(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量パーセントで
Ｃ    ０．０３−０．１３％
Ｍｎ  ０．９０−１．８０％
Ｓｉ  ≦０．４０％
Ｐ    ≦０．０２０％
Ｓ    ≦０．００５％
Ｎｉ  ０．１０−１．００％
Ｃｒ  ０．２０−１．２０％
Ｍｏ  ０．１５−０．８０％
Ｃａ  ≦０．０４０％
Ｖ    ≦０．１０％
Ｎｂ  ≦０．０４０％
Ｔｉ  ≦０．０２０％
Ｎ    ≦０．０１１％
を含有し、残余がＦｅおよび偶発的な不純物であり、またＱ＆Ｔ鋼の微構造が６０％超のマルテンサイトと残部のベイナイトの混合物であること、亜結晶粒サイズが１．１μｍよりも小さく降伏応力が７５０ＭＰａ超であること、および３μｍより小さいサイズの亜結晶粒のパケットが極めて低いＦＡＴＴ値（＜−８０℃）に達することを特徴とする、広範囲の入熱量において溶接施工性である合金鋼を含んでなる、優れたパイプの機械的性質とパイプ体ならびに周溶接部の良好な機械的特性を有する溶接施工性の高強度シームレスパイプ。
【請求項２】
合金鋼が少なくとも０．０２２質量％のＮｂを有することを特徴とする、請求項１記載の溶接施工性の高強度シームレスパイプ。
【請求項３】
合金鋼が少なくとも０．０１質量％のＰを有することを特徴とする、請求項１記載の溶接施工性の高強度シームレスパイプ。
【請求項４】
質量パーセントで
Ｃ    ０．０３−０．１３％
Ｍｎ  ０．９０−１．８０％
Ｓｉ  ≦０．４０％
Ｐ    ≦０．０２０％
Ｓ    ≦０．００５％
Ｎｉ  ０．１０−１．００％
Ｃｒ  ０．２０−１．２０％
Ｍｏ  ０．１５−０．８０％
Ｃａ  ≦０．０４０％
Ｖ    ≦０．１０％
Ｎｂ  ≦０．０４０％
Ｔｉ  ≦０．０２０％
Ｎ    ≦０．０１１％
を含有し、残余がＦｅおよび偶発的な不純物である合金鋼を含んでなり、６０％超のマルテンサイトと残部のベイナイトの混合物を持つＱ＆Ｔ鋼の微構造を得、亜結晶粒サイズが１．１μｍよりも小さく降伏応力が７５０ＭＰａ超であり、および３μｍよりも小さいサイズの亜結晶粒のパケットが極めて低いＦＡＴＴ値（＜−８０℃）に達する、溶接施工性の高強度シームレスパイプを製造する方法であって
ａ）孔あけおよび熱間圧延
ｂ）オーステナイト化
ｃ）水タンク中回転パイプにより焼き入れおよび焼き戻し
の段階を特徴とする方法。
【請求項５】
質量パーセントで
Ｃ    ０．０３−０．１３％
Ｍｎ  ０．９０−１．８０％
Ｓｉ  ≦０．４０％
Ｐ    ≦０．０２０％
Ｓ    ≦０．００５％
Ｎｉ  ０．１０−１．００％
Ｃｒ  ０．２０−１．２０％
Ｍｏ  ０．１５−０．８０％
Ｃａ  ≦０．０４０％
Ｖ    ≦０．１０％
Ｎｂ  ≦０．０４０％
Ｔｉ  ≦０．０２０％
Ｎ    ≦０．０１１％
を含んでなり、残余がＦｅおよび偶発的な不純物である合金鋼を含んでなり、またＱ＆Ｔ鋼の微構造が６０％超のマルテンサイトと残部のベイナイトの混合物であること、亜結晶粒サイズが１．１μｍよりも小さく降伏応力が７５０ＭＰａ超であること、および３μｍよりも小さいサイズの亜結晶粒のパケットが極めて低いＦＡＴＴ値（＜−８０℃）に達することを特徴とする合金鋼の、溶接施工性の高強度シームレスパイプを、パイプブランクの熱間圧延により製造することへの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には油井パイプまたはラインパイプなどのシームレス鋼管の材料を製造するのに使用される鋼と、特に溶接施工性の鋼シームレスパイプの製造に使用される高強度合金鋼とに関する。
【背景技術】
【０００２】
海底油田掘削セクターにおける技術的進化は、フローラインおよびライザーに対して８０から１００ｋｓｉの範囲の降伏強度の高強度鋼をますます使用する傾向にある。この文脈において、一つのキーとなる構成成分はライザーシステムであり、水深の増加と共に更に重要な要素となる。ライザーシステムのコストは水深にかなり鋭敏である。
【０００３】
使用中の条件および環境的な荷重（すなわち、波および流れ）の鋭敏性は、超深水環境用のトップテンションライザー（ＴＴＲ）およびスチ−ルカテナリーライザー（ＳＣＲ）の２つのライザータイプに対して異なるが、ライザー重量を低減するという要求は極めて重要である。ラインの重量を低減することにより、パイプのコストは減少し、ライザーの支持に使用される張力システムに著しい影響を及ぼす。
【０００４】
加えて、高強度合金鋼を使用することは、更に効率的な設計によりパイプの肉厚を３０％まで減少させることができる。トップテンションに対してエアカン（ａｉｒｃａｎｓ）の形で浮力に依存するライザーシステムにとっては、高強度鋼により使用可能となる薄壁パイプによって、浮力要求を低減させることが可能となり、これによってこれらの構成要素上の流体力学的荷重が低下し、したがってライザー応答が改善可能となる。ホスト設備により張力を反応させるライザーシステムは、全ペイロード（ｐａｙｌｏａｄ）が減少した時に高強度鋼からメリットを得る。
【０００５】
過去数年の間で、焼入れ・焼き戻し（ＱＴ）シームレスパイプの分野においていくつかのタイプの高強度合金鋼が開発されてきた。これらのシームレスパイプは、高強度と良好な靭性および良好な周（ｇｉｒｔｈ）溶接性を併せ持つ。しかしながら、これらのシームレスパイプは、４０ｍｍまでの肉厚と２２インチ以下の外径を有し、そのためにかなり高価であり、焼入れおよび焼き戻し後に１００ｋｓｉ以下の降伏強度に達することができるのみである。
【０００６】
例えば、シームレスパイプ用の高強度の溶接施工性鋼は（特許文献１）で知られており、そこでは焼入れおよび焼き戻し後にＸ８０までの等級に達することができ、二酸化炭素腐食および海水腐食に対する優れた抵抗性を有し、重量％で０．１０超で０．３０のＣ、０．１０から１．０のＳｉ、０．１から３．０のＭｎ、２．５から７．０未満のＣｒおよび０．０１から０．１０のＡｌを含んでなり、残余がＦｅおよび０．０３％未満のＰを含む偶発的な不純物を含む合金鋼が述べられている。しかしながら、これらのタイプの鋼はＸ８０以上の等級に達することができず、Ｃｒの高含量によってかなり高価である。
【０００７】
同様に、２００２年１月３１日公開の（特許文献２）は、０．０６−０１８％のＣ、≦０．４０％のＳｉ、０．８０−１．４０％のＭｎ、≦０．０２５％のＰ、≦０．０１０％のＳ、０．０１０−０．０６０％のＡｌ、≦０．５０％のＭｏ、≦０．０４０％のＣａ、≦０．１０％のＶ、≦０．１０％のＮｂ、≦０．０１５％のＮおよび０．３０−１．００％のＷを含有する鋼から製造されるパイプブランクを熱間圧延することにより、高印加温度での安定な弾性限界を持つ、等級Ｘ５２から９０ｋｓｉまでの降伏強度範囲内のシームレスラインパイプを製造する方法を述べている。しかしながら、これらのタイプの鋼は１００ｋｓｉ以上の降伏強度に達することができず、広範囲の入熱量で溶接施工性でない。
【特許文献１】米国特許第６，２１７，６７６号
【特許文献２】米国特許出願０９／３４１，７２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
それゆえ、先行技術の欠点を無くし、パイプ体および溶接部中で良好な機械的性質に合致することができる、９０ｋｓｉ超の降伏強度および予期される崩壊性能に適切な外径（ＯＤ）対肉厚（ＷＴ）比を持つ改善された高強度の溶接施工性合金鋼をライザーシステムで使用されるシームレスパイプに提供することが望ましく、有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の新規な合金鋼の特性的な詳細は、次の説明、表および図面で明確に示される。本発明の第１の目的は、高強度の溶接施工性シームレスパイプを製造するために、重量パーセントで０．０３−０．１３％のＣ、０．９０−１．８０％のＭｎ、≦０．４０％のＳｉ、≦０．０２０％のＰ、≦０．００５％のＳ、０．１０−１．００％のＮｉ、０．２０−１．２０％のＣｒ、０．１５−０．８０％のＭｏ、≦０．０４０％のＣａ、≦０．１０％のＶ、≦０．０４０％のＮｂ、≦０．０２０％のＴｉ、≦０．０１１％のＮを含有し、合金鋼の微構造がベイナイトとマルテンサイトの混合物であること、および降伏応力が少なくとも６２１ＭＰａ（９０ｋｓｉ）であることを特徴とし、広範囲の入熱量（ｈｅａｔ  ｉｎｐｕｔｓ）において溶接施工性であり、パイプ体の優れた機械的性質と周溶接の良好な機械的特徴を達成することが可能な化学組成を含んでなる合金鋼を提供することである。
【００１０】
本発明の第２の目的は、重量パーセントで０．０３−０．１３％のＣ、０．９０−１．８０％のＭｎ、≦０．４０％のＳｉ、≦０．０２０％のＰ、≦０．００５％のＳ、０．１０−１．００％のＮｉ、０．２０−１．２０％のＣｒ、０．１５−０．８０％のＭｏ、≦０．０４０％のＣａ、≦０．１０％のＶ、≦０．０４０％のＮｂ、≦０．０２０％のＴｉ、≦０．０１１％のＮを含有し、合金鋼の微構造が主としてマルテンサイトであること、および降伏応力が少なくとも６９０ＭＰａ（１００ｋｓｉ）であることも特徴とする合金鋼を含んでなる、高強度の溶接施工性の鋼シームレスパイプを提供することである。
【００１１】
本発明を更によく理解するために、図面中で参照される詳細を次に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の第１の局面によれば、合金鋼は、高強度鋼シームレスパイプを製造するために重量パーセントで
Ｃ    ０．０３−０．１３％
Ｍｎ  ０．９０−１．８０％
Ｓｉ  ≦０．４０％
Ｐ    ≦０．０２０％
Ｓ    ≦０．００５％
Ｎｉ  ０．１０−１．００％
Ｃｒ  ０．２０−１．２０％
Ｍｏ  ０．１５−０．８０％
Ｃａ  ≦０．０４０％
Ｖ    ≦０．１０％
Ｎｂ  ≦０．０４０％
Ｔｉ  ≦０．０２０％
Ｎ    ≦０．０１１％
を含んでなり、広範囲の入熱量において溶接施工性である。本発明の化学組成は、９０ｋｓｉ超の降伏強度を持ち、ならびにライザーとして溶接パイプの製造限界に対して充分大きく、ならびにフローライン肉厚が増加して、頻繁に１０ｋｓｉ以上となる運転圧力に対して充分な抵抗性をもたらすような、外径に対する肉厚比を持つ、ライザーシステムで使用される改善された高強度の溶接施工性合金鋼シームレスパイプを提供する。
【００１３】
本発明の化学組成を選択する理由を下記に述べる。
【００１４】
炭素：０．０３％−０．１３％
炭素は最も安価な元素であり、それゆえ鋼の機械的抵抗性に最大の影響を及ぼすことによって、この含量パーセントは過少であることができない。更には、炭素は、鋼の焼入れ性を改善するのに必要であり、鋼中の含量が低いほど、鋼は溶接施工性であり、高レベルの合金化元素が使用可能である。それゆえ、炭素の選択される量は０．０３から０．１３％の範囲で選択される。
【００１５】
マンガン：０．９０％−１．８０％
マンガンは鋼の焼入れ性を増大させる元素である。少なくとも０．９％のマンガンが鋼の強度および靭性を改善するのに必要である。しかしながら、１．８０％超は鋼の二酸化炭素腐食に対する抵抗性、靭性および溶接施工性を低下させる。
【００１６】
ケイ素：０．４０％未満
ケイ素は脱酸化剤として使用され、０．４０％未満の含量は、焼入れ時の強度および軟化抵抗性を増加させるのに寄与する。０．４０％超は鋼の加工性および靭性に対して不利な影響を及ぼす。
【００１７】
リン：０．０２０％未満
リンは鋼中に不可避的に含有される。しかしながら、この元素は結晶粒界上で偏析し、ベース材料、熱影響部（ＨＡＺ）および溶接金属（ＷＭ）の靭性を減少させるので、この含量は０．０２０％に制限される。
【００１８】
イオウ：０．００５％未満
イオウも鋼中に不可避的に含有され、マンガンと結合して、ベース材料、熱影響部（ＨＡＺ）および溶接金属（ＷＭ）の靭性を悪化させる、硫化マンガンを形成する。それゆえ、イオウの含量は０．００５％以下に制限される。
【００１９】
ニッケル：０．１０％から１．００％
ニッケルは、ベース材料、熱影響部（ＨＡＺ）および溶接金属（ＷＭ）の靭性を増大させる元素であるが；一定の含量以上ではこのプラスの影響は飽和により徐々に低下する。それゆえ、ニッケルに対する最適含量範囲は０．１０から１．００％である。
【００２０】
クロム：０．２０％から１．２０％
クロムは、鋼の焼入れ性を改善して、強度および湿潤二酸化炭素環境および海水中での腐食抵抗性を増大させる。大量のクロムによって鋼は高価となり、靭性および水素脆化に対する抵抗性を低下させる可能性のあるＣｒリッチの窒化物および炭化物の望ましくない析出の危険性が増大する。それゆえ、好ましい範囲は０．２０と１．２０％の間である。
【００２１】
モリブデン：０．１５％から０．８０％
モリブデンは、固溶体および析出硬化により強度の増大に寄与し、鋼の焼入れ時の軟化に対する抵抗性を増進する。モリブデンは、オーステナイト結晶粒界上での求めずして鋼
中に入ってくる有害な元素の偏析を防止する。Ｍｏの添加は焼入れ性の改善および固溶体の硬化に必須であり、この影響を作用させるために、Ｍｏ含量は０．１５％以上でなければならない。Ｍｏ含量が０．８０％を超えると、この元素はオーステナイト（ＭＡ成分）を含有する高Ｃマルテンサイトアイランドの形成を促進するために、溶接継手部の靭性は特に劣る。それゆえ、この元素の最適含量範囲は０．１５％から０．８０％である。
【００２２】
カルシウム：０．０４０％未満
カルシウムはイオウおよび酸素と合体して、硫化物および酸化物を形成し、次にこれらが硬い高融点酸化物化合物を低融点の軟い酸化物化合物に変形させ、鋼の疲労抵抗性が改善される。カルシウムの過度の添加は、鋼製品上の望ましくない硬い介在物を生じる。カルシウムのこれらの影響を要約すると、カルシウムを添加する場合、この含量は０．０４０％未満に制限される。
【００２３】
バナジウム：０．１０％未満
バナジウムは炭化物および窒化物として固溶体から析出し、それゆえ、析出硬化により材料の強度を増大する。しかしながら、溶接中の炭化物または炭窒化物の過剰を避けるために、この含量は０．１０％未満に限定される。
【００２４】
ニオブ：０．０４０％未満
ニオブも炭化物および窒化物の形で固溶体から析出し、それゆえ材料の強度を増大させる。ニオブリッチの炭化物または窒化物の析出物はまた過度の結晶粒成長を阻止する。しかしながら、Ｎｂ含量が０．０４％を超えると、望ましくない過度の析出が起こり、結果として靭性に悪影響を及ぼす。このように、この元素の好ましい含量は０．０４０％を超えてはならない。
【００２５】
チタン：０．０２０％未満
チタンは、粒界の動きをピン止めにより妨げる窒化物の析出により結晶粒の高純度化にも使用される脱酸化剤である。窒素および炭素などの元素の存在下で０．０２０％よりも多い量は、靭性に対して有害である（すなわち、遷移温度の増加させる）チタンの粗い炭窒化物または窒化物の形成を促進する。それゆえ、この元素の含量は０．０２０％を超えてはならない。
【００２６】
窒素：０．０１０％未満
窒素の量は、材料の靭性を低下させない量の析出物を鋼中で発現させるためには、０．０１０％以下に保たれなくてはならない。
【００２７】
本発明の第２の局面によれば、高強度の溶接施工性鋼シームレスパイプは、重量パーセントで
Ｃ    ０．０３−０．１３％
Ｍｎ  ０．９０−１．８０％
Ｓｉ  ≦０．４０％
Ｐ    ≦０．０２０％
Ｓ    ≦０．００５％
Ｎｉ  ０．１０−１．００％
Ｃｒ  ０．２０−１．２０％
Ｍｏ  ０．１５−０．８０％
Ｃａ  ≦０．０４０％
Ｖ    ≦０．１０％
Ｎｂ  ≦０．０４０％
Ｔｉ  ≦０．０２０％
Ｎ    ≦０．０１１％
を含有し、合金鋼の微構造が主としてマルテンサイトであること、および降伏応力が少なくとも６９０ＭＰａ（１００ｋｓｉ）であることも特徴とする合金鋼を含んでなる。
【００２８】
このシームレスパイプは、１５ＫＪ／インチと４０ＫＪ／インチの間の入熱量範囲で溶接施工性であり、パイプ体と熱影響部の両方において良好な破壊靭性特性（亀裂開口変位（ＣＴＯＤ））を示す。
【００２９】
本発明は、浅水域および深水域プロジェクトに対する機械的要求を充たす能力があり、表１および２に示すように、強度、硬度および靭性に関して次のパイプおよび周溶接の機械的性質を達成する。
【００３０】
【表１】
0005553508.tif 000002
【００３１】
【表２】
0005553508.tif 000003
【００３２】
サイズ、重量、圧力、機械的性質および化学組成の臨界的な範囲は、１００ｋｓｉ以上の降伏強度を持つ焼入れ・焼き戻し（Ｑ＆Ｔ）シームレスパイプに対して１２ｍｍと３０ｍｍの間の肉厚の範囲の１６インチまでの外径のシームレスパイプに適用される。前記の特性は、冶金学的モデル化、実験室試験および工業的な試用により高強度パイプを注文に応じた冶金学的設計することにより得られる。この結果は、１００ｋｓｉ以上の降伏強度のＱ＆Ｔシームレスパイプの製造が少なくともある寸法範囲内では可能であるということを示す。
【００３３】
１００ｋｓ超の降伏強度を持つ本発明の高強度Ｑ＆Ｔシームレスパイプを溶接施工性鋼において得るために、６インチから１６インチまで変わる外径（ＯＤ）と、１２から３０ｍｍまで変わる肉厚（ＷＴ）の範囲のパイプ形状の鋼において試験を行った。本発明の化学組成はＯＤ／ＷＴ比に関連するという事実により、代表的な形状が定義された。最も有望な鋼は、０．０７から０．１１％の炭素含量と共にＮｂを微少添加（ｍｉｃｒｏａｄｄｉｔｉｏｎ）したものであると同定された。ここで、鋼中の炭素含量が低いほど、試用される合金化元素のレベルは高く、１−１．６％のＭｎ、ならびに最適化された添加量のＭｏ、Ｎｉ、ＣｒおよびＶであり；炭素当量（Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）／１５）は０．４５％から０．５９％までの範囲である。
【００３４】
０．０８５％のＣ、１．６％のＭｎ、０．４％のＮｉ、０．２２％のＣｒ、０．０５％のＶおよび０．０３％のＮｂおよび０１７％のＭｏならびに０．２９％のＭｏの含量のベース組成の実験室鋼について、熱間圧延および種々のＱ＆Ｔ処理を行った。
【００３５】
この試験の結果は、常時０．９５より下の引っ張り強度に対する降伏強度（Ｙ／Ｔ）比を生じた。０．２９％Ｍｏ鋼によって、１００ｋｓｉ（６８０ＭＰａ）に近い降伏強度（ＹＳ）と、−５０℃の破面遷移温度（ＦＡＴＴ）を持つシームレスＱ＆Ｔ鋼の製造が可能となった（９２０℃でオーステナイト化し、６００℃から６２０℃で焼き戻し）。
【００３６】
図１および２に図示するように、靭性はこのパラメーターの増加と共に残存強度を好適なレベルまで若干改善したが、機械的性質は焼き戻し温度に鋭敏でない。図１に示すように、ＦＡＴＴ対ＹＳ挙動は、０．１７％および０．３０％の両方のＭｏ含量の１５ｍｍおよび２５ｍｍの試料に対して示されている。同一の冷却速度を再現してこれらの試料を焼入れした。同一の冷却速度を考慮するならば、試験結果は、ＹＳが改善された焼入れ性によりＭｏ含量に依存する（Ｍｏ含量が高いほど、降伏強度は高い）ということを示した。
【００３７】
０．１７％および０．３０％Ｍｏ鋼について、９２０℃でオーステナイト化し、６２０℃で焼き戻しした後冷却速度の影響も評価した。表３で観察することができるように、与えられた降伏強度に正規化されたＦＡＴＴ値として測定される靭性を考慮すると、冷却速度を増加することによって、材料の靭性に著しい悪影響を及ぼさずに強度が両方のＭｏ含量に対して改善される。
【００３８】
【表３】
0005553508.tif 000004
【００３９】
この明らかになりつつある事態にしたがって、高Ｍｏの実験室鋼のそれと匹敵する類似の化学組成を持つＴ１およびＤ１とコード化された２つの工業的な溶鋼（ｈｅａｔｓ）（表４）を製造した。
【００４０】
【表４】
0005553508.tif 000005
【００４１】
ＯＤ＝３２３．９ｍｍおよびＷＴ＝１５−１６ｍｍのパイプを製造した。これらのパイプを９００−９２０℃でオーステナイト化し、６１０−６３０℃で焼戻しした。同様に、２５ｍｍ厚のパイプを製造し、９００℃でオーステナイト化、６００℃で焼戻しした。
【００４２】
第１の試用からの結果に基づいて、類似のリッチな化学組成（０．３％Ｍｏ；０．５％Ｃｒ；０．５％Ｎｉ；０．０５％Ｖ；０．０２６％Ｎｂ）のＴ２およびＤ２のコードの２つの他の溶鋼、ただし溶鋼Ｄ２（０．１１％Ｃ；１．４８％Ｍｎ）と比較して溶鋼Ｔ２（０．０７％Ｃ；１．６７％Ｍｎ）ではＣ含量が低いこと、およびＭｎ含量が高いことを除く、（表４）を鋳造した。最後に、２５−３０ｍｍＷＴシームレスパイプにおいて焼入れ後に極めて高い含量のマルテンサイト、それゆえ１００ｋｓｉ以上の降伏強度値を得るために、第３の溶鋼（表４中Ｔ３）を特に設計した。
【００４３】
本発明による合金鋼の顕著な特性の一つは、マルテンサイトの量と、パケットおよび亜結晶粒のサイズを特徴とする微構造である。
【００４４】
強度および靭性挙動を微構造と関連付けるために、実験室および工業的試用からの材料を更に深遠な金属学的（ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ）研究に検討してきた。同様に、在来のＸ６５およびＸ８０グレードの材料をこの分析中に含めた。
【００４５】
初期オーステナイト結晶粒（ＰＡＧＳ）の平均サイズを測定するために、光学顕微鏡法（ＯＭ）を使用し、一方マルテンサイトの含量を認識し、評価するために、走査顕微鏡法（ＳＥＭ）および透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）を適用した。これらの手法に加えて、局所的配向および結晶学に関する定量的情報を得るために、方位画像化顕微鏡法（ＯＩＭ）も適用した。特に、この手法によって、亜結晶粒（＜５°の低角度粒界）およびパケット（ミスオリエンテーション＞５０°の高角度粒界によりにより区切られた）の検出が可能となった。
【００４６】
この平均亜結晶粒サイズは、このパラメーターの逆平方根との殆ど直線的な関係（図３）によってこれらの材料の降伏強度を規定するキーとなる微構造パラメーターである。他方、異なる材料の靭性は、パケットサイズの逆平方根に関連した。特に、ΔＦＡＴＴ／ΔＹＳ＝−０．３℃／ＭＰａの関係を用いて、同一の降伏強度レベルと呼ばれる正規化されたＦＡＴＴが導入されている。結果はパケットサイズの微調整による靭性の改善を示す（図４）。
【００４７】
焼入れしたままの（ａｓ−ｑｕｅｎｃｈ）微構造が主に低Ｃマルテンサイト（Ｍ＞６０％）を含んでなる場合、微細なパケットサイズ（図５）が得られる。
【００４８】
図６は、パケットサイズが主にマルテンサイト構造（Ｍ＞６０％）の材料中の初期オーステナイト結晶粒サイズ（ＰＡＧＳ）に実用的に無関係であるということを示す。それゆえ、主としてマルテンサイト構造を発現することができる鋼について行う熱処理を場合には、ＰＡＧＳ細粒を維持するためのオーステナイト化温度の厳しい制御は必要とされない。
【００４９】
本発明の実施例にしたがった表４中のすべての鋼は、１２から３０ｍｍの肉厚のシームレスパイプの工業的焼入れ時にＭ＞３０％の微構造を発現するように設計されているために、少なくとも９０ｋｓｉの降伏強度と良好な靭性レベル（すなわち、ＦＡＴＴ＜−３０℃）を満足する。
【００５０】
焼戻し後、７５０ＭＰａ以上の降伏強度レベルを発現することができる１．１μｍ以下の亜結晶粒と、極めて低いＦＡＴＴ値（＜−８０℃）に達するのに好適である、３μｍ以下のサイズのパケットを持つ微構造を形成するように、６０％超のマルテンサイト量も発現させた。
【実施例】
【００５１】
実施例１
０．０９％Ｃ、１．５１％Ｍｎ、０．２４％Ｓｉ、０．０１０％Ｐ、１６ｐｐｍＳ、０．２５％Ｍｏ、０．２６％Ｃｒ、０．４４％Ｎｉ、０．０６％Ｖおよび０．０２９％Ｎｂを含んでなる化学組成の溶鋼と、外径３２３．９ｍｍおよび肉厚１５−１６ｍｍのパイプを使用し、９００°−９２０℃でオーステナイト化し、水タンク（パイプの外部および内部冷却）中で焼入れし、ならびに６１０°−６３０℃で焼き戻しして、１５−１６ｍｍ肉厚のシームレスＱ＆ＴパイプがＹＳ＞９５ｋｓｉ（６６０ＭＰａ）の発現に好適であるということが判明した（表５）。同一の化学組成および外径の２５ｍｍ肉厚のパイプを使用し、９００℃でオーステナイト化し、６００℃で焼き戻しして、２５ｍｍ肉厚のシームレスＱ＆ＴパイプがＹＳ＞９０ｋｓｉ（６２１ＭＰａ）の発現に好適であるということが判明した（表５）。ＦＡＴＴ値は−６５℃であった（表５）。
【００５２】
【表５】
0005553508.tif 000006
【００５３】
実施例２
０．１０％Ｃ、１．４４％Ｍｎ、０．２８％Ｓｉ、０．０１０％Ｐ、２０ｐｐｍＳ、０．２３０％Ｍｏ、０．２６％Ｃｒ、０．０７０％Ｖ、０．０２６％Ｎｂ、０．４４％Ｎｉを含んでなる化学組成の溶鋼と、外径３２３．９ｍｍおよび肉厚１５−１６ｍｍのパイプを使用し、９００°−９２０℃でオーステナイト化し、回転するパイプを外部および内部的に焼入れし、ならびに６１０°−６３０℃で焼き戻しして、１５−１６ｍｍ肉厚のシームレスＱ＆Ｔパイプが１００ｋｓｉ（６９０ＭＰａ）よりも高い降伏強度を達成するということが判明した（表６）。
【００５４】
【表６】
0005553508.tif 000007
【００５５】
実施例３
０．１１％Ｃ、１．４８％Ｍｎ、０．２５％Ｓｉ、０．０１６％Ｐ、２０ｐｐｍＳ、０．３１％Ｍｏ、０．５３％Ｃｒ、０．０５８％Ｖ、０．０２６％Ｎｂ、０．５３％Ｎｉを含んでなる化学組成の溶鋼と、外径３２３．９ｍｍおよび肉厚１５−１６ｍｍのパイプおよび実施例２のそれに類似の工程条件を使用し、表７に示す機械的性質を発現させた。
【００５６】
【表７】
0005553508.tif 000008
【００５７】
実施例２（表６）と比較して、ＣｒおよびＭｏ添加は、靭性の形で更なるメリットをもたらさず、１５−１６ｍｍ肉厚のシームレスＱ＆Ｔパイプに対して必要とされる強度レベルを維持するということが判明した。
【００５８】
実施例４
０．１１％Ｃ、１．４８％Ｍｎ、０．２５％Ｓｉ、０．０１６％Ｐ、２０ｐｐｍＳ、０．３１％Ｍｏ、０．５３％Ｃｒ、０．０５８％Ｖ、０．０２６％Ｎｂ、０．５３％Ｎｉを含んでなる化学組成の溶鋼と、外径３２３．９ｍｍおよび肉厚２５ｍｍのパイプを使用し、水焼入れの有効性を故意に低減させた場合に表８に示す機械的性質を発現させた。
【００５９】
【表８】
0005553508.tif 000009
【００６０】
実施例２（表６）の場合と比較すると、ＣｒおよびＭｏ添加は実質的な強度増加（７００ＭＰａから７６０ＭＰａまで）をもたらすが、靭性は減少する（ＦＡＴＴ−３０℃から−５℃まで）ということが判明した。この挙動は、マルテンサイト量が少なく、結果としてパケットが比較的粗いことに関連するものであった。
【００６１】
実施例５
０．０７％Ｃ、１．６７％Ｍｎ、０．２２％Ｓｉ、０．０１０％Ｐ、０．０４２％Ｖ、０．０２６％Ｎｂ、０．５１％Ｎｉ、８０ｐｐｍＴｉ、９ｐｐｍＳを含んでなる化学組成の溶鋼と、外径３２３．９ｍｍおよび肉厚１５ｍｍのパイプを使用し、同一の焼き戻し温度、すなわち６００℃に対するＣｒおよびＭｏの添加（この実施例を実施例１と比較のこと）は、良好な靭性レベル（ＦＡＴＴ＝−６０℃）を維持しながら高い強度（ＹＳ＞７１０ＭＰａおよびΔＹＳ＝４０ＭＰａ）をもたらすということが判明した（表９）。
【００６２】
【表９】
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【００６３】
同一の化学組成および外径の２５ｍｍ肉厚のパイプを使用し、同一の焼き戻し温度、すなわち６００℃に対するＣｒおよびＭｏの添加（この実施例を実施例１と比較のこと、ＷＴ＝２５ｍｍ）は、靭性に対して悪影響無しで若干の強度増加（ΔＹＳ＝３０ＭＰａ）をもたらすということが判明した。
【００６４】
実施例６
０．１０％Ｃ、１．２７％Ｍｎ、０．３４％Ｓｉ、０．０１０％Ｐ、０．０２５％Ｎｂ、０．５０％Ｍｏ、０．３２％Ｃｒ、０．２２％Ｎｉ、７０ｐｐｍＴｉ、９ｐｐｍＳを含んでなる化学組成の溶鋼と、外径３２３．９ｍｍおよび肉厚１６ｍｍのパイプを使用し、更なるＭｏ添加（この実施例を実施例５と比較のこと）は、若干高い焼き戻し温度（６２５℃対６００℃）を用いても、高い強度（ＹＳ＝７６０ＭＰａおよびΔＹＳ＝５０ＭＰａ）と、良好な靭性（ΔＦＡＴＴ＝−６０℃）ももたらすということが判明した（表１０）。この挙動は、マルテンサイトの量が１００％に近いということと関連する。
【００６５】
【表１０】
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【００６６】
同一の化学組成および外径の２５ｍｍ肉厚のパイプを使用し、同一の焼き戻し温度、すなわち６００℃に対するＭｏの添加（この実施例を実施例１と比較のこと、ＷＴ＝２５ｍｍ）は、再度であるが、極めて良好な靭性（ＦＡＴＴ＝−９０℃）と共に強度増加（ΔＹＳ＝８０ＭＰａ）をもたらすということが判明した。この挙動は、マルテンサイトの量が６５％よりも多いことと関連する。
【００６７】
本発明を例示し、態様に応じて説明してきたが、本発明の精神からどのような形でも逸脱することなく種々の変成および構造変化を行い得るので、本発明は、示される詳細に限定されるように意図されていない。この態様は、当業者が本発明および種々の変成による種々の態様を考えられる特別な使用に好適であるように最もよく使用することを可能ならしめるように、本発明の原理および実際的な適用を最もよく説明するために、選択され、説明されたものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、本発明の材料の降伏強度（ＹＳ）および破面遷移温度（ＦＡＴＴ）に及ぼす厚さおよびＭｏ含量の影響を示す。
【図２】図２は、本発明の１５ｍｍ肉厚のパイプにおけるＹＳおよびＦＡＴＴに及ぼす冷却速度（ＣＲ）およびＭｏ含量の影響を図示する。
【図３】図３は、本発明からのＱ＆Ｔ鋼の降伏強度に及ぼす平均亜結晶粒サイズの影響を示す。
【図４】図４は、種々の量のマルテンサイトを含むＱ＆Ｔ鋼に対するＦＡＴＴ変化およびパケットサイズ逆平方根の間の関係を示す。
【図５】図５は、マルテンサイトから構成される（Ｍ＞３０％）焼入れたままの微構造の本発明のＱ＆Ｔ鋼に対するパケットサイズを示す。
【図６】図６は、主としてマルテンサイト構造の本発明の材料目的においてはパケットサイズが初期オーステナイト結晶粒サイズ（ＰＡＧＳ）に実際上無関係であるということを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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