專利名稱：電焊鋼管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電焊鋼管及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，主要作為原油和天然氣的長(zhǎng)距離輸送手段，管線(管道鋼管、管線管linepipe)的重要性更加提高。但是，管線的鋪設(shè)環(huán)境多樣化，例如，與寒冷地區(qū)的各季節(jié)的地基變動(dòng)相伴的彎曲、在海底因洋流的影響所致的彎曲變形、地震所致的地層變動(dòng)等所引起的管線的位移和折曲成為問題。因此，除了要求可充分地耐受高的內(nèi)壓的鋼管周向的強(qiáng)度以夕卜，還要求對(duì)于在鋼管的軸向上作用的應(yīng)變的耐變形性能。在專利文獻(xiàn)1、2中，提出了這樣的變形性能優(yōu)異的低屈服比的管線用高強(qiáng)度鋼管。另外，近年，作為海底管線的鋪設(shè)方法，有時(shí)采用下述方法預(yù)先在陸地造管，采用焊接來(lái)連接，將加工成的長(zhǎng)的管在海上的卷筒式鋪管船(reel barge)的卷軸上卷取，在海上一邊從卷軸將管開卷一邊鋪設(shè)在海底。根據(jù)該方法能夠非常高效地進(jìn)行海底管線的鋪設(shè)作業(yè)。但是，在該方法中，將管先卷取在卷軸上，其后開卷，因此在管的一部分上作用由彎曲-回彎引起的拉伸和壓縮的應(yīng)力。如果所鋪設(shè)的管(電焊鋼管)的變形性能不充分，則擔(dān)心局部壓曲和以此為起點(diǎn)的管斷裂。因此，希望獲得低屈服比的鋼管以使得管不會(huì)壓曲。屈服比(Y/T)是屈服強(qiáng)度(YS)相對(duì)于抗拉強(qiáng)度(TS)的比。在專利文獻(xiàn)3中，針對(duì)這樣的問題，提出了 通過控制淬硬性，限制析出強(qiáng)化元素來(lái)防止圓周焊接區(qū)的焊接熱影響區(qū)(HAZ區(qū))的軟化，使鋪設(shè)性提高的電焊鋼管。 另外，在專利文獻(xiàn)3中公開了通過將Nb+V+Ti限制在O. 040%以下，來(lái)防止管線鋪設(shè)時(shí)在管中產(chǎn)生的局部壓曲的技術(shù)。根據(jù)該方法，能夠?qū)⒑附訜嵊绊憛^(qū)的軟化抑制到實(shí)質(zhì)上沒有問題的程度，而且使焊接區(qū)的屈服比為85%以下。但是，從耐蝕等的觀點(diǎn)出發(fā)，管線用鋼管在造管后被實(shí)施樹脂涂覆、加熱，因此由于造管時(shí)的加工應(yīng)變和加熱而產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)效，屈服強(qiáng)度上升。因此，即使在造管后實(shí)現(xiàn)低屈服比，也難以在涂裝加熱后實(shí)現(xiàn)低屈服比。在專利文獻(xiàn)4和專利文獻(xiàn)5中，針對(duì)這樣的問題，提出了在對(duì)鋼片(鋼坯)熱軋后進(jìn)行加速冷卻，其后，立即進(jìn)行回火的方法。這些方法是通過使作為應(yīng)變時(shí)效的原因的固溶C、N作為微細(xì)析出物固定，來(lái)使涂裝加熱后的應(yīng)變時(shí)效特性提高的方法。它們是以UOE鋼管為對(duì)象的方法，由于造管應(yīng)變小，因此推定通過在鋼板階段進(jìn)行回火而具有效果。在專利文獻(xiàn)6中，公開了通過對(duì)作為造管前的坯料的帶鋼賦予應(yīng)變，誘發(fā)鮑欣格效應(yīng)(與發(fā)生塑性變形的方向相反的方向的屈服強(qiáng)度降低的現(xiàn)象)來(lái)使屈服比降低的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)7中，公開了通過在調(diào)整電焊鋼管的外形尺寸形狀的定徑工序中，在電焊鋼管的縱向上附加適當(dāng)量的壓縮應(yīng)變，來(lái)利用鮑欣格效應(yīng)使屈服比降低的技術(shù)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2005-15823號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2003-293089號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本特開平3-211255號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開2005-60838號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 :日本特開2005-60840號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6 :日本特開2006-122932號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)7 日本特開2006-289482號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
專利文獻(xiàn)4和專利文獻(xiàn)5的方法，是在熱軋后立即進(jìn)行用于使碳化物析出、減少固溶C的再加熱(回火)的方法。也就是說，在這些方法中，在造管前進(jìn)行回火使微細(xì)析出物析出，其后進(jìn)行造管。因此，殘存的微量的固溶C在由于造管而導(dǎo)入的位錯(cuò)上因加熱而析出碳化物，其結(jié)果，應(yīng)變時(shí)效的抑制變得不穩(wěn)定。在專利文獻(xiàn)6和專利文獻(xiàn)7中，都說到利用了鮑欣格效應(yīng)的低屈服比化。但是，對(duì)于涂裝加熱后的耐應(yīng)變時(shí)效特性絲毫沒有提及，推定在涂裝加熱后，位錯(cuò)被釘扎，屈服比上升，并未考慮低屈服比的維持。本發(fā)明是鑒于上述狀況完成的，其目的在于提供抑制由涂裝加熱引起的屈服比的上升，使變形特性提高的耐應(yīng)變時(shí)效性優(yōu)異的電焊鋼管的制造方法。本發(fā)明者們?yōu)榱私鉀Q上述那樣的課題，反復(fù)專心研究的結(jié)果，獲得了以下所示的見解。通常，當(dāng)對(duì)鋼板進(jìn)行造管后，在涂裝加熱前進(jìn)行回火時(shí)，位錯(cuò)合體從而消滅，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度降低。該情況下，由于造管的加工硬化，屈服強(qiáng)度變高，因此通過回火，屈服強(qiáng)度相比于抗拉強(qiáng)度更加降低，從而屈服比降低。但是，在Nb含量多的以往的電焊鋼管中，由于造管時(shí)導(dǎo)入的加工應(yīng)變從而進(jìn)行Nb碳化物的析出，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度上升。已弄清了 在這樣的析出強(qiáng)化中，特別是屈服強(qiáng)度的上升較大，其結(jié)果，屈服比反而上升。因此，首先，將降低了 Nb含量的鋼片通過熱軋而制成為鋼板后，在規(guī)定的卷取溫度下進(jìn)行卷取，由此使Nb碳化物析出。然后，通過在將鋼板造管，導(dǎo)入了應(yīng)變后，在規(guī)定的溫度范圍進(jìn)行再加熱(回火)，使固溶碳作為滲碳體和Nb碳化物等的碳化物進(jìn)一步析出。由此，與成形前的回火的情況相比，固溶C含量進(jìn)一步變低。S卩，通過使Nb含量降低，能夠抑制由造管后的回火所引起的Nb碳化物的析出。另夕卜，在鋼管的成形過程中所導(dǎo)入的位錯(cuò)，被析出的微細(xì)碳化物和碳原子簇(cluster)、Nb碳化物釘扎。同時(shí)，位錯(cuò)合體、消滅。其結(jié)果，屈服強(qiáng)度相比于抗拉強(qiáng)度大大降低。而且，通過造管后的回火會(huì)促進(jìn)滲碳體等的碳化物的析出，固溶碳量顯著地減少，能夠防止涂裝加熱后的屈服比的上升，耐應(yīng)變時(shí)效性提高。圖I表示以O(shè). 9%C-1. 2%Mn鋼為基(base)的鋼管中的Nb含量和抗拉強(qiáng)度(TS)的關(guān)系，圖2表示Nb含量和屈服強(qiáng)度(YS)的關(guān)系，圖3表示Nb含量和屈服比(Y/T)的關(guān)系。圖中的白圓是成形態(tài)的鋼管的結(jié)果，黑圓是成形后實(shí)施了 600°C、180秒的回火處理的鋼管的結(jié)果。 從這些圖可知，如果Nb含量變高，則回火后的屈服強(qiáng)度(YS)的上升變大，其結(jié)果，屈服比(Y/T)也大大上升。該傾向在Nb含量變?yōu)镺. 02%以上時(shí)顯著地體現(xiàn)。因此，為了抑制涂裝加熱所引起的屈服比(Y/T)的上升，需要將Nb降低到低于O. 02%。 本發(fā)明者們根據(jù)基于這些見解的技術(shù)思想，完成了本發(fā)明。以解決上述課題為目的的本發(fā)明的要旨如下。( I)一種電焊鋼管的制造方法，其特征在于，對(duì)鋼片進(jìn)行熱軋，在600°C以下卷取制成為熱軋鋼板后，在將該熱軋鋼板成形加工為管狀的同時(shí)，對(duì)其對(duì)接面進(jìn)行電焊，由此制成為電焊鋼管，將該電焊鋼管在40(T720°C的范圍內(nèi)的加熱溫度進(jìn)行加熱，所述鋼片以質(zhì)量％計(jì)分別含有c 0. 03 O. 12%、Si 0. 03 O. 5%, Mn 0. 5 2. 0%、P 0. 03% 以下、S 0. 003% 以下、Al :0. 10% 以下、Nb :0. 003% 以上且低于 O. 02%、Ti :0. 005 O. 03%、N :0. 006% 以下，并且分別滿足Ti > 3. 4N和用下述式(I)計(jì)算的焊接裂紋敏感性組成Pcm (%)為Pcm彡O. 21%，其余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。Pcm = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10 (%) · · · (I)其中，C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V是各元素的含量(質(zhì)量％)，對(duì)于未添加的元素，作為O計(jì)算。(2)根據(jù)上述(I)所述的電焊鋼管的制造方法，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)還含有選自 Ni 1% 以下、Cu 1% 以下、Mo :0. 3% 以下、Cr :0. 8% 以下、V :0. 1% 以下、Ca :0. 0060% 以下之中的一種或兩種以上。(3)根據(jù)上述(I)或(2)所述的電焊鋼管的制造方法，其特征在于，對(duì)上述電焊鋼管進(jìn)行加熱時(shí)，將加熱時(shí)間設(shè)定為30秒 120分鐘。(4) 一種電焊鋼管，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)分別含有C :0. 03、. 12%、Si O. 03 O. 5%, Mn :0. 5 2. 0%、P :0. 03% 以下、S :0. 003% 以下、Al :0. 10% 以下、Nb :0. 003% 以上且低于O. 02%、Ti :0. 005 O. 03%、N :0. 006%以下，并且分別滿足Ti > 3. 4N和用下述式(I)計(jì)算的焊接裂紋敏感性組成Pcm (%)為Pcm ( O. 21,其余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成，在成形過程中所導(dǎo)入的位錯(cuò)被碳原子簇、微細(xì)碳化物和Nb碳化物釘扎。Pcm (%) = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10 · · · (I)其中，C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V是各元素的含量(質(zhì)量％)，對(duì)于未添加的元素，作為O計(jì)算。(5)根據(jù)上述(4)所述的電焊鋼管，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)還含有選自Ni :1%以下、Cu 1%以下、Mo 0. 3%以下、Cr 0. 8%以下、V 0. 1%以下、Ca 0. 0060%以下之中的一種或兩種以上。根據(jù)本發(fā)明，可以提供在回火后也可維持低屈服比，抑制涂裝加熱引起的屈服比的上升，適合于管線的變形特性優(yōu)異的電焊鋼管的制造方法，在產(chǎn)業(yè)上的貢獻(xiàn)極其顯著。


圖I是表示鋼管中的Nb含量和抗拉強(qiáng)度(TS)的關(guān)系的圖。圖2是表示鋼管中的Nb含量和屈服強(qiáng)度(YS)的關(guān)系的圖。圖3是表示鋼管中的Nb含量和屈服比(Y/T)的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)于本發(fā)明的電焊鋼管的制造方法詳細(xì)地說明。本發(fā)明的電焊鋼管的制造方法是下述方法，即，對(duì)鋼片進(jìn)行熱軋，在600°C以下卷取制成為熱軋鋼板后，在將該熱軋鋼板成形加工為管狀的同時(shí)，對(duì)其對(duì)接面進(jìn)行電焊，由此制成為電焊鋼管，將該電焊鋼管在40(T720°C的范圍內(nèi)的加熱溫度進(jìn)行加熱，所述鋼片，以質(zhì)量 % 計(jì)分別含有C 0. 03 O. 12%、Si 0. 03 O. 5%,Mn 0. 5 2· 0%、P :0. 03% 以下、S 0. 003%以下、Al :0. 10% 以下、Nb :0. 003% 以上且低于 O. 02%、Ti :0. 005 O. 03%、N :0. 006% 以下，并且分別滿足Ti > 3. 4N和焊接裂紋敏感性組成Pcm ( O. 21%，其余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。在此，對(duì)于對(duì)成分組成沒有下限規(guī)定的成分，表示含有直到不可避免的雜質(zhì)的水平。以下，對(duì)于限定了本發(fā)明的鋼材的成分組成的理由進(jìn)行說明。再者，以下，%的表記在沒有特別說明的情況下意指質(zhì)量％。(C :0· 03 O. 12%)C是對(duì)強(qiáng)度提高極其有效的元素。在本發(fā)明中，為了確保強(qiáng)度，將C含量的下限設(shè)定為O. 03%。另一方面，如果C的含量過多，則有母材的低溫韌性和焊接裂紋敏感性增大等現(xiàn)場(chǎng)可焊性顯著劣化之虞，因此將其上限設(shè)定為O. 12%。另外，C是形成碳化物有助于析出強(qiáng)化的元素。因此，C的含量?jī)?yōu)選為O. 05^0. 1%。再者，均勻伸長(zhǎng)率是C含量多時(shí)變高，低溫韌性和可焊性是C含量少時(shí)良好，需要根據(jù)要求特性的水準(zhǔn)來(lái)考慮平衡。(Si :0· 03 O. 5%)Si是對(duì)脫氧和強(qiáng)度提高有用的元素。Si含量的下限，為了充分地確保脫氧的效果而設(shè)定為O. 03%。另一方面，如果Si大量地含有，則使韌性和ERW焊接性劣化，因此將上限設(shè)定為O. 5%ο優(yōu)選為O. 07 O. 3%ο(Mn 0. 5 2. 0%)Mn是對(duì)強(qiáng)度、低溫韌性提高有用的元素。Mn含量的下限，為了充分地發(fā)揮提高強(qiáng)度、低溫韌性的效果而設(shè)定為O. 5%。另一方面，如果Mn大量地含有，則與Si同樣地也有韌性和可焊性劣化之虞，因此將上限設(shè)定為2. 0%。優(yōu)選為O. 5^1. 6%。(P 0. 03% 以下)P為雜質(zhì)，是使低溫韌性劣化的元素，因此其含量越少越好。但是，需要謀求煉鋼階段的成本和上述那樣的特性的平衡，在本發(fā)明中，將上限設(shè)定為O. 03%。(S :0.003% 以下)S與P同樣是作為雜質(zhì)存在的元素。S的含量也是越少越好，可以通過降低S的含量來(lái)降低MnS，使韌性提高。但是，考慮煉鋼階段的成本，將上限設(shè)定為O. 003%。(Al :0. 10% 以下)Al通常是作為脫氧材料在鋼材中含有的元素，但如果含量超過O. 10%則Al系非金屬夾雜物增加，損害鋼材的潔凈度，有韌性劣化之虞，因此將上限設(shè)定為0.10%。如果考慮穩(wěn)定的脫氧效果的確保和韌性的平衡，則優(yōu)選為0.0Γ0. 06%。
(Nb 0. 003% 以上且低于 O. 02%)Nb，在本發(fā)明中確保強(qiáng)度和韌性，并且抑制應(yīng)變時(shí)效，因此是重要的元素。Nb在軋制時(shí)不僅抑制奧氏體的再結(jié)晶、將組織微細(xì)化，還有助于淬硬性增大，具有將鋼材強(qiáng)韌化的效果。
在本發(fā)明中，特別是為了抑制再結(jié)晶，在熱軋后的加速冷卻中促進(jìn)鐵素體相變，添加O. 003%以上的Nb。另一方面，如果Nb含量過多，則由于造管后的加熱(回火)，抑制析出硬化、充分地降低屈服比變得困難，因此將Nb含量的上限設(shè)定為低于O. 02%。為了穩(wěn)定地確保耐應(yīng)變時(shí)效性，優(yōu)選為O. ΟΟΓΟ. 012%。(Ti 0. 005 O. 03%,并且 Ti > 3. 4N)Ti，形成微細(xì)的TiN，抑制板坯再加熱時(shí)、以及HAZ區(qū)的奧氏體晶粒的粗大化，將顯微組織微細(xì)化，具有改善母材和HAZ區(qū)的低溫韌性的作用。另外，還具有將固溶N以TiN形式固定的作用。為了這些目的，Ti添加量超過3. 4N (分別為質(zhì)量％)。為了發(fā)揮這些效果，需要添加O. 005%以上的Ti。另一方面，如果Ti含量過多，則發(fā)生TiN的粗大化和由TiC引起的析出硬化，有使低溫韌性劣化之虞，因此將其上限設(shè)定為O. 03%。優(yōu)選為 O. OI O. 02%。(N 0. 006% 以下)N，如果在鋼材中作為固溶N存在，則與C同樣是成為應(yīng)變時(shí)效的原因的元素。在本發(fā)明中，為了抑制由應(yīng)變時(shí)效引起的變形性能的降低，將固溶N以TiN形式固定。但是，如果N的含量過多，則TiN過度地增大，有可能產(chǎn)生表面缺陷、韌性劣化等的弊端，因此將其上限設(shè)定為O. 006%。另一方面，在鋼中形成的微細(xì)的TiN，抑制板坯再加熱時(shí)、以及HAZ區(qū)的奧氏體晶粒的粗大化，將顯微組織微細(xì)化，有助于母材和HAZ區(qū)的低溫韌性的改善。優(yōu)選為 O. 002 O. 004%ο在本發(fā)明中，除了上述的元素以外，還可以添加選自以下元素中的一種或兩種以上的元素Ni 1% 以下、Cu 1% 以下、Mo :0. 3% 以下、Cr :0. 8% 以下、V :0. 1% 以下、Ca :0. 0060%以下。Ni是有助于強(qiáng)度和韌性的提高的元素。但是，Ni是高價(jià)的元素，如果添加量過多，則損害經(jīng)濟(jì)性，因此優(yōu)選含量的上限為1%。更優(yōu)選的上限為0.3%。Ni的添加對(duì)防止連鑄時(shí)和熱軋時(shí)的Cu裂紋也有效。為了發(fā)揮該效果，優(yōu)選將Ni含量設(shè)定為Cu含量的1/3以上。在本發(fā)明中，Ni是選擇元素，未必需要添加，但為了穩(wěn)定地獲得上述的Ni添加所帶來(lái)的效果，優(yōu)選其含量的下限為O. 1%。Cu是對(duì)母材和焊接區(qū)的強(qiáng)度提高有效的元素，但如果過于大量地添加，則有使HAZ區(qū)的韌性和現(xiàn)場(chǎng)可焊性顯著地劣化之虞。因此，優(yōu)選Cu含量的上限為1%。更優(yōu)選的上限為O. 5%ο在本發(fā)明中，Cu是選擇元素，未必需要添加，但為了穩(wěn)定地獲得上述的Cu添加所帶來(lái)的效果，優(yōu)選其含量的下限為O. 3%。添加Mo的原因是為了使鋼材的淬硬性提高，獲得高強(qiáng)度。另外，Mo在與Nb共存進(jìn)行軋制時(shí)抑制奧氏體的再結(jié)晶，有助于奧氏體組織的微細(xì)化。但是，Mo是高價(jià)格的元素，如果過量地添加則損害經(jīng)濟(jì)性，因此優(yōu)選其上限為O. 3%。
在本發(fā)明中，Mo是選擇元素，未必需要添加，但為了穩(wěn)定地獲得上述的Mo添加所帶來(lái)的效果，優(yōu)選其含量的下限為O. 1%。Cr是對(duì)母材和焊接區(qū)的強(qiáng)度提高有效的元素，但如果過于大量地添加，則有使HAZ區(qū)的韌性和現(xiàn)場(chǎng)可焊性顯著地劣化之虞。因此，優(yōu)選Cr量的上限為0.8%。更優(yōu)選的上限為O. 5%ο在本發(fā)明中，Cr是選擇元素，未必需要添加，但為了穩(wěn)定地獲得上述的Cr添加所帶來(lái)的效果，優(yōu)選其含量的下限為O. 2%。V具有與Nb大致同樣的效果，但其效果與Nb相比較低。另外，V還具有抑制焊接區(qū)軟化的效果。但是，V量的上限，從HAZ區(qū)的韌性、現(xiàn)場(chǎng)可焊性的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選設(shè)定為O. 1%。在本發(fā)明中，V是選擇元素，未必需要添加，但優(yōu)選其含量的下限為O. 04%。 Ca，是控制硫化物系夾雜物的形態(tài)，使低溫韌性提高的元素。如果Ca含量超過O. 006%,則CaO-CaS成為大型的簇或夾雜物，有對(duì)韌性造成惡劣影響之虞。因此，優(yōu)選Ca添加量的上限為O. 006%。更優(yōu)選的上限為O. 004%。在本發(fā)明中，Ca是選擇元素，未必需要添加，但為了穩(wěn)定地獲得上述的Ca添加所帶來(lái)的效果，優(yōu)選其含量的下限為0.001%。除了上述的元素以外的其余量，由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。除了上述的元素以夕卜，還可以微量地添加不損害本發(fā)明的作用效果的元素。另外，在本發(fā)明中，將焊接裂紋敏感性組成Pcm設(shè)定為O. 21%以下。在上述的成分體系中，如果該P(yáng)cm超過O. 21%，則焊接裂紋敏感性顯著地提高，有焊接區(qū)的韌性劣化之虞。因此,將Pcm設(shè)定為O. 21%以下。Pcm由下式給出。Pcm = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10 (%)接著，對(duì)于本發(fā)明中的電焊鋼管的制造方法進(jìn)行說明。本發(fā)明中的電焊鋼管的制造方法，對(duì)具有上述的成分組成的鋼片進(jìn)行熱軋，在600°C以下卷取制成為熱軋鋼板后，在將該熱軋鋼板成形加工為管狀的同時(shí)，對(duì)其對(duì)接面進(jìn)行電焊，由此制成為電焊鋼管。然后，將該電焊鋼管在40(T720°C的范圍內(nèi)的加熱溫度進(jìn)行加熱。以下，對(duì)于制造條件的限定理由等詳細(xì)地說明。首先，使用具有上述的成分組成的鋼片，優(yōu)選將加熱溫度設(shè)定為105(Γ1250 、將軋制結(jié)束溫度設(shè)定為75(T900°C的范圍內(nèi)，進(jìn)行熱軋。加熱溫度，為了使碳化物充分地固溶，并且防止晶粒的粗大化，優(yōu)選設(shè)定為上述的范圍內(nèi)。由此，能夠充分地確保強(qiáng)度，并能夠得到需要的屈服比。軋制結(jié)束溫度，為了將奧氏體粒徑微細(xì)化使其向鐵素體的相變充分地進(jìn)行而優(yōu)選設(shè)定為上述的范圍內(nèi)。由此，能夠使卷取態(tài)的熱軋鋼板的屈服比降低。其后，優(yōu)選以10°C /秒以上的冷卻速度加速冷卻，冷卻結(jié)束后立即卷取。再者，卷取溫度比加速冷卻的結(jié)束溫度低1(T30°C左右，但大致為同等。在此，冷卻速度規(guī)定為鋼片板厚中央的平均速度，各溫度規(guī)定為鋼片的平均溫度。加速冷卻的冷卻速度，為了生成馬氏體和貝氏體等的硬質(zhì)相而優(yōu)選設(shè)定為上述的范圍內(nèi)。由此，能夠充分地確保強(qiáng)度。冷卻速度越快越好，上限沒有規(guī)定，但從設(shè)備上的制約來(lái)看，超過100°c /秒是困難的。在本發(fā)明的鋼板的板厚下，通常50°C /秒為上限。再者，在本發(fā)明中，熱軋后的鋼板的板厚并不限定，但為l(T25mm時(shí)特別有效。加速冷卻后的卷取溫度，從變形特性的觀點(diǎn)出發(fā)是重要的。通過將卷取溫度設(shè)定為600°C以下，生成鐵素體，能夠使Nb碳化物充分地析出。再者，卷取溫度的下限不特別限定，也可以為室溫。接著，在將上述的熱軋鋼板成形加工為管狀的同時(shí)，對(duì)其對(duì)接面進(jìn)行電焊，從而制成為電焊鋼管。在本發(fā)明中，將熱軋鋼板成形加工為管狀時(shí)，只要能夠?qū)彳堜摪暹B續(xù)地成形為開管(open pipe)即可，公知的成形方法都可以采用，沒有特別限定。
在本發(fā)明中進(jìn)行電焊時(shí)，采用焊接手段將開管的周向端部加熱，使該被加熱了的端部彼此對(duì)接地壓接接合。作為焊接方法，公知的利用了高頻電流的電阻焊接法、感應(yīng)加熱焊接法都可以應(yīng)用，沒有特別限定。優(yōu)選將開管的周向端部彼此焊接了的電焊鋼管，接著通過焊道切削來(lái)對(duì)形成于焊接區(qū)的焊道進(jìn)行切削，其后，通過高頻熱處理將接縫部(焊縫部)加熱到奧氏體區(qū)域。通過采用高頻熱處理加熱焊縫部，能夠控制焊接區(qū)的硬度，能夠防止焊接區(qū)的韌性的劣化。加熱了焊縫部后，優(yōu)選利用定徑輥實(shí)施調(diào)整外徑尺寸的定徑工序后，利用切斷機(jī)切斷為規(guī)定的長(zhǎng)度。在該定徑工序中，利用多級(jí)的定徑輥制成為規(guī)定的尺寸和形狀的電焊鋼管。接著，將經(jīng)過了上述的工序的電焊鋼管再加熱到40(T72(TC的范圍內(nèi)的加熱溫度。也就是說，在包括成形加工和焊接工序的造管后，進(jìn)行電焊鋼管的回火。其后，對(duì)電焊鋼管表面實(shí)施樹脂涂覆。涂裝處理的條件不特別限定，可以應(yīng)用通常所進(jìn)行的涂裝方法，涂裝加熱的溫度一般為20(T250°C。以下，對(duì)于本發(fā)明中的造管后的回火工序詳細(xì)地說明。在本發(fā)明中，在上述的卷取溫度下卷取制成為熱軋鋼板，進(jìn)行造管制成為電焊鋼管后，將該電焊鋼管再加熱到40(T72(TC的范圍的再加熱溫度實(shí)施回火。這樣，通過對(duì)降低了 Nb含量的電焊鋼管在造管后進(jìn)行回火，固溶C以滲碳體和Nb碳化物等的碳化物形式進(jìn)一步析出。但是，由于降低了 Nb添加量，所以Nb碳化物的析出量少，由析出帶來(lái)的強(qiáng)化被抑制。另外，在鋼管的成形過程中所導(dǎo)入的位錯(cuò)，被析出的微細(xì)碳化物和碳原子簇、Nb碳化物釘扎。再者，一般難以直接觀察釘扎，但通過鋼管縱向的拉伸試驗(yàn)而發(fā)生屈服伸長(zhǎng)的情況下，能夠判斷為位錯(cuò)被釘扎了。在本發(fā)明中，將再加熱溫度(回火溫度)設(shè)定為40(T72(TC。以往的電焊鋼管，在卷取鋼片時(shí)使Nb碳化物充分地析出，但由于其后的造管而導(dǎo)入應(yīng)變，因此通過再加熱進(jìn)一步進(jìn)行Nb碳化物的析出，屈服比上升。但是，本發(fā)明的電焊鋼管，由于降低了 Nb含量，與以往相比由Nb碳化物析出引起的析出硬化被抑制，并且在更低溫側(cè)Nb碳化物飽和。因此，雖然以往在上述的回火溫度下回火時(shí)，由于Nb碳化物的析出而硬化，屈服強(qiáng)度上升，但在本發(fā)明中，能夠抑制Nb碳化物的析出。也就是說，能夠抑制起因于回火的析出硬化，能夠抑制回火后的屈服強(qiáng)度的上升。但是，如果回火溫度過低，則馬氏體等的硬質(zhì)相未充分軟化，使韌性提高的效果變得不充分。此外，為了將由于造管而導(dǎo)入的應(yīng)變引起的位錯(cuò)釘扎，并固定固溶碳而將回火溫度設(shè)定為400°C以上，以使得不因其后實(shí)施的涂裝加熱而產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)效。另一方面，在本發(fā)明的鋼片的成分范圍下，720°C相當(dāng)于Acl點(diǎn)，如果超過該溫度，則發(fā)生奧氏體相變，其結(jié)果，冷卻后，生成鐵素體，YS大幅度地降低，有得不到目標(biāo)強(qiáng)度之虞，因此回火溫度的上限設(shè)定為720°C以下。從提高韌性的觀點(diǎn)出發(fā)，回火溫度更優(yōu)選為650°C以下。對(duì)電焊鋼管進(jìn)行回火時(shí)，優(yōu)選將再加熱時(shí)間設(shè)定為30秒 120分鐘。通過在該范圍實(shí)施回火，能夠更有效地享受本發(fā)明的效果。為了更切實(shí)地享受本發(fā)明的效果，更優(yōu)選再加熱時(shí)間的下限為60秒。再加熱后的冷卻方法不特別限定。例如可以為空冷也可以為水冷。冷卻后，從電焊鋼管的耐蝕等觀點(diǎn)出發(fā)，實(shí)施涂裝處理。該情況下的涂裝加熱溫度不特別限定，但優(yōu)選設(shè)定為20(T30(TC。根據(jù)以上說明的本發(fā)明涉及的電焊鋼管的制造方法，使用降低了 Nb含量的鋼片進(jìn)行造管，其后進(jìn)行回火，由此能夠抑制由Nb碳化物的析出引起的析出硬化，抑制屈服強(qiáng)度的上升，確保低屈服比。另外，由于使用降低了 Nb含量的鋼片，所以在回火時(shí)Nb碳化物飽和的溫度在比以往低的溫度側(cè)，其結(jié)果，最佳回火溫度變?yōu)锳cl點(diǎn)以下。另外，根據(jù)本發(fā)明涉及的電焊鋼管的制造方法，將鋼板造管后，進(jìn)行回火，因此Nb碳化物析出，但由于是降低了 Nb的鋼，所以能夠抑制由析出引起的強(qiáng)化。同時(shí)，由于造管應(yīng)變而導(dǎo)入的位錯(cuò)被釘扎。另外，利用由于造管而導(dǎo)入的應(yīng)變，在回火時(shí)，促進(jìn)固溶碳的固定。其結(jié)果，即使為了回火后的涂裝處理而被加熱，也不引起應(yīng)變時(shí)效性。實(shí)施例以下，通過實(shí)施例說明本發(fā)明的效果，但本發(fā)明不限于在以下的實(shí)施例中使用的條件。在本實(shí)施例中，首先，熔煉調(diào)節(jié)了成分使得變?yōu)楸鞩所示的焊接裂紋敏感性Pcm的鋼，按照常規(guī)方法通過連鑄制成為板坯。使用該板坯在加熱爐中加熱，進(jìn)行熱軋使得成為表2所示的厚度，通過水冷冷卻后，卷取成卷狀，制成為熱軋鋼板。此時(shí)的加熱溫度、軋制結(jié)束溫度、冷卻速度和卷取溫度的每一項(xiàng)如表2所示。接著，在一邊將形成為卷狀的熱軋鋼板開卷，一邊成形加工為管狀使得成為表2所示的鋼管外徑的同時(shí)，對(duì)其對(duì)接面進(jìn)行電焊從而制成為電焊鋼管。再者，在本實(shí)施例中，采用電阻焊接法進(jìn)行焊接。接著，切削形成于焊接區(qū)的焊道，然后通過高頻熱處理對(duì)焊縫部進(jìn)行加熱處理。在本實(shí)施例中，加熱到900°C后，進(jìn)行加速冷卻。接著，將焊縫部加熱后，利用定徑輥實(shí)施定徑工序使得成為規(guī)定的尺寸和形狀后，利用切斷機(jī)切斷為所希望的長(zhǎng)度。將電焊鋼管制成為所希望的長(zhǎng)度后，以表2所示的回火溫度和再加熱時(shí)間進(jìn)行回火。對(duì)于試驗(yàn)編號(hào)13和17，沒有實(shí)施回火。接著，對(duì)實(shí)施了上述的回火的電焊鋼管，實(shí)施相當(dāng)于涂裝加熱的熱處理。該熱處理是將熱處理溫度設(shè)定為250°C、熱處理時(shí)間設(shè)定為I小時(shí)來(lái)進(jìn)行。測(cè)定了以上那樣制造出的熱處理前后的電焊鋼管的特性。
首先，對(duì)于相當(dāng)于涂裝加熱的熱處理前后的電焊鋼管測(cè)定鋼管特性。具體地講，回火后，從上述的電焊鋼管的與焊縫成90度的位置制取鋼管的軸向(軋制方向)的全厚試件來(lái)作為拉伸試件，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測(cè)定了屈服強(qiáng)度(YS)和抗拉強(qiáng)度(TS)。另外，由得到的YS和TS求出屈服比(Y/T)。再者，將屈服比(Y/T)為90%以下評(píng)價(jià)為良好。此外，對(duì)于熱處理前的電焊鋼管的韌性進(jìn)行測(cè)定。對(duì)于韌性，從電焊鋼管的與焊縫成90度的位置制取周向(與軋制方向垂直的方向)的全尺寸V切口夏比沖擊試件，進(jìn)行V切口夏比沖擊試驗(yàn)，測(cè)定在_40°C的吸收能(CVN值)，進(jìn)行評(píng)價(jià)。再者，將在_40°C的吸收能為120J以上的情況定為良好。接著，對(duì)于相當(dāng)于涂裝加熱的熱處理后的鋼管特性(以下稱為「時(shí)效后鋼管特性」)進(jìn)行測(cè)定。首先，與上述的拉伸試件同樣地從實(shí)施了熱處理的電焊鋼管制取鋼管的軸向的全厚試件，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測(cè)定熱處理后的屈服強(qiáng)度(YS’)和抗拉強(qiáng)度(TS’)，求出屈服強(qiáng)度 上升量AYS。AYS是在熱處理前后的屈服強(qiáng)度之差(YS’-YS)。作為耐應(yīng)變時(shí)效性的評(píng)價(jià)，將AYS*30MPa以下定為良好。另外，由得到的YS，和TS，求出屈服比(Y’ /T，)，將屈服比(Y’ /T，)為90%以下評(píng)價(jià)為良好。將以上的測(cè)定結(jié)果示于表2。
權(quán)利要求
1.一種電焊鋼管的制造方法，其特征在于，對(duì)鋼片進(jìn)行熱軋，在600°c以下卷取制成為熱軋鋼板后，在將該熱軋鋼板成形加工為管狀的同時(shí)，對(duì)其對(duì)接面進(jìn)行電焊，由此制成為電焊鋼管，將該電焊鋼管在40(T720°C的范圍內(nèi)的加熱溫度進(jìn)行加熱，所述鋼片以質(zhì)量％計(jì)分別含有c 0. 03 O. 12%,Si 0. 03 O. 5%、Mn :0. 5 2· 0%、P :0. 03% 以下、S 0. 003% 以下、Al O. 10%以下、Nb :0. 003%以上且低于O. 02%,Ti :0. 005 O. 03%,N :0. 006%以下，并且分別滿足Ti > 3. 4N和用下述式(I)計(jì)算的焊接裂紋敏感性組成Pcm (%)為Pcm彡O. 21，其余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成，Pcm (%) = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10 · · · (I)其中，C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V是各元素的含量(質(zhì)量％),對(duì)于未添加的元素,作為O計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電焊鋼管的制造方法，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)還含有選自Ni 1% 以下、Cu 1% 以下、Mo :0. 3% 以下、Cr :0. 8% 以下、V :0. 1% 以下、Ca :0. 0060% 以下之中的一種或兩種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電焊鋼管的制造方法，其特征在于，對(duì)所述電焊鋼管進(jìn)行加熱時(shí)，將加熱時(shí)間設(shè)定為30秒 120分鐘。
4.一種電焊鋼管，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)分別含有C :0. 03 O. 12%、Si :0. 03 O. 5%,Mn 0. 5 2· 0%、P :0. 03% 以下、S 0. 003% 以下、Al 0. 10% 以下、Nb 0. 003% 以上且低于O. 02%、Ti :0. 005 O. 03%、N :0. 006%以下，并且分別滿足Ti > 3. 4N和用下述式(I)計(jì)算的焊接裂紋敏感性組成Pcm (%)為Pcm ( O. 21，其余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成，在成形過程中所導(dǎo)入的位錯(cuò)被碳原子簇、微細(xì)碳化物和Nb碳化物釘扎，Pcm (%) = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10 · · · (I)其中，C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V是各元素的含量(質(zhì)量％),對(duì)于未添加的元素,作為O計(jì)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電焊鋼管，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)還含有選自Ni:1%以下、Cu 1%以下、Mo :0. 3%以下、Cr :0. 8%以下、V :0. 1%以下、Ca :0. 0060%以下之中的一種或兩種以上。
全文摘要
一種屈服比低、耐時(shí)效特性優(yōu)異的電焊鋼管的制造方法，其特征在于，對(duì)鋼片進(jìn)行熱軋，在600℃以下卷取制成為熱軋鋼板后，將該熱軋鋼板成形加工為管狀的同時(shí)，對(duì)其對(duì)接面進(jìn)行電焊，由此制成為電焊鋼管，將該電焊鋼管在400~720℃的范圍內(nèi)的加熱溫度進(jìn)行加熱，所述鋼片分別含有C0.03~0.12%、Si0.03~0.5%、Mn0.5~2.0%、P0.03%以下、S0.003%以下、Al0.10%以下、Nb0.003%以上且低于0.01%、Ti0.005~0.03%、N0.006%以下，并且分別滿足Ti＞3.4N和焊接裂紋敏感性組成Pcm≤0.21%，其余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
文檔編號(hào)C22C38/58GK102959098SQ201280001804
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者朝日均, 筱原康浩, 長(zhǎng)井健介, 中村英幸 申請(qǐng)人:新日鐵住金株式會(huì)社