管線管用無縫鋼管及其制造方法技術

本發明專利技術提供一種具有較高的強度和韌性的管線管用無縫鋼管。本發明專利技術的管線管用無縫鋼管以質量％計含有C：0.02％～0.10％、Si：0.5％以下、Mn：0.5％～2.0％、Al：0.01％～0.1％、P：0.03％以下、S：0.005％以下、Ca：0.005％以下及N：0.007％以下，還含有從由Ti：0.008％以下、V：小于0.06％及Nb：0.05％以下組成的組中選擇的一種或兩種以上的元素，其余部分由Fe和雜質組成，由式（1）定義的碳當量Ceq為0.38以上，在該化學組成中，Ti、V及Nb的含量滿足式（2），含有Ti、V、Nb及Al中的一種或兩種以上的元素的碳氮化物的大小為200nm以下。Ceq＝C＋Mn/6＋（Cr＋Mo＋V）/5＋（Ni＋Cu）/15?（1）；Ti＋V＋Nb＜0.06?（2）。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種無縫鋼管及其制造方法，更詳細而言，涉及一種。
技術介紹
配置在海底的管線在其內部供高壓流體通過。并且，管線受到由波浪造成的反復變形(日文繰>9返歪)與海水壓力。因此，要求在海底的管線中使用的鋼管具有高強度與高韌性。近年來，不斷對以深海、寒冷地方為代表的、比以往苛刻的酸性環境下的油井和氣井的開發。要求在這種苛刻的酸性環境下鋪設的海底管線具有比以往高的強度(耐壓性)、韌性。 在要求具有這種特性的海底管線中，無縫鋼管比焊接鋼管合適。這是因為焊接鋼管沿著長度方向具有焊接部(接縫部)。焊接部與母材相比韌性較低。因此，無縫鋼管適合用于海底管線。如果增厚無縫鋼管的壁厚，則能夠獲得高強度。但是，如果壁厚變厚，則容易產生脆性破壞，韌性會降低。因此，對于厚壁的無縫鋼管，要求其具有優異的韌性。在厚壁的無縫鋼管中，為了提高強度和韌性，只要增加碳等合金元素的含量、提高淬透性即可。但是，在對提高了淬透性的無縫鋼管彼此進行圓周焊接的情況下，焊接熱影響區容易硬化，通過圓周焊接形成的焊接部的韌性會降低。對于在海底管線中使用的厚壁的無縫鋼管，謀求其母材和焊接部具有優異的韌性。日本特開2000 - 104117號公報(專利文獻I)、日本特開2000 — 169913號公報(專利文獻2)、日本特開2004 - 124158號公報(專利文獻3)及日本特開平9 一 235617號公報(專利文獻4)提出了提高管線管用無縫鋼管的韌性的制造方法。
技術實現思路
但是，專利文獻I 專利文獻3所公開的制造方法用于制造具有32mm以下的壁厚的無縫鋼管。因此，在利用專利文獻I 專利文獻3所公開的制造方法制造具有厚于32mm的壁厚的無縫鋼管的情況下，無縫鋼管的韌性有可能較低。在專利文獻4所公開的制造方法中，在加熱爐中對熱軋后的無縫鋼管進行加熱之后，直接進行淬火、回火。但是，在專利文獻4所公開的制造方法的情況下，在厚壁的無縫鋼管中，有可能無法獲得優異的韌性。本專利技術的目的在于提供一種具有較高的強度和韌性的管線管用無縫鋼管。本專利技術的管線管用無縫鋼管以質量％計含有C :0. 02% O. 10%,Si :0. 5%以下、Mn :0· 5% 2· 0%、A1 :0· 01% O. 1%、P :0. 03% 以下、S 0. 005% 以下、Ca 0. 005% 以下及N :0. 007%以下，還含有從由Ti :0. 008%以下、V :小于O. 06%及Nb :0. 05%以下組成的組中選擇的一種或兩種以上的元素，其余部分由Fe和雜質組成，由式(I)定義的碳當量Ceq為O. 38以上，在上述化學組成中，Ti、V及Nb的含量滿足式(2)，含有Ti、V、Nb及Al中的一種或兩種以上的元素的碳氮化物的大小為200nm以下。Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V) /5 + (Ni + Cu) /15 (I)Ti + V + Nb < O. 06 (2)其中，向式(I)和式(2)中的各元素符號代入各元素的含量(質量％)。另外，在不含有與式(I)和式(2)中的元素符號相對應的元素的情況下，向式(I)和式(2)的對應的元素符號代入“O”。本專利技術的無縫鋼管具有優異的強度和韌性。上述無縫鋼管的化學組成也可以含有從由Cu :1. 0%以下、Cr :1. 0%以下、Ni I.0%以下及Mo :1. 0%以下組成的組中選擇的一種或兩種以上的元素來取代Fe的一部分。在熱加工之后，以100°C /分鐘以上的冷卻速度進行加速冷卻，進一步進行淬火和回火，從而制造上述無縫鋼管。在加速冷卻之后，將上述無縫鋼管加熱到Ae3點以上，對其進行淬火，在淬火時的加熱中，無縫鋼管在其溫度為600°C 900°C時的加熱速度為3°C /分鐘以上。本專利技術的管線管用無縫鋼管的制造方法包括以下工序對鋼坯料進行加熱的工序，該鋼坯料以質量％計含有C 0. 02% O. 10%, Si 0. 5%以下、Mn 0. 5% 2. 0%, Al O. 01% O. I %、P :0. 03% 以下、S :0. 005% 以下、Ca :0. 005% 以下及 N :0. 007% 以下，還含有從由Ti :0. 008%以下、V :小于O. 06%及Nb :0. 05%以下組成的組中選擇的一種或兩種以上的元素，其余部分由Fe和雜質組成，由式(I)定義的碳當量Ceq為O. 38以上，在上述化學組成中，Ti、V及Nb的含量滿足式(2);對加熱后的鋼坯料進行穿孔而制造管坯的工序；對管坯進行軋制而制造無縫鋼管的工序；以100°C /分鐘以上的冷卻速度將軋制后的無縫鋼管加速冷卻至Art點以下的工序；對加速冷卻后的無縫鋼管進行加熱，將無縫鋼管在其溫度為600°C 900°C時的加熱速度設為3°C /分鐘以上，在無縫鋼管的溫度達到Ae3點以上之后，對其進行淬火的工序；以及在Acl點以下對淬火后的無縫鋼管進行回火的工序。在上述制造方法中，鋼坯料的化學組成含有從由Cu: 1.0%以下、Cr :1.0 %以下、Ni :1. O %以下及Mo :1. O %以下組成的組中選擇的一種或兩種以上的元素來取代Fe的一部分。附圖說明圖I是表示本實施方式的管線管用無縫鋼管中的、含有Ti、V、Nb及Al中的一種或兩種以上的元素的碳氮化物的大小與韌脆轉變溫度(50% FATT)之間的關系的圖。圖2是用于說明碳氮化物的大小的測量方法的示意圖。圖3是表示本實施方式的管線管用無縫鋼管的制造設備的結構的原理框圖。圖4是表示本實施方式的管線管用無縫鋼管的制造工序的流程圖。圖5是表示圖4中的各工序中的鋼坯、管坯及無縫鋼管的溫度的示意圖。圖6是在實施例中實施圓周焊接性試驗時的無縫鋼管的坡口形狀的剖視圖。具體實施例方式以下，參照附圖詳細說明本專利技術的實施方式。對圖中相同或相當的部分標注相同的附圖標記并不再重復其說明。以下，涉及元素的％是指“質量％”。本專利技術人根據以下見解完成了本專利技術的實施方式的管線管用無縫鋼管。(A)將碳含量設為O. 02% O. 10%。而且，將由式(I)表示的碳當量(Ceq)設為0.38以上。由此，能夠獲得較高的強度，并且能夠抑制通過圓周焊接形成的焊接部的韌性降低。Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V) /5 + (Ni + Cu) /15 (I)(B)通過使含有Ti、V、Nb及Al中的一種或兩種以上的元素、并具有200nm以下大小的多個碳氮化物微細彌散在鋼中，從而使無縫鋼管的韌性提高。本說明書中所說的“碳 氮化物”是指碳化物、氮化物及碳化物與氮化物的復合體的總稱。因而，本說明書中所說的“碳氮化物”既可以是碳化物，也可以是氮化物，亦可以是碳化物與氮化物的復合體。以下， 將含有Ti、V、Nb及Al中的一種或兩種以上的元素的碳氮化物稱作“特定碳氮化物”。(C)為了使特定碳氮化物的大小為200nm以下，Ti、V及Nb的含量應滿足式(2)。Ti + V + Nb < O. 06 (2)(D)通過對具有滿足上述(A)和(C)的化學組成的圓鋼坯進行熱加工來制造無縫鋼管。對熱加工后的無縫鋼管進行加速冷卻。在加速冷卻后，進一步進行淬火和回火。具體而言，在對利用穿孔設備和連續軋制設備(芯棒式無縫管軋制設備本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.06.02 JP 2010-1273071.一種管線管用無縫鋼管，其中， 該管線管用無縫鋼管以質量％計含有C :0. 02% O. 10%,Si :0. 5%以下、Mn :0. 5% 2. 0%,A1 0. 01% O. 1%,P 0. 03% 以下、S :0. 005% 以下、Ca :0. 005% 以下及 N :0. 007%以下， 還含有從由Ti :0. 008%以下、V :小于O. 06%及Nb :0. 05%以下組成的組中選擇的一種或兩種以上的元素， 其余部分由Fe和雜質組成， 由式(I)定義的碳當量Ceq為O. 38以上， 在上述化學組成中，Ti、V及Nb的含量滿足式(2 )， 含有Ti、V、Nb及Al中的一種或兩種以上的元素的碳氮化物的大小為200nm以下，Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V) /5 + (Ni + Cu) /15 (I)Ti + V + Nb < O. 06 (2) 其中，向式(I)和式(2)中的各元素符號代入各元素的含量(質量％)，在不含有與各元素符號相對應的元素的情況下，向該對應的元素符號代入“O”。2.根據權利要求I所述的無縫鋼管，其中， 上述化學組成含有從由Cu :1. 0%以下、Cr :1. 0%以下、Ni :1. 0%以下及Mo :1. 0%以下組成的組中選擇的一種或兩種以上的元素來取代上述Fe的一部分。3.根據權利要求I或2所述的無縫鋼管，其中， 在熱加工之后，以100°c /分鐘以上的冷卻速度進行加速冷卻，進一步進行淬火和回火，從而制造該無縫鋼管。4.根據權利要求3所述的無縫鋼管，其中， 在上述加速冷卻之后，將該無縫鋼管加熱到Ae3點以上，對其進行淬火， 在上述淬火時的加熱中，上述無縫鋼管在其溫度為600°C 900...

【專利技術屬性】
技術研發人員：荒井勇次，一入啟介，
申請(專利權)人：住友金屬工業株式會社，
類型：
國別省市：