CN105555983A - 油井用电焊钢管 - Google Patents

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Abstract

一种油井用电焊钢管，其以质量％计含有：C：0.02～0.14％、Si：0.05～0.50％、Mn：1.0～2.1％、P：0.020％以下、S：0.010％以下、Nb：0.010～0.100％、Ti：0.010～0.050％、Al：0.010～0.100％以及N：0.0100％以下，Cu、Ni、Cr、Mo、V以及B的含量分别为Cu：0～0.50％、Ni：0～1.00％、Cr：0～0.50％、Mo：0～0.30％、V：0～0.10％、B：0～0.0030％，余量由Fe和不可避免的杂质构成，在对全厚度试样片进行管轴方向拉伸试验时，抗拉强度为780MPa以上，0.2％屈服强度与抗拉强度的比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]为0.80以上，2％流变应力与抗拉强度的比值[2％流变应力/抗拉强度]为0.85～0.98。

Description

油井用电焊钢管
技术领域
本发明涉及油井用电焊钢管。
背景技术
作为油井管所要求的特性之一，可以列举出即使在很深的地下也不会破坏的压坏强度(CollapseStrength)。压坏强度以压坏压力(CollapsePressure)的形式进行测定。
在用作油井管的电焊钢管(以下，也称为“油井用电焊钢管”)中，已知外径(D)与壁厚(t)之比(D/t)越小则压坏强度越高，屈服强度(YS；YieldStrength)越高则压坏强度越高，残余应力(电焊钢管的成型或精压加工等在寒冷环境下进行的工序中在管内产生的残余应力)越低则压坏强度越高，圆度以及厚度偏差度越优良则压坏强度越高(例如，参考非专利文献1)。
作为以提高油井用电焊钢管的压坏强度为目的的技术，已公开了下述技术：在制管后，低温下进行热处理，利用科特雷尔效应来提高屈服强度，提高压坏强度(例如，参考专利文献1)；或者，在制管后，高温下进行热处理，除去残余应力来提高压坏强度(例如，参考专利文献2)。
另外已知下述技术：对油井用电焊钢管，通过分别将化学组成、屈服应力(屈服强度)、抗拉强度以及屈服比调节至特定的范围内，在制管后不实施热处理也可以使强度和韧性提高(例如，参考专利文献3)。
专利文献1：日本特开昭60-187664号公报
专利文献2：日本特开昭59-177322号公报
专利文献3：日本特许第5131411号公报
非专利文献1：塑性和加工(日本塑性加工学会志)第30卷第338号(1989-3)
发明内容
发明要解决的问题
但是，对于专利文献1～3中记载的油井用电焊钢管，要求进一步提高压坏强度。为了进一步提高这些油井用电焊钢管的压坏强度，据认为通过制管后的热处理来提高压坏强度是有效的。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供通过制管后的热处理来提高压坏强度的油井用电焊钢管。
用于解决问题的手段
本发明人等进行了深入的研究，结果发现，通过分别将化学组成、抗拉强度、0.2％屈服强度与抗拉强度的比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]以及2％流变应力与抗拉强度的比值[2％流变应力/抗拉强度]调节至特定的范围，能够解决上述问题，从而完成了本发明。
即，用于解决上述问题的具体手段如下。
<1>一种油井用电焊钢管，其以质量％计含有：
C：0.02～0.14％、
Si：0.05～0.50％、
Mn：1.0～2.1％、
P：0.020％以下、
S：0.010％以下、
Nb：0.010～0.100％、
Ti：0.010～0.050％、
Al：0.010～0.100％、以及
N：0.0100％以下，
Cu、Ni、Cr、Mo、V以及B的含量分别为：
Cu：0～0.50％、
Ni：0～1.00％、
Cr：0～0.50％、
Mo：0～0.30％、
V：0～0.10％、
B：0～0.0030％，
余量由Fe和不可避免的杂质构成，
在对全厚度试样片进行管轴方向拉伸试验时，抗拉强度为780MPa以上，0.2％屈服强度与抗拉强度的比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]为0.80以上，2％流变应力与抗拉强度的比值[2％流变应力/抗拉强度]为0.85～0.98。
<2>根据<1>所述的油井用电焊钢管，其以质量％计含有
Ca：超过0且为0.0050％以下、
Mo：超过0且为0.30％以下、
V：超过0且为0.10％以下、
Cr：超过0且为0.50％以下、
Ni：超过0且为1.00％以下、
Cu：超过0且为0.50％以下、
B：超过0且为0.0030％以下、以及
Ce：超过0且为0.0050％以下中的1种或2种以上。
<3>根据<1>或<2>所述的油井用电焊钢管，其通过Crampton法测定的残余应力为300MPa以下。
<4>根据<1>～<3>中任一项所述的油井用电焊钢管，其由下述式(1)定义的焊接裂纹敏感性组成Pcm为0.1800以上，
Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B式(1)
[式(1)中，C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V以及B分别表示各元素的含量(质量％)]。
<5>根据<1>～<4>中任一项所述的油井用电焊钢管，其通过正电子湮没法测定的平均正电子寿命为120皮秒～140皮秒。
<6>根据<1>～<5>中任一项所述的油井用电焊钢管，其中，在与管轴方向以及壁厚方向平行的截面中，观测到的原奥氏体粒子中的50％以上是长径比为1.5以上的原奥氏体粒子。
<7>根据<1>～<6>中任一项所述的油井用电焊钢管，其中，通过对带有V型切口的全尺寸试样片进行夏比冲击试验而求得的管周方向的母材韧性在0℃下为30J以上。
发明效果
根据本发明，提供通过制管后的热处理来提高压坏强度的油井用电焊钢管。
附图说明
图1中实线(“300℃低温热处理”)是作为本实施方式的一个例子的在制管后在300℃下实施了300秒的热处理后的电焊钢管的应力-应变曲线，虚线(“轧制状态”)是上述例子中在制管后且实施上述热处理前的应力-应变曲线。
图2是表示比值[0.2％屈服强度/抗拉强度](YR)与压坏强度比的关系的一个例子的曲线图。
图3是表示残余应力与压坏强度比的关系的一个例子的曲线图。
图4是表示热处理温度与残余应力的关系的一个例子的曲线图。
图5是表示热处理时间与残余应力的关系的一个例子的曲线图。
图6是表示平均正电子寿命与比值[0.2％屈服强度/抗拉强度](YR)的关系的一个例子的曲线图。
图7是表示热轧工序中的平均冷却速度与平均正电子寿命的关系的一个例子的曲线图。
图8是表示热轧工序中的卷取温度与平均正电子寿命的关系的一个例子的曲线图。
图9是表示制管工序中的精压加工应变量与平均正电子寿命的关系的一个例子的曲线图。
图10A是表示实施例1(热处理条件：300℃、300秒)的电焊钢管的L截面的一部分(硝酸乙醇蚀刻后)的光学显微镜组织照片。
图10B是在图10A所示的光学显微镜组织照片中用白色虚线描绘了两个原奥氏体粒子的晶界的光学显微镜组织照片。
图11A是表示相对于实施例1(热处理条件：300℃、300秒)而言将热处理条件变更为200℃、300秒而得到的电焊钢管的L截面(硝酸乙醇蚀刻后)的光学显微镜组织照片。
图11B是在图11A所示的光学显微镜组织照片中用白色虚线描绘了一个原奥氏体粒子的晶界的光学显微镜组织照片。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。
本说明书中，使用“～”表示的数值范围是指包含“～”的前后记载的数值作为下限值和上限值的范围。
另外，本说明书中，表示成分(元素)的含量“％”是指“质量％”。
此外，本说明书中，有时将C(碳)的含量标记为“C含量”。关于其他元素的含量有时也同样地标记。
本实施方式的油井用电焊钢管(以下，也称为“电焊钢管”)以质量％计含有C：0.02～0.14％、Si：0.05～0.50％、Mn：1.0～2.1％、P：0.020％以下、S：0.010％以下、Nb：0.010～0.100％、Ti：0.010～0.050％、Al：0.010～0.100％以及N：0.0100％以下，Cu、Ni、Cr、Mo、V以及B的含量分别为Cu：0～0.50％、Ni：0～1.00％、Cr：0～0.50％、Mo：0～0.30％、V：0～0.10％、B：0～0.0030％，余量由Fe和不可避免的杂质构成，在对全厚度试样片进行管轴方向拉伸试验时，抗拉强度为780MPa以上，0.2％屈服强度与抗拉强度的比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]为0.80以上，2％流变应力与抗拉强度的比值[2％流变应力/抗拉强度]为0.85～0.98。
本实施方式的油井用电焊钢管是通过制管后的热处理(以下，也简单称为“热处理”)来提高压坏强度的油井用电焊钢管。
在此，关于“通过制管后的热处理来提高压坏强度”的效果，本实施方式的满足全部上述条件的油井用电焊钢管可以视为是实现了上述效果的油井用电焊钢管。
另外，本实施方式的油井用电焊钢管确保了油井管所要求的韧性。例如，本实施方式的油井用电焊钢管的后述C方向母材韧性(0℃)达到30J以上。
本说明书中，“压坏强度”(CollapseStrength)是指，基于作为美国石油协会标准(API标准)的“APIBULLETIN5C3”中“2.3CollapseTestingProcedure”测定的压坏压力(CollapsePressure)。
另外，“通过制管后的热处理来提高压坏强度”是指，热处理后的电焊钢管的压坏强度与热处理前的电焊钢管的压坏强度的比值[热处理后的电焊钢管的压坏强度/热处理前的电焊钢管的压坏强度](以下，也称为“压坏强度比”)超过1.00(优选压坏强度比达到1.10以上)。
根据本实施方式，可以将压坏强度比提高至例如1.10以上，因此可以将壁厚减薄例如10％以上。由此，能够提高油井管的设计的自由度，并且可以降低钢材成本。
另外，本实施方式的电焊钢管在对全厚度试样片进行管轴方向拉伸试验时抗拉强度为780MPa以上并且2％流变应力与抗拉强度(TS：TensileStrength)的比值[2％流变应力/抗拉强度]为0.85～0.98。
抗拉强度为780MPa以上并且比值[2％流变应力/抗拉强度]为0.85～0.98是表示制管后实施了较低温度(例如200℃～400℃)的热处理的电焊钢管。
本实施方式的电焊钢管在比值[2％流变应力/抗拉强度]为0.85～0.98的方面与制管后没有实施热处理的上述专利文献3中记载的油井用电焊钢管不同。
关于制管后的热处理的温度，例如，制管后的热处理的温度为200℃以上时，容易将比值[2％流变应力/抗拉强度]调节至0.98以下。
另外，例如，制管后的热处理的温度为400℃以下时，容易将比值[2％流变应力/抗拉强度]调节至0.85以上，并且容易将抗拉强度调节至780MPa以上。
根据本实施方式，通过比值[2％流变应力/抗拉强度]为0.85以上，强度(例如抗拉强度，以下相同)提高，或者抑制强度的降低。比值[2％流变应力/抗拉强度]小于0.85的电焊钢管难以得到高强度。
作为比值[2％流变应力/抗拉强度]，从进一步提高强度的观点来看，优选为0.88以上。
另一方面，根据本实施方式，通过比值[2％流变应力/抗拉强度]为0.98以下，压坏强度比提高。比值[2％流变应力/抗拉强度]超过0.98时，压坏强度比降低。
作为比值[2％流变应力/抗拉强度]，从使压坏强度比进一步提高的观点来看，优选为0.97以下。另外，作为比值[2％流变应力/抗拉强度]，从使残余应力进一步降低、且使压坏强度比进一步提高的观点来看，更优选为0.95以下。
本说明书中，“2％流变应力”是指，通过对全厚度试样片进行管轴方向拉伸试验而得到的应力-应变曲线(stress-straincurve；也称为“SSCurve”)中应变为2％时的应力。
在此，“应力”以及“应变”分别是指标称应力以及标称应变。
另外，本说明书中，管轴方向拉伸试验是指，对全厚度试样片按照JISZ2241(2011)以拉伸方向作为管轴方向进行的拉伸试验。全厚度试样片设定为12号试样片(圆弧状试样片)。
本实施方式的电焊钢管在进行上述管轴方向拉伸试验时，抗拉强度为780MPa以上。由此，确保作为高强度的油井用电焊钢管所要求的强度。
对抗拉强度的上限没有特别的限制，但从抑制韧性降低的观点来看，抗拉强度优选为1100MPa以下，更优选为1050MPa以下。
本实施方式的电焊钢管(油井用电焊钢管)在抗拉强度为780MPa以上的方面，与管道钢管用的电焊钢管中制管后实施了热处理的钢管不同。
另外，本实施方式的电焊钢管在进行上述管轴方向拉伸试验时，0.2％屈服强度与抗拉强度的比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]为0.80以上。
根据本实施方式，通过比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]为0.80以上，压坏强度比增高。即，比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]小于0.80时，压坏强度比降低。
比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]的上限没有特别规定，但比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]理论上为1.00以下。从压坏强度比提高的观点来看，比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]优选为0.95以下，更优选为0.92以下。
另外，从压坏强度比提高的观点来看，比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]优选小于比值[2％流变应力/抗拉强度]。
图1中示出了具有本实施方式的化学组成的电焊钢管的应力-应变曲线的例子。
图1中，实线是作为本实施方式的一个例子的制管后在300℃下实施了300秒的热处理后的电焊钢管的应力-应变曲线(“300℃低温热处理”)，虚线是上述例子中制管后实施上述热处理前的应力-应变曲线(“轧制状态”)。
如图1所示，“300℃低温热处理”与“轧制状态”比较，抗拉强度提高。另外，“300℃低温热处理”、“轧制状态”均没有观测到明确的屈服点，但“轧制状态”中比例极限(proportionallimit)进一步降低。
“300℃低温热处理”中，抗拉强度为982MPa，比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]为0.90，比值[2％流变应力/抗拉强度]为0.95。
另一方面，“轧制状态”中，抗拉强度为902MPa，比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]为0.84，比值[2％流变应力/抗拉强度]为0.99。
本实施方式的电焊钢管的0.2％屈服强度与具有屈服点的钢管的屈服强度(YS；YieldStrength)对应，本实施方式的电焊钢管的比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]与具有屈服点的钢管的屈服比(YR；YieldRatio)对应。
本说明书中，有时本实施方式的电焊钢管的0.2％屈服强度称为“YS”，有时将本实施方式的电焊钢管的比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]称为“YR”。
图2是表示比值[0.2％屈服强度/抗拉强度](YR)与压坏强度比的关系的一个例子的曲线图。图2具体而言表示在本实施方式的电焊钢管的一个例子中仅仅使比值[0.2％屈服强度/抗拉强度](YR)发生变化时的压坏强度比的变化。图2中的横轴“YR”表示比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]。
如图2所示，该例子中，比值[0.2％屈服强度/抗拉强度](YR)为0.80以上时，压坏强度比达到1.10以上。
接着，对本实施方式的电焊钢管的化学组成进行说明。
本实施方式的电焊钢管以质量％计含有C：0.02～0.14％、Si：0.05～0.50％、Mn：1.0～2.1％、P：0.020％以下、S：0.010％以下、Nb：0.010～0.100％、Ti：0.010～0.050％、Al：0.010～0.100％以及N：0.0100％以下，Cu、Ni、Cr、Mo、V以及B的含量分别为Cu：0～0.50％、Ni：0～1.00％、Cr：0～0.50％、Mo：0～0.30％、V：0～0.10％、B：0～0.0030％，余量由Fe和不可避免的杂质构成。
在此，Cu、Ni、Cr、Mo、V以及B各自为任选的元素(选择元素)，无需一定被含有。
本实施方式的电焊钢管通过具有上述化学组成，能够在确保油井管所要求的韧性(例如C方向母材韧性(0℃))的同时，确保油井管所要求的强度(例如抗拉强度)。
<C：0.02～0.14％>
C(碳)是对确保钢的强度有效的元素。
C含量为了确保钢的强度而设定为0.02％以上。从强度的观点来看，C含量优选为0.05％以上。
另一方面，为了避免韧性降低，将C含量设定为0.14％以下。从韧性的观点来看，C含量优选为0.12％以下。
<Si：0.05～0.50％>
Si(硅)是作为脱氧剂有效的元素。
为了确保电阻焊接性，将Si含量设定为0.05～0.50％。在Si含量小于0.05％的情况以及超过0.50％的情况下，在电阻焊接部均多发氧化物缺陷，无法制成工业制品。
Si含量优选为0.10％以上。另外，Si含量优选为0.40％以下。
<Mn：1.0～2.1％>
Mn(锰)是对确保钢的强度有效的元素。
为了确保钢的强度，将Mn含量设定为1.0％以上。从强度的观点来看，Mn含量优选为1.3％以上。
另一方面，为了避免韧性降低，将Mn含量设定为2.1％以下。从韧性的观点来看，Mn含量优选为2.0％以下。
<P：0.020％以下>
P(磷)是不可避免的杂质元素。
为了避免钢的韧性降低，将P含量抑制为0.020％以下。
P含量的下限没有特别规定，但如果考虑脱磷的成本，则P含量优选为0.0002％以上。
<S：0.010％以下>
S(硫)是不可避免的杂质元素。
为了避免钢的韧性降低，将S含量抑制为0.010％以下。
S含量的下限没有特别规定，但如果考虑脱硫的成本，则S含量优选为0.0002％以上。
<Nb：0.010～0.100％>
Nb(铌)是对确保钢的强度和韧性有效的元素。
为了确保钢的强度和韧性，将Nb含量设定为0.010％以上。从强度以及韧性的观点来看，Nb含量优选为0.020％以上。
另外，为了避免韧性降低，将Nb含量设定为0.100％以下。从韧性的观点来看，Nb含量优选为0.060％以下。
<Ti(钛)：0.010～0.050％>
Ti是对固定N(氮)来抑制应变时效、确保韧性有效的元素。另外，对抑制连铸时的裂纹也有效。从这些效果的观点来看，将Ti含量设定为0.010％以上。从韧性的观点来看，Ti含量优选为0.015％以上，更优选为0.020％以上。
另一方面，为了避免产生粗大的析出物、韧性降低的现象，将Ti含量设定为0.050％以下。从韧性的观点来看，Ti含量优选为0.040％以下，更优选为0.030％以下。
<Al：0.010～0.100％>
Al(铝)是作为脱氧剂有效的元素。
为了脱氧而提高钢的纯度、确保韧性，将Al含量设定为0.010％以上。从韧性的观点来看，Al含量优选为0.020％以上，更优选为0.030％以上。
另外，为了避免产生粗大的析出物、韧性降低的现象，将Al含量设定为0.100％以下。从韧性的观点来看，Al含量优选为0.090％以下，更优选为0.080％以下，进一步优选为0.070％以下。
<N：0.0100％以下>
N(氮)是不可避免的杂质元素。
但是，N含量过多时，AlN等夹杂物过度增大，有可能产生表面伤、韧性劣化等。因此，N含量的上限设定为0.0100％。N含量优选为0.0080％以下，更优选为0.0060％以下，特别优选为0.0050％以下。
另一方面，N含量的下限没有特别规定，如果考虑脱N(脱氮)的成本和经济性，则N含量优选为0.0020％以上。
接着，对作为选择元素的Cu、Ni、Cr、Mo、V以及B进行说明。
<Cu：0～0.50％>
Cu(铜)是具有提高淬火性、进而通过固溶强化来使强度提高的效果的元素。但是，如果Cu含量过多，则使母材的韧性变差，促进热轧钢板产生瑕疵。因此，Cu含量的上限设定为0.50％。Cu含量的上限优选为0.40％，更优选为0.30％。
另一方面，Cu为选择元素，无需一定被含有。但是，从更加有效地得到上述效果的观点来看时，Cu含量优选为0.01％以上，优选为0.01％以上，更优选为0.03％以上。
<Ni：0～1.00％>
Ni(镍)是具有提高强度和韧性的效果的元素。但是，Ni是价格高昂的元素，Ni含量过多时，有可能损害经济性。因此，Ni含量的上限设定为1.00％。Ni含量的上限优选为0.50％，更优选为0.40％，进一步优选为0.30％。
另一方面，Ni为选择元素，无需一定被含有。但是，从更加有效地得到上述效果的观点来看时，Ni含量优选为0.01％以上，更优选为0.05％以上，进一步优选为0.10％以上。
<Cr：0～0.50％>
Cr(铬)是具有使淬火性提高、使强度提高的效果的元素。但是，Cr含量过多时，有可能使电阻焊接性显著变差。因此，Cr含量的上限为0.50％。Cr含量的上限优选为0.40％，更优选为0.30％，进一步优选为0.20％。
另一方面，Cr为选择元素，无需一定被含有。但是，从更加有效地得到上述效果的观点来看时，Cr含量优选为0.01％以上，更优选为0.03％以上。
<Mo：0～0.30％>
Mo(钼)是具有强化析出能力、使强度提高的效果的元素。但是，Mo是价格高昂的元素，Mo含量过多时，有可能损害经济性。因此，Mo含量的上限为0.30％。Mo含量的上限优选为0.20％，更优选为0.15％。
另一方面，Mo为选择元素，无需一定被含有。但是，从更加有效地得到上述效果的观点来看时，Mo含量优选为0.01％以上，更优选为0.05％以上，进一步优选为0.10％以上。
<V：0～0.10％>
V(钒)是具有强化析出能力、使强度提高的效果的元素。但是，从母材韧性的观点来看，V含量的上限设定为0.10％。
另一方面，V为选择元素，无需一定被含有。但是，从更加有效地得到上述效果的观点来看时，V含量优选为0.01％以上，更优选为0.03％以上。
<B：0～0.0030％>
B(硼)是具有使淬火性提高、使强度提高的效果的元素。但是，即使以超过0.0030％的含量含有B，也不仅不会引起淬火性的进一步提高，而且还有可能生成析出物而使韧性变差。因此，B的含量的上限设定为0.0030％。B的含量的上限优选为0.0025％，更优选为0.0020％。
另一方面，B为选择元素，无需一定被含有。但是，从更加有效地得到上述效果的观点来看时，B含量优选为0.0001％以上，更优选为0.0005％以上，进一步优选为0.0010％以上。
<不可避免的杂质>
本实施方式中，不可避免的杂质是在原材料中所包含的成分或者是在制造的工序中混入的成分，是指不是有意地使钢中含有的成分。
作为不可避免的杂质，具体而言，可以列举出O(氧)、Sb(锑)、Sn(锡)、W(钨)、Co(钴)、As(砷)、Mg(镁)、Pb(铅)、Bi(铋)、H(氢)、REM。在此，“REM”为稀土元素，即，是指选自Sc(钪)、Y(钇)、La(镧)、Ce(铈)、Pr(镨)、Nd(钕)、Pm(钷)、Sm(钐)、Eu(铕)、Gd(钆)、Tb(铽)、Dy(镝)、Ho(钬)、Er(铒)、Tm(铥)、Yb(镱)以及Lu(镥)中的至少一种元素。
上述元素中，优选控制使O含量达到0.006％以下。
另外，关于其他元素，通常，对于Sb、Sn、W、Co以及As允许混入含量0.1％以下，对于Mg、Pb以及Bi允许混入含量0.005％以下，对于H允许混入含量0.0004％以下，关于其他元素的含量，只要在通常的范围，则无需特别地控制。
另外，本实施方式的电焊钢管可以选择地含有Ca：超过0且为0.0050％以下、Mo：超过0且为0.30％以下、V：超过0且为0.10％以下、Cr：超过0且为0.50％以下、Ni：超过0且为1.00％以下、Cu：超过0且为0.50％以下、B：超过0且为0.0030％以下以及Ce：超过0且为0.0050％以下中的1种或2种以上。
这些元素除了有意在钢中含有的情况以外，也可能存在在钢中作为不可避免的杂质混入的情况。
关于Mo、V、Cr、Cu以及B，含有这些元素时的优选的含量分别如上所述。
<Ca：超过0且为0.0050％以下>
Ca(钙)是具有使MnS系的夹杂物微小分散化、从而提高钢纯度的效果的元素。但是，Ca的含量过多时，氧化物或硫化物增大，有可能对韧性产生不良影响。因此，Ca的含量的上限设定为0.0050％。Ca的含量的上限优选为0.0040％。
另一方面，Ca无需一定被含有。但是，如果从更有效地得到上述效果的观点来看，则Ca含量优选为0.0005％以上，更优选为0.0010％以上，进一步优选为0.0020％以上，特别优选为0.0030％以上。
<Ce：超过0且为0.0050％以下>
Ce(铈)是具有提高钢纯度的效果的元素。但是，Ce的含量过多时，生成粗大的夹杂物，钢的纯度降低。因此，Ce的含量的上限设定为0.0050％。Ca的含量的上限优选为0.0040％。
另一方面，Ce无需一定被含有。但是，如果从更有效地得到上述效果的观点来看，则Ce含量优选为0.0005％以上，更优选为0.0010％以上。
本实施方式的电焊钢管中，作为用于实现抗拉强度为780MPa以上的手段，可以列举出例如提高由下述式(1)定义的焊接裂纹敏感性组成Pcm的手段。
Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B式(1)
式(1)中，C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V以及B分别表示各元素的含量(质量％)。
另外，Cu、Ni、Cr、Mo、V以及B如上所述是任选的元素。即，式(1)中，Cu、Ni、Cr、Mo、V以及B可以为0。
从容易实现电焊钢管的抗拉强度为780MPa以上的方面来看，Pcm优选为0.1800以上，更优选为0.2000以上，进一步优选为0.2200以上。
另外，在电焊钢管含有B的情况下，Pcm明显倾向于得到小的值。因此，在电焊钢管含有B的情况下特别优选Pcm为0.1800以上，在电焊钢管不含有B的情况下特别优选Pcm为0.2200以上。
另外，对Pcm的上限值没有特别的限制，Pcm可以设定为例如0.3000以下，优选为0.2500以下。
作为用于实现抗拉强度为780MPa以上的手段，除了提高Pcm的手段以外，还可以列举出：在一定程度上降低热处理的温度(例如设定为400℃以下)的手段；在一定程度上缩短热处理的时间(例如设定为600秒以下)的手段等。
用于实现抗拉强度780MPa以上的手段可以仅使用一种，也可以组合使用两种以上。
另外，对于本实施方式的电焊钢管，作为用于实现比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]为0.80以上的手段，可以列举出：在一定程度上提高制管后的热处理的温度(例如设定为200℃以上)的手段；以及在一定程度上延长制管后的热处理的时间(例如设定为3秒以上)的手段。
据认为，根据这些各种手段，在热处理时，通过由固溶C固定到位错上而引起的科特雷尔效应更有效地发挥作用，容易实现比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]为0.80以上。
另外，作为用于实现比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]为0.80以上的手段，也可以列举出：加快用于得到钢板的热轧工序中的平均冷却速度(例如平均冷却速度设定为20℃/秒以上)的手段；以及降低热轧工序中的卷取温度(例如设定为100℃以下)的手段。
据认为，根据这些各种手段，通过抑制铁素体析出，在低温下相变，从而确保了位错的量和固溶C的量。因此，据认为，在热处理时，通过固溶C固定到位错上而引起的科特雷尔效应更有效地发挥作用，容易实现比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]为0.80以上。
在此，热轧工序为制管前的工序，其是指下述工序：通过对钢坯(板坯)进行热轧、冷却从而制成钢板，卷取所得到的钢板而得到卷材。
作为用于实现比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]为0.80以上的手段，也可以列举出：制管工序中，进行精压加工应变量高(例如精压加工应变量为2.0％以上)的精压加工的手段。据认为，根据该手段，能够使位错的量增大，能够形成稳定的位错下部组织(晶胞结构)。因此，通过热处理时的位错与固溶C的固定，容易实现比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]为0.80以上。
在此，制管工序是指下述工序：通过从热轧工序中得到的卷材退卷出钢板，将退卷出的钢板成形为筒状(管状)，将成形后的接合面进行电阻焊接(电阻焊接)，从而制成电焊钢管，对所得到的电焊钢管实施精压加工(缩径加工)。
用于实现比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]为0.80以上的手段可以仅使用一种，也可以组合使用两种以上。
另外，对于本实施方式的电焊钢管，作为用于实现比值[2％流变应力/抗拉强度]为0.98以下的手段，可以列举出：在一定程度上提高热处理的温度(例如设定为200℃以上)的手段；在一定程度上延长热处理的时间(例如设定为3秒以上)的手段等。这些手段可以仅使用一种，也可以组合使用两种以上。
此外，对于本实施方式的电焊钢管，作为用于实现比值[2％流变应力/抗拉强度]为0.85以上的手段，可以列举出：在一定程度上降低热处理的温度(例如设定为400℃以下)的手段；在一定程度上降低热处理的时间(例如设定为600秒以下)的手段等。这些手段可以仅使用一种，也可以组合使用两种以上。
另外，从提高压坏强度比的观点(例如将压坏强度比设定为1.10以上的观点)出发，本实施方式的电焊钢管的通过Crampton法测定的残余应力优选为300MPa以下。残余应力更优选为290MPa以下，进一步优选为280MPa以下。
如果从提高压坏强度比的观点来看，则上述残余应力越低越好，因此上述残余应力的下限没有特别限定。从实现的容易程度的观点来看时，上述残余应力优选为10MPa以上，更优选为50MPa以上，进一步优选为100MPa以上，特别优选为160MPa以上。
图3是表示残余应力与压坏强度比的关系的一个例子的曲线图。
图3详细地示出了在本实施方式的一个例子中仅使残余应力变化时的压坏强度比的变化。
如图3所示，在该例子中，残余应力为300MPa以下时，压坏强度比达到1.10以上。
作为实现残余应力300MPa以下的手段，可以列举出：在一定程度上提高热处理的温度(例如设定为200℃以上)的手段、在一定程度上延长热处理的时间(例如设定为3秒以上)的手段等。根据这些手段，显著地引起位错的再排列，进而残余应力有效降低。这些手段可以仅使用一种，也可以组合使用两种以上。
图4是表示热处理温度与残余应力的关系的一个例子的曲线图。
图4详细地示出了在本实施方式的一个例子中使热处理温度变化时的压坏强度比的变化。
如图4所示，该例子中，热处理温度为200℃以上时，残余应力达到300MPa以下。
图5是表示热处理时间与残余应力的关系的一个例子的曲线图。
图5详细地示出了在本实施方式的一个例子中使热处理时间变化时的压坏强度比的变化。
如图5所示，该例子中，热处理时间为3秒以上时，残余应力达到300MPa以下。
另外，本实施方式的电焊钢管通过正电子湮没法测定的平均正电子寿命优选为120皮秒～140皮秒。
平均正电子寿命为120皮秒以上时，容易实现抗拉强度780MPa以上。其理由据认为是由于，平均正电子寿命为120皮秒以上表示确保了充分量的位错。
另外，平均正电子寿命为120皮秒～140皮秒时，容易实现比值[0.2％屈服强度/抗拉强度](YR)为0.80以上。其理由据认为是由于，在热处理前确保了充分量的位错，从而平均正电子寿命暂时超过140皮秒，然后通过热处理，固溶C充分地固定到充分量的位错上，从而平均正电子寿命达到120皮秒～140皮秒的范围内。
通过正电子湮没法测定平均正电子寿命的方法是常见方法，该方法在例如“材料工学的顶端实验技术日本金属学会1998年12月1日发行ISBN4-88903-072-7C3057”中的“利用正电子进行的结构缺陷分析技术白井泰治教授著p183～189”中详细地进行了说明。
具体而言，将22Na射线源插入测定试样中，通过用检测器检测释放出的γ射线来识别从射线源释放到试样中的正电子的产生时间和湮灭时间。将识别的产生时间与湮灭时间之差作为正电子寿命。实际上检测到各种各样的表示正电子寿命的信号。将从这些信号识别的正电子寿命的平均值设定为“平均正电子寿命”。
图6是表示平均正电子寿命与比值[0.2％屈服强度/抗拉强度](YR)的关系的一个例子的曲线图。
图6详细地示出了在本实施方式的一个例子中使平均正电子寿命变化时的比值[0.2％屈服强度/抗拉强度](YR)的变化。
如图6所示，在该例子中，平均正电子寿命为140皮秒以下时，YR达到0.80以上。
作为用于实现平均正电子寿命为140皮秒以下的手段，可以列举出：加快热轧工序中的平均冷却速度(例如设定为20℃/秒以上)的手段、降低热轧工序中的卷取温度(例如设定为100℃以下)的手段、在制管工序中进行精压加工应变量高(例如2.0％以上)的精压加工的手段等。
图7是表示热轧工序中的平均冷却速度与平均正电子寿命的关系的曲线图。
图7详细地示出了在本实施方式的一个例子中使平均冷却速度变化时的平均正电子寿命的变化。
如图7所示，该例子中，平均冷却速度为20℃/秒以上时，平均正电子寿命达到140皮秒以下。
图8是表示热轧工序中的卷取温度与平均正电子寿命的关系的曲线图。
图8详细地示出了在本实施方式的一个例子中使卷取温度变化时的平均正电子寿命的变化。
如图8所示，该例子中，卷取温度为100℃以下时，平均正电子寿命达到140皮秒以下。
图9是表示制管工序中的精压加工应变量与平均正电子寿命的关系的曲线图。
图9详细地示出了在本实施方式的一个例子中使精压加工应变量变化时的平均正电子寿命的变化。
如图9所示，该例子中，精压加工应变量为2.0％以上时，平均正电子寿命达到140皮秒以下。
另外，作为本实施方式的电焊钢管的方案，优选如下方案：在与管轴方向以及壁厚方向平行的截面(以下，也称为“L截面”)中，观测到的原奥氏体粒子中的50％以上(50个数％以上)是长径比为1.5以上的原奥氏体粒子。
该方案的电焊钢管是没有实施淬火回火的电焊钢管。详细而言，在实施了淬火回火的电焊钢管中，观测到的大部分原奥氏体粒子为长径比小于1.5的原奥氏体粒子。即，在实施了淬火回火的电焊钢管中，长径比为1.5以上的原奥氏体粒子的比例小于观测到的原奥氏体粒子中的50％。
因此，根据上述方案的电焊钢管，即使没有进行必须高温(例如900℃以上)加热的淬火，也可以得到与进行了淬火回火的情况同等或同等以上的压坏强度比。由此，上述方案的电焊钢管与实施了淬火回火的电焊钢管比较，生产率优良，也具有成本优点。
图10A是表示后述实施例1(热处理条件：300℃、300秒)的电焊钢管的L截面的一部分(硝酸乙醇蚀刻后)的光学显微镜组织照片，图10B是在图10A所示的光学显微镜组织照片中，用白色的虚线描绘了两个原奥氏体粒子的晶界的光学显微镜组织照片。
如图10A以及图10B所示，在实施例1的电焊钢管的L截面中，观测到长径比为1.5以上的原奥氏体粒子。
如图10A以及图10B所示，实施例1的电焊钢管的L截面的组织为贝氏体主体的组织，是部分地(原奥氏体粒子的晶界等)包含铁素体的组织。
图11A是表示相对于后述的实施例1(热处理条件：300℃、300秒)而言将热处理条件变更为200℃、300秒而得到的电焊钢管的L截面(硝酸乙醇蚀刻后)的光学显微镜组织照片，图11B是在图11A所示的光学显微镜组织照片中用白色的虚线描绘了一个原奥氏体粒子的晶界的光学显微镜组织照片。
如图11A以及图11B所示，在上述电焊钢管的L截面中观测到长径比为1.5以上的原奥氏体粒子。
如图11A以及图11B所示，上述电焊钢管的L截面的组织为贝氏体主体的组织，是部分地(原奥氏体粒子的晶界等)包含铁素体的组织。
另外，从韧性的观点来看，本实施方式的电焊钢管的通过对带有V型切口的全尺寸试样片进行夏比冲击试验而求得的管周方向的母材韧性优选在0℃下为30J以上。以下，将该母材韧性称为“C方向母材韧性(0℃)”。
在此，夏比冲击试验是基于JISZ2242(2005)在0℃的温度条件下进行的。将5次试验结果的平均值作为C方向母材韧性(0℃)。
从韧性的观点来看，C方向母材韧性(0℃)优选为40J以上，更优选为50J以上。
如果从韧性的观点来看，则对C方向母材韧性(0℃)的上限没有特别的限制，但如果从同时实现韧性和强度(例如抗拉强度)的观点来看，则C方向母材韧性(0℃)优选为200J以下，更优选为180J以下，进一步优选为130J以下。
对本实施方式的电焊钢管的壁厚没有特别的限制，但作为壁厚，优选为5mm～17mm，更优选为7mm～15mm，特别优选为9mm～13mm。从提高压坏强度的观点来看，壁厚为5mm以上是有利的。从降低材料费的观点来看，壁厚为17mm以下是有利的。
另外，对于本实施方式的电焊钢管，对外径(D)与壁厚(t)之比[D/t]没有特别的限制，但作为比[D/t]，优选为10.0～25.0，更优选为13.0～23.0，特别优选为15.0～21.0。从降低材料费的观点来看，比[D/t]为10.0以上是有利的。从提高压坏强度的观点来看，比[D/t]为25.0以下是有利的。
此外，对制造本实施方式的电焊钢管的方法没有特别限制，可以通过一般的电焊钢管的制造方法制造。
本实施方式的电焊钢管的优选的制造方法(以下，也称为“制法A”)为包括如下工序的制造方法，所述工序为：
热轧工序，该工序中通过对钢坯(板坯)进行热轧、冷却从而制成钢板，卷取所得到的钢板而得到卷材；
制管工序，该工序中通过从卷材退卷出钢板，将退卷出的钢板成型为筒状(管状)，对成形后的接合面进行电阻焊接(电阻焊接)，从而制成电焊钢管，对所得到的电焊钢管实施精压加工(缩径加工)；和
热处理工序，该工序中对实施精压加工后的电焊钢管实施热处理。
在制法A中，从得到高YR的观点来看，热轧工序中的冷却时的平均冷却速度优选为20℃/秒以上。平均冷却速度的上限例如为60℃，优选为50℃。
另外，在制法A中，从得到高YR的观点来看，热轧工序中的卷取时的卷取温度优选为100℃以下。卷取温度的下限例如为5℃，优选为10℃。
此外，在制法A中，从得到高YR的观点来看，制管工序中的精压加工的应变量(精压加工应变量)优选为2.0％以上。精压加工应变量的上限例如为5.0％，优选为4.0％。
另外，在制法A中，热处理工序中的热处理的温度(热处理温度)优选为200℃～400℃。热处理温度为200℃以上时，残余应力降低，压坏强度比提高。热处理温度为400℃以下时，强度(例如抗拉强度)提高。
此外，在制法A中，热处理工序中的热处理的时间(热处理时间)优选为3秒～600秒。热处理温度为3秒以上时，残余应力降低，压坏强度比提高。热处理温度为600秒以下时，强度(例如抗拉强度)提高。
另外，从生产率的观点来看，特别优选热处理在IH(感应加热)下进行。
实施例
以下，通过实施例对本实施方式更加具体地进行说明，但本实施方式不限于以下的实施例。
[实施例1～14、比较例1～22]
分别制造具有表1所示的成分、Pcm为表1所示的值，外径(D)为200mm，壁厚(t)为11mm的实施例1～14以及比较例1～22的电焊钢管。电焊钢管中，表1所示的成分以外的成分(余量)为Fe和不可避免的杂质。
实施例1～14以及比较例1～7和9～22的电焊钢管通过上述制法A来制造。
关于比较例8的电焊钢管，除了没有进行热处理工序以外，通过与上述制法A同样的方法制造。
在各个例子中，热轧工序中的平均冷却速度、热轧工序中的卷取温度(冷却结束时刻的温度；以下，也称为CT(冷却温度))、制管工序中的精压加工应变量、热处理工序中的热处理温度以及热处理工序中的热处理时间如表2所示。
在此，热轧工序中的平均冷却速度是基于热轧结束时刻的钢板的温度与卷取温度(CT)之差来求得。
另外，实施例1～14以及比较例1～7和9～22中的热处理后的冷却条件均设定为以平均冷却速度为40℃/秒冷却至室温的条件。
对于所得到的各电焊钢管，测定以下的特性。
将结果示于表2中。
<抗拉强度、比值[0.2％屈服强度/抗拉强度](YR)、比值[2％流变应力/抗拉强度]>
从所得到的电焊钢管上采集12号试样片(圆弧状试样片)作为全厚度试样片。从电焊钢管的母材90°位置(相对于电阻焊接部在管周方向偏离90°的位置)上，在拉伸试验的拉伸方向成为管轴方向(L方向)的方向上采集全厚度试样片。关于采集的全厚度试样片，基于JISZ2241(2011)，进行以拉伸方向作为管轴方向的拉伸试验(管轴方向拉伸试验)，分别测定抗拉强度(MPa)、比值[0.2％屈服强度/抗拉强度](YR)以及比值[2％流变应力/抗拉强度]。
<残余应力>
对于所得到的电焊钢管，通过Crampton法测定残余应力(MPa)。
<平均正电子寿命>
对于所得到的电焊钢管，通过正电子湮没法测定平均正电子寿命(皮秒)。测定方法的详情如上所述。
<长径比为1.5以上的原γ粒子的比例>
从所得到的电焊钢管上采集用于观察L截面的试样片，将采集到的试样片的观察面(电焊钢管的L截面)进行硝酸乙醇蚀刻，通过光学显微镜观察硝酸乙醇蚀刻后的观察面，得到光学显微镜组织照片(参考例如图10A、图10B、图11A以及图11B)。由所得到的光学显微镜组织照片求得原奥氏体粒子(原γ粒子)的长径比。
按照以上所示的步骤，每1个电焊钢管求出30个原γ粒子的长径比。由所得到的结果求出长径比为1.5以上的原γ粒子在30个原γ粒子中所占的比例(％(个数％))。
<C方向母材韧性(0℃)>
从所得到的电焊钢管上采集带有V型切口的全尺寸试样片(夏比冲击试验用的试样片)。采集带有V型切口的全尺寸试样片，使试验方向为管周方向(C方向)。对采集的带有V型切口的全尺寸试样片，在0℃的温度条件下，基于JISZ2242(2005)进行夏比冲击试验，测定管周方向的夏比冲击吸收能(J)。
每1个电焊钢管进行5次以上的测定，将5次夏比冲击吸收能(J)的平均值作为C方向母材韧性(0℃)(J)。
<压坏强度比>
对于制管工序后且热处理工序前的电焊钢管以及热处理工序后的电焊钢管，分别基于APIBULLETIN5C3的“2.3CollapseTestingProcedure”来测定压坏强度。
基于所得到的结果，求出压坏强度比、即比值[热处理后的电焊钢管的压坏强度/热处理前的电焊钢管的压坏强度])。
表1
表2
表1中，Pcm(％)为由上述式(1)定义的焊接裂纹敏感性组成。
表2中，CT表示卷取温度，RT表示室温。
另外，表1和表2中，带下划线的数值表示是未被包含在本实施方式的范围内的数值。
如表1和表2所示，对于以质量％计含有C：0.02～0.14％、Si：0.05～0.50％、Mn：1.0～2.1％、P：0.020％以下、S：0.010％以下、Nb：0.010～0.100％、Ti：0.010～0.050％、Al：0.010～0.100％以及N：0.0100％以下，Cu、Ni、Cr、Mo、V以及B的含量分别为Cu：0～0.50％、Ni：0～1.00％、Cr：0～0.50％、Mo：0～0.30％、V：0～0.10％、B：0～0.0030％，余量由Fe和不可避免的杂质构成，抗拉强度为780MPa以上，比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]为0.80以上，比值[2％流变应力/抗拉强度]为0.85～0.98的实施例1～14的电焊钢管，其压坏强度比(比值[热处理后的电焊钢管的压坏强度/热处理前的电焊钢管的压坏强度])为1.10以上，通过制管后的热处理来使压坏强度提高。另外，实施例1～14的电焊钢管的C方向母材韧性(0℃)为30J以上，具备油井管所要求的韧性。
相对于实施例1～14，比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]小于0.80的比较例1～8的电焊钢管(这些之中，特别是比值[2％流变应力/抗拉强度]超过0.98的比较例4、6以及8的电焊钢管)的压坏强度比低。
另外，比值[2％流变应力/抗拉强度]小于0.85的比较例5以及7的电焊钢管、C含量小于0.02％的比较例9的电焊钢管以及Mn含量小于1.0％的比较例13的电焊钢管的抗拉强度均小于780MPa，作为油井管的强度不足。
另外，化学组成未被包含在本实施方式的范围内(详情参考表1)的比较例10以及14～22的电焊钢管的C方向母材韧性(0℃)小于30J，作为油井管的强度不足。
另外，Si含量未被包含在0.05～0.50％的范围内的比较例11以及12中，在电阻焊接部多产生氧化物缺陷，自身不可能制造能够作为油井管使用的电焊钢管。
日本申请2013-267314的公开内容的整体通过参考引入到本说明书中。
关于本说明书中记载的全部文献、专利申请以及技术标准，各个文献、专利申请以及技术标准通过参考引用，与具体并且分别记载的情况同等程度地通过参考引用到本说明书中。

Claims (7)

1.一种油井用电焊钢管，其以质量％计含有：
C：0.02～0.14％、
Si：0.05～0.50％、
Mn：1.0～2.1％、
P：0.020％以下、
S：0.010％以下、
Nb：0.010～0.100％、
Ti：0.010～0.050％、
Al：0.010～0.100％、以及
N：0.0100％以下，
Cu、Ni、Cr、Mo、V以及B的含量分别为：
Cu：0～0.50％、
Ni：0～1.00％、
Cr：0～0.50％、
Mo：0～0.30％、
V：0～0.10％、
B：0～0.0030％，
余量由Fe和不可避免的杂质构成，
在对全厚度试样片进行管轴方向拉伸试验时，抗拉强度为780MPa以上，0.2％屈服强度与抗拉强度的比值[0.2％屈服强度/抗拉强度]为0.80以上，2％流变应力与抗拉强度的比值[2％流变应力/抗拉强度]为0.85～0.98。
2.根据权利要求1所述的油井用电焊钢管，其以质量％计含有：
Ca：超过0且为0.0050％以下、
Mo：超过0且为0.30％以下、
V：超过0且为0.10％以下、
Cr：超过0且为0.50％以下、
Ni：超过0且为1.00％以下、
Cu：超过0且为0.50％以下、
B：超过0且为0.0030％以下、以及
Ce：超过0且为0.0050％以下中的1种或2种以上。
3.根据权利要求1或2所述的油井用电焊钢管，其通过Crampton法测定的残余应力为300MPa以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的油井用电焊钢管，其由下述式(1)定义的焊接裂纹敏感性组成Pcm为0.1800以上，
Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B式(1)
式(1)中，C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V以及B分别表示各元素的含量，单位为质量％。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的油井用电焊钢管，其通过正电子湮没法测定的平均正电子寿命为120皮秒～140皮秒。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的油井用电焊钢管，其中，在与管轴方向以及壁厚方向平行的截面中，观测到的原奥氏体粒子中的50％以上是长径比为1.5以上的原奥氏体粒子。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的油井用电焊钢管，其中，通过对带有V型切口的全尺寸试样片进行夏比冲击试验而求得的管周方向的母材韧性在0℃下为30J以上。
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