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鋼板和接合體的制作方法

文檔序號:12779441閱讀:288來源:國知局

本發(fā)明涉及鋼板和接合體。



背景技術(shù):

近年來,伴隨世界性的能源需要的增加,包含可再生能源在內(nèi)的各種能源的開發(fā)及實(shí)用化正在推進(jìn)。另一方面,能量資源的大部分依然被石油、天然氣、煤碳等的化石燃料占據(jù),因此在確保能源的基礎(chǔ)上,安全且高效地生產(chǎn)、運(yùn)輸及貯存化石燃料很重要。在此,化石燃料的生產(chǎn)及運(yùn)輸時(shí),如果一旦發(fā)生事故,則危害容易極大,因此使用了高性能、安全性高的能源用鋼材的設(shè)備必不可少。

作為該能源用鋼材之一,有用于石油和天然氣的輸送的作為管線管的材料的管線管用鋼板。在該管線管用鋼板中,不僅要有強(qiáng)度、韌性等的一般的結(jié)構(gòu)材所要求的特性,而且還要求對于在管線管內(nèi)通過的石油、天然氣等的耐受性。特別是在近年的油井和氣井中,產(chǎn)出的石油、天然氣等有品質(zhì)降低,H2S的混入量增加的傾向。因此,對于管線管用鋼板,要求能夠抑制氫致開裂(Hydrogen Induced Cracking:HIC)的抗HIC性,和能夠抑制硫化物應(yīng)力腐蝕開裂(Sulfide Stress Corrosion Cracking:SSCC)的抗SSCC性所代表的抗硫性的提高。

特別是在管線管之中,進(jìn)行了將管線管用鋼板加工成管狀時(shí)的接頭焊接,即縫焊,和將管之間進(jìn)行接合時(shí)的環(huán)縫焊接的T字交叉焊接部,會經(jīng)受2次急熱和急冷這樣復(fù)雜的熱過程。因此,在T字交叉焊接部,其焊接熱影響部(Heat Affected Zone:HAZ)的硬度過度高,從而容易發(fā)生SSCC。因此,在管線管用鋼板中,重要的是提高SSCC特別容易發(fā)生的進(jìn)行T字交叉焊接的部位的抗SSCC性。

另外,在管線管用鋼板中,從運(yùn)輸時(shí)和施工時(shí)的成本削減的觀點(diǎn)出發(fā),也要求薄壁化。為了使管線管用鋼板薄肉化而需要提高強(qiáng)度,但管線管用鋼板的抗HIC性隨著強(qiáng)度提高而有降低的傾向。因此,為了使管線管用鋼板薄肉化,還需要提高強(qiáng)度,并進(jìn)一步提高抗HIC性。

以提高鋼板的抗HIC性或進(jìn)行了T字交叉焊接的部位的抗SSCC性為目的,提出有一種使板厚方向具有均勻微細(xì)的貝氏體組織的抗硫特性優(yōu)異的鋼板的制造方法(參照日本特開昭61-165207號公報(bào))。該鋼板的制造方法構(gòu)成如下,首先將特定組成的鋼加熱至1000℃~1200℃,在其后的軋制時(shí),以850℃以下、圧下率60%以上、最終溫度Ar3相變點(diǎn)以上的條件進(jìn)行軋制。其次,從該Ar3相變點(diǎn)以上的溫度,以30℃/s以上的冷卻速度,冷卻至350℃以上并低于550℃的范圍,以后進(jìn)行放冷。根據(jù)上述專利文獻(xiàn),通過減少被認(rèn)為會使抗HIC性降低的塊狀的貝氏體組織,且使均勻的上貝氏體或針狀鐵素體組織發(fā)達(dá),由此認(rèn)為能夠一邊確保鋼材的抗HIC,一邊實(shí)現(xiàn)API規(guī)格的X70級高強(qiáng)度厚鋼板。

另外,作為其他現(xiàn)有技術(shù),提出有一處抗硫化物應(yīng)力腐蝕開裂性優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度為56kgf/mm2以上的焊接結(jié)構(gòu)用鋼的制造方法(參照日本特開平1-96329號公報(bào))。該焊接結(jié)構(gòu)用鋼的制造方法,其特征在于,首先將特定組成的鋼坯加熱至1100~1250℃后,在950℃以下且再結(jié)晶溫度域的溫度范圍,進(jìn)行確保相對于成品板厚為40%以上的累計(jì)壓下率的熱軋,在Ar3點(diǎn)以上結(jié)束軋制。之后,從Ar3點(diǎn)以上的溫度直接實(shí)施淬火,接著在Ar1點(diǎn)以下的溫度進(jìn)行回火。根據(jù)上述專利文獻(xiàn),利用微細(xì)Nb和V的碳氮化物帶來的析出強(qiáng)化,認(rèn)為能夠達(dá)成抗拉強(qiáng)度56kgf/mm2以上的高強(qiáng)度。

作為另一個(gè)其他的現(xiàn)有技術(shù),提出有將厚度25~35mm的鋼板所構(gòu)成的母材成形為管狀后,對其接縫部進(jìn)行內(nèi)外面單層堆焊而成的抗硫特性優(yōu)異的高韌性厚壁焊接鋼管(參照日本特開2005-186162號公報(bào))。該焊接鋼管的特征在于,所述母材由特定的組成構(gòu)成,縫焊金屬由特定的組成構(gòu)成。在上述專利文獻(xiàn)中記述了一種成分體系,其抑制進(jìn)行了T字交叉焊接的部位的作為抗SSCC性降低的原因的硬度上升。

作為另一個(gè)其他的現(xiàn)有技術(shù),提出有焊接熱影響部的韌性優(yōu)異的鋼板(參照日本特開2011-21263號公報(bào))。上述鋼板的特征在于,具有特定的組成,此外,當(dāng)量圓直徑低于0.05μm的含Ti氮化物為5.0×106個(gè)/mm2以上,當(dāng)量圓直徑為0.05~1.0μm的含Ti氮化物是1.0×105個(gè)/mm2以上,當(dāng)量圓直徑高于1.0μm的含Ti氮化物為5個(gè)/mm2以下。根據(jù)上述專利文獻(xiàn),通過適用含Ti氮化物的組織控制,焊接熱影響部的韌性被認(rèn)為優(yōu)異。

但是,在這些專利文獻(xiàn)中,關(guān)于高水平滿足抗HIC性和進(jìn)行了T字交叉焊接的部位的抗SSCC性的鋼板沒有記述。

【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)1】日本特開昭61-165207號公報(bào)

【專利文獻(xiàn)2】日本特開平1-96329號公報(bào)

【專利文獻(xiàn)3】日本特開2005-186162號公報(bào)

【專利文獻(xiàn)4】日本特開2011-21263號公報(bào)



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明鑒于上述這樣的情況而形成,其主要目的在于,提供一種抗HIC性優(yōu)異的鋼板。另外,本發(fā)明的另一目的在于,提供一種進(jìn)行了T字交叉焊接的部位的抗SSCC性優(yōu)異的鋼板。

本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn),在管線管的焊接部,特別是在T字交叉焊接部的HAZ,熔融部與未熔融鋼材的邊界的部分,即伴距熔合部的距離的增加而硬度急劇降低時(shí),抗SSCC性降低。這被認(rèn)為是由于急劇的硬度變化,導(dǎo)致容易發(fā)生極端的應(yīng)力集中。在此,上述的焊接部的HAZ的急劇的硬度變化的原因,是由于在熔合部的鄰域部位,容易生成硬質(zhì)馬氏體,另一方面,在稍微離開熔合部的部位,容易生成軟質(zhì)鐵素體。因此,本發(fā)明者們,為了減小上述的焊接部的HAZ的硬度變化,從熔合部的鄰域部位的硬質(zhì)馬氏體生成的抑制、和稍微離開熔合部的部位的軟質(zhì)鐵素體生成的抑制這2個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行研究,得到以下的結(jié)果。即,熔合部的鄰域部位的硬質(zhì)馬氏體相,在因焊接時(shí)的逆相變而使奧氏體晶粒粗大化的部位,所謂粗晶粒HAZ生成,使含TiN析出物的分散帶來的奧氏體晶粒釘扎效應(yīng)呈現(xiàn),由此能夠減少其生成量。另一方面,稍微離開熔合部的部位的軟質(zhì)鐵素體,是在因焊接時(shí)的逆相變而產(chǎn)生的奧氏體晶粒小的部位、所謂細(xì)晶粒HAZ生成的鐵素體,通過在稍微遠(yuǎn)離熔合部的部位有意識地減少具有奧氏體晶粒釘扎效應(yīng)的含TiN析出物,使熔合部的鄰域部位的舊奧氏體晶粒一定程度地粗大化,能夠抑制其生成。

即,用于解決上述課題而作出的發(fā)明,是一種鋼板,其具有如下組成:C:0.008質(zhì)量%以上且0.08質(zhì)量%以下;Si:0.02質(zhì)量%以上且0.50質(zhì)量%以下;Mn:0.6質(zhì)量%以上且2.0質(zhì)量%以下;P:高于0質(zhì)量%并在0.014質(zhì)量%以下;S:高于0質(zhì)量%并在0.004質(zhì)量%以下;Al:0.010質(zhì)量%以上且0.050質(zhì)量%以下;Nb:0.002質(zhì)量%以上且0.035質(zhì)量%以下;稀土類金屬:0.0002質(zhì)量%以上且0.0070質(zhì)量%以下;Zr:0.0003質(zhì)量%以上且0.01質(zhì)量%以下;Ca:0.0003質(zhì)量%以上且0.004質(zhì)量%以下;Ti:0.002質(zhì)量%以上且0.012質(zhì)量%以下;N:高于0質(zhì)量%并在0.0065質(zhì)量%以下;O:高于0質(zhì)量%并在0.004質(zhì)量%以下,以及余量:Fe和不可避免的雜質(zhì),當(dāng)量圓直徑高于20nm且低于60nm的含TiN析出物的斷面密度為3.0×105個(gè)/mm2以上且8.5×105個(gè)/mm2以下,并且當(dāng)量圓直徑為60nm以上的含TiN析出物的斷面密度為1.0×105個(gè)/mm2以上。

該鋼板中,當(dāng)量圓直徑高于20nm且低于60nm的比較小的含TiN析出物,和當(dāng)量圓直徑為60nm以上的比較大的含TiN析出物的斷面密度分別在特定范圍。在此,焊接時(shí)HAZ的熔合部的鄰域部位,因?yàn)樵诤附訒r(shí)達(dá)到比較高的溫度,所以比較小的含TiN析出物大部分熔融消失,另一方面,比較大的含TiN析出物不容易熔化。因此,在上述熔合部的鄰域部位,未熔的比較大的含TiN析出物、和一部分比較小的含TiN析出物發(fā)揮奧氏體晶粒釘扎效應(yīng)。相對于此,稍微離開熔合部的部位,不像焊接時(shí)在上述熔合部的鄰域部位那樣高溫,因此比較小的含TiN析出物也大部分未熔化。而且,該鋼板中,含TiN析出物比較小的一方比含TiN析出物比較大的一方的斷面密度大,在稍微離開熔合部的部位,比較小的含TiN析出物成為奧氏體晶粒釘扎效應(yīng)的主體。

該鋼板中,比較小的含TiN析出物,在焊接時(shí)HAZ的熔合部的鄰域部位發(fā)揮奧氏體晶粒釘扎效應(yīng),能夠抑制熔合部的鄰域部位的硬質(zhì)馬氏體的生成。另一方面,該鋼板中,使比較小的含TiN析出物的斷面密度為上述上限以下,不使之過剩分散,從而能夠限定稍微離開熔合部的部位的奧氏體晶粒釘扎效應(yīng),抑制軟質(zhì)鐵素體的生成。另外,該鋼板中,比較大的含TiN析出物在焊接時(shí)HAZ的熔合部的鄰域部位發(fā)揮奧氏體晶粒釘扎效應(yīng),能夠進(jìn)一步抑制硬質(zhì)馬氏體相的生成。如此,該鋼板中,通過使比較小的含TiN析出物和比較大的含TiN析出物的斷面密度分別在上述下限以上,能夠在上述熔合部的鄰域部位利用比較小的含TiN析出物和比較大的含TiN析出物帶來的奧氏體晶粒釘扎效應(yīng),抑制硬質(zhì)馬氏體的生成。另一方面,該鋼板中,通過使比較小的含TiN析出物的斷面密度為上述上限以下,從而在HAZ的稍微離開熔合部的部位使奧氏體晶粒釘扎效應(yīng)為限定性的,能夠充分抑制軟質(zhì)鐵素體的生成。由此,該鋼板中,能夠抑制HAZ的熔合部的鄰域部位的硬質(zhì)馬氏體生成和稍微離開熔合部的部位的軟質(zhì)鐵素體生成,其結(jié)果是,能夠提高進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性。另外,在該鋼板中,通過具有上述組成,能夠提高耐HIC性,另外能夠進(jìn)一步提高進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性。

該鋼板中,相對于總質(zhì)量的C和Nb的含量[質(zhì)量%]分別作為[C]和[Nb]時(shí)滿足下式(1)即可。

[C]×[Nb]×105≤200…(1)

該鋼板滿足上述式(1),能夠在焊接時(shí)稍微離開HAZ的熔合部的部位減少發(fā)揮著奧氏體晶粒釘扎效應(yīng)的含NbC析出物。其結(jié)果是,能夠抑制稍微離開熔合部的部位的軟質(zhì)鐵素體的生成,能夠進(jìn)一步提高進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性。

該鋼板還含有Ni:0.01質(zhì)量%以上且1.50質(zhì)量%以下、Cu:0.01質(zhì)量%以上且1.50質(zhì)量%以下、Cr:0.01質(zhì)量%以上且1.50質(zhì)量%以下、Mo:0.01質(zhì)量%以上且1.50質(zhì)量%以下、V:0.003質(zhì)量%以上且0.08質(zhì)量%以下、B:0.0002質(zhì)量%以上且0.0025質(zhì)量%以下、及Mg:高于0質(zhì)量%并在0.005質(zhì)量%以下之中的至少一種即可。Cr對于強(qiáng)度提高是有用的元素,另外抑制T字交叉焊接部的軟質(zhì)鐵素體的生成,由此使抗SSCC性進(jìn)一步提高。此外,Mg與S一起形成MgS而微細(xì)分散,進(jìn)一步提高該鋼板的抗SSCC性。此外,Ni、Cu、Mo、V和B對于該鋼板的強(qiáng)度提高是有用的元素。因此,該鋼板還特定量含有Ni、Cu、Cr、Mo、V、B及Mg之中的至少一種,從而能夠進(jìn)一步提高T字交叉焊接部的抗SSCC性、和賦予強(qiáng)度提高等的希望的特性。

用于解決上述課題而作出的另一發(fā)明,是具備該鋼板,和將該鋼板的端部間或該鋼板與其他的鋼板加以接合的焊接金屬的接合體。

該接合體,是該鋼板的端部間或該鋼板與其他的鋼板由焊接金屬接合而成的接合體,即,將該鋼板的端部間或該鋼板與其他的鋼板通過焊接接合而成的接合體。如上述,因?yàn)樵撲摪宓目笻IC性優(yōu)異,所以該接合體其抗HIC性優(yōu)異。另外,該鋼板能夠抑制焊接時(shí)HAZ的熔合部的鄰域部位的硬質(zhì)馬氏體生成和稍微離開熔合部的部位的軟質(zhì)鐵素體生成。因此,通過焊接將該鋼板的端部間或該鋼板與其他的鋼板進(jìn)行接合了的該接合體中,焊接部的抗SSCC性,特別是進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性優(yōu)異。

熱影響部的含TiN析出物的斷面密度,其在遠(yuǎn)離熔合部的方向上逐漸地增加即可。該含TiN析出物的斷面密度的變化,其發(fā)生如果是以適當(dāng)?shù)臏囟葪l件焊接該鋼板,則在熱影響部越是靠近熔合部的部位越高溫,含TiN析出物的熔融及消失適度地被促進(jìn)。因此,該接合體中,熱影響部的含TiN析出物的斷面密度在遠(yuǎn)離熔合部的方向上逐漸地增加,即以適當(dāng)?shù)臏囟葪l件焊接該鋼板,能夠更確實(shí)地提高焊接部的抗SSCC性,特別是進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性。

在本申請中公開的發(fā)明之中,如果代表性地簡單說明所取得的效果,則如下。即,根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施的方式,能夠提供具有優(yōu)異的抗HIC性的鋼板及接合體。另外,根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施的方式,還能夠提高上述鋼板及接合體的進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性。

具體實(shí)施方式

以下,對于本發(fā)明的鋼板及接合體的實(shí)施方式進(jìn)行說明。

<鋼板>

該鋼板具有如下組成:C(碳):0.008質(zhì)量%以上且0.08質(zhì)量%以下;Si(硅):0.02質(zhì)量%以上且0.50質(zhì)量%以下;Mn(錳):0.6質(zhì)量%以上且2.0質(zhì)量%以下;P(磷):高于0質(zhì)量%并在0.014質(zhì)量%以下;S(硫):高于0質(zhì)量%并在0.004質(zhì)量%以下;Al(鋁):0.010質(zhì)量%以上且0.050質(zhì)量%以下;Nb(鈮):0.002質(zhì)量%以上且0.035質(zhì)量%以下;稀土類金屬:0.0002質(zhì)量%以上且0.0070質(zhì)量%以下;Zr(鋯):0.0003質(zhì)量%以上且0.01質(zhì)量%以下;Ca(鈣):0.0003質(zhì)量%以上且0.004質(zhì)量%以下;Ti(鈦):0.002質(zhì)量%以上且0.012質(zhì)量%以下;N(氮):高于0質(zhì)量%并在0.0065質(zhì)量%以下;O(氧):高于0質(zhì)量%并在0.004質(zhì)量%以下;以及余量:Fe(鐵)和不可避免的雜質(zhì)。另外,該鋼板中,當(dāng)量圓直徑高于20nm并低于60nm的含TiN析出物的斷面密度為3.0×105個(gè)/mm2以上且8.5×105個(gè)/mm2以下,且當(dāng)量圓直徑為60nm以上的含TiN析出物的斷面密度為1.0×105個(gè)/mm2以上。

作為該鋼板的平均厚度的下限,沒有特別限定,但例如為6mm,優(yōu)選為8mm,更優(yōu)選為12mm。另一方面,作為該鋼板的平均厚度的上限,沒有特別限定,但例如為60mm,優(yōu)選為50mm,更優(yōu)選為40mm。該鋼板的平均厚度小于上述下限時(shí),加工成管線管等之時(shí)的強(qiáng)度有可能不充分。反之,該鋼板的平均厚度高于上述上限時(shí),加工成管線管等有可能困難。

[C(碳)]

以下,對于該鋼板的各成分進(jìn)行說明。C是用于確保該鋼板的強(qiáng)度所需要的元素。作為C的含量的下限為0.008質(zhì)量%,優(yōu)選為0.02質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.03質(zhì)量%。另一方面,作為C的含量的上限為0.08質(zhì)量%,優(yōu)選為0.07質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.06質(zhì)量%。C的含量小于上述下限時(shí),該鋼板的強(qiáng)度有可能不充分。反之,C的含量高于上述上限時(shí),該鋼板中生成島狀馬氏體,其成為HIC的起點(diǎn),抗HIC性有可能降低。另外,焊接時(shí)在HAZ的熔合部的鄰域部位,馬氏體的硬度上升,進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性有可能降低。

[Si(硅)]

Si是該鋼板的脫氧所需要的元素。作為Si的含量的下限為0.02質(zhì)量%,優(yōu)選為0.04質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.06質(zhì)量%。另一方面,作為Si的含量的上限為0.50質(zhì)量%,優(yōu)選為0.45質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.35質(zhì)量%。Si的含量小于上述下限時(shí),該鋼板的脫氧有可能不充分。反之,Si的含量高于上述上限時(shí),該鋼板中成為HIC的起點(diǎn)的島狀馬氏體生成,抗HIC性有可能降低。

[Mn(錳)]

Mn是用于確保該鋼板的強(qiáng)度所需要的元素。作為Mn的含量的下限為0.6質(zhì)量%,優(yōu)選為0.8質(zhì)量%,更優(yōu)選為1.0質(zhì)量%。另一方面,作為Mn的含量的上限為2.0質(zhì)量%,優(yōu)選為1.9質(zhì)量%,更優(yōu)選為1.8質(zhì)量%。Mn的含量小于上述下限時(shí),該鋼板的強(qiáng)度有可能不充分。反之,Mn的含量高于上述上限時(shí),與S一起形成MnS,抗HIC性有可能降低。

[P(磷)]

P在該鋼板中不可避免地包含,是使該鋼板的抗HIC性及抗SSCC性降低的元素。P的含量高于0質(zhì)量%。P的含量越小越為優(yōu)選,但工業(yè)上達(dá)到0質(zhì)量%困難。另一方面,作為P的含量的上限為0.014質(zhì)量%,優(yōu)選為0.012質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.010質(zhì)量%。P的含量高于上述上限時(shí),該鋼板的抗HIC性及進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性有可能降低。

[S(硫)]

S在該鋼板中不可避免地包含,與Mn一起形成MnS,是使該鋼板的抗HIC性降低的元素。S的含量高于0質(zhì)量%。S的含量越小越優(yōu)選,但工業(yè)上達(dá)到0質(zhì)量%困難。另一方面,作為S的含量的上限為0.004質(zhì)量%,優(yōu)選為0.003質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.0025質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.002質(zhì)量%。S的含量高于上述上限時(shí),該鋼板的抗HIC性有可能降低。

[Al(鋁)]

Al是該鋼板的脫氧所需要的元素。作為Al的含量的下限為0.010質(zhì)量%,優(yōu)選為0.020質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.025質(zhì)量%。另一方面,作為Al的含量的上限為0.050質(zhì)量%,優(yōu)選為0.045質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.040質(zhì)量%。Al的含量小于上述下限時(shí),該鋼板中容易形成Ti氧化物,其結(jié)果是,有可能難以將含TiN析出物的當(dāng)量圓直徑和斷面密度調(diào)整到規(guī)定范圍。反之,Al的含量高于上述上限時(shí),在該鋼板中有可能形成作為HIC的起點(diǎn)的團(tuán)簇狀的Al氧化物。

[Nb(鈮)]

Nb是用于確保該鋼板的強(qiáng)度所需要的元素。作為Nb的含量的下限為0.002質(zhì)量%,優(yōu)選為0.005質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.010質(zhì)量%。另一方面,作為Nb的含量的上限為0.035質(zhì)量%,優(yōu)選為0.033質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.030質(zhì)量%。Nb的含量小于上述下限時(shí),該鋼板的強(qiáng)度有可能不充分。反之,Nb的含量高于上述上限時(shí),該鋼板的焊接時(shí)在HAZ的熔合部的鄰域部分容易生成硬質(zhì)馬氏體,進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性有可能降低。

[稀土類金屬]

稀土類金屬是該鋼板的脫氧所需要的元素。作為稀土類金屬的含量的下限為0.0002質(zhì)量%,優(yōu)選為0.0005質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.0010質(zhì)量%。另一方面,作為稀土類金屬的含量的上限為0.0070質(zhì)量%,優(yōu)選為0.0060質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.0055質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.0050質(zhì)量%。稀土類金屬的含量小于上述下限時(shí),該鋼板的脫氧不充分,由此Ti氧化物容易形成,其結(jié)果是,有可能難以將含TiN析出物的當(dāng)量圓直徑及斷面密度調(diào)整到規(guī)定范圍。反之,稀土類金屬的含量高于上述上限時(shí),固溶的稀土類金屬在晶界偏析,晶界強(qiáng)度降低,該鋼板的進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性有可能降低。在此所謂“稀土類金屬”,意思是原子序號57的La(鑭)至原子序號71的Lu(镥)的15個(gè)鑭系元素、及Sc(鈧)和Y(釔)。

[Zr(鋯)]

Zr是該鋼板的脫氧所需要的元素。作為Zr的含量的下限為0.0003質(zhì)量%,優(yōu)選為0.0005質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.0010質(zhì)量%。另一方面,作為Zr的含量的上限為0.01質(zhì)量%優(yōu)選為0.007質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.005質(zhì)量%。Zr的含量小于上述下限時(shí),該鋼板的脫氧不充分,由此Ti氧化物容易形成,其結(jié)果是,有可能難以將含TiN析出物的當(dāng)量圓直徑及斷面密度調(diào)整至規(guī)定范圍。反之,Zr的含量高于上述上限時(shí),在制造該鋼板時(shí),熔鋼工序中固溶Zr增加,鑄造工序中上述固溶Zr以包圍氧化物及硫化物的方式結(jié)晶出來,抗HIC性有可能降低。

[Ca(鈣)]

Ca形成CaS而固定S,由此減少M(fèi)nS生成量,其結(jié)果是,其為提高該鋼板的抗HIC性的元素。作為Ca的含量的下限為0.0003質(zhì)量%,優(yōu)選為0.0005質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.0010質(zhì)量%。另一方面,作為Ca的含量的上限為0.004質(zhì)量%,優(yōu)選為0.0035質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.0032質(zhì)量%。Ca的含量小于上述下限時(shí),該鋼板的抗HIC性有可能降低。反之,Ca的含量高于上述上限時(shí),過剩形成的CaS凝集,該鋼板的抗HIC性有可能降低。

[Ti(鈦)]

Ti與N一起作為含TiN析出物析出,是提高該鋼板的進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性的元素。作為Ti的含量的下限為0.002質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.004質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.005質(zhì)量%。另一方面,Ti的含量的上限為0.012質(zhì)量%,優(yōu)選為0.010質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.009質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.008質(zhì)量%。Ti的含量小于上述下限時(shí),有可能難以將含TiN析出物的當(dāng)量圓直徑及斷面密度調(diào)整到規(guī)定范圍。反之,Ti的含量高于上述上限時(shí),含TiN析出物過度穩(wěn)定化,該鋼板在焊接時(shí)從HAZ的熔合部稍微離開的部位的奧氏體晶粒的釘扎效應(yīng)過剩,由此軟質(zhì)鐵素體的生成被促進(jìn),其結(jié)果是,進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性有可能降低。

[N(氮)]

N與Ti一起作為含TiN析出物析出,是提高該鋼板的進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性的元素。N的含量高于0質(zhì)量%。作為N的含量的下限優(yōu)選為0.0020質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.0025質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.0030質(zhì)量%。另一方面,作為N的含量的上限為0.0065質(zhì)量%,優(yōu)選為0.0060質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.0055質(zhì)量%。N的含量小于上述下限時(shí),有可能難以將含TiN析出物的當(dāng)量圓直徑及斷面密度調(diào)整到規(guī)定范圍。反之,N的含量高于上述上限時(shí),氮化物在該鋼板的晶界偏析,晶界強(qiáng)度降低,其結(jié)果是,進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性有可能降低。

[O(氧)]

O在該鋼板中不可避免地包含,是形成粗大氧化物等的夾雜物,從而促進(jìn)以該夾雜物為起點(diǎn)的HIC發(fā)生的元素。O的含量高于0質(zhì)量%。作為O的含量的下限優(yōu)選為0.0002質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.0008質(zhì)量%。另一方面,作為O的含量的上限為0.004質(zhì)量%,優(yōu)選為0.003質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.002質(zhì)量%。O的含量小于上述下限時(shí),有可能得不到與該鋼板的制造成本上升相應(yīng)的抗HIC性的提高效果。反之,O的含量高于上述上限時(shí),以上述粗大氧化物等的夾雜物為起點(diǎn)的HIC發(fā)生被促進(jìn),該鋼板的抗HIC性有可能降低。

該鋼板除了上述的組成以外,還含有Ni(鎳):0.01質(zhì)量%以上且1.50質(zhì)量%以下、Cu(銅):0.01質(zhì)量%以上且1.50質(zhì)量%以下、Cr(鉻):0.01質(zhì)量%以上且1.50質(zhì)量%以下、Mo(鉬):0.01質(zhì)量%以上且1.50質(zhì)量%以下、V(釩):0.003質(zhì)量%以上且0.08質(zhì)量%以下、B(硼):0.0002質(zhì)量%以上且0.0025質(zhì)量%以下、及Mg(鎂):高于0質(zhì)量%并在0.005質(zhì)量%以下之中的至少一種即可。

[Ni(鎳)]

Ni是有助于該鋼板的強(qiáng)度提高的元素。作為Ni的含量的下限,優(yōu)選為0.01質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.05質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.10質(zhì)量%。另一方面,作為Ni的含量的上限優(yōu)選為1.50質(zhì)量%,更優(yōu)選為1.00質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.50質(zhì)量%。Ni的含量小于上述下限時(shí),該鋼板的強(qiáng)度有可能降低。反之,Ni的含量高于上述上限時(shí),該鋼板的焊接時(shí)在HAZ的熔合部的鄰域部位,硬質(zhì)馬氏體增加,其結(jié)果是,進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性有可能降低。

[Cu(銅)]

Cu是有助于該鋼板的強(qiáng)度提高的元素。作為Cu的含量的下限,優(yōu)選為0.01質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.05質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.10質(zhì)量%。另一方面,作為Ni的含量的上限,優(yōu)選為1.50質(zhì)量%,更優(yōu)選為1.00質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.50質(zhì)量%。Cu的含量小于上述下限時(shí),該鋼板的強(qiáng)度有可能降低。反之,Cu的含量高于上述上限時(shí),該鋼板的焊接時(shí)在HAZ的熔合部的鄰域部位,硬質(zhì)馬氏體增加,其結(jié)果是,進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性有可能降低。

[Cr(鉻)]

Cr是有助于該鋼板的強(qiáng)度提高的元素。作為Cr的含量的下限,優(yōu)選為0.01質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.05質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.10質(zhì)量%。另一方面,作為Cr的含量的上限,優(yōu)選為1.50質(zhì)量%,更優(yōu)選為1.00質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.50質(zhì)量%。Cr的含量小于上述下限時(shí),該鋼板的強(qiáng)度有可能降低。反之,Cr的含量高于上述上限時(shí),該鋼板的焊接時(shí)在HAZ的熔合部的鄰域部位,硬質(zhì)馬氏體增加,進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性有可能降低。

[Mo(鉬)]

Mo是有助于該鋼板的強(qiáng)度提高的元素。作為Mo的含量的下限,優(yōu)選為0.01質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.05質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.10質(zhì)量%。另一方面,作為Mo的含量的上限,優(yōu)選為1.50質(zhì)量%,更優(yōu)選為1.00質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.50質(zhì)量%。Mo的含量比上述下限小時(shí),該鋼板的強(qiáng)度有可能降低。反之,Mo的含量高于上述上限時(shí),該鋼板的焊接時(shí)在HAZ的熔合部的鄰域部位,硬質(zhì)馬氏體增加,進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性有可能降低。

[V(釩)]

V是有助于該鋼板的強(qiáng)度提高的元素。作為V的含量的下限,優(yōu)選為0.003質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.005質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.010質(zhì)量%。另一方面,作為V的含量的上限,優(yōu)選為0.08質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.07質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.05質(zhì)量%。V的含量小于上述下限時(shí),該鋼板的強(qiáng)度有可能降低。反之,V的含量高于上述上限時(shí),該鋼板的焊接時(shí)在HAZ的熔合部的鄰域部位,硬質(zhì)馬氏體增加,進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性有可能降低。

[B(硼)]

B是有助于該鋼板的強(qiáng)度提高的元素。作為B的含量的下限,優(yōu)選為0.0002質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.0005質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.0010質(zhì)量%。另一方面,作為B的含量的上限,優(yōu)選為0.0025質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.020質(zhì)量%。B的含量小于上述下限時(shí),該鋼板的強(qiáng)度有可能降低。反之,B的含量高于上述上限時(shí),該鋼板的焊接時(shí)在HAZ的熔合部的鄰域部位,硬質(zhì)馬氏體增加,進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性有可能降低。

[Mg(鎂)]

Mg與S一起形成MgS,該硫化物微細(xì)分散,從而是進(jìn)一步提高該鋼板的進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性的元素。Mg的含量優(yōu)選為高于0質(zhì)量%。作為Mg的含量的下限,優(yōu)選為0.0005質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.0010質(zhì)量。另一方面,作為Mg的含量的上限,優(yōu)選為0.005質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.004質(zhì)量%,進(jìn)一步優(yōu)選為0.003質(zhì)量%。Mg的含量小于上述下限時(shí),該鋼板的進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性有可能降低。反之,Mg的含量高于上述上限時(shí),有可能得不到與該鋼板的制造成本上升相應(yīng)的進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性的提高效果。

[余量]

該鋼板除了上述的各元素以外,含有Fe(鐵)和不可避免的雜質(zhì)作為余量。作為該不可避免的雜質(zhì),例如可列舉Sn(錫)、As(砷)、Pb(鉛)等。

該鋼板中,設(shè)相對于總質(zhì)量的C和Nb的含量[質(zhì)量%]分別為[C]和[Nb]時(shí),優(yōu)選滿足下式(1)。該鋼板通過滿足下式(1),進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性進(jìn)一步提高。該鋼板滿足上述構(gòu)成而使上述效果奏效的理由如下。即,由C和Nb形成的含NbC析出物,雖然比含TiN析出物弱,但是在該鋼板的焊接時(shí)稍微離開熔合部的部位,發(fā)揮奧氏體晶粒的釘扎效應(yīng),促進(jìn)軟質(zhì)鐵素體的生成。因此,該鋼板滿足下式(1),焊接時(shí)從HAZ的熔合部稍微離開的部位未溶的含NbC析出物減少,軟質(zhì)鐵素體的生成得到抑制。其結(jié)果是,該鋼板的進(jìn)行過T字交叉焊接時(shí)的抗SSCC性進(jìn)一步提高。

[C]×[Nb]×105≤200…(1)

作為上式(1)的左邊的上限,如上述優(yōu)選為200,更優(yōu)選為195,進(jìn)一步優(yōu)選為190,特別優(yōu)選為185,更特別優(yōu)選為180,最優(yōu)選為175。另一方面,作為上式(1)的左邊的下限,沒有特別限定,便優(yōu)選為為1,更優(yōu)選為10。上式(1)的左邊高于上述上限時(shí),該鋼板在焊接時(shí)從HAZ的熔合部稍微離開的部位未溶的含NbC析出物有可能增加。其結(jié)果是,該含NbC析出物發(fā)揮奧氏體晶粒的釘扎效應(yīng)而促進(jìn)軟質(zhì)鐵素體的生成,該鋼板的進(jìn)行過T字交叉焊接時(shí)的抗SSCC性有可能降低。反之,上式(1)的左邊小于上述下限時(shí),Nb的含量不足,強(qiáng)度有可能不充分,以及N的含量不足,有可能難以將含TiN析出物的當(dāng)量圓直徑及斷面密度調(diào)整到規(guī)定范圍。

[含TiN析出物]

該鋼板含有當(dāng)量圓直徑高于20nm且低于60nm的比較小的含TiN析出物、和當(dāng)量圓直徑為60nm以上的比較大的含TiN析出物。上述比較小的含TiN析出物,在該鋼板的焊接時(shí)HAZ的熔合部的鄰域部位,發(fā)揮奧氏體晶粒釘扎效應(yīng),抑制硬質(zhì)馬氏體的生成,并且在稍微離開熔合部的部位發(fā)揮奧氏體晶粒釘扎效應(yīng)而促進(jìn)軟質(zhì)鐵素體的生成。另外,上述比較大的含TiN析出物,在該鋼板的焊接時(shí)在HAZ的熔合部的鄰域部位,發(fā)揮奧氏體晶粒釘扎效應(yīng),抑制硬質(zhì)馬氏體的生成。

作為該鋼板的當(dāng)量圓直徑高于20nm且低于60nm的含TiN析出物的斷面密度的下限為3.0×105個(gè)/mm2,優(yōu)選為3.5×105個(gè)/mm2,更優(yōu)選為4.0×105個(gè)/mm2。另一方面,作為上述含TiN析出物的斷面密度的上限為8.5×105個(gè)/mm2,優(yōu)選為8.0×105個(gè)/mm2,更優(yōu)選為7.5×105個(gè)/mm2。上述含TiN析出物的斷面密度小于上述下限時(shí),該鋼板的焊接時(shí)在HAZ的熔合部的鄰域部位,奧氏體晶粒釘扎效應(yīng)有可能無法充分發(fā)揮。其結(jié)果是,不能抑制硬質(zhì)馬氏體相的生成,進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性有可能降低。反之,上述含TiN析出物的斷面密度高于上述上限時(shí),該鋼板的焊接時(shí)在HAZ的稍微離開熔合部的部位,奧氏體晶粒釘扎效應(yīng)有可能過剩發(fā)揮。其結(jié)果是,軟質(zhì)鐵素體的生成被促進(jìn),進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性有可能降低。

作為該鋼板中的當(dāng)量圓直徑為60nm以上的含TiN析出物的斷面密度的下限,為1.0×105個(gè)/mm2,優(yōu)選為1.2×105個(gè)/mm2,更優(yōu)選為1.5×105個(gè)/mm2。另一方面,作為上述含TiN析出物的斷面密度的上限,沒有特別限定,例如為5.0×105個(gè)/mm2,優(yōu)選為3.0×105個(gè)/mm2,更優(yōu)選為2.7×105個(gè)/mm2。上述含TiN析出物的斷面密度小于上述下限時(shí),該鋼板的焊接時(shí)在HAZ的熔合部的鄰域部位,奧氏體晶粒釘扎效應(yīng)得不到充分發(fā)揮,不能抑制硬質(zhì)馬氏體相的生成,其結(jié)果是,進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性有可能降低。反之,上述含TiN析出物的斷面密度高于上述上限時(shí),該鋼板的制造有可能困難。

在此,當(dāng)量圓直徑高于20nm且低于60nm的含TiN析出物的斷面密度,及當(dāng)量圓直徑60nm以上的含TiN析出物的斷面密度,是指通過以下的方法測量的值。首先,切斷該鋼板的任意的部位,用透射型電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope:TEM)等的電子顯微鏡,觀察所得到的切斷面。在上述觀察中,利用能量色散型熒光X射線分析(Energy Dispersive X-ray spectrometry:EDX)裝置等判別含有Ti的析出物,將其作為含TiN析出物。其次,通過圖像分析測量觀察視野中的各含TiN析出物的面積,換算成當(dāng)量圓直徑,計(jì)測當(dāng)量圓直徑高于20nm且低于60nm的含TiN析出物的個(gè)數(shù)、和當(dāng)量圓直徑為60nm以上的含TiN析出物的個(gè)數(shù),計(jì)算每1mm2的個(gè)數(shù),求得斷面密度。還有,當(dāng)量圓直徑為20nm以下的粒子,因?yàn)镋DX的可靠性不充分,所以從分析中除外。

[用途]

該鋼板其抗HIC性優(yōu)異。另外,該鋼板其進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性也優(yōu)異。因此,該鋼板能夠適合作為石油、煤碳、天然氣等的化石燃料的生產(chǎn)及運(yùn)輸所用的設(shè)備的材料,即作為能源用鋼材使用,特別適合作為石油及天然氣的運(yùn)輸所用的管線管的材料,即作為管線管用鋼板使用。

<鋼板的制造方法>

作為該鋼板的制造方法,例如可列舉具備鑄造鋼粹的鑄造工序,熱軋所得到的鑄塊的熱軋工序的方法等。以下,對于各工序進(jìn)行說明。

[鑄造工序]

在本工序中,將具有上述組成的鋼液鑄造成板坯形狀等,得到鑄塊。具有上述組成的鋼液,能夠通過適宜組合脫硫處理、脫氧處理、各元素的添加等的現(xiàn)有公知的方法取得。在本工序中,在1,450℃以上且1,500℃以下進(jìn)行冷卻處理即可。這時(shí),作為上述的溫度范圍內(nèi)的冷卻時(shí)間的下限,沒有特別限定,但例如為200秒。另一方面,作為上述的溫度范圍的冷卻時(shí)間的上限,優(yōu)選為300秒,更優(yōu)選為280秒。上述溫度范圍內(nèi)的冷卻時(shí)間高于上述上限時(shí),粗大的含TiN析出物容易生成,其結(jié)果是,有可能難以將含TiN析出物的當(dāng)量圓直徑及斷面密度調(diào)整到規(guī)定范圍。還有,在本工序中,除了上述的溫度范圍內(nèi)的冷卻處理以外,也可以進(jìn)行低于1,450℃下的冷卻處理、和1,500℃以上的冷卻處理。

[熱軋工序]

在本工序中,通過熱軋由上述鑄造工序得到的鑄塊,取得鋼板。作為該熱軋時(shí)的鑄塊的加熱溫度,例如為850℃以上且1,200℃以下。另外,作為鑄塊的加熱時(shí)間的下限,沒有特別限定,但例如為0.5小時(shí)。另一方面,作為上述加熱時(shí)間的上限,優(yōu)選為4小時(shí),更優(yōu)選為3.2小時(shí)。上述加熱時(shí)間高于上述上限時(shí),粗大的含TiN析出物容易生成,其結(jié)果是,有可能難以將含TiN析出物的當(dāng)量圓直徑及斷面密度調(diào)整到規(guī)定范圍。

作為由下式(2)表示的本工序的前后的鑄塊的壓下率的下限,優(yōu)選為0.5,更優(yōu)選為0.6,進(jìn)一步優(yōu)選為0.8。另一方面,作為上述壓下率的上限,沒有特別限定,例如為0.9。上述壓下率小于上述下限時(shí),軋制中的應(yīng)變量不足,由于應(yīng)變誘發(fā)析出而生成的含TiN析出物減少,其結(jié)果是,有可能難以將含TiN析出物的當(dāng)量圓直徑及斷面密度調(diào)整到規(guī)定范圍。

壓下率=(軋制前的平均厚度-軋制后的平均厚度)/軋制前的平均厚度…(2)

作為本工序的軋制道次數(shù)的下限,通常為1,優(yōu)選為3,更優(yōu)選為7。另一方面,作為上述軋制道次數(shù)的上限,優(yōu)選為16,更優(yōu)選為15,進(jìn)一步優(yōu)選為12。上述軋制道次數(shù)小于上述下限時(shí),有可能難以使壓下率在上述的規(guī)定范圍。反之,上述軋制道次數(shù)高于上述上限時(shí),為了使壓下率在上述的規(guī)定范圍,需要使各道次的壓下率降低,因此經(jīng)由軋制中的應(yīng)變誘發(fā)析出而生成的含TiN析出物減少,其結(jié)果是,有可能難以將含TiN析出物的當(dāng)量圓直徑及斷面密度調(diào)整到規(guī)定范圍。

作為本工序的終軋溫度的下限,優(yōu)選為790℃,更優(yōu)選為820℃。另一方面,作為上述終軋溫度的上限,例如為1,000℃。上述終軋溫度小于上述下限時(shí),在軋制時(shí)導(dǎo)入鋼板的位錯(cuò)量增加,以位錯(cuò)為擴(kuò)散路徑的微細(xì)的含TiN析出物過度生成,其結(jié)果是,有可能難以將含TiN析出物的當(dāng)量圓直徑和斷面密度調(diào)整到規(guī)定范圍。

<接合體>

該接合體具備該鋼板、和將該鋼板的端部間或該鋼板與其他的鋼板加以接合的焊接金屬。該接合體,是上述的該鋼板的端部間或該鋼板與其他的鋼板被焊接金屬接合而成的接合體,即通過焊接合該鋼板的端部間或該鋼板與其他的鋼板而成的接合體。如果該接合體以適當(dāng)?shù)臏囟葪l件被焊接,則在上述焊接時(shí)越靠近HAZ的熔合部的部位溫度越高,含TiN析出物越會熔融減少。因此,該接合體中,HAZ的含TiN析出物的斷面密度,在遠(yuǎn)離熔合部的方向上逐漸地增加即可。該接合體中,借助該鋼板含有的比較小的含TiN析出物,焊接時(shí)在HAZ的熔合部的鄰域部位,奧氏體晶粒釘扎效應(yīng)得到發(fā)揮,熔合部的鄰域部位的硬質(zhì)馬氏體的生成受到抑制。另外,該接合體中,該鋼板含有的比較小的含TiN析出物的斷面密度在上述上限以下,沒有過剩地分散,從而稍微離開熔合部的部位的奧氏體晶粒釘扎效應(yīng)受到限定,可抑制軟質(zhì)鐵素體的生成。此外,該接合體中,該鋼板含有的比較大的含TiN析出物,在焊接時(shí)HAZ的熔合部的鄰域部位發(fā)揮奧氏體晶粒釘扎效應(yīng),硬質(zhì)馬氏體相的生成進(jìn)一步得到抑制。如此,該接合體中,因?yàn)镠AZ的熔合部的鄰域部位的硬質(zhì)馬氏體生成和稍微離開熔合部的部位的軟質(zhì)鐵素體生成被抑制,所以進(jìn)行過焊接的部位,特別是進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性優(yōu)異。此外,該接合體因?yàn)槭峭ㄟ^焊接,接合該鋼板的端部間或該鋼板與其他的鋼板而成,所以抗HIC性優(yōu)異。

作為該接合體,例如可列舉將該鋼板成形為管狀的,對于接頭部分進(jìn)行縫焊,即通過縫焊接合而得到的鋼管、以環(huán)縫焊接對于多個(gè)上述鋼管的端部間進(jìn)行接合而得到的管線管等。

【實(shí)施例】

以下,通過實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明,但本發(fā)明不受這些實(shí)施例限定。

<鋼板的制作>

使用150kg真空感應(yīng)爐,熔煉具有表1所示的組成的鋼液,鑄造該鋼液而制作板坯。對該板坯進(jìn)行熱軋,從而得到平均厚度25mm的No.1~No.19鋼板。熱軋時(shí)的加熱溫度為1,100℃。該鋼板的制造過程之中,熱軋時(shí)的加熱溫度以外的主要的條件顯示在表2中。還有,在表1中,“REM”表示稀土類金屬(rare earthmetal)。在表2中,“t1(秒)”表示鑄造中進(jìn)行1,450℃以上且1,500℃以下的冷卻處理的時(shí)間。“t2(時(shí)間)”表示熱軋時(shí)的1,100℃下的加熱時(shí)間?!皦合侣省笔菬彳埖那昂蟮蔫T塊的壓下率,由下式(2)表示。

壓下率=(軋制前的平均厚度-軋制后的平均厚度)/軋制前的平均厚度…(2)

【表1】

[含TiN析出物的斷面密度的測量]

對于所得到的鋼板,通過以下的方法進(jìn)行含TiN析出物的斷面密度的測量。首先,從各鋼板上,切下柱體狀的試驗(yàn)片。在此切割中,使試驗(yàn)片的軸向與鋼板的寬度方向一致,試驗(yàn)片的中心軸與鋼板的一方的表面的距離為鋼板的平均厚度的1/4,并且使試驗(yàn)片的一方的底面為鋼板的縱斷面。其次,由相當(dāng)于該試驗(yàn)片的上述鋼板的縱斷面的底面制成復(fù)型TEM試驗(yàn)片,以透射型電子顯微鏡(TEM)進(jìn)行觀察。觀察條件為,觀察倍率15,000倍,觀察視野52.7μm2,觀察4個(gè)視野。在觀察中,由能量色散型熒光X射線分析(EDX)裝置判別含有Ti的析出物,以該析出物作為含TiN析出物。接著,通過圖像分析測量觀察視野中的各含TiN析出物的面積,換算成當(dāng)量圓直徑,計(jì)測當(dāng)量圓直徑高于20nm且低于60nm的含TiN析出物的個(gè)數(shù)、和當(dāng)量圓直徑為60nm以上的含TiN析出物的個(gè)數(shù),計(jì)算每1mm2的個(gè)數(shù),求得斷面密度。還有,20nm以下的析出物,因?yàn)镋DX的可靠性不充分,所以從分析中除外。測量結(jié)果一并顯示在表2中。

<鋼板的評價(jià)>

通過以下的方法,評價(jià)各鋼板的屈服強(qiáng)度、抗HIC性及進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性。評價(jià)結(jié)果一并顯示在表2中。

[屈服強(qiáng)度]

從各鋼板上切下JIS-Z2241:2011所規(guī)定的棒狀的4號試驗(yàn)片。在此切割中,使試驗(yàn)片的軸向與鋼板的寬度方向一致,使試驗(yàn)片的中心軸與鋼板的一方的表面的距離為鋼板的平均厚度的1/4。接著,按JIS-Z2241:2011所述的方法進(jìn)行拉伸試驗(yàn),測量屈服強(qiáng)度[MPa]。屈服強(qiáng)度中,其值越大,表示強(qiáng)度越優(yōu)異,470MPa以上能夠判斷為“良好”,低于470MPa判斷為“不良”。

[抗HIC性]

抗HIC性遵循“NACE(National Association of Corrosion Engineers)standard TM0284-2003”所規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn)和評價(jià)。具體來說,首先從各鋼板上切下縱長方向與鋼板的軋制方向一致的t:10mm×W:20mm×L:100mm的板狀的試驗(yàn)片。其次,在含有5質(zhì)量%NaCl和0.5質(zhì)量%CH3COOH,且以1atm的硫化氫使之飽和的25℃的水溶液中浸漬上述試驗(yàn)片96小時(shí)。浸漬后,沿縱長方向以10mm間距切斷試驗(yàn)片,研磨各切斷面后,使用光學(xué)顯微鏡以100倍的倍率觀察整體切斷面,發(fā)生1mm以上的裂紋時(shí)判斷為HIC發(fā)生。表2中顯示整體切斷面有無HIC發(fā)生??笻IC性中,沒有HIC發(fā)生時(shí)能夠判斷為“良好”,有HIC發(fā)生時(shí)能夠判斷為“不良”。

[進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性]

進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性,通過以下的方法進(jìn)行試驗(yàn)和評價(jià)。首先,為了模擬縫焊,將各鋼板加工成75°的X坡口,通過雙焊層的埋弧焊法進(jìn)行焊接,制作管。焊接時(shí)的線能量為,第一焊層:3.7kJ/mm,第二焊層:5.4kJ/mm。其次,為了模擬接合管彼此時(shí)的環(huán)縫焊接,使上述管的縫焊接線正交,如此實(shí)施氣體保護(hù)電弧焊的1個(gè)焊層的平板堆焊,制作管接合體。焊接時(shí)的線能量為1.0kJ/mm。

對于焊接后的管接合體的焊接部表面進(jìn)行研磨處理,進(jìn)行堆焊的余高部的除去。從該管接合體的堆焊部正下方,以中心軸與堆焊線并排的方式,提取L:115mm×W:15mm×t:5mm的試驗(yàn)片。使用該試驗(yàn)片,基于“ASTM G39,NACE TM0177-2005B法”,實(shí)施4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)片的抗SSCC性評價(jià)試驗(yàn)。具體來說,對試驗(yàn)片施加相當(dāng)于荷載應(yīng)力388MPa或438MPa的撓度。之后,在含有5質(zhì)量%NaCl和0.5質(zhì)量%CH3COOH,且以1atm的硫化氫使之飽和的NACE溶液A中浸漬試驗(yàn)片720小時(shí)后,由倍率10倍的光學(xué)顯微鏡觀察試驗(yàn)片表面有無裂紋,即SSCC是否發(fā)生。還有,如果在荷載應(yīng)力388MPa時(shí)發(fā)生SSCC,則不實(shí)施荷載應(yīng)力438MPa的抗SSCC性評價(jià)試驗(yàn)。表2中,顯示荷載應(yīng)力388MPa及438MPa時(shí)SSCC有無發(fā)生。進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性,無論荷載應(yīng)力388MPa和438MPa時(shí)都沒有發(fā)生SSCC的情況,能夠判斷為“特別良好”,在荷載應(yīng)力438MPa時(shí)雖然有SSCC發(fā)生,但在荷載應(yīng)力388MPa時(shí)沒有SSCC發(fā)生的情況,能夠判斷為“良好”,荷載應(yīng)力388MPa時(shí)有SSCC發(fā)生的情況,能夠判斷為“不良”。

【表2】

由表2可知,No.1~No.11的實(shí)施例的鋼板,屈服強(qiáng)度、抗HIC性及進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性良好。因此,該鋼板可判斷為,適合作為能源用鋼材,特別是石油和天然氣的運(yùn)輸所用的管線管的材料,即適合作為管線管用鋼板使用。

另外,No.2~No.11的鋼板,是使[C]×[Nb]×105的值為200以下的鋼板,與[C]×[Nb]×105的值高于200的No.1的鋼板比較,進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性特別良好。由此可判斷,通過使[C]×[Nb]×105的值為200以下,能夠進(jìn)一步提高進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性。

另一方面,No.12~No.19的比較例的鋼板,屈服強(qiáng)度、抗HIC性及進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性之中,至少進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性不良好。以下,對于各比較例進(jìn)行研究。

No.12、No.13、No.17和No.19的鋼板,是組成和含TiN析出物的斷面密度不滿足本發(fā)明所規(guī)定的范圍的比較例。No.14~16的鋼板,是含TiN析出物的斷面密度不滿足本發(fā)明所規(guī)定的范圍的比較例。No.18的鋼板,是組成不滿足本發(fā)明所規(guī)定的范圍的比較例。如此,組成和含TiN析出物的斷面密度之中至少一方不滿足本發(fā)明所規(guī)定的范圍的鋼板,至少進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性不良好。另外,No.17和No.18的鋼板,抗HIC性也不良好。

【產(chǎn)業(yè)上的可利用性】

本發(fā)明的鋼板,抗HIC性和進(jìn)行過T字交叉焊接的部位的抗SSCC性優(yōu)異。

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