NO341765B1 - Fremgangsmåte for fremstilling av et bøyd rør - Google Patents

Fremgangsmåte for fremstilling av et bøyd rør Download PDF

Info

Publication number
NO341765B1
NO341765B1 NO20093314A NO20093314A NO341765B1 NO 341765 B1 NO341765 B1 NO 341765B1 NO 20093314 A NO20093314 A NO 20093314A NO 20093314 A NO20093314 A NO 20093314A NO 341765 B1 NO341765 B1 NO 341765B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
bent
pipe
strength
weld metal
tube
Prior art date
Application number
NO20093314A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
NO20093314L (no
Inventor
Masahiko Hamada
Nobuaki Takahashi
Akio Yamamoto
Original Assignee
Sumitomo Metal Ind
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Ind filed Critical Sumitomo Metal Ind
Publication of NO20093314L publication Critical patent/NO20093314L/no
Publication of NO341765B1 publication Critical patent/NO341765B1/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226Hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/085Cooling or quenching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00Metal treatment
    • Y10S148/902Metal treatment having portions of differing metallurgical properties or characteristics
    • Y10S148/909Tube

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Et bøyd rør svarende til minst API X100 grad og som har et grunnmetall med høy styrke og seighet og et sveiset metall med høy seighet er fremskaffet. En stålplate preparert ved avkjøling etter varmevalsing ved en avkjølingshastighet ved senterpartiet i platetykkelsesretningen på høyest 5 ºC pr. sekund ved 700-500 ºC er formet til et bøyd moderrør, som er oppvarmet til 900-1100 ºC og utsatt for bøying, det er så avkjølt til en temperatur på minst 300 ºC ved en avkjølingshastighet i senterpartiet av tykkelsesretningen på minst 5 ºC pr. sekund ved 700-500 ºC, hvoretter det er temperert ved 300-500 ºC.

Description

Teknisk område
Denne oppfinnelse angår et bøyerør og en fremgangsmåte for dets fremstilling. Mer nøyaktig, angår den foreliggende oppfinnelse et bøyerør med ultrahøy styrke svarende til såkalt API X100 grad (kvalitet) eller over hvilket har et basismetall med en høy styrke og utmerket seighet. Denne oppfinnelse angår også en fremgangsmåte for fremstilling av et slikt rør.
Bakgrunnsteknikk
JPH07150246 A omhandler et tykkvegget stålrør med høy seighet, overlegen styrke og sveisbarhet, og lavt flytgrenseforhold ved valsing av stål med spesifikk sammensetning under spesifikke betingelser for å danne en stålplate med en mikrostruktur bestående hovedsakelig av bainitt, oppvarming av denne stålplate opp til en temperatur i to faseområder og å utføre rørfremstilling.
Stålrør med stor diameter som benyttes for å konstruere rørledninger er primært sveisede stålrør med høy styrke for å redusere deres konstruksjonskostnader. I eksisterende rørledninger, er sveisede stålrør med høy styrke i API X70 grad hovedsakelig benyttet, idet sveisede stålrør med høyere styrke API X80 grad i virkeligheten har blitt benyttet kun i få tilfeller. Imidlertid, i de senere år, har bruken av sveisede stålrør med ultrahøy styrke som ikke har eksistert opp til nå, slik som rør svarende til såkalte API X100 grad eller API X120 grad blitt undersøkt for bruk i rørledningene. I dag har slike sveisede stålrør med ultrahøy styrke ikke blitt standardisert som stålrør for ledningsrør, men det er en høy sannsynlighet for at de vil bli formelt standardisert i den nærmeste fremtid.
I den følgende forklaring, vil angivelsene "svarende til såkalt til såkalt API X100 grad" og " svarende til såkalt API X120" bli forkortet som "X100 grad" og "X120 grad". Standardene for X100 grad er antatt å innbefatte en flytstyrke YS på minst 690 MPa, en strekkstyrke TS på minst 760 MPa, et flytforhold YR på det meste 97,0%, og en Charpy absorbert energi med -10 ºC på minst 80 J for basismetallet, så vel som en Charpy absorbert energi ved -10 ºC på minst 40 J og et skjærareal på minst 50% for sveisemetallet, og Charpy absorbert energi ved -10 ºC på minst 40 J og et skjærareal på minst 50% for den sveisevarmepåvirkede sone.
Ettersom styrken for sveisede stålrør for ledningsrør når et ultrahøyt nivå, er det meget sannsynlig at en ultrahøy styrke på minst X100 grad vil kreves for bøyde rør, som er uunnværlig ved konstruksjonen av rørledninger. Imidlertid må tilfredsstillende fremstillingsteknikker for bøyde rør med ultrahøy styrke etableres. Dette er fordi det er vanskelig å oppnå et høyt styrkenivå og seighet (hardhet), i et bøyd rør med varmebehandling, som er uunnværlig innen fremstillingen av et bøyd rør.
Et stort antall av oppfinnelser som angår bøyde rør med høy styrke har blitt foreslått tidligere. Se f.eks. JP H07-3330 A1, JP H08-92649 A1,
JP 2003-277831 A1, JP 2004-332083 A1 og JP 2005-350724 A1. Disse dokumenter omtaler oppfinnelser hvor et bøyd rør med høy styrke er fremstilt ved å preskribere sammensetningen av et bøyd moderrør som er et rett stålrør før bøying så vel som fremstillingsforholdene for bøyde rør. Disse oppfinnelser tar imidlertid ikke hensyn til fremstillingsforholdene for moderrøret eller stålplaten benyttet for å forme moderrøret.
Patentdokument 1: JP H07-3330 A1
Patentdokument 2: JP H08-92649 A1
Patentdokument 3: JP 2003-277831 A1
Patentdokument 4: JP 2004-332083 A1
Patentdokument 5: JP 2005-350724 A1
Omtale av oppfinnelsen
De nåværende oppfinnere fant at hvis det forsøkes å fremstille et bøyd rør med ultrahøy styrke på minst X100 grad basert på oppfinnelsen omtalt i de ovenfor beskrevne dokumenter, avtar seigheten av sveisematerialet til det bøyde rør og en målseighet kan ikke oppnås. Grunnen til at dette er slik er som følger.
For å sikre at basismetallet (grunnmetallet) til et sveiset stålrør har en styrke på minst X100 grad etter bøying, er det nødvendig at grunnmetallet inneholder en relativt stor mengde av legeringselementer. For å forhindre brudd (oppsprekking) av sveisemetall i rørekspansjonstrinnet i fremstillingen av et bøyd moderrør, er det nødvendig å øke styrken av sveisemetallet til høyere enn styrken av grunnmetallet ved å oppnå en såkalt overtilpasset sammensetning hvor innholdet av legeringselementer i sveisemetallet er høyere enn innholdet av legeringselementer i grunnmetallet.
Følgelig, for å fremstille et bøyd rør med en ultrahøy styrke på minst X100 grad, blir innholdet av legeringselementer i sveisemetallet nødvendigvis meget høyt. Som et resultat øker styrken av sveisemetallet til det bøyde rør betydelig. Generelt, er styrke og seighet omvendt proporsjonale til hverandre. Derfor, ettersom styrken av sveisemetallet til et bøyd rør øker, avtar dets seighet og en målseighet kan ikke oppnås.
Målet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et bøyerør med ultrahøy styrke på minst X100 grad med et grunnmetall med en høy styrke og utmerket seighet (hardhet) og med et sveisemetall som også har utmerket seighet.
I henhold til en foreliggende oppfinnelse, ved fremstilling av et bøyerør med ultrahøy styrke på minst X100 grad, etter varmevalsing av en stålplate til bruk i forming av et bøyd moderrør, bestemt for å utføre vannavkjøling av stålplaten som konvensjonelt har blitt utført tidligere, er avkjøling utført ved en avkjølingshastighet i det sentrale parti av tykkelsesretningen til platen på mindre enn 5 ºC pr. sekund i et temperaturområde på det meste 700 ºC til minst 500 ºC. Denne avkjøling kan utføres ved f.eks. luftkjøling.
Som et resultat, kan styrken av stålplaten minskes ved omkring
30 -100 MPa sammenlignet med når det er preparert ved vannkjøling. Følgelig, kan styrken av sveisemetallet til et bøyd moderrør formet fra stålplaten også minskes med omkring 30 -100 MPa idet en overtilpasset sammensetning opprettholdes.
Et bøyd moderrør som er formet fra denne stålplate og som har styrken av dens sveisemetall minsket med omkring 30 -1100 MPa er utsatt for bøying for å danne et bøyd rør. Styrken av det bøyde rør er så økt med omkring 30 -100 MPa over styrken til det bøyde moderrør ved å variere forholdene for bråkjøling og herding som er etterfølgende utført sammenlignet med konvensjonell bråkjøling og herdingsforhold.
Som et resultat, kan et bøyd rør med ultrahøy styrke på minst X100 grad som har et grunnmetall med en høy styrke og utmerket seighet og et sveisemetall med utmerket seighet være fremstilt med sikkerhet uten å øke innholdet av legeringselementer i sveisemetallet.
I korthet er den foreliggende oppfinnelse basert på et opprinnelig teknisk konsept at ved fremstilling av en stålplate med en redusert styrke ved å minske avkjølingshastigheten etter varmevalsing og så fremstilling av et bøyd moderrør fra stålplaten og minskning av styrken til sveisemetallet idet en overtilpasset sammensetning opprettholdes, er brist (sprekk) av sveisemetallet under rørekspansjon av det bøyde moderrør forhindret, og etter utføring av bøying av de bøyde moderrøret, er styrken av et bøyd rør økt ved å variere bråkjølingen og herdingsforholdene etter bøying, og derved gjøre det mulig å fremstille et bøyd rør med ultrahøy styrke på minst X100 grad med et grunnmetall med en høy styrke og utmerket seighet og med et sveisemetall som også har utmerket seighet.
Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for fremstilling av et bøyd rør omfattende preparering av en stålplate ved avkjøling etter varmevalsing ved en avkjølingshastighet i senterpartiet av tykkelsesretningen til platen på mindre enn 5 ºC pr. sekund i temperaturområdet på 700 -500 ºC, preparering av et bøyd moderrør i formen av et sveiset stålrør fra stålplaten, oppvarming av det bøyde moderrør til et temperaturområde på minst 900 ºC til høyest 1100 ºC og utføring av bøying, så avkjøling av røret til et temperaturområde på høyest 300 ºC ved en avkjølingshastighet i senterpartiet av tykkelsesretningen på minst 5 ºC pr. sekund i et temperaturområde på 700 -500 ºC, og røret utsettes for temperering i et temperaturområde fra minst 300 ºC til høyest 500 ºC, det bøyde rør har mekaniske egenskaper svarende til minst API X100 grad og har et grunnmetall med en stålsammensetning omfattende, i masse-%, C: 0,03%-0,12%, Si: 0,05%-0,50%, Mn: 1,4%-2,2%, S: høyest 0,01%, Mo: 0,05%-1,0%, Al: 0,005%-0,06%, N: høyest 0,008%, minst én av Cu: 0,05%-1,0%, Ni: 0,05%-2,0% og Cr: 0,05%-1,0% minst én av Nb: 0,005%-0,1%, V: 0,005%-0,1% og Ti: 0,005%-0,03%, og valgfritt B: høyest 0,030% og/eller Ca; høyest 0,005% med det gjenværende av Fe og urenheter, med karbonekvivalenten Ceq gitt ved den følgende ligning som er minst 0,45%:
Ceq = C Mn/6 (Cr Mo V)/5 (Cu Ni)/15.
Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er videre utdypet i krav 2 og 3.
Det er omtalt en fremgangsmåte for fremstilling av et bøyd rør hvor det bøyde rør er fortrinnsvis på minst API X100 grad. Et eksempel på en passende stålsammensetning av grunnmetallet til det bøyde rør omfatter C: minst 0,03% til det meste 0,12% (i denne beskrivelse, med mindre annet er spesifisert, % med hensyn til sammensetning betyr masse-%), Si: minst 0,05% til det meste 0,5%, Mn: minst 1,4% til det meste 2,2%, S: minst til det meste 0,01%, Mo: minst 0,05% til det meste 1,0%, Al: minst 0,005% til det meste 0,06%, M: på det meste 0,008%, minst én av Cu: minst 0,05% til det meste 1,0%, Ni: minst 0,05% til det meste 2,0%, og Cr: minst 0,05% til det meste 1,0%, minst én av Nb: minst 0,005 til det meste 0,1%, V: minst 0,005% til det meste 0,1%, og Ti: minst 0,005% til det meste 0,03%, og et gjenværende av Fe og urenheter, hvori kabonekvivalenten Ceq gir den følgende ligning (1) er minst 0,45%:
Ceq = C Mn/6 (Cr Mo V)/5 (5 (Cu Ni)/15….. (1)
En stålsammensetning av det bøyde rør betyr stålsammensetningen av grunnmetallet til stålsammensetningen, som er den samme som stålsammensetningen til stålplaten fra hvilken det bøyde moderrør er formet.
Fra et annet standpunkt kan det også tilveiebringes et bøyd rør med minst X100 grad som er fremstilt ved å utføre bøying av et bøyd moderrør og som har en stålsammensetning omfattende C: minst 0,03% til det meste 0,12%, Si: minst 0,05% til ,det meste 0,50%, Mn: minst 1,4% til det meste 2,2%, S: på det meste 0,01%, Mo: minst 0,05% til det meste 1,0%, Al: minst 0,005% til det meste 0,06%, M: på det meste 0,008%, minst én av Cu: minst 0,05% til det meste 1,0%, Ni: minst 0,05% til det meste 2,0%, og Cr: minst 0,05% til det meste 1,0%, minst én av Nb: minst 0,005 til det meste 0,1%, V: minst 0,005% til det meste 0,1%, og Ti: minst 0,005% til det meste 0,03%, og et gjenværende av Fe og urenheter med karbonekvivalent Ceq gitt ved ovenfor beskrevne ligning 1 som er minst 0,45%, og det bøyde rør har en styrke som er minst 30 MPa høyere enn styrken til det bøyde moderrøret.
Grunnmetallet til det bøyde rør kan videre inneholde B: på det meste 0,030% og/eller Ca: på det meste 0,005% som valgfritt tilførte elementer.
B-innholdet av sveisemetallet til det bøyde rør er fortrinnsvis på det meste 5 ppm og O-innholdet av sveisemetallet er fortrinnsvis på det meste 280 ppm.
I denne beskrivelse viser "bøyd rør" til et rør som er oppnådd ved å utføre bøying av et sveiset stålrør med et grunnmetall og et sveisemetall. Et sveiset rør på minst X100 grad betyr et rør hvor flytstyrken S til grunnmetallet er minst 690 MPa og strekkstyrken til grunnmetallet er minst 760 MPa.
I henhold til den foreliggende oppfinnelse kan et bøyd rør med ultrahøy styrke på minst X100 grad med et grunnmetall med en høy styrke og utmerket seighet og med et sveiset metall som også har utmerket seighet være fremskaffet. Derfor, gjør den foreliggende oppfinnelse det mulig å benytte et sveiset stålrør med ultrahøy styrke, slik som rør på X100 grad eller X120 grad, som ledningsrør, hvorved konstruksjonskostnadene av rørledningen kan reduseres.
Kort beskrivelse av tegningene
Fig. 1 er en graf som kvantitativt viser forholdet mellom karbonekvivalenten Ceq (%) og strekkstyrken TS (MPa) hvor linje "a" viser strekkstyrken av et stålrør for et bøyd moderrør fremstilt ved vannavkjøling etter varmevalsing ved en avkjølingshastighet på 20 ºC pr. sekund (sammenlignbart eksempel), linje "b" viser strekkstyrken av et stålrør for et bøyd moderrør fremstilt ved luftkjøling ved en avkjølingshastighet på mindre enn 5 ºC pr. sekund (eksempel i den foreliggende oppfinnelse), linje "d" viser strekkstyrken i den periferiske retningen av sveisemetallet til bøyde moderrør fremstilt fra disse stålplater, og linje "c" viser strekkstyrken i den periferiske retningen av grunnmetallet og sveisemetallet til et bøyd rør fremstilt ved å benytte disse bøyde moderrør.
Fig. 2 er en graf som viser forholdet mellom herdeforholdene (ingen herding) As-Q), herding ved 350 ºC, herding ved 400 ºC, eller herding ved 450 ºC) og den absorberte energi vE-10 ºC (J) i en Charpy støttest.
Fig. 3 er en graf som viser forholdet mellom herdeforhold (ingen temperering (As-Q), herding ved temperatur 350 ºC, herding ved 400 ºC, eller herding ved 450 ºC og styrken av grunnmetallet (0,5% YS, TS).
Fig. 4 er en graf som viser forholdet mellom herdeforholdene (ingen herding (As-Q), herding ved 350 ºC, herding ved 400 ºC, eller herding ved 450 ºC) og styrken (YS, TS) til den indre overflate og den ytre overflate av sveisemetallet.
Fig. 5 er en graf som viser virkningen av bråkjølingstemperaturen og B-innholdet av sveisemetallet (24 ppm, 3 ppm) på seigheten (absorbert energi i en Charpy støttest ved minst -10 ºC) etter varmebehandling av sveisemetall med en sammensetning hvor karbonekvivalenten Ceq er 0,40%.
Foretrukket utførelse for å utføre oppfinnelsen
Nedenfor, vil en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse forklares i detalj idet det vises til de vedføyde tegninger. For det første, er grunnene for å begrense sammensetningen av en stålplate til bruk i fremstillingen av et bøyd rør og således sammensetningen av grunnmetallet til et bøyd moderrør og bøyd rør i henhold til den foreliggende oppfinnelse og en utførelse av fremgangsmåten for den fremstilling vil nå forklares.
(C: minst 0,03% til det meste 0,12%)
C er et element som er effektivt for å øke styrken. Minst 0,03% av C er inneholdt for å oppnå en styrke på minst X100 grad. Imidlertid, hvis C-innholdet overskrider 0,12%, avtar seigheten merkbart, det har en negativ virkning på de mekaniske egenskaper av grunnmetallet, og tilstedeværelsen av overflatesår på plater øker. Derfor er C-innholdet gjort med minst 0,03% til det meste 0,12%. Fra det samme standpunkt, er den øvre grense på C-innholdet fortrinnsvis 0,08%, og den nedre grense er fortrinnsvis 0,04%.
(Si: minst 0,05% til det meste 0,50%)
Si er inneholdt som et deoksideringsmiddel for stål og for å øke styrken av stål. Hvis Si-innholdet er mindre enn 0,05%, blir deoksidasjon utilstrekkelig. På den annen side, hvis Si-innholdet overskrider 0,50%, utvikler en stor mengde av martensitt-austenitt bestanddel seg i den sveisevarme-påvirkede sone (HAZ) som fører til en markert reduksjon i seighet, og de mekaniske egenskaper til det bøyde rør blir dårligere. Derfor er Si-innholdet gjort minst 0,05% til det meste 0,50%. Fra dette standpunkt er den nedre grense på Si-innholdet fortrinnsvis 0,20%. Siinnholdet er fortrinnsvis bestemt ved å ta balansen mellom platetykkelse av stålplaten for det bøyde moderrør og seigheten påkrevet for HAZ i betraktning.
(Mn: minst 1,4% til høyest 2,2%)
Mn er et grunnelement for å øke styrken og seigheten av stål. I den foreliggende oppfinnelse er minst 1,4% av Mn inneholdt for å garantere styrke. Hvis MN-innholdet imidlertid overskrider 2,2%, avtar seigheten av sveisemetallet, og seigheten av grunnmetallet og den sveisevarme-påvirkede sone til det bøyde rør avtar også. Derfor er Mn-innholdet minst 1,4% til høyest 2,2%. Fra det samme standpunkt er den øvre grense på Mn-innholdet fortrinnsvis 2,0% og den nedre grense er fortrinnsvis 1,45%.
(S: høyest 0,01%)
Hvis S-innholdet overskrider 0,01%, blir seigheten av grunnmetallet dårlige. Derfor er S-innholdet høyest 0,01%. Fra samme standpunkt, er den øvre grense på S-innholdet fortrinnsvis 0,004%.
(Mo: minst 0,05% til høyest 1,0%)
Ved å inneholde minst 0,05% av Mo, er en forringelse i seighet av grunnmetallet og den sveisevarme-påvirkede sone til det bøyde rør undertrykt og styrken av grunnmetallet og sveisen til det bøyde røret er økt. Imidlertid, hvis Moinnholdet overskrider 1,0%, forverres arbeidet med periferisk sveising innen området og seigheten av den sveisevarme-påvirkede sone til det bøyde rør forringes. Derfor er Mo-innholdet minst 0,05% til høyest 1,0% videre. Fra det samme standpunkt er den øvre grense på Mo-innholdet fortrinnsvis 0,40% og den nedre grense er fortrinnsvis 0,10%.
(Al: minst 0,005% til høyest 0,06%)
I likhet med Si, virker Al som et deoksideringsmiddel for stål når inneholdt i mengden på minst 0,005%. En tilstrekkelig deoksideringseffekt er oppnådd hvis 0,06% av Al er inneholdt, og hvis Al er inneholdt utover denne mengde, øker kun kostnader. Derfor er Al-innholdet begrenset til minst 0,005% til høyest 0,06%. Fra det samme standpunkt, er den øvre grense på Al-innholdet fortrinnsvis 0,050% og den nedre grense er fortrinnsvis 0,010%.
(N: høyest 0,008%)
N tjener til å øke høytemperaturstyrken av stål ved å danne nitrider med V, Ti eller liknende. Imidlertid, hvis N-innholdet overskrider 0,008%, danner det karbonitrater med Nb, V eller Ti og svekker seigheten av grunnmetallet og den sveisevarme-påvirkede sone. Derfor er N-innholdet gjort ved høyest 0,008%. Fra samme standpunkt, er den øvre grense på N-innholdet fortrinnsvis 0,0050%.
(Minst én av Cu: minst 0,05% til høyest 1,0%, Ni: minst 0,05% til høyest 2,0%, og Cr: minst 0,05% til høyest 1,0%).
Ved å inneholde minst 0,05% av Cu, Ni eller Cr, kan styrken økes uten for stor grad svekke seighet gjennom fast-oppløsningsstyrking og/eller forandring i struktur på grunn av virkningen av å øke herdingsevnen.
Imidlertid, hvis Cu-innholdet overskrider 1,0%, utvikler det såkalte Cuoverflatesjekkings-fenomenet seg som er skadelig for overflateriper på flater, og det blir nødvendig å varme platen ved en lav temperatur, og fremstillingsforhold er begrenset. Derfor, er Cu-innholdet minst 0,05% til høyest 1,0%.
Ni har virkningen med å undertrykke en forringelse i seighet av grunnmetallet og den sveisevarme-påvirkede sone til et bøyd rør. Imidlertid, hvis Niinnholdet overskrider 2,0%, øker kostnadene merkbart. Derfor, er Ni-innholdet minst 0,05% til høyest 2,0%.
Hvis Cr-innholdet overskrider 1,0%, avtar seigheten av den sveisevarmepåvirkede sone. Derfor er Cr-innholdet minst 0,05% til høyest 1,0%.
En enkelt av Cu, Ni og Cr kan tilføres, eller to eller flere kan utføres i kombinasjon.
(Minst én av Nb: minst 0,005% til høyest 0,1%, V: minst 0,005% til høyest 0,1%, og Ti: minst 0,005% til høyest 0,03%).
Tilsettingen av minst 0,005% av NB, V eller Ti øker styrke på grunn av presipitasjonsstyrking og en økt herdingsevne. Den har også en stor virkning på å øke seighet som kommer av raffinering av krystallkorn. Spesielt, danner Ti TiN og undertrykker veksten av krystallkorn i sveisevarmepåvirket sone som fører til en økning i seighet. Imidlertid, hvis for mye Ti er tilført, avtar seigheten til sveisemetallet. Derfor, er Nb-innholdet minst 0,005% til høyest 0,1%, V-innholdet er minst 0,05% til høyest 0,1% og Ti-innholdet er begrenset til minst 0,005% til høyest 0,03%.
En enkelt av Nb, V og Ti kan være tilført, eller to eller flere kan være tilført i kombinasjon.
I tillegg til disse vesentlige elementer, kan, hvis nødvendig, én eller flere av de valgfrie tilførte elementer beskrevet nedenfor, være inneholdt i stålsammensetningen. De valgfrie tilførte elementer vil heretter forklares.
(B: høyest 0,030%)
B øker merkbart herdingsevnen til stål. Imidlertid, hvis B-innholdet overskrider 0,0030%, avtar sveisbarheten. Derfor, når B er tilstede, er dets innhold høyest 0,030%. For å øke herdbarheten med visshet, er B-innholdet fortrinnsvis minst 0,005%.
(Ca: høyest 0,005%)
Ca har effekten med å sferoidisere inklusjoner så vel som å forhindre hydrogenindusert oppsprekking og laminering. Effektene av Ca saturerer hvis dets innhold overskrider 0,005%. Derfor, med innhold av Ca, er dets innhold høyest 0,005%.
Det gjenværende av sammensettingen av det bøyde rør, i tillegg til komponentene beskrevet ovenfor er Fe og urenheter.
I tillegg, til den ovenfor beskrevne sammensetning, er karbonekvivalenten Ceq til en stålplate for et bøyd moderrør, grunnmetallet til det bøyde moderrør, og grunnmetallet til et bøyd rør, og B-innholdet og O-innholdet til sveisemetallet til et bøyd moderrør og et bøyd rør hver viktig for fremstilling av et bøyd rør med høy styrke og høy seighet, slik som X100 grad eller over. Betydningen av disse parametere vil nå forklares.
Karbonekvivalent Ceq: minst 0,45%)
For å sikre at et bøyd rør har en ultrahøy styrke på minst X100 grad, er karbonekvivalenten Ceq minst 0,45%. Fra det samme standpunkt, er karbonekvivalenten Ceq fortrinnsvis minst 0,48%.
Karbonekvivalenten Ceq er gitt ved den følgende ligning:
Ceq = C Mn/6 (Cr Mo V)/5 (Cu Ni)/15.
(B-innhold: høyest 5 ppm (eller boron-fri), O-innhold: høyest 280 ppm for sveisemetallet).
Senking av styrken til et bøyd moderrør har en effekt på å øke seigheten av sveisemetallet. Faktorer som metallurgisk påvirker en økning i seigheten av sveisemetallet er B-innholdet og O-innholdet til sveisemetallet til det bøyde moderrør. B-innholdet og O-innholdet til sveisemetallet avhenger begge av flukskomponentene ved tidspunktet for sveising.
For å oppnå en målseighet, er O-innholdet til sveisemetallet fortrinnsvis så lavt som mulig. For eksempel, er det foretrukket ved høyest 280 ppm. O-innholdet av sveisemetallet kan minskes ved å benytte en høy basisdefluks ved tidspunkt for sveising.
B-innholdet til sømsveisemetallet av et rett UOE-stålrør opp til X70 grad er generelt minst 10 ppm til høyst 30 ppm for å forhindre en reduksjon av seighet. Som et resultat, er presipitasjonen av korngrad ferritt undertrykt, og en enhetlig asirkulær ferritt-struktur oppnådd for å forhindre en reduksjon i seighet.
I motsetning, i tilfellet med et UOE-stålrør med ultrahøy styrke som overskrider X70 grad, er det ønskelig at sveisemetallet til røret ikke inneholder B for å redusere seighet. Dette er fordi presipitasjonen av korngrense-ferritt kan være adekvat forhindret på grunn av en økning i herdbarhet selv om B ikke er tilstede, og hvis B er tilstede, er formasjonen av gitter (engelsk: lath) struktur fremmet og derved reduseres seighet.
En utførelse av fremgangsmåten for fremstilling av et bøyd rør vil heretter forklares.
I denne utførelse er varmevalsing utført på en stålplate med den ovenfor beskrevne stålsammensetning ved en konvensjonell fremgangsmåte. Etter varmevalsing, er en stålplate for å forme et bøyd moderrør fremstilt ved avkjøling ved en kjølehastighet i senterpartiet i tykkelsesretningen av plater på mindre enn 5 ºC pr. sekund i temperaturområdet fra høyest 700 ºC til minst 500 ºC.
I en konvensjonell fremgangsmåte for fremstilling av et bøyd rør med ultrahøy styrke på minst X100 grad, ble et materiale for valsing som inneholder en stor mengde av legeringselementer benyttet, og vannavkjøling ble utført etter ferdigstillelsen av varmevalsing slik at herding ved en høy avkjølingshastighet på minst 20 ºC pr. sekund, f.eks. ble utført for å preparere en stålplate med ultrahøy styrke til bruk i forming av et bøyd moderrør. Denne stålplate ble så benyttet for å fremstille et bøy moderrør i formen av et sveiset stålrør. For å forhindre oppsprekking av sveisemetallet i rørekspansjonstrinnet, av sveisefremstilling, ble styrken av sveisemetallet gjort høyere enn styrken av grunnmetallet som hadde blitt gitt en ultrahøy styrke. Derfor, hvis et bøyd rør med ultrahøy styrke på minst X100 grad ble fremstilt ved en konvensjonell fremstillings-fremgangsmåte, ble styrken av sveisemetallet til det bøyde rør ytterligere økt, og samtidig, avtok uunngåelig seigheten av sveisemetallet til det bøyde rør.
I motsetning, i denne utførelse, er en stålplate for fremstilling av et bøyd moderrør fremstilt ved avkjøling etter varmevalsing ved en avkjølingshastighet i senterpartiet av tykkelsesretningen til platen på mindre enn 5 ºC pr. sekund i et temperaturområde fra høyest 700 ºC til minst 500 ºC uten spesielt økning av innholdet av legeringselementer i stålplaten. Som et resultat kan styrken av stålplaten for å forme et bøyd moderrør reduseres med omkring 30 til 100 MPa sammenlignet med tilfellet når vannavkjøling er utført etter varmevalsing, og styrken av sveisemetallet til det bøyde moderrør kan også være redusert ved omkring 30 til 100 MPa sammenlignet med når vannavkjøling er utført etter varmevalsing. Følgelig, kan seigheten av sveisemetallet til et bøyd rør være adekvat opprettholdt.
I denne utførelse kan et bøyd moderrør i formen av et sveiset stålrør fremstilles ved en konvensjonell fremgangsmåte slik som UOE-formingsfremgangsmåten fra en stålplate fremstilt ifølge denne fremgangsmåte. Det er ikke nødvendig å begrense rørformings-fremgangsmåten til en spesifikk fremgangsmåte. En slik rørformingsfremgangsmåte er velkjent for de som er faglært på området, slik at en forklaring av dette vil utelates.
I denne utførelse av den foreliggende oppfinnelse, ved tidspunktet for fremstilling av et bøyd moderrør ifølge den ovenfor beskrevne måte, er styrken av det bøyde moderrør omkring 30 til 100 MPa lavere enn den endelige målstyrken til det bøyde rør, slik som minst X100 grad. Imidlertid, som angitt nedenfor, ved å optimalisere forholdene for bråkjøling (herding) og herding som er utført etter bøying, er styrken av det bøyde rør økt ved omkring 30-100 MPa over styrken til det bøyde moderrør, slik at et bøyd stålrør med ultrahøy styrke på minst X100 grad kan fremstilles.
I denne utførelse er et bøyd moderrør som er fremstilt på den ovenfor beskrevne måte oppvarmet til et temperaturområde fra minst 900 °C til høyst 1100 °C også utsatt for bøying. Det er så avkjølt til et temperaturområde på høyst 300 °C ved en avkjølingshastighet i det sentrale partiet i tykkelsesretningen på minst 5 °C pr. sekund i temperaturområdet fra høyest 700 °C til minst 500 °C, og er så herdet i et temperaturområde fra minst 300 °C til høyst 500 °C, dvs. det er modnet i et temperaturområde på minst 300 °C til høyest 500 °C.
Bøying er utført på en konvensjonell måte slik at sveisemetallet til det bøyde moderrør er lokalisert på den indre siden av det bøyde parti.
I denne utførelse, for å forhindre en reduksjon i seighet av sveisemetallet i et bøyd rør ettersom dens styrke øker og spesielt i tilfellet med en ultrahøy styrke på minst X100 grad, er et bøyd moderrør fremstilt idet avkjølingsforhold anvendes etter varmevalsing av en stålplate for å forme det bøyde moderrør som er forskjellig fra konvensjonelle avkjølingsforhold, og det bøyde rør er fremstilt ved herding og temperaturforhold etter bøying som avviker fra konvensjonelle herde- og tempereringsforhold.
Varmebehandling etter bøying omfatter oppvarming fra minst 900 °C til høyest 1100 °C, avkjøling til høyest 300 °C slik som til romtemperatur ved en avkjølingshastighet i det sentrale parti av platetykkelsesretningen til minst 5 °C pr. sekund i et temperaturområde fra høyest 700 °C til minst 500 °C, og så tempereringen ved en lav temperatur på minst 300 °C til høyest 500 °C.
I et lavt temperaturområde fra minst 300 °C til høyest 500 °C, er dislokaliseringer ikke i stand til å bevege seg så fritt. Følgelig gjennomgår dislokaliseringer adekvat ”pinning” kun ved cementitt. Derfor, i henhold til denne utførelse er presipitater for å fremvise en ”pinning”-effekt på disse lokaliseringer ikke nødvendig, slik at flytstyrker kan økes uten en betydelig reduksjon av strekkstyrke.
I henhold til denne utførelse er et bøyd moderrør med en redusert styrke preparert ved å benytte en passende valgt sammensetning, og styrking av et bøyd rør til et ultrahøyt styrkenivå er oppnådd ved å utføre passende varmebehandling etter bøying. Derfor, i henhold til denne utførelse, kan et bøyd rør med ultrahøy styrke på minst X100 grad med et grunnmetall med høy styrke og utmerket seighet og sveisemetall som også har utmerket seighet fremstilles uten en økning i kostnader på grunn av tilsetting av legeringselementer i store mengder.
Denne utførelse er forskjellig fra en konvensjonell fremgangsmåte hvor vekt er lagt på å oppnå en ønsket høy styrke og seighet etter bøying ved å utføre herding uten påfølgende temperering. Den er også forskjellig fra en konvensjonell fremgangsmåte hvor temperering er utført ved en høyeste temperatur for å oppnå en høy styrke og høy seighet etter bøying. I denne utførelse er et bøyd moderrør fremstilt fra en stålplate som er fremstilt ved avkjøling etter varmevalsing ved en avkjølingshastighet i det sentrale parti i platetykkelses-retningen på mindre enn 5 °C pr. sekund i et temperaturområde fra høyest 700 °C til minst 500 °C. Derfor kan styrken av stålplaten reduseres, og samtidig kan styrken av sveisemetallet til det bøyde moderrør reduseres.
Følgelig, med denne utførelse, kan seigheten til sveisemetallet som avtar på grunn av en unngåelig økning i styrke av grunnmetallet til et bøyd rør formet fra en stålplate fremstilt ved vannavkjøling etter varmevalsing, i høy grad økes. Derfor kan problemet med en reduksjon i seigheten av sveisemetallet, som er et teknisk problem for et bøyd rør med ultrahøy styrke på minst X100 grad, være vesentlig løst.
Figur 1 er en graf som kvantitativt viser forholdet mellom karbonekvivalenten Ceq (%) og strekkstyrken TS (MPa) hvor linje ”a” viser strekkstyrken til en stålplate til bruk i bøyd moderrør-produksjon fremstilt ved vannavkjøling etter varmvalsing ved en avkjølingshastighet på 20 °C pr. sekund (sammenligningseksempel), linje ”b” viser strekkstyrken til et stålrør for bruk i bøyd moderrørproduksjon fremstilt ved luftavkjøling ved en avkjølingshastighet på mindre enn 5 °C pr. sekund (arbeidseksempel), linje ”d” viser strekkstyrken til sveisemetallet av bøyde moderrør fremstilt fra disse stålplater, og linje ”c” viser strekkstyrken i den periferiske retningen av grunnmetallet og sveisemetallet til et bøyd rør fremstilt ved å benytte disse bøyde moderrør.
Basert på diagrammet i denne figur vil en forklaring gis for et eksempel for fremstilling av et bøyd stålrør med ultrahøy styrke som tilfredsstiller X100 grad. Når en sammensetning av grunnmetallet til stålplaten med en Ceq på A er initielt valgt, blir styrken av grunnmetallet til det bøyde moderrør formet fra platen ved verdien vist ved det hule triangel når platen er formet ved å benytte vannavkjøling (slik som ved en kjølingshastighet på 20 °C pr. sekund), og det blir verdien vist ved det massive triangel når stålplaten er fremstilt ved å benytte luftavkjøling (ved en avkjølingshastighet på mindre enn 5 °C pr. sekund). Styrken av sveisemetallet må være høyere enn styrken av grunnmetallet til det bøyde moderrør for å forhindre oppsprekking under fremstillingen av det bøyde moderrør. Styrken av sveisemetallet til det bøyde moderrør når det er likt med styrken av grunnmetallet vist ved det hule triangel på linje ”d” er vist ved den hule sirkel. Sammensetningen med denne styrke har en Ceq på B.
I motsetning er sveisemetallet til det bøyde moderrør som passer sammen med det massive triangelet vist ved den massive sirkel hvis styrken av det bøyde rør vist ved linje ”d” er tatt i betraktning og dets sammensetning er den med en Ceq på C.
Fra diagrammet vist i fig.1 kan det ses at styrkenivået til en stålplate benyttet for å forme et bøyd moderrør varierer i stor grad i henhold til forskjellene i avkjølingsforhold etter varmevalsing av stålplatene og at styrkenivået og sammensetningen (Ceq) av sveisemetallet som er passende for grunnmetallet også avviker i stor grad. Generelt er styrke og seighet omvendt proporsjonale, slik at det kan ses at seigheten av sveisemetallet til et bøyd rør med en sammensetning av en Ceq på B er betydelig lavere enn seigheten av sveisemetallet til et bøyd rør med en sammensetning av en Ceq på C. Således, i henhold til den foreliggende oppfinnelse, kan innholdet av legeringselementer i sveisemetallet til et bøyd moderrør i høy grad reduseres fra en sammensetning med en Ceq på B til en sammensetning med en Ceq på C, slik at seigheten til sveisemetallet til et bøyd rør i høy grad kan økes.
I henhold til denne utførelse kan et bøyd rør med ultrahøy styrke på minst X100 grad med et grunnmetall med en høy styrke og utmerket seighet og et sveisemetall også med utmerket seighet fremstilles. Spesielt har et rør med minst X100 grad fremstilt i henhold til denne utførelse en flytstyrke YS av grunnmetallet på minst 690 MPa, en strekkstyrke av grunnmetallet på minst 760 MPa, et flytforhold av grunnmetallet på minst 97,0 %, Charpy-absorbert energi av grunnmetallet ved –10 °C på minst 80 J, Charpy-absorbert energi av sveisemetallet ved -10 °C på minst 40 J, et skjærareal av sveisemetallet på minst 50%, Charpyabserbert energi av den sveisevarmepåvirkede sone ved -10 °C på minst 40 J, og et skjærareal av den sveisevarmepåvirkede sone på minst 50%.
For å fastslå virkningene av denne utførelse ble den nedenfor beskrevne rette røroppvarmingstest utført. En rett røroppvarmingstest er valgt siden hvis et bøyd rør i virkeligheten er fremstilt og testet, blir kostnadene påkrevet for testing meget høye. I denne test er de mekaniske egenskaper til et rett rør fremstilt ved den samme fremstillingsprosess som er benyttet for et virkelig bøyd rør med kun bøyingstrinnet utelatt evaluert. En rett røroppvarmingstest kan evaluere effektiviteten av oppvarmingsforholdene i fremstillingstrinnene til et bøyd rør relativt billig og lett.
En rettrør-oppvarmingstest ble utført ved å benytte et bøyd moderrør formet fra en stålplate oppnådd ved varmeavkjøling etter varmevalsing med en avkjølingshastighet på 25 °C pr. sekund, og etter herding (bråkjøling) uten bøying er røret enten ikke temperert eller ellers er det temperert ved en tempereringstemperatur på 350, 400 eller 450 °C.
Det bøyde moderrør benyttet i rettrør-oppvarmingstesten var et UOE-stålrør med en ytre diameter på 914 mm og en veggtykkelse på 16 mm. Tabell 1 viser sammensetningen av grunnmetallet og sveisemetallet til det bøyde moderrør.
Tabell 2 viser forskjellige mekaniske egenskaper for grunnmetallet, sveisemetallet og den sveisevarme-påvirkede sone av det bøyde moderrør.
Tabell 1
Tabell 2
SA = Skjærareal (prosent skjærbrudd). Charpy test temperatur = -10 °C.
I den rette røroppvarmingstesten, ble en stålplate til bruk i fremstilling av et bøyd moderrør preparert ved vannavkjøling etter varmevalsing ved en kjølehastighet på 25 °C pr. sekund. Sveisemetallet hadde et høyt innhold av legeringselementer i henhold til styrken av stålplaten (se tabell 1). Som et resultat, ble styrken av sveisemetallet til det bøyde moderrør ekstremt høy.
Det bøyde moderrør ble oppvarmet til 1030 °C, det ble så vannavkjølt til en temperatur på høyst 300 °C ved en avkjølingshastighet målt i senterpartiet av tykkelsesretningen ved 16 °C pr. sek og påfølgende tillatt å kjøle til romtemperatur.
Varmebehandling ble så utført under tempereringsforholdene vist i tabell 3.
Holdetiden i tempereringsbehandlingen var basert på en hastighet på én time pr. tomme (25,4 mm) av tykkelse. Ettersom veggtykkelsen til det bøyde moderrør var 16 mm, og holdetiden i denne test var omkring 38 minutter.
Tabell 3 viser resultatene (YS, TS og YR) av en strekktest av grunnmetallet til det resulterende rette rør, den absorberte energi i en Charpy-støttest av grunnmetallet, den absorberte energi og SA (skjærareal) i en Charpy-støttest av sveisemetallet, og den absorberte energi og SA (skjærareal) i en Charpy-støttest av den sveisevarme-påvirkede sone. Strekktesten ble utført ved å benytte en plateformet strekktest-prøve spesifisert ved API, og Charpy-støttesten ble utført ved en testtemperatur på -10 ºC ved å benytte en 10 mm x 10 mm Charpy testprøve med et 2-mm V-hakk.
Tabell 3
*1) Målverdi for X100 grad
Fig. 2 er en graf som viser forholdet mellom tempereringsforhold (ingen temperering (AsQ), temperering ved 350 ºC, temperering ved 400 ºC, eller temperering ved 450 ºC) og den absorberte energi vE -10 ºC (J) i en Charpystøttest. I grafen (diagrammet) i fig.2, indikerer de massive sirkler grunnmetallet, de massive triangler indikerer sveisemetallet og de hule sirkler indikerer den sveisevarme-påvirkede sone.
Fig. 3 er et diagram som viser forholdet mellom tempereringsforholdene (bøyd moderrør), ingen temperering (AsQ), temperering ved 350 ºC, temperering ved 400 ºC eller temperering ved 450 ºC) og styrken av grunnmetallet 0,5 % YS, TS).
Fig. 4 er et diagram som viser forholdet mellom tempereringsforholdene (bøyd moderrør), ingen temperering (AsQ), temperering ved 350 ºC, temperering ved 400 ºC eller temperering ved 450 ºC) og styrken (0,5% YS, TS) av den indre overflate og ytre overflate av sveisemetallet.
Fra diagrammene i fig.2-4, kan det ses at strekkstyrken og seigheten av grunnmetallet til det rette rør, begge var gode. Imidlertid, var seigheten av sveisemetallet ekstremt dårlig med absorbert energi vE -10 ºC på rundt 50 J. Seigheten av sveisemetallet var dårlig fordi styrken av grunnmetallet var rundt 900 MPa, hvorved styrken av sveisemetallet var en høy verdi på rundt 1050 MPa.
Det kan forutses at ved å redusere styrken av sveisemetallet til et bøyd rør ved å minske innholdet av legeringselementer i sveisemetallet, er effektivt for å oppnå seigheten av sveisemetallet for et bøyd rør med ultrahøy styrke på minst X100 grad. Imidlertid, hvis innholdet av legeringselementet i sveisemetallet ganske enkelt er minsket, blir sammensetningen av sveisemetallet en undertilpasset én, hvor styrken av sveisemetallet faller under styrken av grunnmetallet, og sveisemetallet sprekker opp under rørekspansjonstrinnet ved fremstillingstidspunktet av et bøyd moderrør. I motsetning, i denne utførelse, er styrken av stålplaten som blir grunnmetallet til det bøyde moderrør redusert, slik at innholdet av legeringselementer i sveisemetallet kan minskes idet sveisemetallet til det bøyde moderrør med en overtilpasset sammensetning opprettholdes.
Fig. 5 er et diagram som viser virkningen av bråavkjølings-temperaturen og B-innholdet av sveisemetallet (24 ppm eller 3 ppm) på seigheten (absorbert energi i en Charpy-støttest ved -10 ºC) etter varmebehandling av sveisemetall med en sammensetning av C: 0,06%, Si: 0,2%, Mn: 1,6%, Cu: 0,15%, Ni: 1,0%,
Cr: 0,45%, Mo: 0,25%, Ti: 0,012%, O: 0,018%, CE (IIW): 0,56% og et gjenværende av Fe og urenheter og med en karbonekvivalent Ceq på 0,40%.
Som angitt ovenfor, for å øke seigheten av sveisemetallet til et bøyd rør, er det mest effektivt å minske styrken av sveisemetallet. Som vist i diagrammet i fig.
5, kan imidlertid seigheten av sveisemetallet også økes ved å minske B-innholdet av sveisemetall til høyest 5 ppm. Derfor, er det også foretrukket å redusere B-innholdet av sveisemetallet til høyest 5 ppm.
Generelt, er en boron-inneholdende fluks benyttet i sømsveising med et bøyd rør på høyest X70 grad. Imidlertid med et bøyd rør med ultrahøy styrke på minst X100 grad, er det foretrukket å bruke et fluks som inneholder så lite B som mulig for å øke seigheten av sveisemetallet. Dette er fordi presipiteringen (utfellingen) av ferritt langs korngrenser kan hindres tilstrekkelig på grunn av økningen i herdingsevne selv om B er inneholdt, og hvis B er inneholdt, ender dannelsen av gitterstruktur med å fremmes og seigheten avtar.
Eksempel 1
Den foreliggende oppfinnelse vil forklares mer spesifikt med referanse til eksempler.
Stålplater med en stålsammensetning, karbonekvivalent Ceq, og sveisesprekk-parameter Pcm vist i tabell 4 ble fremstilt ved varmevalsing av en stålplate etterfulgt av luftkjøling eller vannkjøling. De resulterende stålplater ble benyttet for å fremstille bøyde moderrør i formen av UOE-stålrør ved UOE-fremstillingsmåten.
De bøyde moderrør ble oppvarmet slik at temperaturen i senterpartiet av tykkelsesretningen ble oppvarmingstemperaturen vist i tabell 4, og så ble bøying utført. Etter bøying ble avkjøling umiddelbart utført til et temperaturområde på minst 300 ºC ved den bøyde røravkjølingshastighet vist i tabell 4. Temperering ble så utført ved den bøyde rørtempererings-temperaturen vist i tabell 4 for å fremstille et bøyd rør med en ytre diameter på 914,4 mm, en veggtykkelse på 16 mm, og en total lengde på 12.000 mm.
g<ø>li<n>vkjna<v>an<=>n van g,<n ø>li kj<l 4>vf<t>a<l>u abel
<=>Tl<u>f<t>
5 "Plate-avkjølingshastigheten" i tabell 4 er verdien av vannavkjølingshastigheten (35, 20) eller 22 ºC pr. sekund) eller luftavkjølingshastighet (3 eller 2 ºC pr. sekund) av en stålplate etter varmevalsing målt ved senterpartiet i tykkelsesretningen. "Bøyd røravkjølings-hastigheten" i tabell 4 er en verdi målt i senterpartiet av veggtykkelsesretningen til det bøyde rør. Likeledes er "bøyd rørtempereringstemperaturen" i tabell 4 en verdi målt senterpartiet av veggtykkelsesretningen til det bøyde rør.
Tempereringstiden ble utregnet basert på en hastighet av én time pr. tomme (25,4 mm ) av tykkelse, slik at den ble (60 minutter x 16 mm)/25,4 mm =
38 minutter. Det er ønskelig å benytte denne hastighet ved fremstilling av andre tykkveggede bøyde rør. Årsaken til at det er ønskelig å foreskrive tempereringstiden på denne måte er fordi hvis tempereringstiden er for lang, avtar produktiviteten og en minimal nødvendig tid eksisterer for å oppnå virkningen av enhetlig temperering av det indre. Følgelig er temperering fortrinnsvis utført for minst 0,8 timer til høyest 1,2 timer, hvori t er holdetemperaturen beregnet fra denne hastighet.
Testresultatene for de bøyde moderrør og de bøyde rør er satt sammen i tabell 5. Verdiene i de to kolonnene lengst til venstre i tabell 5 viser resultatene for de bøyde moderrør, og alle de andre verdiene viser resultatene for de bøyde rør.
Tabell 5
Nr. 1, 3, 6, 7, 8, 9 og 10 i tabeller 4 og 5 er eksempler på den foreliggende oppfinnelse. Nr.2, 4, 5, 11, 12 og 13 i tabeller 4 og 5 er sammenlignbare eksempler hvor enten sammensetningen eller fremstillingsforholdene avvek fra forholdene foreskrevet i den foreliggende oppfinnelse.
Målet for seigheten av sveisemetallet til det bøyde parti vist i fig.5, var verdien som er antatt å utgjøre standarden for X100 grad som nå generelt omtales (Charpy absorbert energi ved minst -10 ºC på minst 40 J med et skjærareal på minst 50%).
Fra resultatene vist i tabell 5, kan det ses at i eksemplene til den foreliggende oppfinnelse, var styrken av grunnmetallet og sveisemetallet til det bøyde rør høyere enn styrken til henholdsvis grunnmetallet og sveisemetallet til det bøyde moderrør.
Det kan også ses fra resultatene vist i tabell 5 at de eksemplene til den foreliggende oppfinnelse, kunne måle ytelsen til minst X100 grad fullstendig oppnås, og et bøyd rør med ultrahøy styrke på minst X100 grad kunne fremstilles med visshet. I motsetning, når forholdene foreskrevet av den foreliggende oppfinnelse ble avviket fra, kunne ikke målegenskapene til minst X100 grad tilfredsstilles.
NO20093314A 2007-05-16 2009-11-11 Fremgangsmåte for fremstilling av et bøyd rør NO341765B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007130865 2007-05-16
PCT/JP2007/063004 WO2008139639A1 (ja) 2007-05-16 2007-06-28 ベンド管及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20093314L NO20093314L (no) 2009-12-14
NO341765B1 true NO341765B1 (no) 2018-01-15

Family

ID=40001868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20093314A NO341765B1 (no) 2007-05-16 2009-11-11 Fremgangsmåte for fremstilling av et bøyd rør

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7780800B2 (no)
EP (1) EP2147986B1 (no)
JP (1) JPWO2008139639A1 (no)
KR (1) KR101175420B1 (no)
CN (2) CN101688282B (no)
CA (1) CA2687436C (no)
NO (1) NO341765B1 (no)
RU (1) RU2420599C1 (no)
WO (1) WO2008139639A1 (no)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008007737A1 (fr) * 2006-07-13 2008-01-17 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Tuyau coudé et son procédé de fabrication
JPWO2008139639A1 (ja) * 2007-05-16 2010-07-29 住友金属工業株式会社 ベンド管及びその製造方法
CN102139438B (zh) * 2011-03-23 2013-04-17 河北省沧州恒通管件制造有限公司 X100钢板制热压三通制造工艺
KR20160127808A (ko) 2014-03-31 2016-11-04 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 고장력 강판 및 그 제조 방법
CN104002059B (zh) * 2014-06-11 2016-09-28 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 一种埋弧焊丝及焊接方法
CN107429346B (zh) * 2015-03-26 2019-06-07 杰富意钢铁株式会社 结构管用钢板、结构管用钢板的制造方法和结构管
CN107775280B (zh) * 2016-08-29 2019-06-11 中国石油天然气集团公司 一种n08825镍基合金复合弯管的制造方法
US10207371B1 (en) 2016-09-13 2019-02-19 Hanger & Pipe Accessories, Inc. Methods and systems for making poison pads
BR112019023356B1 (pt) 2017-05-22 2023-02-07 Nippon Steel Corporation Tubo de aço dobrado e método para a sua produção
CN107755980B (zh) * 2017-10-20 2019-07-30 中国石油天然气集团公司 一种2205/x65双金属冶金复合弯管的制造方法
CN110373513B (zh) * 2019-07-26 2021-06-15 首钢集团有限公司 一种热煨弯管的生产方法
CN115491581B (zh) * 2021-06-17 2023-07-11 宝山钢铁股份有限公司 一种x100级耐低温耐腐蚀厚壁无缝管线管及其制造方法
NL2032609B1 (en) * 2022-07-27 2024-02-05 Hebei Hengtong Pipe Fittings Group Co Ltd Preparation method of x80 grade steel plate hot extrusion elbow

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07150246A (ja) * 1993-11-30 1995-06-13 Nkk Corp 高靭性で降伏比の低い厚肉鋼管の製造方法
JP2005350724A (ja) * 2004-06-10 2005-12-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 低温靱性に優れた超高強度ベンド管

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5635722A (en) * 1979-08-30 1981-04-08 Nippon Kokan Kk <Nkk> Production of thick-walled high tensile large-diameter steel pipe
JPS61266126A (ja) * 1985-05-22 1986-11-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 高強度・高靭性ベンド鋼管の製造方法
JP3290247B2 (ja) 1993-06-18 2002-06-10 日本鋼管株式会社 耐食性に優れた高張力高靭性曲がり管の製造方法
JP2827839B2 (ja) * 1993-09-28 1998-11-25 住友金属工業株式会社 高強度、厚肉、高靱性ベンド鋼管の製造方法
JPH07150245A (ja) * 1993-11-30 1995-06-13 Nkk Corp 高靭性で降伏比の低い厚肉鋼管の製造方法
JP3887832B2 (ja) 1994-07-27 2007-02-28 Jfeスチール株式会社 高強度熱間ベンド鋼管の製造方法
JP3603695B2 (ja) * 1999-09-29 2004-12-22 住友金属工業株式会社 低温靱性に優れた高強度ベンド管の製造方法
JP3927056B2 (ja) 2002-03-20 2007-06-06 Jfeスチール株式会社 高強度高靭性ベンド管の製造方法
JP4133566B2 (ja) 2003-05-12 2008-08-13 新日本製鐵株式会社 低温靭性の優れた高強度ベンド管の製造法
CN100439546C (zh) * 2005-09-28 2008-12-03 株式会社神户制钢所 焊接性优异的490MPa级低屈服比冷成形钢管及其制造方法
WO2008007737A1 (fr) * 2006-07-13 2008-01-17 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Tuyau coudé et son procédé de fabrication
JPWO2008139639A1 (ja) * 2007-05-16 2010-07-29 住友金属工業株式会社 ベンド管及びその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07150246A (ja) * 1993-11-30 1995-06-13 Nkk Corp 高靭性で降伏比の低い厚肉鋼管の製造方法
JP2005350724A (ja) * 2004-06-10 2005-12-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 低温靱性に優れた超高強度ベンド管

Also Published As

Publication number Publication date
CA2687436C (en) 2012-11-20
CN101688282A (zh) 2010-03-31
CN101688282B (zh) 2012-05-09
CN102605276A (zh) 2012-07-25
JPWO2008139639A1 (ja) 2010-07-29
NO20093314L (no) 2009-12-14
US7780800B2 (en) 2010-08-24
EP2147986A4 (en) 2014-10-15
EP2147986B1 (en) 2016-02-10
KR20100020970A (ko) 2010-02-23
KR101175420B1 (ko) 2012-08-20
WO2008139639A1 (ja) 2008-11-20
RU2420599C1 (ru) 2011-06-10
CA2687436A1 (en) 2008-11-20
US20080283160A1 (en) 2008-11-20
EP2147986A1 (en) 2010-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO341765B1 (no) Fremgangsmåte for fremstilling av et bøyd rør
US10378075B2 (en) High performance material for coiled tubing applications and the method of producing the same
JP5200932B2 (ja) ベンド管及びその製造方法
JP5445720B1 (ja) アレスト性に優れた高強度厚鋼板
JP5223511B2 (ja) 高強度耐サワーラインパイプ用鋼板およびその製造方法および鋼管
JP6226062B2 (ja) 耐歪時効特性及び耐hic特性に優れた高変形能ラインパイプ用鋼材およびその製造方法ならびに溶接鋼管
JP5176271B2 (ja) コーティング処理による加熱後の降伏強度の上昇を抑制した引張強さ760MPa以上のラインパイプ用高強度鋼板の製造方法およびそれを用いたラインパイプ用高強度鋼管の製造方法
JP2013204103A (ja) 耐座屈性能に優れた低温用高強度溶接鋼管とその製造方法および耐座屈性能に優れた低温用高強度溶接鋼管用鋼板の製造方法
JP4655670B2 (ja) 低降伏比且つ溶接部靭性に優れた高強度溶接鋼管の製造方法
US20070240794A1 (en) Ultrahigh strength UOE steel pipe and a process for its manufacture
WO2011042936A1 (ja) 高強度鋼管、高強度鋼管用鋼板、及び、それらの製造方法
JP5447698B2 (ja) スチーム配管用高強度鋼材およびその製造方法
JP5333074B2 (ja) 鉄塔用鋼管の製造方法
WO2009119570A1 (ja) ラインパイプ用uoe鋼管及びその製造方法
JP3846246B2 (ja) 鋼管の製造方法
JP2012158791A (ja) 高張力厚鋼板およびその製造方法
JP2001140040A (ja) 耐硫化物応力割れ性に優れた低炭素フェライト−マルテンサイト二相ステンレス溶接鋼管
JP5510193B2 (ja) 溶接部特性に優れた溶接鋼管の製造方法
US20100129680A1 (en) Uoe steel pipe and a method for its manufacture
WO2020196214A1 (ja) ラインパイプ用鋼材およびその製造方法ならびにラインパイプおよびその製造方法
JP2023112410A (ja) クラッド鋼溶接鋼管およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees