085] [碳當(dāng)量Ceq]
[0086] 對于本實(shí)施方式的無縫鋼管,由下述式(1)定義的碳當(dāng)量Ceq為0. 50~0. 58%。
[0087] Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15- (1)
[0088] 在式(1)中的各元素記號中代入對應(yīng)的元素的含量(質(zhì)量% )。在本實(shí)施方式的 無縫鋼管的化學(xué)組成中,對應(yīng)于式(1)中的元素記號的元素不含有時(shí),在式(1)的對應(yīng)的元 素記號中代入"0"。在此,"元素不含有時(shí)"意味著該元素的含量為雜質(zhì)水平以下。
[0089] 在本實(shí)施方式的無縫鋼管中,限制C含量。這是由于,C使通過圓周焊接所形成的 焊接部的韌性顯著降低。然而,C含量若低,則不能提高鋼的強(qiáng)度。因此,本實(shí)施方式中,將 由式⑴定義的碳當(dāng)量Ceq的下限設(shè)為0.50%。此時(shí),C含量即便少,也可以得到高強(qiáng)度。 更具體而言,可以使無縫鋼管的強(qiáng)度等級基于API標(biāo)準(zhǔn)為X80以上、即使無縫鋼管的屈服強(qiáng) 度為550MPa以上。另一方面,碳當(dāng)量Ceq過高時(shí),鋼的淬火性過高,焊接熱影響部(HAZ)的 硬度過度地上升。其結(jié)果,HAZ的韌性降低,耐HIC性也降低。因此,將碳當(dāng)量Ceq的上限 設(shè)為0. 58%。
[0090] [特定碳化物]
[0091] 本實(shí)施方式的無縫鋼管含有大小為20nm以上的多個(gè)的特定碳化物。在此,特定碳 化物意味著以Mo為主體,含有V、并且含有Ti以及Nb之中的1種或2種的碳化物。"以Mo為主體"意味碳化物中的Mo含量相對于碳化物整體的質(zhì)量為50質(zhì)量%以上。此外,相對于 碳化物整體的質(zhì)量,期望V為1~50質(zhì)量%、Ti、Nb為1~30質(zhì)量%。
[0092] 特定碳化物的大小用下面的方法測定。利用萃取復(fù)型法(extraction-replica), 從無縫鋼管的壁厚部分采取萃取復(fù)型膜。具體而言,采取無縫鋼管任意的壁厚部分的、包含 壁厚方向中心的區(qū)域的萃取復(fù)型膜(直徑3mm)、和包含距內(nèi)表面在壁厚方向上1mm內(nèi)側(cè)的 地點(diǎn)的區(qū)域的萃取復(fù)型膜(直徑3_)。在各萃取復(fù)型膜中,觀察4個(gè)位置(4個(gè)視野)任意 的10ym2的區(qū)域。即、在1個(gè)無縫鋼管中,觀察8個(gè)位置的區(qū)域。觀察中使用透射型電子 顯微鏡(TEM),使觀察倍率為3000倍。
[0093] 從在各區(qū)域內(nèi)所觀察的多個(gè)的析出物之中,通過電子射線衍射圖案的解析,鑒定 碳化物以及碳氮化物。進(jìn)而,使用能散型X射線分析裝置(EDS),分析所鑒定的各碳化物以 及碳氮化物的化學(xué)組成,對特定碳化物進(jìn)行鑒定。從所鑒定的多個(gè)的特定碳化物之中選擇 10個(gè)特定碳化物。測定所選擇的各特定碳化物的長徑(nm)。在此,"長徑"意味著連接在 特定碳化物與母材的界面上不同的2點(diǎn)的直線之中的最長的距離。通過以上的方法測定80 個(gè)(10個(gè)X8區(qū)域)的特定碳化物的長徑。將所測定的長徑的平均值定義為"特定碳化物 的大小"(nm)。
[0094] 特定碳化物提高鋼的強(qiáng)度。然而,若特定碳化物過小,則鋼的硬度變得過高,耐HIC 性降低。若特定碳化物的大小為20nm以上,則提高鋼的強(qiáng)度、并且使鋼的硬度處于恰當(dāng)?shù)?范圍內(nèi)。因此,耐HIC性也變高。具體而言,無縫鋼管的屈服強(qiáng)度成為550MPa以上(X80等 級以上)。進(jìn)而,在距無縫鋼管的內(nèi)表面1mm內(nèi)側(cè)的位置的維氏硬度(以下稱為內(nèi)表面表層 硬度)為195~248HV10。進(jìn)而,圓周焊接后的無縫鋼管的韌性不易過度降低、或硬度不易 過度上升。
[0095] 特定碳化物大小的上限沒有特別限定。特定碳化物大小的上限例如為200nm。優(yōu) 選為100nm、進(jìn)一步優(yōu)選為70nm。
[0096] [制造方法]
[0097] 說明本實(shí)施方式所述的無縫鋼管的制造方法的一個(gè)例子。本例中,將通過熱加工 而制造的無縫鋼管冷卻(氣冷或加速冷卻)。并且,對于冷卻后的無縫鋼管,實(shí)施在淬火以 及特定的回火溫度下的回火。以下,說明制造方法的詳細(xì)內(nèi)容。
[0098] [制造線]
[0099] 圖1為表示本實(shí)施方式的無縫鋼管的制造線的一個(gè)例子的框圖。參照圖1,制造線 具備加熱爐1、穿孔機(jī)2、拉伸軋制機(jī)3、定徑軋制機(jī)4、輔助加熱爐5、水冷裝置6、淬火裝置7 和回火裝置8。各裝置間配置了多個(gè)搬送輥10。圖1中,制造線中也含有淬火裝置7以及 回火裝置8。然而,淬火裝置7以及回火裝置8也可以從制造線脫離而配置。總而言之,淬 火裝置7以及回火裝置8也可以離線配置。
[0100] [制造流程]
[0101] 圖2為表示本實(shí)施方式所述的無縫鋼管的制造工序的流程圖。圖3為表示制造中 的工件(鋼原材料、管坯以及無縫鋼管)的、相對于時(shí)間的表面溫度的變化的圖。在此,對 于圖中A1,工件被加熱時(shí)表示A。#、,工件被冷卻時(shí)表示^點(diǎn)。此外,對于圖中A3,工件被 加熱時(shí)表示八。3點(diǎn)、工件被冷卻時(shí)表示A^點(diǎn)。
[0102] 在本實(shí)施方式中,Ael點(diǎn)、A。3點(diǎn)、A點(diǎn)、A點(diǎn)為如下的值:對于從具有規(guī)定的化學(xué)成 分的鋼采取的試驗(yàn)片,由Formaster試驗(yàn)對CCT圖進(jìn)行作圖,從所得到的CCT圖求出的值。
[0103] 參照圖1~圖3,制造工序中,首先將鋼原材料在加熱爐1加熱(加熱工序:S1)。 鋼原材料例如為圓鋼還。鋼原材料也可以通過roundCC(7々yFCC)等連續(xù)鑄造裝置來 制造。此外,鋼原材料可以對鑄錠或板坯進(jìn)行熱加工(鍛造或分塊軋制等)來制造。本例 中,對于鋼原材料為圓鋼坯的情況繼續(xù)進(jìn)行說明。
[0104] 對被加熱的圓鋼坯進(jìn)行熱加工,制成無縫鋼管(S2以及S3)。具體而言,利用穿孔 機(jī)2對圓鋼坯進(jìn)行穿孔軋制制造管坯(穿孔軋制工序:S2)。進(jìn)而,用拉伸軋制機(jī)3以及定 徑軋制機(jī)4軋制管坯,制成無縫鋼管(拉伸軋制工序以及定徑軋制工序:S3)。然后,根據(jù)需 要利用輔助加熱爐5對通過熱加工制造的無縫鋼管加熱至規(guī)定的溫度(再加熱工序:S4)。 接著,冷卻無縫鋼管(冷卻工序:S5)。作為冷卻方法,利用水冷裝置6對無縫鋼管進(jìn)行水 冷(加速冷卻)來冷卻(加速冷卻工序:S51)、或?qū)o縫鋼管進(jìn)行氣冷來冷卻(氣冷工序: S52) 〇
[0105] 使用淬火裝置7對冷卻的無縫鋼管進(jìn)行淬火(淬火工序:S6),使用回火裝置8,在 特定的回火溫度下進(jìn)行回火(回火工序:S7)。以下對于各個(gè)工序詳細(xì)地說明。
[0106] [加熱工序(S1)]
[0107] 用加熱爐1對圓鋼坯進(jìn)行加熱。優(yōu)選加熱溫度為1100°C~1300°C。若在該溫度 范圍對圓鋼坯進(jìn)行加熱,則鋼中的碳氮化物熔融。由板坯或鑄錠通過熱加工制造圓鋼坯時(shí) 的、板坯或鑄錠的加熱溫度也可以不為1100~1300°c。這是由于鑄錠以及板坯受到加熱 時(shí),鋼中的碳氮化物熔融。加熱爐1例如為步進(jìn)式加熱爐或旋轉(zhuǎn)爐。
[0108] [穿孔軋制工序(S2)]
[0109] 從加熱爐1取出圓鋼坯之后,利用穿孔機(jī)2穿孔軋制所加熱的圓鋼坯,制成管坯。 穿孔機(jī)2具備多個(gè)傾斜輥和頂頭。頂頭在傾斜輥之間配置。優(yōu)選穿孔機(jī)2為交叉型的穿孔 機(jī)。使用交叉型的穿孔機(jī)時(shí),可以以高擴(kuò)徑率穿孔,因此優(yōu)選。
[0110] [拉伸軋制工序以及定徑軋制工序(S3)]
[0111] 接著,乳制管坯。具體而言,利用拉伸軋制機(jī)3拉伸軋制管坯。拉伸軋制機(jī)3包括 串聯(lián)排列的多個(gè)輥軋機(jī)。拉伸軋制機(jī)3例如為芯棒式無縫管軋機(jī)。接著,利用定徑軋制機(jī) 4減徑軋制拉伸乳制了的管還,制造無縫鋼管。定徑軋制機(jī)4包括直接排列的多個(gè)輥軋機(jī)。 定徑軋制機(jī)4例如為定徑機(jī)、拉伸縮徑軋機(jī)等。需要說明的是,有時(shí)將拉伸軋制工序以及定 徑軋制工序簡單統(tǒng)稱為軋制工序。
[0112] [再加熱工序(S4)]
[0113] 再加熱工序(S4)中的再加熱根據(jù)需要實(shí)來施。即,本實(shí)施方式中的制造方法也 可以不包括再加熱工序(S4)。具體而言,對于再加熱工序(S4),在實(shí)施基于加速冷卻工序 (S51)的水冷時(shí),在提高水冷前的無縫鋼管的溫度時(shí)實(shí)施。不實(shí)施再加熱時(shí),在圖2中,由步 驟S3推進(jìn)至步驟S5。不實(shí)施再加熱時(shí),在圖1中,也可以不配置輔助加熱爐5。
[0114] 最終溫度(S3的工序剛剛終止之后的無縫鋼管的表面溫度)不足'點(diǎn),在接下 來的工序中實(shí)施加速冷卻時(shí),優(yōu)選實(shí)施再加熱工序(S4)中的再加熱。再加熱工序(S4)中, 將無縫鋼管插入到輔助加熱爐5中進(jìn)行加熱。輔助加熱爐5中的優(yōu)選加熱溫度為900~ 1100°C。優(yōu)選均熱時(shí)間為30分鐘以下。這是因?yàn)?,均熱時(shí)間過長時(shí),因此包含Ti、Nb、C以 及N的碳氮化物(Ti,Nb) (C,N)析出、存在粗大化的可能性。
[0115] 需要說明的是,再加熱工序(S4)中,可以使用感應(yīng)加熱裝置代替輔助加熱爐5。
[0116][冷卻工序(S5)]
[0117] 冷卻步驟S3中制造的無縫鋼管、或步驟S4中被再加熱了的無縫鋼管。冷卻可以 在加速冷卻工序(S51)或氣冷工序(S52)的任意工序中進(jìn)行。將加速冷卻工序(S51)和氣 冷工序(S52)總稱為冷卻工序(S5)。
[0118][加速冷卻工序(S51)]
[0119] 進(jìn)一步提高無縫鋼管的韌性時(shí),不實(shí)施氣冷工序(S52)而實(shí)施加速冷卻工序 (551) 中的冷卻。加速冷卻工序(S51)中,利用水冷裝置6對無縫鋼管進(jìn)行水冷(加速冷 卻)。即將水冷之前的無縫鋼管的溫度(表面溫度)為43點(diǎn)以上、優(yōu)選為800°C以上。具 有上述的范圍的化學(xué)組成的本實(shí)施方式中所述的無縫鋼管的Ari點(diǎn)為750°C以下。使即將水 冷之前的無縫鋼管的溫度低于\3點(diǎn)時(shí),生成鐵素體、淬火不足,因此不優(yōu)選。加速冷卻前的 無縫鋼管的溫度不足點(diǎn)時(shí),由再加熱工序(S4)對無縫鋼管進(jìn)行再加熱,使其溫度為A 點(diǎn)以上。
[0120] 加速冷