管线管用无缝钢管及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种具有较高的强度和韧性的管线管用无缝钢管。本发明专利技术的管线管用无缝钢管以质量％计含有C：0.02％～0.10％、Si：0.5％以下、Mn：0.5％～2.0％、Al：0.01％～0.1％、P：0.03％以下、S：0.005％以下、Ca：0.005％以下及N：0.007％以下，还含有从由Ti：0.008％以下、V：小于0.06％及Nb：0.05％以下组成的组中选择的一种或两种以上的元素，其余部分由Fe和杂质组成，由式（1）定义的碳当量Ceq为0.38以上，在该化学组成中，Ti、V及Nb的含量满足式（2），含有Ti、V、Nb及Al中的一种或两种以上的元素的碳氮化物的大小为200nm以下。Ceq＝C＋Mn/6＋（Cr＋Mo＋V）/5＋（Ni＋Cu）/15?（1）；Ti＋V＋Nb＜0.06?（2）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种无缝钢管及其制造方法，更详细而言，涉及一种。
技术介绍
配置在海底的管线在其内部供高压流体通过。并且，管线受到由波浪造成的反复变形(日文繰>9返歪)与海水压力。因此，要求在海底的管线中使用的钢管具有高强度与高韧性。近年来，不断对以深海、寒冷地方为代表的、比以往苛刻的酸性环境下的油井和气井的开发。要求在这种苛刻的酸性环境下铺设的海底管线具有比以往高的强度(耐压性)、韧性。 在要求具有这种特性的海底管线中，无缝钢管比焊接钢管合适。这是因为焊接钢管沿着长度方向具有焊接部(接缝部)。焊接部与母材相比韧性较低。因此，无缝钢管适合用于海底管线。如果增厚无缝钢管的壁厚，则能够获得高强度。但是，如果壁厚变厚，则容易产生脆性破坏，韧性会降低。因此，对于厚壁的无缝钢管，要求其具有优异的韧性。在厚壁的无缝钢管中，为了提高强度和韧性，只要增加碳等合金元素的含量、提高淬透性即可。但是，在对提高了淬透性的无缝钢管彼此进行圆周焊接的情况下，焊接热影响区容易硬化，通过圆周焊接形成的焊接部的韧性会降低。对于在海底管线中使用的厚壁的无缝钢管，谋求其母材和焊接部具有优异的韧性。日本特开2000 - 104117号公报(专利文献I)、日本特开2000 — 169913号公报(专利文献2)、日本特开2004 - 124158号公报(专利文献3)及日本特开平9 一 235617号公报(专利文献4)提出了提高管线管用无缝钢管的韧性的制造方法。
技术实现思路
但是，专利文献I 专利文献3所公开的制造方法用于制造具有32mm以下的壁厚的无缝钢管。因此，在利用专利文献I 专利文献3所公开的制造方法制造具有厚于32mm的壁厚的无缝钢管的情况下，无缝钢管的韧性有可能较低。在专利文献4所公开的制造方法中，在加热炉中对热轧后的无缝钢管进行加热之后，直接进行淬火、回火。但是，在专利文献4所公开的制造方法的情况下，在厚壁的无缝钢管中，有可能无法获得优异的韧性。本专利技术的目的在于提供一种具有较高的强度和韧性的管线管用无缝钢管。本专利技术的管线管用无缝钢管以质量％计含有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，还含有从由Ti :0. 008%以下、V :小于O. 06%及Nb :0. 05%以下组成的组中选择的一种或两种以上的元素，其余部分由Fe和杂质组成，由式(I)定义的碳当量Ceq为O. 38以上，在上述化学组成中，Ti、V及Nb的含量满足式(2)，含有Ti、V、Nb及Al中的一种或两种以上的元素的碳氮化物的大小为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)中的各元素符号代入各元素的含量(质量％)。另外，在不含有与式(I)和式(2)中的元素符号相对应的元素的情况下，向式(I)和式(2)的对应的元素符号代入“O”。本专利技术的无缝钢管具有优异的强度和韧性。上述无缝钢管的化学组成也可以含有从由Cu :1. 0%以下、Cr :1. 0%以下、Ni I.0%以下及Mo :1. 0%以下组成的组中选择的一种或两种以上的元素来取代Fe的一部分。在热加工之后，以100°C /分钟以上的冷却速度进行加速冷却，进一步进行淬火和回火，从而制造上述无缝钢管。在加速冷却之后，将上述无缝钢管加热到Ae3点以上，对其进行淬火，在淬火时的加热中，无缝钢管在其温度为600°C 900°C时的加热速度为3°C /分钟以上。本专利技术的管线管用无缝钢管的制造方法包括以下工序对钢坯料进行加热的工序，该钢坯料以质量％计含有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，还含有从由Ti :0. 008%以下、V :小于O. 06%及Nb :0. 05%以下组成的组中选择的一种或两种以上的元素，其余部分由Fe和杂质组成，由式(I)定义的碳当量Ceq为O. 38以上，在上述化学组成中，Ti、V及Nb的含量满足式(2);对加热后的钢坯料进行穿孔而制造管坯的工序；对管坯进行轧制而制造无缝钢管的工序；以100°C /分钟以上的冷却速度将轧制后的无缝钢管加速冷却至Art点以下的工序；对加速冷却后的无缝钢管进行加热，将无缝钢管在其温度为600°C 900°C时的加热速度设为3°C /分钟以上，在无缝钢管的温度达到Ae3点以上之后，对其进行淬火的工序；以及在Acl点以下对淬火后的无缝钢管进行回火的工序。在上述制造方法中，钢坯料的化学组成含有从由Cu: 1.0%以下、Cr :1.0 %以下、Ni :1. O %以下及Mo :1. O %以下组成的组中选择的一种或两种以上的元素来取代Fe的一部分。附图说明图I是表示本实施方式的管线管用无缝钢管中的、含有Ti、V、Nb及Al中的一种或两种以上的元素的碳氮化物的大小与韧脆转变温度(50% FATT)之间的关系的图。图2是用于说明碳氮化物的大小的测量方法的示意图。图3是表示本实施方式的管线管用无缝钢管的制造设备的结构的原理框图。图4是表示本实施方式的管线管用无缝钢管的制造工序的流程图。图5是表示图4中的各工序中的钢坯、管坯及无缝钢管的温度的示意图。图6是在实施例中实施圆周焊接性试验时的无缝钢管的坡口形状的剖视图。具体实施例方式以下，参照附图详细说明本专利技术的实施方式。对图中相同或相当的部分标注相同的附图标记并不再重复其说明。以下，涉及元素的％是指“质量％”。本专利技术人根据以下见解完成了本专利技术的实施方式的管线管用无缝钢管。(A)将碳含量设为O. 02% O. 10%。而且，将由式(I)表示的碳当量(Ceq)设为0.38以上。由此，能够获得较高的强度，并且能够抑制通过圆周焊接形成的焊接部的韧性降低。Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V) /5 + (Ni + Cu) /15 (I)(B)通过使含有Ti、V、Nb及Al中的一种或两种以上的元素、并具有200nm以下大小的多个碳氮化物微细弥散在钢中，从而使无缝钢管的韧性提高。本说明书中所说的“碳 氮化物”是指碳化物、氮化物及碳化物与氮化物的复合体的总称。因而，本说明书中所说的“碳氮化物”既可以是碳化物，也可以是氮化物，亦可以是碳化物与氮化物的复合体。以下， 将含有Ti、V、Nb及Al中的一种或两种以上的元素的碳氮化物称作“特定碳氮化物”。(C)为了使特定碳氮化物的大小为200nm以下，Ti、V及Nb的含量应满足式(2)。Ti + V + Nb < O. 06 (2)(D)通过对具有满足上述(A)和(C)的化学组成的圆钢坯进行热加工来制造无缝钢管。对热加工后的无缝钢管进行加速冷却。在加速冷却后，进一步进行淬火和回火。具体而言，在对利用穿孔设备和连续轧制设备(芯棒式无缝管轧制设备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.02 JP 2010-1273071.一种管线管用无缝钢管，其中， 该管线管用无缝钢管以质量％计含有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， 还含有从由Ti :0. 008%以下、V :小于O. 06%及Nb :0. 05%以下组成的组中选择的一种或两种以上的元素， 其余部分由Fe和杂质组成， 由式(I)定义的碳当量Ceq为O. 38以上， 在上述化学组成中，Ti、V及Nb的含量满足式(2 )， 含有Ti、V、Nb及Al中的一种或两种以上的元素的碳氮化物的大小为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)中的各元素符号代入各元素的含量(质量％)，在不含有与各元素符号相对应的元素的情况下，向该对应的元素符号代入“O”。2.根据权利要求I所述的无缝钢管，其中， 上述化学组成含有从由Cu :1. 0%以下、Cr :1. 0%以下、Ni :1. 0%以下及Mo :1. 0%以下组成的组中选择的一种或两种以上的元素来取代上述Fe的一部分。3.根据权利要求I或2所述的无缝钢管，其中， 在热加工之后，以100°c /分钟以上的冷却速度进行加速冷却，进一步进行淬火和回火，从而制造该无缝钢管。4.根据权利要求3所述的无缝钢管，其中， 在上述加速冷却之后，将该无缝钢管加热到Ae3点以上，对其进行淬火， 在上述淬火时的加热中，上述无缝钢管在其温度为600°C 900...

【专利技术属性】
技术研发人员：荒井勇次，一入启介，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：
国别省市：