KR101758527B1

KR101758527B1 - 용접성이 우수한 파이프용 강재, 그 제조방법 및 이를 이용한 용접강관의 제조방법

Info

Publication number: KR101758527B1
Application number: KR1020150185474A
Authority: KR
Inventors: 노경민; 차경세; 공종판
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2017-07-17
Anticipated expiration: 2035-12-23
Also published as: KR20170075925A

Abstract

본 발명은 오일이나 가스 등의 채굴 또는 수송에 사용되는 파이프용 강재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접성이 우수한 파이프용 강재 및 그 제조방법과 상기 파이프용 강재를 이용하여 용접강관을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

용접성이 우수한 파이프용 강재, 그 제조방법 및 이를 이용한 용접강관의 제조방법 {STEEL SHEET FOR PIPE HAVING EXCELLENT WELDABILITY, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND METHOD FOR MANUFACTURING WELDED STEEL PIPE USING THE SAME}

최근, 오일, 가스 등을 채굴 또는 수송하기 위한 환경이 점차적으로 가혹화되고 있으며, 이러한 환경에서 채굴 및 수송에 사용되는 강관의 용접부 건전성이나 인성을 향상시키려는 요구가 급증하고 있다.

특히, 용접하여 얻은 용접강관에 있어서 용접재료의 사용유무와 상관없이 열영향부의 물성은 언제나 모재와 비교하여 열위하므로 용접에 직접적인 영향을 주는 에지(edge)부의 품질 향상이 중요한 이슈가 되고 있다.

일반적으로, 슬라브를 제조한 후 에지(edge) 품질이 열위하면 핸드 스카핑(Hand Scarfing)을 통해 품질 개선을 도모하고 있지만, 추가 비용이 발생하는 문제가 있다.

또한, 슬라브 인성이 열위하여 바로 재열처리를 통해 압연해야하거나, 연속주조하여 박 슬라브를 제조한 후 압연을 하는 CEM 공정을 거쳐야 하나, 이러한 경우에는 에지(edge) 품질을 사전에 체크함으로써 용접성을 개선할 수 있는 여지가 없다.

이에 따라, 용접강관의 용접성을 향상시킬 수 있는 기술의 개발과 더불어, 상기 용접강관에 적합한 파이프용 강재의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명의 일 측면은, 일정 이상의 강도를 확보하면서도 용접성이 우수한 파이프용 강재, 그의 제조방법과 이를 이용하여 용접강관을 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 측면은, 중량%로, 탄소(C): 0.03~0.10%, 실리콘(Si): 0.10~0.50%, 망간(Mn): 0.5~2.0%, 인(P): 0.020% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 니오븀(Nb): 0.01~0.1%, 티타늄(Ti): 0.01~0.05%, 칼슘(Ca): 0.001~0.006%, 질소(N): 0.01% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1을 만족하는 용접성이 우수한 파이프용 강재를 제공한다.

[관계식 1]

89.0 - (58.5×Cu) - (100×Nb) - (4825×N) ≥ 50

(상기 관계식 1에서 Cu, Nb, N는 각 해당원소의 중량함량을 의미하며, 상기 Cu는 0일 수 있다.)

본 발명의 다른 일 측면은, 상술한 합금조성 및 관계식 1을 만족하는 강 슬라브를 1100~1300℃에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 조압연하는 단계; 상기 조압연 후 750~900℃에서 마무리 열간압연하여 열연강판으로 제조하는 단계; 및 상기 열연강판을 450~650℃까지 10℃/s 이상의 냉각속도로 냉각 후 권취하는 단계를 포함하는 용접성이 우수한 파이프용 강재의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 일 측면은, 상술한 제조방법에 의해 제조된 파이프용 강재를 성형 및 용접하여 강관으로 제조하는 용접성이 우수한 용접강관의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, API 규격 5L X60 이상의 강도를 가지면서, 용접성이 우수한 파이프용 강재를 제공할 수 있다.

본 발명의 파이프용 강재를 성형 및 용접하여 얻어지는 강관은 열악한 환경에서 적합하게 적용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명자들은 오일, 가스 등의 채굴 또는 수송에 적합한 강도 특히, API 규격5L X60 상당의 강도(항복강도 415MPa 이상, 인장강도 520MPa 이상)를 가지면서, 용접성이 우수한 파이프용 강재를 제공하기 위하여 깊이 연구하였다.

그 결과, 강 합금조성, 성분관계 및 제조조건을 최적화하는 것에 의해 의도하는 물성을 갖는 파이프용 강재를 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면에 따른 용접성이 우수한 파이프용 강재는 합금조성이, 탄소(C): 0.03~0.10%, 실리콘(Si): 0.10~0.50%, 망간(Mn): 0.5~2.0%, 인(P): 0.020% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 니오븀(Nb): 0.01~0.1%, 티타늄(Ti): 0.01~0.05%, 칼슘(Ca): 0.001~0.006%, 질소(N): 0.01% 이하를 만족하는 것이 바람직하다.

이하에서는, 본 발명에서 제공하는 파이프용 강재의 합금조성을 상기와 같이 제한하는 이유에 대하여 상세히 설명한다. 이때, 각 성분들의 함량은 특별한 언급이 없는 한 중량%를 의미한다.

C: 0.03~0.10%

탄소(C)는 강의 경화능을 증가시키는 원소로서, 그 함량이 0.03% 미만이면 경화능이 부족하여 본 발명에서 목표로 하는 강도를 확보할 수 없게 된다. 반면, 그 함량이 0.10%를 초과하게 되면 아포정 영역으로 진입하여 연주품질이 나빠질 수 있으므로 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서는 C의 함량을 0.03~0.10%로 제한함이 바람직하다.

Si: 0.10~0.50%

실리콘(Si)은 페라이트상 중에서 C의 활동도(activity)를 증가시키고, 페라이트의 안정화를 촉진시키며, 고용강화에 의한 강도 확보에 기여하는 원소이다. 또한, 강재의 전기저항용접시 Mn₂SiO₄ 등의 저융점 산화물을 형성시켜, 용접시에 산화물이 용이하게 배출되도록 한다.

상술한 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.10% 이상으로 Si을 첨가하는 것이 바람직하나, 그 함량이 0.50%를 초과하게 되면 용접시 Mn₂SiO₄ 이외의 고융점 산화물인 SiO₂의 형성이 과다해져 전기저항용접시 용접부 인성을 저하시킬 수 있으므로 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서는 Si의 함량을 0.10~0.50%로 제한함이 바람직하다.

Mn: 0.5~2.0%

망간(Mn)은 강을 고용강화시키는데 효과적인 원소로서, 이러한 Mn의 함량이 0.5% 이상으로 첨가되어야 소입성 증가효과와 더불어, 본 발명에서 목표로 하는 강도를 확보할 수 있다. 반면, 그 함량이 2.0%를 초과하게 되면 제강공정에서 슬라브를 주조시 두께 중심부에서 편석부가 크게 발생되고, 이는 최종제품의 용접성을 해지는 문제가 있으므로 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서는 Mn의 함량을 0.5~2.0%로 제한함이 바람직하다.

P: 0.020% 이하

인(P)은 강 중 불가피하게 첨가되는 불순물로서, 인성을 열화시키는 원소이므로, 그 함량을 최대한 저감시키는 것이 바람직하다.

다만, 제강 단계에서의 비용을 고려하여 그 상한을 0.020%로 제한할 수 있으며, 0%는 제외한다.

S: 0.005% 이하

황(S)은 상기 P과 마찬가지로 강 중 불가피하게 첨가되는 불순물로서, 조대한 개재물을 형성하기 쉬운 원소이다. 이러한 S은 강의 인성을 저하시키거나 크랙의 진전을 조장하므로 가능한 한 낮게 함유하는 것이 바람직하다.

다만, 제강 단계에서의 비용을 고려하여 그 상한을 0.005%로 제한할 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.003% 이하로 함유하는 것이 바람직하며, 0%는 제외한다.

Nb: 0.01~0.1%

니오븀(Nb)은 석출물을 형성하여 강의 강도에 큰 영향을 미치는 원소로서, 강 중에 탄질화물을 석출하거나 Fe 내 고용강화를 통해 강의 강도를 향상시킨다.

특히, Nb계 석출물들은 슬라브 개자열시 고용된 후 열간압연 중에 미세하게 석출하여 강의 강도를 효과적으로 증가시킨다.

이러한 Nb의 함량이 0.01% 미만이면 미세 석출물이 충분히 형성되지 못하여 본 발명에서 목표로 하는 강도를 확보할 수 없으며, 반면 그 함량이 0.1%를 초과하게 되면 과다한 석출로 인해 연주성, 압연성 및 연신성이 저하될 수 있으므로 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서는 Nb의 함량을 0.01~0.1%로 제한함이 바람직하다.

Ti: 0.01~0.05%

티타늄(Ti)은 질소(N)와 반응하여 TiN을 형성함으로써 슬라브 재가열시 오스테나이트의 결정립 성장을 억제할 뿐만 아니라, 용접 열영향부(HAZ)의 오스테나이트 결정립 성장을 억제함으로써 강도를 증대시키는 역할을 하는 원소이다.

또한, TiN의 형성을 통해 고용 N을 제거하는 동시에, BN 생성을 억제하여 경화능 향상에 기여하는 고용 B을 확보할 수 있다.

상술한 효과를 충분히 얻기 위해서는 [3.4×N(중량%)]을 초과하여 첨가함이 바람직하므로, 0.01% 이상으로 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, 그 함량이 너무 과도하면 조대화된 TiN이 형성되어 인성을 저하시킬 수 있으므로, 이를 고려하여 0.05% 이하로 제한함이 바람직하다.

Ca: 0.001~0.006%

칼슘(Ca)은 유화물의 형태 제어를 위해 첨가되는 원소로서, 이러한 Ca의 함량이 0.001% 미만이면 MnS가 발생하여 인성 저하를 초래할 수 있다. 반면, 그 함량이 0.006%를 초과하게 되면 소강 중의 S 함량에 대하여 과잉 첨가되어 CaS 클러스터(cluster)가 발생하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 Ca의 함량을 0.001~0.006%로 제한함이 바람직하다.

N: 0.01% 이하

질소(N)는 강 중에서 Ti 또는 Al과 결합하여 질화물을 형성하는 원소이다. 이러한 N의 함량이 0.01%를 초과하게 되면, 상기 N의 고정을 위해 Ti, Al 등의 첨가량 증가가 불가피하게 되므로, 그 함량을 0.01% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 다만, 제강 공정시 부하를 고려하여 0%는 제외한다.

본 발명의 파이프용 강재는 상술한 합금조성 이외에 Cr, Cu, Ni, V, Mo, B 등을 더 포함할 수 있다. 상기 성분들은 1종만을 선택하여 첨가하거나, 2종 이상으로 복합하여 첨가할 수 있다.

Cr: 0.01~0.5%

크롬(Cr)은 강의 경화능을 향상시키는 원소로서, 이러한 Cr의 함량이 0.01% 미만이면 Cr 첨가에 의한 경화능 향상 효과가 불충분한 문제가 있다. 반면, 그 함량이 0.5%를 초과하게 되면 인성이 급격히 저하될 수 있으므로 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서는 Cr의 첨가시 그 함량을 0.01~0.5%로 제한함이 바람직하다.

Cu: 0.01~0.5%

구리(Cu)는 모재나 용접부의 경화능 및 부식 저항성 향상에 유효한 원소이다. 이를 위해서는 0.01% 이상으로 Cu를 첨가하는 것이 바람직하나, 그 함량이 0.5%를 초과하게 되면 용접 열영향부의 인성이나 용접성을 열화시킬 우려가 있으므로 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서는 Cu의 첨가시 그 함량을 0.01~0.5%로 제한함이 바람직하다.

Ni: 0.01~0.5%

니켈(Ni)은 경화능 및 부식 저항성 향상에 유효한 원소이며, 상술한 Cu와 함께 첨가할 경우 Cu와 반응하여 융점이 낮은 Cu상의 생성을 억제하여 열간가공시 크랙이 발생하는 문제점을 억제하는 효과도 있다. 또한, 상기 Ni은 모재의 인성을 향상시키는데에도 유효한 원소이다.

상술한 효과를 충분히 확보하기 위해서는 0.01% 이상으로 Ni을 첨가하는 것이 바람직하나, 상기 Ni은 고가의 원소로 0.5%를 초과하여 첨가시 제조원가가 크게 상승하는 문제가 있으므로 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서는 Ni의 첨가시 그 함량을 0.01~0.5%로 제한함이 바람직하다.

V: 0.01~0.5%

바나듐(V)은 상기 Nb과 동일한 효과를 나타낼 뿐만 아니라, 용접부의 연화를 억제하는 효과가 있다.

상술한 효과를 충분히 확보하기 위해서는 0.01% 이상으로 V을 첨가하는 것이 바람직하나, 이 역시 고가의 원소로서 0.5%를 초과하게 되면 제조원가가 크게 상승하여 경제적인 측면에서 불리하다.

따라서, 본 발명에서는 V의 함량을 0.01~0.5%로 제한함이 바람직하다.

Mo: 0.01~0.5%

몰리브덴(Mo)은 경화능 및 부식 저항성, 모재의 인성향상에 유효한 원소이다. 이를 위해서는 0.01% 이상으로 첨가하는 것이 바람직하나, 상기 Mo은 고가의 원소로서 다량 첨가시 제조원가를 크게 상승시키는 문제가 있으므로, 그 상한을 0.5%로 제한함이 바람직하다.

따라서, 본 발명에서는 Mo의 첨가시 그 함량을 0.01~0.5%로 제한함이 바람직하다.

B: 0.0005~0.003%

보론(B)은 오스테나이트 결정립에 편석되어 결정립계 에너지를 낮춤으로써 오스테나이트를 안정화시키며, 결정립계의 페라이트 핵생성을 늦춰 강의 경화능을 향상시키는 원소이다. 이를 위해서는 0.0005% 이상으로 B을 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, 그 함량이 0.003%를 초과하게 되면 국부적으로 편중된 B에 의해 재질 편차가 심해질 수 있으므로 그 상한을 0.003%로 제한함이 바람직하다.

따라서, 본 발명에서는 B의 첨가시 그 함량을 0.0005~0.003%로 제한함이 바람직하다.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 철강제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 철강제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.

본 발명의 파이프용 강재는 상술한 합금조성을 포함함에 있어서, 상기 Cu, Nb 및 N의 성분관계가 하기 관계식 1을 만족하는 것이 바람직하다.

[관계식 1]

89.0 - (58.5×Cu) - (100×Nb) - (4825×N) ≥ 50

상기 Cu, Nb 및 N는 강재의 재질(품질)에 기여하는 원소들로서, 이들 중 Cu의 함량이 과다하면 표면크랙이 발생할 가능성이 높아지는 문제가 있다.

상기 Nb은 NbC계 석출물을 형성하는 원소이고, 상기 N는 TiN 석출물을 형성하는데에 영향을 미치는 원소로서, 본 발명에서는 압연시 상기 Nb과 N에 의해 다량의 석출물이 형성될 경우 에지(edge) 품질이 저하되며, 결국 본 발명에서 의도하는 고온연성(800℃에서의 Reduction Ratio로 나타냄)을 확보할 수 없게 되는 문제가 있다.

따라서, Cu, Nb 및 N의 함량 관계를 제어하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게 상술한 관계식 1의 값이 50 이상이 되도록 제어하는 것이 바람직하다.

만일, 상기 관계식 1의 값이 50 미만이면 Cu에 의한 표면크랙이 발생하거나, Cu를 포함하지 않더라도 Nb과 N에 의한 석출물이 압연과정에서 다량으로 형성되어 에지 품질이 저하되는 문제가 있으므로 바람직하지 못하다.

상술한 합금조성 및 성분관계(관계식 1)를 만족하는 본 발명의 파이프용 강재는 미세조직으로 페라이트 및 펄라이트 복합조직을 포함하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명의 파이프용 강재는 페라이트와 펄라이트를 적정 분율로 복합적으로 포함함으로써, 415MPa 이상의 항복강도 및 520MPa 이상의 인장강도를 갖는 파이프용 강재를 제공할 수 있다.

한편, 상술한 합금조성과 미세조직을 만족하는 본 발명의 파이프용 강재는 800℃에서의 Reduction Ratio로 나타내는 고온연성이 50%를 초과함에 기술적 특징이 있다.

구체적으로, 고온연성값(Reduction Ratio)은 연성을 평가하는 지표로서, 그리블(Gleeble) 시편을 제조하여 1200℃ 이상으로 가열한 다음, 그 온도에서부터 냉각하면서 특정온도에서 시편을 인장하여 취성(brittle) 파단이 일어나는 시점의 면적을 계산하여, 원 시편 면적대비 줄어든 비율을 표현한 것이다.

그리블 시편의 Reduction Ratio 값이 클수록 연성이 우수한 것으로 해석할 수 있으며, 특정 온도에서 변형을 받을 때에 그 온도의 Reduction Ratio 값이 높으면 변형이 용이하여 내부적으로 크랙(crack) 등의 결함이 발생하지 않음을 예측할 수 있다.

상기 800℃는 고온연성이 가장 열위한 온도로서, 본 발명의 파이프용 강재는 800℃에서 Reduction Ratio가 50%를 초과함으로써, 통상의 열연강재를 제조하는 공정뿐만 아니라, 에지(edge) 민감도가 가장 높은 CEM(compact endless casting and rolling mill) 공정에서도 양호한 품질을 확보할 수 있다. 이는 곧, 본 발명에서 목표로 하는 용접성을 확보하는데 유리한 효과가 있는 것이다.

이하에서는, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 용접성이 우수한 파이프용 강재를 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 파이프용 강재는, 본 발명에서 제안하는 합금조성을 만족하는 강 슬라브를 준비한 후, 이를 재가열 - 열간압연 - 냉각- 권취 공정을 거침으로써 제조될 수 있으며, 이하에서는 상기 각각의 공정 조건에 대해 상세히 설명한다.

[재가열 공정]

본 발명에서 제한하는 합금조성을 만족하는 강 슬라브를 준비한 후, 이를 재가열함이 바람직하다.

상기 재가열 공정은 후속되는 압연공정을 원활히 수행하고, 목표로 하는 강판의 물성을 충분히 얻을 수 있도록 강을 가열하는 공정이므로, 목적에 맞게 적절한 온도범위 내에서 수행되어야 한다.

본 발명에서는 1100~1300℃의 온도범위에서 재가열 공정을 행함이 바람직한데, 만일 재가열 온도가 1100℃ 미만이면 Nb가 완전히 고용되기 어려워 충분한 강도를 확보하기 어려워지며, 반면 1300℃를 초과하게 되면 초기 결정립이 너무 조대해져 입도 미세화가 어려워지는 문제가 있다.

[열간압연 공정]

상기에 따라 재가열된 강 슬라브를 조압연 및 마무리 열간압연하여 열연강판으로 제조하는 것이 바람직하다.

이때, 조압연은 900~1100℃에서 행하는 것이 바람직한데, 만일 상기 조압연이 900℃ 미만의 온도에서 종료되면 압연기 설비부하 문제가 발생할 위험성이 높아지는 문제가 있다.

상기 조압연에 후속하여 행해지는 마무리 열간압연은 미재결정온도 영역인 750~900℃에서 행하는 것이 바람직하다. 만일, 마무리 열간압연 온도가 750℃ 미만이면 혼립조직이 발생할 가능성이 높아지는 문제가 있으며, 반면 900℃를 초과하게 되면 최종 조직이 조대해져 목표로 하는 강도를 확보할 수 없게 되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 열간압연시 조압연의 온도범위를 900~1100℃로 제한하고, 마무리 열간압연시의 온도범위를 750~900℃로 제한함이 바람직하다.

[냉각 및 권취 공정]

상술한 바에 따라 제조된 열연강판을 냉각한 후 권취하는 것이 바람직하다.

상기 냉각은 강의 강도와 인성을 향상시키는 요소로서, 냉각속도가 빠를수록 강판의 내부조직의 결정립이 미세화되어 인성을 향상시키고, 내부에 경질조직이 발달하여 강도를 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 냉각시 10℃/s 이상의 냉각속도로 행하는 것이 바람직하다. 만일, 냉각속도가 10℃/s 미만이면 본 발명에서 의도하는 미세조직의 확보가 곤란하고, 그로 인해 목표로 하는 강도를 확보할 수 없게 된다. 이때, 냉각속도의 상한은 특별히 한정하지 아니하며, 냉각설비의 부하를 고려하여 설정할 수 있을 것이다.

또한, 상기 냉각은 450~650℃에서 종료하는 것이 바람직하다. 상기 냉각 종료온도가 650℃를 초과하게 되면 강도를 충분하게 확보할 수 없게 되는 문제가 있으며, 반면 450℃ 미만에서 냉각이 종료되면 마르텐사이트 분율이 지나치게 증가함에 따라 형상이 나빠져 가공이 어려워지는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 10℃/s 이상의 냉각속도로 냉각하여 450~650℃의 온도범위에서 냉각을 종료한 후, 상기 온도범위에서 권취를 행하는 것이 바람직하다.

상술한 공정을 거쳐 제조된 본 발명의 열연강판(즉, 파이프용 강재)을 이용하여 강관으로 제조할 수 있다.

이때, 강관으로 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 경제성이 가장 뛰어난 전기저항용접을 이용하여 성형 및 용접하여 제조함이 바람직하다. 상기 전기저항용접시 어떠한 용접방식도 이용할 수 있으므로, 용접방법에 대해서는 특별히 한정하지 아니한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

( 실시예 )

하기 표 1에 나타낸 합금조성(나머지는 Fe 및 불가피한 불순물임)을 갖는 강 슬라브를 1260℃ 이상으로 가열한 후, 조압연한 다음, 하기 표 2에 나타낸 조건으로 마무리 열간압연 및 냉각한 후 권취하여 열연강판을 제조하였다. 이때, 권취는 상기 냉각이 종료된 온도에서 실시하였으며, 냉각은 20~40℃/s의 냉각속도로 실시하였다.

상기 각각의 열연강판에 대해 인장시험기를 이용하여 항복강도, 인장강도를 측정하였으며, 이때 통용되는 ASTM A370에 준하는 시험으로 실시하였다. 또한, 그리블(Gleeble) 고온인장시험기를 이용하여 각 시편에 대한 800℃에서의 고온연성값(Reduction Ratio)을 측정하였다.

이후, 각각의 열연강판을 전기저항용접을 이용하여 조관한 후 초음파를 이용하여 재료 내부의 균열 유무를 확인하는 비파괴 검사법인 UT(Ultrasonic Test) 검사를 실시하여 불량률을 검사하였다.

상기 각각의 측정 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

구분	합금조성(중량%)														관계식1
구분	C	Si	Mn	P	S	Cr	Cu	Ni	Mo	Nb	Ti	V	Ca*	N*	관계식1
발명강1	0.054	0.27	1.56	0.0073	0.00 07	0.21	0	0	0.1	0.049	0.024	0.049	25	45	62.39
발명강2	0.051	0.27	1.60	0.0081	0.00 10	0.20	0	0	0.1	0.048	0.023	0.048	24	45	62.49
비교강1	0.034	0.23	1.28	0.0034	0.00 04	0.26	0.19	0.18	0.1	0.062	0.032	0.048	25	69	38.39
비교강2	0.042	0.25	1.32	0.0074	0.00 06	0.24	0.20	0.18	0.08	0.064	0.023	0.065	23	51	46.29

(상기 표 1에서 Ca* 및 N*은 중량기준이 'ppm'이다.)

구분	제조공정			기계적 물성				구분
구분	조압연 종료온도 (℃)	마무리 열간압연 온도 (℃)	권취 온도 (℃)	항복강도 (MPa)	인장강도 (MPa)	고온연성값(%)	조관 후 UT 불량률 (%)	구분
발명강1	957	816	520	566	643	62.4	1	발명예1
발명강2	970	834	516	557	630	62.5	1	발명예2
비교강1	969	824	513	538	605	38.4	26	비교예1
비교강2	954	818	507	555	626	46.3	11	비교예2

상기 표 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 강 합금조성 및 제조조건을 모두 만족하는 발명예 1 및 2의 경우에는 API 규격 5L X60에서 규정하는 물성 이상의 강도를 가지면서, UT 불량률이 1%로 용접성이 우수한 것으로 예상된다.

반면, 강 성분조성 또는 성분관계(관계식 1)가 본 발명을 만족하지 아니한 비교강 1 및 2의 경우에는 UT 불량률이 각각 26%, 11%로 높았으며, 800℃에서 고온연성값(Reduction Ratio)이 50% 미만이었다.

상기 비교강 1 및 2는 에지(edge) 품질이 열위한 것으로, 용접시 용접성이 열위할 것으로 예상된다.

Claims

중량%로, 탄소(C): 0.03~0.10%, 실리콘(Si): 0.10~0.50%, 망간(Mn): 0.5~2.0%, 인(P): 0.020% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 니오븀(Nb): 0.01~0.1%, 티타늄(Ti): 0.01~0.05%, 칼슘(Ca): 0.001~0.006%, 질소(N): 0.01% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
하기 관계식 1을 만족하며, 800℃에서의 고온연성값(reduction ratio)이 50%를 초과하는 것인 용접성이 우수한 파이프용 강재.

[관계식 1]
89.0 - (58.5×Cu) - (100×Nb) - (4825×N) ≥ 50
(상기 관계식 1에서 Cu, Nb, N은 각 해당원소의 중량함량을 의미하며, 상기 Cu는 0일 수 있다.)
제 1항에 있어서,
상기 강재는 중량%로, 크롬(Cr): 0.01~0.5%, 구리(Cu): 0.01~0.5%, 니켈(Ni): 0.01~0.5%, 바나듐(V): 0.01~0.5%, 몰리브덴(Mo)을 0.01~0.5% 및 보론(B): 0.0005~0.003%로 구성되는 그룹에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것인 용접성이 우수한 파이프용 강재.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 강재는 미세조직으로 페라이트 및 펄라이트 복합조직을 포함하는 용접성이 우수한 파이프용 강재.
제 1항에 있어서,
상기 강재는 415MPa 이상의 항복강도 및 520MPa 이상의 인장강도를 갖는 용접성이 우수한 파이프용 강재.
중량%로, 탄소(C): 0.03~0.10%, 실리콘(Si): 0.10~0.50%, 망간(Mn): 0.5~2.0%, 인(P): 0.020% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 니오븀(Nb): 0.01~0.1%, 티타늄(Ti): 0.01~0.05%, 칼슘(Ca): 0.001~0.006%, 질소(N): 0.01% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1을 만족하는 강 슬라브를 1100~1300℃에서 재가열하는 단계;
상기 재가열된 강 슬라브를 조압연하는 단계;
상기 조압연 후 750~900℃에서 마무리 열간압연하여 열연강판으로 제조하는 단계; 및
상기 열연강판을 450~650℃까지 10℃/s 이상의 냉각속도로 냉각 후 권취하는 단계를 포함하는
용접성이 우수한 파이프용 강재의 제조방법.

[관계식 1]
89.0 - (58.5×Cu) - (100×Nb) - (4825×N) ≥ 50
(상기 관계식 1에서 Cu, Nb, N은 각 해당원소의 중량함량을 의미하며, 상기 Cu는 0일 수 있다.)
제 6항에 있어서,
상기 조압연은 900~1100℃에서 행하는 것인 용접성이 우수한 파이프용 강재의 제조방법.
제 6항에 있어서,
상기 강 슬라브는 중량%로, 크롬(Cr): 0.01~0.5%, 구리(Cu): 0.01~0.5%, 니켈(Ni): 0.01~0.5%, 바나듐(V): 0.01~0.5%, 몰리브덴(Mo)을 0.01~0.5% 및 보론(B): 0.0005~0.003%로 구성되는 그룹에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것인 용접성이 우수한 파이프용 강재의 제조방법.
제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 파이프용 강재를 성형 및 용접하여 강관으로 제조하는 용접성이 우수한 용접강관의 제조방법.