CN111094608A

CN111094608A - 钢管和钢板

Info

Publication number: CN111094608A
Application number: CN201780094849.1A
Authority: CN
Inventors: 筿原康浩; 原卓也; 海老原洁; 筒井一辉; 服部丰; 桥本晃; 阿部望
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2020-05-01
Anticipated expiration: 2037-09-19
Also published as: JPWO2019058420A1; KR20200039738A; EP3686305A4; EP3686305A1; JP6319539B1; CN111094608B; WO2019058420A1; KR102364255B1

Abstract

一种钢管，具有母材部和焊接部，所述母材部由具有规定的化学组成的筒状的钢板构成，所述焊接部设于所述钢板的对接部且在所述钢板的长度方向上延伸，在深度方向上从所述母材部的表面起直到1.0mm为止的范围的金属组织即表层部金属组织包含多边形铁素体和粒状贝氏体，所述表层部金属组织中的所述多边形铁素体的面积率为0～70％，所述多边形铁素体和所述粒状贝氏体的合计的面积率为50％以上，所述表层部金属组织中的最大硬度为270Hv以下，在深度方向上从距离所述母材部的所述表面大于1.0mm处直到板厚中心为止的范围的金属组织即内部金属组织包含面积率为40％以下的多边形铁素体，所述内部金属组织中的最大硬度为248Hv以下、平均硬度为150～220Hv。

Description

钢管和钢板

技术领域

本发明涉及钢管和钢板。

背景技术

近年来石油和天然气等的需求增加，能量供给源的多样化在推进。因此，在以往放弃了开发的严酷的腐蚀环境、例如包含硫化氢、二氧化碳、氯离子等的腐蚀环境中活跃地进行着原油、天然气的开采。与此相伴，对输送原油、天然气等的管线所使用的钢管(线管用钢管)要求提高耐SSC性以及耐HIC性。

另外，对于线管用钢管，为了通过薄壁化来实现材料的节约和制品重量的轻量化而要求高强度化。可是，若以高强度化为目的而增加合金元素的添加量、或为了高效率焊接而增大线能量，则焊接热影响区(HAZ)的低温韧性降低。

具有耐HIC性的钢管例如如专利文献1和2中所示那样利用钢的高纯度化、夹杂物的减少、通过添加Ca来进行的硫化物系夹杂物的形态控制、铸造时的轻压下、通过加速冷却来进行的中心偏析的抑制等的技术来制造。

可是，专利文献1和2所示的钢管，关于耐SSC性丝毫没有考虑。因此，专利文献1和2的钢管，虽然耐HIC性优异，但是推定耐硫化物应力腐蚀开裂(SSC)性不充分。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本国特公昭63-001369号公报

专利文献2:日本国特开昭62-112722号公报

发明内容

本发明的目的是提供具有API标准中的X52～70级的强度、并且耐SSC性以及耐HIC性优异的很适合于线管用的钢管以及用于该钢管的母材部的钢板。

本发明是鉴于上述的课题而完成的，其要旨如下。

(1)本发明的一方式涉及的钢管，具有由筒状的钢板构成的母材部、和设于上述钢板的对接部且在上述钢板的长度方向上延伸的焊接部，上述钢板，其化学组成以质量％计含有C：0.030～0.070％、Si：0.005～0.50％、Mn：1.05～1.65％、Al：0.010～0.070％、Ti：0.005～0.020％、Nb：0.005～0.045％、Ca：0.0010～0.0050％、N：0.0015～0.0070％、Ni：0～0.50％、Mo：0～0.50％、Cr：0～0.50％、Cu：0～0.50％、V：0～0.100％、Mg：0～0.0100％、REM：0～0.0100％，且限制为P：0.015％以下、S：0.0015％以下、O：0.0040％以下，余量包含Fe以及杂质，在上述化学组成中，用下述式(i)确定的Ceq为0.300～0.400，在深度方向上从上述母材部的表面起直到1.0mm为止的范围的金属组织即表层部金属组织包含多边形铁素体和粒状贝氏体，上述表层部金属组织中的上述多边形铁素体的面积率为0～70％，上述多边形铁素体和上述粒状贝氏体的合计的面积率为50％以上，上述表层部金属组织中的最大硬度为270Hv以下，在深度方向上从距离上述母材部的上述表面大于1.0mm处起直到板厚中心为止的范围的金属组织即内部金属组织包含面积率为40％以下的多边形铁素体，上述内部金属组织中的最大硬度为248Hv以下、平均硬度为150～220Hv，

Ceq＝[C]+[Mn]/6+([Ni]+[Cu])/15+([Cr]+[Mo]+[V])/5···(i)

在此，式中的[C]、[Mn]、[Ni]、[Cu]、[Cr]、[Mo]、[V]为C、Mn、Ni、Cu、Cr、Mo、V的以质量％计的含量。

(2)上述(1)所述的钢管，上述化学组成也可以以质量％计含有Ni：0.05～0.50％、Mo：0.05～0.50％、Cr：0.05～0.50％、Cu：0.05～0.50％、V：0.010～0.100％、Mg：0.0001～0.0100％、REM：0.0001～0.0100％之中的1种或两种以上。

(3)上述(1)或(2)所述的钢管，上述表层部金属组织的其余部分可以包含贝氏体和准珠光体中的1种或两种，上述内部金属组织的其余部分可以包含粒状贝氏体、贝氏体和准珠光体中的1种或两种以上。

(4)本发明的另一方式涉及的钢板，其使用于上述(1)～(3)的任一项所述的钢管的上述母材部。

根据本发明的上述方式，能够提供具有API标准中的X52～70级的强度、并且耐SSC性以及耐HIC性优异的很适合于线管用的钢板、和以该钢板为母材的耐SSC性以及耐HIC性优异的钢管。具体而言，能够提供耐SSC性(耐硫化物应力腐蚀开裂性)以及耐HIC性(耐氢致开裂性)优异的钢管、以及用于该钢管的母材的钢板。耐酸性(耐SSC性和耐HIC性)优异的钢管很适合作为输送石油、天然气等的线管。

附图说明

图1是本实施方式涉及的钢管的示意图。

图2是表示钢板的冷却曲线的一例的图。

图3A是表示：将钢管的焊接部设为0点钟位置的情况下的、测定在相当于3点钟的位置处的距离表面为0.1～1.0mm的表层部金属组织的硬度(载荷100g)的结果的图。

图3B是表示：将钢管的焊接部设为0点钟位置的情况下的、测定在相当于6点钟的位置处的距离表面为0.1～1.0mm的表层部金属组织的硬度(载荷100g)的结果的图。

图3C是表示将钢管的焊接部设为0点钟位置的情况下的、测定在相当于9点钟的位置处的距离表面为0.1～1.0mm的表层部金属组织的硬度(载荷100g)的结果的图。

图4是表示表层部金属组织的SEM照片的一例的图。

图5是表示内部金属组织的SEM照片的一例的图。

具体实施方式

本发明的一实施方式涉及的钢管(以下称为本实施方式涉及的钢管。)，具有由筒状的钢板构成的母材部、和设于上述钢板的对接部且在上述钢板的长度方向上延伸的焊接部，

上述钢板，其化学组成以质量％计含有C：0.030～0.070％、Si：0.005～0.50％、Mn：1.05～1.65％、Al：0.010～0.070％、Ti：0.005～0.020％、Nb：0.005～0.045％、Ca：0.0010～0.0050％、N：0.0015～0.0070％，且限制为P：0.015％以下、S：0.0015％以下、O：0.0040％以下，根据需要含有Ni：0.05～0.50％、Mo：0.05～0.50％、Cr：0.05～0.50％、Cu：0.05～0.50％、V：0.010～0.100％、Mg：0.0001～0.0100％、REM：0.0001～0.0100％中的1种或两种以上，余量包含Fe以及杂质，优选用Ceq＝[C]+[Mn]/6+([Ni]+[Cu])/15+([Cr]+[Mo]+[V])/5表示的Ceq为0.300～0.400，

在深度方向上从上述母材部的表面起直到1.0mm为止的范围的金属组织即表层部金属组织包含多边形铁素体和粒状贝氏体，上述表层部金属组织中的上述多边形铁素体的面积率为0～70％，上述多边形铁素体和上述粒状贝氏体的合计的面积率为50％以上，其余部分有时包含贝氏体(也包括回火贝氏体在内)、准珠光体或它们的混合物，

上述表层部金属组织中的最大硬度为270Hv以下，优选为250Hv以下，

在深度方向上从距离上述母材部的上述表面大于1.0mm处起直到板厚中心为止的范围的金属组织即内部金属组织包含面积率为40％以下的多边形铁素体，其余部分有时包含粒状贝氏体、贝氏体、准珠光体或它们的混合物，

上述内部金属组织中的最大硬度为248Hv以下、平均硬度为150～220Hv。

另外，本发明的一实施方式涉及的钢板(以下称为本实施方式涉及的钢板。)是被用于上述钢管的母材部的钢板。

以下对本实施方式涉及的钢管和本实施方式涉及的钢板、以及它们的优选的制造方法进行说明。

首先，对本实施方式涉及的钢管的母材部(即，本实施方式涉及的钢板)进行说明。

(I)化学组成

对本实施方式涉及的钢管的母材部(本实施方式涉及的钢板)的化学组成的限定理由进行说明。以下关于化学组成的％意指质量％。

C：0.030～0.070％

C是提高钢的强度所必需的元素。若C含量小于0.030％，则不能充分得到强度提高效果。因此，C含量设为0.030％以上。优选为0.040％以上。

另一方面，若C含量超过0.070％，则钢的强度过于上升，并且，表层部金属组织以及内部金属组织、特别是中心偏析部的硬度超过248Hv，耐SSC性、耐HIC性降低。因此，C含量设为0.070％以下。从抑制焊接性和韧性等的降低的方面出发，C含量优选为0.050％以下。

Si：0.005～0.50％

Si是在炼钢时作为脱氧材料发挥作用的元素。另外，是在炼钢阶段不可避免地混入的元素。若Si含量小于0.005％，则不能充分得到上述效果。因此，Si含量设为0.005％以上。从充分得到脱氧效果的方面出发，优选设为0.050％以上。

另一方面，若Si含量超过0.50％，则焊接热影响区(HAZ)的韧性降低。因此，Si含量设为0.50％以下。优选为0.35％以下。

Mn：1.05～1.65％

Mn是有助于钢的强度和韧性提高的元素。若Mn含量小于1.05％，则不能充分得到强度和韧性的提高效果。因此，Mn含量设为1.05％以上。优选为1.15％以上。

另一方面，若Mn含量超过1.65％，则大量生成使耐HIC性劣化的MnS，并且，内部金属组织、特别是中心偏析部的硬度超过248Hv，耐HIC性降低。因此，Mn含量设为1.65％以下。优选为1.50％以下。

Al：0.010～0.070％

Al是为了脱氧而添加的元素。若Al含量小于0.010％，则不能充分得到上述效果。因此，Al含量设为0.010％以上。优选为0.020％以上。

另一方面，若Al含量超过0.070％，则Al氧化物积聚而生成团簇(cluster)，耐HIC性降低。因此，Al含量设为0.070％以下。优选为0.045％以下。

Ti：0.005～0.020％

Ti是与N结合而形成氮化物的元素。该氮化物有助于晶粒的微细化。若Ti含量小于0.005％，则不能充分得到上述效果。因此，Ti含量设为0.005％以上。优选为0.008％以上。

另一方面，若Ti含量超过0.020％，则生成粗大的氮化物，耐HIC性降低。因此，Ti含量设为0.020％以下。优选为0.015％以下。

Nb：0.005～0.045％

Nb是扩大未再结晶温度域从而使晶粒微细，并且形成碳化物、氮化物从而有助于钢的强度的提高的元素。若Nb含量小于0.005％，则不能充分得到上述效果。因此，Nb含量设为0.005％以上。优选为0.010％以上。

另一方面，若Nb含量超过0.045％，则生成粗大的碳化物、氮化物，耐HIC性降低。因此，Nb含量设为0.045％以下。优选为0.035％以下。

Ca：0.0010～0.0050％

Ca是通过与S结合而生成CaS，抑制在轧制方向上伸长的MnS的生成，从而有助于耐HIC性的提高的元素。若Ca含量小于0.0010％，则不能充分得到上述效果。因此，Ca含量设为0.0010％以上。优选为0.0020％以上。

另一方面，若Ca含量超过0.0050％，则Ca氧化物积聚，耐HIC性降低。因此，Ca含量设为0.0050％以下。优选为0.0040％以下。

N：0.0015～0.0070％

N是形成氮化物，有助于抑制加热时的奥氏体粒的粗大化的元素。若N含量小于0.0015％，则不能充分得到上述效果。因此，N含量设为0.0015％以上。优选为0.0020％以上。

另一方面，若N含量超过0.0070％，则生成粗大的碳氮化物，耐HIC性降低。因此，N含量设为0.0070％以下。优选为0.0050％以下。

本实施方式涉及的钢管的母材部(本实施方式涉及的钢板)的化学组成，除了上述元素以外，为了强度、韧性以及其他的特性的提高，也可以在不使本实施方式涉及的钢板的特性降低的范围，代替一部分Fe而以后述的范围含有选自Ni、Mo、Cr、Cu、V、Mg、REM中的1种或两种以上。这些元素为任意元素，也可以不含有。即，这些元素的含量的下限为0％。

Ni：0～0.50％

Ni是有助于钢的韧性和强度的提高以及耐蚀性的提高的元素。在要获得这些效果的情况下，优选Ni含量设为0.05％以上。更优选为0.10％以上。

另一方面，若Ni含量超过0.50％，则强度过于上升，韧性降低，而且因表面的晶界选择腐蚀而导致耐SSC性降低。因此，即使在含有的情况下也将Ni含量设为0.50％以下。优选为0.35％以下。

Mo：0～0.50％

Mo是有助于钢的淬透性的提高的元素。在要获得该效果的情况下，优选Mo含量设为0.05％以上。更优选为0.10％以上。另一方面，若Mo含量超过0.50％，则强度过于上升，韧性降低。因此，即使在含有的情况下也将Mo含量设为0.50％以下。优选为0.35％以下。

Cr：0～0.50％

Cr是有助于钢的强度的提高的元素。在要获得该效果的情况下，优选Cr含量设为0.05％以上。更优选为0.10％以上。另一方面，若Cr含量超过0.50％，则强度过于上升，韧性降低。因此，即使在含有的情况下也将Cr含量设为0.50％以下。优选为0.35％以下。

Cu：0～0.50％

Cu是有助于钢的强度的提高以及耐蚀性的提高的元素。在要获得这些效果的情况下，优选Cu含量设为0.05％以上。更优选为0.10％以上。另一方面，若Cu含量超过0.50％，则强度过于上升，韧性降低。因此，即使在含有的情况下也将Cu含量设为0.50％以下。优选为0.35％以下。

V：0～0.100％

V是通过形成碳化物和/或氮化物而有助于钢的强度的提高的元素。在要获得该效果的情况下，优选V含量设为0.010％以上。更优选为0.030％以上。另一方面，若V含量超过0.100％，则韧性降低。因此，即使在含有的情况下也将V含量设为0.100％以下。优选为0.080％以下。

Mg：0～0.0100％

Mg是通过形成微细的氧化物来抑制晶粒的粗大化，从而有助于钢的韧性的提高的元素。在要获得该效果的情况下，优选Mg含量设为0.0001％以上。更优选为0.0010％以上。

另一方面，若Mg含量超过0.0100％，则氧化物凝聚、粗大化，耐HIC性以及韧性降低。因此，即使在含有的情况下也将Mg含量设为0.0100％以下。优选为0.0050％以下。

REM：0～0.0100％

REM是通过控制硫化物系夹杂物的形态而有助于耐SSC性、耐HIC性以及韧性的提高的元素。为了获得这些效果，优选REM含量设为0.0001％以上。更优选为0.0010％以上。

另一方面，若REM含量超过0.0100％，则生成氧化物，钢的洁净度降低，其结果，耐HIC性以及韧性降低。因此，即使在含有的情况下也将REM含量设为0.0100％以下。优选为0.0060％以下。

在本实施方式中，所谓REM意指稀土元素，是Sc、Y和镧系元素这17种元素的总称，REM含量表示这17种元素的合计含量。

如上述那样，本实施方式涉及的钢管的母材部(本实施方式涉及的钢板)，以含有上述的必需元素、且余量包含Fe以及杂质的化学组成为基本，但也可以是含有上述的必需元素，并根据需要含有上述的任意元素，余量包含Fe以及杂质的化学组成。

所谓杂质意指下述成分，所述成分是在工业性制造钢材时，从矿石或废料等之类的原料混入、或者从制造工序的各种的环境混的成分，是在不对钢给予不良影响的范围容许的成分。

杂质之中，特别是P、S、O、Sb、Sn、Co、As、Pb、Bi、H，优选控制在后述的范围。

P：0.015％以下

P是杂质元素，是其含量越少就越优选的元素。若P含量超过0.015％，则耐HIC性显著降低。因此，P含量设为0.015％以下。优选为0.010％以下。

由于P含量越少就越优选，因此下限包括0％。可是，若将P含量减少为小于0.003％，则制造成本大幅度地上升，因此在实用钢板上，0.003％为P含量的实质性的下限。

S：0.0015％以下

S是形成在热轧时在轧制方向上延伸的MnS的元素。该延伸了的MnS使耐HIC性降低。若S含量超过0.0015％，则耐HIC性显著降低。因此，S含量设为0.0015％以下。优选为0.0010％以下。

由于S含量越少就越优选，因此下限包括0％。可是，若将S含量减少为小于0.0001％，则制造成本大幅度地上升，因此在实用钢板上，0.0001％为S含量的实质性的上限。

O：0.0040％以下

O是脱氧后不可避免地残留的元素，其含量越少就越优选。若O含量超过0.0040％，则大量生成氧化物，耐HIC性显著降低。因此，O含量设为0.0040％以下。优选为0.0030％以下。

由于O含量越少就越优选，因此下限包括0％。可是，若将O含量减少为小于0.0010％，则制造成本大幅度地上升，因此，在实用钢板上，0.0010％为O含量的实质性的下限。

另外，考虑到对钢板特性以及钢管特性的影响，例如Sb、Sn、Co、As分别优选为0.10％以下，Pb和Bi分别优选为0.005％以下，H优选为0.0005％以下。

Ceq：0.300～0.400

在本实施方式涉及的钢管中，为了进一步提高强度、耐SSC性以及耐HIC性，关于用于钢管的母材部的钢板的化学组成，不仅规定各元素的含量，而且将用下述式(1)定义的Ceq(碳当量)设为0.400以下。

Ceq＝[C]+[Mn]/6+([Ni]+[Cu])/15+([Cr]+[Mo]+[V])/5···(1)

式中的[C]、[Mn]、[Ni]、[Cu]、[Cr]、[Mo]、[V]为C、Mn、Ni、Cu、Cr、Mo、V的含量(质量％)。

若Ceq超过0.400，则淬硬性过高，后述的母材部(钢板)的表层部金属组织的最大硬度超过270Hv，其结果，耐SSC性降低。另外，内部金属组织的最大硬度超过248Hv，耐HIC性降低。因此，Ceq设为0.400以下。优选为0.350以下。为了确保规定的强度，Ceq的下限设为0.300以上。

(II)金属组织

接着，对本实施方式涉及的钢管的母材部的金属组织(包含的组织以及硬度)进行说明。

在对钢板进行了控制冷却的情况下，钢板表层部与钢板内部相比被急冷。这意味着钢板表层部的金属组织和钢板内部的金属组织产生差异，机械特性也产生差异。特别是就硬度而言，钢板表层部与内部相比变为高硬度。本发明人发现，在成为了这样的组织的钢板以及钢管中，在深度方向(板厚方向)上从表面起直到1.0mm为止的范围(表层部)中，耐SSC性成为劣势。

另一方面，本发明人发现，在钢板的控制冷却中，如果利用复热，则能够分别控制钢板表层部的金属组织和钢板内部的金属组织，其结果，能够抑制钢板表层部的高硬度化。

在本实施方式涉及的钢管中，为了确保优异的耐SSC性和耐HIC性，将母材部的钢板的金属组织区分为(i)在深度方向(板厚方向)上从钢板的表面起直到1.0mm为止的范围的组织(表层部金属组织)、和(ii)在深度方向上从距离钢板的表面大于1.0mm处起直到板厚中心为止的范围的组织(内部金属组织)，并规定在各自的金属组织中所包含的组织的种类以及分率(面积率)以及硬度。

在本实施方式涉及的钢管中，将从母材部的钢板表面起在深度方向上直到1.0mm为止作为表层部(以下有时仅称为“钢板表层部”。)。由于通过加速冷却，尤其是从表面到1.0mm深度为止的范围的硬度变高，因此将表层部金属组织设为从钢板表面起在深度方向上直到1.0mm为止的范围的组织。

从母材部的钢板表面起直到1.0mm深度为止的表层部金属组织：包含多边形铁素体和粒状贝氏体，多边形铁素体的面积率为0～70％，多边形铁素体和粒状贝氏体的合计的面积率为50％以上，并且，最大硬度为270Hv以下

在表层部中，多边形铁素体的面积率超过70％的情况下，高浓度的C积聚于其余部分而形成硬化区域，其结果，耐SSC性劣化。因此，多边形铁素体的面积率设为70％以下。优选为50％以下。另外，为了确保耐SSC性，将多边形铁素体和粒状贝氏体的合计面积率设为50％以上。

优选表层部金属组织的其余部分包含贝氏体和准珠光体的1种或两种。但是，也可以不包含该其余部分。即，多边形铁素体和粒状贝氏体的合计面积率也可以为100％。

若表层部金属组织的最大硬度超过270Hv，则耐SSC性降低。因此，表层部金属组织的最大硬度设为270Hv以下。优选为250Hv。从耐SSC性的观点出发，不需要规定其下限，但实质上为160Hv以上。

各组织的面积率的测定，通过使用扫描电子显微镜(SEM)，以例如1000倍的倍率观察金属组织而得到。表层部金属组织，通过观察距离钢板的表面为0.1mm、0.2mm以及0.5mm的位置，并将各个位置处的面积率进行平均来得到。

在本实施方式中，多边形铁素体是作为在粒内不含粗大的渗碳体和MA等的粗大的析出物的块状的组织而被观察到的组织。

贝氏体是原始奥氏体晶界明了、粒内细的板条组织发达、且在板条内、板条间散布细小的碳化物和奥氏体-马氏体组元的组织。在此，贝氏体也包括回火贝氏体。

粒状贝氏体是原始奥氏体晶界不明了、粒内以随机(无规则)的晶体取向生成有针状形状的铁素体(不存在碳化物和奥氏体-马氏体组元)的组织，是在针状铁素体与贝氏体的中间的相变温度下生成的、混合存在能部分性地看到原始奥氏体晶界的在粒内存在粗的板条组织、且在板条内、板条间散布细小的碳化物和奥氏体-马氏体组元的部分、和原始奥氏体晶界不明了的针状或无定形的铁素体的部分的组织。

所谓准珠光体(疑似珠光体：疑似パーライト)是渗碳体排成列状的珠光体。

图4示出距离钢板的表面为0.5mm处的金属组织(用扫描电子显微镜拍摄：倍率1000倍)的一例。在图4中，被顺滑的曲线包围且内部平滑的部分为多边形铁素体，在内部存在白的数个点的部分为粒状贝氏体。

表层部金属组织的最大硬度的测定如以下那样进行。

首先，从在钢板的宽度方向上距离钢板的宽度方向的端部(在钢管的情况下，相当于对接部)为钢板宽度的1/4、1/2以及3/4的位置(用钢管来说，将焊接部设为0点钟位置的情况下的、分别为3点钟、6点钟以及9点钟的位置)，通过气割来切出300mm见方的钢板，从切出的钢板的中心通过机械切割来制取长度20mm、宽度20mm的块状试样，通过机械研磨来进行研磨。关于该各块状试样，采用维氏硬度计(载荷：100g)，以距离表面为0.1mm处为始点，来对合计100点进行测定，所述合计100点是：在板厚方向上以0.1mm间隔10点、在同一深度以宽度方向1.0mm间隔10点。上述测定的结果，如果不论在哪个试样中，都是在板厚方向上没有连续地出现2点以上的超过270Hv的测定点，则判断为表层部金属组织的最大硬度为270Hv以下。

在板厚方向上连续地存在2点以上的超过270Hv的测定点的情况下，其硬度不是异常值，形成有硬度高的组织，耐SSC性降低，因此不被容许。可是，在本实施方式中，即使存在1点的超过270Hv的测定点，如果在板厚方向上没有连续地出现2点以上，则该点视为异常点而不被采用，将次高的值作为最大硬度。在板厚方向上连续地存在2点以上的超过270Hv的测定点的情况下，采用它们中的最高值作为最大硬度。

在图3A～图3C中，示出将钢管的焊接部设为0点钟位置的情况下的、在与3点钟、6点钟、9点钟相当的3处位置测定表层部金属组织的硬度的结果。表层部金属组织的硬度，使用维氏硬度计，将从表层起算的深度0.1mm～深度1.0mm的区域以0.1mm间隔、同一深度10点、载荷100g来进行测定。可知，不论在哪个部位，都是最大硬度为270Hv以下，具有优异的耐SSC性。

在深度方向上从距离母材部的钢板表面大于1.0mm处起直到板厚中心为止的范围的金属组织(内部金属组织)：多边形铁素体的面积率为40％以下、最大硬度为248Hv以下、平均硬度为150～220Hv

在内部金属组织中，若多边形铁素体的面积率超过40％，则变得难以确保所需要的强度以及耐HIC性。因此，多边形铁素体的面积率设为40％以下。优选为30％以下，更优选为25％以下。

内部金属组织的其余部分包含粒状贝氏体、贝氏体和准珠光体中的1种或两种以上。

若内部金属组织中的最大硬度超过248Hv，则耐HIC性降低。因此，最大硬度设为248Hv以下。另外，若平均硬度小于150Hv，则不能够确保所需要的机械特性。因此，平均硬度设为150Hv以上。优选为160Hv以上。另一方面，若平均硬度超过220Hv，则耐HIC以及韧性降低。因此，平均硬度设为220Hv以下。优选为210Hv以下。

内部金属组织的组织分率(面积率)，通过使用扫描电子显微镜(SEM)，以例如1000倍的倍率来对距离钢板的表面为板厚的1/4(t/4)的位置进行观察而得到。使观察位置为t/4的位置是因为，t/4的位置的组织表示内部金属组织的代表性的组织。

在图5中示出t/4的位置的金属组织(用扫描电子显微镜拍摄：倍率1000倍)的一例。在图5中，被顺滑的曲线包围且内部平滑的部分为多边形铁素体。另外，在内部能看到白色的数个点或者线的部分为粒状贝氏体或准珠光体，由锯齿状的白线包围且在内部浅淡地看到花纹的为贝氏体。

内部金属组织中的最大硬度、平均硬度，能够采用以下的方法测定。

从在钢板的宽度方向上距离钢板的宽度方向的端部(在钢管的情况下，相当于对接部)为1/4、1/2以及3/4的位置(用钢管来说，将焊接部设为0点钟位置的情况下的、分别为3点钟、6点钟以及9点钟的位置)，通过气割来切出300mm见方的钢板，从切出的钢板的中心通过机械切割来制取长度20mm、宽度20mm的块状试样，通过机械研磨来进行研磨。关于该各块状试样，采用维氏硬度计(载荷：1kg)，以距离表面为1.2mm的深度位置为始点，在板厚方向上以0.2mm间隔、且在同一深度以宽度方向1.0mm间隔来测定10点的硬度。上述测定的结果，如果在板厚方向上没有连续地出现2点以上的超过248Hv的测定点，则判断为表层部金属组织的最大硬度为248Hv以下。

在本实施方式涉及的钢管的母材中，有时局部地出现高的硬度值(异常值)。可是，即使出现这样的异常值，也能够确保耐HIC性。另一方面，在板厚方向上连续地存在2点以上的超过248Hv的测定点的情况下，耐HIC性降低，因此不被容许。因此，在本实施方式中，即使存在1点的超过248Hv的测定点，如果在板厚方向上没有连续地出现2点以上，则该点也视为异常点而不采用，将次高的值作为最大硬度。另一方面，在板厚方向上连续地存在2点以上的超过248Hv的测定点的情况下，采用它们中的最高值作为最大硬度。

另外，平均硬度通过对所有的测定点的硬度进行平均而算出。

接着，对本实施方式涉及的钢管的焊接部进行说明。

本实施方式涉及的钢管，通过将本实施方式涉及的钢板加工成筒状，将筒状钢板的两端部(钢板的宽度方向端部)对接并进行焊接而得到。因此，如图1所示，本实施方式涉及的钢管1，具有设于钢板2的对接部且在钢板的长度方向上延伸的焊接部3。焊接部3通常从钢板2的长度方向的一端部到另一端部连续地设置。

一般地，在钢管焊接中，被施工成焊接部的厚度比母材部大。另外，焊缝金属与母材相比为高合金，耐蚀性也高。因此，焊接部基本不会成为破坏的起点。因此，本实施方式涉及的钢管的焊接部，只要是采用SAW焊接等以通常的条件得到的，就没有特别的限定。

本实施方式涉及的钢管，考虑到应用于线管，优选具有满足API5L中所规定的X52～X70的强度。

接着，对本实施方式涉及的钢管的优选的制造方法进行说明。

本实施方式涉及的钢管，不依赖于制造方法，只要具有上述的构成就能获得其效果，但例如如果采用包含以下那样的工序的制造方法，则能够稳定地得到，因此是优选的。

即，本实施方式涉及的钢板通过包括以下工序的制造方法而得到：

(i)将具有规定的化学组成的钢坯加热至1050～1250℃而供于热轧，并在830～1000℃结束热轧的热轧工序；

(ii)将热轧结束后的钢板以下述方式加速冷却的加速冷却工序，所述方式为：以15～100℃/秒的平均冷却速度使所述钢板的表面温度从750～950℃的温度域加速冷却到400～650℃的温度域，并且使得进行由途中的复热引起的温度的上升成为5～65℃的2次以上的复热。

另外，本实施方式涉及的钢管通过除了包括上述(i)、(ii)以外还包括以下工序的制造方法而得到：

(iii)将通过上述工序而得到的本实施方式涉及的钢板成形为筒状的成形工序；

(iv)将成为筒状的钢板的两端部对接并进行焊接的焊接工序。

以下，关于各工序，说明优选的条件。

<热轧工序>

钢坯加热温度：1050～1250℃

将钢坯加热至1050～1250℃而供于热轧，所述钢坯是对具有与本实施方式涉及的钢管的母材相同的化学组成的钢液进行铸造来制造的。在热轧之前的钢液的铸造以及钢坯的制造，只要按照常规方法来进行即可。

若钢坯加热温度小于1050℃，则生成未固溶的粗大的Nb以及Ti的碳氮化物，耐HIC性降低。因此，钢坯加热温度优选设为1050℃以上。更优选为1100℃以上。另一方面，若钢坯加热温度超过1250℃，则晶体粒径变大，低温韧性降低。另外，奥氏体粒径粗大化，淬透性过度地变高，结果在表层部金属组织以及内部金属组织中形成有硬化相，耐SSC性、耐HIC性降低。因此，钢坯加热温度优选设为1250℃以下。更优选为1200℃以下。

在热轧中，将加热至上述温度的钢坯以通常的压下率热轧而制成钢板。板厚根据线管的要求壁厚来设定即可，因此不特别限定。

轧制结束温度：830～1000℃

为了通过精轧后的加速冷却得到规定的表层部金属组织以及内部金属组织，将轧制结束温度(终轧温度)设为830～1000℃。若轧制结束温度小于830℃，则难以得到上述表层部金属组织以及内部金属组织，因此终轧温度优选设为830℃以上。更优选为850℃以上。

另一方面，若轧制结束温度超过1000℃，则晶粒粗大化，低温韧性降低。因此，轧制结束温度优选设为1000℃以下。更优选为900℃以下。

<加速冷却工序>

冷却开始温度Ts：750～950℃

冷却停止温度Tf：400～650℃

平均冷却速度Vc：15～100℃/秒

复热次数：2次以上

由复热引起的温度上升：5～65℃(将最终的水冷停止后的复热除外)

在加速冷却工序中，将热轧结束后的钢板以下述方式加速冷却，所述方式为：以15～100℃/秒的平均冷却速度使所述钢板的表面温度从750～950℃的温度域加速冷却到400～650℃的温度域，并且使得在从冷却开始到冷却停止的期间包含温度的上升成为5～65℃的2次以上的复热。

在途中夹有复热的加速冷却，能够通过在将冷却带在钢板的长度方向(运送方向)上分割成多个而配置的冷却设备中，按每个冷却带来调整向钢板喷射的冷却水的水量而进行。

图2示出钢板的冷却曲线的一例。4条冷却曲线，从上往下分别为板厚中心部(板厚1/2部)的冷却曲线、距离表面为板厚的1/4的位置(t/4部)的冷却曲线、距离表面为深度1.0mm的部位的冷却曲线、以及钢板表面的冷却曲线。钢板整体，以使得在途中包含3次的复热的方式从冷却开始温度(Ts)830℃用约10秒钟加速冷却到620℃左右。

在该冷却中，冷却开始温度Ts、冷却停止温度Tf为所图示的点，平均冷却速度Vc通过温度变化ΔT(冷却开始温度Ts-冷却停止温度Tf)除以冷却时间Δt(实施水冷的时间)而求出。

根据图2可知，钢板表面在各冷却带中调整冷却水的喷射量的结果，因由钢板内部的显热引起的复热，在冷却中表面温度暂时地升温了。另一方面可知，在钢板表面的冷却曲线以及距离表面为深度1.0mm的部位的冷却曲线上有复热的影响，但是，在板厚中心部(板厚1/2部)的冷却曲线、以及板厚1/4部的冷却曲线上没有看到复热的影响，钢板内部以大致一定的冷却速度冷却。

若冷却开始温度Ts小于750℃，则在表层部金属组织中，在轧制后生成粗大的铁素体，并且作为其余部分而生成马氏体等的硬度高的组织。其结果，耐SSC性劣化。另外，若冷却开始温度Ts小于750℃，则在内部金属组织中，铁素体分率变得过量，硬化相的硬度也变高。因此，冷却开始温度Ts优选设为750℃以上。更优选为780℃以上。

另一方面，若冷却开始温度Ts超过950℃，则即使进行2次以上的复热，表层部金属组织的最大硬度也超过270Hv，耐SSC性降低。因此，冷却开始温度Ts优选设为950℃以下。更优选为880℃以下。

若冷却停止温度Tf小于400℃，则内部金属组织的平均硬度超过220Hv，耐HIC性降低。因此，冷却停止温度Tf优选设为400℃以上。更优选为480℃以上。另一方面，若冷却停止温度Tf超过650℃，则内部金属组织的平均硬度变得小于150Hv，有不能够满足规定的强度的情况。另外，另一方面，局部地形成硬度高的组织，有耐SSC性、耐HIC性降低的情况。因此，冷却停止温度Tf优选设为650℃以下。更优选为580℃以下。

若平均冷却速度Vc小于15℃/秒，则在表层部金属组织中，生成面积率超过70％的多边形铁素体。另外，在内部金属组织中，生成面积率超过40％的多边形铁素体。在该情况下，不能够确保作为线管的强度，因此平均冷却速度Vc优选设为15℃/秒以上。更优选为25℃/秒以上。

另一方面，若平均冷却速度Vc超过100℃/秒，则发生马氏体相变，表层部金属组织的硬度超过270Hv，耐SSC性降低。另外，内部金属组织的最大硬度超过248Hv，耐HIC性降低。因此，平均冷却速度Vc优选设为100℃/秒以下。更优选为80℃/秒以下。

若加速冷却途中的复热温度在规定范围内的复热次数为1次以下，则表层部金属组织的硬度超过270Hv，耐SSC性降低。因此，复热次数设为2次以上。

在图2中示出了复热次数为3次的冷却曲线，但复热次数在冷却开始温度与冷却停止温度之间根据钢种、通板速度来适宜确定即可。

在本实施方式涉及的钢板中，为了使规定的组织生成，进行膜沸腾状态下的冷却。为了成为膜沸腾状态下的冷却，在水冷途中的复热时不使其完全地复热，以使得由复热引起的温度的上升成为65℃以下的方式进行冷却。若由复热引起的温度的上升超过65℃，则生成粗大的铁素体，不能得到规定的组织。另一方面，若由复热引起的温度的上升小于5℃，则不能得到复热的效果。因此，由复热引起的温度上升幅度优选设为5～65℃。更优选为10～65℃。但是，关于停止水冷后的最后的复热，不需要将温度上升幅度设为5～65℃。

在代替复热而通过感应加热等来使冷却途中的钢板的温度上升的情况下，温度会上升到内部。因此，即使代替复热而通过感应加热等来进行加热，也不能得到规定的组织。

在进行2次以上的温度的上升为5～65℃的复热的情况下，优选以使得复热后的钢板表面温度成为500℃以上的方式进行第1次的复热。即使第1次的复热之后的钢板表面小于500℃，也能够确保具有优异的耐SSC性的表层部金属组织和具有优异的耐HIC性的内部金属组织，但为了稳定地确保具有优异的耐SSC性的表层部金属组织和具有优异的耐HIC性的内部金属组织，优选以使得复热后的钢板表面温度成为500℃以上的方式进行第1次的复热。

在水冷停止后，不久之后表面温度与中心温度的温度差消失。例如，在图2中，在620℃左右钢板表层部(表面温度)与钢板内部(中心温度)的温度差消失，钢板温度稳定。其后优选以平均冷却速度0.5℃/秒以上且5.0℃/秒以下来冷却到300℃以下。如果平均冷却速度为0.5℃/秒以上且5.0℃/秒以下，则也可以是自然冷却(放冷)。若平均冷却速度小于0.5℃/秒，则不能得到规定的强度。另一方面，若平均冷却速度超过5.0℃/秒，则中心部的韧性劣化。

<成形工序>

本实施方式涉及的钢管的成形不限定于特定的成形。温热加工也能够使用，但在尺寸精度方面优选冷加工。

<焊接工序>

接着，将成形为筒状的钢板的两端部对接来进行焊接。焊接也不限定于特定的焊接，但优选埋弧焊接(SAW)。焊接条件根据板厚等来采用公知的条件进行即可。

在本实施方式涉及的钢管的制造方法中，也可以对焊接部实施热处理(焊缝热处理)以避免生成使焊接部的韧性降低的组织(面积率超过10％的铁素体以及珠光体)。热处理温度在通常的温度范围即可，但优选为300～Ac1点的范围。

由于不对本实施方式涉及的钢管的母材部实施热处理，因此母材部的金属组织与本实施方式涉及的钢板的金属组织相同。本实施方式涉及的钢管的母材部，继承本实施方式涉及的钢板的金属组织，具备作为线管用的机械特性和优异的现场焊接性。另外，由于本实施方式涉及的钢板的焊接性优异，因此本实施方式涉及的钢管的焊接部是机械特性优异的焊接部。因此，本实施方式涉及的钢管是很适合作为线管用钢管的钢管。

实施例

接着，对本发明的实施例进行说明，实施例中的条件是为了确认本发明的可实施性以及效果而采用的一条件例，本发明并不被该一条件例限定。在不脱离本发明的要旨而达到本发明的目的的限度下，本发明能够采用各种的条件。

(实施例1)

将具有表1中所示的化学组成和Ceq的钢坯在表2所示的条件下进行热轧以及冷却，制造出钢板。在表2中，复热次数是具有5℃以上的温度上升的复热的次数。另外，所谓最大复热温度幅度是温度上升幅度最大的复热中的温度上升幅度。

表2

从制造出的钢板制取试样，使用SEM以倍率1000倍来观察表层部金属组织(0.1mm、0.2mm、0.5mm的位置)和内部金属组织(t/4的位置)，算出了多边形铁素体、粒状贝氏体、其余部分的分率(面积率)。表层部金属组织的其余部分均是贝氏体和准珠光体中的1种或两种，内部金属组织的其余部分均是粒状贝氏体、贝氏体和准珠光体中的1种或两种以上。

另外，制作JIS5号拉伸试样，进行JIS Z 2241中所规定的拉伸试验，测定了屈服强度和抗拉强度。

另外，使用维氏硬度计测定了硬度。在表层部金属组织中，将从表层起算的深度0.1～1.0mm以0.1mm间隔、同一深度10点、以载荷100g来进行测定。另一方面，在内部金属组织中，将从表层起算的深度1.2mm～板厚中心以0.2mm间隔、同一深度10点、以载荷1kg进行测定。由该结果，针对表层部金属组织求出最大硬度，针对内部金属组织求出最大硬度以及平均硬度。

而且，从制造出的钢板制取试样，进行下面的试验，来评价了耐HIC性和耐SSC性。

耐HIC性的评价

进行依据了NACE(National Association of Corrosion and Engineer)的TM0284的试验，观察有无发生HIC(氢致开裂)，如果HIC面积率为5％以下，则评价为耐HIC性优异(OK)，如果HIC面积率超过5％，则评价为耐HIC特性差(NG)。

NACE试验，是在5％NaCl溶液+0.5％醋酸、pH2.7的溶液中使硫化氢气体饱和，将钢板浸渍于溶液中，在96小时后观察是否发生裂纹的试验。

耐SSC性的评价

从钢板上从宽度方向制取宽度15mm、长度115mm的全厚试样，通过依据了NACE的TM0284m、ASTM(American Society for Testing and Materials)G39的4点弯曲试验来评价耐SSC性。

在4点弯曲试验中，将附加了与由拉伸试验导出的0.2％屈服强度的90％相当的应力的试样在使1atm的硫化氢气体饱和了的常温(24℃)的5％食盐+0.5％醋酸、pH2.7的水溶液中浸渍720小时，为了判断有无发生SSC，以倍率10倍来观察试样表面。

将没有发生SSC的试样评价为合格(OK)，将发生了SSC的试样评价为不合格(NG)。将结果示于表3。

表3

(实施例2)

将表3所示的钢板通过C压制、U压制以及O压制而成形为管状，对端面进行定位焊接，从内外面进行正式焊接后，进行扩管后制成线管用的钢管。在正式焊接中应用了埋弧焊接。钢板的制造No.与钢管的制造No.关联，例如，制造No.T1的钢管表示是使用制造No.S1的钢板制造的，制造No.T2的钢管表示是使用制造No.S2的钢板制造的。

从制造的钢板制取试样，使用扫描电子显微镜以倍率1000倍来观察表层部金属组织(0.1mm、0.2mm、0.5mm的位置)和内部金属组织(t/4的位置)，算出了多边形铁素体、粒状贝氏体、其余部分的分率(面积率)。

另外，使用维氏硬度计测定了硬度。在表层部金属组织中，将从表层起算的深度0.1～1.0mm以0.1mm间隔、同一深度10点、以载荷100g来进行测定。另一方面，在内部金属组织中，将从表层起算的深度1.2mm～板厚中心以0.2mm间隔、同一深度10点、以载荷1kg进行测定。

耐HIC性的评价

进行依据了NACE(National Association of Corrosion and Engineer)的TM0284的试验，观察有无发生HIC(氢致开裂)，如果HIC面积率为5％以下，则评价为耐HIC性优异(OK)，如果HIC面积率超过5％，则评价为耐HIC性差(NG)。

耐SSC性的评价

从钢板上从宽度方向(与轧制方向垂直的方向)制取宽度15mm、长度115mm的全厚试样，通过依据了NACE的TM0284m、ASTM(American Society for Testing and Materials)G39的4点弯曲试验来评价耐SSC性。

在4点弯曲试验中，将附加了与由拉伸试验导出的0.2％屈服强度的90％相当的应力的试样在使1atm的硫化氢气体饱和了的常温(24℃)的5％食盐+0.5％醋酸、pH2.7的水溶液中浸渍720小时，为了判断有无发生SSC，以倍率10倍来观察试样表面。将没有发生SSC的试样评价为合格(OK)，将发生了SSC的试样评价为不合格(NG)。将结果示于表4。

表4

产业上的可利用性

根据本发明，能够提供具有API标准中的X52～70级的强度、并且耐SSC性以及耐HIC性优异的线管用钢板、和以该钢板为母材的耐SSC性以及耐HIC性优异的线管用钢管。因此，本发明在钢板制造产业以及能源产业中可利用性高。

附图标记说明

1 钢管

2 钢板(母材部)

3 焊接部

Claims

1.一种钢管，其特征在于，具有：

由筒状的钢板构成的母材部；和

设于所述钢板的对接部且在所述钢板的长度方向上延伸的焊接部，

所述钢板其化学组成以质量％计含有

C：0.030～0.070％、

Si：0.005～0.50％、

Mn：1.05～1.65％、

Al：0.010～0.070％、

Ti：0.005～0.020％、

Nb：0.005～0.045％、

Ca：0.0010～0.0050％、

N：0.0015～0.0070％、

Ni：0～0.50％、

Mo：0～0.50％、

Cr：0～0.50％、

Cu：0～0.50％、

V：0～0.100％、

Mg：0～0.0100％、

REM：0～0.0100％，

且限制为

P：0.015％以下、

S：0.0015％以下、

O：0.0040％以下，

余量包含Fe以及杂质，

在所述化学组成中，用下述式(i)确定的Ceq为0.300～0.400，

在深度方向上从所述母材部的表面起直到1.0mm为止的范围的金属组织即表层部金属组织包含多边形铁素体和粒状贝氏体，所述表层部金属组织中的所述多边形铁素体的面积率为0～70％，所述多边形铁素体和所述粒状贝氏体的合计的面积率为50％以上，

所述表层部金属组织中的最大硬度为270Hv以下，

在深度方向上从距离所述母材部的所述表面大于1.0mm处起直到板厚中心为止的范围的金属组织即内部金属组织包含面积率为40％以下的多边形铁素体，

所述内部金属组织中的最大硬度为248Hv以下、平均硬度为150～220Hv，

Ceq＝[C]+[Mn]/6+([Ni]+[Cu])/15+([Cr]+[Mo]+[V])/5···(i)

其中，式中的[C]、[Mn]、[Ni]、[Cu]、[Cr]、[Mo]、[V]为C、Mn、Ni、Cu、Cr、Mo、V的以质量％计的含量。

2.根据权利要求1所述的钢管，其特征在于，所述化学组成以质量％计含有

Ni：0.05～0.50％、

Mo：0.05～0.50％、

Cr：0.05～0.50％、

Cu：0.05～0.50％、

V：0.010～0.100％、

Mg：0.0001～0.0100％、

REM：0.0001～0.0100％

之中的1种或两种以上。

3.根据权利要求1或2所述的钢管，其特征在于，所述表层部金属组织的其余部分包含贝氏体和准珠光体中的1种或两种，所述内部金属组织的其余部分包含粒状贝氏体、贝氏体和准珠光体中的1种或两种以上。

4.一种钢板，其特征在于，是权利要求1～3的任一项所述的钢管的所述母材部所使用的钢板。