CN107109567B

CN107109567B - 用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管及其制造方法和深井用高强度厚壁导体套管

Info

Publication number: CN107109567B
Application number: CN201580070295.2A
Authority: CN
Inventors: 后藤聪太; 冈部能知; 冈崎雪彦
Original assignee: NKK Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2019-02-12
Anticipated expiration: 2035-12-15
Also published as: CA2967906A1; EP3239317B1; CA2967906C; KR20170084223A; US20170369962A1; CN107109567A; KR101967692B1; US11041223B2; EP3239317A1; EP3239317A4; JP6015879B1; WO2016103624A1; JPWO2016103624A1

Abstract

本发明提供一种高强度、高韧性并且耐焊后热处理性优异的电阻焊钢管。将具有如下组成和如下组织的热轧钢板作为坯材，通过辊成型而成型为大致圆形截面后，进行电阻焊接而制成电阻焊钢管，接着对电阻焊钢管的电阻焊接部实施在线热处理，进一步进行减径轧制，由此制成钢管端部的真圆度为0.6％以下的电阻焊钢管，上述组成含有C：0.01～0.12％、Si：0.05～0.50％、Mn：1.0～2.2％、P：0.03％以下、S：0.005％以下、Al：0.001～0.10％、N：0.006％以下、Nb：0.010～0.100％、Ti：0.001～0.050％，上述组织如下形成：由体积率为90％以上的贝氏体铁素体相和体积率为10％以下(包括0％)的第二相构成，贝氏体铁素体相的平均粒径为10μm以下，且粒径小于20nm的微细的Nb析出物以按Nb换算相对于总Nb量的比率(％)为75％以下的方式分散。

Description

用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管及其制造方法和深井用高强度厚壁导体套管

技术领域

本发明涉及一种在油井、天然气井的挖掘时适合于用作井挡土墙的导体套管用途的电阻焊钢管，特别涉及适合于存在于水深3000m以上的深海油田、深海天然气田的开发所使用的井(以下，也称为深井)用导体套管用途的高强度厚壁电阻焊钢管及其制造方法。

背景技术

导体套管作为在油井、天然气井的挖掘作业的初期阶段保护油井管免于外压的井挡土墙使用。一直以来，导体套管通过接合UOE钢管与连接件(螺纹加工而成的锻造部件)来制造。

导体套管埋设于井时，反复附加弯曲变形。此外，在埋设于较深的井时，还对导体套管施加因自重所致的应力负荷。因此，特别对深井用的导体套管要求：

(1)敷设时在重复的弯曲变形下不断裂，

(2)保持耐受自重的强度。

为了防止导体套管的弯曲变形时的断裂，特别要求抑制因连接部的错口等所致的应力集中。为了抑制错口等，可举出提高所使用的钢管的真圆度。

通常，为了除去钢管与锻造部件的接合部的残留应力，为了防止氢致开裂，也有时对导体套管在600℃以上的温度范围实施焊后热处理。因此，迫切期望能够抑制因焊后热处理所致的强度降低、在焊后热处理后也保持所希望的强度的耐焊后热处理性优异的钢管。

针对这样的迫切期望，例如，在专利文献1中记载了一种高温SR(Stress Relief)特性优异的高强度立管钢管。专利文献1中记载的技术是一种高温SR特性优异的立管钢管，具有如下钢组成：以重量％计，含有C：0.02～0.18％、Si：0.05～0.50％、Mn：1.00～2.00％、Cr：0.30～1.00％、Ti：0.005～0.030％、Nb：0.060％以下、Al：0.10％以下。在专利文献1所记载的技术中，在上述组成的基础上，以重量％计还可以含有Cu：0.50％以下、Ni：0.50％以下、Mo：0.50％以下和V：0.10％以下中的1种或2种以上、Ca：0.0005～0.0050％和/或B：0.0020％以下。在专利文献1所记载的技术中，通过含有规定量的Cr，推迟坯材铁素体的软化，增加软化阻力，能够抑制焊后热处理(SR处理)中的韧性降低、强度降低，高温SR特性提高。

另外，作为使钢管的真圆度提高的技术，在专利文献2中记载了一种UOE钢管的扩管方法，通过使用在安装于扩管装置的多个模具全部的外周部实施了槽加工的扩管装置，对每个进行扩管的钢管变更与钢管焊接部的内周侧的堆高相对的安装于扩管装置的模具进行扩管。根据专利文献2中记载的技术，能够使扩管装置的模具磨损量均匀化，实现钢管的真圆度提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3558198号公报

专利文献2：日本特开2006-289439号公报

发明内容

在导体套管中，为了防止因埋设时附加的反复弯曲变形所致的断裂，抑制应力集中是关键。因此，连接连接件的钢管必需具有一定程度以上的真圆度。但是，在专利文献1中对用于提高真圆度的、抑制错口的对策等完全没有提及。在专利文献1所记载的技术中，并未采取用于提高真圆度的对策，因此，特别是作为深井用导体套管用途，钢管端部的真圆度不够。为了将利用专利文献1中记载的技术制造的钢管用于深井用导体套管用途，需要进一步附加通过切削、矫正来改善钢管端部的真圆度的工序，在专利文献1所记载的技术中存在制造导体套管时的生产率降低的问题。

另外，即便利用专利文献2中记载的技术，也存在特别用于深井用导体套管时无法确保足够的真圆度的问题。

本发明的目的在于解决上述现有技术问题，提供适合深井用导体套管用途的、高强度且高韧性、进而耐焊后热处理性优异的高强度厚壁电阻焊钢管及其制造方法。另外，目的在于提供一种构成中包含该电阻焊钢管的导体套管。

本发明中的“高强度厚壁电阻焊钢管”是指母材部和电阻焊接部都具有API X80等级以上的高强度的、壁厚：15mm以上的厚壁电阻焊钢管。应予说明，母材部具有屈服强度YS：555MPa以上、拉伸强度TS：625MPa以上的高强度，电阻焊接部具有拉伸强度TS：625MPa以上的高强度。这里所说的“高韧性”是指在试验温度：-40℃下的夏比冲击试验吸收能量vE_-40为27J以上的情况。另外，作为深海埋设用途，优选壁厚为20mm以上。

另外，这里所说的“耐焊后热处理性优异的”是指在实施了600℃以上的焊后热处理之后、母材的强度也维持API X80等级以上的强度的情况。

为了实现上述目的，本发明人等对作为适合深井用导体套管用途的钢管的性状进行了深入研究。其结果发现为了不因敷设导体套管时的弯曲变形而产生断裂，需要使用将真圆度调整为0.6％以下的钢管。发现只要使用的钢管的真圆度为0.6％以下，就能够在不实施切削、矫正等特别的追加工序的情况下，将螺纹加工部件与接合部(钢管端部)的错口降低至可抑制因反复弯曲变形所致的断裂的程度。

而且，本发明人等想到作为这样的钢管，电阻焊钢比UOE钢管更合适。电阻焊钢管由多个辊连续地成型为圆筒形状，与通过冲压加工和扩管而成型的UOE钢管相比，具有较高的真圆度。而且，根据本发明人等的研究，得到以下见解：为了制成保持适合深井用导体套管用途的真圆度的电阻焊钢管，在电阻焊接后最终进行利用定径辊实施减径轧制的成型是有效的。还得到以下见解：为了进一步提高真圆度，制管的辊成型可以除由排辊组和翅片成型辊组构成的辊成型以外，还增加在排辊组的下游侧配设内辊、利用内辊从成型中途的热轧钢板的内壁侧挤压2点以上的位置的成型，而且，由此减少翅片成型的负荷。

另外，本发明人等进一步对影响焊后热处理后的钢管强度的作为钢管坯材的热轧钢板的组成、热轧条件的影响进行深入研究。其结果发现为了在600℃以上且优选小于750℃的焊后热处理后电阻焊钢管的强度也能够维持API X80等级以上，需要在作为钢管坯材的热轧钢板中使粒径小于20nm的微细的Nb析出物(析出Nb)以Nb换算为含Nb量的75％以下。得到以下见解：微细的Nb析出物(析出Nb)量超过含Nb量的75％时，无法抑制加热到600℃以上的温度的焊后热处理时的屈服强度YS的降低。

本发明是基于上述见解、进一步增加研究而完成的。即，本发明的要旨如下。

[1]一种用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管，具有如下组成和如下组织，上述组成以质量％计含有C：0.01～0.12％、Si：0.05～0.50％、Mn：1.0～2.2％、P：0.03％以下、S：0.005％以下、Al：0.001～0.10％、N：0.006％以下、Nb：0.010～0.100％、Ti：0.001～0.050％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，

上述组织是将体积率为90％以上的贝氏体铁素体相作为主相，由该主相和体积率为10％以下(包括0％)的第二相构成，上述贝氏体铁素体相的平均粒径为10μm以下，且粒径小于20nm的微细的Nb析出物以按Nb换算相对于总Nb量的比率(％)为75％以下的方式分散在母材部中而成的。

且由下述(1)式定义的钢管端部的真圆度为0.6％以下，

真圆度(％)＝{(钢管的最大外径mmφ)-(钢管的最小外径mmφ)}/(公称外径mmφ)×100‥‥(1)

[2]根据[1]所述的用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管，其中，制成如下组成：在上述组成的基础上，以质量％计还含有选自V：0.1％以下、Mo：0.5％以下、Cr：0.5％以下、Cu：0.5％以下、Ni：1.0％以下、B：0.0030％以下中的1种或2种以上。

[3]根据[1]或[2]所述的用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管，其中，制成如下组成：在上述组成的基础上，以质量％计还含有选自Ca：0.0050％以下、REM：0.0050％以下中的1种或2种。

[4]一种用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管的制造方法，利用辊成型机对热轧钢板连续进行辊成型而制成大致圆形截面的开口管后，将该开口管的端部彼此对接，对该对接的部位边用挤压辊进行压接边进行电阻焊接而制成电阻焊钢管，接着对该电阻焊钢管的电阻焊接部实施在线热处理后，进行减径轧制，

使上述热轧钢板为如下制造的热轧钢板：对具有如下组成的钢坯材实施在加热温度为1150～1250℃的温度区域均热60分钟以上的加热后，实施精轧结束温度为750℃以上的热轧，该热轧结束后，以在板厚中央部温度为750℃～650℃的温度区域的平均冷却速度为8～70℃/秒的方式实施加速冷却，实施在卷绕温度580～400℃下进行卷绕的工序，制得热轧钢板，

上述钢坯材以质量％计含有C：0.01～0.12％、Si：0.05～0.50％、Mn：1.0～2.2％、P：0.03％以下、S：0.005％以下、Al：0.001～0.10％、N：0.006％以下、Nb：0.010～0.100％、Ti：0.001～0.050％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。

[5]根据[4]所述的用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管的制造方法，其中，上述辊成型机是由排辊组和翅片成型辊组构成的辊成型机，上述排辊组由多个辊构成，上述翅片成型辊组由多个辊所构成。

[6]根据[5]所述的用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管的制造方法，其中，在上述排辊组的下游侧配设内辊，从成型中途的上述热轧钢板的内壁侧挤压2点以上的位置。

[7]根据[4]～[6]中任一项所述的用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管的制造方法，其中，上述电阻焊接部的在线热处理是将该电阻焊接部加热到加热温度：830～1150℃之后，进行在板厚中央温度为800～550℃的温度区域的平均冷却速度为10～70℃/秒的冷却，冷却至板厚中央温度为冷却停止温度：550℃以下的冷却停止温度的处理。

[8]根据[4]～[7]中任一项所述的用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管的制造方法，其中，上述减径轧制是使减径率为0.2～3.3％的轧制。

[9]根据[4]～[8]中任一项所述的用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管的制造方法，其中，制成如下组成：在上述组成的基础上，以质量％计还含有选自V：0.1％以下、Mo：0.5％以下、Cr：0.5％以下、Cu：0.5％以下、Ni：1.0％以下、B：0.0030％以下中的1种或2种以上。

[10]根据[4]～[9]中任一项所述的用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管的制造方法，制成如下组成：在上述组成的基础上，以质量％计还含有选自Ca：0.0050％以下、REM：0.0050％以下中的1种或2种。

[11]一种深井用高强度厚壁导体套管，是在[1]～[3]中任一项所述的用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管的两管端安装螺纹部件而成的。

根据本发明，能够在不实施格外的追加处理的情况下容易且便宜地制造适合深井用导体套管用途的、高强度且高韧性、进而加热到600℃以上的焊后热处理后也能够维持希望的高强度的耐焊后热处理性优异的高强度厚壁电阻焊钢管，产业上起到特别的效果。另外，根据本发明，还有在敷设导体套管时抑制断裂产生、对敷设成本减少作出贡献的效果。另外，根据本发明，还有在加热到600℃以上的焊后热处理后也能够制成保持API X80等级以上的强度的导体套管的效果。此外，本发明的电阻焊钢管还有作为利用环缝滚焊来接合管与管的管线用途也有用的效果。

附图说明

图1是示意地表示适于制造本发明电阻焊钢管的制造设备列的一个例子的说明图。

图2是示意地表示内辊的形状的一个例子的说明图。

图3是示意地表示在线热处理设备的一个例子的说明图。

具体实施方式

本发明的高强度厚壁电阻焊钢管是一种用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管。这里所说的“高强度厚壁电阻焊钢管”是指母材部和电阻焊接部都具有API X80等级以上的高强度的、壁厚：15mm以上的厚壁电阻焊钢管。应予说明，母材部具有屈服强度YS：555MPa以上、拉伸强度TS：625MPa以上的高强度，电阻焊接部具有拉伸强度TS：625MPa以上的高强度。

本发明高强度厚壁电阻焊钢管具有如下组成：以质量％计，含有C：0.01～0.12％、Si：0.05～0.50％、Mn：1.0～2.2％、P：0.03％以下、S：0.005％以下、Al：0.001～0.10％、N：0.006％以下、Nb：0.010～0.100％、Ti：0.001～0.050％，或还含有选自V：0.1％以下、Mo：0.5％以下、Cr：0.5％以下、Cu：0.5％以下、Ni：1.0％以下、B：0.0030％以下中的1种或2种以上，和/或选自Ca：0.0050％以下、REM：0.0050％以下中的1种或2种，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。

首先，对本发明的高强度厚壁电阻焊钢管的组成限定理由进行说明。以下，只要没有特别说明，组成中的质量％就仅由％标记。

C：0.01～0.12％

C是有助于钢管的强度增加的重要元素，为了确保所希望的高强度，需要含有0.01％以上。另一方面，如果超过0.12％地大量含有，则焊接性降低。此外，含有超过0.12％的大量的C在热轧后的冷却时或电阻焊接部的在线热处理时容易在冷却快的情况下生成马氏体，容易在冷却慢的情况下生成大量的珠光体，有可能导致韧性降低、强度降低。因此，C限定在0.01～0.12％的范围。应予说明，对于含量，下限优选为0.03％以上。另外，上限优选为0.10％以下，更优选为0.08％以下。

Si：0.05～0.50％

Si是因固溶强化而有助于钢管的强度增加的元素，为了得到这样的效果并确保所希望的高强度，需要含有0.05％以上。另外，Si比Fe与O(氧)的亲和力强，在电阻焊接时与Mn氧化物一起形成粘度高的共晶氧化物。因此，如果超过0.50％地过量含有，则使电阻焊接部的品质劣化。由此，Si限定在0.05～0.50％的范围。应予说明，优选为0.05～0.30％。

Mn：1.0～2.2％

Mn是有助于钢管的强度增加的元素，为了确保所希望的高强度，需要含有1.0％以上。另一方面，如果超过2.2％地大量含有，则与C同样容易生成马氏体，使焊接性降低。因此，Mn限定在1.0～2.2％的范围。应予说明，含量的下限优选为1.2％以上。上限优选为2.0％以下。

P：0.03％以下

P是在钢中以杂质的形式存在、而容易偏析于晶界等、对韧性等钢管特性造成不良影响的元素，优选尽可能减少。本发明中，0.03％以下可以允许。因此，P限定为0.03％以下。应予说明，优选为0.02％以下。应予说明，过量的减少导致精炼成本的高涨，因而优选为0.001％以上。

S：0.005％以下

S在钢中以MnS等粗大的硫化物系夹杂物的形式存在，导致延展性、韧性的降低，因而优选尽可能减少。本发明中，0.005％以下可以允许。因此，S限定为0.005％以下。应予说明，优选为0.004％以下。应予说明，过量的减少导致精炼成本的高涨，因此优选为0.0001％以上。

Al：0.001～0.10％

Al是作为钢的脱酸剂而有用地发挥作用的元素，为了得到这样的效果，需要含有0.001％以上。另一方面，如果超过0.10％地大量含有，则生成Al氧化物，使钢的清洁度降低。因此，Al限定在0.001～0.10％的范围。应予说明，含量的下限优选为0.005％以上。上限优选为0.08％以下。

N：0.006％以下

N在钢中以不可避免的杂质的形式存在，固溶或者形成氮化物，导致钢管的母材部或电阻焊接部的韧性降低。因此，优选尽可能减少。本发明中，0.006％以下可以允许。因此，N限定为0.006％以下。

Nb：0.010～0.100％

Nb在本发明中是重要的元素。是在钢坯材(板坯)加热时以Nb碳氮化物的形式存在于钢中、抑制奥氏体晶粒的粗大化、有助于组织微细化的元素。另外，Nb在加热到600℃以上的焊后热处理时，微细地析出，有助于焊后热处理后的钢管母材部的强度降低抑制。为了得到这样的效果，需要含有0.010％以上。另一方面，超过0.100％的过量的含有有可能对钢管的韧性造成不良影响，无法确保作为导体套管用途所希望的韧性。因此，Nb限定在0.010～0.100％的范围。应予说明，含量的下限优选为0.020％以上。上限优选为0.080％以下。

Ti：0.001～0.050％

Ti具有与N结合而形成Ti氮化物、将对钢管韧性造成不良影响的N固定、提高钢管韧性的作用。为了得到这样的效果，需要含有0.001％以上。另一方面，如果超过0.050％地含有，则导致钢管韧性的显著降低。因此，Ti限定在0.001～0.050％的范围。应予说明，含量的下限优选为0.005％以上。上限优选为0.030％以下。

上述成分为基本成分。本发明中，除基本组成以外，还可以含有选自V：0.1％以下、Mo：0.5％以下、Cr：0.5％以下、Cu：0.5％以下、Ni：1.0％以下、B：0.0030％以下中的1种或2种以上，和/或选自Ca：0.0050％以下、REM：0.0050％以下中的1种或2种。

选自V：0.1％以下、Mo：0.5％以下、Cr：0.5％以下、Cu：0.5％以下、Ni：1.0％以下、B：0.0030％以下中的1种或2种以上

V、Mo、Cr、Cu、Ni、B都是介由淬透性提高而有助于钢板的强度增加的元素，可以根据需要而选择含有。这些元素的含有尤其是在板厚为15mm以上的厚壁时在防止珠光体、多边形铁素体的生成并确保所希望的强度、韧性方面有效。为了得到这样的效果，优选含有V：0.005％以上、Mo：0.05％以上、Cr：0.05％以上、Cu：0.05％以上、Ni：0.05％以上、B：0.0005％以上。另一方面，分别超过V：0.1％、Mo：0.5％、Cr：0.5％、Cu：0.5％、Ni：1.0％、B：0.0030％的含量有可能导致焊接性和韧性的降低，并且导致材料成本的高涨。因此，在含有时，优先分别限定为V：0.1％以下、Mo：0.5％以下、Cr：0.5％以下、Cu：0.5％以下、Ni：1.0％以下、B：0.0030％以下。应予说明，更优选为V：0.08％以下、Mo：0.45％以下、Cr：0.30％以下、Cu：0.35％以下、Ni：0.35％以下、B：0.0025％以下。

选自Ca：0.0050％以下、REM：0.0050％以下中的1种或2种

Ca、REM都是有助于使伸展的MnS等硫化物系夹杂物成为球状的硫化物系夹杂物的夹杂物的形态控制的元素，可以根据需要而选择含有。为了得到这样的效果，Ca、REM都优选含有0.0005％以上。另一方面，如果Ca、REM都含有超过0.0050％，则有可能氧化物系夹杂物增加，使韧性降低。因此，在含有时，优选限定在Ca：0.0050％以下、REM：0.0050％以下的范围。

上述成分以外的剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。

本发明的高强度厚壁电阻焊钢管为具有上述的组成、并且母材部和电阻焊接部都具有如下组织、钢管端部的真圆度为0.6％以下的厚壁的电阻焊钢管，上述组织是以体积率为90％以上的贝氏体铁素体相为主相，由该主相和体积率为10％以下(包括0％)的第二相构成，上述贝氏体铁素体相的平均粒径为10μm以下，且粒径小于20nm的微细的Nb析出物以按Nb换算相对于总Nb量的比率(％)为75％以下的方式分散在母材部中而成的。

主相：体积率为90％以上的贝氏体铁素体相

为了兼具作为导体套管用途所希望的高强度、高韧性，在本发明的电阻焊钢管中，母材部和电阻焊接部都具有以体积率为90％以上的贝氏体铁素体相为主相的组织。贝氏体铁素体相小于90％时，即主相以外的第二相为10％以上，无法确保所希望的韧性。作为主相以外的第二相，可以例示珠光体、退化珠光体、贝氏体、马氏体等硬质相。因此，作为主相的贝氏体铁素体相的体积率限定为90％以上。应予说明，优选为95％以上。

贝氏体铁素体相的平均粒径：10μm以下

为了兼具作为导体套管用途所希望的高强度、高韧性，在本发明中，使作为主相的贝氏体铁素体相成为平均粒径10μm以下这样的微细的组织。如果平均粒径变大超过10μm，则无法保持所希望的高韧性。因此，作为主相的贝氏体铁素体相的平均粒径限定为10μm以下。

粒径小于20nm的微细的Nb析出物以Nb换算相对于总Nb量的比率(％)为75％以下

粒径小于20nm的微细的Nb析出物(主要为碳氮化物)有效地有助于确保所希望的高强度，因而优选以Nb换算相对于总Nb量的比率(％)为20％以上析出。但是，如果以Nb换算相对于总Nb量的比率(％)超过75％地析出，则在实施加热到600℃以上的温度的焊后热处理时，产生析出物的奥斯瓦尔德熟化，导致焊后热处理后的屈服强度的降低。因此，本发明在钢管母材部中使粒径小于20nm的微细的Nb析出物以Nb换算相对于总Nb量的比率(％)为75％以下。由此，在焊后热处理后也能够残留微细的Nb析出物，防止屈服强度的降低。因此，粒径小于20nm的微细的Nb析出物量以Nb换算相对于总Nb量的比率(％)限定为75％以下。

应予说明，这里所说的“粒径小于20nm的微细的Nb析出物量”使用如下值：将从电阻焊钢管的母材部采取的电解提取用试验片在电解液(10vol.％乙酰丙酮-1质量％四甲基氯化铵-甲醇溶液)中电解，对得到的电解残渣用孔径0.02μm的过滤器进行过滤，对通过了过滤器的Nb量进行分析而得到的值。

本发明高强度厚壁电阻焊钢管是具有上述的组成、上述的组织并且钢管端部的真圆度为0.6％以下的电阻焊钢管。

真圆度：0.6％以下

只要电阻焊钢管端部的真圆度为0.6％以下，则在利用环缝滚焊将连接件与管端部接合前，不进行切削·矫正处理而使接合部的错口量为允许范围，能够抑制因反复弯曲变形所致的断裂的产生。如果电阻焊钢管的真圆度超过0.6％，则与连接件(螺纹部件)的接合部的错口量变大，因埋设时的管自重、弯曲变形而在接合部断裂的可能性提高。因此，电阻焊钢管的真圆度限定为0.6％以下。应予说明，钢管的真圆度由以下(1)式定义。

钢管的最大外径、最小外径优选利用激光位移仪进行连续测量，但不可避免地由手动进行测量时，由在至少圆周方向的32处测定的值来决定。

构成包含上述本发明的高强度厚壁电阻焊钢管的深井用的导体套管是在高强度厚壁电阻焊钢管的两管端安装螺纹部件而成的。螺纹部件的安装方法没有特别限定，例如可以利用MIG焊接、TIG焊接等进行安装。另外，作为螺纹部件，例如可以使用碳钢、不锈钢等。

接下来，对本发明的高强度厚壁电阻焊钢管的制造方法进行说明。

本发明的电阻焊钢管通过将热轧钢板作为坯材来制造。

即，通过经由如下工序而制造，即利用辊成型机(优选由多个辊所构成的排辊组和多个辊所构成的翅片成型辊组构成)对热轧钢板以冷加工的方式连续进行辊成型，制成大致圆形截面的开口管后，将该开口管的端部彼此对接，对该对接的部位边用挤压辊进行压接边进行电阻焊接而制成电阻焊钢管，接着对该电阻焊钢管的电阻焊接部实施在线热处理后，进行减径轧制。

作为坯材使用的热轧钢板是对上述组成的钢坯材经由以下所示的工序而制造的板厚15mm以上、优选51mm以下的厚壁热轧钢板。

应予说明，对于钢坯材的制造方法，在本发明中无需进行特别限定，优选利用转炉等常用的熔炼方法对上述组成的溶钢进行熔炼，利用连续铸造法等常用的铸造方法来制成板坯等铸片(钢坯材)。应予说明，使用铸锭-开坯轧制法来代替连续铸造法而制成钢坯材(钢片)也没有任何问题。

对上述组成的钢坯材实施加热温度为1150～1250℃的温度区域的温度的加热后，实施由粗轧和精轧构成、精轧结束温度750℃以上的热轧。

加热温度：1150～1250℃

为了提高热轧钢板的韧性，优选为可期待晶粒微细化的较低的加热温度，但加热温度小于1150℃时，加热温度过低，不进行未溶解碳化物的固溶，有时无法确保API X80等级以上的所希望的高强度。另一方面，加热温度为超过1250℃的高温时，产生奥氏体(γ)晶粒的粗大化，不仅韧性降低，而且有可能导致氧化皮生成量的增加，导致表面性状的恶化，并且导致能量损失的增大，在经济上不利。因此，钢坯材的加热温度为1150～1250℃的温度区域的温度。应予说明，从钢坯材的加热温度均匀化的观点考虑，还优选该加热温度下的均热保持为60分钟以上。

粗轧只要能够制成规定的尺寸形状的薄板坯即可，无需特别限定。在精轧中，精轧结束温度调整为750℃以上。应予说明，该温度为表面温度。

精轧结束温度：750℃以上

精轧结束温度小于750℃时，开始铁素体转变，加工所生成的铁素体，因此导致韧性降低。因此，精轧结束温度限定为750℃以上。应予说明，在精轧中，优选将在板厚中心温度为950℃以下的未再结晶温度区域的压下率调整为20％以上。在未再结晶温度区域的压下率小于20％时，在未再结晶温度区域的压下率较小，铁素体的成核位点较少，有可能无法实现铁素体粒的微细化。因此，优选将在未再结晶温度区域的压下率调整为20％以上。应予说明，从对轧机的负荷的观点考虑，优选热轧中的累积压下率为95％以下。

本发明中，结束上述热轧后，立即优选在5s(s表示秒)以内开始冷却，实施在板厚中央部温度为750℃～650℃的温度区域的平均冷却速度为8～70℃/秒的加速冷却，在卷绕温度400℃～580℃下卷绕成卷状。应予说明，卷绕成卷状后放置冷却。

加速冷却的750℃～650℃的温度区域的平均冷却速度：8～70℃/秒

在750℃～650℃的温度区域的平均冷却速度小于8℃/秒时，冷却速度慢，生成的组织变为平均粒径超过10μm的粗大的多边形铁素体相和珠光体，无法确保作为套管用途而要求的韧性、强度。另一方面，如果平均冷却速度超过70℃/秒，则生成马氏体相，有可能韧性降低。因此，将在750℃～650℃的温度区域的平均冷却速度限定为8～70℃/秒的范围。应予说明，该冷却速度的下限优选为10℃/秒以上。上限优选为50℃/秒以下。上述温度均为板厚中央部温度。板厚中央部的温度通过利用传热分析算出截面内的温度分布，用实际的外面和内面的温度对其结果进行校正而求出。

应予说明，加速冷却的冷却停止温度优选表面温度为400～630℃的温度区域的温度。如果加速冷却的冷却停止温度偏离400～630℃的温度区域，则有可能无法稳定地确保所希望的卷绕温度400℃～580℃。

卷绕温度：400℃～580℃

卷绕温度为超过580℃的高温时，促进Nb碳氮化物(析出物)的析出，经过卷绕工序后的Nb析出比例超过75％，在以600℃以上的加热温度实施的焊后热处理时导致屈服强度的降低。另一方面，卷绕温度小于400℃时，微细的Nb碳氮化物(析出物)的析出量不足，无法确保所希望的高强度(API X80等级以上)。因此，卷绕温度限定为400～580℃的范围的温度。应予说明，优选为460～550℃。通过将卷绕温度调整为上述温度区域，能够确保粒径小于20nm的微细的Nb析出物以Nb换算相对于总Nb量的比率(％)为75％以下分散而成的组织，能够防止在600℃以上实施的焊后热处理的屈服强度的降低。应予说明，上述温度均为板表面温度。

以上述制造条件得到的热轧钢板是具有如下组织、具有API X80等级以上的高强度即屈服强度YS：555MPa以上的高强度和以试验温度：-40℃的夏比冲击试验的吸收能量vE_-40为27J以上的高韧性的热轧钢板，上述组织是以体积率为90％以上的贝氏体铁素体相为主相，剩余部分由体积率为10％以下(包括0％)的贝氏体铁素体相以外的第二相构成，主相的平均粒径为10μm以下，且粒径小于20nm的微细的Nb析出物以按Nb换算相对于总Nb量的比率(％)为75％以下的方式分散而成的。

接下来，将具有上述的组成、组织的热轧钢板(热轧钢带)1作为钢管坯材，利用图1所示的辊成型机2连续进行辊成型而制成大致圆形截面的开口管。其后，将该开口管的端部彼此对接，将该对接的部位边用挤压辊4进行压接边采用利用高频电阻加热、高频感应加热等的焊接机3加热到熔点以上来进行电阻焊接而制成电阻焊钢管5。应予说明，辊成型机2优选由多个辊所构成的排辊组2a和多个辊所构成的翅片成型辊组2b构成的辊成型机。

应予说明，为了提高真圆度，优选在排辊组2a的下游侧配设至少1节内辊2a1，从成型中途的热轧钢板的内壁侧挤压2点以上的位置。从提高真圆度和减少设备负荷的观点考虑，优选配设的内辊为如图2所示的形状的能够挤压2点以上的位置的辊。应予说明，图2表示配设了2节((2a1)₁、(2a1)₂)的内辊2a1的例子。

对于辊成型、利用挤压辊的压接、电阻焊接的方法，只要能够制造规定尺寸的电阻焊钢管即可，无需特别限定，常用的方法均可以应用。

接下来，如图1所示，对得到的电阻焊钢管在线地实施电阻焊接部的热处理(焊缝退火，seam annealing)。

电阻焊接部的在线热处理例如优选使用如图1所示的以可加热电阻焊接部的方式配设于挤压辊4的出侧的感应加热装置9和冷却装置10进行。如图3所示，感应加热装置9优选以能够1段或多段加热的方式配设1组或多组线圈9a。只要使用多组线圈9a，就能够均匀地进行加热。

电阻焊接部的热处理优选在电阻焊接部以壁厚方向的最低温度部为830℃以上、最高加热温度为1150℃以下的方式进行加热，在板厚中央的800～550℃的温度区域的平均冷却速度为10℃/秒～70℃/秒的范围进行水冷，冷却至冷却停止温度(板厚中央温度)550℃以下。冷却停止温度可以为更低的温度。在电阻焊接部的加热温度的最低温度小于830℃时，加热温度过低，有可能无法确保所希望的电阻焊接部组织。另一方面，如果最高加热温度超过1150℃而变为高温，则晶粒粗大化，有可能导致韧性的降低。因此，电阻焊接部的热处理中的加热温度优选为830℃～1150℃的范围的温度。

另外，上述平均冷却速度小于10℃/秒时，促进多边形铁素体的生成，有可能无法确保所希望的电阻焊接部组织。另一方面，如果上述平均冷却速度超过70℃/秒而变为快速冷却，则生成马氏体等硬质相，有可能无法确保所希望的电阻焊接部组织，韧性降低。因此，加热后的冷却优选平均10～70℃/秒的范围的冷却速度。应予说明，冷却的停止温度优选550℃以下的温度区域的温度。冷却停止温度为超过550℃的高温时，铁素体转变不结束，在冷却停止后的放置冷却中生成粗大的珠光体组织，有可能韧性降低或强度降低。

通过上述电阻焊接部的热处理(焊缝退火)能够使电阻焊接部的组织成为与母材部相同的组织，即，以体积率90％以上的贝氏体铁素体相为主相、由该主相和体积率10％以下(包括0％)的第二相构成、上述贝氏体铁素体相的平均粒径为10μm以下的组织。

接下来，实施减径轧制来实现真圆度的提高。

减径轧制优选利用由2组或3组以上的对辊构成的定径机8以冷加工的方式进行。减径轧制的减径率优选为0.2～3.3％的范围。减径率小于0.2％时，有可能无法确保所希望的真圆度(0.6％以下)。另一方面，如果变多超过3.3％，则向圆周方向的压缩过大，圆周方向的壁厚变动较大，环缝滚焊的效率有可能降低。因此，减径轧制的减径率优选0.2～3.3％的范围。应予说明，减径率是使用下式而算出的。

减径率(％)＝{(减径轧制前的管外圆周长度mm)-(减径轧制后的管外圆周长度mm)}/(减径轧制前的管外圆周长度mm)×100

通过实施上述减径轧制，能够制成钢管端部的真圆度为0.6％以下的高强度厚壁电阻焊钢管。

以下，基于实施例进一步对本发明进行具体说明。

实施例

使用转炉对表1所示的组成(剩余部分为Fe和不可避免的杂质)的钢水进行熔炼，利用连续铸造法制成板坯(铸片：壁厚250mm)，由此制成钢坯材。

将得到的钢坯材以表2所示的条件(加热温度(℃)×保持时间(分钟))再加热后，实施由粗轧和精轧构成的热轧，制成热轧钢板。应予说明，热轧按照表2所示的未再结晶温度区域的压下率(％)、精轧结束温度(℃)的条件的轧制而进行。精轧结束后，立即开始冷却，实施在以板厚中心温度计表2所示的条件(750～650℃的温度区域的平均冷却速度、冷却停止温度)下冷却的加速冷却，以表2所示的卷绕温度卷绕成卷状，制成钢管坯材。

[表1]

[表2]

＊)930℃以下的温度区域

＊＊)表面温度

＊＊＊)板厚中央部温度

以得到的热轧钢板为钢管坯材，使用由多个辊所构成的排辊组和多个辊所构成的翅片成型辊组构成的辊成型机，以冷加工的方式连续进行辊成型，制成大致圆形截面的开口管。其后，将该开口管的相对的端部彼此对接，一边利用挤压辊进行压接，一边对该对接的部位进行电阻焊接而制成电阻焊钢管。应予说明，在一部分电阻焊钢管中，利用配设于排辊组的下游侧的内辊从半成型品的内壁侧至少沿宽度方向在2点进行按压。

接下来，按表3所示的条件对得到的电阻焊钢管的电阻焊接部实施在线热处理。应予说明，在线热处理使用配设于挤压辊的出侧的具备感应加热装置和水冷装置的在线热处理装置进行。应予说明，平均冷却速度和冷却停止温度为板厚中央部的温度。另外，平均冷却速度是在800～550℃的温度区域的平均冷却速度。

进一步利用减径轧机(定径辊)以冷加工方式对实施了在线热处理的电阻焊钢管以表3所示的减径率实施减径轧制，得到表3所示的尺寸的电阻焊钢管。应予说明，如表3所示，减径轧机使用具有2～8组的辊的减径轧机。应予说明，一部分电阻焊钢管未实施减径轧制。管端部的真圆度利用上述(1)式而求出。应予说明，表3所示的外径为公称外径。

[表3]

＊)使用内辊

从得到的电阻焊钢管采取试验片，实施组织观察、拉伸试验、冲击试验、焊后热处理试验。试验方法如下。

(1)组织观察

从得到的电阻焊钢管的母材部(沿圆周方向距电阻焊接部90°的位置)和电阻焊接部采取组织观察用试验片。对母材部以管轴方向截面(L截面)的壁厚中央位置成为观察面的方式进行研磨，对电阻焊接部以管周方向截面(C截面)成为观察面的方式进行研磨，进行腐蚀(腐蚀液：硝酸酒精)。使用扫描式电子显微镜SEM(Scanning Electron Microscope)(倍率：1000倍)观察组织，在至少2个视野进行拍摄。使用得到的组织照片，进行图像解析，确定组织，求出各相的分率。应予说明，确定出的面积分率的平均值以体积分率的值进行处理。

利用SEM/EBSD(电子背散射衍射，Electron Back Scattering Diffraction)法而求出取向差为15°以上的晶界，将得到的晶粒的等效圆直径的算术平均值作为主相的平均粒径。应予说明，结晶粒径的计算使用AMETEK株式会社制软件Orientation ImagingMicroscopy Data Analysis。

另外，从得到的电阻焊钢管的母材部(沿圆周方向距电阻焊接部90°的位置)采取电解提取用试验片，在电解液(10vol.％乙酰丙酮-1质量％四甲基氯化铵-甲醇溶液)中以电流密度：20mA/cm²进行电解。将得到的电解残渣在液体中溶解，用铝过滤器(孔径：0.02μm)进行捕集，用ICP发射光谱法对通过了铝过滤器的液体分析Nb量，作为粒径20nm以下的析出Nb量，算出相对于总Nb量的比率(％)。

(2)拉伸试验

按照ASTM A 370的规定，从得到的电阻焊钢管的母材部(沿圆周方向距电阻焊接部180°的位置)和电阻焊接部以拉伸方向成为与管轴方向正交的方向(C方向)的方式采取板状拉伸试验片，求出拉伸特性(屈服强度YS、拉伸强度TS)。

(3)冲击试验

按照ASTM A 370的规定，从得到的电阻焊钢管的母材部(沿圆周方向距电阻焊接部90°的位置)和电阻焊接部以试验片长边方向成为圆周方向(C方向)的方式采取V缺口试验片，以试验温度：-40℃各实施3个试验片的夏比冲击试验，求出吸收能量vE_-40(J)，将3个试验片的平均值计为该钢管的vE_-40。

(4)焊后热处理试验

从得到的电阻焊钢管的母材部采取试验材料，将采取的试验材料装入保持在假定了表5所示的焊后热处理的加热温度的热处理炉中，从试验材料的温度达到(加热温度-10℃)的时刻开始，经过表5所示的规定的保持时间后，从热处理炉中取出，放置冷却。从得到的热处理完毕的试验材料以拉伸方向成为与管轴方向正交的方向(C方向)的方式按照ASTMA 370的规定采取板状拉伸试验片，求出拉伸特性(屈服强度YS、拉伸强度TS)。应予说明，算出焊后热处理前后的屈服强度之差ΔYS。焊后热处理后的强度低时，ΔYS为负。另外，作为参考，从焊后热处理后的试验材料采取电解提取用试验片，与(1)同样地求出析出Nb量比。

将得到的结果示于表4、表5。

[表4]

[表5]

＊)焊后热处理后的析出Nb量(粒径小于20nm的Nb析出物量(以Nb换算，相对于总Nb量的比率))

本发明例都为适合深井用导体套管用途、API X80等级、具有屈服强度YS：555MPa以上、拉伸强度TS：625MPa以上的高强度、优异的低温韧性、而且焊后热处理后强度的降低也少、还保持了优异的耐焊后热处理性的电阻焊钢管。另一方面，偏离本发明的范围的比较例或强度不足，或低温韧性降低，或耐焊后热处理性降低。

符号说明

1 热轧钢板(热轧钢带)

2 辊成型机

3 焊接机

4 挤压辊

5 电阻焊钢管

6 切边机

7 矫平机

8 定径机

9 在线热处理装置(感应加热装置)

10 冷却装置

11 温度计

Claims

1.一种用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管，具有如下组成和组织：

所述组成由以质量％计C：0.01～0.12％、Si：0.05～0.50％、Mn：1.0～2.2％、P：0.03％以下、S：0.005％以下、Al：0.001～0.10％、N：0.006％以下、Nb：0.010～0.100％、Ti：0.001～0.050％，作为可选元素的以下的A组～B组中的1种或2种，Fe和不可避免的杂质构成，

A组：以质量％计，V：0.1％以下、Mo：0.5％以下、Cr：0.5％以下、Cu：0.5％以下、Ni：1.0％以下、B：0.0030％以下中的1种或2种以上，

B组：以质量％计，Ca：0.0050％以下、REM：0.0050％以下中的1种或2种，

所述组织是将体积率为90％以上的贝氏体铁素体相作为主相，由该主相和体积率为10％以下且包括0％的第二相构成，所述贝氏体铁素体相的平均粒径为10μm以下，且粒径小于20nm的微细的Nb析出物以按Nb换算相对于总Nb量的比率％为75％以下的方式分散在母材部中而成的，

且由下述(1)式定义的钢管端部的真圆度为0.6％以下，

真圆度(％)＝{(钢管的最大外径mmφ)-(钢管的最小外径mmφ)}/(公称外径mmφ)×100‥‥(1)。

2.一种用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管的制造方法，利用辊成型机对热轧钢板连续进行辊成型而制成大致圆形截面的开口管后，将该开口管的端部彼此对接，将该对接的部位边用挤压辊压接边进行电阻焊接而制成电阻焊钢管，接着对该电阻焊钢管的电阻焊接部实施在线热处理后，进行减径轧制，

使所述热轧钢板为如下制造的热轧钢板：对具有如下组成的钢坯材实施在加热温度为1150～1250℃的温度区域均热60分钟以上的加热后，实施精轧结束温度为750℃以上的热轧，该热轧结束后，以在板厚中央部温度为750℃～650℃的温度区域的平均冷却速度成为8～70℃/秒的方式实施加速冷却，实施在卷绕温度580～400℃下卷绕的工序，制得热轧钢板，

所述钢坯材由以质量％计C：0.01～0.12％、Si：0.05～0.50％、Mn：1.0～2.2％、P：0.03％以下、S：0.005％以下、Al：0.001～0.10％、N：0.006％以下、Nb：0.010～0.100％、Ti：0.001～0.050％，作为可选元素的以下的A组～B组中的1种或2种，Fe和不可避免的杂质构成，

B组：以质量％计，Ca：0.0050％以下、REM：0.0050％以下中的1种或2种。

3.根据权利要求2所述的用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管的制造方法，其中，所述辊成型机为由排辊组和翅片成型辊组构成的辊成型机，所述排辊组由多个辊构成，所述翅片成型辊组由多个辊构成。

4.根据权利要求3所述的用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管的制造方法，其中，在所述排辊组的下游侧配设内辊，从成型中途的所述热轧钢板的内壁侧挤压2点以上的位置。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管的制造方法，其中，所述电阻焊接部的在线热处理是将该电阻焊接部加热到加热温度：830～1150℃之后，进行在板厚中央温度为800～550℃的温度区域的平均冷却速度成为10～70℃/秒的冷却，冷却至板厚中央温度为冷却停止温度：550℃以下的冷却停止温度的处理。

6.根据权利要求2～4中任一项所述的用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管的制造方法，其中，所述减径轧制是使减径率为0.2～3.3％的轧制。

7.根据权利要求5所述的用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管的制造方法，其中，所述减径轧制是使减径率为0.2～3.3％的轧制。

8.一种深井用高强度厚壁导体套管，是在权利要求1所述的用于深井用导体套管的高强度厚壁电阻焊钢管的两管端安装螺纹部件而成的。