高强度不锈钢管的制造方法及高强度不锈钢管的制作方法_2

文档序号:9816013阅读:来源:国知局
有C:0.005~0.05%、Si :0.05~1.0%、Mn:0.2~1.8%、P: 0.03%以下、5:0.005%以下、0:14~20%、附:1.5~10%、]?〇 :1~5%、¥:0.5%以下、1 0.15%以下、0:0.01 %以下、A1:0.002~0.1 %,且余量由Fe和不可避免的杂质构成,
[0030] 厚度为19 .lmm以上,
[0031] -l〇°C下的夏比吸收能为30J以上,
[0032]在下述耐硫化物应力开裂试验中具有试验片在720小时以上不发生断裂的耐硫化 物应力腐蚀开裂性,
[0033]耐硫化物应力开裂试验如下:
[0034]将从高强度不锈钢管上切下的基于NACE-TM017 7方法A的规定的圆棒试验片浸渍 到向20质量%NaCl水溶液(液温:20°C,H2S: 0.1个大气压、C02:0.9个大气压的气氛)中添加 乙酸+乙酸Na而将pH调节至3.5的水溶液中,在负荷应力为屈服应力的90%的条件下进行耐 硫化物应力开裂试验。
[0035] (9)如(8)所述的高强度不锈钢管,其特征在于,进一步地,马氏体的平均粒径为 6.0ym以下。
[0036] (10)如(8)或(9)所述的高强度不锈钢管,其特征在于,
[0037]上述成分组成进一步含有W,
[0038]组织具有铁素体-马氏体界面,
[0039]上述铁素体-马氏体界面的Mo含量为Mo含量的3倍以上,
[0040] 上述铁素体-马氏体界面的W含量为W含量的3倍以上。
[0041] (11)如(8)至(10)中任一项所述的高强度不锈钢管,其特征在于,上述成分组成进 一步以质量%计含有选自Cu:3.5%以下、W:3%以下中的一种以上。
[0042] (12)如(8)至(11)中任一项所述的高强度不锈钢管,其特征在于,上述成分组成进 一步以质量%计含有选自Nb:0.5%以下、Ti :0.3%以下、B:0.01 %以下中的一种以上。
[0043] (13)如(8)至(12)中任一项所述的高强度不锈钢管,其特征在于,上述成分组成进 一步以质量%计含有选自Ca:0.01 %以下、REM:0.01 %以下、Zr :0.2%以下中的一种以上。
[0044] 发明效果
[0045] 通过对17%Cr厚壁无缝钢管应用本发明的热处理方法,能够得到韧性优良的高强 度不锈钢管。
【具体实施方式】
[0046] 以下,对本发明的各构成条件的限定理由进行说明。需要说明的是,本发明不限于 以下的实施方式。
[0047] 1.关于成分组成
[0048] 首先,对规定高强度不锈钢管的成分组成的理由进行说明。需要说明的是,成分% 只要没有特别限定则表示质量%。进行再加热等处理之前的钢管、本发明的高强度不锈钢 管均为同样的成分组成,技术上的含义相同。
[0049] C:0.005 ~0.05%
[0050] C是关系到耐腐蚀性和强度的重要元素。从耐腐蚀性的观点出发,C优选尽可能地 少。但是,从确保强度的观点出发,需要含有0.005 %以上的C。另外,C量超过0.05 %时,Cr碳 化物增多,有效地对耐腐蚀性起作用的固溶Cr减少。因此,C量设定为0.005~0.05 %的范 围。优选为〇. 005~0.030%的范围。
[0051] Si:0.05 ~1.0%
[0052] Si是为了脱氧而添加的。Si量低于0.05%时,脱氧效果不充分,超过1.0%时,耐 C〇2腐蚀性、热加工性(hot workability)降低。因此,Si量设定为0.05~1.0%的范围。优选 为0.1~0.6%的范围。更优选为0.1~0.4%的范围。
[0053] Mn:0.2 ~1.8%
[0054] Μη是从确保母材强度的观点考虑而添加的。Μη量低于0.2%时,其效果不充分,Μη 量超过1.8%时,韧性降低。因此,Μη量设定为0.2~1.8%的范围。优选为0.2~1.0%的范 围。更优选为0.2~0.7%的范围。
[0055] Ρ:〇·〇3% 以下
[0056] Ρ量超过0.03%时,韧性和耐硫化物应力腐蚀开裂性(sulfide stress corrosion cracking resistance)均劣化。因此,P量设定为0.03%以下。优选为0.02%以下。
[0057] S:0.005% 以下
[0058] S量超过0.005%时,母材韧性降低,热加工性降低。因此,S量设定为0.005%以下。 优选为0.003%以下。
[0059] Cr:14 ~20%
[0000] Cr是形成保护覆膜(protective surface film)而提高耐腐蚀性的元素。Cr特别 有助于耐C02腐蚀性、耐硫化物应力腐蚀开裂性的提高。这样的效果通过使Cr量为14%以上 而观察到。另外,Cr量超过20%时,奥氏体相、铁素体相增大,不能确保期望的高强度,而且 韧性和热加工性也劣化。因此,Cr量设定为14~20%的范围。优选为15~19%的范围。更优 选为16~18%的范围。
[0061] Ni: 1.5~10%
[0062] Ni具有使保护覆膜牢固而提高耐⑶2腐蚀性(carbon dioxide-corrosion resistance)、耐点蚀性(pitting corrosion resistance)和耐硫化物应力腐蚀开裂性的 作用,进而,通过固溶强化(solute strengthening)而增加钢的强度。这样的效果通过使Ni 量为1.5%以上而观察到。另外,Ni量超过10%时,无法得到期望的高强度,热加工性也劣 化。因此,Ni量设定为1.5~10%的范围。优选为2~8%的范围。更优选为3~6%的范围。
[0063] Mo:l~5%
[0064] Mo是使针对由Cr离子引起的点蚀(pitting corrosion)的抵抗性增加的元素。其 效果通过使Mo量为1 %以上而观察到。Mo量超过5%时,奥氏体相(austenite phase)、铁素 体相增大,无法确保期望的高强度,而且韧性和热加工性也劣化。另外,Mo量超过5%时,金 属间化合物(intermetal lies)析出,韧性和耐硫化物应力腐蚀开裂性劣化。因此,Mo量设定 为1~5%的范围。优选为1.5~4.5%的范围。更优选为2~4%的范围。
[0065] V:0.5% 以下
[0066] V通过析出强化(precipitation strengthening)而提高钢的强度,进而提高耐硫 化物应力腐蚀开裂性。因此,V量优选设定为0.02 %以上。但是,V量超过0.5%时,韧性降低。 因此,V量设定为0.5%以下。优选为0.03~0.3%的范围。
[0067] Ν:0·15% 以下
[0068] Ν是提高耐点蚀性的元素。其效果通过使Ν量为0.01%以上而变得显著。另一方面, Ν量超过0.15%时,形成各种氮化物,韧性劣化。因此,Ν量设定为0.15%以下。优选为0.13% 以下。更优选为0.1%以下。
[0069] 0:0.01% 以下
[0070] 0在钢中以氧化物的形式存在,对各种特性带来不利影响,因此,为了提高特性,优 选尽可能地降低0。特别是,0量超过0.01 %时,热加工性、耐腐蚀性、耐硫化物应力开裂性和 韧性显著降低。因此,0量设定为0.01 %以下。优选为0.008 %以下。更优选为0.006 %以下。
[0071] A1:0.002~0.1 %
[0072] A1是为了充分对钢水进行脱氧而添加的。A1量低于0.002时,脱氧效果不充分,A1 量超过0.1 %时,母材中固溶的A1量增多,母材韧性降低。因此,A1量设定为0.002~0.1 %的 范围。优选为0.01~0.07%的范围。更优选为0.02~0.06%的范围。
[0073]以上为本发明的基本化学成分,余量由Fe和不可避免的杂质构成。高强度不锈钢 管可以出于提高耐应力腐蚀开裂性的目的而进一步含有选自Cu和W中的一种以上作为选择 元素。
[0074] Cu:3.5% 以下
[0075] Cu是使保护覆膜牢固而抑制氢侵入钢中从而提高耐硫化物应力腐蚀开裂性的元 素。在本发明中,优选含有〇 . 3 %以上的Cu。但是,Cu量超过3.5 %时,会导致CuS的晶界析出 (grain boundary precipitation),热加工性降低。因此,在含有Cu的情况下,其量优选设 定为3.5%以下。更优选为0.5~2.5%的范围。
[0076] W:3% 以下
[0077] W有助于提高钢的强度并且进一步提高耐硫化物应力腐蚀开裂性。因此,优选含有 0.5 %以上的W。但是,W量超过3 %时,X相析出,韧性、耐腐蚀性降低。因此,在含有W的情况 下,其量优选设定为3 %以下。更优选为0.5~2 %的范围。
[0078] 本发明的高强度不锈钢管中,在上述组成的基础上,可以出于增加强度的目的而 进一步含有选自Nb、Ti、B中的一种以上作为选择元素。
[0079] Nb:0.5% 以下
[0080] Nb有助于钢的强度增加和韧性提高,因此优选含有0.02%以上。但是,Nb量超过 0.5 %时,韧性降低。因此,在含有Nb的情况下,其量优选设定为0.5 %以下。更优选为0.03~ 0.3%的范围。
[0081 ] Ti:0.3% 以下
[0082] Ti有助于提高钢的强度,并且进一步有助于改善耐硫化物应力腐蚀开裂性,因此 优选含有〇. 02%以上。但是,Ti量超过0.3 %时,会生成粗大的析出物,韧性、耐硫化物应力 腐蚀开裂性降低。因此,在含有Ti的情况下,其量优选设定为0.3%以下。更优选为0.03~ 0.1%的范围。
[0083] Β:0·01% 以下
[0084] Β有助于提高钢的强度,并且进一步有助于改善耐硫化物应力腐蚀开裂性、热加工 性,因此优选含有〇. 0005%以上。但是,Β量超过0.01 %时,韧性和热加工性降低。因此,在含
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