一种抗ＨＩＣ性优良的管线钢，其成分按照质量百分比含有０．０３～０．１５％的Ｃ、０．０５～１．０％的Ｓｉ、０．５～１．８％的Ｍｎ、小于等于０．０１５％的Ｐ、小于等于０．００４％的Ｓ、小于等于０．０１％的Ｏ（氧）、小于等于０．００７％的Ｎ、０．０１～０．１％的Ｓｏｌ．Ａｌ、小于等于０．０２４％的Ｔｉ、０．０００３～０．０２％的Ｃａ，其余由Ｆｅ和杂质构成，在钢中作为夹杂物存在的ＴｉＮ的大小小于等于３０μｍ。本发明专利技术的管线钢抗ＨＩＣ性优良，可将裂纹面积比抑制为小于等于３％。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及管线钢及使用该钢材制造的管线管，详细的说，涉及抗HIC性优良的管线钢及用该钢材制造出的管线管。
技术介绍
近年来，生产出的原油和天然气含有湿硫化氢(H2S)。因此，在用于挖掘原油、天然气的油井管和运输被挖掘出的原油、天然气的管线管中，由硫化氢引起的氢脆已成为问题。氢脆中存在静态外部应力下在钢材上产生的硫化物应力腐蚀裂纹(SulfideStress Carcking以下称SSC)、及在无外部应力状态在钢材上产生的氢致裂纹(Hydrogen Induced Cracking以下称HIC)。油井管的端部采用螺纹接头结构。多个油井管通过螺纹接头结构互相连接，并沿油井或气井的铅直方向组装。此时，在油井管上产生由自重引起的拉伸应力。因此，油井管尤其需要抗SSC性。随着近年来油井的高深度化，更要求油井管有抗SSC性。作为改善抗SSC性的对策，有以下方法净化钢、扩大钢材组织的马氏体比例、将钢材组织细化等。另一方面，多个管线管通过焊接而被互相连接，并且原则上是沿水平方向组装。因此，在管线管上并未如油井管那样产生静态应力。由此，要求管线管有抗HIC性。可以认为HIC是通过侵入氢成为分子状氢时的气压而产生的，该侵入氢聚集到由轧制而延伸的MnS与母材的界面。因此，以提高管线管的抗HIC性为目的，现有技术中有下面的2个抗HIC对策(第1抗HIC对策和第2抗HIC对策)。有许多对这些抗HIC对策的记载，例如在日本特开平6-271974号公报、日本特开平6-220577号公报、日本特开平6-271976号公报、日本特开平9-324216号公报中对此有所记载。第1抗HIC对策是提高了钢对氢脆的抗性。具体而言，是下面所示的对策。(1)使钢高纯度化、高净化。具体而言，通过在炼钢阶段尽量降低S来降低钢中MnS的量。(2)降低宏观中心偏析(macro center segregation)。(3)通过添加Ca，控制硫化物系夹杂物(A系夹杂物)的形态。具体而言，通过Ca处理将硫化物系夹杂物的形态从MnS变成难以在热轧时延伸的CaS。(4)通过控制轧制和轧制后的加速冷却来控制组织。具体而言，在轧制钢管用原料板时应用控制轧制及加速冷却。由此可以使原料板的金属组织均匀，可以增大对氢脆的抗性。(5)降低钢中的Mn偏析和P偏析。(6)降低钢中的氧化铝等B系夹杂物。对于实施了这些第1抗HIC对策的管线钢的具体制造方法有许多记载，例如在日本特开2003-13175号公报、日本特开2000-160245号公报中对此有所记载。第2抗HIC对策是防止氢侵入钢中。具体而言，是下面表示的对策。(7)通过添加Cu来防止氢向湿硫化氢环境中的钢中侵入。(8)通过添加抑制剂(腐蚀抑制剂)、或实施覆膜处理来防止氢向钢中侵入。但是，上述实施了公知的抗HIC对策的管线管仍然会产生HIC。因此，一直在试图进一步改善抗HIC性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供抗HIC性更优良的管线钢和用该钢材制造出的管线管。具体而言，提供裂纹面积比(Crack Area Ratio)小于等于3％的管线钢和用该钢材制造出的管线管。专利技术人对在实施了公知的抗HIC对策的管线钢上产生的HIC起点进行了调查，结果最新发现了TiN成为HIC起点。若TiN成为HIC起点，只要在钢中不生成TiN即可。即，只要在钢中不添加Ti即可。但是，由于Ti具有将使韧性降低的元素即钢中的N作为TiN固定，而改善钢的韧性的效果，通常添加Ti。因此，专利技术人认为不是不生成TiN，而是减小TiN，从而也可提高抗HIC性，并且确认了该想法。使用TiN的大小不同的多个钢材来求得裂纹面积比CAR，下面用求得结果来详细说明只要减小TiN就可提高抗HIC性。图1是实施了HIC试验而求得的、表示相对于钢中TiN的大小的裂纹面积比CAR的图。在此，通过式(1)求得裂纹面积比CAR。通常在管线钢中，裂纹面积比CAR越小，抗HIC性就越优良。裂纹面积比CAR＝在试验片上产生的HIC的面积/试验片的面积(1)但是，在实施了公知的抗HIC对策的管线钢中，使裂纹面积比CAR为多大才能进一步改善抗HIC性，这一点并不是很明确。因此，专利技术人的目标是满足比使裂纹面积比CAR为小于等于3％这种现有技术更为严格的标准。表1表示图1的试样的成分。如表1所示，分别熔炼180kg的、具有基本相同成分的试样X1～X4，加热至1250℃进行热煅后，通过淬火回火处理将各钢材的屈服强度调整到大致65ksi。此时，如表1所示，对每一试样X1～X4使其熔炼时熔渣中的Ca添加量、CaO/Al2O3值、铸造时的冷却速度变化，用以改变在每一试样中的TiN的大小。 由制造出的各试样X1～X4加工5个厚10mm、宽20mm、长100mm的试验片，并测定了在各试验片的表面显示出的TiN的大小。具体而言，在试验片表面中观察与锻造方向基本平行的表面上的5个1mm2区域。在观察中使用将放大率设定为100倍的SEM(扫描型电子显微镜)。在观察到的各区域中从较大的TiN中选择10个TiN，测定了选择出的TiN的长径。此时，如图2所示，在连接TiN与母材的在界面上的不同2点的直线中，将最长的直线设为TiN的长径。TiN的大小为测定出的长径的平均值(50个TiN的长径的平均值)。另外，通过EDX(能量分散型X射线微测定器)来辨认TiN。测定TiN的大小后，实施了HIC试验。在HIC试验中，将各试验片浸渍在使1atm的硫化氢饱和的25℃的0.5％醋酸+5％盐水中96小时。浸渍后，通过超声波探伤法测定在各试样中产生的HIC，根据式(1)求得裂纹面积比CAR。从HIC试验的结果可以判断出TiN越小，裂纹面积比CAR就越小。尤其判断出当TiN的大小小于等于30μm时，裂纹面积比CAR小于等于3％。由此，认为只要减小管线钢中的TiN，就可提高抗HIC性。尤其认为通过使TiN的大小为小于等于30μm，可以得到抗HIC性优良的管线钢。因此，专利技术人根据这些见解完成了下面的本专利技术。本专利技术的抗HIC性优良的管线钢按照质量百分比含有0.03～0.15％的C、0.05～1.0％的Si、0.5～1.8％的Mn、小于等于0.015％的P、小于等于0.004％的S、小于等于0.01％的O(氧)、小于等于0.007％的N、0.01～0.1％的Sol.Al(酸溶性Ai固溶于钢中的Al)、小于等于0.024％的Ti、0.0003～0.02％的Ca，其余由Fe和杂质构成，在钢材中作为夹杂物存在的TiN的大小小于等于30μm。在此，TiN中Ti与N的含有比例按照摩尔百分比不必为1∶1，最好是TiN中Ti的质量百分比大于等于50％。另外，TiN除了Ti和N之外，也可以含有C、Nb、V、Cr、Mo等。而且，通过应用EDX等成分分析法可以鉴定TiN。另外，这里所说的TiN的大小可以用下面的方法求得。首先，观察与管线钢的轧制方向(或锻造方向)基本平行的截面上的5个1mm2的区域。在观察中使用将放大率设定为100倍的SEM。在每一观察的各区域中，从较大的TiN中选定10个显现出的TiN。测定被选定的TiN的长径，以测定出的长径的平均值(即50个TiN的长径的平均值)为TiN的大小。另外，如图2所示，长径是在连接TiN与母材本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种抗ＨＩＣ性优良的管线钢，其按照质量百分比含有０．０３～０．１５％的Ｃ、０．０５～１．０％的Ｓｉ、０．５～１．８％的Ｍｎ、小于等于０．０１５％的Ｐ、小于等于０．００４％的Ｓ、小于等于０．０１％的Ｏ（氧）、小于等于０．００７％的Ｎ、０．０１～０．１％的Ｓｏｌ．Ａｌ、小于等于０．０２４％的Ｔｉ、０．０００３～０．０２％的Ｃａ，其余由Ｆｅ和杂质构成，其特征在于，在上述管线钢中作为夹杂物存在的ＴｉＮ的大小小于等于３０μｍ。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：大村朋彦，沼田光裕，栉田隆弘死亡，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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