(57)【要約】【課題】十分な強度を確保しつつ、鋼板の表面下０．２５ｍｍにおける硬さの上昇が抑制された耐サワーラインパイプ用高強度鋼板を製造することができる耐サワーラインパイプ用高強度鋼の製造方法を提供する。【解決手段】所定の成分組成を有する鋼片を加熱した後、熱間圧延して鋼板とする工程と、熱間圧延後の鋼板を所定の条件で水冷する第１の水冷工程と、その後、鋼板表面を（Ａｒ3点＋１０℃）以上（Ａｒ3点＋１００℃）以下の復熱温度に復熱する復熱工程と、引き続き、空冷開始温度を鋼板表面で上記復熱温度、空冷終了温度を鋼板表面でＡｒ3点以上（Ａｒ3点＋４０℃）以下かつ（前記復熱温度−１０℃）以下として、鋼板を空冷する空冷工程と、引き続き、水冷開始温度を鋼板表面で上記空冷終了温度、水冷停止温度を所定の条件として、上記鋼板を水冷する第２の水冷工程と、を有する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０２〜０．０８％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、Ｍｎ：０．５０〜１．８０％、Ｐ：０．００１〜０．０１５％、Ｓ：０．０００２〜０．００１５％、Ａｌ：０．０１〜０．０８％およびＣａ：０．０００５〜０．００５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物の成分組成を有する鋼片を、１０００℃以上１３００℃以下の温度に加熱した後、熱間圧延して鋼板とする工程と、
水冷開始温度を鋼板表面で（Ａｒ3点＋１０℃）以上、水冷停止温度を鋼板表面でＢs点以下として、熱間圧延後の前記鋼板を水冷する第１の水冷工程と、
前記第１の水冷工程の後、鋼板表面を（Ａｒ3点＋１０℃）以上（Ａｒ3点＋１００℃）以下の復熱温度に復熱する復熱工程と、
前記復熱工程に引き続き、空冷開始温度を鋼板表面で前記復熱温度、空冷終了温度を鋼板表面でＡｒ3点以上（Ａｒ3点＋４０℃）以下かつ（前記復熱温度−１０℃）以下として、復熱後の前記鋼板を空冷する空冷工程と、
前記空冷工程に引き続き、水冷開始温度を鋼板表面で前記空冷終了温度、水冷停止温度を鋼板表面で４５０℃以上６５０℃以下として、空冷後の前記鋼板を水冷する第２の水冷工程と、
を有することを特徴とする耐サワーパイプライン用高強度鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下およびＭｏ：０．５０％以下のうちから選んだ１種又は２種以上を含有する、請求項１に記載の耐サワーラインパイプ用高強度鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００５〜０．１％、Ｖ：０．００５〜０．１％およびＴｉ：０．００５〜０．１％のうちから選んだ１種又は２種以上を含有する、請求項１または２に記載の耐サワーラインパイプ用高強度鋼板の製造方法。
【請求項４】
質量％で、Ｃ：０．０２〜０．０８％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、Ｍｎ：０．５０〜１．８０％、Ｐ：０．００１〜０．０１５％、Ｓ：０．０００２〜０．００１５％、Ａｌ：０．０１〜０．０８％およびＣａ：０．０００５〜０．００５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
鋼板表面下０．２５ｍｍにおけるビッカース硬さが２３０ＨＶ以下であることを特徴とする耐サワーラインパイプ用高強度鋼板。
【請求項５】
前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下およびＭｏ：０．５０％以下のうちから選んだ１種又は２種以上を含有する、請求項４に記載の耐サワーラインパイプ用高強度鋼板。
【請求項６】
前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００５〜０．１％、Ｖ：０．００５〜０．１％およびＴｉ：０．００５〜０．１％のうちから選んだ１種又は２種以上を含有する、請求項４または５に記載の耐サワーラインパイプ用高強度鋼板。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか一項に記載の耐サワーラインパイプ用高強度鋼板を用いた高強度鋼管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築、海洋構造物、造船、土木、建設産業用機械の分野のラインパイプに使用して好適な、鋼板内の材質均一性に優れた耐サワーラインパイプ用高強度鋼板の製造方法、及び耐サワーラインパイプ用高強度鋼板に関する。また、本発明は、当該耐サワーラインパイプ用高強度鋼板を用いた高強度鋼管に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ラインパイプは、厚板ミルや熱延ミルによって製造された鋼板を、ＵＯＥ成形、プレスベンド成形およびロール成形などによって、鋼管に成形することで製造される。
【０００３】
ここに、硫化水素を含む原油や天然ガスの輸送に用いられるラインパイプは、強度、靭性、溶接性などの他に、耐水素誘起割れ性（耐ＨＩＣ（Hydrogen Induced Cracking）性）や耐硫化物応力腐食割れ性（耐ＳＳＣＣ（Sulfide Stress Corrosion Cracking）性）といった、いわゆる耐サワー性が必要とされる。中でもＨＩＣは、腐食反応による水素イオンが鋼材表面に吸着し、原子状の水素として鋼内部に侵入し、鋼中のＭｎＳなどの非金属介在物や硬い第２相組織のまわりに拡散・集積して、分子状の水素となり、その内圧により割れを生ずるもので、油井管に対して比較的強度レベルの低いラインパイプにおいて問題とされ、多くの対策技術が開示されてきた。一方、ＳＳＣＣに関しては、一般的に油井用高強度継目無鋼管や、溶接部の高硬度域で発生することが知られており、比較的硬さが低いラインパイプではあまり問題視されてこなかった。ところが近年、原油や天然ガスの採掘環境がますます厳しさを増し、硫化水素分圧の高い、あるいはｐＨが低い環境において、ラインパイプの母材部においてもＳＳＣＣが生じることが報告されており、鋼管内面表層部の硬さをコントロールして、より厳しい腐食環境下での耐ＳＳＣＣ性を向上させることの重要性が指摘されている。
【０００４】
通常、ラインパイプ用高強度鋼板の製造に際しては、制御圧延と制御冷却を組み合わせた、いわゆるＴＭＣＰ（Thermo-Mechanical Control Process）技術が適用されている。このＴＭＣＰ技術を用いて鋼材の高強度化を行うには、制御冷却時の冷却速度を大きくすることが有効である。しかしながら、高冷却速度で制御冷却した場合、鋼板表層部が急冷されるため、鋼板内部に比べて表層部の硬さが高くなり、板厚方向の硬さ分布にばらつきが生じる。したがって、鋼板内の材質均一性を確保する観点で問題となる。
【０００５】
鋼板表層部の硬さの上昇を抑制する方法として、特許文献１には、熱間圧延後の鋼板をＡｒ3点以上の温度から、最上流側の冷却ゾーンで鋼板表層部がマルテンサイト変態開始点以下の温度となるまで加速冷却を行った後、続く一又は複数の冷却ゾーンを空冷区間として加速冷却を一旦中断し、鋼板表層部を６４０℃以上の温度に復熱した直後に、冷却ゾーンで鋼板の板厚平均温度が５２０℃以下となるまで再び加速冷却することを特徴とする鋼板の冷却方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２０６７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示の冷却方法を用いて、所定の成分組成を有する耐サワーラインパイプ用高強度鋼板を作製したところ、単に鋼板表層部の硬さの上昇を抑制すべく従来の冷却方法を用いただけでは、従来どおり鋼板の表面下１ｍｍにおける硬さの上昇を抑制することができても、鋼板の極表層部の硬さ、具体的には鋼板の表面下０．２５ｍｍにおいて局所的に硬さが上昇する部分が生じることが判明した。
【０００８】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、十分な強度を確保しつつ、鋼板の表面下０．２５ｍｍにおける硬さの上昇が抑制された耐サワーラインパイプ用高強度鋼板を製造することができる耐サワーラインパイプ用高強度鋼の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、十分な強度を確保しつつ、鋼板の表面下０．２５ｍｍにおける硬さの上昇が抑制された耐サワーラインパイプ用高強度鋼板を提供することを目的とする。また、本発明は、当該耐サワーラインパイプ用高強度鋼板を用いた高強度鋼管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討したところ、鋼板表面を所定の温度に復熱した直後に加速冷却を行うと、鋼板表層部を十分に焼き戻すことができず、そのため鋼板の表面下０．２５ｍｍにおける硬さが上昇することを見出した。そして、さらなる検討を進めたところ、復熱によって鋼板表面が到達する最高温度を（Ａｒ3点＋１０℃）以上（Ａｒ3点＋１００℃）以下とし、その後、鋼板表面の温度が当該復熱温度からＡｒ3点以上（Ａｒ3点＋４０℃）以下かつ（当該復熱温度−１０℃）以下となるまで十分な空冷を行った後に加速冷却を行うと、鋼板の表面下０．２５ｍｍにおける硬さの上昇を顕著に抑制することができることを知見した。
【００１０】
本発明は、上記知見に基づくものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
（１）質量％で、Ｃ：０．０２〜０．０８％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、Ｍｎ：０．５０〜１．８０％、Ｐ：０．００１〜０．０１５％、Ｓ：０．０００２〜０．００１５％、Ａｌ：０．０１〜０．０８％およびＣａ：０．０００５〜０．００５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物の成分組成を有する鋼片を、１０００℃以上１３００℃以下の温度に加熱した後、熱間圧延して鋼板とする工程と、
水冷開始温度を鋼板表面で（Ａｒ3点＋１０℃）以上、水冷停止温度を鋼板表面でＢs点以下として、熱間圧延後の前記鋼板を水冷する第１の水冷工程と、
前記第１の水冷工程の後、鋼板表面を（Ａｒ3点＋１０℃）以上（Ａｒ3点＋１００℃）以下の復熱温度に復熱する復熱工程と、
前記復熱工程に引き続き、空冷開始温度を鋼板表面で前記復熱温度、空冷終了温度を鋼板表面でＡｒ3点以上（Ａｒ3点＋４０℃）以下かつ（前記復熱温度−１０℃）以下として、復熱後の前記鋼板を空冷する空冷工程と、
前記空冷工程に引き続き、水冷開始温度を鋼板表面で前記空冷終了温度、水冷停止温度を鋼板表面で４５０℃以上６５０℃以下として、空冷後の前記鋼板を水冷する第２の水冷工程と、
を有することを特徴とする耐サワーパイプライン用高強度鋼板の製造方法。
【００１１】
（２）前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下およびＭｏ：０．５０％以下のうちから選んだ１種又は２種以上を含有する、上記（１）に記載の耐サワーラインパイプ用高強度鋼板の製造方法。
【００１２】
（３）前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００５〜０．１％、Ｖ：０．００５〜０．１％およびＴｉ：０．００５〜０．１％のうちから選んだ１種又は２種以上を含有する、上記（１）または（２）に記載の耐サワーラインパイプ用高強度鋼板の製造方法。
【００１３】
（４）質量％で、Ｃ：０．０２〜０．０８％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、Ｍｎ：０．５０〜１．８０％、Ｐ：０．００１〜０．０１５％、Ｓ：０．０００２〜０．００１５％、Ａｌ：０．０１〜０．０８％およびＣａ：０．０００５〜０．００５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
鋼板表面下０．２５ｍｍにおけるビッカース硬さが２３０ＨＶ以下であることを特徴とする耐サワーラインパイプ用高強度鋼板。
【００１４】
（５）前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下およびＭｏ：０．５０％以下のうちから選んだ１種又は２種以上を含有する、上記（４）に記載の耐サワーラインパイプ用高強度鋼板。
【００１５】
（６）前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００５〜０．１％、Ｖ：０．００５〜０．１％およびＴｉ：０．００５〜０．１％のうちから選んだ１種又は２種以上を含有する、上記（４）または（５）に記載の耐サワーラインパイプ用高強度鋼板。
【００１６】
（７）上記（４）〜（６）のいずれか一つに記載の耐サワーラインパイプ用高強度鋼板を用いた高強度鋼管。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、十分な強度を確保しつつ、鋼板の表面下０．２５ｍｍにおける硬さの上昇が抑制された耐サワーラインパイプ用高強度鋼板を得ることができる。また、本発明によれば、当該耐サワーラインパイプ用高強度鋼板を用いた高強度鋼管を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明の一実施形態において、鋼板表面の温度履歴の一例を示す図である。
【図１Ｂ】Ｎｏ．７の比較例について、鋼板表面の温度履歴の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態において用いることができる冷却設備の構成を示す概略図である。
【図３Ａ】実施例におけるビッカース硬さの測定のための試験片の採取方法を説明する模式図である。
【図３Ｂ】当該試験片の、圧延方向に垂直な断面におけるビッカース硬さの測定点を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本開示の耐サワーラインパイプ用高強度鋼板について、具体的に説明する。
【００２０】
［成分組成］
まず、本開示の耐サワーパイプライン用高強度鋼板の成分組成とその限定理由について説明する。以下の説明において％で示す単位は全て質量％である。
【００２１】
Ｃ：０．０２〜０．０８％
Ｃは、強度の向上に有効に寄与するが、Ｃ含有量が０．０２％未満では十分な強度を確保することができず、一方で０．０８％を超えると冷却時に表層部の硬さが上昇するので、耐ＨＩＣ特性および耐ＳＳＣＣ特性が劣化する。また、靭性も劣化する。このため、Ｃ含有量は０．０２〜０．０８％の範囲に限定する。
【００２２】
Ｓｉ：０．０１〜０．５０％
Ｓｉは、脱酸のために添加するが、Ｓｉ含有量が０．０１％未満では脱酸効果が十分でなく、一方で０．５０％を超えると靭性や溶接性が劣化する。このため、Ｓｉ含有量は０．０１〜０．５０％の範囲に限定する。
【００２３】
Ｍｎ：０．５０〜１．８０％
Ｍｎは、強度および靭性の向上に有効に寄与するが、Ｍｎ含有量が０．５０％未満ではその添加効果に乏しく、一方で１．８０％を超えると冷却時に中心偏析部の硬さが上昇するので、耐ＨＩＣ特性が劣化する。また、溶接性も劣化する。このため、Ｍｎ含有量は０．５０〜１．８０％の範囲に限定する。
【００２４】
Ｐ：０．００１〜０．０１５％
Ｐは、不可避不純物元素であり、溶接性を劣化させるとともに、中心偏析部の硬さを上昇させることで耐ＨＩＣ特性を劣化させ、Ｐ含有量が０．０１５％を超えるとその傾向が顕著となるので、上限を０．０１５％に規定する。好ましくは０．００８％以下である。Ｐ含有量は低いほどよいが、精錬コストの観点から０．００１％以上とする。
【００２５】
Ｓ：０．０００２〜０．００１５％
Ｓは、不可避不純物元素であり、鋼中においてはＭｎＳ介在物となり耐ＨＩＣ特性を劣化させるので、Ｓ含有量は低いほどよいが、０．００１５％までは許容される。精錬コストの観点から、Ｓ含有量は０．０００２％以上とする。
【００２６】
Ａｌ：０.０１〜０.０８％
Ａｌは、脱酸剤として添加するが、Ａｌ含有量が０.０１％未満では添加効果がなく、一方で０.０８％を超えると鋼の清浄度が低下し、靱性が劣化する。このため、Ａｌ含有量は０.０１〜０.０８％の範囲に限定する。
【００２７】
Ｃａ：０．０００５〜０．００５％
Ｃａは、硫化物系介在物の形態制御による耐ＨＩＣ特性向上に有効な元素であるが、Ｃａ含有量が０．０００５％未満ではその添加効果が十分でなく、一方で、０．００５％を超えると、効果が飽和するだけでなく、鋼の清浄度の低下により耐ＨＩＣ特性が劣化する。このため、Ｃａ含有量は０．０００５〜０．００５％の範囲に限定する。
【００２８】
以上、本開示の基本成分について説明したが、本開示の成分組成は、鋼板の強度や靱性の一層の向上のために、Ｃｕ，Ｎｉ，ＣｒおよびＭｏのうちから選んだ１種又は２種以上を、以下の範囲で任意に含有させることができる。
【００２９】
Ｃｕ：０．５０％以下
Ｃｕは、靭性の改善と強度の上昇に有効な元素であり、この効果を得るにはＣｕ含有量を０．０５％以上とすることが好ましいが、Ｃｕ含有量が多すぎると溶接性が劣化するので、Ｃｕを添加する場合は０．５０％を上限とする。
【００３０】
Ｎｉ：０．５０％以下
Ｎｉは、靭性の改善と強度の上昇に有効な元素であり、この効果を得るにはＮｉ含有量を０．０５％以上とすることが好ましいが、Ｎｉ含有量が多すぎると経済的に不利なだけでなく、溶接熱影響部の靱性が劣化するので、Ｎｉを添加する場合は０．５０％を上限とする。
【００３１】
Ｃｒ：０．５０％以下
Ｃｒは、Ｍｎと同様、低Ｃでも十分な強度を得るために有効な元素であり、この効果を得るにはＣｒ含有量を０．０５％以上とすることが好ましいが、Ｃｒ含有量が多すぎると溶接性が劣化するので、Ｃｒを添加する場合は０．５０％を上限とする。
【００３２】
Ｍｏ：０．５０％以下
Ｍｏは、靭性の改善と強度の上昇に有効な元素であり、この効果を得るにはＭｏ含有量を０．０５％以上とすることが好ましいが、Ｍｏ含有量が多すぎると溶接性が劣化するので、Ｍｏを添加する場合は０．５０％を上限とする。
【００３３】
本開示の成分組成は、さらに、Ｎｂ，ＶおよびＴｉのうちから選んだ１種又は２種以上を、以下の範囲で任意に含有させることもできる。
【００３４】
Ｎｂ：０．００５〜０．１％、Ｖ：０．００５〜０．１％およびＴｉ：０．００５〜０．１％のうちから選んだ１種又は２種以上
Ｎｂ，ＶおよびＴｉはいずれも、鋼板の強度および靭性を高めるために任意に添加することができる元素である。各元素とも、含有量が０．００５％未満ではその添加効果に乏しく、一方で０．１％を超えると溶接部の靭性が劣化するので、添加する場合はいずれも０．００５〜０．１％の範囲とするのが好ましい。
【００３５】
なお、上記した元素以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物からなる。ただし、本発明の作用効果を害しない限り、他の微量元素の含有を妨げない。
【００３６】
［鋼板の組織］
次に、本開示の耐サワーラインパイプ用高強度鋼板の鋼組織について説明する。本開示の高強度鋼板は、ＡＰＩ  ５ＬのＸ７０グレード以上の強度を有する鋼管用の鋼板であるので、引張強さＴＳを５７０ＭＰａ以上とし、降伏強さＹＳを４８５ＭＰａ以上とし、降伏比ＹＲ（＝（ＹＳ／ＴＳ）×１００）を０．９３以下とする必要があり、そのため鋼組織をベイナイト組織とする必要がある。特に、表層部は、マルテンサイトや島状マルテンサイト（ＭＡ）等の硬質相が生成した場合、表層硬さが上昇し、鋼板内の硬さのばらつきが増大して材質均一性が阻害される。表層硬さの上昇を抑制するために、表層部の鋼組織についてはベイナイト組織とする。ここで、ベイナイト組織は、変態強化に寄与する加速冷却時、あるいは加速冷却後に変態するベイニティックフェライトまたはグラニュラーフェライトと称される組織を含むものとする。ベイナイト組織中に、フェライトやマルテンサイト、パーライト、島状マルテンサイト、残留オーステナイトなどの異種組織が混在すると、強度の低下や靭性の劣化、表層硬さの上昇などが生じるため、ベイナイト相以外の組織分率は少ない程良い。ただし、ベイナイト相以外の組織の体積分率が十分に低い場合には、それらの影響を無視することができるので、ある程度の量であれば許容される。具体的に、本開示では、ベイナイト以外の鋼組織（フェライト、マルテンサイト、パーライト、島状マルテンサイト、残留オーステナイト等）の合計が体積分率で５％未満であれば、大きな影響がないので許容されるものとする。
【００３７】
また、本開示の高強度鋼板では、鋼板表面下０．２５ｍｍにおけるビッカース硬さが２３０ＨＶ以下であることが重要である。鋼板表面下０．２５ｍｍにおいて、ビッカース硬さが２３０ＨＶ超えとなる高硬度部位が存在すると、当該部位を起点として耐ＳＳＣＣ性が劣化するからである。
【００３８】
［製造方法］
以下、上記の耐サワーラインパイプ用高強度鋼板を製造するための製造方法および製造条件について、具体的に説明する。
【００３９】
〔スラブ加熱温度〕
スラブ加熱温度：１０００℃以上１３００℃以下
スラブ加熱温度が１０００℃未満では、炭化物の固溶が不十分であるので、必要な強度が得られず、一方で１３００℃を超えると靭性が劣化する。このため、スラブ加熱温度は１０００℃以上１３００℃以下とする。なお、この温度は加熱炉の炉内温度であり、スラブは中心部までこの温度に加熱されるものとする。
【００４０】
〔圧延終了温度〕
圧延終了温度：鋼板表面でＡｒ3点以上
熱間圧延工程において、高い母材靱性を得るには、圧延終了温度は低いほどよいが、その反面、圧延能率が低下するので、鋼板表面での圧延終了温度は、必要な母材靱性と圧延能率を考慮して設定する必要がある。強度および耐ＨＩＣ性能を向上させる観点からは、圧延終了温度を鋼板表面でＡｒ3点以上とすることが好ましい。ここで、Ａｒ3点とは、冷却中におけるフェライト変態開始温度を意味し、例えば、鋼の成分から以下の式で求めることができる。また、高い母材靱性を得るためにはオーステナイト未再結晶温度域に相当する９５０℃以下の温度域での圧下率を６０％以上とすることが好ましい。なお、鋼板表面の温度は放射温度計等で測定することができる。
Ａｒ3（℃）＝９１０−３１０[％Ｃ]−８０[％Ｍｎ]−２０[％Ｃｕ]−１５[％Ｃｒ]−５５[％Ｎｉ]−８０[％Ｍｏ]
ただし、[％Ｘ]はＸ元素の鋼中含有量（質量％）を示す。
【００４１】
図１（Ａ）を参照して、本開示の耐サワーラインパイプ用高強度鋼板の製造方法は、第１の水冷工程と、その後の復熱工程と、前記復熱工程に引き続く空冷工程と、前記空冷工程に引き続く第２の水冷工程と、を有する。ここで、「第１の水冷工程」では、冷却設備を用いて冷却水を所定量で供給する制御冷却を行う。「復熱工程」では、第１の水冷工程直後に冷却水の供給を停止するなどの方法によって冷却を停止して、鋼板表面を復熱温度Ｔ1に復熱する。なお、本明細書において「復熱温度」とは、復熱によって鋼板表面が到達する最高温度を意味する。「空冷工程」では、鋼板表面の温度をＴ1からＴ2に空冷によって下げる。「第２の水冷工程」では、Ｔ2を水冷開始温度として、冷却設備を用いて冷却水を所定量で供給するなどの方法によって制御冷却を行う。
【００４２】
〔第１の水冷工程の条件〕
水冷開始温度：鋼板表面で（Ａｒ3点＋１０℃）以上、水冷停止温度：鋼板表面でＢs点以下
第１の水冷工程における水冷開始温度は、鋼板表面で（Ａｒ3点＋１０℃）未満の場合、第２の水冷開始時に鋼板表面の温度がＡｒ3点を下回り、フェライトの生成が促進され、耐ＳＳＣＣ性が劣化するので、鋼板表面で（Ａｒ3点＋１０℃）以上とする。水冷開始温度の上限は特に限定されないが、未再結晶域での圧下率を確保する観点から、鋼板表面で９００℃以下とすることが好ましい。第１の水冷工程における水冷停止温度は、鋼板表面でＢs点（ベイナイト変態開始点）超えの場合、第１の水冷工程の後にフェライトの生成が誘発されるので、Ｂs点以下とする。ここで、Ｂs点は、例えば、鋼の成分から以下の式で求めることができる。
ＢS（℃）＝８３０−２７０［％Ｃ］−９０［％Ｍｎ］−３７［％Ｎｉ］−７０［％Ｃｒ］−８３［％Ｍｏ］
ただし、[％Ｘ]はＸ元素の鋼中含有量（質量％）を示す。
【００４３】
鋼板表面の平均冷却速度：２０℃／ｓ以上
第１の水冷工程における鋼板表面の平均冷却速度は、板厚全体の組織をベイナイトとする観点から、２０℃／ｓ以上とすることが好ましい。平均冷却速度の上限は特に限定されないが、鋼板表面の硬度を抑制する観点から、８０℃／ｓ以下とすることが好ましい。
【００４４】
〔復熱工程の条件〕
復熱温度Ｔ1：鋼板表面で（Ａｒ3点＋１０℃）以上（Ａｒ3点＋１００℃）以下
復熱温度Ｔ1が鋼板表面で（Ａｒ3点＋１０℃）未満の場合、後述する第２の水冷工程を開始する前に、すなわち空冷工程において、鋼板表面の温度がＡｒ3点を下回り、鋼板表面にフェライトが生成され、これに起因して耐ＳＳＣＣ特性が劣化する。そのため、復熱温度Ｔ1は鋼板表面で（Ａｒ3点＋１０℃）以上とする。また、逆変態の観点から、復熱温度Ｔ1は鋼板表面で（Ａｒ3点＋１００℃）以下とする。
【００４５】
〔空冷工程の条件〕
空冷開始温度：鋼板表面で復熱温度Ｔ1、空冷終了温度Ｔ2：鋼板表面でＡｒ3点以上（Ａｒ3点＋４０℃）以下かつ（復熱温度Ｔ1−１０℃）以下
空冷開始温度を鋼板表面で復熱温度Ｔ1、空冷終了温度Ｔ2を鋼板表面でＡｒ3点以上（Ａｒ3点＋４０℃）以下かつ（復熱温度Ｔ1−１０℃）以下とすることによって、鋼板表面の温度がＴ1からＴ2に下がるまで、鋼板を十分に空冷することができるので、鋼板表層部を十分に焼き戻すことが可能となる。その結果、鋼板表面下０．２５ｍｍにおけるビッカース硬さを２３０ＨＶ以下に抑制することができる。なお、空冷終了温度Ｔ2が鋼板表面で（上記復熱温度−１０℃）以下であっても（Ａｒ3点＋４０℃）超えの場合、空冷が不十分であり、鋼板表面下０．２５ｍｍにおけるビッカース硬さが２３０ＨＶを超えてしまう。また、空冷終了温度Ｔ2がＡｒ3点未満の場合、鋼板の強度が低下してしまう。
【００４６】
空冷時間：１０ｓ以上６０ｓ以下
空冷工程における空冷時間は、鋼板表層部を十分に焼戻す観点から１０ｓ以上とすることが好ましい。また、空冷時間が長すぎると強度低下のおそれがあるので、６０ｓ以下とすることが好ましい。
【００４７】
〔第２の水冷工程の条件〕
水冷開始温度：鋼板表面で空冷終了温度Ｔ2、水冷停止温度：鋼板表面で４５０℃以上６５０℃以下
第２の水冷工程は、空冷工程に引き続き行うので、その水冷開始温度は空冷終了温度Ｔ2と同じとなる。水冷停止温度は、鋼板表面で４５０℃以上６５０℃以下とする。このように、ベイナイト変態の温度域である４５０℃以上６５０℃以下まで冷却を行うことにより、ベイナイト相を生成させる。冷却停止温度が６５０℃超えの場合、ベイナイト変態が不完全であり、十分な強度が得られない。また、冷却停止温度が４５０℃未満では、マルテンサイトや島状マルテンサイト（ＭＡ）が生成し、特に表層部の硬さ上昇が著しくなり、板厚方向の硬さのばらつきが大きくなる。なお、第２の水冷工程では、冷却停止期間を設けないこととする。
【００４８】
鋼板表面の平均冷却速度：２０℃／ｓ以上
第２の水冷工程における鋼板表面の平均冷却速度は、ベイナイト組織を得ることで十分な強度を確保する観点から２０℃／ｓ以上とすることが好ましい。また、耐ＨＩＣ特性も良好である。平均冷却速度の上限は特に限定されないが、表層部の硬さを抑制する観点から、６０℃／ｓ以下とすることが好ましい。
【００４９】
ここで、空冷を十分に行う観点から、本開示では２つの冷却設備を用いることが好ましい。具体的には、図２を参照して、本開示では、圧延機１０と、第１の冷却設備１２と、第２の冷却設備１４を備えており、これらが鋼板Ｓの搬送経路上にこの順で配置されて構成される設備を用いることが好ましい。そして、第１の冷却設備１２で第１の水冷工程を行い、第２の冷却設備１４で第２の水冷工程を行い、第１の冷却設備１２と第２の冷却設備１４との間の搬送経路上で復熱工程および空冷工程を行うことが好ましい。圧延機１０と第１の冷却設備１２との距離Ｌ1は４〜７ｍとすることが好ましく、第１の冷却設備１２と第２の冷却設備１４との距離Ｌ2は１０〜３０ｍとすることが好ましい。なお、図２中の矢印は、各冷却設備の上下から鋼板Ｓの表面に噴射する冷却水の流れを示す。
【００５０】
［高強度鋼管］
本開示の高強度鋼板を、プレスベンド成形、ロール成形、ＵＯＥ成形などで管状に成形した後、突き合わせ部を溶接することにより、原油や天然ガスの輸送に好適な鋼板内の材質均一性に優れた耐サワーラインパイプ用高強度鋼管（ＵＯＥ鋼管、電縫鋼管、スパイラル鋼管など）を製造することができる。
【００５１】
例えば、ＵＯＥ鋼管は、鋼板の端部を開先加工し、Ｃプレス、Ｕプレス、Ｏプレスで鋼管形状に成形した後、内面溶接および外面溶接で突き合わせ部をシーム溶接し、さらに必要に応じて拡管工程を経て製造される。また、溶接方法は十分な継手強度と継手靭性が得られる方法であれば、いずれの方法でも良いが、優れた溶接品質と製造能率の観点から、サブマージアーク溶接を用いることが好ましい。
【００５２】
以上、本開示の耐サワーラインパイプ用高強度鋼板の製造方法、及び耐サワーラインパイプ用高強度鋼板、並びに高強度鋼管を説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲内において適宜変更を加えることができる。
【実施例】
【００５３】
表１に示す成分組成の鋼（鋼種Ａ〜Ｈ）を、連続鋳造法によりスラブとし、表２に示すスラブ加熱温度に加熱したのち、表２に示す圧延終了温度の熱間圧延を行って、表２に示す板厚の鋼板とした。その後、Ｎｏ．１〜８については、第１の水冷型冷却装置で第１の水冷工程を行った後に、第１の水冷型冷却装置と第２の水冷型冷却装置との間の搬送経路上で復熱工程および空冷工程を行い、その後、第２の水冷型冷却装置で第２の水冷工程を行うことで、鋼板表面の温度履歴を図１（Ａ）に示す温度履歴とした。なお、図２を参照して、圧延機と第１の水冷型冷却装置との距離Ｌ1を４ｍとし、第１の水冷型冷却装置と第２の水冷型冷却装置との距離Ｌ2を２０ｍとし、表２に示す空冷終了温度となるようにライン速度を制御した。Ｎｏ．９については、第２の水冷開始温度(空冷終了温度Ｔ2と同じ)が鋼板表面でＡｒ3点以上（Ａｒ3点＋４０℃）以下でなかった以外はＮｏ．１〜８と同様である。また、Ｎｏ．１０については、第１の水冷型冷却装置を使用せずに、第２の水冷型冷却装置内で空冷工程を含まない間欠冷却を行い、鋼板表面の温度履歴を図１（Ｂ）に示す温度履歴とした。
【００５４】
［組織の特定］
得られた鋼板のミクロ組織を、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡により観察した。鋼板表面下０．２５ｍｍおよび板厚中央の位置での組織を表２に示す。
【００５５】
［引張強度の測定］
得られた鋼板から、引張方向がＬ方向となるように、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１の規定に準拠して、ＪＩＳ５号引張試験片を採取し、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１の規定に準拠して、引張強さと降伏強さを測定した。また、これらの測定値から降伏比を算出した。表２に結果を示す。
【００５６】
［ビッカース硬さの測定］
図３（Ａ）を参照して、鋼板Ｓの先端部から５００ｍｍ×１５０ｍｍの試験片ｓを採取した。そして、試験片ｓの圧延方向に垂直な断面において、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に準拠して、鋼板表面下０．２５ｍｍ、０．５０ｍｍ、１．００ｍｍの位置にて、それぞれ幅方向に等間隔な５つの測定点でビッカース硬さ（ＨＶ０．１）を測定した。図３（Ｂ）に測定点（×）を示す。ここで、ＨＶ１０に代えてＨＶ０．１で測定を行ったのは、ＨＶ０．１で測定することにより圧痕が小さくなるので、より表面に近い位置での硬さ情報とすることが可能となるからである。表３に結果を示す。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
【表２】
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【００５９】
【表３】
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【００６０】
表２に示したように、Ｎｏ．１〜８は成分組成および製造条件が本発明の範囲を満足する発明例である。一方で、Ｎｏ．９，１０は、成分組成は本発明の範囲内であるが、製造条件が本発明の範囲外の比較例である。発明例および比較例ともに、引張強さは５７０ＭＰａ以上であり、降伏強さは４８５ＭＰａ以上であり、降伏比は０．９３以下であった。また、表３に示したように、鋼板表面下１．００ｍｍの硬さについては、発明例および比較例ともに平均して２３０ＨＶ以下に抑えることができていた。ところが、鋼板表面下０．２５ｍｍの硬さについては、発明例では２３０ＨＶ超えとなる高硬度部位が生じていなかった一方で、第２の水冷開始温度が高すぎたＮｏ．９の比較例や、間欠冷却を行ったＮｏ．１０の比較例では、２３０ＨＶ超えとなる高硬度部位が局所的に生じていた。そして、発明例の鋼板を用いて高強度鋼管を造管したところ、耐ＳＳＣＣ性および耐ＨＩＣ性は良好であったが、比較例の鋼板を用いて造管した高強度鋼管は、耐ＳＳＣＣ性および耐ＨＩＣ性に劣っていた。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明によれば、十分な強度を確保しつつ、鋼板の表面下０．２５ｍｍにおける硬さの上昇が抑制された耐サワーラインパイプ用高強度鋼板を得ることができる。また、本発明によれば、当該耐サワーラインパイプ用高強度鋼板を用いた高強度鋼管を得ることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０  圧延機
１２  第１の冷却設備
１４  第２の冷却設備
Ｓ  鋼板
ｓ  試験片
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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