CN115362273A - 电阻焊钢管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供具有高强度、韧性和耐压曲性优良的电阻焊钢管和制造方法。该电阻焊钢管具有母材部和电阻焊接部,作为母材部的成分组成,以质量%计分别含有规定量的C、Si、Mn、P、S、Al、N、Nb、V、Ti,余量由Fe和不可避免的杂质构成,母材部的壁厚中央的钢组织中,以体积率计铁素体与贝氏体的合计为70%以上,余量由选自珠光体、马氏体、奥氏体中的一种或两种以上构成,平均结晶粒径为7.0μm以下,位错密度为1.0×1014~6.0×1015m‑2,管内外表面的管轴方向的残余应力的大小为150MPa以下。
Description
技术领域
本发明涉及适合于土木建筑结构物、管线管等的电阻焊钢管及其制造方法。
背景技术
电阻焊钢管通过如下方法制造:将卷取成卷状的热轧钢板(钢带)在连续地放出的同时进行冷辊轧成形,制成圆筒状的开管,实施通过高频电阻加热使该开管的周向对接部熔融、通过利用挤压辊的加压进行压接接合的电阻焊,利用定径辊缩径至规定的外径。
如上所述,电阻焊钢管以冷加工连续地进行造管,因此具有生产率、形状精度高等优点,但在造管过程中发生加工硬化,因此,具有与作为原材的热轧钢板相比管长度方向的屈服比高、管的弯曲变形等的变形能力低的缺点。
对于电阻焊钢管而言,越是厚壁则造管过程中的加工硬化越大,因此,造管后的屈服比变高,变形能力降低。
因此,针对管线管、建筑物的柱材这样的、从抗震性等的观点考虑要求耐压曲性的大型结构物,难以应用厚壁的电阻焊钢管。
例如,专利文献1提出了一种管线管用电阻焊钢管,其特征在于,Nb量减小,成形过程中导入的位错利用碳原子团簇、微细碳化物和Nb碳化物进行了钉扎。
另外,专利文献2提出了一种管线管用电阻焊钢管,其中,由铁素体构成的第一相的面积率为60~98%,作为余量的第二相包含回火贝氏体。
专利文献1和2中记载的电阻焊钢管通过造管后的回火而使屈服比减小。但是,特别是板厚达到17mm以上的情况下,造管后的屈服比变得过高,因此,存在即使在回火后也不能充分减小屈服比的问题。另外,这些电阻焊钢管为回火状态,在拉伸试验中发生屈服伸长,因此容易产生局部变形,难以应用于如上所述的要求耐压曲性能的结构物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6052374号
专利文献2:国际公开第2017/163987号
非专利文献
非专利文献1:T.Ungar and A.Borbely:Appl.Phys.Lett.,69(1996),3173.
非专利文献2:M.Kumagai,M.Imafuku,S.Ohya:ISIJ International,Vol.54(2014)No.1,p.206.
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是鉴于上述情况而完成的,目的在于提供适合于管线管、建筑物的柱材等大型结构物的、具有高强度、韧性和耐压曲性优良的电阻焊钢管及其制造方法。
需要说明的是,本发明中所述的“高强度”是指依据JIS Z 2241的规定实施的拉伸试验中的屈服应力YS(MPa)为450MPa以上。优选为460MPa以上。
另外,本发明中所述的“韧性优良”是指依据JIS Z 2242的规定实施的-40℃下的夏比吸收能为70J以上。优选为150J以上。
另外,本发明中所述的“耐压曲性优良”是指钢管的轴压缩试验中的压曲开始应变εc(%)满足(1)式。
εc≥40×t/D…(1)
其中,(1)式中,D为外径(mm),t为壁厚(mm)。
压曲开始应变εc(%)是指在钢管的两端安装耐压板、并通过利用大型压缩试验装置的轴压缩试验使压缩载荷达到最大时的应变量。
用于解决问题的方法
本发明人进行了深入研究,结果发现,为了使电阻焊钢管满足本发明中作为目的的耐压曲性,需要使管轴方向的屈服比(=屈服应力/拉伸强度×100)为85%以下并且使管内外表面的管轴方向的压缩残余应力的大小为150MPa以下。即,通过降低屈服比、提高变形能力,并且减小助长压缩变形的压缩残余应力,由此能够提高耐压曲性。
另外还发现,通过电阻焊钢管的造管后的回火使造管时导入的位错恢复,能够同时减小屈服比和压缩残余应力。但是判明了,在回火状态下,由于出现屈服点而屈服比的降低量变小,而且由于产生屈服伸长而容易产生局部变形,因此,耐压曲性反而降低。
因此,进一步进行了深入研究,结果新发现,在回火后实施缩径的比例得到了适当控制的定径加工,导入可动位错,由此屈服点被除去,屈服比大幅降低,并且耐压曲性也提高。
本发明是基于上述见解而完成的,提供以下的[1]~[6]。
[1]一种电阻焊钢管,其是具有母材部和电阻焊接部的电阻焊钢管,其中,
上述母材部的成分组成中,以质量%计含有C:0.040%以上且0.50%以下、Si:0.02%以上且2.0%以下、Mn:0.40%以上且3.0%以下、P:0.10%以下、S:0.050%以下、Al:0.005%以上且0.10%以下、N:0.010%以下、Nb:0.002%以上且0.15%以下、V:0.002%以上且0.15%以下、Ti:0.002%以上且0.15%以下,Nb+V+Ti:0.010%以上且0.20%以下,余量由Fe和不可避免的杂质构成,
上述母材部的壁厚中央的钢组织中,以体积率计,铁素体与贝氏体的合计为70%以上,余量由选白珠光体、马氏体、奥氏体中的一种或两种以上构成,
上述钢组织的平均结晶粒径为7.0μm以下,并且位错密度为1.0×1014m-2以上且6.0×1015m-2以下,
管内外表面的管轴方向的压缩残余应力的大小为150MPa以下。
[2]如上述[1]所述的电阻焊钢管,其中,在上述成分组成的基础上,以质量%计还含有选自Cu:0.01%以上且1.0%以下、Ni:0.01%以上且1.0%以下、Cr:0.01%以上且1.0%以下、Mo:0.01%以上且1.0%以下、Ca:0.0005%以上且0.010%以下、B:0.0003%以上且0.010%以下中的一种或两种以上。
[3]如上述[1]或[2]所述的电阻焊钢管,其中,上述钢组织中,以体积率计,贝氏体为90%以上。
[4]如上述[1]~[3]中任一项所述的电阻焊钢管,其壁厚为17mm以上且30mm以下。
[5]一种电阻焊钢管的制造方法,其是上述[1]~[4]中任一项所述的电阻焊钢管的制造方法,其包括:
热轧工序,将钢原材加热至1100℃以上且1300℃以下的加热温度后,实施950℃以下时的合计压下率为60%以上的热轧处理;
冷却工序,在该热轧工序后,在以板厚中心温度计平均冷却速度为10℃/s以上且40℃/s以下、冷却停止温度为400℃以上且650℃以下的条件下进行冷却;
卷取工序,在该冷却工序后,在400℃以上且650℃以下进行卷取,制成热轧钢板;
造管工序,接着通过冷辊轧成形将上述热轧钢板成形为圆筒状,实施电阻焊而制成钢管原材;
回火工序,在该造管工序后,将上述钢管原材以500℃以上且700℃以下加热10s以上且1000s以下;以及
定径工序,在该回火工序后,以使周长以0.50%以上且4.0%以下的比例减少的方式对上述钢管原材进行缩径,得到电阻焊钢管。
发明效果
根据本发明,能够提供具有高强度、韧性和耐压曲性优良的电阻焊钢管及其制造方法。
附图说明
图1是电阻焊钢管的电阻焊接部的管周向断面(管轴方向垂直断面)的示意图。
具体实施方式
本发明的电阻焊钢管的母材部的特征在于,以质量%计含有C:0.040%以上且0.50%以下、Si:0.02%以上且2.0%以下、Mn:0.40%以上且3.0%以下、P:0.10%以下、S:0.050%以下、Al:0.005%以上且0.10%以下、N:0.010%以下、Nb:0.002%以上且0.15%以下、V:0.002%以上且0.15%以下、Ti:0.002%以上且0.15%以下,Nb+V+Ti:0.010%以上且0.20%以下,余量由Fe和不可避免的杂质构成,母材部的壁厚中央的钢组织中,以体积率计铁素体与贝氏体的合计为70%以上,余量由选自珠光体、马氏体、奥氏体中的一种或两种以上构成,上述钢组织的平均结晶粒径为7.0μm以下,位错密度为1.0×1014m-2以上且6.0×1015m-2以下,管内外表面的管轴方向的残余应力的大小为150MPa以下。
以下对本发明的电阻焊钢管及其制造方法进行说明。
首先,对本发明中限定电阻焊钢管的成分组成的理由进行说明。本说明书中,只要没有特别说明,则表示钢组成的“%”为“质量%”。另外,以下的成分组成也可以称为电阻焊钢管的母材部的成分组成。
C:0.040%以上且0.50%以下
C是通过固溶强化使钢的强度升高的元素。另外,C促进珠光体的生成,提高淬透性而有助于马氏体的生成,有助于奥氏体的稳定化,因此是还有助于硬质相的形成的元素。为了确保本发明中作为目的的强度和屈服比,需要含有0.040%以上的C。但是,C含量超过0.50%时,硬质相的比例变高,韧性降低,另外焊接性也劣化。因此,C含量设定为0.040%以上且0.50%以下。C含量优选为0.050%以上,更优选为0.06%以上。另外,C含量优选为0.30%以下,更优选为0.25%以下。
Si:0.02%以上且2.0%以下
Si是通过固溶强化使钢的强度升高的元素。为了得到这样的效果,含有0.02%以上的Si。但是,Si含量超过2.0%时,在电阻焊接部容易生成氧化物,焊接部特性降低。另外,电阻焊接部以外的母材部的屈服比变高,韧性降低。因此,Si含量设定为0.02%以上且2.0%以下。Si含量优选为0.03%以上,更优选为0.05%以上,进一步优选为0.10%以上。另外,Si含量优选为1.0%以下,更优选为0.5%以下,进一步优选为0.50%以下。
Mn:0.40%以上且3.0%以下
Mn是通过固溶强化使钢的强度升高的元素。另外,Mn是通过使铁素体相变开始温度降低而有助于组织的微细化的元素。为了确保本发明中作为目的的强度和组织,需要含有0.40%以上的Mn。但是,Mn含量超过3.0%时,在电阻焊接部容易生成氧化物,焊接部特性降低。另外,由于固溶强化和组织的微细化,屈服应力变高,得不到期望的屈服比。因此,Mn含量设定为0.40%以上且3.0%以下。Mn含量优选为0.50%以上,更优选为0.60%以上。另外,Mn含量优选为2.5%以下,更优选为2.0%以下。
P:0.10%以下
P在晶界偏析而导致材料的不均质,因此,作为不可避免的杂质,优选尽可能地减少,但可以允许至0.10%。因此,P含量设定为0.10%以下。P含量优选为0.050%以下,更优选为0.030%以下。需要说明的是,P的下限没有特别规定,但过度降低会导致冶炼成本的高涨,因此,P含量优选设定为0.002%以上。
S:0.050%以下
S在钢中通常以MnS的形式存在,但MnS在热轧工序被拉伸得较薄,对延展性产生不良影响。因此,本发明中,优选尽可能地减少S,但可以允许至0.050%。因此,S含量设定为0.050%以下。S含量优选为0.020%以下,更优选为0.010%以下。需要说明的是,S的下限没有特别规定,但过度降低会导致冶炼成本的高涨,因此,S优选设定为0.0002%以上。
Al:0.005%以上且0.10%以下
Al是作为强力的脱氧剂发挥作用的元素。为了得到这样的效果,需要含有0.005%以上的Al。但是,Al含量超过0.10%时,焊接性劣化,并且氧化铝系夹杂物变多,表面性状劣化。另外,焊接部的韧性也降低。因此,Al含量设定为0.005%以上且0.10%以下。Al含量优选为0.010%以上,更优选为0.015%以上。Al含量优选为0.080%以下,更优选为0.070%以下。
N:0.010%以下
N是不可避免的杂质,是具有通过使位错的运动牢固地固定而降低韧性的作用的元素。本发明中,N作为杂质优选尽可能地降低,但N的含量可以允许至0.010%。因此,N含量设定为0.010%以下。N含量优选为0.0080%以下。
Nb:0.002%以上且0.15%以下
Nb是通过在钢中形成微细的碳化物、氮化物而有助于钢的强度提高、并且还通过抑制热轧中的奥氏体的粗大化而有助于组织的微细化的元素。为了得到上述的效果,Nb含有0.002%以上。但是,Nb含量超过0.15%时,屈服比变高,韧性降低。因此,Nb含量设定为0.002%以上且0.15%以下。Nb含量优选为0.005%以上,更优选为0.010%以上。Nb含量优选为0.13%以下,更优选为0.10%以下。
V:0.002%以上且0.15%以下
V是通过在钢中形成微细的碳化物、氮化物而有助于钢的强度提高的元素。为了得到上述的效果,V含有0.002%以上。但是,V含量超过0.15%时,屈服比变高,韧性降低。因此,V含量设定为0.002%以上且0.15%以下。V含量优选为0.005%以上,更优选为0.010%以上。V含量优选为0.13%以下,更优选为0.10%以下。
Ti:0.002%以上且0.15%以下
Ti是通过在钢中形成微细的碳化物、氮化物而有助于钢的强度提高的元素,并且是由于与N的亲和性高而有助于钢中的固溶N的减小的元素。为了得到上述的效果,Ti含有0.002%以上。但是,Ti含量超过0.15%时,屈服比变高,韧性降低。因此,Ti含量设定为0.002%以上且0.15%以下。Ti含量优选为0.005%以上,更优选为0.010%以上。另外,Ti含量优选为0.13%以下,更优选为0.10%以下。
Nb+V+Ti:0.010%以上且0.20%以下
Nb、V、Ti如前所述是通过在钢中形成微细的碳化物、氮化物而有助于钢的强度提高的元素。为了得到上述的效果,除了将Nb、V、Ti的含量分别限定为前述范围以外,还使Nb与V与Ti的含量的合计(Nb+V+Ti)为0.010%以上。但是,(Nb+V+Ti)大于0.20%时,屈服比变高,韧性降低。因此,以使(Nb+V+Ti)为0.010%以上且0.20%以下的方式含有Nb、V、Ti。(Nb+V+Ti)优选为0.020%以上,更优选为0.040%以上。Nb含量优选为0.15%以下,更优选为0.13%以下。
余量为Fe和不可避免的杂质。但是,作为不可避免的杂质,可以含有0.0050%以下的O。
此处的O是指包含作为氧化物的O的总氧。
上述的成分为本发明中的电阻焊钢管的基本的成分组成。
此外,可以根据需要含有选白Cu:0.01%以上且1.0%以下、Ni:0.01%以上且1.0%以下、Cr:0.01%以上且1.0%以下、Mo:0.01%以上且1.0%以下、Ca:0.0005%以上且0.010%以下、B:0.0003%以上且0.010%以下中的一种或两种以上。
Cu:0.01%以上且1.0%以下
Cu是通过固溶强化使钢的强度升高的元素,可以根据需要含有。为了得到上述的效果,在含有Cu的情况下,Cu含量优选设定为0.01%以上。另一方面,超过1.0%的Cu的含有可能会导致韧性的降低和焊接性的劣化。因此,在含有Cu的情况下,Cu含量优选设定为0.01%以上且1.0%以下。Cu含量更优选为0.05%以上,进一步优选为0.10%以上。另外,Cu含量更优选为0.70%以下,进一步优选为0.50%以下。
Ni:0.01%以上且1.0%以下
Ni是通过固溶强化使钢的强度升高的元素,可以根据需要含有。为了得到上述的效果,在含有Ni的情况下,Ni含量优选设定为0.01%以上。另一方面,超过1.0%的Ni的含有可能会导致韧性的降低和焊接性的劣化。因此,在含有Ni的情况下,Ni含量优选设定为0.01%以上且1.0%以下。Ni含量更优选为0.10%以上。另外,Ni含量更优选为0.70%以下,进一步优选为0.50%以下。
Cr:0.01%以上且1.0%以下
Cr是提高钢的淬透性、使钢的强度升高的元素,可以根据需要含有。为了得到上述的效果,在含有Cr的情况下,Cr含量优选设定为0.01%以上。另一方面,超过1.0%的Cr的含有可能会导致韧性的降低和焊接性的劣化。因此,在含有Cr的情况下,Cr含量优选设定为1.0%以下。因此,在含有Cr的情况下,Cr含量优选设定为0.01%以上且1.0%以下。Cr含量更优选为0.05%以上,进一步优选为0.10%以上。另外,Cr含量更优选为0.70%以下,进一步优选为0.50%以下。
Mo:0.01%以上且1.0%以下
Mo是提高钢的淬透性、使钢的强度升高的元素,可以根据需要含有。为了得到上述的效果,在含有Mo的情况下,Mo含量优选设定为0.01%以上。另一方面,超过1.0%的Mo的含有可能会导致韧性的降低和焊接性的劣化。因此,在含有Mo的情况下,Mo含量优选设定为1.0%以下。因此,在含有Mo的情况下,Mo含量优选设定为0.01%以上且1.0%以下。Mo含量更优选为0.05%以上,进一步优选为0.10%以上。另外,Mo含量更优选为0.70%以下,进一步优选为0.50%以下。
Ca:0.0005%以上且0.010%以下
Ca是通过将在热轧工序中被拉伸得较薄的MnS等硫化物球状化而有助于钢的韧性提高的元素,可以根据需要含有。为了得到上述的效果,在含有Ca的情况下,优选含有0.0005%以上的Ca。但是,Ca含量超过0.010%时,在钢中形成Ca氧化物团簇,韧性劣化。因此,在含有Ca的情况下,Ca含量优选设定为0.0005%以上且0.010%以下。Ca含量更优选为0.0008%以上,进一步优选为0.0010%以上。另外,Ca含量更优选为0.008%以下,进一步优选为0.0060%以下。
B:0.0003%以上且0.010%以下
B是通过使铁素体相变开始温度降低而有助于组织的微细化的元素,可以根据需要含有。为了得到上述的效果,在含有B的情况下,优选含有0.0003%以上的B。但是,B含量超过0.010%时,屈服比升高,韧性劣化。因此,在含有B的情况下,B含量优选设定为0.0003%以上且0.010%以下。B含量更优选为0.0005%以上,进一步优选为0.0008%以上。B含量更优选为0.0050%以下,进一步优选为0.0030%以下,进一步更优选为0.0020%以下。
接着,对限定本发明的电阻焊钢管的钢组织的理由进行说明。
本发明的电阻焊钢管的母材部的板厚中央的钢组织的平均结晶粒径为7.0μm以下,位错密度为1.0×1014m-2以上且6.0×1015m-2以下。
需要说明的是,本发明中,平均结晶粒径是指将被相邻的结晶的取向差为15°以上的边界围成的区域作为晶粒(晶界)时的、该晶粒的平均等效圆直径。另外,等效圆直径(结晶粒径)是指面积与作为对象的晶粒相等的圆的直径。
平均结晶粒径:7.0μm以下
晶粒的平均结晶粒径大于7.0μm时,组织不是充分微细,因此得不到期望的韧性。因此,本发明中,晶粒的平均结晶粒径设定为7.0μm以下。晶粒的平均结晶粒径优选为6.0μm以下。
位错密度:1.0×1014m-2以上且6.0×1015m-2以下
位错密度小于1.0×1014m-2时,回火后的冷定径加工量小,因此,无法将屈服点充分除去,容易产生局部变形,耐压曲性能降低。另一方面,位错密度大于6.0×1015m-2时,回火所引起的位错的恢复不充分、或者回火后的冷定径加工量过大,因此,屈服比变高,变形性能降低,耐压曲性能也降低。另外,韧性也降低。
因此,本发明中,位错密度设定为1.0×1014m-2以上且6.0×1015m-2以下。优选为3.0×1014m-2以上。另外,优选为2.0×1015m-2以下。
关于位错密度,可以将管长度方向垂直断面电解研磨100μm后,进行板厚中央部的X射线衍射,根据其结果,使用修正的威廉姆森霍尔(modified Williamson-Hall)法和修正的瓦伦艾弗巴赫(modified Warren-Averbach)法(非专利文献1、2)来求出。X射线源使用CuKα射线。另外,管电压设定为45kV,管电流设定为200mA。另外,关于伯格斯矢量b,作为bcc铁的滑动方向<111>的原子间距离,可以使用0.248×10-9m。
此外,上述钢组织中,以体积率计铁素体与贝氏体的合计为70%以上,余量由选自珠光体、马氏体、奥氏体中的一种或两种以上构成。
铁素体与贝氏体的合计的体积率:70%以上
铁素体是软质的组织。另外,贝氏体比铁素体更为硬质,比珠光体、马氏体和奥氏体更为软质,是韧性优良的组织。在铁素体和贝氏体中混合有硬质的组织的情况下,屈服比降低,变形性能提高,但另一方面,由于因硬度差引起的应力集中而使界面容易成为破坏的起点,韧性降低。因此,铁素体与贝氏体的合计的体积率设定为70%以上。优选为80%以上。更优选贝氏体的体积率为90%以上。
除奥氏体以外的上述各种组织以奥氏体晶界或奥氏体晶粒内的变形带作为成核位点。通过在热轧中增大不易发生奥氏体的再结晶的低温下的压下量,能够向奥氏体中导入大量的位错而使奥氏体微细化,并且能够向晶粒内导入大量的变形带。由此,成核位点的面积增加而成核频率变高,能够使钢组织微细化。
本发明中,即使以板厚中央为中心在板厚方向上±1.0mm的范围内存在上述的钢组织,也可以同样地得到上述的效果。因此,本发明中,“板厚中央的钢组织”意味着,在以板厚中央为中心在板厚方向上±1.0mm的任一范围内存在上述的钢组织。
作为钢组织的观察,首先,以观察面为管长度方向垂直断面且为板厚中央的方式裁取组织观察用的试验片,研磨后,进行硝酸乙醇溶液腐蚀,从而制作。组织观察中,使用光学显微镜(倍率:1000倍)或扫描电子显微镜(SEM、倍率:1000倍),对板厚中央的组织进行观察、拍摄。由所得到的光学显微镜图像和SEM图像求出贝氏体和余量(铁素体、珠光体、马氏体、奥氏体)的面积率。关于各组织的面积率,在5个以上视野中进行观察,以各视野中得到的值的平均值来计算。在此,将通过组织观察得到的面积率作为各组织的体积率。
在此,铁素体是由扩散相变产生的产物,呈现出位错密度低、大致恢复后的组织。多边形铁素体和准多边形铁素体包含在铁素体中。
贝氏体是位错密度高的板条状的铁素体与渗碳体的复相组织。
珠光体是铁与铁碳化物的共析组织(铁素体+渗碳体),呈现出线状的铁素体与渗碳体交替排列而形成的片层状的组织。
马氏体是位错密度非常高的板条状的低温相变组织。在SEM图像中,显示出比铁素体、贝氏体更亮的衬度。
需要说明的是,光学显微镜图像和SEM图像中,难以进行马氏体与奥氏体的识别,因此,由所得到的SEM图像测定被观察为马氏体或奥氏体的组织的面积率,从其中减去通过后述方法测定的奥氏体的体积率,将所得到的值作为马氏体的体积率。
奥氏体的体积率的测定通过X射线衍射来进行。组织观察用的试验片通过以衍射面为板厚中央的方式磨削后、进行化学研磨而除去表面加工层来制作。测定使用Mo的Kα射线,由fcc铁的(200)、(220)、(311)面和bcc铁的(200)、(211)面的积分强度求出奥氏体的体积率。
作为上述的平均结晶粒径的测定,首先,使用SEM/EBSD法,算出粒径分布的直方图(横轴为粒径、纵轴为各粒径下的存在比例的图),求出粒径的算术平均,作为平均结晶粒径。
作为测定条件,加速电压设定为15kV,测定区域设定为500μm×500μm,测定步长(测定分辨率)设定为0.5μm。需要说明的是,结晶粒径解析中,结晶粒径为2.0μm以下的晶粒作为测定噪声从解析对象中排除。
管内外表面的管轴方向的压缩残余应力的大小:150MPa以下
接着,对限定本发明的电阻焊钢管的压缩残余应力的大小的理由进行说明。
本发明的电阻焊钢管的内外表面的管轴方向的压缩残余应力的大小为150MPa以下。
管的压缩残余应力超过150MPa时,针对轴方向的压缩变形、或弯曲变形时的弯曲内侧的压缩变形的刚性降低,容易发生压曲。因此,管内外表面的管轴方向的压缩残余应力的大小设定为150MPa以下。更优选为100MPa以下。
残余应力的测定如下进行:在将电阻焊钢管的长度中央部的内外表面分别电解研磨100μm后的面,通过X射线衍射法进行。X射线源设定为CrKα射线,管电压设定为30kV、管电流设定为1.0mA,通过cosα法进行测定,测定晶格面设定为(211)。
进行测定的残余应力方向设定为管轴方向,测定在电阻焊接部和以此为基准的管周向30度间隔的各位置(12处)的管内外表面以电阻焊钢管每1根24处来进行。由这些24处的测定结果求出压缩残余应力的大小的最大值,将该最大值作为上述本发明中的压缩残余应力的大小。
接着,对本发明的一个实施方式中的电阻焊钢管的制造方法进行说明。
作为本发明的电阻焊钢管的制造方法,特征在于,例如,将具有上述成分组成的钢原材加热至1100℃以上且1300℃以下的加热温度后,实施950℃以下的合计压下率为60%以上的热轧处理(热轧工序),接着,在以板厚中心温度计平均冷却速度为10℃/s以上且40℃/s以下、冷却停止温度为400℃以上且650℃以下的条件下实施冷却(冷却工序),接着,在400℃以上且650℃以下进行卷取而制成热轧钢板(卷取工序),接着,通过冷辊轧成形将上述热轧钢板成形为圆筒状,然后实施电阻焊而制成钢管原材(造管工序),接着,将上述钢管原材以500℃以上且700℃以下加热10s以上且1000s以下(回火工序),然后,在定径工序中,以使周长以0.50%以上且4.0%以下的比例减少的方式进行缩径,得到电阻焊钢管。
需要说明的是,在以下的制造方法的说明中,关于温度的“℃”表述只要没有特别说明则设定为钢原材、钢板(热轧板)、钢管原材的表面温度。这些表面温度可以利用辐射温度计等进行测定。另外,钢板板厚中心的温度可以通过如下方法求出:通过传热分析计算钢板断面内的温度分布,将其结果用钢板的表面温度进行修正。另外,“热轧钢板”也包括热轧板、热轧钢带。
本发明中,钢原材(钢坯)的熔炼方法没有特别限定,转炉、电炉、真空熔化炉等公知的熔炼方法均适合。铸造方法也没有特别限定,通过连续铸造法等公知的铸造方法制造成期望尺寸。需要说明的是,代替连续铸造法,应用铸锭-开坯轧制法也没有任何问题。可以对钢水进一步实施钢包精炼等二次精炼。
接着,将所得到的钢原材(钢坯)加热至1100℃以上且1300℃以下的加热温度后,实施950℃以下的合计压下率为60%以上的热轧处理(热轧工序)。
热轧工序
加热温度:1100℃以上且1300℃以下
加热温度低于1100℃时,被轧制材料的变形阻力变大而难以轧制。另一方面,加热温度超过1300℃时,奥氏体晶粒粗大化,在之后的轧制(粗轧、精轧)中得不到微细的奥氏体晶粒,难以确保本发明中作为目的的电阻焊钢管的钢组织的平均结晶粒径。因此,热轧工序中的加热温度设定为1100℃以上且1300℃以下。该加热温度更优选为1120℃以上。另外,该加热温度更优选为1280℃以下。
需要说明的是,本发明中,制造钢坯(板坯)后,除了暂时冷却至室温、然后再次加热的现有方法以外,还可以无问题地应用不冷却至室温而以温片的状态装入加热炉中、或者稍微进行保热后立即进行轧制的这些直送轧制的节能工艺。
粗轧结束温度优选为850℃以上且1150℃以下。粗轧结束温度低于850℃时,在之后的精轧中钢板表面温度为铁素体相变开始温度以下,生成大量的加工铁素体,屈服比升高。其结果是,即使实施造管后的回火,位错也不能充分恢复,屈服比仍然高。另一方面,粗轧结束温度超过1150℃时,奥氏体未再结晶温度范围内的压下量不足,得不到微细的奥氏体晶粒。其结果是,难以确保本发明中作为目的的电阻焊钢管的钢组织的平均结晶粒径,韧性降低。粗轧结束温度更优选为860℃以上。另外,粗轧结束温度更优选为1000℃以下。
950℃以下的合计压下率:60%以上
本发明中,通过在热轧工序中使奥氏体中的亚晶粒微细化,使在后续的冷却工序、卷取工序中生成的铁素体、贝氏体和余量组织微细化,可以得到具有本发明中作为目的的强度和韧性的电阻焊钢管的钢组织。为了在热轧工序中使奥氏体中的亚晶粒微细化,需要提高奥氏体未再结晶温度范围内的压下率、从而导入充分的加工应变。为了达到该目的,本发明中,将950℃以下的合计压下率设定为60%以上。
950℃以下的合计压下率小于60%时,无法在热轧工序中导入充分的加工应变,因此得不到具有本发明中作为目的的平均结晶粒径的组织。950℃以下的合计压下率更优选为65%以上。上限没有特别规定,但大于80%时,相对于压下率的升高的韧性提高的效果变小,仅是增大设备负荷。因此,950℃以下的合计压下率优选为80%以下。更优选为75%以下。
上述的950℃以下的合计压下率是指950℃以下的温度范围内的各轧制道次的压下率的合计。
精轧开始温度优选为800℃以上950℃以下。精轧开始温度低于800℃时,在精轧中钢板表面温度为铁素体相变开始温度以下,生成大量的加工铁素体,屈服比升高。其结果是,即使实施造管后的回火,位错也不能充分恢复,屈服比仍然高。另一方面,精轧开始温度超过950℃时,奥氏体粗大化、并且不会向奥氏体中导入充分的变形带,因此,无法得到本发明中作为目的的钢组织的平均结晶粒径。其结果是,难以确保本发明中作为目的的电阻焊钢管的钢组织的平均结晶粒径,韧性降低。精轧开始温度更优选为820℃以上。另外,精轧开始温度更优选为930℃以下。
精轧结束温度优选为750℃以上850℃以下。精轧结束温度低于750℃时,在精轧中钢板表面温度为铁素体相变开始温度以下,生成大量的加工铁素体,屈服比升高。其结果是,即使实施造管后的回火,位错也不能充分恢复,屈服比仍然高。另一方面,精轧结束温度超过850℃时,奥氏体未再结晶温度范围内的压下量不足,得不到微细的奥氏体晶粒。其结果是,难以确保本发明中作为目的的电阻焊钢管的钢组织的平均结晶粒径。其结果是,难以确保本发明中作为目的的电阻焊钢管的钢组织的平均结晶粒径,韧性降低。精轧结束温度更优选为770℃以上。另外,精轧结束温度更优选为830℃以下。
冷却工序
热轧工序后,通过冷却工序对热轧板实施冷却处理。冷却工序中,在至冷却停止温度为止的平均冷却速度为10℃/s以上且40℃/s以下、冷却停止温度为400℃以上且650℃以下的条件下进行冷却。
从冷却开始起至冷却停止(冷却结束)为止的平均冷却速度:10℃/s以上且40℃/s以下
以热轧板的板厚中心温度计从冷却开始起至后述冷却停止为止的温度范围内的平均冷却速度小于10℃/s时,铁素体或贝氏体的成核频率减少,这些组织粗大化,因此得不到具有本发明中作为目的的平均结晶粒径的组织。另一方面,平均冷却速度超过40℃/s时,生成大量的马氏体,韧性降低。平均冷却速度优选为15℃/s以上。另外,平均冷却速度优选为35℃/s以下。
需要说明的是,本发明中,从冷却前的钢板表面的铁素体生成抑制的观点考虑,优选在精轧结束后立即开始冷却。
冷却停止温度:400℃以上且650℃以下
以热轧板的板厚中心温度计,冷却停止温度低于400℃时,生成大量的马氏体,韧性降低。另一方面,冷却停止温度超过650℃时,铁素体或贝氏体的成核频率减少,这些组织粗大化,因此得不到具有本发明中作为目的的平均结晶粒径的组织。冷却停止温度优选为430℃以上。另外,冷却停止温度优选为620℃以下。
需要说明的是,本发明中,平均冷却速度只要没有特别说明则设定为由((冷却前的热轧板的板厚中心温度-冷却后的热轧板的板厚中心温度)/冷却时间)求出的值(冷却速度)。冷却方法可以列举来自喷嘴的水的喷射等的水冷、基于冷却气体的喷射的冷却等。本发明中,优选以使热轧板的两面以相同条件被冷却的方式对热轧板两面实施冷却操作(处理)。
卷取工序
冷却工序后,通过卷取工序将热轧钢板卷取成卷状,然后放冷。
卷取工序中,从钢板组织的观点考虑,优选在400℃以上且650℃以下的卷取温度下进行卷取。卷取温度低于450℃时,生成大量的马氏体,韧性降低。卷取温度超过650℃时,铁素体或贝氏体的成核频率减少,这些组织粗大化,因此得不到具有本发明中作为目的的平均结晶粒径的组织。卷取温度优选为430℃以上。另外,卷取温度优选为620℃以下。
造管工序
在卷取工序后,通过造管工序实施造管处理。造管工序中,将热轧钢板在连续地放出的同时通过冷辊轧成形制成圆筒状的开管(圆型钢管),通过高频电阻加热使该开管的周向对接部熔融,同时通过利用挤压辊的加压进行压接接合,进行电阻焊而制成钢管原材。然后,可以实施定径处理。定径处理中,利用相对于该电阻焊钢管配置在上下左右的辊对该电阻焊钢管进行缩径,将外径和圆度调整为期望的值。
电阻焊时的加压量优选设定为板厚的20%以上,以使导致韧性降低的氧化物、氮化物等夹杂物能够与钢水一起排出。但是,加压量大于板厚的100%时,挤压辊负荷变大。因此,加压量优选设定为板厚的20%以上且100%以下。更优选为40%以上。另外,更优选加压量为80%以下。
电阻焊后的定径工序中,优选为了容易进行钢管的输送等而实施。为了提高外径精度和圆度,优选以使钢管周长以合计为0.5%以上的比例减少的方式对钢管进行缩径。但是,在以使钢管周长以合计大于4.0%的比例减少的方式进行缩径的情况下,通过辊时的管轴方向的弯曲量变大,屈服比和压缩残余应力升高,其结果是,即使实施造管后的回火,位错也不能充分恢复,屈服比和压缩残余应力仍然高。因此,优选以使钢管周长以0.5%以上且4.0%以下的比例减少的方式进行缩径。更优选为1.0%以上。另外,更优选为3.0%以下。
需要说明的是,电阻焊后的定径工序中,为了尽可能减小通过辊时的管轴方向的弯曲量、从而抑制管轴方向的残余应力的产生,优选进行利用多个机架的多阶段的缩径,各机架处的缩径优选以使管周长以1.0%以下的比例减少的方式来进行。
回火工序
接着,通过回火工序对上述钢管原材实施回火处理。回火工序中,将上述电阻焊钢管以500℃以上且700℃以下加热10s以上且1000s以下。
上述加热的方式可以为炉加热、感应加热中的任意一种。
加热温度低于500℃时,位错不会充分恢复,因此,屈服比和压缩残余应力变高,得不到本发明中作为目的的耐压曲性能。另一方面,加热温度超过700℃时,生成硬质的第二相,因此韧性降低。因此,加热温度设定为500℃以上且700℃以下。
加热时间少于10s时,位错不会充分恢复,因此,屈服比和压缩残余应力变高。另一方面,加热时间超过1000s时,屈服比和残余应力的减小效果饱和,因此,加热成本增加,只是生产率降低。因此,加热时间设定为10s以上且1000s以下。
加热后的冷却可以为水冷也可以为空冷。
加热后的冷却停止温度优选为200℃以下。加热后的冷却停止温度超过200℃时,在之后的定径工序中无法导入充分的可动位错,残留屈服点和屈服伸长,因此得不到本发明中作为目的的屈服比和耐压曲性能。加热后的冷却停止温度的下限没有特别指定,从冷却成本的观点考虑,优选设定为室温以上。
定径工序
回火工序后,在定径工序中,以使周长以0.50%以上且4.0%以下的比例减少的方式进行缩径。
周长减少的比例小于0.50%时,无法导入充分的可动位错,残留屈服点和屈服伸长,因此得不到本发明中作为目的的屈服比和耐压曲性能。另一方面,周长减少的比例大于4.0%时,加工硬化量变大,因此屈服比升高,变形性能降低,耐压曲性降低,并且韧性也降低。因此,回火后的定径工序中,以使周长以0.50%以上且4.0%以下的比例减少的方式进行缩径。周长减少的比例优选为1.0%以上。另外,优选为3.0%以下。
需要说明的是,回火后的定径工序中,为了尽可能减小通过辊时的管轴方向的弯曲量、从而抑制管轴方向的残余应力的产生,优选进行利用多个机架的多阶段的缩径,各机架处的缩径优选以使管周长以1.0%以下的比例减少的方式来进行。
需要说明的是,钢管是否为电阻焊钢管可以通过如下方法判断:将电阻焊钢管与管轴方向垂直地切断,对包含焊接部(电阻焊接部)的切断面进行研磨后,利用腐蚀液腐蚀,利用光学显微镜进行观察。如果焊接部(电阻焊接部)的熔融凝固部的管周向的宽度在管全厚上为1.0μm以上且1000μm以下,则为电阻焊钢管。
在此,腐蚀液根据钢成分、钢管的种类选择适当的腐蚀液即可。另外,如图1中示意性示出腐蚀后的断面那样,在图1中,熔融凝固部可以辨认为具有与母材部1和热影响区2不同的组织形态、衬度的区域3。例如,碳钢和低合金钢的电阻焊钢管的熔融凝固部在利用硝酸乙醇溶液腐蚀后的上述断面中可以指定为在光学显微镜下被较白地观察到的区域。另外,碳钢和低合金钢的UOE钢管的熔融凝固部在利用硝酸乙醇溶液腐蚀后的上述断面中可以指定为在光学显微镜下含有网眼状或枝状的凝固组织的区域。
通过以上方法能够制造本发明的电阻焊钢管。对于本发明的电阻焊钢管而言,特别是,即使是壁厚为17mm以上的厚壁也可发挥优良的耐压曲性能。另外,还兼具优良的韧性。
本发明的电阻焊钢管中,依据JIS Z 2241的规定实施的拉伸试验中的屈服应力YS为450MPa以上。优选为460MPa以上。另外,屈服应力过高时,屈服比升高、韧性降低,因此,本发明的电阻焊钢管的屈服应力YS优选为650MPa以下。更优选为600MPa以下。
本发明的电阻焊钢管优选壁厚为17mm以上且30mm以下。
另外,本发明的电阻焊钢管优选外径为350mm以上且750mm以下。
实施例
以下,基于实施例进一步对本发明进行详细说明。需要说明的是,本发明不限定于以下的实施例。
对具有表1所示的成分组成的钢水进行熔炼,制成板坯。将所得到的板坯通过表2所示的条件的热轧工序、冷却工序、卷取工序制成电阻焊钢管用热轧钢板。
卷取工序后,通过辊轧成形将热轧钢板成形为圆筒状的圆型钢管,对其对接部分进行电阻焊。然后,利用配置在圆型钢管的上下左右的辊实施缩径,得到表2所示的外径(mm)和壁厚(mm)的电阻焊钢管。
从所得到的电阻焊钢管裁取在管轴方向上具有1800mm的长度的电阻焊钢管,供于管轴方向的残余应力测定和轴压缩试验。
另外,从所得到的电阻焊钢管裁取试验片,实施以下所示的位错密度测定、残余应力测定、组织观察、拉伸试验、夏比冲击试验、轴压缩试验。各种试验片从在管周向上从电阻焊接部离开90°的母材部裁取。
[位错密度测定]
关于位错密度,可以将管长度方向垂直断面电解研磨100μm后,进行板厚中央部的X射线衍射,根据其结果,使用修正的威廉姆森霍尔(modified Williamson-Hall)法和修正的瓦伦艾弗巴赫(modified Warren-Averbach)法(非专利文献1、2)来求出。X射线源使用CuKα射线。管电压设定为45kV,管电流设定为200mA。另外,关于伯格斯矢量b,作为bcc铁的滑动方向<111>的原子间距离,使用0.248×10-9m。
[残余应力测定]
残余应力的测定如下进行:在将电阻焊钢管的长度中央部的内外表面分别电解研磨100μm后的面,通过X射线衍射法进行。X射线源设定为CrKα射线,管电压设定为30kV,管电流设定为1.0mA,通过cosα法进行测定,测定晶格面设定为(211)。
进行测定的残余应力方向设定为管轴方向,测定在电阻焊接部和以此为基准的管周向30度间隔的各位置在电阻焊钢管每1根24处来进行。由这些24处的测定结果求出压缩残余应力的大小的最大值。
[组织观察]
以观察面为管长度方向垂直断面且为板厚中央的方式裁取组织观察用的试验片,研磨后,进行硝酸乙醇溶液腐蚀,从而制作。组织观察中,使用光学显微镜(倍率:1000倍)或扫描电子显微镜(SEM、倍率:1000倍),对板厚中央的组织进行观察、拍摄。由所得到的光学显微镜图像和SEM图像求出贝氏体和余量(铁素体、珠光体、马氏体、奥氏体)的面积率。关于各组织的面积率,在5个以上视野中进行观察,以各视野中得到的值的平均值来计算。在此,将通过组织观察得到的面积率作为各组织的体积率。
在此,铁素体是由扩散相变产生的产物,呈现出位错密度低、大致恢复后的组织。多边形铁素体和准多边形铁素体包含在铁素体中。
贝氏体是位错密度高的板条状的铁素体与渗碳体的复相组织。
珠光体是铁与铁碳化物的共析组织(铁素体+渗碳体),呈现出线状的铁素体与渗碳体交替排列而形成的片层状的组织。
马氏体是位错密度非常高的板条状的低温相变组织。在SEM图像中,显示出比铁素体、贝氏体更亮的衬度。
需要说明的是,光学显微镜图像和SEM图像中,难以进行马氏体与奥氏体的识别。因此,由所得到的SEM图像测定被观察为马氏体或奥氏体的组织的面积率,从其中减去通过后述方法测定的奥氏体的体积率,将所得到的值作为马氏体的体积率。
奥氏体的体积率的测定通过X射线衍射来进行。组织观察用的试验片通过以衍射面为板厚中央的方式磨削后、进行化学研磨而除去表面加工层来制作。测定使用Mo的Kα射线,由fcc铁的(200)、(220)、(311)面和bcc铁的(200)、(211)面的积分强度求出奥氏体的体积率。
另外,作为平均结晶粒径的测定,首先,使用SEM/EBSD法,算出粒径分布的直方图(横轴为粒径、纵轴为各粒径下的存在比例的图),求出粒径的算术平均。具体而言,关于结晶粒径,求出相邻的晶粒之间的取向差,将取向差为15°以上的边界作为晶粒(晶界),测定晶粒的等效圆直径,将平均等效圆直径作为平均结晶粒径。此时,等效圆直径是指面积与作为对象的晶粒相等的圆的直径。
作为上述的测定条件,加速电压设定为15kV,测定区域设定为500μm×500μm,测定步长设定为0.5μm。需要说明的是,结晶粒径解析中,结晶粒径为2.0μm以下的晶粒作为测定噪声从解析对象中排除,所得到的面积率与体积率相等。
[拉伸试验]
拉伸试验中,以使拉伸方向与管长度方向平行的方式裁取JIS5号的拉伸试验片,依据JISZ2241的规定来实施。测定屈服应力YS(MPa)、拉伸强度TS(MPa),算出由(YS/TS)×100定义的屈服比YR(%)。但是,屈服应力YS设定为标称应变0.5%时的流动应力。
[夏比冲击试验]
夏比冲击试验中,从所得到的电阻焊钢管的板厚中央以使试验片长度方向为管周向(与管长度方向垂直)的方式裁取V形缺口试验片。依据JIS Z2242的规定,在-40℃下实施试验,求出吸收能。试验条数设定为各3条,将它们的吸收能的平均值作为电阻焊钢管的吸收能。
[轴压缩试验]
在钢管的两端安装耐压板,利用大型压缩试验装置实施轴压缩试验。将压缩载荷达到最大时的应变量作为压曲开始应变。
将所得到的结果示于表3中。
[表3]
表3中,钢管No.1、4、6、8、10、11~13是本发明例,钢管No.2、3、5、7、9、14~27是比较例。
本发明例的电阻焊钢管的母材部的成分组成均是:含有C:0.040%以上且0.50%以下、Si:0.02%以上且2.0%以下、Mn:0.40%以上且3.0%以下、P:0.10%以下、S:0.050%以下、A1:0.005%以上且0.10%以下、N:0.010%以下、Nb:0.002%以上且0.15%以下、V:0.002%以上且0.15%以下、Ti:0.002%以上且0.15%以下,Nb+V+Ti:0.010%以上且0.20%以下,余量由Fe和不可避免的杂质构成,母材部的板厚中央的钢组织中,以体积率计,铁素体与贝氏体的合计为70%以上,余量由选自珠光体、马氏体、奥氏体中的一种或两种以上构成,上述钢组织的平均结晶粒径为7.0μm以下,位错密度为1.0×1014m-2以上且6.0×1015m-2以下,管内外表面的管轴方向的压缩残余应力的大小为150MPa以下。
另外,这些本发明例的电阻焊钢管的机械特性均是:屈服应力YS(MPa)为450MPa以上,屈服比为85%以下,-40℃下的夏比吸收能为70J以上,压曲开始应变εc满足(1)式。
εc≥40×t/D…(1)
其中,(1)式中,D为外径(mm),t为壁厚(mm)。
另一方面,比较例的钢管No.2(钢A)中,热处理后的定径工序中的缩径的比例低,因此,未能导入充分的可动位错,残留屈服点和屈服伸长,屈服比和压曲开始应变没有达到期望的值。
比较例的钢管No.3(钢A)中,在造管后未实施热处理,因此,位错密度和压缩残余应力的大小超过本发明的范围,屈服比和压曲开始应变没有达到期望的值。另外,位错密度超过本发明的范围,因此,-40℃下的夏比吸收能没有达到期望的值。
比较例的钢管No.5(钢B)中,回火工序中的加热温度低,另外热处理后的定径工序中的缩径的比例高,因此,位错密度超过本发明的范围,屈服比和压曲开始应变没有达到期望的值。
比较例的钢管No.7(钢C)中,950℃以下的合计压下率低,因此,平均结晶粒径超过本发明的范围,-40℃下的夏比吸收能没有达到期望的值。
比较例的钢管No.9(钢D)中,定径工序中的缩径的比例高,因此,压缩残余应力的大小超过本发明的范围,屈服比和压曲开始应变没有达到期望的值。
比较例的钢管No.14(钢I)中,C含量低于本发明的范围,因此,屈服强度、屈服比和压曲开始应变没有达到期望的值。
比较例的钢管No.15(钢J)中,C含量超过本发明的范围,因此,铁素体与贝氏体的体积率的合计低于本发明的范围,结果,-40℃下的夏比吸收能没有达到期望的值。
比较例的钢管No.16(钢K)中,Si含量低于本发明的范围,因此,屈服强度没有达到期望的值。
比较例的钢管No.17(钢L)中,Si含量超过本发明的范围,因此,屈服比和压曲开始应变没有达到期望的值。另外,-40℃下的夏比吸收能没有达到期望的值。
比较例的钢管No.18(钢M)中,Mn含量低于本发明的范围,因此,屈服强度没有达到期望的值,平均结晶粒径超过本发明的范围,-40℃下的夏比吸收能没有达到期望的值。
比较例的钢管No.19(钢N)中,Mn含量超过本发明的范围,因此,屈服比和压曲开始应变没有达到期望的值。
比较例的钢管No.20(钢O)中,Nb含量低于本发明的范围,因此,屈服强度没有达到期望的值,平均结晶粒径超过本发明的范围,-40℃下的夏比吸收能没有达到期望的值。
比较例的钢管No.21(钢P)中,Nb含量超过本发明的范围,因此,-40℃下的夏比吸收能、屈服比和压曲开始应变没有达到期望的值。
比较例的钢管No.22(钢Q)中,V含量低于本发明的范围,因此,屈服强度没有达到期望的值。
比较例的钢管No.23(钢R)中,V含量超过本发明的范围,因此,-40℃下的夏比吸收能、屈服比和压曲开始应变没有达到期望的值。
比较例的钢管No.24(钢S)中,Ti含量低于本发明的范围,因此,屈服强度和-40℃下的夏比吸收能没有达到期望的值。
比较例的钢管No.25(钢T)中,Ti含量超过本发明的范围,因此,-40℃下的夏比吸收能、屈服比和压曲开始应变没有达到期望的值。
比较例的钢管No.26(钢U)中,(Nb+V+Ti)含量低于本发明的范围,因此,屈服强度没有达到期望的值。
比较例的钢管No.27(钢V)中,(Nb+V+Ti)含量超过本发明的范围,因此,-40℃下的夏比吸收能、屈服比和压曲开始应变没有达到期望的值。
符号说明
1 母材部
2 焊接热影响区
3 熔融凝固部
Claims (5)
1.一种电阻焊钢管,其是具有母材部和电阻焊接部的电阻焊钢管,其中,
所述母材部的成分组成中,以质量%计含有C:0.040%以上且0.50%以下、Si:0.02%以上且2.0%以下、Mn:0.40%以上且3.0%以下、P:0.10%以下、S:0.050%以下、Al:0.005%以上且0.10%以下、N:0.010%以下、Nb:0.002%以上且0.15%以下、V:0.002%以上且0.15%以下、Ti:0.002%以上且0.15%以下,Nb+V+Ti:0.010%以上且0.20%以下,余量由Fe和不可避免的杂质构成,
所述母材部的壁厚中央的钢组织中,以体积率计,铁素体与贝氏体的合计为70%以上,余量由选自珠光体、马氏体、奥氏体中的一种或两种以上构成,
所述钢组织的平均结晶粒径为7.0μm以下,并且位错密度为1.0×1014m-2以上且6.0×1015m-2以下,
管内外表面的管轴方向的压缩残余应力的大小为150MPa以下。
2.如权利要求1所述的电阻焊钢管,其中,在所述成分组成的基础上,以质量%计还含有选自Cu:0.01%以上且1.0%以下、Ni:0.01%以上且1.0%以下、Cr:0.01%以上且1.0%以下、Mo:0.01%以上且1.0%以下、Ca:0.0005%以上且0.010%以下、B:0.0003%以上且0.010%以下中的一种或两种以上。
3.如权利要求1或2所述的电阻焊钢管,其中,所述钢组织中,以体积率计,贝氏体为90%以上。
4.如权利要求1~3中任一项所述的电阻焊钢管,其壁厚为17mm以上且30mm以下。
5.一种电阻焊钢管的制造方法,其是权利要求1~4中任一项所述的电阻焊钢管的制造方法,其包括:
热轧工序,将钢原材加热至1100℃以上且1300℃以下的加热温度后,实施950℃以下时的合计压下率为60%以上的热轧处理;
冷却工序,在该热轧工序后,在以板厚中心温度计平均冷却速度为10℃/s以上且40℃/s以下、冷却停止温度为400℃以上且650℃以下的条件下进行冷却;
卷取工序,在该冷却工序后,在400℃以上且650℃以下进行卷取,制成热轧钢板;
造管工序,接着通过冷辊轧成形将所述热轧钢板成形为圆筒状,实施电阻焊而制成钢管原材;
回火工序,在该造管工序后,将所述钢管原材以500℃以上且700℃以下加热10s以上且1000s以下;以及
定径工序,在该回火工序后,以使周长以0.50%以上且4.0%以下的比例减少的方式对所述钢管原材进行缩径,得到电阻焊钢管。
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