專利名稱：：耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼材及鋼管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼材及鋼管的制造方法，更詳細(xì)地說，涉及例如作為石油·天然氣開采和生產(chǎn)中使用的油井管或輸送中使用的線路管用、或貯存和各種處理用使用的容器用，在含有濕潤二氧化碳或微量濕潤硫化氫的環(huán)境中中具有優(yōu)良耐腐蝕性、焊接性也優(yōu)良的鋼材及鋼管的低成本并且簡便的制備方法。先有技術(shù)近年生產(chǎn)的石油·天然氣，含有濕潤二氧化碳和硫化氫的石油·天然氣在增多。在這種環(huán)境中碳鋼或低合金鋼嚴(yán)重腐蝕是眾所周知的事實。而且，在輸送這種腐蝕性的石油·天然氣時，作為鋼管的防腐蝕措施，以前通常是添加腐蝕抑制劑。然而，海洋油井中，腐蝕抑制劑的添加，回收處理所需要的費用龐大，而且還有海洋污染問題。腐蝕抑制劑的使用正變得困難。因此，對不需要添加腐蝕抑制劑的耐腐蝕材料的要求最近變得迫切起來。作為富含二氧化碳的石油·天然氣用的耐腐蝕材料，首先討論不銹鋼的采用，例如，像L.J.クラィン、腐蝕(Corrosion)’84、ペ-パNo.211中那樣，作為高強度而且比較便宜的鋼，廣泛使用在AISI420鋼中作為代表的、含有0.2％左右的C和12～13％程度的Cr的馬氏體系不銹鋼。然而，用這種鋼作油井管為了獲得必要的高強度因此不能在太高的溫度下回火，具有沖擊韌性差的難點。而且，AISI420鋼含C約0.2％左右因此焊接性極差，即還有焊接熱影響區(qū)的硬度明顯上升，為防止焊接裂紋的預(yù)熱溫度和后熱溫度非常高，焊接熱影響區(qū)的韌性很差的缺點。與此不同，API(美國石油協(xié)會)，將C稍低的AISI410鋼作為線路用管而標(biāo)準(zhǔn)化，在“NKK技報”、1989年發(fā)行，第129號、第15-22頁中，報導(dǎo)了用AISI410鋼制作UOE鋼管的例子。然而，從該報導(dǎo)也可看出，AISI410鋼在高溫下很難成為奧氏體單相，由于在焊接時生成粗大的δ鐵素體，因此具有焊接區(qū)的沖擊韌性很差的缺點。以AISI鋼為首的馬氏體系不銹鋼管，例如特開昭63-134630號公報和特開昭63-238217號公報中的代表例可清楚地看出，以前由無縫鋼管軋制法，制造無縫的鋼管是普通的，但無縫的鋼管具有制造合格率和生產(chǎn)率差，成本極高的缺點。用無縫鋼管軋制法制得的馬氏體鋼管時，造管后必須將鋼管進(jìn)行淬火-回火處理，這也是無縫鋼管成本高的原因之一。進(jìn)而，作為改善耐腐蝕性或焊接性的目的，盡力降低C、或C及N的低碳馬氏體鋼的情況下，用無縫鋼管軋制法制造是困難的。與此不同，特開平4-191319號公報及特開平4-191320號公報中記載了用低碳馬氏體系不銹鋼制造鋼管的方法，在特開平4-99127號公報及特開平4-99128號公報中記載了制造低C的馬氏體系不銹鋼管的方法。另一方面，特開平5-263139號公報中，記載了將含有Cr12～14重量％的油井鋼管，作為電焊鋼管而制造的方法。此外，在特開平6-100943號公報中，記載了用Ni、Cu、C、N、Mo量滿足規(guī)定條件的馬氏體系不銹鋼制成鋼管后，按規(guī)定條件進(jìn)行淬火回火處理的方法。然而，這些方法的缺點是在制成鋼管后進(jìn)行正火-回火等熱處理，因而成本高，或者在鋼管表面生成氧化鐵皮等。而且，特開平6-100943號公報記載的方法，盡管可降低作為對象鋼的C，但還含有N0.03～0.07％，焊接性明顯差，作為線路用管而不耐實用。此外，通過這種淬火回火處理調(diào)整強度的方法中，在低碳馬氏體系不銹鋼的情況下，由于大量含有可提高可淬性的Ni、Mn、Cu等合金元素因而不可能將回火溫度提得太高，因此可以較容易地制造高強度的鋼管，相反，強度低的鋼管反而制造困難。焊接構(gòu)件的情況下，焊接金屬的強度即抗拉強度或屈服強度比母材高的為好的情況居多，將馬氏體系不銹鋼作為焊接構(gòu)件時往往需要特別注意。它即使是，例如使C量降低的鋼，在進(jìn)行淬火回火熱處理時也是同樣的。此外，在含有硫化氫的酸性環(huán)境下，為了防止硫化物應(yīng)力裂紋，尤其優(yōu)選強度低的，因此強烈希望母材強度低的鋼及鋼管。與此不同，用以前的淬火回火法制得的馬氏體系不銹鋼，即使是低C或低C+N，以及即使是中～高C，屈服強度也可能是API規(guī)格的X-80級或L-80級(公稱屈服應(yīng)力都在551N/mm2以上)，但降低到X-65級(公稱屈服應(yīng)力為484N/mm2以上)是極困難的。特開平5-255736號公報中記載了對限定了成分的鋼在1100℃以下的溫度域中進(jìn)行65％以上加工度的馬氏體不銹鋼的制造方法。然而，該方法的主要目的是為了鋸斷管子或鋸斷大鋼坯使管子或鋼坯在必要程度上軟化，使之成為鋼材或鋼管的最終制品，而不是以獲得耐腐蝕性和焊接性這種重要特性為目的。特愿平4-291830號說明書中記載了以750℃以上1100℃以下的溫度進(jìn)行總壓下量為65％以上的加工，而且以冷卻速度≤0.1℃/秒冷卻后，再次以奧氏體化溫度進(jìn)行正火化處理，然后就在Ac1點進(jìn)行回火處理的馬氏體不銹鋼的制造方法。然而，用這種方法不僅得不到為鋸斷中間制品所需要的軟化程度，而且也難以獲得作為鋼材或鋼管的必要特性。進(jìn)而，這種方法，在最終制品時施以正火(在冶金學(xué)上相當(dāng)于淬火)-回火熱處理，與上述情況同樣不僅成本高，而且難以充分降低強度。發(fā)明的公開鑒于以上現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于提供一種在含二氧化碳環(huán)境或含硫化氫的酸性環(huán)境等中具有優(yōu)良耐腐蝕性、焊接性也優(yōu)良的鋼材和鋼管的低成本且容易制造的方法。本發(fā)明的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼材的制造方法如下所述。(1)耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼材的制造方法，其特征在于，它包括將按重量％含有Si0.01～0.6％、Mn0.02～1.8％、Cr7.5～14.0％、Cu1.5～4.0％、Al0.005～0.10％；并將C降至0.02％以下、N降至0.02％以下、P降至0.025％以下、S降至0.01％以下，其余由Fe及不可避免雜質(zhì)組成的鋼板，加熱至1100～1300℃溫度后，在1050℃以下的溫度中累積壓下量為65％以上，而且軋制終了溫度為800℃以上結(jié)束熱軋，以0.02℃/秒以下的冷卻速度至少冷卻到500℃，以致金屬組織實質(zhì)上是由鐵素體組成。(2)上述(1)中所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼材的制造方法，其中，將熱軋結(jié)束后的鋼冷卻到500℃以下后，在650℃以上、而且滿足下式的條件下進(jìn)行再加熱。T×(logt+21)≥21000式中，T是再加熱溫度(K)t是再加熱的保持時間(分鐘)(3)上述(1)或(2)中記載的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼材的制造方法，其中，鋼板作為附加成分，還進(jìn)一步按重量％含有Ni1.5％以下、Co1.0％以下、Mo3.0％以下、W3.0％以下中的1種或2種以上，而且Ni+Co的合計含量為1.5％以下、Mo+W的合計含量為3.0％以下。(4)上述(1)、(2)或(3)中所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼材的制造方法，其中，鋼板作為附加成分，還進(jìn)一步按重量％含有Nb、V、Ti、Zr、Ta中的1種或2種以上，其合計含量為1.0％以下。(5)上述(1)～(4)中任一項所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼材的制造方法，其中，鋼板的C和N含量，按重量％將，C降至0.015％以下，N降至0.015％以下，而且C和N的合計量為0.02％以下。(6)上述(1)～(5)中任一項所述的耐腐蝕及焊接性優(yōu)良的鋼材的制造方法，其中，按鋼板成分的下式給出的MC值為0以上。MC值＝80+420〔％C〕+440〔％N〕+30(〔％Ni〕+〔％Cu〕+〔％Co〕)+15〔％Mn〕-12〔〔％Si〕+〔％Cr〕+〔％Mo〕〕-24〔％Nb〕-48(〔％V〕+〔％Ti〕+〔％Al〕)-6〔％W〕式中，〔％X〕是用重量％表示的元素X的含量。本發(fā)明之耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法如下所述。(7)耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其特征在于，它包括將按重量％含有Si0.01～0.6％、Mn0.02～1.8％、Cr7.5～14.0％、Cu1.5～4.0％Al0.005～0.10％；并將C降至0.02％以下，N降至0.02％以下，P降至0.025％以下、S降至0.01％以下，其余由Fe及不可避免雜質(zhì)組成的鋼板，按以下工序①、②順序制得鋼管。①將鋼板加熱到1100～1300℃的溫度后，按照金屬組織實質(zhì)上是奧氏體單相的溫度領(lǐng)域而且在1050℃以下的溫度中的累積壓下量為65％以上那樣結(jié)束熱軋，成為板厚為3.0mm以上25.4mm以下的熱軋鋼帶，在金屬組織實質(zhì)上是奧氏體單相的溫度領(lǐng)域中作為熱軋鋼帶進(jìn)行卷取后，以0.02℃/秒以下的冷卻速度至少冷卻到500℃，制得金屬組織實質(zhì)上是由鐵素體組成的鋼板的工序。②將上述①的熱軋鋼帶剪切成所定寬度后，連續(xù)地成形為圓筒狀的同時將鋼帶兩端進(jìn)行電阻焊接制得電焊鋼管的工序。(8)上述(7)中所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，將熱鋼帶冷卻到500℃以下后，于650℃以上，而且滿足下式的條件下進(jìn)行再加熱。T×(logt+21)≥21000式中，T是再加熱溫度(K)，t是再加熱的保持時間(分鐘)，(9)上述(7)或(8)中所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，鋼板作為附加成分，還進(jìn)一步按重量％含有Ni1.5％以下、Co1.0％以下、Mo3.0％以下、W3.0％以下中的1種或2種以上，而且Ni+Co的合計含量為1.5％以下，Mo+W的合計含量為3.0％以下。(10)上述(7)、(8)或(9)中所述的耐腐蝕及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，鋼板作為附加成分，還進(jìn)一步按重量％含有Nb、V、Ti、Zr、Ta中的1種或2種以上，其合計含量為1.0％以下。(11)上述(7)～(10)中任一項所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，鋼板的C和N含量，按重量％，將C降至0.015％以下，將N降至0.015％以下而且C和N的合計量為0.02％以下。(12)上述(7)～(11)中任一項所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，按鋼板成分的下式給出的MC值為0以上。MC值＝80+420〔％C〕+440〔％N〕+30(〔％Ni〕+〔％Cu〕+〔％Co〕)+15〔％Mn〕-12(〔％Si〕+〔％Cr〕+〔％Mo〕)-24〔％Nb〕-48(〔％V〕+〔％Ti〕+〔％Al〕)-6(％W)式中，〔％X〕是用重量％表示的元素X的含量。(13)上述(7)～〔12〕中任一項所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，通過電焊焊接造管，電焊區(qū)的溫度降至Ms點以下后，將至少包括電焊區(qū)和其兩側(cè)2mm以內(nèi)的部分再加熱到650℃以上Ac1相變點以下的溫度后，進(jìn)行冷卻。(14)上述(7)～(12)中任何一項所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，通過電焊焊接造管后，將至少包括電焊區(qū)和其兩側(cè)2mm以內(nèi)的部分再加熱到Ac3相變點+50℃以上后急冷使其冷卻至Ms點以下的溫度，進(jìn)而，將至少包括電焊區(qū)和其兩側(cè)2mm以內(nèi)的部分再加熱到650℃以上Ac1相變點以下的溫度后，進(jìn)行冷卻。(15)上述(13)或(14)中所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，將至少包括電焊區(qū)和其兩側(cè)2mm以內(nèi)的部分再加熱到650℃以上Ac1相變點以下的溫度后進(jìn)行冷卻時，是對鋼管全體進(jìn)行再加熱。(16)上述(13)或(14)中所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，將至少包括電焊區(qū)和其兩側(cè)2mm以內(nèi)的部分再加熱到650℃以上Ac1相變點以下的溫度后進(jìn)行冷卻時，是僅對電焊區(qū)附近進(jìn)行再加熱。實施本發(fā)明的最佳實施方案作為以前富含二氧化碳的石油·天然氣的耐腐蝕材料進(jìn)行研究的不銹鋼的AISI420鋼中，淬火回火處理時回火溫度不能提得太高，高強度鋼管比較容易制造，但不適于強度低的鋼管的制造。此外，在焊接構(gòu)件的情況下，優(yōu)選強度比母材高的焊接金屬，從這一點來看，也需要母材強度低的鋼材及鋼管。本發(fā)明即可解決上述問題點，以低成本制得屈服強度為500～560N/mm2程度的鋼材及鋼管，而且可抑制焊接熱影響區(qū)的硬度上升，進(jìn)而改善耐腐蝕性或焊接性。因此，本發(fā)明之鋼材及鋼管的制造方法，是根據(jù)耐腐蝕性及焊接性來限定鋼的化學(xué)成分范圍，而且以其組織是鐵素體主體作為制造條件，使其熱加工條件及加工后的冷卻條件最佳化而完成。以下敘述對本發(fā)明之耐腐蝕性或焊接性優(yōu)良鋼管的制造條件進(jìn)行限定的理由。首先說明對作為化學(xué)成分的各成分進(jìn)行限定的理由。％在沒有特別說明的情況下均表示重量％。SiSi，在含Cr為7.5～14.0％的鋼中作為脫氧劑及強化元素添加是有效的，但含量不足0.01％時其脫氧效果不夠；但如果含量超過0.6％其效果不僅飽和而且會使沖擊韌性和電焊焊接性降低，因此Si的含量范圍限定在0.01～0.6％。而且，在通過與其它合金元素的添加量和制造條件組合而獲得必要的強度時，則沒有必要大量添加Si，Si的添加量作為脫氧所必須的充分量，最好降低到0.2％以下。MnMn，作為含Cr為7.5～14.0％的鋼的脫氧劑是必要的，其含量必須在0.02％以上。而且，Mn是對高溫時穩(wěn)定奧氏體組織有用的元素。然而，如果含量超過1.8％，其效果不僅已經(jīng)飽和，而且含有過剩的Mn會導(dǎo)致煉鋼困難，因此將其上限含量規(guī)定為1.8％。CrCr，為了確保作為本發(fā)明目的耐腐蝕性，其含量必須在7.5％以上，但含量如果超過14.0％，不僅導(dǎo)致成本上升，而且沖擊韌性降低。因此Cr的含量規(guī)定為7.5～14.0％。CuCu，是添加到降低C和N的含高Cr鋼中，使高溫中的金屬組織成為奧氏體主體所必需而且有用的元素。Cu的含量不足1.5％時，高溫時奧氏體不穩(wěn)定，容易生成鐵素體。如果在熱加工時就已經(jīng)生成鐵素體，并混在奧氏體之中，就會降低熱加工性，而且冷卻后的沖擊韌性顯著降低。為了使高溫時的金屬組織成為奧氏體單相，Cu的添加量必須在1.5％以上。另一方面，如果Cu的添加量超過4.0％，熱加工后即使控制冷卻速度進(jìn)行冷卻，也很難進(jìn)行鐵素體相變，因此，Cu的上限含量規(guī)定為4.0％。AlAl，作為脫氧劑必須添加0.005％以上。然而，如果添加量超過0.10％，就會形成粗大的氧化物系夾雜物從而降低耐應(yīng)力腐蝕裂紋性，因此，上限含量規(guī)定為0.10％。CC，與Cr形成碳化物使韌性及耐腐蝕性降低，而且使焊接熱影響區(qū)的硬度大大升高的同時，使焊接性降低，因此C的含量限定在0.02％以下。NN，使焊接區(qū)的韌性降低的同時大大升高焊接熱影響區(qū)的硬度，而且降低焊接性，因此N的含量限定在0.02％以下。進(jìn)而，作為線路用管或壓力容器等焊接構(gòu)件，特別是降低焊接熱影響區(qū)的硬度，并改善焊接性的需要高的情況下，優(yōu)選C含量為0.015％以下，N含量為0.015％以下，C+N的合計含量為0.02％以下。PP如果大量存在會使韌性降低，因此必須減少到0.025％以下，越少越好。SS如果大量存在會使熱加工性、延展性及耐腐蝕性降低，因此希望少為好，必須降低到0.01％以下。以上是本發(fā)明作為對象的鋼的基本成分，但可根據(jù)需要添加以下元素，則可進(jìn)一步提高特性。Ni、CoNi，Co，如果添加到含Cr為7.5～14.0％的鋼中，對提高耐腐蝕性和沖擊韌性具有顯著效果。然而，如果單獨的Ni或Ni+Co的合計量超過1.5％，無論怎樣控制熱軋條件或熱軋后的條件也難以使其組織實質(zhì)上是鐵素體從而使強度降低，因此Ni的上限含量及Ni+Co的合計上限規(guī)定為1.5％。而且，當(dāng)Co的添加量超過1.0％時效果達(dá)到飽和而成本卻增加，因此Co單獨或Ni+Co復(fù)合添加時Co的含量規(guī)定為1.0％以下。Mo、WMo、W，添加到含Cr7.5～14.0％的鋼中，即具有改善在濕潤二氧化碳環(huán)境中耐腐蝕性的效果。兩元素單獨或合計的含量如果超過3.0％，效果已經(jīng)達(dá)到飽和，而且為了確保熱加工性和高溫時的組織穩(wěn)定性，必須超過上述上限更多量地含有Ni、Co等合金元素，很難通過熱軋條件和其后的冷卻條件的控制使鋼板或鋼管的強度降低。因此Mo及W的上限含量規(guī)定為3.0％，而且Mo+W的合計含量也規(guī)定為3.0％以下。Nb、V、Ti、Zr、TaNb、V、Ti、Zr、Ta，如果添加到含Cr7.5～14.0％的鋼中，則降低焊接熱影響區(qū)硬度的效果極大，而且還具有改善耐腐蝕的效果。然而過量添加時這些效果達(dá)到飽和，而且會使母材的韌性降低，因此，Nb、V、Ti、Zr、Ta中1種或2種以上的合計含量規(guī)定不超過1.0％。需要母材韌性特別優(yōu)良的情況下，Nb、V、Ti、Zr、Ta中的1種或2種以上的合計含量最好不超過0.5％。另一方面，為了充分降低焊接熱影響區(qū)的硬度，Nb、V、Ti、Zr、Ta中1種或2種以上的合計含量優(yōu)選在0.1％以上。此外，作為各元素的含量的組合，按下式定義的MC值在0以上為更佳。MC值＝80+420〔％C〕+440〔％N〕+30(〔％Ni〕+〔％Cu〕+〔％Co〕)+15〔％Mn〕-12(〔％Si〕+〔％Cr〕+〔％Mo〕)-24〔％Nb〕-48(〔％V〕+〔％Ti〕+〔％Al〕)-6〔％W〕式中〔％X〕是用重量％表示的元素X的含量。MC值不足0時，在高溫時有可能生成δ鐵素體。如果在熱軋區(qū)有大量δ鐵素體存在，鋼板或鋼管的沖擊韌性及強度就會降低。為了避免這些情況產(chǎn)生，如果設(shè)定MC值在0以上，就不會在高溫時生成δ鐵素體?？色@得實質(zhì)上由奧氏體組成的組織，在冷卻途中使其進(jìn)行鐵素體相變，由此就可獲得韌性優(yōu)良而且強度適宜的鋼板及鋼管。在本發(fā)明中，除上述成分外，作為由廢鋼鐵等混入的雜質(zhì)，或者為調(diào)整韌性和加工性等目的，在鋼中還可含有B、Hf等?；蛘哌M(jìn)一步，作為改善熱加工性和沖擊韌性的目的，還可以含有稀土類元素(REM)、Ca、Mg等。即使添加這些元素，也不脫離本發(fā)明范圍。此處，所謂稀土類元素，是指原子序號為57～71及89-103的元素及Y。本發(fā)明中對氧的含量沒有特別的限定，但由于氧是成為產(chǎn)生氧化物系非金屬夾雜物的根源的雜質(zhì)，因此越少越好，更優(yōu)選在0.004％以下。以下說明本發(fā)明的工序及其限定理由。鋼板加熱溫度必須將鋼板均勻加熱直至其中心部，以確保熱軋時的熱加工性。然而，如果加熱超過1300℃。由于產(chǎn)生氧化鐵皮而使材料損失嚴(yán)重，制造成品率降低。另一方面，當(dāng)加熱溫度不足1100℃時，熱軋時的變形阻抗過大。因此，鋼板加熱溫度規(guī)定為1100～1300℃。熱軋熱軋時可以使用普通的厚板軋制或熱軋鋼帶軋制。熱軋鋼帶的情況下，根據(jù)作為油井管或線路用管的實用性，板厚規(guī)定為3.0mm以上25.4mm以下。從以后的電焊焊接的生產(chǎn)率觀點來看，電焊鋼管用的鋼的形狀規(guī)定為熱軋鋼帶。軋制條件為了獲得在熱軋后的冷卻中其金屬組織實質(zhì)上是由鐵素體組成的鋼材，必須在金屬組織實質(zhì)上是奧氏體單相的溫度領(lǐng)域中完成熱軋，而且在1050℃以下溫度中的累積壓下量必須在65％以上。這是因為，超過1050℃的高溫下的壓下，沒有冷卻途中的鐵素體相變促進(jìn)效果；為了使在奧氏體區(qū)完成熱軋的鋼充分進(jìn)行鐵素體相變，必須將低溫、即1050℃以下溫度中的累積壓下量規(guī)定為65％以上。1050℃以下的累積壓下量不足65％時，奧氏體不能充分轉(zhuǎn)變成鐵素體，一部分或大部分轉(zhuǎn)變成馬氏體，使韌性降低，而且很難將強度降到適宜的水平。另一方面，如果熱軋溫度過低，則熱軋途中開始進(jìn)行鐵素體相變以致鐵素體被熱加工而導(dǎo)致韌性降低，或者，由于是比可進(jìn)行鐵素體相變的溫度更低的溫度，因而實際上不可能進(jìn)行鐵素體相變，因此熱軋必須在800℃以上的溫度下完成。進(jìn)而，為了在熱軋后更穩(wěn)定地獲得鐵素體組織，將1050℃以下時的累積壓下量規(guī)定為75％以上，或?qū)?000℃以下時的累積壓下量規(guī)定為65％以下更為優(yōu)選。冷卻條件將完成熱軋的鋼板，或熱軋后卷取的熱軋鋼帶進(jìn)行冷卻時，必須以0.02℃/秒以下的冷卻速度至少冷卻到500℃。這是因為，為了使熱加工過的奧氏體充分進(jìn)行鐵素體轉(zhuǎn)變的緣固。冷卻速度超過0.02℃/秒時，即使在1050℃以下加工奧氏體，也不能充分進(jìn)行鐵素體相變，因此奧氏體的一部分或大部分在冷卻途中進(jìn)行馬氏體相變，使得組織不均勻?qū)е聸_擊韌性降低，而且很難使強度降低到適合于作為線路用管或壓力容器的水平。另一方面，本發(fā)明方法作為對象的鋼，由于從奧氏體到鐵素體的轉(zhuǎn)變是在直至500℃時完成的，因此在500℃以下時無論什么樣的冷卻速度都行。將鋼板緩慢冷卻時，可以是每1張保溫進(jìn)行緩慢冷卻，但將2張以上的鋼板重疊，在其上加緩冷罩進(jìn)行緩慢冷卻是有效的。熱軋鋼帶的情況下，也可以給每條熱軋鋼帶上加上保溫罩進(jìn)行緩慢冷卻；多條熱軋鋼帶重疊，或橫向并列時，用一個保溫罩使多條鋼帶緩慢冷卻是有效的。再加熱為了使從熱加工過的奧氏體轉(zhuǎn)變而成的鐵素體的強度進(jìn)一步降低，以及使沖擊韌性更優(yōu)良，再加熱是有效的。鋼材或熱軋鋼帶的再加熱，必須在熱加工后一旦冷卻到500℃以下使其充分地進(jìn)行鐵素體轉(zhuǎn)變后進(jìn)行。如果在冷卻到500℃以下之前進(jìn)行再加熱，則效果不充分。與此不同，如果鋼材或熱軋鋼帶的溫度在500℃以下，可以是不冷卻到常溫就進(jìn)行再加熱，或者冷卻到常溫后再加熱到650℃以上Ac1相變點以下，任何一種都行。再加熱的目的，是再加熱到高溫后將Cu保持在過時效領(lǐng)域使之析出，降低強度。因此，再加熱時，Cu必須在不對強度作出貢獻(xiàn)的領(lǐng)域過時效，因此，必須在650℃以上。再加熱溫度不足650℃時強度降低不夠，尤其是，再加熱溫度不足600℃時有可能是Cu反而細(xì)微析出從而使強度上升，同時使沖擊韌性降低。而且，再加熱時，如果設(shè)定再加熱條件為再加熱溫度T(K)及保持時間t(分鐘)滿足T×(logt+21)≥21000，則由于能使從熱加工過的奧氏體轉(zhuǎn)變而成的鐵素體的強度充分降低，以及使沖擊韌性更優(yōu)良，因此更為有效。再加熱的氣氛可以是大氣，但為了減少鋼表面的氧化鐵皮，不降低耐腐蝕性和提高鋼管的制造合格率，再加熱的氣氛更優(yōu)選弱氧化氣氛，無氧化氣氛或還原性氣氛。例如，如果使用含有5～15％的氫，其余為氮或氬氣組成的混合氣體則更有效果。鋼材的再加熱，對熱軋后的鋼板進(jìn)行再加熱不用說，將熱軋鋼板加工成壓力容器或各種構(gòu)件后的中間階段或制品階段進(jìn)行再加熱，使Cu過時效析出從而將鋼的強度調(diào)整到合適水平也是有效的。用熱軋鋼帶制造電焊鋼管的情況下，也可在熱軋鋼帶階段進(jìn)行再加熱，還可以將熱軋鋼帶制成電焊鋼管后對鋼管整體進(jìn)行再加熱?？偠灾?，在規(guī)定條件下對鋼板進(jìn)行熱軋，冷卻后，直至最終制品供使用的任何階段，在650℃以上而且滿足T×(logt+21)≥21000的條件下進(jìn)行再加熱是有效的。在哪個階段進(jìn)行再加熱，可根據(jù)制品的形狀、尺寸、用途、其它的二次加工等進(jìn)行選擇。熱軋鋼帶的成形及電焊焊接在熱軋鋼帶成形及電焊焊接時可以采用通常的電焊鋼管制造工序，根據(jù)作為油井管或線路用管等所必要的外徑，將鋼帶切斷成規(guī)定的寬度后，連續(xù)成形為圓筒狀的同時對鋼帶兩端進(jìn)行電阻焊，制得電焊鋼管。在本發(fā)明中，根據(jù)需要除了上述工序外，還可以有通過電焊焊接造管，并將電焊區(qū)的溫度降到Ms點以下后，將至少包括電焊區(qū)及其兩側(cè)2mm以內(nèi)的部分再加熱到650℃以上Ac1相變點以下的溫度后再進(jìn)行冷卻的附加工序。此工序的目的是，使電焊焊接時局部生成的硬化組織的硬度降低，改善電焊區(qū)的韌性。本發(fā)明方法作為對象的鋼由于可淬性良好，因此電焊區(qū)在通常的冷卻速度下進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變，而這種電焊區(qū)的再加熱，如果不是在電焊區(qū)的溫度降到Ms點以下之后就不會有再加熱的效果。為了使局部生成的硬化組織的硬度充分降低，再加熱溫度規(guī)定為650℃以上。然而，再加熱溫度如果超過Ac1相變點，在其后的冷卻時就會生成新的馬氏體，使得母材的韌性和耐應(yīng)力腐蝕裂紋性降低。電焊區(qū)的再加熱，例如可使用后退火爐(ポストㄕニ一ラ)，在電焊焊接后可以立即僅對電焊區(qū)附近進(jìn)行再加熱，或者對鋼管整體進(jìn)行加熱。重要的是，對包括電焊區(qū)和其兩側(cè)2mm以內(nèi)進(jìn)行再加熱。本發(fā)明中，根據(jù)需要除上述工序外，還可附加將至少包括電焊區(qū)和其兩側(cè)2mm以內(nèi)的部分再加熱到Ac3相變點+50℃以上后急冷以致冷卻到Ms點以下的溫度，進(jìn)而，將至少包括電焊區(qū)和其兩側(cè)2mm以內(nèi)的部分再加熱到650℃以上Ac1相變點以下的溫度后進(jìn)行冷卻的工序。該工序的目的是，降低電焊焊接時生成的金屬組織的不均勻性，改善電焊區(qū)的韌性。將至少包括電焊區(qū)和其兩側(cè)2mm以內(nèi)的部分再加熱到Ac3相變點+50℃以上時，優(yōu)選使用后退火爐，在電焊焊接之后立即僅對電焊區(qū)附近進(jìn)行再加熱。如果對鋼管整體進(jìn)行加熱，等于將整個鋼管進(jìn)行淬火，失去由熱軋鋼帶確保的材質(zhì)。再加熱到Ac3相變點+50℃以上后，必須急冷以致冷卻到Ms點以下的溫度，這是因為在成為Ms點以下的溫度之前即使再加熱到650℃以上Ac1相變點以下的溫度，其效果也不能發(fā)揮的緣因。特別是，用后退火爐在線連續(xù)處理時，必須急冷。另一方面，將至少包括電焊區(qū)和其兩側(cè)2mm以內(nèi)的部分再加熱到650℃以上Ac1相變點以下溫度時，例如可以使用后退火爐在電焊焊接后馬上僅對電焊區(qū)再加熱，或者也可以對鋼管整體進(jìn)行加熱。按本發(fā)明制得的鋼材，可以作為鋼板使用，也可以將鋼板加工成壓力容器或各種零部件后使用。或者，也可以將鋼板制成UOE鋼管后用于配管，由彎曲輥法成形、焊接后制得壁厚·大徑的鋼管。按本發(fā)明方法制造熱軋鋼帶時，不僅電焊鋼管，也可用于螺旋鋼管。實施例以下說明本發(fā)明的實施例。實施例1熔煉表1所示成分的鋼，制成厚240mm的鋼板后，通過普通的熱軋工序，在表2所示條件下制得板厚20mm的鋼板。熱軋時鋼板的加熱溫度規(guī)定為1230℃。比較例15相當(dāng)于AISI420號鋼。從各鋼板采取拉伸試驗片，進(jìn)行拉伸試驗以測定屈服強度。表1表2<p>然后，通過手工焊將這些鋼板焊接制成焊接接縫。焊接輸入熱規(guī)定為17KJ/cm。從母材及該焊接區(qū)的熱影響區(qū)采取JIS4號沖擊試驗片(原尺寸)，進(jìn)行沖擊試驗。而且，將焊接熱影響區(qū)的最高硬度，作為荷重1kg的威氏硬度進(jìn)行測定。另一方面，從各鋼管的母材上采取試驗片，進(jìn)行濕潤二氧化碳?xì)怏w環(huán)境中的腐蝕試驗。作為濕潤二氧化碳?xì)怏w環(huán)境中的腐蝕試驗，使用厚3mm、寬15mm、長50mm的試驗片，在試驗溫度120℃或150℃的高壓釜中，在二氧化碳為40個大氣壓的條件下于5％NaCl水溶液中浸漬30天，從試驗前后的重量變化算出腐蝕速度。腐蝕速度的單位用mm/y表示，而處于一般環(huán)境中的某種材料的腐蝕速度不足0.1mm/y時，材料具有足夠的耐腐蝕性，被認(rèn)為可以使用。將試驗結(jié)果列入表2中。表2的沖擊試驗結(jié)果中，○表示斷口轉(zhuǎn)變溫度為-30℃以下，×表示斷口轉(zhuǎn)變溫度超過-30℃在0℃以下，××表示斷口轉(zhuǎn)變溫度超過0℃。在表2的焊接熱影響區(qū)最高硬度中，○表示最高硬度不足300，×表示最高硬度為300以上450以下，××表示最高硬度為450以上。在表2的腐蝕試驗結(jié)果中，◎表示腐蝕速度不足0.05mm/y，○表示腐蝕速度在0.05mm/y以上0.10mm/y以下，×表示腐蝕速度在0.1mm/y以上0.5mm/y以下，××表示腐蝕速度在0.5mm/y以上。從表2可清楚地看出，本發(fā)明例1-12，其屈服強度為500～560N/mm2并作為這種鋼具有低的，而且作為結(jié)構(gòu)件具有足夠的強度，任何一種母材及焊接熱影響區(qū)的沖擊韌性都優(yōu)良，焊接熱影響區(qū)的最高硬度低，在濕潤二氧化碳?xì)猸h(huán)境中顯示出優(yōu)良的耐腐蝕性，并具有優(yōu)良的耐腐蝕性和焊接性。也就是，不對鋼板施以淬火一回火或正火一回火這樣的熱處理，就能以低成本和高生產(chǎn)率制得特性優(yōu)良的鋼。與此不同，比較例任何一種都得不到足夠的特性。比較例13的成分不適合，而且熱軋后的冷卻速度過快，因此強度極高，而且特性差。比較例14由于成分不適合，作為結(jié)構(gòu)件不能滿足必要的強度，而且沖擊韌性差。比較例15由于成分不適合因而強度過高，而且產(chǎn)生焊接裂紋以致不能實施焊接熱影響區(qū)的沖擊試驗。比較例16由于熱軋后的冷卻速度過快，因此強度極高，而且母材的沖擊韌性差。比較例17由于Ni量高在熱軋后的冷卻時強度不降低。實施例2熔煉表2所示成分的鋼，制成厚240mm的鋼板后，按通常的熱軋工序，在表4所示條件下制得板厚11mm的熱軋鋼帶，進(jìn)而在電焊鋼管生產(chǎn)線上制成外徑323.9mm的電焊鋼管。熱軋時鋼板加熱溫度規(guī)定為1230℃。比較例17相當(dāng)于AISI420號鋼。從各鋼板采取拉伸試驗片，進(jìn)行拉伸試驗以測定屈服強度。表4表3</tables>然后進(jìn)行焊接，這種焊接相當(dāng)于在線路用管敷設(shè)時的現(xiàn)場環(huán)形焊接，用手工焊焊接這些鋼板制成焊接接縫。焊接輸入熱規(guī)定為17KJ/cm。焊接材料規(guī)定為24.8％Cr-8.1％Ni-1.8％Mo-0.017％C的二相不銹鋼系焊條。該焊條作為不銹鋼可獲得非常高的焊縫強度。從母材及該焊接區(qū)的熱影響區(qū)采取JIS4號沖擊試驗片(原尺寸)，進(jìn)行沖擊試驗。而且，將焊接熱影響區(qū)的最高硬度，作為荷重1kg的威氏硬度進(jìn)行測定。另一方面，從各鋼管的母材采取試驗片，進(jìn)行濕潤二氧化碳?xì)怏w環(huán)境中的腐蝕試驗，按與實施例1相同的順序和條件。此外，包括焊接金屬、焊接熱影響區(qū)及母材，在鋼管的縱軸方向采取拉伸試驗片，進(jìn)行焊接區(qū)的拉伸試驗。將試驗結(jié)果示于表4中，表4的腐蝕試驗結(jié)果、焊接熱影響區(qū)最高硬度、沖擊試驗結(jié)果中，各符號的意義均與實施例1相同。此外，表4的焊接區(qū)的拉伸試驗結(jié)果，○表示母材斷裂，×表示焊接金屬斷裂，△表示盡管母材斷裂但焊接金屬也有很大的變形。從表4可清楚地看出，本發(fā)明例1～12，其屈服強度為500～560N/mm2并可獲得APIX-65～X-70級的強度，是作為線路用管或配管的必要充分值。而且，任何一種母材及焊接熱影響區(qū)的沖擊韌性都優(yōu)良，焊接熱影響區(qū)的最高硬度低，在濕潤二氧化碳?xì)怏w環(huán)境中顯示出優(yōu)良的耐腐蝕性，并具有優(yōu)良的耐腐蝕性和焊接性。而且，使用本發(fā)明例1～12時，焊接區(qū)拉伸試驗的斷裂位置都是母材，可以獲得健全的焊接區(qū)。這符合希望焊接金屬比母材更強的所謂工業(yè)要求。也就是，不對鋼板施以淬火-回火或正火-回火這種熱處理，就能以低成本和高生產(chǎn)率制得特性優(yōu)良的鋼管。與此不同，比較例任何一種都得不到足夠的特性。比較例13，由于熱軋后的冷卻速度過快，因此強度極高，而且特性差。比較例14，由于成分不適合因此不能滿足作為線路用管和配管所需要的強度，而且沖擊韌性也差。比較例15，由于成分不適合因而強度過高，而且焊接熱影響區(qū)的硬度硬，沖擊韌性差。比較例16，由于Ni量高，熱軋后冷卻時強度不降低，因此在焊接區(qū)的拉伸試驗中是焊接金屬斷裂。比較例17，由于成分不適合而使強度過高，而且生成焊接裂紋以致不能實施焊接熱影響區(qū)的沖擊試驗及焊接區(qū)拉伸試驗。如上所述，本發(fā)明能以低成本和高生產(chǎn)率制造耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼和鋼管，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展有極大的貢獻(xiàn)。權(quán)利要求(1)耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼材的制造方法，其特征在于，它包括將按重量％含有Si0.01～0.6％、Mn0.02～1.8％、Cr7.5～14.0％、Cu1.5～4.0％、Al0.005～0.10％；并將C降至0.02％以下、N降至0.02％以下、P降至0.025％以下、S降至0.01％以下，其余由Fe及不可避免雜質(zhì)組成的鋼板，加熱至1100～1300℃溫度后，在1050℃以下的溫度中累積壓下量為65％以上，而且軋制終了溫度為800℃以上結(jié)束熱軋，以0.02℃/秒以下的冷卻速度至少冷卻到500℃，以致金屬組織實質(zhì)上是由鐵素體組成。(2)權(quán)利要求1中所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼材的制造方法，其中，將熱軋結(jié)束后的鋼冷卻到500℃以下后，在650℃以上、而且滿足下式的條件下進(jìn)行再加熱。T×(logt+21)≥21000式中，T是再加熱溫度(K)t是再加熱的保持時間(分鐘)(3)權(quán)利要求1或2中所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼材的制造方法，其中，鋼板作為附加成分，還進(jìn)一步按重量％含有Ni1.5％以下、Co1.0％以下、Mo3.0％以下、W3.0％以下中的1種或2種以上，而且Ni+Co的合計含量為1.5％以下、Mo+W的合計含量為3.0％以下。(4)權(quán)利要求1、2或3中所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼材的制造方法，其中，鋼板作為附加成分，還進(jìn)一步按重量％含有Nb、V、Ti、Zr、Ta中的1種或2種以上，其合計含量為1.0％以下。(5)權(quán)利要求1～4中任一項所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼材的制造方法，其中，鋼板的C和N含量，按重量％將，C降至0.015％以下，N降至0.015％以下，而且C和N的合計量為0.02％以下。(6)權(quán)利要求1～5中任一項所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼材的制造方法，其中，按鋼板成分的下式給出的MC值為0以上；MC值＝80+420〔％C〕+440〔％N〕+30(〔％Ni〕+〔％Cu〕+〔％Co〕)+15〔％Mn〕-12〔〔％Si〕+〔％Cr〕+〔％Mo〕〕-24〔％Nb〕-48(〔％V〕+〔％Ti〕+〔％Al〕)-6〔％W〕式中，〔％X〕是用重量％表示的元素X的含量。(7)耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其特征在于，它包括將按重量％含有Si0.01～0.6％、Mn0.02～1.8％、Cr7.5～14.0％、Cu1.5～4.0％Al0.005～0.10％；并將C降至0.02％以下，N降至0.02％以下，P降至0.025％以下、S降至0.01％以下，其余由Fe及不可避免雜質(zhì)組成的鋼板，按以下工序①、②順序制得鋼管；①將鋼板加熱到1100～1300℃的溫度后，按照金屬組織實質(zhì)上是奧氏體單相的溫度領(lǐng)域而且在1050℃以下的溫度中的累積壓下量為65％以上那樣結(jié)束熱軋，成為板厚為3.0mm以上25.4mm以下的熱軋鋼帶，在金屬組織實質(zhì)上是奧氏體單相的溫度領(lǐng)域中作為熱軋鋼帶進(jìn)行卷取后，以0.02℃/秒以下的冷卻速度至少冷卻到500℃，制得金屬組織實質(zhì)上是由鐵素體組成的鋼板的工序；②將上述的熱軋鋼帶切斷成所定寬度后，連續(xù)地成形為圓筒狀的同時將鋼帶兩端進(jìn)行電阻焊制得電焊鋼管的工序。(8)權(quán)利要求7中所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，將熱鋼帶冷卻到500℃以下后，于650℃以上，而且滿足下式的條件下進(jìn)行再加熱；T×(logt+21)≥21000式中，T是再加熱溫度(K)，t是再加熱的保持時間(分鐘)，(9)權(quán)利要求7或8中所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，鋼板作為附加成分，還進(jìn)一步按重量％含有Ni1.5％以下、Co1.0％以下、Mo3.0％以下、W3.0％以下中的1種或2種以上，而且Ni+Co的合計含量為1.5％以下，Mo+W的合計含量為3.0％以下。(10)權(quán)利要求7、8或9中所述的耐腐蝕及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，鋼板作為附加成分，還進(jìn)一步按重量％含有Nb、V、Ti、Zr、Ta中的1種或2種以上，其合計含量為1.0％以下。(11)權(quán)利要求7～10中任一項所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，鋼板的C和N含量，按重量％將，C降至0.015％以下，N降至0.015％以下而且C和N的合計量為0.02％以下。(12)權(quán)利要求7-11中任一項所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，按鋼板成分的下式給出的MC值為0以上；MC值＝80+420〔％C〕+440〔％N〕+30(〔％Ni〕+〔％Cu〕+〔％Co〕)+15〔％Mn〕-12(〔％Si〕+〔％Cr〕+〔％Mo〕)-24〔％Nb〕-48(〔％V〕+〔％Ti〕+〔％Al〕)-6(％W)式中，〔％X〕是用重量％表示的元素X的含量。(13)權(quán)利要求7-12中任一項所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，通過電焊焊接造管，電焊區(qū)的溫度降至Ms點以下后，將至少包括電焊區(qū)和其兩側(cè)2mm以內(nèi)的部分再加熱到650℃以上Ac1相變點以下的溫度后，進(jìn)行冷卻。(14)上述(7)～(12)中任何一項所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，通過電焊焊接造管后，將至少包括電焊區(qū)和其兩側(cè)2mm以內(nèi)的部分再加熱到Ac3相變點+50℃以上后急冷使其冷卻至Ms點以下的溫度，進(jìn)而，將至少包括電焊區(qū)和其兩側(cè)2mm以內(nèi)的部分再加熱到650℃以上Ac1相變點以下的溫度后，進(jìn)行冷卻。(15)上述(13)或(14)中所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，將至少包括電焊區(qū)和其兩側(cè)2mm以內(nèi)的部分再加熱到650℃以上Ac1相變點以下的溫度后進(jìn)行冷卻時，是對鋼管全體進(jìn)行再加熱。(16)權(quán)利要求13或14中所述的耐腐蝕性及焊接性優(yōu)良的鋼管的制造方法，其中，將至少包括電焊區(qū)和其兩側(cè)2mm以內(nèi)的部分再加熱到650℃以上Ac1相變點以下的溫度后進(jìn)行冷卻時，利用后退火爐僅對電焊區(qū)附近進(jìn)行再加熱。全文摘要本發(fā)明涉及以低成本和高生產(chǎn)率制造在含有濕潤二氧化碳和微量硫化氫的環(huán)境中顯示出優(yōu)良耐腐蝕性、焊接性也優(yōu)良的鋼材和鋼管的方法。它包括將按重量％含有Si0.01～0.6％、Mn0.02～1.8％、Cr7.5～14.0％、Cu1.5～4.0％、Al0.005～0.1％，降低C至0.02％以下，N至0.02％以下、P至0.025％以下、S至0.01％以下，其余由Fe及不可避免雜質(zhì)組成的鋼板，加熱到1100～1300℃溫度后，于1050℃以下溫度的累積壓下量65％以上，而且軋制結(jié)束溫度為800℃以上完成熱軋，以0.02℃/秒以下的冷卻速度至少冷卻到500℃，使金屬組織實質(zhì)為鐵素體。文檔編號C21D8/00GK1154145SQ95194217公開日1997年7月9日申請日期1995年7月18日優(yōu)先權(quán)日1995年7月18日發(fā)明者宮坂明博,小畠正秋,本吉卓申請人:新日本制鐵株式會社