无缝钢管及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种能够稳定地获得555MPa以上的屈服强度和优异的耐SSC性的无缝钢管。无缝钢管以质量％计含有C：0.02～0.15％、Si：0.05～0.5％、Mn：0.30～2.5％、Al：0.01～0.10％、Ti：0.001～0.010％、N：0.007％以下、Cr：0.05～1.0％、Mo：0.02％以上且不足0.5％、Ni：0.03～1.0％、Cu：0.02～1.0％、V：0.020～0.20％、Ca：0.0005～0.005％等，碳当量Ceq为0.430％以上且不足0.500％，组织自表层至壁内以回火马氏体或回火贝氏体作为主相，原奥氏体晶粒的尺寸以基于ASTM E112‑10的晶体粒度编号计不足6.0，距内表面1mm的位置与距外表面1mm的位置之间，维氏硬度为250Hv以下，屈服强度为555MPa以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无缝钢管及其制造方法
本专利技术涉及一种无缝钢管及其制造方法，更具体地，涉及一种适合用作管线管的无缝钢管及其制造方法。
技术介绍
近年来，位于陆地和浅水的油田的油气资源日益枯竭，深海的海底油田的开发得到了积极发展。对于海底油田而言，需要使用出油管和立管等将原油和天然气从设置于海底的油井、气井的井口输送至海上平台。出油管是指沿着地表或海底面的地势铺设的管线管。立管是指从海底面至平台方向(即向上)直立配置的管线管。在构成铺设于深海的出油管的钢管的内部，施加有包括深部地层压力的高压内部流体压力，另外，在作业停止时还会受到深海的海水压力的影响。而构成立管的钢管也会受到波浪造成的重复变形的影响。因此，作为用于这种用途的钢管，期望其具有高强度和高韧性。此外，近年来，以深海和寒冷地区为代表的更严苛的酸性环境的油井和气井的开发正在推进。铺设于这种严苛的酸性环境中的海底管道要求具有比以前更高的强度(耐压性)和韧性，并且还要求具有抗氢致开裂性(耐HIC性)和耐硫化物应力腐蚀开裂性(耐SSC性)。专利文献1中公开了一种高强度且韧性良好的管线管用厚壁无缝钢管，其特征在于，含有C：0.03～0.08％、Si：0.15％以下、Mn：0.3～2.5％、Al：0.001～0.10％、Cr：0.02～1.0％、Ni：0.02～1.0％、Mo：0.02～1.2％、Ti：0.004～0.010％、N：0.002～0.008％、以及合计0.0002～0.005％的Ca、Mg和REM中的1种或2种以上，余量为Fe和杂质，杂质中的P为0.05％以下，S为0.005％以下，且壁厚为30～50mm。专利文献2中公开了一种耐酸性优异的管线管用厚壁高强度无缝钢管，其为通过淬火回火处理得到的、具有超过450MPa的屈服强度的厚壁高强度无缝钢管，其特征在于，管最外侧或管最内侧在载荷：5kgf(试验力：49N)下能够测定的维氏硬度HV5为250HV5以下。专利文献3中公开了一种管线管用无缝钢管，其以质量％计含有C：0.02～0.10％、Si：0.5％以下、Mn：0.5～2.0％、Al：0.01～0.1％、Ca：0.005％以下、以及N：0.007％以下，进一步地，含有选自由Ti：0.008％以下、V：不足0.06％、以及Nb：0.05％以下组成的组中的1种或2种以上，余量为Fe和杂质，Ti、V、Nb的含量合计为不足0.06％，通过下述式定义的碳当量Ceq为0.38％以上，含有Ti、V、Nb以及Al中的1种或2种以上的碳氮化物的尺寸为200nm以下。Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15专利文献4中公开了一种无缝钢管，其特征在于，其化学成分以质量％计含有C：0.02～0.10％、Si：0.05～0.5％、Mn：1.0～2.0％、Mo：0.5～1.0％、Cr：0.1～1.0％、Al：0.01～0.10％、P：0.03％以下、S：0.005％以下、Ca：0.0005～0.005％、V：0.010～0.040％、以及N：0.002～0.007％，进一步地，含有选自由Ti：0.001～0.008％、以及Nb：0.02～0.05％组成的组中的1种或2种，余量为Fe和杂质，碳当量Ceq为0.50～0.58％，含有特定的碳化物。现有技术文献专利文献专利文献1:特开2010-242222号公报专利文献2:特开2013-32584号公报专利文献3:国际公开第2011/152240号专利文献4:特许第5516831号公报
技术实现思路
即使采用上述的现有技术，在具有API(美国石油协会)标准所规定的X80级以上(下限屈服强度为555MPa以上)的强度的无缝钢管中，也存在无法稳定获得优异的耐SSC性的情况。为了提高通过淬火-回火处理制造的无缝钢管的强度和韧性，增加碳等的合金元素的含量，提高淬透性即可。但是，增加碳等的合金元素的含量，钢管表面的强度(硬度)会变高。通过淬火-回火处理制造的无缝钢管在淬火处理时，由于表层的冷却速度快，易于淬透，因此硬度会变高，而壁内硬度会变低。该倾向在回火后有时也有残留。因此，具有X80级以上的强度的无缝钢管中，表层硬度有时会超过API5L标准中作为耐酸级别而要求的上限硬度250Hv。专利文献1虽然在高强度与高韧性的实现方面是有效的，但却并未考虑表层部的硬度抑制和相应的耐SSC性的改善。专利文献2虽然能够将钢管表层部的硬度控制在250HV5以下，但是似乎需要特殊的制造工序。专利文献3中虽然考虑了耐SSC性，但需要在热加工制管后进行直接淬火或在线淬火，并进一步进行再加热淬火。专利文献4中虽然考虑了钢管表层部的硬度、耐HIC性，但需要再加热淬火工序，并根据需要组合使用热加工制管后的直接淬火或在线淬火，从制造的成本合理性角度出发，并不一定高。本专利技术的目的在于，提供一种能够以比较合理的制造工序制造，且能够稳定地获得555MPa以上的屈服强度和优异的耐SSC性的无缝钢管。根据本专利技术的一个实施方式的无缝钢管，其化学组成以质量％计为C：0.02～0.15％、Si：0.05～0.5％、Mn：0.30～2.5％、P：0.03％以下、S：0.006％以下、O：0.004％以下、Al：0.01～0.10％、Ti：0.001～0.010％、N：0.007％以下、Cr：0.05～1.0％、Mo：0.02％以上且不足0.5％、Ni：0.03～1.0％、Cu：0.02～1.0％、V：0.020～0.20％、Ca：0.0005～0.005％、Nb：0～0.05％、余量：Fe和杂质，由下述式(1)定义的碳当量Ceq为0.430％以上且不足0.500％，组织自表层至壁内以回火马氏体或回火贝氏体作为主相，所述组织的原奥氏体的尺寸以基于ASTME112-10的晶体粒度编号计不足6.0，在距内表面1mm的位置与距外表面1mm的位置之间，维氏硬度为250Hv以下，屈服强度为555MPa以上。Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15…(1)式(1)中的元素记号中代入对应元素的以质量％计的含量。根据本专利技术的一个实施方式的无缝钢管的制造方法，其具备：准备坯料的工序，该坯料的化学组成以质量％计为C：0.02～0.15％、Si：0.05～0.5％、Mn：0.30～2.5％、P：0.03％以下、S：0.006％以下、O：0.004％以下、Al：0.01～0.10％、Ti：0.001～0.010％、N：0.007％以下、Cr：0.05～1.0％、Mo：0.02％以上且不足0.5％、Ni：0.03～1.0％、Cu：0.02～1.0％、V：0.020～0.20％、Ca：0.0005～0.005％、Nb：0～0.05％、余量：Fe和杂质；对坯料进行热加工制造管坯的工序；通过直接淬火或在线淬火对管坯进行淬火的工序；和，对经过淬火的管坯进行回火的工序。在淬火与回火之间，不实施再加热淬火。由下述式(3)定义的碳当量Ceq为0.430％以上且不足0.500％，由下述式(4)定义的拉森-米勒参数PL为18800以上。Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15…(3)PL＝(T+273)×(20+log(t))…(4)式(3)中的元素记号中代入对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无缝钢管，其化学组成以质量％计为C：0.02～0.15％、Si：0.05～0.5％、Mn：0.30～2.5％、P：0.03％以下、S：0.006％以下、O：0.004％以下、Al：0.01～0.10％、Ti：0.001～0.010％、N：0.007％以下、Cr：0.05～1.0％、Mo：0.02％以上且不足0.5％、Ni：0.03～1.0％、Cu：0.02～1.0％、V：0.020～0.20％、Ca：0.0005～0.005％、Nb：0～0.05％、余量：Fe和杂质，由下述式(1)定义的碳当量Ceq为0.430％以上且不足0.500％，组织自表层至壁内以回火马氏体或回火贝氏体作为主相，所述组织的原奥氏体晶粒的尺寸以基于ASTM E112‑10的晶体粒度编号计不足6.0，在距内表面1mm的位置与距外表面1mm的位置之间，维氏硬度为250Hv以下，屈服强度为555MPa以上，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15…(1)所述式(1)中的元素记号中代入对应元素的以质量％计的含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无缝钢管，其化学组成以质量％计为C：0.02～0.15％、Si：0.05～0.5％、Mn：0.30～2.5％、P：0.03％以下、S：0.006％以下、O：0.004％以下、Al：0.01～0.10％、Ti：0.001～0.010％、N：0.007％以下、Cr：0.05～1.0％、Mo：0.02％以上且不足0.5％、Ni：0.03～1.0％、Cu：0.02～1.0％、V：0.020～0.20％、Ca：0.0005～0.005％、Nb：0～0.05％、余量：Fe和杂质，由下述式(1)定义的碳当量Ceq为0.430％以上且不足0.500％，组织自表层至壁内以回火马氏体或回火贝氏体作为主相，所述组织的原奥氏体晶粒的尺寸以基于ASTME112-10的晶体粒度编号计不足6.0，在距内表面1mm的位置与距外表面1mm的位置之间，维氏硬度为250Hv以下，屈服强度为555MPa以上，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15…(1)所述式(1)中的元素记号中代入对应元素的以质量％计的含量。2.根据权利要求1所述的无缝钢管，其中，所述化学组成以质量％计含有Nb：0.010～0.05％。3.根据权利要求1或2所述的无缝钢管，其中，距内表面1mm的位置与壁厚中央位置之间的维氏硬度的差、距外表面1mm的位置与壁厚中央位置之间的维氏硬度的差、以及距内表面1mm的位置与距外表面1mm的位置之间的维氏硬度的差均为25Hv以下。4.根据权利要求1～3的任一项所述的无缝钢管，...

【专利技术属性】
技术研发人员：近藤桂一，大江太郎，荒井勇次，千代祐辅，神谷裕纪，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP