RU2767260C1 - High-strength steel plate for acid-resistant pipeline, and method of producing steel plate, and high-strength steel pipe, in which high-strength steel plate is used for acid-resistant pipeline - Google Patents

High-strength steel plate for acid-resistant pipeline, and method of producing steel plate, and high-strength steel pipe, in which high-strength steel plate is used for acid-resistant pipeline Download PDF

Info

Publication number
RU2767260C1
RU2767260C1 RU2021112070A RU2021112070A RU2767260C1 RU 2767260 C1 RU2767260 C1 RU 2767260C1 RU 2021112070 A RU2021112070 A RU 2021112070A RU 2021112070 A RU2021112070 A RU 2021112070A RU 2767260 C1 RU2767260 C1 RU 2767260C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel plate
less
temperature
strength
acid
Prior art date
Application number
RU2021112070A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дзундзи СИМАМУРА
Томоюки ЁКОТА
Сатоси УЭОКА
Нобуюки ИСИКАВА
Original Assignee
ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
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 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН filed Critical ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Application granted granted Critical
Publication of RU2767260C1 publication Critical patent/RU2767260C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous 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
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • 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
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • 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
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • 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
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0263Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • 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
    • 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
    • C22C38/14Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • 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
    • C22C38/22Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • 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
    • C22C38/24Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • 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
    • C22C38/26Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • 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
    • C22C38/28Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • 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
    • C22C38/38Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • 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
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • 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
    • C22C38/46Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • 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
    • C22C38/48Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • 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
    • C22C38/50Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • 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
    • 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
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/002Bainite

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, namely to high-strength steel plate used for production of acid-resistant pipeline. Plate has a chemical composition containing the following in wt. %: C: from 0.02 to 0.08; Si: from 0.01 to 0.50; Mn: from 0.50 to 1.80; P: from 0.001 to 0.015; S: from 0.0002 to 0.0015; Al: from 0.01 to 0.08; Mo: from 0.01 to 0.50; Ca: from 0.0005 to 0.005; at least one component selected from a group consisting of Nb: 0.005 to 0.1 and Ti: 0.005 to 0.1, optionally at least one component selected from a group consisting of Cu: 0.50 or less, Ni: 0.10 or less, Cr: 0.50 or less, V: from 0.005 to 0.1, Zr: from 0.0005 to 0.02, Mg: from 0.0005 to 0.02 and rare-earth metal: from 0.0005 to 0.02, the rest are Fe and unavoidable impurities. Microstructure of steel at depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate is a bainitic microstructure having a dislocation density of 1.0 × 1014 to 7.0 × 1014 (m-2). Vibrations of Vickers hardness at depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate make 30 HV or less, and tensile strength is 520 MPa or more.
EFFECT: plate has high resistance to hydrogen cracking and high resistance to sulphide corrosion while maintaining high strength, viscosity and weldability.
3 cl, 1 dwg, 2 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретение The field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к высокопрочной стальной пластине для кислотостойкого трубопровода, которая отличается высокой однородностью материала в стальной пластине и которая пригодна для использования в трубопроводах в областях строительства, морских сооружений, кораблестроении, гражданского строительства и механического оборудования для строительной индустрии, и к способу их производства. Кроме того, изобретение относится к высокопрочной стальной трубе с использованием высокопрочной стальной пластины для кислотостойкого трубопровода.The present invention relates to a high-strength steel plate for acid-resistant pipeline, which has a high material uniformity in the steel plate, and which is suitable for use in pipelines in the fields of construction, offshore, shipbuilding, civil engineering and mechanical equipment for the construction industry, and a method for their production. In addition, the invention relates to a high strength steel pipe using a high strength steel plate for acid-resistant pipeline.

Уровень техники State of the art

Обычно трубы для трубопровода получают путем формования стальной пластины, произведенной с помощью толстолистового стана или стана горячей прокатки в стальную трубу с помощью UOE формовки (на U- и O-образных гибочных прессах), на гибочных штампах, роликового профилирования листов, или тому подобного.Generally, pipeline pipes are produced by forming a steel plate produced by a plate mill or a hot rolling mill into a steel pipe by UOE forming (on U- and O-shaped bending presses), die bending, sheet roll forming, or the like.

Требуется, чтобы трубопровод, используемый для транспорта сырой нефти и природного газа, которые содержат сероводород, обладал так называемой кислотостойкостью, например, сопротивлением к растрескиванию, вызванному водородом (сопротивление HIC), и сопротивлением к сульфидной коррозии усталостными трещинами (сопротивление SSCC), дополнительно к прочности, ударной вязкости, свариваемости и так далее. Главным образом, в HIC, ионы водорода, образовавшиеся по реакции коррозии, адсорбируются на поверхности стального материала, проникают внутрь стали в виде атомарного водорода, диффундируют и накапливаются около неметаллических включений, таких как MnS в стали и жесткой структуры вторичной фазы, и превращаются в молекулярный водород, что вызывает растрескивание из-за внутреннего давления водорода. Это явление рассматривается как проблема для трубопроводов с относительно низким уровнем прочности по сравнению со скважинными нефтяными трубами, и были предложены различные меры противодействия. С другой стороны, общеизвестно, что SSCC имеет место в высокопрочных бесшовных стальных трубах для нефтяных скважин и в областях сварных швов с высокой твердостью, причем это не является проблемой в трубопроводах с относительно низкой твердостью. Однако в последние годы появились сообщения, что SSCC также имеет место в основном металле сплава для трубопроводов в скважинных средах, где условия нефти и природного газа всё в большей степени становятся жесткими, и в средах с высоким парциальным давлением сероводорода или с низким pH. Кроме того, отмечается важность контроля твердости поверхностного слоя внутренней поверхности стальной трубы для улучшения сопротивления SSCC в более жестких коррозионных окружающих средах. Дополнительно, в окружающих средах с относительно низким парциальным давлением сероводорода, могут появляться микротрещины, называемые бороздками, которые могут привести к SSCC.The pipeline used for transporting crude oil and natural gas, which contain hydrogen sulfide, is required to have so-called acid resistance, such as resistance to hydrogen-induced cracking (HIC resistance) and resistance to sulfide corrosion by fatigue cracks (SSCC resistance), in addition to strength, toughness, weldability and so on. Mainly in HIC, the hydrogen ions generated by the corrosion reaction are adsorbed on the surface of the steel material, penetrate the inside of the steel as atomic hydrogen, diffuse and accumulate near non-metallic inclusions such as MnS in the steel and the hard structure of the secondary phase, and become molecular hydrogen, which causes cracking due to the internal pressure of hydrogen. This phenomenon is seen as a problem for pipelines with a relatively low level of strength compared to downhole oil pipes, and various countermeasures have been proposed. On the other hand, it is well known that SSCC occurs in high strength seamless steel pipes for oil wells and in areas of high hardness welds, and this is not a problem in pipelines with relatively low hardness. However, in recent years there have been reports that SSCC also occurs in pipeline alloy base metal in downhole environments where oil and natural gas conditions are increasingly harsh and in environments with high hydrogen sulfide partial pressure or low pH. In addition, the importance of controlling the surface hardness of the inner surface of the steel pipe is noted to improve SSCC resistance in more severe corrosive environments. Additionally, in environments with a relatively low hydrogen sulfide partial pressure, micro-cracks, called striations, can appear, which can lead to SSCC.

Обычно, так называемая технология TMCP (процесс термомеханического регулирования), в которой сочетаются регулируемая прокатка и регулируемое охлаждение, применяется при производстве высокопрочных стальных пластин для трубопроводов. С целью повышения прочности стальных материалов с использованием технологии TMCP эффективным приемом является увеличение скорости охлаждения в течение регулируемого охлаждения. Однако при осуществлении регулируемого охлаждения со скоростью охлаждения поверхностный слой стальной пластины быстро охлаждается, и твердость поверхностного слоя становится выше, чем твердость внутри стальной пластины, и распределение твердости в направлении толщины пластины становится неравномерным. Следовательно, проблема состоит в обеспечении однородности материала внутри стальной пластины.Usually, the so-called TMCP (Thermo Mechanical Control Process) technology, which combines controlled rolling and controlled cooling, is used in the production of high-strength pipeline steel plates. In order to increase the strength of steel materials using TMCP technology, an effective technique is to increase the cooling rate during controlled cooling. However, by performing controlled cooling at a cooling rate, the surface layer of the steel plate is rapidly cooled, and the hardness of the surface layer becomes higher than the hardness inside the steel plate, and the hardness distribution in the thickness direction of the plate becomes uneven. Therefore, the problem is to ensure the uniformity of the material inside the steel plate.

С целью решения указанных проблем, например, в патентах Японии JP3951428B (PTL 1) и JP3951429B (PTL 2) описаны способы производства стальных пластин с пониженным различием свойств материала в направлении толщины пластины путем осуществления высокоскоростного регулируемого охлаждения, в котором поверхность рекуперируется до завершения бейнитного превращения в поверхностном слое после прокатки. В документах JP2002-327212A (PTL 3) и JP3711896B (PTL 4) описаны способы производства стальных пластин для трубопроводов, в которых твердость поверхностного слоя снижается путем нагревания поверхности стальной пластины после ускоренного охлаждения до более высокой температуры, чем внутри пластины, с использованием устройства высокочастотного индукционного нагрева.In order to solve these problems, for example, Japanese patents JP3951428B (PTL 1) and JP3951429B (PTL 2) describe methods for producing steel plates with reduced difference in material properties in the thickness direction of the plate by performing high-speed controlled cooling in which the surface is recovered until the bainitic transformation is completed. in the surface layer after rolling. Documents JP2002-327212A (PTL 3) and JP3711896B (PTL 4) describe methods for producing steel plates for pipelines in which the hardness of the surface layer is reduced by heating the surface of the steel plate after accelerated cooling to a higher temperature than the inside of the plate, using a high-frequency device. induction heating.

С другой стороны, когда толщина окалины на поверхности стальной пластины является неравномерной, скорость охлаждения также является неравномерной для расположенной внизу стальной пластины во время охлаждения, что приводит к проблеме изменения температуры прекращения локального охлаждения стальной пластины. В результате, неравномерная толщина окалины вызывает изменения свойств материала стальной пластин в направлении толщины пластины. С другой стороны, в документах JPH9-57327A (PTL 5) и JP3796133B (PTL 6) описаны способы улучшения формы стальной пластины путем проведения удаления окалины непосредственно до охлаждения, для того чтобы снизить неравномерность охлаждения, вызванную неравномерностью толщины окалины.On the other hand, when the thickness of the scale on the surface of the steel plate is uneven, the cooling rate is also uneven for the underlying steel plate at the time of cooling, which leads to the problem of changing the local cooling termination temperature of the steel plate. As a result, the uneven dross thickness causes changes in the material properties of the steel plates in the thickness direction of the plate. On the other hand, JPH9-57327A (PTL 5) and JP3796133B (PTL 6) describe methods for improving the shape of a steel plate by carrying out descaling immediately before cooling, so as to reduce the cooling unevenness caused by the uneven thickness of the dross.

Перечень цитированияList of citations

Патентная литератураPatent Literature

PTL 1: JP3951428BPTL 1: JP3951428B

PTL 2: JP3951429BPTL2: JP3951429B

PTL 3: JP2002-327212APTL3: JP2002-327212A

PTL 4: JP3711896BPTL4: JP3711896B

PTL 5: JPH9-57327APTL5: JPH9-57327A

PTL 6: JP3796133BPTL6: JP3796133B

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Техническая проблемаTechnical problem

Однако согласно исследованию авторов изобретения, оказалось, что для высокопрочных стальных пластин, полученных с использованием способов производства, описанных в Патентной литературе 1 - 6, имеется резерв для улучшения показателя сопротивления SSCC в более жестких коррозионных окружающих средах. Следующий текст можно рассматривать как обоснование.However, according to the research of the inventors, it appeared that for high strength steel plates obtained using the production methods described in Patent Literature 1 to 6, there is room for improvement in SSCC resistance in more severe corrosive environments. The following text can be seen as justification.

В способах производства, описанных в документах PTL 1 и 2, когда протекание превращения варьируется в зависимости от состава стальных пластин, нельзя получить достаточный эффект гомогенизации материала путем термической рекуперации. В случае, когда микроструктура в поверхностном слое стальной пластины, полученной с использованием способов производства, описанных в документах PTL 1 и 2, представляет собой двухфазную структуру, такую как феррит-бейнитную двухфазную структуру, величина твердости может значительно изменяться при определении микротвёрдости по Виккерсу с малой нагрузкой, в зависимости от того, какую микроструктуру вдавливает индентор. In the production methods described in PTL 1 and 2, when the transformation progress varies depending on the composition of the steel plates, a sufficient effect of material homogenization by thermal recovery cannot be obtained. In the case where the microstructure in the surface layer of the steel plate obtained using the production methods described in PTL documents 1 and 2 is a two-phase structure such as a ferrite-bainite two-phase structure, the hardness value may change significantly when determining the Vickers microhardness with a small load, depending on which microstructure the indenter presses.

В способах производства, описанных в документах PTL 3 и 4, скорость охлаждения поверхностного слоя при ускоренном охлаждении является настолько высокой, что твердость поверхностного слоя не может значительно снизиться только за счет нагрева поверхности стальной пластины.In the production methods described in PTL 3 and 4, the cooling rate of the surface layer in accelerated cooling is so high that the hardness of the surface layer cannot be significantly reduced by only heating the surface of the steel plate.

С другой стороны, в способах документов PTL 5 и 6 применяется удаление окалины для того, чтобы уменьшить дефекты характеристик поверхности из-за вдавливания окалины во время правки проката в горячем состоянии и чтобы снизить колебания температуры прекращения охлаждения стальной пластины с целью улучшения формы стальной пластины. Однако отсутствует обсуждение условий охлаждения для получения однородных свойств материала. Это связано с тем, что при изменении скорости охлаждения на поверхности стального листа твердость стального листа будет изменяться. То есть при низкой скорости охлаждения «пленочное кипение», при котором пленка пузырьков воздуха образуется между поверхностью стального листа и охлаждающей водой, когда поверхность стального листа охлаждается, и «пузырьковое кипение», при котором пузырьки воздуха отделены от поверхности охлаждающей водой до образования пленки, происходят одновременно, происходит изменение скорости охлаждения поверхности стальной пластины. В результате может варьироваться твердость поверхности стальной пластины. Однако в технологиях, описанных в документах PTL 5 и 6, эти факты вообще не рассматриваются.On the other hand, PTL methods 5 and 6 employ descaling to reduce defects in surface characteristics due to indentation of dross during hot straightening and to reduce the fluctuation of the cooling stop temperature of the steel plate so as to improve the shape of the steel plate. However, there is no discussion of cooling conditions to obtain uniform material properties. This is because when the cooling rate on the surface of the steel sheet changes, the hardness of the steel sheet will change. That is, at a low cooling rate, "film boiling", in which a film of air bubbles is formed between the surface of the steel sheet and cooling water, when the surface of the steel sheet is cooled, and "bubble boiling", in which air bubbles are separated from the surface by cooling water before forming a film, occur simultaneously, there is a change in the cooling rate of the surface of the steel plate. As a result, the surface hardness of the steel plate may vary. However, the technologies described in PTL 5 and 6 do not address these facts at all.

Кроме того, в документах PTL 1 - 6 не ясны условия, позволяющие избежать образования микротрещин, таких как бороздки, в окружающих средах с относительно малым парциальным давлением сероводорода.In addition, PTL documents 1 to 6 are not clear on the conditions to avoid the formation of microcracks, such as grooves, in environments with a relatively low partial pressure of hydrogen sulfide.

Таким образом, было бы полезно разработать высокопрочную стальную пластину для кислотостойкого трубопровода, другими словами, имеющей не только превосходное сопротивление HIC, но также и сопротивление SSCC в более жестких коррозионных окружающих средах и средах с низким парциальным давлением сероводорода, ниже 1 бар, наряду с выгодным способом производства такой пластины. Кроме того, было бы полезно предложить высокопрочную стальную трубу с использованием высокопрочной стальной пластины для кислотостойкого трубопровода.Thus, it would be beneficial to develop a high strength steel plate for acid-resistant piping, in other words, having not only excellent HIC resistance, but also SSCC resistance in more severe corrosive environments and environments with low hydrogen sulfide partial pressure, below 1 bar, along with the advantageous method of producing such a plate. In addition, it would be beneficial to offer high strength steel pipe using high strength steel plate for acid-resistant pipeline.

Решение проблемыSolution to the problem

Авторы настоящего изобретения провели множество экспериментов и испытаний химического состава, микроструктуры, и условий производства стальных материалов для того, чтобы обеспечить соответствующее сопротивление SSCC в более жестких коррозионных окружающих средах. В результате авторы обнаружили, что, с целью дополнительного улучшения сопротивления SSCC высокопрочной стальной трубы, недостаточно просто сдерживать твердость поверхностного слоя, как обычно делается, и в частности, что можно снизить рост твердости в процессе покрытия, после изготовления трубы путем формирования во внешнем поверхностном слое стальной пластины, конкретно на 0,25 мм ниже поверхности стальной пластины, бейнитной микроструктуры, имеющей плотность дислокаций от 1,0 × 1014 до 7,0 × 1014-2), и в результате улучшается сопротивление SSCC стальной трубы. С целью обеспечения указанной микроструктуры стали, авторы изобретения также обнаружили, что важно точно регулировать скорость охлаждения на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины, и авторам удалось определить такие условия. Кроме того, авторы обнаружили, что добавка молибдена Mo эффективно подавляет начальное растрескивание в окружающих средах с высоким парциальным давлением сероводорода, выше 1 бар, тогда как подавление добавки Ni является эффективным приемом устранения микротрещин, таких как бороздки в окружающих средах с низким парциальным давлением сероводорода, меньше 1 бар. Настоящее изобретение было выполнено на основе указанных выше открытий.The inventors of the present invention have made many experiments and tests on the chemical composition, microstructure, and production conditions of steel materials in order to provide adequate resistance to SSCC in more severe corrosive environments. As a result, the inventors have found that, in order to further improve the SSCC resistance of a high-strength steel pipe, it is not enough to simply restrain the hardness of the surface layer as is commonly done, and in particular, that it is possible to reduce the increase in hardness in the coating process after the pipe is manufactured by forming in the outer surface layer steel plate, specifically 0.25 mm below the surface of the steel plate, bainitic microstructure having a dislocation density of 1.0×10 14 to 7.0×10 14 (m -2 ), and as a result, the SSCC resistance of the steel pipe is improved. In order to achieve this microstructure of the steel, the inventors also found that it is important to accurately control the cooling rate at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate, and the inventors were able to determine such conditions. In addition, the authors found that the addition of molybdenum Mo effectively suppresses initial cracking in environments with high partial pressure of hydrogen sulfide, above 1 bar, while suppressing the addition of Ni is an effective technique for eliminating microcracks such as grooves in environments with low hydrogen sulfide partial pressure, less than 1 bar. The present invention has been made on the basis of the above findings.

Таким образом, предложены: Thus, it is proposed:

[1] Высокопрочная стальная пластина для кислотостойкого трубопровода, которая включает в себя: химический состав, содержащий (состоящий из), масс.%, C: от 0,02% до 0,08%, Si: от 0,01% до 0,50%, Mn: от 0,50% до 1,80%, P: от 0,001% до 0,015%, S: от 0,0002% до 0,0015%, Al: от 0,01% до 0,08%, Mo: от 0,01% до 0,50%, Ca: от 0,0005% до 0,005%, и по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из Nb: от 0,005% до 0,1% и Ti: от 0,005% до 0,1%, причем остальная часть приходится на Fe и неизбежные примеси; микроструктура стали на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины представляет собой бейнитную микроструктуру, имеющую плотность дислокаций от 1,0 × 1014 до 7,0 × 1014-2); колебание твердости по Виккерсу на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины составляет 30 HV или меньше при 3σ, где σ представляет собой стандартное отклонение; и прочность на растяжение составляет 520 MПа или больше.[1] High-strength steel plate for acid-resistant pipeline, which includes: chemical composition containing (consisting of), mass%, C: 0.02% to 0.08%, Si: 0.01% to 0 .50%, Mn: 0.50% to 1.80%, P: 0.001% to 0.015%, S: 0.0002% to 0.0015%, Al: 0.01% to 0.08 %, Mo: 0.01% to 0.50%, Ca: 0.0005% to 0.005%, and at least one metal selected from the group consisting of Nb: 0.005% to 0.1%, and Ti: 0.005% to 0.1%, with the remainder being Fe and unavoidable impurities; the steel microstructure at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate is a bainite microstructure having a dislocation density of 1.0×10 14 to 7.0×10 14 (m -2 ); the Vickers hardness variation at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate is 30 HV or less at 3σ, where σ is the standard deviation; and the tensile strength is 520 MPa or more.

[2] Высокопрочная стальная пластина для кислотостойкого трубопровода по пункту [1], где в химический состав дополнительно входит, в масс.%, по меньшей мере, один металл, который выбирают из группы, состоящей из Cu: 0,50% или меньше, Ni: 0,10% или меньше, and Cr: 0,50% или меньше.[2] The high-strength steel plate for acid-resistant pipeline according to [1], wherein the chemical composition further includes, in mass %, at least one metal selected from the group consisting of Cu: 0.50% or less, Ni: 0.10% or less, and Cr: 0.50% or less.

[3] Высокопрочная стальная пластина для кислотостойкого трубопровода по пункту [1] или [2], где в химический состав дополнительно входит, в масс.%, по меньшей мере, один металл, который выбирают из группы, состоящей из V: от 0,005% до 0,1%, Zr: от 0,0005% до 0,02%, Mg: от 0,0005% до 0,02%, и редкоземельный металл (РЗМ): от 0,0005% до 0,02%.[3] The high-strength steel plate for acid-resistant pipeline according to [1] or [2], wherein the chemical composition further includes, in mass%, at least one metal selected from the group consisting of V: from 0.005% to 0.1%, Zr: 0.0005% to 0.02%, Mg: 0.0005% to 0.02%, and rare earth metal (REM): 0.0005% to 0.02%.

[4] Способ получения высокопрочной стальной пластины для кислотостойкого трубопровода, который включает в себя: нагревание сляба до температуры от 1000 °C до 1300 °C, причем сляб имеет химический состав, содержащий (состоящий из), масс.%, C: от 0,02% до 0,08%, Si: от 0,01% до 0,50%, Mn: от 0,50% до 1,80%, P: от 0,001% до 0,015%, S: от 0,0002% до 0,0015%, Al: от 0,01% до 0,08%, Mo: от 0,01% до 0,50%, Ca: от 0,0005% до 0,005%, и по меньшей мере один металл, который выбирают из группы, состоящей из Nb: от 0,005% до 0,1% и Ti: от 0,005% до 0,1%, причем остальная часть приходится на Fe и неизбежные примеси, и затем горячую прокатку сляба с образованием стальной пластины; и затем подвергают стальную пластину регулируемому охлаждению в режиме, включающем условия: температура поверхности стальной пластины в начале охлаждения составляет (Ar3 - 10°C) или выше; средняя скорость охлаждения в температурном диапазоне от 750°C до 550°C, в показателях температуры на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины, составляет 50°C/с или меньше; средняя скорость охлаждения в температурном диапазоне от 750°C до 550°C, в показателях средней температуры стальной пластины, составляет 15°C/с или выше; средняя скорость охлаждения в температурном диапазоне от 550°C до температуры прекращения охлаждения, в показателях температуры на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины, составляет 150°C/с или выше; и температура прекращения охлаждения в показателях средней температуры стальной пластины, составляет от 250°C до 550°C.[4] A method for producing high-strength steel plate for acid-resistant pipeline, which includes: heating a slab to a temperature of 1000 °C to 1300 °C, and the slab has a chemical composition containing (consisting of), mass%, C: from 0 .02% to 0.08%, Si: 0.01% to 0.50%, Mn: 0.50% to 1.80%, P: 0.001% to 0.015%, S: 0.0002 % to 0.0015%, Al: 0.01% to 0.08%, Mo: 0.01% to 0.50%, Ca: 0.0005% to 0.005%, and at least one metal , which is selected from the group consisting of Nb: 0.005% to 0.1% and Ti: 0.005% to 0.1%, the remainder being Fe and unavoidable impurities, and then hot rolling the slab to form a steel plate; and then subjecting the steel plate to controlled cooling in a mode including the conditions: the surface temperature of the steel plate at the start of cooling is (Ar 3 - 10°C) or higher; the average cooling rate in the temperature range from 750°C to 550°C, in terms of temperature at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate, is 50°C/s or less; the average cooling rate in the temperature range from 750°C to 550°C, in terms of the average temperature of the steel plate, is 15°C/s or higher; the average cooling rate in the temperature range from 550°C to the cooling stop temperature, in terms of temperature at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate, is 150°C/s or higher; and the cooling stop temperature, in terms of the average temperature of the steel plate, is 250°C to 550°C.

[5] Способ получения высокопрочной стальной пластины для кислотостойкого трубопровода, по пункту [4], где в химический состав дополнительно входит, в масс.%, по меньшей мере один металл, который выбирают из группы, состоящей из Cu: 0,50% или меньше, Ni: 0,10% или меньше, и Cr: 0,50% или меньше.[5] The method for producing high-strength steel plate for acid-resistant pipeline according to [4], wherein the chemical composition further includes, in wt.%, at least one metal selected from the group consisting of Cu: 0.50% or less, Ni: 0.10% or less, and Cr: 0.50% or less.

[6] Способ получения высокопрочной стальной пластины для кислотостойкого трубопровода по пункту [4] или [5], где в химический состав дополнительно входит, в масс.%, по меньшей мере один металл, который выбирают из группы, состоящей из V: от 0,005% до 0,1%, Zr: от 0,0005% до 0,02%, Mg: от 0,0005% до 0,02%, и РЗМ: от 0,0005% до 0,02%.[6] The method for producing a high-strength steel plate for an acid-resistant pipeline according to [4] or [5], wherein the chemical composition further includes, in mass%, at least one metal selected from the group consisting of V: from 0.005 % to 0.1%, Zr: 0.0005% to 0.02%, Mg: 0.0005% to 0.02%, and REM: 0.0005% to 0.02%.

[7] Высокопрочная стальная труба с использованием высокопрочной стальной пластины для кислотостойкого трубопровода, как указано в любом из пунктов [1] - [3].[7] High-strength steel pipe using high-strength steel plate for acid-resistant pipeline as specified in any one of [1] to [3].

Преимущества изобретенияBenefits of the Invention

Высокопрочная стальная пластина для кислотостойкого трубопровода и высокопрочная стальная труба с использованием высокопрочной стальной пластины для кислотостойкого трубопровода, раскрытая в изобретении, являются превосходными не только по свойству сопротивления HIC, но также по сопротивлению SSCC в более жестких коррозионных окружающих средах и средах с низким парциальным давлением сероводорода, меньше 1 бар. Кроме того, согласно способу производства высокопрочной стальной пластины для кислотостойкого трубопровода, раскрытому в изобретении, возможно производство высокопрочной стальной пластины для кислотостойкого трубопровода, которая является превосходной не только по свойству сопротивления HIC, но также по сопротивлению SSCC в более жестких коррозионных окружающих средах и средах с низким парциальным давлением сероводорода, меньше 1 бар. The high-strength steel plate for acid-resistant pipeline and the high-strength steel pipe using the high-strength steel plate for acid-resistant pipeline disclosed in the invention are excellent not only in HIC resistance property, but also in SSCC resistance in more severe corrosive environments and environments with low hydrogen sulfide partial pressure , less than 1 bar. In addition, according to the method for producing high-strength steel plate for acid-resistant pipeline disclosed in the invention, it is possible to produce high-strength steel plate for acid-resistant pipeline, which is excellent not only in HIC resistance property, but also in SSCC resistance in more severe corrosive environments and environments with low partial pressure of hydrogen sulfide, less than 1 bar.

Краткое описание чертежа Brief description of the drawing

Фигура 1 представляет собой схематическое изображение, которое иллюстрирует способ получения опытных образцов для оценки сопротивления SSCC в Примерах.Figure 1 is a schematic diagram that illustrates a method for obtaining prototypes for evaluating the SSCC resistance in the Examples.

Осуществление изобретения Implementation of the invention

В дальнейшем, высокопрочная стальная пластина для кислотостойкого трубопровода согласно настоящему изобретению будет подробно описана.Hereinafter, the high-strength steel plate for acid-resistant pipeline according to the present invention will be described in detail.

Химический составChemical composition

Сначала будет описан химический состав высокопрочной стальной пластины, раскрытой в изобретении, и причины для ограничения состава. Когда компоненты выражены в следующем описании в “%”, это означает “масс.%”.First, the chemical composition of the high-strength steel plate disclosed in the invention and the reasons for limiting the composition will be described. When components are expressed in “%” in the following description, this means “% by weight”.

C: от 0,02% до 0,08%C: 0.02% to 0.08%

Углерод дает эффективный вклад в улучшение прочности. Однако, если содержание С составляет меньше 0,02%, то нельзя обеспечить достаточную прочность, хотя, если содержание С превышает 0,08%, увеличиваются твердость поверхностного слоя и область центральной сегрегации в ходе ускоренного охлаждения, что вызывает ухудшение показателей сопротивления SSCC и сопротивления HIC. Кроме того, ухудшается ударная вязкость. Поэтому содержание C установлено в диапазоне от 0,02% до 0,08%.Carbon makes an effective contribution to improving strength. However, if the C content is less than 0.02%, sufficient strength cannot be ensured, although if the C content exceeds 0.08%, the hardness of the surface layer and the central segregation area increase during accelerated cooling, which causes deterioration in SSCC resistance and resistance HIC. In addition, the toughness deteriorates. Therefore, the C content is set in the range of 0.02% to 0.08%.

Si: от 0,01% до 0,50%Si: 0.01% to 0.50%

Кремний добавляют для раскисления. Однако, если содержание Si составляет меньше 0,01%, раскисляющее действие является недостаточным, хотя, если содержание Si превышает 0,50%, то ударная вязкость и свариваемость ухудшаются. Поэтому содержание Si находится в диапазоне от 0,01% до 0,50%.Silicon is added for deoxidation. However, if the Si content is less than 0.01%, the deoxidizing effect is insufficient, although if the Si content exceeds 0.50%, the toughness and weldability deteriorate. Therefore, the Si content is in the range of 0.01% to 0.50%.

Mn: от 0,50% до 1,80%Mn: 0.50% to 1.80%

Марганец дает эффективный вклад в улучшение прочности и ударной вязкости. Однако, если содержание Mn составляет меньше 0,50%, то влияние добавки является слабым, хотя, если его содержание превышает 1,80%, то увеличиваются твердость поверхностного слоя и область центральной сегрегации в ходе ускоренного охлаждения, что вызывает ухудшение показателей сопротивления SSCC и сопротивления HIC. Кроме того, ухудшается свариваемость. Поэтому содержание Mn установлено в диапазоне от 0,50% до 1,80%.Manganese makes an effective contribution to improving strength and toughness. However, if the content of Mn is less than 0.50%, then the effect of the additive is weak, although if its content exceeds 1.80%, the hardness of the surface layer and the central segregation area increase during accelerated cooling, which causes deterioration of the SSCC resistance and HIC resistance. In addition, weldability deteriorates. Therefore, the Mn content is set in the range of 0.50% to 1.80%.

P: от 0,001% до 0,015%P: 0.001% to 0.015%

Фосфор является неизбежным примесным элементом, который ухудшает свариваемость и повышает твердость области центральной сегрегации, что приводит к ухудшению сопротивления HIC. Указанная тенденция становится более выраженной, когда содержание P превышает 0,015%. Поэтому верхний предел установлен равным 0,015%. Предпочтительно содержание P составляет 0,008% или меньше. Хотя пониженное содержание P является предпочтительным, содержание P установлено равным 0,001% или больше, с точки зрения затрат на очистку.Phosphorus is an unavoidable impurity element that deteriorates the weldability and increases the hardness of the central segregation region, resulting in deterioration of the HIC resistance. This trend becomes more pronounced when the P content exceeds 0.015%. Therefore, the upper limit is set to 0.015%. Preferably, the P content is 0.008% or less. Although a reduced P content is preferable, the P content is set to 0.001% or more in terms of purification costs.

S: от 0,0002% до 0,0015%S: 0.0002% to 0.0015%

Сера является неизбежным примесным элементом, который образует включения MnS в стали и ухудшает сопротивление HIC, и следовательно, пониженное содержание S является предпочтительным. Однако содержание S до 0,0015% является приемлемым. Хотя пониженное содержание S является предпочтительным, содержание S установлено равным 0,0002% или больше с точки зрения затрат на очистку.Sulfur is an unavoidable impurity element that forms MnS inclusions in steel and degrades HIC resistance, and therefore a reduced S content is preferable. However, S content up to 0.0015% is acceptable. Although a reduced S content is preferable, the S content is set to 0.0002% or more in terms of purification costs.

Al: от 0,01% до 0,08%Al: 0.01% to 0.08%

Алюминий добавляют как раскисляющий агент. Однако при содержании Al ниже 0,01% добавка не дает эффекта, тогда как при содержании Al, превышающем 0,08%, снижается класс чистоты стали и ухудшается ударная вязкость. Поэтому содержание Al установлено в диапазоне от 0,01% до 0,08%.Aluminum is added as a deoxidizing agent. However, when the Al content is lower than 0.01%, the additive has no effect, while when the Al content exceeds 0.08%, the purity grade of the steel decreases and the toughness deteriorates. Therefore, the Al content is set in the range of 0.01% to 0.08%.

Mo: от 0,01% до 0,50%Mo: 0.01% to 0.50%

Молибден является эффективным элементом для улучшения ударной вязкости и повышения прочности; Mo является эффективным элементом для улучшения сопротивления SSCC независимо от парциального давления сероводорода. Для получения указанного эффекта необходимо, чтобы содержание Mo составляло 0,01% или больше, и предпочтительно 0,10% или больше. С другой стороны, если имеется слишком большое содержание Мо, то способность к закаливанию становится чрезмерно высокой, что приводит к увеличению плотности дислокаций, которая будет описана в дальнейшем, и к ухудшению сопротивления SSCC. Кроме того, ухудшается свариваемость. Поэтому содержание Mo установлено равным 0,50% или меньше, и предпочтительно 0,40% или меньше.Molybdenum is an effective element for improving toughness and strength; Mo is an effective element to improve SSCC resistance regardless of the hydrogen sulfide partial pressure. To obtain this effect, it is necessary that the Mo content be 0.01% or more, and preferably 0.10% or more. On the other hand, if there is too much Mo, the quenchability becomes excessively high, resulting in an increase in the dislocation density, which will be described later, and deterioration in the SSCC resistance. In addition, weldability deteriorates. Therefore, the Mo content is set to 0.50% or less, and preferably 0.40% or less.

Ca: от 0,0005% до 0,005%Ca: 0.0005% to 0.005%

Кальций является эффективным элементом для улучшения сопротивления HIC путем морфологического контроля сульфидных включений. Однако, если содержание Са составляет меньше 0,0005%, действие добавки является недостаточным. С другой стороны, если содержание Са превышает 0,005%, не только насыщается эффект добавки, но также ухудшается сопротивление HIC из-за снижения чистоты стали. Поэтому содержание Ca находится в диапазоне от 0,0005% до 0,005%.Calcium is an effective element to improve HIC resistance by morphological control of sulfide inclusions. However, if the Ca content is less than 0.0005%, the effect of the additive is insufficient. On the other hand, if the content of Ca exceeds 0.005%, not only the effect of the additive is saturated, but the HIC resistance is also degraded due to the decrease in the purity of the steel. Therefore, the Ca content is in the range of 0.0005% to 0.005%.

По меньшей мере один металл, который выбирают из группы, состоящей из Nb: от 0,005% до 0,1% и Ti: от 0,005% до 0,1%At least one metal selected from the group consisting of Nb: 0.005% to 0.1% and Ti: 0.005% to 0.1%

Как Nb, так и Ti являются эффективными элементами для улучшения прочности и ударной вязкости стальной пластины. Если содержание каждого добавленного элемента составляет меньше 0,005%, то влияние добавки является слабым, хотя, если содержание превышает 0,1%, то ухудшается ударная вязкость сварных деталей. Поэтому по меньшей мере один металл из Nb или Ti добавляют в диапазоне от 0,005% до 0,1%.Both Nb and Ti are effective elements for improving the strength and toughness of steel plate. If the content of each added element is less than 0.005%, then the influence of the additive is weak, although if the content exceeds 0.1%, the toughness of the welded parts deteriorates. Therefore, at least one Nb or Ti metal is added in the range of 0.005% to 0.1%.

Основные компоненты настоящего изобретения описаны выше. Однако необязательно, химический состав согласно изобретению также может содержать по меньшей мере один металл, который выбирают из группы, состоящей из Cu, Ni и Cr в следующих диапазонах, для того чтобы дополнительно улучшить прочность и ударную вязкость стальной пластины.The main components of the present invention are described above. However, optionally, the chemical composition according to the invention may also contain at least one metal selected from the group consisting of Cu, Ni and Cr in the following ranges in order to further improve the strength and toughness of the steel plate.

Cu: 0,50% или меньшеCu: 0.50% or less

Медь является эффективным элементом для улучшения ударной вязкости и повышения прочности. Для получения указанного эффекта содержание Cu предпочтительно составляет 0,05% или больше, однако, если ее содержание является слишком большим, то ухудшается свариваемость. Поэтому при добавлении Cu ее содержание ограничено до 0,50%.Copper is an effective element for improving toughness and strength. In order to obtain this effect, the content of Cu is preferably 0.05% or more, however, if the content is too large, the weldability deteriorates. Therefore, when adding Cu, its content is limited to 0.50%.

Ni: от 0,10% или меньшеNi: 0.10% or less

Никель является эффективным элементом для улучшения ударной вязкость и увеличения прочности. Для получения указанного эффекта содержание Ni предпочтительно составляет 0,01% или больше. Однако, когда Ni добавляют сверх 0,10%, легко возникают микротрещины, названные бороздками, в окружающих средах с низким парциальным давлением сероводорода, ниже 1 бар. Поэтому при добавлении Ni его содержание ограничено 0,10%. Предпочтительно содержание Ni составляет 0,02% или меньше.Nickel is an effective element for improving toughness and increasing strength. In order to obtain this effect, the Ni content is preferably 0.01% or more. However, when Ni is added in excess of 0.10%, microcracks called grooves easily occur in environments with low hydrogen sulfide partial pressures below 1 bar. Therefore, when Ni is added, its content is limited to 0.10%. Preferably, the Ni content is 0.02% or less.

Cr: от 0,50% или меньшеCr: 0.50% or less

Хром, подобно Mn, является элементом, эффективным для получения достаточной прочности, даже при малом содержании углерода. Для получения указанного эффекта предпочтительно содержание Cr составляет 0,05% или больше, однако, если его содержание является слишком большим, то способность к закаливанию становится чрезмерно высокой, что приводит к увеличению плотности дислокаций, которые будут описаны в дальнейшем, и к ухудшению сопротивления SSCC. Кроме того, ухудшается свариваемость. Поэтому при добавлении Cr его содержание ограничено 0,50%.Chromium, like Mn, is an element effective in obtaining sufficient strength even at low carbon content. To obtain this effect, it is preferable that the content of Cr is 0.05% or more, however, if its content is too large, the hardenability becomes excessively high, resulting in an increase in the dislocation density, which will be described later, and deterioration of the SSCC resistance. . In addition, weldability deteriorates. Therefore, when Cr is added, its content is limited to 0.50%.

Необязательно, химический состав согласно изобретению может дополнительно содержать по меньшей мере один металл, который выбирают из группы, состоящей из V, Zr, Mg, и РЗМ в следующих диапазонах.Optionally, the chemical composition according to the invention may further contain at least one metal selected from the group consisting of V, Zr, Mg, and REM in the following ranges.

По меньшей мере один металл, который выбирают из группы, состоящей из V: от 0,005% до 0,1%, Zr: от 0,0005% до 0,02%, Mg: от 0,0005% до 0,02%, и РЗМ: от 0,0005% до 0,02%At least one metal selected from the group consisting of V: 0.005% to 0.1%, Zr: 0.0005% to 0.02%, Mg: 0.0005% to 0.02%, and REM: from 0.0005% to 0.02%

Ванадий является элементом, который необязательно может быть добавлен для увеличения прочности и ударной вязкости стальной пластины. Если содержание каждого добавленного элемента составляет меньше 0,005%, то влияние добавки является слабым, хотя, если содержание превышает 0,1%, то ударная вязкость сварных деталей ухудшается. Поэтому предпочтительно содержание каждого добавленного элемента находится в диапазоне от 0,005% до 0,1%. Zr, Mg, и РЗМ являются элементами, которые необязательно могут быть добавлены для увеличения ударной вязкости, путем измельчения зерен, и для улучшения сопротивления растрескиванию, путем регулирования свойств включения. Эффект добавления каждого из указанных элементов является слабым, когда количество добавки составляет меньше 0,0005%, тогда как эффект насыщается, когда количество добавки больше, чем 0,02%. Поэтому при добавлении содержание каждого добавленного элемента предпочтительно находится в диапазоне от 0,0005% до 0,02%.Vanadium is an element that may optionally be added to increase the strength and toughness of the steel plate. If the content of each added element is less than 0.005%, then the influence of the additive is weak, although if the content exceeds 0.1%, the toughness of the welded parts deteriorates. Therefore, the content of each added element is preferably in the range of 0.005% to 0.1%. Zr, Mg, and REMs are elements that can optionally be added to increase toughness, by grain refinement, and to improve crack resistance, by adjusting inclusion properties. The effect of adding each of these elements is weak when the amount of additive is less than 0.0005%, while the effect is saturated when the amount of additive is more than 0.02%. Therefore, when adding, the content of each added element is preferably in the range of 0.0005% to 0.02%.

Хотя в настоящем изобретении раскрыта технология для улучшения сопротивления SSCC высокопрочной стальной трубы с использованием высокопрочной стальной пластины для кислотостойкого трубопровода, очевидно, что технология, раскрытая в изобретении, должна соответствовать характеристикам сопротивления HIC одновременно c кислотостойкостью. Например, значение CP, полученное с использованием следующего уравнения (1), предпочтительно установлено равным 1,00 или меньше. Для любого недобавленного элемента необходимо сделать замену на 0.Although the present invention discloses a technology for improving the SSCC resistance of a high-strength steel pipe using a high-strength steel plate for an acid-resistant pipeline, it is clear that the technology disclosed in the invention must meet the characteristics of HIC resistance at the same time as acid-resistance. For example, the CP value obtained using the following equation (1) is preferably set to 1.00 or less. For any unadded element, you need to make a replacement with 0.

CP = 4,46[%C] + 2,37[%Mn]/6 + (1,74[%Cu] + 1,7[%Ni])/15 + (1,18[%Cr] + 1,95[%Mo] + 1,74[%V])/5 + 22,36[%P] (1),CP = 4.46[%C] + 2.37[%Mn]/6 + (1.74[%Cu] + 1.7[%Ni])/15 + (1.18[%Cr] + 1 .95[%Mo] + 1.74[%V])/5 + 22.36[%P] (1),

где [%X] означает содержание элемента X в стали, масс.%.where [%X] means the content of element X in steel, wt.%.

Используемое в изобретении значение CP представляет собой формулу, разработанную для оценки свойств материала в области центральной сегрегации, от содержания каждого легирующего элемента, причем концентрация компонента в области центральной сегрегации тем выше, чем больше значение CP в уравнении (1), что вызывает повышение твердости в области центральной сегрегации. Следовательно, устанавливая значение CP, полученное по уравнению (1), равным 1,00 или меньше, можно подавить возникновение трещин при испытании HIC. Кроме того, поскольку твердость области центральной сегрегации тем ниже, чем меньше значение CP, верхний предел для значения CP может быть задан как 0,95, когда требуется повышенное сопротивление HIC.The CP value used in the invention is a formula developed to evaluate the properties of the material in the central segregation region, from the content of each alloying element, and the concentration of the component in the central segregation region is higher, the larger the CP value in equation (1), which causes an increase in hardness in areas of central segregation. Therefore, by setting the CP value obtained from Equation (1) to 1.00 or less, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the HIC test. In addition, since the hardness of the central segregation region is lower the lower the CP value, the upper limit for the CP value can be set to 0.95 when higher HIC resistance is required.

Остаток, отличающийся от вышеописанных элементов, представляет собой Fe и неизбежные примеси. Однако в этом уравнении отсутствует намерение препятствовать включению других микроэлементов, без ухудшения действия или эффекта настоящего изобретения. Например, N является элементом, который неизбежно содержится в стали, причем содержание 0,007% или меньше, предпочтительно 0,006% или меньше, является приемлемым в настоящем изобретении.The remainder other than the above-described elements is Fe and unavoidable impurities. However, there is no intention in this equation to prevent the incorporation of other micronutrients without impairing the operation or effect of the present invention. For example, N is an element that is inevitably contained in steel, and a content of 0.007% or less, preferably 0.006% or less, is acceptable in the present invention.

Микроструктура стальной пластиныMicrostructure of steel plate

Затем будет описана микроструктура стали в высокопрочной стальной пластине для кислотостойкого трубопровода, раскрытой в изобретении. С целью достижения высокой прочности с прочностью растяжения 520 MПа или больше, необходимо, чтобы микроструктура стали являлась бейнитной микроструктурой. В частности, когда в поверхностном слое образуется жесткая фаза, такая как мартенсит или мартенситно- аустенитный (МA) компонент, твердость поверхностного слоя повышается, колебания твердости стальной пластины увеличиваются, и однородность материала ухудшается. С целью подавления увеличения твердости поверхностного слоя, этот слой образуется с бейнитной микроструктурой, как микроструктура стали. Части, отличающиеся от поверхностного слоя, также имеют бейнитную микроструктуру, причем микроструктура в представительно части области средней толщины может иметь бейнитную микроструктуру. В этом случае бейнитная микроструктура включает микроструктуру, названную бейнитный феррит или гранулярный феррит, который дает вклад в трансформационное упрочнение. Эти микроструктуры появляются при превращении в течение или после ускоренного охлаждения. Если различные микроструктуры, такие как феррит, мартенсит, перлит, мартенситно аустенитный компонент, удерживаемый аустенит, и тому подобные, смешиваются в бейнитной микроструктуре, то происходит снижение прочности, ухудшение ударной вязкости, повышение твердости поверхности, и тому подобное. Следовательно, предпочтительно, чтобы микроструктуры, отличающиеся от бейнитной фазы, имели уменьшенные доли. Однако, когда объемная доля таких микроструктур, отличающихся от бейнитной фазы, является достаточно малой, их эффектом можно пренебречь, и до определенного количества они является приемлемыми. Конкретно в настоящем изобретении, если доля общих микроструктур стали, отличающихся от бейнита (такие как феррит, мартенсит, перлит, мартенситно-аустенитый компонент и удерживаемый аустенит), составляет меньше 5% по объему, вредные эффекты отсутствуют, и это является приемлемым.Next, the microstructure of steel in the high-strength steel plate for acid-resistant pipeline disclosed in the invention will be described. In order to achieve high strength with a tensile strength of 520 MPa or more, it is necessary that the microstructure of the steel be a bainitic microstructure. In particular, when a hard phase such as martensite or a martensite-austenite (MA) component is formed in the surface layer, the hardness of the surface layer increases, the variation in the hardness of the steel plate increases, and the uniformity of the material deteriorates. In order to suppress the increase in hardness of the surface layer, this layer is formed with a bainitic microstructure, like the microstructure of steel. Parts other than the surface layer also have a bainitic microstructure, wherein the microstructure in a representative part of the medium thickness region may have a bainitic microstructure. In this case, the bainitic microstructure includes a microstructure called bainitic ferrite or granular ferrite, which contributes to the transformation hardening. These microstructures appear during the transformation during or after accelerated cooling. If various microstructures such as ferrite, martensite, perlite, a martensitic-austenitic component, retained austenite, and the like are mixed in a bainitic microstructure, there is a decrease in strength, deterioration in toughness, an increase in surface hardness, and the like. Therefore, it is preferable that the microstructures other than the bainitic phase have reduced proportions. However, when the volume fraction of such microstructures other than the bainitic phase is sufficiently small, their effect can be neglected and up to a certain amount they are acceptable. Specifically in the present invention, if the proportion of total steel microstructures other than bainite (such as ferrite, martensite, perlite, martensite-austenite component and retained austenite) is less than 5% by volume, there are no harmful effects, and this is acceptable.

Хотя бейнитная микроструктура принимает различные формы в соответствии со скоростью охлаждения, для настоящего изобретения важно, чтобы на внешнем поверхностном слое стальной пластины, конкретно на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины, сформировалась бейнитная микроструктура, имеющая плотность дислокаций от 1,0 × 1014 до 7,0 × 1014-2). Поскольку плотность дислокаций снижается в процессе покрытия после получения трубы, увеличение твердости, благодаря дисперсионному твердению, может быть минимизировано, если плотность дислокаций на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины составляет 7,0 × 1014-2) или меньше. Напротив, если плотность дислокаций на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины превышает 7,0 × 1014-2), то плотность дислокаций не снижается в процессе покрытия после получения трубы, и твердость значительно возрастает благодаря дисперсионному твердению, что приводит к ухудшению сопротивления SSCC. Предпочтительно диапазон плотности дислокаций составляет 6,0 × 1014-2) или меньше, для того чтобы получить хорошее сопротивление SSCC после получения трубы. С другой стороны, когда плотность дислокаций на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины составляет меньше 1,0 × 1014-2), прочность стальной пластины ухудшается. С целью обеспечения прочности по сорту X65, предпочтительно иметь плотность дислокаций 2,0 × 1014-2) или больше. Для высокопрочной стальной пластины, раскрытой в изобретении, если плотность дислокаций в микроструктуре стали на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины находится в вышеуказанном диапазоне, внешний поверхностный слой в диапазоне от поверхности стальной пластины до глубины 0,25 мм имеет эквивалентную плотность дислокаций, и в результате получается вышеуказанный эффект улучшения сопротивление SSCC.Although the bainitic microstructure takes on various shapes according to the cooling rate, it is important for the present invention that a bainitic microstructure having a dislocation density of 1.0 × 10 14 to 7.0×10 14 (m -2 ). Since the dislocation density decreases during the coating process after the tube is formed, the increase in hardness due to precipitation hardening can be minimized if the dislocation density at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate is 7.0×10 14 (m -2 ) or less. On the contrary, if the dislocation density at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate exceeds 7.0 × 10 14 (m -2 ), then the dislocation density does not decrease in the coating process after pipe production, and the hardness increases significantly due to precipitation hardening, which leads to to a deterioration in SSCC resistance. Preferably, the dislocation density range is 6.0×10 14 (m -2 ) or less in order to obtain good SSCC resistance after the pipe is produced. On the other hand, when the dislocation density at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate is less than 1.0×10 14 (m -2 ), the strength of the steel plate deteriorates. In order to ensure X65 grade strength, it is preferable to have a dislocation density of 2.0×10 14 (m -2 ) or more. For the high-strength steel plate disclosed in the invention, if the dislocation density in the steel microstructure at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate is in the above range, the outer surface layer in the range from the surface of the steel plate to a depth of 0.25 mm has an equivalent dislocation density, and as a result, the above effect of improving the SSCC resistance is obtained.

Когда плотность дислокаций на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины составляет 7,0 × 1014-2) или меньше, величина HV 0,1 на глубине 0,25 мм ниже поверхности составляет 230 или меньше. С точки зрения обеспечения сопротивления SSCC стальной трубы, важно подавить увеличение твердости поверхности стальной пластины. Однако путем уставки величины HV 0,1 на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины равной 230 или меньше, величина HV 0,1 на глубине 0,25 мм от поверхности после термической обработки покрытия при 250°C в течение 1 ч после получения трубы может быть подавлена до 260 или меньше, причем может быть обеспечено сопротивление SSCC.When the dislocation density at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate is 7.0×10 14 (m -2 ) or less, the HV 0.1 value at a depth of 0.25 mm below the surface is 230 or less. From the point of view of providing the SSCC resistance of the steel pipe, it is important to suppress the increase in the surface hardness of the steel plate. However, by setting the HV 0.1 value at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate to 230 or less, the HV 0.1 value at a depth of 0.25 mm from the surface after heat treatment of the coating at 250°C for 1 hour after receiving pipe can be suppressed to 260 or less, and SSCC resistance can be provided.

Кроме того, для высокопрочной стальной пластины, раскрытой в изобретении, также важно, чтобы колебание твердости по Виккерсу на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины составляло 30 HV или меньше при 3σ, где σ означает стандартное отклонение. Причина заключается в том, что, если значение 3σ в момент измерения твердости по Виккерсу на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины превышает 30 HV, то колебание твердости во внешнем поверхностном слое стальной пластины, то есть, наличие локальных участков с высокой твердостью во внешнем поверхностном слое, вызывает ухудшение сопротивления SSCC, вызванное этими участками. Отмечается, что при расчете стандартного отклонения σ предпочтительно твердость по Виккерсу измеряют в 100 местоположениях или больше.In addition, for the high strength steel plate disclosed in the invention, it is also important that the Vickers hardness variation at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate is 30 HV or less at 3σ, where σ is the standard deviation. The reason is that if the value of 3σ at the time of measuring the Vickers hardness at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate exceeds 30 HV, then the hardness fluctuation in the outer surface layer of the steel plate, that is, the presence of local areas with high hardness in outer surface layer causes the degradation of SSCC resistance caused by these regions. It is noted that when calculating the standard deviation σ, preferably the Vickers hardness is measured at 100 locations or more.

Высокопрочная стальная пластина, раскрытая в изобретении, представляет собой стальную пластину для стальных труб, обладающих прочностью для сорта X60 или выше по API 5L, и таким образом, имеет прочность на растяжение 520 MПа или больше.The high-strength steel plate disclosed in the invention is a steel plate for steel pipes having a strength of X60 grade or higher in API 5L, and thus has a tensile strength of 520 MPa or more.

Способ производстваMode of production

В дальнейшем, будет конкретно описан способ и условия производства вышеуказанной высокопрочной стальной пластины для кислотостойкого трубопровода. Способ производства согласно настоящему изобретению включает: нагревание сляба, имеющего вышеуказанный химический состав, и затем горячую прокатку сляба с образованием стальной пластины; затем подвергают стальную пластину регулируемому охлаждению в заданных условиях.Hereinafter, the production method and conditions for the above high-strength steel plate for acid-resistant pipeline will be specifically described. The production method of the present invention includes: heating a slab having the above chemical composition and then hot rolling the slab to form a steel plate; then subjecting the steel plate to controlled cooling under predetermined conditions.

Температура нагревания слябаSlab heating temperature

Температура нагревания сляба: от 1000°С до 1300°CSlab heating temperature: from 1000°C to 1300°C

Если температура нагревания сляба меньше, чем 1000°C, карбиды не растворяются в достаточной степени, и нельзя получить необходимую прочность. С другой стороны, если температура нагревания сляба превышает 1300°C, то ударная вязкость ухудшается. Поэтому температура нагревания сляба установлена от 1000°С до 1300°C. Указанная температура является температурой в нагревательной печи, причем сляб нагревается до этой температуры в центре.If the heating temperature of the slab is less than 1000° C., the carbides are not sufficiently dissolved and the necessary strength cannot be obtained. On the other hand, if the heating temperature of the slab exceeds 1300° C., the toughness deteriorates. Therefore, the heating temperature of the slab is set to 1000°C to 1300°C. Said temperature is the temperature in the heating furnace, and the slab is heated to this temperature at the center.

Конечная температура прокаткиFinal rolling temperature

На стадии горячей прокатки, с целью получения высокой ударной вязкости для основного металла сплава, предпочтительной является пониженная конечная температура прокатки, однако с другой стороны, снижается эффективность прокатки. Таким образом, необходимо установить конечную температуру прокатки в показателях температуры поверхности стальной пластины с учетом требуемой ударной вязкости для сплава основного металла и эффективности прокатки. С точки зрения улучшения прочности и сопротивления HIC предпочтительно установить конечную температуру прокатки равной или выше температуры превращения Ar3 в показателях температуры поверхности стальной пластины. Используемый в описании термин «температура превращения Ar3» означает начальную температуру превращения феррита во время охлаждения, и может быть определен, например, по компонентам стали согласно следующему ниже уравнению. Кроме того, с целью получения высокой ударной вязкости для сплава основного металла, желательно установить коэффициент вытяжки прокатки 60% или больше в температурном диапазоне 950°C или меньше, который соответствует температурному диапазону без кристаллизации аустенита. Температура поверхности стальной пластины может быть измерена с помощью радиационного пирометра или тому подобного.In the hot rolling step, in order to obtain high toughness for the base metal of the alloy, a lower rolling end temperature is preferable, but on the other hand, the rolling efficiency is lowered. Thus, it is necessary to set the rolling end temperature in terms of the surface temperature of the steel plate, taking into account the required toughness for the base metal alloy and the rolling efficiency. From the viewpoint of improving strength and HIC resistance, it is preferable to set the rolling end temperature to be equal to or higher than the Ar 3 transformation temperature in terms of the surface temperature of the steel plate. Used in the description, the term "Ar 3 transformation temperature" means the initial transformation temperature of the ferrite during cooling, and can be determined, for example, from the steel components according to the following equation. In addition, in order to obtain high toughness for the base metal alloy, it is desirable to set the rolling draw ratio to 60% or more in a temperature range of 950°C or less, which corresponds to a temperature range without austenite crystallization. The surface temperature of the steel plate can be measured with a radiation pyrometer or the like.

Ar3 (°C) = 910 - 310[%C] - 80[%Mn] - 20[%Cu] - 15[%Cr] - 55[%Ni] - 80[%Mo],Ar 3 (°C) = 910 - 310[%C] - 80[%Mn] - 20[%Cu] - 15[%Cr] - 55[%Ni] - 80[%Mo],

где [%X] означает содержание (масс.%) элемента X в стали.where [%X] means the content (wt.%) of the element X in the steel.

Температура начала охлаждения при регулируемом охлажденииCooling start temperature for controlled cooling

Температура начала охлаждения равна (Ar3 - 10 °C) или выше в показателях температуры поверхности стальной пластины.The cooling start temperature is (Ar 3 - 10 °C) or higher in terms of the surface temperature of the steel plate.

При низкой температуре поверхности стальной пластины в начале охлаждения, возрастает количество образовавшегося феррита до регулируемого охлаждения, и в частности, если температурный перепад от температуры превращения Ar3 больше, чем на 10°C, то образуется феррит в количестве, превышающем 5% по объему, что вызывает значительное снижение прочности и ухудшение сопротивления HIC. Поэтому устанавливают температуру поверхности стальной пластины в начале охлаждения на уровне (Ar3 - 10°C) или выше. Отмечается, что температура поверхности стальной пластины в начале охлаждения не превышает конечную температуру прокатки.When the surface temperature of the steel plate is low at the beginning of cooling, the amount of ferrite formed before controlled cooling increases, and in particular, if the temperature difference from the Ar 3 transformation temperature is greater than 10°C, ferrite is formed in an amount exceeding 5% by volume, which causes a significant reduction in strength and deterioration in HIC resistance. Therefore, the surface temperature of the steel plate at the start of cooling is set to (Ar 3 - 10°C) or higher. It is noted that the surface temperature of the steel plate at the beginning of cooling does not exceed the final rolling temperature.

Скорость охлаждения при регулируемом охлажденииCooling rate with controlled cooling

С целью снижения изменения твердости в стальной пластине и улучшения однородности материала при достижении высокой прочности, важно регулировать скорость охлаждения поверхностного слоя и среднюю скорость охлаждения стальной пластины. В частности, для того чтобы установить плотность дислокаций, на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины, и величину 3σ в диапазонах, описанных выше, необходимо регулировать скорость охлаждения на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины.In order to reduce the change in hardness in the steel plate and improve the uniformity of the material while achieving high strength, it is important to control the cooling rate of the surface layer and the average cooling rate of the steel plate. In particular, in order to set the dislocation density, at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate, and the value of 3σ in the ranges described above, it is necessary to control the cooling rate at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate.

Средняя скорость охлаждения в температурном диапазоне от 750°С до 550°C в показателях температуры на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины: 50°C/с или меньшеAverage cooling rate in the temperature range from 750°C to 550°C in terms of temperature at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate: 50°C/s or less

Когда средняя скорость охлаждения в температурном диапазоне от 750°С до 550°C в показателях температуры на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины превышает 50°C/с, плотность дислокаций на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины превышает 7,0 × 1014-2). В результате, величина HV 0,1 на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины превышает 230, и после процесса покрытия, после получения трубы, величина HV 0,1 на глубине 0,25 мм от поверхности превышает 260, что приводит к ухудшению сопротивления SSCC стальной трубы. Поэтому средняя скорость охлаждения устанавливается равной 50°C/с или меньше. Предпочтительное значение составляет 45°C/с или меньше, и более предпочтительно 40°C/с или меньше. Нижний предел средней скорости охлаждения конкретно не ограничивается, однако, если скорость охлаждения чрезмерно мала, то образуются феррит и перлит и прочность становится недостаточной. Поэтому, с точки зрения предотвращения такого процесса, предпочтительной является скорость охлаждения 20°C/с или выше.When the average cooling rate in the temperature range from 750°C to 550°C in terms of temperature at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate exceeds 50°C/s, the dislocation density at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate exceeds 7, 0 × 10 14 (m -2 ). As a result, the HV 0.1 value at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate exceeds 230, and after the coating process, after the pipe is obtained, the HV 0.1 value at a depth of 0.25 mm from the surface exceeds 260, resulting in deterioration resistance SSCC steel pipe. Therefore, the average cooling rate is set to 50°C/s or less. The preferred value is 45°C/s or less, and more preferably 40°C/s or less. The lower limit of the average cooling rate is not particularly limited, however, if the cooling rate is excessively low, ferrite and pearlite are generated and the strength becomes insufficient. Therefore, from the viewpoint of preventing such a process, a cooling rate of 20°C/s or higher is preferable.

Средняя скорость охлаждения в температурном диапазоне от 750°С до 550°C в показателях средней температуры стальной пластины: 15°C/с или вышеAverage cooling rate in the temperature range from 750°C to 550°C in terms of the average temperature of the steel plate: 15°C/s or higher

Если средняя скорость охлаждения в температурном диапазоне от 750°С до 550°C, в показателях средней температуры стальной пластины, является меньше, чем 15°C/с, то нельзя получить бейнитную микроструктуру, что приводит к ухудшению прочности и сопротивления HIC. Поэтому скорость охлаждения в показателях средней температуры стальной пластины устанавливают равной 15°C/с или выше. С точки зрения изменений прочности и твердости стальной пластины, предпочтительной средней скоростью охлаждения стальной пластины является 20°C/с или выше. Верхний предел средней скорости охлаждения конкретно не ограничивается, однако предпочтительно она составляет 80°C/с или меньше, для того чтобы не образовались побочные продукты низкотемпературного превращения.If the average cooling rate in the temperature range of 750°C to 550°C, in terms of the average temperature of the steel plate, is less than 15°C/s, a bainite microstructure cannot be obtained, resulting in degradation of strength and HIC resistance. Therefore, the cooling rate in terms of the average temperature of the steel plate is set to 15°C/s or higher. In terms of changes in the strength and hardness of the steel plate, the preferred average cooling rate of the steel plate is 20°C/s or higher. The upper limit of the average cooling rate is not particularly limited, but it is preferably 80°C/s or less so that low-temperature transformation by-products are not generated.

Средняя скорость охлаждения в температурном диапазоне от 550°С до температуры прекращения охлаждения в показателях температуры на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины: 150°C/с или вышеAverage cooling rate in the temperature range from 550°C to the cooling stop temperature in terms of temperature at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate: 150°C/s or more

Для охлаждения до температуры 550°C или меньше в показателях температуры на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины, необходимо охлаждение в режиме стабильного пузырькового кипения, причем существенным фактором является увеличение скорости потока воды. Если средняя скорость охлаждения меньше, чем 150°C/с в температурном диапазоне от 550°С до температуры прекращения охлаждения в показателях температуры на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины, то охлаждение в режиме пузырькового кипения не реализуется, наблюдается изменение твердости во внешнем поверхностном слое стальной пластины, и значение 3σ на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины превышает 30 HV, что приводит к ухудшению сопротивления SSCC. Поэтому среднюю скорость охлаждения устанавливают равной 150°C/с или выше. Предпочтительно она составляет 170°C/с или выше. Верхний предел средней скорости охлаждения конкретно не ограничивается, однако предпочтительно она составляет 250°C/с или меньше, с учетом ограничений оборудования.For cooling to a temperature of 550° C. or less in terms of temperature at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate, cooling in the stable nucleate boiling mode is necessary, and an increase in the water flow rate is a significant factor. If the average cooling rate is less than 150°C/s in the temperature range from 550°C to the cooling stop temperature in terms of temperature at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate, then cooling in the nucleate boiling mode is not realized, there is a change in hardness in outer surface layer of the steel plate, and the value of 3σ at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate exceeds 30 HV, resulting in deterioration of the SSCC resistance. Therefore, the average cooling rate is set to 150°C/s or higher. Preferably, it is 170°C/s or higher. The upper limit of the average cooling rate is not particularly limited, but it is preferably 250°C/s or less, subject to the limitations of the equipment.

Хотя температуру на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины и среднюю температуру стальной пластины непосредственно нельзя измерить физически, например, распределение температуры в направлении сечения по толщине пластины можно определить в реальном времени, путем расчета разности температур с использованием компьютера управления технологическим процессом на основе температуры поверхности в начале охлаждения, измеренной радиационным пирометром, и заданной температуры поверхности в конце охлаждения. Используемое в описании выражение - температура на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины в температурном распределении - называется “температурой на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины”, и средняя величина температуры в направлении толщины для температурного распределения - называется “средней температурой стальной пластины”.Although the temperature at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate and the average temperature of the steel plate cannot be directly measured physically, for example, the temperature distribution in the section direction through the thickness of the plate can be determined in real time by calculating the temperature difference using a process control computer based on surface temperature at the beginning of cooling, measured by a radiation pyrometer, and a given surface temperature at the end of cooling. The expression used in the description, the temperature at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate in the temperature distribution, is called the “temperature at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate”, and the average value of the temperature in the thickness direction for the temperature distribution is called the “average temperature steel plate."

Температура прекращения охлажденияRefrigeration stop temperature

Температура прекращения охлаждения: от 250°С до 550°C в показателях средней температуры стальной пластиныCooling stop temperature: 250°C to 550°C in terms of the average temperature of the steel plate

После завершения прокатки, бейнитная фаза образуется путем проведения регулируемого охлаждения, чтобы закалить стальную пластину в температурном диапазоне от 250°С до 550°C, который является температурным диапазоном бейнитного превращения. Когда температура прекращения охлаждения превышает 550°C, бейнитное превращение является незавершённым и нельзя получить достаточную прочность. Кроме того, если температура прекращения охлаждения меньше, чем 250°C, то увеличение твердости в поверхностном слое становится значительным, и плотность дислокаций на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины превышает 7,0 × 1014-2), что приводит к ухудшению сопротивления SSCC. Кроме того, возрастает твердость области центральной сегрегации, и сопротивление HIC ухудшается. Поэтому, с целью подавления ухудшения однородности материала в стальной пластине, температуру прекращения охлаждения при регулируемом охлаждении устанавливают равной 250°С до 550°C в показателях средней температуры стальной пластины.After rolling is completed, the bainitic phase is formed by conducting controlled cooling to harden the steel plate in a temperature range of 250°C to 550°C, which is the bainitic transformation temperature range. When the cooling stop temperature exceeds 550°C, the bainitic transformation is incomplete and sufficient strength cannot be obtained. In addition, if the cooling stop temperature is less than 250°C, the increase in hardness in the surface layer becomes significant, and the dislocation density at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate exceeds 7.0 × 10 14 (m -2 ), which leads to a deterioration in SSCC resistance. In addition, the hardness of the central segregation area increases, and the HIC resistance deteriorates. Therefore, in order to suppress the deterioration of material uniformity in the steel plate, the cooling stop temperature in controlled cooling is set to 250°C to 550°C in terms of the average temperature of the steel plate.

Высокопрочная стальная труба High Strength Steel Pipe

Путем формования высокопрочной стальной пластины, раскрытой в изобретении, в трубчатую форму с помощью прессования в гибочном штампе, роликового профилирования листового металла, UOE формовки, или тому подобного, и затем соединения частей встык сваркой можно получить высокопрочную стальную трубу для кислотостойких трубопроводов (например, UOE стальная труба, стальная труба, полученная контактной сварка сопротивлением, и спиральная стальная труба), которая обладает отличной однородностью материала в стальной пластине и которая пригодна для транспортировки сырой нефти и природного газа.By forming the high-strength steel plate disclosed in the invention into a tubular shape by die pressing, sheet metal roll forming, UOE forming, or the like, and then butt-welding the parts, a high-strength steel pipe for acid-resistant pipelines (for example, UOE steel pipe, resistance welded steel pipe, and spiral steel pipe), which has excellent material uniformity in the steel plate and is suitable for transporting crude oil and natural gas.

Например, UOE стальная труба производится путем обработки на шпунтовочном станке концов стальной пластины, формования стальной пластины в форму стальной трубы с помощью C пресса, U-образного пресса и O-образного пресса, затем следует шовная сварка частей встык, путем внутренней поверхностной cварки и внешней поверхностной cварки, и необязательно подвергают трубу процессу расширения. Можно использовать любой способ cварки до тех пор, пока обеспечивается достаточная прочность и ударная вязкость соединения, однако предпочтительно используется дуговая сварка под флюсом, с точки зрения отличного качества сварки и эффективности производства.For example, UOE steel pipe is produced by grooving the ends of the steel plate, forming the steel plate into the shape of a steel pipe using C press, U-shaped press and O-shaped press, then seam welding the parts butt-welding, by internal surface welding and external surface welding, and optionally subjecting the pipe to an expansion process. Any welding method can be used as long as sufficient strength and toughness of the joint is provided, however, submerged arc welding is preferably used from the point of view of excellent welding quality and production efficiency.

ПримерыExamples

Стали (от A до M), имеющие химический состав, приведенный в Таблице 1, превращают в слябы с помощью непрерывной отливки, нагревают до температуры, указанной в Таблице 2, и затем подвергают горячей прокатке при конечной температуре прокатки, и коэффициенте вытяжки при прокатке, указанном в Таблице 2, чтобы получить стальные пластины с толщиной, указанной в Таблице 2. Затем каждую стальную пластину подвергают регулируемому охлаждению с использованием устройства водо-охлаждающего типа в условиях регулируемого охлаждения, указанных в Таблице 2. Steels (A to M) having the chemical composition shown in Table 1 are made into slabs by continuous casting, heated to the temperature shown in Table 2, and then subjected to hot rolling at the final rolling temperature, and the rolling draw ratio, indicated in Table 2 to obtain steel plates with a thickness indicated in Table 2. Then, each steel plate is subjected to controlled cooling using a water-cooling type apparatus under controlled cooling conditions indicated in Table 2.

Идентификация микроструктурыMicrostructure identification

Микроструктуру каждой полученной стальной пластины исследовали с помощью оптического микроскопа и сканирующего электронного микроскопа. Микроструктура в положении 0,25 мм ниже поверхности каждой стальной пластины и микроструктура на уровне половины толщины пластины указаны в Таблице 2.The microstructure of each obtained steel plate was examined using an optical microscope and a scanning electron microscope. The microstructure at a position 0.25 mm below the surface of each steel plate and the microstructure at half the thickness of the plate are shown in Table 2.

Измерение прочности на растяжениеTensile strength measurement

Испытание на растяжение проводили с использованием опытных образцов, имеющих полную толщину и собранных в направлении, перпендикулярно направлению прокатки, в качестве опытных образцов для растяжения, чтобы измерить прочность на растяжение. Результаты указаны в Таблице 2.A tensile test was performed using test specimens having a full thickness and assembled in a direction perpendicular to the rolling direction as tensile test specimens to measure tensile strength. The results are shown in Table 2.

Измерение твердости по Виккерсу Vickers hardness measurement

Для сечения, перпендикулярно направлению прокатки, твердость по Виккерсу (HV 0,1) измеряли согласно стандарту JIS Z 2244 в 100 местоположениях на уровне 0,25 мм ниже поверхности каждой стальной пластины; результаты измерений усредняли и определяли стандартное отклонение σ. Средние значения и значения 3σ указаны в Таблице 2. В этом случае измерения проводили при HV 0,1 вместо HV 10, которые обычно используются, поскольку в измерении при HV 0,1 получается более мелкий отпечаток от вдавливания, и возможно получить информацию о твердости в более близком положении к поверхности и повышенную чувствительность к микроструктуре.For a section perpendicular to the rolling direction, Vickers hardness (HV 0.1) was measured according to JIS Z 2244 at 100 locations 0.25 mm below the surface of each steel plate; the measurement results were averaged and the standard deviation σ was determined. The mean values and 3σ values are shown in Table 2. In this case, the measurements were taken at HV 0.1 instead of HV 10 which are commonly used, since the measurement at HV 0.1 produces a smaller indentation mark and it is possible to obtain information on the hardness in closer position to the surface and increased sensitivity to the microstructure.

Плотность дислокацийDislocation density

Образец для дифракции рентгеновских лучей отбирали из местоположения, имеющего среднюю твердость, поверхность образца полировали, чтобы удалить окалину, и исследование дифракции рентгеновских лучей проводили в положении на 0,25 мм ниже поверхности стальной пластины. Плотность дислокаций оценивали по деформации, полученной из полуширины β пика дифракции рентгеновских лучей. В кривой интенсивности дифракции, полученной путем обычной рентгеновской дифракции, перекрываются лучи Kα1 и Kα2, имеющие различную длину волны, таким образом, разделяются по методу Rachinger. Для выделения деформации используется метод Williamson-Hall, описанный ниже. На уширение полуширины влияют размер кристаллита D и деформация ε, и его можно рассчитать по следующему уравнению, как сумму двух факторов: β = β1 + β2 = (0,9 λ/(D × cosθ)) + 2ε × tgθ. При дальнейшем преобразовании этого уравнения получается следующее: β cosθ/λ = 0,9 λ/D + 2ε × sinθ/λ. Деформацию ε рассчитывают по наклону прямой линии в координатах «β cosθ/λ» относительно «sinθ/λ». Для расчета используются дифракционные линии от плоскостей (110), (211), и (220). При расчете плотности дислокаций по величине деформации ε используют уравнение ρ = 14,4 ε2/b2. Здесь θ означает угол для пика, рассчитанный по методу θ-2θ для рентгеновской дифракции, и λ означает длину волны рентгеновского излучения, используемого в рентгеновской дифракции. B этом варианте осуществления b является вектором Бюргерса для Fe(α), и установлено, что b= 0,25 нм.An X-ray diffraction sample was taken from a location having an average hardness, the surface of the sample was polished to remove scale, and an X-ray diffraction study was performed at a position 0.25 mm below the surface of the steel plate. The dislocation density was estimated from the strain obtained from the half-width β of the X-ray diffraction peak. In a diffraction intensity curve obtained by conventional X-ray diffraction, Kα1 and Kα2 beams having different wavelengths overlap, thus being separated by the Rachinger method. The Williamson-Hall method described below is used to isolate the strain. FWHM broadening is affected by crystallite size D and strain ε and can be calculated from the following equation as the sum of two factors: β = β1 + β2 = (0.9 λ/(D × cosθ)) + 2ε × tgθ. Further transformation of this equation yields the following: β cosθ/λ = 0.9 λ/D + 2ε × sinθ/λ. Deformation ε is calculated from the slope of a straight line in the coordinates "β cosθ/λ" relative to "sinθ/λ". The diffraction lines from the (110), (211), and (220) planes are used for the calculation. The equation ρ = 14.4 ε 2 /b 2 is used to calculate the dislocation density from the strain ε. Here, θ means the angle for the peak calculated by the θ-2θ method for x-ray diffraction, and λ means the wavelength of x-rays used in x-ray diffraction. In this embodiment, b is the Burgers vector for Fe(α) and b is found to be 0.25 nm.

Оценка сопротивления SSCCSSCC Resistance Estimation

Сопротивление SSCC оценивают для трубы, полученной из части каждой стальной пластины. Каждая труба произведена путем обработки на шпунтовочном станке концов стальной пластины и формованием стальной пластины в форму стальной трубы с помощью C пресса, U-образного пресса и O-образного пресса, затем следует шовная сварка частей встык на внутренней и внешней поверхностях путем дуговой cварки под флюсом, и трубу подвергают процессу расширения. Как показано на Фигуре 1, после сплющивания отрезанного образца для испытаний из каждой полученной стальной трубы, опытный образец SSCC размером 5 мм × 15 мм × 115 мм отбирают с внутренней поверхности стальной трубы. В то же время внутренняя поверхность, подлежащая испытанию, остается нетронутой, без удаления окалины, чтобы оставить состояние внешнего слоя. Каждый опытный образец SSCC нагружают 90% напряжения от фактического предела текучести (0,5% YS) соответствующей стальной трубы, причем делают оценку с использованием стандартного раствора A Национальной ассоциации инженеров-коррозионистов (NACE TM0177 Solution), при парциальном давлении сероводорода 1 бар, в соответствии с тестом SSCC 4-точечного изгибания, установленным по стандарту EFC 16. Кроме того, при парциальном давлении сероводорода 0,1 бар и парциальном давлении диоксида углерода 0,9 бар сделана оценка с использованием стандартного раствора B (NACE standard TM0177 Solution) согласно тесту SSCC 4-точечного изгибания, установленному по стандарту EFC 16. Кроме того, при парциальном давлении сероводорода 2 бар и парциальном давлении диоксида углерода 3 бар, сделана оценка с использованием стандартного раствора A (NACE standard TM0177 Solution) согласно тесту SSCC 4-точечного изгибания, установленному по стандарту EFC 16. После погружения на 720 часов сопротивление SSCC оценивают как “Хорошее,” когда отсутствуют какие-либо трещины, или “Неудовлетворительное,” при возникновении трещин. Результаты указаны в Таблице 2.The SSCC resistance is evaluated for a pipe obtained from a portion of each steel plate. Each pipe is produced by grooving the ends of a steel plate, and molding the steel plate into the shape of a steel pipe using a C press, a U-shaped press, and an O-shaped press, followed by seam welding of the butt-welded parts on the inner and outer surfaces by submerged arc welding. , and the pipe is subjected to an expansion process. As shown in Figure 1, after flattening a cut test piece from each steel pipe produced, a 5 mm x 15 mm x 115 mm SSCC test piece was taken from the inner surface of the steel pipe. At the same time, the inner surface to be tested remains intact, without removing the scale, so as to leave the state of the outer layer. Each SSCC prototype is stressed to 90% of the actual yield strength (0.5% YS) of the respective steel pipe and evaluated using National Association of Corrosion Engineers Standard Solution A (NACE TM0177 Solution), at a hydrogen sulfide partial pressure of 1 bar, in in accordance with the SSCC 4-point bending test set by EFC 16. In addition, at a hydrogen sulfide partial pressure of 0.1 bar and a carbon dioxide partial pressure of 0.9 bar, an assessment was made using standard solution B (NACE standard TM0177 Solution) according to the test SSCC of 4-point bending, set according to EFC 16. In addition, at a partial pressure of hydrogen sulfide of 2 bar and a partial pressure of carbon dioxide of 3 bar, an assessment is made using standard solution A (NACE standard TM0177 Solution) according to the SSCC test of 4-point bending, established according to the EFC 16 standard. After diving for 720 hours, the SSCC resistance is evaluated as “Good” when there are no cracks, or “Poor” when cracks occur. The results are shown in Table 2.

Оценка сопротивления HICHIC Resistance Rating

Сопротивление HIC определяют, проводя тест HIC при парциальном давлении сероводорода 1 бар и времени погружения 96 часов, используя стандартный раствор A (NACE standard TM0177 Solution). Кроме того, сопротивление HIC определяют, проводя тест HIC при парциальном давлении сероводорода 0,1 бар и парциальном давлении диоксида 0,9 бар и времени погружения 96 часов, используя стандартный раствор B (NACE standard TM0177 Solution). Сопротивление HIC оценивают как “Хорошее,” когда коэффициент длины трещины (CLR) составляет 15% или меньше в тесте HIC, или “Неудовлетворительное,” когда CLR превышает 15%. Результаты указаны в Таблице 2.The HIC resistance is determined by conducting a HIC test at a hydrogen sulfide partial pressure of 1 bar and a immersion time of 96 hours using Standard Solution A (NACE standard TM0177 Solution). In addition, HIC resistance is determined by conducting a HIC test at a hydrogen sulfide partial pressure of 0.1 bar and a partial pressure of dioxide of 0.9 bar and an immersion time of 96 hours using standard solution B (NACE standard TM0177 Solution). HIC resistance is rated as “Good” when the crack length ratio (CLR) is 15% or less in the HIC test, or “Poor” when CLR is greater than 15%. The results are shown in Table 2.

Заданные показатели настоящего изобретения являются следующими:The targets of the present invention are as follows:

- прочность на растяжение составляет 520 MПа или больше для высокопрочной стальной пластины для кислотостойкого трубопровода;- tensile strength is 520 MPa or more for high strength steel plate for acid-resistant pipeline;

- микроструктура представляет собой бейнитную микроструктуру в местоположениях 0,25 мм ниже поверхности, а также при t/2;- the microstructure is a bainitic microstructure at locations 0.25 mm below the surface and also at t/2;

- величина HV 0,1 на глубине 0,25 мм от поверхности составляет 230 или меньше;- the value of HV 0.1 at a depth of 0.25 mm from the surface is 230 or less;

- отсутствуют какие-либо трещины в тесте SSCC для высокопрочной стальной трубы, выполненной из соответствующей стальной пластины; и- there are no cracks in the SSCC test for a high-strength steel pipe made from a corresponding steel plate; And

- коэффициент длины трещины (CLR) составляет 15% или меньше в тесте HIC.- crack length ratio (CLR) is 15% or less in the HIC test.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Как можно видеть из Таблицы 2, №№ 1 - 15 представляют примеры согласно изобретению, в которых химические составы и условия производства соответствуют диапазонам настоящего изобретения. В любом из этих примеров прочность на растяжение стальной пластины составляет 520 MПа или больше, микроструктура в местоположениях 0,25 мм ниже поверхности, а также при t/2 представляет собой бейнитную микроструктуру, величина HV 0,1 на глубине 0,25 мм от поверхности составляет 230 или меньше, и поэтому сопротивление SSCC и сопротивление HIC также являются удовлетворительными для высокопрочной стальной трубы, выполненной из стальной пластины.As can be seen from Table 2, Nos. 1 to 15 represent examples according to the invention in which the chemical compositions and production conditions fall within the ranges of the present invention. In any of these examples, the tensile strength of the steel plate is 520 MPa or more, the microstructure at locations 0.25 mm below the surface and also at t/2 is a bainitic microstructure, the HV value is 0.1 at a depth of 0.25 mm from the surface is 230 or less, and therefore the SSCC resistance and the HIC resistance are also satisfactory for the high-strength steel pipe made of the steel plate.

Напротив, №№ 16 - 23 представляют сравнительные примеры, в которых химические составы соответствуют объему настоящего изобретения, но условия производства не соответствуют объему настоящего изобретения. В № 16, в связи с низкой температурой нагревания сляба, гомогенизация микроструктуры и состояние твёрдого раствора карбидов являются недостаточными, и прочность является низкой. В № 17, поскольку температура начала охлаждения является низкой, и микроструктура формируется до некоторой степени слоями с осаждением феррита, прочность пластины является низкой, и после получения трубы сопротивление HIC ухудшается. В №18, поскольку условия регулируемого охлаждения не соответствуют объему настоящего изобретения и бейнитная микроструктура не получена в области середины толщины, но напротив получена микроструктура (феррит + перлит), прочность является низкой, и после получения трубы сопротивление HIC ухудшается. В № 19, поскольку температура прекращения охлаждения является низкой, плотность дислокаций на глубине 0,25 мм от поверхности увеличивается, и величина HV 0,1 превышает 230, после получения трубы сопротивление SSCC ухудшается. Кроме того, твердость области центральной сегрегации также увеличивается, и сопротивление HIC также ухудшается. В №№ 20 и 23, поскольку средняя скорость охлаждения в температурном диапазоне от 750°С до 550°C на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины превышает 50°C/с, увеличивается плотность дислокаций на глубине 0,25 мм от поверхности, и величина HV 0,1 превышает 230, после получения трубы сопротивление SSCC ухудшается. В № 23 сопротивление HIC в поверхностном слое также ухудшается. В № 21 и № 22, поскольку средняя скорость охлаждения в температурном диапазоне 550°C или меньше, на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины является меньше, чем 150°C/с, неравномерное охлаждение стальной пластины становится необычным. Кроме того, хотя величина HV 0,1 в среднем составляет 230 или меньше, изменение твердости является значительным, и образуются локальные участки с высокой твердостью. Соответственно, после получения трубы сопротивление SSCC ухудшается. В №№ 24 - 27, поскольку составы стальных пластин не соответствуют объему настоящего изобретения, плотность дислокаций на глубине 0,25 мм от поверхности является высокой, и величина HV 0,1 превышает 230, после получения трубы сопротивление SSCC ухудшается. Кроме того, в №№ 24 – 27 сопротивление HIC также ухудшается, поскольку повышается твердость области центральной сегрегации. В № 28 количество Ni в стальной пластине является избыточным, и сопротивление SSCC в окружающих средах с низким парциальным давлением сероводорода ухудшается. В № 29 стальная пластина не содержит Mo, и сопротивление SSCC ухудшается в очень жестких условиях коррозионной среды с парциальным давлением сероводорода 2 бар. В № 30 средняя скорость охлаждения в температурном диапазоне от 750°С до 550°C, в показателях температуры на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины, превышает 50°C/с, и сопротивление SSCC ухудшается в очень жестких условиях коррозионной среды с парциальным давлением сероводорода 2 бар.In contrast, Nos. 16 to 23 represent comparative examples in which the chemical compositions are within the scope of the present invention, but the manufacturing conditions are not within the scope of the present invention. In No. 16, due to the low heating temperature of the slab, the homogenization of the microstructure and the solid solution state of the carbides are insufficient, and the strength is low. In No. 17, since the cooling start temperature is low and the microstructure is formed to some extent by ferrite deposition layers, the strength of the plate is low, and after the pipe is obtained, the HIC resistance deteriorates. In No. 18, since the conditions of controlled cooling are not within the scope of the present invention and the bainite microstructure is not obtained in the mid-thickness region, but instead the microstructure (ferrite + pearlite) is obtained, the strength is low, and after the pipe is obtained, the HIC resistance deteriorates. In No. 19, since the cooling stop temperature is low, the dislocation density at a depth of 0.25 mm from the surface increases, and the HV 0.1 value exceeds 230, after the pipe is obtained, the SSCC resistance deteriorates. In addition, the hardness of the central segregation area also increases, and the HIC resistance also deteriorates. In Nos. 20 and 23, since the average cooling rate in the temperature range from 750°C to 550°C at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate exceeds 50°C/s, the dislocation density increases at a depth of 0.25 mm from the surface , and the value of HV 0.1 exceeds 230, after receiving the pipe, the SSCC resistance deteriorates. In #23, the HIC resistance in the surface layer also deteriorates. In No. 21 and No. 22, since the average cooling rate in the temperature range of 550°C or less at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate is less than 150°C/s, uneven cooling of the steel plate becomes unusual. In addition, although the HV 0.1 value is 230 or less on average, the change in hardness is significant, and high hardness local areas are formed. Accordingly, after the tube is produced, the SSCC resistance deteriorates. In Nos. 24 to 27, since the compositions of the steel plates do not fall within the scope of the present invention, the dislocation density at a depth of 0.25 mm from the surface is high, and the HV 0.1 value exceeds 230, after the pipe is produced, the SSCC resistance deteriorates. In addition, in Nos. 24 to 27, the HIC resistance also deteriorates as the hardness of the central segregation area increases. In No. 28, the amount of Ni in the steel plate is excessive, and the SSCC resistance in low hydrogen sulfide partial pressure environments deteriorates. In No. 29, the steel plate does not contain Mo, and the SSCC resistance deteriorates under very severe corrosive environment conditions with a hydrogen sulfide partial pressure of 2 bar. In No. 30, the average cooling rate in the temperature range from 750°C to 550°C, in terms of temperature at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate, exceeds 50°C/s, and the SSCC resistance deteriorates in very severe corrosive environments with partial pressure of hydrogen sulfide 2 bar.

Промышленная применимость Industrial Applicability

Согласно настоящему изобретению, возможно получение высокопрочной стальной пластины для кислотостойкого трубопровода, которая является превосходной не только по свойству сопротивления HIC, но также по сопротивлению SSCC в более жестких коррозионных окружающих средах и средах с низким парциальным давлением сероводорода, ниже 1 бар. Следовательно, стальные трубы (такие как стальные трубы, полученные контактной сваркой сопротивлением, спиральные стальные трубы и стальные трубы UOE), изготовленные путем холодной штамповки стальной пластины согласно изобретению, могут быть соответственно использованы для транспорта сырой нефти и природного газа, которые содержат сероводород, где требуется кислотостойкость.According to the present invention, it is possible to obtain a high-strength steel plate for acid-resistant pipeline, which is excellent not only in HIC resistance property, but also in SSCC resistance in more severe corrosive environments and environments with low hydrogen sulfide partial pressure below 1 bar. Therefore, steel pipes (such as resistance welded steel pipes, spiral steel pipes, and UOE steel pipes) produced by cold forming a steel plate according to the invention can be suitably used for transporting crude oil and natural gas that contain hydrogen sulfide, where acid resistance required.

Claims (14)

1. Высокопрочная стальная пластина для кислотостойкого трубопровода, имеющая:1. High-strength steel plate for acid-resistant pipeline, having: химический состав, содержащий в мас.%: C: от 0,02 до 0,08, Si: от 0,01 до 0,50, Mn: от 0,50 до 1,80, P: от 0,001 до 0,015, S: от 0,0002 до 0,0015, Al: от 0,01 до 0,08, Mo: от 0,01 до 0,50, Ca: от 0,0005 до 0,005, по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из Nb: от 0,005 до 0,1 и Ti: от 0,005 до 0,1, при необходимости по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из Cu: 0,50 или менее, Ni: 0,10 или менее, Cr: 0,50 или менее, V: от 0,005 до 0,1, Zr: от 0,0005 до 0,02, Mg: от 0,0005 до 0,02 и РЗМ: от 0,0005 до 0,02, остальное - Fe и неизбежные примеси; chemical composition containing in wt%: C: 0.02 to 0.08, Si: 0.01 to 0.50, Mn: 0.50 to 1.80, P: 0.001 to 0.015, S : 0.0002 to 0.0015, Al: 0.01 to 0.08, Mo: 0.01 to 0.50, Ca: 0.0005 to 0.005, at least one component selected from the group , consisting of Nb: 0.005 to 0.1 and Ti: 0.005 to 0.1, if necessary, at least one component selected from the group consisting of Cu: 0.50 or less, Ni: 0.10 or less , Cr: 0.50 or less, V: 0.005 to 0.1, Zr: 0.0005 to 0.02, Mg: 0.0005 to 0.02, and REM: 0.0005 to 0.02 , the rest - Fe and inevitable impurities; микроструктуру стали на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины, которая является бейнитной микроструктурой, имеющей плотность дислокаций от 1,0 × 1014 до 7,0 × 1014-2);a steel microstructure at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate, which is a bainitic microstructure having a dislocation density of 1.0×10 14 to 7.0×10 14 (m -2 ); колебания твердости по Виккерсу на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины, составляющие 30 HV или меньше; и fluctuations in Vickers hardness at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate, amounting to 30 HV or less; And прочность на растяжение, составляющую 520 MПа или больше.tensile strength of 520 MPa or more. 2. Способ получения высокопрочной стальной пластины для кислотостойкого трубопровода, включающий в себя: 2. A method for producing high-strength steel plate for acid-resistant pipeline, including: нагрев сляба до температуры от 1000°С до 1300°C, причем сляб имеет химический состав, содержащий в мас.%: C: от 0,02 до 0,08, Si: от 0,01 до 0,50, Mn: от 0,50 до 1,80, P: от 0,001 до 0,015, S: от 0,0002 до 0,0015, Al: от 0,01 до 0,08, Mo: от 0,01 до 0,50, Ca: от 0,0005 до 0,005, по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из Nb: от 0,005 до 0,1 и Ti: от 0,005 до 0,1, при необходимости по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из Cu: 0,50 или менее, Ni: 0,10 или менее, Cr: 0,50 или менее, V: от 0,005 до 0,1, Zr: от 0,0005 до 0,02, Mg: от 0,0005 до 0,02 и РЗМ: от 0,0005 до 0,02, остальное - Fe и неизбежные примеси, и затем горячую прокатку сляба с образованием стальной пластины; heating the slab to a temperature of from 1000°C to 1300°C, and the slab has a chemical composition containing in wt.%: C: from 0.02 to 0.08, Si: from 0.01 to 0.50, Mn: from 0.50 to 1.80, P: 0.001 to 0.015, S: 0.0002 to 0.0015, Al: 0.01 to 0.08, Mo: 0.01 to 0.50, Ca: from 0.0005 to 0.005, at least one component selected from the group consisting of Nb: from 0.005 to 0.1 and Ti: from 0.005 to 0.1, optionally at least one component selected from the group consisting of of Cu: 0.50 or less, Ni: 0.10 or less, Cr: 0.50 or less, V: 0.005 to 0.1, Zr: 0.0005 to 0.02, Mg: 0, 0005 to 0.02 and REM: 0.0005 to 0.02, the rest is Fe and inevitable impurities, and then hot rolling the slab to form a steel plate; затем подвергают стальную пластину регулируемому охлаждению в режиме, включающем следующие условия:then subject the steel plate to controlled cooling in a mode including the following conditions: температура поверхности стальной пластины в начале охлаждения составляет (Ar3 - 10°C) или выше;the surface temperature of the steel plate at the start of cooling is (Ar 3 - 10°C) or higher; средняя скорость охлаждения в температурном диапазоне от 750°C до 550°C, применительно к значениям температуры на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины, составляет 50°C/с или меньше;the average cooling rate in the temperature range from 750°C to 550°C, in relation to the temperature values at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate, is 50°C/s or less; средняя скорость охлаждения в температурном диапазоне от 750°С до 550°C, применительно к значениям средней температуры стальной пластины, составляет 15°C/с или выше;the average cooling rate in the temperature range from 750°C to 550°C, in relation to the values of the average temperature of the steel plate, is 15°C/s or higher; средняя скорость охлаждения в температурном диапазоне от 550°С до температуры прекращения охлаждения, применительно к значениям температуры на глубине 0,25 мм от поверхности стальной пластины, составляет 150°C/с или выше; иthe average cooling rate in the temperature range from 550°C to the cooling stop temperature, in relation to the temperature values at a depth of 0.25 mm from the surface of the steel plate, is 150°C/s or higher; And температура прекращения охлаждения, применительно к значениям средней температуры стальной пластины, составляет от 250°С до 550°C.the cooling stop temperature, in relation to the values of the average temperature of the steel plate, is from 250°C to 550°C. 3. Высокопрочная стальная труба для кислотостойкого трубопровода, полученная путем формования и сварки высокопрочной стальной пластины для кислотостойкого трубопровода по п. 1.3. High-strength steel pipe for acid-resistant pipeline obtained by forming and welding high-strength steel plate for acid-resistant pipeline according to item 1.
RU2021112070A 2018-09-28 2019-09-25 High-strength steel plate for acid-resistant pipeline, and method of producing steel plate, and high-strength steel pipe, in which high-strength steel plate is used for acid-resistant pipeline RU2767260C1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018185783 2018-09-28
JP2018-185783 2018-09-28
PCT/JP2019/037697 WO2020067209A1 (en) 2018-09-28 2019-09-25 High-strength steel sheet for sour-resistant line pipe, method for producing same, and high-strength steel pipe using high-strength steel sheet for sour-resistant line pipe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2767260C1 true RU2767260C1 (en) 2022-03-17

Family

ID=69952915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021112070A RU2767260C1 (en) 2018-09-28 2019-09-25 High-strength steel plate for acid-resistant pipeline, and method of producing steel plate, and high-strength steel pipe, in which high-strength steel plate is used for acid-resistant pipeline

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP3859027B1 (en)
JP (1) JP6825748B2 (en)
KR (1) KR102497360B1 (en)
CN (1) CN112752857B (en)
BR (1) BR112021005768A2 (en)
RU (1) RU2767260C1 (en)
WO (1) WO2020067209A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2023162571A1 (en) * 2022-02-24 2023-08-31
WO2023233734A1 (en) * 2022-06-03 2023-12-07 Jfeスチール株式会社 High-strength steel sheet for sour gas equipment, and high-strength steel pipe using same
JP7332078B1 (en) 2022-06-03 2023-08-23 Jfeスチール株式会社 High-strength steel plate for sour gas equipment and high-strength steel pipe using the same
WO2023248638A1 (en) * 2022-06-21 2023-12-28 Jfeスチール株式会社 High-strength steel sheet for sour-resistant line pipe and method for manufacturing same, and high-strength steel pipe using high-strength steel sheet for sour-resistant line pipe
JP7396551B1 (en) 2022-06-21 2023-12-12 Jfeスチール株式会社 High-strength steel plate for sour-resistant line pipe and its manufacturing method, and high-strength steel pipe using high-strength steel plate for sour-resistant line pipe
JP7424550B1 (en) 2022-07-14 2024-01-30 Jfeスチール株式会社 High-strength steel plate for hydrogen transport steel pipes, manufacturing method thereof, and steel pipes for hydrogen transport

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2205245C2 (en) * 1997-02-27 2003-05-27 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Steel with high rupture resistance and process of production thereof
RU2360013C2 (en) * 2004-02-24 2009-06-27 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Hot-rolled steel sheet for high-strength pipe, manufactured by means of contact welding, allowing resistance against impact of sulfur dioxide gas and exceptional impact resistance, and method of such steel sheet manufacturing
JP2012077331A (en) * 2010-09-30 2012-04-19 Jfe Steel Corp High strength steel sheet for sour-resistant line pipe and method for producing the same, and high strength steel pipe using high strength steel sheet for sour-resistant line pipe
JP2013139630A (en) * 2011-12-09 2013-07-18 Jfe Steel Corp High strength steel sheet for sour-resistant line pipe excellent in material uniformity in the steel sheet and method for producing the same
WO2014041801A1 (en) * 2012-09-13 2014-03-20 Jfeスチール株式会社 Hot-rolled steel sheet and method for manufacturing same
RU2623562C2 (en) * 2012-03-29 2017-06-27 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН High strength sheet steel having low ratio of yield strength to tensile strength, excellent as of resistance to post-deformation aging, method of its production and high strength welded steel pipe made thereof
RU2623551C2 (en) * 2012-03-29 2017-06-27 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН High strength sheet steel having low ratio of yield strength to tensile strength, excellent as of resistance to post-deformation aging, method of its production and high strength welded steel pipe made thereof

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0711896B2 (en) 1988-05-25 1995-02-08 株式会社ケンウッド Optical disc player
JPH0796133B2 (en) 1990-01-24 1995-10-18 三菱電機株式会社 Forming method of plate material
JP3494764B2 (en) 1995-08-09 2004-02-09 富士写真フイルム株式会社 Image data interpolation calculation method and apparatus
JPH0951429A (en) 1995-08-09 1997-02-18 Fuji Photo Film Co Ltd Image data interpolation arithmetic method and device therefor
JPH0957327A (en) 1995-08-22 1997-03-04 Sumitomo Metal Ind Ltd Scale removal method of steel plate
JP3951429B2 (en) 1998-03-30 2007-08-01 Jfeスチール株式会社 Manufacturing method of high strength steel sheet with small material difference in thickness direction
JP3951428B2 (en) 1998-03-30 2007-08-01 Jfeスチール株式会社 Manufacturing method of high strength steel sheet with small material difference in thickness direction
JP3796133B2 (en) 2000-04-18 2006-07-12 新日本製鐵株式会社 Thick steel plate cooling method and apparatus
JP2002327212A (en) 2001-02-28 2002-11-15 Nkk Corp Method for manufacturing sour resistant steel sheet for line pipe
JP3711896B2 (en) 2001-06-26 2005-11-02 Jfeスチール株式会社 Manufacturing method of steel sheets for high-strength line pipes
JP5110989B2 (en) * 2007-07-12 2012-12-26 株式会社神戸製鋼所 Large steel plate for high heat input welding with excellent brittle crack propagation stopping characteristics
JP5630026B2 (en) * 2009-01-30 2014-11-26 Jfeスチール株式会社 Thick high-tensile hot-rolled steel sheet excellent in low-temperature toughness and method for producing the same
CA2844718C (en) * 2009-01-30 2017-06-27 Jfe Steel Corporation Thick high-tensile-strength hot-rolled steel sheet having excellent low-temperature toughness and manufacturing method thereof
KR101688082B1 (en) * 2009-11-25 2016-12-20 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 Welded steel pipe for linepipe having high compressive strength and excellent sour gas resistance
JP5126326B2 (en) * 2010-09-17 2013-01-23 Jfeスチール株式会社 High strength hot-rolled steel sheet with excellent fatigue resistance and method for producing the same
CN104937124A (en) * 2013-01-24 2015-09-23 杰富意钢铁株式会社 HOT-ROLLED STEEL PLATE FOR HIGH-STRENGTH LINE PIPE AND HAVING TENSILE STRENGTH OF AT LEAST 540 MPa
WO2018181564A1 (en) * 2017-03-30 2018-10-04 Jfeスチール株式会社 High strength steel sheet for sour-resistant line pipe, method for manufacturing same, and high strength steel pipe using high strength steel sheet for sour-resistant line pipe
BR112019019696B1 (en) * 2017-03-30 2022-07-19 Jfe Steel Corporation HIGH STRENGTH STEEL SHEET FOR ACID RESISTANT LINE PIPE, METHOD TO MANUFACTURE THE SAME AND HIGH STRENGTH STEEL PIPE USING HIGH STRENGTH STEEL SHEET FOR ACID RESISTANT LINE PIPE

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2205245C2 (en) * 1997-02-27 2003-05-27 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Steel with high rupture resistance and process of production thereof
RU2360013C2 (en) * 2004-02-24 2009-06-27 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Hot-rolled steel sheet for high-strength pipe, manufactured by means of contact welding, allowing resistance against impact of sulfur dioxide gas and exceptional impact resistance, and method of such steel sheet manufacturing
JP2012077331A (en) * 2010-09-30 2012-04-19 Jfe Steel Corp High strength steel sheet for sour-resistant line pipe and method for producing the same, and high strength steel pipe using high strength steel sheet for sour-resistant line pipe
JP2013139630A (en) * 2011-12-09 2013-07-18 Jfe Steel Corp High strength steel sheet for sour-resistant line pipe excellent in material uniformity in the steel sheet and method for producing the same
RU2623562C2 (en) * 2012-03-29 2017-06-27 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН High strength sheet steel having low ratio of yield strength to tensile strength, excellent as of resistance to post-deformation aging, method of its production and high strength welded steel pipe made thereof
RU2623551C2 (en) * 2012-03-29 2017-06-27 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН High strength sheet steel having low ratio of yield strength to tensile strength, excellent as of resistance to post-deformation aging, method of its production and high strength welded steel pipe made thereof
WO2014041801A1 (en) * 2012-09-13 2014-03-20 Jfeスチール株式会社 Hot-rolled steel sheet and method for manufacturing same

Also Published As

Publication number Publication date
CN112752857B (en) 2022-06-03
JP6825748B2 (en) 2021-02-03
BR112021005768A2 (en) 2021-06-29
EP3859027A1 (en) 2021-08-04
KR102497360B1 (en) 2023-02-08
CN112752857A (en) 2021-05-04
WO2020067209A1 (en) 2020-04-02
EP3859027B1 (en) 2023-08-02
KR20210050548A (en) 2021-05-07
JPWO2020067209A1 (en) 2021-02-15
EP3859027A4 (en) 2021-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2767260C1 (en) High-strength steel plate for acid-resistant pipeline, and method of producing steel plate, and high-strength steel pipe, in which high-strength steel plate is used for acid-resistant pipeline
JP6521197B2 (en) High strength steel plate for sour line pipe, manufacturing method thereof and high strength steel pipe using high strength steel plate for sour line pipe
WO2013190750A1 (en) Thick, high-strength, sour-resistant line pipe and method for producing same
WO2018181564A1 (en) High strength steel sheet for sour-resistant line pipe, method for manufacturing same, and high strength steel pipe using high strength steel sheet for sour-resistant line pipe
RU2767261C1 (en) High-strength steel plate for acid-resistant pipeline and method of producing steel plate, high-strength steel pipe in which high-strength steel plate is used for acid-resistant pipeline
JP7272442B2 (en) High-strength steel plate for sour-resistant linepipe, manufacturing method thereof, and high-strength steel pipe using high-strength steel plate for sour-resistant linepipe
JP6665822B2 (en) High strength steel sheet for sour resistant line pipe, method for producing the same, and high strength steel pipe using high strength steel sheet for sour resistant line pipe
CN115298340B (en) High-strength steel sheet for acid-proof pipeline, method for producing same, and high-strength steel pipe using high-strength steel sheet for acid-proof pipeline
JP6521196B1 (en) High strength steel plate for sour line pipe, manufacturing method thereof and high strength steel pipe using high strength steel plate for sour line pipe
RU2805165C1 (en) High-strength steel sheet for acid-resistant main pipe and method of its manufacture, and high-strength steel pipe using high-strength steel sheet for acid-resistant main pipe
RU2788419C1 (en) High-strength steel sheet for hydrogen sulfide-resistant main pipe, the method for its manufacture and high-strength steel pipe obtained using high-strength steel sheet for hydrogen sulfide-resistant main pipe