高强度高韧性钢管用钢板及其制造方法技术

本发明专利技术提供C方向的拉伸强度为625MPa以上、‑55℃下的DWTT中得到的延性断口率为85％以上的高强度高韧性钢管用钢板及其制造方法。一种高强度高韧性钢管用钢板及其制造方法，所述钢板具有以质量％计含有C：0.03％以上且0.08％以下、Si：大于0.05％且在0.50％以下、Mn：1.5％以上且2.5％以下、P：0.001％以上且0.010％以下、S：0.0030％以下、Al：0.01％以上且0.08％以下、Nb：0.010％以上且0.080％以下、Ti：0.005％以上且0.025％以下、N：0.001％以上且0.006％以下、进一步含有选自Cu：0.01％以上且1.00％以下、Ni：0.01％以上且1.00％以下、Cr：0.01％以上且1.00％以下、Mo：0.01％以上且1.00％以下、V：0.01％以上且0.10％以下、B：0.0005％以上且0.0030％以下中的一种以上且余量由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成，具有板厚方向的1/2位置处的铁素体的面积率为20％以上且80％以下、该铁素体中的加工铁素体的比例为50％以上且100％以下的组织，在‑55℃的试验温度下进行DWTT试验时的试验片断口处生成的分离以分离指数(SI‑55℃)计为0.10mm‑1以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高强度高韧性钢管用钢板及其制造方法
本专利技术涉及高强度高韧性钢管用钢板及其制造方法。特别是涉及适合于具有优良的脆性裂纹传播停止性能的管线管用钢管的原材料的高强度高韧性钢板及其制造方法。
技术介绍
对于作为天然气、原油等的输送用途使用的管线管而言，为了通过高压化而提高输送效率、通过薄壁化而提高现场焊接施工效率，高强度化的期望非常强烈。特别是，对于输送高压气体的管线管(以下也记为高压气体管线管)，从避免大规模破坏的观点考虑，脆性破坏的抑制是非常重要的，对根据过去的实管气体爆破试验结果求出的用于抑制脆性破坏所需的DWTT试验(DropWeightTearTest，落锤撕裂试验)的试验值(延性断口率达到85％的断口转变温度)进行了规定，要求优良的DWTT特性。另外，近年来的气田和油田的开发具有扩大至俄罗斯、阿拉斯加等极寒地区、北海等寒冷地区的倾向。对于在极寒地区、寒冷地区铺设的管线管要求母材的耐脆性裂纹传播特性优良，并且要求母材的低温韧性优良。针对这样的要求，在专利文献1中公开了如下技术：在将碳当量(Ceq)控制为0.30～0.45的成分体系中，在未再结晶温度范围内累积压下率为50％以上、在两相区中累积压下率为10～50％的条件下进行热轧后，立即再加热至450～700℃。基于该技术，提出了拉伸强度为565MPa以上的高韧性管线管用钢板及其制造方法，该钢板的母材韧性优良，并且将以4～10kJ/mm的焊接线能量进行焊接时的焊接热影响部(HAZ；HeatAffectedZone)组织中所占有的上贝氏体组织以面积率计控制为90％以上、将该上贝氏体组织中含有的岛状马氏体以面积率计控制为3％以下，从而改善了HAZ韧性。在专利文献2中提出了一种脆性裂纹传播停止性能和焊接热影响部韧性优良的高屈服强度高韧性厚钢板的制造方法，其特征在于，在使Si降低至实质上不含有的水平、将碳当量(Ceq)控制为0.30～0.45的成分体系的条件下，在900℃以下的未再结晶温度范围内累积压下率为50％以上、在两相区累积压下率为10～50％的条件下进行热轧后，以10～80℃/s的冷却速度冷却至400℃以下的冷却停止温度，立即再加热至超过冷却停止温度并且150℃以上且低于450℃的温度范围。在专利文献3中提出了一种低温韧性优良的超高张力钢板，其特征在于，以质量％计含有C：0.05～0.10％、Mn：1.8～2.5％、Mo：0.30～0.60％、Nb：0.01～0.10％、V：0.03～0.10％、Ti：0.005～0.030％，P值(＝2.7C+0.4Si+Mn+Mo+V)满足1.9～2.8，其显微组织包含由马氏体/贝氏体与20～90％的铁素体形成的两相组织，并且在铁素体中含有50～100％的加工铁素体，铁素体的平均粒径为5μm以下。在专利文献4中提出了一种高韧性且高变形高强度钢管用钢板及其制造方法，其特征在于，所述钢板以质量％计含有C：0.04～0.08％、Si：0.05～0.5％、Mn：1.8～3.0％、P：0.08％以下、S：0.0006％以下、Ni：0.1～1.0％、Cr：0.01～0.5％、Nb：0.01～0.05％、Ti：0.005～0.020％，其显微组织中的贝氏体的面积率为85％以上，上述贝氏体中的岛状马氏体以面积率计为5～15％且均匀分散，存在于原奥氏体晶界的铁素体的面积率为5％以下，在-30℃的试验温度下进行夏比冲击试验时的断口处，由“断口上的长度1mm以上的分离长度的总和除以断口的受试面面积而得到的值”定义的分离指数(SI)为0.05mm-1以下。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-127069号公报专利文献2：日本特开2009-161824号公报专利文献3：日本特开平9-41074号公报专利文献4：日本特开2012-72472号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题近年来的高压气体管线管等中应用的钢板进一步要求为高强度且高韧性。具体而言，要求在从钢板向钢管的加工后，钢管母材的拉伸强度为625MPa以上、并且钢管母材的-45℃下的DWTT试验中得到的延性断口率为85％以上。在专利文献1中，关于作为用于抑制脆性破坏的评价指标的DWTT特性，使用从板厚为33mm的钢板的1/2t(以下，t是指厚度)位置裁取的厚度减少至19mm的试验片，利用试验温度为-47℃下的延性断口率进行评价。将试验片减小厚度时，可确认到延性断口率提高的倾向，除此以外，实际铺设的管线管可能因造管时的加工而发生特性劣化，考虑到上述情况，专利文献1中记载的专利技术存在改善的余地。在专利文献2中，在轧制和快速冷却后，必须立即进行再加热处理，需要在线的加热装置。因此，担心因制造工序的增加而使制造成本升高。另外，关于DWTT特性，使用从板厚为33mm的钢板的1/2t位置裁取的厚度减少至19mm的试验片，利用试验温度为-47℃下的延性断口率进行评价。将试验片减小厚度时，可确认到延性断口率提高的倾向，除此以外，实际铺设的管线管可能因造管时的加工而发生特性劣化，考虑到上述情况，专利文献2中记载的专利技术存在改善的余地。专利文献3公开了涉及TS≥950MPa的低温韧性优良的超高强度钢板的技术，该钢板具有含有20～90％的铁素体并在平均粒径为5μm以下的铁素体中含有50～100％的加工铁素体的组织。但是，母材的低温韧性在基于夏比试验的50％断口转变温度(vTrs)下实施，并没有记载与实管气体爆破试验的相关性高的全厚DWTT试验。因此，对于专利文献3中记载的专利技术，担心在包含冷却速度快、硬质相的百分率容易增加的表层部的全厚上的脆性破坏的传播停止性能差。在专利文献4中，通过将分离的生成量控制为适当而实现高吸收能与低温韧性的兼顾。但是，虽然通过抑制分离而使夏比冲击吸收能提高，但实施例中的DWTT试验中，利用-20℃下的延性断口率进行评价，在-45℃这样更加低温下的使用环境中存在改善的余地。对于这样的专利文献1～4中记载的技术而言，无法实现稳定地制造即使在更严苛的铺设环境和使用环境下也能够应用的作为高强度高韧性钢管的原材料的钢板。因此，鉴于上述情况，本专利技术的目的在于提供具有625MPa以上的拉伸强度、-45℃下的DWTT试验中得到的延性断口率为85％以上的能够作为钢管的原材料应用的钢板及其制造方法。在此认为，DWTT特性在造管时会产生相当于10℃的试验温度差的特性降低。考虑到这一点，本专利技术的目的在于提供拉伸强度为625MPa以上、-55℃下的DWTT试验中得到的延性断口率(SA-55℃)为85％以上的高强度高韧性钢管用钢板及其制造方法。对于本专利技术的高强度高韧性钢管用钢板而言，高强度是指由后述的实施例中记载的拉伸试验求出的C方向(与轧制方向成直角的方向)的拉伸强度(TS)为625MPa以上。另外，高韧性是指由后述的实施例中记载的DWTT试验求出的延性断口率(SA-55℃)为85％以上。用于解决问题的方法作为评价指标，本专利技术人在参考延性断口率(SA-55℃)的同时，对用于得到目标脆性裂纹传播停止性能的分离产生量进行了定量化。图1所示的概略图是用于对分离指数(SI-55℃)的测定方法进行说明的图。对于实施DWTT试验时在DWTT试验片的断口上生成的分离，在从压制缺口侧和落锤的冲击侧分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度高韧性钢管用钢板，具有以质量％计含有C：0.03％以上且0.08％以下、Si：大于0.05％且在0.50％以下、Mn：1.5％以上且2.5％以下、P：0.001％以上且0.010％以下、S：0.0030％以下、Al：0.01％以上且0.08％以下、Nb：0.010％以上且0.080％以下、Ti：0.005％以上且0.025％以下、N：0.001％以上且0.006％以下、进一步含有选自Cu：0.01％以上且1.00％以下、Ni：0.01％以上且1.00％以下、Cr：0.01％以上且1.00％以下、Mo：0.01％以上且1.00％以下、V：0.01％以上且0.10％以下、B：0.0005％以上且0.0030％以下中的一种以上且余量由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成，具有板厚方向的1/2位置处的铁素体的面积率为20％以上且80％以下、该铁素体中的加工铁素体的比例为50％以上且100％以下的组织，在‑55℃的试验温度下进行DWTT试验(落锤撕裂试验)时的试验片断口处生成的分离以由(1)式定义的分离指数(SI‑55℃)计为0.10mm‑1以上，SI‑55℃(mm‑1)＝ΣLi/A…(1)ΣLi：存在于DWTT试验片的评价区域(A)中的长度1mm以上的分离的合计长度(mm)A：从DWTT试验片的压制缺口侧和落锤的冲击侧分别减去试验片厚度t(板厚t＜19mm时)或19mm(板厚t≥19mm时)而得到的评价区域面积(mm2)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.29 JP 2016-0150001.一种高强度高韧性钢管用钢板，具有以质量％计含有C：0.03％以上且0.08％以下、Si：大于0.05％且在0.50％以下、Mn：1.5％以上且2.5％以下、P：0.001％以上且0.010％以下、S：0.0030％以下、Al：0.01％以上且0.08％以下、Nb：0.010％以上且0.080％以下、Ti：0.005％以上且0.025％以下、N：0.001％以上且0.006％以下、进一步含有选自Cu：0.01％以上且1.00％以下、Ni：0.01％以上且1.00％以下、Cr：0.01％以上且1.00％以下、Mo：0.01％以上且1.00％以下、V：0.01％以上且0.10％以下、B：0.0005％以上且0.0030％以下中的一种以上且余量由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成，具有板厚方向的1/2位置处的铁素体的面积率为20％以上且80％以下、该铁素体中的加工铁素体的比例为50％以上且100％以下的组织，在-55℃的试验温度下进行DWTT试验(落锤撕裂试验)时的试验片断口处生成的分离以由(1)式定义的分离指数(SI-55℃)计为0.10mm-1以上，SI-55℃(m...

【专利技术属性】
技术研发人员：木村英之，长尾亮，石川信行，长谷和邦，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP