RU2821402C2 - High-pressure hydrogen steel pipe, high-pressure hydrogen vessel and steel pipe manufacturing method - Google Patents
High-pressure hydrogen steel pipe, high-pressure hydrogen vessel and steel pipe manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2821402C2 RU2821402C2 RU2023124245A RU2023124245A RU2821402C2 RU 2821402 C2 RU2821402 C2 RU 2821402C2 RU 2023124245 A RU2023124245 A RU 2023124245A RU 2023124245 A RU2023124245 A RU 2023124245A RU 2821402 C2 RU2821402 C2 RU 2821402C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- less
- steel pipe
- content
- preferable
- pressure hydrogen
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 139
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 139
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 83
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 83
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 18
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 46
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 39
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 35
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 30
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 29
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 21
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims description 20
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 14
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 36
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 abstract description 14
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 21
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 17
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 14
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 6
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 4
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 3
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 2
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техники Technical field
Настоящее изобретение относится к стальной трубе для водорода высокого давления, сосуду для водорода высокого давления и способу изготовления стальной трубы.The present invention relates to a high pressure hydrogen steel pipe, a high pressure hydrogen vessel and a method for manufacturing a steel pipe.
Уровень техникиState of the art
Ожидается, что автомобили на топливных элементах, использующие водород в качестве топлива, не выделяющие углекислый газ (CO2) и отличающиеся высокой энергоэффективностью, будут служить автомобилями, с помощью которых можно решить проблемы выбросов CO2 и энергетические проблемы. Для продвижения использования таких транспортных средств на топливных элементах необходимо построить водородные станции для заправки водородом транспортных средств на топливных элементах. Поэтому разрабатываются сосуды, необходимые для безопасного хранения водорода высокого давления на водородных станциях, то есть соответствующие по прочности и долговечности.Fuel cell vehicles, which use hydrogen as fuel, do not emit carbon dioxide (CO 2 ) and are highly energy efficient, are expected to serve as vehicles that can solve CO 2 emissions and energy problems. To promote the use of such fuel cell vehicles, it is necessary to build hydrogen stations to refuel fuel cell vehicles with hydrogen. Therefore, vessels are being developed that are necessary for the safe storage of high-pressure hydrogen at hydrogen stations, that is, corresponding in strength and durability.
Патентный документ 1 раскрывает стальной материал для хранения водорода под высоким давлением, стальной материал, имеющий заданный химический состав и микроструктуру металла, включающую в основном бейнит, в котором доля площади бейнита составляет 90 % или более, и в котором цементит имеет средний размер зёрен 50 нм или менее и среднее отношение размеров 3 или менее рассредоточено выделяется в бейните. Патентная литература 1 направлена на улучшение прочности, ударной вязкости и стойкости к водородному охрупчиванию за счёт контроля формы цементита. Патентная литература 2 раскрывает стальную трубу для сосуда высокого давления, стальную трубу, имеющую заданный химический состав и микроструктуру металла, включающую фазы, отличные от феррита, в количестве 50 % или более в долях площади, в которой средний размер бывшего аустенитного зерна составляет 500 мкм или менее. В патентной литературе 2 стойкость к растрескиванию при закалке улучшается за счёт контроля исходного размера аустенитных зёрен и концентрации Р. Патентная литература 3 раскрывает вкладыш для сосуда высокого давления, изготовленный из стального материала, причём стальной материал имеет заданный химический состав и то, включающую в долях площади мартенсит отпуска и бейнит в общем количестве 70 % или более, и феррит в количестве менее 30 %. В патентной литературе 3 улучшение усталостной прочности в водороде реализуется за счёт контроля долей фаз. Патентная литература 4 раскрывает низколегированный стальной материал для водорода высокого давления, стальной материал, имеющий определённый химический состав, в котором сумма числа зёрен включений на основе сульфидов и зёрен включений на основе оксида, имеющих размер зерна 20 мкм или более составляет 10/100 мм2 или менее при наблюдении в поперечном сечении. В патентной литературе 4 улучшение усталостной прочности реализуется за счёт снижения количества включений.Patent Document 1 discloses a steel material for high pressure hydrogen storage, a steel material having a predetermined chemical composition and metal microstructure comprising mainly bainite, in which the area ratio of bainite is 90% or more, and in which cementite has an average grain size of 50 nm or less and an average aspect ratio of 3 or less is distributed dispersedly in bainite. Patent literature 1 aims to improve strength, toughness and hydrogen embrittlement resistance by controlling the shape of cementite. Patent Literature 2 discloses a steel pipe for a pressure vessel, a steel pipe having a specified chemical composition and metal microstructure including phases other than ferrite in an amount of 50% or more in an area fraction in which the average size of the former austenite grain is 500 μm or less. In Patent Literature 2, quench cracking resistance is improved by controlling the initial austenite grain size and P concentration. Patent Literature 3 discloses a liner for a pressure vessel made of a steel material, wherein the steel material has a predetermined chemical composition and then including in area fractions tempered martensite and bainite in a total amount of 70% or more, and ferrite in an amount of less than 30%. In patent literature 3, improvement of fatigue strength in hydrogen is realized by controlling the phase fractions. Patent Literature 4 discloses a low-alloy steel material for high-pressure hydrogen, a steel material having a certain chemical composition in which the sum of the number of sulfide-based inclusion grains and oxide-based inclusion grains having a grain size of 20 μm or more is 10/100 mm 2 or less when observed in cross section. In patent literature 4, improvement in fatigue strength is realized by reducing the number of inclusions.
Список цитированных источниковList of cited sources
Патентная литератураPatent literature
PTL 1: Публикация нерассмотренной заявки на патент Японии № 2012-107332.PTL 1: Publication of Japanese Unexamined Patent Application No. 2012-107332.
PTL 2: Международная публикация № 2018/055937.PTL 2: International Publication No. 2018/055937.
PTL 3: Публикация нерассмотренной заявки на патент Японии № 2018-53357.PTL 3: Publication of pending Japanese Patent Application No. 2018-53357.
PTL 4: Публикация нерассмотренной заявки на патент Японии № 2018-12855.PTL 4: Publication of the pending Japanese Patent Application No. 2018-12855.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Техническая проблемаTechnical problem
Однако в случае способов в соответствии с патентной литературой 1 - 4, хотя и можно добиться улучшения предела усталости стальных материалов, может быть случай, когда очень мелкие дефекты из-за включений или подобных существуют на поверхности стального материала, используемого для реального сосуда. Срок службы реального сосуда обеспечивается на основе предела усталости, полученного путём проведения испытания на усталость, при котором оценка выполняется с использованием образца для испытаний, поверхность которого подвергается механической обработке. Однако одного этого недостаточно, и важен материал, обладающий такой стойкостью к росту усталостной трещины, в котором скорость роста усталостной трещины является низкой в испытании на рост усталостной трещины. Обычно, что касается стойкости к росту усталостной трещины, скорость роста усталостной трещины в области, в которой выполняется уравнение Пэрис, считается важным в области, в которой диапазон коэффициента интенсивности напряжений ΔK составляет от около 20 МПа·м1/2 до 30 МПа·м1/2.However, in the case of the methods according to Patent Literature 1 to 4, although improvement in the fatigue strength of steel materials can be achieved, there may be a case where very small defects due to inclusions or the like exist on the surface of the steel material used for the actual vessel. The service life of an actual vessel is based on the fatigue limit obtained by performing a fatigue test in which the evaluation is made using a test specimen whose surface is machined. However, this alone is not enough, and what is important is a material having such resistance to fatigue crack growth that the fatigue crack growth rate is low in the fatigue crack growth test. Generally, with regard to fatigue crack growth resistance, the fatigue crack growth rate in the region in which the Paris equation is satisfied is considered important in the region in which the stress intensity factor ΔK ranges from about 20 MPa m 1/2 to 30 MPa m 1/2 .
С другой стороны, при проектировании сосуда высокого давления водородного рассматривается случай, когда чрезмерный запас прочности снижается путём задания более низкого коэффициента безопасности, чем для обычного сосуда под давлением, который задаётся равным 4,0, то есть, например, установкой коэффициента запаса около 2,4. В случае снижения запаса прочности, поскольку можно спроектировать сосуд для более высокого давления без изменения его формы, увеличивается вместимость. Кроме того, поскольку можно сконструировать сосуд с меньшей толщиной стенки без уменьшения выдерживаемого давления, снижается вес и материальные затраты на сосуд. То есть можно реализовать улучшение функциональности и снижение стоимости при обеспечении безопасности.On the other hand, when designing a hydrogen pressure vessel, the case is considered where the excessive safety factor is reduced by setting a lower safety factor than for a conventional pressure vessel, which is set to 4.0, that is, for example, by setting a safety factor of about 2, 4. If the safety factor is reduced, since the vessel can be designed for higher pressure without changing its shape, the capacity increases. In addition, since the vessel can be designed with a thinner wall thickness without reducing the pressure withstand, the weight and material costs of the vessel are reduced. That is, it is possible to realize improved functionality and reduced cost while ensuring security.
Для реализации конструкции с пониженным запасом прочности, описанной выше, поскольку необходимо фиксировать начальную трещину на внутренней поверхности сосуда малого размера, скорость роста усталостной трещины в области, в которой уравнение Пэрис не выполняется, важна область, в которой ΔK составляет 10 МПа⋅м1/2 или менее. Однако в случае обычных способов не рассматривалось снижение скорости роста усталостной трещины в области, в которой ΔK составляет 10 МПа·м1/2 или менее.To implement the design with a reduced safety factor described above, since it is necessary to fix the initial crack on the inner surface of a small-sized vessel, the fatigue crack growth rate in the region in which the Paris equation is not satisfied, the region in which ΔK is 10 MPa⋅m 1/ is important. 2 or less. However, in the case of conventional methods, reduction of the fatigue crack growth rate in the region in which ΔK is 10 MPa m 1/2 or less has not been considered.
Настоящее изобретение было завершено с учётом проблем, описанных выше, и целью настоящего изобретения является создание стальной трубы для водорода высокого давления, имеющей высокую прочность и низкую скорость роста усталостной трещины в области, в которой ΔK, которая связана с сопротивлением росту усталостной трещины, составляет 10 МПа⋅м1/2 или менее.The present invention has been completed in view of the problems described above, and the object of the present invention is to provide a high pressure hydrogen steel pipe having high strength and low fatigue crack growth rate in a region in which ΔK, which is related to fatigue crack growth resistance, is 10 MPa⋅m 1/2 or less.
Кроме того, целью настоящего изобретения является создание сосуда для водорода высокого давления, для которого используется описанная выше стальная труба для водорода высокого давления, и разработка способа изготовления описанной выше стальной трубы для водорода высокого давления.Further, it is an object of the present invention to provide a high pressure hydrogen vessel using the above-described high pressure hydrogen steel pipe, and to develop a method for manufacturing the above-described high pressure hydrogen steel pipe.
Решение проблемыSolution
Авторы настоящего изобретения провели исследования влияния химического состава и микроструктуры металла стального материала, используемого для изготовления стальной трубы для водорода высокого давления и сосуда для водорода высокого давления, на скорость роста усталостной трещины в области, в которой ΔK является низким, то есть 10 МПа⋅м1/2 или менее. В результате установлено в микроструктуре стального материала, что в случае, когда количество остаточного аустенита невелико, а количество включений, имеющих малый радиус кривизны, сильно влияющих на концентрацию напряжений, невелико, сопротивление росту усталостной трещины является подходящим в области низкого ΔK в газообразном водороде высокого давления.The inventors of the present invention conducted studies on the influence of the chemical composition and metal microstructure of the steel material used to make a high pressure hydrogen steel pipe and a high pressure hydrogen vessel on the fatigue crack growth rate in the region in which ΔK is low, that is, 10 MPa⋅m 1/2 or less. As a result, it is found in the microstructure of steel material that in the case where the amount of retained austenite is small, and the number of inclusions having a small radius of curvature, which greatly affects the stress concentration, is small, the fatigue crack growth resistance is suitable in the low ΔK region in high pressure hydrogen gas .
На основе данных, описанных выше, были проведены подробные исследования химического состава, микроструктуры и условий изготовления стали, что привело к завершению настоящего изобретения.Based on the data described above, detailed studies were carried out on the chemical composition, microstructure and manufacturing conditions of steel, which led to the completion of the present invention.
То есть предмет настоящего изобретения заключается в следующем.That is, the subject of the present invention is as follows.
[1] Стальная труба для водорода высокого давления, причём стальная труба имеет химический состав, содержащий, в % масс.[1] A steel pipe for high-pressure hydrogen, wherein the steel pipe has a chemical composition containing, in % by mass.
С: 0,05 - 0,60 %,C: 0.05 - 0.60%,
Si: 0,001 - 2,0 %,Si: 0.001 - 2.0%,
Mn: 0,01 - 5,0 %,Mn: 0.01 - 5.0%,
P: 0,030 % или менее,P: 0.030% or less,
S: 0,010 % или менее,S: 0.010% or less,
N: 0,010 % или менее,N: 0.010% or less,
Al: 0,0001 - 1,00 %,Al: 0.0001 - 1.00%,
O: 0,010 % или менее,O: 0.010% or less,
H: 0,00010 % или менее, остальное Fe и случайные примеси иH: 0.00010% or less, the rest Fe and incidental impurities and
микроструктуру, включающую в долях площади 3 % или менее (включая 0 %) остаточного аустенита, в которой число включений, имеющих отношение размеров 2,0 или более и длину 10 мкм или более, составляет 15/100 мм2 или менее.a microstructure comprising, in area fractions, 3% or less (including 0%) retained austenite, in which the number of inclusions having an aspect ratio of 2.0 or more and a length of 10 µm or more is 15/100 mm 2 or less.
[2] Стальная труба для водорода высокого давления по п. [1], химический состав которой дополнительно содержит в % масс. один или оба элемента, выбранные из[2] Steel pipe for high-pressure hydrogen according to item [1], the chemical composition of which additionally contains in % wt. one or both elements selected from
Mo: 5,0 % или менее иMo: 5.0% or less and
Cr: 5,0 % или менее.Cr: 5.0% or less.
[3] Стальная труба для водорода высокого давления по п. [1] или [2], химический состав которой дополнительно содержит в % масс. один, два или более элементов, выбранных из[3] Steel pipe for high-pressure hydrogen according to item [1] or [2], the chemical composition of which additionally contains in % wt. one, two or more elements selected from
Ni: 5,0 % или менее,Ni: 5.0% or less,
Cu: 5,0 % или менее,Cu: 5.0% or less,
Co: 5,0 % или менее, иCo: 5.0% or less, and
В: 0,01 % или менее.B: 0.01% or less.
[4] Стальная труба для водорода высокого давления по любому из пунктов [1] - [3], химический состав которой дополнительно содержит в % масс. один, два или более элементов, выбранных из[4] Steel pipe for high-pressure hydrogen according to any of paragraphs [1] - [3], the chemical composition of which additionally contains in % by mass. one, two or more elements selected from
V: 1,0 % или менее,V: 1.0% or less,
W: 5,0 % или менее,W: 5.0% or less,
Nb: 0,1 % или менее,Nb: 0.1% or less,
Ti: 0,1 % или менее,Ti: 0.1% or less,
Zr: 0,2 % или менее,Zr: 0.2% or less,
Hf: 0,2 % или менее,Hf: 0.2% or less,
Ta: 0,2 % или менее,Ta: 0.2% or less,
Sn: 0,2 % или менее, иSn: 0.2% or less, and
Sb: 0,2 % или менее.Sb: 0.2% or less.
[5] Стальная труба для водорода высокого давления по любому из пунктов [1] - [4], химический состав которой дополнительно содержит в % масс. один, два или все элементы, выбранные из[5] Steel pipe for high-pressure hydrogen according to any of paragraphs [1] - [4], the chemical composition of which additionally contains in % by mass. one, two or all elements selected from
Ca: 0,01 % или менее,Ca: 0.01% or less,
Mg: 0,01 % или менее, иMg: 0.01% or less, and
РЗМ: 0,5 % или менее.REM: 0.5% or less.
[6] Сосуд для водорода высокого давления, изготовленный из стальной трубы для водорода высокого давления в соответствии с любым из пунктов [1] - [5] выше.[6] A high pressure hydrogen vessel made of high pressure hydrogen steel pipe in accordance with any of [1] to [5] above.
[7] Способ изготовления стальной трубы для водорода высокого давления, включающий:[7] A method for manufacturing a steel pipe for high pressure hydrogen, comprising:
процесс отливки стального материала, имеющего химический состав в соответствии с любым из пунктов [1] - [5] выше, при скорости литья 1,0 м/мин или ниже;a process for casting a steel material having a chemical composition in accordance with any of items [1] to [5] above, at a casting speed of 1.0 m/min or lower;
процесс нагрева стального материала, отлитого в процессе литья, при температуре 1350°С или ниже;the process of heating steel material cast in a casting process at a temperature of 1350°C or lower;
процесс прокатки стального материала, нагретого в процессе нагрева, при температуре конечной прокатки 820°С или выше для изготовления стальной трубы;a process of rolling steel material heated by a heating process at a final rolling temperature of 820°C or higher to produce a steel pipe;
процесс охлаждения стальной трубы, полученной в процессе прокатки, до температуры 50°С или ниже при средней скорости охлаждения 5°С/с или выше в диапазоне температур от 800°С до 350°С и при средней скорости охлаждения 3°С/с или ниже в диапазоне температур от 350°С до 50°С; иthe process of cooling a steel pipe obtained by rolling to a temperature of 50°C or lower at an average cooling rate of 5°C/s or higher in a temperature range of 800°C to 350°C and at an average cooling rate of 3°C/s or lower in the temperature range from 350°C to 50°C; And
процесс отпуска нагревом стальной трубы, охлаждённой в процессе охлаждения, до температуры 400°С или выше и равной или ниже температуры превращения А1 для отпуска нагретой стальной трубы.the process of tempering by heating a steel pipe cooled during the cooling process to a temperature of 400°C or higher and equal to or lower than the A1 transformation temperature for tempering the heated steel pipe.
Положительные эффекты изобретенияPositive effects of the invention
Согласно настоящему изобретению, можно предложить стальную трубу для водорода высокого давления, обладающую высокой прочностью и низкой скоростью роста усталостной трещины в области, в которой ΔK, относящийся к сопротивлению росту усталостной трещины, составляет 10 МПа⋅м1/2 или менее.According to the present invention, it is possible to provide a high pressure hydrogen steel pipe having high strength and low fatigue crack growth rate in a region in which ΔK related to fatigue crack growth resistance is 10 MPa.m1 /2 or less.
Используя стальную трубу для водорода высокого давления в соответствии с настоящим изобретением, можно получить с меньшими затратами сосуд для водорода высокого давления, с помощью которого можно реализовать улучшение функционирования при обеспечении безопасности.By using the high-pressure hydrogen steel pipe according to the present invention, a high-pressure hydrogen vessel can be obtained at a lower cost, with which improved performance can be realized while ensuring safety.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Далее настоящее изобретение будет подробно описано.Next, the present invention will be described in detail.
В настоящем изобретении в случае, когда в микроструктуре металла стальной трубы низкое содержание остаточного аустенита и в микроструктуре металла низкое содержание включений, имеющих малый радиус кривизны, оказывающих сильное влияние на концентрацию напряжений стальной трубы, сопротивление росту усталостной трещины является соответствующим в газообразном водороде высокого давления. В частности, в микроструктуре металла стальной трубы доля площади остаточного аустенита устанавливается равной 3 % или менее (включая 0 %), а количество включений, имеющих отношение размеров 2,0 или более и длину 10 мкм или более, устанавливается равным 15/100 мм2 или менее. Далее будут описаны причины ограничений, накладываемых на такие факторы. В описании « %», относящиеся к микроструктуре металла, обозначают долю площади, если не указано иное. Кроме того, в настоящем изобретении выражение «высокая прочность» обозначает случай предела прочности при растяжении 800 МПа или выше.In the present invention, in the case where the metal microstructure of the steel pipe has a low content of retained austenite and the metal microstructure has a low content of inclusions having a small radius of curvature, which have a strong effect on the stress concentration of the steel pipe, the fatigue crack growth resistance is appropriate in high-pressure hydrogen gas. Specifically, in the metal microstructure of the steel pipe, the area fraction of retained austenite is set to 3% or less (including 0%), and the number of inclusions having an aspect ratio of 2.0 or more and a length of 10 μm or more is set to 15/100 mm2 or less. The reasons for the restrictions placed on such factors will be described below. In the description, "%" related to the microstructure of the metal denotes the area fraction unless otherwise indicated. Moreover, in the present invention, the expression “high strength” means the case of a tensile strength of 800 MPa or higher.
Микроструктура металлаMetal microstructure
Остаточный аустенит: 3 % или менееRetained austenite: 3% or less
В случае, когда в микроструктуре металла стального материала присутствует остаточный аустенит, поскольку в стали увеличивается количество водорода, может иметь место случай увеличения чувствительности к водородному охрупчиванию. Кроме того, поскольку мартенсит, вызванный превращением, который образуется в результате превращения остаточного аустенита в мартенсит из-за напряжения нагрузки, применяемой на практике, имеет такую высокую твёрдость, что имеется тенденция к возникновению водородной хрупкости, на участке мартенсита превращения образуется мельчайшая трещина., что может привести к увеличению скорости роста усталостной трещины. В настоящем изобретении для снижения скорости роста усталостной трещины количество остаточного аустенита в микроструктуре металла устанавливается равным 3 % или менее. Чем ниже количество остаточного аустенита в микроструктуре металла, тем ниже скорость роста усталостной трещины. Поэтому предпочтительно, чтобы количество остаточного аустенита составляло 2 % или менее или, более предпочтительно, 1 % или менее. С другой стороны, нижний предел количества остаточного аустенита в микроструктуре металла установлен равным 0 %.In the case where retained austenite is present in the metal microstructure of the steel material, since the amount of hydrogen in the steel increases, a case of increased sensitivity to hydrogen embrittlement may occur. In addition, since transformation-induced martensite, which is formed by the transformation of retained austenite into martensite due to the loading stress applied in practice, has such a high hardness that hydrogen embrittlement tends to occur, a minute crack is formed at the transformation martensite site. which can lead to an increase in the rate of fatigue crack growth. In the present invention, in order to reduce the fatigue crack growth rate, the amount of retained austenite in the metal microstructure is set to 3% or less. The lower the amount of retained austenite in the metal microstructure, the lower the fatigue crack growth rate. Therefore, it is preferable that the amount of retained austenite is 2% or less, or more preferably 1% or less. On the other hand, the lower limit of the amount of retained austenite in the microstructure of the metal is set to 0%.
Для достижения высокой прочности (предел прочности при растяжении: 800 МПа или выше) предпочтительно, чтобы микроструктура металла включала главным образом мартенсит и бейнит таким образом, чтобы общая доля площади мартенсита и бейнита составляла 80 % или более. Более предпочтительно, чтобы такая доля общей площади составляла 90 % или более или даже более предпочтительно 95 % или более. Здесь такая доля общей площади может составлять 100 %. Кроме того, микроструктура металла может дополнительно включать необязательные фазы, отличные от мартенсита, бейнита и остаточного аустенита (далее именуемые «другие фазы»). С точки зрения увеличения эффекта контроля микроструктуры предпочтительно, чтобы общая доля площади других фаз, описанных выше, составляла 10 % или менее. То есть предпочтительно, чтобы доля общей площади мартенсита, бейнита и остаточного аустенита в микроструктуре металла составляла 90 % или более. Примеры других фаз, описанных выше, включают феррит, перлит и т.п. В случае, когда микроструктура металла включает феррит, предпочтительно, чтобы доля площади феррита составляла 10 % или менее. Более предпочтительно, чтобы доля площади феррита составляла 5 % или менее. Кроме того, в случае, когда микроструктура металла включает перлит, предпочтительно, чтобы доля площади перлита составляла 2 % или менее. Более предпочтительно, чтобы доля площади перлита составляла 1 % или менее. Здесь микроструктуру, описанную выше, определяют с использованием метода, описанного в примерах.To achieve high strength (tensile strength: 800 MPa or higher), it is preferable that the metal microstructure mainly includes martensite and bainite so that the total area ratio of martensite and bainite is 80% or more. More preferably, such proportion of the total area is 90% or more, or even more preferably 95% or more. Here, such a share of the total area can be 100%. In addition, the metal microstructure may further include optional phases other than martensite, bainite, and retained austenite (hereinafter referred to as “other phases”). From the viewpoint of increasing the microstructure control effect, it is preferable that the total area fraction of the other phases described above is 10% or less. That is, it is preferable that the proportion of the total area of martensite, bainite and retained austenite in the microstructure of the metal is 90% or more. Examples of other phases described above include ferrite, pearlite and the like. In the case where the metal microstructure includes ferrite, it is preferable that the area fraction of ferrite be 10% or less. More preferably, the area ratio of ferrite is 5% or less. In addition, in the case where the metal microstructure includes pearlite, it is preferable that the area fraction of pearlite be 2% or less. More preferably, the area fraction of perlite is 1% or less. Here, the microstructure described above is determined using the method described in the examples.
ВключениеInclusion
Поскольку включение, имеющее высокую твёрдость, менее подвержено деформации, чем основной материал, включение расширяет локальное поле упругих деформаций и становится источником концентрации напряжений. Таким образом, включение выступает в качестве мощного источника аккумуляции водорода. Степень локальной концентрации напряжений зависит от формы включения. Чем ближе форма к сферической, тем ниже степень концентрации напряжений, а чем ближе форма к игольчатой, тем выше степень концентрации напряжений. Кроме того, поскольку росту дислокации от границы между включением и основой способствует накопление водорода на участке с высокой степенью концентрации локальных напряжений, существует повышенный риск водородного растрескивания. В частности, в области, в которой скорость роста усталостной трещины составляет 1,0×10-7 м/цикл или менее, поскольку рост длины трещины за один цикл нагружения заметно ниже основного блока мартенсита, называемого мартенситной рейкой и имеющего форму тонкой древесной стружки толщиной около 2,0 × 10-7 м, на скорость роста сильно влияют другие факторы, помимо образования дислокаций в вершине усталостной трещины. То есть включение оказывает заметное влияние на скорость роста усталостной трещины.Since an inclusion with high hardness is less susceptible to deformation than the base material, the inclusion expands the local field of elastic deformations and becomes a source of stress concentration. Thus, the inclusion acts as a powerful source of hydrogen accumulation. The degree of local stress concentration depends on the shape of the inclusion. The closer the shape is to spherical, the lower the degree of stress concentration, and the closer the shape is to needle-shaped, the higher the degree of stress concentration. In addition, since dislocation growth from the boundary between the inclusion and the substrate is facilitated by the accumulation of hydrogen in an area with a high degree of local stress concentration, there is an increased risk of hydrogen cracking. In particular, in the region in which the fatigue crack growth rate is 1.0×10 -7 m/cycle or less, since the growth of the crack length per loading cycle is noticeably lower than the main block of martensite, called martensite lath and shaped like thin wood chips with a thickness of about 2.0 × 10 -7 m, the growth rate is strongly influenced by factors other than the formation of dislocations at the fatigue crack tip. That is, inclusion has a noticeable effect on the fatigue crack growth rate.
Отношение размеров: 2,0 или более и длина: 10 мкм или болееAspect ratio: 2.0 or more and length: 10 µm or more
В области ΔK, в которой скорость роста усталостной трещины сравнительно низка в среде, в которой в стальном материале присутствует водород, включение, имеющее отношение размеров 2,0 или более, вызывает водородное растрескивание, где отношение размеров рассчитывается путём деления длины в продольном направлении (длина) включения на длину в направлении толщины (толщина) включения, и, в случае включения, имеющего длину в продольном направлении 10 мкм или более, имеется увеличение диапазона влияния локальной концентрации напряжений. В результате увеличивается скорость роста усталостной трещины. Поэтому в настоящем изобретении определена числовая плотность включений, имеющих отношение размеров 2,0 или более и длину 10 мкм или более. Здесь отношение размеров и длина включения определяются с использованием метода, описанного в примерах.In the ΔK region in which the fatigue crack growth rate is comparatively low in an environment in which hydrogen is present in the steel material, an inclusion having an aspect ratio of 2.0 or more causes hydrogen cracking, where the aspect ratio is calculated by dividing the length in the longitudinal direction (length ) of the inclusion by a length in the thickness direction (thickness) of the inclusion, and, in the case of an inclusion having a length in the longitudinal direction of 10 µm or more, there is an increase in the range of influence of local stress concentration. As a result, the fatigue crack growth rate increases. Therefore, the present invention defines the number density of inclusions having an aspect ratio of 2.0 or more and a length of 10 μm or more. Here, the aspect ratio and inclusion length are determined using the method described in the examples.
15/100 мм2 или менее15/100 mm 2 or less
Посредством снижения плотности включений, имеющих большое отношение размеров и большой размер, которые увеличивают скорость роста усталостной трещины в среде, в которой в стальном материале присутствует водород, можно подавить увеличение скорости роста усталостной трещины. В настоящем изобретении для снижения скорости роста усталостной трещины плотность включений, имеющих отношение размеров 2,0 или более и длину 10 мкм или более, устанавливается равной 15/100 мм2 или менее. Чем меньше плотность таких включений, тем меньше скорость роста усталостной трещины. Поэтому предпочтительно, чтобы числовая плотность таких включений составляла 12/100 мм2 или менее, более предпочтительно 10/100 мм2 или менее, ещё более предпочтительно 8/100 мм2 или менее или наиболее предпочтительно 6/100 мм2 или менее. Хотя нет конкретного ограничения нижнего предела числовой плотности включений, предпочтительно, чтобы нижний предел составлял 0,1/100 мм2 или более. Здесь числовая плотность включений определяется с использованием метода, описанного в примерах.By reducing the density of inclusions having a high aspect ratio and a large size that increase the fatigue crack growth rate in an environment in which hydrogen is present in the steel material, the increase in the fatigue crack growth rate can be suppressed. In the present invention, in order to reduce the fatigue crack growth rate, the density of inclusions having an aspect ratio of 2.0 or more and a length of 10 μm or more is set to 15/100 mm 2 or less. The lower the density of such inclusions, the lower the fatigue crack growth rate. Therefore, it is preferable that the number density of such inclusions is 12/100 mm 2 or less, more preferably 10/100 mm 2 or less, even more preferably 8/100 mm 2 or less, or most preferably 6/100 mm 2 or less. Although there is no particular limitation on the lower limit of the inclusion number density, it is preferable that the lower limit is 0.1/100 mm 2 or more. Here, the number density of inclusions is determined using the method described in the examples.
Химический составChemical composition
Более того, в настоящем изобретении важно, чтобы стальная труба для водорода высокого давления (далее также именуемая просто «стальная труба») имела заданный химический состав. Поэтому далее будут описаны причины ограничений, наложенных на химический состав стальной трубы в настоящем изобретении. Здесь « %», относящийся к химическому составу, означает « % масс.», если не указано иное.Moreover, in the present invention, it is important that the high pressure hydrogen steel pipe (hereinafter also referred to simply as “steel pipe”) has a predetermined chemical composition. Therefore, the reasons for the restrictions imposed on the chemical composition of the steel pipe in the present invention will be described next. Here, "%" referring to chemical composition means "% by weight" unless otherwise specified.
С: 0,05 - 0,60 %C: 0.05 - 0.60%
C является элементом, который необходим для увеличения прочности. Для достижения искомой высокой прочности (предел прочности при растяжении: 800 МПа или выше) содержание С устанавливается равным 0,05 % или более. Предпочтительно, чтобы содержание С составляло 0,20 % или более, более предпочтительно 0,25 % или более или ещё более предпочтительно 0,33 % или более. С другой стороны, в случае, когда содержание С составляет более 0,60 %, может возникнуть случай, когда при выполнении закалки возникает закалочная трещина. Поэтому содержание С установлено равным 0,60 % или менее. Кроме того, предпочтительно, чтобы содержание С составляло 0,45 % или менее или, более предпочтительно, 0,40 % или менее.C is an element that is needed to increase strength. To achieve the desired high strength (tensile strength: 800 MPa or higher), the C content is set to 0.05% or more. It is preferable that the C content is 0.20% or more, more preferably 0.25% or more, or even more preferably 0.33% or more. On the other hand, in the case where the C content is more than 0.60%, there may be a case where a quenching crack occurs when quenching is performed. Therefore, the C content is set to 0.60% or less. Further, it is preferable that the C content is 0.45% or less, or more preferably 0.40% or less.
Si: 0,001 - 2,0 %Si: 0.001 - 2.0%
Si является элементом, который способствует повышению прочности и предела усталости за счёт твёрдорастворного упрочнения. В случае, когда содержание Si составляет 0,001 % или более, реализуются описанные выше эффекты. Поэтому содержание Si установлено равным 0,001 % или более. Предпочтительно, чтобы содержание Si составляло 0,15 % или более, более предпочтительно 0,2 % или более, ещё более предпочтительно 0,25 % или более или наиболее предпочтительно 0,3 % или более. С другой стороны, в случае, когда содержание Si составляет более 2,0 %, описанные выше эффекты насыщаются и происходит ухудшение качества поверхности стальной трубы и ухудшение характеристик прокатки. Поэтому содержание Si устанавливают равным 2,0 % или менее. Предпочтительно, чтобы содержание Si составляло 1,0 % или менее, более предпочтительно 0,5 % или менее или ещё более предпочтительно 0,4 % или менее.Si is an element that contributes to increased strength and fatigue strength through solid solution strengthening. In the case where the Si content is 0.001% or more, the effects described above are realized. Therefore, the Si content is set to 0.001% or more. It is preferable that the Si content is 0.15% or more, more preferably 0.2% or more, even more preferably 0.25% or more, or most preferably 0.3% or more. On the other hand, in the case where the Si content is more than 2.0%, the above effects are saturated, and the surface quality of the steel pipe and the rolling performance deteriorate. Therefore, the Si content is set to 2.0% or less. It is preferable that the Si content is 1.0% or less, more preferably 0.5% or less, or even more preferably 0.4% or less.
Мn: 0,01 - 5,0 %Mn: 0.01 - 5.0%
Mn представляет элемент, который способствует повышению прочности за счёт твёрдорастворного упрочнения и улучшения прокаливаемости, а также имеет функцию улучшения предела усталости. Для реализации эффектов, описанных выше, содержание Mn устанавливают равным 0,01 % или более. Предпочтительно, чтобы содержание Mn составляло 0,4 % или более, более предпочтительно 0,5 % или более или ещё более предпочтительно 0,6 % или более. С другой стороны, в случае, когда содержание Mn составляет более 5,0 %, описанные выше эффекты насыщаются, и выполнение прокатки и формовки затруднено. Кроме того, сохраняется тенденция к сохранению аустенита. Поэтому содержание Mn устанавливают равным 5,0 % или менее. Предпочтительно, чтобы содержание Mn составляло 1,5 % или менее, более предпочтительно 1,0 % или менее, ещё более предпочтительно 0,9 % или менее или наиболее предпочтительно 0,8 % или менее.Mn is an element that contributes to increasing strength through solid solution strengthening and improving hardenability, and also has the function of improving fatigue strength. To realize the effects described above, the Mn content is set to 0.01% or more. It is preferable that the Mn content is 0.4% or more, more preferably 0.5% or more, or even more preferably 0.6% or more. On the other hand, in the case where the Mn content is more than 5.0%, the above effects are saturated and rolling and forming are difficult to perform. In addition, the tendency towards the preservation of austenite continues. Therefore, the Mn content is set to 5.0% or less. It is preferable that the Mn content is 1.5% or less, more preferably 1.0% or less, even more preferably 0.9% or less, or most preferably 0.8% or less.
P: 0,030 % или менееP: 0.030% or less
P представляет элемент, который способствует повышению прочности за счёт твёрдорастворного упрочнения. С другой стороны, P также является элементом, вызывающим ухудшение ударной вязкости и повышающим чувствительность к водородному охрупчиванию. В случае, когда содержание Р составляет более 0,030 %, такое ухудшение свойств становится заметным. Поэтому содержание фосфора установлено равным 0,030 % или менее. Предпочтительно, чтобы содержание Р составляло 0,025 % или менее, более предпочтительно 0,015 % или менее или ещё более предпочтительно 0,010 % или менее. Хотя нет конкретного ограничения нижнего предела содержания Р, чрезмерное снижение содержания Р до, например, менее 0,0001 % сопровождается увеличением производственных затрат в процессе производства стали. Поэтому предпочтительно, чтобы содержание P составляло 0,0001 % или более.P represents an element that contributes to increased strength through solid solution strengthening. On the other hand, P is also an element that causes deterioration of toughness and increases sensitivity to hydrogen embrittlement. In the case where the P content is more than 0.030%, such deterioration in properties becomes noticeable. Therefore, the phosphorus content is set to 0.030% or less. It is preferable that the P content is 0.025% or less, more preferably 0.015% or less, or even more preferably 0.010% or less. Although there is no specific limitation on the lower limit of P content, excessive reduction of P content to, for example, less than 0.0001% is accompanied by an increase in production costs in the steel production process. Therefore, it is preferable that the P content is 0.0001% or more.
S: 0,010 % или менееS: 0.010% or less
Поскольку увеличение содержания серы вызывает хрупкость, могут возникнуть проблемы при производстве. Кроме того, S вызывает ухудшение ударной вязкости и повышает чувствительность к водородному охрупчиванию за счёт образования MnS, который представляет собой включение. Такое влияние не вызывают проблем в случае, когда содержание S составляет 0,010 % или менее. Поэтому содержание серы установлено равным 0,010 % или менее. В случае, когда желательно дальнейшее улучшение свойств, предпочтительно, чтобы содержание S составляло 0,003 % или менее. Хотя нет конкретного ограничения нижнего предела содержания серы, чрезмерное снижение содержания серы, например, до менее 0,00001 % сопровождается увеличением стоимости десульфурации в сталеплавильном процессе. Поэтому предпочтительно, чтобы содержание S составляло 0,00001 % или более.Since increasing sulfur content causes brittleness, production problems may occur. In addition, S causes deterioration in toughness and increases sensitivity to hydrogen embrittlement due to the formation of MnS, which is an inclusion. Such influence does not cause problems in the case where the S content is 0.010% or less. Therefore, the sulfur content is set to 0.010% or less. In the case where further improvement in properties is desired, it is preferable that the S content is 0.003% or less. Although there is no specific lower limit for sulfur content, excessive reduction of sulfur content, for example to less than 0.00001%, is accompanied by an increase in the cost of desulfurization in the steelmaking process. Therefore, it is preferable that the S content is 0.00001% or more.
Между прочим, для стабилизации ударной вязкости на высоком уровне предпочтительно, чтобы сумма содержания P и содержания S составляла 0,02 % или менее.Incidentally, in order to stabilize the toughness at a high level, it is preferable that the sum of the P content and the S content is 0.02% or less.
N: 0,010 % или менееN: 0.010% or less
Поскольку N оказывает небольшое влияние на усталостные свойства стального материала, эффект настоящего изобретения не снижается в случае, когда содержание N составляет 0,010 % или менее. Поэтому содержание N установлено равным 0,010 % или менее. Предпочтительно, чтобы содержание N составляло 0,005 % или менее или, более предпочтительно, 0,004 % или менее. Хотя нет особых ограничений на нижний предел содержания N, желательно, чтобы содержание N было как можно ниже с точки зрения улучшения ударной вязкости. Поскольку чрезмерное снижение содержания N сопровождается увеличением затрат на производство стали, предпочтительно, чтобы содержание N составляло 0,00001 % или более.Since N has little effect on the fatigue properties of the steel material, the effect of the present invention is not reduced in the case where the N content is 0.010% or less. Therefore, the N content is set to 0.010% or less. It is preferable that the N content is 0.005% or less, or more preferably 0.004% or less. Although there is no particular limitation on the lower limit of the N content, it is desirable that the N content be as low as possible from the viewpoint of improving toughness. Since excessive reduction of N content is accompanied by an increase in steel production costs, it is preferable that the N content be 0.00001% or more.
Al: 0,0001 - 1,00 %Al: 0.0001 - 1.00%
Al представляет элемент, который эффективен в качестве раскислителя в процессе производства стали. Для реализации такого эффекта содержание Al устанавливается равным 0,0001 % или более. Предпочтительно, чтобы содержание Al составляло 0,02 % или более, более предпочтительно 0,03 % или более или ещё более предпочтительно 0,04 % или более. С другой стороны, в случае, когда содержание Al составляет более 0,06 %, хотя эффект раскисления насыщается, так как в микроструктуре возможно разделение по размеру зёрен за счёт добавления большого количества Al, свойства материала стабилизируются. В случае, когда содержание Al составляет более 1,00 %, такой эффект насыщается. Поэтому содержание Al установлено равным 1,00 % или менее. Предпочтительно, чтобы содержание Al составляло 0,50 % или менее, более предпочтительно 0,20 % или менее или ещё более предпочтительно 0,10 % или менее.Al is an element that is effective as a deoxidizer in the steel production process. To realize this effect, the Al content is set to 0.0001% or more. It is preferable that the Al content is 0.02% or more, more preferably 0.03% or more, or even more preferably 0.04% or more. On the other hand, in the case where the Al content is more than 0.06%, although the deoxidation effect is saturated, since grain size separation is possible in the microstructure due to the addition of a large amount of Al, the material properties are stabilized. In the case where the Al content is more than 1.00%, this effect is saturated. Therefore, the Al content is set to 1.00% or less. It is preferable that the Al content is 0.50% or less, more preferably 0.20% or less, or even more preferably 0.10% or less.
O: 0,010 % или менееO: 0.010% or less
Поскольку О вызывает образование включений на основе оксидов, предпочтительно, чтобы содержание О было как можно менее. Такой эффект не вызывает проблем в случае, когда содержание О составляет 0,010 % или менее. Таким образом, содержание О устанавливается равным 0,010 % или менее. Предпочтительно, чтобы содержание О составляло 0,008 % или менее, более предпочтительно 0,007 % или менее или ещё более предпочтительно менее 0,005 %. Хотя нет конкретного ограничения нижнего предела содержания О, поскольку эффективность производства снижается в случае, когда содержание О составляет менее 0,0001 %, предпочтительно, чтобы содержание О составляло 0,0001 % или более.Since O causes the formation of oxide-based inclusions, it is preferable to keep the O content as low as possible. This effect does not cause problems in the case where the O content is 0.010% or less. Therefore, the O content is set to 0.010% or less. It is preferable that the O content is 0.008% or less, more preferably 0.007% or less, or even more preferably less than 0.005%. Although there is no specific limitation on the lower limit of the O content, since production efficiency is reduced in the case where the O content is less than 0.0001%, it is preferable that the O content is 0.0001% or more.
H: 0,00010 % или менееH: 0.00010% or less
H может быть введён в стальной материал в различных производственных процессах, и в случае, когда количество введённого H велико, существует повышенный риск образования трещин после завершения затвердевания, и может иметь место случай увеличения скорости роста усталостной трещины. Такие эффекты не вызывают проблем в случае, когда содержание Н составляет 0,00010 % или менее. Поэтому содержание H установлено равным 0,00010 % или менее. Предпочтительно, чтобы содержание H составляло 0,00008 % или менее или, более предпочтительно, менее 0,00005 %. Хотя нет конкретных ограничений нижнего предела содержания Н, поскольку эффективность производства снижается в случае, когда содержание Н составляет менее 0,000001 %, предпочтительно, чтобы содержание Н составляло 0,000001 % или более.H can be introduced into steel material in various manufacturing processes, and in the case where the amount of introduced H is large, there is an increased risk of crack formation after solidification is completed, and an increase in fatigue crack growth rate may occur. Such effects do not cause problems when the H content is 0.00010% or less. Therefore, the H content is set to 0.00010% or less. It is preferable that the H content is 0.00008% or less, or more preferably less than 0.00005%. Although there is no specific limitation on the lower limit of the H content, since production efficiency is reduced in the case where the H content is less than 0.000001%, it is preferable that the H content is 0.000001% or more.
Остальное в содержании стальной трубы, согласно настоящему изобретению, составляет Fe и случайные примеси в дополнение к компонентам, описанным выше. Кроме того, в настоящем изобретении компоненты, описанные ниже, могут быть дополнительно добавлены в дополнение к компонентам, описанным выше.The remainder of the content of the steel pipe according to the present invention is Fe and incidental impurities in addition to the components described above. Moreover, in the present invention, the components described below can be further added in addition to the components described above.
Мо: 5,0 % или менееMo: 5.0% or less
Mo является элементом, который улучшает прокаливаемость, тем самым способствуя увеличению прочности стальной трубы. Кроме того, Мо препятствует увеличению размера зерна исходного аустенита, способствует повышению усталостной прочности за счёт твёрдо-растворного упрочнения и способствует снижению чувствительности к водородному растрескиванию. Хотя нет конкретного ограничения нижнего предела содержания Мо, в случае, когда Мо добавляется для реализации эффектов, описанных выше, предпочтительно, чтобы содержание Мо составляло 0,0001 % или более. Более предпочтительно, чтобы содержание Мо составляло 0,1 % или более или даже более предпочтительно 0,2 % или более. С другой стороны, в случае, когда содержание Мо составляет более 5,0 %, вышеописанные эффекты насыщаются, и стоимость увеличивается. Поэтому в случае добавления Мо содержание Мо устанавливается равным 5,0 % или менее. Предпочтительно, чтобы содержание Мо составляло 2,0 % или менее, более предпочтительно 1,0 % или менее, ещё более предпочтительно 0,5 % или менее или наиболее предпочтительно 0,3 % или менее.Mo is an element that improves hardenability, thereby increasing the strength of steel pipe. In addition, Mo prevents an increase in the grain size of the original austenite, helps to increase fatigue strength due to solid-solution strengthening, and helps reduce sensitivity to hydrogen cracking. Although there is no specific limitation on the lower limit of the Mo content, in the case where Mo is added to realize the effects described above, it is preferable that the Mo content is 0.0001% or more. More preferably, the Mo content is 0.1% or more, or even more preferably 0.2% or more. On the other hand, in the case where the Mo content is more than 5.0%, the above-described effects become saturated and the cost increases. Therefore, in the case of adding Mo, the Mo content is set to 5.0% or less. It is preferable that the Mo content is 2.0% or less, more preferably 1.0% or less, even more preferably 0.5% or less, or most preferably 0.3% or less.
Cr: 5,0 % или менееCr: 5.0% or less
Cr является элементом, улучшающим прокаливаемость, тем самым способствуя повышению прочности стальной трубы. Кроме того, Cr способствует снижению чувствительности к водородному растрескиванию, препятствуя увеличению размера зерна исходного аустенита. Кроме того, Cr улучшает различные свойства в среде водорода, препятствуя увеличению размера зерна исходного аустенита. Хотя нет конкретного ограничения нижнего предела содержания Cr, в случае, когда Cr добавляют для реализации эффектов, описанных выше, предпочтительно, чтобы содержание Cr составляло 0,0001 % или более. Более предпочтительно, чтобы содержание Cr составляло 0,2 % или более или ещё более предпочтительно 0,5 % или более. С другой стороны, в случае, когда содержание Cr составляет более 5,0 %, описанные выше эффекты насыщаются и стоимость увеличивается. Поэтому в случае добавления Cr содержание Cr устанавливают равным 5,0 % или менее. Предпочтительно, чтобы содержание Cr составляло 2,5 % или менее, более предпочтительно 1,5 % или менее, ещё более предпочтительно 1,0 % или менее или наиболее предпочтительно 0,9 % или менее.Cr is an element that improves hardenability, thereby helping to increase the strength of steel pipe. In addition, Cr helps reduce sensitivity to hydrogen cracking by preventing an increase in the grain size of the original austenite. In addition, Cr improves various properties in a hydrogen environment by preventing the grain size of the original austenite from increasing. Although there is no specific limitation on the lower limit of the Cr content, in the case where Cr is added to realize the effects described above, it is preferable that the Cr content is 0.0001% or more. More preferably, the Cr content is 0.2% or more, or even more preferably 0.5% or more. On the other hand, in the case where the Cr content is more than 5.0%, the above effects become saturated and the cost increases. Therefore, in the case of adding Cr, the Cr content is set to 5.0% or less. It is preferable that the Cr content is 2.5% or less, more preferably 1.5% or less, even more preferably 1.0% or less, or most preferably 0.9% or less.
Ni: 5,0 % или менее, Cu: 5,0 % или менее и Co: 5,0 % или менееNi: 5.0% or less, Cu: 5.0% or less and Co: 5.0% or less
Ni, Cu и Co представляют собой элементы, которые улучшают прокаливаемость, тем самым способствуя повышению прочности стальной трубы, и которые улучшают различные свойства материала стальной трубы, препятствуя увеличению размера зерна исходного аустенита. Хотя нет конкретного ограничения нижнего предела содержания таких элементов, в случае, когда такие элементы добавляют для реализации эффектов, описанных выше, предпочтительно, чтобы содержание каждого из Ni, Cu и Co составляло 0,0001 % или более. Более предпочтительно, чтобы содержание каждого из Ni, Cu и Co составляло 0,5 % или более. С другой стороны, в случае, когда содержание каждого из Ni, Cu и Co составляет более 5,0 %, описанные выше эффекты насыщаются и стоимость увеличивается. Поэтому в случае добавления Ni, Cu и Co содержание каждого из Ni, Cu и Co устанавливают равным 5,0 % или менее. Для предотвращения увеличения стоимости предпочтительно, чтобы содержание каждого из Ni, Cu и Co составляло 2,0 % или менее.Ni, Cu and Co are elements that improve hardenability, thereby helping to increase the strength of steel pipe, and which improve various material properties of steel pipe by preventing the grain size of the original austenite from increasing. Although there is no particular limitation on the lower limit of the content of such elements, in the case where such elements are added to realize the effects described above, it is preferable that the content of each of Ni, Cu and Co is 0.0001% or more. More preferably, the content of each of Ni, Cu and Co is 0.5% or more. On the other hand, in the case where the content of each of Ni, Cu and Co is more than 5.0%, the above effects are saturated and the cost increases. Therefore, in the case of adding Ni, Cu and Co, the content of each of Ni, Cu and Co is set to 5.0% or less. To prevent cost increases, it is preferable that the content of each of Ni, Cu and Co be 2.0% or less.
В: 0,01 % или менееB: 0.01% or less
В представляет элемент, который улучшает прокаливаемость, тем самым способствуя повышению прочности стальной трубы, и который улучшает различные свойства материала стальной трубы, препятствуя увеличению размера зерна исходного аустенита. Хотя нет конкретного ограничения на нижний предел содержания В, в случае, когда В добавляют для реализации эффектов, описанных выше, предпочтительно, чтобы содержание В составляло 0,0001 % или более. Более предпочтительно, чтобы содержание В составляло 0,001 % или более. С другой стороны, в случае, когда содержание В составляет более 0,01 %, вышеописанные эффекты насыщаются и стоимость увеличивается. Поэтому в случае добавления B содержание B устанавливается равным 0,01 % или менее. Чтобы предотвратить увеличение стоимости, предпочтительно, чтобы содержание В составляло 0,008 % или менее или, более предпочтительно, 0,005 % или менее.B represents an element that improves hardenability, thereby helping to increase the strength of the steel pipe, and which improves various material properties of the steel pipe by preventing the grain size of the original austenite from increasing. Although there is no particular limitation on the lower limit of the B content, in the case where B is added to realize the effects described above, it is preferable that the B content is 0.0001% or more. More preferably, the B content is 0.001% or more. On the other hand, in the case where the B content is more than 0.01%, the above-described effects become saturated and the cost increases. Therefore, in the case of adding B, the B content is set to 0.01% or less. To prevent an increase in cost, it is preferable that the B content is 0.008% or less, or more preferably 0.005% or less.
V: 1,0 % или менееV: 1.0% or less
V способствует повышению прочности стальной трубы. Хотя нет конкретного ограничения на нижний предел содержания V, в случае, когда V добавляют для реализации эффекта, описанного выше, предпочтительно, чтобы содержание V составляло 0,0001 % или более. Более предпочтительно, чтобы содержание V составляло 0,001 % или более. С другой стороны, в случае, когда содержание V составляет более 1,0 %, описанный выше эффект насыщается и стоимость увеличивается. Поэтому в случае добавления V содержание V установлено равным 1,0 % или менее. Для предотвращения увеличения стоимости предпочтительно, чтобы содержание V составляло 0,5 % или менее.V helps to increase the strength of the steel pipe. Although there is no particular limitation on the lower limit of the V content, in the case where V is added to realize the effect described above, it is preferable that the V content is 0.0001% or more. More preferably, the V content is 0.001% or more. On the other hand, in the case where the V content is more than 1.0%, the above effect becomes saturated and the cost increases. Therefore, in the case of V addition, the V content is set to 1.0% or less. To prevent cost increases, it is preferable that the V content is 0.5% or less.
W: 5,0 % или менееW: 5.0% or less
W способствует увеличению прочности стальной трубы. Хотя нет конкретного ограничения нижнего предела содержания W, в случае, когда W добавляют для реализации эффекта, описанного выше, предпочтительно, чтобы содержание W составляло 0,0001 % или более. Более предпочтительно, чтобы содержание W составляло 0,001 % или более. С другой стороны, в случае, когда содержание W составляет более 5,0 %, описанный выше эффект насыщается и стоимость увеличивается. Поэтому в случае добавления W содержание W устанавливается равным 5,0 % или менее. Для предотвращения увеличения стоимости предпочтительно, чтобы содержание W составляло 1,0 % или менее, более предпочтительно 0,5 % или менее или ещё более предпочтительно 0,4 % или менее.W helps increase the strength of the steel pipe. Although there is no particular limitation on the lower limit of the W content, in the case where W is added to realize the effect described above, it is preferable that the W content is 0.0001% or more. More preferably, the W content is 0.001% or more. On the other hand, in the case where the W content is more than 5.0%, the above effect becomes saturated and the cost increases. Therefore, in the case of adding W, the W content is set to 5.0% or less. To prevent an increase in cost, it is preferable that the W content is 1.0% or less, more preferably 0.5% or less, or even more preferably 0.4% or less.
Nb: 0,1 % или менее и Ti: 0,1 % или менееNb: 0.1% or less and Ti: 0.1% or less
Nb и Ti способствуют повышению прочности стальной трубы. Хотя нет конкретного ограничения на нижний предел содержания таких элементов, в случае, когда такие элементы добавляют для реализации описанного выше эффекта, предпочтительно, чтобы содержание каждого из Nb и Ti составляло 0,0001 % или более. Более предпочтительно, чтобы содержание каждого из Nb и Ti составляло 0,001 % или более. С другой стороны, в случае, когда содержание каждого из Nb и Ti составляет более 0,1 %, описанный выше эффект насыщается и стоимость увеличивается. Поэтому в случае добавления Nb и Ti содержание каждого из Nb и Ti устанавливается равным 0,1 % или менее. Для сдерживания роста стоимости предпочтительно, чтобы содержание каждого из Nb и Ti составляло 0,09 % или менее, более предпочтительно 0,07 % или менее или ещё более предпочтительно 0,05 % или менее.Nb and Ti help to increase the strength of steel pipe. Although there is no particular limitation on the lower limit of the content of such elements, in the case where such elements are added to realize the effect described above, it is preferable that the content of each of Nb and Ti is 0.0001% or more. More preferably, the content of each of Nb and Ti is 0.001% or more. On the other hand, in the case where the content of each of Nb and Ti is more than 0.1%, the above effect becomes saturated and the cost increases. Therefore, in the case of adding Nb and Ti, the content of each of Nb and Ti is set to 0.1% or less. To control the increase in cost, it is preferable that the content of each of Nb and Ti is 0.09% or less, more preferably 0.07% or less, or even more preferably 0.05% or less.
Zr: 0,2 % или менее, Hf: 0,2 % или менее и Ta: 0,2 % или менееZr: 0.2% or less, Hf: 0.2% or less and Ta: 0.2% or less
Zr, Hf и Ta способствуют повышению прочности стальной трубы. Хотя нет особых ограничений на нижний предел содержания таких элементов, в случае добавления Zr, Hf и Ta для реализации описанного выше эффекта предпочтительно, чтобы содержание каждого из Zr, Hf и Та составляет 0,0001 % или более. Более предпочтительно, чтобы содержание каждого из Zr, Hf и Ta составляло 0,001 % или более. С другой стороны, в случае, когда содержание каждого из Zr, Hf и Ta составляет более 0,2 %, описанный выше эффект насыщается и стоимость увеличивается. Поэтому в случае добавления Zr, Hf и Та содержание каждого из Zr, Hf и Та составляет 0,2 % или менее. Для предотвращения увеличения стоимости предпочтительно, чтобы содержание каждого из Zr, Hf и Ta составляло 0,01 % или менее.Zr, Hf and Ta contribute to increasing the strength of steel pipe. Although there is no particular limitation on the lower limit of the content of such elements, in the case of adding Zr, Hf and Ta to realize the above-described effect, it is preferable that the content of each of Zr, Hf and Ta is 0.0001% or more. More preferably, the content of each of Zr, Hf and Ta is 0.001% or more. On the other hand, in the case where the content of each of Zr, Hf and Ta is more than 0.2%, the above effect becomes saturated and the cost increases. Therefore, in the case of adding Zr, Hf and Ta, the content of each of Zr, Hf and Ta is 0.2% or less. To prevent an increase in cost, it is preferable that the content of each of Zr, Hf and Ta is 0.01% or less.
Sn: 0,2 % или менее и Sb: 0,2 % или менееSn: 0.2% or less and Sb: 0.2% or less
Sn и Sb вызывают ухудшение обрабатываемости стальной трубы прокаткой. Такие элементы могут содержаться в случае, когда лом используется в качестве сырья, и не существует конкретных ограничений нижнего предела содержания таких элементов. В случае, когда присутствуют Sn и Sb, содержание каждого из Sn и Sb устанавливается равным 0,2 % или менее, чтобы препятствовать ухудшению обрабатываемости стальной трубы прокаткой. Предпочтительно, чтобы содержание каждого из Sn и Sb составляло 0,1 % или менее или, более предпочтительно, 0,05 % или менее. С другой стороны, поскольку предпочтительно, чтобы содержание каждого из Sn и Sb было как можно меньше, содержание каждого из Sn и Sb может составлять 0 %. Однако в таком случае происходит увеличение стоимости. Поэтому в случае, когда содержатся Sn и Sb, предпочтительно, чтобы содержание каждого из Sn и Sb составляло 0,001 % или более. Для предотвращения увеличения стоимости более предпочтительно, чтобы содержание каждого из Sn и Sb составляло 0,002 % или более.Sn and Sb cause deterioration in the rolling processability of steel pipe. Such elements may be contained when scrap is used as a raw material, and there is no specific lower limit for the content of such elements. In the case where Sn and Sb are present, the content of each of Sn and Sb is set to 0.2% or less to prevent the rolling processability of the steel pipe from deteriorating. It is preferable that the content of each of Sn and Sb is 0.1% or less, or more preferably 0.05% or less. On the other hand, since it is preferable that the content of each of Sn and Sb be as small as possible, the content of each of Sn and Sb may be 0%. However, in this case the cost increases. Therefore, in the case where Sn and Sb are contained, it is preferable that the content of each of Sn and Sb is 0.001% or more. To prevent cost increases, it is more preferable that the content of each of Sn and Sb is 0.002% or more.
Ca: 0,01 % или менее и Mg: 0,01 % или менееCa: 0.01% or less and Mg: 0.01% or less
Ca и Mg способствуют улучшению состояния включений. Хотя нет конкретного ограничения нижнего предела содержания таких элементов, в случае, когда Ca и Mg добавляют для реализации описанного выше эффекта, предпочтительно, чтобы содержание каждого из Ca и Mg составляло 0,0001 % или более. Более предпочтительно, чтобы содержание каждого из Ca и Mg составляло 0,001 % или более. С другой стороны, в случае, когда содержание каждого из Ca и Mg составляет более 0,01 %, описанный выше эффект насыщается и стоимость увеличивается. Поэтому в случае добавления Ca и Mg содержание каждого из Ca и Mg установлено равным 0,01 % или менее. Для предотвращения увеличения стоимости предпочтительно, чтобы содержание каждого из Ca и Mg составляло 0,005 % или менее.Ca and Mg help improve the condition of inclusions. Although there is no particular limitation on the lower limit of the content of such elements, in the case where Ca and Mg are added to realize the above-described effect, it is preferable that the content of each of Ca and Mg be 0.0001% or more. More preferably, the content of each of Ca and Mg is 0.001% or more. On the other hand, in the case where the content of each of Ca and Mg is more than 0.01%, the above effect becomes saturated and the cost increases. Therefore, in the case of adding Ca and Mg, the content of each of Ca and Mg is set to 0.01% or less. To prevent cost increases, it is preferable that the content of each of Ca and Mg be 0.005% or less.
РЗМ: 0,5 % или менееREM: 0.5% or less
Редкоземельные металлы (РЗМ) способствуют улучшению состояния включений. Хотя нет конкретного ограничения нижнего предела содержания РЗМ, в случае, когда РЗМ добавляют для реализации эффекта, описанного выше, предпочтительно, чтобы содержание РЗМ составляло 0,0001 % или более. Более предпочтительно, чтобы содержание РЗМ составляло 0,001 % или более. С другой стороны, в случае, когда содержание РЗМ составляет более 0,5 %, описанный выше эффект насыщается и стоимость увеличивается. Поэтому в случае добавления РЗМ содержание РЗМ установлено равным 0,5 % или менее. Для предотвращения увеличения стоимости предпочтительно, чтобы содержание РЗМ составляло 0,1 % или менее. Между прочим, РЗМ является общим термином, используемым для обозначения Sc и Y, и пятнадцати элементов от лантана (La) с атомным номером 57 до лютеция (Lu) с атомным номером 71, и выражение «содержание РЗМ» здесь означает общее содержание этих элементов.Rare earth metals (REM) help improve the state of inclusions. Although there is no specific limitation on the lower limit of the REM content, in the case where REM is added to realize the effect described above, it is preferable that the REM content is 0.0001% or more. More preferably, the REM content is 0.001% or more. On the other hand, in the case when the REM content is more than 0.5%, the effect described above is saturated and the cost increases. Therefore, in the case of adding REM, the REM content is set to 0.5% or less. To prevent cost increases, it is preferable that the REM content be 0.1% or less. Incidentally, REM is a general term used to refer to Sc and Y, and fifteen elements from lanthanum (La) with atomic number 57 to lutetium (Lu) with atomic number 71, and the expression “REE content” here means the total content of these elements.
Способ изготовленияPreparation method
Далее будет описан способ изготовления стальной трубы согласно настоящему изобретению. В приведённом ниже описании способ изготовления стальной трубы будет описан на примере случая, когда стальная труба представляет собой бесшовную стальную трубу. Однако нет необходимости говорить, что можно изготовить стальную трубу, сваренную контактной сваркой сопротивлением, и стальную трубу UOE выполнением обработки таким образом, чтобы воспроизвести термическую предысторию, реализованную в случае бесшовной стальной трубы. Например, в случае стальной трубы, сваренной контактной сваркой сопротивлением, можно достичь аналогичных свойств, выполняя процесс литья и процесс нагрева, описанные ниже, путём последующей прокатки стального листа в условиях температуры конечной прокатки 820°C или выше, после чего осуществляют процесс охлаждения и процесс отпуска, описанные ниже, и после этого выполняют сварку для получения стальной трубы, сваренной контактной сваркой сопротивлением.Next, a method for manufacturing a steel pipe according to the present invention will be described. In the following description, a method for manufacturing a steel pipe will be described by taking the case where the steel pipe is a seamless steel pipe as an example. However, needless to say, it is possible to produce a resistance welded steel pipe and a UOE steel pipe by performing processing in such a way as to reproduce the thermal history realized in the case of a seamless steel pipe. For example, in the case of resistance welded steel pipe, similar properties can be achieved by performing the casting process and heating process described below, by subsequently rolling the steel sheet under a final rolling temperature of 820°C or higher, followed by the cooling process and process tempering described below, and then welding is performed to obtain a resistance welded steel pipe.
Стальную трубу, согласно настоящему изобретению, можно изготовить, выполняя следующие процессы (1) - (5) в указанном порядке:The steel pipe according to the present invention can be manufactured by performing the following processes (1) to (5) in the given order:
(1) процесс литья стального материала, с выбранным химическим составом;(1) the process of casting steel material, with the selected chemical composition;
(2) процесс нагрева литого материала (стального материала), отлитого в процессе литья;(2) the process of heating the cast material (steel material) cast in the casting process;
(3) процесс прокатки литого материала, нагретого в процессе нагрева, для получения стальной трубы;(3) the process of rolling the cast material heated by the heating process to produce a steel pipe;
(4) процесс охлаждения стальной трубы, полученной в процессе прокатки;(4) the cooling process of the steel pipe produced by the rolling process;
(5) процесс отпуска стальной трубы, охлаждённой в процессе охлаждения.(5) the process of tempering steel pipe cooled in the cooling process.
Далее будут описаны процессы. Здесь, в приведённом ниже описании, термин «температура» обозначает температуру поверхности стального материала или стальной трубы, если не указано иное.The processes will be described below. Here in the description below, the term "temperature" means the surface temperature of the steel material or steel pipe unless otherwise specified.
Процесс литьяCasting process
Разливка со скоростью разливки 1,0 м/мин и нижеCasting at a casting speed of 1.0 m/min and below
Концентрация водорода и количество включений в стали уменьшаются с уменьшением скорости разливки, причём такой эффект отмечается при скорости разливки 1,0 м/мин и ниже. Поэтому скорость разливки устанавливают равной 1,0 м/мин или ниже. Поскольку количество включений уменьшается с уменьшением скорости литья, предпочтительно, чтобы скорость литья составляла 0,5 м/мин или ниже или, более предпочтительно, 0,1 м/мин или ниже. С другой стороны, хотя нет особых ограничений нижнего предела скорости разливки, предпочтительно, чтобы скорость разливки составляла 0,01 м/мин или выше с точки зрения производительности.The hydrogen concentration and the number of inclusions in steel decrease with decreasing casting speed, and this effect is observed at a casting speed of 1.0 m/min and lower. Therefore, the casting speed is set to 1.0 m/min or lower. Since the number of inclusions decreases as the casting speed decreases, it is preferable that the casting speed is 0.5 m/min or lower, or more preferably 0.1 m/min or lower. On the other hand, although there is no particular limitation on the lower limit of the casting speed, it is preferable that the casting speed is 0.01 m/min or higher from the point of view of productivity.
Процесс нагреваHeating process
Для выполнения горячей прокатки стальной материал, имеющий описанный выше химический состав, нагревают. Хотя нет конкретных ограничений на стальной материал, описанный выше, примеры стального материала включают заготовку и т.п., которые изготавливают с использованием обычного способа непрерывного литья. Кроме того, для устранения дефектов в виде пор, образующихся в центральной части поперечного сечения, перпендикулярного направлению разливки отливки, при непрерывной разливке и добавления процесса термообработки для десорбции водорода используют заготовку, изготовленную горячей ковкой литого материала, имеющего прямоугольное поперечное сечение, для получения круглого поперечного сечения.To perform hot rolling, a steel material having the chemical composition described above is heated. Although there is no particular limitation on the steel material described above, examples of the steel material include a workpiece and the like that are manufactured using a conventional continuous casting method. In addition, to eliminate defects in the form of pores formed in the central part of the cross section perpendicular to the casting direction of the casting in continuous casting and to add a heat treatment process for hydrogen desorption, a workpiece made by hot forging of the cast material having a rectangular cross section is used to obtain a round cross section sections.
Нагрев при температуре 1350°С или нижеHeating at 1350°C or lower
В случае, когда температура нагрева в процессе нагрева выше 1350°С, поскольку происходит чрезмерное увеличение среднего размера зерна исходного аустенита, происходит ухудшение различных свойств. Поэтому температура нагрева устанавливается равной 1350°C или ниже. Предпочтительно, чтобы температура нагрева составляла 1300°С или ниже. С другой стороны, в случае, когда температура нагрева чрезмерно низкая, поскольку имеет место снижение температуры конечной прокатки, выполнение прокатки затруднено. Поэтому предпочтительно, чтобы температура нагрева составляла 950°С или выше. Хотя на время нагрева (время выдержки при температуре нагрева, описанное выше) особых ограничений нет, поскольку чрезмерно длительное время нагрева вызывает ухудшение производительности, предпочтительно, чтобы время нагрева составляло 180 минут или менее или, более предпочтительно, 120 минут или менее.In the case where the heating temperature during the heating process is higher than 1350°C, since the average grain size of the original austenite increases excessively, various properties deteriorate. Therefore, the heating temperature is set to 1350°C or lower. It is preferable that the heating temperature is 1300°C or lower. On the other hand, in the case where the heating temperature is excessively low, since the final rolling temperature decreases, rolling is difficult to perform. Therefore, it is preferable that the heating temperature is 950°C or higher. Although there is no particular limitation on the heating time (holding time at heating temperature described above), since excessively long heating time causes performance deterioration, it is preferable that the heating time is 180 minutes or less, or more preferably 120 minutes or less.
Процесс прокаткиRolling process
Затем в процессе прокатки стальной материал, который был нагрет в процессе нагрева, описанном выше, прокатывают так, чтобы он имел форму стальной трубы. Для такой прокатки можно использовать обычный процесс горячей прокатки, включающий прошивку, такой как процесс с использованием прошивного стана Маннесмана с оправкой или стана Маннесмана с оправкой.Then, in the rolling process, the steel material that has been heated in the heating process described above is rolled so that it has the shape of a steel pipe. For such rolling, a conventional hot rolling process involving piercing may be used, such as a Mannesmann mandrel piercing mill or Mannesmann mandrel piercing mill process.
Температура конечной прокатки: 820°C или вышеFinal rolling temperature: 820°C or higher
В случае, когда температура конечной прокатки ниже 820°С, поскольку имеет место чрезмерное увеличение прокатной нагрузки, существует повышенный риск возникновения проблем с прокаткой. Поэтому температура конечной прокатки устанавливается равной 820°C или выше. Предпочтительно, чтобы температура конечной прокатки составляла 850°С или выше. С другой стороны, хотя нет конкретных ограничений на верхний предел температуры конечной прокатки, поскольку микроструктура металла имеет тенденцию быть неоднородной в случае, когда температура конечной прокатки чрезмерно высока, предпочтительно, чтобы температура конечной прокатки была 1200°С или ниже.In the case where the final rolling temperature is below 820°C, because there is an excessive increase in rolling load, there is an increased risk of rolling problems. Therefore, the final rolling temperature is set to 820°C or higher. It is preferable that the final rolling temperature is 850°C or higher. On the other hand, although there is no specific limitation on the upper limit of the final rolling temperature, since the microstructure of the metal tends to be non-uniform in the case where the final rolling temperature is excessively high, it is preferable that the final rolling temperature is 1200° C. or lower.
Процесс охлажденияCooling process
Охлаждение до температуры 50°С или ниже при средней скорости охлаждения 5°С/с или выше в диапазоне температур от 800°С до 350°С и при средней скорости охлаждения 3°С/с или ниже в диапазоне температур от 350°C до 50°CCooling to a temperature of 50°C or lower with an average cooling rate of 5°C/s or higher in the temperature range from 800°C to 350°C and at an average cooling rate of 3°C/s or lower in the temperature range from 350°C to 50°C
В случае, когда средняя скорость охлаждения в диапазоне температур от 800°С до 350°С высока, можно добиться однородной и тонкой микроструктуры карбида, что эффективно снижает скорость роста усталостной трещины. Поэтому средняя скорость охлаждения в диапазоне температур от 800°C до 350°C устанавливается равной 5°C/с или выше. Предпочтительно, чтобы средняя скорость охлаждения в диапазоне температур от 800°С до 350°С составляла 6°С/с или выше, более предпочтительно 8°С/с или выше или даже более предпочтительно 10°С/с или выше. Хотя нет конкретного ограничения на верхний предел такой средней скорости охлаждения, предпочтительно, чтобы средняя скорость охлаждения в диапазоне температур от 800°C до 350°C составляла 15°C/с или ниже с точки зрения стоимости охлаждающего агента. Более того, выполняя охлаждение до температуры 50°С или ниже со средней скоростью охлаждения 3°С/с или ниже в диапазоне температур от 350°С до 50°С, можно уменьшить количество водорода в стали. Поэтому средняя скорость охлаждения в диапазоне температур от 350°C до 50°C устанавливается равной 3°C/с или ниже. Предпочтительно, чтобы средняя скорость охлаждения в диапазоне температур от 350°С до 50°С составляла 2,8°С/с или ниже или, более предпочтительно, 2,5°С/с или ниже. Хотя нет конкретных ограничений на нижний предел такой средней скорости охлаждения, предпочтительно, чтобы средняя скорость охлаждения в диапазоне температур от 350°С до 50°С составляла 0,5°С/с или выше с точки зрения производительности.In the case where the average cooling rate in the temperature range from 800°C to 350°C is high, a uniform and fine carbide microstructure can be achieved, which effectively reduces the fatigue crack growth rate. Therefore, the average cooling rate in the temperature range from 800°C to 350°C is set to 5°C/s or higher. It is preferable that the average cooling rate in the temperature range from 800°C to 350°C is 6°C/s or higher, more preferably 8°C/s or higher, or even more preferably 10°C/s or higher. Although there is no particular limitation on the upper limit of such an average cooling rate, it is preferable that the average cooling rate in the temperature range from 800°C to 350°C is 15°C/s or lower from the point of view of the cost of the refrigerant. Moreover, by performing cooling to a temperature of 50°C or lower with an average cooling rate of 3°C/s or lower in a temperature range of 350°C to 50°C, the amount of hydrogen in the steel can be reduced. Therefore, the average cooling rate in the temperature range from 350°C to 50°C is set to 3°C/s or lower. Preferably, the average cooling rate in the temperature range from 350°C to 50°C is 2.8°C/s or lower, or more preferably 2.5°C/s or lower. Although there is no particular limitation on the lower limit of such an average cooling rate, it is preferable that the average cooling rate in the temperature range from 350°C to 50°C be 0.5°C/s or higher from a performance point of view.
Нет конкретного ограничения на способ, используемый для охлаждения, и способ водяного охлаждения, способ масляного охлаждения, способ воздушного охлаждения и т.п. можно использовать по отдельности или совместно. Предпочтительно использовать метод водяного охлаждения или метод масляного охлаждения в диапазоне температур от 800°С до 350°С и использовать метод воздушного охлаждения в диапазоне температур от 350°С до 50°С.There is no particular limitation on the method used for cooling and the water cooling method, oil cooling method, air cooling method and the like. can be used separately or together. It is preferable to use a water cooling method or an oil cooling method in a temperature range of 800°C to 350°C, and use an air cooling method in a temperature range of 350°C to 50°C.
Процесс отпускаVacation process
Нагрев до температуры 400°С или выше и равной или ниже температуры превращения А1Heating to a temperature of 400°C or higher and equal to or lower than the transformation temperature A1
После осуществления охлаждения, как описано выше, осуществляют нагрев до температуры 400°С или выше и равной или ниже температуры превращения А1 в процессе отпуска. В случае, когда температура отпуска составляет 400°С и выше, происходит уменьшение доли остаточного аустенита и уменьшение количества водорода в стали. С другой стороны, в случае, когда нагрев осуществляют до температуры выше температуры превращения А1, может наблюдаться увеличение доли остаточного аустенита и может увеличиваться количество водорода в стали. Здесь, хотя это зависит от размера и формы стального материала, предпочтительно, чтобы в процессе отпуска нагрев осуществлялся до температуры 500°С или выше. Кроме того, предпочтительно, чтобы нагрев осуществлялся до температуры, равной или ниже (температура превращения А1 -30°С). Хотя особых ограничений на время отпуска (время выдержки при температуре отпуска) нет, поскольку доля остаточного аустенита и количество водорода в стальном материале уменьшаются с увеличением времени отпуска, предпочтительно, чтобы время отпуска было 60 минут или более или более предпочтительно 90 минут или более.After cooling is carried out as described above, heating is carried out to a temperature of 400°C or higher and equal to or lower than the transformation temperature A1 in the tempering process. In the case when the tempering temperature is 400°C and higher, the proportion of retained austenite decreases and the amount of hydrogen in the steel decreases. On the other hand, in the case where heating is carried out to a temperature above the transformation temperature A1, an increase in the proportion of retained austenite may be observed and the amount of hydrogen in the steel may increase. Here, although it depends on the size and shape of the steel material, it is preferable that heating is carried out to a temperature of 500° C. or higher during the tempering process. In addition, it is preferable that heating is carried out to a temperature equal to or lower (transformation temperature A1 -30°C). Although there is no particular limitation on the tempering time (holding time at the tempering temperature), since the proportion of retained austenite and the amount of hydrogen in the steel material decreases as the tempering time increases, it is preferable that the tempering time is 60 minutes or more, or more preferably 90 minutes or more.
Здесь, в настоящем изобретении, температура превращения A1 (°C) рассчитывается с использованием следующего уравнения.Here, in the present invention, the transformation temperature A1 (°C) is calculated using the following equation.
Температура превращения A1 (°C) = 751 - 16,3 [ % C] × 34,9 [ % Si] - 27,5 [ % Mn],Transformation temperature A1 (°C) = 751 - 16.3 [% C] × 34.9 [% Si] - 27.5 [% Mn],
где [ %C], [ %Si] и [ %Mn] в приведённом выше уравнении обозначают содержание ( % масс.) C, Si и Mn соответственно.where [ %C], [ %Si] and [ %Mn] in the above equation denote the content (% wt) of C, Si and Mn respectively.
Стальная труба для водорода высокого давления в соответствии с настоящим изобретением имеет соответствующее свойство стойкости к росту усталостной трещины, представленное скоростью роста усталостной трещины 8,0 × 10-8 м/цикл или ниже, когда ΔK составляет 10 МПа·м1/2. Кроме того, стальная труба для водорода высокого давления по настоящему изобретению имеет предел прочности при растяжении 800 МПа или выше. Предпочтительно, чтобы предел прочности при растяжении составлял 850 МПа или выше. Кроме того, хотя конкретных ограничений нет, предпочтительно, предел прочности при растяжении составляет 1200 МПа или ниже с точки зрения водородного охрупчивания. Здесь предел прочности при растяжении определяют с использованием метода, описанного в примерах. Предпочтительно, чтобы стальная труба для водорода высокого давления, согласно настоящему изобретению, использовалась для сосуда для водорода высокого давления (сосуда для хранения газообразного водорода высокого давления). Сосуд для водорода высокого давления может быть изготовлен, например, путём придания стальной трубе для водорода высокого давления, которая изготавливается, как описано выше, заданной формы. Здесь, в настоящем изобретении, термин «водород высокого давления» обозначает, например, газообразную водородную среду, имеющую давление 1,0 МПа или выше.The high pressure hydrogen steel pipe according to the present invention has a corresponding fatigue crack growth resistance property represented by a fatigue crack growth rate of 8.0×10 -8 m/cycle or lower when ΔK is 10 MPa m 1/2 . In addition, the high pressure hydrogen steel pipe of the present invention has a tensile strength of 800 MPa or higher. It is preferable that the tensile strength is 850 MPa or higher. In addition, although there are no specific restrictions, it is preferable that the tensile strength is 1200 MPa or lower in terms of hydrogen embrittlement. Here, the tensile strength is determined using the method described in the examples. It is preferable that the high pressure hydrogen steel pipe according to the present invention is used for a high pressure hydrogen vessel (high pressure hydrogen gas storage vessel). The high pressure hydrogen vessel can be manufactured, for example, by shaping a high pressure hydrogen steel pipe, which is manufactured as described above, into a predetermined shape. Here in the present invention, the term “high pressure hydrogen” means, for example, a hydrogen gas medium having a pressure of 1.0 MPa or higher.
ПримерыExamples
Далее настоящее изобретение будет описано более конкретно в соответствии с примерами. Примеры, описанные ниже, показывают предпочтительные примеры настоящего изобретения, и настоящее изобретение никоим образом не ограничивается такими примерами.Hereinafter, the present invention will be described more specifically in accordance with examples. The examples described below show preferred examples of the present invention, and the present invention is in no way limited to such examples.
Путём изготовления заготовок, имеющих химический состав, указанный в таблице 1 (за исключением Н), непрерывной разливки, нагрева заготовок, осуществления горячей прокатки нагретых заготовок и последующего охлаждения и отпуска, получают стальные трубы. Условия изготовления приведены в таблице 2. Каждая из полученных стальных труб оценивалась в отношении микроструктуры металла, количества водорода, предела прочности при растяжении и скорости роста усталостной трещины. Методы оценки описаны ниже. Здесь содержание H ( % масс.), приведённое в таблице 1, определяли с использованием нижеописанного метода оценки количества водорода.By manufacturing billets having the chemical composition indicated in Table 1 (with the exception of H), continuous casting, heating the billets, hot rolling the heated billets and subsequent cooling and tempering, steel pipes are obtained. The manufacturing conditions are shown in Table 2. Each of the resulting steel pipes was evaluated with respect to metal microstructure, hydrogen content, tensile strength, and fatigue crack growth rate. The assessment methods are described below. Here, the H content (% wt) given in Table 1 was determined using the hydrogen amount estimation method described below.
ВключениеInclusion
Исследование включений проводили с использованием образца для определения включений, имеющего длину в продольном направлении 20 мм, длину в направлении ширины 5 мм и длину в направлении толщины стенки 15 мм, который был отобран из центральной части в направлении толщины стенки стальной трубы, подвергнутой отпуску. Помещая такой образец для испытаний в смолу таким образом, чтобы поверхность, имеющая сторону в продольном направлении, то есть в направлении прокатки стальной трубы, и сторону в направлении толщины стенки (так называемое «L - поперечное сечение») представляла собой анализируемую поверхность, после чего выполняли зеркальную полировку, а затем осуществляли визуальное наблюдение с помощью оптического микроскопа, числовую плотность включений, имеющих отношение размеров 2,0 или более и длину 10 мкм или более на площади 10 мм × 10 мм (100 мм2). Здесь количество образцов для испытаний для определения включений составляло 10 для каждого номера испытаний, количество включений, имеющих отношение размеров 2,0 или более и длину 10 мкм или более, в таких 10 образцах для испытаний определяли, как описано выше, и среднее арифметическое значение общего количества в таких 10 опытных образцах определяли как количество включений (числовая плотность включений) соответствующего номера испытаний. Между прочим, отношение размеров и длина включений были определены в соответствии с предписанием JIS G 0555:2020 (Метод микроскопического исследования неметаллических включений в стали).The inclusion test was carried out using an inclusion test sample having a length in the longitudinal direction of 20 mm, a length in the width direction of 5 mm, and a length in the wall thickness direction of 15 mm, which was taken from the central part in the wall thickness direction of the tempered steel pipe. By placing such a test piece in the resin so that the surface having a side in the longitudinal direction, that is, in the rolling direction of the steel pipe, and a side in the wall thickness direction (the so-called “L - cross section”) constitutes the surface to be analyzed, then performed mirror polishing, and then visually observed using an optical microscope, the number density of inclusions having an aspect ratio of 2.0 or more and a length of 10 μm or more in an area of 10 mm × 10 mm (100 mm 2 ). Here, the number of test specimens for determining inclusions was 10 for each test number, the number of inclusions having an aspect ratio of 2.0 or more and a length of 10 μm or more in such 10 test specimens was determined as described above, and the arithmetic mean of the total quantities in such 10 test samples were determined as the number of inclusions (numerical density of inclusions) of the corresponding test number. Incidentally, the aspect ratio and length of the inclusions were determined in accordance with JIS G 0555:2020 (Method for microscopic examination of non-metallic inclusions in steel).
Доля площади в микроструктуре металлаArea fraction in metal microstructure
От каждой из полученных стальных труб отбирали образец для испытаний таким образом, чтобы положение, находящееся на 1/4 толщины стенки в центральной части в продольном направлении соответствующей стальной трубы, было положением наблюдения. Поперечное сечение такого образца подвергалось травлению в 3 % растворе ниталя. Затем такое поперечное сечение анализировали с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) при соответствующем увеличении 1000 - 5000 раз. Анализируя полученное изображение, оценивали виды фаз и долю площади каждой из фаз. Долю площади остаточного аустенита определяли путём химической полировки поперечного сечения испытательного образца, описанного выше, и путём проведения рентгенофазового анализа. Используя источник излучения Co-Kα для падающего рентгеновского излучения, доля площади остаточного аустенита была рассчитана из отношения интенсивностей пиков плоскостей (200), (211) и (220) феррита. к (200)-плоскости, (220)-плоскости и (311)-плоскости аустенита.A test sample was taken from each of the resulting steel pipes so that a position located at 1/4 of the wall thickness in the central portion in the longitudinal direction of the corresponding steel pipe was the observation position. The cross section of such a sample was etched in a 3% nital solution. This cross section was then analyzed using a scanning electron microscope (SEM) at an appropriate magnification of 1000 - 5000 times. By analyzing the resulting image, the types of phases and the area fraction of each phase were assessed. The area fraction of retained austenite was determined by chemical polishing of the cross-section of the test specimen described above and by X-ray diffraction analysis. Using a Co-Kα incident X-ray source, the area fraction of retained austenite was calculated from the ratio of the peak intensities of the (200), (211), and (220) planes of ferrite. to the (200) plane, (220) plane and (311) plane of austenite.
Между прочим, свойства сосуда с водородом высокого давления также можно определить, взяв образец из центральной части в продольном направлении соответствующего сосуда, как в случае описанной выше стальной трубы.Incidentally, the properties of a high pressure hydrogen vessel can also be determined by taking a sample from the central portion in the longitudinal direction of the corresponding vessel, as in the case of the steel pipe described above.
Количество водородаHydrogen quantity
Количество водорода определяли путём отбора круглого стержня диаметром 15 мм и длиной 15 мм из центральной части в направлении толщины стенки стальной трубы, подвергнутой отпуску, и проведения термодесорбционного анализа. Здесь количество водорода определялось как интегрированная по времени величина десорбции водорода (количество водорода, обнаруженное за одну минуту) от времени, когда десорбция водорода начала обнаруживаться (при комнатной температуре), до времени, как только десорбция водорода стала ниже нижнего предела обнаружения после повышения температуры в ходе анализа. С другой стороны, в зависимости от марки стали был случай, когда десорбция водорода не становилась ниже нижнего предела обнаружения, например, в результате сильного захвата водорода внутри зёрен остаточного аустенита. В таком случае количество водорода определяли как результат интегрирования от температуры, при которой начиналось обнаружение, до температуры 400°С. Кроме того, начальная температура определения была установлена равной -100°C, а скорость нагрева для анализа была установлена равной 200°C/ч для повышения эффективности анализа. При этом количество круглых стержней, взятых из одной стальной трубы, равнялось трём, а среднее количество водорода в таких трёх круглых стержнях определялось как количество водорода в стали (содержание водорода приведено в таблице 1).The amount of hydrogen was determined by taking a round rod with a diameter of 15 mm and a length of 15 mm from the central part in the direction of the wall thickness of the tempered steel pipe and performing thermal desorption analysis. Here, the amount of hydrogen was defined as the time-integrated amount of hydrogen desorption (the amount of hydrogen detected in one minute) from the time when hydrogen desorption began to be detected (at room temperature) to the time once hydrogen desorption fell below the lower detection limit after increasing the temperature by during the analysis. On the other hand, depending on the steel grade, there was a case where hydrogen desorption did not fall below the lower limit of detection, for example, as a result of strong hydrogen trapping within the retained austenite grains. In this case, the amount of hydrogen was determined as the result of integration from the temperature at which detection began to a temperature of 400°C. In addition, the initial detection temperature was set to −100 °C and the heating rate for the assay was set to 200 °C/h to improve the assay efficiency. In this case, the number of round rods taken from one steel pipe was three, and the average amount of hydrogen in such three round rods was determined as the amount of hydrogen in steel (hydrogen content is given in Table 1).
Предел прочности при растяжении (TS)Tensile Strength (TS)
Образец для испытаний в виде круглого стержня диаметром 7 мм был отобран в части, расположенной на 1/4 толщины стенки полученной стальной трубы (место, расположенное на 1/4 толщины от внешней поверхности стальной трубы) в соответствии с JIS Z 2201, и предел прочности при растяжении определяли в соответствии со стандартом «Металлические материалы – Метод испытания на растяжение», предписанным в JIS Z 2241.A test sample in the form of a round rod with a diameter of 7 mm was selected from a part located at 1/4 of the wall thickness of the resulting steel pipe (a place located at 1/4 of the thickness from the outer surface of the steel pipe) in accordance with JIS Z 2201, and the tensile strength tensile test was determined in accordance with the standard “Metallic Materials – Tensile Test Method” prescribed in JIS Z 2241.
Скорость роста усталостной трещиныFatigue crack growth rate
Скорость роста усталостной трещины определяли в газообразном водороде высокого давления, при давлении 93 МПа. С внутренней поверхности стальной трубы был отобран СТ образец толщиной 10 мм, с использованием такого образца для испытаний определяли скорость роста усталостной трещины при постепенном снижении ΔK от 15 МПа·м1/2 до 8 МПа·м1/2, и фиксировали значение, когда ΔK составлял 10 МПа·м1/2. Здесь частота циклического напряжения, используемая в процессе роста усталостной трещины, была установлена равной 1 Гц. Здесь скорость роста усталостной трещины определяется с использованием СТ образца для испытаний толщиной 10 мм, который отбирают со стороны внутренней поверхности стальной трубы в случае бесшовной стальной трубы, как описано выше, и, в случае стальной трубы, сваренной контактной сваркой сопротивлением, стальной трубы UOE и т.п. (стальные трубы, изготовленные из стальных полос или стальных листов), скорость роста усталостной трещины определяют с использованием СТ образца для испытаний толщиной 10 мм, который отбирают из стальной трубы таким образом, чтобы центр испытуемого образца соответствовал положению на 1/2 толщины стенки стальной трубы.The fatigue crack growth rate was determined in high pressure hydrogen gas, at a pressure of 93 MPa. A 10 mm thick CT sample was taken from the inner surface of the steel pipe; using such a test sample, the fatigue crack growth rate was determined with a gradual decrease in ΔK from 15 MPa m 1/2 to 8 MPa m 1/2 , and the value was recorded when ΔK was 10 MPa m 1/2 . Here, the cyclic stress frequency used in the fatigue crack growth process was set to 1 Hz. Here, the fatigue crack growth rate is determined using a CT test piece with a thickness of 10 mm, which is taken from the inner surface side of the steel pipe in the case of seamless steel pipe as described above, and, in the case of resistance welded steel pipe, UOE steel pipe and etc. (steel pipes made from steel strips or steel sheets), the fatigue crack growth rate is determined using a CT test piece of 10 mm thickness, which is taken from the steel pipe so that the center of the test piece corresponds to a position at 1/2 the wall thickness of the steel pipe .
Как показано в таблице 2, стальные трубы (примеры настоящего изобретения), которые удовлетворяли условиям настоящего изобретения в отношении химического состава и микроструктуры металла, имели подходящие свойства, представленные достаточной прочностью на растяжение 800 МПа или выше и скоростью роста усталостной трещины при ΔK 10 МПа·м1/2, составляющей 8,0·× 10-8 м/цикл или менее.As shown in Table 2, steel pipes (examples of the present invention) that satisfied the conditions of the present invention in terms of chemical composition and metal microstructure had suitable properties represented by a sufficient tensile strength of 800 MPa or higher and a fatigue crack growth rate at ΔK of 10 MPa. m 1/2 , amounting to 8.0 × 10 -8 m/cycle or less.
Как описано выше, стальная труба, согласно настоящему изобретению, имеет высокую прочность и подходящую стойкость к росту усталостной трещины. Подобным образом сосуд для водорода высокого давления, изготовленный с использованием такой стальной трубы, также обладает высокой прочностью и соответствующей стойкостью к росту усталостных трещин.As described above, the steel pipe according to the present invention has high strength and suitable resistance to fatigue crack growth. Similarly, a high pressure hydrogen vessel manufactured using such a steel pipe also has high strength and corresponding resistance to fatigue crack growth.
Claims (38)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021-058067 | 2021-03-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2023124245A RU2023124245A (en) | 2023-10-13 |
| RU2821402C2 true RU2821402C2 (en) | 2024-06-24 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2841568C1 (en) * | 2024-12-16 | 2025-06-09 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" | Seamless hot-rolled steel pipe and method of its production |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011063840A (en) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Steel sheet having excellent hic resistance and uoe steel pipe |
| RU2569619C1 (en) * | 2014-05-22 | 2015-11-27 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method of production of low alloyed cold-resistant welded rolled plates with increased corrosion resistant |
| RU2578618C1 (en) * | 2014-11-18 | 2016-03-27 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Manufacturing method of strips of low-alloyed weld steel |
| JP2018012855A (en) * | 2016-07-20 | 2018-01-25 | 新日鐵住金株式会社 | Low alloy steel material, low alloy steel tube and container and method for producing the container |
| JP2019183218A (en) * | 2018-04-06 | 2019-10-24 | 日本製鉄株式会社 | High pressure hydrogen container, and steel material for high pressure hydrogen |
| WO2020137812A1 (en) * | 2018-12-26 | 2020-07-02 | Jfeスチール株式会社 | Steel for high pressure hydrogen gas environments, steel structure for high pressure hydrogen gas environments, and method for producing steel for high pressure hydrogen gas environments |
| WO2020166637A1 (en) * | 2019-02-13 | 2020-08-20 | 日本製鉄株式会社 | Steel pipe for fuel injection pipe, and fuel injection pipe employing same |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011063840A (en) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Steel sheet having excellent hic resistance and uoe steel pipe |
| RU2569619C1 (en) * | 2014-05-22 | 2015-11-27 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method of production of low alloyed cold-resistant welded rolled plates with increased corrosion resistant |
| RU2578618C1 (en) * | 2014-11-18 | 2016-03-27 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Manufacturing method of strips of low-alloyed weld steel |
| JP2018012855A (en) * | 2016-07-20 | 2018-01-25 | 新日鐵住金株式会社 | Low alloy steel material, low alloy steel tube and container and method for producing the container |
| JP2019183218A (en) * | 2018-04-06 | 2019-10-24 | 日本製鉄株式会社 | High pressure hydrogen container, and steel material for high pressure hydrogen |
| WO2020137812A1 (en) * | 2018-12-26 | 2020-07-02 | Jfeスチール株式会社 | Steel for high pressure hydrogen gas environments, steel structure for high pressure hydrogen gas environments, and method for producing steel for high pressure hydrogen gas environments |
| WO2020166637A1 (en) * | 2019-02-13 | 2020-08-20 | 日本製鉄株式会社 | Steel pipe for fuel injection pipe, and fuel injection pipe employing same |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2841568C1 (en) * | 2024-12-16 | 2025-06-09 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" | Seamless hot-rolled steel pipe and method of its production |
| RU2849429C1 (en) * | 2024-12-27 | 2025-10-24 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Hot-rolled heat-treated steel sheet with a thickness of 10-150 mm and method for its production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7226656B1 (en) | Steel pipe for high-pressure hydrogen, container for high-pressure hydrogen, and method for manufacturing the steel pipe | |
| CN107429340B (en) | Steel for lining of composite pressure vessel, steel pipe for lining of composite pressure vessel, and manufacturing method of steel pipe for lining of composite pressure vessel | |
| RU2625374C1 (en) | Hot-molded component of steel sheet and method of its manufacture and steel sheet for hot moulding | |
| EP0657557B1 (en) | Spring steel of high strength and high corrosion resistance | |
| KR101730432B1 (en) | Steel material, hydrogen container, method for producing the steel material, and method for producing the hydrogen container | |
| JP7349776B2 (en) | High-pressure hydrogen containers and steel materials for high-pressure hydrogen | |
| RU2605033C1 (en) | Low alloyed steel for oilfield gage pipes having excellent resistance to sulphide stress cracking, and its manufacturing method | |
| RU2690059C1 (en) | Steel material and steel pipe for oil wells | |
| CN100410410C (en) | High-strength spring steel having excellent hydrogen embrittlement resistance | |
| RU2821402C2 (en) | High-pressure hydrogen steel pipe, high-pressure hydrogen vessel and steel pipe manufacturing method | |
| JP7768461B1 (en) | Seamless steel pipe, manufacturing method of seamless steel pipe, pressure vessel, pressure vessel for hydrogen gas, manufacturing method of pressure vessel or pressure vessel for hydrogen gas | |
| Rana et al. | Design and properties of hot rolled tough carbide free bainitic steels | |
| JP7768460B1 (en) | Seamless steel pipe, seamless steel pipe manufacturing method, pressure vessel, and pressure vessel manufacturing method | |
| JP7697601B2 (en) | High-strength seamless steel pipe for high-pressure hydrogen containers and its manufacturing method | |
| JP7712598B1 (en) | steel material | |
| JP7777745B1 (en) | Steel material and manufacturing method thereof | |
| WO2025197700A1 (en) | Steel pipe, method for manufacturing steel pipe, and high-strength steel pipe | |
| RU2788419C1 (en) | High-strength steel sheet for hydrogen sulfide-resistant main pipe, the method for its manufacture and high-strength steel pipe obtained using high-strength steel sheet for hydrogen sulfide-resistant main pipe | |
| WO2025187291A1 (en) | Steel material | |
| CN109563590B (en) | Lining for compound container pressure accumulator, compound container pressure accumulator, and manufacturing method of compound container pressure accumulator liner | |
| EP4578981A1 (en) | High-strength line pipe steel material having excellent fracture toughness in hydrogen, method for manufacturing same, steel tube for high-strength line pipes, and method for manufacturing same |