KR102761143B1 - Steel for line pipe and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 중량%로, 탄소(C): 0.06% ~ 0.09%, 실리콘(Si): 0.15% ~ 0.40%, 망간(Mn): 1.50% ~ 1.70%, 알루미늄(Al): 0.02% ~ 0.06%, 몰리브덴(Mo): 0.15% ~ 0.35%, 니오븀(Nb): 0.04% ~ 0.06%, 바나듐(V): 0.02% ~ 0.04%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.03%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.005% 이하, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 침상형 페라이트, 다각형 페라이트 및 베이나이트 페라이트의 혼합조직을 가지는, 라인파이프용 강재를 제공한다.The present invention provides a steel for a line pipe, which comprises, in wt%, carbon (C): 0.06% to 0.09%, silicon (Si): 0.15% to 0.40%, manganese (Mn): 1.50% to 1.70%, aluminum (Al): 0.02% to 0.06%, molybdenum (Mo): 0.15% to 0.35%, niobium (Nb): 0.04% to 0.06%, vanadium (V): 0.02% to 0.04%, titanium (Ti): 0.01% to 0.03%, phosphorus (P): more than 0% to 0.02% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.005% or less, and the remainder being iron (Fe) and other unavoidable impurities, and has a mixed structure of acicular ferrite, polygonal ferrite, and bainite ferrite. Provides.
Description
본 발명의 기술적 사상은 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장시간 후열처리 보증용 API 라인파이프용 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The technical idea of the present invention relates to steel and a method for manufacturing the same, and more specifically, to steel for API line pipes for ensuring long-term post-heat treatment and a method for manufacturing the same.
최근 자원 고갈의 문제점이 대두됨에 따라 심해저 혹은 극지방에서의 석유 시추 및 수송 작업이 증가하고 있다. 이와 같이, 송유관 라인이 일반 지역에서 영구동토층, 지진대와 같은 특수 지역으로 이동함에 따른 에너지 자원 수송 안정성의 요구가 증가되고 있다. 따라서, 극한 환경에 적용 가능한 라인파이프용 강재를 개발하기 위하여, 65kg급 고변형능 강재에 대한 연구가 필요하다.Recently, as the problem of resource depletion has become a problem, oil drilling and transportation work in deep seabed or polar regions is increasing. As such, the demand for energy resource transportation stability is increasing as oil pipeline lines move from general areas to special areas such as permafrost and earthquake zones. Therefore, in order to develop steel for line pipes applicable to extreme environments, research on high strain-capacity steel of 65 kg class is necessary.
종래의 65kg급 라인파이프 강재는 고인성 및 저온파괴인성 뿐만 아니라 고강도의 특성을 확보해야 하기 때문에 대량의 합금원소를 첨가하여 생산을 진행하지만 합금원소 첨가량 증가에 따른 수익성 하락의 문제가 발생한다. 또한, 최근 라인파이프의 사용환경이 고압, 극한지로 변경되면서 장시간의 후열처리(PWHT, Post Weld Heat Treatment) 이후에도 고강도의 재질을 확보해야 한다는 추세 대응에 어려움이 존재 한다.Conventional 65kg-class line pipe steels must secure not only high toughness and low-temperature fracture toughness but also high strength characteristics, so they are produced by adding large amounts of alloy elements, but there is a problem of decreased profitability due to increased alloy element addition. In addition, as the usage environment of line pipes has recently changed to high pressure and extreme cold, there is difficulty in responding to the trend of securing high-strength materials even after long-term post-weld heat treatment (PWHT).
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 합금원소 첨가량 증가에 기인한 수익성 하락을 개선하고 동시에 공정라인에서의 제조조건 최적화를 통해 제품의 가격 경쟁력을 향상시키면서 장시간 후열처리 이후 재질을 보증할 수 있는 65kg급 라인파이프 강재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is to provide a 65 kg-class line pipe steel and a manufacturing method thereof, which can improve the decrease in profitability caused by an increase in the amount of alloying elements added, and at the same time enhance the price competitiveness of the product through optimization of manufacturing conditions in the process line, while guaranteeing the material quality after long-term post-heat treatment.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are exemplary and the technical idea of the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 관점에 의하면, 라인파이프용 강재 및 그 제조방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention, a steel material for a line pipe and a method for manufacturing the same are provided.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 라인파이프용 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.06% ~ 0.09%, 실리콘(Si): 0.15% ~ 0.40%, 망간(Mn): 1.50% ~ 1.70%, 알루미늄(Al): 0.02% ~ 0.06%, 몰리브덴(Mo): 0.15% ~ 0.35%, 니오븀(Nb): 0.04% ~ 0.06%, 바나듐(V): 0.02% ~ 0.04%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.03%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.005% 이하, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,침상형 페라이트, 다각형 페라이트 및 베이나이트 페라이트의 혼합조직을 가진다.According to one embodiment of the present invention, the steel for the line pipe contains, in wt%, carbon (C): 0.06% to 0.09%, silicon (Si): 0.15% to 0.40%, manganese (Mn): 1.50% to 1.70%, aluminum (Al): 0.02% to 0.06%, molybdenum (Mo): 0.15% to 0.35%, niobium (Nb): 0.04% to 0.06%, vanadium (V): 0.02% to 0.04%, titanium (Ti): 0.01% to 0.03%, phosphorus (P): more than 0% to 0.02% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.005% or less, and the remainder is iron (Fe) and other unavoidable impurities, and is composed of acicular ferrite, polygonal ferrite, and bainite ferrite. It has a mixed organization.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 라인파이프용 강재는 0.40 이하의 탄소 당량(Ceq)을 가질 수 있다. 여기에서, Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 이다. According to one embodiment of the present invention, the steel for the line pipe may have a carbon equivalent (C eq ) of 0.40 or less. Here, C eq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 라인파이프용 강재는 0.19 이하의 용접균열 감수성지수(Pcm)를 가질 수 있다. 여기에서, Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B] 일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the steel for the line pipe may have a weld crack susceptibility index (P cm ) of 0.19 or less. Here, P cm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B].
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 라인파이프용 강재는, PWHT(Post Weld Heat Treatment) 전후, 인장강도(TS): 625 MPa ~ 825 MPa, 항복강도(YS): 580 MPa ~ 705 MPa, 연신율(EL): 21% 이상, -50℃의 온도에서 저온충격인성: 100 J 이상 및 경도: 248 Hv 이하를 만족할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the steel for line pipe can satisfy, before and after PWHT (Post Weld Heat Treatment), a tensile strength (TS): 625 MPa to 825 MPa, a yield strength (YS): 580 MPa to 705 MPa, an elongation (EL): 21% or more, a low-temperature impact toughness at a temperature of -50°C: 100 J or more, and a hardness: 248 Hv or less.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 라인파이프용 강재는, PWHT(Post Weld Heat Treatment) 전후, 상기 다각형 페라이트의 분율이 10 vol.% ~ 20 vol.%이고, 상기 베이나이트 페라이트의 분율이 20 vol.% ~ 40 vol.%이고, 상기 침상형 페라이트의 분율이 50 vol.% ~ 70 vol.%일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the steel for line pipe may have, before and after PWHT (Post Weld Heat Treatment), a fraction of polygonal ferrite of 10 vol.% to 20 vol.%, a fraction of bainite ferrite of 20 vol.% to 40 vol.%, and a fraction of acicular ferrite of 50 vol.% to 70 vol.%.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 페라이트의 평균 입도 크기는 10 μm ~ 15 μm 범위인일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the average particle size of the ferrite may be in a range of 10 μm to 15 μm.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 라인파이프용 강재의 제조 방법은 중량%로, 탄소(C): 0.06% ~ 0.09%, 실리콘(Si): 0.15% ~ 0.40%, 망간(Mn): 1.50% ~ 1.70%, 알루미늄(Al): 0.02% ~ 0.06%, 몰리브덴(Mo): 0.15% ~ 0.35%, 니오븀(Nb): 0.04% ~ 0.06%, 바나듐(V): 0.02% ~ 0.04%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.03%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.005% 이하, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 1,000℃ ~ 1,250℃의 온도에서 재가열하는 단계; 상기 가열된 강재를 850℃ ~ 950℃의 온도에서 종료되도록 열간압연하는 단계; 및 상기 열간압연된 강재를 냉각하는 단계;를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, a method for manufacturing steel for line pipe comprises: heating a steel including, in wt%, carbon (C): 0.06% to 0.09%, silicon (Si): 0.15% to 0.40%, manganese (Mn): 1.50% to 1.70%, aluminum (Al): 0.02% to 0.06%, molybdenum (Mo): 0.15% to 0.35%, niobium (Nb): 0.04% to 0.06%, vanadium (V): 0.02% to 0.04%, titanium (Ti): 0.01% to 0.03%, phosphorus (P): more than 0% to 0.02% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.005% or less, and the remainder being iron (Fe) and other unavoidable impurities, at a temperature of 1,000°C to 1,250°C. A method for producing a hot rolled steel sheet, the method comprising: a step of reheating at a temperature of 850°C to 950°C; a step of hot-rolling the heated steel sheet to a temperature of 850°C to 950°C; and a step of cooling the hot-rolled steel sheet.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉각하는 단계는, 20℃/초 ~ 40℃/초의 냉각속도로 수행할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cooling step can be performed at a cooling rate of 20°C/sec to 40°C/sec.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉각하는 단계는, 150℃ ~ 350℃의 냉각종료온도로 냉각될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cooling step can be performed at a cooling end temperature of 150°C to 350°C.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 라인파이프용 강재의 제조 방법에 의하여 제조된 라인파이프용 강재는 침상형 페라이트, 다각형 페라이트 및 베이나이트 페라이트의 혼합조직을 가지고, PWHT(Post Weld Heat Treatment) 전후, 상기 다각형 페라이트의 분율이 10 vol.% ~ 20 vol.%이고, 상기 베이나이트 페라이트의 분율이 20 vol.% ~ 40 vol.%이고, 상기 침상형 페라이트의 분율이 50 vol.% ~ 70 vol.%일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the steel for line pipe manufactured by the method for manufacturing the steel for line pipe has a mixed structure of acicular ferrite, polygonal ferrite, and bainite ferrite, and before and after PWHT (Post Weld Heat Treatment), the fraction of the polygonal ferrite may be 10 vol.% to 20 vol.%, the fraction of the bainite ferrite may be 20 vol.% to 40 vol.%, and the fraction of the acicular ferrite may be 50 vol.% to 70 vol.%.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 라인파이프용 강재의 제조 방법에 의하여 제조된 라인파이프용 강재는, PWHT(Post Weld Heat Treatment) 전후, 인장강도(TS): 625 MPa ~ 825 MPa, 항복강도(YS): 580 MPa ~ 705 MPa, 연신율(EL): 21% 이상, -50℃의 온도에서 저온충격인성: 100 J 이상, 및 경도: 248 Hv 이하를 만족할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the steel for line pipe manufactured by the method for manufacturing the steel for line pipe can satisfy, before and after PWHT (Post Weld Heat Treatment), a tensile strength (TS): 625 MPa to 825 MPa, a yield strength (YS): 580 MPa to 705 MPa, an elongation (EL): 21% or more, a low-temperature impact toughness at a temperature of -50°C: 100 J or more, and a hardness: 248 Hv or less.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 라인파이프용 강재의 제조 방법에 의하여 제조된 라인파이프용 강재는, 0.40 이하의 탄소 당량(Ceq)을 가지고, 0.19 이하의 용접균열 감수성지수(Pcm)를 가질 수 있다. 여기에서, Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 이고, Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B] 일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the steel for line pipe manufactured by the method for manufacturing the steel for line pipe may have a carbon equivalent (C eq ) of 0.40 or less and a weld crack susceptibility index (P cm ) of 0.19 or less. Here, C eq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5, and P cm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B].
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 합금원소 첨가량 증가에 기인한 수익성 하락을 개선하고 동시에 공정라인에서의 제조조건 최적화를 통해 제품의 가격 경쟁력을 향상시키면서 장시간 후열처리 이후 재질을 보증할 수 있는 65kg급 라인파이프 강재 및 그 제조방법을 구현할 수 있다.According to the technical idea of the present invention, it is possible to implement a 65 kg-class line pipe steel and a manufacturing method thereof, which can improve the decrease in profitability due to an increase in the amount of alloying elements added, and at the same time enhance the price competitiveness of the product through optimization of manufacturing conditions in the process line, while guaranteeing the material quality after long-term post-heat treatment.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The effects of the present invention described above are described as examples, and the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 라인파이프용 강재의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실험예 중 실시예2에 따른 라인파이프용 강재의 후열처리 전 미세조직을 나타내는 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 실험예 중 실시예2에 따른 라인파이프용 강재의 후열처리 후 미세조직을 나타내는 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 실험예 중 비교예1에 따른 라인파이프용 강재의 후열처리 전 미세조직을 나타내는 현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 실험예 중 실시예2에 따른 라인파이프용 강재의 후열처리 후 미세조직에 나타나는 석출물을 분석한 현미경 사진 및 성분 분석 결과를 나타낸 도면이다.Figure 1 is a process flow diagram schematically showing a method for manufacturing steel for line pipe according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a microscope photograph showing the microstructure before post-heat treatment of steel for line pipe according to Example 2 among experimental examples of the present invention.
Figure 3 is a microscope photograph showing the microstructure of a steel material for a line pipe after post-heat treatment according to Example 2 of the experimental examples of the present invention.
Figure 4 is a microscope photograph showing the microstructure before post-heat treatment of steel for line pipe according to Comparative Example 1 among experimental examples of the present invention.
FIG. 5 is a drawing showing a microscope photograph and the results of a component analysis of precipitates appearing in a microstructure after post-heat treatment of steel for line pipes according to Example 2 among experimental examples of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the technical idea of the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified in various different forms, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited to the following embodiments. Rather, these embodiments are provided to more faithfully and completely convey the technical idea of the present invention to those skilled in the art. Like reference numerals throughout this specification denote like elements. Furthermore, various elements and areas in the drawings are schematically drawn. Therefore, the technical idea of the present invention is not limited by the relative sizes or intervals drawn in the attached drawings.
통상적으로 라인파이프 강재는 기계적 강도 뿐만 아니라 고인성 및 용접성이 중요하기 때문에 해당 요소들의 가장 민감한 지표인 탄소당량(Ceq)를 줄이고자 탄소(C)의 함량을 엄격히 제한하고 있다. 이는 합금철 사용량 증가라는 과정으로 자연스럽게 연결된다. 하지만 최근 공급 과잉에 따른 원가경쟁력 강화를 위해 각 철강사들은 값비싼 합금철 사용을 제한하고자 노력하고 있다. 이를 위하여 본 발명에서는 합금철 첨가를 줄이고 적정 수준의 탄소(C), 망간(Mn)을 첨가한다. Typically, line pipe steel strictly limits the carbon (C) content in order to reduce the carbon equivalent (C eq ), which is the most sensitive indicator of the relevant elements, since high toughness and weldability are important in addition to mechanical strength. This naturally leads to an increase in the use of alloy ferromagnesium. However, in order to strengthen cost competitiveness due to recent oversupply, each steel company is trying to limit the use of expensive alloy ferromagnesium. To this end, the present invention reduces the addition of alloy ferromagnesium and adds an appropriate level of carbon (C) and manganese (Mn).
일반적으로 라인파이프강 제조 시에 냉각종료온도가 낮아짐에 따라 결정립 미세화 효과 및 저온 변태상의 분율 증가로 인해 항복강도가 증가하는 경향을 보이다 일정 온도 이하로 내려가면 오히려 항복강도가 감소하고 인장강도는 증가하는데 이는 이차상의 분율과 밀접한 관련이 있다. 또한 장시간 후열처리 후 강도를 보증해야 하기 때문에 본 발명의 강판에서는 50 vol.% ~ 70 vol.%의 침상형 페라이트와 20 vol.% ~ 40 vol.%의 저온변태조직을 형성한 뒤 후열처리를 통해 저온변태조직 계열의 저온상을 템퍼링하여 인성을 높이고 , 탄질화물들을 석출시켜 강도가 하락하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 라인파이프용 강재를 개발하고자 한다.In general, when the cooling end temperature is lowered during the production of line pipe steel, the yield strength tends to increase due to the grain refinement effect and the increase in the fraction of low-temperature transformation phase. However, when the temperature drops below a certain level, the yield strength decreases and the tensile strength increases. This is closely related to the fraction of the secondary phase. In addition, since the strength must be guaranteed after a long-term post-heat treatment, the steel plate of the present invention forms acicular ferrite of 50 vol.% to 70 vol.% and low-temperature transformation structure of 20 vol.% to 40 vol.%, and then tempering the low-temperature phase of the low-temperature transformation structure series through post-heat treatment to increase the toughness, and prevent the strength from decreasing by precipitating carbonitrides. The aim is to develop a steel for line pipes.
앞서 언급했듯이 고가의 합금철 Cr, Ni, Cu 등은 C의 함량을 엄격히 제한하는 API 라인파이프 강재의 재질 확보를 위한 필수적인 원소들이지만 반제품의 제조 원가를 높이는 주요 요인으로 작용한다. 때문에 본 발명에서는 해당 합금들을 제외하고 기타 미량원소 첨가량과 제조조건의 최적화를 위한 연구 결과를 반영하였다.As mentioned above, expensive alloys such as Cr, Ni, and Cu are essential elements for securing the material of API line pipe steel, which strictly limits the content of C, but they act as a major factor in increasing the manufacturing cost of semi-finished products. Therefore, in the present invention, the results of research for optimizing the addition amount of other trace elements and manufacturing conditions were reflected, excluding the alloys.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라인파이프용 강재 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, a steel material for line pipe and a manufacturing method thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail as follows.
라인파이프용 강재Steel for line pipes
본 발명의 일 측면인 라인파이프용 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.06% ~ 0.09%, 실리콘(Si): 0.15% ~ 0.40%, 망간(Mn): 1.50% ~ 1.70%, 알루미늄(Al): 0.02% ~ 0.06%, 몰리브덴(Mo): 0.15% ~ 0.35%, 니오븀(Nb): 0.04% ~ 0.06%, 바나듐(V): 0.02% ~ 0.04%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.03%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.005% 이하, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.The steel for line pipe, which is one aspect of the present invention, contains, in wt%, carbon (C): 0.06% to 0.09%, silicon (Si): 0.15% to 0.40%, manganese (Mn): 1.50% to 1.70%, aluminum (Al): 0.02% to 0.06%, molybdenum (Mo): 0.15% to 0.35%, niobium (Nb): 0.04% to 0.06%, vanadium (V): 0.02% to 0.04%, titanium (Ti): 0.01% to 0.03%, phosphorus (P): more than 0% to 0.02% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.005% or less, and the remainder being iron (Fe) and other unavoidable impurities.
이하, 본 발명에 따른 라인파이프용 강재에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 성분 원소의 함유량은 모두 중량%를 의미한다.Hereinafter, the role and content of each component included in the steel for line pipe according to the present invention will be described as follows. In this case, the content of the component elements all refers to weight%.
탄소(C): 0.06% ~ 0.09%Carbon (C): 0.06% ~ 0.09%
탄소는 강의 강도를 확보하기 위해 첨가된다. 탄소의 함량이 0.06% 미만인 경우에는, 강도 확보가 어려울 수 있다. 탄소의 함량이 0.09%를 초과하는 경우에는, 저온 충격인성 및 용접성 등이 저하될 수 있다. 따라서, 탄소는 강재 전체 중량의 0.06% ~ 0.09%로 첨가되는 것이 바람직하다.Carbon is added to secure the strength of the steel. If the carbon content is less than 0.06%, it may be difficult to secure the strength. If the carbon content exceeds 0.09%, the low-temperature impact toughness and weldability may deteriorate. Therefore, it is preferable to add carbon at 0.06% to 0.09% of the total weight of the steel.
실리콘(Si): 0.15% ~ 0.40%Silicon (Si): 0.15% ~ 0.40%
실리콘은 강의 강도를 높이는데 기여한다. 또한, 페라이트 안정화 원소로서, 페라이트 형성을 유도함으로써 강의 인성 및 연성을 개선하는데 효과적이다. 실리콘의 함량이 0.15% 미만인 경우에는, 첨가 효과가 불충분하다. 실리콘의 함량이 0.40%를 초과하는 경우에는, 열연 공정 중 가열로에서 적스케일(redscale)을 생성하여 강의 표면품질이 저하되며, 용접성이 열화될 수 있다. 따라서, 실리콘은 강재 전체 중량의 0.15% ~ 0.40%로 첨가되는 것이 바람직하다.Silicon contributes to increasing the strength of steel. In addition, as a ferrite stabilizing element, it is effective in improving the toughness and ductility of steel by inducing ferrite formation. When the silicon content is less than 0.15%, the addition effect is insufficient. When the silicon content exceeds 0.40%, redscale is generated in the heating furnace during the hot rolling process, which deteriorates the surface quality of the steel and may deteriorate the weldability. Therefore, it is preferable that silicon be added in an amount of 0.15% to 0.40% of the total weight of the steel.
망간(Mn): 1.50% ~ 1.70%Manganese (Mn): 1.50% ~ 1.70%
망간은 고용강화 및 강의 경화능 향상에 기여하는 원소이다. 망간의 함량이 1.50% 미만인 경우에는, 첨가 효과가 불충분하다. 망간의 함량이 1.70%를 초과하는 경우에는, 첨가량 증가에 따른 상승 효과가 미미하고, MnS 개재물 및 산화물을 형성하여 라인파이프 조관시 강의 용접성을 저해할 수 있다. 따라서, 망간은 강재 전체 중량의 1.50% ~ 1.70%로 첨가되는 것이 바람직하다.Manganese is an element that contributes to the enhancement of the hardenability of steel and the strengthening of the steel. When the manganese content is less than 1.50%, the effect of addition is insufficient. When the manganese content exceeds 1.70%, the synergistic effect due to the increase in the amount of addition is minimal, and MnS inclusions and oxides may be formed, which may impair the weldability of the steel when manufacturing line pipes. Therefore, manganese is preferably added at 1.50% to 1.70% of the total weight of the steel.
알루미늄(Al): 0.02% ~ 0.06%Aluminum (Al): 0.02% ~ 0.06%
알루미늄은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다. 알루미늄의 함량이 0.02% 미만일 경우에는, 첨가 효과가 불충분하다. 알루미늄의 함량이 0.06%를 초과하는 경우에는, 비금속 개재물인 Al2O3를 형성하여 저온 충격인성을 저하될 수 있다. 따라서, 알루미늄은 강재 전체 중량의 0.02% ~ 0.06%로 첨가되는 것이 바람직하다.Aluminum acts as a deoxidizer to remove oxygen in the steel. When the aluminum content is less than 0.02%, the effect of addition is insufficient. When the aluminum content exceeds 0.06%, non-metallic inclusions, Al 2 O 3 , may be formed, which may reduce the low-temperature impact toughness. Therefore, it is preferable that aluminum be added at 0.02% to 0.06% of the total weight of the steel.
몰리브덴(Mo): 0.15% ~ 0.35%Molybdenum (Mo): 0.15% ~ 0.35%
몰리브덴은 고용강화에 효과적으로 작용하여 강도를 향상시키나 과도하게 첨가할 경우 연신율이 감소하고 탄소 당량을 증가시켜 용접성이 저하될 수 있다. 따라서, 몰리브덴은 강판 전체 중량의 0.15% ~ 0.35%로 제어하는 것이 바람직하다.Molybdenum effectively acts on the solution strengthening and improves strength, but if added excessively, the elongation decreases and the carbon equivalent increases, which may reduce weldability. Therefore, it is desirable to control molybdenum to 0.15% to 0.35% of the total weight of the steel sheet.
니오븀(Nb): 0.04% ~ 0.06%Niobium (Nb): 0.04% ~ 0.06%
니오븀은 강 중에 탄질화물(NbC)을 석출하여, 결정립계를 피닝시키는(pinning) 역할을 하며, 고온에서 발생하는 결정립계 미끄러짐(grain boundary sliding, GBS) 및 전위 이동을 방해하여, 강도를 향상시킬 수 있다. 니오븀의 함량이 0.04% 미만일 경우에는, 첨가 효과가 불충분하다. 니오븀의 함량이 0.06%를 초과하는 경우에는, 첨가량 증가에 따른 상승 효과가 미미하며, 과다한 석출로 인해 연주성, 압연성 및 연신율이 저하될 수 있다. 따라서, 니오븀은 강재 전체 중량의 0.04% ~ 0.06%로 첨가되는 것이 바람직하다.Niobium precipitates carbonitride (NbC) in steel, which acts to pin grain boundaries and hinders grain boundary sliding (GBS) and dislocation movement that occur at high temperatures, thereby improving strength. When the niobium content is less than 0.04%, the addition effect is insufficient. When the niobium content exceeds 0.06%, the synergistic effect due to the increase in the addition amount is minimal, and excessive precipitation may deteriorate the playability, rollability, and elongation. Therefore, it is preferable that niobium be added in an amount of 0.04 to 0.06% of the total weight of the steel.
바나듐(V): 0.02% ~ 0.04%Vanadium (V): 0.02% ~ 0.04%
바나듐(V)은 니오븀(Nb)과 함께 열간 압연시 재결정을 지연시켜 결정립 미세화를 도모할 수 있다. 또한, 고용 강화 및 복합 석출물 형성을 통해 강도 향상에 기여할 수 있다. 한 구체예에서, 상기 바나듐은 강재 전체 중량의 0.02% ~ 0.04%로 포함된다. 바나듐의 함량이 0.02% 미만인 경우 상술한 효과를 구현하기 어려우며, 0.04%를 초과하여 첨가되는 경우, 용접성을 저하시키고 저온에서의 과다 석출에 의하여 권취시 문제를 발생시킬 수 있다.Vanadium (V) can delay recrystallization during hot rolling together with niobium (Nb) to promote grain refinement. In addition, it can contribute to strength improvement through solid solution strengthening and formation of composite precipitates. In one specific example, the vanadium is included in an amount of 0.02% to 0.04% of the total weight of the steel. If the content of vanadium is less than 0.02%, it is difficult to achieve the above-described effect, and if it is added in excess of 0.04%, it can lower weldability and cause problems during coiling due to excessive precipitation at low temperatures.
티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.03%Titanium (Ti): 0.01% ~ 0.03%
티타늄은 고온 안정성이 우수한 Ti(C,N) 석출물을 생성시킴으로써 용접 시 오스테나이트 결정립 성장을 방해하여 용접부 조직을 미세화시켜 열연 제품의 인성 및 강도를 향상시킨다. 티타늄의 함량이 0.01% 미만일 경우에는, 첨가 효과가 불충분하다. 티타늄의 함량이 0.03%를 초과하는 경우에는, 조대한 석출물을 생성시켜 강의 인성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 티타늄은 강재 전체 중량의 0.01% ~ 0.03%로 첨가되는 것이 바람직하다.Titanium improves the toughness and strength of hot-rolled products by inhibiting austenite grain growth during welding and refining the weld structure by forming Ti(C,N) precipitates with excellent high-temperature stability. When the titanium content is less than 0.01%, the addition effect is insufficient. When the titanium content exceeds 0.03%, coarse precipitates may be formed, which may reduce the toughness of the steel. Therefore, it is preferable that titanium be added in an amount of 0.01% to 0.03% of the total weight of the steel.
인(P): 0% 초과 ~ 0.02% 이하P: More than 0% ~ less than 0.02%
인은 충격인성을 저하시키는 대표적인 원소로서 그 함량이 낮으면 낮을수록 좋다. 인을 0.02%를 초과하여 포함하는 경우에는, 용접성 및 인성이 저하될 수 있다. 인은 강재 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.02% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Phosphorus is a representative element that reduces impact toughness, and the lower the content, the better. If phosphorus is included in excess of 0.02%, weldability and toughness may deteriorate. It is desirable to limit phosphorus to 0% to 0.02% of the total weight of the steel.
황(S): 0% 초과 ~ 0.005% 이하Sulfur (S): More than 0% ~ less than 0.005%
황은 인과 함께 강의 제조 시 불가피하게 함유되는 원소로서, 강의 인성 및 용접성을 저해할 수 있다. 상기 황을 0.005%를 초과하여 포함하는 경우에는, 유화물계 개재물(MnS)을 형성하여 응력부식균열에 대한 저항성을 악화시켜 강의 가공 중 크랙을 발생시킬 수 있고, 그 결과 강의 내부식성을 저하시킬 수 있다. 황은 강재 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.005% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Sulfur is an element that is inevitably included with phosphorus during the production of steel, and can deteriorate the toughness and weldability of the steel. If the sulfur content exceeds 0.005%, it may form sulfide inclusions (MnS), which may worsen the resistance to stress corrosion cracking, causing cracks to occur during processing of the steel, and consequently reducing the corrosion resistance of the steel. It is preferable to limit sulfur to more than 0% and less than 0.005% of the total weight of the steel.
본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않은 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다.The remaining component of the present invention is iron (Fe). However, since unintended impurities may inevitably be mixed in from raw materials or the surrounding environment during the normal manufacturing process, this cannot be ruled out. Since these impurities are known to anyone skilled in the normal manufacturing process, not all of the contents are specifically mentioned in this specification.
상기 강재의 탄소 당량(Ceq)과 용접균열 감수성지수(Pcm)는 각각 식 1 및 식 2와 같다.The carbon equivalent (C eq ) and weld crack susceptibility index (P cm ) of the above steel are as shown in Equations 1 and 2, respectively.
[식 1][Formula 1]
Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5C eq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5
[식 2][Formula 2]
Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B]P cm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B ]
상기 식 1 및 식 2에서, [C], [Mn], [Ni], [Cu], [Cr], [Mo], [V], [Si] 및 [B]는, 상기 강재에 포함되는 탄소(C), 망간(Mn), 니켈(Ni), 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 실리콘(Si) 및 보론(B)의 함량이며, 각각의 단위는 중량%이다.In the above formulas 1 and 2, [C], [Mn], [Ni], [Cu], [Cr], [Mo], [V], [Si] and [B] represent the contents of carbon (C), manganese (Mn), nickel (Ni), copper (Cu), chromium (Cr), molybdenum (Mo), vanadium (V), silicon (Si) and boron (B) contained in the steel, and each unit is weight%.
상기 강재는 상기 식 1에 따른 탄소 당량(Ceq)이 0.4 이하일 수 있다. 예를 들어 탄소 당량(Ceq)은 0.2 ~ 0.4일 수 있다. 상기 식 1에 따른 탄소 당량(Ceq)이 0.4를 초과하는 경우, 용접성이 저하될 수 있다.The above steel may have a carbon equivalent (C eq ) of 0.4 or less according to the above formula 1. For example, the carbon equivalent (C eq ) may be 0.2 to 0.4. When the carbon equivalent (C eq ) according to the above formula 1 exceeds 0.4, weldability may deteriorate.
상기 강재는 상기 식 2에 따른 용접균열 감수성지수(Pcm)가 0.19 이하일 수 있다. 예를 들어 용접균열 감수성지수(Pcm)는 0.11 ~ 0.19일 수 있다. 상기 식 2에 따른 용접균열감수성지수(Pcm)가 0.19를 초과하는 경우 용접성이 저하될 수 있다.The above steel may have a weld crack susceptibility index (P cm ) of 0.19 or less according to the above formula 2. For example, the weld crack susceptibility index (P cm ) may be 0.11 to 0.19. If the weld crack susceptibility index (P cm ) according to the above formula 2 exceeds 0.19, the weldability may deteriorate.
전술한 합금 조성의 구체적인 성분 및 이들의 함량 범위를 제어하고, 후술하는 강재의 제조 방법을 통해 제조된 라인파이프용 강재는, 인장강도(TS): 625 MPa ~ 825 MPa, 항복강도(YS): 580 MPa ~ 705 MPa, 연신율(EL): 21% 이상, -50℃의 온도에서 저온충격인성: 100 J 이상, 및 경도: 248 Hv 이하를 만족할 수 있다. The steel for line pipe manufactured by controlling the specific components of the alloy composition described above and the content range thereof and through the method for manufacturing the steel described below can satisfy the following requirements: tensile strength (TS): 625 MPa to 825 MPa, yield strength (YS): 580 MPa to 705 MPa, elongation (EL): 21% or more, low-temperature impact toughness at a temperature of -50℃: 100 J or more, and hardness: 248 Hv or less.
나아가, 본 발명의 상기 강재를 조관하여 라인파이프를 형성하는 동안 또는 형성한 후 인가하는 열처리, 예를 들어, PWHT(Post Weld Heat Treatment) 후의 강재에서도, 인장강도(TS): 625 MPa ~ 825 MPa, 항복강도(YS): 580 MPa ~ 705 MPa, 연신율(EL): 21% 이상, -50℃의 온도에서 저온충격인성: 100 J 이상, 및 경도: 248 Hv 이하를 만족할 수 있다. Furthermore, even in the steel after heat treatment, for example, PWHT (Post Weld Heat Treatment), applied during or after forming a line pipe by forming the steel of the present invention, the steel can satisfy the following requirements: tensile strength (TS): 625 MPa to 825 MPa, yield strength (YS): 580 MPa to 705 MPa, elongation (EL): 21% or more, low-temperature impact toughness at a temperature of -50°C: 100 J or more, and hardness: 248 Hv or less.
상기 라인파이프용 강재는 침상형 페라이트(AF), 다각형 페라이트(PF) 및 베이나이트 페라이트(BF)의 혼합조직을 가질 수 있다.The steel for the above line pipe may have a mixed structure of acicular ferrite (AF), polygonal ferrite (PF), and bainitic ferrite (BF).
상기 다각형 페라이트의 분율은, 예를 들어 10 vol.% ~ 20 vol.%일 수 있고, 상기 베이나이트 페라이트의 분율은, 예를 들어 20 vol.% ~ 40 vol.%일 수 있다. 또한, 상기 침상형 페라이트의 분율은 50 vol.% ~ 70 vol.%을 포함할 수 있고, 예를 들어 70% ~ 90% 일 수 있다. 상술한 상분율 범위는 본 발명의 상기 강재를 조관하여 라인파이프를 형성하는 동안 또는 형성한 후 인가하는 열처리, 예를 들어, PWHT(Post Weld Heat Treatment) 후의 강재에서도 적용될 수 있다. 한편, 상기 분율은 상기 강재의 미세조직 사진을 이미지 분석기를 통하여 도출한 부피비율을 의미한다.The fraction of the polygonal ferrite may be, for example, 10 vol.% to 20 vol.%, and the fraction of the bainite ferrite may be, for example, 20 vol.% to 40 vol.%. In addition, the fraction of the needle-shaped ferrite may include 50 vol.% to 70 vol.%, for example, 70% to 90%. The above-described fraction range may also be applied to the steel after heat treatment, for example, PWHT (Post Weld Heat Treatment), applied during or after forming the line pipe by manufacturing the steel of the present invention. Meanwhile, the fraction means a volume ratio derived from a microstructure photograph of the steel through an image analyzer.
상기 페라이트의 평균 입도 크기는 10 μm ~ 15 μm 범위일 수 있다.The average particle size of the above ferrite can be in the range of 10 μm to 15 μm.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 라인파이프용 강재의 제조방법에 관하여 설명한다.Referring to the attached drawings below, a method for manufacturing steel for line pipe according to the present invention is described.
강재의 제조 방법Method of manufacturing steel
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 라인파이프용 강재의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.Figure 1 is a process flow diagram schematically showing a method for manufacturing steel for line pipe according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 강재의 제조방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품은 예시적으로 슬라브(slab)일 수 있다. 반제품 상태의 슬라브는 제강공정을 통해 소정의 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 확보할 수 있다.In the method for manufacturing steel according to the present invention, the semi-finished product to be subjected to the hot rolling process may be, for example, a slab. The slab in the semi-finished state can be obtained through a continuous casting process after obtaining molten steel of a predetermined composition through a steelmaking process.
상기 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.06% ~ 0.09%, 실리콘(Si): 0.15% ~ 0.40%, 망간(Mn): 1.50% ~ 1.70%, 알루미늄(Al): 0.02% ~ 0.06%, 몰리브덴(Mo): 0.15% ~ 0.35%, 니오븀(Nb): 0.04% ~ 0.06%, 바나듐(V): 0.02% ~ 0.04%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.03%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.005% 이하, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.The above steel contains, in wt%, carbon (C): 0.06% to 0.09%, silicon (Si): 0.15% to 0.40%, manganese (Mn): 1.50% to 1.70%, aluminum (Al): 0.02% to 0.06%, molybdenum (Mo): 0.15% to 0.35%, niobium (Nb): 0.04% to 0.06%, vanadium (V): 0.02% to 0.04%, titanium (Ti): 0.01% to 0.03%, phosphorus (P): more than 0% to 0.02% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.005% or less, and the remainder being iron (Fe) and other unavoidable impurities.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 라인파이프용 강재의 제조방법은 재가열단계(S110), 열간압연 단계(S120), 및 냉각 단계(S130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a method for manufacturing steel for line pipe according to an embodiment of the present invention includes a reheating step (S110), a hot rolling step (S120), and a cooling step (S130).
구체적으로, 상기 라인파이프용 강재의 제조방법은, 상기 조성을 가지는 강재를 1,000℃ ~ 1,250℃의 온도에서 재가열하는 단계(S110); 상기 재가열된 강재를 850℃ ~ 950℃의 온도에서 종료되도록 열간압연하는 단계(S120); 및 상기 열간압연된 강재를 냉각하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.Specifically, the method for manufacturing the steel for the line pipe may include a step (S110) of reheating the steel having the above composition at a temperature of 1,000°C to 1,250°C; a step (S120) of hot-rolling the reheated steel to a temperature of 850°C to 950°C; and a step (S130) of cooling the hot-rolled steel.
상기 냉각하는 단계는, 20℃/초 ~ 40℃/초의 냉각속도로 150℃ ~ 350℃의 냉각종료온도로 냉각될 수 있다.The above cooling step can be performed at a cooling rate of 20°C/sec to 40°C/sec to a cooling end temperature of 150°C to 350°C.
재가열 단계(S110)Reheating step (S110)
재가열 단계(S110)에서는 상기의 조성을 갖는 강재를, 예를 들어 슬라브 판재를, 예를 들어 1,000℃ ~ 1,250℃의 재가열 온도(Slab Reheating Temperature, SRT)에서 재가열한다. 이러한 재가열을 통해, 주조 시 편석된 성분의 재고용 및 석출물의 재고용이 발생할 수 있다. 상기 재가열 온도가 1,000℃ 미만인 경우에는, 재가열 온도가 낮아 압연 부하가 커질 수 있고, 니오븀의 완전 고용이 어려워져 미세 분산 효과가 감소하여 강도확보가 어려울 수 있다. 또한, 니오븀계 석출물인 NbC, NbN 등의 고용 온도에 이르지 못해 열간압연 시 미세한 석출물로 재석출되지 못하여 오스테나이트의 결정립 성장을 억제하지 못해 오스테나이트 결정립이 급격히 조대화될 수 있다. 또한, 불순물 및 석출물 형성 원소들의 고용이 충분하지 않으며, 주조시 편석된 성분들이 충분히 고르게 분포되지 않는 문제점이 있다. 상기 재가열 온도가 1,250℃를 초과하는 경우에는, 오스테나이트 결정립이 급격히 조대화되어 제조되는 강판의 강도 및 저온인성 확보가 어려울 수 있다. 또한 재가열 온도가 올라갈수록 가열 비용 및 열간압연 온도를 맞추기 위한 추기 시간 소요 등으로 제조 비용 상승 및 생산성 저하를 야기하는 문제점이 있다.In the reheating step (S110), the steel having the above composition, for example, a slab plate, is reheated at a reheating temperature (Slab Reheating Temperature, SRT) of, for example, 1,000°C to 1,250°C. Through this reheating, re-dissolution of components segregated during casting and re-dissolution of precipitates can occur. If the reheating temperature is less than 1,000°C, the rolling load may increase because the reheating temperature is low, and complete dissolution of niobium may become difficult, which may reduce the fine dispersion effect and make it difficult to secure strength. In addition, since the dissolution temperature of niobium-based precipitates such as NbC and NbN is not reached, they are not re-precipitated as fine precipitates during hot rolling, which fails to suppress the grain growth of austenite, which may cause the austenite grains to rapidly coarsen. In addition, there is a problem that the solidification of impurities and precipitate-forming elements is not sufficient, and the components segregated during casting are not evenly distributed sufficiently. If the reheating temperature exceeds 1,250℃, the austenite grains rapidly coarsen, making it difficult to secure the strength and low-temperature toughness of the steel sheet being manufactured. In addition, as the reheating temperature increases, there is a problem that the manufacturing cost increases and the productivity decreases due to the heating cost and the additional time required to match the hot rolling temperature.
열간압연 단계(S120)Hot rolling stage (S120)
상기 가열된 강재는 먼저 그 형상의 조정을 위해 가열 후에 열간압연을 실시한다. 상기 열간압연은 폭압연, 조압연, 및 사상압연으로 연속적으로 수행될 수 있다. 상기 열간압연 단계에 의하여, 상기 강재는 강판을 형성할 수 있다.The above heated steel is first heated to adjust its shape, and then hot rolled. The above hot rolling can be performed sequentially as width rolling, rough rolling, and finish rolling. By the above hot rolling step, the steel can be formed into a steel plate.
상기 열간압연은, 즉 상기 사상압연은, 예를 들어 850℃ ~ 950℃, 예를 들어 900℃ ~ 950℃의 마무리 압연 종료온도(finish rolling temperature, FRT)에서 종료될 수 있다. 이러한 압연 조건은 Ar3 직상의 단상역 압연이 수행되는 조건일 수 있다. 상기 마무리 압연 종료온도가 850℃ 미만인 경우에는, 이상역 압연이 발생하여 불균일 조직이 형성됨으로써 저온 충격인성을 크게 저하시킬 수 있다. 상기 압연 종료 온도가 950℃를 초과하는 경우에는, 연성 및 인성은 우수하나, 강도가 급격히 저하될 수 있다.The above hot rolling, i.e., the above-mentioned rolling, may be completed at a finish rolling temperature (FRT) of, for example, 850°C to 950°C, for example, 900°C to 950°C. These rolling conditions may be conditions under which single-phase rolling on Ar3 is performed. When the above-mentioned finish rolling temperature is less than 850°C, abnormal rolling may occur, forming a non-uniform structure, which may significantly reduce the low-temperature impact toughness. When the above-mentioned rolling finish temperature exceeds 950°C, the ductility and toughness may be excellent, but the strength may rapidly decrease.
냉각 단계(S130)Cooling stage (S130)
상기 열간압연된 강재를 20℃/초 ~ 40℃/초의 냉각속도로 150℃ ~ 350℃의 냉각종료온도로 냉각한다. 상기 냉각은 공냉 방식 또는 수냉 방식으로 수행될 수 있다. 상기 냉각속도범위로 냉각시, 경도가 상승하여 저온 인성이 저하되는 현상을 방지하면서, 저온 미세조직을 충분히 확보할 수 있다. The above hot-rolled steel is cooled to a cooling end temperature of 150°C to 350°C at a cooling rate of 20°C/sec to 40°C/sec. The cooling can be performed by air cooling or water cooling. When cooling within the above cooling rate range, the phenomenon of hardness increasing and low-temperature toughness decreasing can be prevented, while sufficiently securing a low-temperature microstructure.
상술한 급속 냉각속도 및 냉각종료온도를 상술한 범위 내에서 조절하는 경우 침상페라이트와 저온변태조직(베이나이트, 일부 마르텐사이트) 조직 형성을 통해 65kg급 API 라인파이프 소재 특성을 확보할 수 있다. 나아가, 장시간의 후열처리(예를 들어, PWHT; Post Weld Heat Treatment)를 통해 상기 저온변태조직의 템퍼링 효과를 부여할 수 있으며 탄화물 석출을 통한 장시간 후열처리 후 강도 하락 방지를 구현할 수 있다.When the above-described rapid cooling rate and cooling end temperature are controlled within the above-described range, the material properties of the 65 kg API line pipe can be secured through the formation of needle ferrite and low-temperature transformation structure (bainite, some martensite). Furthermore, the tempering effect of the low-temperature transformation structure can be imparted through long-term post-heat treatment (e.g., PWHT; Post Weld Heat Treatment), and the prevention of strength decline after long-term post-heat treatment through carbide precipitation can be implemented.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 다음의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 다음의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, in order to help understand the present invention, preferred experimental examples are presented. However, the following experimental examples are only intended to help understand the present invention, and the present invention is not limited to the following experimental examples. Since the contents not described herein can be sufficiently technically inferred by those skilled in the art, their explanations will be omitted.
실험예Experimental example
표 1 및 표 2는 비교예들과 실시예들의 라인파이프용 강재의 조성을 나타낸다. 표 1 및 표 2에서 잔부는 철(Fe)과 제강 공정 등에서 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진다. 각각의 성분의 함량 단위는 중량%이다. 표 2에는 탄소 당량(Ceq)과 용접균열 감수성지수(Pcm)가 기재되어 있다.Tables 1 and 2 show the compositions of steels for line pipes of comparative examples and examples. The remainder in Tables 1 and 2 consists of iron (Fe) and impurities inevitably contained in the steelmaking process, etc. The unit of content of each component is weight%. Table 2 shows the carbon equivalent (C eq ) and the weld crack susceptibility index (P cm ).
표 1 및 표 2를 참조하면, 실시예1, 실시예2, 실시예3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인파이프용 강재의 조성범위인 중량%로, 탄소(C): 0.06% ~ 0.09%, 실리콘(Si): 0.15% ~ 0.40%, 망간(Mn): 1.50% ~ 1.70%, 알루미늄(Al): 0.02% ~ 0.06%, 몰리브덴(Mo): 0.15% ~ 0.35%, 니오븀(Nb): 0.04% ~ 0.06%, 바나듐(V): 0.02% ~ 0.04%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.03%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.005% 이하, 및 잔부는 철(Fe)의 범위를 만족한다.Referring to Tables 1 and 2, Examples 1, 2, and 3 satisfy the range of composition of steel for line pipe according to one embodiment of the present invention in weight %, carbon (C): 0.06% to 0.09%, silicon (Si): 0.15% to 0.40%, manganese (Mn): 1.50% to 1.70%, aluminum (Al): 0.02% to 0.06%, molybdenum (Mo): 0.15% to 0.35%, niobium (Nb): 0.04% to 0.06%, vanadium (V): 0.02% to 0.04%, titanium (Ti): 0.01% to 0.03%, phosphorus (P): more than 0% to 0.02% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.005% or less, and the remainder is iron (Fe).
이에 반하여, 비교예1, 비교예2는 실시예1, 2, 3 보다 망간(Mn)의 함량이 다소 높으며, 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 바나듐(V), 티타늄(Ti)의 함량이 다소 낮다. 특히, 비교예1, 비교예2는, 실시예1, 2, 3과 달리, 구리(Cu), 크롬(Cr), 니켈(Ni)을 더 함유한다는 점에서 특이점이 있다.In contrast, Comparative Examples 1 and 2 have a slightly higher manganese (Mn) content and a slightly lower molybdenum (Mo), niobium (Nb), vanadium (V), and titanium (Ti) content than Examples 1, 2, and 3. In particular, Comparative Examples 1 and 2 are unique in that they contain more copper (Cu), chromium (Cr), and nickel (Ni), unlike Examples 1, 2, and 3.
상술한 조성을 가지는 실시예1, 실시예2, 실시예3은 앞에서 설명한 식 1에 따른 탄소 당량(Ceq)이 0.392로서 0.4 이하의 범위를 만족하며, 앞에서 설명한 식 2에 따른 용접균열 감수성지수(Pcm)가 0.178로서 0.19 이하의 범위를 만족한다. 이에 반하여, 비교예1, 비교예2는 탄소 당량(Ceq)이 0.477로서 0.4 이하의 범위를 상회하여 만족하지 못하며, 용접균열 감수성지수(Pcm)가 0.196이며 0.19 이하의 범위를 상회하여 만족하지 못한다.Examples 1, 2, and 3 having the compositions described above have a carbon equivalent (C eq ) of 0.392 according to Equation 1 described above, satisfying the range of 0.4 or less, and a weld crack susceptibility index (P cm ) of 0.178 according to Equation 2 described above, satisfying the range of 0.19 or less. In contrast, Comparative Examples 1 and 2 have a carbon equivalent (C eq ) of 0.477, which exceeds the range of 0.4 or less and thus dissatisfies, and a weld crack susceptibility index (P cm ) of 0.196, which exceeds the range of 0.19 or less and thus dissatisfies.
표 3은 라인파이프용 강재의 실시예들과 비교예들의 공정 조건 값들을 나타낸다. 강재 두께는 31.8t이다. Table 3 shows the process condition values of examples and comparative examples of steel for line pipes. The steel thickness is 31.8t.
(℃)Reheating temperature
(℃)
(℃)Rolling end temperature
(℃)
(℃)Cooling end temperature
(℃)
(℃/초)Cooling rate
(℃/sec)
표 3을 참조하면, 실시예1, 실시예2, 실시예3은 본 발명의 실시예에 따른 라인파이프용 강재의 제조방법의 공정 조건을 만족하는 바, 구체적으로, 재가열온도: 1,000℃ ~ 1,250℃, 압연종료 온도: 850℃ ~ 950℃, 냉각속도: 20℃/초 ~ 40℃/초, 냉각종료온도: 150℃ ~ 350℃의 범위를 모두 만족한다. Referring to Table 3, Examples 1, 2, and 3 satisfy the process conditions of the method for manufacturing steel for line pipe according to the embodiments of the present invention, specifically, they all satisfy the ranges of reheating temperature: 1,000°C to 1,250°C, rolling completion temperature: 850°C to 950°C, cooling rate: 20°C/sec to 40°C/sec, and cooling completion temperature: 150°C to 350°C.
이에 반하여, 비교예1, 비교예2는 압연종료 온도: 850℃ ~ 950℃의 범위를 하회하여 만족하지 못하며, 냉각종료온도: 150℃ ~ 350℃의 범위를 상회하여 만족하지 못한다. In contrast, Comparative Examples 1 and 2 are not satisfactory because they fall below the rolling end temperature range of 850°C to 950°C, and are not satisfactory because they exceed the cooling end temperature range of 150°C to 350°C.
표 4와 표 5는 상기 제조된 라인파이프용 강재에 대하여, 기계적 물성으로서, 인장강도(TS, 단위:MPa), 항복강도(YS, 단위:MPa), 연신율(EL, 단위:%), -50℃에서의 저온충격인성(단위:J), 및 경도(단위:Hv)를 각각 PWHT(Post Weld Heat Treatment) 전후로 측정하여 그 결과를 나타낸다. PWHT(Post Weld Heat Treatment)는 610℃의 온도에서 240분 유지하는 열처리 조건을 적용하였다. 저온충격인성은 충격시험을 3회 실시한 결과를 나타낸다. 경도 측정은 Hv 10 max 248 조건에서 실시하였다.Tables 4 and 5 show the mechanical properties of the manufactured line pipe steel, such as tensile strength (TS, unit: MPa), yield strength (YS, unit: MPa), elongation (EL, unit: %), low-temperature impact toughness at -50℃ (unit: J), and hardness (unit: Hv), before and after PWHT (Post Weld Heat Treatment), respectively. The PWHT (Post Weld Heat Treatment) applied a heat treatment condition of maintaining the temperature at 610℃ for 240 minutes. The low-temperature impact toughness shows the results of performing the impact test three times. The hardness measurement was performed under the condition of Hv 10 max 248.
(PWHT전)YS
(Before PWHT)
(PWHT후)YS
(After PWHT)
(PWHT전)TS
(Before PWHT)
(PWHT후)TS
(After PWHT)
(PWHT전)EL
(Before PWHT)
(PWHT후)EL
(After PWHT)
(PWHT전)Low temperature impact toughness
(Before PWHT)
(PWHT후)Low temperature impact toughness
(After PWHT)
(PWHT전)hardness
(Before PWHT)
(PWHT후)hardness
(After PWHT)
표 4 및 표 5를 참조하면, 실시예1, 실시예2, 실시예3은 PWHT(Post Weld Heat Treatment) 전후, 인장강도(TS): 625 MPa ~ 825 MPa, 항복강도(YS): 580 MPa ~ 705 MPa, 연신율(EL): 21% 이상, -50℃의 온도에서 저온충격인성: 100 J 이상, 및 경도: 248 Hv 이하를 모두 만족한다. 이에 반하여, 비교예1은 PWHT(Post Weld Heat Treatment) 전후 항복강도(YS): 580 MPa ~ 705 MPa의 범위를 하회하여 만족하지 못하며, 비교예2는 PWHT(Post Weld Heat Treatment) 후 항복강도(YS): 580 MPa ~ 705 MPa의 범위를 하회하여 만족하지 못한다.Referring to Tables 4 and 5, Examples 1, 2, and 3 all satisfy the following requirements: tensile strength (TS): 625 MPa to 825 MPa, yield strength (YS): 580 MPa to 705 MPa, elongation (EL): 21% or more, low-temperature impact toughness at a temperature of -50℃: 100 J or more, and hardness: 248 Hv or less before and after PWHT (Post Weld Heat Treatment). In contrast, Comparative Example 1 fails to satisfy because it falls below the range of yield strength (YS): 580 MPa to 705 MPa before and after PWHT (Post Weld Heat Treatment), and Comparative Example 2 fails to satisfy because it falls below the range of yield strength (YS): 580 MPa to 705 MPa after PWHT (Post Weld Heat Treatment).
실시예1, 실시예2, 실시예3은 비교예1, 비교예2 대비 냉각종료온도 저감 효과로 인해 합금철 사용량 저감에도 열처리 전후 재질이 우수함을 확인할 수 있다.In Examples 1, 2, and 3, it can be confirmed that the material before and after heat treatment is superior even when the amount of alloy iron is reduced due to the effect of reducing the cooling end temperature compared to Comparative Examples 1 and 2.
도 2는 본 발명의 실험예 중 실시예2에 따른 라인파이프용 강재의 후열처리 전 미세조직을 나타내는 현미경 사진이고, 도 3은 본 발명의 실험예 중 실시예2에 따른 라인파이프용 강재의 후열처리 후 미세조직을 나타내는 현미경 사진이고, 도 4는 본 발명의 실험예 중 비교예1에 따른 라인파이프용 강재의 후열처리 전 미세조직을 나타내는 현미경 사진이다. 후열처리인 PWHT(Post Weld Heat Treatment)는 610℃의 온도에서 240분 유지하는 열처리 조건을 적용하였다.Fig. 2 is a microscope photograph showing the microstructure before post-heat treatment of steel for line pipes according to Example 2 among the experimental examples of the present invention, Fig. 3 is a microscope photograph showing the microstructure after post-heat treatment of steel for line pipes according to Example 2 among the experimental examples of the present invention, and Fig. 4 is a microscope photograph showing the microstructure before post-heat treatment of steel for line pipes according to Comparative Example 1 among the experimental examples of the present invention. The post-heat treatment, PWHT (Post Weld Heat Treatment), applied heat treatment conditions of maintaining the temperature at 610°C for 240 minutes.
표 6은 상기 현미경 사진으로부터 도출한 라인파이프용 강재의 미세조직들의 부피 분율을 나타낸다. 표 6에서, 평균 결정립크기는 ASTM E112에 의하여 산출하였다.Table 6 shows the volume fractions of microstructures of steel for line pipe derived from the above micrographs. In Table 6, the average grain size was calculated according to ASTM E112.
(PWHT전)Example 2
(Before PWHT)
(PWHT후)Example 2
(After PWHT)
(PWHT전)Comparative Example 1
(Before PWHT)
도 2 내지 도 4와 표 6을 참조하면, 실시예2는 PWHT(Post Weld Heat Treatment) 전후, 상기 다각형 페라이트의 분율은 10 vol.% ~ 20 vol.%이고, 상기 베이나이트 페라이트의 분율은 20 vol.% ~ 40 vol.%이고, 상기 침상형 페라이트의 분율은 50 vol.% ~ 70 vol.%인 범위를 모두 만족한다.Referring to FIGS. 2 to 4 and Table 6, Example 2 satisfies all ranges in which the fraction of the polygonal ferrite is 10 vol.% to 20 vol.%, the fraction of the bainite ferrite is 20 vol.% to 40 vol.%, and the fraction of the needle-shaped ferrite is 50 vol.% to 70 vol.% before and after PWHT (Post Weld Heat Treatment).
이에 반하여, 비교예1은 다각형 페라이트의 분율: 10 vol.% ~ 20 vol.%의 범위를 상회하여 만족하지 못하며, 베이나이트 페라이트의 분율: 20 vol.% ~ 40 vol.%의 범위를 하회하여 만족하지 못한다.In contrast, Comparative Example 1 is not satisfactory because the fraction of polygonal ferrite exceeds the range of 10 vol.% to 20 vol.%, and is not satisfactory because the fraction of bainite ferrite falls below the range of 20 vol.% to 40 vol.%.
실시예2는 비교예1 대비 냉각종료온도 저감 효과로 저온변태조직(베이나이트 페라이트) 분율이 7%에서 23%로 증가함을 확인할 수 있다. 실시예2는 비교예1 대비 침상형 페라이트와 저온변태조직인 베이나이트 페라이트 분율 증가로 미세조직 변화가 적어 후열처리인 PWHT(Post Weld Heat Treatment) 전후 열처리 기계적 물성이 우수함을 확인할 수 있다. 한편, 실시예에서는 석출물 효과로 열처리 후 재질이 상승할 수 있다. Example 2 can be confirmed that the fraction of low-temperature transformed structure (bainite ferrite) increases from 7% to 23% due to the effect of reducing the cooling end temperature compared to Comparative Example 1. Example 2 can be confirmed that the mechanical properties before and after the heat treatment, PWHT (Post Weld Heat Treatment), are excellent due to the small change in microstructure due to the increase in the fraction of needle-shaped ferrite and low-temperature transformed structure, bainite ferrite, compared to Comparative Example 1. Meanwhile, in the example, the material can be improved after the heat treatment due to the precipitate effect.
도 5는 본 발명의 실험예 중 실시예2에 따른 라인파이프용 강재의 후열처리 후 미세조직에 나타나는 석출물을 분석한 현미경 사진 및 성분 분석 결과를 나타낸 도면이다. 후열처리인 PWHT(Post Weld Heat Treatment)는 610℃의 온도에서 240분 유지하는 열처리 조건을 적용하였다.Figure 5 is a drawing showing a microscope photograph and the results of a component analysis of precipitates appearing in the microstructure after post-heat treatment of steel for line pipes according to Example 2 among experimental examples of the present invention. The post-heat treatment, PWHT (Post Weld Heat Treatment), applied heat treatment conditions of maintaining the temperature at 610°C for 240 minutes.
도 5를 참조하면, 후열처리 이후 10nm 보다 큰 조대석출물과 10nm 이하의 미세석출물이 존재함을 확인할 수 있다. 성분 분석 결과, 10nm 보다 큰 조대석출물은 (Ti, Nb)(C, N) 석출물이며, 10nm 이하의 미세석출물은 (Mo, V, Nb)(C) 석출물인 것으로 확인되었다. Referring to Fig. 5, it can be confirmed that coarse precipitates larger than 10 nm and fine precipitates smaller than 10 nm exist after post-heat treatment. As a result of component analysis, it was confirmed that coarse precipitates larger than 10 nm are (Ti, Nb)(C, N) precipitates, and fine precipitates smaller than 10 nm are (Mo, V, Nb)(C) precipitates.
지금까지 본 발명의 기술적 사상에 따른 라인파이프용 강재 및 그 제조방법을 설명하였다. So far, the steel for line pipe and the manufacturing method thereof according to the technical idea of the present invention have been described.
고온에서 니오븀(Nb), 티타늄(Ti), 바나듐(V) 등은 강재의 탄질화물 형성원소로서 탄소와 함께 미세조직 제어를 위한 가장 중요한 원소이다. 때문에 본 발명에서는 니오븀(Nb), 티타늄(Ti), 바나듐(V)을 소량 첨가하여 고온에서 석출상을 형성함으로써 오스테나이트의 재결정을 억제하고 결정립을 미세하게 하며, 석출상을 형성시켜 강도를 증가시키고자 하였다. 또한 몰리브덴(Mo)을 추가로 첨가하여 후열처리 온도에서 NbC, VC, MoC 와 같은 탄화물을 생성시켜 강도가 하락하는 것을 방지하고자 하였다. 니오븀(Nb), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 몰리브덴(Mo) 원소의 소량 첨가로는 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu) 등과 같이 내부에 고용되거나 석출상을 형성하여 기계적 특성을 향상 시키는 역할을 대신 할 수 없기 때문에 압연과정에서 아래와 같은 컨셉을 활용하여 저원가 타입의 65Kg급 API 라인파이프강을 개발하였다. 급속 내각으로 침상페라이트와 저온변태조직(베이나이트, 일부 마르텐사이트) 조직 형성을 통해 65kg급 API 라인파이프 소재 특성을 확보할 수 있다. 나아가, 장시간의 후열처리(예를 들어, PWHT; Post Weld Heat Treatment)를 통해 상기 저온변태조직의 템퍼링 효과를 부여할 수 있으며 탄화물 석출을 통한 장시간 후열처리 후 강도 하락 방지를 구현할 수 있다. 저원가 달성 및 급속 냉각에 따른 재질 편차 극복을 위하여 탄소와 망간의 조성 범위를 제한하였고, 미재결정역 압하량 증대 원소 및 후열처리 석출원소 관리를 위하여 니오븀, 티타늄, 바나듐 및 몰리브덴의 조성 범위를 제한하였다. At high temperatures, niobium (Nb), titanium (Ti), vanadium (V), etc. are the most important elements for controlling microstructure along with carbon as carbonitride-forming elements of steel. Therefore, in the present invention, by adding small amounts of niobium (Nb), titanium (Ti), and vanadium (V), precipitate phases are formed at high temperatures, thereby suppressing recrystallization of austenite, making grains finer, and forming precipitate phases to increase strength. In addition, molybdenum (Mo) was additionally added to form carbides such as NbC, VC, and MoC at the post-heat treatment temperature, thereby preventing a decrease in strength. Since small additions of niobium (Nb), titanium (Ti), vanadium (V), and molybdenum (Mo) elements cannot replace the role of improving mechanical properties by forming internal solid solution or precipitation phases, like chromium (Cr), nickel (Ni), and copper (Cu), a low-cost 65 kg-class API line pipe steel was developed by utilizing the following concept during the rolling process. The material properties of the 65 kg-class API line pipe can be secured through the formation of needle ferrite and low-temperature transformation structure (bainite, some martensite) by rapid internal angle. Furthermore, the tempering effect of the low-temperature transformation structure can be imparted through long-term post-heat treatment (e.g., PWHT; Post Weld Heat Treatment), and the prevention of strength decline after long-term post-heat treatment through carbide precipitation can be implemented. In order to achieve low cost and overcome material deviation due to rapid cooling, the composition range of carbon and manganese was limited, and in order to manage elements that increase the amount of pressure in the non-recrystallized zone and elements precipitated after heat treatment, the composition range of niobium, titanium, vanadium, and molybdenum was limited.
본 발명에서 제시한 합금 성분 및 공정 제어를 통해 침상형 페라이트 분율을 극대화하고 저온변태조직 분율을 제어하여 합금 원소를 저감하면서도 장시간 후열처리 이후에도 비교강 대비 우수한 물성을 가진 65kg급 고강도 API 라인파이프용 후강판을 제공한다. 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 등의 고원가 합금원소 저감에 따른 수익성 개선 및 후열처리 전/후 재질을 안정적으로 확보하여 다양한 고객 요구에 적용 가능하여 강재 사용성을 높일 수 있다.The present invention provides a 65 kg-class high-strength API line pipe steel plate that maximizes the acicular ferrite fraction and controls the low-temperature transformed structure fraction through the alloy composition and process control, thereby reducing alloy elements and having excellent properties compared to comparable steel even after long-term post-heat treatment. The steel can be applied to various customer needs by improving profitability through reducing high-cost alloy elements such as copper (Cu), nickel (Ni), and chromium (Cr), and stably securing the material before/after post-heat treatment, thereby increasing the usability of the steel.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.It will be apparent to a person skilled in the art that the technical idea of the present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the attached drawings, and that various substitutions, modifications, and changes are possible within a scope that does not depart from the technical idea of the present invention.
Claims (12)
침상형 페라이트, 다각형 페라이트 및 베이나이트 페라이트의 혼합조직을 가지며,
0.40 이하의 탄소 당량(Ceq)을 가지는,
라인파이프용 강재.
[식 1] Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5
(식 1에 있어서 [C], [Mn], [Ni], [Cu], [Cr], [Mo] 및 [V]는, 상기 강재에 포함되는 탄소(C), 망간(Mn), 니켈(Ni), 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 바나듐(V)의 함량이며, 각각의 단위는 중량%임. 다만, 라인파이프용 강재에 Ni가 함유되어 있지 않은 경우, [식 1]에 있어서의 Ni는 0으로 하고, 라인파이프용 강재에 Cu가 함유되어 있지 않은 경우, [식 1]에 있어서의 Cu는 0으로 하고, 라인파이프용 강재에 Cr이 함유되어 있지 않은 경우, [식 1]에 있어서의 Cr은 0으로 함)In weight %, carbon (C): 0.06% to 0.09%, silicon (Si): 0.15% to 0.40%, manganese (Mn): 1.50% to 1.70%, aluminum (Al): 0.02% to 0.06%, molybdenum (Mo): 0.15% to 0.35%, niobium (Nb): 0.04% to 0.06%, vanadium (V): 0.02% to 0.04%, titanium (Ti): 0.01% to 0.03%, phosphorus (P): more than 0% to 0.02% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.005% or less, and the remainder includes iron (Fe) and other unavoidable impurities.
It has a mixed structure of needle-shaped ferrite, polygonal ferrite and bainite ferrite.
Having a carbon equivalent (Ceq) of 0.40 or less,
Steel for line pipes.
[Equation 1] Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5
(In Formula 1, [C], [Mn], [Ni], [Cu], [Cr], [Mo] and [V] represent the contents of carbon (C), manganese (Mn), nickel (Ni), copper (Cu), chromium (Cr), molybdenum (Mo) and vanadium (V) contained in the steel, and each unit is wt%. However, if the steel for line pipes does not contain Ni, Ni in [Formula 1] is set to 0, if the steel for line pipes does not contain Cu, Cu in [Formula 1] is set to 0, and if the steel for line pipes does not contain Cr, Cr in [Formula 1] is set to 0.)
상기 라인파이프용 강재는,
0.19 이하의 용접균열 감수성지수(Pcm)를 가지는,
라인파이프용 강재.
[식 2] Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B]
(식 2에 있어서 [C], [Si], [Mn], [Cu], [Cr], [Ni], [Mo], [V] 및 [B]는, 상기 강재에 포함되는 탄소(C), 망간(Mn), 니켈(Ni), 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 실리콘(Si) 및 보론(B)의 함량이며, 각각의 단위는 중량% 임. 다만, 라인파이프용 강재에 Ni가 함유되어 있지 않은 경우, [식 2]에 있어서의 Ni는 0으로 하고, 라인파이프용 강재에 Cu가 함유되어 있지 않은 경우, [식 2]에 있어서의 Cu는 0으로 하고, 라인파이프용 강재에 Cr이 함유되어 있지 않은 경우, [식 2]에 있어서의 Cr은 0으로 하고, 라인파이프용 강재에 B가 함유되어 있지 않은 경우, [식 2]에 있어서의 B는 0으로 함)In paragraph 1,
The steel for the above line pipe is,
Having a welding crack susceptibility index (P cm ) of 0.19 or less,
Steel for line pipes.
[Equation 2] Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B]
(In Formula 2, [C], [Si], [Mn], [Cu], [Cr], [Ni], [Mo], [V], and [B] represent the contents of carbon (C), manganese (Mn), nickel (Ni), copper (Cu), chromium (Cr), molybdenum (Mo), vanadium (V), silicon (Si), and boron (B) contained in the steel, and each unit is wt%. However, if the steel for line pipes does not contain Ni, Ni in [Formula 2] is set to 0, if the steel for line pipes does not contain Cu, Cu in [Formula 2] is set to 0, if the steel for line pipes does not contain Cr, Cr in [Formula 2] is set to 0, and if the steel for line pipes does not contain B, B in [Formula 2] is set to 0.)
상기 라인파이프용 강재는, 후열처리(PWHT, Post Weld Heat Treatment) 전후, 인장강도(TS): 625 MPa ~ 825 MPa, 항복강도(YS): 580 MPa ~ 705 MPa, 연신율(EL): 21% 이상, -50℃의 온도에서 저온충격인성: 100 J 이상, 및 경도: 248 Hv 이하를 만족하는,
라인파이프용 강재.In paragraph 1,
The steel for the above line pipe satisfies the following requirements before and after post-weld heat treatment (PWHT): tensile strength (TS): 625 MPa to 825 MPa, yield strength (YS): 580 MPa to 705 MPa, elongation (EL): 21% or more, low-temperature impact toughness at a temperature of -50℃: 100 J or more, and hardness: 248 Hv or less.
Steel for line pipes.
상기 라인파이프용 강재는, 후열처리(PWHT, Post Weld Heat Treatment) 전후, 상기 다각형 페라이트의 분율은 10 vol.% ~ 20 vol.%이고, 상기 베이나이트 페라이트의 분율은 20 vol.% ~ 40 vol.%이고, 상기 침상형 페라이트의 분율은 50 vol.% ~ 70 vol.%인,
라인파이프용 강재.In paragraph 1,
The steel for the above line pipe has, before and after post-weld heat treatment (PWHT), the fraction of the polygonal ferrite is 10 vol.% to 20 vol.%, the fraction of the bainite ferrite is 20 vol.% to 40 vol.%, and the fraction of the needle-shaped ferrite is 50 vol.% to 70 vol.%.
Steel for line pipes.
상기 페라이트의 평균 입도 크기는 10 μm ~ 15 μm 범위인,
라인파이프용 강재.In paragraph 1,
The average particle size of the above ferrite is in the range of 10 μm to 15 μm.
Steel for line pipes.
상기 가열된 강재를 850℃ ~ 950℃의 온도에서 종료되도록 열간압연하는 단계; 및
상기 열간압연된 강재를 냉각하는 단계;를 포함하고,
상기 냉각하는 단계는, 20℃/초 ~ 40℃/초의 냉각속도로 수행하고,
150℃ ~ 350℃의 냉각종료온도로 냉각되는,
라인파이프용 강재의 제조 방법.A step of reheating a steel material containing, in wt%, carbon (C): 0.06% to 0.09%, silicon (Si): 0.15% to 0.40%, manganese (Mn): 1.50% to 1.70%, aluminum (Al): 0.02% to 0.06%, molybdenum (Mo): 0.15% to 0.35%, niobium (Nb): 0.04% to 0.06%, vanadium (V): 0.02% to 0.04%, titanium (Ti): 0.01% to 0.03%, phosphorus (P): more than 0% to 0.02% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.005% or less, and the remainder being iron (Fe) and other unavoidable impurities, at a temperature of 1,000°C to 1,250°C;
A step of hot rolling the above heated steel to a temperature of 850℃ to 950℃; and
A step of cooling the hot-rolled steel material is included;
The above cooling step is performed at a cooling rate of 20°C/sec to 40°C/sec,
Cooled to a cooling end temperature of 150℃ ~ 350℃,
Method for manufacturing steel for line pipe.
상기 라인파이프용 강재의 제조 방법에 의하여 제조된 라인파이프용 강재는,
침상형 페라이트, 다각형 페라이트 및 베이나이트 페라이트의 혼합조직을 가지고,
후열처리(PWHT, Post Weld Heat Treatment) 전후, 상기 다각형 페라이트의 분율이 10 vol.% ~ 20 vol.%이고, 상기 베이나이트 페라이트의 분율이 20 vol.% ~ 40 vol.%이고, 상기 침상형 페라이트의 분율이 50 vol.% ~ 70 vol.%인,
라인파이프용 강재의 제조 방법.In paragraph 7,
The steel for line pipe manufactured by the above method for manufacturing steel for line pipe is,
It has a mixed structure of needle-shaped ferrite, polygonal ferrite and bainite ferrite.
Before and after post-weld heat treatment (PWHT), the fraction of the polygonal ferrite is 10 vol.% to 20 vol.%, the fraction of the bainite ferrite is 20 vol.% to 40 vol.%, and the fraction of the needle-shaped ferrite is 50 vol.% to 70 vol.%.
Method for manufacturing steel for line pipe.
상기 라인파이프용 강재의 제조 방법에 의하여 제조된 라인파이프용 강재는,
후열처리(PWHT, Post Weld Heat Treatment) 전후, 인장강도(TS): 625 MPa ~ 825 MPa, 항복강도(YS): 580 MPa ~ 705 MPa, 연신율(EL): 21% 이상, -50℃의 온도에서 저온충격인성: 100 J 이상, 및 경도: 248 Hv 이하를 만족하는,
라인파이프용 강재의 제조 방법.In paragraph 7,
The steel for line pipe manufactured by the above method for manufacturing steel for line pipe is,
Before and after post-weld heat treatment (PWHT, Post Weld Heat Treatment), tensile strength (TS): 625 MPa to 825 MPa, yield strength (YS): 580 MPa to 705 MPa, elongation (EL): 21% or more, low-temperature impact toughness at -50℃: 100 J or more, and hardness: 248 Hv or less.
Method for manufacturing steel for line pipe.
상기 라인파이프용 강재의 제조 방법에 의하여 제조된 라인파이프용 강재는,
0.40 이하의 탄소 당량(Ceq)을 가지고,
0.19 이하의 용접균열 감수성지수(Pcm)를 가지는,
라인파이프용 강재의 제조 방법.
[식 1] Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5
[식 2] Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B]
(식 1 및 식 2에서, [C], [Mn], [Ni], [Cu], [Cr], [Mo], [V], [Si] 및 [B]는, 상기 강재에 포함되는 탄소(C), 망간(Mn), 니켈(Ni), 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 실리콘(Si) 및 보론(B)의 함량이며, 각각의 단위는 중량%임. 다만, 라인파이프용 강재에 Ni가 함유되어 있지 않은 경우, [식 1, 2]에 있어서의 Ni는 0으로 하고, 라인파이프용 강재에 Cu가 함유되어 있지 않은 경우, [식 1, 2]에 있어서의 Cu는 0으로 하고, 라인파이프용 강재에 Cr이 함유되어 있지 않은 경우, [식 1, 2]에 있어서의 Cr은 0으로 하고, 라인파이프용 강재에 B가 함유되어 있지 않은 경우, [식 2]에 있어서의 B는 0으로 함.)
In paragraph 7,
The steel for line pipe manufactured by the above method for manufacturing steel for line pipe is,
Having a carbon equivalent (C eq ) of less than 0.40,
Having a welding crack susceptibility index (P cm ) of 0.19 or less,
Method for manufacturing steel for line pipe.
[Formula 1] C eq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5
[Equation 2] P cm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B]
(In Equations 1 and 2, [C], [Mn], [Ni], [Cu], [Cr], [Mo], [V], [Si] and [B] represent the contents of carbon (C), manganese (Mn), nickel (Ni), copper (Cu), chromium (Cr), molybdenum (Mo), vanadium (V), silicon (Si) and boron (B) contained in the steel, and each unit is wt%. However, when the steel for line pipes does not contain Ni, Ni in [Equations 1 and 2] is set to 0, when the steel for line pipes does not contain Cu, Cu in [Equations 1 and 2] is set to 0, when the steel for line pipes does not contain Cr, Cr in [Equations 1 and 2] is set to 0, and when the steel for line pipes does not contain B, B in [Equation 2] is set to 0.) )
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