[发明专利]耐屈曲性及焊接热影响部韧性优良的低温用高强度钢管的制造方法

说明书

本申请是申请号为201080007030.5(国际申请号为PCT/JP2010/052118)、中国国家阶段进入日为2011年8月8日(国际申请日为2010年2月5日)、发明名称为“耐屈曲性及焊接热影响部韧性优良的低温用高强度钢管及其制造方法”的中国发明专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及具有API(美国石油学会，American Petroleum Institute)X100级的强度的高强度钢管(high strength steel pipe)，特别涉及板厚为约20mm～约40mm、且适于在地形变(ground deformation)激烈的地震带(seismic region)、多年冻土带(permafrost region)使用的天然气(natural gas)及原油(crude oil)的输送用钢管的、耐屈曲性(buckling resistance)及焊接热影响部(welded heat affected zone)的韧性(toughness)优良的高强度钢管。另外，本发明涉及的高强度钢管除了包括满足APIX100级的所有标准的钢管之外，还包括具有APIX100级的拉伸强度、且将其他一部分特性调整到API标准范围外的钢管。 

背景技术

近年来，作为天然气、原油的输送用途使用的焊接钢管，课题在于利用高压化提高输送效率(transport efficiency)、以及利用薄壁化提高现场焊接(on-site welding)的施工效率，随着钢管逐年高强度化，厚壁化也不断发展。 

此外，为了将钢管的使用环境扩大到寒冷且地形变带，焊接部的低温韧性(low-temperature toughness)和耐屈曲性的提高也成为了课题， 期望开发出解决这些课题的厚壁的X100级钢管。 

就用于X100级钢管的高强度钢板的成分设计来说，在确保强度/韧性方面，添加B是有效的，但在钢管的情况下，满足冷裂纹敏感性(cold cracking susceptibility)等焊接性也很重要，以往，就X100级钢管的成分设计来说，为了防止低热输入焊接(low heat input welding)形成的连接钢管之间的环形焊接部(circumferential weld zone)的冷裂纹(cold cracking)，以不向母材钢板中添加淬透性(hardenability)高的硼(B)的成分设计(chemical composition design)为基本(例如非专利文献1、2)。 

但是，也有报道称，随着钢板的强度增高，通过根据缝焊接部(seam weld zone)的焊接热输入(welding heat input)添加B，能够得到优良的缝焊接热影响部韧性(例如非专利文献3)，专利文献1中也表明，在钢管的缝焊接部中，由于焊接金属(weld metal)中含有的B向母材的扩散，提高了熔合线(fusion line)附近的缝焊接热影响部的韧性。 

另一方面，在B添加系高强度钢的焊接热影响部中，即使在稍稍远离熔合线的原奥氏体粒径(prior austenite grain size)小至150μm以下的情况下，也存在以含有大量对韧性有害的岛状马氏体(也称为MA：Martensite-Austenite Constituent)的上贝氏体组织(upper bainite structure)为主体从而韧性降低的情况，就高强度钢而言，很难说充分了解了B添加对焊接热影响部的韧性的影响。 

就管厚大于20mm的厚壁的X100级钢管的成分设计而言，为了在确保强度/韧性/变形性能、环形焊接性的同时，确保缝焊接部优良的焊接热影响部的低温韧性，也对B添加对焊接热影响部的组织的影响进行了各种研究。 

专利文献2～5涉及高强度焊接钢管及其制造方法，均记载了在向母材成分中添加B时，考虑焊接热影响部的韧性而添加适当量的情况。 进而，在专利文献4、5中提出了在使母材的合金量适当时，根据是否添加B而分别使用不同的参数式(parameter formula)。 

专利文献1：日本特开2006-328523号公报 

专利文献2：日本特开2008-56961号公报 

专利文献3：日本特开2004-131799号公报 

专利文献4：日本特开2003-306749号公报 

专利文献5：日本特开2003-293078号公报 

非专利文献1：NKK技报No.138(1992)，pp24-31