电阻焊焊接部的耐hic性和低温韧性优异的电阻焊钢管及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及适合作为原油（crude oil)、天然气等（natural gas)的开采用或输 送用的具有拉伸强度（tensile strength)TS :434MPa以上的强度的电阻焊钢管（electric resistance welded steel pipe or steel tube)。本发明尤其是涉及提高电阻焊焊接 部（electric resistance welded part)的耐氢致开裂性（hydrogen induced cracking resistance)和低温韧性（low-temperature toughness)的技术。
【背景技术】
[0002] 电阻焊钢管一直以来大多被用作原油、天然气等的开采用或输送用。然而，电阻焊 钢管由于具有电阻焊焊接部，因此从电阻焊焊接部的可靠性的观点出发，其用途被限定于 电阻焊焊接部的耐氢致开裂性（以下也称为耐HIC性）、低温韧性的要求值不严格的位置。 因此，强烈期望耐HIC性优异、进而低温韧性也优异的电阻焊钢管。
[0003] 对于这种期望，例如专利文献1中记载有以含有0. 0012%以上的Ca的A1脱氧钢 (A1 deoxidized steel)为原料的耐酸性优异的电阻焊钢管。专利文献1所记载的技术中， 将Ca/Al比设为0. 10以下，将相对于圆周方向（circumferential direction)的长度的板 厚方向（through-thickness direction)的长度的比设为2以上，且将长径为10 ym以上 的夹杂物（inclusion)的密度（density)调整至每mm2为5个以下。由此，即使在pH低的 严格的环境下，也可以防止氢致起泡开裂（hydrogen induced blister cracking)的产生， 成为耐酸性优异的电阻焊钢管。
[0004] 此外，专利文献2中记载有可以使电阻焊焊接部的韧性提高的电阻焊钢管的气体 保护焊接方法（gas shield welding)。专利文献2中记载的技术的特征在于，在精加工 成型（fin pass forming)后且在焊接前，以喷雾（mist)清洗除去管内面侧的悬浮氧化皮 (suspended scale)，并且在焊接部的局部保护（local shielding)时，使得除了管内面侧 的保护装置（shielding arrangement)的保持棍以外与管非接触，进行焊接部的局部气体 保护（local gas shielding)。由此，可防止电阻焊焊接部的氧化皮的残留，格外提高电阻 焊焊接部的韧性。
[0005] 此外，专利文献3中记载有API X80级（grade)以上的高强度薄壁电阻焊线管 (high tensile strength thin-walled electric resistance welded line pipe or tube)。专利文献3所记载的技术中，从热乳线圈（hot rolled steel coil)经过冷的棍乳成 型（roll forming)、电阻焊焊接、焊缝热处理（heat treatment of seam)、分级机（sizing treatment)的工序而制造，将外径为200~610mm、厚度/外径比（t/D)为2%以下、金属组 织（metallic structure)为平均结晶粒径（average grain size)5ym以下的针状铁素体 组织（acicular ferrite structure)、电阻焊焊接的对接部（butt part)的氧化物（oxide) 的占有面积（occupied area)为0? 1% (相当于lOOOppm)以下、扁平（flatning)后的周向 的拉伸强度为700N/mm2以上的电阻焊钢管用于线管。由此，母材的韧性优异，电阻焊焊接 的对接部可确保与母材相同的健全性。
[0006] 此外，专利文献4中记载有电阻焊焊接部的缺陷少、懦变破裂强度（creep rupture strength)和韧性优异的锅炉用电阻焊钢管（electric resistance welded steel pipe or steel tube for boiler)。专利文献4中记载的锅炉用电阻焊钢管是以质量％计含 有 C :0? 01 ~0? 20%、Si :0? 01 ~1. 0%、Mn :0? 10 ~2. 0%、Cr :0? 5 ~3. 5%，限制为 P : 0? 030% 以下、S :0? 010% 以下、0 :0? 020% 以下，含有 Nb :0? 001 ~0? 5%、V :0? 02 ~1. 0%、 B:0. 0003~0.01%，将（Si% V(Mn% +Cr % )设为0.202~1.5,电阻焊焊接时生成的 Si02、Mn0、Cr20 3的3元混合氧化物的面积率为0. 1 %以下的锅炉用电阻焊钢管。由此，成为 电阻焊焊接性（weldability of electric resistance welding)优异、懦变破裂强度也优 异的锅炉用电阻焊钢管。
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开昭60-213366号公报
[0009] 专利文献2 :日本特开平4-178281号公报
[0010] 专利文献3 :日本特开2008-223134号公报
[0011] 专利文献4 :日本特开2006-77330号公报
【发明内容】
[0012] 专利文献1所记载的技术可以说在（0. 5 % CH3C00H+人造海水（synthetic seawater) (3% NaCl) +饱和H2S)环境下的耐HIC性优异。然而，专利文献1所记载的技 术中，夹杂物的控制不充分。此外，专利文献1所记载的技术中，有在更加苛刻的腐蚀环 境（corrosion environment)即 NACE TM0284 标准的 SolutionA 液（0.5 % CH3C00H+5 % NaCl+饱和H2S)环境下，无法避免氢致开裂（HIC)的产生的问题。就是说，长径为10ym以 上的夹杂物的密度为每mm 25个的夹杂物量在换算为面积率时相当于0. 05% (500ppm)，即 使考虑到长径 / 短径比（ratio of the major diameter to the minor diameter) :2,也 为lOOppm左右。由此，可应用以专利文献1所记载的技术制造的电阻焊钢管的环境是直至 0. 5% CH3C00H+人造海水（NaCl浓度约3% ) +饱和H2S环境为止，在更加严重的腐蚀环境 中，有可能产生HIC。尤其是，在目前通常作为苛刻环境条件而使用的NACE TM0284标准的 5〇1此丨〇11六溶液（0.5%013(：0011+5%似(：1+饱和11 25环境）中，难以避免111(：产生。此外， 引用文献1的技术的低温韧性不充分，在寒冷地区的应用也存在问题。
[0013] 此外，专利文献2所记载的技术中，在电阻焊焊接部中，可得到夏比冲击试验 (Charpy impact test)的吸收能量（absorbed energy)为20kgfm左右以上这样的高吸收 能量（电阻焊焊接部高韧性）的温度区域至多到-50° F(相当于-45.5°C)为止，在-60°C 以下这样的极低温度（extremely-low temperature)时有低温韧性下降的问题。此外，以 专利文献2所记载的技术制造的钢管也有在苛刻的腐蚀环境条件下不保持良好的耐HIC性 的问题。
[0014] 此外，专利文献3所记载的技术中，可得到电阻焊焊接部的氧化物的占有面积为 0.1% (相当于lOOOppm)以下的电阻焊钢管。然而，对于该程度的氧化物量的下降而言，电 阻焊焊接部在-20°C的夏比冲击试验的吸收能量仅显示小于100J这样低的值。如此，专利 文献3所记载的技术中有无法确保在-60°C时的夏比冲击试验的吸收能量为120J以上这样 的良好的电阻焊焊接部低温韧性的问题。
[0015] 此外，专利文献4所记载的技术中，使混合氧化物（mixed oxide)的恪点下降，由 此可使电阻焊焊接部的焊接缺陷（weld defect)下降，可防止电阻焊焊接部的懦变特性 (creep characteristic)、韧性变差。引用文献4所记载的技术中，得到的电阻焊焊接部的 夏比冲击试验的断裂转变温度（fracture transition temperature)为约0~_50°C左右， 有无法确保-60°C时的夏比冲击试验的吸收能量为120J以上这样的良好的电阻焊焊接部 的低温韧性的问题。
[0016] 本发明的目的在于解决该现有技术的问题，提供一种具有兼具优异的耐HIC性和 优异的低温韧性的电阻焊焊接部的拉伸强度TS :434MPa以上的电阻焊钢管。这里所述的 "优异的耐 HIC 性"是指在 NACETM0284 标准的 NACE Solution A 溶液（0. 5% CH3C00H+5% NaCl+饱和H2S)环境下浸渍200h后的裂纹面积率CAR(Crack Area Ratio)为3%以下的情 况。此外，"优异的低温韧性"是指按照JIS Z 2242的标准而得到的在-60°C时的夏比冲击 试验的吸收能量vE_6(^ 120J以上，且按照WES 1108 (1995)的标准而得到的CT0D试验的 在 _20°C时的龟裂顶端开口位移值（crack tip opening displacement value) (CT0D 值） 为0. 3mm以上的情况。此外，本发明的夏比断裂转移温度vTrs为-60°C以下。
[0017] 本发明的发明人等为了达成上述目的，对氧化物的构成元素（constituent element)、氧化物的大小、氧化物的数量对电阻焊焊接部的耐HIC特性和低温韧性造成的 影响进行了深入研宄。其结果想到，首先，电阻焊焊接时在钢带边缘部（edge of steel strip)生成的氧化物的粘度（viscosity)对电阻焊焊接部的耐HIC性、低温韧性有很大影 响。然后，发现通过将电阻焊焊接时在钢带边缘部生成的氧化物的粘度调整至2泊以下，电 阻焊焊接部的耐HIC性和低温韧性显著提高。
[0018] 对于通过使得电阻焊焊接时生成的氧化物的粘度为2泊以下而提高耐HIC性和低 温韧性的理由，目前为止尚不明确。本发明的发明人等认为是由于形成于钢带边缘面的熔 融金属（molten metal)通过电磁压力（electromagnetic nature pressure)排出时或通 过压接（upset)(也称为顶锻）将熔融金属排出时，上述氧化物的粘度变低，从而将氧化物 在焊接部中没有残留地排出。
[0019] 首先，对本发明的发明人等进行的成为本发明的基础的实验结果进行说明。
[0020] 使用以质量％计含有0.01~0.80%的(：、0~2.50%的31、0.15~3.00%的 Mn、0. 009 ~0? 0125 % 的 S、0. 001 ~0? 035 % 的 P、0 ~0? 70 % 的 A1、0 ~3. 50 % 的 Cr、 0~0. 0060%的Ca、0~0. 085%的Nb且剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的组成范 围的各种热乳钢板（板厚：20.6mm)，以利用棍的连续冷成型（continuous cold forming) 制成开管（open pipe)，对于每种热乳钢板（hot rolled steel sheet)，使气氛的氧浓 度（con