酸環(huán)境下使用的管線管用無縫鋼管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無縫鋼管。進(jìn)一步優(yōu)選涉及在含有作為腐蝕性氣體的硫化氫（H2S)的 酸環(huán)境下使用的管線管用無縫鋼管。
【背景技術(shù)】
[0002] 原油、天然氣含有硫化氫和水分。這種濕潤硫化氫環(huán)境稱為酸環(huán)境。管線管作為 搬送由油井、氣井生產(chǎn)的原油、天然氣的管道使用。因此，管線管在酸環(huán)境下使用。對于酸 環(huán)境下使用的管線管而言，由于含有硫化氫的環(huán)境下的腐食，起因于侵入到鋼中的氫的氫 脆化成為問題。
[0003] 氫脆化有靜態(tài)的外部應(yīng)力下產(chǎn)生于鋼材的硫化物應(yīng)力裂紋、和沒有外部應(yīng)力的狀 態(tài)下產(chǎn)生于鋼材內(nèi)部的氫致裂紋（HydrogenInducedCracking:以下稱為HIC)。對于管線 管而言，大多HIC成為問題。因此，對于管線管用鋼管而言，特別是要求耐HIC性。
[0004] 管線管用鋼管有焊接鋼管和無縫鋼管。焊接鋼管具有在軸向或以螺旋狀延伸的焊 縫部（焊接部）。焊接鋼管中使用的鋼板在板厚中央具有連續(xù)鑄造時生成的中心偏析部，該 中心偏析部具有高的HIC敏感性。因此，特別是要求耐HIC性的管線管用鋼管優(yōu)選使用無 縫鋼管。
[0005] 通常已知鋼的強(qiáng)度越高則越容易產(chǎn)生HIC。國際公開第2005/075694號（專利文 獻(xiàn)1)提出了具有高強(qiáng)度且耐HIC性優(yōu)異的無縫鋼管。
[0006] 具體而言，專利文獻(xiàn)1中公開的管線管用鋼材，組成按質(zhì)量％計含有C:0.03~ 0.15%、Si:0.05~L0%、Mn:0.5~L8%、P:0.015%WT、S:0.04%WT、0:0.01%W 下、N:0· 007% 以下、sol.A1 :0· 01 ~0· 1%、Ti:0· 024% 以下、Ca:0· 0003 ~0· 02%，剩余 部分由Fe和雜質(zhì)組成。上述管線管用鋼材中，進(jìn)而鋼中的TiN的大小為30μπι以下。專利 文獻(xiàn)1中記載了由于TiN微細(xì)，因此可得到優(yōu)異的耐HIC性。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :國際公開第2005/075694號
[0010] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2002-60893號公報
[0011] 專利文獻(xiàn)3 :國際公開第2011/152240號
[0012] 制造高強(qiáng)度的無縫鋼管的情況下，通常在熱加工工序之后，實施淬火以及回火處 理，提高無縫鋼管的強(qiáng)度。另一方面，也需要無需高強(qiáng)度的、屈服強(qiáng)度不足450MPa的低強(qiáng)度 的管線管用無縫鋼管。對于這種低強(qiáng)度的無縫鋼管而言，通常淬火以及回火処理不實施而 被省略。
[0013] 以往，如上所述認(rèn)為，若強(qiáng)度低則不易產(chǎn)生HIC。但是，本申請的發(fā)明人等調(diào)查的結(jié) 果新發(fā)現(xiàn)，不僅強(qiáng)度高的情況下，而且強(qiáng)度低的情況，也有可能產(chǎn)生很多作為HIC的一種的 氣泡（blister)和微小的內(nèi)部裂紋。
[0014] 氣泡指的是產(chǎn)生于鋼材的表面附近、在鋼材的軸向延伸的膨脹。通過NACE規(guī)定的 耐HIC性試驗（NACETM0284等）中、示出優(yōu)異的耐HIC性的高強(qiáng)度的無縫鋼管，也有可能 確認(rèn)氣泡的產(chǎn)生。但是，HIC(氣泡）限于表面附近的裂紋的情況下，不會導(dǎo)致所輸送的流 體的泄漏等，因此對于以往的高強(qiáng)度的無縫鋼管而言，氣泡不是特別問題。
[0015] 但是，對于低強(qiáng)度的無縫鋼管而言，負(fù)荷拉伸應(yīng)力的情況下，鋼中的多個氣泡和微 小的內(nèi)部裂紋有可能在無縫鋼管的壁厚方向連接而產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)向氫致裂紋（S0HIC、Stress OrientedHydrogenInducedCracking)〇
[0016] 因此，對于沒有實施淬火以及回火的低強(qiáng)度的無縫鋼管而言，優(yōu)選抑制氣泡和微 小的內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生。低強(qiáng)度鋼材中，微小的內(nèi)部裂紋由于與氣泡相同的原因而產(chǎn)生，因此 著眼于氣泡、抑制其產(chǎn)生即可。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明的目的在于，提供沒有實施淬火以及回火，并且用于酸環(huán)境下使用的管線 管用途的情況下，可以抑制氣泡的產(chǎn)生和微小的內(nèi)部裂紋的無縫鋼管。
[0018] 本實施方式的無縫鋼管為酸環(huán)境下使用的管線管用途。上述無縫鋼管，其具備下 述化學(xué)組成：按質(zhì)量％計，含有C:0· 08~(λ24%、Si:0· 10~(λ50%、Μη:0· 3~2. 5%、 Ρ:0· 02% 以下、S:0· 006% 以下、Nb:0· 02 ~0· 12%、A1 :0· 005 ~0· 100%、Ca:0· 0003 ~ 0· 0050%、N:0· 0100% 以下、0 :0· 0050% 以下、Ti:0 ~0· 1%、V:0 ~0· 03%、Cr:0 ~ 0· 6%、Mo:0 ~0· 3%、Ni:0 ~0· 4%、Cu:0 ~0· 3%和B:0 ~0· 005%，剩余部分由Fe和 雜質(zhì)組成，并且所述無縫鋼管具備由鐵素體和珠光體組成的組織，具有350~不足450MPa 的屈服強(qiáng)度。
[0019] 本實施方式的無縫鋼管，沒有實施淬火回火，即使低強(qiáng)度、也可以抑制氣泡和微小 的內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生。
【附圖說明】
[0020] 圖1為表示無縫鋼管的屈服強(qiáng)度與所產(chǎn)生的氣泡個數(shù)（個/20cm2)的關(guān)系的圖。
[0021] 圖2為實施例中的本發(fā)明例（鋼A4、壁厚20mm)的氣泡個數(shù)測定試驗后的腐蝕試 驗片的兩個表面（相當(dāng)于無縫鋼管的外表面以及內(nèi)表面）的照片圖像。
[0022] 圖3為實施例中的比較例（鋼B3、壁厚20mm)的氣泡個數(shù)測定試驗后的腐蝕試驗 片的兩個表面（相當(dāng)于無縫鋼管的外表面以及內(nèi)表面）的照片圖像。
【具體實施方式】
[0023] 以下參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024] 本發(fā)明人等對于沒有實施淬火以及回火的低強(qiáng)度的無縫鋼管中的氣泡的產(chǎn)生進(jìn) 行調(diào)查以及研究，得到以下的發(fā)現(xiàn)。
[0025] 氣泡由于以下的機(jī)理而產(chǎn)生。在鋼中的夾雜物的周圍集積氫，形成氫鼓泡（氣泡） 的起點(diǎn)。若由于起點(diǎn)的氫壓力升高而鋼材屈服則生成龜裂。若生成龜裂則在龜裂前端進(jìn)一 步集積位錯和氫，龜裂進(jìn)展。由此生成氣泡。
[0026] 沒有實施淬火以及回火的低強(qiáng)度的無縫鋼管中，屈服強(qiáng)度低的鐵素體的比率多。 因此認(rèn)為鐵素體屈服而產(chǎn)生氣泡。因此，為了抑制氣泡的產(chǎn)生，通過強(qiáng)化鐵素體自身、或者 提高鋼中的珠光體的比率等來提高鋼的強(qiáng)度是有效的。
[0027]圖1為表示無縫鋼管的屈服強(qiáng)度與所產(chǎn)生的氣泡個數(shù)（個/20cm2)的關(guān)系的圖。 圖1通過以下的方法得到。制造具有各種化學(xué)組成的無縫鋼管。此時，將熱加工后的無縫 鋼管自然冷卻或以不足5°C/s的冷卻速度冷卻，不實施淬火以及回火處理。
[0028] 對所制造的各無縫鋼管，實施后述的屈服強(qiáng)度試驗，求出屈服強(qiáng)度。進(jìn)而，實施后 述的氣泡個數(shù)測定試驗，求出各無縫鋼管中產(chǎn)生的氣泡個數(shù)（個/20cm2)，制成圖1。
[0029] 參照圖1，對于無縫鋼管而言，直至屈服強(qiáng)度為350MPa為止，隨著屈服強(qiáng)度升高， 而氣泡個數(shù)顯著減少。另一方面，屈服強(qiáng)度為350MPa以上的情況下，即使屈服強(qiáng)度增大，氣 泡個數(shù)也不那么變化。
[0030] 總之，圖1的曲線在屈服強(qiáng)度350MPa附近具有拐點(diǎn)。因此，若屈服強(qiáng)度為350MPa 以上則可以將氣泡個數(shù)抑制得低。
[0031] 若提尚C含量則鋼中的珠光體比率提尚，鋼的屈服強(qiáng)度提尚。但是，若C含量提尚 則焊接性降低。管線管用無縫鋼管在設(shè)置管線管的現(xiàn)場進(jìn)行環(huán)焊。若C含量提高則環(huán)焊而 成的接頭部的韌性降低，并且容易產(chǎn)生硫化物應(yīng)力裂紋（SSC)。因此，難以將C含量提高到 過量。
[0032] 另外，通過實施淬火以及回火，可以提高無縫鋼管的強(qiáng)度。但是，對于低強(qiáng)度的無 縫鋼管而言，若實施淬火以及回火則制造成本升高。
[0033]另外，U0E鋼管等焊接鋼管的情況下，實施制管、擴(kuò)管等冷加工。通過冷加工，焊接 鋼管的強(qiáng)度提高，因此有可能可以抑制氣泡的產(chǎn)生數(shù)。但是，如上