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JP6160587B2 - Manufacturing method of high-strength ERW steel pipe with excellent creep characteristics in the middle temperature range of ERW welds - Google Patents

Manufacturing method of high-strength ERW steel pipe with excellent creep characteristics in the middle temperature range of ERW welds Download PDF

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JP6160587B2 JP2014206249A JP2014206249A JP6160587B2 JP 6160587 B2 JP6160587 B2 JP 6160587B2 JP 2014206249 A JP2014206249 A JP 2014206249A JP 2014206249 A JP2014206249 A JP 2014206249A JP 6160587 B2 JP6160587 B2 JP 6160587B2
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Description

本発明は、蒸気配管用鋼管として好適な、高強度電縫鋼管の製造方法に係り、とくに中温域での長期間使用に際しても強度(降伏強さ)の低下が少なく、長期耐軟化性に優れ、電縫溶接部のクリープ特性に優れた高強度電縫鋼管の製造方法に関する。なお、ここでいう「高強度」とは、降伏強さYS:450MPa以上である場合をいうものとする。また、「中温域」とは、300〜400℃の範囲の温度域をいう。   The present invention relates to a method for producing a high-strength ERW steel pipe that is suitable as a steel pipe for steam piping. In particular, there is little decrease in strength (yield strength) even during long-term use in an intermediate temperature range, and excellent long-term softening resistance. The present invention relates to a method for producing a high-strength ERW steel pipe excellent in creep characteristics of an ERW weld. Here, “high strength” refers to the case where the yield strength is YS: 450 MPa or more. The “medium temperature range” refers to a temperature range of 300 to 400 ° C.

近年、石油採掘技術の発展により、オイルサンドと呼ばれる超重質原油が注目されている。オイルサンド中に含まれる「ビチューメン」と呼ばれる重質油などの粘性が高い原油は、油井から通常の方法で回収することができない。そのため、オイルサンド含有層に300℃を越える高温蒸気を注入し、原油の粘性を下げて、溶けた「ビチューメン」と呼ばれる重質油分を汲み上げて、回収する油層内回収法と呼ばれる採掘技術が開発されている。オイルサンド含有層に高温蒸気を注入する方法としては、例えばスチームインジェクション法がある。この方法では、高温に加熱された蒸気を配管で搬送し、注入鋼管を通じて注入される。   In recent years, with the development of oil mining technology, super heavy crude oil called oil sand has attracted attention. Crude oil with high viscosity such as heavy oil called “bitumen” contained in the oil sand cannot be recovered from the oil well in the usual way. Therefore, a high-temperature steam exceeding 300 ° C is injected into the oil sand containing layer, the viscosity of the crude oil is lowered, and a heavy oil called “bitumen” is pumped up and recovered. Has been. As a method for injecting high-temperature steam into the oil sand-containing layer, for example, there is a steam injection method. In this method, steam heated to a high temperature is conveyed by piping and injected through an injection steel pipe.

蒸気圧入井まで蒸気を長距離にわたり輸送するための蒸気配管にはこれまで、管の信頼性という観点から、継目無鋼管あるいは、溶接金属を用いて溶接されたUOE鋼管が用いられてきた。電縫鋼管では、電縫溶接部の信頼性が不足していることから、とくに高温強度特性の要求がある使途には使用されていなかった。電縫鋼管は、高温強度特性の要求のない常温近傍で使用される箇所に限定されていた。   From the viewpoint of pipe reliability, seamless steel pipes or UOE steel pipes welded with weld metal have been used for steam pipes for transporting steam over a long distance to a steam injection well. In ERW steel pipes, the reliability of ERW welds is insufficient, so it has not been used in applications where high temperature strength characteristics are required. ERW steel pipes have been limited to locations that are used near room temperature where high temperature strength characteristics are not required.

このような問題に対し、例えば特許文献1には、溶接熱影響部靭性に優れた高強度蒸気配管用鋼管の製造方法が記載されている。特許文献1に記載された技術は、質量%で、C:0.05〜0.09%、Si:0.05〜0.20%、Mn:1.5〜2.0%、P:0.020%以下、S:0.002%以下、Mo:0.05〜0.3%、Nb:0.005〜0.05%、Ti:0.005〜0.02%、Al:0.01〜0.04%、N:0.004〜0.006%を含み、Ti/N:2.0〜4.0を満足する組成の鋼スラブを1000〜1200℃に加熱後、900℃以下での累積圧下率が50%以上、かつ圧延終了温度が850℃以下である熱間圧延を施した後、5℃/s以上の冷却速度にて400〜550℃まで加速冷却して製造された鋼板を管状に冷間成形しその突合せ部を溶接し、溶接鋼管とする技術である。特許文献1に記載された技術によれば、350℃での高い降伏強さと、高い溶接熱影響部靭性を有する蒸気配管用高強度溶接鋼管が得られるとしている。   For example, Patent Document 1 describes a method for manufacturing a steel pipe for high-strength steam piping that is excellent in weld heat-affected zone toughness. The technique described in Patent Document 1 is mass%, C: 0.05 to 0.09%, Si: 0.05 to 0.20%, Mn: 1.5 to 2.0%, P: 0. 0.020% or less, S: 0.002% or less, Mo: 0.05 to 0.3%, Nb: 0.005 to 0.05%, Ti: 0.005 to 0.02%, Al: 0. The steel slab having a composition containing 01 to 0.04%, N: 0.004 to 0.006% and satisfying Ti / N: 2.0 to 4.0 is heated to 1000 to 1200 ° C and then 900 ° C or less. After hot rolling with a cumulative rolling reduction at 50% or more and a rolling end temperature of 850 ° C. or less, it was accelerated and cooled to 400 to 550 ° C. at a cooling rate of 5 ° C./s or more. This is a technology in which a steel plate is cold formed into a tubular shape and the butt portion is welded to form a welded steel pipe. According to the technique described in Patent Document 1, a high-strength welded steel pipe for steam piping having a high yield strength at 350 ° C. and a high weld heat affected zone toughness is obtained.

また、特許文献2には、高温特性に優れた蒸気輸送配管用鋼管の製造方法が記載されている。特許文献2に記載された技術は、質量%で、C:0.02〜0.10%、Si:0.01〜0.50%、Mn:0.5〜2.0%、Nb:0.005〜0.050%、Ti:0.005〜0.050%、N:0.001〜0.010%、B:0.0001〜0.0050%を含有し、あるいはさらにMo、Cr、V、Ca、REM等を含有し、P:0.020%以下、S:0.005%以下、Al:0.04%以下に制限し、Ti/N:2.0〜4.0を満足する組成の鋼スラブを1000〜1250℃に加熱し、900℃以下での累積圧下率が50%以上とし、終了温度を850℃以下として熱間圧延した後、400〜550℃の範囲まで5℃/s以上の冷却速度で加速冷却して製造されて高強度鋼板を管状に成形し、突合せ部を溶接する、高温特性に優れた蒸気輸送配管用高強度鋼管の製造方法である。特許文献2に記載された技術によれば、高温特性および長時間クリープ特性に優れた大径の蒸気輸送配管用高強度鋼管を製造できるとしている。   Patent Document 2 describes a method for producing a steel pipe for steam transport piping having excellent high temperature characteristics. The technique described in Patent Document 2 is mass%, C: 0.02 to 0.10%, Si: 0.01 to 0.50%, Mn: 0.5 to 2.0%, Nb: 0. 0.005 to 0.050%, Ti: 0.005 to 0.050%, N: 0.001 to 0.010%, B: 0.0001 to 0.0050%, or Mo, Cr, Containing V, Ca, REM, etc., P: 0.020% or less, S: 0.005% or less, Al: 0.04% or less, satisfying Ti / N: 2.0 to 4.0 A steel slab having a composition to be heated to 1000 to 1250 ° C., hot rolled at 900 ° C. or less with a cumulative reduction ratio of 50% or more and an end temperature of 850 ° C. or less, and then 5 ° C. to a range of 400 to 550 ° C. / S Accelerated cooling at a cooling rate of more than / s, high strength steel sheet is formed into a tubular shape, and the butt is welded It is an excellent method of producing a high strength steel pipe for steam transportation pipeline in high temperature properties. According to the technique described in Patent Document 2, a high-strength steel pipe for a large-diameter steam transport pipe excellent in high-temperature characteristics and long-time creep characteristics can be manufactured.

特開2006−183133号公報JP 2006-183133 A 特許第4741528号公報Japanese Patent No. 4741528

しかし、特許文献1、2に記載された技術では、鋼管の電縫溶接部に、電縫溶接時に生成して残存した酸化物および融点直下まで加熱された粒径の大きい溶接熱影響部が不可避的に存在する。この酸化物や溶接熱影響部の存在により電縫溶接部の高温強度が低くなり、中温域(300〜400℃)での長時間使用時の強度低下およびクリープ破断が懸念される。そのため、蒸気配管用鋼管として使用する場合には、強度安全率を大きく見込む必要があり、蒸気温度や内圧を制限する必要があるという問題があった。   However, in the techniques described in Patent Documents 1 and 2, the heat-affected zone having a large particle size that is heated to just below the melting point and the oxide and residual oxide generated during ERW welding is inevitable in the ERW weld of the steel pipe. Exists. Due to the presence of the oxide and the weld heat-affected zone, the high-temperature strength of the ERW weld zone is lowered, and there is a concern that the strength may be lowered and creep rupture may occur during long-term use in the intermediate temperature range (300 to 400 ° C.). Therefore, when used as a steel pipe for steam piping, there is a problem that it is necessary to expect a large strength safety factor, and it is necessary to limit the steam temperature and internal pressure.

本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、オイルサンド含有層に高温蒸気を注入して、溶けた「ビチューメン」と呼ばれる重質油分を蒸気温度や内圧を制限することなく、より効率的・経済的に採掘することが可能な蒸気輸送用配管として好適な、降伏強さYS:450MPa以上の高強度で、かつ電縫溶接部の中温域(300〜400℃)のクリープ特性に優れる高強度電縫鋼管の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the problems of the prior art, injects high-temperature steam into the oil sand-containing layer, and dissolves heavy oil called “bitumen” more efficiently without limiting the steam temperature and internal pressure. YS: Yield strength suitable for steam transport piping that can be mined economically, high strength of 450 MPa or more, and high strength excellent in creep characteristics in the middle temperature range (300-400 ° C) of ERW welds It aims at providing the manufacturing method of an electric resistance steel pipe.

なお、ここでいう「電縫溶接部の中温域のクリープ特性に優れた」とは、400℃×2340hのクリープ試験を実施し、クリープ破断応力σcreepが常温の降伏強さYSRTの80%以上である場合をいう。400℃×2340hのクリープ破断応力は、異なる温度におけるクリープ破断データを整理する際に用いられる、Larson−Millerパラメータ(F.R.Larson,and J.Miller;Trans.ASME,vol.74(1952),99.765−775参照)を用いた換算で、350℃で20年間応力を負荷した場合のクリープ破断応力に相当する。Larson−Millerパラメータは、次式
Larson−Millerパラメータ=(T+273)×(C+logt)
(ここで、T:温度(℃)、t:時間(h)、C:定数=20)
で定義される。
Here, “excellent creep characteristics in the middle temperature region of the electric resistance welded portion” means that a creep test at 400 ° C. × 2340 h was performed, and the creep rupture stress σ creep was 80% of the yield strength YS RT at room temperature. This is the case. The 400 ° C. × 2340 h creep rupture stress is a Larson-Miller parameter (FR Larson, and J. Miller; Trans. ASME, vol. 74 (1952)) used in organizing creep rupture data at different temperatures. , 99.765-775), and corresponds to the creep rupture stress when stress is applied at 350 ° C. for 20 years. The Larson-Miller parameter is the following equation: Larson-Miller parameter = (T + 273) × (C + logt)
(Where T: temperature (° C.), t: time (h), C: constant = 20)
Defined by

本発明者らは、上記した目的を達成するために、電縫溶接部の中温域のクリープ特性に及ぼす各種要因について鋭意研究した。その結果、高温強度および中温域のクリープ特性の向上のためには、母材部および電縫溶接部の組織を、擬ポリゴナルフェライト相を主相とした微細な組織として、析出物の安定化を介して組織の安定化を図るとともに、クリープ特性に悪影響を及ぼす大きさの酸化物が残存する電縫溶接部を有する鋼管を排除することが重要になることを知見した。   In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors diligently studied various factors affecting the creep characteristics in the middle temperature region of the ERW weld. As a result, in order to improve the high-temperature strength and creep characteristics in the medium temperature range, the microstructure of the base metal part and the ERW welded part is made into a fine structure with the quasi-polygonal ferrite phase as the main phase. It has been found that it is important to eliminate the steel pipe having the ERW weld part in which the oxide having a size that has an adverse effect on the creep characteristics remains, while stabilizing the structure via the steel.

そして、フェイズドアレイ超音波探傷(以下アレイUTともいう)装置を用い探傷する感度を高めることで、電縫溶接シーム部に内在する酸化物の分布を測定でき、電縫溶接部の高温クリープ特性を非破壊検査で評価できることを見出した。   And by increasing the sensitivity of flaw detection using a phased array ultrasonic flaw detection (hereinafter also referred to as array UT) device, the distribution of oxides inherent in the ERW seam can be measured, and the high temperature creep characteristics of the ERW weld can be measured. We found that it can be evaluated by nondestructive inspection.

本発明は、かかる知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明は、以下の要旨からなる。
(1) 熱延鋼帯を、連続的にロール成形して略円形断面のオープン管とした後、該オープン管の突合せ部近傍を融点以上に加熱しスクイズロールで圧接する電縫溶接を行って、電縫溶接部を有する電縫鋼管とし、ついで、該電縫鋼管にオンラインでの熱処理を施す電縫鋼管の製造において、前記熱処理後に、φ1.6mmの貫通穴の基準エコー高さを80%とした感度より20dB高めた感度としたフェイズドアレイ超音波探傷装置で前記電縫溶接部を連続探傷し、検出されたエコー高さが80%以下である鋼管を前記電縫溶接部の350℃×20年間のクリープ破断応力が(API5L規格の降伏強さ規格下限×2/3)以上を満足する製品とすることを特徴とする前記電縫溶接部の中温域のクリープ特性に優れた高強度電縫鋼管の製造方法。
(2) 前記電縫鋼管が、質量%で、C:0.025〜0.084%、Si:0.10〜0.30%、Mn:0.70〜1.90%、P:0.018%以下、S:0.0029%以下、Al:0.01〜0.10%、Nb:0.001〜0.070%、V:0.001〜0.065%、Ti:0.001〜0.033%、Ca:0.0001〜0.0035%、N:0.0050%以下、O:0.0030%以下を含み、かつ下記(1)式で定義されるPcmが0.20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組成と、体積率で90%以上の擬ポリゴナルフェライト相を主相とし、残部が擬ポリゴナルフェライト相以外の硬質相からなり、前記擬ポリゴナルフェライト相の平均粒径が10μm以下である母材部組織と、体積率で90%以上の擬ポリゴナルフェライト相を主相とし、残部が擬ポリゴナルフェライト相以外の硬質相からなり、前記擬ポリゴナルフェライト相の平均粒径が10μm以下である電縫溶接部組織とからなる組織と、を有することを特徴とする(1)に記載の高強度電縫鋼管の製造方法。

Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20
+Mo/15+V/10+5B‥‥(1)
ここで、C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V、B:各元素の含有量(質量%)
The present invention has been completed based on such findings and further studies. That is, this invention consists of the following summaries.
(1) After continuously forming a hot-rolled steel strip into an open pipe having a substantially circular cross section, the vicinity of the butt portion of the open pipe is heated to the melting point or more and subjected to electro-welding welding that is pressed with a squeeze roll. In the manufacture of an ERW steel pipe having an ERW welded portion and then subjecting the ERW steel pipe to on-line heat treatment, after the heat treatment, the reference echo height of the through hole of φ1.6 mm is 80% The ERW weld was continuously detected with a phased array ultrasonic flaw detector with a sensitivity 20 dB higher than the sensitivity, and a steel pipe with a detected echo height of 80% or less was placed at 350 ° C. of the ERW weld. A high-strength electric wire with excellent creep characteristics in the middle temperature range of the ERW weld, characterized in that the creep rupture stress for 20 years satisfies the API5L standard yield strength specification lower limit x 2/3 or more. Manufacturing method of sewn steel pipe .
(2) The electric resistance welded steel pipe is mass%, C: 0.025 to 0.084%, Si: 0.10 to 0.30%, Mn: 0.70 to 1.90%, P: 0.00. 018% or less, S: 0.0029% or less, Al: 0.01 to 0.10%, Nb: 0.001 to 0.070%, V: 0.001 to 0.065%, Ti: 0.001 -0.033%, Ca: 0.0001-0.0035%, N: 0.0050% or less, O: 0.0030% or less, and Pcm defined by the following formula (1) is 0.20 Containing so as to satisfy the following, the composition consisting of the balance Fe and inevitable impurities, and the pseudopolygonal ferrite phase with a volume ratio of 90% or more as the main phase and the balance consisting of a hard phase other than the pseudopolygonal ferrite phase The base material structure in which the average particle size of the pseudo-polygonal ferrite phase is 10 μm or less Electrosewing welding in which the pseudopolygonal ferrite phase with a volume ratio of 90% or more is the main phase, the remainder is a hard phase other than the pseudopolygonal ferrite phase, and the average particle size of the pseudopolygonal ferrite phase is 10 μm or less The manufacturing method of the high intensity | strength ERW steel pipe as described in (1) characterized by having a structure | tissue consisting of a part structure.
Pcm = C + Si / 30 + Mn / 20 + Cu / 20 + Ni / 60 + Cr / 20
+ Mo / 15 + V / 10 + 5B (1)
Here, C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V, B: Content of each element (mass%)

(3) 前記組成に加えてさらに、質量%で、Cu:0.001〜0.350%、Ni:0.001〜0.350%、Mo:0.001〜0.350%、Cr:0.001〜0.350%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする(2)に記載の高強度電縫鋼管の製造方法。
(4) 前記オンラインでの熱処理を、前記電縫溶接部近傍の肉厚全厚を800℃〜1150℃の範囲内の温度に加熱したのち、肉厚中央部温度で780℃〜620℃の温度域での平均冷却速度が7〜299℃/sの範囲となる冷却を620℃以下の冷却停止温度まで施し、さらに500〜360℃の温度域での累積滞留時間が2〜200sとなるように調整された熱履歴を施す処理とすることを特徴とする(1)ないし(3)のいずれかに記載の高強度電縫鋼管の製造方法。
(5) 前記ロール成形のフィンパス成形において、前記熱延鋼帯の幅方向両端面に、テーパー開始位置と管外面となる表面あるいは管内面となる表面との熱延鋼帯板厚方向の距離が熱延鋼帯板厚の2〜80%となるテーパー開先を付与することを特徴とする(1)ないし(4)のいずれかに記載の高強度電縫鋼管の製造方法。
(6) 前記電縫溶接が、酸素分圧を大気中の酸素分圧に比べて低減した雰囲気中で行うことを特徴とする(1)ないし(5)のいずれかに記載の高強度電縫鋼管の製造方法。
(7) 前記電縫溶接部に存在する、円相当径5μm以上の介在物中に含まれるSi、Mn、Al、Caの含有量合計が49質量ppm以下であることを特徴とする(1)ないし(6)のいずれかに記載の高強度電縫鋼管の製造方法。
(3) In addition to the above composition, Cu: 0.001 to 0.350%, Ni: 0.001 to 0.350%, Mo: 0.001 to 0.350%, Cr: 0 by mass% The method for producing a high-strength ERW steel pipe according to (2), comprising one or more selected from 0.001 to 0.350%.
(4) After heating the on-line heat treatment to a temperature in the range of 800 ° C. to 1150 ° C. in the vicinity of the thickness of the ERW weld, the temperature in the center of the thickness is 780 ° C. to 620 ° C. So that the average cooling rate in the range of 7 to 299 ° C./s is applied to a cooling stop temperature of 620 ° C. or less, and the accumulated residence time in the temperature range of 500 to 360 ° C. is 2 to 200 s. The method for producing a high-strength ERW steel pipe according to any one of (1) to (3), wherein the adjusted heat history is applied.
(5) In the fin-pass forming of the roll forming, the distance in the thickness direction of the hot-rolled steel strip between the taper start position and the surface serving as the outer surface of the tube or the surface serving as the inner surface of the tube is formed on both end surfaces in the width direction of the hot-rolled steel strip. method of producing a high strength electric resistance welded steel pipe of the mounting serial to any one of (1), characterized in applying a tapered groove which becomes 2 to 80% of the hot rolled strip thickness (4).
(6) The high-strength electric sewing according to any one of (1) to (5), wherein the electric resistance welding is performed in an atmosphere in which an oxygen partial pressure is reduced compared to an oxygen partial pressure in the atmosphere. Steel pipe manufacturing method.
(7) The total content of Si, Mn, Al, and Ca contained in inclusions having an equivalent circle diameter of 5 μm or more present in the ERW weld is 49 mass ppm or less (1) Thru | or the manufacturing method of the high intensity | strength ERW steel pipe in any one of (6).

本発明によれば、降伏強さYS:450MPa以上の高強度で、かつ電縫溶接部の中温域(300〜400℃)での優れたクリープ特性を兼備し、蒸気配管用鋼管として適用できる高強度電縫鋼管を安定して製造でき、産業上格段の効果を奏する。 According to the present invention, the yield strength YS: high strength of 450 MPa or more, and excellent creep properties in the middle temperature range (300 to 400 ° C.) of the electric resistance welded portion, it can be applied as a steel pipe for steam piping. High-strength ERW steel pipe can be manufactured stably, and it has a remarkable industrial effect.

電縫溶接部のアレイUTで検出されたエコー高さと350℃で20年間応力を負荷した場合のクリープ破断応力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the echo rupture stress at the time of applying stress for 20 years at 350 degreeC, and the echo height detected by the array UT of an electric-welding part. 電縫溶接シーム部に内在する酸化物の大きさとアレイUTで検出されたエコー高さとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the magnitude | size of the oxide which exists in an electric-welding seam part, and the echo height detected by the array UT.

まず、熱延鋼帯を、連続的にロール成形して略円形断面のオープン管としたのち、該オープン管の突合せ部近傍を融点以上に加熱しスクイズロールで圧接する、常用の電縫溶接を行なって、電縫溶接部を有する電縫鋼管とし、ついで、該電縫鋼管にオンラインでの熱処理を施す。   First, hot-rolled steel strip is continuously roll-formed to form an open tube with a substantially circular cross section, and then the ordinary electric resistance welding, in which the butt portion of the open tube is heated to the melting point or higher and pressed with a squeeze roll. Then, an electric resistance welded pipe having an electric resistance welded portion is formed, and then the electric resistance welded steel pipe is subjected to on-line heat treatment.

次に、前記熱処理後、前記電縫溶接部の機械的性質に影響を及ぼす円相当径にしてφ100μmより大きい酸化物を効率的に検出するため、φ1.6mmの貫通穴の基準エコー高さを80%とした感度より20dB高めた感度としたフェイズドアレイ超音波探傷装置で前記電縫溶接部を連続探傷し、電縫溶接シーム部に内在する酸化物を検出する。上記の感度としたアレイUTで検出されたエコー高さと電縫溶接シーム部に内在する酸化物の大きさ(円相当径)との関係を実験で求めた。その結果を図2に示す。電縫溶接シーム部に内在する酸化物に超音波を照射すると、その酸化物の大きさ(密度)に応じて反射される超音波エコーの強度は大きくなる。 Next, after the heat treatment, in order to efficiently detect an oxide larger than φ100 μm with an equivalent circle diameter that affects the mechanical properties of the ERW weld, a reference echo height of a through hole of φ1.6 mm is set. The ERW weld is continuously detected with a phased array ultrasonic flaw detector with a sensitivity 20 dB higher than the sensitivity of 80%, and the oxides present in the ERW weld seam are detected. The relationship between the echo height detected by the array UT having the above sensitivity and the size of the oxide (equivalent circle diameter) existing in the seam welded seam portion was obtained by experiments. The result is shown in FIG. When an ultrasonic wave is applied to the oxide existing in the seam welded seam portion, the intensity of the ultrasonic echo reflected is increased according to the size (density) of the oxide.

そこで、上述の感度としたアレイUTで検出された電縫溶接部のエコー高さと350℃で20年間応力を負荷した場合の前記電縫溶接部のクリープ破断応力との関係を求めた。一例として、API5L規格X80Mの電縫鋼管(外径508mm×管厚20.6mm)を供試材とした場合の結果を図1に示す。図1から、前記アレイUTで検出されたエコー高さが80%以下であればX80規格の蒸気輸送配管用鋼管に求められるクリープ特性(350℃×20年間のクリープ破断応力≧YS規格下限×2/3=370MPa)を十分満足することがわかる。その他の強度規格(X65、X70等)の場合も同様の結果が得られた。   Therefore, the relationship between the echo height of the ERW weld detected by the array UT having the above sensitivity and the creep rupture stress of the ERW weld when stress was applied at 350 ° C. for 20 years was determined. As an example, FIG. 1 shows the results when an API5L standard X80M ERW steel pipe (outer diameter 508 mm × tube thickness 20.6 mm) is used as a test material. From FIG. 1, if the echo height detected by the array UT is 80% or less, the creep characteristics required for a steel pipe for steam transport piping of X80 standard (creep rupture stress at 350 ° C. × 20 years ≧ YS standard lower limit × 2 / 3 = 370 MPa). Similar results were obtained for other strength standards (X65, X70, etc.).

したがって、オンラインでの熱処理後に、φ1.6mmの貫通穴の基準エコー高さを80%とした感度より20dB高めた感度としたフェイズドアレイ超音波探傷装置で電縫溶接部を連続探傷し、検出されたエコー高さが80%以下であれば、前記電縫溶接部が蒸気輸送配管用鋼管の要求特性である350℃におけるクリープ特性を満足する電縫鋼管であると判定することができる。 Therefore, after online heat treatment, the ERW weld is continuously detected by a phased array ultrasonic flaw detector with a sensitivity that is 20 dB higher than the sensitivity with a reference echo height of φ1.6 mm through-hole being 80%. If the echo height is 80% or less, it can be determined that the ERW weld is an ERW steel pipe that satisfies the creep characteristics at 350 ° C., which is a required characteristic of a steel pipe for steam transport piping.

次に、本発明高強度電縫鋼管の組成限定理由について説明する。なお、以下、組成における質量%は単に%で記す。   Next, the reasons for limiting the composition of the high-strength ERW steel pipe of the present invention will be described. Hereinafter, the mass% in the composition is simply expressed as%.

C:0.025〜0.084%
Cは、パーライト、擬似パーライト、セメンタイト、ペイナイト、マルテンサイトなどの硬質相形成に寄与し、鋼管強度を増加させる作用を有する。このような効果を得て所望の降伏強さ:YS450MPa以上を確保するためには、0.025%以上を含有することが望ましい。一方、0.084%を超えて多量に含有すると、母材部、電縫溶接部における硬質相量が増加し、クリープ特性が低下する場合がある。そのため、Cは0.025〜0.084%の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.030〜0.060%である。上記した作用に加えて、Cは、電縫溶接時に、凝固点降下、気相中OとのCO形成反応などを通して、電縫溶接部の酸化物形成に影響を及ぼす。
C: 0.025 to 0.084%
C contributes to the formation of hard phases such as pearlite, pseudo pearlite, cementite, paynite, martensite, and has an action of increasing the steel pipe strength. In order to obtain such an effect and ensure a desired yield strength: YS 450 MPa or more, it is desirable to contain 0.025% or more. On the other hand, when it contains more than 0.084%, the amount of hard phases in the base metal part and the ERW welded part may increase and the creep characteristics may deteriorate. Therefore, C is preferably limited to a range of 0.025 to 0.084%. In addition, More preferably, it is 0.030 to 0.060%. In addition to the above-described effects, C affects the oxide formation of the ERW weld through the freezing point depression, the CO formation reaction with O 2 in the gas phase, and the like during ERW welding.

Si:0.10〜0.30%
Siは、固溶強化により鋼管の強度増加に寄与する。また、Siは、FeよりもOとの親和力が強く、電縫溶接時にMn酸化物とともに粘度の高い共晶酸化物を形成する。Siが0.10%未満では、共晶酸化物中のMn濃度が上がり、酸化物の融点が溶鋼温度を超えるため、電縫溶接時に、酸化物として電縫溶接部に残存し易くなる。このため、電縫溶接部に存在する、円相当径5μm以上の介在物に含まれるMn量が増加し、Si、Mn、Al、Ca、Crの合計量が49質量ppmを超えるようになる。この結果、電縫溶接部のクリープ特性が低下する場合がある。一方、Siが0.30%を超えて過剰に含有すると、電縫溶接時に、共晶酸化物中のSi濃度が上がり、酸化物の融点が溶鋼温度を超え、酸化物としての絶対量が増えるとともに、酸化物として電縫溶接部に残存し易くなる。そのため、電縫溶接部に存在する、円相当径5μm以上の介在物に含まれるSi、Mn量が増加し、Si、Mn、Al、Ca、Crの合計量が49質量ppmを超える。この結果、電縫溶接部のクリープ特性が低下する場合がある。このようなことから、Siは0.10〜0.30%の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.15〜0.25%である。
Si: 0.10 to 0.30%
Si contributes to an increase in strength of the steel pipe by solid solution strengthening. Si has a stronger affinity with O than Fe, and forms a eutectic oxide having a high viscosity together with Mn oxide at the time of ERW welding. If Si is less than 0.10%, the Mn concentration in the eutectic oxide increases, and the melting point of the oxide exceeds the molten steel temperature, so that it easily remains in the ERW weld as an oxide during ERW welding. For this reason, the amount of Mn contained in the inclusion having an equivalent circle diameter of 5 μm or more existing in the ERW welded portion increases, and the total amount of Si, Mn, Al, Ca, Cr exceeds 49 mass ppm. As a result, the creep characteristics of the ERW weld may be degraded. On the other hand, if the Si content exceeds 0.30%, the Si concentration in the eutectic oxide rises during ERW welding, the melting point of the oxide exceeds the molten steel temperature, and the absolute amount as an oxide increases. At the same time, it tends to remain in the ERW weld as an oxide. Therefore, the amount of Si and Mn contained in the inclusion having an equivalent circle diameter of 5 μm or more existing in the ERW welded portion increases, and the total amount of Si, Mn, Al, Ca, and Cr exceeds 49 mass ppm. As a result, the creep characteristics of the ERW weld may be degraded. For this reason, Si is preferably limited to a range of 0.10 to 0.30%. In addition, More preferably, it is 0.15-0.25%.

Mn:0.70〜1.90%
Mnは、固溶強化と変態組織強化により、鋼管の強度増加に寄与する。また、Mnは、FeよりもOとの親和力が強く、電縫溶接時に、Si酸化物とともに粘度の高い共晶酸化物を形成する。Mnが0.70%未満では、電縫溶接時に、共晶酸化物中のSi濃度が上がり、酸化物の融点が溶鋼温度を超え、酸化物として電縫溶接部に残存し易くなる。そのため、電縫溶接部に存在する、円相当径5μm以上の介在物に含まれるSi、Mn、Al、Ca、Crの合計量が49質量ppmを超える。その結果、電縫溶接部のクリープ特性が低下する場合がある。一方、Mnが1.90%を超えて過剰に含有すると、電縫溶接時に、共晶酸化物中のMn濃度が上がり、酸化物の融点が溶鋼温度を超え、酸化物としての絶対量が増え、酸化物として電縫溶接部に残存し易くなる。そのため、電縫溶接部に存在する、円相当径5μm以上の介在物に含まれるSi、Mn、Al、Ca、Crの合計量が49質量ppmを超える。その結果、電縫溶接部のクリープ特性が低下する場合がある。また、Mnを1.90%を超えて過剰に含有すると、母材部および電縫溶接部の組織に硬質相が増加し、クリープ特性が低下する場合がある。
Mn: 0.70 to 1.90%
Mn contributes to increasing the strength of the steel pipe by solid solution strengthening and transformation structure strengthening. Further, Mn has a stronger affinity with O than Fe, and forms a highly viscous eutectic oxide together with Si oxide during electro-welding welding. If Mn is less than 0.70%, the Si concentration in the eutectic oxide is increased during electro-welding, the melting point of the oxide exceeds the molten steel temperature, and the oxide easily remains in the electro-welded weld. Therefore, the total amount of Si, Mn, Al, Ca, Cr contained in inclusions having an equivalent circle diameter of 5 μm or more present in the ERW weld exceeds 49 mass ppm. As a result, the creep characteristics of the ERW weld may be degraded. On the other hand, if Mn is contained excessively exceeding 1.90%, the Mn concentration in the eutectic oxide is increased during ERW welding, the melting point of the oxide exceeds the molten steel temperature, and the absolute amount as an oxide increases. , It tends to remain in the ERW weld as an oxide. Therefore, the total amount of Si, Mn, Al, Ca, Cr contained in inclusions having an equivalent circle diameter of 5 μm or more present in the ERW weld exceeds 49 mass ppm. As a result, the creep characteristics of the ERW weld may be degraded. Moreover, when Mn is contained excessively exceeding 1.90%, a hard phase will increase in the structure | tissue of a base material part and an ERW weld part, and a creep characteristic may fall.

このようなことから、Mnは0.70〜1.90%の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは、0.85〜1.85%である。   Therefore, Mn is preferably limited to a range of 0.70 to 1.90%. In addition, More preferably, it is 0.85-1.85%.

P:0.018%以下
Pは、Mnと共偏析し、母材部および電縫溶接部のクリープ特性を低下するため、できるだけ低減することが好ましいが、0.018%以下であれば許容できる。このため、Pは0.018%以下に限定することが好ましい。なお、過剰な低減は、精錬コストの高騰を招く。製鋼プロセスにおける経済性の観点から0.001%以上とすることが好ましい。
P: 0.018% or less P is preferably segregated as much as possible because it co-segregates with Mn and lowers the creep characteristics of the base metal part and the ERW weld, but is acceptable if it is 0.018% or less. . For this reason, it is preferable to limit P to 0.018% or less. Excessive reduction leads to an increase in refining costs. It is preferable to set it as 0.001% or more from a viewpoint of economical efficiency in a steelmaking process.

S:0.0029%以下
Sは、Mnと結合しMnSを形成して鋼中では介在物として存在し、延性、靭性を低下させるため、できるだけ低減することが望ましい。とくに、0.0029%を超える含有はクリープ特性を低下させる場合がある。このため、Sは0.0029%以下に限定することが好ましい。なお、過剰な低減は、精錬コストの高騰を招く。製鋼プロセスにおける経済性の観点から0.0001%以上とすることが好ましい。
S: 0.0029% or less S is bonded to Mn to form MnS, which is present as an inclusion in the steel and reduces ductility and toughness. Therefore, it is desirable to reduce S as much as possible. In particular, a content exceeding 0.0029% may deteriorate the creep characteristics. For this reason, it is preferable to limit S to 0.0029% or less. Excessive reduction leads to an increase in refining costs. From the viewpoint of economic efficiency in the steel making process, it is preferably 0.0001% or more.

Al:0.01〜0.10%
Alは、製鋼段階での脱酸剤として作用する。また、Alは、Nと結合しAINとして析出し、加熱時のγ粒成長を抑制し、鋼の低温靭性の向上に寄与する。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。Al含有量が0.01%未満では、製鋼段階での脱酸能が確保できず、鋼の清浄度が低下し電縫溶接部に存在する酸化物量が増加し、円相当径5μm以上の介在物に含まれるSi、Mn、Al、Ca、Crの合計量が49ppmを超える。この結果、クリープ特性が低下する場合がある。また、AlはSi、MnよりもさらにOとの親和力が強く、2MnO・SiO(Tephroite)などのMn−Si共晶酸化物に固溶する形で酸化物を形成する。一方、Alが0.35%を超えて過剰に含有すると、電縫溶接時に、共晶酸化物中のAl濃度が上がり、酸化物の融点が溶鋼温度を超えて、酸化物として電縫溶接部に残存し易くなる。このため、電縫溶接部に存在する、介在物中に含まれるSi、Mn、Al量が増加し、円相当径5μm以上の介在物に含まれるSi、Mn、Al、Ca、Crの合計量が49質量ppmを超える。この結果、クリープ特性が低下する場合がある。このようなことから、Alは0.01〜0.10%の範囲に限定することが好ましい。なお好ましくは、0.02〜0.08%である。
Al: 0.01-0.10%
Al acts as a deoxidizer in the steelmaking stage. Moreover, Al combines with N and precipitates as AIN, suppresses γ grain growth during heating, and contributes to improvement of low temperature toughness of steel. In order to acquire such an effect, it is desirable to contain 0.01% or more. If the Al content is less than 0.01%, the deoxidizing ability cannot be ensured in the steelmaking stage, the cleanliness of the steel decreases, the amount of oxide present in the ERW welds increases, and the equivalent circle diameter is 5 μm or more. The total amount of Si, Mn, Al, Ca and Cr contained in the product exceeds 49 ppm. As a result, the creep characteristics may deteriorate. In addition, Al has a stronger affinity for O than Si and Mn, and forms an oxide in a form of being dissolved in a Mn—Si eutectic oxide such as 2MnO · SiO 2 (Tephrite). On the other hand, if the Al content exceeds 0.35% and excessively contained, the Al concentration in the eutectic oxide increases during ERW welding, and the melting point of the oxide exceeds the molten steel temperature. Easily remain. For this reason, the amount of Si, Mn, and Al contained in inclusions present in the ERW weld is increased, and the total amount of Si, Mn, Al, Ca, and Cr contained in inclusions having an equivalent circle diameter of 5 μm or more. Exceeds 49 mass ppm. As a result, the creep characteristics may deteriorate. For this reason, Al is preferably limited to a range of 0.01 to 0.10%. Preferably, it is 0.02 to 0.08%.

Nb:0.001〜0.070%
Nbは、主に炭化物として析出し、析出強化により鋼管強度を増加させる作用を有する。このような効果を得るためには、0.001%以上含有することが望ましい。一方、0.065%を超えて含有すると、未固溶の大型Nb炭窒化物が残存し、その結果、クリープ特性が低下する場合がある。このため、Nbは0.001〜0.070%の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.051〜0.065%である。
Nb: 0.001 to 0.070%
Nb precipitates mainly as carbides and has the effect of increasing the steel pipe strength by precipitation strengthening. In order to acquire such an effect, it is desirable to contain 0.001% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.065%, undissolved large-sized Nb carbonitrides remain, and as a result, creep characteristics may be deteriorated. For this reason, it is preferable to limit Nb to 0.001 to 0.070% of range. In addition, More preferably, it is 0.051 to 0.065%.

V:0.001〜0.065%
Vは、Nbと同様、主に炭化物として析出し、析出強化により鋼管強度を増加させる作用を有する。このような効果を得るためには、0.001%以上含有することが望ましい。一方、0.065%を超えて含有すると、未固溶の大型V炭窒化物が残存し、その結果、クリープ特性が低下する場合がある。このため、Vは0.001〜0.065%の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.005〜0.050%である。
V: 0.001 to 0.065%
V, like Nb, precipitates mainly as carbides and has the effect of increasing the steel pipe strength by precipitation strengthening. In order to acquire such an effect, it is desirable to contain 0.001% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.065%, undissolved large-sized V carbonitrides remain, and as a result, creep characteristics may deteriorate. For this reason, it is preferable to limit V to 0.001 to 0.065% of range. In addition, More preferably, it is 0.005 to 0.050%.

Ti:0.001〜0.033%
Tiは、Nb、Vと同様、主に炭化物として析出し、析出強化により鋼管強度を増加させる作用を有する。このような効果を得るためには、0.001%以上含有することが望ましい。一方、0.033%を超えて含有すると、未固溶の大型Ti炭窒化物が残存し、この結果、クリープ特性が低下する場合がある。このため、Tiは0.001〜0.033%の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.005〜0.020%である。
Ti: 0.001 to 0.033%
Ti, like Nb and V, precipitates mainly as carbides and has the effect of increasing the steel pipe strength by precipitation strengthening. In order to acquire such an effect, it is desirable to contain 0.001% or more. On the other hand, when the content exceeds 0.033%, undissolved large Ti carbonitrides remain, and as a result, the creep characteristics may deteriorate. For this reason, Ti is preferably limited to a range of 0.001 to 0.033%. In addition, More preferably, it is 0.005-0.020%.

Ca:0.0001〜0.0035%
Caは、鋼中の硫化物を球状に形態制御する作用を有し、鋼管の電縫溶接部近傍の靭性や耐HIC特性を向上させる効果を有する。このような効果を得るためには0.0001%以上含有することが望ましい。一方、0.0035%を超えて過剰に含有すると、酸化物中のCa濃度が上がり、酸化物の融点が溶鋼温度を超えて、酸化物量が増加するとともに、電縫溶接時には酸化物として電縫溶接部に残存し易くなる。そのため、電縫溶接部に存在する介在物のCa量が増加し、電縫溶接部に存在する円相当径5μm以上の介在物に含まれるSi、Mn、Al、Ca、Crの合計量が49質量ppmを超える。この結果、クリープ特性が低下する場合がある。このようなことから、Caは0.0001〜0.0035%の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.0002〜0.0028%である。
Ca: 0.0001 to 0.0035%
Ca has an effect of controlling the shape of sulfide in steel into a spherical shape, and has an effect of improving the toughness and HIC resistance in the vicinity of the ERW weld portion of the steel pipe. In order to acquire such an effect, it is desirable to contain 0.0001% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.0035%, the Ca concentration in the oxide increases, the melting point of the oxide exceeds the molten steel temperature, and the amount of oxide increases. It tends to remain in the weld. Therefore, the amount of Ca in the inclusions present in the electric resistance welded portion increases, and the total amount of Si, Mn, Al, Ca, Cr contained in the inclusion having an equivalent circle diameter of 5 μm or more present in the electric resistance welded portion is 49. Exceeds ppm by mass. As a result, the creep characteristics may deteriorate. For this reason, Ca is preferably limited to a range of 0.0001 to 0.0035%. In addition, More preferably, it is 0.0002 to 0.0028%.

N:0.0050%以下
Nは、炭窒化物形成元素であるTiと結合し、Ti(N、C)として析出するか、固溶Nとして残存する。N含有量が0.0050%を超えると、Ti(N、C)並びに固溶Nが増加するため、クリープ特性が低下する場合がある。このため、Nは0.0050%以下に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.0040%以下である。
N: 0.0050% or less N is combined with Ti, which is a carbonitride-forming element, and precipitates as Ti (N, C) or remains as solid solution N. If the N content exceeds 0.0050%, Ti (N, C) and solid solution N increase, and thus the creep characteristics may be deteriorated. For this reason, it is preferable to limit N to 0.0050% or less. In addition, More preferably, it is 0.0040% or less.

O:0.0030%以下
Oは、鋼中では主として酸化物系介在物として存在し、延性、靭性を低下させる。O含有量が0.0030%を超えると、介在物量が多くなりすぎてとくにクリープ特性の低下が著しくなる場合がある。このため、Oは0.0030%以下に限定することが好ましい。
O: 0.0030% or less O exists mainly as oxide inclusions in steel, and lowers ductility and toughness. If the O content exceeds 0.0030%, the amount of inclusions is excessively increased, and the creep characteristics may be particularly deteriorated. For this reason, it is preferable to limit O to 0.0030% or less.

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、Cu:0.001〜0.350%、Ni:0.001〜0.350%、Mo:0.001〜0.350%、Cr:0.001〜0.350%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有してもよい。   The above components are basic components. In addition to the above basic composition, Cu: 0.001 to 0.350%, Ni: 0.001 to 0.350%, Mo: 0.001 to 0 .350%, Cr: One or more selected from 0.001 to 0.350% may be contained.

Cu、Ni、Mo、Crはいずれも、焼入れ性向上に寄与する元素であり、所望の高強度を確保するために、必要に応じて選択して1種または2種以上含有できる。   Cu, Ni, Mo, and Cr are all elements that contribute to improving the hardenability, and can be selected as necessary to contain one or more kinds in order to ensure a desired high strength.

Cu:0.001〜0.350%
Cuは、焼入れ性を向上させる元素であり、とくに厚肉材における強度増加のために含有することが望ましい。このような効果を得るためには、0.001%以上含有することが望ましい。一方、0.350%を超えて含有しても、効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できない。このようなことから、含有する場合には、0.001〜0.350%の範囲に限定することが好ましい。なお、好ましくは0.05〜0.290%である。
Cu: 0.001 to 0.350%
Cu is an element that improves the hardenability, and it is desirable to contain it particularly for increasing the strength of thick-walled materials. In order to acquire such an effect, it is desirable to contain 0.001% or more. On the other hand, even if it contains exceeding 0.350%, an effect is saturated and the effect corresponding to content cannot be expected. For this reason, when it is contained, it is preferably limited to a range of 0.001 to 0.350%. In addition, Preferably it is 0.05 to 0.290%.

Ni:0.001〜0.350%
Niは、Cuと同様に、焼入れ性を向上させる元素であり、とくに厚肉材における強度増加のために含有することが望ましい。このような効果を得るためには、0.001%以上含有することが望ましい。一方、0.350%を超えて含有しても、効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できない。このようなことから、含有する場合には、0.001〜0.350%の範囲に限定することが好ましい。なお、好ましくは0.05〜0.290%である。
Ni: 0.001 to 0.350%
Ni, like Cu, is an element that improves hardenability, and it is desirable to contain Ni for increasing the strength of thick materials. In order to acquire such an effect, it is desirable to contain 0.001% or more. On the other hand, even if it contains exceeding 0.350%, an effect is saturated and the effect corresponding to content cannot be expected. For this reason, when it is contained, it is preferably limited to a range of 0.001 to 0.350%. In addition, Preferably it is 0.05 to 0.290%.

Mo:0.001〜0.350%
Moは、Ni、Cuと同様に、焼入れ性を向上させる元素であり、とくに厚肉材における強度増加のために含有することが望ましい。このような効果を得るためには、0.001%以上含有することが望ましい。一方、0.350%を超えて含有しても、効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できない。このようなことから、含有する場合には、0.001〜0.350%の範囲に限定することが好ましい。なお、好ましくは0.05〜0.290%である。
Mo: 0.001 to 0.350%
Mo, like Ni and Cu, is an element that improves hardenability, and it is desirable to contain it to increase the strength of thick materials. In order to acquire such an effect, it is desirable to contain 0.001% or more. On the other hand, even if it contains exceeding 0.350%, an effect is saturated and the effect corresponding to content cannot be expected. For this reason, when it is contained, it is preferably limited to a range of 0.001 to 0.350%. In addition, Preferably it is 0.05 to 0.290%.

Cr:0.001〜0.700%
Crは、焼入れ性を向上させる元素であり、とくに厚肉材における強度増加のために含有することが望ましい。またCrは、Mnと同様、変態強化を介して、鋼管の強度と組織を所望の高強度、組織とすることができる。このような効果を得るためには、0.001%以上含有することが望ましい。また、Crは、FeよりもOとの親和力が強く、0.700%を超えて含有すると、電縫溶接時に、酸化物中のCr濃度が上がり、酸化物の融点が溶鋼温度を超え、酸化物量が増加し、酸化物として電縫溶接部に残存し易くなる。このため、電縫溶接部に存在する介在物量が増加し、電縫溶接部における円相当径5μm以上の介在物に含まれるSi、Mn、Al、Ca、Crの合計量が49質量ppmを超える。この結果、クリープ特性が低下する場合がある。このため、含有する場合には、Crは0.001〜0.700%とすることが好ましい。なおより好ましくは、0.02〜0.290%である。
Cr: 0.001 to 0.700%
Cr is an element that improves hardenability, and it is desirable to contain Cr for increasing the strength of thick materials. Moreover, Cr can make the intensity | strength and structure | tissue of a steel pipe the desired high intensity | strength and structure | tissue through transformation strengthening like Mn. In order to acquire such an effect, it is desirable to contain 0.001% or more. In addition, Cr has a stronger affinity with O than Fe, and if it is contained in excess of 0.700%, the Cr concentration in the oxide increases during electro-welding, the melting point of the oxide exceeds the molten steel temperature, and oxidation occurs. The quantity increases, and it tends to remain in the ERW weld as an oxide. For this reason, the amount of inclusions present in the ERW weld is increased, and the total amount of Si, Mn, Al, Ca, Cr contained in the inclusion having an equivalent circle diameter of 5 μm or more in the ERW weld exceeds 49 ppm by mass. . As a result, the creep characteristics may deteriorate. For this reason, when contained, Cr is preferably 0.001 to 0.700%. Still more preferably, it is 0.02 to 0.290%.

さらに本発明高強度電縫鋼管では、上記した成分を上記した範囲内で含有し、かつ、次(1)式
Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B・・・・・・(1)
(ここで、C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V、B:各元素の含有量(質量%))
で定義されるPcmが0.20以下を満足するように調整することが好ましい。なお、各元素が含まれていない場合は0(零)とする。
Furthermore, in the high strength electric resistance welded steel pipe of the present invention, the above-described components are contained within the above-mentioned range, and the following formula (1): Pcm = C + Si / 30 + Mn / 20 + Cu / 20 + Ni / 60 + Cr / 20 + Mo / 15 + V / 10 + 5B (1)
(Here, C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V, B: content of each element (mass%))
It is preferable to adjust so that Pcm defined by the above satisfies 0.20 or less. If each element is not included, 0 (zero) is set.

Pcmは、電縫溶接部の急速冷却時の組織形成に影響する指標であり、本発明では0.20以下に限定することが好ましい。   Pcm is an index that affects the formation of the structure during rapid cooling of the ERW weld, and is preferably limited to 0.20 or less in the present invention.

Pcmが0.20を超えて大きくなると、電縫溶接部を擬ポリゴナルフェライト相を主相とする組織とすることができない。そして、電縫溶接部のクリープ特性が低下する場合がある。なおPcmの下限値は、特に限定しないが、YS:450MPa以上を安定的に確保するためには、0.07以上に調整することが望ましい。   If Pcm exceeds 0.20, the ERW weld cannot be made into a structure having a pseudo-polygonal ferrite phase as a main phase. And the creep characteristic of an electric-welding welding part may fall. The lower limit of Pcm is not particularly limited, but it is desirable to adjust it to 0.07 or more in order to stably secure YS: 450 MPa or more.

次に、本発明高強度電縫鋼管の組織限定理由について説明する。   Next, the reason for limiting the structure of the high strength ERW steel pipe of the present invention will be described.

本発明高強度電縫鋼管の母材部および電縫溶接部はともに、体積率で90%以上の擬ポリゴナルフェライト相を主相とし、残部が擬ポリゴナルフェライト相以外の硬質相からなり、擬ポリゴナルフェライト相などの主相の平均粒径が10μm以下である組織を有することが望ましい。主相以外の第二相は、体積率で10%以下で、パーライト、擬似パーライト、セメンタイト、ベイナイト、マルテンサイトなどの硬質相である。第二相である硬質相が10%を超えて増加すると、強度が増加しすぎて、クリープ特性が低下する場合がある。   Both the base material part and the ERW welded part of the high strength electric resistance steel pipe of the present invention have a pseudopolygonal ferrite phase of 90% or more by volume ratio as the main phase, and the balance is made of a hard phase other than the pseudopolygonal ferrite phase, It is desirable to have a structure in which the average particle size of the main phase such as the pseudopolygonal ferrite phase is 10 μm or less. The second phase other than the main phase has a volume ratio of 10% or less, and is a hard phase such as pearlite, pseudo-pearlite, cementite, bainite, martensite. When the hard phase, which is the second phase, increases by more than 10%, the strength increases excessively and the creep characteristics may deteriorate.

なお、ここでいう「擬ポリゴナルフェライト相」とは、非定形の形をし、約600℃未満400℃以上とポリゴナルフェライトよりも低い温度で変態前のオーステナイト境界を越えて形成された、変態歪の大部分が回復した組織をいう。この組織は、「鋼のベイナイト写真集−1」(社団法人 日本鉄鋼協会基礎研究会 ベイナイト調査研究部会編集、社団法人 日本鉄鋼協会発行(1992.6.29)、4頁参照)に記載されているQuasi−po1ygonal Ferrite αqと同じ組織である。   Incidentally, the “pseudopolygonal ferrite phase” referred to here is in an irregular shape, formed at a temperature lower than about 600 ° C. and higher than 400 ° C. and lower than the polygonal ferrite and beyond the austenite boundary before transformation, This refers to an organization that has recovered most of its transformation strain. This structure is described in “Steel Bainite Photobook-1” (edited by the Japan Iron and Steel Institute Basic Research Group, Bainite Research Group, published by the Japan Iron and Steel Institute (1992.6.29), page 4). It is the same tissue as Quasi-po1ygon Ferrite αq.

平均粒径が10μm以下の微細な擬ポリゴナルフェライト相を主相とし、体積率で90%以上を占める組織とすることにより、降伏強さYS:450MPa以上の高強度と、中温域でのクリープ特性に優れた電縫鋼管とすることができる。擬ポリゴナルフェライト相の組織分率が低下し、擬ポリゴナルフェライト相以外の例えばベイナイト相が主相となると、強度が増加しすぎて、クリープ特性が低下する場合がある。また、主相がポリゴナルフェライト相となると、強度が低下して、所望の高強度が得られないうえ、クリープ特性が低下する場合がある。また、平均粒径が10μmを超えて粗大化すると、中温域での強度が低下する場合がある。   By using a fine pseudo-polygonal ferrite phase with an average particle size of 10 μm or less as the main phase and a structure occupying 90% or more in volume ratio, the yield strength YS: high strength of 450 MPa or more and creep in the middle temperature range ERW steel pipe with excellent characteristics can be obtained. If the structure fraction of the pseudo-polygonal ferrite phase decreases and, for example, a bainite phase other than the pseudo-polygonal ferrite phase becomes the main phase, the strength may increase excessively and the creep characteristics may deteriorate. Further, when the main phase is a polygonal ferrite phase, the strength is lowered, and a desired high strength cannot be obtained, and the creep characteristics may be lowered. Further, when the average particle size exceeds 10 μm and becomes coarse, the strength in the intermediate temperature range may be lowered.

次に、本発明電縫鋼管の好ましい製造方法について説明する。   Next, the preferable manufacturing method of this invention electric resistance welded steel pipe is demonstrated.

熱延鋼帯を、連続的にロール成形して略円形断面のオープン管としたのち、該オープン管の突合せ部近傍を融点以上に加熱しスクイズロールで圧接する、常用の電縫溶接を行なって、電縫溶接部を有する電縫鋼管とする。   After the hot-rolled steel strip is continuously roll-formed into an open pipe with a substantially circular cross section, the vicinity of the butt portion of the open pipe is heated to the melting point or higher and pressure welded with a squeeze roll, and then the conventional electric resistance welding is performed. The ERW steel pipe having the ERW welded part is used.

鋼管素材となる熱延鋼帯は、上記した組成の鋼素材を出発素材とすることが好ましい。鋼素材の製造方法はとくに限定する必要はないが、常用の転炉等で溶製し、常用の連続鋳造法でスラブ等とすることが好ましい。   The hot-rolled steel strip used as the steel pipe material is preferably a steel material having the above composition as a starting material. The method for producing the steel material is not particularly limited, but it is preferable that the steel material is melted in a conventional converter or the like and is made into a slab or the like by a conventional continuous casting method.

上記した組成の鋼素材を加熱均熱し、熱間圧延を施し、コイル状に巻取り、熱延鋼帯とし、鋼管素材とする。   The steel material having the above composition is heated and soaked, hot-rolled, wound into a coil shape, made into a hot-rolled steel strip, and a steel pipe material.

加熱温度:1200℃超1280℃以下、保持時間:90min以上
加熱温度は、母材部の強度、長期耐軟化性に影響を及ぼす。加熱温度が1200℃以下では、Nb、V、Ti等の析出強化元素が再固溶せずに粗大なまま残存するため、所望のYS:450MPa以上の高強度を確保できない場合がある。また、粗大な析出物が固溶せずに残存していると、母材部のクリープ特性を低下させる場合がある。一方、加熱温度が1280℃を超えると、組織が粗大化するため靭性が低下する場合がある。
Heating temperature: more than 1200 ° C. and 1280 ° C. or less, holding time: 90 min or more The heating temperature affects the strength of the base material and long-term softening resistance. When the heating temperature is 1200 ° C. or lower, precipitation strengthening elements such as Nb, V, and Ti remain coarse without being re-dissolved, so that a desired high strength of YS: 450 MPa or more may not be ensured. Further, if coarse precipitates remain without being dissolved, the creep characteristics of the base material portion may be deteriorated. On the other hand, if the heating temperature exceeds 1280 ° C., the structure becomes coarse and the toughness may be reduced.

また、加熱保持時間が90min未満では、特に肉厚中心部にNb、V、Ti等の析出強化元素が再固溶せず粗大なまま残存する。粗大な析出物はクリープ特性を低下させる場合がある。このようなことから、加熱温度は1200℃超1280℃以下、保持時間:90min以上に限定することが好ましい。   In addition, when the heating and holding time is less than 90 minutes, precipitation strengthening elements such as Nb, V, and Ti are not re-dissolved in the center of the thickness, and remain coarse. Coarse precipitates may reduce creep properties. For this reason, it is preferable to limit the heating temperature to more than 1200 ° C. and 1280 ° C. and holding time: 90 min or more.

加熱均熱された鋼素材は、ついで粗圧延、仕上圧延からなる熱間圧延を施されて、熱延鋼帯とされる。   The heated and soaked steel material is then subjected to hot rolling consisting of rough rolling and finish rolling to form a hot rolled steel strip.

粗圧延の条件はとくに限定する必要はなく、所定寸法形状のシートバーとすることができればよい。粗圧延されたのち、仕上圧延を施される。仕上圧延は、未再結晶温度域での熱間圧延率:20%以上、仕上圧延終了温度:750℃以上に調整することが好ましい。   The conditions for the rough rolling need not be particularly limited as long as the sheet bar can have a predetermined size and shape. After rough rolling, finish rolling is performed. In the finish rolling, it is preferable to adjust the hot rolling rate in the non-recrystallization temperature range: 20% or more and the finish rolling finish temperature: 750 ° C. or more.

未再結晶温度域での熱間圧延率:20%以上
未再結晶温度域での熱間圧延率が20%未満では、得られる熱延鋼帯の組織が平均粒径10μmを超えて粗大化し、母材部のクリープ特性が低下する場合がある。熱間圧延率の上限はとくに限定しないが、圧延機への負荷の観点から95%以下とすることが好ましい。
Hot rolling rate in the non-recrystallization temperature range: 20% or more If the hot rolling rate in the non-recrystallization temperature range is less than 20%, the resulting hot rolled steel strip structure becomes coarser than the average grain size of 10 μm. In some cases, the creep characteristics of the base material portion may deteriorate. The upper limit of the hot rolling rate is not particularly limited, but is preferably 95% or less from the viewpoint of the load on the rolling mill.

仕上圧延終了温度:750℃以上
仕上圧延終了温度が750℃未満では、圧延歪が残留し、その後の冷却によっても、クリープ特性が低下する場合がある。このため、仕上げ圧延終了温度は750℃以上に限定することが好ましい。
Finish rolling end temperature: 750 ° C. or higher If the finish rolling end temperature is less than 750 ° C., the rolling strain remains, and the creep characteristics may deteriorate even after cooling. For this reason, it is preferable to limit the finish rolling end temperature to 750 ° C. or higher.

仕上圧延を終了した熱延鋼帯は、ついで熱延ランナウトテーブル上で冷却される。圧延後冷却は、板厚中央部温度で780〜620℃の温度域での平均冷却速度が7〜299℃/sの範囲となる冷却を620℃以下の冷却停止温度まで施すことが好ましい。   The hot-rolled steel strip that has finished finish rolling is then cooled on a hot-rolled runout table. The cooling after rolling is preferably performed to a cooling stop temperature of 620 ° C. or lower, in which the average cooling rate in the temperature range of 780 to 620 ° C. is in the range of 7 to 299 ° C./s at the plate thickness center temperature.

板厚中央部温度で780〜620℃の温度域での平均冷却速度:7〜299℃/s
780℃〜620℃の温度域での平均冷却速度が7℃/s未満では、平均粒径が10μm超の粗大なポリゴナルフェライト相が形成され、所望の母材部組織が得られない場合がある。このため、所望のYS:450MPa以上の高強度を確保できず、また、クリープ特性が低下する場合がある。一方、平均冷却速度が299℃/sを超えると、擬ポリゴナルフェライト相の分率が90%を下回り、強度が上昇して、クリープ特性が低下する場合がある。このようなことから、圧延後冷却を、板厚中央部温度で780〜620℃の温度域での平均冷却速度を7〜299℃/sの範囲の冷却速度を有する冷却とすることが好ましい。
Average cooling rate in the temperature range of 780 to 620 ° C. at the plate thickness center temperature: 7 to 299 ° C./s
When the average cooling rate in the temperature range of 780 ° C. to 620 ° C. is less than 7 ° C./s, a coarse polygonal ferrite phase having an average particle size of more than 10 μm is formed, and a desired base material structure may not be obtained. is there. For this reason, the desired high strength of YS: 450 MPa or more cannot be ensured, and the creep characteristics may deteriorate. On the other hand, when the average cooling rate exceeds 299 ° C./s, the fraction of the pseudopolygonal ferrite phase is less than 90%, the strength is increased, and the creep characteristics may be lowered. For this reason, the cooling after rolling is preferably cooling having a cooling rate in the range of 7 to 299 ° C./s at an average cooling rate in the temperature range of 780 to 620 ° C. at the plate thickness center temperature.

なお、圧延後冷却では、最表層0.2mmを除く板厚方向各位置での冷却速度は、肉厚中心部からの偏差で、遅い側で5℃/s、速い側で20℃/s以内であることが望ましい。   In cooling after rolling, the cooling rate at each position in the plate thickness direction excluding the outermost layer of 0.2 mm is a deviation from the center of the thickness, within 5 ° C / s on the slow side and within 20 ° C / s on the fast side. It is desirable that

圧延後冷却の冷却停止温度:620℃以下
圧延後冷却は、上記した冷却速度で、620℃以下の温度で冷却を停止することが望ましい。冷却停止温度が620℃超の温度では、停止温度が高すぎて、所望の擬ポリゴナルフェライトを主相とする組織が得られない場合がある。このようなことから、圧延後冷却の冷却停止温度を620℃以下とすることが好ましい。なお、より好ましくは、595〜475℃である。
Cooling stop temperature for cooling after rolling: 620 ° C. or lower It is desirable that cooling after rolling is stopped at a temperature of 620 ° C. or lower at the cooling rate described above. When the cooling stop temperature is higher than 620 ° C., the stop temperature is too high, and a structure having a desired pseudopolygonal ferrite as a main phase may not be obtained. For this reason, it is preferable to set the cooling stop temperature for cooling after rolling to 620 ° C. or less. In addition, More preferably, it is 595-475 degreeC.

圧延後冷却を停止したのち、熱延鋼帯は、巻取温度:595〜475℃でコイル状に巻き取られる。   After stopping the cooling after rolling, the hot-rolled steel strip is wound into a coil at a winding temperature of 595 to 475 ° C.

巻取温度:595〜475℃
巻取温度が475℃未満では、巻取温度が低くなりすぎて組織がベイナイト相を主体とした組織となり、クリープ特性が低下する場合がある。このため、巻取温度は475℃以上とすることが望ましい。なお、巻取温度が595℃を超えて高温となると、巻取り温度が高すぎて、所望の組織を確保できなくなる場合がある。このため、巻取温度は595〜475℃とすることが好ましい。
Winding temperature: 595-475 ° C
When the coiling temperature is less than 475 ° C., the coiling temperature becomes too low and the structure becomes a structure mainly composed of a bainite phase, and the creep characteristics may be deteriorated. For this reason, the coiling temperature is desirably 475 ° C. or higher. Note that if the coiling temperature exceeds 595 ° C. and becomes high, the coiling temperature is too high and a desired structure may not be secured. For this reason, it is preferable that winding temperature shall be 595-475 degreeC.

巻き取られた熱延鋼帯は、ついで、480〜350℃の温度域における滞留時間が2〜20hとなるように調整された熱履歴を施される。   The wound hot-rolled steel strip is then subjected to a thermal history adjusted so that the residence time in the temperature range of 480 to 350 ° C. is 2 to 20 hours.

480〜350℃の温度域における累積滞留時間:2〜20h
480〜350℃の温度域における熱履歴の調整は、所望の特性、とくに母材部における中温域における優れたクリープ特性を確保するために重要な要件となっている。板厚中心部温度で、480〜350℃の温度域で所定時間滞留することにより、析出物、転位組織、ミクロ組織等が安定化して、その後の中温域で長時間応力を負荷した場合でも、変化が少なくなる。480〜350℃の温度域における累積滞留時間が2h未満では、組織の安定化が不十分で、中温域で長時間応力を負荷した場合に、析出物、転位組織、ミクロ組織等が変化して、クリープ特性が低下する場合がある。一方、480〜350℃の温度域における累積滞留時間が20hを超えて長時間となると、母材部の高温強度が低下する場合がある。このようなことから、480〜350℃の温度域での累積滞留時間を2〜20hに限定することが好ましい。なお、より好ましくは3〜12hである。480〜350℃の温度域での累積滞留時間の調整は巻取温度とコイル冷却条件の調整によることが好ましい。なお、480〜350℃の温度域における熱履歴を調整した後は、放冷される。
Cumulative residence time in the temperature range of 480-350 ° C .: 2-20 h
Adjustment of the thermal history in the temperature range of 480 to 350 ° C. is an important requirement for ensuring desired characteristics, particularly excellent creep characteristics in the intermediate temperature range of the base material. Even when a precipitate, dislocation structure, microstructure, etc. are stabilized for a predetermined time in the temperature range of 480 to 350 ° C. at the plate thickness center temperature, and stress is applied for a long time in the intermediate temperature range thereafter, Less change. When the accumulated residence time in the temperature range of 480 to 350 ° C. is less than 2 h, the structure is not sufficiently stabilized, and when stress is applied for a long time in the intermediate temperature range, the precipitate, dislocation structure, microstructure, etc. change. In some cases, the creep characteristics may deteriorate. On the other hand, when the accumulated residence time in the temperature range of 480 to 350 ° C. exceeds 20 h and becomes a long time, the high temperature strength of the base material part may be lowered. Therefore, it is preferable to limit the accumulated residence time in the temperature range of 480 to 350 ° C. to 2 to 20 hours. In addition, More preferably, it is 3-12h. The adjustment of the accumulated residence time in the temperature range of 480 to 350 ° C. is preferably based on the adjustment of the coiling temperature and the coil cooling conditions. In addition, after adjusting the heat history in a 480-350 degreeC temperature range, it cools.

ついで、得られた熱延鋼帯を鋼管素材として、該熱延鋼帯を、連続的にロール成形して略円形断面のオープン管としたのち、該オープン管の突合せ部近傍を融点以上に加熱しスクイズロールで圧接する電縫溶接を行なって電縫鋼管とする。   Next, using the obtained hot-rolled steel strip as a steel pipe material, the hot-rolled steel strip is continuously roll-formed into an open tube having a substantially circular cross section, and then the vicinity of the butt portion of the open tube is heated to the melting point or higher. ERW welding is performed with pressure squeeze rolls to form ERW steel pipes.

連続的ロール成形のうちのフィンパス成形において、熱延鋼帯の幅端面(オープン管の突合せ部端面)にテーパー開先を付与することが好ましい。付与するテーパー開先は、テーパー開始位置と管外面となる表面あるいは管内面となる表面との鋼帯肉厚方向の距離が鋼帯肉厚の2〜80%とする開先が好ましい。これにより、電縫溶接部の介在物の排出が促進され、介在物が減少し、電縫溶接部に存在する、円相当径5μm以上の介在物に含まれるSi、Mn、Al、Ca、Crの合計量を約10ppm低下させ、クリープ特性をより向上させることができる。なお、テーパー形状は直線に限らず、任意の曲線形状としてもよい。   In the fin pass forming of the continuous roll forming, it is preferable to give a taper groove to the width end face of the hot-rolled steel strip (end face of the butt portion of the open pipe). The taper groove to be applied is preferably a groove in which the distance in the thickness direction of the steel strip between the taper start position and the surface serving as the pipe outer surface or the surface serving as the pipe inner surface is 2 to 80% of the steel strip thickness. As a result, discharge of inclusions in the ERW welded portion is promoted, inclusions are reduced, and Si, Mn, Al, Ca, Cr contained in inclusions having an equivalent circle diameter of 5 μm or more present in the ERW welded portion. The total amount of can be reduced by about 10 ppm, and the creep characteristics can be further improved. The tapered shape is not limited to a straight line, and may be an arbitrary curved shape.

また、電縫溶接は、通常公知の電縫溶接方法がいずれも適用できる。なお、電縫溶接は通常、大気雰囲気で行なうが、雰囲気酸素分圧を低減した雰囲気制御を行って、電縫溶接してもよい。   In addition, any of the commonly known electric resistance welding methods can be applied to electric resistance welding. Electro-sewing welding is usually performed in an air atmosphere, but electro-sealing welding may be performed by performing atmospheric control with reduced atmospheric oxygen partial pressure.

雰囲気制御の方法としては、例えば電縫溶接する領域を、箱型構造でシーリングし、非酸化性ガスを供給する方法が挙げられる。非酸化性ガスを吹き込む際に、周囲の雰囲気(大気)を巻き込む場合があり、酸素分圧はむしろ上昇する場合がある。そのため、ガス噴射口を3層等の多層構造のノズルとして非酸化性ガスを吹き込むことが好ましい。   As a method for controlling the atmosphere, for example, a method of sealing a region to be electro-welded with a box structure and supplying a non-oxidizing gas can be mentioned. When the non-oxidizing gas is blown, the surrounding atmosphere (atmosphere) may be involved, and the oxygen partial pressure may rather increase. Therefore, it is preferable to blow the non-oxidizing gas using the gas injection port as a nozzle having a multilayer structure such as three layers.

得られた電縫鋼管の電縫溶接部に、オンラインで加熱・冷却する熱処理を施す。   The electric resistance welded portion of the obtained electric resistance welded steel pipe is subjected to heat treatment for heating and cooling online.

この熱処理は、オンラインに設置した、電縫溶接部近傍のみを加熱できる構造の高周波誘導加熱装置を用いることが好ましい。また、冷却は、被冷却材である電縫溶接部の上方に、複数のノズルを接続した冷却ヘッダーを複数台設け、冷却速度を調整可能とした冷却装置とすることが好ましい。この熱処理は、電縫溶接部近傍の肉厚全厚を800℃〜1150℃の範囲内の温度に加熱し、肉厚中央部温度で780℃〜620℃の温度域での平均冷却速度が7〜299℃/sの範囲となる冷却を620℃以下の冷却停止温度まで施し、さらに肉厚中心部温度で500〜360℃の温度域での累積滞留時間が2〜200sとなるように調整された熱履歴を施す処理とすることが好ましい。なお、500〜360℃の温度域での累積滞留時間を上記した範囲内とするためには、この温度域を徐冷するか、500〜360℃の範囲に加熱する処理(焼戻処理)を行うことが好ましい。   For this heat treatment, it is preferable to use a high-frequency induction heating apparatus that is installed online and can heat only the vicinity of the ERW weld. In addition, it is preferable to provide a cooling device in which a plurality of cooling headers connected to a plurality of nozzles are provided above the ERW weld portion, which is a material to be cooled, so that the cooling rate can be adjusted. In this heat treatment, the total thickness in the vicinity of the ERW weld is heated to a temperature in the range of 800 ° C. to 1150 ° C., and the average cooling rate in the temperature range of 780 ° C. to 620 ° C. is 7 in the thickness central portion temperature. Cooling in a range of ˜299 ° C./s is performed to a cooling stop temperature of 620 ° C. or less, and further, the accumulated residence time in the temperature range of 500 to 360 ° C. is adjusted to 2 to 200 s at the thickness center temperature. It is preferable that the heat history be applied. In order to set the accumulated residence time in the temperature range of 500 to 360 ° C. within the above-described range, the temperature range is gradually cooled or heated to a range of 500 to 360 ° C. (tempering treatment). Preferably it is done.

このような熱処理を施すことにより、平均粒径が10μm以下の微細な擬ポリゴナルフェライト相を体積率で90%以上、残部がパーライト等の硬質相からなる電縫溶接部組織となり、しかも電縫溶接部が降伏強さYS:450MPa以上の高強度と、優れたクリープ特性を有するようになる。とくに電縫溶接部のクリープ特性は、電縫溶接部の酸化物と組織の影響を強く受ける。   By performing such heat treatment, a fine pseudo-polygonal ferrite phase with an average particle size of 10 μm or less becomes a volume ratio of 90% or more, and the remainder becomes an electro-welded welded structure composed of a hard phase such as pearlite. The welded portion has a high yield strength YS: 450 MPa or more and excellent creep characteristics. In particular, the creep characteristics of ERW welds are strongly influenced by oxides and structures of ERW welds.

加熱温度が、800℃を下回ると電縫溶接ままの硬質組織が残存し、所望の靭性が確保できない場合がある。一方、加熱温度が1150℃を超えると、結晶粒が粗大化し、所望の靭性が確保できない場合がある。   When the heating temperature is lower than 800 ° C., a hard structure as it is electroweld remains, and the desired toughness may not be ensured. On the other hand, when the heating temperature exceeds 1150 ° C., the crystal grains become coarse and desired toughness may not be ensured.

加熱後の冷却において、肉厚中央部温度で780℃〜620℃の温度域の平均冷却速度が7℃/s未満では、電縫溶接部組織が粗大化し、粗大なポリゴナルフェライトを主相とする組織となるため、降伏強さYS:450MPa以上の高強度を確保できず、またクリープ特性も低下する場合がある。一方、229℃/sを超えると、擬ポリゴナルフェライトの分率が90%を下回り、強度が上昇し、クリープ特性が低下する。   In the cooling after heating, if the average cooling rate in the temperature range of 780 ° C. to 620 ° C. is less than 7 ° C./s, the structure of the ERW weld is coarsened and coarse polygonal ferrite is used as the main phase. Therefore, the yield strength YS: a high strength of 450 MPa or more cannot be secured, and the creep characteristics may be deteriorated. On the other hand, if it exceeds 229 ° C./s, the fraction of pseudopolygonal ferrite is less than 90%, the strength is increased, and the creep characteristics are decreased.

なお、上記した冷却の冷却停止温度は620℃以下の温度とする。冷却停止温度が620℃を超えて高くなると、組織がポリゴナルフェライトとなる場合がある。   In addition, the cooling stop temperature of the above cooling is set to a temperature of 620 ° C. or lower. When the cooling stop temperature exceeds 620 ° C., the structure may become polygonal ferrite.

また、電縫溶接部の中温域でのクリープ特性は、電縫溶接後のオンラインでの熱処理における500〜360℃の温度域での熱履歴を制御することにより、析出物、転位密度、ミクロ組織等が安定化し、優れた特性を発現させることができる。500〜360℃の温度域での累積滞留時間が、2s未満では、中温域で長時間保持した場合に、析出物、転位組織、ミクロ組織等が変化して、高温強度が低下し、クリープ特性が低下する場合がある。一方、200sを超えて長くなると、電縫溶接部の高温強度が低下する場合がある。このようなことから、500〜360℃の温度域での累積滞留時間を2〜200sに限定することが好ましい。なお、より好ましくは3〜120sである。   In addition, creep characteristics in the middle temperature region of ERW welds are controlled by controlling the heat history in the temperature range of 500 to 360 ° C. in the on-line heat treatment after ERW welding. Etc. can be stabilized and excellent characteristics can be expressed. When the accumulated residence time in the temperature range of 500 to 360 ° C. is less than 2 s, the precipitate, dislocation structure, microstructure, etc. change and the high temperature strength decreases when kept in the middle temperature range for a long time, and the creep characteristics May decrease. On the other hand, when it becomes longer than 200 s, the high temperature strength of the ERW weld may decrease. Therefore, it is preferable to limit the accumulated residence time in the temperature range of 500 to 360 ° C. to 2 to 200 s. More preferably, it is 3 to 120 s.

以下、さらに実施例に基づき本発明について説明する。   Hereinafter, the present invention will be further described based on examples.

表1に示す組成の鋼素材(スラブ:肉厚250mm)を、表2に示す加熱温度:1230℃で110min加熱したのち、粗圧延と、未再結晶温度以下での熱間圧延率を55%として仕上げ圧延終了温度を810℃とした仕上圧延と、からなる熱間圧延を施し、板厚20.6mmの熱延鋼帯とした。なお、鋼素材は、転炉で表1に示す組成の溶鋼を溶製し、連続鋳造法で肉厚250mmのスラブとしたものを用いた。   A steel material (slab: thickness 250 mm) having the composition shown in Table 1 is heated for 110 minutes at a heating temperature of 1230 ° C. shown in Table 2, and then the hot rolling rate at 55% or less of the rough rolling and the non-recrystallization temperature or less. As a hot rolled steel strip having a plate thickness of 20.6 mm, a hot rolling consisting of finish rolling with a finish rolling finish temperature of 810 ° C. was applied. In addition, the steel raw material used what melted the molten steel of the composition shown in Table 1 with the converter, and made it the slab of thickness 250mm by the continuous casting method.

仕上圧延終了後直ちに、熱延鋼帯には熱延ランアウトテーブル上で、板厚中央部温度で780〜620℃の温度域での平均冷却速度を28℃/sとした冷却速度で冷却を施し、巻取温度500℃でコイル状に巻き取った。巻き取られた熱延鋼帯には、さらに、350〜480℃の温度域での滞留時間を4hに調整する熱履歴を施した。   Immediately after finishing rolling, the hot-rolled steel strip is cooled on the hot-rolled run-out table at a cooling rate with an average cooling rate of 28 ° C./s in the temperature range of 780 to 620 ° C. at the plate thickness center temperature. The coil was wound in a coil shape at a winding temperature of 500 ° C. The wound hot-rolled steel strip was further subjected to a heat history for adjusting the residence time in the temperature range of 350 to 480 ° C. to 4 h.

得られた熱延鋼帯を鋼管素材として、所定の幅にスリッティングし、連続的にロール成形して略円形断面のオープン管としたのち、該オープン管の突合せ部近傍を融点以上に加熱しスクイズロールで圧接する電縫溶接を行って電縫鋼管(外径508mmφ)とした。   The obtained hot-rolled steel strip is used as a steel pipe material, slitted to a predetermined width, continuously rolled to form an open pipe having a substantially circular cross section, and the vicinity of the butt portion of the open pipe is heated to the melting point or higher. ERW welding, which is pressure-welded with a squeeze roll, was performed to obtain an ERW steel pipe (outer diameter 508 mmφ).

なお、一部では、ロール成形におけるフィンパス成形で熱延鋼帯の幅方向両端面に、テーパー開先を付与した。付与されたテーパー開先は、熱延後退の幅方向端面に、管外面となる表面とテーパー開始位置の距離が熱延鋼帯板厚の20%、管内面となる表面とテーパー開始位置との距離が熱延鋼帯板厚の20%となる形状、外面側20%−内面側20%、とした。   In some cases, tapered grooves were provided to both end surfaces in the width direction of the hot-rolled steel strip by fin pass forming in roll forming. The applied taper groove has, on the end surface in the width direction of the hot rolling retreat, the distance between the surface serving as the pipe outer surface and the taper starting position is 20% of the thickness of the hot-rolled steel strip, and the surface serving as the pipe inner surface and the taper starting position. The distance is 20% of the thickness of the hot-rolled steel strip, 20% on the outer surface side-20% on the inner surface side.

また、電縫溶接に際しては、主として大気雰囲気(酸素分圧:210,000ppm)中で行った。なお、一部では、噴射口を3層に配したノズルを用いて、不活性ガス(Nガス)を噴射し、酸素分圧を45ppmまで低下した雰囲気中で電縫溶接を行った。 Further, the electric resistance welding was mainly performed in an air atmosphere (oxygen partial pressure: 210,000 ppm). In some cases, electro-welding was performed in an atmosphere in which an inert gas (N 2 gas) was injected and the oxygen partial pressure was reduced to 45 ppm by using a nozzle having injection layers arranged in three layers.

ついで、得られた電縫鋼管の電縫溶接部にオンラインで、表2に示す条件で加熱したのち冷却する熱処理を施した。加熱は、電縫溶接部近傍のみを加熱できる構造とした高周波誘導加熱装置を用いた。なお、冷却は、被冷却材である電縫溶接部の上方に、水量密度:0.9m/mminの棒状冷却水が噴射可能なノズルを接続した冷却ヘッダーを設け、ノズルから0.9m/sの速度で棒状冷却水を噴射可能とした冷却装置で行った。また、冷却ヘッダーは、冷却水の注水が個別にON−OFF制御可能な構造とした。 Subsequently, the ERW welded portion of the obtained ERW steel pipe was heated online under the conditions shown in Table 2 and then cooled. For the heating, a high frequency induction heating apparatus having a structure capable of heating only the vicinity of the ERW weld was used. For cooling, a cooling header in which a nozzle capable of injecting rod-shaped cooling water having a water amount density of 0.9 m 3 / m 2 min is provided above the ERW weld, which is a material to be cooled, is set to 0. The cooling was performed with a cooling device that enabled injection of rod-shaped cooling water at a speed of 9 m / s. Further, the cooling header has a structure in which cooling water injection can be individually controlled on and off.

なお、鋼管搬送方向の下流側で電縫溶接部の温度を測定し、測定された鋼管温度に基づき、各冷却ヘッダーからの注水をON−OFF制御して、電縫溶接部の冷却速度を表2に示す冷却速度となるように調整して、300℃まで冷却した。ついでオンラインで、電縫鋼管の電縫溶接部に、450℃に加熱する焼戻処理を施し、360〜500℃の温度域での累積滞留時間を表2に示す条件に調整した。   In addition, the temperature of the ERW welded part is measured on the downstream side in the steel pipe conveying direction, and the cooling rate of the ERW welded part is displayed by controlling the water injection from each cooling header based on the measured steel pipe temperature. It adjusted so that it might become the cooling rate shown in 2, and it cooled to 300 degreeC. Subsequently, the ERW welded portion of the ERW steel pipe was tempered by heating to 450 ° C. online, and the accumulated residence time in the temperature range of 360 to 500 ° C. was adjusted to the conditions shown in Table 2.

さらに、前記熱処理後、電縫溶接部をφ1.6mmの貫通穴の基準エコー高さを80%とした感度より20dB高めた感度としたフェイズドアレイ超音波探傷装置で連続探傷し、検出されたエコー高さが80%以下である鋼管と80%以上である鋼管を選別した。
Further, after the heat treatment, the electro-welded welded portion was continuously subjected to flaw detection with a phased array ultrasonic flaw detector having a sensitivity that is 20 dB higher than the sensitivity with a reference echo height of a φ1.6 mm through hole being 80%, and detected echoes. A steel pipe having a height of 80% or less and a steel pipe having a height of 80% or more were selected.

選別して得られた鋼管から、試験片を採取し、組織観察、電縫溶接部の介在物分析、引張試験、クリープ試験、を実施した。試験方法はつぎのとおりとした。
(1)組織観察
得られた電縫鋼管の母材部から、組織観察用試験片を採取し、円周方向断面(C断面)を研磨し、腐食して、走査型電子顕微鏡(倍率:1000倍)で組織を観察し、撮像して、組織の同定を行い、さらに画像解析により、組織分率、および平均粒径を求めた。なお、平均粒径は、画像解析により各粒の面積を測定し、円相当径を求め、算術平均して算術した。ここで、ベイナイト相の場合には同一方位の領域寸法(パケットサイズ)を粒径として測定した。
(2)電縫溶接部の介在物分析
得られた電縫鋼管の電縫溶接部から、電縫溶接部中央を中心に幅:2mmの板状試験片〈幅:2mm×厚さ:全厚×長さ:全厚〉を採取した。この板状サンプルを電解液(10%AA液)中で電解抽出し、得られた抽出残渣をフィルターメッシュ(穴径:5μm)で捕集し、ICP発光分析法により、残渣中に含まれるSi、Mn、Al、Ca量(質量ppm)をそれぞれ求め、それらの合計量を算出し、円相当径5μm以上の介在物中に含まれるSi、Mn、Al、Ca量の合計量(質量ppm)とした。
(3)引張試験
得られた電縫鋼管の母材部および電縫溶接部からそれぞれ、管円周方向が引張方向となるようにASTM E8丸棒試験片(平行部:6.35mmφ、GL:25.4mm)を採取した。母材部は、電縫溶接部より180°位置とした。また、電縫溶接部の丸棒試験片は、平行部中央にシームが位置するように採取した。なお、試験片の採取に際しては鋼管の偏平は行わなかった。
Test pieces were collected from the steel pipes obtained by sorting and subjected to structure observation, inclusion analysis of the ERW weld, tensile test, and creep test. The test method was as follows.
(1) Microstructure observation From the base material part of the obtained ERW steel pipe, a specimen for microstructural observation was collected, the circumferential cross section (C cross section) was polished and corroded, and a scanning electron microscope (magnification: 1000). The tissue was observed and imaged, the tissue was identified, and the tissue fraction and the average particle diameter were determined by image analysis. The average particle size was calculated by measuring the area of each particle by image analysis, obtaining the equivalent circle diameter, and arithmetically averaging. Here, in the case of the bainite phase, the region size (packet size) in the same direction was measured as the particle size.
(2) Inclusion analysis of the ERW welded part From the ERW welded part of the obtained ERW steel pipe, the width: 2mm plate test piece <width: 2mm x thickness: total thickness centered on the center of the ERW welded part X length: total thickness> was collected. This plate sample is subjected to electrolytic extraction in an electrolytic solution (10% AA solution), and the obtained extraction residue is collected by a filter mesh (hole diameter: 5 μm), and SiP contained in the residue is obtained by ICP emission analysis. , Mn, Al, and Ca amounts (mass ppm) were respectively calculated, and the total amount thereof was calculated, and the total amount (mass ppm) of Si, Mn, Al, and Ca contained in inclusions having an equivalent circle diameter of 5 μm or more It was.
(3) Tensile test ASTM E8 round bar test piece (parallel part: 6.35 mmφ, GL: so that the pipe circumferential direction is the tensile direction from the base metal part and the ERW welded part of the obtained ERW steel pipe, respectively. 25.4 mm) was collected. The base material portion was positioned 180 ° from the ERW weld. Moreover, the round bar test piece of the electric resistance welding part was extract | collected so that a seam might be located in the center of a parallel part. Note that the flattening of the steel pipe was not performed when collecting the test piece.

引張試験は、室温で、引張速度をYS以下は0.5%/min、YSを超えてからは5mm/minで行い、引張特性(降伏強さYS、引張強さTS)を求めた。
(4)クリープ試験
得られた電縫鋼管の、母材部および電縫溶接部から、管円周方向が試験片長手方向となるように、鍔つき試験片(平行部:6mmφ、GL:30mm)を採取した。なお、母材部は、電縫溶接部より180°位置とした。また、電縫溶接部試験片は、平行部中央にシームが位置するように採取した。
The tensile test was performed at room temperature at a tensile rate of 0.5% / min for YS or less, and 5 mm / min after exceeding YS, to determine tensile properties (yield strength YS, tensile strength TS).
(4) Creep test From the base metal part and the ERW welded part of the obtained ERW steel pipe, the test piece with a hook (parallel part: 6 mmφ, GL: 30 mm) so that the pipe circumferential direction becomes the test piece longitudinal direction ) Was collected. Note that the base material portion was positioned 180 ° from the ERW weld. Further, the ERW welded specimen was collected so that the seam was positioned at the center of the parallel part.

試験温度:400℃とし、クリープ破断強度を求めた。得られたクリープ破断強度からLarson−Millerパラメータによる換算で、350℃で20年間の推定クリープ破断強度σcreepを算出し、室温YSRTとの比、σcreep/YSRTを求め、σcreep/YSRTが0.8以上である場合を「クリープ破断特性に優れる」と評価した。 The test temperature was 400 ° C., and the creep rupture strength was determined. In terms by resulting creep rupture strength from Larson-Miller parameter, to calculate the estimated creep rupture strength sigma creep of 20 years at 350 ° C., the ratio of the room temperature YS RT, seeking σ creep / YS RT, σ creep / YS The case where RT was 0.8 or more was evaluated as “excellent in creep rupture characteristics”.

得られた結果を表3に示す。   The obtained results are shown in Table 3.

Figure 0006160587
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本発明例はいずれも、母材部、電縫溶接部ともに、面積率で90%以上の擬ポリゴナルフェライトを主相とし、しかも平均粒径が10μm以下と微細な組織を有し、降伏強さ:450MPa以上の高強度と、クリープ破断強度σcreepと室温YSRTとの比、σcreep/YSRTが0.80以上と優れたクリープ破断特性を有する電縫鋼管となっている。 In each of the examples of the present invention, both the base metal part and the electric-welded welded part have a pseudo-polygonal ferrite with an area ratio of 90% or more as a main phase, and have a fine structure with an average grain size of 10 μm or less, yield strength S: High strength of 450 MPa or more, ratio of creep rupture strength σ creep to room temperature YS RT , σ creep / YS RT is 0.80 or more, and has an excellent creep rupture property.

一方、本発明の範囲を外れる比較例は、電縫溶接部のσcreep/YSRTが0.80未満であり、クリープ破断特性が低下している。 On the other hand, in a comparative example that is out of the scope of the present invention, the σ creep / YS RT of the ERW weld is less than 0.80, and the creep rupture characteristics are degraded.

Claims (7)

熱延鋼帯を、連続的にロール成形して略円形断面のオープン管とした後、該オープン管の突合せ部近傍を融点以上に加熱しスクイズロールで圧接する電縫溶接を行って、電縫溶接部を有する電縫鋼管とし、ついで、該電縫鋼管にオンラインでの熱処理を施す電縫鋼管の製造において、前記熱処理後に、φ1.6mmの貫通穴の基準エコー高さを80%とした感度より20dB高めた感度としたフェイズドアレイ超音波探傷装置で前記電縫溶接部を連続探傷し、検出されたエコー高さが80%以下である鋼管を前記電縫溶接部の350℃×20年間のクリープ破断応力が(API5L規格の降伏強さ規格下限×2/3)以上を満足する製品とすることを特徴とする前記電縫溶接部の中温域のクリープ特性に優れた高強度電縫鋼管の製造方法。 The hot-rolled steel strip is continuously roll-formed into an open tube with a substantially circular cross section, and then the vicinity of the butt portion of the open tube is heated to the melting point or higher and subjected to electro-welding welding with a squeeze roll. In the manufacture of an electric resistance welded pipe having a welded portion, and then performing an online heat treatment on the electric resistance welded steel pipe, after the heat treatment, the sensitivity of the reference echo height of the φ1.6 mm through hole to 80% is set. The ERW weld was continuously detected with a phased array ultrasonic flaw detector with a sensitivity increased by 20 dB, and a steel pipe with a detected echo height of 80% or less was placed at 350 ° C. for 20 years in the ERW weld. A high-strength ERW steel pipe excellent in creep characteristics in the middle temperature region of the ERW weld, characterized in that the product has a creep rupture stress of (API5L standard yield strength lower limit x 2/3) or more . Production method. 前記電縫鋼管が、質量%で、
C:0.025〜0.084%、 Si:0.10〜0.30%、
Mn:0.70〜1.90%、 P:0.018%以下、
S:0.0029%以下、 Al:0.01〜0.10%、
Nb:0.001〜0.070%、 V:0.001〜0.065%、
Ti:0.001〜0.033%、 Ca:0.0001〜0.0035%、
N:0.0050%以下、 O:0.0030%以下
を含み、かつ下記(1)式で定義されるPcmが0.20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組成と、体積率で90%以上の擬ポリゴナルフェライト相を主相とし、残部が擬ポリゴナルフェライト相以外の硬質相からなり、前記擬ポリゴナルフェライト相の平均粒径が10μm以下である母材部組織と、体積率で90%以上の擬ポリゴナルフェライト相を主相とし、残部が擬ポリゴナルフェライト相以外の硬質相からなり、前記擬ポリゴナルフェライト相の平均粒径が10μm以下である電縫溶接部組織とからなる組織と、を有することを特徴とする請求項1に記載の高強度電縫鋼管の製造方法。

Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20
+Mo/15+V/10+5B‥‥(1)
ここで、C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V、B:各元素の含有量(質量%)
The ERW steel pipe is in mass%,
C: 0.025 to 0.084%, Si: 0.10 to 0.30%,
Mn: 0.70 to 1.90%, P: 0.018% or less,
S: 0.0029% or less, Al: 0.01-0.10%,
Nb: 0.001 to 0.070%, V: 0.001 to 0.065%,
Ti: 0.001 to 0.033%, Ca: 0.0001 to 0.0035%,
N: 0.0050% or less, O: 0.0030% or less, and Pcm defined by the following formula (1) is contained so as to satisfy 0.20 or less, and consists of the balance Fe and inevitable impurities. A mother body having a composition and a pseudo-polygonal ferrite phase having a volume ratio of 90% or more as a main phase, the balance being a hard phase other than the pseudo-polygonal ferrite phase, and an average particle size of the pseudo-polygonal ferrite phase being 10 μm or less The material structure and the pseudo-polygonal ferrite phase with a volume ratio of 90% or more are the main phase, and the remainder is a hard phase other than the pseudo-polygonal ferrite phase, and the average particle size of the pseudo-polygonal ferrite phase is 10 μm or less. The manufacturing method of the high intensity | strength ERW steel pipe of Claim 1 which has a structure | tissue which consists of a certain ERW weld structure | tissue.
Pcm = C + Si / 30 + Mn / 20 + Cu / 20 + Ni / 60 + Cr / 20
+ Mo / 15 + V / 10 + 5B (1)
Here, C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V, B: Content of each element (mass%)
前記組成に加えてさらに、質量%で、Cu:0.001〜0.350%、Ni:0.001〜0.350%、Mo:0.001〜0.350%、Cr:0.001〜0.350%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項2に記載の高強度電縫鋼管の製造方法。   In addition to the above composition, Cu: 0.001 to 0.350%, Ni: 0.001 to 0.350%, Mo: 0.001 to 0.350%, Cr: 0.001 to mass%. The method for producing a high-strength ERW steel pipe according to claim 2, comprising one or more selected from 0.350%. 前記オンラインでの熱処理を、前記電縫溶接部近傍の肉厚全厚を800℃〜1150℃の範囲内の温度に加熱したのち、肉厚中央部温度で780℃〜620℃の温度域での平均冷却速度が7〜299℃/sの範囲となる冷却を620℃以下の冷却停止温度まで施し、さらに500〜360℃の温度域での累積滞留時間が2〜200sとなるように調整された熱履歴を施す処理とすることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の高強度電縫鋼管の製造方法。   In the online heat treatment, after heating the wall thickness in the vicinity of the ERW weld to a temperature in the range of 800 ° C. to 1150 ° C., the wall thickness in the temperature range of 780 ° C. to 620 ° C. Cooling with an average cooling rate in the range of 7 to 299 ° C./s was performed to a cooling stop temperature of 620 ° C. or less, and the accumulated residence time in the temperature range of 500 to 360 ° C. was adjusted to be 2 to 200 s. The method for producing a high-strength ERW steel pipe according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat history is applied. 前記ロール成形のフィンパス成形において、前記熱延鋼帯の幅方向両端面に、テーパー開始位置と管外面となる表面あるいは管内面となる表面との熱延鋼帯板厚方向の距離が熱延鋼帯板厚の2〜80%となるテーパー開先を付与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電縫鋼管の製造方法。 In the fin-pass forming of the roll forming, the distance in the thickness direction between the taper start position and the surface serving as the outer surface of the tube or the surface serving as the inner surface of the tube is hot-rolled steel. method of producing a high strength electric resistance welded steel pipe of claims 1 to placing serial to any one of 4, wherein the applying a tapered groove which becomes 2 to 80% of ObibanAtsu. 前記電縫溶接が、酸素分圧を大気中の酸素分圧に比べて低減した雰囲気中で行うことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の高強度電縫鋼管の製造方法。   The method for producing a high-strength ERW steel pipe according to any one of claims 1 to 5, wherein the ERW welding is performed in an atmosphere in which an oxygen partial pressure is reduced compared to an oxygen partial pressure in the atmosphere. 前記電縫溶接部に存在する、円相当径5μm以上の介在物中に含まれるSi、Mn、Al、Caの含有量合計が49質量ppm以下であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の高強度電縫鋼管の製造方法。   The total content of Si, Mn, Al, and Ca contained in inclusions having an equivalent circle diameter of 5 μm or more present in the ERW weld is 49 mass ppm or less. The manufacturing method of the high intensity | strength ERW steel pipe in any one.
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