CN104755645B - 无缝钢管以及其的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无缝钢管，碳当量Ceq为0.50～0.58％；以50质量％以上的比例含有Mo、含有V，进而，含有选自Ti以及Nb的1种或2种，含有大小为20nm以上的特定碳化物。

Description

无缝钢管以及其的制造方法
技术领域
本发明涉及无缝钢管以及其的制造方法，更详细而言，涉及适宜管线管用途的无缝钢管以及其制造方法。
本申请要求基于在2012年08月29日在日本提出的日本特愿2012-188634号的优先权，将其内容引用于此。
背景技术
近年来进行以深海以及寒冷地为代表的、与以往相比更严苛的酸环境的油井以及气井的开发。对于在架设于这样的严苛的酸环境的海底管道，要求比以往高的强度(耐压性)以及韧性，进而要求耐氢致裂纹性(耐HIC性)。
对于要求这样的特性的海底管道，与焊接钢管相比无缝钢管更适宜。这是由于焊接钢管沿长度方向具有焊接部(缝部)。焊接部与母材相比韧性低。因此，对于海底管道适宜无缝钢管。
若增厚无缝钢管的壁厚，则得到高耐压性。然而，若壁厚变厚，则容易产生脆性破坏、韧性降低。在厚壁的无缝钢管中，为了提高强度以及韧性，若增加碳等合金元素的含量、提高淬火性即可。然而，对提高了淬火性的无缝钢管相互进行圆周焊接时，焊接热影响部容易硬化，圆周焊接部的韧性以及耐HIC性降低。
专利文献1～3中公开了提高强度以及韧性的管线管用途的无缝钢管以及其制造方法。
在专利文献1中记载了在所公开的管线管用途的无缝钢管中，Mn含量以及Mo含量的积为0.8～2.6，由此，强度以及韧性提高。进而，专利文献1中记载了所公开的管线管用途的无缝钢管含有Ca以及稀土类金属(REM)中的1种以上，由此，耐SSC性高。
专利文献2中所公开的管线管用途的无缝钢管具有以贝氏体为主体，渗碳体的长度为20μm以下的金相组织。专利文献2中记载了由此即便为厚壁也可以得到高强度且良好的韧性以及耐蚀性。
在专利文献3中记载了所公开的无缝钢管中，在钢中存在的直径大于300μm的氧化物系夹杂物的个数为每1cm2 1个以下、直径为5～300μm的氧化物系夹杂物的个数为每1cm2200个以下。专利文献3中记载了如上所述通过限制氧化物系夹杂物的个数，从而可以抑制晶粒界面的脆化，提高无缝钢管的韧性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2007/023804号小册子
专利文献2：国际公开第2007/023806号小册子
专利文献3：日本特开2004-124158号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在专利文献1～3中所公开的无缝钢管中，基于API标准具有X80以上、即550MPa以上的屈服强度的情况下，可能存在耐HIC性低的情况。
进而，专利文献1～3中所记载的无缝钢管在当地进行圆周焊接时，存在在圆周焊接部之中的焊接热影响部(HAZ)、尤其是熔融边界线部(粘合部)的硬度高，耐HIC性降低的情况。
本发明的目的在于提供，具有高强度以及优异的耐HIC性，即便在被圆周焊接时，HAZ的耐HIC性也优异的、适于管线管用途的无缝钢管。
用于解决问题的方案
(1)本发明的一个实施方式的无缝钢管的化学成分以质量％计含有C：0.02～0.10％、Si：0.05～0.5％、Mn：1.0～2.0％、Mo：0.5～1.0％、Cr：0.1～1.0％、Al：0.01～0.10％、P：0.03％以下、S：0.005％以下、Ca：0.0005～0.005％、V：0.010～0.040％、以及、N：0.002～0.007％，还含有选自由Ti：0.008％以下、以及、Nb：0.02～0.05％组成的组中的1种或2种，余量为Fe以及杂质；由下述式(a)定义的碳当量Ceq为0.50～0.58％；含有以50质量％以上的比例含有Mo、含有V、进而含有选自由Ti以及Nb组成的组中的1种或2种的、由长径的平均值定义的大小为20nm以上的特定碳化物。
Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15…(a)
在此，在前述式(a)中的元素记号中代入对应的元素的单位质量％的含量，不含有对应于前述各元素记号的元素时在前述元素记号代入“0”。
(2)上述(1)中记载的无缝钢管也可以含有选自由Cu：1.0％以下、以及Ni：1.0％以下组成的组中的1种或2种代替前述Fe的一部分。
(3)在上述(1)或(2)中记载的无缝钢管中，屈服强度为550MPa以上、在距内表面1mm内侧的位置的维氏硬度为248HV10以下即可。
(4)上述(1)～(3)中任一项记载的无缝钢管通过包括淬火和在660～700℃下的回火的工序制造即可。
(5)本发明的其它方式的无缝钢管的制造方法具备：加热如下钢原材料的加热工序，所述钢原材料的化学成分以质量％计含有C：0.02～0.10％、Si：0.05～0.5％、Mn：1.0～2.0％、Mo：0.5～1.0％、Cr：0.1～1.0％、Al：0.01～0.10％、P：0.03％以下、S：0.005％以下、Ca：0.0005～0.005％、V：0.010～0.040％、以及、N：0.002～0.007％，还含有选自由Ti：0.008％以下、以及、Nb：0.02～0.05％组成的组中的1种或2种，余量为Fe以及杂质，由下述式(b)定义的碳当量Ceq为0.50～0.58％；穿孔轧制工序，对前述加热工序后的前述钢原材料进行穿孔轧制制造管坯；轧制工序，对前述管坯进行轧制制造无缝钢管；淬火工序，对前述无缝钢管在Ac3点以上的淬火温度下进行淬火；和回火工序，对前述淬火工序后的前述无缝钢管在660～700℃的回火温度下进行回火。
Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15…(b)
在此，在所述式(b)中的元素记号中代入对应的元素的含量(质量％)，不含对应于所述各元素记号的元素时在所述元素记号中代入“0”。
(6)在上述(5)中记载的无缝钢管的制造方法中，在前述轧制工序与前述淬火工序之间，还具备将前述无缝钢管以100℃/分钟以上的冷却速度加速冷却至前述无缝钢管的温度达到Ar1点以下的加速冷却工序，在前述淬火工序中，对前述加速冷却工序后的前述无缝钢管进行淬火即可。
(7)在上述(5)或(6)中记载的无缝钢管的制造方法中，前述化学成分也可以含有选自由Cu：1.0％以下、以及Ni：1.0％以下组成的组中的1种或2种代替前述Fe的一部分。
发明的效果
上述的无缝钢管具有高强度以及优异的耐HIC性，即便被圆周焊接时，HAZ的耐HIC性也优异。
附图说明
图1为本实施方式的无缝钢管的制造线的框图。
图2为表示本实施方式的无缝钢管的制造工序的流程图。
图3为表示图2中的各工序中的钢原材料、管坯、无缝钢管的温度的示意图。
图4为在实施例中实施圆周焊接部的韧性调查时的无缝钢管的坡口形状的截面图。
图5为用于说明在实施例中从圆周焊接部采取的维氏硬度试验片的示意图。
图6为用于说明在实施例中从圆周焊接部采取的方形试验片的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细地说明本发明的实施方式。图中同一或相当部分标记同一附图标记，不重复其说明。
本发明人等对于无缝钢管的强度、耐HIC性进行调查、研究。其结果，本发明人等得到如下见解。
(A)提高钢的强度时，提高C含量即可。然而，C含量过高时，钢的硬度过高、耐HIC性降低。尤其是对于无缝钢管实施圆周焊接时，包含熔融边界线部的HAZ的硬度高、HAZ的耐HIC性降低。因此，C含量优选限制于0.02～0.10％。
(B)若C含量低，则难以得到高强度。因此，本实施方式中，将下述式(1)中所示的碳当量Ceq设为0.50～0.58％。
Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15…(1)
在此，在式(1)中的元素记号中代入对应的元素的含量(质量％)。不含对应于各元素记号的元素时，在元素记号中代入“0”。
将碳当量Ceq设为0.50～0.58％时，即便C含量处于上述范围，也可以得到550MPa以上的屈服强度。进而，即便实施圆周焊接，也不会使HAZ的硬度过度地变高。因此，可以维持优异的HAZ的耐HIC性。
(C)为了得到高强度以及优异的耐HIC性，使无缝钢管含有多种的特定碳化物是有效的。在此，“特定碳化物”意味着以Mo为主体，含有V并且含有Ti以及Nb之中的1种或2种的碳化物。
特定碳化物的大小优选为20nm以上。若特定碳化物的大小过小，则钢的硬度过高、耐HIC性降低。将特定碳化物的大小设为20nm以上，为了将钢的硬度控制恰当的范围内、提高耐HIC性是重要的。进而，将特定碳化物的大小设为20nm以上时，圆周焊接后的无缝钢管的HAZ的硬度不易过度上升、也可以维持HAZ的耐HIC性。
(D)为了制造上述那样的无缝钢管，对于无缝钢管实施淬火以及回火处理是有效的。回火处理中，优选将回火温度设为660～700℃。由此，特定碳化物的大小为20nm以上。
对于基于以上的见解而完成的本实施方式的无缝钢管以及其制造方法进行说明。
[化学组成]
本实施方式的无缝钢管具有以下的化学组成。
C：0.02～0.10％
碳(C)提高钢的强度。C含量不足0.02％时，不能充分地得到上述效果。另一方面，C含量超过0.10％时，无缝钢管的圆周焊接部的韧性降低。因此，C含量为0.02～0.10％。C含量的优选下限超过0.02％、更优选为0.04％。C含量的优选上限为0.08％。
Si：0.05～0.5％
硅(Si)对钢进行脱氧。Si含量若为0.05％以上，则显著地得到上述效果。然而，Si含量超过0.5％时，钢的韧性降低。因此，Si含量的上限为0.5％。Si含量的优选下限超过0.05％、更优选为0.08％、进一步优选为0.10％。Si含量的优选上限不足0.5％、更优选为0.25％、进一步优选为0.20％。
Mn：1.0～2.0％
锰(Mn)提高钢的淬火性、提高钢的强度。Mn含量不足1.0％时，上述效果难以有效地获得、难以得到X80等级以上的屈服强度。另一方面，Mn含量超过2.0％时，Mn在钢中偏析，其结果，通过圆周焊接而形成的焊接热影响部(HAZ)的韧性、无缝钢管自体(母材)的韧性降低。因此，Mn含量为1.0～2.0％。Mn含量的优选下限超过1.0％，更优选为1.3％、进一步优选为1.4％。Mn含量的优选上限不足2.0％，更优选为1.8％、进一步优选为1.6％。
Mo：0.5～1.0％
钼(Mo)提高钢的淬火性、提高钢的强度。Mo进而与钢中的C、V结合，形成后述的、含有Ti以及Nb中的1种以上的微细的特定碳化物。特定碳化物的大小若为20nm以上，则稳定地得到高强度。此外，即便在圆周焊接后实施热处理，特定碳化物也不易粗大化，因此特定碳化物的大小若为20nm以上，则可以维持钢的强度。对于特定碳化物在后面叙述。Mo含量不足0.5％时，难以得到上述效果。另一方面，Mo含量超过1.0％时，钢的焊接性以及HAZ韧性降低。因此，Mo含量为0.5～1.0％。Mo含量的优选下限超过0.5％、更优选为0.6％、进一步优选为0.7％。Mo含量的优选上限不足1.0％、更优选为0.9％、进一步优选为0.8％。
Cr：0.1～1.0％
铬(Cr)提高钢的淬火性、提高钢的强度。Cr还提高钢的回火软化阻力。然而，Cr含量不足0.1％时，不能有效地得到上述效果。另一方面，Cr含量超过1.0％时，钢的焊接性以及HAZ韧性降低。因此，Cr含量为0.1～1.0％。Cr含量的优选下限超过0.1％、进一步优选为0.2％。Cr含量的优选上限不足1.0％、进一步优选为0.8％。
Al：0.01～0.10％
铝(Al)与N结合，形成微细的Al氮化物，提高钢的韧性。然而，Al含量不足0.01％时，不能有效地得到上述效果。另一方面，Al含量超过0.10％时，Al氮化物粗大化、钢的韧性降低。因此，Al含量为0.01～0.10％。Al含量的优选下限超过0.01％、进一步优选为0.02％。Al含量的优选上限不足0.1％、更优选为0.08％、进一步优选为0.06％。本说明书中的Al含量意味着酸可溶Al(即Sol.Al)的含量。
P：0.03％以下
磷(P)为杂质。P使钢的韧性降低。因此，P含量优选尽量低。因此，P含量限制为0.03％以下。优选，P含量的上限不足0.03％、更优选上限为0.015％、进一步优选上限为0.012％。
S：0.005％以下
硫(S)为杂质。S与Mn结合，形成粗大的MnS，使钢的韧性以及耐HIC性降低。因此，S含量优选尽量低。因此，S含量限制为0.005％以下。优选S含量的上限不足0.005％、更优选上限为0.003％、进一步优选上限为0.002％。
Ca：0.0005～0.005％
钙(Ca)与钢中的S结合，形成CaS。通过CaS的形成，抑制MnS的形成。因此，Ca提高钢的韧性以及耐HIC性。然而，Ca含量不足0.0005％时，不能有效地得到上述效果。另一方面，Ca含量超过0.005％时，钢的洁净度降低、钢的韧性以及耐HIC性降低。因此，Ca含量为0.0005～0.005％。Ca含量的优选下限超过0.0005％时，更优选为0.0008％、进一步优选为0.001％。Ca含量的优选上限不足0.005％时，更优选为0.003％、进一步优选为0.002％。
V：0.010～0.040％
钒(V)与钢中的C结合，形成V碳化物，得到钢的强度。V进而在Mo碳化物中固溶形成特定碳化物。由于包含V，特定碳化物不易粗大化。V含量不足0.010％时，不能有效地得到上述效果。另一方面，V含量超过0.040％时，V碳化物粗大化。因此，V含量为0.010～0.040％。V含量的优选下限超过0.010％、进一步优选为0.02％。V含量的优选上限不足0.040％。
N：0.002～0.007％
氮(N)与Al结合，形成微细的Al氮化物，提高钢的韧性。为了得到上述效果，N含量的下限优选为0.002％。然而，N含量过高时，钢中固溶的N使钢的韧性降低。进而，N含量过高时，碳氮化物粗大化、钢的韧性降低。因此，N含量为0.007％以下。N含量的优选上限不足0.007％、进一步优选为0.006％、进一步优选为0.005％。
本实施方式中的无缝钢管的化学组成还含有选自由Ti以及Nb组成的组中的1种或2种。这些元素均提高钢的韧性，并且在Mo碳化物中固溶，形成特定碳化物。
Ti：0.008％以下
钛(Ti)与钢中的N结合形成TiN，抑制钢中固溶的N导致的钢的韧性降低。进而，分散析出的微细的TiN提高钢的韧性。Ti进而在Mo碳化物中固溶，形成特定碳化物，抑制特定碳化物的粗大化。Ti即便少量地含有时，也得到上述效果。需要说明的是，Ti含量若为0.001％以上，则显著地得到上述效果。另一方面，Ti含量超过0.008％时，TiN粗大化、或产生粗大的TiC，钢的韧性降低。总而言之，含有Ti时，为了使氮化物以及特定碳化物微细分散，需要限制Ti含量。Ti含量的上限为0.008％以下。Ti含量的优选上限不足0.008％、更优选上限为0.005％、进一步优选上限为0.003％、更进一步优选上限为0.002％。
Nb：0.02～0.05％
铌(Nb)与钢中的C以及/或N结合形成微细的Nb碳化物、Nb氮化物或Nb碳氮化物，提高钢的韧性。Nb进而在Mo碳化物中固溶形成特定碳化物，抑制特定碳化物的粗大化。Nb含量不足0.02％时，不能有效地得到上述效果。因此，含有Nb时的Nb含量的下限为0.02％。另一方面，Nb含量超过0.05％时，特定碳化物粗大化。因此，Nb含量优选为0.02～0.05％。Nb含量的优选下限超过0.02％、进一步优选上限为0.03％。Nb含量的优选上限不足0.05％，进一步优选上限为0.04％。
本实施方式的无缝钢管的余量为Fe以及杂质。在此所谓的杂质是指从作为钢的原料而利用的矿石、废料、或者制造过程的环境等混入的元素。
本实施方式的无缝钢管的化学组成还可以含有选自由Cu以及Ni组成的组中的1种或2种代替Fe的一部分。这些元素均提高钢的淬火性、提高钢的强度。
Cu：1.0％以下
铜(Cu)为选择元素。Cu提高钢的淬火性、提高钢的强度。Cu即便少量地含有时，也得到上述效果。Cu含量若为0.05％以上，则显著地得到上述效果。另一方面，Cu含量超过1.0％时，钢的焊接性降低。Cu含量过高时，进而，高温下的钢的晶界强度降低、钢的热加工性降低。因此，Cu含量的上限为1.0％。Cu含量的优选下限超过0.05％、更优选下限为0.1％、进一步优选下限为0.2％。
Ni：1.0％以下
镍(Ni)为选择元素。Ni提高钢的淬火性、提高钢的强度。Ni即便少量地含有，也得到上述效果。Ni含量若为0.05％以上，则显著地得到上述效果。另一方面，Ni含量超过1.0％时，耐SSC性降低。因此，Ni含量的上限为1.0％。Ni含量的优选下限超过0.05％、更优选下限为0.1％、进一步优选下限为0.2％。Ni含量的优选上限不足1.0％、更优选上限为0.7％、进一步优选上限为0.5％。
[碳当量Ceq]
对于本实施方式的无缝钢管，由下述式(1)定义的碳当量Ceq为0.50～0.58％。
Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15…(1)
在式(1)中的各元素记号中代入对应的元素的含量(质量％)。在本实施方式的无缝钢管的化学组成中，对应于式(1)中的元素记号的元素不含有时，在式(1)的对应的元素记号中代入“0”。在此，“元素不含有时”意味着该元素的含量为杂质水平以下。
在本实施方式的无缝钢管中，限制C含量。这是由于，C使通过圆周焊接所形成的焊接部的韧性显著降低。然而，C含量若低，则不能提高钢的强度。因此，本实施方式中，将由式(1)定义的碳当量Ceq的下限设为0.50％。此时，C含量即便少，也可以得到高强度。更具体而言，可以使无缝钢管的强度等级基于API标准为X80以上、即使无缝钢管的屈服强度为550MPa以上。另一方面，碳当量Ceq过高时，钢的淬火性过高，焊接热影响部(HAZ)的硬度过度地上升。其结果，HAZ的韧性降低，耐HIC性也降低。因此，将碳当量Ceq的上限设为0.58％。
[特定碳化物]
本实施方式的无缝钢管含有大小为20nm以上的多个的特定碳化物。在此，特定碳化物意味着以Mo为主体，含有V、并且含有Ti以及Nb之中的1种或2种的碳化物。“以Mo为主体”意味碳化物中的Mo含量相对于碳化物整体的质量为50质量％以上。此外，相对于碳化物整体的质量，期望V为1～50质量％、Ti、Nb为1～30质量％。
特定碳化物的大小用下面的方法测定。利用萃取复型法(extraction-replica)，从无缝钢管的壁厚部分采取萃取复型膜。具体而言，采取无缝钢管任意的壁厚部分的、包含壁厚方向中心的区域的萃取复型膜(直径3mm)、和包含距内表面在壁厚方向上1mm内侧的地点的区域的萃取复型膜(直径3mm)。在各萃取复型膜中，观察4个位置(4个视野)任意的10μm2的区域。即、在1个无缝钢管中，观察8个位置的区域。观察中使用透射型电子显微镜(TEM)，使观察倍率为3000倍。
从在各区域内所观察的多个的析出物之中，通过电子射线衍射图案的解析，鉴定碳化物以及碳氮化物。进而，使用能散型X射线分析装置(EDS)，分析所鉴定的各碳化物以及碳氮化物的化学组成，对特定碳化物进行鉴定。从所鉴定的多个的特定碳化物之中选择10个特定碳化物。测定所选择的各特定碳化物的长径(nm)。在此，“长径”意味着连接在特定碳化物与母材的界面上不同的2点的直线之中的最长的距离。通过以上的方法测定80个(10个×8区域)的特定碳化物的长径。将所测定的长径的平均值定义为“特定碳化物的大小”(nm)。
特定碳化物提高钢的强度。然而，若特定碳化物过小，则钢的硬度变得过高，耐HIC性降低。若特定碳化物的大小为20nm以上，则提高钢的强度、并且使钢的硬度处于恰当的范围内。因此，耐HIC性也变高。具体而言，无缝钢管的屈服强度成为550MPa以上(X80等级以上)。进而，在距无缝钢管的内表面1mm内侧的位置的维氏硬度(以下称为内表面表层硬度)为195～248HV10。进而，圆周焊接后的无缝钢管的韧性不易过度降低、或硬度不易过度上升。
特定碳化物大小的上限没有特别限定。特定碳化物大小的上限例如为200nm。优选为100nm、进一步优选为70nm。
[制造方法]
说明本实施方式所述的无缝钢管的制造方法的一个例子。本例中，将通过热加工而制造的无缝钢管冷却(气冷或加速冷却)。并且，对于冷却后的无缝钢管，实施在淬火以及特定的回火温度下的回火。以下，说明制造方法的详细内容。
[制造线]
图1为表示本实施方式的无缝钢管的制造线的一个例子的框图。参照图1，制造线具备加热炉1、穿孔机2、拉伸轧制机3、定径轧制机4、辅助加热炉5、水冷装置6、淬火装置7和回火装置8。各装置间配置了多个搬送辊10。图1中，制造线中也含有淬火装置7以及回火装置8。然而，淬火装置7以及回火装置8也可以从制造线脱离而配置。总而言之，淬火装置7以及回火装置8也可以离线配置。
[制造流程]
图2为表示本实施方式所述的无缝钢管的制造工序的流程图。图3为表示制造中的工件(钢原材料、管坯以及无缝钢管)的、相对于时间的表面温度的变化的图。在此，对于图中A1，工件被加热时表示Ac1点，工件被冷却时表示Ar1点。此外，对于图中A3，工件被加热时表示Ac3点、工件被冷却时表示Ar3点。
在本实施方式中，Ac1点、Ac3点、Ar1点、Ar3点为如下的值：对于从具有规定的化学成分的钢采取的试验片，由Formaster试验对CCT图进行作图，从所得到的CCT图求出的值。
参照图1～图3，制造工序中，首先将钢原材料在加热炉1加热(加热工序：S1)。钢原材料例如为圆钢坯。钢原材料也可以通过round CC(ラウンドCC)等连续铸造装置来制造。此外，钢原材料可以对铸锭或板坯进行热加工(锻造或分块轧制等)来制造。本例中，对于钢原材料为圆钢坯的情况继续进行说明。
对被加热的圆钢坯进行热加工，制成无缝钢管(S2以及S3)。具体而言，利用穿孔机2对圆钢坯进行穿孔轧制制造管坯(穿孔轧制工序：S2)。进而，用拉伸轧制机3以及定径轧制机4轧制管坯，制成无缝钢管(拉伸轧制工序以及定径轧制工序：S3)。然后，根据需要利用辅助加热炉5对通过热加工制造的无缝钢管加热至规定的温度(再加热工序：S4)。接着，冷却无缝钢管(冷却工序：S5)。作为冷却方法，利用水冷装置6对无缝钢管进行水冷(加速冷却)来冷却(加速冷却工序：S51)、或对无缝钢管进行气冷来冷却(气冷工序：S52)。
使用淬火装置7对冷却的无缝钢管进行淬火(淬火工序：S6)，使用回火装置8，在特定的回火温度下进行回火(回火工序：S7)。以下对于各个工序详细地说明。
[加热工序(S1)]
用加热炉1对圆钢坯进行加热。优选加热温度为1100℃～1300℃。若在该温度范围对圆钢坯进行加热，则钢中的碳氮化物熔融。由板坯或铸锭通过热加工制造圆钢坯时的、板坯或铸锭的加热温度也可以不为1100～1300℃。这是由于铸锭以及板坯受到加热时，钢中的碳氮化物熔融。加热炉1例如为步进式加热炉或旋转炉。
[穿孔轧制工序(S2)]
从加热炉1取出圆钢坯之后，利用穿孔机2穿孔轧制所加热的圆钢坯，制成管坯。穿孔机2具备多个倾斜辊和顶头。顶头在倾斜辊之间配置。优选穿孔机2为交叉型的穿孔机。使用交叉型的穿孔机时，可以以高扩径率穿孔，因此优选。
[拉伸轧制工序以及定径轧制工序(S3)]
接着，轧制管坯。具体而言，利用拉伸轧制机3拉伸轧制管坯。拉伸轧制机3包括串联排列的多个辊轧机。拉伸轧制机3例如为芯棒式无缝管轧机。接着，利用定径轧制机4减径轧制拉伸轧制了的管坯，制造无缝钢管。定径轧制机4包括直接排列的多个辊轧机。定径轧制机4例如为定径机、拉伸缩径轧机等。需要说明的是，有时将拉伸轧制工序以及定径轧制工序简单统称为轧制工序。
[再加热工序(S4)]
再加热工序(S4)中的再加热根据需要实来施。即，本实施方式中的制造方法也可以不包括再加热工序(S4)。具体而言，对于再加热工序(S4)，在实施基于加速冷却工序(S51)的水冷时，在提高水冷前的无缝钢管的温度时实施。不实施再加热时，在图2中，由步骤S3推进至步骤S5。不实施再加热时，在图1中，也可以不配置辅助加热炉5。
最终温度(S3的工序刚刚终止之后的无缝钢管的表面温度)不足Ar3点，在接下来的工序中实施加速冷却时，优选实施再加热工序(S4)中的再加热。再加热工序(S4)中，将无缝钢管***到辅助加热炉5中进行加热。辅助加热炉5中的优选加热温度为900～1100℃。优选均热时间为30分钟以下。这是因为，均热时间过长时，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。
需要说明的是，再加热工序(S4)中，可以使用感应加热装置代替辅助加热炉5。
[冷却工序(S5)]
冷却步骤S3中制造的无缝钢管、或步骤S4中被再加热了的无缝钢管。冷却可以在加速冷却工序(S51)或气冷工序(S52)的任意工序中进行。将加速冷却工序(S51)和气冷工序(S52)总称为冷却工序(S5)。
[加速冷却工序(S51)]
进一步提高无缝钢管的韧性时，不实施气冷工序(S52)而实施加速冷却工序(S51)中的冷却。加速冷却工序(S51)中，利用水冷装置6对无缝钢管进行水冷(加速冷却)。即将水冷之前的无缝钢管的温度(表面温度)为Ar3点以上、优选为800℃以上。具有上述的范围的化学组成的本实施方式中所述的无缝钢管的Ar3点为750℃以下。使即将水冷之前的无缝钢管的温度低于Ar3点时，生成铁素体、淬火不足，因此不优选。加速冷却前的无缝钢管的温度不足Ar3点时，由再加热工序(S4)对无缝钢管进行再加热，使其温度为Ar3点以上。
加速冷却工序中的冷却速度优选设为100℃/分以上。冷却速度不足100℃/分钟时，生成铁素体，因此不优选。此外，冷却停止温度优选设为Ar1点以下。冷却停止温度为Ar1点以上时，残留奥氏体増加，因此不优选。具有上述的范围的化学组成的本实施方式中所述的无缝钢管的Ar1点为550℃以下。优选冷却停止温度为450℃以下。通过加速冷却，母相(母体)的微细组织成为马氏体或贝氏体、并致密化。更具体而言，在母体中生成马氏体板条或贝氏体板条。
加速冷却中所使用的水冷装置6的构成例如如下面所述。水冷装置6具备多个旋转辊、层流水流装置和水流喷注装置。多个旋转辊配置成2列，无缝钢管配置在排列成2列的多个的旋转辊之间。此时，2列旋转辊分别与无缝钢管的外表面下部接触。旋转旋转辊时，无缝钢管轴向旋转。层流水流装置配置在旋转辊的上方，从上方对无缝钢管洒水。此时，对无缝钢管洒的水形成层流状的水流。水流喷注装置配置在配置于旋转辊的无缝钢管的端附近。水流喷注装置从无缝钢管的端向钢管内部喷射喷注水流。利用层流水流装置以及水流喷注装置，无缝钢管的外表面以及内表面同时被冷却。这样的水冷装置6的构成尤其是对具有35mm以上的壁厚的厚壁无缝钢管的加速冷却是适宜的。
水冷装置6可以为上述的旋转辊、层流水流装置以及水流喷注装置以外的其它的装置。水冷装置6例如也可以为水槽。此时，无缝钢管浸渍到水槽内、被加速冷却。水冷装置6也可以仅为层流水流装置。总而言之，冷却装置6的种类没有限定。
在水冷停止温度下停止水冷之后，无缝钢管的表面温度至常温为止也可以气冷。可以用水冷装置6冷却至常温。
如上所述，加速冷却工序(S51)在进一步得到高韧性的情况下是有效的。然而，不需要高韧性时，代替加速冷却工序(S51)，接着若实施所述的气冷工序(S52)即可。
[气冷工序(S52)]
本实施方式的无缝钢管的制造工序中，代替加速冷却工序(S51)，可以实施气冷工序(S52)。气冷工序(S52)中，对由步骤S3制造的无缝钢管进行气冷。因此，实施气冷工序(S52)时，也可以不实施再加热工序(S4)。
气冷工序(S52)中，无缝钢管的表面温度气冷至400℃以下。在气冷工序中，无缝钢管冷却至常温即可。
[淬火工序(S6)]
对加速冷却工序(S51)后、或气冷工序(S52)后的无缝钢管实施淬火处理。具体而言，用淬火装置7对无缝钢管进行加热。利用该加热，无缝钢管的金相组织被奥氏体化。并且，利用加速冷却对被加热了的无缝钢管进行淬火。由此，使无缝钢管的金相组织成为以马氏体或贝氏体为主体的金相组织。
淬火工序(S6)中，通过淬火装置7中的加热，将无缝钢管的温度加热到Ac3点以上。此外，在该温度域中，优选进行5～90分之间的均热。具有上述范围的化学组成的本实施方式所述的无缝钢管的Ac3点为800～900℃。
淬火工序(S6)中的冷却工序中，通过加速冷却对加热到Ac3点以上的无缝钢管进行淬火。淬火开始温度如上所述为Ac3点以上。进而，无缝钢管的温度在800～500℃之间的冷却速度设为5℃/秒(300℃/分)以上。由此，得到均匀的淬火组织。冷却停止温度设为Ar1点以下。冷却停止温度超过Ar1点时，残留奥氏体増加，因此不优选。优选冷却停止温度为450℃以下。通过加速冷却，可以将无缝钢管冷却至常温。
[回火工序(S7)]
对于淬火了的无缝钢管实施回火。回火温度设为660℃～700℃。保持时间优选设为10～120分钟。通过以这样的条件进行回火，从而可以使20nm以上大小的特定碳化物微细分散到无缝钢管中。其结果，可以使无缝钢管的强度等级基于API标准为X80以上、即使无缝钢管的屈服强度为550MPa以上。进而，特定碳化物的大小为20nm以上，因此即便在实施圆周焊接之后的HAZ中也得到良好的韧性、耐HIC性。
通过以上的制造工序，即便为具有35mm以上的壁厚的无缝钢管，也可以得到优异的强度、韧性以及耐HIC性能。上述的制造方法特别适宜于具有35mm以上的壁厚的无缝钢管，也可以适用于具有40mm以上的壁厚的无缝钢管。壁厚的上限没有特别限制，通常为60mm以下。
实施例
制造具有各种化学组成的多个无缝钢管，调查无缝钢管的强度、韧性、内表面表层硬度、以及耐HIC性。进而，对于无缝钢管进行圆周焊接，调查圆周焊接部的韧性、硬度以及耐HIC性。
[调查方法]
用40t的电炉制造具有表1中示出的化学组成的多种钢水。由钢水制造铸锭。热锻铸锭，制造圆钢坯。
需要说明的是，表1中的“‐”表示含量为测定极限以下。
表1
利用加热炉将所制造的各圆钢坯加热至1100～1300℃。接着，利用穿孔机对各圆钢坯进行穿孔轧制制成管坯。接着，利用芯棒式无缝管轧机拉伸轧制各管坯。接着，利用定径机对各管坯进行减径轧制(定径轧制)，制造多个无缝钢管。各无缝钢管的壁厚为40mm。
表2-1、表2-2示出定形轧制以后的各制造工序的制造条件。
表2-1
表2-2
将定形轧制后、试验编号1～18之中的若干试验编号的无缝钢管用辅助加热炉进行加热，以使其成为表2-1中的“再加热工序(S4)”的加热温度(℃)以及均热时间(分钟)。空栏的情况下表示未实施再加热工序(S4)的情况。
然后，利用水冷对经过了再加热工序的无缝钢管进行加速冷却。表2-1中的“加速冷却工序(S51)”的开始温度(℃)表示在定径轧制后或用辅助加热炉加热后，即将实行加速冷却之前的无缝钢管的温度(表面温度，℃)。加速冷却时的冷却速度(℃/分钟)如表2-1中的“加速冷却工序(S51)”的冷却速度(℃/分种)所示。进行加速冷却的这些无缝钢管的冷却停止温度如表2-1所示，为450℃以下。
试验编号1～18之中，“加速冷却工序(S51)”项目的开始温度、冷却速度以及冷却停止温度为空栏的试验编号中，表示未进行加速冷却，实施气冷至常温(25℃)。
加速冷却工序或气冷工序后，加热各无缝钢管、进行淬火。此时，将各无缝钢管装入到淬火装置7中，加热至在表2-1的“淬火工序(S6)”的加热温度中所记载的淬火温度(℃)，在该淬火温度下，均热“淬火工序(S6)”的均热时间所记载的时间(分钟)。均热后，以表2-1的“淬火工序(S6)”的冷却速度所记载的冷却速度(℃/分钟)实施加速冷却。并且，在表2-1中记载的冷却停止温度(℃)下停止加速冷却。在冷却停止温度下停止加速冷却后，对无缝钢管进行气冷至常温。
淬火工序后，对于各无缝钢管实行回火处理。回火温度如表2-1所示。在各试验编号的回火温度下的保持时间均为30分钟。
对于通过以上的制造工序所制造的无缝钢管，实施以下的评价试验。
[屈服强度以及拉伸强度试验]
调查各试验编号1～18的无缝钢管的屈服强度以及拉伸强度。具体而言，由无缝钢管在钢管的长度方向(L方向)采取JIS Z 2201所规定的12号试验片(宽25mm、计量标点距离200mm)。使用所采取的试验片，在常温(25℃)的大气中实施基于JIS Z 2241的拉伸试验，求出屈服强度(MPa)以及拉伸强度(MPa)。屈服强度通过0.5％总伸长法而求出。在表2-2中示出所得到的屈服强度(MPa)以及拉伸强度(MPa)。表2-2中的“YS”表示由各试验编号的试验片得到的屈服强度，“TS”表示拉伸强度。
[韧性试验]
调查各试验编号1～18的无缝钢管的韧性。具体而言，从各无缝钢管的壁厚中央部沿相对于无缝钢管的长度方向垂直(T方向)采取基于JIS Z 2242的V切口试验片。V切口试验片为方棒状，横截面为10mm×10mm。此外，V切口的深度为2mm。使用V切口试验片，在各种温度下实施基于JIS Z 2242的夏比冲击试验。于是，求出各无缝钢管的延展性脆性破面转变温度(50％FATT)。表2-2中示出利用各试验编号的试验片而得到的50％FATT(℃)。50％FATT意味着在试验片的断裂面中，延展性破面率成为50％的温度。
[内表面表层硬度试验]
在试验编号1～18的无缝钢管的横截面(与中心轴垂直的截面)中，在距无缝钢管的内表面在壁厚方向上1mm内侧的任意3点实施基于JIS Z 2244的维氏硬度试验。维氏硬度试验的试验力F为10kgf(98.07N)。将所得到的3点的值的平均定义为该试验编号的无缝钢管的内表面表层硬度(HV10)。在表2-2中示出所得到的内表面表层硬度。
[特定碳化物的大小测定试验]
在试验编号1～18的无缝钢管的横截面中，通过上述方法，求出特定碳化物的大小(nm)。需要说明的是，特定特定碳化物时，也鉴定特定碳化物中所含有的元素(Mo、V、Ti、Nb)。对于特定碳化物的大小(nm)以及在碳化物中所鉴定到的元素示于表2-2。
[母材的耐HIC性试验]
调查试验编号1～18的无缝钢管的耐HIC性。具体而言，在各无缝钢管中，分别采取无缝钢管的包括内表面的试验片、包括壁厚中央的试验片、包括外表面的试验片。即，从各无缝钢管采取3个试验片。各试验片的厚度为30mm、宽(圆周方向)为20mm、长度为100mm。根据NACE(National Association of Corrosion Engineers)TM0284-2003，评价各试验片的耐HIC性。浸渍试验片的试验浴为使1atm的硫化氢气体饱和的常温的5％食盐+0.5％醋酸水溶液。
从进行浸渍开始经过96小时后，将各试验片在长度方向上切断为3等分。此时的截面为试验片的壁厚×宽(圆周方向)的截面。使用切断了的试验片，求出裂纹长度率CLR(＝裂纹长度(mm)/试验片的宽(mm))。将由各钢管采取的上述3个试验片中的CLR内、最大的值定义为该试验编号的裂纹长度率CLR。求出表2-2中所得到的裂纹长度率CLR。
进而，对于无缝钢管的包括内表面的试验片的、HIC试验后的试验片，对相当于无缝钢管的内表面的面(20mm×100mm)实施超声波探伤(UT)，确认有无起泡(由于表面附近的裂纹导致膨胀)，计数在试验片产生的起泡的个数。表2-2中示出起泡的个数。
[圆周焊接部的韧性调查]
对于试验编号3、5、9、12、17以及18的无缝钢管实施圆周焊接试验。具体而言，在长度方向中央部切断该试验编号的无缝钢管，对切断部进行坡口加工，制成图4中所示的纵切形状。并且，基于表3中示出的焊接条件，对断开为2个的无缝钢管的切断部之间进行圆周焊接。
表3
在圆周焊接了的无缝钢管中，在无缝钢管的长度方向(L方向)采取包括焊接部(包括焊接金属、热影响部以及母材)的夏比V切口试验片。具体而言，在各无缝钢管中，采取3个焊接热影响部(HAZ)之中，在韧性容易劣化的熔融边界线部(FL)配置V切口的试验片(以下称为FL部试验片)，进而，采取3个在2相域HAZ(V.HAZ)配置V切口的试验片(以下，称为V.HAZ部试验片)。在此，2相域HAZ为在HAZ之中，由于焊接热使母材被加热至2相域的部位(即以Ac1～Ac3相变点之间的温度被加热的部位)，在室温时，意味着具有铁素体以及马氏体的组织的部分。
使用所采取的试验片，在-30℃的试验温度中，实施基于JIS Z 2242的夏比试验，求出吸收能量。并且，将由各试验编号得到的3个吸收能量之中的最低值定义为各试验编号的FL部试验片、V.HAZ部试验片中的吸收能量。在表4中示出由试验而得到的吸收能量。
表4
[圆周焊接部硬度试验]
在圆周焊接了的无缝钢管中，如图5的虚线区域所示，采取包括焊接部的微观试验片(厚度TH＝40mm、宽WI＝20mm、长度20mm)。图5中的OS为外表面、IS为内表面。
微观试验片之中，对厚度TH以及宽WI的截面(以下称为观察面)进行镜面研磨。利用硝酸乙醇腐蚀液使金相组织在镜面研磨了的观察面出现。并且，沿着熔融边界线部FL，在从距外表面OS 1mm内侧至距内表面IS 1mm内侧的范围，以每1mm间隔实施基于JIS Z 2244的维氏硬度试验。其结果，在各微观试验片中，测定38个点的硬度。维氏硬度试验的试验力F为9.8N。所得到的38个点的硬度之中，将最大的值定义为该试验编号的熔融边界线部的硬度(HV)。
[圆周焊接部的耐HIC试验]
如图6所示，在圆周焊接了的无缝钢管中，采取包括内表面IS以及焊接部WL的方形试验片(厚度TH＝30mm、宽WI＝20mm、长度＝100mm)。将方形试验片与上述的母材的耐HIC试验同样地浸渍于试验浴中96小时。从试验浴取出方形试验片，从相对于熔融边界线部FL垂直方向实施超声波探伤，调查有无HIC。表4中示出试验结果。表4中的“N”表示确认到HIC。“F”表示确认到HIC。
[评价结果]
参照表1、2-1、2-2，在试验编号1、3～13的无缝钢管中，化学组成在本发明的范围内，碳当量为0.50％以上。因此，这些试验编号的屈服强度均为550MPa以上，相当于基于API标准X80以上的强度等级。进而，这些试验编号的50％FATT为-50℃以下，具有优异的韧性。进而，这些试验编号的特定碳化物的大小为20nm以上。因此，内表面表层硬度为248HV10以下。因此，裂纹长度率CLR低、产生起泡的个数也少。
比较试验编号5以及6，实施了加速冷却的试验编号5的50％FATT低于并且优异于试验编号6。同样地，比较试验编号10以及11、12以及13，试验编号10以及12的50％FATT优异于试验编号11以及13。即，若为相同钢种的无缝钢管，则实施了加速冷却的情况的韧性优异。
进而，参照表4，试验编号3、5、9以及12的圆周焊接部的吸收能量均超过100J。进而，这些试验编号的熔融边界线部的硬度低。因此，即便在焊接部中，也显示出优异的耐HIC性。
另一方面，试验编号2中，如表2-1所示，回火温度过低。因此，特定碳化物的大小不足20nm。因此，试验编号2的内表面表层硬度过高、超过248HV10。此外，裂纹长度率CLR高、起泡个数也多。即、耐HIC性低。
试验编号14中V含量过高。因此，内表面表层硬度过度高，超过248HV10。裂纹面积率CLR高、起泡个数也多。
试验编号15中，Mo含量过低。因此，屈服强度不足550MPa。
试验编号16中碳当量Ceq过低。因此，屈服强度不足550MPa。
试验编号17中碳当量Ceq过高。因此，如表4所示，熔融边界线部的硬度过高、吸收能量低，在焊接部的HAZ产生HIC。
试验编号18中Mn含量过高。因此，如表4所示，熔融边界线部的硬度过高、在焊接部的HAZ产生HIC。
以上，说明本发明的实施方式，上述的实施方式只是用于实施本发明的例示。因此，本发明并不受到上述实施方式的限定，只要在不脱离本发明宗旨的范围内，可将上述实施方式适当变更而实施。
产业上的可利用性
根据本发明，可以提供具有高强度以及优异的耐HIC性，即便在被圆周焊接时，HAZ的耐HIC性也优异的无缝钢管。
附图标记说明
1 加热炉
2 穿孔机
3 拉伸轧制机
4 定径轧制机
5 辅助加热炉
6 水冷装置
7 淬火装置
8 回火装置
FL 熔融边界线部
IS 内表面
OS 外表面

Claims (8)

1.一种无缝钢管，其特征在于，化学成分以质量％计含有：
C：0.02～0.10％、
Si：0.05～0.5％、
Mn：1.0～2.0％、
Mo：0.5～0.9％、
Cr：0.1～1.0％、
Al：0.01～0.10％、
P：0.03％以下、
S：0.005％以下、
Ca：0.0005～0.005％、
V：0.010～0.040％、以及、
N：0.002～0.007％，
还含有：
选自由Ti：0.008％以下、以及、
Nb：0.02～0.05％组成的组中的1种或2种，
余量为Fe以及杂质；
由下述式(1)定义的碳当量Ceq为0.50～0.58％；
含有以50质量％以上的比例含有Mo、含有V、进而含有选自由Ti以及Nb组成的组中的1种或2种的、用长径的平均值定义的大小为20nm以上的特定碳化物，
Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15…(1)
在此，在所述式(1)中的元素记号中代入对应的元素的单位为质量％的含量，不含对应于所述各元素记号的所述元素时在所述元素记号中代入“0”。
2.根据权利要求1所述的无缝钢管，其特征在于，含有选自由Cu：1.0％以下、以及Ni：1.0％以下组成的组中的1种或2种代替所述Fe的一部分。
3.根据权利要求1或2所述的无缝钢管，其特征在于，屈服强度为550MPa以上，在距内表面1mm内侧的位置的维氏硬度为248HV10以下。
4.根据权利要求1或2所述的无缝钢管，其特征在于，通过包括淬火和在660～700℃下的回火的工序来制造。
5.根据权利要求3所述的无缝钢管，其特征在于，通过包括淬火和在660～700℃下的回火的工序来制造。
6.一种根据权利要求1所述的无缝钢管的制造方法，其特征在于，具备：
加热工序，加热如下钢原材料，所述钢原材料的化学成分以质量％计含有：
C：0.02～0.10％、
Si：0.05～0.5％、
Mn：1.0～2.0％、
Mo：0.5～0.9％、
Cr：0.1～1.0％、
Al：0.01～0.10％、
P：0.03％以下、
S：0.005％以下、
Ca：0.0005～0.005％、
V：0.010～0.040％以及、
N：0.002～0.007％，
还含有选自由Ti：0.008％以下、以及Nb：0.02～0.05％组成的组中的1种或2种，
余量为Fe以及杂质，
用下述式(2)定义的碳当量Ceq为0.50～0.58％；
穿孔轧制工序，对所述加热工序后的所述钢原材料进行穿孔轧制，制造管坯；
轧制工序，对所述管坯进行轧制，制造无缝钢管；
淬火工序，将所述无缝钢管在Ac3点以上的淬火温度下进行淬火；和
回火工序，将所述淬火工序后的所述无缝钢管在660～700℃的回火温度下进行回火，
Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15…(2)
在此，在所述式(2)中的元素记号中代入对应的元素的单位为质量％的含量，不含对应于所述各元素记号的所述元素时在所述元素记号中代入“0”。
7.根据权利要求6所述的无缝钢管的制造方法，其特征在于，在所述轧制工序与所述淬火工序之间，还具备将所述无缝钢管以100℃/分钟以上的冷却速度加速冷却至所述无缝钢管的温度达到Ar1点以下的加速冷却工序，
在所述淬火工序中，对所述加速冷却工序后的所述无缝钢管进行淬火。
8.根据权利要求6或7所述的无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述化学成分含有选自由Cu：1.0％以下、以及Ni：1.0％以下组成的组中的1种或2种代替所述Fe的一部分。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106555113B (zh) * 2015-09-24 2018-09-04 宝山钢铁股份有限公司 一种高强韧性无缝钢管及其制造方法
WO2017141341A1 (ja) * 2016-02-16 2017-08-24 新日鐵住金株式会社 継目無鋼管及びその製造方法
CN106216430B (zh) * 2016-07-29 2018-09-04 新昌县长城空调部件股份有限公司 燃气厨具用输气管制造工艺
WO2020170774A1 (ja) * 2019-02-20 2020-08-27 Ｊｆｅスチール株式会社 角形鋼管およびその製造方法、並びに建築構造物
CN113528974B (zh) * 2021-06-18 2022-06-21 首钢集团有限公司 一种防护用钢及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101151387A (zh) * 2005-03-29 2008-03-26 住友金属工业株式会社 管线用管用厚壁无缝钢管及其制造方法
CN101855378A (zh) * 2007-11-07 2010-10-06 杰富意钢铁株式会社 管道钢管用钢板及钢管
CN102224268A (zh) * 2008-11-26 2011-10-19 住友金属工业株式会社 无缝钢管及其制造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU736035B2 (en) 1997-07-28 2001-07-26 Exxonmobil Upstream Research Company Ultra-high strength, weldable steels with excellent ultra-low temperature toughness
CN100335670C (zh) 2002-02-07 2007-09-05 杰富意钢铁株式会社 高强度钢板及其制造方法
JP4016786B2 (ja) 2002-10-01 2007-12-05 住友金属工業株式会社 継目無鋼管およびその製造方法
CN100432261C (zh) 2003-06-12 2008-11-12 杰富意钢铁株式会社 低屈服比高强度高韧性的厚钢板和焊接钢管及它们的制造方法
AU2006282412B2 (en) 2005-08-22 2009-12-03 Nippon Steel Corporation Seamless steel pipe for line pipe and a process for its manufacture
JP2010024504A (ja) * 2008-07-22 2010-02-04 Sumitomo Metal Ind Ltd ラインパイプ用継目無鋼管およびその製造方法
MX360028B (es) 2010-03-18 2018-10-17 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Star Tubo de acero sin costuras para inyeccion de vapor y metodo para fabricar el mismo.
BR112012024757B1 (pt) * 2010-06-02 2019-01-29 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation tubo de aço sem costura para tubos de condução e método para fabricação do mesmo

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101151387A (zh) * 2005-03-29 2008-03-26 住友金属工业株式会社 管线用管用厚壁无缝钢管及其制造方法
CN101855378A (zh) * 2007-11-07 2010-10-06 杰富意钢铁株式会社 管道钢管用钢板及钢管
CN102224268A (zh) * 2008-11-26 2011-10-19 住友金属工业株式会社 无缝钢管及其制造方法

Also Published As

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