JP5141440B2 - High-strength steel pipe excellent in workability and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、シーム部を有する高強度鋼管に係り、とくに加工性の向上に関する。ここでいう「高強度」とは、引張強さTSが590MPa以上、好ましくは780MPa以上、より好ましくは980MPa以上の強度レベルを言うものとする。 The present invention relates to a high-strength steel pipe having a seam portion, and more particularly to improvement of workability. The term “high strength” as used herein means a strength level at which the tensile strength TS is 590 MPa or more, preferably 780 MPa or more, more preferably 980 MPa or more.
近年、地球環境の保護の観点から、自動車車体の軽量化を図り、自動車の燃費向上を目指す取り組みが進められている。そして、この自動車の燃費向上は、法律でも義務づけられるようになってきた。また最近では、自動車車体用材料を高強度材としてゲージダウン(板厚減少)による軽量化を図るとともに、さらに閉断面構造として部材の高剛性化を図ることも検討されている。自動車部材の高剛性化に対応して、高強度鋼管の利用も始まっている。 In recent years, from the viewpoint of protecting the global environment, efforts are being made to reduce the weight of automobile bodies and improve the fuel efficiency of automobiles. And the improvement in fuel efficiency of this car has become mandatory by law. Recently, it has been studied to reduce the weight by reducing the thickness of the material for automobile bodies using a high-strength material, and to increase the rigidity of the member as a closed cross-sectional structure. The use of high-strength steel pipes has also begun in response to the increased rigidity of automobile parts.
鋼管は、鋼板と異なり閉断面構造を有しているため、曲げ剛性やねじり剛性に優れているという特徴を有し、部材の軽量化にも大きく寄与できる。例えば、鋼管を扁平に加工して、管内面同士が接する状態にしても、閉断面構造であることに起因して肉厚が2倍となった以上の剛性の増加が見込める。同様な閉断面構造は、薄鋼板をプレス成形および溶接により作製することができるが、プレス成形工程および溶接長の長い溶接工程、さらには溶接後のフランジ部の切断等の工程など、余分な工程を必要とする。このため、部材製造コストの観点からも、このような余分な工程を必要としない鋼管を用いた部材製造方法の利点は大きい。 Since steel pipes have a closed cross-sectional structure unlike steel sheets, they have the feature of excellent bending rigidity and torsional rigidity, and can greatly contribute to weight reduction of members. For example, even if the steel pipe is processed into a flat shape and the inner surfaces of the pipes are in contact with each other, the rigidity can be increased more than doubled due to the closed cross-sectional structure. A similar closed cross-sectional structure can be produced by press-forming and welding thin steel sheets, but there are extra steps such as press-forming processes, welding processes with long weld lengths, and processes such as cutting the flange after welding. Need. For this reason, also from a viewpoint of member manufacturing cost, the advantage of the member manufacturing method using the steel pipe which does not require such an extra process is large.
しかし、鋼管を用いて、複雑な形状の部材を作製するためには、鋼管の加工技術および鋼管自体の加工性の両方の向上が必要とされる。とくに引張強さTS:590MPa以上の高強度鋼管は、最新の鋼管加工技術を利用しても、座屈等が生じ加工できない場合が多々あるのが現状であった。また、例えば、溶接鋼管では、高硬度で加工性の低下したシーム部を有するため、加工に際し、予め加工の中立軸にシーム部を配置して加工するという配慮を行っている。しかし、部材加工に際しは、常に上記したような配慮ができない場合が多々あり、また上記したような配慮を行ったにも関わらず、減肉等の加工トラブルの発生が多々生じるという問題があった。このようなことから、伸び等の延性が優れ、加工性が向上した高強度鋼管が要望されている。 However, in order to produce a member having a complicated shape using a steel pipe, it is necessary to improve both the processing technology of the steel pipe and the workability of the steel pipe itself. In particular, high-strength steel pipes with a tensile strength of TS: 590 MPa or more often have problems such as buckling due to the latest steel pipe processing technology. In addition, for example, a welded steel pipe has a seam portion with high hardness and reduced workability, and therefore, consideration is given to processing by placing the seam portion on a neutral shaft for processing in advance. However, there are many cases in which the above-mentioned considerations cannot always be made when processing members, and there are problems that processing troubles such as thinning occur frequently despite the above-mentioned considerations. . For these reasons, a high-strength steel pipe having excellent ductility such as elongation and improved workability is desired.
このような要望に対し、例えば、特許文献1には、強度延性バランスに優れた鋼管が提案されている。特許文献1に記載された技術では、C:0.05〜0.25%、Si:0.3〜2.5%、Mn:0.10〜3.00%、Al:0.005〜0.100%、N:0.0050%以下、さらにはTi、Nb、V、Bのうちの1種以上を含有する組成を有する鋼管に、二相温度域に加熱したのち、0.5℃/s以上の冷却速度で(Ms点+100℃)〜Ms点の温度域の温度に冷却し、その温度で30〜300s保持し、その後室温まで空冷して、組織を5〜20%の残留オーステナイトを含み、残部がベイナイト、フェライト、パーライトのうちの1種以上からなる複合組織とする。これにより、延性が飛躍的に向上し、高強度でありながら強度延性バランスに優れた鋼管とすることができ、複雑な形状のハイドロフォーミング加工製品を容易に製造できるとしている。しかし、特許文献1に記載された技術では、複雑な工程を採用しており、生産性が低下するという問題があった。また、特許文献1に記載された技術では、実操業においては、熱処理時に管全体が均一な熱履歴を施される保証はなく、また各熱処理ごとに同一の熱履歴が施されるという保証もなく、得られる鋼管内で、あるいは得られる切断された単管ごとに、特性のばらつきが生じるという問題が懸念される。 In response to such a demand, for example, Patent Document 1 proposes a steel pipe excellent in strength ductility balance. In the technique described in Patent Document 1, C: 0.05 to 0.25%, Si: 0.3 to 2.5%, Mn: 0.10 to 3.00%, Al: 0.005 to 0.100%, N: 0.0050% or less, and Ti, Nb, A steel pipe having a composition containing one or more of V and B is heated to a two-phase temperature range, and then at a cooling rate of 0.5 ° C./s or higher (Ms point + 100 ° C.) to a temperature range of Ms point. A composite structure comprising at least one of bainite, ferrite, and pearlite, with the structure containing 5 to 20% residual austenite, and maintained at that temperature for 30 to 300 seconds and then air-cooled to room temperature. To do. Thereby, the ductility is dramatically improved, and it is possible to obtain a steel pipe excellent in strength and ductility balance while having high strength, and a hydroformed product having a complicated shape can be easily manufactured. However, the technique described in Patent Document 1 employs a complicated process and has a problem that productivity is lowered. Further, in the technique described in Patent Document 1, in actual operation, there is no guarantee that the entire pipe is given a uniform heat history during heat treatment, and there is also a guarantee that the same heat history is given for each heat treatment. However, there is a concern that the characteristics may vary in the obtained steel pipe or in each obtained cut single pipe.
また、特許文献2には、全周拡管成形性に優れた高強度鋼管とその製造方法が記載されている。特許文献2に記載された技術では、好ましくはC:0.0005〜0.30%、Si:0.001〜2.0%、Mn:0.01〜3.0%、P:0.001〜0.20%、S:0.0001〜0.01%、N:0.0001〜0.05%、Al:0.0001〜0.50%を含む鋼板を造管して母管とし、該母管に(AC3変態点−50℃)以上(AC3変態点+200℃)以下に加熱したのち、650〜900℃で縮径率:10〜70%となる縮径加工を行うか、あるいは造管時に十分な歪を導入し、(AC3変態点+200℃)以下500℃以下で加熱するか、あるいは軽加工の造管を行うことにより、全周中の最小板厚:tminと、その部分で1/2板厚から表層下20μmまでの硬さの最小値HVmin とが、次式
4.0 ≧(tmin×HVmin)/(t0×HV0)≧0.94
(ここで、t0:全周の平均板厚(mm)、HV0:全周のビッカース硬さの平均値)
を満足する、鋼管になるとしている。これにより、板厚の不均一性および硬さの不均一性が抑制され、引張強さ:350MPa以上の高強度鋼管の全周拡管成形性が向上するとしている。しかし、特許文献2に記載された技術では、得られる鋼管はフェライト相を主体とする組織の鋼管であり、引張強さTSが590MPa以上、好ましくは780MPa以上、より好ましくは980MPa以上の高強度レベルの鋼管を安定して確保することは難しいという問題がある。
4.0 ≧ (t min × HV min ) / (t 0 × HV 0 ) ≧ 0.94
(Where t 0 is the average thickness (mm) of the entire circumference, HV 0 is the average value of the Vickers hardness of the entire circumference)
It is going to become a steel pipe that satisfies Thereby, the non-uniformity of the plate thickness and the non-uniformity of the hardness are suppressed, and the all-round expansion formability of a high strength steel pipe having a tensile strength of 350 MPa or more is improved. However, in the technique described in
また、特許文献3には、C:0.10〜0.19%、Si:0.01〜0.5%、Mn:0.8〜2.2%、P:0.02%以下、S:0.003%以下、N:0.005%以下、Al:0.01〜0.06%、Nb:0.005〜0.03%、B:0.0005〜0.0030%を含み、P:0.02%以下、S:0.003%以下、N:0.005%以下、Ti:0.015%以下である組成と、80〜100%の焼戻マルテンサイトと残部がフェライトからなる組織を有し、引張強さTSが980 N/mm2以上を有する電縫鋼管を製造する方法が記載されている。しかし、特許文献3に記載された技術で製造された電縫鋼管は、マルテンサイト分率が80%以上あり、しかもTSが980 N/mm2以上と高強度であるため、伸びを10%以上確保することが困難であると考えられ、曲げ加工やハイドロフォーム加工に耐えられる優れた加工性を保持することは難しいと言わざるを得ない。
In
また、特許文献4には、歪量が0.5%以下の弾性域の状態を保ちながら成形し、電縫溶接するハイドロフォーム成形用電縫鋼管の製造方法が記載されている。特許文献4に記載された技術では、ケージロール方式で造管時に与える歪量を少なく(弾性範囲内)しているため、造管後の鋼管の伸びの減少量が少なく、ハイドロフォーム成形に適した伸びを確保でき、鋼管のハイドロフォーム成形性が向上するとしている。
しかしながら、特許文献4に記載された技術は低強度材を対象にした造管方法であり、この技術を適用して、完全に弾性域で、TS:590MPa級やTS:780MPa級等の高強度鋼管を造管することは難しいという問題がある。というのは、通常、ロール成形による造管では、成形は塑性領域で行われ、全周にわたって完全に弾性域で成形することは不可能である。このことは、パイプを長手方向に切断しても平らな板状に戻ることがないことからも明らかである。 However, the technique described in Patent Document 4 is a pipe making method for low-strength materials. By applying this technique, it is completely elastic and has high strength such as TS: 590 MPa class and TS: 780 MPa class. There is a problem that it is difficult to make a steel pipe. This is because, normally, in pipe making by roll forming, the forming is performed in the plastic region, and it is impossible to form the entire region completely in the elastic region. This is clear from the fact that even if the pipe is cut in the longitudinal direction, it does not return to a flat plate shape.
本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、シーム部を有し、加工性に優れた高強度鋼管およびその製造方法を提供することを目的とする。ここでいう「加工性に優れた」とは、管から円周方向が引張方向となるように採取した弧状試験片(JIS 12号弧状試験片:標点間距離50mm)あるいはASTM弧状試験片(標点間距離25mm)を用いて試験して、TS:980MPa以上の場合には、伸びEl:12%以上である場合をいい、TS:780MPa以上の場合には、伸びEl:15%以上である場合をいい、TS:590MPa以上の場合には、伸びEl:20%以上である場合をいうものとする。 The object of the present invention is to solve the problems of the prior art, and to provide a high-strength steel pipe having a seam portion and excellent workability, and a method for producing the same. The term “excellent workability” as used herein refers to an arc specimen (JIS 12 arc specimen: 50 mm distance between gauge points) or ASTM arc specimen (sample distance is 50 mm) taken from the tube so that the circumferential direction is the tensile direction. When the distance between the gauges is 25 mm), when TS is 980 MPa or more, the elongation El is 12% or more. When TS is 780 MPa or more, the elongation El is 15% or more. In some cases, TS: 590 MPa or more, elongation El: 20% or more.
本発明者らは、上記した目的を達成するため、シーム部を有する高強度鋼管の加工性に及ぼす各種要因について鋭意研究した。その結果、まず、鋼管の母材を、Si含有量が高くかつマルテンサイト相の分率を適正範囲に調整し、さらにフェライト相を積極的に活用した二相組織として、加工性に優れた高強度鋼板とすること、あるいはさらに、例えば造管時の加工歪が適正な低歪範囲となる造管方法を採用し、円周方向の残留応力を極力低減して造管すること、あるいはシーム部のシームアニールを行い、シーム部とそれ以外の母材部との硬さ差を極力少なくすること等を採用して、極力、鋼板が有する優れた加工性を、鋼管に継承して、高強度でかつ優れた加工性を保持する鋼管とすることができることを知見した。 In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors diligently studied various factors affecting the workability of a high-strength steel pipe having a seam portion. As a result, first of all, the steel pipe base material has a high Si content and a martensite phase fraction adjusted to an appropriate range. For example, a steel plate is used, or, further, for example, by adopting a pipe making method in which the processing strain during pipe making is in an appropriate low strain range, the residual stress in the circumferential direction is reduced as much as possible, or the seam portion By adopting seam annealing to minimize the difference in hardness between the seam part and the other base material part, the excellent workability of the steel sheet is inherited to the steel pipe as much as possible. In addition, the present inventors have found that a steel pipe having excellent workability can be obtained.
本発明は、上記した知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。
すなわち、本発明の要旨は次の通りである。
(1)シーム部を有する鋼管であって、質量%で、C:0.05〜0.25%、Si:0.5〜2.0%、Mn:1.0〜2.5%、P:0.020%以下、S:0.002%以下、Al:0.005〜0.08%、N:0.004%以下を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成と、前記シーム部の中心位置を基準に円周方向に15°〜345°の領域の組織がマルテンサイト相を体積率で20〜60%含む組織とを有することを特徴とする加工性に優れた高強度鋼管。
The present invention has been completed based on the above findings and further studies.
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A steel pipe having a seam portion, in mass%, C: 0.05 to 0.25%, Si: 0.5 to 2.0%, Mn: 1.0 to 2.5%, P: 0.020% or less, S: 0.002% or less, Al : 0.005 to 0.08%, N: 0.004% or less, the composition composed of the remaining Fe and unavoidable impurities, and the structure of the region of 15 ° to 345 ° in the circumferential direction based on the center position of the seam portion is martensite A high-strength steel pipe excellent in workability, characterized by having a structure containing a phase of 20 to 60% by volume.
(2)(1)において、前記領域が、円周方向に450MPa以下の引張の残留応力を有することを特徴とする高強度鋼管。
(3)(1)または(2)において、前記領域とそれ以外の領域との硬さ差ΔHVが、ビッカース硬さで250ポイント以下であることを特徴とする高強度鋼管。
(4)(1)または(2)において、前記領域とそれ以外の領域との硬さ差ΔHVが、ビッカース硬さで50ポイント以下であることを特徴とする高強度鋼管。
(2) The high strength steel pipe according to (1), wherein the region has a tensile residual stress of 450 MPa or less in a circumferential direction.
(3) The high-strength steel pipe according to (1) or (2), wherein a hardness difference ΔHV between the region and the other region is 250 points or less in terms of Vickers hardness.
(4) The high strength steel pipe according to (1) or (2), wherein a hardness difference ΔHV between the region and the other region is 50 points or less in terms of Vickers hardness.
(5)(1)ないし(4)のいずれかにおいて、前記組成に加えてさらに、質量%で、B:0.0005〜0.0020%、Nb:0.005〜0.03%、V:0.02〜0.20%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有する組成を有することを特徴とする高強度鋼管。
(6)(1)ないし(5)のいずれかにおいて、前記組成に加えてさらに、質量%で、Ti:0.01〜0.02%を含有する組成を有することを特徴とする高強度鋼管。
(5) In any one of (1) to (4), in addition to the above-mentioned composition, the mass is selected from B: 0.0005 to 0.0020%, Nb: 0.005 to 0.03%, and V: 0.02 to 0.20%. A high-strength steel pipe having a composition containing one or more of them.
(6) In any one of (1) to (5), a high-strength steel pipe having a composition containing Ti: 0.01 to 0.02% by mass% in addition to the above composition.
(7)(1)ないし(6)のいずれかにおいて、前記組成に加えてさらに、質量%で、Cu:0.08〜0.25%を含有する組成を有することを特徴とする高強度鋼管。
(8)(1)ないし(4)のいずれかにおいて、前記組成が不純物として、Ti、B、Nb、V、Cuのうちのいずれか1種以上を、質量%で、Ti:0.01%未満、B:0.0005%未満、Nb:0.005%未満、V:0.02%未満、Cu:0.08%未満に調整してなる組成であることを特徴とする高強度鋼管。
(7) In any one of (1) to (6), a high-strength steel pipe having a composition containing Cu: 0.08 to 0.25% by mass% in addition to the above composition.
(8) In any one of (1) to (4), the composition is an impurity, and any one or more of Ti, B, Nb, V, and Cu is contained in mass%, and Ti is less than 0.01%. B: A high strength steel pipe having a composition adjusted to less than 0.0005%, Nb: less than 0.005%, V: less than 0.02%, and Cu: less than 0.08%.
(9)帯板形状の鋼板を素材として、該素材をオープン管形状にロール成形するロール成形工程と、該オープン管形状の両端面を接合しシーム部を有する管とする接合工程とを有する鋼管の製造方法であって、前記鋼板が、質量%で、C:0.05〜0.25%、Si:0.5〜2.0%、Mn:1.0〜2.5%、P:0.020%以下、S:0.002%以下、Al:0.005〜0.08%、N:0.004%以下を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成と、マルテンサイト分率が体積率で20〜60%である組織とを有することを特徴とする高強度鋼管の製造方法。 (9) A steel pipe having a roll forming step of roll-forming the raw material into an open tube shape using a strip-shaped steel plate as a raw material, and a joining step of joining both end faces of the open pipe shape to have a seam portion The steel sheet is, in mass%, C: 0.05 to 0.25%, Si: 0.5 to 2.0%, Mn: 1.0 to 2.5%, P: 0.020% or less, S: 0.002% or less, Al: A high-strength steel pipe containing 0.005 to 0.08%, N: 0.004% or less, having a composition composed of the balance Fe and inevitable impurities, and a structure having a martensite fraction of 20 to 60% by volume. Manufacturing method.
(10)(9)において、前記鋼板が、冷延板焼鈍を施された冷延鋼板であることを特徴とする高強度鋼管の製造方法。
(11)(9)または(10)において、前記オープン管形状が、縦長の卵形形状としさらに曲げ戻して楕円形形状としたものであることを特徴とする高強度鋼管の製造方法。 (12)(9)ないし(11)のいずれかにおいて、前記ロール成形が、ケージロール方式のロール成形であることを特徴とする高強度鋼管の製造方法。
(10) The method for producing a high-strength steel pipe according to (9), wherein the steel sheet is a cold-rolled steel sheet subjected to cold-rolled sheet annealing.
(11) The method for producing a high-strength steel pipe according to (9) or (10), wherein the open tube shape is a vertically long oval shape and further bent back into an elliptical shape. (12) The method for producing a high strength steel pipe according to any one of (9) to (11), wherein the roll forming is cage roll type roll forming.
(13)(9)ないし(12)のいずれかにおいて、前記接合工程に引続いて、シーム部をオーステナイト単相温度域、または二相温度域、またはフェライト温度域まで加熱するシームアニール処理を行うシームアニール工程を施すことを特徴とする高強度鋼管の製造方法。
(14)(9)ないし(13)のいずれかにおいて、前記組成に加えてさらに、質量%で、B:0.0005〜0.0020%、Nb:0.005〜0.03%、V:0.02〜0.20%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有する組成を有することを特徴とする高強度鋼管の製造方法。
(13) In any one of (9) to (12), following the joining step, a seam annealing process is performed to heat the seam part to an austenite single-phase temperature range, a two-phase temperature range, or a ferrite temperature range. A method for producing a high-strength steel pipe, comprising performing a seam annealing step.
(14) In any one of (9) to (13), in addition to the above-mentioned composition, the mass is selected from B: 0.0005 to 0.0020%, Nb: 0.005 to 0.03%, and V: 0.02 to 0.20%. The manufacturing method of the high strength steel pipe characterized by having the composition containing 1 type, or 2 or more types.
(15)(9)ないし(14)のいずれかにおいて、前記組成に加えてさらに、質量%で、Ti:0.01〜0.02%を含有する組成を有することを特徴とする高強度鋼管の製造方法。
(16)(9)ないし(15)のいずれかにおいて、前記組成に加えてさらに、質量%で、Cu:0.08〜0.25%を含有する組成を有することを特徴とする高強度鋼管の製造方法。
(17)(9)ないし(13)のいずれかにおいて、前記組成が不純物として、Ti、B、Nb、V、Cuのうちのいずれか1種以上を、質量%で、Ti:0.01%未満、B:0.0005%未満、Nb:0.005%未満、V:0.02%未満、Cu:0.08%未満に調整してなる組成であることを特徴とする高強度鋼管の製造方法。
(15) The method for producing a high-strength steel pipe according to any one of (9) to (14), further comprising a composition containing Ti: 0.01 to 0.02% by mass% in addition to the above composition.
(16) The method for producing a high-strength steel pipe according to any one of (9) to (15), further having a composition containing Cu: 0.08 to 0.25% by mass% in addition to the above composition.
(17) In any one of (9) to (13), the composition is an impurity, and any one or more of Ti, B, Nb, V, and Cu is contained in mass%, and Ti is less than 0.01%. B: Less than 0.0005%, Nb: less than 0.005%, V: less than 0.02%, Cu: less than 0.08%.
本発明によれば、シーム部を有する加工性に優れた高強度鋼管を容易にしかも安定して製造でき、産業上格段の効果を奏する。また、本発明によれば、引張強さTSが590MPa以上、好ましくは780MPa以上、より好ましくは980MPa以上の強度レベルを有し、引張強さTSが590MPa以上の場合には伸び:20%以上、780MPa以上の場合には15%以上、980MPa以上の場合には伸び:12%以上と、延性に優れた高強度鋼管を容易に製造できるという効果がある。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the high strength steel pipe excellent in workability which has a seam part can be manufactured easily and stably, and there is a remarkable industrial effect. Further, according to the present invention, the tensile strength TS has a strength level of 590 MPa or more, preferably 780 MPa or more, more preferably 980 MPa or more, and when the tensile strength TS is 590 MPa or more, elongation: 20% or more, In the case of 780 MPa or more, 15% or more, and in the case of 980 MPa or more, the elongation: 12% or more, which has the effect of easily producing a high-strength steel pipe having excellent ductility.
本発明鋼管は、シーム部を有する鋼管で、所定範囲の組成と、シーム部の中心位置を基準に円周方向に15°〜345°の領域の組織がマルテンサイト相を面積率で20〜60%含む組織とを有する高強度鋼管である。本発明の、シーム部を有する鋼管には、シームレス鋼管以外の、例えば電縫鋼管、レーザー溶接鋼管等の溶接鋼管、あるいは鍛接鋼管等が含まれる。 The steel pipe of the present invention is a steel pipe having a seam portion, and a composition in a predetermined range and a structure in a region of 15 ° to 345 ° in the circumferential direction based on the center position of the seam portion has a martensite phase in an area ratio of 20 to 60. % High strength steel pipe. The steel pipe having a seam portion according to the present invention includes, for example, a welded steel pipe such as an electric resistance steel pipe or a laser welded steel pipe, a forged steel pipe, or the like other than a seamless steel pipe.
なお、本発明鋼管は、帯板形状の鋼板を素材として、該素材をオープン管形状にロール成形するロール成形工程と、該オープン管形状の両端面を接合しシーム部を有する管とする接合工程とを順次経て、製造されることが好ましいが、これに限定されるものではない。
まず、本発明鋼管の組成限定の理由について説明する。以下、とくに断らないかぎり、質量%は単に%で記す。
The steel pipe of the present invention is a roll forming step in which a strip-shaped steel plate is used as a raw material, and the raw material is roll-formed into an open pipe shape, and a joining step in which both end faces of the open pipe shape are joined to have a seam portion. Although it is preferable to manufacture through these, it is not limited to this.
First, the reason for limiting the composition of the steel pipe of the present invention will be described. Hereinafter, unless otherwise specified, mass% is simply expressed as%.
C:0.05〜0.25%
Cは、焼入れ性を増加させ、マルテンサイト相を生成しやすくする有効な元素であり、適正範囲のマルテンサイト分率に調整し、引張強さTS:590MPa以上を確保するため、0.05%以上の含有を必要とする。一方、0.25%を超えて含有される場合には、強度が増加しすぎて、伸びが低下し加工性が低下するとともに、水素起因の耐遅れ破壊性等の特性が低下する。このため、Cは0.05〜0.25%の範囲に限定した。なお、好ましくは、0.05〜0.20%である。
C: 0.05-0.25%
C is an effective element that increases the hardenability and facilitates the formation of a martensite phase, and is adjusted to a martensite fraction in an appropriate range to ensure a tensile strength TS: 590 MPa or more. Containing is required. On the other hand, when the content exceeds 0.25%, the strength increases excessively, elongation decreases, workability decreases, and properties such as delayed fracture resistance due to hydrogen deteriorate. For this reason, C was limited to the range of 0.05 to 0.25%. In addition, Preferably, it is 0.05 to 0.20%.
Si:0.5〜2.0%
Siは、フェライト生成元素であり、本発明では0.5%以上積極的に含有させ、フェライト相の生成を促進し、優れた加工性の確保を図る。一方、2.0%を超える含有は、ペネトレーター等のシーム部欠陥が生成しやすくなり、シーム部の加工性が低下する。このため、Siは0.5〜2.0%に限定した。なお、加工性の観点から好ましくは1.0%以上である。
Si: 0.5-2.0%
Si is a ferrite-forming element. In the present invention, Si is actively contained in an amount of 0.5% or more to promote the formation of a ferrite phase and ensure excellent workability. On the other hand, if the content exceeds 2.0%, seam defects such as penetrators are likely to be generated, and the workability of the seam is reduced. For this reason, Si was limited to 0.5 to 2.0%. From the viewpoint of workability, it is preferably 1.0% or more.
Mn:1.0〜2.5%
Mnは、焼入れ性を増加させ、マルテンサイト相を生成しやすくし、鋼の強度を増加させる元素であり、所望の強度を確保する観点から本発明では1.0%以上の含有を必要とする。一方、2.5%を超える含有は、伸び特性が低下する。このため、Mnは1.0〜2.5%の範囲に限定した。なお、更なる加工性と強度とをバランスよく確保するためには、Siとの相互作用の観点から、1.5%以上とすることが好ましい。
Mn: 1.0-2.5%
Mn is an element that increases the hardenability, facilitates the formation of a martensite phase, and increases the strength of the steel, and in the present invention, it needs to be contained in an amount of 1.0% or more from the viewpoint of securing a desired strength. On the other hand, if the content exceeds 2.5%, the elongation property is lowered. For this reason, Mn was limited to the range of 1.0 to 2.5%. In order to secure a good balance between workability and strength, the content is preferably 1.5% or more from the viewpoint of interaction with Si.
P:0.020%以下
Pは、Sとともに、加工性、耐遅れ破壊性等を所望の範囲に維持するために、可能な限り低減することが望ましいが、0.020%までは許容できる。このため、Pは0.020%以下に限定した。なお、極端な低減は製鋼コストの高騰を招くため、経済的な生産という観点から0.001%以上とすることが好ましい。
P: 0.020% or less P is desirable to reduce as much as possible in order to maintain the workability, delayed fracture resistance, etc. in a desired range together with S, but it is acceptable up to 0.020%. For this reason, P was limited to 0.020% or less. In addition, since extreme reduction leads to an increase in steelmaking cost, it is preferable to set it to 0.001% or more from the viewpoint of economical production.
S:0.002%以下
Sは、Pとともに、加工性、耐遅れ破壊性等を所望の範囲に維持するために、可能な限り低減することが望ましいが、0.002%までは許容できる。このため、Sは0.002%以下に限定した。なお、極端な低減は製鋼コストの高騰を招くため、経済的な生産という観点から0.0005%以上とすることが好ましい。
S: 0.002% or less It is desirable to reduce S as much as possible in order to maintain the workability, delayed fracture resistance, etc. in the desired ranges together with P, but it is acceptable up to 0.002%. For this reason, S was limited to 0.002% or less. In addition, since extreme reduction leads to a rise in steelmaking cost, it is preferable to make it 0.0005% or more from the viewpoint of economical production.
Al:0.005〜0.08%
Alは、脱酸剤として作用し、脱酸素のために溶湯中に添加され、スラグとして浮上し除去されるが、一部は溶湯中に固溶する。また、Alは、窒化物形成元素として作用し、窒素を固定する。このような脱酸剤として十分に機能させるためには、鋼中に、0.01%以上残存させることを必要とする。一方、0.08%を超えて含有すると、酸化物系介在物が増加し、加工時の割れ等の原因となり、加工性が低下する。このため、Alは0.005〜0.08%の範囲に限定した。
Al: 0.005-0.08%
Al acts as a deoxidizer, is added to the molten metal for deoxidation, and floats and is removed as slag, but a part is dissolved in the molten metal. In addition, Al acts as a nitride forming element and fixes nitrogen. In order to sufficiently function as such a deoxidizer, it is necessary that 0.01% or more remain in the steel. On the other hand, if the content exceeds 0.08%, oxide inclusions increase, causing cracks during processing and lowering workability. For this reason, Al was limited to the range of 0.005-0.08%.
N:0.004%以下
Nは、時効硬化を生じさせる元素であり、本発明では可能なかぎり低減することが望ましい。本発明では、窒化物形成元素であるAl等を所定の範囲に必須含有させるが、Al等の窒化物形成元素含有によって、時効硬化が問題ないレベルまで低下させるために、Nは0.004%以下に限定した。なお、製鋼技術の観点から、下限は0.0005%程度である。
N: 0.004% or less N is an element that causes age hardening. In the present invention, N is preferably reduced as much as possible. In the present invention, Al or the like, which is a nitride-forming element, is contained in a predetermined range, but N is 0.004% or less in order to reduce age hardening to a level at which no problem arises due to the inclusion of a nitride-forming element such as Al. Limited. From the viewpoint of steelmaking technology, the lower limit is about 0.0005%.
上記した成分が基本の成分であるが、上記した基本の組成に加えてさらに、B:0.0005〜0.0020%、Nb:0.005〜0.03%、V:0.02〜0.20%、Ti:0.01〜0.02%、Cu:0.08〜0.25%のうちから選ばれた1種または2種以上、および/または、REM:0.1%以下を含有してもよい。
B:0.0005〜0.0020%、Nb:0.005〜0.03%、V:0.02〜0.20%のうちから選ばれた1種または2種以上
B、Nb、Vはいずれも、優れた材質を確保するため、上記した元素の作用を補完する元素であり、必要に応じて選択して含有できる。
The above components are basic components. In addition to the above basic composition, B: 0.0005 to 0.0020%, Nb: 0.005 to 0.03%, V: 0.02 to 0.20%, Ti: 0.01 to 0.02%, Cu : One or two or more selected from 0.08 to 0.25% and / or REM: 0.1% or less may be contained.
One or more selected from B: 0.0005 to 0.0020%, Nb: 0.005 to 0.03%, V: 0.02 to 0.20% B, Nb, and V are all listed above in order to ensure excellent materials. It is an element that complements the action of the element, and can be selected and contained as necessary.
Bは、焼入れ性の向上を介し、マルテンサイト分率を所定の範囲に調整する作用を補完する。このような効果を得るためには、0.0005%以上含有することが好ましいが、0.0020%を超えて含有しても効果が飽和し、経済的に不利となる。このため、含有する場合には、Bは0.0005〜0.0020%の範囲に限定することが好ましい。
Nbは、結晶粒の微細化を介して、マルテンサイト分率を所定の範囲に調整する作用を補完する。また、Nbは炭化物、炭窒化物を形成し、析出強化により強度増加に寄与する。このような効果を得るためには、0.005%以上含有することが好ましいが、0.03%を超えて含有すると析出強化により強度が高くなりすぎて伸びが低下する場合がある。このため、含有する場合には、Nbは0.005〜0.03%の範囲に限定することが好ましい。
B supplements the effect of adjusting the martensite fraction to a predetermined range through improvement in hardenability. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.0005% or more, but even if it contains exceeding 0.0020%, an effect will be saturated and it becomes economically disadvantageous. For this reason, when it contains, it is preferable to limit B to 0.0005 to 0.0020% of range.
Nb supplements the effect of adjusting the martensite fraction to a predetermined range through the refinement of crystal grains. Nb forms carbides and carbonitrides, and contributes to increasing strength by precipitation strengthening. In order to obtain such an effect, the content is preferably 0.005% or more. However, if it exceeds 0.03%, the strength may become too high due to precipitation strengthening, and the elongation may decrease. For this reason, when it contains, it is preferable to limit Nb to 0.005 to 0.03% of range.
Vは、焼入れ性の向上を介し、マルテンサイト分率を所定の範囲に調整する作用を補完する。また、Vは、窒素を固定する作用も有する。このような効果を得るためには、0.02%以上含有することが好ましいが、一方、0.20%を超えて含有すると、粗大なVNが形成され、加工時の割れの原因となることが懸念される。このため、含有する場合には、Vは0.02〜0.20%の範囲に限定することが好ましい。 V complements the effect of adjusting the martensite fraction to a predetermined range through improvement in hardenability. V also has an action of fixing nitrogen. In order to obtain such an effect, the content is preferably 0.02% or more. On the other hand, if it exceeds 0.20%, coarse VN is formed, which may cause cracks during processing. . For this reason, when it contains, it is preferable to limit V to 0.02 to 0.20% of range.
Ti:0.01〜0.02%
Tiは、窒素(N)と結合し、Nを固定して時効硬化の生起を抑制し、加工性の低下を防止する作用を補完する元素であり、必要に応じて含有できる。このような効果を得るためには、0.01%以上含有することが望ましい。一方、N含有量の最大値0.004%を全量固定できる0.02%を上限とした。
Ti: 0.01-0.02%
Ti is an element that binds to nitrogen (N), fixes N, suppresses the occurrence of age hardening, and complements the effect of preventing the deterioration of workability, and can be contained as necessary. In order to acquire such an effect, it is desirable to contain 0.01% or more. On the other hand, the upper limit was set to 0.02% which can fix the maximum N content of 0.004%.
Cu:0.08〜0.25%
Cuは、耐食性と耐遅れ破壊性を向上する元素であり、必要に応じて含有できる。このような効果を得るためには0.08%以上含有することが望ましい、一方、0.25%を超える含有は、熱間脆性を生じさせる。このため、含有する場合は0.08〜0.25%の範囲に限定することが好ましい。なお、Cuは、固溶するか、あるいは析出物として析出するが、析出する場合には、Cu−SとしてMnSの最外層を被覆するように析出する場合もある。
Cu: 0.08-0.25%
Cu is an element that improves corrosion resistance and delayed fracture resistance, and can be contained if necessary. In order to acquire such an effect, it is desirable to contain 0.08% or more, while inclusion exceeding 0.25% causes hot brittleness. For this reason, when it contains, it is preferable to limit to 0.08 to 0.25% of range. Note that Cu is dissolved or precipitated as a precipitate. In the case of precipitation, Cu may be deposited as Cu-S so as to cover the outermost layer of MnS.
REM、Caのうちの1種又は2種合計:0.1%以下
REM、Caはいずれも、介在物の形態制御を介して、加工性を向上させる元素であり、必要に応じて選択して含有できる。このような効果を得るためには合計で0.002%以上含有させることが望ましいが、合計で0.1%を超える含有は介在物量を増加させ、耐食性を低下させる。
Total of one or two of REM and Ca: 0.1% or less
Both REM and Ca are elements that improve processability through the form control of inclusions, and can be selected and contained as necessary. In order to obtain such an effect, the total content is desirably 0.002% or more. However, if the total content exceeds 0.1%, the amount of inclusions is increased and the corrosion resistance is decreased.
上記した成分以外の残部はFeおよび不可避的不純物である。
なお、不純物として、Ti、B、Nb、V、Cuのうちのいずれか1種以上を、質量%で、Ti:0.01%未満、B:0.0005%未満、Nb:0.005%未満、V:0.02%未満、Cu:0.08%未満に調整することが好ましい。本発明範囲の比較的低い強度レベルでは、Ti、B、Nb、V、Cuは可能な限り低減しておくことが、強度を過度に増加させないこと、伸びを低下させたいことという観点から望ましい。
The balance other than the above components is Fe and inevitable impurities.
As impurities, any one or more of Ti, B, Nb, V, and Cu is expressed by mass, Ti: less than 0.01%, B: less than 0.0005%, Nb: less than 0.005%, V: 0.02% Less than, Cu: It is preferable to adjust to less than 0.08%. At relatively low strength levels within the scope of the present invention, it is desirable to reduce Ti, B, Nb, V, and Cu as much as possible from the viewpoint of not increasing the strength excessively and reducing elongation.
つぎに、本発明鋼管の組織限定理由について説明する。
本発明鋼管では、上記した組成を有し、さらにシーム部の中心位置を基準に円周方向に±15°の範囲を除く、円周方向に15°〜345°の領域が、マルテンサイト相を体積率で20〜60%含む組織を有する。なお、マルテンサイト相以外の残部は、主としてフェライト相からなる。マルテンサイト相が20%未満では、所望の強度を確保することができない。一方、マルテンサイト相が60%を超えると、延性の低下が著しくなり、所望の加工性が確保できなくなる。このため、マルテンサイト相の含有量を20〜60%に限定した。なお、好ましくはTS780MPa級では35%以下、TS980MPa級では45%以下、TS1180MPa級では60%以下である。マルテンサイト相量の測定方法は、とくに限定されないが、ビレラ液を主体とし塩化第二鉄等を添加した腐食液で研磨面を腐食し、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡等を用いて、組織を撮像してマルテンサイト相の面積率を測定し、体積率に換算することが好ましいが、それ以外の方法、例えば飽和磁化の測定、X線回析法によっても何等問題はない。なお、この場合は体積率で求められる。
Next, the reason for limiting the structure of the steel pipe of the present invention will be described.
In the steel pipe of the present invention, the martensite phase has the above composition, and the region of 15 ° to 345 ° in the circumferential direction excluding the range of ± 15 ° in the circumferential direction with reference to the center position of the seam portion represents the martensite phase. It has a structure containing 20 to 60% by volume. The remainder other than the martensite phase is mainly composed of a ferrite phase. If the martensite phase is less than 20%, the desired strength cannot be ensured. On the other hand, when the martensite phase exceeds 60%, the ductility is remarkably lowered and the desired processability cannot be secured. For this reason, the content of the martensite phase is limited to 20 to 60%. The TS780MPa class is preferably 35% or less, the TS980MPa class is 45% or less, and the TS1180MPa class is preferably 60% or less. The method for measuring the amount of martensite phase is not particularly limited. It is preferable to take an image and measure the area ratio of the martensite phase and convert it to a volume ratio. However, there is no problem with other methods such as measurement of saturation magnetization and X-ray diffraction. In this case, the volume ratio is obtained.
また、マルテンサイト相以外の残部は、主としてフェライト相とする。マルテンサイト相以外の残部を主としてフェライト相とすることにより、所望の高強度を有し、しかも優れた加工性を安定して確保できる。なお、マルテンサイト相以外の残部は、フェライト相以外に、ベイナイト相、ベイニティックフェライト相、残留オーステナイト相が考えられるが、これら組織は極力、具体的には残部全量の20%未満に、低減することが、加工性向上の観点から好ましい。 The remainder other than the martensite phase is mainly the ferrite phase. By making the remainder other than the martensite phase mainly a ferrite phase, it has a desired high strength and can stably ensure excellent workability. In addition to the ferrite phase, the balance other than the martensite phase can be a bainite phase, a bainitic ferrite phase, and a retained austenite phase. It is preferable from the viewpoint of improving workability.
なお、シーム部の中心位置を基準に円周方向に±15°の範囲は、例えば、溶接等による接合時に、溶融点以上に急速に加熱され、そして急速に冷却されて、母材組織と異なる組織のビード部および熱影響部を形成するため、鋼管組織の限定領域から除外した。ビード部および熱影響部は、通常の溶接条件であれば、シーム部の中心位置を基準に円周方向に±10°の範囲内となる場合が多いが、接合条件(溶接条件)によっては、広がる場合があることを考慮して±15°の範囲を除外した。したがって、上記した領域(シーム部の中心位置を基準にして±15°の範囲を除く領域)の組織は、鋼管の素材として使用する鋼板(鋼帯)の組織がそのまま継承される。 Note that the range of ± 15 ° in the circumferential direction with respect to the center position of the seam portion is different from the base material structure because, for example, it is rapidly heated above the melting point and rapidly cooled at the time of joining by welding or the like. In order to form the bead portion and the heat affected zone of the structure, it was excluded from the limited region of the steel pipe structure. The bead part and the heat-affected zone are usually within a range of ± 10 ° in the circumferential direction based on the center position of the seam part under normal welding conditions, but depending on the joining conditions (welding conditions), The range of ± 15 ° was excluded in consideration of the possibility of spreading. Therefore, the structure of the above-described region (region excluding the range of ± 15 ° with respect to the center position of the seam portion) is directly inherited from the structure of the steel plate (steel strip) used as the material of the steel pipe.
また、本発明鋼管では、上記した領域(シーム部の中心位置を基準に円周方向に±15°の範囲を除く領域)における円周方向の残留応力を、450MPa以下の引張の残留応力に限定する。
鋼板をロール成形を用いて造管する場合や、その後、管をサイザーや矯正機等で処理する際に、鋼管には加工歪が付加される。必要以上に加工歪を付加されると、原板である鋼板(鋼帯)状態で有していた優れた特性が劣化し、鋼管状態の特性が低下し、所望の加工性に優れた鋼管を確保できなくなる。そのため、本発明鋼管では、円周方向の残留応力を引張の残留応力で450MPa以下に限定した。残留応力が、引張の残留応力で450MPaを超えると、鋼管の加工性が劣化する。なお、好ましくは250MPa以下である。
In the steel pipe of the present invention, the residual stress in the circumferential direction in the above-mentioned region (excluding the range of ± 15 ° in the circumferential direction with reference to the center position of the seam portion) is limited to a tensile residual stress of 450 MPa or less. To do.
When a steel plate is formed using roll forming, or when the tube is processed with a sizer, a straightening machine, or the like, processing strain is added to the steel pipe. If processing strain is added more than necessary, the excellent properties of the original steel plate (steel strip) will deteriorate and the properties of the steel pipe will deteriorate, ensuring a steel pipe with excellent desired workability. become unable. Therefore, in the steel pipe of the present invention, the residual stress in the circumferential direction is limited to 450 MPa or less in terms of tensile residual stress. When the residual stress exceeds 450 MPa as the tensile residual stress, the workability of the steel pipe deteriorates. The pressure is preferably 250 MPa or less.
なお、一般的に、鋼管は、原板(コイル)の強度、板厚や、造管後の管外径、さらに造管プロセス等に応じて多少の塑性歪を付与されながら造管されており、原板の強度が高いほど残留応力が増大する傾向となる。例えば、TS490MPa以上の強度を有する原板を使用している場合には、鋼管には100〜200MPa程度以上の残留応力が導入されるが、可能な限り低減することが好ましい。 In general, steel pipes are piped while being given some plastic strain according to the strength of the original plate (coil), the plate thickness, the pipe outer diameter after pipe making, and the pipe making process, etc. The residual stress tends to increase as the strength of the original plate increases. For example, when an original plate having a strength of TS490 MPa or more is used, a residual stress of about 100 to 200 MPa or more is introduced into the steel pipe, but it is preferably reduced as much as possible.
このような残留応力状態とするには、例えば図2(a)に示すような、ケージロール方式のロール成形により造管し、加工歪の付加を極力少なくし、鋼管の反りや曲がりを予め小さくする工夫に加え、さらにサイザーや矯正機での加工歪付加を極力小さくする必要がある。なお、図2(b)に示すCBR方式のロール成形(例えば、川鉄技報32(2000)1、P49〜53参照)により造管してもよい。これにより、さらに鋼管に導入される加工歪が少なくすることができる。 In order to achieve such a residual stress state, for example, as shown in FIG. 2 (a), pipes are formed by cage roll type roll forming, the addition of processing strain is reduced as much as possible, and warpage and bending of the steel pipe are reduced in advance. In addition to the contrivance to be applied, it is necessary to further reduce the processing strain applied by a sizer or a straightening machine. In addition, you may pipe-form by CBR type roll forming (for example, refer to Kawatetsu technical report 32 (2000) 1, P49-53) shown in FIG.2 (b). Thereby, the processing strain introduced into the steel pipe can be further reduced.
また、ロール成形により、素材をオープン管形状にするに際し、加工歪の付加を極力少なくするには、ロール成形における成形フラワーを、例えば図1に示すような、縦長の卵形形状としさらに曲げ戻して楕円形形状とすることが好ましい。これにより、スプリングバックを極力抑制でき、付加する加工歪を小さくできる。
また、本発明鋼管では、上記した領域(シーム部の中心位置を基準に円周方向に±15°の範囲を除く、円周方向に15°〜345°の領域)とそれ以外の領域(シーム部の中心位置を基準に円周方向に±15°の範囲)との硬さ差ΔHVが、ビッカース硬さで250ポイント以下とすることが好ましく、より好ましくは50ポイント以下である。
In addition, when forming the material into an open tube shape by roll forming, in order to reduce the addition of processing strain as much as possible, the formed flower in the roll forming is formed into a vertically long egg shape as shown in FIG. The oval shape is preferable. Thereby, springback can be suppressed as much as possible, and the applied processing strain can be reduced.
In the steel pipe of the present invention, the above-described regions (regions of 15 ° to 345 ° in the circumferential direction excluding a range of ± 15 ° in the circumferential direction with respect to the center position of the seam portion) and other regions (the seam) The hardness difference ΔHV with respect to the center position of the portion in a range of ± 15 ° in the circumferential direction) is preferably 250 points or less, more preferably 50 points or less in terms of Vickers hardness.
シーム部は、造管後の溶接等による接合時に、溶融点以上に急速に加熱され、そして急速に冷却されるため、母材部あるいは熱影響部に比較し、高い硬さを有する傾向となる。シーム部(シーム部の中心位置を基準に円周方向に±15°の範囲の領域)と母材部(シーム部の中心位置を基準に円周方向に15°〜345°の領域)との硬度差が大きい場合には、熱影響部が特異的に減肉される傾向があり、そのため、その部分が早期に破断する危険性が高い。そのため、本発明では、シーム部の中心位置を基準に円周方向に±15°の範囲の領域と、シーム部の中心位置を基準に円周方向に基準に円周方向に±15°の範囲を除く、15°〜345°の領域と、の硬度差ΔHVを、ビッカース硬さで250ポイント以下に限定することが好ましい。ΔHVが250ポイントを超えて大きくなると、加工に際し、熱影響部を含め、硬さが高い部分(ビード部)に比べて硬さが低い部分が優先的に変形し、肉厚が減肉され、均一に加工されない。なお、より好ましくは50ポイント以下である。ΔHVが50ポイント以下であれば、多少激しい加工を施しても、部分的に減肉する危険性は顕著に低くなる。 Since the seam portion is rapidly heated above the melting point and rapidly cooled at the time of joining by welding or the like after pipe making, it tends to have higher hardness than the base material portion or the heat affected zone. . Seam part (region of ± 15 ° in the circumferential direction with reference to the center position of the seam part) and base material part (region of 15 ° to 345 ° in the circumferential direction with reference to the center position of the seam part) When the hardness difference is large, the heat-affected zone tends to be specifically thinned, and therefore there is a high risk that the portion will break early. Therefore, in the present invention, the range of ± 15 ° in the circumferential direction with respect to the center position of the seam portion, and the range of ± 15 ° in the circumferential direction with respect to the circumferential direction based on the center position of the seam portion. It is preferable to limit the hardness difference ΔHV between 15 ° and 345 ° except for Vickers hardness to 250 points or less. When ΔHV increases beyond 250 points, the part with low hardness preferentially deforms compared to the part with high hardness (bead part), including the heat affected part, and the thickness is reduced. It is not processed uniformly. More preferably, it is 50 points or less. If ΔHV is 50 points or less, the risk of partial thinning will be significantly reduced even if somewhat severe processing is performed.
なお、シーム部は、熱影響部、母材部に比べ必ず高めの硬さとすることが望ましい。というのは、シーム部は電縫溶接時に微小物の飛び込み等により欠陥を生じる危険性が大きいため、周囲より高い硬さとすることにより、シーム部の欠陥部に応力集中することがなくなり、シーム部での割れ等の危険性を低減できるからである。
母材部に比べて硬さの変化が大きいシーム部近傍では、硬さの測定は、試験力を小さくした測定を心がける必要がある。例えば、母材部では、荷重(試験力):5〜10kgfでもよいが、シーム部近傍では荷重(試験力):300〜500gf程度で測定することが好ましい。なお、シーム部近傍での硬さ測定では、エッチング等でビード部の位置を正確に把握してから行うという注意が肝要となる。
It is desirable that the seam part has a higher hardness than the heat-affected part and the base material part. This is because the seam part has a high risk of causing defects due to the entry of microscopic objects during ERW welding, so by setting the hardness higher than the surrounding area, stress concentration does not occur on the seam part and the seam part This is because the risk of cracks and the like can be reduced.
In the vicinity of the seam portion where the change in hardness is larger than that of the base material portion, it is necessary to keep in mind that the hardness is measured with a smaller test force. For example, in the base material portion, the load (test force) may be 5 to 10 kgf, but in the vicinity of the seam portion, the load (test force) is preferably measured at about 300 to 500 gf. Note that it is important to measure the hardness in the vicinity of the seam portion after accurately grasping the position of the bead portion by etching or the like.
上記したシーム部近傍領域とそれ以外の領域との硬さ差ΔHVを、上記した範囲内に調整するには、接合工程に引続いて、オンラインで、あるいはオフラインで、シームアニール処理を行うシームアニール工程を施すことが好ましい。シームアニール処理は、シーム部をオーステナイト単相温度域まで加熱し、徐冷または空冷する処理とすることが好ましい。これにより、シーム部の硬さを所望の範囲内の硬さに容易に低減することができる。なお、シームアニール処理は、二相温度域(オーステナイト+フェライト混合温度域)、あるいはフェライト単相温度域での加熱を行い、加熱後、徐冷または空冷とする処理としてもよい。 In order to adjust the hardness difference ΔHV between the region near the seam part and the other region within the above range, seam annealing is performed on-line or off-line following the joining process. It is preferable to apply a process. The seam annealing treatment is preferably a treatment in which the seam portion is heated to an austenite single-phase temperature range and then gradually cooled or air-cooled. Thereby, the hardness of a seam part can be easily reduced to the hardness in a desired range. The seam annealing treatment may be a treatment in which heating is performed in a two-phase temperature range (austenite + ferrite mixed temperature range) or a ferrite single-phase temperature range, followed by slow cooling or air cooling.
つぎに、本発明鋼管の好ましい製造方法について説明する。
上記した組成を有する帯板形状の鋼板を素材として、該素材をオープン管形状にロール成形するロール成形工程と、該オープン管形状の両端面を接合しシーム部を有する管とする接合工程とを順次施して、鋼管とする。
素材として使用する鋼板は、上記した組成を有し、さらに、マルテンサイト相を体積率で20〜60%含み、好ましくはマルテンサイト相以外の残部が、主としてフェライト相からなる組織を有する鋼板である。鋼板は、上記した組成と上記した組織を有するものであれば、熱延板、冷延板いずれでもよいが、冷延板としたほうが、加工性の向上を達成しやすい。なお、熱延板は、熱延ままでもよいが、熱延後、さらに酸洗処理を施したものとすることが好ましい。
Below, the preferable manufacturing method of this invention steel pipe is demonstrated.
Using a strip-shaped steel plate having the above composition as a raw material, a roll forming step of roll forming the raw material into an open tube shape, and a joining step of joining both end surfaces of the open pipe shape to have a seam portion Apply sequentially to make a steel pipe.
The steel plate used as a raw material has the above-described composition, and further includes a martensite phase in a volume ratio of 20 to 60%, and preferably the balance other than the martensite phase has a structure mainly composed of a ferrite phase. . As long as the steel sheet has the above-described composition and the above-described structure, either a hot-rolled sheet or a cold-rolled sheet may be used, but the cold-rolled sheet is more likely to achieve improved workability. In addition, although a hot-rolled sheet may be hot-rolled, it is preferable that the hot-rolled sheet is further subjected to pickling treatment.
まず、素材として用いる鋼板の好ましい製造方法について説明する。
熱延板を酸洗し、さらに冷間圧延を施し冷延板としたのち、該冷延板に、連続焼鈍炉にて、750〜870℃の範囲に加熱し、均熱する均熱処理を施したのち、自然冷却し、ついで600〜730℃の温度から冷却を開始し、100℃/s以上の冷却速度で300℃以下の冷却停止温度まで急冷する冷却処理を施し、ついで、150〜500℃の温度範囲で過時効処理を施すことが好ましい。
First, the preferable manufacturing method of the steel plate used as a raw material is demonstrated.
The hot-rolled sheet is pickled and cold-rolled to form a cold-rolled sheet, and then the cold-rolled sheet is heated in a continuous annealing furnace to a temperature range of 750 to 870 ° C and subjected to a soaking process. After that, it cools naturally, then starts cooling from a temperature of 600-730 ° C, performs a cooling process that rapidly cools to a cooling stop temperature of 300 ° C or less at a cooling rate of 100 ° C / s or more, and then 150-500 ° C It is preferable to perform an overaging treatment in the temperature range.
750〜870℃の範囲に加熱し、均熱する均熱処理により、冷間圧延で付加された歪が開放され、再結晶が生じるとともに、さらに二相域あるいはオーステナイト単相域で、オーステナイト(γ)相中にCが濃縮される。このCが濃縮されたγ相は、その後の急冷でマルテンサイト相に変態し、所定量のマルテンサイト相を組織中に分散させることができる。加熱温度が750℃未満では、α−γ二相温度域にも到達できず、二相域におけるγ相中にCを濃縮させることができない。一方、870℃を超えて高温にしても、さらなる特性向上が期待できない。 Heat treatment in the range of 750 to 870 ° C, soaking soaking, the strain added by cold rolling is released, recrystallization occurs, and austenite (γ) in two-phase region or austenite single-phase region C is concentrated in the phase. The γ phase enriched with C is transformed into a martensite phase by subsequent rapid cooling, and a predetermined amount of the martensite phase can be dispersed in the structure. When the heating temperature is less than 750 ° C., the α-γ two-phase temperature region cannot be reached, and C cannot be concentrated in the γ phase in the two-phase region. On the other hand, even if the temperature exceeds 870 ° C., further improvement in characteristics cannot be expected.
また、均熱後、冷却開始まで、自然冷却する。ここでいう自然冷却は、単に通板するだけの通板時の放冷、あるいはガスジェットによる冷却やロールとの接触により抜熱して適切に温度調節して、冷却開始温度を調整する冷却をいう。自然冷却中には、二相域あるいはγ単相域で、γ相中にさらにCが濃縮される。
自然冷却し、冷却開始温度を調整して、600〜730℃の温度から冷却を開始し、100℃/s以上の冷却速度で300℃以下の冷却停止温度まで急冷する冷却処理を施す。急冷の冷却速度は100℃/s以上とすることが好ましい。この急冷で、Cが濃縮されたγ相がマルテンサイト相に変態する。冷却開始温度、冷却速度と冷却停止温度との組合せで、マルテンサイト相分率を適正範囲に調整できる。冷却速度が100℃/s未満、あるいは冷却停止温度が300℃超えでは、所望のマルテンサイト相分率を確保できなくなる。なお、この冷却処理は、水または水系冷媒浴に鋼板を浸漬する処理とすることが、所定の冷却速度を確保するために重要となる。ミスト冷却やロール接触等による冷却では、所定の冷却速度を確保することが難しい場合が多い。また、ミスト冷却やロール接触等による冷却では、冷却速度が遅いことが多く、マルテンサイト相とフェライト相との二相組織に調整することが難しく、必然的にベイナイト相等が増加し、伸びの低下が顕著となる場合がある。
In addition, after soaking, natural cooling is performed until the start of cooling. Natural cooling here refers to cooling in which the cooling start temperature is adjusted by cooling by gas jet or by contacting with a roll and adjusting the temperature appropriately by simply letting it through, or by adjusting the temperature appropriately. . During natural cooling, C is further concentrated in the γ phase in a two-phase region or a γ single-phase region.
Natural cooling is performed, the cooling start temperature is adjusted, cooling is started from a temperature of 600 to 730 ° C., and a cooling process is performed to rapidly cool to a cooling stop temperature of 300 ° C. or lower at a cooling rate of 100 ° C./s or higher. The rapid cooling rate is preferably 100 ° C./s or more. By this rapid cooling, the γ phase enriched with C is transformed into a martensite phase. The martensite phase fraction can be adjusted to an appropriate range by a combination of the cooling start temperature, the cooling rate, and the cooling stop temperature. If the cooling rate is less than 100 ° C./s or the cooling stop temperature exceeds 300 ° C., a desired martensite phase fraction cannot be secured. In order to secure a predetermined cooling rate, it is important that this cooling process is a process of immersing the steel sheet in water or an aqueous refrigerant bath. In cooling by mist cooling or roll contact, it is often difficult to ensure a predetermined cooling rate. Also, in cooling by mist cooling or roll contact, etc., the cooling rate is often slow, and it is difficult to adjust to a two-phase structure of martensite phase and ferrite phase, inevitably bainite phase etc. increases, elongation decreases May become prominent.
冷却処理後、過時効炉にて、150〜500℃の温度範囲で過時効処理を施すことが好ましい。冷却後、過時効処理を施すことにより、鋼板は焼き戻されて軟化し、加工性が顕著に向上する。過時効処理温度が150℃未満では、所望の効果を期待できない。一方、500℃を超えると、軟化の程度が大きくなりすぎて、所望の強度を確保できにくくなるとともに、粒界にフィルム状の粗大な炭化物が生成し、加工性が低下する、あるいは980MPaを超える高強度の場合には耐遅れ破壊性が低下する場合がある。 After the cooling treatment, it is preferable to perform an overaging treatment in a temperature range of 150 to 500 ° C. in an overaging furnace. By performing an overaging treatment after cooling, the steel sheet is tempered and softened, and the workability is remarkably improved. If the overaging temperature is less than 150 ° C., the desired effect cannot be expected. On the other hand, if the temperature exceeds 500 ° C., the degree of softening becomes too large, and it becomes difficult to ensure the desired strength, and film-like coarse carbides are generated at the grain boundaries, resulting in a decrease in workability or exceeding 980 MPa. In the case of high strength, delayed fracture resistance may decrease.
本発明では、上記した組成、組織を有する鋼板を素材として、該素材にロール成形工程、接合工程を順次施して、鋼管とする。
ロール成形工程は、ケージロール方式のロール成形とすることが好ましい。ケージロール方式のロール成形方法によれば、使用する成形ロールの径が小さく、かつ成形ロール群の間隔が短いため、余分な塑性加工を付加する必要がなく、特性の劣化が少なく鋼板特性に近い、鋼管特性を保持することができる。これに対し、例えば、ブレークダウン方式のロール成形では、大きな成形ロールを数段使用し、ロール群間隔も長いため、スプリングバックによる戻りを加味して成形する必要があり、付加される加工歪も多くなり、鋼板特性からの劣化が大きくなる。
In the present invention, a steel pipe having a composition and a structure as described above is used as a raw material, and a roll forming step and a joining step are sequentially performed on the raw material to obtain a steel pipe.
The roll forming step is preferably a cage roll type roll forming. According to the roll forming method of the cage roll method, since the diameter of the forming roll to be used is small and the interval between the forming roll groups is short, it is not necessary to add an extra plastic working, and there is little deterioration of the characteristics, which is close to the steel sheet characteristics. The steel pipe characteristics can be retained. On the other hand, for example, breakdown-type roll forming uses several stages of large forming rolls and a long roll group interval, so it is necessary to take into account the return due to springback, and the added processing strain is also Increased and the deterioration from the steel sheet characteristics increases.
また、ケージロール方式のロール成形によって、素材(原板)をオープン管形状にするに際し、加工歪の付加を極力少なくするため、本発明では、ロール成形における成形フラワーを、例えば図1に示すような、縦長の卵形形状としさらに曲げ戻して(押し潰す方向に歪を加えて)真円に近い楕円形形状とすることが好ましい。これにより、ロール成形時のスプリングバックを極力抑制でき、付加する加工歪を小さくできる。 In addition, in order to minimize the addition of processing strain when forming a raw material (original plate) into an open tube shape by cage roll type roll forming, in the present invention, a formed flower in roll forming is, for example, as shown in FIG. It is preferable to make a vertically long oval shape and further bend back (add a strain in the crushing direction) to make it an oval shape close to a perfect circle. Thereby, the springback at the time of roll forming can be suppressed as much as possible, and the applied processing strain can be reduced.
ロール成形工程に続き、接合工程を施して管とする。接合工程は、オープン管形状の両端部を抵抗加熱、誘導加熱、レーザ等により融点以上に加熱し、スクイズロールで両端部を突合せ、溶接する、常用の工程とすることが好ましい。なお、溶接に際しては、シーム部の健全性を向上させるために、大気雰囲気中に代えて、図4に示すような、フードを利用して、シールドガス雰囲気中で行ってもよい。 Subsequent to the roll forming process, a joining process is performed to obtain a pipe. The joining step is preferably an ordinary step in which both ends of the open tube shape are heated to the melting point or higher by resistance heating, induction heating, laser, or the like, both ends are butted and welded with a squeeze roll. Note that welding may be performed in a shield gas atmosphere using a hood as shown in FIG. 4 in place of the air atmosphere in order to improve the soundness of the seam portion.
接合工程に引続いてオンラインで、あるいはオフラインで、シーム部を加熱してシームアニール処理を行うシームアニール工程を施してもよい。成分組成によっては、電縫溶接ままでのシーム部硬さが所望の範囲の硬さを超える場合がある。この場合シームアニール処理を施すことにより、シーム部の硬さを所望の範囲内の硬さに容易に低減することができる。 Subsequent to the joining step, a seam annealing step in which the seam portion is heated to perform a seam annealing process may be performed online or offline. Depending on the component composition, the seam hardness as it is by electro-welding may exceed a desired range of hardness. In this case, by performing a seam annealing treatment, the hardness of the seam portion can be easily reduced to a hardness within a desired range.
シームアニール処理の加熱温度は、シーム部硬さを所望の範囲内の硬さとなるように、使用する原板の組成、組織あるいは加熱後の冷却条件に応じて種々変化させることが好ましいが、オーステナイト(γ)単相温度域、あるいは二相温度域、あるいはフェライト温度域の温度とすることが例示できる。オーステナイト単相温度域の温度まで加熱した場合は、それにより硬化組織が解消できるが、その後の冷却をやや緩冷としてシーム部の硬さを増加させないことが肝要となる。また、フェライト温度域の温度まで加熱した場合には、焼戻し効果が期待できるが、所要の焼戻時間を確保するためのライン速度、ライン長さを設定する必要がある。なお、シームアニール処理では、シーム部に隣接する熱影響部、母材部の顕著な軟化や硬化を生じさせることのないように配慮することが肝要となる。 The heating temperature of the seam annealing treatment is preferably variously changed depending on the composition of the original plate used, the structure, or the cooling conditions after heating so that the hardness of the seam portion is within a desired range. γ) A temperature in a single-phase temperature range, a two-phase temperature range, or a ferrite temperature range can be exemplified. When heated to the temperature of the austenite single phase temperature range, the hardened structure can be eliminated thereby, but it is important not to increase the hardness of the seam portion by slightly cooling the subsequent cooling. Further, when heating to a temperature in the ferrite temperature range, a tempering effect can be expected, but it is necessary to set a line speed and a line length for ensuring a required tempering time. In the seam annealing treatment, it is important to take care not to cause significant softening or hardening of the heat-affected zone and the base material zone adjacent to the seam zone.
また、シームアニール処理は、例えば、誘導加熱を利用したシームアニール装置を用いて、インラインあるいはオフラインで行うことが好ましい。なお、シームアニール処理は、シーム部を含んだ領域、すなわち、シーム部の中心位置を基準に円周方向に±5°、好ましくは±10°の範囲の領域をアニールすることを目標に行うことが好ましい。 The seam annealing treatment is preferably performed in-line or offline using, for example, a seam annealing apparatus using induction heating. The seam annealing treatment is performed with the goal of annealing a region including the seam portion, that is, a region within a range of ± 5 °, preferably ± 10 ° in the circumferential direction with respect to the center position of the seam portion. Is preferred.
表1に示す組成を有し、表2に示す板厚、組織を有する鋼板(帯鋼)を素材とした。素材として使用する鋼板は、熱延板、または冷延板とした。なお、熱延板は熱延後酸洗処理を施したものとした。また、冷延板は、冷延後焼鈍処理を施したものとした。
これら素材に、ケージロール方式のロール成形によりオープン管形状に成形するロール成形工程、該オープン管の両端部を電縫溶接により接合する接合工程、絞り加工により断面形状を調整するサイザー工程を順次施し、あるいはさらにシーム部に誘導加熱装置によるシームアニール処理を施すシームアニール工程を、さらに矯正機により曲げを矯正する矯正工程を経て、表2に示す寸法の鋼管とした。
A steel plate (strip steel) having the composition shown in Table 1 and having the thickness and structure shown in Table 2 was used as the material. The steel plate used as a raw material was a hot rolled plate or a cold rolled plate. The hot-rolled sheet was subjected to pickling after hot-rolling. Further, the cold-rolled sheet was subjected to an annealing treatment after cold rolling.
These materials are sequentially subjected to a roll forming process for forming into an open pipe shape by cage roll type roll forming, a joining process for joining both ends of the open pipe by electro-welding welding, and a sizer process for adjusting the cross-sectional shape by drawing. Alternatively, a seam annealing process in which the seam part is subjected to a seam annealing process using an induction heating apparatus, and a straightening process in which bending is corrected with a straightening machine, were used to obtain steel pipes having the dimensions shown in Table 2.
なお、接合工程では、大気雰囲気中で電縫溶接により接合した。なお、一部ではArガスをシールドガスとして、図4に示すようなフードを介して、シールドガス雰囲気(シールドガス圧力:2MPa、シールドガス流量:0.5 l/min(1atm.0℃換算))中で、オープン管の両端部を電縫溶接で接合した。
ロール成形工程では、図2(b)に示すCBR方式のロール成形で、成形フラワーが図1に示す、縦長の卵形形状となるように成形し、曲げ戻して(押し潰す方向に歪を加えて)楕円形形状に成形した。なお、一部では比較として、ブレークダウン方式のロール成形を行った。
In the joining process, joining was performed by electric seam welding in an air atmosphere. In some cases, Ar gas is used as shielding gas, and through a hood as shown in Fig. 4, in shielding gas atmosphere (shielding gas pressure: 2 MPa, shielding gas flow rate: 0.5 l / min (converted to 1 atm. 0 ° C)) Then, both ends of the open pipe were joined by electric resistance welding.
In the roll forming process, the CBR type roll forming shown in FIG. 2 (b) is performed so that the formed flower has a vertically long oval shape as shown in FIG. 1, and bent back (distortion is applied in the crushing direction). And) formed into an oval shape. In some cases, breakdown-type roll forming was performed as a comparison.
また、シームアニール処理は、γ単相温度域の870℃に加熱し、空冷する処理とした。また、比較として、一部では冷間で外径48.6mmφを外径38.1mmφに縮径する冷牽加工を施した。また、比較として、一部では矯正機により意図的に約5%の絞り加工を施した。
得られた各鋼管から、試験片を採取し、組織観察、引張試験、残留応力測定、硬さ測定、扁平試験をそれぞれ実施した。試験方法はつぎのとおりである。
(1)組織観察
得られた鋼管のシーム部中心位置を基準にして円周方向に180°離れた位置から、組織観察用試験片を採取した。板厚の1/2 T位置面を研磨し、ビレラ液を主体とし塩化第二鉄を添加した腐食液で研磨面を腐食し、走査型電子顕微鏡(1000〜2000倍)で組織を観察し、撮像して、マルテンサイト相の分率(面積%)を求めた。なお、一部の鋼管については、飽和磁化測定による方法で求めた。得られた値を母材部(シーム部の中心位置を基準に円周方向に基準に円周方向に±15°の範囲を除く、15°〜345°の領域)のマルテンサイト相分率とした。なお、この値は素材(鋼板)の状況を反映しているものとみなせる。
(2)引張試験
得られた鋼管から、シーム部中心位置を基準にして円周方向に±90°の位置に試験片の中心がくるように、かつ引張方向が管軸方向となるように、JIS 12号試験片(弧状試験片)、あるいはASTM弧状試験片(サブサイズ)を採取し、JIS Z 2201の規定、JIS Z 2241の規定あるいはASTM A370-97aの規定に準拠して引張試験を実施し、鋼管母材部の引張特性(YS、TS、El)を求めた。TSとElとの関係から加工性を評価した。すなわち、TS:590MPa級の場合はElが20%以上、TS:780MPa級ではElが15%以上、TS:980MPa級ではElが12%以上、TS:1270MPa級ではElが12%以上、となる場合を、それぞれ加工性:○(良好)とした。それ以外の場合を加工性:×とした。
(3)残留応力測定
得られた鋼管から試験片(鋼管:長さ250mm)を採取し、シーム部の中心位置に、歪ゲージを添付し、円周方向の残留応力を測定した。鋼管ままの状態での歪ゲージの値と、切断した後の歪ゲージの値との差から、残留応力を算出する、いわゆる、歪ゲージ法で残留応力を測定した。
(4)硬さ測定
得られた鋼管の、シーム部の中心位置を基準に円周方向に180°の位置の母材部から母材部硬さ測定用試験片を、またシーム部の中心位置を基準に円周方向に±15°の範囲内からシーム部を含むシーム部硬さ測定用試験片を、それぞれ採取した。
In addition, the seam annealing treatment was performed by heating to 870 ° C. in the γ single phase temperature range and air cooling. For comparison, some parts were cold-worked to reduce the outer diameter from 48.6 mmφ to 38.1 mmφ. For comparison, in some cases, about 5% drawing was intentionally performed by a straightening machine.
Test pieces were collected from each of the obtained steel pipes and subjected to structure observation, tensile test, residual stress measurement, hardness measurement, and flatness test, respectively. The test method is as follows.
(1) Structure observation A specimen for structure observation was collected from a position 180 ° apart in the circumferential direction with reference to the center position of the seam portion of the obtained steel pipe. Polishing the 1/2 T position surface of the plate thickness, corroding the polished surface with a corrosive liquid mainly composed of bilera liquid and adding ferric chloride, and observing the structure with a scanning electron microscope (1000 to 2000 times), Images were taken to determine the fraction (area%) of the martensite phase. In addition, about some steel pipes, it calculated | required by the method by a saturation magnetization measurement. The obtained value is the martensite phase fraction of the base material part (excluding the range of ± 15 ° in the circumferential direction relative to the circumferential direction with respect to the center position of the seam portion). did. This value can be regarded as reflecting the status of the material (steel plate).
(2) Tensile test From the obtained steel pipe, so that the center of the test piece is at a position of ± 90 ° in the circumferential direction with respect to the center position of the seam part, and the tensile direction is the pipe axis direction, JIS No. 12 test piece (arc-shaped test piece) or ASTM arc-shaped test piece (sub-size) is sampled, and a tensile test is performed in accordance with JIS Z 2201, JIS Z 2241 or ASTM A370-97a. The tensile properties (YS, TS, El) of the steel pipe base material were determined. The workability was evaluated from the relationship between TS and El. In other words, El is 20% or more for TS: 590MPa class, El is 15% or more for TS: 780MPa class, El is 12% or more for TS: 980MPa class, El is 12% or more for TS: 1270MPa class In each case, the processability was set to ○ (good). In other cases, the workability was set to x.
(3) Residual stress measurement A test piece (steel pipe: length 250 mm) was collected from the obtained steel pipe, a strain gauge was attached to the center position of the seam portion, and the residual stress in the circumferential direction was measured. The residual stress was measured by a so-called strain gauge method, in which the residual stress was calculated from the difference between the value of the strain gauge in the state of the steel pipe and the value of the strain gauge after cutting.
(4) Hardness measurement The test piece for measuring the hardness of the base metal part from the base material part at 180 ° in the circumferential direction with respect to the center position of the seam part of the obtained steel pipe, and the center position of the seam part. A test piece for seam hardness measurement including a seam portion was collected from within a range of ± 15 ° in the circumferential direction with reference to the above.
母材部硬さ測定用試験片については、板厚の1/2T位置で10点以上ビッカース硬さHVを測定し、その平均値をその鋼管の母材部硬さとした。また、シーム部硬さ測定用試験片については、内層および外層の最表層(板厚の1/5厚さ)を除いたシーム部の板厚方向中央位置で、5点以上測定し、その平均値をその鋼管のシーム部硬さとした。なお、シーム部硬さの測定は、試験力を0.5kgfを基準として、シーム部硬さが正確に測定できる試験力までシーム部幅に応じて試験力を変更して行った。そして、シーム部硬さと母材部硬さの差ΔHVを算出した。
(5)扁平試験
一部の得られた鋼管から、試験片(外径Dmmφ×長さ50〜100mm)を採取し、図3に示す要領で押し治具2と受け治具3の間にセットし、押し治具2を変形高さh(mm)となるように下降させて、試験片(鋼管)を扁平化した。なお、図3に示すように、シーム部が押し治具2から90°離れた位置となるように、試験片(鋼管)をセットした。扁平化率は、h/Dで0.3となるように設定した。試験片長さは100mmを基準とし、試験機の能力に応じて50mm以上の適当な長さを選択した。50mm以上であれば試験結果への影響がないことを確認している。試験後、割れの有無を目視で調査し、割れなしの場合を、シーム部が健全であると判断し、合格とした。なお、試験片は、試験前にシーム部を含む±15mmの範囲を軽く研磨して、目視判定が容易となるように配慮した。また、試験後に、試験片(鋼管)での肉厚変化を、超音波肉厚計で全周に亘り調査し、肉厚の変化率が15%超えの場合を×、15%以下の場合を○として、局部変形性の有無を評価した。
For the test piece for measuring the base metal part hardness, the Vickers hardness HV was measured at 10 points or more at the 1 / 2T position of the plate thickness, and the average value was defined as the base metal part hardness of the steel pipe. For the seam hardness test piece, measure five or more points at the center position in the thickness direction of the seam area excluding the outermost layer (thickness 1/5) of the inner and outer layers. The value was the seam hardness of the steel pipe. The seam hardness was measured by changing the test force according to the width of the seam up to a test force with which the seam hardness could be accurately measured with a test force of 0.5 kgf as a reference. And the difference (DELTA) HV of seam part hardness and base material part hardness was computed.
(5) Flat test A test piece (outer diameter Dmmφ x length 50-100mm) is taken from some of the obtained steel pipes and set between the pushing
得られた結果を表3に示す。 The obtained results are shown in Table 3.
本発明例はいずれも、所望の高強度と、所望の伸び値を有し優れた加工性を有する鋼管となっている。一方、本発明の範囲を外れる比較例は、所望の高強度が確保できていないか、強度レベルに応じた伸び値が確保できず、あるいは残留応力が高く、あるいはシーム部と母材部との硬さ差が大きく、加工性が低下している。
なお、鋼管No.2(本発明例)は、ロール成形をブレークダウン(BD)方式としたため、残留応力がやや高くなり、強度も高く、他の本発明例に比べ伸びElがやや低下している。しかし、接合方法は本発明例(鋼管No.1、No.3)と同じであるため、特にシーム部と母材部との硬さの差ΔHVは他の本発明例とほぼ同じである。
Each of the examples of the present invention is a steel pipe having a desired high strength, a desired elongation value, and excellent workability. On the other hand, in the comparative example that is outside the scope of the present invention, the desired high strength cannot be secured, the elongation value according to the strength level cannot be secured, the residual stress is high, or the seam portion and the base material portion The hardness difference is large and workability is reduced.
Steel pipe No. 2 (example of the present invention) is a roll-down (BD) method, so the residual stress is slightly higher, the strength is higher, and the elongation El is slightly lower than other examples of the present invention. Yes. However, since the joining method is the same as that of the present invention examples (steel pipes No. 1 and No. 3), the difference in hardness ΔHV between the seam part and the base material part is almost the same as that of the other present invention examples.
鋼管No.4,No.9(比較例)は、造管後、冷牽加工あるいは矯正機で絞り加工をとくに付加され、母材部の残留応力が所定値を超えて高くなって、伸び値の低下が著しい。
鋼管No.10(比較例)は、マルテンサイト分率(残留γ、ベイナイトを含む)が所定範囲を低く外れており、強度とくに降伏強さYSが低下している。これは残留γが多量に存在しているためである。また、鋼管No.10(比較例)は大きな伸びEl値を示すが、これは残留γが、塑性変形を受けてマルテンサイト変態を起こすことによる。残留γの存在は、造管時の成形加工のばらつきの原因となり、円周方向に材質ばらつきを有する鋼管となる懸念がある。特に、管を局部的に変形する際に問題となる可能性が高い。
Steel pipes No.4 and No.9 (comparative example) were subjected to special cold drawing or straightening after pipe making, and the residual stress in the base metal became higher than the specified value, resulting in an elongation value. The decline of
In steel pipe No. 10 (comparative example), the martensite fraction (including residual γ and bainite) is out of the predetermined range, and the strength, particularly the yield strength YS, is reduced. This is because a large amount of residual γ exists. Steel pipe No. 10 (comparative example) shows a large elongation El value because the residual γ undergoes plastic deformation and causes martensitic transformation. The presence of the residual γ causes variations in the forming process during pipe making, and there is a concern that the steel pipe has material variations in the circumferential direction. In particular, there is a high possibility of causing a problem when the tube is locally deformed.
鋼管No.12(比較例)は、シーム部と母材部との硬さ差ΔHVが所定範囲を高く外れ、扁平試験の肉厚変動率が高く、加工に際し局部減肉が生じる可能性が高くなっている。鋼管No.13(比較例)は、マルテンサイト分率が所定範囲を高く外れ、所望の高強度は確保できているが、Si含有量が本発明範囲を低くはずれているため、強度レベルに応じた所望の伸び値を確保できず、加工性が低下している。鋼管No.14(比較例)は、C、Si含有量が本発明範囲を低くはずれ、所望のマルテンサイト分率を確保できず、所望の高強度(TS:590MPa以上)を確保できていない。 Steel tube No. 12 (comparative example) has a hardness difference ΔHV between the seam part and the base metal part that is outside the specified range, has a high thickness variation rate in the flat test, and is likely to cause local thinning during processing. It has become. Steel pipe No. 13 (comparative example) has a martensite fraction that is out of the predetermined range and the desired high strength can be ensured, but the Si content deviates from the scope of the present invention, so depending on the strength level. The desired elongation value cannot be secured, and the workability is deteriorated. In Steel Pipe No. 14 (Comparative Example), the C and Si contents are out of the range of the present invention, the desired martensite fraction cannot be ensured, and the desired high strength (TS: 590 MPa or more) cannot be ensured.
鋼管No.15(比較例)は、Mn含有量が本発明範囲を高く外れ、強度が高く、所望の伸び値を確保できず、加工性が低下している。鋼管No.16(比較例)は、C含有量が本発明範囲を高くはずれ、マルテンサイト分率が所定範囲を高く外れており、所望の高強度は確保できているが、Si含有量が本発明範囲を低くはずれているため、強度レベルに応じた所望の伸び値を確保できず、加工性が低下している。鋼管No.17(比較例)は、Si含有量が本発明範囲を低くはずれ、所望の伸び値を確保できず、加工性が低下している。 Steel pipe No. 15 (comparative example) has a Mn content outside the range of the present invention, has high strength, cannot secure a desired elongation value, and has low workability. Steel pipe No. 16 (comparative example) has a C content that deviates from the scope of the present invention and a martensite fraction that is far from the predetermined range, and a desired high strength can be ensured. Since the scope of the invention deviates low, a desired elongation value corresponding to the strength level cannot be secured, and workability is deteriorated. In Steel Pipe No. 17 (Comparative Example), the Si content deviates from the range of the present invention, the desired elongation value cannot be secured, and the workability is lowered.
鋼管No.19、No.20(比較例)は、マルテンサイト分率が所定範囲を超えて高くなり、Si含有量が本発明範囲を低くはずれているため、所望の伸び値を確保できず、加工性が低下している。鋼管No.21(比較例)は、マルテンサイト分率が所定範囲内であるが、Si含有量が本発明範囲を低くはずれているため、所望の伸び値を確保できず、加工性が低下している。なお、マルテンサイト分率を所定の範囲にして所望の強度を確保しても、Si含有量が低い場合には、伸びが低下する。 Steel pipe No. 19, No. 20 (comparative example), the martensite fraction is higher than the predetermined range, the Si content is out of the scope of the present invention, the desired elongation value can not be secured, Processability is degraded. Steel pipe No. 21 (comparative example) has a martensite fraction within a predetermined range, but because the Si content deviates from the range of the present invention, the desired elongation value cannot be ensured and the workability decreases. ing. Even if the martensite fraction is set within a predetermined range and a desired strength is ensured, the elongation decreases when the Si content is low.
鋼管No.22(比較例)は、Si、Mn含有量が本発明範囲を低くはずれ、マルテンサイト分率が所定の範囲を低く外れ、所望の高強度を確保できていない。P含有量が本発明範囲を高くはずれているが、十分な強度増加が得られていない。 In Steel Pipe No. 22 (Comparative Example), the Si and Mn contents deviate from the scope of the present invention, the martensite fraction deviates from a predetermined range, and the desired high strength cannot be ensured. Although the P content is far from the range of the present invention, a sufficient increase in strength has not been obtained.
1 鋼管(試験体)
2 押し治具
3 受け治具
1 Steel pipe (test body)
2 Pushing
Claims (13)
C:0.05〜0.25%、 Si:0.5〜2.0%、
Mn:1.0〜2.5%、 P:0.020%以下、
S:0.002%以下、 Al:0.005〜0.08%、
N:0.004%以下
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成と、前記シーム部の中心位置を基準に円周方向に15°〜345°の領域の組織がマルテンサイト相を面積率で20〜60%含む組織であることを特徴とする加工性に優れた高強度鋼管。 A steel pipe having a seam portion,
C: 0.05-0.25%, Si: 0.5-2.0%,
Mn: 1.0 to 2.5%, P: 0.020% or less,
S: 0.002% or less, Al: 0.005-0.08%,
N: 0.004% or less, the composition composed of the remainder Fe and inevitable impurities, and the structure of the region of 15 ° to 345 ° in the circumferential direction with respect to the center position of the seam portion is a martensite phase in an area ratio of 20 High-strength steel pipe with excellent workability characterized by a structure containing ~ 60%.
Ti:0.01〜0.02%、B:0.0005〜0.0020%、Nb:0.005〜0.03%、V:0.02〜0.20%、Cu:0.08〜0.25%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有する組成を有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の高強度鋼管。 In addition to the above composition,
Composition containing one or more selected from Ti: 0.01 to 0.02%, B: 0.0005 to 0.0020%, Nb: 0.005 to 0.03%, V: 0.02 to 0.20%, Cu: 0.08 to 0.25% The high-strength steel pipe according to any one of claims 1 to 4, characterized by comprising:
前記鋼板が、質量%で、
C:0.05〜0.25%、 Si:0.5〜2.0%、
Mn:1.0〜2.5%、 P:0.020%以下、
S:0.002%以下、 Al:0.005〜0.08%、
N:0.004%以下
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成と、マルテンサイト分率が体積率で20〜60%である組織とを有することを特徴とする高強度鋼管の製造方法。 A steel pipe manufacturing method comprising: a roll forming step of roll-forming the raw material into an open tube shape using a strip-shaped steel plate as a raw material; and a joining step of joining both end surfaces of the open pipe shape to have a seam portion Because
The steel sheet is in mass%,
C: 0.05-0.25%, Si: 0.5-2.0%,
Mn: 1.0 to 2.5%, P: 0.020% or less,
S: 0.002% or less, Al: 0.005-0.08%,
N: A method for producing a high-strength steel pipe comprising a composition comprising 0.004% or less, the balance being Fe and inevitable impurities, and a structure having a martensite fraction of 20 to 60% by volume.
Ti:0.01〜0.02%、B:0.0005〜0.0020%、Nb:0.005〜0.03%、V:0.02〜0.20%、Cu:0.08〜0.25%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有する組成を有することを特徴とする請求項7ないし11のいずれかに記載の高強度鋼管の製造方法。 In addition to the above composition,
Composition containing one or more selected from Ti: 0.01 to 0.02%, B: 0.0005 to 0.0020%, Nb: 0.005 to 0.03%, V: 0.02 to 0.20%, Cu: 0.08 to 0.25% The method for producing a high-strength steel pipe according to any one of claims 7 to 11, wherein:
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