专利名称：二相组织油井钢管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及通过将成分组成最优化的热轧钢板成形为钢管，将该钢管加热至奥氏体和铁素体的二相共存的温度(二相域)，然后进行淬火处理而控制了金属组织的扩管性优异的二相组织油井钢管和其制造方法。本申请基于2010年7月13日在日本申请的特愿2010-159013号而主张优先权，并在此引用其内容。
背景技术：
近年来，开发了将油井用钢管在井内扩管10% 30%而使用的技术，该技术大大有助于油井或气井的开发成本的降低。一般，若将钢管沿周向进行扩管，则由于鲍辛格效应而压溃强度降低。鲍辛格效应是指，在通过塑性变形施加塑性应变后，若沿与施加塑性应变的方向相反的方向施加应力，则与塑性变形前相比该方向的屈服应力降低的现象。针对这样的问题，专利文献I和2中提出了扩管后的压溃特性优异的钢管。专利文献I中公开的钢管是将组织制成贝氏体或贝氏体铁素体，在扩管后，使固溶C错位地固定而提高压溃强度的钢管。此外，专利文献2中公开的钢管是将组织制成可抑制鲍辛格效应的体现的由铁素体和微细分散的马氏体构成的二相组织的钢管。此外，若扩管率变高，则在扩管时钢管壁厚局部地减薄，根据情况有时局部发生龟裂。针对该问题，专利文献3中，提高加工硬化指数(n值)是有效的，因此，提出了将组织控制为软质相与硬质相的二相组织的钢管。专利文献3中公开的钢管的金属组织中，软质相为铁素体、回火马氏体、回火贝氏体，硬质相为马氏体与奥氏体的混成物(Martensite-Austenite Constituent:MA)。将钢管加热至二相域并进行空 气冷却，将硬质相制成MA0现有技术文献专利文献专利文献1:国际公开第2004/001076号专利文献2:国际公开第2005/080621号专利文献3:国际公开第2009/014236号
发明内容
发明所要解决的问题通过将钢管自身加热至铁素体及奥氏体的二相域温度，然后进行淬火处理(以后，称为二相域淬火处理。)而制造的二相组织油井钢管虽然n值变高，但具有屈服强度(YieldStress:YS)降低的问题。YS是与压溃强度有关的重要因子，存在YS降低时压溃强度也降低的倾向。本发明提供通过二相域淬火处理而制造的、YS及n值这两个特性优异的二相组织油井钢管。用于解决问题的方法
为了实现上述目的，本发明的各方案具有以下的构成。( I)本发明的一方案所述的二相组织油井钢管:其化学组成以质量％计含有C:0.07% 0.15%、S1:0.1% 0.5%、Mn:0.8% 1.9%、Nb:0.020% 0.10%,将P限制为0.05%以下、将S限制为0.01%以下、将Al限制为0.1%以下，剩余部分包含Fe及不可避免的杂质，通过(式I)求出的碳当量Ceq为0.25 0.40，将[X]设为以质量％表示的元素X的含量时，满足[Nb] X [C] ≤ 0.002，上述二相组织钢管的金属组织组成以面积率计包含80% 98%的铁素体、合计2% 20%的马氏体、残留奥氏体、或它们的混合相，上述铁素体的平均粒径为I μ m以上且低于8 μ m，上述马氏体、上述残留奥氏体、或上述混合相的平均粒径为0.1 μ m以上且2 μ m以下。
权利要求
1.一种二相组织钢管，其特征在于，该二相组织钢管的化学组成以质量％计含有 C:0.07% 0.15%、S1:0.1% 0.5%、Mn:0.8% 1.9%、Nb:0.020% 0.10%, 将P限制为0.05%以下、 将S限制为0.01%以下、 将Al限制为0.1%以下， 剩余部分包含Fe及不可避免的杂质， 通过式I求出的碳当量Ceq为0.25 0.40,将[X]设为以质量％表示的元素X的含量时，满足[Nb] X [C]≥ 0.002， 上述二相组织钢管的金属组织组成以面积率计包含80% 98%的铁素体、和合计2% 20%的马氏体、残留奥氏体、或它们的混合相， 上述铁素体的平均粒径为I U m以上且低于8 u m,上述马氏体、上述残留奥氏体、或上述混合相的平均粒径为0.1iim以上且以下， Ceq= [C] +[Mn]/6(式 I) 其中，[X]表示以质量％表示的元素X的含量。
2.根据权利要求1所述的二相组织钢管，其特征在于，上述二相组织钢管的化学组成以质量 % 计进一步含有 V:0.0001% 0.02%、T1:0.005% 0.03%、Ca:0.001% 0.010%、N:0.001% 0.01%中的I种或2种以上， 将[X]设为元素X的以质量％计的含量时， 满足[V]/[Nb] ( 1/3， 上述碳当量Ceq定义为式2来代替上述式1， Ceq= [C] + [Mn] /6+ [V] /5(式 2 ) 其中，[X]表示以质量％表示的元素X的含量。
3.根据权利要求1或2所述的二相组织钢管，其特征在于，上述二相组织钢管的化学组成的Nb含量为0.040% 0.10%, 将[X]设为以质量％表示的元素X的含量时， 满足[Nb] X [C]≥ 0.003。
4.根据权利要求1或2所述的二相组织钢管，其特征在于，上述二相组织钢管的板厚为5mm 15mm0
5.一种二相组织钢管的制造方法，其特征在于，具有以下工序:使用下述钢材，在铁素体的平均粒径成为I U m以上且低于IOym的条件下进行热轧来制造热轧钢板的工序，所述钢材的化学组成以质量%计含有C:0.07% 0.15%,S1:0.1% 0.5%、Mn:0.8% 1.9%,Nb:.0.020% 0.10%，将P限制为0.05%以下、将S限制为0.01%以下、将Al限制为0.1%以下，剩余部分包含Fe及不可避免的杂质，通过式3求出的碳当量Ceq为0.25 0.40，将[X]设为以质量％表示的元素X的含量时,满足[Nb] X [C]彡0.002 ； 由上述热轧钢板制造钢管的工序；将上述钢管加热至超过奥氏体相变的开始温度Ac1且低于奥氏体相变结束温度Ac3进行淬火处理的工序，
6.根据权利要求7所述的二相组织钢管的制造方法，其特征在于，上述钢材的化学组成以质量 ％ 计进一步含有 V:0.0001% 0.02%,Ti:0.005% 0.03%,Ca:0.001% 0.010%、N:0.001% 0.01%中的I种或2种以上， 将[X]设为元素X的以质量％计的含量时， 满足[V]/[Nb] ( 1/3， 上述碳当量Ceq定义为式4来代替上述(式3)，
全文摘要
该二相组织钢管的化学组成以质量%计含有C0.07%～0.15%、Si0.1%～0.5%、Mn0.8%～1.9%、Nb0.020%～0.10%，将P限制为0.05%以下、将S限制为0.01%以下、将Al限制为0.1%以下，剩余部分包含Fe及不可避免的杂质，将[X]设为以质量%表示的元素X的含量，在定义Ceq=[C]+[Mn]/6时，通过该式求出的碳当量Ceq为0.25～0.40，满足[Nb]×[C]≥0.002，上述二相组织钢管的金属组织组成以面积率计包含80%～98%的铁素体、和合计2%～20%的马氏体、残留奥氏体、或它们的混合相，上述铁素体的平均粒径为1μm以上且低于8μm，上述马氏体、上述残留奥氏体、或上述混合相的平均粒径为0.1μm以上且2μm以下。
文档编号C21D9/08GK103080354SQ20118004121
公开日2013年5月1日 申请日期2011年7月13日 优先权日2010年7月13日
发明者泽村充, 朝日均, 津留英司, 阿形淳 申请人:新日铁住金株式会社