(57)【要約】【課題】寒冷地で、しかも硫化水素や二酸化炭素を含む湿潤環境下で原油や天然ガスを輸送しても信頼性が極めて高いラインパイプとして使用可能な耐水素誘起割れ性に優れた鋼管の製造方法を提供する。【解決手段】鋼管の製造に用いられる母材の中心偏析部を含めたビッカース硬さの最大値をｘとし、前記母材に含まれる非金属介在物の最大粒径をｚ（ｍｍ）とし、前記鋼管を製造するために前記母材を曲げ加工する際の加工歪をｙ（％）として、下記（１）式を満足する耐水素誘起割れ性に優れた鋼管の製造方法である。ｘ／ａ＋ｙ／ｂ＋ｚ／ｃ  ≦  １        ………（１）但し、ａ，ｂ，ｃは、鋼管の規格による定数であり、ＡＰＩ５ＬＸ６５ではａ＝４００，ｂ＝２０，ｃ＝０．４である。【選択図】        図３
2004263212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管の製造に用いられる母材の中心偏析部を含めたビッカース硬さの最大値をｘとし、前記母材に含まれる非金属介在物の最大粒径をｚ（ｍｍ）とし、前記鋼管を製造するために前記母材を曲げ加工する際の加工歪をｙ（％）として、下記（１）式を満足することを特徴とする耐水素誘起割れ性に優れた鋼管の製造方法。
ｘ／ａ＋ｙ／ｂ＋ｚ／ｃ  ≦  １        ………（１）
但し、ａ，ｂ，ｃは、鋼管の規格による定数である。
【請求項２】
前記鋼管の規格がＡＰＩ５ＬＸ６５であり、ａ＝４００，ｂ＝２０，ｃ＝０．４であることを特徴とする請求項１記載の耐水素誘起割れ性に優れた鋼管の製造方法。
【請求項３】
前記鋼管の組織がベイナイトであることを特徴とする請求項１又は２記載の耐水素誘起割れ性に優れた鋼管の製造方法。
【請求項４】
前記鋼管の素材である熱延鋼板の巻取り温度を５００℃以下とすることを特徴とする請求項３記載の耐水素誘起割れ性に優れた鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐水素誘起割れ性に優れた鋼管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
寒冷地で、しかも硫化水素や二酸化炭素を含む湿潤環境（サワー環境）下において原油や天然ガスを輸送するラインパイプには、耐水素誘起割れ性が要求されている。水素誘起割れは、硫化水素による腐食反応により鋼管の表面で発生した水素原子が鋼中に侵入することにより発生する割れであり、水素誘起割れが発生したラインパイプには、漏洩やバースト事故が起きやすい。
【０００３】
耐水素誘起割れ性に優れた鋼管を製造する方法としては、例えば、鋼管製造用の鋼板（以下、母材と称する）の偏析部の硬さと、非金属の介在物の総長さを特定の範囲内とすることで水素誘起割れを抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１。）。また、母材を鋼管として曲げ加工を施す際に発生する曲げ歪が、耐水素誘起割れ性に影響することも知られている（例えば、特許文献２。）。
【０００４】
【特許文献１】
特公平０５−３０８９８号公報
【特許文献２】
特開平０６−３３１５３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１のように、偏析部の硬さと、母材に含まれている非金属の介在物の総長さを所定の範囲内として水素誘起割れを抑制するようにしても、母材中に粒径が大きい介在物が存在していると、その粒径の大きな介在物を起点として水素誘起割れが発生しやすい。
【０００６】
また、介在物を起点とした水素誘起割れは、母材中の成分、組織、硬さ等の不均質部分に沿って、伝播、成長する。この不均質部分は、特に、母材を製造する際の鋳片の最終凝固部、つまり均等冷却で凝固した連鋳製鋳片の中心部に相当する位置（以下、中心偏析部と称する。）で発生しやすいが、特許文献１では、中心偏析部の硬さが増大すると水素誘起割れを抑制することができない。
【０００７】
さらに、直径の小さな鋼管を製造するために、母材の曲率半径が小さくなるように曲げ加工度を大きくすると、母材中に粒径が大きい介在物が存在していると、その介在物の回りに転移の応力場が大きくなり（加工歪が増大し）、流入した水素が粒径の大きい介在物の回りに集まって水素誘起割れが発生しやすくなるが、特許文献２では、粒径が大きい介在物と曲げ加工度の関係については何等解決策を見い出していない。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した従来の製造方法の欠点を解消することで、サワー環境下で原油や天然ガスを輸送しても信頼性が極めて高いラインパイプとして使用可能な耐水素誘起割れ性に優れた鋼管を製造する方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
従来における耐水素誘起割れ性の鋼管に対する課題に鑑み、本願発明者が鋭意研究を行った結果、水素誘起割れの発生防止には、鋼管の製造に用いられる母材の中心偏析部を含めた最大硬さと、母材に含まれる非金属介在物の最大粒径と、母材を曲げ加工していくときの加工歪とを、一定の範囲内に設定することで耐水素誘起割れ性に優れた鋼管を製造できることを見いだした。
【００１０】
したがって、本発明の耐水素誘起割れ性に優れた鋼管の製造方法は、鋼管の製造に用いられる母材の中心偏析部を含めたビッカース硬さの最大値をｘとし、前記母材に含まれる非金属介在物の最大粒径をｚ（ｍｍ）とし、前記鋼管を製造するために前記母材を曲げ加工する際の加工歪をｙ（％）として、下記（１）式を満足するようにした。
【００１１】
ｘ／ａ＋ｙ／ｂ＋ｚ／ｃ  ≦  １        ………（１）
但し、ａ，ｂ，ｃは、鋼管の規格による定数である。
ここで、前記鋼管の規格がＡＰＩ５ＬＸ６５であり、ａ＝４００，ｂ＝２０，ｃ＝０．４であることが好ましい。
また、前記鋼管の組織がベイナイトであることが好ましい。
また、前記鋼管の素材である熱延鋼板の巻取り温度を５００℃以下とすることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る耐水素誘起割れ性に優れた鋼管の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
本願発明者は、ラインパイプ用鋼管製造用の鋼板の組成を変化させ、鋼板の中心偏析部を含めた硬さ（ビッカース硬さ）及び鋼板に含まれる非金属介在物の粒径の関係による水素誘起割れの有無と、鋼板を所定の曲率半径で曲げ加工を行った際の加工歪と非金属介在物の粒径との関係による水素誘起割れの有無について実験を行った。
【００１３】
なお、対象材の鋼板規格はＸ６５とし、成分はＣ／０．０４％，Ｓｉ／０．２５％，Ｍｎ／１．２０％，Ｐ／０．０１％以下，Ｓ／０．０００６％以下，ＡＩ／０．０３５％，Ｎｂ／０．０４５％，Ｖ／０．０４０％，Ｃａ／２２ｐｐｍである。最大介在物粒径は、顕微鏡観察結果から統計手法による予測値（例えば、文献：村上敬宣著「金属疲労：微小欠陥と介在物の影響」、養賢堂、１９９３年出版）、ビッカース硬さはＪＩＳＺ２２４４による測定値（Ｈｖ１、９．８０７Ｎの試験力での値）、加工歪は計算値を用いた。
【００１４】
耐水素誘起割れ性の評価は、試験片を無負荷状態でＮＡＣＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ    ＴＭ０２８４−９６Ａ液に９６時間浸漬した後、断面検鏡により水素誘起割れの有無を判定した。図１、図２が、その実験結果である。
図１は、縦軸に鋼板の中心偏析部を含めた最大硬さ（ビッカース硬さ）を示し、横軸に非金属介在物の最大粒径を示し、これら中心偏析部の最大硬さおよび非金属介在物の最大粒径の変化に対する水素誘起割れの有無を示している（白丸○は、水素誘起割れが発生していないことを示し、黒丸●は、水素誘起割れが発生したことを示している）。なお、加工歪は２％に固定している。
【００１５】
この図１の実験結果から、非金属介在物の最大粒径が大きくなると、水素誘起割れが発生しやすいことがわかる。この理由は、鋼板中に粒径が大きい介在物が存在すると、その粒径の大きな介在物の周囲が、水素誘起割れの起点となりやすいからである。
また、図１の実験結果から、非金属介在物の最大粒径が小さくても、中心偏析部を含めた最大硬さが大きくなると、水素誘起割れが発生しやすいこともわかる。この理由は、鋼板の最大硬さが大きいために、一部に水素誘起割れが発生すると、それが伝播、成長して大きな水素誘起割れとなるからである。
【００１６】
したがって、Ｘ６５規格では、加工歪が２％の場合は縦軸上で鋼板の中心偏析部を含めた硬さの最大値を３６０とする点と、横軸上で、鋼板に含まれる非金属介在物の最大粒径を０．３６ｍｍとする点を結ぶ、図１に示した実線より下の条件で耐水素誘起割れ性に優れた鋼板が得られることがわかる。
次に、図２は、縦軸に鋼板の中心偏析部を含めた最大硬さ（ビッカース硬さ）を示し、横軸に鋼管を製造するために鋼板を種々の曲率半径で曲げ加工を行った際の加工歪を示し、これら中心偏析部の最大硬さおよび加工歪の変化に対する水素誘起割れの有無を示している（白丸○は、水素誘起割れが発生していないことを示し、黒丸●は、水素誘起割れが発生したことを示している）。なお、非金属介在物の最大粒径が０．０４ｍｍである鋼板を用いた。
【００１７】
この図２の実験結果から、加工歪が増大すると、水素誘起割れが発生しやすいことがわかる。この理由は、鋼板中に発生した転移が非金属介在物の回り集まると、流入してきた水素をとらえる大きな応力場を作る。このため、加工度が大きくなると（加工歪が増大すると）、転移の応力場も大きくなり、水素を非金属介在物の回りに集めて水素誘起割れの起点となりやすいからである。
【００１８】
よって、Ｘ６５規格では、非金属介在物の最大粒径が０．０４ｍｍの場合、縦軸上で、中心偏析部を含めた硬さの最大値が３６０となる点と、横軸上で、曲げ加工の加工歪を１８％とする点を結ぶ図２に示した実線より下の条件で、耐水素誘起割れ性に優れた鋼管が得られることがわかる。
図３は、上述した耐水素誘起割れ性に優れた鋼管を製造するための条件を、３次元的に示したグラフである。この図のＸ軸は、非金属介在物の最大粒径を示し、Ｘ軸に直交するＹ軸は、鋼板を曲げ加工する際の加工歪を示し、これらＸ軸及びＹ軸に直交するＺ軸は、鋼板の中心偏析部を含めた最大硬さを示している。この図３の斜線で囲まれた空間の範囲、即ち、ビッカース硬さの最大値をｘとし、非金属介在物の最大粒径をｚ（ｍｍ）とし、曲げ加工する際の加工歪をｙ（％）とすると、ｘ／４００＋ｙ／２０＋ｚ／０．４  ≦  １  の式を満足するように鋼管を製造すると、製造した鋼管は、サワー環境下で原油や天然ガスを輸送しても信頼性が極めて高いラインパイプとして使用することができる。
【００１９】
【実施例】
ＡＰＩ５ＬＸ６５規格のＵＯＥ鋼管を製造するために、同規格の成分範囲でＳ：≦０．００３％、１８ｐｐｍ≦Ｃａ≦２５ｐｐｍ、Ｏ≦２０ｐｐｍとした溶鋼を、鋳込速度０．７５ｍ／ｍｉｎ以下の速度で鋳造し、非金属介在物の大きさを０．１ｍｍ以下としてスラブを製造した。
【００２０】
そして、熱延工程においては１２００℃で加熱し、仕上げ前のシートバー厚を４５ｍｍ以上確保し、仕上げ前温度を９８０℃とし、仕上げミル出側温度を８００℃とした。また、５００℃以下の巻取り温度で、鋼板の巻取りを行い、厚さ１０．０，１２．７，１５．８ｍｍの熱延鋼板とした。
各熱延鋼板について、中心偏析部を含めたビッカース硬さ（Ｈｖ１）、及び非金属介在物の粒径を測定し、それぞれの最大値ｘ及びｚを求めた。その結果を表１に示す。次に、これらの熱延鋼板を用いて、２６インチの鋼管を作成し、水素誘起割れの有無を調査した。その結果も表１に示す。また、加工歪ｙは、鋼管径および板厚より算出した。
【００２１】
【表１】
2004263212.tif 000003
【００２２】
表１の結果から、本発明の方法に従って製造した鋼管が、耐水素誘起割れ性に優れていることが明らかである。
また、５００℃以下の巻取り温度で鋼板を製造しているので、鋼板全体がベイナイト組織となって硬さにむらが発生せず、割れの発生と、伝播が抑制されて耐水素誘起割れ性が向上する。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によると、鋼管の製造に用いられる母材の中心偏析部を含めたビッカース硬さの最大値をｘとし、前記母材に含まれる非金属介在物の最大粒径をｚ（ｍｍ）とし、前記鋼管を製造するために前記母材を曲げ加工する際の加工歪をｙ（％）として、ｘ／ａ＋ｙ／ｂ＋ｚ／ｃ  ≦  １  （但し、ａ，ｂ，ｃは、鋼管の規格による定数）の式を満足するように鋼管を製造すると、寒冷地で、しかも硫化水素や二酸化炭素を含む湿潤環境下で原油や天然ガスを輸送しても信頼性が極めて高いラインパイプとして使用可能な耐水素誘起割れ性に優れた鋼管を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】母材の中心偏析部を含めた硬さ最大値と母材に含まれる非金属介在物の最大粒径との関係による水素誘起割れの有無を示した図である。
【図２】種々の曲率半径で曲げ加工を行った際の加工歪と中心偏析部を含めた硬さ最大値との関係による水素誘起割れの有無を示した図である。
【図３】本発明に係る耐水素誘起割れ性に優れた鋼管を製造するための条件を、３次元的に示したグラフである。
【図１】
2004263212.tif 000004
【図２】
2004263212.tif 000005
【図３】
2004263212.tif 000006