耐酸性管线管用高强度钢板和其制造方法以及使用耐酸性管线管用高强度钢板的高强度钢管技术

本发明专利技术提供一种耐酸性管线管用高强度钢板，不仅耐HIC性优异，而且在更严酷的腐蚀环境下的耐SSCC性和小于1bar的硫化氢分压低的环境下的耐SSCC性也优异。本发明专利技术的耐酸性管线管用高强度钢板的特征在于，具有如下成分组成：含有规定量的C、Si、Mn、P、S、Al、Mo和Ca，并且含有规定量的选自Nb和Ti中的1种以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成；钢板表面下0.25mm的钢组织为位错密度1.0×10

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐酸性管线管用高强度钢板和其制造方法以及使用耐酸性管线管用高强度钢板的高强度钢管
本专利技术设计适用于建筑、海洋结构物、造船、土木、建设产业用机械领域的管线管的钢板内的材质均匀性优异的耐酸性管线管用高强度钢板及其制造方法。另外，本专利技术涉及使用上述的耐酸性管线管用高强度钢板的高强度钢管。
技术介绍
通常，管线管通过将由厚板轧机或热轧机制造的钢板通过UOE成型、压弯成型和辊成型等成型为钢管来制造。其中，含有硫化氢的原油、天然气的输送中使用的管线管除需要强度、韧性、焊接性等以外，还需要耐氢致裂纹性(耐HIC(HydrogenInducedCracking)性)、耐硫化物应力腐蚀裂纹性(耐SSCC(SulfideStressCorrosionCracking)性)之类的所谓耐酸性。其中，对于HIC，由腐蚀反应产生的氢离子吸附于钢材表面，以原子状的氢的形式侵入到钢内部，在钢中的MnS等非金属夹杂物或硬的第2相组织周围扩散、聚集，成为分子状的氢，因其内压而产生裂纹，因此相对于油井管强度等级较低的管线管中成为问题，开发了许多应对技术。另一方面，对于SSCC，已知通常在油井用高强度无缝钢管、焊接部的高硬度区域产生，在硬度相对低的管线管中不太被视为问题。然而，近年来，原油、天然气的开采环境越来越严酷，已报告有在硫化氢分压高或pH低的环境中，在管线管的母材部也产生SSCC，指出了通过控制钢管内表面表层部的硬度来提高在更严酷的腐蚀环境下的耐SSCC性的重要性。另外，在硫化氢分压相对低的环境中，有时产生被称为裂隙的微细裂纹，有可能产生SSCC。通常，在制造管线管用高强度钢板时，应用组合了控制轧制和控制冷却的所谓TMCP(Thermo-MechanicalControlProcess)技术。为了使用该TMCP技术进行钢材的高强度化，有效的是增大控制冷却时的冷却速度。然而，以高冷却速度进行控制冷却时，由于钢板表层部被骤冷，因此，与钢板内部相比，表层部的硬度变高，板厚方向的硬度分布产生偏差。因此，从确保钢板内的材质均匀性的观点出发成为问题。为了解决上述问题，例如在专利文献1、2中公开了通过在轧制后且表层部结束贝氏体相变之前进行使表面复热的高冷却速度的控制冷却而得到板厚方向的材质差小的钢板的制造方法。另外，在专利文献3、4公开了使用高频感应加热装置将加速冷却后的钢板表面加热到比内部高的温度而降低表层部的硬度的管线管用钢板的制造方法。另一方面，在钢板表面的氧化皮厚度不均的情况下，在冷却时，其下部的钢板的冷却速度也产生偏差，钢板内的局部冷却停止温度的偏差成为问题。其结果，会因氧化皮厚度的不均而在板宽方向产生钢板材质的偏差。与此相对，在专利文献5、6中公开了通过在冷却之前进行除氧化皮来减少由氧化皮厚度不均引起的冷却不均而改善钢板形状。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3951428号公报专利文献2：日本专利第3951429号公报专利文献3：日本特开2002－327212号公报专利文献4：日本专利第3711896号公报专利文献5：日本特开平9－57327号公报专利文献6：日本专利第3796133号公报
技术实现思路
然而，根据本专利技术人等的研究，判明在通过上述专利文献1～6中记载的制造方法得到的高强度钢板中，从更严酷的腐蚀环境下的耐SSCC性这样的观点出发，存在改善的余地。作为其理由，认为如下。在专利文献1、2记载的制造方法中，如果因钢板的成分而相变行为不同，则有时得不到由复热带来的充分的材质均质化的效果。另外，在通过专利文献1、2中记载的制造方法得到的钢板的表层的组织为铁素体-贝氏体2相组织的这样的复相组织的情况下，在低负荷的显微维氏试验中，因压头压入哪一个组织进行试验而产生大的硬度的值的偏差。专利文献3、4中记载的制造方法由于加速冷却中的表层部的冷却速度大，因此，仅加热钢板表面时存在无法充分降低表层部的硬度的情况。另一方面，在专利文献5、6记载的方法中，通过除氧化皮而减少了因热矫直时的氧化皮的压入痕所致的表面性状不良，或者降低钢板的冷却停止温度的偏差而改善了钢板形状，但关于用于得到均匀的材质的冷却条件未作任何考虑。这是因为如果钢板表面的冷却速度产生偏差，则钢板的硬度产生偏差。即，如果冷却速度慢，则在钢板表面进行冷却时，在钢板表面与冷却水之间产生气泡的膜的“膜沸腾”和气泡形成膜前因冷却水而从表面分离的“核沸腾”同时发生，钢板表面的冷却速度产生偏差。其结果，钢板表面的硬度产生偏差。在专利文献5、6记载的技术中并未考虑到该点。另外，在专利文献1～6中，避免硫化氢分压相对低的环境中的裂隙这样的微细裂纹的条件并未明确。因此，本专利技术鉴于上述课题，目的在于一并提供不仅耐HIC性优异、而且更严酷的腐蚀环境下的耐SSCC性和小于1bar的硫化氢分压低的环境中的耐SSCC性也优异的耐酸性管线管用高强度钢板以及其有利的制造方法。另外，本专利技术的目的在于提供使用上述耐酸性管线管用高强度钢板的高强度钢管。本专利技术人等为了确保更严酷的腐蚀环境下的耐SSCC性，对钢材的成分组成、微观组织和制造条件反复进行了大量实验和研究。其结果，发现为了进一步提高高强度钢管的耐SSCC性，如以往见解那样仅抑制表层硬度并不充分，特别是通过使钢板的极表层部的组织、具体而言使钢板表面下0.25mm的钢组织为位错密度1.0×1014～7.0×1014(m－2)的贝氏体组织，能够在制管后的涂覆过程中抑制硬度的增加量，作为结果，钢管的耐SSCC性提高。进而，为了实现这样的钢组织，需要严格地控制钢板表面下0.25mm的冷却速度，成功地发现了其条件。另外，发现在超过1bar的硫化氢分压高的环境中，添加Mo对抑制初期裂纹产生有效，在小于1bar的硫化氢分压低的环境中，抑制Ni添加对避免裂隙这样的微细裂纹有效。本专利技术是基于该见解而完成的。即，本专利技术的主旨构成如下。[1]一种耐酸性管线管用高强度钢板，其特征在于，具有如下成分组成：以质量％计含有C：0.02～0.08％、Si：0.01～0.50％、Mn：0.50～1.80％、P：0.001～0.015％、S：0.0002～0.0015％、Al：0.01～0.08％、Mo：0.01～0.50％和Ca：0.0005～0.005％，进一步含有选自Nb：0.005～0.1％和Ti：0.005～0.1％中的1种以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，钢板表面下0.25mm的钢组织为位错密度1.0×1014～7.0×1014(m－2)的贝氏体组织，钢板表面下0.25mm的维氏硬度的偏差在将标准偏差设为σ时以3σ计为30HV以下，板厚方向的维氏硬度的偏差在将标准偏差设为σ时以3σ计为30HV以下，具有520MPa以上的拉伸强度。[2]根据上述[1]所述的耐酸性管线管用高强度钢板，其中，所述成分组成以质量％计进一步含有选自Cu：0.50％以下、Ni：0.10％以下和Cr：0.50％以下中的1种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐酸性管线管用高强度钢板，其特征在于，具有如下成分组成：以质量％计含有C：0.02～0.08％、Si：0.01～0.50％、Mn：0.50～1.80％、P：0.001～0.015％、S：0.0002～0.0015％、Al：0.01～0.08％、Mo：0.01～0.50％和Ca：0.0005～0.005％，进一步含有选自Nb：0.005～0.1％和Ti：0.005～0.1％中的1种以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，/n钢板表面下0.25mm的钢组织为位错密度1.0×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180928 JP 2018-1857911.一种耐酸性管线管用高强度钢板，其特征在于，具有如下成分组成：以质量％计含有C：0.02～0.08％、Si：0.01～0.50％、Mn：0.50～1.80％、P：0.001～0.015％、S：0.0002～0.0015％、Al：0.01～0.08％、Mo：0.01～0.50％和Ca：0.0005～0.005％，进一步含有选自Nb：0.005～0.1％和Ti：0.005～0.1％中的1种以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，
钢板表面下0.25mm的钢组织为位错密度1.0×1014～7.0×1014m－2的贝氏体组织，
钢板表面下0.25mm的维氏硬度的偏差在将标准偏差设为σ时以3σ计为30HV以下，
板厚方向的维氏硬度的偏差在将标准偏差设为σ时以3σ计为30HV以下，
具有520MPa以上的拉伸强度。


2.根据权利要求1所述的耐酸性管线管用高强度钢板，其中，所述成分组成以质量％计进一步含有选自Cu：0.50％以下、Ni：0.10％以下和Cr：0.50％以下中的1种以上。


3.根据权利要求1或2所述的耐酸性管线管用高强度钢板，其中，所述成分组成以质量％计进一步含有选自V：0.005～0.1％、Zr：0.0005～0.02％、Mg：0.0005～0.02％和REM：0.0005～0.02％中的1种以上。


4.一种耐酸性管线管用高强度钢板的制造方法，其特征在于，将具有如下成分组成的钢片加热到1000～1300℃的温度后，进行热轧而制成钢板，所述成分组成以质量％计含...

【专利技术属性】
技术研发人员：嶋村纯二，横田智之，上冈悟史，石川信行，
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