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KR102792300B1 - Steel pipes and plates - Google Patents

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KR102792300B1
KR102792300B1 KR1020227029776A KR20227029776A KR102792300B1 KR 102792300 B1 KR102792300 B1 KR 102792300B1 KR 1020227029776 A KR1020227029776 A KR 1020227029776A KR 20227029776 A KR20227029776 A KR 20227029776A KR 102792300 B1 KR102792300 B1 KR 102792300B1
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KR
South Korea
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less
steel pipe
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steel
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다쿠야 하라
야스히로 시노하라
다이시 후지시로
기요시 에비하라
에이지 츠루
Original Assignee
닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

이 강관은, 모재부와 용접부를 갖는 강관이며, 상기 모재부가, 소정의 화학 조성을 갖고, 상기 모재부의 표면으로부터 깊이 1㎜까지의 범위인 표층부의 금속 조직이, 폴리고날 페라이트, 그래뉼러 베이나이트, 침상 페라이트, 베이나이트로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지고, 상기 모재부의 상기 표층부에 있어서의 최고 경도가 250HV 이하이며, 항복 응력이, 415 내지 630㎫이고, 응력 변형 곡선에 있어서의 비례 한도가, 상기 항복 응력의 90% 이상이다.This steel pipe is a steel pipe having a parent material portion and a welded portion, wherein the parent material portion has a predetermined chemical composition, and a metal structure of a surface portion in a range from a surface of the parent material portion to a depth of 1 mm is composed of at least one selected from polygonal ferrite, granular bainite, acicular ferrite, and bainite, and the maximum hardness of the surface portion of the parent material portion is 250 HV or less, a yield stress is 415 to 630 MPa, and a proportional limit in a stress-strain curve is 90% or more of the yield stress.

Figure 112022090213474-pct00013
Figure 112022090213474-pct00013

Description

강관 및 강판Steel pipes and plates

본 발명은, 강관 및 강판에 관한 것이다. 본 발명은, 특히, 라인파이프용 용접 강관 및 그 소재로서 적합한 강판에 관한 것이다.The present invention relates to steel pipes and steel plates. In particular, the present invention relates to welded steel pipes for line pipes and steel plates suitable as materials therefor.

지상이나 해저면 등에 설치되어, 오일이나 가스를 이송하는 시스템을 파이프라인이라 한다. 이와 같은 파이프라인을 구성하는 파이프라인용 강관은, 라인파이프라 칭해진다. 장거리 파이프라인을 구성하는, 관경이 508㎜ 이상인 대경의 라인파이프에는, 스트레이트 심 아크 용접 강관(이하, 아크 용접 강관, 용접 강관, 또는 강관이라 함)이 널리 사용되고 있다. 여기서, 스트레이트 심 아크 용접 강관이란, 후강판을 통형의 오픈관으로 성형하고, 맞댐부(심부)를 서브머지드 아크 용접법 등의 아크 용접법으로 용접하여 제조된 강관이다. 성형 방법에 의해, UOE 강관, JCOE 강관이라 불리는 경우도 있다.A system installed on the ground or the seabed to transport oil or gas is called a pipeline. The steel pipes for pipelines that constitute such pipelines are called line pipes. For large-diameter line pipes with a diameter of 508 mm or more that constitute long-distance pipelines, straight-seam arc-welded steel pipes (hereinafter referred to as arc-welded steel pipes, welded steel pipes, or steel pipes) are widely used. Here, a straight-seam arc-welded steel pipe is a steel pipe manufactured by forming a thick steel plate into a cylindrical open pipe and welding the buttress portion (core portion) using an arc welding method such as a submerged arc welding method. Depending on the forming method, it is also sometimes called a UOE steel pipe or a JCOE steel pipe.

근년, 파이프라인의 건설은, 한랭지나 사워 환경 등, 환경이 가혹한 지역으로 확대되고 있다. 여기서, 사워 환경이란, 부식성 가스인 H2S를 포함하는 산성화된 습윤 황화수소 환경을 의미한다. 라인파이프가 사워 환경에 노출되면, 수소 유기 균열(HIC)이 발생하는 경우가 있음이 알려져 있다. 한편, 라인파이프보다도 고강도인 유정관에서는 황화물 응력 균열(SSC)이 발생하는 경우가 있다. 그러나, 라인파이프에서도, 황화수소 분압이 높아지거나, 응력이 높아지거나 하면 SSC가 발생하는 경우가 있다. 이와 같이, 가혹한 사워 환경에서 사용되는 라인파이프(내사워 라인파이프)에는, 내HIC 특성에 더하여 내SSC 특성도 요구된다.In recent years, pipeline construction has expanded to harsh environments such as cold regions and sour environments. Here, a sour environment means an acidified, moist hydrogen sulfide environment containing H2S , a corrosive gas. It is known that hydrogen-induced cracking (HIC) may occur when a line pipe is exposed to a sour environment. On the other hand, sulfide stress cracking (SSC) may occur in wellbore pipes that have higher strength than line pipes. However, even in line pipes, SSC may occur when the hydrogen sulfide partial pressure or stress increases. Thus, line pipes used in harsh sour environments (sour-resistant line pipes) are required to have SSC resistance in addition to HIC resistance.

특허문헌 1 및 비특허문헌 2에는, 내사워성에는 경도가 영향을 미친다라는 지견에 기초하여 모재부 및 용접부의 경도를 220Hv 이하로 규정한, 내사워성이 우수한 용접 강관 또는 이 강관용의 강판에 대하여 제안되어 있다.Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 propose a welded steel pipe with excellent sour resistance or a steel plate for the steel pipe, in which the hardness of the base material and welded portion is set to 220 Hv or less, based on the knowledge that hardness affects sour resistance.

또한, 특허문헌 2에는, 질량%로, 중심 편석부의 경도를 나타내는 지표인 CP값(=4.46[%C]+2.37[%Mn]/6+(1.74[%Cu]+1.7[%Ni])/15+(1.18[%Cr]+1.95[%Mo]+1.74[%V])/5+22.36[%P])이 1.0 이하이고, 강 조직이 베이나이트 조직이며, 판 두께 방향의 경도의 변동 ΔHV가 30 이하이고, 또한, 판 폭 방향의 경도의 변동 ΔHV가 30 이하인, 내사워 라인파이프용 고강도 강판이 제안되어 있다.In addition, Patent Document 2 proposes a high-strength steel plate for a sour line pipe, wherein the CP value (= 4.46[%C]+2.37[%Mn]/6+(1.74[%Cu]+1.7[%Ni])/15+(1.18[%Cr]+1.95[%Mo]+1.74[%V])/5+22.36[%P]), which is an index representing the hardness of a central segregation in mass%, is 1.0 or less, the steel structure is a bainite structure, and the hardness variation ΔHV in the plate thickness direction is 30 or less, and further, the hardness variation ΔHV in the plate width direction is 30 or less.

특허문헌 3에는, 금속 조직이 베이나이트 조직이며, 판 두께 방향의 경도의 변동이 ΔHv1025 이하이고, 판 폭 방향의 경도의 변동이 ΔHv1025 이하이며, 강판 표층부의 최고 경도가 Hv10220 이하인, 강판 내의 재질 균일성이 우수한 내사워 라인파이프용 고강도 강판이 제안되어 있다.Patent Document 3 proposes a high-strength steel plate for a sour line pipe having excellent material uniformity within the steel plate, in which the metal structure is a bainite structure, the variation in hardness in the plate thickness direction is ΔHv 10 25 or less, the variation in hardness in the plate width direction is ΔHv 10 25 or less, and the maximum hardness of the surface layer of the steel plate is Hv 10 220 or less.

또한, 특허문헌 4에는, 강판 표면으로부터 판 두께 방향으로 1㎜까지의 범위의 금속 조직이, 템퍼링 마르텐사이트, 템퍼링 베이나이트 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종으로 이루어지고, 판 두께 중앙부로부터 판 두께 방향으로 ±1㎜의 범위의 금속 조직이, 템퍼링 마르텐사이트, 템퍼링 베이나이트 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종으로 이루어지는 주상이 면적률로 80% 이상이며, 주상 이외의 잔부가 페라이트, 펄라이트, 시멘타이트, 잔류 오스테나이트 중으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지고, 또한, 강판 표면으로부터 판 두께 방향으로 1㎜의 위치의 경도가 비커스 경도로 250HV 이하, 강판 표면으로부터 1㎜의 위치와 판 두께 중앙부의 경도차가 비커스 경도로 60HV 이하인, 내수소 유기 균열성이 우수한 조질 강판이 제안되어 있다.In addition, Patent Document 4 proposes a tempered steel sheet having excellent hydrogen-induced cracking resistance, wherein a metal structure in a range from the surface of the steel sheet to 1 mm in the sheet thickness direction is composed of one or two types selected from tempered martensite and tempered bainite, a main phase having an area ratio of 80% or more of a metal structure in a range from the central portion of the sheet thickness to ±1 mm in the sheet thickness direction is composed of one or two types selected from tempered martensite and tempered bainite, and the remainder other than the main phase is composed of one or more types selected from ferrite, pearlite, cementite, and retained austenite, and further, a hardness at a position 1 mm from the surface of the steel sheet in the sheet thickness direction is 250 HV or less in Vickers hardness, and a hardness difference between a position 1 mm from the surface of the steel sheet and the central portion of the sheet thickness is 60 HV or less in Vickers hardness.

특허문헌 1 내지 4 및 비특허문헌 2의 강판에서는, 황화수소 분압 0.1㎫(1bar) 이하이고, 또한 부하 응력이 항복 응력의 90% 이하인 환경 하에서의 내사워성에 대해서는 만족된다. 그러나, 최근의 유정관 또는 라인파이프의 사용 환경은 보다 가혹화되어, 라인파이프용 용접 강관의 내사워성에 대한 요구 수준은 보다 높아지고 있다.In the steel plates of Patent Documents 1 to 4 and Non-Patent Document 2, the sour resistance is satisfied in an environment where the hydrogen sulfide partial pressure is 0.1 MPa (1 bar) or less and the load stress is 90% or less of the yield stress. However, the recent usage environment of oil wells or line pipes has become harsher, and the level of demand for the sour resistance of welded steel pipes for line pipes has become higher.

종래는, 황화수소 분압 0.1㎫(1bar) 이하의 환경에서의 내사워성이 요구되었지만, 최근에는, 0.1㎫를 초과하는 고압 황화수소 환경에 견딜 수 있는 재료 설계가 요구되고 있다. 또한, 종래는, 부하 응력은 항복 응력의 90% 이하였지만, 최근에는 항복 응력의 90%를 초과하는 부하 응력 하에서의 고압 황화수소 환경에 견딜 수 있는 재료 설계가 요구되고 있다.In the past, sour resistance was required in an environment where the partial pressure of hydrogen sulfide was 0.1 MPa (1 bar) or less, but recently, a material design that can withstand a high-pressure hydrogen sulfide environment exceeding 0.1 MPa has been required. In addition, while in the past, the load stress was 90% or less of the yield stress, recently, a material design that can withstand a high-pressure hydrogen sulfide environment under a load stress exceeding 90% of the yield stress has been required.

본 발명자들의 검토에 의하면, 특허문헌 1 내지 4의 강판 및 비특허문헌 2의 강판은, 황화수소 분압이 0.1㎫(1bar) 초과이며, 또한 항복 응력의 90%를 초과하는 환경 하에서의 내사워성에 대해서는, 충분하지 않았다.According to the review by the present inventors, the steel plates of Patent Documents 1 to 4 and the steel plates of Non-Patent Document 2 were not sufficient in terms of sour resistance in an environment where the hydrogen sulfide partial pressure exceeds 0.1 MPa (1 bar) and also exceeds 90% of the yield stress.

이와 같은 과제에 대해, 특허문헌 5에서는, 종래 강과 동등 또는 그 이상의 내HIC성을 갖고, 항복 강도가 350㎫ 이상이며, 또한, 황화수소 분압이 0.1㎫를 초과하는 황화수소를 포함하는 30℃ 이하의 환경에서, 항복 강도의 90% 이상의 응력을 부하해도 균열이 발생하지 않는 내SSC성이 우수한 강관이 개시되어 있다.For such a task, Patent Document 5 discloses a steel pipe having an HIC resistance equal to or greater than that of conventional steel, a yield strength of 350 MPa or more, and excellent SSC resistance in which cracks do not occur even when a stress of 90% or more of the yield strength is applied in an environment of 30°C or less containing hydrogen sulfide having a hydrogen sulfide partial pressure exceeding 0.1 MPa.

그러나, 특허문헌 5에서는, 황화물 응력 부식 균열 시험의 부하 응력이 항복 응력의 90%인 내SSC성이 우수한 것은 나타나 있지만, 부하 응력이 항복 응력의 90% 초과인 경우에 대해서는, 나타나 있지 않았다.However, in Patent Document 5, although it is shown that the SSC resistance is excellent when the load stress of the sulfide stress corrosion cracking test is 90% of the yield stress, it is not shown when the load stress exceeds 90% of the yield stress.

일본 특허 공개 제2011-017048호 공보Japanese Patent Publication No. 2011-017048 일본 특허 공개 제2012-077331호 공보Japanese Patent Publication No. 2012-077331 일본 특허 공개 제2013-139630호 공보Japanese Patent Publication No. 2013-139630 일본 특허 공개 제2014-218707호 공보Japanese Patent Publication No. 2014-218707 일본 특허 제6369658호 공보Japanese Patent No. 6369658

신닛테츠 스미킨 기보 제397호(2013), p.17 내지 22Shin-Nippon-Tetsu Sumikin Kiho No. 397 (2013), p.17-22 JFE 기보 No.9 (2005년 8월), p.19 내지 24JFE Kibo No.9 (August 2005), p.19-24

상술한 바와 같이, 최근의 라인파이프의 사용 환경은 보다 가혹화되어, 라인파이프용 용접 강관의 내사워성에 대한 요구 수준은 보다 고도화되고 있다. 그래서, 본 발명은, 가혹한 고압 황화수소 환경에서 사용할 수 있는, 내사워성이 우수한 용접 강관, 특히 스트레이트 심 아크 용접 강관 및 그 소재가 되는 강판(특히 후강판)을 제공하는 것을 목적으로 한다.As described above, the usage environment of recent line pipes has become harsher, and the level of demand for the sour resistance of welded steel pipes for line pipes has become more sophisticated. Therefore, the purpose of the present invention is to provide a welded steel pipe with excellent sour resistance that can be used in a harsh high-pressure hydrogen sulfide environment, particularly a straight seam arc welded steel pipe, and a steel plate (particularly a thick steel plate) as a material thereof.

보다 구체적으로는, 종래 강과 동등 또는 그 이상의 내HIC성을 갖고, 항복 응력이 350㎫ 이상이며, 또한, 0.1㎫를 초과하는 황화수소를 포함하는, 30℃ 이하의 환경에서, 항복 응력의 90%를 초과하는 응력, 구체적으로는 항복 응력의 95%의 응력을 부하해도 균열이 발생하지 않는 내SSC성이 우수한 강관, 및 그 소재가 되는 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.More specifically, the purpose is to provide a steel pipe having HIC resistance equivalent to or higher than that of conventional steel, a yield stress of 350 MPa or more, and excellent SSC resistance in which cracks do not occur even when a stress exceeding 90% of the yield stress, specifically, a stress of 95% of the yield stress, is loaded in an environment of 30°C or lower containing hydrogen sulfide exceeding 0.1 MPa, and a steel sheet to be used as the material for the steel pipe.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 이하의 강관 및 강판을 요지로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and is based on the following steel pipe and steel plate.

(1) 본 발명의 일 양태에 관한 강관은, 모재부와 용접부를 갖는 강관이며, 상기 모재부의 화학 조성이, 질량%로, C: 0.030 내지 0.100%, Si: 0.50% 이하, Mn: 0.80 내지 1.60%, P: 0.020% 이하, S: 0.0030% 이하, Al: 0.060% 이하, Ti: 0.001 내지 0.030%, Nb: 0.006 내지 0.100%, N: 0.0010 내지 0.0080%, Ca: 0.0005 내지 0.0050%, O: 0.0050% 이하, Cr: 0 내지 1.00%, Mo: 0 내지 0.50%, Ni: 0 내지 1.00%, Cu: 0 내지 1.00%, V: 0 내지 0.10%, Mg: 0 내지 0.0100%, REM: 0 내지 0.0100%, 잔부: Fe 및 불순물이며, 하기 (i)식으로 표시되는 ESSP가 1.5 내지 3.0이고, 하기 (ii)식으로 표시되는 Ceq가 0.20 내지 0.50이며, 상기 모재부의 표면으로부터 깊이 1㎜까지의 범위인 표층부의 금속 조직이, 폴리고날 페라이트, 그래뉼러 베이나이트, 침상 페라이트, 베이나이트로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지고, 상기 모재부의 상기 표층부에 있어서의 최고 경도가 250HV 이하이며, 항복 응력이, 415 내지 630㎫이고, 응력 변형 곡선에 있어서의 비례 한도가, 상기 항복 응력의 90% 이상이다.(1) A steel pipe according to one embodiment of the present invention is a steel pipe having a base material portion and a welded portion, wherein the chemical composition of the base material portion is, in mass%, C: 0.030 to 0.100%, Si: 0.50% or less, Mn: 0.80 to 1.60%, P: 0.020% or less, S: 0.0030% or less, Al: 0.060% or less, Ti: 0.001 to 0.030%, Nb: 0.006 to 0.100%, N: 0.0010 to 0.0080%, Ca: 0.0005 to 0.0050%, O: 0.0050% or less, Cr: 0 to 1.00%, Mo: 0 to 0.50%, Ni: 0 to 1.00%, Cu: 0 to 1.00%, V: 0 to 0.10%, Mg: 0 to 0.0100%, REM: 0 to 0.0100%, the remainder: Fe and impurities, and an ESSP represented by the following formula (i) is 1.5 to 3.0, a Ceq represented by the following formula (ii) is 0.20 to 0.50, and a metal structure of a surface layer in a range from the surface of the base material to a depth of 1 mm is composed of at least one selected from polygonal ferrite, granular bainite, acicular ferrite, and bainite, and a maximum hardness of the surface layer of the base material is 250 HV or less, a yield stress is 415 to 630 MPa, and a proportional limit in a stress-strain curve is 90% or more of the yield stress.

ESSP=Ca×(1-124×O)/(1.25×S) ··· (i) ESSP=Ca×(1-124×O)/(1.25×S)··· (i)

Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 ··· (ii)Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 ··· (ii)

단, 식 중의 각 원소 기호는, 강 중에 포함되는 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고, 함유되지 않는 경우에는 제로로 한다.However, each element symbol in the formula represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and is set to zero if not contained.

(2) 상기 (1)에 기재된 강관은, 상기 모재부의 상기 표층부의 상기 금속 조직에 있어서, 그래뉼러 베이나이트, 침상 페라이트, 베이나이트의 합계 면적률이 80%를 초과해도 된다.(2) In the steel pipe described in (1) above, the total area ratio of granular bainite, acicular ferrite, and bainite in the metal structure of the surface layer of the parent material may exceed 80%.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 강판은, 상기 모재부의 화학 조성이, 질량%로, Cr: 0.10 내지 1.00%, Mo: 0.03 내지 0.50%, Ni: 0.10 내지 1.00%, Cu: 0.10 내지 1.00%, V: 0.005 내지 0.10%, Mg: 0.001 내지 0.0100%, 및, REM: 0.001 내지 0.0100%로부터 선택되는 1종 이상을 함유해도 된다.(3) The steel plate described in (1) or (2) above may contain, in mass%, at least one selected from the following chemical compositions of the parent material: Cr: 0.10 to 1.00%, Mo: 0.03 to 0.50%, Ni: 0.10 to 1.00%, Cu: 0.10 to 1.00%, V: 0.005 to 0.10%, Mg: 0.001 to 0.0100%, and REM: 0.001 to 0.0100%.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 것에 기재된 강관은, 상기 모재부의 화학 조성이, 질량%로, Nb: 0.01 내지 0.04%를 포함하고, 상기 용접부가, 용접 열영향부와 용접 금속부로 이루어지고, 상기 용접 열영향부에 있어서의 표층부의 금속 조직이, 베이나이트 및 침상 페라이트로부터 선택되는 1종 이상을 포함하고, 상기 용접 열영향부에 있어서의 표층부의 최고 경도가 250HV 이하이고, 상기 강관의 내측에 있어서의 용접 지단부의 각도가 130 내지 180°의 범위이다.(4) The steel pipe described in any one of (1) to (3) above has a chemical composition of the base material portion containing, in mass%, 0.01 to 0.04% Nb, the weld portion is composed of a weld heat-affected zone and a weld metal portion, the metal structure of a surface portion in the weld heat-affected zone contains at least one selected from bainite and acicular ferrite, the maximum hardness of the surface portion in the weld heat-affected zone is 250 HV or less, and the angle of the weld toe portion on the inside of the steel pipe is in a range of 130 to 180°.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 것에 기재된 강관은, 상기 모재부의 두께가 10 내지 40㎜이고, 관경이 508㎜ 이상이어도 된다.(5) The steel pipe described in any of the above (1) to (4) may have a thickness of the parent material of 10 to 40 mm and a diameter of 508 mm or more.

(6) 본 발명의 다른 양태에 관한 강판은, (1) 내지 (5) 중 어느 것에 기재된 강관의 상기 모재부에 사용된다.(6) A steel plate according to another aspect of the present invention is used in the parent material portion of the steel pipe described in any one of (1) to (5).

본 발명의 상기 양태에 의하면, 0.1㎫를 초과하는 황화수소를 포함하는 30℃ 이하의 환경에서 항복 응력의 90%를 초과하는 응력을 부하해도 균열이 발생하지 않는, 우수한 내SSC성을 갖는 강관과, 그 소재로서 사용할 수 있는 강판을 제공할 수 있다.According to the above aspect of the present invention, it is possible to provide a steel pipe having excellent SSC resistance that does not cause cracks even when a stress exceeding 90% of the yield stress is applied in an environment of 30°C or less containing hydrogen sulfide exceeding 0.1 MPa, and a steel plate that can be used as a material for the steel pipe.

또한, 본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 가혹한 고압 황화수소 환경에서 사용할 수 있는 내사워성이 우수한 용접부를 갖는 강관을 제공할 수 있다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, a steel pipe having a welded portion with excellent sour resistance that can be used in a harsh high-pressure hydrogen sulfide environment can be provided.

도 1은 본 실시 형태에 관한 강관의 용접 지단부의 각도를 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 강관으로부터 시험편을 잘라내는 부분을 도시하는 모식도이다.
Fig. 1 is a schematic diagram for explaining the angle of the welded end of the steel pipe according to the present embodiment.
Fig. 2 is a schematic diagram showing a portion for cutting a test piece from a steel pipe according to the present embodiment.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하는 방법을 검토하기 위해, 0.1㎫를 초과하는 고압 황화수소 환경(예를 들어, 5% 식염과 아세트산을 함유하는 H2S 포화 용액 중)에서, 또한 부하 응력이 90%를 초과한 시험에서 균열된 강관의 모재부 및 용접부의 파면, 조직 등을 관찰하였다. 또한, 그 강관의 응력 변형 곡선에 대해서도 조사하였다. 그 결과, 다음의 지견을 얻기에 이르렀다.In order to examine a method for solving the above problem, the inventors of the present invention observed the fracture surface, structure, etc. of the parent material and weld portion of a cracked steel pipe in a high-pressure hydrogen sulfide environment exceeding 0.1 MPa (for example, in a H2S saturated solution containing 5% salt and acetic acid) and in a test in which the load stress exceeded 90%. In addition, the stress-strain curve of the steel pipe was also investigated. As a result, the following findings were obtained.

(a) 0.1㎫를 초과하는 고압 황화수소 환경 하에서의 내사워성을 향상시키기 위해서는, 내HIC성뿐만 아니라, 내SSC성도 제어할 필요가 있다. HIC는, 강관의 두께 방향에 있어서의 중심부 근방에 존재하는 중심 편석부에서 발생한다. 한편, SSC는, 종래 고려되지 않았던, 강관의 표면으로부터 1㎜의 범위(표층부)의 조직 및 경도에 의존한다.(a) In order to improve the sour resistance in a high-pressure hydrogen sulfide environment exceeding 0.1 MPa, it is necessary to control not only the HIC resistance but also the SSC resistance. HIC occurs in the central segregation zone that exists near the center in the thickness direction of the steel pipe. On the other hand, SSC depends on the structure and hardness in the range of 1 mm (surface layer) from the surface of the steel pipe, which has not been considered in the past.

(b) 표층부의 금속 조직을, 주로, 폴리고날 페라이트, 그래뉼러 베이나이트, 침상 페라이트, 베이나이트로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 조직으로 한 후에, 최고 경도를 250HV 이하로 하면, 내사워성이 향상된다. 또한, 그래뉼러 베이나이트, 침상 페라이트, 베이나이트로부터 선택되는 1종 이상의 합계 면적률이, 80%를 초과하면, SSC성이 보다 향상된다.(b) When the metal structure of the surface layer is made into a structure mainly composed of at least one selected from polygonal ferrite, granular bainite, acicular ferrite, and bainite, and the maximum hardness is set to 250 HV or less, the sour resistance is improved. In addition, when the total area ratio of at least one selected from granular bainite, acicular ferrite, and bainite exceeds 80%, the SSC property is further improved.

(c) 표층부의 조직을 상기와 같이 제어하는 경우, 상기 탄소당량 Ceq를 0.20 내지 0.50으로 제어한 후에, 냉각 패턴을 엄밀하게 제어하는 것이 중요하다.(c) When controlling the surface layer structure as described above, it is important to strictly control the cooling pattern after controlling the carbon equivalent Ceq to 0.20 to 0.50.

(d) 권취를 전제로 한 열연 강판의 제조 방법을 적용한 경우, 가속 냉각 정지 후의 냉각 속도가 방랭보다도 느려진다. 이 경우, 경도의 변동은 작아지지만, 상술한 표층부의 조직 및/또는 경도가 얻어지지 않는다. 그 때문에, 상술한 표층부의 조직 및 경도를 얻기 위해서는, 후판 공정에 의해 제조할 필요가 있다.(d) When a method for manufacturing hot-rolled steel sheets based on coiling is applied, the cooling rate after stopping accelerated cooling becomes slower than that of cooling alone. In this case, the variation in hardness is reduced, but the surface layer structure and/or hardness described above are not obtained. Therefore, in order to obtain the surface layer structure and hardness described above, it is necessary to manufacture through a thick plate process.

(e) 용접 열영향부의 경도, 및 용접 지단부의 형상(도 1 참조)을 적절하게 제어함으로써, 지단부의 응력 집중을 완화함으로써 용접부의 내SSC성이 향상된다.(e) By appropriately controlling the hardness of the weld heat-affected zone and the shape of the weld toe (see Fig. 1), the SSC resistance of the weld is improved by alleviating the stress concentration in the toe.

본 발명은, 상기 지견에 기초하여 이루어졌다.The present invention was made based on the above findings.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 강관(본 실시 형태에 관한 강관), 및, 그 강관용의 강판(본 실시 형태에 관한 강판)에 대하여 설명한다.Hereinafter, a steel pipe according to one embodiment of the present invention (steel pipe according to this embodiment) and a steel plate for the steel pipe (steel plate according to this embodiment) will be described.

본 실시 형태에 관한 강관은, 모재부와 용접부를 갖는 용접 강관이다. 모재부는 원통형이며, 용접부는 강관의 축 방향에 평행한 방향으로 연장되어 있다. 용접부는, 용접 시에 용융되어 응고한 금속 부분인 용접 금속부와, 용접 시에 용융되지는 않았지만, 용접에 의한 입열 및 그 후의 냉각에 의해 조직 등에 변화가 발생한 영역인 용접 열영향부로 이루어진다.The steel pipe according to the present embodiment is a welded steel pipe having a parent material portion and a weld portion. The parent material portion is cylindrical, and the weld portion extends in a direction parallel to the axial direction of the steel pipe. The weld portion is composed of a weld metal portion, which is a metal portion that is melted and solidified during welding, and a weld heat-affected zone, which is a region where changes in the structure, etc. occur due to heat input by welding and subsequent cooling, although it is not melted during welding.

또한, 본 실시 형태에 관한 강판은, 상기 강관의 모재부에 사용된다. 즉, 후술하는 바와 같이, 상기 강판을 통형으로 성형하고, 당해 강판의 양단부를 맞댐 용접함으로써, 상기 강관이 얻어진다. 따라서, 강판의 화학 조성, 금속 조직 및 기계 특성은, 강관의 모재부와 동일하다. 그 때문에, 이후, 본 실시 형태에 관한 강관의 모재부에 대한 설명은, 본 실시 형태에 관한 강판에도 적용된다.In addition, the steel plate according to the present embodiment is used as the parent material of the steel pipe. That is, as described below, the steel plate is formed into a cylindrical shape, and both ends of the steel plate are butt-welded to obtain the steel pipe. Therefore, the chemical composition, metal structure, and mechanical properties of the steel plate are the same as those of the parent material of the steel pipe. Therefore, the description of the parent material of the steel pipe according to the present embodiment below also applies to the steel plate according to the present embodiment.

1. 화학 조성1. Chemical composition

각 원소의 한정 이유는 하기와 같다. 이하의 설명에 있어서 함유량에 대한 「%」는, 「질량%」를 의미한다.The reasons for the limitation of each element are as follows. In the explanation below, "%" for the content means "mass%".

1-1. 강관의 모재부(강판)의 화학 조성1-1. Chemical composition of the parent material (steel plate) of the steel pipe

본 실시 형태에 관한 강관의 모재부(본 실시 형태에 관한 강판)의 화학 조성에 대하여 설명한다.The chemical composition of the parent material of the steel pipe according to this embodiment (the steel plate according to this embodiment) is described.

C: 0.030 내지 0.100%C: 0.030 to 0.100%

C는, 강의 강도를 향상시키는 원소이다. C 함유량이 0.030% 미만이면, 강도 향상 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 그 때문에, C 함유량은 0.030% 이상으로 한다. 바람직하게는 0.035% 이상이다.C is an element that improves the strength of a steel. If the C content is less than 0.030%, the strength improvement effect is not sufficiently obtained. Therefore, the C content is set to 0.030% or more. Preferably, it is 0.035% or more.

한편, C 함유량이 0.100%를 초과하면, 표층부의 경도가 높아져 SSC가 발생하기 쉬워진다. 또한, 탄화물이 생성되어, HIC가 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, C 함유량은 0.100% 이하로 한다. 보다 우수한 내SSC성 및 내HIC성의 확보, 그리고 용접성 및 인성의 저하를 억제하는 경우, C 함유량은 0.070% 이하가 바람직하고, 0.060% 이하가 보다 바람직하다.On the other hand, if the C content exceeds 0.100%, the hardness of the surface layer increases, making it easy for SSC to occur. In addition, carbides are generated, making it easy for HIC to occur. Therefore, the C content is set to 0.100% or less. In order to secure better SSC resistance and HIC resistance, and to suppress deterioration of weldability and toughness, the C content is preferably 0.070% or less, and more preferably 0.060% or less.

Si: 0.50% 이하Si: 0.50% or less

Si 함유량이 0.50%를 초과하면, 용접부의 인성이 저하된다. 그 때문에, Si 함유량은 0.50% 이하로 한다. 바람직하게는 0.35% 이하, 보다 바람직하게는 0.30% 이하이다. Si 함유량의 하한은 0%를 포함한다.If the Si content exceeds 0.50%, the toughness of the weld deteriorates. Therefore, the Si content is set to 0.50% or less. Preferably, it is 0.35% or less, more preferably, 0.30% or less. The lower limit of the Si content includes 0%.

한편, Si는 강 원료로부터 및/또는 제강 과정에서 불가피적으로 혼입되므로, 실용 강에 있어서, 0.01%가 Si 함유량의 실질적인 하한이다. 또한, Si는, 탈산을 위해 첨가해도 되고, 이 경우, Si 함유량의 하한을 0.10%로 해도 된다.Meanwhile, since Si is inevitably mixed in from steel raw materials and/or during the steelmaking process, 0.01% is the practical lower limit of the Si content in practical steel. In addition, Si may be added for deoxidation, and in this case, the lower limit of the Si content may be 0.10%.

Mn: 0.80 내지 1.60%Mn: 0.80 to 1.60%

Mn은, 강의 강도 및 인성을 향상시키는 원소이다. Mn 함유량이 0.80% 미만이면, 이들 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 그 때문에, Mn 함유량은 0.80% 이상으로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 0.90% 이상, 보다 바람직하게는 1.00% 이상이다.Mn is an element that improves the strength and toughness of steel. If the Mn content is less than 0.80%, these effects are not sufficiently obtained. Therefore, the Mn content is set to 0.80% or more. The Mn content is preferably 0.90% or more, and more preferably 1.00% or more.

한편, Mn 함유량이 1.60%를 초과하면, 내사워성이 저하된다. 그 때문에, Mn 함유량은 1.60% 이하로 한다. 바람직하게는 1.50% 이하이다.On the other hand, if the Mn content exceeds 1.60%, the sour resistance deteriorates. Therefore, the Mn content is set to 1.60% or less. Preferably, it is 1.50% or less.

P: 0.020% 이하P: 0.020% or less

P는, 불가피적으로 불순물로서 함유되는 원소이다. P 함유량이 0.020%를 초과하면, 내HIC성이 저하되고, 또한, 용접부의 인성이 저하된다. 그 때문에, P 함유량은 0.020% 이하로 한다. 바람직하게는 0.015% 이하, 보다 바람직하게는 0.010% 이하이다. P 함유량은 적은 쪽이 바람직하고, 하한은 0%를 포함한다. 그러나, P 함유량을 0.001% 미만으로 저감하면, 제조 비용이 대폭 상승하므로, 실용 강에 있어서, 0.001%가 P 함유량의 실질적인 하한이다.P is an element that is inevitably contained as an impurity. If the P content exceeds 0.020%, the HIC resistance deteriorates and the toughness of the weld deteriorates. Therefore, the P content is set to 0.020% or less. It is preferably 0.015% or less, and more preferably 0.010% or less. The lower P content is preferable, and the lower limit includes 0%. However, if the P content is reduced to less than 0.001%, the manufacturing cost increases significantly, so in practical steel, 0.001% is the practical lower limit of the P content.

S: 0.0030% 이하S: 0.0030% or less

S는, 불가피적으로 불순물로서 함유되는 원소이다. 또한, S는, 열간 압연 시에 압연 방향으로 연신되는 MnS를 형성하여, 내HIC성을 저하시키는 원소이다. S 함유량이 0.0030%를 초과하면, 내HIC성이 현저하게 저하되므로, S 함유량은 0.0030% 이하로 한다. 바람직하게는 0.0020% 이하, 보다 바람직하게는 0.0010% 이하이다. 하한은 0%를 포함하지만, S 함유량을 0.0001% 미만으로 저감하면, 제조 비용이 대폭 상승하므로, 실용 강판상, 0.0001%가 실질적인 하한이다.S is an element that is inevitably contained as an impurity. In addition, S is an element that forms MnS that is elongated in the rolling direction during hot rolling, thereby lowering HIC resistance. When the S content exceeds 0.0030%, the HIC resistance is significantly lowered, so the S content is set to 0.0030% or less. Preferably, it is 0.0020% or less, more preferably 0.0010% or less. The lower limit includes 0%, but when the S content is reduced to less than 0.0001%, the manufacturing cost increases significantly, so 0.0001% is a practical lower limit on practical steel sheets.

Al: 0.060% 이하Al: 0.060% or less

Al 함유량이 0.060%를 초과하면, Al 산화물이 집적된 클러스터가 생성되어, 내HIC성이 저하된다. 그 때문에, Al 함유량은 0.060% 이하로 한다. 바람직하게는 0.050% 이하, 보다 바람직하게는 0.035% 이하, 더욱 바람직하게는 0.030% 이하이다. Al 함유량은 적은 쪽이 바람직하고, Al 함유량의 하한은 0%를 포함한다.When the Al content exceeds 0.060%, clusters in which Al oxide is accumulated are generated, and the HIC resistance deteriorates. Therefore, the Al content is set to 0.060% or less. Preferably, it is 0.050% or less, more preferably 0.035% or less, and even more preferably 0.030% or less. The lower Al content is preferable, and the lower limit of the Al content includes 0%.

한편, Al은 강 원료로부터 및/또는 제강 과정에서 불가피적으로 혼입되므로, 실용 강에 있어서, 0.001%가 Al 함유량의 실질적인 하한이다. 또한, Al은, 탈산을 위해 첨가해도 되고, 이 경우, Al 함유량의 하한을 0.010%로 해도 된다.Meanwhile, since Al is inevitably mixed in from steel raw materials and/or during the steelmaking process, 0.001% is the practical lower limit of the Al content in practical steel. In addition, Al may be added for deoxidation, and in this case, the lower limit of the Al content may be 0.010%.

Ti: 0.001 내지 0.030%Ti: 0.001 to 0.030%

Ti는, 탄질화물을 형성하여 결정립의 세립화에 기여하는 원소이다. Ti 함유량이 0.001% 미만이면, 이 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 그 때문에, Ti 함유량은 0.001% 이상으로 한다. 바람직하게는 0.008% 이상, 보다 바람직하게는 0.010% 이상이다.Ti is an element that contributes to the refinement of crystal grains by forming carbonitride. If the Ti content is less than 0.001%, this effect is not sufficiently obtained. Therefore, the Ti content is set to 0.001% or more. Preferably, it is 0.008% or more, more preferably, it is 0.010% or more.

한편, Ti 함유량이 0.030%를 초과하면, 탄질화물이 과잉으로 생성되어, 내HIC성 및 인성이 저하된다. 그 때문에, Ti 함유량은 0.030% 이하로 한다. 바람직하게는 0.025% 이하, 보다 바람직하게는 0.020% 이하이다.On the other hand, if the Ti content exceeds 0.030%, carbon nitride is excessively generated, which reduces HIC resistance and toughness. Therefore, the Ti content is set to 0.030% or less. Preferably, it is 0.025% or less, more preferably, it is 0.020% or less.

Nb: 0.006 내지 0.100%Nb: 0.006 to 0.100%

Nb는, 탄화물 및/또는 질화물을 형성하여, 강도의 향상에 기여하는 원소이다. Nb 함유량이 0.006% 미만이면, 이들 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 그 때문에, Nb 함유량은 0.006% 이상으로 한다. 바람직하게는 0.008% 이상, 보다 바람직하게는 0.010% 이상이다. 특히 용접 열영향부의 경도를 확보하는 경우, Nb 함유량은 0.010% 이상이 바람직하고, 0.015% 이상이 보다 바람직하고, 0.017% 이상이 더욱 바람직하다.Nb is an element that contributes to the improvement of strength by forming carbides and/or nitrides. If the Nb content is less than 0.006%, these effects are not sufficiently obtained. Therefore, the Nb content is set to 0.006% or more. Preferably, it is 0.008% or more, and more preferably, it is 0.010% or more. In particular, when securing the hardness of the weld heat-affected zone, the Nb content is preferably 0.010% or more, more preferably 0.015% or more, and still more preferably 0.017% or more.

한편, Nb 함유량이 0.100%를 초과하면, 중심 편석부에, Nb의 탄질화물이 집적되어, 내HIC성이 저하된다. 그 때문에, Nb 함유량은 0.100% 이하로 한다. 바람직하게는 0.080% 이하, 보다 바람직하게는 0.060% 이하이다.On the other hand, if the Nb content exceeds 0.100%, Nb carbonitrides accumulate in the central segregation region, thereby lowering the HIC resistance. Therefore, the Nb content is set to 0.100% or less. Preferably, it is 0.080% or less, and more preferably, it is 0.060% or less.

또한, 용접부(용접 열영향부 및 용접 금속부)의 인성을 향상시키는 경우, Nb 함유량은 0.040% 이하가 바람직하고, 0.035% 이하가 보다 바람직하고, 0.033% 이하가 더욱 바람직하다.In addition, when improving the toughness of the weld (weld heat-affected zone and weld metal zone), the Nb content is preferably 0.040% or less, more preferably 0.035% or less, and even more preferably 0.033% or less.

N: 0.0010 내지 0.0080%N: 0.0010 to 0.0080%

N은, Ti 및/또는 Nb와 결합하여 질화물을 형성하고, 가열 시의 오스테나이트 입경의 미세화에 기여하는 원소이다. N 함유량이 0.0010% 미만이면, 상기 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 그 때문에, N 함유량은 0.0010% 이상으로 한다. 바람직하게는 0.0020% 이상이다.N is an element that forms nitrides by combining with Ti and/or Nb and contributes to the refinement of austenite grain size during heating. If the N content is less than 0.0010%, the above effect is not sufficiently obtained. Therefore, the N content is set to 0.0010% or more. Preferably, it is 0.0020% or more.

한편, N 함유량이 0.0080%를 초과하면, Ti 및/또는 Nb의 질화물이 집적되어, 내HIC성이 저하된다. 그 때문에, N 함유량은 0.0080% 이하로 한다. 바람직하게는 0.0060% 이하, 보다 바람직하게는 0.0050% 이하이다.On the other hand, if the N content exceeds 0.0080%, nitrides of Ti and/or Nb are accumulated, thereby lowering the HIC resistance. Therefore, the N content is set to 0.0080% or less. Preferably, it is 0.0060% or less, and more preferably, it is 0.0050% or less.

Ca: 0.0005 내지 0.0050%Ca: 0.0005 to 0.0050%

Ca는, 강 중에서 CaS를 형성함으로써 압연 방향으로 신장되는 MnS의 형성을 억제하고, 그 결과, 내HIC성의 향상에 기여하는 원소이다. Ca 함유량이 0.0005% 미만이면, 상기 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 그 때문에, Ca 함유량은 0.0005% 이상으로 한다. 바람직하게는 0.0010% 이상, 보다 바람직하게는 0.0015% 이상이다.Ca is an element that suppresses the formation of MnS, which is elongated in the rolling direction, by forming CaS in the steel, and as a result, contributes to the improvement of HIC resistance. If the Ca content is less than 0.0005%, the above effect is not sufficiently obtained. Therefore, the Ca content is set to 0.0005% or more. Preferably, it is 0.0010% or more, and more preferably, it is 0.0015% or more.

한편, Ca 함유량이 0.0050%를 초과하면, 산화물이 집적되어, 내HIC성이 저하된다. 그 때문에, Ca 함유량은 0.0050% 이하로 한다. 바람직하게는 0.0045% 이하, 보다 바람직하게는 0.0040% 이하이다.On the other hand, if the Ca content exceeds 0.0050%, oxides accumulate and HIC resistance deteriorates. Therefore, the Ca content is set to 0.0050% or less. Preferably, it is 0.0045% or less, and more preferably, it is 0.0040% or less.

O: 0.0050% 이하O: 0.0050% or less

O는, 불가피적으로 잔류하는 원소이다. O 함유량이 0.0050%를 초과하면, 산화물이 생성되어, 내HIC성이 저하된다. 그 때문에, O 함유량은 0.0050% 이하로 한다. 강판의 인성 및 용접부의 인성을 확보하는 점에서, 0.0040% 이하가 바람직하고, 0.0030% 이하가 보다 바람직하다. O 함유량은 적은 쪽이 바람직하고, 0%여도 된다. 그러나, O를 0.0001% 미만으로 저감하면, 제조 비용이 대폭 상승한다. 그 때문에, O 함유량을, 0.0001% 이상으로 해도 된다. 제조 비용의 점에서는, 0.0005% 이상이 바람직하다.O is an element that inevitably remains. If the O content exceeds 0.0050%, oxides are generated and HIC resistance deteriorates. Therefore, the O content is set to 0.0050% or less. In terms of securing the toughness of the steel plate and the toughness of the weld, 0.0040% or less is preferable, and 0.0030% or less is more preferable. A smaller O content is preferable, and may be 0%. However, if O is reduced to less than 0.0001%, the manufacturing cost increases significantly. Therefore, the O content may be 0.0001% or more. In terms of manufacturing cost, 0.0005% or more is preferable.

Cr: 0 내지 1.00%Cr: 0 to 1.00%

Mo: 0 내지 0.50%Mo: 0 to 0.50%

Ni: 0 내지 1.00%Ni: 0 to 1.00%

Cu: 0 내지 1.00%Cu: 0 to 1.00%

V: 0 내지 0.10%V: 0 to 0.10%

Cr, Mo, Ni, Cu 및 V는, 강의 ??칭성을 높이는 원소이다. 그 때문에, 필요에 따라서 이들 원소로부터 선택되는 1종 이상을 함유해도 된다.Cr, Mo, Ni, Cu and V are elements that enhance the steel's ??nicking properties. Therefore, one or more of these elements may be included as needed.

상기 효과를 얻기 위해서는, Cr: 0.10% 이상, Mo: 0.03% 이상, Ni: 0.10% 이상, Cu: 0.10% 이상, 및 V: 0.005% 이상으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것이 바람직하다.In order to obtain the above effect, it is preferable to contain at least one selected from Cr: 0.10% or more, Mo: 0.03% or more, Ni: 0.10% or more, Cu: 0.10% or more, and V: 0.005% or more.

한편, Cr, Ni 및 Cu의 함유량이, 각각 1.00%를 초과하거나, Mo 함유량이 0.50%를 초과하거나, V 함유량이 0.10%를 초과하면, 경도가 상승하여 내사워성이 저하된다. 그 때문에, Cr, Ni 및 Cu의 함유량은 모두 1.00% 이하로 하고, Mo 함유량은 0.50% 이하로 하고, V 함유량은 0.10% 이하로 한다. 바람직하게는, Cr: 0.50% 이하, Mo: 0.40% 이하, Ni: 0.50% 이하, Cu: 0.50% 이하, V: 0.06% 이하이다.On the other hand, if the contents of Cr, Ni and Cu each exceed 1.00%, or the Mo content exceeds 0.50%, or the V content exceeds 0.10%, the hardness increases and the sour resistance deteriorates. Therefore, the contents of Cr, Ni and Cu are all set to 1.00% or less, the Mo content is set to 0.50% or less, and the V content is set to 0.10% or less. Preferably, Cr: 0.50% or less, Mo: 0.40% or less, Ni: 0.50% or less, Cu: 0.50% or less, and V: 0.06% or less.

Mg: 0 내지 0.0100%Mg: 0 to 0.0100%

REM: 0 내지 0.0100%REM: 0 to 0.0100%

Mg 및 REM은, 황화물의 형태를 제어하는 원소이다. 상기 효과를 얻기 위해서는, Mg: 0.001% 이상 및 REM: 0.001% 이상으로부터 선택되는 1종 또는 2종을 함유하는 것이 바람직하다.Mg and REM are elements that control the form of sulfide. In order to obtain the above effect, it is preferable to contain one or two kinds selected from Mg: 0.001% or more and REM: 0.001% or more.

한편, Mg 및 REM의 함유량이, 각각 0.0100%를 초과하면 황화물이 조대화되어, 그 효과를 발휘할 수 없게 된다. 그 때문에, Mg 및 REM의 함유량은 모두 0.0100% 이하로 한다. 바람직하게는 0.0050% 이하이다.On the other hand, if the contents of Mg and REM exceed 0.0100%, respectively, the sulfide becomes coarse and cannot exert its effect. Therefore, the contents of Mg and REM are both set to 0.0100% or less. Preferably, they are 0.0050% or less.

여기서, REM은, 희토류 원소이며, Sc 및 란타노이드의 16원소의 총칭이며, REM 함유량은, 이들 원소의 합계 함유량을 의미한다.Here, REM is a rare earth element, a general term for 16 elements of Sc and lanthanoids, and the REM content means the total content of these elements.

상기 화학 조성에 있어서, 잔부는 Fe 및 불순물이다. 여기서 「불순물」이란, 강을 공업적으로 제조할 때, 광석, 스크랩 등의 원료, 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분이며, 본 발명에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.In the above chemical composition, the remainder is Fe and impurities. Here, "impurities" are components mixed in due to various factors in the raw materials such as ore and scrap and the manufacturing process when manufacturing steel industrially, and are permitted within a range that does not adversely affect the present invention.

불순물로서, Sb, Sn, Co, As, Pb, Bi, H, W, Zr, Ta, B, Nd, Y, Hf 및 Re가 포함되는 경우에 있어서는, 각각의 함유량은 후술하는 범위로 제어하는 것이 바람직하다.In cases where Sb, Sn, Co, As, Pb, Bi, H, W, Zr, Ta, B, Nd, Y, Hf and Re are included as impurities, it is preferable to control each content within the range described below.

Sb: 0.10% 이하Sb: 0.10% or less

Sn: 0.10% 이하Sn: 0.10% or less

Co: 0.10% 이하Co: 0.10% or less

As: 0.10% 이하As: 0.10% or less

Pb: 0.005% 이하Pb: 0.005% or less

Bi: 0.005% 이하Bi: 0.005% or less

H: 0.0005% 이하H: 0.0005% or less

Sb, Sn, Co, As, Pb, Bi, H에 대해서는, 강 원료로부터 불순물 또는 불가피적 혼입 원소로서 혼입되는 경우가 있지만, 상기 범위이면, 본 실시 형태에 관한 강관의 특성을 손상시키지 않는다. 그 때문에, 이들 원소에 대해서는, 상기 범위로 제한하는 것이 바람직하다.As for Sb, Sn, Co, As, Pb, Bi, and H, there are cases where they are mixed as impurities or unavoidable mixed elements from steel raw materials, but if they are within the above range, they do not impair the properties of the steel pipe according to the present embodiment. Therefore, it is preferable to limit these elements to the above range.

W, Zr, Ta, B, Nd, Y, Hf 및 Re: 합계 0.10% 이하W, Zr, Ta, B, Nd, Y, Hf and Re: Total 0.10% or less

이들 원소는, 강 원료로부터 불순물 또는 불가피적 혼입 원소로서 혼입되는 경우가 있지만, 상기 범위이면, 본 실시 형태에 관한 강관의 특성을 손상시키지 않는다. 그 때문에, 이들 원소의 함유량의 합계를 0.10% 이하로 제한한다.These elements may be mixed in as impurities or unavoidable mixed elements from steel raw materials, but if within the above range, they do not impair the properties of the steel pipe according to the present embodiment. Therefore, the total content of these elements is limited to 0.10% or less.

모재부의 화학 조성은, 각 원소의 함유량이 상술한 범위 내인 것에 더하여, 이하에 나타내는 바와 같이, 성분의 함유량으로부터 산출되는 ESSP 및 Ceq의 값이 소정의 조건을 만족시킬 필요가 있다.The chemical composition of the parent material must satisfy the conditions set forth below, in addition to the content of each element being within the above-mentioned range, and the values of ESSP and Ceq calculated from the content of the components.

ESSP: 1.5 내지 3.0ESSP: 1.5 to 3.0

ESSP는, 산소와 결합한 Ca를 뺀 나머지의 Ca(유효 Ca)가, S와 원자량비로 결합하는 것을 전제로, S 함유량에 상당하는 만큼의 유효 Ca양이 존재하는지 여부를 나타내는 지표가 되는 값이며, 하기 (i)식으로 표시된다. 본 실시 형태에 관한 강관에서는, 종래 강과 동등 이상의 내HIC 특성을 확보하기 위해, ESSP의 값을 1.5 내지 3.0의 범위 내로 할 필요가 있다.ESSP is a value that serves as an indicator of whether an amount of available Ca equivalent to the S content exists, assuming that the remaining Ca (available Ca) after excluding Ca combined with oxygen combines with S in an atomic ratio, and is expressed by the following equation (i). In the steel pipe according to the present embodiment, in order to secure HIC resistance characteristics equivalent to or higher than those of conventional steel, it is necessary that the ESSP value be within the range of 1.5 to 3.0.

ESSP=Ca×(1-124×O)/(1.25×S) ··· (i)ESSP=Ca×(1-124×O)/(1.25×S)··· (i)

단, 식 중의 각 원소 기호는, 강 중에 포함되는 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고, 함유되지 않는 경우에는 제로로 한다.However, each element symbol in the formula represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and is set to zero if not contained.

내HIC 특성을 확보하기 위해서는, 압연 방향으로 연신되는 MnS의 생성을 억제하는 것이 유효하다. 또한, 압연 방향으로 연신되는 MnS의 생성을 억제하기 위해서는, S 함유량을 저감하여 Ca를 첨가하고, CaS를 형성하여 S를 고정하는 것이 유효한 방법이다. 한편, Ca는, 산소 친화력이 S보다 강하므로, 필요량의 CaS를 형성하기 위해서는, O 함유량의 저감이 필요하다.In order to secure the HIC properties, it is effective to suppress the formation of MnS that is elongated in the rolling direction. In addition, in order to suppress the formation of MnS that is elongated in the rolling direction, it is effective to reduce the S content, add Ca, form CaS, and fix S. On the other hand, since Ca has a stronger affinity for oxygen than S, it is necessary to reduce the O content in order to form the required amount of CaS.

ESSP가 1.5 미만이면, O 함유량 및 S 함유량에 대하여 Ca 함유량이 부족하여 MnS가 생성된다. 압연으로 연신된 MnS는, 내HIC성을 열화시키는 원인이 되므로, ESSP는 1.5 이상으로 한다. 바람직하게는 1.6 이상, 보다 바람직하게는 1.7 이상이다.When ESSP is less than 1.5, the Ca content is insufficient with respect to the O content and the S content, and MnS is generated. Since MnS elongated by rolling causes deterioration of HIC resistance, ESSP is set to 1.5 or more. Preferably, it is 1.6 or more, and more preferably, it is 1.7 or more.

한편, Ca 함유량이 과잉으로 되면, 클러스터상 개재물이 다량으로 생성되어, MnS의 형태 제어가 저해될 것이 우려된다. O 함유량, S 함유량을 적게 하면 클러스터상 개재물의 생성을 억제할 수 있지만, ESSP가 3.0을 초과하는 경우, O 함유량 및 S 함유량의 저감을 위한 제조 비용이 현저하게 상승한다. 그 때문에, ESSP는 3.0 이하로 한다. 바람직하게는 2.8 이하, 보다 바람직하게는 2.6 이하이다.On the other hand, if the Ca content is excessive, there is concern that a large amount of cluster-like inclusions will be generated, which will hinder the shape control of MnS. If the O content and S content are reduced, the generation of cluster-like inclusions can be suppressed, but if the ESSP exceeds 3.0, the manufacturing cost for reducing the O content and S content increases significantly. Therefore, the ESSP is set to 3.0 or less. Preferably, it is 2.8 or less, and more preferably, it is 2.6 or less.

ESSP의 값이 1.5 내지 3.0의 범위 내이면, 유효 Ca양이, MnS의 형태 제어를 위해 최저한 필요한 양 이상이며, 또한, 클러스터상 개재물이 생성되지 않는 임계량 이하로 조정되므로, 우수한 내HIC 특성이 얻어진다.When the value of ESSP is within the range of 1.5 to 3.0, the effective amount of Ca is more than the minimum amount required for morphological control of MnS, and is also adjusted to be below the critical amount at which cluster-like inclusions are not formed, so excellent HIC resistance characteristics are obtained.

Ceq: 0.20 내지 0.50Ceq: 0.20 to 0.50

Ceq는, 탄소당량을 의미하는 ??칭성의 지표가 되는 값이며, 하기 (ii)식으로 표시된다. 본 실시 형태에 관한 강관의 모재부에서는, 후술하는 바와 같이, 표층부에 있어서 폴리고날 페라이트, 그래뉼러 베이나이트, 침상 페라이트, 베이나이트로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 조직, 바람직하게는, 그래뉼러 베이나이트, 침상 페라이트, 베이나이트로부터 선택되는 1종 이상을 합계로 80% 초과 포함하는 금속 조직을 얻기 위해, 강의 ??칭성을 적정하게 제어할 필요가 있다. 그 때문에, Ceq의 값을 0.20 내지 0.50으로 할 필요가 있다.Ceq is a value that is an index of ??quenching, meaning carbon equivalent, and is expressed by the following formula (ii). In the base material portion of the steel pipe according to the present embodiment, as described later, in the surface portion, it is necessary to appropriately control the ??quenching property of the steel in order to obtain a metal structure comprising at least one selected from polygonal ferrite, granular bainite, acicular ferrite, and bainite, preferably a metal structure containing more than 80% in total of at least one selected from granular bainite, acicular ferrite, and bainite. Therefore, the value of Ceq needs to be 0.20 to 0.50.

Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 ··· (ii)Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 ··· (ii)

단, 식 중의 각 원소 기호는, 강 중에 포함되는 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고, 함유되지 않는 경우에는 제로로 한다.However, each element symbol in the formula represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and is set to zero if not contained.

Ceq가 0.20 미만이면, 530㎫ 이상의 인장 강도가 얻어지지 않는다. 그 때문에, Ceq는 0.20 이상으로 한다. 바람직하게는 0.25 이상이다. 한편, Ceq가 0.50을 초과하면, 용접부의 표면 경도가 높아져, 내사워성이 저하된다. 그 때문에, Ceq는 0.50 이하로 한다. 바람직하게는 0.45 이하이다.If Ceq is less than 0.20, a tensile strength of 530 MPa or more is not obtained. Therefore, Ceq is set to 0.20 or more. Preferably, it is 0.25 or more. On the other hand, if Ceq exceeds 0.50, the surface hardness of the weld increases, and the sour resistance deteriorates. Therefore, Ceq is set to 0.50 or less. Preferably, it is 0.45 or less.

1-2. 용접부의 화학 조성1-2. Chemical composition of welded joint

용접 열영향부는, 모재부가 용접에 의해서도 용융되지 않은 부분이다. 그 때문에, 그 화학 조성은, 모재부와 동일하고, 한정 이유도 동일하다.The weld heat-affected zone is the part of the base metal that is not melted by welding. Therefore, its chemical composition is the same as that of the base metal, and the reasons for its limitation are also the same.

한편, 용접부에 있어서의, 용접 금속부의 화학 조성에 대해서는, 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 용접 금속부의 강도를 모재부의 강도와 동일 정도 이상으로 높이기 위해서는, 용접 금속부의 화학 조성을, 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다.Meanwhile, there is no particular limitation on the chemical composition of the weld metal portion in the welded portion. However, in order to increase the strength of the weld metal portion to the same degree or more than the strength of the base metal portion, it is preferable that the chemical composition of the weld metal portion be within the following range.

즉, 용접부에 있어서의 용접 금속부의 화학 조성은, 질량%로, C: 0.02 내지 0.20%, Si: 0.01 내지 1.00%, Mn: 0.1 내지 2.0%, P: 0.015% 이하, S: 0.0050% 이하, Cu: 1.0% 이하, Ni: 1.0% 이하, Mo: 1.0% 이하, Cr: 0.1% 이하, Nb: 0.5% 이하, V: 0.3% 이하, Ti: 0.05% 이하, Al: 0.005 내지 0.100%, O: 0.010 내지 0.070%, Mg: 0 내지 0.01%, REM: 0 내지 0.01%, 잔부: Fe 및 불순물인 것이 바람직하다.That is, the chemical composition of the weld metal in the weld is preferably, in mass%, C: 0.02 to 0.20%, Si: 0.01 to 1.00%, Mn: 0.1 to 2.0%, P: 0.015% or less, S: 0.0050% or less, Cu: 1.0% or less, Ni: 1.0% or less, Mo: 1.0% or less, Cr: 0.1% or less, Nb: 0.5% or less, V: 0.3% or less, Ti: 0.05% or less, Al: 0.005 to 0.100%, O: 0.010 to 0.070%, Mg: 0 to 0.01%, REM: 0 to 0.01%, and the remainder: Fe and impurities.

용접 금속부의 화학 조성은, 용접 시에 있어서의 모재와 용접 재료의 유입 비율로 결정된다. 용접 재료로서는 시판되는 재료를 사용하면 되고, 예를 들어 Y-D, Y-DM, Y-DMH 와이어, 그리고 NF5000B, 또는 NF2000의 플럭스를 사용할 수 있다. 또한, 상기 용접 금속부의 조성 범위로 제어하기 위해서는, 용접 조건을 후술하는 범위로 조정하는 것이 바람직하다.The chemical composition of the weld metal is determined by the inflow ratio of the base metal and the welding material during welding. As the welding material, commercially available materials can be used, and for example, Y-D, Y-DM, Y-DMH wires, and NF5000B or NF2000 flux can be used. In addition, in order to control the composition range of the weld metal, it is preferable to adjust the welding conditions to the range described below.

2. 금속 조직2. Metal organization

2-1. 모재부의 금속 조직2-1. Metal structure of the parent material

다음에, 강관의 모재부(강판)의 금속 조직에 대하여 설명한다.Next, the metal structure of the parent material (steel plate) of the steel pipe is explained.

모재부의 표층부에 있어서의 금속 조직은, 폴리고날 페라이트, 그래뉼러 베이나이트, 침상 페라이트, 베이나이트로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 조직으로 한다. 본 실시 형태에 있어서, 표층부란, 모재부의 표면으로부터 1.0㎜까지의 범위를 의미한다.The metal structure in the surface layer of the parent material is a structure composed of at least one selected from polygonal ferrite, granular bainite, needle-shaped ferrite, and bainite. In the present embodiment, the surface layer means a range from the surface of the parent material to 1.0 mm.

본 실시 형태에 관한 강관에서는, 모재부의 표층부의 최고 경도를 250HV 이하로 억제하여, 필요한 강도와, 우수한 내사워성을 확보하기 위해, 표층부에 있어서의 금속 조직을, 폴리고날 페라이트, 그래뉼러 베이나이트, 침상 페라이트, 베이나이트로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 조직으로 한다. 바람직하게는, 그래뉼러 베이나이트, 침상 페라이트, 베이나이트로부터 선택되는 1종 이상의 합계 면적률이 80% 초과이다. 상기 합계 면적률이 80% 초과이면, 강도 및 내사워성이 보다 향상된다. 보다 바람직하게는, 85% 이상이다.In the steel pipe according to the present embodiment, in order to secure the required strength and excellent sour resistance by suppressing the maximum hardness of the surface layer of the base material to 250 HV or less, the metal structure in the surface layer is made of one or more selected from polygonal ferrite, granular bainite, acicular ferrite, and bainite. Preferably, the total area ratio of one or more selected from granular bainite, acicular ferrite, and bainite exceeds 80%. When the total area ratio exceeds 80%, the strength and sour resistance are further improved. More preferably, it is 85% or more.

각 조직의 면적률의 측정은, 3% 질산과 97% 에탄올의 혼합 용액 등으로 에칭한 금속 조직을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰함으로써 얻어진다. 표층부의 조직은, 강판의 표면으로부터 0.5㎜의 위치를 대표로 하여 측정하면 된다.The area ratio of each tissue is measured by observing the metal tissue etched with a mixed solution of 3% nitric acid and 97% ethanol, etc., using a scanning electron microscope (SEM). The surface tissue can be measured at a representative position of 0.5 mm from the surface of the steel plate.

모재부에 있어서의 표층부의 금속 조직이란, 용접에 의한 영향을 받지 않는 모재부의 금속 조직을 말한다. 본 실시 형태에 관한 강관에서는, 맞댐부(심부, 강판의 폭 방향의 단부에 상당)로부터 강관의 원주 방향으로 90°, 180°, 270°의 위치에 있어서의 표층부의 금속 조직 등을 가리킨다. 상기 위치는, 강판에 있어서는 강판 폭 방향으로 1/4, 1/2, 3/4의 위치에 있어서의 표층부의 금속 조직에 상당한다.The surface metal structure of the parent material refers to the metal structure of the parent material that is not affected by welding. In the steel pipe according to the present embodiment, it refers to the surface metal structure at positions 90°, 180°, and 270° in the circumferential direction of the steel pipe from the butting portion (corresponding to the core portion and the end portion in the width direction of the steel plate). In the case of the steel plate, the positions correspond to the surface metal structure at positions 1/4, 1/2, and 3/4 in the width direction of the steel plate.

본 실시 형태에 있어서, 폴리고날 페라이트는, 입자 내에 조대한 시멘타이트 또는 MA 등의 조대한 석출물을 포함하지 않는 괴상의 조직으로서 관찰되는 조직이며, 침상 페라이트는, 구오스테나이트 입계가 불명료하고, 입자 내는 침상 형상의 페라이트(탄화물도 오스테나이트·마르텐사이트 혼성물은 존재하지 않음)가 랜덤한 결정 방위로 생성되어 있는 조직이다.In the present embodiment, polygonal ferrite is a structure observed as a lumpy structure that does not include coarse precipitates such as coarse cementite or MA within the grains, and acicular ferrite is a structure in which the prior austenite grain boundaries are unclear and acicular ferrite (no carbide or austenite-martensite hybrid exists) is formed in a random crystal orientation within the grains.

한편, 가공 페라이트란, 가공을 받은 페라이트이며, 광학 현미경이나 SEM 관찰에서는, 압연 방향으로 편평한 입자가 관찰된다. 편평한이란, 애스펙트비(판 두께 방향의 페라이트 길이에 대한 압연 방향의 페라이트 길이)가 2.0 이상인 것을 가리킨다. 또한, 펄라이트란, 페라이트와 시멘타이트가 층상으로 된 조직이며, 펄라이트 중, 층을 이루고 있는 시멘타이트가 도중에 끊어져 있는 조직이 의사 펄라이트이다.Meanwhile, processed ferrite is processed ferrite, and when observed under an optical microscope or SEM, flat particles are observed in the rolling direction. Flat means that the aspect ratio (ferrite length in the rolling direction to ferrite length in the plate thickness direction) is 2.0 or more. In addition, pearlite is a layered structure of ferrite and cementite, and among pearlite, a structure in which the cementite forming the layer is broken in the middle is pseudo-pearlite.

잔류 오스테나이트는, 수정 레페라액으로 하얗게 비추어진 것을 잔류 오스테나이트로 판정한다.Retained austenite is determined by the white appearance of the modified reference solution.

그래뉼러 베이나이트는, 침상 페라이트와 베이나이트의 중간의 변태 온도에서 생성되며, 중간의 조직적 특징을 갖는다. 부분적으로 구오스테나이트 입계가 보이고, 입자 내에 거친 라스 조직이 존재하고, 라스 내, 라스 사이에 미세한 탄화물 및 오스테나이트·마르텐사이트 혼성물이 산재하는 부분과, 구오스테나이트 입계가 불명료하고 침상 또는 부정형의 페라이트 부분이 혼재하는 조직이다.Granular bainite is formed at a transformation temperature between that of acicular ferrite and bainite, and has intermediate structural characteristics. It is a structure in which the old austenite grain boundaries are partially visible, a coarse lath structure exists within the grains, and fine carbides and austenite-martensite hybrids are scattered within and between the laths, and the old austenite grain boundaries are unclear and acicular or irregular ferrite parts exist mixed.

베이나이트 및 마르텐사이트는, 구오스테나이트 입계가 명료하고, 입자 내는 미세한 라스 조직이 발달한 조직이다. 베이나이트 및 마르텐사이트는, SEM 관찰로는 용이하게 구별할 수 없지만, 본 실시 형태에서는, 구오스테나이트 입계가 명료하고, 입자 내는 미세한 라스 조직이 발달한 조직이며, 경도가 250Hv 이상인 조직을 마르텐사이트, 구오스테나이트 입계가 명료하고, 입자 내는 미세한 라스 조직이 발달한 조직이며, 경도가 250Hv 미만인 조직을 베이나이트인 것으로 한다. 경도가 250Hv 이상인지, 250Hv 미만인지는, 하중을 100gf로 한 마이크로 비커스로 대상의 조직을 10점 측정하여, 그 최댓값이 250Hv인지, 250Hv 미만인지로 판단한다. 모든 조직은, 복열 시, 강관에서의 열처리 시에 템퍼링을 받지만, 템퍼링 유무로는 특별히 구별하지 않는다.Bainite and martensite are structures in which prior austenite grain boundaries are clear, and a fine lath structure is developed within the grains. Bainite and martensite cannot be easily distinguished by SEM observation, but in the present embodiment, a structure in which prior austenite grain boundaries are clear, a fine lath structure is developed within the grains, and a hardness of 250 Hv or more is referred to as martensite, and a structure in which prior austenite grain boundaries are clear, a fine lath structure is developed within the grains, and a hardness of less than 250 Hv is referred to as bainite. Whether the hardness is 250 Hv or more or less than 250 Hv is determined by measuring the target structure at 10 points with a micro Vickers tester at a load of 100 gf, and determining whether the maximum value is 250 Hv or less than 250 Hv. All tissues are tempered during heat treatment in steel pipes during reheating, but there is no special distinction made on the presence or absence of tempering.

본 실시 형태에 관한 강관에 있어서, 표층부 이외의 조직에 대해서는 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 후술하는 제조 방법에 의해 표층부의 조직을 상기와 같이 제어하는 경우, 표층부 이외의 조직, 예를 들어 두께 중심부(강판의 판 두께 중심부)의 조직은, 가공 페라이트나, 펄라이트(의사 펄라이트를 포함함), 마르텐사이트를 포함하지 않는, 침상 페라이트 및 베이나이트가 주체인 조직이며, 최고 경도가 250Hv 이하인 것이 바람직하다.In the steel pipe according to the present embodiment, there is no particular limitation on the structure other than the surface layer. However, when the structure of the surface layer is controlled as described above by the manufacturing method described later, the structure other than the surface layer, for example, the structure of the center of thickness (the center of the plate thickness of the steel plate), is a structure mainly composed of needle-like ferrite and bainite that does not include worked ferrite, pearlite (including pseudo-pearlite), or martensite, and it is preferable that the maximum hardness is 250 Hv or less.

2-2. 용접 열영향부의 금속 조직2-2. Metal structure of the weld heat affected zone

본 실시 형태에 관한 강관에서는, 강관 전체에서 비슷한 금속 조직으로 하기 위해, 용접 열영향부에 있어서의 표층부의 금속 조직은, 베이나이트 및 침상 페라이트로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 용접 열영향부에 있어서의 표층부의 금속 조직은, 균일 조직 즉, 베이나이트 및/또는 침상 페라이트로 이루어지는 조직인 것이 바람직하다.In the steel pipe according to the present embodiment, in order to have a similar metal structure throughout the steel pipe, it is preferable that the metal structure of the surface layer in the welded heat-affected zone includes at least one selected from bainite and acicular ferrite. Furthermore, it is preferable that the metal structure of the surface layer in the welded heat-affected zone is a uniform structure, that is, a structure composed of bainite and/or acicular ferrite.

용접 금속부는 침상 페라이트로 이루어지는 조직인 것이 바람직하다.It is preferable that the weld metal part be a structure composed of needle-like ferrite.

용접 열영향부를 상기 금속 조직으로 하기 위해, 용접 조건으로서는, 이하의 조건이 바람직하다. 예를 들어, 용접 재료로서, Y-D, Y-DM, Y-DMH 와이어, 그리고 NF5000B, 또는 NF2000의 플럭스를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 내면 용접, 및 외면 용접을 실시하는 것이 바람직하고, 내면 3전극, 외면 4전극에서 서브머지드 아크 용접을 실시하는 것이 바람직하다. 용접 시의 입열은, 판 두께에 따라서, 2.0kJ/㎜ 내지 10kJ/㎜의 범위에서 용접하는 것이 바람직하다.In order to make the weld heat-affected zone have the above metal structure, the following conditions are preferable as welding conditions. For example, as welding materials, it is preferable to use Y-D, Y-DM, Y-DMH wire, and NF5000B or NF2000 flux. In addition, it is preferable to perform inner surface welding and outer surface welding, and it is preferable to perform submerged arc welding with three electrodes on the inner surface and four electrodes on the outer surface. It is preferable to perform welding with a heat input of 2.0 kJ/mm to 10 kJ/mm depending on the plate thickness.

용접 열영향부의 금속 조직은, 강관의 용접부로부터 용접 금속부를 포함한 시험편을 잘라내어, 마이크로 조직 관찰용의 시료를 제작한다. 그리고, 모재부와 마찬가지의 방법으로 관찰한다.The metal structure of the weld heat-affected zone is prepared by cutting a test piece including the weld metal from the weld of the steel pipe to produce a sample for microstructure observation. Then, it is observed in the same way as the base metal.

3. 기계 특성3. Machine characteristics

다음에, 강관의 기계 특성에 대하여 설명한다.Next, the mechanical characteristics of the steel pipe are explained.

3-1. 모재부의 기계 특성3-1. Mechanical characteristics of the parent material

표층부의 최고 경도: 250HV 이하Maximum hardness of the surface layer: 250HV or less

SSC는, 강판 표면의 미소 흠집 또는 미소 균열에 기인하여 발생하므로, 미소 흠집 및 미소 균열의 발생원이 되는 표층부의 금속 조직 및 경도는 중요하다.Since SSC occurs due to micro-scratches or micro-cracks on the surface of the steel plate, the metal structure and hardness of the surface layer, which is the source of the micro-scratches and micro-cracks, are important.

본 실시 형태에 관한 강관에서는, 우수한 내SSC성을 확보하기 위해, 모재부의 표층부의 금속 조직을, 전술한 바와 같이 제어한 후에, 모재부의 표층부의 최고 경도를 250HV 이하로 한다. 상기 표층부의 최고 경도는, 바람직하게는 245HV 이하, 보다 바람직하게는 240HV 이하이다.In the steel pipe according to the present embodiment, in order to secure excellent SSC resistance, after controlling the metal structure of the surface layer of the parent material as described above, the maximum hardness of the surface layer of the parent material is set to 250 HV or less. The maximum hardness of the surface layer is preferably 245 HV or less, more preferably 240 HV or less.

표층부의 최고 경도의 측정은, 이하의 방법에 의해 행한다. 먼저, 용접부로부터 강관의 둘레 방향으로 90°, 180°, 270° 이격된 위치로부터, 축 방향 길이 20㎜, 둘레 방향 길이 20㎜의 시험편을 기계 절단에 의해 채취한다. 강판의 경우에는, 폭 방향의 단부로부터 강판의 폭 방향으로 1/4, 1/2, 3/4의 위치로부터 길이 20㎜, 폭 20㎜의 시험편을 채취한다.The measurement of the maximum hardness of the surface layer is performed by the following method. First, test pieces of 20 mm in axial length and 20 mm in circumferential length are taken by mechanical cutting from positions spaced 90°, 180°, and 270° apart from the welded portion in the circumferential direction of the steel pipe. In the case of steel plates, test pieces of 20 mm in length and 20 mm in width are taken from positions 1/4, 1/2, and 3/4 from the end in the width direction of the steel plate.

계속해서, 상기 시험편을 기계 연마로 연마한다. 연마 후의 시험편에 대하여, 비커스 경도계(시험력: 100gf)를 사용하여, 표면으로부터 0.1㎜를 시점으로 하여, 판 두께 방향으로 0.1㎜ 간격으로 10점, 동일 깊이에 대하여 폭 방향 1㎜ 간격으로 10점, 합계 100점 측정한다.Next, the above test piece is polished by mechanical polishing. For the test piece after polishing, a Vickers hardness tester (test force: 100 gf) is used to measure 10 points at 0.1 mm intervals in the plate thickness direction, starting from 0.1 mm from the surface, and 10 points at 1 mm intervals in the width direction for the same depth, for a total of 100 points.

그리고, 상기 측정의 결과, 250HV를 초과하는 측정점이 판 두께 방향으로 2점 이상 연속하여 나타나지 않으면, 표층부의 최고 경도는 250HV 이하라고 판단한다.And, as a result of the above measurement, if two or more measurement points exceeding 250 HV do not appear consecutively in the plate thickness direction, the highest hardness of the surface layer is judged to be 250 HV or less.

강관의 모재부에서는, 국소적으로는, 개재물 등에 의해 높은 값(이상값)이 나타나는 경우가 있다. 그러나, 개재물은 균열의 원인이 되지 않으므로, 이와 같은 이상값이 나타나도, 내SSC성은 확보할 수 있다. 한편, 판 두께 방향으로 연속하여 2점 이상 250HV를 초과하는 측정점이 존재하는 경우, 개재물 기인이 아니라, 내SSC성이 저하되므로 허용되지 않는다.In the parent material of the steel pipe, there are cases where high values (abnormal values) appear locally due to inclusions, etc. However, since inclusions do not cause cracks, even if such abnormal values appear, SSC resistance can be secured. On the other hand, if there are two or more consecutive measurement points exceeding 250 HV in the plate thickness direction, it is not allowed because it is not due to inclusions but because SSC resistance is reduced.

따라서, 본 발명에서는, 250HV를 초과하는 측정점이 1점 존재해도, 판 두께 방향으로 2점 이상 연속하여 나타나지 않으면, 그 점은 이상점인 것으로 하여 채용하지 않고, 다음으로 높은 값을 최고 경도로 한다. 한편, 판 두께 방향으로 연속하여 2점 이상 250HV를 초과하는 측정점이 존재하는 경우에는, 그 경도를 최고 경도로 한다.Therefore, in the present invention, even if there is one measurement point exceeding 250 HV, if two or more points do not appear consecutively in the plate thickness direction, that point is considered an abnormal point and is not adopted, and the next highest value is set as the highest hardness. On the other hand, if there are two or more measurement points exceeding 250 HV consecutively in the plate thickness direction, that hardness is set as the highest hardness.

비례 한도: 항복 응력의 90% 이상Proportional limit: 90% or more of yield stress

본 발명자들은, 보다 엄격한 환경 하에서의 내SSC성에 대하여 검토를 행하였다. 그 결과, 응력 변형 곡선에 있어서의 비례 한도가 항복 응력의 90% 이상이 되면, 부하 응력이 항복 응력의 90% 초과(예를 들어 95%)인 경우에도, SSC가 발생하지 않게 되는 것을 알 수 있었다.The inventors of the present invention have investigated the SSC resistance under more stringent conditions. As a result, it was found that when the proportional limit in the stress-strain curve is 90% or more of the yield stress, SSC does not occur even when the load stress exceeds 90% (e.g., 95%) of the yield stress.

비례 한도가 항복 응력의 90% 미만이면, 황화물 응력 부식 균열 시험에 있어서의 부하 응력이 90% 실항복 응력인 경우에는, 소성 변형되기 때문에, 전위가 증식된다. 그 결과, 황화물 응력 부식 시험 시에 침입한 수소가 증식된 전위에 포획되어, 수소량이 증가하기 때문에, 균열이 발생해 버린다. 그것에 반해, 비례 한도가 항복 응력의 90% 이상이면, 항복 응력이 90% 초과라도 소성 변형이 일어나지 않는다. 그 때문에, 증식되는 전위도 증가하지 않고, 또한 거기에 수소가 집적되지 않는다. 그리고, 결과적으로 균열을 방지하는 것이 가능해진다.If the proportional limit is less than 90% of the yield stress, when the load stress in the sulfide stress corrosion cracking test is 90% of the actual yield stress, plastic deformation occurs and dislocations propagate. As a result, hydrogen that has invaded during the sulfide stress corrosion test is captured by the propagated dislocations, and since the amount of hydrogen increases, cracks occur. On the other hand, if the proportional limit is 90% or more of the yield stress, plastic deformation does not occur even if the yield stress exceeds 90%. Therefore, the propagated dislocations do not increase, and hydrogen does not accumulate there. As a result, cracking can be prevented.

이상과 같이, 비례 한도가 항복 응력의 90% 이상임으로써, 본 실시 형태에 관한 강관의 모재부(본 실시 형태에 관한 강판)는, 30℃ 이하의, 5%의 식염 및 아세트산을 포함하는 용액 환경에서, 항복 응력의 90% 초과의 응력을 부하해도, 황화물 응력 균열이 발생하지 않는다. 비례 한도는 항복 응력의 95% 이상인 것이 보다 바람직하다.As described above, since the proportional limit is 90% or more of the yield stress, the parent material of the steel pipe according to the present embodiment (the steel plate according to the present embodiment) does not cause sulfide stress cracking even when a stress exceeding 90% of the yield stress is applied in a solution environment containing 5% salt and acetic acid at 30°C or lower. It is more preferable that the proportional limit be 95% or more of the yield stress.

본 실시 형태에 있어서, 비례 한도는 이하의 수순에 의해 측정한다.In this embodiment, the proportional limit is measured by the following procedure.

먼저, API5L에 준하여, 환봉 인장 시험편을 강관의 긴 변 방향에 직각(C 방향)으로 채취하여, 인장 시험을 행한다. 인장 시험은 스트로크 제어(인장 속도: 1㎜/min)로 행하고, 0.05s 간격으로 시험력 및 변위를 측정하고, 그것들에 기초하여, 측정 시간마다의 응력 및 변형을 구한다. 그리고, 얻어진 응력 변형 곡선으로부터, 항복 응력(YS)을 구한다. YS로서는, 항복점이 명료하게 보이지 않는 경우에는, 0.20% 내력을 채용한다.First, in accordance with API5L, a round bar tensile test specimen is collected perpendicular to the long side direction of the steel pipe (C direction), and a tensile test is performed. The tensile test is performed under stroke control (tensile speed: 1 mm/min), the test force and displacement are measured at 0.05 s intervals, and based on these, the stress and strain at each measurement time are obtained. Then, the yield stress (YS) is obtained from the obtained stress-strain curve. As YS, when the yield point is not clearly visible, 0.20% proof stress is adopted.

그 후, 측정 오차를 고려하여, 응력 및 변형의 값의 스무딩 처리를 행한다. 구체적으로는, 측정 시간마다, 당해 측정 시간±2.50s의 평균값을 산출하고, 그 값을 각 측정 시간에서의 결과로 한다. 예를 들어, 2.50s에서의 응력 및 변형의 값으로서는, 0 내지 5.00s 동안의 101개의 측정값의 평균값을 채용한다.Thereafter, considering the measurement error, the values of stress and strain are smoothed. Specifically, for each measurement time, the average value of the measurement time ±2.50 s is calculated, and that value is used as the result for each measurement time. For example, as the values of stress and strain at 2.50 s, the average value of 101 measurement values for 0 to 5.00 s is adopted.

다음에, 스무딩 처리를 실시한 후의 응력 변형 곡선의 직선부에 있어서의 기울기를 구한다. 직선부의 기울기는, 응력이 0.2YS로부터 0.4YS가 되는 동안의 값을 대푯값으로서 사용하여, 최소 제곱법에 의해 산출한다.Next, the slope of the straight line portion of the stress-strain curve after smoothing is obtained. The slope of the straight line portion is calculated by the least squares method using the value when the stress increases from 0.2YS to 0.4YS as a representative value.

계속해서, 각 측정 시간에 있어서의 응력 변형 곡선의 기울기를 산출한다. 구체적으로는, 측정 시간마다, 당해 측정 시간±0.50s 동안의 값으로부터 최소 제곱법에 의해 기울기를 산출한다. 예를 들어, 60.00s에서의 응력 변형 곡선의 기울기는, 59.50 내지 60.50s 동안의 21개의 측정값을 사용하여 최소 제곱법에 의해 기울기를 산출한다.Subsequently, the slope of the stress-strain curve at each measurement time is calculated. Specifically, for each measurement time, the slope is calculated by the least-squares method from the values for the corresponding measurement time ±0.50 s. For example, the slope of the stress-strain curve at 60.00 s is calculated by the least-squares method using 21 measurement values for 59.50 to 60.50 s.

그리고, 응력 변형 곡선의 기울기가 상기 직선부의 기울기의 0.95배를 계속해서 하회하는 하나 전의 응력의 값을 비례 한도로 한다. 측정 오차의 영향에 의해, 응력 변형 곡선의 기울기가 도중에 상기 직선부의 기울기의 0.95배를 한 번 하회한다고 해도, 다시 직선부의 기울기의 0.95배를 상회하는 경우에는, 그 값은 채용하지 않는 것으로 한다.And, the value of the stress before the slope of the stress-strain curve continues to fall below 0.95 times the slope of the straight line is set as the proportional limit. Even if the slope of the stress-strain curve falls below 0.95 times the slope of the straight line once due to the influence of the measurement error, if it again exceeds 0.95 times the slope of the straight line, that value is not adopted.

항복 응력: 415㎫ 이상Yield stress: 415 MPa or more

인장 강도: 530㎫ 이상Tensile strength: 530 MPa or more

본 실시 형태에 관한 강관의 모재부의 항복 응력은, 본 실시 형태에 관한 강관에 있어서 소요의 강도를 확보하기 위해, 415㎫ 이상으로 한다. 바람직하게는, 430㎫ 이상이다. 항복 응력의 상한은, 가공성의 점에서, API5L의 X70에 규정되는 630㎫ 정도가 실질적인 상한이다. 가공성의 점에서는, 항복 응력은, 600㎫ 이하가 바람직하다.The yield stress of the parent material of the steel pipe according to the present embodiment is set to 415 MPa or more in order to secure the required strength of the steel pipe according to the present embodiment. Preferably, it is 430 MPa or more. The upper limit of the yield stress is, in terms of workability, about 630 MPa specified in X70 of API5L, which is a practical upper limit. In terms of workability, the yield stress is preferably 600 MPa or less.

또한, 본 실시 형태에 관한 강관의 모재부의 인장 강도는, 본 실시 형태에 관한 강관에 있어서 소요의 강도를 확보하기 위해, 530㎫ 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 550㎫ 이상이다. 인장 응력의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 가공성의 점에서, API5L의 X70에 규정되는 690㎫가 실질적인 상한이다. 가공성의 점에서는, 650㎫ 이하가 바람직하다.In addition, the tensile strength of the parent material of the steel pipe according to the present embodiment is preferably 530 MPa or more in order to secure the required strength in the steel pipe according to the present embodiment. More preferably, it is 550 MPa or more. The upper limit of the tensile stress is not particularly limited, but in terms of workability, 690 MPa specified in X70 of API5L is a practical upper limit. In terms of workability, it is preferably 650 MPa or less.

3-2. 용접부의 기계 특성3-2. Mechanical characteristics of welded joints

용접 열영향부에 있어서의 표층부의 최고 경도: 250Hv 이하Maximum hardness of the surface layer in the weld heat affected zone: 250 Hv or less

본 실시 형태에 관한 강관에서는, 양호한 내SSC성을 확보하기 위해, 용접 열영향부에 있어서의 표층부의 최고 경도를 250HV 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 표층부의 최고 경도는, 245HV 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 240HV 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.In the steel pipe according to the present embodiment, in order to secure good SSC resistance, it is preferable that the maximum hardness of the surface layer in the welded heat-affected zone be 250 HV or less. The maximum hardness of the surface layer is more preferably 245 HV or less, and even more preferably 240 HV or less.

한편, API 규격의 X60 이상의 강도를 얻기 위해, 용접 열영향부에 있어서의 표층부의 최고 경도를, 150HV 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상기 표층부의 최고 경도는, 160HV 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 170HV 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.Meanwhile, in order to obtain a strength higher than X60 of the API standard, it is preferable that the maximum hardness of the surface layer in the welded heat-affected zone be 150 HV or higher. The maximum hardness of the surface layer is more preferably 160 HV or higher, and even more preferably 170 HV or higher.

용접 열영향부에 있어서의 표층부의 최고 경도는, 표면으로부터 두께 방향으로 0.9㎜ 깊이 위치까지의 영역에 있어서 측정된 최고 경도로 한다. 용접 열영향부에 있어서의 표층부의 최고 경도는, 도 2에 도시한 바와 같은 시료를 잘라내고, 용접 지단(용접 금속부와 모재부의 경계)으로부터 모재부측에, 표면으로부터 0.3㎜, 0.6㎜, 0.9㎜의 위치에서 0.5㎜ 피치로 40점, 합계 120점을 측정하여, 최고 경도를 측정한다.The highest hardness of the surface layer in the weld heat-affected zone is the highest hardness measured in the area from the surface to a depth of 0.9 mm in the thickness direction. The highest hardness of the surface layer in the weld heat-affected zone is measured by cutting a sample as shown in Fig. 2, and measuring 40 points, a total of 120 points, at positions of 0.3 mm, 0.6 mm, and 0.9 mm from the surface on the base material side from the weld edge (the boundary between the weld metal part and the base material part) at 0.5 mm pitches.

상기 측정의 결과, 150HV 미만, 또는 250HV를 초과하는 측정점이 두께 방향으로 2점 이상 연속하여 나타나지 않으면, 용접 열영향부에 있어서의 표층부의 최고 경도는, 150 내지 250HV라고 판단한다. 이와 같이 경도를 측정하는 것은, 상술한 모재부에 있어서의 표층부의 최고 경도와 마찬가지의 이유로부터이다.As a result of the above measurement, if two or more measurement points less than 150 HV or more than 250 HV do not appear consecutively in the thickness direction, the highest hardness of the surface layer in the weld heat-affected zone is judged to be 150 to 250 HV. The reason for measuring the hardness in this way is the same as the highest hardness of the surface layer in the base material portion described above.

4. 치수4. Dimensions

판 두께: 10 내지 40㎜Plate thickness: 10 to 40mm

관경: 508㎜(20인치) 이상Diameter: 508mm (20 inches) or more

석유, 천연가스 등의 굴삭용 강관 또는 라인파이프용 강관으로 하는 경우, 판 두께는 10 내지 40㎜이며, 관경(외경)은 508㎜ 이상인 것이 바람직하다. 관경의 상한에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 1422.4㎜(56인치) 이하가 실질적인 상한이다.When used as steel pipes for excavation or line pipes for oil, natural gas, etc., the plate thickness is preferably 10 to 40 mm, and the diameter (outer diameter) is preferably 508 mm or more. There is no specific restriction on the upper limit of the diameter, but the practical upper limit is 1422.4 mm (56 inches) or less.

5. 용접 지단부의 각도5. Angle of weld joint

본 실시 형태에 관한 강관에서는, 용접부의 내SSC성을 향상시키기 위해, 심 용접부의 용접 지단부의 각도를 제어하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 있어서, 용접 지단부의 각도란, 도 1에 도시한 바와 같은 각도이다. 즉, 용접 지단부의 각도란, 용접 금속부의 여성 선단부의 각도, 즉, 용접 금속의 접선 방향과 모재부 표면이 이루는 각도이다. 소위 플랭크각이라고 할 수도 있다.In the steel pipe according to the present embodiment, in order to improve the SSC resistance of the weld, it is preferable to control the angle of the weld toe of the deep weld. In the present embodiment, the angle of the weld toe is an angle as shown in Fig. 1. That is, the angle of the weld toe is an angle of the female end of the weld metal, that is, an angle formed by the tangential direction of the weld metal and the surface of the base material. It can also be called the so-called flank angle.

SSC를 억제하기 위해, 강관의 내측에 있어서의 용접 지단부의 각도는, 130° 내지 180°의 범위로 하는 것이 바람직하다. 용접 지단부의 각도가 130° 미만이고, 보다 예각인 경우에는, 용접 열영향부에 변형이 축적되고, 수소의 침입이 촉진되어, 균열이 발생하기 쉬워진다. 도 1에서는, 좌측 하단의 각도만 측정하도록 기재되어 있지만, 본 실시 형태에서는, 좌우의 각도를 측정하고, 작은 쪽의 각도를 용접 지단부의 각도(지단각)로 한다.In order to suppress SSC, it is preferable that the angle of the weld toe on the inside of the steel pipe be in the range of 130° to 180°. If the angle of the weld toe is less than 130° and is more acute, deformation accumulates in the weld heat-affected zone, hydrogen intrusion is promoted, and cracks are likely to occur. In Fig. 1, only the angle at the lower left is described to be measured, but in this embodiment, the angles on the left and right are measured, and the smaller angle is taken as the angle of the weld toe (toe angle).

5. 제조 방법5. Manufacturing method

본 실시 형태에 관한 강관 및 그 소재가 되는 강판의 바람직한 제조 방법에 대하여 설명한다.A preferred method for manufacturing a steel pipe and a steel plate that is the material for the steel pipe according to the present embodiment is described.

본 실시 형태에 관한 강관은, 제조 방법에 상관없이, 상술한 구성을 갖고 있으면, 그 효과가 얻어지지만, 예를 들어 이하와 같은 제조 방법에 의하면, 안정적으로 얻어지므로 바람직하다.The steel pipe according to the present embodiment can obtain the effect as long as it has the above-described configuration, regardless of the manufacturing method. However, for example, the following manufacturing method is preferable because it can be obtained stably.

본 실시 형태에 관한 강판은,The steel plate according to this embodiment is,

(A) 상술한 소정의 화학 조성을 갖는 강편을, 1000 내지 1250℃로 가열하여 열간 압연에 제공하여, Ar3점 이상의 온도에서 열간 압연을 종료하는 열간 압연 공정과,(A) A hot rolling process in which a steel sheet having the above-described chemical composition is heated to 1000 to 1250°C and subjected to hot rolling, and the hot rolling is terminated at a temperature of Ar 3 point or higher;

(B) 열간 압연 공정 후의 강판을, Ar3점 이상의 온도로부터, 수랭 정지 온도가 500℃ 이하, 또한, 수랭을 정지한 후에 복열에 의한 최고 도달 온도가 500℃를 초과하는 수랭을 3회 이상 행하는, 다단의 가속 냉각을 행하는 제1 냉각 공정과,(B) A first cooling process for performing multi-stage accelerated cooling, in which the steel sheet after the hot rolling process is cooled three or more times from a temperature of Ar 3 point or higher, at a water cooling stop temperature of 500°C or lower, and further, at a maximum temperature reached by reheating exceeding 500°C after stopping water cooling;

(C) 그 후, 500℃ 이하의 온도까지, 0.2℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각하는 제2 냉각 공정(C) After that, a second cooling process is performed to cool to a temperature of 500℃ or lower at an average cooling rate of 0.2℃/s or higher.

을 포함하는 제조 방법에 의해 얻어진다.Obtained by a manufacturing method including:

본 실시 형태에 관한 강관은, (A) 내지 (C)의 공정에 더하여 또한,The steel pipe according to the present embodiment, in addition to the processes (A) to (C),

(D) 상기 강판을, 통형으로 성형하는 성형 공정과,(D) A forming process for forming the above steel plate into a cylindrical shape,

(E) 통형 강판의 양단부를 맞대어 용접하는 용접 공정과,(E) A welding process for welding both ends of a tubular steel plate together,

(F) 용접에 의해 얻어진 강관에 대하여, 온도 범위가 100 내지 300℃이고, 유지 시간이 1분 이상인 조건에서 열처리하는 열처리 공정(F) A heat treatment process for a steel pipe obtained by welding, in which heat treatment is performed under conditions in which the temperature range is 100 to 300℃ and the holding time is 1 minute or longer.

을 행함으로써 얻어진다.is obtained by doing .

각 공정에 대하여, 바람직한 조건을 설명한다.For each process, the desired conditions are described.

(열간 압연 공정)(Hot rolling process)

본 실시 형태에 관한 강관의 모재부와 동일한 화학 조성을 갖는 용강을 주조하여 제조한 강편을, 1000 내지 1250℃로 가열하여 열간 압연에 제공한다. 열간 압연에 앞서는 용강의 주조 및 강편의 제조는 상법에 따라서 행하면 된다.A steel billet manufactured by casting molten steel having the same chemical composition as the parent material of the steel pipe according to the present embodiment is heated to 1000 to 1250°C and provided for hot rolling. The casting of the molten steel and the manufacturing of the billet prior to hot rolling may be performed in accordance with commercial methods.

강편의 압연 시에, 가열 온도가 1000℃ 미만이면, 변형 저항이 감소되지 않아, 압연기의 부하가 증대되므로, 가열 온도는 1000℃ 이상으로 한다. 바람직하게는 1100℃ 이상이다. 한편, 가열 온도가 1250℃를 초과하면, 강편의 결정립이 조대화되어, 강도와 인성이 저하되므로, 가열 온도는 1250℃ 이하로 한다. 바람직하게는 1210℃ 이하이다.When rolling a steel billet, if the heating temperature is less than 1000℃, the deformation resistance does not decrease and the load of the rolling mill increases, so the heating temperature is set to 1000℃ or higher. Preferably, it is 1100℃ or higher. On the other hand, if the heating temperature exceeds 1250℃, the grains of the steel billet become coarser and the strength and toughness deteriorate, so the heating temperature is set to 1250℃ or lower. Preferably, it is 1210℃ or lower.

가열된 강편을, Ar3점 이상의 온도역에서 열간 압연하여 강판으로 하고, Ar3점 이상에서 열간 압연을 종료한다. 열간 압연 처리 온도가 Ar3점 미만이면, 강판 조직 중에 가공 페라이트가 생성되어 강도가 저하된다. 그 때문에, 열간 압연 처리 온도는 Ar3점 이상으로 한다.The heated steel billet is hot rolled in a temperature range of Ar 3 point or higher to make a steel plate, and the hot rolling is terminated at Ar 3 point or higher. If the hot rolling treatment temperature is lower than Ar 3 point, wrought ferrite is generated in the steel plate structure, which reduces the strength. Therefore, the hot rolling treatment temperature is set to Ar 3 point or higher.

(제1 냉각 공정)(1st cooling process)

열간 압연을 종료한 강판에 대해, Ar3점 이상의 온도로부터 가속 냉각을 개시한다. 그때, 표면 온도에서, 수랭 정지 온도가 500℃ 이하, 또한, 수랭을 정지한 후에 복열에 의한 최고 도달 온도가 500℃를 초과하는 수랭을 2회 이상 행하는 다단의 가속 냉각을 행한다. 바람직하게는 3회 이상 행한다.For a steel sheet that has completed hot rolling, accelerated cooling is initiated from a temperature of Ar 3 point or higher. At that time, multi-stage accelerated cooling is performed twice or more, in which the water cooling stop temperature is 500°C or lower at the surface temperature, and further, the maximum temperature reached by reheating after stopping the water cooling exceeds 500°C. Preferably, it is performed three or more times.

복열에 의한 최고 도달 온도가 500℃를 초과하도록 하기 위해서는, 표면과 내부의 온도차를 크게 하는 것이 중요하다. 표면과 내부의 온도차는, 수랭에 있어서의 수량 밀도 및 충돌압 등을 변경함으로써 조정할 수 있다.In order to ensure that the maximum temperature reached by the heat exchanger exceeds 500℃, it is important to increase the temperature difference between the surface and the interior. The temperature difference between the surface and the interior can be adjusted by changing the water density and collision pressure in the water cooling.

복열에 의한 최고 도달 온도가 500℃ 이하이면, 강판의 경도, 특히, 표면으로부터 깊이 1㎜까지의 표층부의 최고 경도를 250HV 이하로 할 수 없다. 또한, 500℃를 초과하는 복열 횟수가 2회 미만이어도, 표층부의 최고 경도를 250HV 이하로 할 수 없다. 그 때문에, 최고 도달 온도가 500℃를 초과하는 온도가 되는 복열이 3회 이상이 되도록 가속 냉각을 행한다.If the maximum temperature reached by reheating is 500℃ or less, the hardness of the steel plate, especially the maximum hardness of the surface layer from the surface to a depth of 1mm, cannot be lower than 250HV. In addition, even if the number of reheating times exceeding 500℃ is less than 2, the maximum hardness of the surface layer cannot be lower than 250HV. Therefore, accelerated cooling is performed so that reheating at a temperature exceeding 500℃ is performed 3 times or more.

다단 냉각에 있어서의 각 수랭 냉각 정지 온도는 경질상을 생성시키지 않는다고 하는 이유에서, Ms점을 초과하는 온도로 하는 것이 바람직하다.In multi-stage cooling, it is desirable to set the water cooling stop temperature to a temperature exceeding the Ms point because it does not form a hard phase.

또한, 복열 전의 수랭 정지 온도가 500℃를 초과하면, 소정의 조직을 얻을 수 없으므로, 수랭 정지 온도를 500℃ 이하로 한다. 바람직하게는 수랭 정지 온도를 500℃ 이하로 한다.In addition, if the water cooling stop temperature before heating exceeds 500℃, the desired tissue cannot be obtained, so the water cooling stop temperature is set to 500℃ or lower. Preferably, the water cooling stop temperature is set to 500℃ or lower.

복열을 3회 이상 행함으로써, 강판의 표면으로부터 깊이 1㎜까지의 표층부의 최고 경도 HVmax는 250HV 이하로 저하된다. 복열 횟수는, 상기 표층부의 최고 경도 HVmax가 250HV 이하에 도달할 때까지의 횟수이므로, 복열 횟수의 상한을 규정할 필요는 없다.By performing the re-rolling three or more times, the maximum hardness HVmax of the surface layer from the surface of the steel plate to a depth of 1 mm is reduced to 250 HV or less. Since the number of re-rollings is the number of times until the maximum hardness HVmax of the surface layer reaches 250 HV or less, there is no need to specify an upper limit on the number of re-rollings.

(제2 냉각 공정)(2nd cooling process)

제1 냉각 공정에 있어서, 3회 이상의 수랭 및 복열 완료 후, 500℃ 이하의 온도까지, 0.2℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각한다. 냉각을 500℃ 초과의 온도에서 종료하거나, 권취 등을 행하여 냉각 속도가 느려지거나 함으로써, 500℃ 이하까지의 평균 냉각 속도가 0.2℃/s 미만이면, 경도의 변동은 작아지지만, 상술한 표층부의 조직 및/또는 경도가 얻어지지 않는다.In the first cooling process, after three or more water cooling and reheating are completed, cooling is performed at an average cooling rate of 0.2°C/s or more to a temperature of 500°C or less. If cooling is completed at a temperature exceeding 500°C or the cooling rate is slowed down by performing coiling or the like, and the average cooling rate to 500°C or less is less than 0.2°C/s, the variation in hardness is reduced, but the structure and/or hardness of the surface layer described above are not obtained.

(성형 공정 및 용접 공정)(Forming process and welding process)

본 실시 형태에 관한 강판의 강관으로의 성형은, 특정 성형 방법에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 온간 가공도 사용할 수 있지만, 치수 정밀도의 점에서는 냉간 가공이 바람직하다.The forming of the steel plate into a steel pipe according to the present embodiment is not limited to a specific forming method. For example, warm working can also be used, but cold working is preferable in terms of dimensional accuracy.

강판을 통형으로 성형한 후, 강판의 양단부를 맞대어 아크 용접한다(심 용접). 아크 용접은, 특정 용접에 한정되지는 않지만, 서브머지드 아크 용접이 바람직하다. 또한, 용접 조건은, 공지의 조건에서 행하면 된다. 예를 들어, 3전극 또는 4전극에서 판 두께에 따라서 입열이 2.0 내지 10kJ/㎜인 범위에서 용접하는 것이 바람직하다. 용접 열영향부를 상술한 금속 조직으로 하기 위해서는, 예를 들어 용접 재료로서, Y-D, Y-DM, Y-DMH 와이어, 그리고 NF5000B, 또는 NF2000의 플럭스를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 내면 용접, 및 외면 용접을 실시하는 것이 바람직하고, 내면 3전극, 외면 4전극에서 서브머지드 아크 용접을 실시하는 것이 바람직하다.After forming the steel plate into a tubular shape, both ends of the steel plate are butted together and arc-welded (seam welding). Arc welding is not limited to a specific welding method, but submerged arc welding is preferable. In addition, the welding conditions may be performed under known conditions. For example, it is preferable to weld in a range where the heat input is 2.0 to 10 kJ/mm depending on the plate thickness with three or four electrodes. In order to make the weld heat-affected zone have the above-described metal structure, it is preferable to use, for example, Y-D, Y-DM, Y-DMH wire, and NF5000B or NF2000 flux as the welding material. In addition, it is preferable to perform inner surface welding and outer surface welding, and it is preferable to perform submerged arc welding with three electrodes on the inner surface and four electrodes on the outer surface.

(열처리 공정)(heat treatment process)

그 후(조관 후), 강관을, 온도 범위가 100 내지 300℃이고, 유지 시간이 1분 이상인 조건에서 열처리한다. 상한은 특별히 한정하지는 않지만, 예를 들어 60분 이하이다.Thereafter (after tempering), the steel pipe is heat treated under conditions where the temperature range is 100 to 300℃ and the holding time is 1 minute or longer. The upper limit is not particularly limited, but is, for example, 60 minutes or less.

(그 밖의 공정)(Other processes)

또한, 용접부에 대하여, 내사워성에 유해한 조직(면적률로 20%를 초과하는 페라이트·펄라이트)이 생성되지 않도록, 용접부를 Ac1점 이하로 가열하여 템퍼링하는 심 열처리를 행해도 된다. 이 열처리는, 심 용접 직후에 행해도 된다.In addition, in order to prevent the formation of tissues harmful to sour resistance (ferrite and pearlite exceeding 20% in area ratio) in the weld, a core heat treatment may be performed by heating the weld to a point Ac 1 or lower and tempering it. This heat treatment may be performed immediately after the core welding.

본 실시 형태에 관한 강관의 모재부에는 Ac1점을 초과하는 온도에서의 열처리를 실시하지 않으므로, 모재부의 금속 조직은, 본 실시 형태에 관한 강판의 금속 조직과 동일하다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강관은, 모재부, 용접부 모두, 종래 강과 동등 이상의 내HIC성에 더하여, 우수한 내SSC성을 구비한다.Since the base material portion of the steel pipe according to the present embodiment is not subjected to heat treatment at a temperature exceeding Ac 1 , the metal structure of the base material portion is the same as the metal structure of the steel plate according to the present embodiment. Therefore, the steel pipe according to the present embodiment has excellent SSC resistance in addition to HIC resistance equivalent to or higher than that of conventional steel, in both the base material portion and the welded portion.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically by examples, but the present invention is not limited to these examples.

실시예Example

표 1-1, 표 1-2에 나타내는 화학 조성을 갖는 용강을 연속 주조하여, 240㎜ 두께의 강 슬래브를 제조하고, 표 2-1 내지 표 2-3에 나타내는 제조 조건(가열 온도, 마무리 압연 온도, 다단 냉각 중 1회째의 수랭 정지 후의 복열에 의한 최고 도달 온도, 500℃를 초과한 복열의 횟수)에서, 강판을 제조하였다. 표 2-1 내지 표 2-3 중, 수랭 정지 온도의 란에 있어서, OK란, 수랭 정지 온도가 다단 가속 냉각의 각 수랭 후에 모두 500℃ 이하였던 예를 나타내고, NG는, 냉각 정지 온도가 500℃ 초과한 경우가 있는 예를 나타낸다.Molten steel having the chemical compositions shown in Tables 1-1 and 1-2 was continuously cast to manufacture a steel slab having a thickness of 240 mm, and a steel plate was manufactured under the manufacturing conditions (heating temperature, finish rolling temperature, maximum temperature reached by reheating after the first water cooling stop during multi-stage cooling, number of reheatings exceeding 500°C) shown in Tables 2-1 to 2-3. In Tables 2-1 to 2-3, in the column for water cooling stop temperature, OK indicates an example in which the water cooling stop temperature was 500°C or lower after each water cooling of the multi-stage accelerated cooling, and NG indicates an example in which the cooling stop temperature exceeded 500°C.

[표 1-1][Table 1-1]

Figure 112022090213474-pct00001
Figure 112022090213474-pct00001

[표 1-2][Table 1-2]

Figure 112022090213474-pct00002
Figure 112022090213474-pct00002

[표 2-1][Table 2-1]

Figure 112022090213474-pct00003
Figure 112022090213474-pct00003

[표 2-2][Table 2-2]

Figure 112022090213474-pct00004
Figure 112022090213474-pct00004

[표 2-3][Table 2-3]

Figure 112022090213474-pct00005
Figure 112022090213474-pct00005

얻어진 강판으로부터 API5L에 준하여, 환봉 인장 시험편을 채취하여, 인장 강도를 측정하였다. 또한, 표면으로부터 깊이 1㎜까지의 표층부의 최고 경도를 측정함과 함께, 금속 조직을 SEM으로 관찰하였다. 또한, 참고로서, 표면으로부터 5㎜의 위치에서의 조직, 및 표면으로부터 판 두께의 1/2의 위치(1/2부)의 조직에 대해서도 관찰하였다.From the obtained steel plate, a round bar tensile test piece was collected in accordance with API5L, and the tensile strength was measured. In addition, the maximum hardness of the surface layer from the surface to a depth of 1 mm was measured, and the metal structure was observed with a SEM. In addition, for reference, the structure at a position of 5 mm from the surface and the structure at a position of 1/2 of the plate thickness from the surface (1/2 section) were also observed.

표층부의 최고 경도는, 먼저, 강판의 폭 방향의 단부로부터 강판의 폭 방향의 1/4, 1/2 및 3/4의 위치로부터 한 변이 300㎜인 정사각형의 강판을 가스 절단으로 잘라내고, 잘라낸 강판의 중심으로부터, 길이 20㎜, 폭 20㎜의 블록 시험편을 기계 절단에 의해 채취하고, 기계 연마로 연마하였다. 이 블록 시험편에 대하여, 비커스 경도계(하중 100g)로, 강판 표면으로부터 0.1㎜ 깊이의 위치를 시점으로 하여, 판 두께 방향으로 0.1㎜ 간격으로 10점, 동일 깊이에 대하여 폭 방향 1㎜ 간격으로 20점, 합계 200점 측정하여, 최고 경도를 얻었다. 이때, 250HV를 초과하는 측정점이 1점 존재해도, 판 두께 방향으로 2점 이상 연속하여 나타나지 않으면, 그 점은 이상점인 것으로 하여, 채용하지 않고, 다음으로 높은 값을 최고 경도로 하였다. 한편, 판 두께 방향으로 연속하여 2점 이상 250HV를 초과하는 측정점이 존재하는 경우에는, 가장 높은 값을 최고 경도로 하였다.The highest hardness of the surface layer was first obtained by cutting a square steel plate with a side length of 300 mm from the positions of 1/4, 1/2, and 3/4 in the width direction from the end in the width direction of the steel plate by gas cutting, and then collecting a block test piece with a length of 20 mm and a width of 20 mm from the center of the cut steel plate by mechanical cutting and polishing by mechanical polishing. For this block test piece, a Vickers hardness meter (load 100 g) was used to measure 10 points at 0.1 mm intervals in the plate thickness direction, 20 points at 1 mm intervals in the width direction for the same depth, and a total of 200 points, to obtain the highest hardness. At this time, even if there was one measurement point exceeding 250 HV, if two or more points did not appear continuously in the plate thickness direction, that point was considered to be an abnormal point and was not adopted, and the next highest value was set as the highest hardness. Meanwhile, if there are two or more consecutive measurement points exceeding 250 HV in the plate thickness direction, the highest value was considered the highest hardness.

금속 조직은, 표면으로부터 0.5㎜(표층부), 표면으로부터 5㎜, 표면으로부터 판 두께의 1/2의 위치를 관찰할 수 있도록 채취한 시료를 연마한 시험편을, 3% 질산과 97% 에탄올의 혼합 용액에 수초 내지 수십초 침지하여 에칭하여, 금속 조직을 현출시키고, SEM으로 관찰함과 함께, 베이나이트와 마르텐사이트에 대해서는, 마이크로 비커스 경도에 의해 분류하였다. 표 3-1 내지 표 3-3에 결과를 나타낸다. 금속 조직에 관찰에는, 필요에 따라서 수정 레페라액도 사용하였다.The metal structure was observed at positions 0.5 mm (surface layer) from the surface, 5 mm from the surface, and 1/2 the plate thickness from the surface. The polished test piece was immersed in a mixed solution of 3% nitric acid and 97% ethanol for several seconds to tens of seconds to etch the metal structure, which was then observed with a SEM. The bainite and martensite were classified by micro Vickers hardness. The results are shown in Tables 3-1 to 3-3. A modified Lepera solution was also used for the observation of the metal structure as necessary.

[표 3-1][Table 3-1]

Figure 112022090213474-pct00006
Figure 112022090213474-pct00006

[표 3-2][Table 3-2]

Figure 112022090213474-pct00007
Figure 112022090213474-pct00007

[표 3-3][Table 3-3]

Figure 112022090213474-pct00008
Figure 112022090213474-pct00008

그 후, 각 강판을 원통형으로 냉간 가공하고, 원통형의 강판의 양단부를 맞대어, 3전극 또는 4전극에서 판 두께에 따라서 입열이 2.0kJ/㎜ 내지 10kJ/㎜인 범위의 조건에서, 서브머지드 아크 용접(SAW)하여 강관을 제조하였다.Thereafter, each steel plate was cold worked into a cylindrical shape, and both ends of the cylindrical steel plate were placed against each other, and submerged arc welding (SAW) was performed under conditions where the heat input was in the range of 2.0 kJ/mm to 10 kJ/mm depending on the plate thickness using three or four electrodes to manufacture a steel pipe.

용접 재료로서 내면측에서는, Y-D, Y-DM, Y-D 와이어와 NF-5000B의 플럭스를 사용하고, 외면측에서는, Y-DM, Y-DMH, Y-DM, Y-DM, 또한 플럭스는 NF-5000을 사용하였다. 용접 조건은 내면 3전극, 외면 4전극으로 하고, 판 두께에 따라, 용접 시의 입열을 2.0kJ/㎜ 내지 10kJ/㎜의 범위에서 조정하였다.As welding materials, Y-D, Y-DM, Y-D wire and NF-5000B flux were used on the inner side, and Y-DM, Y-DMH, Y-DM, Y-DM, and NF-5000 flux were used on the outer side. The welding conditions were 3 electrodes on the inner side and 4 electrodes on the outer side, and the heat input during welding was adjusted in the range of 2.0 kJ/mm to 10 kJ/mm depending on the plate thickness.

얻어진 강관에 대해, 일부의 강판에 대해서는, 모재부에 대해, 표 2-1 내지 표 2-3에 나타내는 바와 같은 조건에서 열처리를 행하였다. 또한, 일부의 강관(시험 No.58)에 대해서는 용접부에 대하여, 400℃ 내지 Ac1점으로 가열하는 열처리를 실시하였다.For the obtained steel pipes, heat treatment was performed on some of the steel plates, on the base material, under the conditions shown in Tables 2-1 to 2-3. In addition, for some of the steel pipes (Test No. 58), heat treatment was performed on the welded portion by heating at 400°C to point Ac 1 .

얻어진 각 강관에 대하여, 용접부로부터 강관의 둘레 방향으로 90°, 180°, 270° 이격된 위치로부터, 축 방향 길이 20㎜, 둘레 방향 길이 20㎜의 시험편을 기계 절단에 의해 채취하였다. 그리고 그 시험편을 사용하여, 상기와 마찬가지의 방법에 의해, 강관의 표층부의 최고 경도를 구하였다. 강관으로 제관한 후의 금속 조직은, 강판의 금속 조직과 동일하다고 생각되기 때문에, 상기 측정 결과를 그대로 사용하였다.For each obtained steel pipe, test pieces of 20 mm in axial length and 20 mm in circumferential length were cut mechanically from positions spaced 90°, 180°, and 270° apart from the weld in the circumferential direction of the steel pipe. Then, using the test pieces, the maximum hardness of the surface layer of the steel pipe was obtained by the same method as above. Since the metal structure after being manufactured into a steel pipe is thought to be the same as the metal structure of the steel plate, the above measurement results were used as they are.

또한, 내SSC성의 평가로서, 얻어진 강관으로부터 API5L에 준하여 환봉 시험편을 채취하여, 항복 응력 및 인장 강도를 측정하였다.In addition, as an evaluation of the SSC resistance, round bar test specimens were collected from the obtained steel pipe in accordance with API 5L, and the yield stress and tensile strength were measured.

또한, 폭 15㎜, 길이 115㎜, 두께 5㎜의 4점 굽힘 시험편을 강관의 모재부의 내표면으로부터, 내표면을 남기는 형태로 채취하고, NACE TM 0316-2016에 준거하여, 다양한 황화수소 분압, pH3.5의 용액 환경에서의 균열의 발생 유무를 조사하였다. 4점 굽힘 시험 시의 부하 응력은, 실항복 응력의 90% 및 95%로 하였다.In addition, four-point bending test specimens measuring 15 mm in width, 115 mm in length, and 5 mm in thickness were collected from the inner surface of the parent material of the steel pipe in a form that leaves the inner surface intact, and the occurrence of cracks in various hydrogen sulfide partial pressures and solution environments of pH 3.5 was investigated in accordance with NACE TM 0316-2016. The load stress during the four-point bending test was set to 90% and 95% of the actual yield stress.

그리고, 내HIC성의 평가로서, 수소 유기 균열 시험(이하, 「HIC 시험」이라 함)을 실시하였다. HIC 시험은, NACE TM0284 2016에 준거하여 실시하였다. 구체적으로는, 모재부로부터 채취한, 내면을 따른 곡률이 있는 길이 100㎜, 폭 20㎜의 시험편을, Solution A액(5mass% NaCl+0.5mass% 빙초산 수용액)에 100%의 H2S 가스를 포화시킨 시험액 중에 96시간 침지하였다. 그 후, 표층부와 중심부에 대해, 균열이 발생한 면적률(CAR)을 측정하였다. CAR이 5% 이하이면, 내HIC성이 우수하다고 판단하였다.And, as an evaluation of HIC resistance, a hydrogen-induced cracking test (hereinafter referred to as “HIC test”) was conducted. The HIC test was conducted in accordance with NACE TM0284 2016. Specifically, a test piece having a length of 100 mm and a width of 20 mm and having a curvature along the inner surface, taken from the parent material, was immersed in a test solution saturated with 100% H2S gas in Solution A (5 mass% NaCl + 0.5 mass% glacial acetic acid aqueous solution) for 96 hours. Thereafter, the area ratio (CAR) where cracks occurred was measured for the surface and the center. If the CAR was 5% or less, the HIC resistance was judged to be excellent.

또한, 환봉 인장 시험의 결과에 기초하여, 상술한 방법에 의해, 각 강판의 비례 한도를 산출하였다. 그것들의 결과를 표 4-1 내지 표 4-3에 통합하여 나타낸다.In addition, based on the results of the tensile test of the circular bar, the proportional limit of each steel plate was calculated by the above-described method. The results are summarized and presented in Tables 4-1 to 4-3.

[표 4-1][Table 4-1]

Figure 112022090213474-pct00009
Figure 112022090213474-pct00009

[표 4-2][Table 4-2]

Figure 112022090213474-pct00010
Figure 112022090213474-pct00010

[표 4-3][Table 4-3]

Figure 112022090213474-pct00011
Figure 112022090213474-pct00011

시험 No.1 내지 22 및 60 내지 65(본 발명 강관)는 종래 강관과 동등 이상의 내HIC 특성을 갖고, 또한 내SSC성이 우수하였다.Test Nos. 1 to 22 and 60 to 65 (steel pipes of the present invention) had HIC resistance properties equivalent to or higher than those of conventional steel pipes, and also had excellent SSC resistance.

상기 강관 No.1로부터 용접 금속부의 화학 조성을 구하였다. 그 결과, 용접 금속의 화학 조성은, C: 0.07%, Si: 0.41%, Mn: 1.45%, P: 0.010%, S: 0.0030%, Cu: 0.04%, Ni: 0.12%, Cr: 0.16%, Mo: 0.24%, Nb: 0.02, Ti: 0.02%, Al: 0.02%, O: 0.045%, 잔부 Fe 및 불순물이었다.The chemical composition of the weld metal was obtained from the above steel pipe No. 1. As a result, the chemical composition of the weld metal was as follows: C: 0.07%, Si: 0.41%, Mn: 1.45%, P: 0.010%, S: 0.0030%, Cu: 0.04%, Ni: 0.12%, Cr: 0.16%, Mo: 0.24%, Nb: 0.02, Ti: 0.02%, Al: 0.02%, O: 0.045%, with the remainder being Fe and impurities.

(용접 지단부의 형상)(Shape of weld joint)

얻어진 강관에 대하여, 용접 금속부의 여성 선단부의 각도, 즉, 양측의, 용접 금속의 접선 방향과 모재부 표면이 이루는 각도를 구하고, 그 작은 쪽의 각도를 용접 지단부의 각도로 하였다.For the obtained steel pipe, the angle of the female end of the weld metal portion, i.e., the angle formed by the tangent direction of the weld metal and the surface of the parent material on both sides, was obtained, and the smaller angle was taken as the angle of the weld end.

(내SSC성)(My SSC)

또한, 내SSC성의 평가로서, 폭 15㎜, 길이 115㎜, 두께 5㎜의 4점 굽힘 시험편을 강관의 내표면으로부터, 내표면을 남기는 형태로, 용접 지단부가 시험편의 긴 변 방향 중앙부에 배치되도록 채취하고, NACE TM 0316-2016에 준거하여, 다양한 황화수소 분압, pH3.5의 용액 환경에서의 균열의 발생 유무를 조사하였다. 4점 굽힘 시험 시의 부하 응력은, 실항복 응력의 90% 및 95%로 하였다.In addition, as an evaluation of the SSC resistance, a four-point bending test specimen with a width of 15 mm, a length of 115 mm, and a thickness of 5 mm was collected from the inner surface of the steel pipe so that the inner surface was left intact and the weld toe was placed at the center of the long side of the test specimen, and the occurrence of cracks in various hydrogen sulfide partial pressures and solution environments of pH 3.5 was investigated in accordance with NACE TM 0316-2016. The load stress during the four-point bending test was set to 90% and 95% of the actual yield stress.

(용접 열영향부의 표층부의 최고 경도)(Highest hardness of the surface layer of the weld heat affected zone)

용접 열영향부에 있어서의 표층부의 경도를 측정하였다. 상기 경도는, 강관의 둘레 방향, 및 긴 변 방향의 중심부로부터, 표면으로부터 1.0㎜ 또는 0.9㎜ 깊이 위치까지의 표층부에 있어서 경도를 측정하였다. 용접 열영향부의 경도 시험의 시험편의 잘라내는 방법에 대해서는, 상술한 바와 같다.The hardness of the surface layer in the weld heat-affected zone was measured. The hardness was measured in the surface layer from the center of the circumferential direction and the longitudinal direction of the steel pipe to a depth of 1.0 mm or 0.9 mm from the surface. The method for cutting the test piece for the hardness test of the weld heat-affected zone was as described above.

구체적으로는, 용접 열영향부의 경도 측정에 대해서는, 용접 지단(용접 금속부와 모재부의 경계)으로부터 모재부측에, 표면으로부터 0.3㎜, 0.6㎜, 0.9㎜의 위치에서 0.5㎜ 피치로 40점, 합계 120점을 측정하고, 최고 경도를 산출하였다.Specifically, for the hardness measurement of the weld heat-affected zone, 40 points were measured at 0.5 mm pitches at positions 0.3 mm, 0.6 mm, and 0.9 mm from the surface on the base metal side from the weld zone (the boundary between the weld metal and the base metal), for a total of 120 points, and the maximum hardness was calculated.

또한, 아울러, 용접 열영향부의 표층부에 있어서의 금속 조직을 관찰하고, 아울러 면적률을 측정하였다. 표층부의 금속 조직이란 표면으로부터 두께 방향으로 0.5㎜ 깊이 위치에 있어서의 금속 조직이다. 결과를 통합하여 표 5에 나타낸다.In addition, the metal structure in the surface layer of the weld heat-affected zone was observed and the area ratio was measured. The metal structure in the surface layer is the metal structure at a depth of 0.5 mm in the thickness direction from the surface. The results are summarized and shown in Table 5.

[표 5][Table 5]

Figure 112022090213474-pct00012
Figure 112022090213474-pct00012

시험 No.2, 2', 11, 11'는, 용접부도 포함시켜, 내SSC성이 우수하였다. 한편, 시험 No.2", 11"는, 용접 지단부로부터 SSC가 발생하였다.Tests No. 2, 2', 11, and 11' showed excellent SSC resistance, including welded portions. On the other hand, in Tests No. 2" and 11", SSC occurred from the welded portion.

본 발명에 따르면, 항복 응력이 350㎫ 이상이고, 또한, 0.1㎫를 초과하는 황화수소를 포함하는 30℃ 이하의 환경에서 항복 응력의 90%를 초과하는 응력을 부하해도 균열이 발생하지 않는 우수한 내SSC성을 갖는 강관과, 그 소재로서 사용할 수 있는 강판을 제공할 수 있다. 본 발명에 관한 강관은, 구체적으로는, 석유, 천연가스 등의 굴삭용 강관 또는 수송용 강관 등의 고압 황화수소 환경에서 사용되는 강관에 적합하다.According to the present invention, it is possible to provide a steel pipe having excellent SSC resistance in which cracks do not occur even when a stress exceeding 90% of the yield stress is applied in an environment of 30℃ or lower containing hydrogen sulfide exceeding 0.1 MPa and having a yield stress of 350 MPa or more, and a steel plate that can be used as a material for the steel pipe. Specifically, the steel pipe according to the present invention is suitable for a steel pipe used in a high-pressure hydrogen sulfide environment, such as a steel pipe for excavating petroleum, natural gas, or the like, or a steel pipe for transportation.

1: 용접 금속부
2: 모재부
3: 용접 지단부의 각도
4: 용접 열영향부
5: 시료 잘라내기부
1: Welding metal part
2: Mother's Department
3: Angle of weld joint
4: Welding heat affected zone
5: Sample cutting section

Claims (11)

모재부와 용접부를 갖는 강관이며,
상기 모재부의 화학 조성이, 질량%로,
C: 0.030 내지 0.100%,
Si: 0.01 내지 0.50%,
Mn: 0.80 내지 1.60%,
P: 0.020% 이하,
S: 0.0030% 이하,
Al: 0.060% 이하,
Ti: 0.001 내지 0.030%,
Nb: 0.006 내지 0.100%,
N: 0.0010 내지 0.0080%,
Ca: 0.0005 내지 0.0050%,
O: 0.0050% 이하,
Cr: 0 내지 1.00%,
Mo: 0 내지 0.50%,
Ni: 0 내지 1.00%,
Cu: 0 내지 1.00%,
V: 0 내지 0.10%,
Mg: 0 내지 0.0100%,
REM: 0 내지 0.0100%,
잔부: Fe 및 불순물이며,
하기 (i)식으로 표시되는 ESSP가 1.5 내지 3.0이고,
하기 (ii)식으로 표시되는 Ceq가 0.20 내지 0.50이며,
상기 모재부의 표면으로부터 깊이 1㎜까지의 범위인 표층부의 금속 조직이, 폴리고날 페라이트, 그래뉼러 베이나이트, 침상 페라이트, 베이나이트로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지고,
상기 모재부의 상기 표층부에 있어서의 최고 경도가 250HV 이하이며,
항복 응력이, 415 내지 630㎫이고,
응력 변형 곡선에 있어서의 비례 한도가, 상기 항복 응력의 90% 이상이고,
상기 모재부의 상기 표층부의 상기 금속 조직에 있어서, 그래뉼러 베이나이트, 침상 페라이트, 베이나이트의 합계 면적률이 80%를 초과하는, 강관.
ESSP=Ca×(1-124×O)/(1.25×S) ··· (i)
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 ··· (ii)
단, 식 중의 각 원소 기호는, 강 중에 포함되는 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고, 함유되지 않는 경우에는 제로로 한다.
It is a steel pipe having a parent material and a welded part.
The chemical composition of the above parent material is, in mass%,
C: 0.030 to 0.100%,
Si: 0.01 to 0.50%,
Mn: 0.80 to 1.60%,
P: 0.020% or less,
S: 0.0030% or less,
Al: 0.060% or less,
Ti: 0.001 to 0.030%,
Nb: 0.006 to 0.100%,
N: 0.0010 to 0.0080%,
Ca: 0.0005 to 0.0050%,
O: 0.0050% or less,
Cr: 0 to 1.00%,
Mo: 0 to 0.50%,
Ni: 0 to 1.00%,
Cu: 0 to 1.00%,
V: 0 to 0.10%,
Mg: 0 to 0.0100%,
REM: 0 to 0.0100%,
Residue: Fe and impurities,
The ESSP expressed by the following formula (i) is 1.5 to 3.0,
Ceq, expressed by the following equation (ii), is 0.20 to 0.50,
The metal structure of the surface layer, which is a range from the surface of the above-mentioned parent material to a depth of 1 mm, is composed of at least one selected from polygonal ferrite, granular bainite, needle-shaped ferrite, and bainite.
The maximum hardness of the surface layer of the above-mentioned parent material is 250 HV or less,
The yield stress is 415 to 630 MPa,
The proportional limit in the stress-strain curve is 90% or more of the yield stress,
A steel pipe, wherein the total area ratio of granular bainite, acicular ferrite, and bainite in the metal structure of the surface layer of the above-mentioned parent material exceeds 80%.
ESSP=Ca×(1-124×O)/(1.25×S)··· (i)
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 ··· (ii)
However, each element symbol in the formula represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and is set to zero if not contained.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 모재부의 화학 조성이, 질량%로,
Cr: 0.10 내지 1.00%,
Mo: 0.03 내지 0.50%,
Ni: 0.10 내지 1.00%,
Cu: 0.10 내지 1.00%,
V: 0.005 내지 0.10%,
Mg: 0.001 내지 0.0100%, 및,
REM: 0.001 내지 0.0100%
로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 강관.
In the first paragraph,
The chemical composition of the above parent material is, in mass%,
Cr: 0.10 to 1.00%,
Mo: 0.03 to 0.50%,
Ni: 0.10 to 1.00%,
Cu: 0.10 to 1.00%,
V: 0.005 to 0.10%,
Mg: 0.001 to 0.0100%, and,
REM: 0.001 to 0.0100%
A steel pipe containing at least one type selected from:
삭제delete 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 모재부의 화학 조성이, 질량%로, Nb: 0.01 내지 0.04%를 포함하고,
상기 용접부가, 용접 열영향부와 용접 금속부로 이루어지고,
상기 용접 열영향부에 있어서의 표층부의 금속 조직이, 베이나이트, 및 침상 페라이트로부터 선택되는 1종 이상을 포함하고,
상기 용접 열영향부에 있어서의 표층부의 최고 경도가 250HV 이하이고,
상기 강관의 내측에 있어서의 용접 지단부의 각도가 130 내지 180°의 범위인, 강관.
In clause 1 or 3,
The chemical composition of the above-mentioned parent material comprises, in mass%, Nb: 0.01 to 0.04%,
The above welded portion is composed of a weld heat affected zone and a weld metal portion,
The metal structure of the surface layer in the above welding heat affected zone includes at least one selected from bainite and needle-shaped ferrite,
The maximum hardness of the surface layer in the above welding heat affected zone is 250 HV or less,
A steel pipe, wherein the angle of the weld joint on the inside of the steel pipe is in the range of 130 to 180°.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 모재부의 두께가 10 내지 40㎜이고, 관경이 508㎜ 이상인, 강관.
In clause 1 or 3,
A steel pipe having a thickness of the above-mentioned parent material of 10 to 40 mm and a diameter of 508 mm or more.
제5항에 있어서,
상기 모재부의 두께가 10 내지 40㎜이고, 관경이 508㎜ 이상인, 강관.
In paragraph 5,
A steel pipe having a thickness of the above-mentioned parent material of 10 to 40 mm and a diameter of 508 mm or more.
제1항 또는 제3항에 기재된 강관의 상기 모재부에 사용되는, 강판.A steel plate used in the parent material of the steel pipe described in Article 1 or 3. 제5항에 기재된 강관의 상기 모재부에 사용되는, 강판.Steel plate used for the parent material of the steel pipe described in Article 5. 제6항에 기재된 강관의 상기 모재부에 사용되는, 강판.Steel plate used for the parent material of the steel pipe described in Article 6. 제7항에 기재된 강관의 상기 모재부에 사용되는, 강판.Steel plate used for the parent material of the steel pipe described in Article 7.
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