown in Table 2 at the cooling rate shown in Table 2.

以上の製造工程により鋼板を製造後、表2に示す巻取り温度で巻取りを実施してラインパイプ用熱延鋼板を製造した。さらに、ラインパイプ用熱延鋼板を用いて上述の方法で製管し、ラインパイプ用電縫鋼管を製造した。 After producing the steel plate by the above manufacturing process, coiling was performed at the coiling temperature shown in Table 2 to produce hot-rolled steel plate for line pipe. Furthermore, the hot-rolled steel plate for line pipe was used to produce pipe by the above-mentioned method to produce electric resistance welded steel pipe for line pipe.

得られたラインパイプ用熱延鋼板、ラインパイプ用電縫鋼管について、以下の試験を行った。 The following tests were carried out on the obtained hot-rolled steel sheets for line pipes and electric resistance welded steel pipes for line pipes.

[ミクロ組織]
前述の方法に基づいて、EBSP-OIMを用いて、肉厚中央部及び表層部の平均結晶粒径、肉厚中央部のフェライト分率を測定した。平均結晶粒径測定でのEBSP-OIMの測定条件は倍率:400倍、視野面積:200μm×500μm、測定ステップ:0.3μmとした。
[Microstructure]
Based on the above-mentioned method, the average grain size in the center of the thickness and the surface layer, and the ferrite fraction in the center of the thickness were measured using EBSP-OIM. The measurement conditions for the average grain size measurement were: magnification: 400 times, field area: 200 μm × 500 μm, measurement step: 0.3 μm.

[歪み]
板厚中心の歪みはFEM解析により算出した。解析ソフトにはMSC社のMarkを用い、分割数(要素)は12、メッシュサイズは2.5mm×2.5mmとした。また、変形抵抗は下記式(a)から求めた。
[distortion]
The strain at the center of the plate thickness was calculated by FEM analysis. Mark by MSC was used as the analysis software, the number of divisions (elements) was 12, and the mesh size was 2.5 mm x 2.5 mm. The deformation resistance was calculated from the following formula (a).

σ=6310.6ε0.407×ε´0.115×exp(-2.62×10-3
-0.669ε) ・・・(a)
σ=6310.6ε 0.407 ×ε′ 0.115 ×exp(-2.62×10 -3 T
-0.669ε) ...(a)

ここで、σは応力、εは歪み、ε´は歪み速度である。また、εとε´は、tを圧延後の板厚、t0を圧延前の板厚としたとき、下記式(b),(c)で求められる値ある。 Here, σ is stress, ε is strain, and ε' is strain rate. In addition, ε and ε' are values that can be calculated by the following formulas (b) and (c), where t is the plate thickness after rolling and t0 is the plate thickness before rolling.

ε=1.15ln(t/t0) ・・・(b)
ε´=50s-1 ・・・(c)
ε=1.15ln(t/t0)...(b)
ε'=50s -1 ...(c)

なお、板厚中心の歪みは、結晶粒を微細化し、低温靭性を向上するために蓄積させるものであって、歪みの値自体は特に限定されるものではない。本実施例からは、板厚中心に2.8以上の歪みが蓄積された場合に結晶粒を微細化できることが確認できた。 The strain at the center of the plate thickness is accumulated to refine the crystal grains and improve low-temperature toughness, and the value of the strain itself is not particularly limited. This example confirmed that the crystal grains can be refined when a strain of 2.8 or more is accumulated at the center of the plate thickness.

[強度試験]
各試験番号のラインパイプ用熱延鋼板、ラインパイプ用電縫鋼管から引張試験片を採取した。ラインパイプ用熱延鋼板は、試験片の中心が板厚方向1/2になるように、試験片の軸が圧延方向に対して垂直になるように採取した。ラインパイプ用電縫鋼管の引張試験片は、ラインパイプ用電縫鋼管を軸方向に見てラインパイプ用電縫鋼管の溶接部から90°の位置から全厚の引張試験片を採取した。引張試験片の横断面は弧状とし、引張試験片の長手方向は、鋼管の長手方向と平行とした。引張試験片のサイズは図1に示すとおりであり、平行部の長さは50.8mm、平行部の幅は38.1mmとした。図1中の数値は、試験片の対応する部位の寸法(単位はmm)を示す。引張試験片を用いて、API規格の5CTの規定に準拠して、常温にて引張試験を実施した。試験結果に基づいて、ラインパイプ用電縫鋼管の降伏強度YS(MPa)及び引張強度TS(MPa)を求めた。
[Strength test]
Tensile test pieces were taken from the hot-rolled steel sheet for line pipe and the electric resistance welded steel pipe for line pipe of each test number. The hot-rolled steel sheet for line pipe was taken so that the center of the test piece was 1/2 in the plate thickness direction and the axis of the test piece was perpendicular to the rolling direction. The tensile test piece of the electric resistance welded steel pipe for line pipe was taken from a position 90° from the welded part of the electric resistance welded steel pipe for line pipe when looking at the electric resistance welded steel pipe for line pipe in the axial direction. The cross section of the tensile test piece was arc-shaped, and the longitudinal direction of the tensile test piece was parallel to the longitudinal direction of the steel pipe. The size of the tensile test piece is as shown in FIG. 1, the length of the parallel part was 50.8 mm, and the width of the parallel part was 38.1 mm. The numerical values in FIG. 1 indicate the dimensions (unit: mm) of the corresponding part of the test piece. Using the tensile test piece, a tensile test was performed at room temperature in accordance with the 5CT provisions of the API standard. Based on the test results, the yield strength YS (MPa) and tensile strength TS (MPa) of the electric resistance welded steel pipe for line pipe were determined.

[低温靭性試験]
各試験番号のラインパイプ用電縫鋼管からDWTT試験片を採取した。採取位置は引張り試験片と同様に溶接部から90°位置とし、90°位置にノッチを加工した(図2)。DWTT試験片のサイズは図3に示すとおりであった。図3中の数値は、試験片の対応する部位の寸法(単位はmm)を示す。tは肉厚(単位はmm)を示す。DWTT試験片の長手方向は、ラインパイプ用電縫鋼管の円周方向に相当した。DWTT試験片をASTM E 436の規定に準拠して、各温度で3本試験を行い、3本の延性破面率の平均値が85%以上になる最低温度をDWTT保証温度と定義した。
[Low temperature toughness test]
DWTT test pieces were taken from the electric resistance welded steel pipe for line pipe of each test number. The taking position was 90° from the welded part as in the case of the tensile test pieces, and a notch was machined at the 90° position (Fig. 2). The size of the DWTT test pieces was as shown in Fig. 3. The numbers in Fig. 3 indicate the dimensions (unit: mm) of the corresponding parts of the test pieces. t indicates the wall thickness (unit: mm). The longitudinal direction of the DWTT test pieces corresponded to the circumferential direction of the electric resistance welded steel pipe for line pipe. Three DWTT test pieces were tested at each temperature in accordance with the provisions of ASTM E 436, and the lowest temperature at which the average value of the ductile fracture surface ratio of the three pieces was 85% or more was defined as the DWTT guaranteed temperature.

[試験結果]
表3に試験結果を示す。
[Test Results]
The test results are shown in Table 3.

表1~3を参照して、試験番号1~13の鋼の化学組成は適切であり、式(1)を満たした。さらに、いずれの試験番号の製造条件も適切であった。そのため、試験番号1~13では、母材部の肉厚中央部の金属組織において、40~80%のフェライトとベイナイトからなる組織であり、平均結晶粒径が5μm以下であり、母材部と表層部の金属組織において平均結晶粒径が5μm以下であり、表層部と肉厚中央部の平均結晶粒径の差が2μm以下となった。その結果、優れた低温靭性を示した。さらに、ラインパイプ用電縫鋼管の管軸方向の降伏強度YSはいずれも550~705MPaであり、引張強度TSはいずれも625~825MPaであった。 With reference to Tables 1 to 3, the chemical compositions of the steels of test numbers 1 to 13 were appropriate and satisfied formula (1). Furthermore, the manufacturing conditions of all test numbers were appropriate. Therefore, in test numbers 1 to 13, the metal structure of the base material at the center of the wall thickness was a structure consisting of 40 to 80% ferrite and bainite, the average grain size was 5 μm or less, the metal structure of the base material and the surface layer was 5 μm or less, and the difference in the average grain size between the surface layer and the center of the wall thickness was 2 μm or less. As a result, excellent low-temperature toughness was exhibited. Furthermore, the yield strength YS in the pipe axis direction of the electric resistance welded steel pipes for line pipes was 550 to 705 MPa in all cases, and the tensile strength TS was 625 to 825 MPa in all cases.

一方、試験番号14、15では、製造条件は適切であったものの、F1が式(1)下限未満であった。そのため、結晶粒が粗大化した。 On the other hand, in test numbers 14 and 15, although the manufacturing conditions were appropriate, F1 was below the lower limit of formula (1). As a result, the crystal grains became coarse.

試験番号16、17では、製造条件は適切であったものの、F1が式(1)の上限を超えた。そのため、フェライト分率が40%未満となり、ラインパイプ用電縫鋼管の降伏強度YSが705MPaを超え、引張強度TSが825MPaを超え、高すぎた。 In test numbers 16 and 17, although the manufacturing conditions were appropriate, F1 exceeded the upper limit of formula (1). As a result, the ferrite fraction was less than 40%, and the yield strength YS of the electric resistance welded steel pipe for line pipe exceeded 705 MPa and the tensile strength TS exceeded 825 MPa, which were too high.

試験番号18では、加熱温度が1200℃を超えた。そのため、γ粒径が粗大化し、最終組織の結晶粒径が粗大化した。 In test number 18, the heating temperature exceeded 1200°C. This caused the gamma grain size to become coarse, resulting in a coarse crystal grain size in the final structure.

試験番号19では、加熱温度が1060℃未満であった。そのため、加熱工程において、Nbが未固溶になり、強度に寄与する巻取り中の微細なNb析出物の量が少なくなったため、強度が低くなった。 In test number 19, the heating temperature was less than 1060°C. As a result, Nb did not dissolve during the heating process, and the amount of fine Nb precipitates during coiling that contribute to strength was reduced, resulting in a low strength.

試験番号20では、粗圧延最終温度が1000℃より高くなった。そのため、仕上げ圧延前のγ粒径が粗大化し、最終組織の結晶粒径が粗大化した。 In test number 20, the final rough rolling temperature was higher than 1000°C. As a result, the gamma grain size before finish rolling became coarse, and the crystal grain size in the final structure became coarse.

試験番号21では、粗圧延圧下率が60%未満であった。そのため、仕上げ圧延前のγ粒径が粗大化し、最終組織の結晶粒径が粗大化した。 In test number 21, the rough rolling reduction was less than 60%. As a result, the gamma grain size before finish rolling became coarse, and the crystal grain size in the final structure became coarse.

試験番号22では、仕上げ圧延入側の板厚中心の温度が850℃を超えた。そのため、仕上げ圧延での蓄積される板厚中心の歪みが2.8より小さくなり、結晶粒が粗大化した。 In test number 22, the temperature at the center of the plate thickness on the finish rolling entry side exceeded 850°C. As a result, the strain at the center of the plate thickness accumulated during finish rolling became smaller than 2.8, causing the crystal grains to become coarse.

試験番号23では、仕上げ圧延入側の板厚中心の温度が770℃未満であった。そのため、仕上げ圧延が二相域(γ+α)が実施されたため、加工フェライトが生成し、ラインパイプ用電縫鋼管の降伏強度YSが705MPaを超え、引張強度TSが825MPaを超え、高すぎた。 In test number 23, the temperature at the center of the plate thickness on the finish rolling entry side was less than 770°C. As a result, the finish rolling was performed in the two-phase region (γ + α), which resulted in the formation of processed ferrite, and the yield strength YS of the electric resistance welded steel pipe for line pipe exceeded 705 MPa, and the tensile strength TS exceeded 825 MPa, both of which were too high.

試験番号24では、仕上げ圧延における板厚中心と表層の温度差が80℃未満であった。そのため、仕上げ圧延において、板厚中心に蓄積される歪みが2.8より小さくなり、結晶粒が粗大化した。 In test number 24, the temperature difference between the center of thickness and the surface layer during finish rolling was less than 80°C. As a result, the strain accumulated in the center of thickness during finish rolling was less than 2.8, causing the crystal grains to become coarse.

試験番号25では、仕上げ圧延後のROT冷却と巻き取り工程において、冷却停止温度は450℃よりも高くなり、冷却速度は30℃/s未満であり、巻き取り温度は450℃よりも高かった。そのため、フェライト分率が80%を超え、フェライト主体組織になり、強度が低くなった。 In test number 25, in the ROT cooling and coiling process after finish rolling, the cooling stop temperature was higher than 450°C, the cooling rate was less than 30°C/s, and the coiling temperature was higher than 450°C. As a result, the ferrite fraction exceeded 80%, the structure was mainly ferrite, and the strength was reduced.

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。 The above describes an embodiment of the present invention. However, the above-described embodiment is merely an example for implementing the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the above-described embodiment can be modified as appropriate within the scope of the spirit of the present invention.

1 電縫溶接部
2 DWTT試験片
3 ノッチ
1 Electric resistance welded part 2 DWTT test piece 3 Notch

Claims (9)

母材部、及び電縫溶接部を含むラインパイプ用電縫鋼管であって、
前記母材部の化学組成が、質量%で、
C :0.0030~0.120%、
Si:0.05~0.30%、
Mn:0.50~2.00%、
P :0.030%以下、
S :0.0100%以下、
Al:0.010~0.035%、
N :0.0010~0.0080%、
Nb:0.010~0.080%、
Ti:0.005~0.030%、
Ni:0.01~0.50%、
Mo:0.10~0.25%、
O :0.0050%以下、
V :0~0.10%、
Ca:0~0.0050%、
Cr:0~0.30%、
Cu:0~0.30%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0100%、及び
残部:Fe及び不純物
からなり、
下記式(1)で定義されるF1が0.30~0.42であり、
前記母材部の肉厚中央部の金属組織において、面積率でフェライト分率が40~80%であり、残部がベイナイトであり、平均結晶粒径が5.0μm以下であり、
前記母材部の表層部の金属組織において、平均結晶粒径が5.0μm以下であり、
前記表層部と前記肉厚中央部の前記平均結晶粒径の差が2.0μm以下
であるラインパイプ用電縫鋼管。
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3 … 式(1)
〔式(1)において、C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V、及びNbは、それぞれ、各元素の含有量(質量%)を表す。〕
An electric resistance welded steel pipe for line pipe including a base material portion and an electric resistance welded portion,
The chemical composition of the base material is, in mass%,
C: 0.0030-0.120%,
Si: 0.05-0.30%,
Mn: 0.50-2.00%,
P: 0.030% or less,
S: 0.0100% or less,
Al: 0.010-0.035%,
N: 0.0010 to 0.0080%,
Nb: 0.010-0.080%,
Ti: 0.005-0.030%,
Ni: 0.01-0.50%,
Mo: 0.10-0.25%,
O: 0.0050% or less,
V: 0 to 0.10%,
Ca: 0-0.0050%,
Cr: 0 to 0.30%,
Cu: 0 to 0.30%,
Mg: 0 to 0.0050%,
REM: 0 to 0.0100%, and the balance: Fe and impurities;
F1 defined by the following formula (1) is 0.30 to 0.42,
In the metal structure at the center of the thickness of the base material, the ferrite fraction is 40 to 80% in terms of area ratio, the remainder is bainite, and the average crystal grain size is 5.0 μm or less,
In the metal structure of the surface layer of the base material, the average crystal grain size is 5.0 μm or less,
The electric resistance welded steel pipe for line pipe use, wherein the difference in the average crystal grain size between the surface layer portion and the central portion of the wall thickness is 2.0 μm or less.
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3 ... formula (1)
[In formula (1), C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, and Nb each represent the content (mass%) of each element.]
前記F1が0.30~0.40である請求項1に記載のラインパイプ用電縫鋼管。The electric resistance welded steel pipe for line pipe according to claim 1, wherein the F1 is 0.30 to 0.40. 前記F1が0.30~0.38である請求項1又は2に記載のラインパイプ用電縫鋼管。The electric resistance welded steel pipe for line pipe according to claim 1 or 2, wherein the F1 is 0.30 to 0.38. 前記母材部の化学組成が、質量%で、
V:0%超0.10%以下、
Ca:0%超0.0050%以下、
Cr:0%超0.30%以下、
Cu:0%超0.30%以下、
Mg:0%超0.0050%以下、及び
REM:0%超0.0100%以下
からなる群から選択される1種以上を含有する請求項1~3のいずれか1項に記載のラインパイプ用電縫鋼管。
The chemical composition of the base material is, in mass%,
V: more than 0% and less than 0.10%,
Ca: more than 0% and less than 0.0050%,
Cr: more than 0% but not more than 0.30%,
Cu: more than 0% and 0.30% or less,
The electric resistance welded steel pipe for line pipe according to any one of claims 1 to 3, containing one or more selected from the group consisting of Mg: more than 0% and 0.0050% or less, and REM: more than 0% and 0.0100% or less.
管軸方向の降伏強度が550~705MPaであり、管軸方向の引張強度が625~825MPaである請求項1~4のいずれか1項に記載のラインパイプ用電縫鋼管。 5. The electric resistance welded steel pipe for line pipe according to claim 1, wherein the yield strength in the axial direction is 550 to 705 MPa, and the tensile strength in the axial direction is 625 to 825 MPa. 肉厚が12~25mmであり、外径が304.8~660.4mmである請求項1~のいずれか1項に記載のラインパイプ用電縫鋼管。 The electric resistance welded steel pipe for line pipe according to any one of claims 1 to 5 , having a wall thickness of 12 to 25 mm and an outside diameter of 304.8 to 660.4 mm. 請求項1~のいずれか1項に記載のラインパイプ用電縫鋼管の製造に用いられる熱延鋼板であって、
化学組成が、質量%で、
C :0.0030~0.120%、
Si:0.05~0.30%、
Mn:0.50~2.00%、
P :0.030%以下、
S :0.0100%以下、
Al:0.010~0.035%、
N :0.0010~0.0080%、
Nb:0.010~0.080%、
Ti:0.005~0.030%、
Ni:0.01~0.50%、
Mo:0.10~0.25%、
V :0~0.10%、
O :0.0050%以下、
Ca:0~0.0050%、
Cr:0~0.30%、
Cu:0~0.30%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0.0100%、及び
残部:Fe及び不純物
からなり、
下記式(1)で定義されるF1が0.30~0.42であり、
前記熱延鋼板の肉厚中央部の金属組織において面積率で、フェライト分率が40~80%であり、残部がベイナイトであり、平均結晶粒径が5.0μm以下であり、
前記熱延鋼板の表層部の金属組織において、平均結晶粒径が5.0μm以下であり、
前記表層部と前記肉厚中央部の前記平均結晶粒径の差が2.0μm以下
であるラインパイプ用熱延鋼板。
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3 … 式(1)
〔式(1)において、C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V、及びNbは、それぞれ、各元素の含有量(質量%)を表す。〕
A hot-rolled steel sheet used in the manufacture of an electric resistance welded steel pipe for line pipe according to any one of claims 1 to 6 ,
The chemical composition, in mass%, is
C: 0.0030-0.120 %,
Si: 0.05-0.30%,
Mn: 0.50-2.00%,
P: 0.030% or less,
S: 0.0100% or less,
Al: 0.010-0.035%,
N: 0.0010 to 0.0080%,
Nb: 0.010-0.080%,
Ti: 0.005-0.030%,
Ni: 0.01-0.50%,
Mo: 0.10-0.25%,
V: 0 to 0.10%,
O: 0.0050% or less,
Ca: 0-0.0050%,
Cr: 0 to 0.30%,
Cu: 0 to 0.30%,
Mg: 0 to 0.0050%,
REM: 0.0100%, and the balance: Fe and impurities;
F1 defined by the following formula (1) is 0.30 to 0.42,
In the metal structure of the center of the thickness of the hot-rolled steel plate, the ferrite fraction is 40 to 80%, the remainder is bainite, and the average crystal grain size is 5.0 μm or less,
In the metal structure of the surface layer of the hot-rolled steel sheet, the average crystal grain size is 5.0 μm or less,
The difference in average grain size between the surface layer portion and the central portion of the wall thickness is 2.0 μm or less.
F1 = C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/3
+Nb/3 ... formula (1)
[In formula (1), C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, and Nb each represent the content (mass%) of each element.]
前記F1が0.30~0.40である請求項7に記載のラインパイプ用熱延鋼板。The hot-rolled steel sheet for line pipes according to claim 7, wherein the F1 is 0.30 to 0.40. 前記F1が0.30~0.38である請求項7又は8に記載のラインパイプ用熱延鋼板。The hot-rolled steel sheet for line pipes according to claim 7 or 8, wherein the F1 is 0.30 to 0.38.
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