專利名稱：厚壁電阻焊鋼管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于原油以及天然氣輸送用管線管等的厚壁電阻焊鋼管及其制造方法。
背景技術(shù)：
輸送原油以及天然氣等的管線管有時(shí)會(huì)因地震或地殼變動(dòng)而變形。管線管的彎折發(fā)生在變形集中的部位，因此，變形性能與鋼管的形狀存在相關(guān)關(guān)系。尺寸精密度良好的電阻焊鋼管的耐彎折性良好。以屈服強(qiáng)度(YS)與抗拉強(qiáng)度(TS)的比表示的屈服比(YS/TS，以下也記作“Y/T”。)是變形性能的指標(biāo)。Y/T越低，成形的余地越大，評(píng)價(jià)為變形性能越好。近年來(lái)，作為海底管線管的鋪設(shè)方法，有時(shí)使用下述方法:預(yù)先在陸地上將鋼管彼此焊接，制造長(zhǎng)管，并卷取到卷盤駁船的卷軸上，一邊在海上從卷軸上將管開卷，一邊鋪設(shè)到海底。采用該方法時(shí)，對(duì)管施加了由彎曲、反彎曲引起的塑性變形。因此，鋼管的變形性能不充分時(shí)，擔(dān)心會(huì)產(chǎn)生局部彎折、或以其為起點(diǎn)的斷裂。在專利文獻(xiàn)I中，針對(duì)這樣的問(wèn)題，提出了能夠防止鋪設(shè)時(shí)管的彎折的低Y/T的鋼管。在專利文獻(xiàn)2、3中，作為低Y/T的電阻焊鋼管的原材料，提出了將金屬組織形成為由鐵素體與馬氏體、貝氏體、珠光體等硬質(zhì)相構(gòu)成的多相組織而得到的熱軋鋼板及其制造方法?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)1:日本特開平3 - 211255號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開昭63 - 227715號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特開平08 - 337816號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題為了防止由水壓引起的壓碎，海底管線管使用壁厚(t)厚、外徑(D)小的鋼管、SP壁厚/外徑比(t/D)大的鋼管。另外，對(duì)于施加彎曲、反彎曲變形而鋪設(shè)的鋼管，使用壁厚/外徑比為4%以上的鋼管。進(jìn)一步，在寒冷地鋪設(shè)時(shí)，對(duì)低溫韌性也有要求。電阻焊鋼管的情況下，與UOE鋼管相比，成形時(shí)的造管形變?cè)龃蟆ｄ摴艿谋诤?外徑比增大時(shí)，成形時(shí)的造管形變進(jìn)一步增大。因此，即使使用Y/T低的以往的熱軋鋼板，在造管形變的影響下電阻焊鋼管的Y/T超過(guò)95%。因此，由于彎曲、反彎曲變形，有時(shí)會(huì)對(duì)鋼管產(chǎn)生彎折。另外，為了降低Y/T，需要由軟質(zhì)相和硬質(zhì)相構(gòu)成的多相組織，但是，由鐵素體與馬氏體構(gòu)成的多相組織難以確保低溫韌性。
鑒于這樣的實(shí)情，為了抑制厚壁電阻焊鋼管造管時(shí)Y/T的上升，本發(fā)明的課題是通過(guò)進(jìn)行作為母材鋼板的熱軋鋼板的組織控制，提供不會(huì)因彎曲、反彎曲變形而發(fā)生彎折的具有低Υ/Τ且低溫韌性也優(yōu)異的API Χ60 Χ70級(jí)的厚壁電阻焊鋼管及其制造方法。用于解決課題的手段為了提高強(qiáng)度，以往的管線管用電阻焊鋼管通常添加超過(guò)0.03%的量的Nb，在作為原材料的熱軋鋼板的制造過(guò)程中，在600°C左右卷取鋼板、使微細(xì)的Nb碳氮化物析出。Nb的微細(xì)析出物有助于屈服強(qiáng)度的上升，但是，不會(huì)對(duì)之后的加工硬化行為帶來(lái)變化。因此，以往的管線管用電阻焊鋼管中，與抗拉強(qiáng)度的上升相比，屈服強(qiáng)度的上升變大，其結(jié)果是，Y/T變高。本發(fā)明人為了降低厚壁電阻焊鋼管的Y/T，研究了由母材鋼板的成分以及熱軋條件來(lái)控制熱軋組織的方法。其結(jié)果得到如下見解:通過(guò)與以往相比，減少Nb的含量，而且使熱軋條件合適，熱軋后，實(shí)施兩個(gè)階段的加速冷卻，能夠抑制Nb碳氮化物的析出，形成多相組織，其結(jié)果是，能夠確保低Y/T。進(jìn)一步，得到如下見解:有助于Y/T的降低的硬質(zhì)相需要形成為對(duì)低溫韌性的影響小的貝氏體、珠光體中的一者或兩者。本發(fā)明基于上述見解而完成，其主旨如下所述。(I) 一種厚壁電阻焊鋼管，其特征在于，其為對(duì)成形為管狀的母材鋼板進(jìn)行電阻焊而成的、壁厚/外徑比為4.0 7.0%的厚壁電阻焊鋼管，上述母材鋼板具有下述成分組成:以質(zhì)量％計(jì)，含有C:0.06 0.15%,Mn:1.00 1.65%,Ti:0.005 0.020%,Nb:0.005 0.030%,N:0.001 0.006%，將P限制為0.02%以下，將S限制為0.005%以下，作為可選的添加元素，含有S1:0.45%以下、Al:0.08%以下、Mo:小于0.20%、Cu:0.50%以下、Ni:0.50% 以下、Cr:1.00% 以下、V:0.10% 以下、Ca:0.0050% 以下、REM:0.0050% 以下，通過(guò)下述(式I)求得的Ceq為0.32 0.43，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成；上述母材鋼板的金屬組織含有以面積率計(jì)為50 92%的多邊形鐵素體；上述多邊形鐵素體的平均粒徑為15 μ m以下；電阻焊部的硬度為Hvl60 240 ;上述電阻焊部的組織為貝氏體，或者為細(xì)粒鐵素體及珠光體,或者為細(xì)粒鐵素體及貝氏體。Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] +[Mo] + [V])/5 + ([Ni] +[Cu])/15(式I)在此，[C]、[Mn]、[Cr]、[Mo]、[V]、[Ni]、[Cu]分別為C、Mn、Cr、Mo、V、N1、Cu 的含
量[質(zhì)量％]，不含有的情況下設(shè)為O。(2)根據(jù)所述(I)所述的厚壁電阻焊鋼管，其特征在于，所述母材鋼板的金屬組織的Nb碳氮化物的平均粒徑為40 IOOnm以下。(3)—種厚壁電阻焊鋼管的制造方法，其特征在于，將下述鋼鑄造而形成為鋼坯，所述鋼以質(zhì)量％計(jì)含有 C:0.06 0.15%, Mn:1.00 1.65%, Ti:0.005 0.020%, Nb:0.005 0.030%,N:0.001 0.006%，將P限制為0.02%以下，將S限制為0.005%以下，作為可選的添加元素，含有S1:0.45%以下、Al:0.05%以下、Mo:小于0.20%, Cu:0.50%以下、N1:0.50% 以下、Cr:1.00% 以下、V:0.10% 以下、Ca:0.0050% 以下、REM:0.0050%以下，通過(guò)下述(式I)求得的Ceq為0.32 0.43，剩余部分由Fe以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成；將上述鋼坯加熱到1 050 1300°C;以總精加工軋制率為35 90%實(shí)施熱軋，形成熱軋鋼板；將上述熱軋鋼板以5 20°C /s的冷卻速度從Ar3點(diǎn)以上一次冷卻到630 720°C ；接著，以快于一次冷卻的60°C /s以下的冷卻速度進(jìn)行二次冷卻；在450 600°C下進(jìn)行卷取；將卷取后的鋼板成形為壁厚/外徑比為4.0 7.0%的管狀；對(duì)其對(duì)接面進(jìn)行電阻焊；接著，將電阻焊部加熱到Ac3點(diǎn)以上且1100°C以下；接著，放冷至室溫，或者水冷至200 650°C后放冷至室溫。Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] +[Mo] + [V])/5 + ([Ni] +[Cu])/15(式I)在此，[C]、[Mn]、[Cr]、[Mo]、[V]、[Ni]、[Cu]分別為C、Mn、Cr、Mo、V、N1、Cu 的含量[質(zhì)量％]，不含有的情況下設(shè)為O。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供兼顧了 95%以下、優(yōu)選為92%以下的低Y/T與低溫韌性的管線管用厚壁電阻焊鋼管及其制造方法。


圖1A是表示本發(fā)明的電阻焊鋼管的母材鋼板的包含多邊形鐵素體、和由珠光體、貝氏體形成的硬質(zhì)相而成的組織的圖。圖1B是表示以往的電阻焊鋼管的母材鋼板的由貝氏體鐵素體形成的組織的圖。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施例的C量、Nb量與Y/T的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
為了使厚壁電阻焊鋼管的Y/T降低，控制作為原材料的熱軋鋼板的組織是重要的。為了降低熱軋鋼板的Y/T，需要使熱軋鋼板的組織成為由軟質(zhì)相和硬質(zhì)相構(gòu)成的多相組織。通常，多相組織大多將軟質(zhì)相形成為鐵素體，將硬質(zhì)相形成為馬氏體。這是由于馬氏體非常硬，能夠顯著提高抗拉強(qiáng)度，對(duì)低Y/T化的貢獻(xiàn)很大的緣故。但是，在本發(fā)明中，硬質(zhì)相優(yōu)選為貝氏體、珠光體中的一者或兩者。其理由在于，以馬氏體為硬質(zhì)相時(shí)，Y/T大幅度降低，但是，低溫韌性受損。而且，硬質(zhì)相為馬氏體時(shí)，有時(shí)抗拉強(qiáng)度變得過(guò)高，將鋼管彼此焊接的圓周焊接部的超強(qiáng)匹配(over matching)變得困難，彎折性能降低。另一方面，貝氏體、珠光體與馬氏體相比，對(duì)抗拉強(qiáng)度的上升的貢獻(xiàn)小，但是，對(duì)韌性的不良影響小。本發(fā)明的母材鋼板的多相組織的軟質(zhì)相為多邊形鐵素體。由于多邊形鐵素體有助于Y/T的降低，因此，需要使面積率為50%以上。另一方面，為了確保強(qiáng)度，需要硬質(zhì)相，因此，多邊形鐵素體的面積率為92%以下。利用光學(xué)顯微鏡觀察通過(guò)硝酸乙醇腐蝕液蝕刻(nital etching)而顯現(xiàn)的顯微組織時(shí)，能辨別多邊形鐵素體、貝氏體、珠光體。此外,對(duì)通過(guò)硝酸乙醇腐蝕液蝕刻而顯現(xiàn)的顯微組織進(jìn)行圖像解析，從而求出多邊形鐵素體的面積率。另一方面，馬氏體不能利用硝酸乙醇腐蝕液蝕刻來(lái)辨別。馬氏體由于不會(huì)因Lepera蝕刻而被著色，因此，在光學(xué)顯微鏡組織中，作為變白的相而被觀察。即，馬氏體是否存在于組織中，可以通過(guò)Lepera蝕刻進(jìn)行組織觀察來(lái)確認(rèn)。另外，在金屬組織中，還可以在不損害本發(fā)明的電阻焊鋼管的特性的范圍內(nèi)含有貝氏體鐵素體，但是，由于貝氏體鐵素體的位錯(cuò)密度高，存在貝氏體鐵素體時(shí)，Y/T變高,因此，優(yōu)選不存在貝氏體鐵素體。圖1A表示本發(fā)明的電阻焊鋼管的母材鋼板的包含多邊形鐵素體和由珠光體、貝氏體構(gòu)成的硬質(zhì)相而成的組織，圖1B表示以往的電阻焊鋼管的母材鋼板的由貝氏體鐵素體構(gòu)成的組織。圖1A的白色部分是作為比較等軸的晶粒的多邊形鐵素體，黑色部分是貝氏體或者珠光體。在圖1B整面生成的是不定形的貝氏體鐵素體。為了確保電阻焊鋼管的母材的低溫韌性，多邊形鐵素體的晶體粒徑必須為微細(xì)。在本發(fā)明中，多邊形鐵素體粒徑為15μπι以下。多邊形鐵素體粒徑越小越好，但是，小于Iym在技術(shù)上比較困難。考慮到生產(chǎn)率，多邊形鐵素體粒徑優(yōu)選為Iym以上。多邊形鐵素體粒徑對(duì)通過(guò)硝酸乙醇腐蝕液蝕刻而出現(xiàn)的顯微組織進(jìn)行圖像解析、或者通過(guò)切斷法而求出。即使熱軋鋼板的金屬組織為多相組織，但當(dāng)Nb碳氮化物過(guò)小時(shí)，通過(guò)析出強(qiáng)化，有時(shí)屈服強(qiáng)度也會(huì)過(guò)度上升，Υ/Τ會(huì)增大。因此，Nb碳氮化物的平均粒徑優(yōu)選為40 lOOnm。Nb碳氮化物能夠通過(guò)透射型電子顯微鏡(TEM)進(jìn)行觀察，使用附屬于TEM的能量分散型X射線光譜分析裝置(EDX)進(jìn)行鑒定。Nb碳氮化物的平均粒徑通過(guò)制作萃取復(fù)型樣品，用TEM進(jìn)行觀察，測(cè)定當(dāng)量圓半徑而算出。進(jìn)一步，從電阻焊鋼管的變形性能的觀點(diǎn)考慮，電阻焊部的組織形成為細(xì)粒鐵素體及珠光體、或貝氏體，電阻焊部的硬度為Hvl60 240。電阻焊部的組織可以與上述熱軋鋼板的組織同樣地進(jìn)行確認(rèn)。以下對(duì)本發(fā)明的電阻焊鋼管的母材的成分進(jìn)行說(shuō)明。另外，作為電阻焊鋼管的原材料的熱軋鋼板的成分與電阻焊鋼管的母材的成分相同，以下說(shuō)明的成分的量均為質(zhì) 量％。C:0.06 0.15%C是為了提高強(qiáng)度而需要的元素。另外，由于還有助于Y/T的降低，因此，在本發(fā)明的電阻焊鋼管中，與以往的電阻焊鋼管相比，C量多，為0.06%以上。另一方面，C量超過(guò)0.15%時(shí)，多邊形鐵素體的生成不充分，生成粗大的碳化物，損害韌性，因此，使上限為0.15%。為了確保強(qiáng)度，優(yōu)選C量為0.07%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0.08%以上。為了確保韌性，優(yōu)選C量為0.14%以下，更優(yōu)選為0.12%以下。Mn: 1.00 1.65%Mn是提高鋼的淬火性的元素，由于有助于提高強(qiáng)度及韌性，因此，添加1.00%以上的Mn。另一方面，添加過(guò)量的Mn時(shí)，多邊形鐵素體的生成不充分，生成馬氏體，Y/T及韌性等特性變差，因此，使其上限為1.65%。為了確保強(qiáng)度，優(yōu)選Mn量為1.20%以上，更優(yōu)選為1.30%以上。進(jìn)一步優(yōu)選為1.35%以上。為了確保韌性，優(yōu)選Mn量為1.55%以下。T1:0.005 0.020%Ti是形成碳氮化物的元素，有助于抑制由微細(xì)的Nb碳氮化物引起的析出強(qiáng)化。另外，TiN使組織微細(xì)化，有助于提高韌性。為了得到這些效果，需要添加0.005%以上的Ti。另一方面，由于添加過(guò)量的Ti時(shí)，會(huì)發(fā)生TiN的粗大化、和由TiC引起的析出硬化，使韌性變差，使Y/T上升，因此，以0.020%為上限。為了使組織微細(xì)化，確保韌性，優(yōu)選Ti量為0.008%以上，更優(yōu)選為0.010%以上。另一方面，為了抑制由析出物引起的韌性降低，Ti量?jī)?yōu)選為0.018%以下，更優(yōu)選為0.015%以下。
Nb:0.005 0.030%為了提高強(qiáng)度，以往的管線管用電阻焊鋼管通常添加超過(guò)0.03 %的量的Nb。但是，在本發(fā)明的管線管用電阻焊鋼管中，為了降低Y/T，重要的是使Nb的量少于以往。S卩，本發(fā)明的電阻焊鋼管與以往的電阻焊鋼管相比，在形成為高C低Nb而使Y/T降低這一點(diǎn)上，具有成分組成的特點(diǎn)。Nb是使再結(jié)晶溫度降低的元素，進(jìn)行熱軋時(shí)，抑制奧氏體的再結(jié)晶，有助于組織的微細(xì)化，此外，生成Nb碳氮化物，有助于析出強(qiáng)化，因此，添加0.005%以上的Nb。另一方面，添加過(guò)量的Nb時(shí)，由于過(guò)度的析出強(qiáng)化導(dǎo)致屈服強(qiáng)度上升，Y/T上升，因此，以0.030%為上限。為了降低Y/T，優(yōu)選Nb量為0.015%以下。N:0.001 0.006%N是通過(guò)形成氮化物、尤其是形成TiN，有助于組織的微細(xì)化的元素，使其含有0.001%以上。為了使晶粒微細(xì)，優(yōu)選含有0.0015%以上的N，更優(yōu)選其含量為0.0020%以上。另一方面，N量過(guò)剩時(shí)，會(huì)生成粗大的TiN，韌性變差，因此，使上限為0.006%，優(yōu)選N量為0.004%以下。P:0.02% 以下P是雜 質(zhì)，使含量的上限為0.02%。通過(guò)減少P量，能夠防止晶界斷裂，提高韌性，因此P量?jī)?yōu)選為0.015%以下，更優(yōu)選為0.010%以下。優(yōu)選P量少，但是，從特性與成本的平衡考慮，通常含有0.001 %以上的P。S:0.005% 以下S是雜質(zhì)，使含量的上限為0.005%。通過(guò)減少S量，能夠減少因熱軋而延伸化的MnS，使韌性提高，因此，優(yōu)選S量為0.003 %以下，更優(yōu)選為0.002 %以下。優(yōu)選S量少，但是，從特性與成本的平衡考慮，通常含有0.0001%以上的S。另外，為了確保強(qiáng)度，需要使利用下述(式I)求出的碳當(dāng)量Ceq為0.32以上。另一方面，為了確保韌性，需要使Ceq為0.43以下。優(yōu)選Ceq為0.34以上，更優(yōu)選為0.36以上。優(yōu)選Ceq為0.42以下，更優(yōu)選為0.40以下。Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Cr] +[Mo] + [V])/5 + ([Ni] +[Cu])/15(式I)在此，[C]、[Mn]、[Cr]、[Mo]、[V]、[Ni]、[Cu]分別為 C、Mn、Cr、Mo、V、N1、Cu 的
含量(質(zhì)量％)。Cr、Mo、V、N1、Cu為可選的添加元素，未有意添加時(shí)，在上述(式I)中，作為0進(jìn)行計(jì)算。S1:0.45% 以下S i并非必須添加的元素，但是，作為脫氧劑是有效的，優(yōu)選添加0.01 %以上的Si。另外，Si是通過(guò)固溶強(qiáng)化來(lái)提高強(qiáng)度的元素，優(yōu)選添加0.10%以上的Si，更優(yōu)選添加
0.20%以上的Si。添加超過(guò)0.45%的Si時(shí)，會(huì)損害延展性和韌性，因此，限制Si的上限為
0.45%。為了確保韌性，優(yōu)選Si量為0.35%以下，更優(yōu)選為0.30%以下。Al:0.08% 以下Al并非必須添加的元素，但是，作為脫氧劑是有效的，優(yōu)選添加0.001%以上的Al。為了提高脫氧的效果，優(yōu)選添加0.010%以上的Al，更優(yōu)選添加0.015%以上的Al。添加超過(guò)0.08%的Al時(shí)，夾雜物增加，會(huì)損害延展性和韌性，因此，將Al限制為0.08%以下。為了確保韌性，優(yōu)選Al量為0.05%以下，更優(yōu)選為0.03%以下。Mo,Cu,Ni,Cr,V是任意添加的元素，并非必須添加的元素。為了提高鋼的淬火性，提高強(qiáng)度，還可以添加這些元素中的一種或兩種以上。Mo:小于 0.20%Mo是有助于鋼的高強(qiáng)度化的元素。但是，含有Mo時(shí)，難以生成多邊形鐵素體，容易生成貝氏體鐵素體。其結(jié)果是，鋼的Y/T變高，因此，優(yōu)選不添加Mo。淬火性不足時(shí)，只要能得到50 92%為多邊形鐵素體的金屬組織，也可以在小于0.20%、優(yōu)選0.15%以下的范圍內(nèi)添加Mo。Cu:0.50% 以下Cu是用于提高鋼的淬火性的元素，還有助于固溶強(qiáng)化，因此優(yōu)選添加0.05%以上的Cu。另一方面，添加過(guò)量的Cu時(shí)，有時(shí)會(huì)損害表面性狀，因此，使上限為0.50%以下。從經(jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選Cu量為0.30%以下。N1:0.50% 以下Ni是具有與Cu相同效果的元素，是不會(huì)使韌性變差且對(duì)于提高強(qiáng)度有效的元素，因此，優(yōu)選添加0.05%以上的Ni。添加Cu時(shí)，從制造性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選同時(shí)添加Ni。由于Ni是高價(jià)元素，因此，使Ni量為0.50%以下，優(yōu)選為0.30%以下。Cr:1.00% 以下Cr是對(duì)提高強(qiáng)度有效的元素，優(yōu)選添加0.05%以上的Cr。但是，添加過(guò)量的Cr時(shí)，對(duì)鋼管的端部進(jìn)行圓周焊接而形成長(zhǎng)管時(shí)，有時(shí)焊接性會(huì)變差，因此，以1.0%為上限。更優(yōu)選的Cr量是0.50%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.30%以下。
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V:0.10% 以下V是用于生成碳化物、氮化物、通過(guò)析出強(qiáng)化提高鋼的強(qiáng)度的元素，為了有效地提高強(qiáng)度，優(yōu)選添加0.01%以上的V。另一方面，添加過(guò)量的V時(shí)，有時(shí)碳化物以及氮化物會(huì)粗大化，損害韌性，因此，使V量為0.10%以下。為了降低Y/T，優(yōu)選V量為0.05%以下。進(jìn)一步，為了控制夾雜物的形態(tài)，提高韌性，還可以添加Ca、REM中的一者或兩者。Ca:0.0050% 以下、REM:0.0050% 以下Ca以及REM是對(duì)于硫化物的形態(tài)控制有效的元素。添加Ca、REM中的一者或兩者時(shí)，它們會(huì)生成球狀的硫化物，因此，能夠抑制在軋制方向伸長(zhǎng)的MnS的生成。為了得到該效果，優(yōu)選使Ca量、REM量同時(shí)為0.0001%以上。另一方面，由于Ca量、REM量超過(guò)0.0050%時(shí)，粗大的氧化物增加，使韌性變差，因此，使Ca量、REM量為0.0050%以下。 對(duì)于作為可選的添加元素的Mo、Cu、N1、Cr、V、Ca、REM的下限值沒(méi)有限定，可以為0%。另外，即使含有不滿足各元素的優(yōu)選的下限值的量，也不會(huì)帶來(lái)不良影響，因此被允許。下面對(duì)作為本發(fā)明的電阻焊鋼管的原材料的熱軋鋼板的制造條件進(jìn)行說(shuō)明。在本發(fā)明中，將鋼熔煉后，進(jìn)行鑄造而形成鋼坯，將鋼坯加熱并進(jìn)行熱軋后，進(jìn)行二階段的控制冷卻，卷取并進(jìn)行空氣冷卻，制造熱軋鋼板。本發(fā)明的鋼由于Nb的含量少，因此，當(dāng)鋼坯的加熱溫度低時(shí)，容易生成粗大的多邊形鐵素體，導(dǎo)致強(qiáng)度降低或韌性變差。因此，為了使Nb等形成碳化物的元素固溶于鋼中，使鋼坯的加熱溫度為1050°C以上。優(yōu)選使加熱溫度為1100°C以上，更優(yōu)選為1150°C以上。另一方面，加熱溫度過(guò)高時(shí)，組織變粗大，因此，為了防止多邊形鐵素體的粒徑粗大化，使加熱溫度為1300°C以下。為了使多邊形鐵素體的粒徑微細(xì)，優(yōu)選加熱溫度為1250°C以下，更優(yōu)選為1200°C以下。熱軋需要在鋼的組織為奧氏體相的溫度區(qū)域中進(jìn)行。這是由于鐵素體相變開始后進(jìn)行軋制時(shí)，生成加工后的多邊形鐵素體，特性的各向異性變大。因此，熱軋需要在冷卻時(shí)鐵素體相變開始的Ar3點(diǎn)以上進(jìn)行。另外，為了得到15 μ m以下的多邊形鐵素體，使總精加工壓下率為35 90%。熱軋后，在Ar3點(diǎn)以上的溫度下開始加速冷卻。這是由于熱軋后，進(jìn)行空氣冷卻直至小于鐵素體相變開始的Ar3點(diǎn)的溫度時(shí)，有時(shí)會(huì)生成粗大的多邊形鐵素體，使強(qiáng)度降低，或使韌性變差。Ar3點(diǎn)可通過(guò)使用與母材鋼板相同成分的試驗(yàn)材料、進(jìn)行加熱和冷卻時(shí)的熱膨脹行為而求出。另外，還可以由母材鋼板的成分，通過(guò)下述(式2)求出。Ar3 (0C) = 910 - 310 [ C ] — 80 [Mn] — 55 [Ni] — 20 [Cu] — 15 [Cr] — 80[Mo] (式 2)在此，[C]、[Mn]、[Ni]、[Cu]、[Cr]、[Mo]分別為 C、Mn、N1、Cu、Cr、Mo 的含量(質(zhì)
量％ )。N1、Cu、Cr、Mo是可選的添加元素,未有意添加時(shí)，在上述(式2)中，作為O進(jìn)行計(jì)算為了控制多邊形鐵素體的面積率、粒徑、硬質(zhì)相的種類，進(jìn)行加速冷卻。另外，通過(guò)加速冷卻，還能夠控制Nb碳氮化物的粒徑。在本發(fā)明中，加速冷卻為二段冷卻，一次冷卻后，進(jìn)行冷卻速度大于一次冷卻的二次冷卻。主要是在一次冷卻中，生成多邊形鐵素體，在二次冷卻中，抑制Nb碳氮化物以及多邊形鐵素體的晶粒的生長(zhǎng)。一次冷卻在630 720°C的溫度區(qū)域內(nèi)停止。停止溫度超過(guò)720°C時(shí)，多邊形鐵素體的生成量小于50%，Y/T的降低不充分。另一方面，停止溫度小于630°C時(shí)，多邊形鐵素體量為92%以上，抗拉強(qiáng)度降低。以下，也將一次冷卻的停止溫度稱作“冷速切換溫度”。一次冷卻的冷卻速度為5 20°C /S。一次冷卻的冷卻速度小于5°C /s時(shí)，Nb碳氮化物增加。由于一次冷卻的冷卻速度慢時(shí)，Nb碳氮化物粗大化，因此，抗拉強(qiáng)度降低，Y/T變高。為了使多邊形鐵素體粒徑微細(xì)化，優(yōu)選使一次冷卻的冷卻速度為10°C /s以上。另一方面，一次冷卻的冷卻速度為20°C /s以上時(shí)，多邊形鐵素體的生成被抑制，面積率小于50%。因此，使一次冷卻的冷卻速度為5 20°C /s。二次冷卻的冷卻速度比一次冷卻快，上限為60°C /S。二次冷卻的冷卻速度超過(guò)600C /s時(shí)，Nb碳氮化物變得過(guò)于微細(xì)，Y/T上升。二次冷卻的冷卻速度比一次冷卻慢時(shí)，Nb碳氮化物增加，Y/T上升。為了抑制多邊形鐵素體晶粒生長(zhǎng)，二次冷卻的冷卻速度優(yōu)選為300C /s 以上。在此，冷卻速度為壁厚中心位置處的值。直接測(cè)定并不容易，但是，可以從水量密度、表面溫度的測(cè)定結(jié)果模擬。卷取溫度為450 600°C。熱軋鋼板的卷取溫度超過(guò)600°C時(shí)，Nb碳氮化物過(guò)度生成，屈服強(qiáng)度上升，Y/T上升。在小于450°C下進(jìn)行卷取時(shí)，生成馬氏體，強(qiáng)度上升，韌性降低。優(yōu)選的卷取溫度為500°C以上，進(jìn)一步優(yōu)選為520°C以上。下面對(duì)將熱軋鋼板成形、并進(jìn)行焊接的電阻焊鋼管的制造條件進(jìn)行說(shuō)明。電阻焊鋼管通過(guò)將熱軋鋼板成形為管狀，使端部對(duì)接，將對(duì)接面電阻焊而制造。由于本發(fā)明涉及用于海底管線管等的電阻焊鋼管，因此，為了防止由水壓引起的壓碎，使壁厚/外徑比為4.0%以上。壁厚/外徑比超過(guò)7.0%時(shí)，導(dǎo)入電阻焊鋼管的造管形變變大，不能抑制Y/T的上升，因此，使電阻焊鋼管的壁厚/外徑比為7.0%以下。此外，壁厚/外徑比小于4.0%時(shí)，由導(dǎo)入電阻焊鋼管的造管形變引起的Y/T的上升小，由彎曲、反彎曲變形引起的彎折成為問(wèn)題的情況少。進(jìn)而，實(shí)施下述縫焊熱處理:僅將電阻焊部附近加熱到Ac3點(diǎn)以上且1100°C，接著，放冷至室溫，或者水冷到200 650°C后進(jìn)行放冷至室溫。 在電阻焊中，將對(duì)接部加熱使其熔融，負(fù)載壓力而進(jìn)行接合，因此，電阻焊部成為在高溫下進(jìn)行塑性變形后經(jīng)驟冷的狀態(tài)。因此，電阻焊部比母材硬。通過(guò)實(shí)施上述焊縫熱處理，電阻焊部的組織成為細(xì)粒鐵素體及珠光體、或貝氏體，另外，由于硬度為Hvl60 240，因此，能夠進(jìn)一步提高電阻焊鋼管的變形性能。實(shí)施例 以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的效果進(jìn)行具體說(shuō)明。鑄造具有表I的成分組成的鋼，形成具有240mm的厚度的鋼坯。使用這些鋼坯，力口熱到表2中所示的加熱溫度，在Ar3點(diǎn)以上的結(jié)束溫度下進(jìn)行熱軋，在表2中所示的條件下進(jìn)行水冷，得到母材鋼板。接著，在連續(xù)輥成型工序中將所得到的母材鋼板成形為管狀，使母材鋼板的端部對(duì)接，進(jìn)行電阻焊。之后，對(duì)電阻焊部進(jìn)行加熱、水冷，實(shí)施焊縫熱處理。表2中的Ar3點(diǎn)由表I中所示的C、Mn、N1、Cu、Cr、Mo的含量(質(zhì)量％)求出。此外，N1、Cu、Cr、Mo是可選的添加元素，如表I中的空欄所示，未有意添加時(shí)，在下述(式2)中，作為0進(jìn)行計(jì)算。Ar3 (0C) = 910 - 310 [ C ] — 80 [Mn] — 55 [Ni] — 20 [Cu] — 15 [Cr] — 80[Mo] (式 2)從制造的厚壁電阻焊鋼管的壁厚中央部采集C截面(相當(dāng)于與熱軋中的軋制方向成直角方向的板厚面)的組織觀察用樣品，實(shí)施硝酸乙醇腐蝕液蝕刻，利用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行組織觀察以及照片攝影。使用組織照片，測(cè)定多邊形鐵素體的面積率以及粒徑，辨別多邊形鐵素體以外的組織。之后，實(shí)施L印era蝕刻，利用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行組織觀察，確認(rèn)有無(wú)馬氏體。進(jìn)一步，制作萃取復(fù)型樣品，進(jìn)行TEM觀察，使用組織照片，測(cè)定Nb碳氮化物的粒徑。Nb碳氮化物的確定通過(guò)附屬于TEM的EDX進(jìn)行。接著，根據(jù)JIS Z2241，從厚壁電阻焊鋼管的焊接部在90度位置從管軸方向采集全厚的弧狀拉伸試驗(yàn)片，在室溫下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，求出屈服強(qiáng)度(0.2% off set)和抗拉強(qiáng)度。另外，根據(jù)JIS Z2242，從厚壁電阻焊鋼管的母材鋼板采集V型缺口試驗(yàn)片，在一20°C下進(jìn)行夏氏試驗(yàn)，求出夏氏吸收能。此外，V型缺口試驗(yàn)片以周向?yàn)殚L(zhǎng)度方向進(jìn)行采集。將制造條件表示在表2中，將評(píng)價(jià)結(jié)果表示在表3中。關(guān)于表3中的金屬組織的剩余部分，B是指貝氏體，P是指珠光體，M是指馬氏體。另外，表I 3中的下劃線表示是本發(fā)明的范圍外。
權(quán)利要求
1.一種厚壁電阻焊鋼管，其特征在于，其為對(duì)成形為管狀的母材鋼板進(jìn)行電阻焊而成的、壁厚/外徑比為4.0 7.0 %的厚壁電阻焊鋼管，所述母材鋼板具有下述成分組成:以質(zhì)量％計(jì)，含有 C:0.06 0.15%,Mn:1.00 1.65%,Ti:0.005 0.020%,Nb:0.005 .0.030%,N:0.001 0.006%，將P限制為0.02%以下，將S限制為0.005%以下，作為可選的添加元素，含有S1:0.45%以下、Al:0.08%以下、Mo:小于0.20%、Cu:0.50%以下、Ni:.0.50% 以下、Cr:1.00% 以下、V:0.10% 以下、Ca:0.0050% 以下、REM:0.0050% 以下，通過(guò)下述式I求得的Ceq為0.32 0.43，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成； 所述母材鋼板的金屬組織含有以面積率計(jì)為50 92%的多邊形鐵素體； 所述多邊形鐵素體的平均粒徑為15 μ m以下； 電阻焊部的硬度為Hvl60 240 ； 所述電阻焊部的組織為貝氏體，或者為細(xì)粒鐵素體及珠光體，或者為細(xì)粒鐵素體及貝氏體； Ceq = [C]+ [Mn]/6 + ([Cr]+ [Mo]+ [V])/5 + ([Ni]+ [Cu])/15(式I) 在此，[C]、[Mn]、[Cr]、[Mo]、[V]、[Ni]、[Cu]分別為 C、Mn、Cr、Mo、V、N1、Cu 的以質(zhì)量％計(jì)的含量，未有意添加的元素設(shè)為O。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚壁電阻焊鋼管，其特征在于，所述母材鋼板的金屬組織的Nb碳氮化物的平均粒徑為40 lOOnm。
3.—種厚壁電阻焊鋼管的制造方法，其特征在于，將下述鋼鑄造而形成為鋼坯，所述鋼以質(zhì)量％計(jì)含有 C:0.06 0.15%,Mn:1.00 1.65%,Ti:0.005 0.020%,Nb:0.005 .0.030%,N:0.001 0.006%，將P限制為0.02%以下，將S限制為0.005%以下，作為可選的添加元素，含有S1:0.45%以下、Al:0.05%以下、Mo:小于0.20%、Cu:0.50%以下、Ni:.0.50% 以下、Cr:1.00% 以下、V:0.10% 以下、Ca:0.0050% 以下、REM:0.0050% 以下、通過(guò)下述式I求得的Ceq為0.32 0.43，剩余部分由Fe以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成； 將所述鋼坯加熱到1050 1300°C ； 以總精加工軋制率為35 90%實(shí)施熱軋，形成熱軋鋼板； 將所述熱軋鋼板以5 20°C /s的冷卻速度從Ar3點(diǎn)以上一次冷卻到630 720V ； 接著，以快于一次冷卻的60°C /s以下的冷卻速度進(jìn)行二次冷卻； 在450 600°C下進(jìn)行卷取； 將卷取后的鋼板成形為壁厚/外徑比為4.0 7.0%的管狀； 對(duì)其對(duì)接面進(jìn)行電阻焊；接著， 將電阻焊部加熱到Ac3點(diǎn)以上且1100°C以下；接著， 放冷至室溫，或者水冷至200 650°C后放冷至室溫； Ceq = [C] + [Mn]/6 +([Cr] + [Mo] + [V])/5 +([Ni] + [Cu])/15(式.1) 在此，[C]、[Mn]、[Cr]、[Mo]、[V]、[Ni]、[Cu]分別為 C、Mn、Cr、Mo、V、N1、Cu 的以質(zhì)量％計(jì)的含量，未有意添加的元素設(shè)為O。
全文摘要
本發(fā)明的厚壁電阻焊鋼管是具有不會(huì)因彎曲、反彎曲變形而發(fā)生彎折的低Y/T且低溫韌性也優(yōu)異的厚壁電阻焊鋼管，其特征在于，壁厚/外徑比為4.0～7.0％，以質(zhì)量％計(jì)含有C0.06～0.15％、Mn1.00～1.65％、Nb0.005～0.030％，Ceq(［C］＋［Mn］/6＋(［Cr］＋［Mo］＋［V］)/5＋(［Ni］＋［Cu］)/15)為0.32～0.43；金屬組織含有以面積率計(jì)為50～92％的多邊形鐵素體；多邊形鐵素體的平均粒徑為15μm以下；電阻焊鋼管的焊縫部的硬度為Hv160～240；焊縫部的組織為細(xì)粒鐵素體及珠光體、或者貝氏體。［C］、［Mn］、［Cr］、［Mo］、［V］、［Ni］、［Cu］為C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu的含量［質(zhì)量％］。
文檔編號(hào)B21C37/08GK103249854SQ201280004006
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者篠原康浩, 朝日均, 長(zhǎng)井健介 申請(qǐng)人:新日鐵住金株式會(huì)社