(57)【要約】【課題】高強度であっても優れた耐ＳＳＣ性を有するラインパイプ用電縫鋼管を提供する。【解決手段】本実施形態によるラインパイプ用電縫鋼管は、質量％で、Ｃ:０．０１〜０．１％、Ｓｉ:０．０１〜０．４％、Ｍｎ:０．５〜２％、Ｐ:０．０３％以下、Ｓ:０．００１％以下、Ａｌ:０．０１〜０．０５％、Ｎ:０．００３〜０．００８％、Ｎｂ:０．０１〜０．０５％、Ｔｉ:０．００５〜０．０２％、Ｎｉ:０〜０．２％、Ｍｏ:０〜０．２％、及び、Ｃａ:０〜０．００５０％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する。４５０〜６００ＭＰａの降伏強度、及び５３５〜７６５ＭＰａの引張強度を有する。内表層の最高ビッカース硬さが２４８ＨＶ以下であり、かつ、外表層の最高ビッカース硬さよりも５ＨＶ以上小さい。【選択図】図２
2017179482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ:０．０１〜０．１％、
Ｓｉ:０．０１〜０．４％、
Ｍｎ:０．５〜２％、
Ｐ:０．０３％以下、
Ｓ:０．００１％以下、
Ａｌ:０．０１〜０．０５％、
Ｎ:０．００３〜０．００８％、
Ｎｂ:０．０１〜０．０５％、
Ｔｉ:０．００５〜０．０２％、
Ｎｉ:０〜０．２％、
Ｍｏ:０〜０．２％、及び、
Ｃａ:０〜０．００５０％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有し、
４５０〜６００ＭＰａの降伏強度、及び５３５〜７６５ＭＰａの引張強度を有し、
内表層の最高ビッカース硬さが２４８ＨＶ以下であり、かつ、外表層の最高ビッカース硬さよりも５ＨＶ以上小さい、ラインパイプ用電縫鋼管。
【請求項２】
請求項１に記載のラインパイプ用電縫鋼管であって、
前記化学組成は、
Ｎｉ:０．００１〜０．２％、及び、
Ｍｏ:０．１〜０．２％からなる群から選択される１種以上を含有する、ラインパイプ用電縫鋼管。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のラインパイプ用電縫鋼管であって、
前記化学組成は、
Ｃａ:０．０００５〜０．００５０％を含有する、ラインパイプ用電縫鋼管。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の化学組成を有する素材を１１００〜１２５０℃で加熱後、７８０〜８３０℃の仕上げ圧延温度で熱間圧延して鋼板を製造する工程と、
前記鋼板の第１表面を５〜２５℃/ｓの冷却速度Ｖ１で冷却し、前記第１表面と反対側の第２表面を、式（１）を満たす冷却速度Ｖ２で冷却する工程と、
前記鋼板を６００℃以下で巻取ってホットコイルにする工程と、
前記ホットコイルを用いて、前記第２表面が内面になるように成形及び溶接して電縫鋼管を製造する工程とを備える、ラインパイプ用電縫鋼管の製造方法。
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【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、ラインパイプ用電縫鋼管及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年生産される原油や天然ガスは、湿潤な硫化水素（Ｈ2Ｓ）を含む。掘削された原油や天然ガスを搬送するパイプラインでは、このようなサワー環境に曝されるため、硫化水素に起因した水素脆化が問題となる。水素脆化には、静的な外部応力下で鋼材に生じる硫化水素割れ（Ｓｕｌｆｉｄｅ  Ｓｔｒｅｓｓ  Ｃｒａｃｋｉｎｇ：以下、ＳＳＣという）と、外部応力のない状態で鋼材に生じる水素誘起割れ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｒａｃｋｉｎｇ：以下、ＨＩＣという）とがある。パイプラインに使用されるラインパイプ用電縫鋼管には、特に優れた耐ＳＳＣ性が要求される。
【０００３】
さらに、最近のパイプラインでは、輸送効率の向上が求められている。操業圧力を上げれば輸送効率は向上するが、操業圧力を上げるためには、パイプラインを構成するラインパイプ用電縫鋼管の強度を上げる必要がある。具体的には、降伏強度が４５０〜６００ＭＰａ及び引張強度が５３５〜７６５ＭＰａの高強度を有する電縫鋼管が求められている。
【０００４】
特開２０１３−１１００５号公報（特許文献１）は、ラインパイプ用溶接鋼管向け高強度熱延鋼板の耐サワー性を向上する製造方法を提案する。
【０００５】
特許文献１に開示されたラインパイプ用溶接鋼管向け高強度熱延鋼板は質量％で、Ｃ：０．０１〜０．０７％、Ｓｉ：０．４０％以下、Ｍｎ：０．５〜１．４％、Ａｌ：０．１％以下、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、Ｖ：０．１％以下、Ｔｉ：０．０３％以下、Ｎ：０．００８％以下を含み、且つＮｂ、Ｖ、Ｔｉが、Ｎｂ＋Ｖ＋Ｔｉ＜０．１５を満足し、さらにＣｍが０．１２以下を満足するように含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる化学組成を有する。ここで、Ｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋（Ｍｎ＋Ｃｕ）／３０＋Ｎｉ／６０＋Ｍｏ／７＋Ｖ／１０である。ベイナイト相またはベイニティックフェライト相を面積率で９５％以上含む組織とを有し、板厚方向の最高硬さが２２０ＨＶ以下である。降伏強度は４５０ＭＰａ以上である。これにより、高強度及び優れた耐サワー性が得られると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１１００５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では、耐サワー性として耐ＨＩＣ性しか評価されていない。したがって、特許文献１のラインパイプ用溶接鋼管向け高強度熱延鋼板では、耐ＳＳＣ性が低い場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、高強度であっても優れた耐ＳＳＣ性を有するラインパイプ用電縫鋼管を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施形態によるラインパイプ用電縫鋼管は、質量％で、Ｃ:０．０１〜０．１％、Ｓｉ:０．０１〜０．４％、Ｍｎ:０．５〜２％、Ｐ:０．０３％以下、Ｓ:０．００１％以下、Ａｌ:０．０１〜０．０５％、Ｎ:０．００３〜０．００８％、Ｎｂ:０．０１〜０．０５％、Ｔｉ:０．００５〜０．０２％、Ｎｉ:０〜０．２％、Ｍｏ:０〜０．２％、及び、Ｃａ:０〜０．００５０％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する。４５０〜６００ＭＰａの降伏強度、及び５３５〜７６５ＭＰａの引張強度を有する。内表層の最高ビッカース硬さが２４８ＨＶ以下であり、かつ、外表層の最高ビッカース硬さよりも５ＨＶ以上小さい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるラインパイプ用電縫鋼管は、高強度であっても優れた耐ＳＳＣ性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、ラインパイプ用電縫鋼管の横断面図の一部である。
【図２】図２は、ラインパイプ用電縫鋼管の製造方法の製管工程を示す図である。
【図３】図３は、引張試験に用いた引張試験片の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、高強度のラインパイプ用電縫鋼管の耐ＳＳＣ性について調査及び検討し、次の知見を得た。
【００１３】
（Ａ）Ｃ含有量を０．０１〜０．１％とし、かつ、熱延後の冷却工程において強冷却すれば高強度が得られる。しかしながら、強冷却すれば、表層硬さ及び強度が高まり、ＳＳＣが発生する場合がある。
【００１４】
（Ｂ）耐ＳＳＣ性を向上するためには引張強度の低減が有効である。さらに、耐ＳＳＣ性は電縫鋼管の内面に要求される。なぜなら、電縫鋼管の内面が、湿潤な硫化水素を含有する流体（原油又は天然ガス）と接触するからである。
【００１５】
（Ｃ）そこで、熱延後の冷却工程において、ラインパイプ用鋼板の第１表面に対して強冷却し、第１表面と反対側の第２表面に対して弱冷却を行う。そして、第２表面を電縫鋼管の内面となるように電縫鋼管を形成する。この場合、電縫鋼管の内面の硬さは低いため、耐ＳＳＣ性を高めることができる。一方、電縫鋼管の外面は、強冷却された第1表面であるため、外面の強度を高めることができる。その結果、高強度を有しつつ、優れた耐ＳＳＣ性を有するラインパイプ用電縫鋼管を得ることができる。
【００１６】
以上の知見に基づいて完成した本実施形態のラインパイプ用電縫鋼管は、質量％で、Ｃ:０．０１〜０．１％、Ｓｉ:０．０１〜０．４％、Ｍｎ:０．５〜２％、Ｐ:０．０３％以下、Ｓ:０．００１％以下、Ａｌ:０．０１〜０．０２％、Ｎ:０．００３〜０．００８％、Ｎｂ:０．０１〜０．０５％、Ｔｉ:０．００５〜０．０２％、Ｎｉ:０〜０．２％、Ｍｏ:０〜０．２％、及び、Ｃａ:０〜０．００５０％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する。４５０〜６００ＭＰａの降伏強度、及び５３５〜７６５ＭＰａの引張強度を有する。内表層の最高ビッカース硬さが２４８ＨＶ以下であり、かつ、外表層の最高ビッカース硬さよりも５ＨＶ以上小さい。
【００１７】
上記化学組成は、Ｎｉ:０．００１〜０．２％、及び、Ｍｏ:０．１〜０．２％からなる群から選択される１種以上を含有してもよい。
【００１８】
上記化学組成は、Ｃａ:０．０００５〜０．００５０％を含有してもよい。
【００１９】
本実施形態によるラインパイプ用電縫鋼管の製造方法は、上述の素材を１１００〜１２５０℃で加熱後、７８０〜８３０℃の仕上げ圧延温度で熱間圧延して鋼板を製造する工程と、鋼板の第１表面を５〜２５℃/ｓの冷却速度Ｖ１で冷却し、第１表面と反対側の第２表面を、式（１）を満たす冷却速度Ｖ２で冷却する工程と、鋼板を６００℃以下で巻取ってホットコイルにする工程と、ホットコイルを用いて、第２表面が内面になるように成形及び溶接して電縫鋼管を製造する工程とを備える。
Ｖ２≦Ｖ１−４．０９  （１）
【００２０】
以下、本実施形態のラインパイプ用電縫鋼管について詳述する。元素に関する「％」は、特に断りがない限り、質量％を意味する。
【００２１】
［化学組成］
本実施形態の熱延鋼板の化学組成は、次の元素を含有する。
【００２２】
Ｃ：０．０１〜０．１％
炭素（Ｃ）は、鋼の強度を高める。Ｃ含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Ｃ含有量が高すぎれば、炭化物が発生し、鋼の靭性及び延性が低下する。Ｃ含有量が高すぎればさらに、溶接性が低下する。したがって、Ｃ含有量は０．０１〜０．１％である。Ｃ含有量の好ましい下限は０．０３％であり、さらに好ましくは、０．０４％である。Ｃ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。
【００２３】
Ｓｉ：０．０１〜０．４％
シリコン（Ｓｉ）は、鋼を脱酸する。Ｓｉ含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Ｓｉ含有量が高すぎれば、鋼の靭性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．０１〜０．４％である。Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．０２％であり、さらに好ましくは、０．１％である。Ｓｉ含有量の好ましい上限は、０．３５％であり、さらに好ましくは、０．３％である。
【００２４】
Ｍｎ：０．５〜２％
マンガン（Ｍｎ）は、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。Ｍｎ含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Ｍｎ含有量が高すぎれば、鋼の靭性及び耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は０．５〜２％である。Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．６％であり、さらに好ましくは、０．８％である。Ｍｎ含有量の好ましい上限は、１．８％であり、さらに好ましくは、１．５％である。
【００２５】
Ｐ：０．０３％以下
燐（Ｐ）は不純物である。Ｐは、粒界に偏析して粒界を脆化する。そのため、Ｐは鋼の靭性及び耐ＳＳＣ性を低下する。したがって、Ｐ含有量は少ない方が好ましい。Ｐ含有量は０．０３％以下である。Ｐ含有量の好ましい上限は、０．０２％であり、さらに好ましくは、０．０１％である。
【００２６】
Ｓ：０．００１％以下
硫黄（Ｓ）は不純物である。Ｓは、Ｍｎと結合してＭｎ系硫化物を形成する。Ｍｎ系硫
化物は溶解しやすい。そのため、鋼の靭性及び耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。Ｓ含有量は、０．００１％以下である。Ｓ含有量の好ましい上限は、０．０００５％であり、さらに好ましくは、０．０００２％である。
【００２７】
Ａｌ：０．０１〜０．０５％
アルミニウム（Ａｌ）は、鋼を脱酸する。Ａｌ含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Ａｌ含有量が高すぎれば、Ａｌ窒化物が粗大化し、鋼の靭性が低下する。したがって、Ａｌ含有量は０．０１〜０．０５％である。Ａｌ含有量の好ましい下限は０.０１２％あり、さらに好ましくは、０．０１３％である。Ａｌ含有量の好ましい上限は、０．０１９％であり、さらに好ましくは、０．０１８％である。なお、本実施の形態におけるＡｌ含有量とは、鋼中の全Ａｌの含有量を意味する。
【００２８】
Ｎ：０．００３〜０．００８％
窒素（Ｎ）は、固溶強化により鋼の強度を高める。Ｎ含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Ｎ含有量が高すぎれば、炭窒化物を粗大化し、耐ＳＳＣ性を低下する。したがって、Ｎ含有量は、０．００３〜０．００８％である。Ｎ含有量の好ましい下限は、０．００４％であり、さらに好ましくは０．００５％である。Ｎ含有量の好ましい上限は０．００７％であり、さらに好ましくは０．００６％である。
【００２９】
Ｎｂ：０．０１〜０．０５％
ニオブ（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。微細なＮｂ炭窒化物は、分散強化により鋼の強度を高める。Ｎｉ含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Ｎｂ含有量が高すぎれば、Ｎｂ炭窒化物が粗大化し、鋼の耐ＳＳＣ性が低下する。さらに、Ｎｂ含有量が高すぎれば、溶接部の靭性が低下する。したがって、Ｎｂ含有量は、０．０１〜０．０５％である。Ｎｂ含有量の好ましい下限は、０．０２％であり、さらに好ましくは０．０３％である。Ｎｂ含有量の好ましい上限は０．０４５％であり、さらに好ましくは０．０４％である。
【００３０】
Ｔｉ：０．００５〜０．０２％
チタン（Ｔｉ）は、、鋼中のＮと結合してＴｉ窒化物及び／又はＴｉ炭窒化物を形成する。Ｔｉ窒化物及び／又はＴｉ炭窒化物は、鋼の結晶粒を微細化する。Ｔｉ含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Ｔｉ含有量が高すぎれば、粗大なＴｉ窒化物及び／又はＴｉ炭窒化物が形成される。そのため、鋼の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｔｉ含有量は、０．００５〜０．０２％である。Ｔｉ含有量の好ましい下限は、０．００７％であり、さらに好ましくは０．０１％である。Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．０１８％であり、さらに好ましくは０．０１６％である。
【００３１】
本実施の形態によるラインパイプ用電縫鋼管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、ラインパイプ用電縫鋼管を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、また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電縫鋼管に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
【００３２】
［任意元素について］
本実施の形態によるラインパイプ用電縫鋼管はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｎｉ及びＭｏからなる群から選択される１種以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼の強度を高める。
【００３３】
Ｎｉ：０〜０．２％
ニッケル（Ｎｉ）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、Ｎｉは、固溶強化により鋼の強度を高める。Ｎｉはさらに、鋼の靭性を高める。しかしながら、Ｎｉ含有量が高すぎれば、鋼の溶接性が低下する。したがって、Ｎｉ含有量は、０〜０．２％である。Ｎｉ含有量の好ましい下限は、０．００１％であり、さらに好ましくは、０．００５％である。Ｎｉ含有量の好ましい上限は、０．１８％であり、さらに好ましくは、０．１５％である。
【００３４】
Ｍｏ：０〜０．２％
モリブデン（Ｍｏ）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、Ｍｏは、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を高める。さらに、Ｍｏのミクロ偏析は生じにくいため、中心偏析に起因するＳＳＣの発生が抑制される。しかしながら、Ｍｏは高価であるため、Ｍｏが過剰に含有されれば、製造コストが増大する。したがって、Ｍｏ含有量は、０〜０．２％である。Ｍｏ含有量の好ましい下限は、０．１％であり、さらに好ましくは、０．１２％である。Ｍｏ含有量の好ましい上限は、０．１８％であり、さらに好ましくは、０．１５％である。
【００３５】
本実施の形態によるラインパイプ用電縫鋼管はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｃａを含有してもよい。
【００３６】
Ｃａ：０％〜０．００５０％
カルシウム（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、ＳＳＣの発生起点となるＭｎＳの形態を球状にし、ＳＳＣの発生を抑制する。Ｃａはさらに、ＣａＳを形成し、ＭｎＳの生成を抑制する。しかしながら、Ｃａが過剰に含有されれば、その効果は飽和し、製造コストが増加する。したがって、Ｃａ含有量は、０％〜０．００５０％である。好ましいＣａ含有量の下限は、０．０００５％であり、さらに好ましくは、０．０００７％である。好ましいＣａ含有量の上限は、０．００４５％であり、さらに好ましくは、０．００４０％である。
【００３７】
［内表層及び外表層の硬さ］
本実施形態によるラインパイプ用電縫鋼管において、内表層の硬さは、ビッカース硬さで２４８ＨＶ以下であり、かつ、外表層の最高ビッカース硬さよりも５ＨＶ以上小さい。
【００３８】
内外表層の硬さは、次の方法で測定される。図１は、ラインパイプ用電縫鋼管の横断面図（つまり、ラインパイプ用電縫鋼管の径方向に切断された断面図）の一部である。図１を参照して、ラインパイプ用電縫鋼管１００を肉厚ｔ方向に２０等分する。ラインパイプ用電縫鋼管１００の外面１から、内面２方向にｔ／５までの範囲を、外表層ＯＬと定義する。内面２から、外面１方向にｔ／５までの範囲を、内表層ＩＬと定義する。
【００３９】
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１８０°の位置（溶接部と背向する位置）の外表層ＯＬ及び内表層ＩＬを特定する。
【００４０】
特定された外表層ＯＬ及び内表層ＩＬにおいて、外面から０．１ｍｍ深さ及び内面から０．１ｍｍ深さで、ＪＩＳ  Ｚ２２４４（２００９）に準拠したビッカース硬さ試験を実施する。試験力は１００ｇｆ＝０．９８Ｎとする。
【００４１】
外表層ＯＬ及び内表層ＩＬにおいて、ビッカース硬さ試験により得られた複数の値のうち、最大値を特定し、これらを、外表層ＯＬ及び内表層ＩＬの最高ビッカース硬さと定義する。
【００４２】
以上の方法で定義された内表層ＩＬの最高ビッカース硬さは、２４８ＨＶ以下である。内表層ＩＬの最高ビッカース硬さが２４８ＨＶを超えれば、鋼の靭性が低下し、ラインパイプ用電縫鋼管の耐ＳＳＣ性が低下する。内表層ＩＬの最高ビッカース硬さの下限は特に限定されないが、内表層ＩＬの最高ビッカース硬さが低すぎれば、ラインパイプ用電縫鋼管の強度が十分に得られない。したがって、内表層ＩＬの最高ビッカース硬さの好ましい下限は、１８０ＨＶであり、さらに好ましくは、１８５ＨＶである。内表層ＩＬの最高ビッカース硬さの好ましい上限は２４５ＨＶである。
【００４３】
さらに、内表層ＩＬの最高ビッカース硬さは外表層ＯＬの最高ビッカース硬さよりも５ＨＶ以上小さい。
【００４４】
つまり、内表層と外表層とで、許容される硬さの上限を相違させる。この理由は次のとおりである。ラインパイプ用電縫鋼管の内面は上述のとおりサワー環境に曝露されるため、高い耐ＳＳＣ性が要求される。一方、ラインパイプ用電縫鋼管の外面は、内面と比較してサワー環境に曝露されにくい。そのため、ラインパイプ用電縫鋼管の外面は、耐ＳＳＣ性よりもむしろ高強度が求められる。内表面の最大ビッカース硬さを外表面の最大ビッカース硬さよりも５ＨＶ以上小さくすれば、外面で高強度を得つつ、内面で優れた耐ＳＳＣ性を得ることができる。
【００４５】
［降伏強度及び引張強度］
ラインパイプ用電縫鋼管の降伏強度ＹＳは４５０〜６００ＭＰa、及び引張強度ＴＳは５３５〜７６５ＭＰａである。この場合、ラインパイプ用電縫鋼管に必要な強度が得られる。
【００４６】
降伏強度及び引張強度は、次の方法で測定される。ラインパイプ用電縫鋼管から引張試験片を採取する。具体的には、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１８０°の位置（溶接部と背向する位置）から全厚の引張試験片を採取する。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、鋼管の圧延方向と平行とする。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する。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）を求める。
【００４７】
［製造方法］
上述のラインパイプ用電縫鋼管の製造方法の一例を説明する。上述した化学組成を満たす溶鋼を用いて、素材であるスラブを製造する（素材準備工程）。製造されたスラブを加熱炉で加熱する（加熱工程）。加熱したスラブを圧延機で圧延して鋼板を製造する（圧延工程）。製造された鋼板を水冷装置で冷却し（冷却工程）、巻き取ってホットコイルにする（巻取り工程）。ホットコイルを成形及び溶接して製管し、ラインパイプ用電縫鋼管を製造する（製管工程）。本製造工程では、冷却工程において、鋼板の第1表面及び第２表面を異なる冷却速度で冷却する。これにより、硬さの異なる外表層及び内表層を有するラインパイプ用電縫鋼管を製造できる。以下、それぞれの工程について詳しく説明する。
【００４８】
［素材準備工程］
上述の化学組成を有する素材を準備する。具体的には、上述の化学組成を有する溶鋼を製造する。溶鋼を用いて、素材を製造する。連続鋳造法によりスラブを製造してもよい。溶鋼を用いてインゴットを製造し、インゴットを分塊圧延してスラブを製造してもよい。
【００４９】
［加熱工程］
加熱工程では、製造された素材を加熱炉で加熱する。加熱炉での素材の加熱温度は１１００〜１２５０℃である。加熱温度が高すぎれば、オーステナイト粒が粗大化するため、結晶粒を微細化できず、鋼の強度が低下する。一方、加熱温度が低すぎれば、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鋼の強度が低下する。したがって、加熱温度は１１００〜１２５０℃である。
【００５０】
［圧延工程］
圧延工程では、加熱された素材を、粗圧延機及び仕上げ圧延機を用いて熱間圧延して、鋼板にする。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。
【００５１】
圧延工程において、仕上げ圧延機の最終スタンドの出側での鋼板の表面温度を、仕上げ圧延温度（℃）と定義する。仕上げ圧延温度（℃）は、７８０〜８３０℃である。仕上げ圧延温度が７８０℃未満であれば、鋼板の圧延抵抗が増加して生産性が低下する。さらに、フェライト及びオーステナイトの二相域で鋼板が圧延される。この場合、鋼板のミクロ組織が層状組織を形成して、機械的性質が低下する。一方、仕上げ圧延温度が８３０℃を超えれば、ラインパイプ用鋼管の硬さが硬くなりすぎ、強度が高くなりすぎる。したがって、仕上げ圧延温度は７８０〜８３０℃である。オーステナイト未再結晶温度域での圧下率は７０〜８０％とするのが好ましい。この場合、未再結晶組織が微細化される。
【００５２】
［冷却工程］
圧延完了後、必要に応じて鋼板を空冷した後、水冷装置を用いた強冷却及び弱冷却を実施する。強冷却及び弱冷却開始時の素材表面温度（以下、水冷開始温度という）は７４０℃以下が好ましい。水冷開始温度が７４０℃以下であれば、高強度を得つつ、ベイナイト組織の生成を抑制できるため、さらに優れた耐ＳＳＣ性が得られる。
【００５３】
鋼板の第１表面の冷却速度をＶ１（℃／ｓ）とし、第１表面と反対側の第２表面の冷却速度をＶ２（℃／ｓ）とする。Ｖ１を５〜２５℃/ｓとして第１表面を冷却する。
【００５４】
一方、第２表面の冷却速度Ｖ２（℃／ｓ）は次の式（１）を満たす。
Ｖ２≦Ｖ１−４．０９  （１）
【００５５】
要するに、第２表面の冷却速度Ｖ２を第１表面の冷却速度Ｖ１よりも遅くする。冷却速度Ｖ２が式（１）を満たさなければ、内表層の最高ビッカース硬さが外表層の最高ビッカース硬さの５ＨＶ以上小さくならない。この場合、高強度は得られても、内面の耐ＳＳＣ性が低下する。冷却速度Ｖ１が５〜２５℃／ｓであり、かつ、冷却速度Ｖ２が式（２）を満たせば、後述の製管工程後の電縫鋼管の降伏強度ＹＳが４５０〜６００ＭＰａ、及び引張強度ＴＳが５３５〜７６５ＭＰａとなる。さらに、内表面の最高ビッカース硬さが外表面の最高ビッカース硬さの５ＨＶ以上小さくなる。
【００５６】
冷却速度Ｖ２は特に限定されないが、冷却速度Ｖ２が遅すぎれば、ラインパイプ用電縫鋼管の強度が十分に得られない。したがって、冷却速度Ｖ２の好ましい下限は、０．５℃／ｓであり、さらに好ましくは０．８℃／ｓである。
【００５７】
［巻取り工程］
熱間圧延工程で製造された熱延鋼板を巻取り、コイルにする。コイル巻取り開始時の熱延鋼板の表面温度（以下、巻取り温度という）は、６００℃以下であるのが好ましい。巻取り温度が高すぎれば、結晶粒が粗大化し、鋼の強度が低下する。巻取り温度の下限は特に限定されないが、巻取り温度が低すぎれば製造性が低下する。したがって、巻取り温度の好ましい下限は５００℃であり、さらに好ましくは５３０℃である。
【００５８】
［製管工程］
コイルにされた熱延鋼板を巻き戻しながら、図２に示すとおり、ラインパイプ用鋼板の第２表面を内面２とし、第１表面を外面１とするラインパイプ用電縫鋼管２００を製造する。具体的には、ラインパイプ用鋼板を連続した成形ロールによる曲げ加工によりオープンパイプにする。このとき、ラインパイプ用鋼板の第２表面がオープンパイプの内面２となるように、曲げ加工する。続いて、オープンパイプの継目部、つまりラインパイプ用鋼板の長手方向の両端面３を電縫溶接法により溶接し、ラインパイプ用電縫鋼管２００を製造する。図２では、給電子６０と溶接ロール７０とを用いて電縫溶接法により両端面３を溶接している。
【００５９】
以上の製造工程により、本実施形態のラインパイプ用電縫鋼管を製造できる。なお、本実施形態のラインパイプ用電縫鋼管において、第1表面が上面かつ第２表面が下面としてもよいし、第1表面が下面かつ第２表面が上面としてもよい。
【実施例】
【００６０】
表１に示す鋼Ａ〜鋼Ｇの溶鋼を連続鋳造してスラブを製造した。
【００６１】
【表１】
2017179482.tif 000003
【００６２】
鋼Ａ〜鋼Ｇの複数のスラブを用いて、表２に示す試験番号１〜試験番号１５のラインパイプ用電縫鋼管を製造した。
【００６３】
【表２】
2017179482.tif 000004
【００６４】
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に示すとおりであった。加熱後のスラブを複数の熱間圧延ミルを用いて圧延して、鋼板を製造した。圧延後の鋼板を空冷し、続いて水冷した。各試験番号の鋼板の水冷開始温度（℃）は、表２に示すとおりであった。水冷による冷却速度は（℃／ｓｅｃ）表２に示すとおりであった。
【００６５】
以上の製造工程により鋼板を製造後、各試験番号の鋼板に対して、表２に示す巻取り温度（℃）で巻取りを実施してコイルにした。上述の方法で製管して、外径４０６．４ｍｍ、肉厚１５．９ｍｍのラインパイプ用電縫鋼管を製造した。
【００６６】
［試験方法］
［ビッカース硬さ試験］
上述のビッカース硬さ試験方法に基づいて、各試験番号のラインパイプ用電縫鋼管の内外表層の硬さの最大値（ＨＶ）を求めた。
【００６７】
［強度試験］
上述の降伏強度及び引張強度試験方法に基づいて、各試験番号の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。引張試験片のサイズは図３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。
【００６８】
［耐ＳＳＣ性評価試験］
各試験番号のラインパイプ用鋼板の板厚中央部から丸棒試験片を採取した。丸棒試験片の長手方向は、鋼板の長手方向と平行であった。丸棒試験片の平行部の外径は６．３５ｍｍであり、平行部の長さは２５．４ｍｍであった。ＮＡＣＥ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）ＴＭ０１７７Ａ法にしたがって、定荷重試験により、各丸棒試験片の耐ＳＳＣ性を評価した。試験浴は、１ａｔｍの硫化水素ガスを飽和させた常温の５％塩化ナトリウム＋０．５％酢酸水溶液であった。各丸棒試験片に３２５ＭＰａの負荷応力を負荷して、試験浴に７２０時間浸漬した。浸漬してから７２０時間経過後、各丸棒試験片が破断したか否かを確認した。丸棒試験片に破断が観察されなかった場合、その鋼の耐ＳＳＣ性は高いと判断した。丸棒試験片に破断が観察された場合、その鋼の耐ＳＳＣ性は低いと判断した。
【００６９】
［試験結果］
表２に試験結果を示す。表２中の「ビッカース硬さ」の「外表層」及び「内表層」欄には、ラインパイプ用電縫鋼管の外表層及び内表層の硬さの最大値（ＨＶ）が記載されている。「内外硬さ差」欄には、内表層の最高ビッカース硬さと外表層のビッカース最高硬さとの差が記載されている。
【００７０】
表２中の「ＹＳ」欄には降伏強度（ＭＰａ）が記載されている。「ＴＳ」欄には引張強
度（ＭＰａ）が記載されている。「耐ＳＳＣ性」欄には、耐ＳＳＣ性評価試験結果が記載されている。「○」は、丸棒試験片に破断が観察されず、優れた耐ＳＳＣ性が示されたことを意味する。「×」は、丸棒試験片に破断が観察され、耐ＳＳＣ性が低かったことを意味する。
【００７１】
表２を参照して、試験番号１〜試験番号７の化学組成と製造条件は本発明の範囲内であった。さらに、降伏強度は４５０〜６００ＭＰaであり、引張強度は５３５〜７６５ＭＰaであった。さらに、ラインパイプ用電縫鋼管の内表層の最高ビッカース硬さは２４８ＨＶ以下であり、外表層の最高ビッカース硬さよりも５ＨＶ以上小さかった。そのため、耐ＳＳＣ性評価試験において破断が観察されず、試験番号１〜試験番号７は優れた耐ＳＳＣ性を示した。
【００７２】
一方、試験番号８では、圧延時の加熱温度が１２５０℃を超えた。そのため、結晶粒が粗大化し、降伏強度ＹＳが４５０ＭＰa未満、及び引張強度ＴＳが５３５ＭＰa未満となり、低かった。
【００７３】
試験番号９では、仕上げ圧延温度が８３０℃を超えた。そのため、ラインパイプ用電縫鋼管の硬さが硬くなりすぎ、降伏強度ＹＳが６００ＭＰaを超え、及び引張強度も７６５ＭＰaを超え、高すぎた。
【００７４】
試験番号１０では、上面の冷却速度Ｖ１が２５℃／ｓを超えた。そのため、ラインパイプ用電縫鋼管の硬さが硬くなりすぎ、降伏強度ＹＳが６００ＭＰaを超え、及び引張強度も７６５ＭＰaを超え、高すぎた。
【００７５】
試験番号１１では、上面の冷却速度Ｖ１が５℃／ｓ未満であった。そのため、ラインパイプ用電縫鋼管の硬さが低くなりすぎ、降伏強度ＹＳが４５０ＭＰa未満、及び引張強度ＴＳが５３５ＭＰa未満となり、低かった。
【００７６】
試験番号１２では、下面の冷却速度Ｖ２が式（１）の上限を超えた。そのため、内表層の最高ビッカース硬さが２４８ＨＶを超え、外表層のビッカース最高硬さとの差が５未満となり、ＳＳＣが観察された。さらに、ラインパイプ用電縫鋼管の硬さが硬くなりすぎ、降伏強度ＹＳが６００ＭＰaを超え、及び引張強度も７６５ＭＰaを超え、高すぎた。
【００７７】
試験番号１３では、巻取り温度が６００℃を超えた。そのため、結晶粒が粗大化し、降伏強度ＹＳが４５０ＭＰa未満、及び引張強度ＴＳが５３５ＭＰa未満となり、低かった。
【００７８】
試験番号１４では、圧延時の加熱温度が１１００℃未満であった。そのため、降伏強度ＹＳが４５０ＭＰa未満、及び引張強度ＴＳが５３５ＭＰa未満となり、低かった。
【００７９】
試験番号１５では、仕上げ圧延温度が７８０℃未満であった。そのため、ラインパイプ用電縫鋼管の硬さが高くなりすぎ、降伏強度ＹＳが６００ＭＰaを超え、及び引張強度も７６５ＭＰaを超え、高すぎた。
【００８０】
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。
【符号の説明】
【００８１】
１  外面
２  内面
１００  ラインパイプ用電縫鋼管
２００  ラインパイプ用電縫鋼管
【図１】
2017179482.tif 000005
【図２】
2017179482.tif 000006
【図３】
2017179482.tif 000007