管线管用钢板和管线管的制作方法_2

文档序号:9422047阅读:来源:国知局
于在pH5. 0以上的酸环境下不会 发生氢诱导裂纹(Hydrogen-InducedCracking;HIC)的钢材所应该具备的条件进行了研 究。
[0076] 本发明中,耐酸性是通过研究HIC有无发生和HIC断口率(以下也称作"HIC试验 的CAR")来评价的。
[0077] 该评价是通过如下方法来进行:将钢板浸渍于饱和了硫化氢气体的pH5. 0的溶液 (例如,NACE的TM0284的"溶液B")中,研究96小时后的HIC断口率(HIC试验的CAR)。 HIC断口率如果为5%以下,则记为耐酸性良好。
[0078] 本发明的发明者们接着对发生了HIC的试样的组织、和成为HIC的起点的夹杂物 进行了研究。结果查明,HIC均是以存在于板厚的1/2位置的伸长的MnS(以下也称作"伸 长MnS"或仅称作"MnS")为起点而发生的,该伸长MnS的长度超过1. 00mm。
[0079] 因此发现,通过将板厚的1/2位置的MnS的长度控制为1. 00mm以下,能够在pH5. 0 以上的酸环境下抑制HIC的发生。
[0080] 本发明的发明者们接着还发现,为了将MnS的长度设定为1. 00mm以下,以下的条 件是必要的。
[0081] S卩,将S量设定为0.0025%以下和将含量比(Ca/S)设定为0.90~2. 70。
[0082] 本发明的发明者们弄清了,含量比(Ca/S)如果低于0. 90,则有时无法将MnS的长 度控制为1.00mm以下。另外,本发明的发明者们还弄清了,含量比(Ca/S)如果超过2. 70, 则有时形成Ca系氧化物的粗大的凝聚体,该凝聚体成为起点而发生HIC。
[0083] 本发明的发明者们接着还发现,通过将钢板的板厚的1/2位置的硬度设定为 400Hv以下,能够在pH5. 0以上的酸环境下抑制HIC。
[0084] 进而,详细研究了板厚的1/2位置的硬度与铁素体分率的关系,结果发现,板厚的 1/2位置的组织的铁素体分率如果高于60%,则钢板的硬度有可能超过400Hv。其理由据认 为是因为如果在板厚的1/2位置生成铁素体,则剩余部分中C量浓化,结果形成含有高C量 的贝氏体或马氏体的缘故。
[0085] S卩,本发明的钢板中,通过将板厚的1/2位置的铁素体分率设定为60 %以下,则板 厚的1/2位置的硬度变成400Hv以下。
[0086] 进而确认,钢板的板厚的1/2位置包含在该钢板的中心偏析部中。
[0087] 这里,中心偏析部是指用EPMA(电子探针显微分析仪;ElectronProbeMicro Analyzer)测定钢板的板厚方向的Mn浓度分布时,Mn浓度最高的部位。
[0088] 此外,板厚的1/2位置的硬度和铁素体分率(Fl、F2)的测定方法如后述的实施例 所示。
[0089] 下面,对满足压缩强度、DWTT特性和耐HIC性的钢材组织进行深入研究。
[0090] 结果新发现了,只要将板厚的1/4位置的铁素体分率(F1)设定为20~60%,并且 将板厚的1/2位置的铁素体分率(F2)设定为5~60%即可。
[0091] 压缩强度与铁素体分率(F1)的相关性高,在板厚的1/4位置,软质的铁素体的分 率如果变高,则压缩强度下降。铁素体分率(F1)和铁素体分率(F2)如果分别超过60%,则 压缩强度的降低量变得显著。
[0092] S卩,本发明的钢板由于铁素体分率(F1)和铁素体分率(F2)分别为60%以下,所以 显示高的压缩强度。
[0093] 另一方面,如果钢板的铁素体分率变高,则钢板的DWTT特性提高。我们发现,为了 发挥该效果,钢板中,只要铁素体分率(F1)为20%以上并且铁素体分率(F2)为5%以上即 可。
[0094] 进而,本发明的发明者们发现,为了使压缩强度和DWTT特性得以兼顾,只要板厚 的1/4位置的铁素体分率(F1)与板厚的1/2位置的铁素体分率(F2)之比(F1/F2)为1. 00 以上即可。
[0095] S卩,本发明的钢板的比(F1/F2)由于为1. 00以上,压缩强度和DWTT特性能够得以 兼顾。比(F1/F2)如果低于1. 00,则特别是DWTT特性劣化(例如,参照后述的比较例6)。
[0096] 以上的研究结果是,本发明中,将比(F1/F2)设定为1. 00以上。
[0097] 另外,由于将比(F1/F2)设定为超过5. 00在制造上是困难的,所以本发明中将比 $1作2)设定为5.00以下。
[0098] 有关上述比(F1/F2),通常的钢板由于以下的理由,所以上述比(F1/F2)低于 1. 00〇
[0099] S卩,通常,在用于获得钢板的乳制后的冷却过程中,冷却速度最慢的是板厚的1/2 位置(板厚中心部)。因此,通常的钢板中,板厚方向上铁素体分率最高的是板厚的1/2位 置。所以,通常的钢板中,上述比(F1/F2)低于1.00(例如,参照后述的比较例6)。
[0100] 可是,本发明的发明者们在生成铁素体的600~700°C的温度区域,通过使板厚的 1/4位置的冷却速度(VI)比板厚的1/2位置的冷却速度(V2)慢,成功地将比(F1/F2)设定 为1. 00以上。
[0101] 此外,本发明的钢板只要比(F1/F2)为1. 00~5. 00即可,其制造方法(例如乳制 后的冷却方法)没有特别限制。
[0102] 本发明的钢板中,板厚的1/4位置的剩余部分是由贝氏体构成的组织。由此,可抑 制HIC的发生。板厚的1/4位置的剩余部分如果是珠光体,则会发生HIC。
[0103] 另外,本发明的钢板中,板厚的1/2位置的剩余部分是由贝氏体构成的组织、或由 贝氏体和马氏体构成的组织。由此,可抑制HIC的发生。板厚的1/2位置的剩余部分如果 是珠光体,则会发生HIC。
[0104] 另外,本发明中,钢板的压缩强度是通过将钢板成型(造管)为钢管(管线管),然 后实施以腐蚀为目的的涂装加热后,测定钢管圆周方向的压缩强度来评价的,或者如后述 的实施例所示那样,通过测定实施了相当于上述造管和上述涂装加热的处理的钢板的压缩 强度来评价。
[0105] 其理由是,因为管线管等钢管的压坏是与钢管的圆周方向的压缩强度的相关性最 尚的。
[0106] 另外,钢管的圆周方向的压缩强度因造管带来的包氏效应而大幅下降,但涂装加 热时强度恢复。该恢复是基于涂装加热时的C(碳)扩散至造管时导入的位错中而制造科 特雷耳气氛的、所谓静态应变时效而产生的。
[0107] 本发明的发明者们以提高钢板的压缩强度为目的,对充分发挥静态应变时效的合 金元素进行了深入研究。其结果发现,作为该合金元素,Mo是有效的。
[0108] 作为上述合金元素,Mo是有效的理由可以考虑如下。
[0109] 即,Mo由于与C具有弱的相互作用,所以在含有Mo的钢板中,Mo固定了大量的C。 可是,因加热使得上述相互作用再变弱,C原子离开Mo原子而移动到位错。可以认为通过 该移动而使静态应力时效被充分发挥。
[0110] 为了发生上述的效果,本发明中将Mo量设定为0.05%以上。
[0111] 另外,本发明的发明者们新发现,Mo量如果过多,则板厚的1/2位置(板厚中央 部)的硬度显著提高,因此Mo量的上限为0. 20%即可。
[0112] 对根据以上的研究结果而完成的本发明,下面进行详细说明。
[0113] 首先,对本发明的钢板的成分(组成)进行说明。
[0114] 本发明的钢板含有(:(碳):0.040 ~0.080%、31(硅):0.05~0.40%、]\111(锰): 1.60 ~2.00%、P(磷):0.020% 以下、S(硫):0.0025% 以下、Mo(钼):0.05 ~0.20%、 〇&(钙):0.0011~0.0050%、厶1(铝):0.060%以下、他(铌) :0.010~0.030%、!1(钛): 0.008 ~0.020%、~(氮):0.0015~0.0060%和0(氧):0.0040%以下,含量比化&/5)为 0.90~2. 70,含量比(Ti/N)为2. 20以上,剩余部分由Fe(铁)和不可避免的杂质构成,上 述Ceq为 0.380 ~0.480。
[0115] C:0? 040 ~0? 080%
[0116] C是提高钢的强度的元素。从其效果的观点出发,C量的下限为0.040%。另一 方面,C量如果超过0. 080%,则会促进碳化物的生成,损害耐HIC性。因此,C量的上限设 定为0. 080%。另外,为了抑制耐HIC性、焊接性和韧性的下降,优选将C量的上限设定为 0? 060%〇
[0117] Si:0? 05 ~0? 40%
[0118] Si是脱氧元素。从其效果的观点出发,Si量的下限为0.05%。另一方面,Si量如 果超过0.40 %,则焊接热影响区(HAZ;HeatAffectedZone)的韧性(以下也称作"HAZ韧 性")下降。因此,Si量的上限设定为0.40%。
[0119] Mn:1. 60 ~2. 00%
[0120] Mn是提高强度和韧性的元素。从其效果的观点出发,Mn量的下限为1.60%。另 一方面,Mn量如果超过2.00%,则HAZ韧性下降。因此,Mn量的上限设定为2. 00%。另外, 为了抑制HIC,优选将Mn量设定为低于1. 75%。
[0121] P:0.020% 以下
[0122] P是杂质,含量如果超过0. 020%,则会损害耐HIC性,另外,HAZ的韧性下降。因 此,P量限制为0.020%以下。
[0123] 另一方面,P量越少越优选,所以P量的下限没有特别限制。不过,从制造成本的 观点出发,P量优选为〇. 001%以上。
[0124] S:0.0025% 以下
[0125] S是在热乳时会在乳制方向上生成伸长的MnS从而使耐HIC性下降的元素。因此, 本发明中,减少S量是必要的,将S量限制为0. 0025%以下。S量越少越优选,所以S量的 下限没有特别限制。不过,从二次精炼的制造成本和制造受制约的观点出发,S量可以设定 为0.0008%以上。
[0126] Mo:0? 05 ~0? 20%
[0127] Mo是在提高淬透性的同时形成碳氮化物并改善强度的元素。另外,如上所述,本发 明中是从促进制成钢管(管线管)后的涂装加热时的静态应变时效、确保高的压缩强度的 观点出发而含有Mo的。本发明中,为了获得上述效果,
[0128] Mo量的下限设定为0.05%。
[0129] 另一方面,Mo量如果过多,则钢的强度上升,HIC性和韧性(例如DWTT特性)有可 能下降。因此,Mo量的上限设定为0.20%。
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