[发明专利]低温韧性优良的螺旋管用高强度热轧钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及低温韧性优良的以热卷(hot coil)为坯料的螺旋管用高强度热轧钢板及其制造方法。

背景技术

近年，原油、天然气等能量资源的开发地域扩展到了北海、西伯利亚、北美、萨哈林等寒冷地带以及北海、墨西哥湾、黑海、地中海、印度洋等深海之类的自然环境严酷的地域。另外，从重视地球环境的观点考虑，要求增加开发天然气，同时从管线系统的经济性观点考虑，要求减轻钢材重量和作业压力的高压化。对应于这些环境条件变化，管线管所要求的特性越来越高且多样化，大致分为下述要求：(1)厚壁/高强度化、(2)高韧性化、(3)现场焊接(圆周方向焊接)性提高所伴随的低碳当量(Ceq)化、(4)耐腐蚀性的严格化、(5)冻土、地震、断层地带中的高变形性能。另外，根据使用环境，通常综合要求上述特性。

进而，在最近原油、天然气需求增大的背景下，欲正式开发由于至今为止没有合算性而搁置了开发的遥远地带或自然环境严酷的地域。特别是用于远距离输送原油、天然气的管线的管线管，除要求用于提高输送效率的厚壁、高强度化之外，还强烈要求能耐受在寒冷地带中使用的高韧性化，兼顾这些要求特性逐渐成为技术课题。

另一方面，管线管用钢管通过其制造工艺可以分类为无缝钢管、UOE钢管、电阻焊钢管及螺旋钢管，根据其用途、尺寸等来选择，但除去无缝钢管，均具有下述特征：将板状钢板、钢带成型为管状后，通过焊接来进行接缝，形成钢管而被制品化。进而，上述焊接钢管可以根据使用热卷作为坯料或者使用板作为坯料来进行分类，前者是电阻焊钢管及螺旋钢管，后者是UOE钢管。通常在高强度、大直径、厚壁的用途中使用后者的UOE钢管，但从成本、交货期限方面考虑，前者的以热卷为坯料的电阻焊钢管 及螺旋钢管的高强度、大直径、厚壁化要求逐渐增加。

UOE钢管中，公开了相当于X120规格的高强度钢管的制造技术(例如参见“新日铁技报”No.380 2004年第70页)。

但是，上述技术的前提在于以厚板(plate)为坯料，为了同时实现其高强度与厚壁化，使用作为厚板制造工序的特征的途中水冷停止型直接淬火法(IDQ：Interrupted Direct Quench)，通过高冷却速度、低冷却停止温度来实现，所以其特征在于特别是为了保证强度而对淬火强化(组织强化)进行活用。

相对于此，在作为电阻焊钢管及螺旋钢管坯料的热卷中，作为其工序的特征，有卷取工序，受卷取机的设备能力的制约，难以在低温下卷取厚壁材料，因此无法进行淬火强化所需的低温冷却停止。因此，难以用淬火强化来保证强度。

另一方面，作为利用管线管钢管用热卷来同时实现高强度、厚壁化与低温韧性的技术，公开了下述技术：通过在精炼时添加Ca-Si，将夹杂物球状化，除添加Nb、Ti、Mo、Ni的增强元素之外，还添加具有晶粒微细化效果的V，进而，为了将显微组织形成为贝氏体铁素体或针状铁素体来保证强度，使低温轧制与低温卷取组合(例如参见专利第3846729号(日本特表2005-503483号公报))。

但是，上述技术对于用于管线管的螺旋钢管用热卷固有的课题即轧制方向、宽度方向及螺旋钢管造管后的管圆周方向的韧性各向异性都未谈及。

螺旋钢管是通过一边对热卷进行开卷一边卷成螺线状，并且一边对接合部进行弧焊一边进行造管。因此，尽管作为管线管在造管后重要的管圆周方向的材质是重要的，但是管在造管后的圆周方向与热卷的宽度方向不一致。一般作为管线管用坯料在低温下被轧制的热卷材料相对于轧制方向具有材质的各向异性，尤其在与轧制方向成45°的方向上存在抗拉强度下降的倾向。因此，通过提高与该轧制方向成45°方向的强度-韧性平衡，可提高作为螺旋管线管用钢管的性能。

具体而言，为了使该造管后的管圆周方向的抗拉强度在造管后满足API-X65标准以上，只要钢板的该方向的抗拉强度为585MPa以上、且-20℃的DWTT试验中的与造管后的管圆周方向相当的方向的延性断口率为 热卷宽度方向的延性断口率的90％以上，则造管后的-20℃的DWTT试验中的管圆周方向的延性断口率就为70％以上，作为管线管用途的螺旋钢管，强度-韧性平衡满足必要特性。另外上述技术中，对于合金元素必须添加一定量以上的非常高价的合金元素V，由此有可能不仅导致成本增大，也降低现场焊接性。此外，关于制造方法，为了确保强度-韧性平衡，必须使卷取温度低温化，为了使其成为可能，有时需要考虑增强卷取机能力等的特种设备的对策。

发明内容