[发明专利]低温韧性优异的高强度厚壁管线管用焊接钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合于原油以及天然气输送用的管线管的低温韧性优异的 高强度厚壁管线管用焊接钢管。

背景技术

现在，作为原油和天然气的长距离输送用的干线管道的材料，美国石 油协会(API)标准X70(抗拉强度564MPa以上)以上、进而直到X80(抗 拉强度620MPa以上)的管线管用钢管已实用化。近年来，为了原油和天然 气的输送的效率化，研讨了管道内压的高压化，与之相伴，要求抗拉强度 为600MPa以上的X70以上、进而X80以上的高强度管线管用钢管厚壁化。

对此，曾提出了通过控制轧制以及控制冷却而使金属组织为微细的贝 氏体，来制造强度以及韧性良好的厚钢板的方法(例如日本特开 2000-256777号公报、日本特开2004-76101号公报和日本特开2004-143509 号公报)。这样的以往的X80以上的高强度管线管的壁厚，至多不到25mm， 不能够要求得到25mm以上或30mm以上的厚壁的管线管

一般地，在制造厚钢板时，在板厚的中央部，控制轧制的压下容易不 充分，另外，也难以确保控制冷却的冷却速度。而且，在制造厚壁的钢管 时，将厚钢板利用UO工艺成形为管状后，使端部彼此对接，利用电弧焊进 行缝部的焊接。当钢管厚壁化时，该缝焊为大线能量，焊接热影响区(Heat Affected Zone，称为HAZ。)的粒径粗大化，因此低温韧性的降低成为重 要的问题。

对于使高强度管线管用钢管的HAZ的低温韧性提高的技术，曾提出了 利用晶内相变将HAZ的组织微细化的方法(例如日本特开平8-325635号公 报、日本特开2001-355039号公报和日本特开2003-138340号公报)。日本 特开平8-325635号公报中提出的方法，是以氧化物为核而生成针状铁素体 的方法，日本特开2001-355039号公报以及日本特开2003-138340号公报中 提出的方法，是以与氧化物、硫化物的复合夹杂物为核而生成晶内贝氏体 的方法。

该晶内贝氏体的利用对提高HAZ的低温韧性极为有效。可是，当由于 钢管的厚壁化而使冷却速度降低时，向贝氏体的相变变得不充分，会生成 晶内铁素体，强度降低。因此，低温韧性优异的高强度管线管用钢管的厚 壁化困难。

发明内容

本发明者们试制了板厚为25mm以上、抗拉强度(TS)为600MPa以上 的X70、X80以上的高强度管线管用的厚钢板。其结果知道，起因于钢板的 板厚的增加的问题，远比预想的重大。特别是在板厚的中央部，控制轧制 的压下以及控制冷却的冷却速度不充分，与钢板的表层部相比，韧性显著 降低。此外，调查钢板的板厚中央部的金属组织的结果，得到下述见解： 对于高强度管线管用厚钢板而言，使板厚的中央部为微细的贝氏体组织是 极困难的。

本发明是解决根据这样的现有技术不能预想的课题的发明，提供特别 是即使壁厚为25mm以上进而为30mm以上也可确保优异的HAZ的低温韧 性的、低温韧性优异的高强度厚壁管线管用焊接钢管及其制造方法。

本发明是减少C以及Al，添加适量的Mo和B来提高淬透性，将作为淬 透性的指标的碳当量Ceq以及作为焊接性的指标的裂纹敏感性指数Pcm控 制在最佳的范围，使母材钢板以及焊接钢管的HAZ为以贝氏体为主体的微 细金属组织，而且利用以Ti的氧化物为核而生成的晶内贝氏体，特别是谋 求了HAZ的有效晶体粒径的微细化的、低温韧性良好的高强度厚壁管线管 用焊接钢管，其要旨如下。

(1)一种低温韧性优异的高强度厚壁管线管用焊接钢管，是对成形为管状 的母材钢板进行了缝焊的钢管，其特征在于，上述母材具有以质量％计含 有C：0.010～0.050％、Si：0.01～0.50％、Mn：0.50～2.00％、S：0.0001～ 0.0050％、Ti：0.003～0.030％、Mo：0.10～1.50％、B：0.0003～0.0030％、 O：0.0001～0.0080％，且P、Al分别限制为P：0.050％以下、Al：0.020％ 以下，其余量由铁以及不可避免的杂质构成的成分组成，由下述式1求得的 Ceq为0.30～0.53，由下述式2求得的Pcm为0.10～0.20，满足下述式3，上 述母材钢板的金属组织包含面积率为20％以下的多边形铁素体和面积率为 80％以上的贝氏体，有效晶体粒径为20μm以下，焊接热影响区的有效晶体 粒径为150μm以下，