酸环境下使用的管线管用无缝钢管的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无缝钢管。更具体而言，涉及在含有作为腐蚀性气体的硫化氢（H2S)的 酸环境下使用的管线管用无缝钢管。
【背景技术】
[0002] 原油、天然气含有湿润的硫化氢。这种环境称为酸环境。管线管搬送由油井、气井 生产的原油、天然气。因此，管线管在酸环境下使用。对于这种酸环境下使用的管线管而言， 起因于硫化氢的氢脆化成为问题。
[0003] 氢脆化有硫化氢裂纹和氢致裂纹（HydrogenInducedCracking:以下称为HIC)。 硫化氢裂纹在静态的外部应力下产生于钢材。HIC在没有外部应力的状态下产生于钢材。 管线管与油井管相比更没有被施加静态的外部应力。因此，对于管线管而言，特别是要求耐 HIC性。
[0004] 已知通常钢的强度越高则越容易产生HIC。
[0005] 提高管线管用钢材的耐HIC性的技术提出于日本特开昭54-110119号公报（专利 文献1)、日本特公昭58-18967号公报（专利文献2)、日本特开昭52-111815号公报（专利 文献3)、日本特开昭61-60866号公报（专利文献4)、日本特开2004-176172号公报（专利 文献5)和日本特开2004-143593号公报（专利文献6)。
[0006] 专利文献1中公开的管线管用钢含有Ca和Ce，将钢中的MnS球状化。专利文献1 中记载了由此管线管用钢的耐HIC性提高。
[0007] 专利文献2中公开的管线管用钢具有下述化学组成：含有Cu和Ni作为必须元素， 进而满足Ca/S彡2. 0。专利文献2中记载了由此管线管用钢的耐HIC性提高。
[0008] 专利文献3中公开的管线管用钢材中，Mn、P和S等容易偏析的元素的含量降低， 进而含有Cu、Ni、Cr和Mo等合金元素。专利文献3中记载了由此氢对钢中的侵入得到抑 制、管线管用钢材的耐HIC性提尚。
[0009] 专利文献4中公开的管线管用钢材含有Ni、以及Cr和/或Mo。专利文献4中记 载了由此氢对钢中的侵入得到抑制，管线管用钢材的耐HIC性提高。
[0010] 专利文献5及6中公开的钢含有Mo、V作为必须元素，在贝氏体和马氏体的淬火组 织的晶界析出铁素体，抑制晶界的脆化。专利文献5及6中记载了由此屈服强度为483MPa 以上、可得到优异的耐HIC性。
[0011] 现有技术文献
[0012] 专利文献
[0013] 专利文献1 :日本特开昭54-110119号公报
[0014] 专利文献2 :日本特公昭58-18967号公报
[0015] 专利文献3 :日本特开昭52-111815号公报
[0016] 专利文献4 :日本特开昭61-60866号公报
[0017] 专利文献5 :日本特开2004-176172号公报
[0018] 专利文献6 :日本特开2004-143593号公报
[0019] 以往如上所述认为若强度低则不易产生HIC。但是，本申请的发明人等调查的结 果新发现，不仅强度高时，而且即使是屈服强度为400MPa以下的强度低时，也有可能产生 HIC。以下在本说明书中，将屈服强度为400MPa以下的情况称为"低强度"，将屈服强度高于 400MPa的情况称为"高强度"。
[0020] 因此，对于低强度的无缝钢管而言，期待抑制HIC的产生。
【发明内容】
[0021] 本发明的目的在于，提供用于酸环境下使用的管线管、屈服强度为400MPa以下、 耐HIC性优异的无缝钢管。
[0022] 本实施方式的无缝钢管，用于酸环境下使用的管线管。上述无缝钢管具备下述化 学组成：按质量％计含有C:0· 01~(λ20%、Si:0· 05~(λ50%、Mn:0· 3 ~0%、P:0· 02% 以下、S:0· 01% 以下、Cr:0· 02 ~0· 2%、sol.A1 :0· 001 ~0· 100%、0 :0· 0050% 以下、N: 0· 0100% 以下、Ca:0 ~0· 0050%、Ti:0 ~0· 012%和Nb:0 ~0· 012%，剩余部分为Fe和 杂质，并且所述无缝钢管具备按面积率计含有10~50%的铁素体、和0~不足5%的珠光 体，剩余部分由回火贝氏体和/或回火马氏体组成的组织，粒径50μm以上的夹杂物个数为 15个/100mm2以下，具有400MPa以下的屈服强度。
[0023] 本实施方式的无缝钢管的化学组成可以含有Ca :0.0005~0.0050%。本实施方 式的无缝钢管的化学组成可以含有选自由Ti:0. 002~0. 012%和Nb:0. 002~0. 012%组 成的组中的一种以上。
[0024] 本实施方式的无缝钢管，即使是400MPa以下的低强度、耐HIC性也优异。
【附图说明】
[0025] 图1为用于说明团（cluster)状的夹杂物的示意图。
【具体实施方式】
[0026] 以下对本发明的实施方式进行详细说明。
[0027] 本发明人等对于低强度的无缝钢管中的HIC的产生进行调查以及研究，得到以下 的发现。
[0028] (l)HIC由于以下的机理而产生。在钢中的粗大夹杂物的周围集积氢，形成HIC的 起点。若由于起点的氢压力升高而材料屈服则生成龟裂。在龟裂前端进一步集积位错和氢。 由此产生HIC。
[0029] 对于低强度的无缝钢管而言，特别是容易产生作为HIC的一种的气泡（blister)。 气泡为产生于钢材的表面附近、在钢材的轴向延伸的膨胀（裂纹）。即使通过后述的CAR试 验得到的裂纹面积率CAR为0 %，也有可能存在气泡。对于以往的高强度（高于400MPa的 强度）的无缝钢管而言，即使产生气泡，也会由于强度高，而不会导致所输送的流体的泄漏 等。因此，气泡没有特别成为问题。
[0030] 但是，低强度的无缝钢管的情况下，存在在壁厚方向排列的多个气泡连接而生成 大的裂纹（HIC)的情况。因此，对于低强度的无缝钢管而言，优选也抑制气泡的产生。
[0031] 通常，对于低强度的无缝钢管而言，制管后直接自然冷却来制造。此时，无缝钢管 的组织形成铁素体和珠光体的两相组织。并且屈服强度低的铁素体的比率多，因此铁素体 屈服而容易产生HIC。
[0032] 因此，本实施方式的无缝钢管，尽管强度低，也实施淬火以及回火。由此，钢中的铁 素体的面积率（以下称为铁素体率）为50%以下。从而形成回火贝氏体和/或回火马氏体 来替代铁素体。贝氏体和马氏体的强度高于铁素体，因此由于氢压力所导致的屈服得到抑 制。因此，HIC(包含气泡）的产生得到抑制。
[0033] (2)本实施方式中，进而将组织中的珠光体的面积率（以下称为珠光体率）设为不 足5%。珠光体率高时，容易产生HIC。作为其理由，认为为以下的事项。由于腐蚀反应形 成的氢离子吸附于钢材表面，以原子状的氢形式侵入到钢内部。侵入到钢中的氢在构成珠 光体相的碳化物周围扩散?集积。由于在碳化物的周围集积的氢的内压而产生内部裂纹。 因此，局部具有珠光体相的钢的耐HIC性低。若珠光体率降低则耐氢脆化特性提高。特别 是若珠光体率不足5%则即使是低强度，也得到优异的耐HIC性。
[0034] (3)HIC如上所述容易以夹杂物作为起点而产生。因此，钢中的粗大的夹杂物数优 选少。本实施方式的化学组成的情况下，若粒径50μπι以上的夹杂物（以下称为粗大夹杂 物）的个数（粗大夹杂物数）Ν为15个/100mm2以下则HIC(包含气泡）的产生得到抑制。
[0035] 基于以上的发现，完成了本实施方式的无缝钢管。以下对本实施方式的无缝钢管 进行详细说明。
[0036] [化学组成]
[0037] 本实施方式的无缝钢管具有以下的化学组成。