CN115210396A - 钢管和钢板 - Google Patents

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Abstract

一种钢管，是具有母材部和焊接部的钢管，所述母材部具有规定的化学组成，所述母材部的从表面至深度1mm的范围即表层部的金属组织由选自多边形铁素体、粒状贝氏体、针状铁素体、贝氏体中的1种以上构成，所述母材部的所述表层部中的最高硬度为250HV以下，屈服应力为415～630MPa，应力应变曲线中的比例极限为所述屈服应力的90％以上。

Description

钢管和钢板
技术领域
本发明涉及钢管和钢板。本发明特别涉及管线管用焊接钢管及适合作为其原料的钢板。
背景技术
将设置于地上、海底面等并输送油、气体的***称为管线管。构成这样的管线的管线用钢管被称为管线管。在构成长距离管线的、管径为508mm以上的大径的管线管中，广泛使用直缝电弧焊接钢管(以下，称为电弧焊接钢管、焊接钢管或钢管)。在此，所谓直缝电弧焊接钢管是将厚钢板成形为筒状的开放管，利用埋弧焊法等电弧焊接法将对接部(缝部)进行焊接而制造的钢管。根据成形方法，也有时被称为UOE钢管、JCOE钢管。
近年来，管线的建设扩大到寒冷地区、酸环境等环境严苛的地区。在此，所谓酸环境意指包含腐蚀性气体H2S的被氧化了的湿润硫化氢环境。已知如果管线管被暴露于酸环境，则有时发生氢致开裂(HIC)。另一方面，在强度比管线管的强度高的油井管中，有时产生硫化物应力开裂(SSC)。然而，即使是管线管，若硫化氢分压变高、或应力变高，则有时也产生SSC。这样，对于在严酷的酸环境下使用的管线管(耐酸管线管)，除了要求耐HIC特性以外，也要求耐SSC特性。
在专利文献1和非专利文献2中，基于硬度影响到耐酸性的见解，提出了将母材部和焊接部的硬度规定为220Hv以下的、耐酸性优异的焊接钢管或该钢管用的钢板。
另外，在专利文献2中提出了一种耐酸管线管用高强度钢板，其中，以质量％计，作为表示中心偏析部的硬度的指标的CP值(＝4.46[％C]+2.37[％Mn]/6+(1.74[％Cu]+1.7[％Ni])/15+(1.18[％Cr]+1.95[％Mo]+1.74[％V])/5+22.36[％P])为1.0以下，钢组织为贝氏体组织，板厚方向的硬度的偏差ΔHV为30以下，并且，板宽方向的硬度的偏差ΔHV为30以下。
在专利文献3中，提出了一种钢板内的材质均匀性优异的耐酸管线管用高强度钢板，其中，金属组织为贝氏体组织，板厚方向的硬度的偏差为ΔHv1025以下，板宽方向的硬度的偏差为ΔHv1025以下，钢板表层部的最高硬度为Hv10220以下。
而且，在专利文献4中提出了一种耐氢致开裂性优异的调质钢板，其中，从钢板表面起算沿板厚方向直至1mm为止的范围的金属组织由选自回火马氏体、回火贝氏体之中的1种或2种构成，从板厚中央部起算在板厚方向上±1mm的范围的金属组织中，由选自回火马氏体、回火贝氏体之中的1种或2种构成的主相以面积率计为80％以上，主相以外的剩余部分由选自铁素体、珠光体、渗碳体、残余奥氏体之中的1种以上构成，而且，在板厚方向上距钢板表面为1mm的位置的硬度以维氏硬度计为250HV以下，距钢板表面为1mm的位置与板厚中央部的硬度差以维氏硬度计为60HV以下。
专利文献1～4和非专利文献2的钢板，满足硫化氢分压为0.1MPa(1bar)以下、且负荷应力为屈服应力的90％以下的环境下的耐酸性。但是，最近的油井管或管线管的使用环境更加严苛化，对于管线管用焊接钢管的耐酸性的要求水准变得更高。
以往，要求在硫化氢分压0.1MPa(1bar)以下的环境下的耐酸性，但最近要求能够耐受超过0.1MPa的高压硫化氢环境的材料设计。而且，以往，负荷应力为屈服应力的90％以下，但最近要求能够耐受在超过屈服应力的90％的负荷应力下的高压硫化氢环境的材料设计。
根据本发明人的研究，专利文献1～4的钢板和非专利文献2的钢板，在硫化氢分压超过0.1MPa(1bar)、且超过屈服应力的90％的环境下的耐酸性不充分。
针对这样的课题，在专利文献5中，公开了一种具有与以往钢同等或在其以上的耐HIC性、屈服强度为350MPa以上、并且在包含硫化氢分压超过0.1MPa的硫化氢的30℃以下的环境下，即使负荷屈服强度的90％以上的应力也不发生裂纹的耐SSC性优异的钢管。
然而，在专利文献5中，虽然示出了硫化物应力腐蚀裂纹试验的负荷应力为屈服应力的90％的耐SSC性优异，但是关于负荷应力超过屈服应力的90％的情况没有示出。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2011-017048号公报
专利文献2：日本国特开2012-077331号公报
专利文献3：日本国特开2013-139630号公报
专利文献4：日本国特开2014-218707号公报
专利文献5：日本国专利第6369658号公报
非专利文献
非专利文献1：新日铁住金技报第397号(2013)，p.17～22
非专利文献2：JFE技报No.9(2005年8月)，p.19～24
发明内容
如上所述，最近的管线管的使用环境更加严苛化，对于管线管用焊接钢管的耐酸性的要求水平更加高度化。因此，本发明的目的在于，提供能够在严酷的高压硫化氢环境下使用的、耐酸性优异的焊接钢管、特别是直缝电弧焊接钢管和成为其原料的钢板(特别是厚钢板)。
更具体而言，其目的在于，提供具有与以往钢同等或在其以上的耐HIC性、屈服应力为350MPa以上、且在包含超过0.1MPa的硫化氢的30℃以下的环境下，即使负荷超过屈服应力的90％的应力、具体而言负荷超过屈服应力的95％的应力也不发生裂纹的耐SSC性优异的钢管、以及成为其原料的钢板。
本发明是为了解决上述课题而完成的，将以下的钢管及钢板作为要旨。
(1)本发明的一方式涉及的钢管，是具有母材部和焊接部的钢管，所述母材部的化学组成以质量％计包含C：0.030～0.100％、Si：0.50％以下、Mn：0.80～1.60％、P：0.020％以下、S：0.0030％以下、Al：0.060％以下、Ti：0.001～0.030％、Nb：0.006～0.100％、N：0.0010～0.0080％、Ca：0.0005～0.0050％、O：0.0050％以下、Cr：0～1.00％、Mo：0～0.50％、Ni：0～1.00％、Cu：0～1.00％、V：0～0.10％、Mg：0～0.0100％、REM：0～0.0100％、余量为Fe和杂质，由下述(i)式表示的ESSP为1.5～3.0，由下述(ii)式表示的Ceq为0.20～0.50，所述母材部的从表面至深度1mm的范围即表层部的金属组织由选自多边形铁素体、粒状贝氏体、针状铁素体、贝氏体中的1种以上构成，所述母材部的所述表层部中的最高硬度为250HV以下，屈服应力为415～630MPa，应力应变曲线中的比例极限为前述屈服应力的90％以上。
ESSP＝Ca×(1-124×O)/(1.25×S)...(i)
Ceq＝C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5...(ii)
其中，式中的各元素符号表示钢中所含的各元素的含量(质量％)，在不含有的情况下设为零。
(2)上述(1)所述的钢管，在所述母材部的所述表层部的所述金属组织中，粒状贝氏体、针状铁素体、贝氏体的合计面积率可以超过80％。
(3)上述(1)或(2)所述的钢板，所述母材部的化学组成以质量％计可以含有选自Cr：0.10～1.00％、Mo：0.03～0.50％、Ni：0.10～1.00％、Cu：0.10～1.00％、V：0.005～0.10％、Mg：0.001～0.0100％和REM：0.001～0.0100％中的1种以上。
(4)上述(1)～(3)的任一项所述的钢管，所述母材部的化学组成以质量％计包含Nb：0.01～0.04％，所述焊接部包含焊接热影响区和焊缝金属部，所述焊接热影响区中的表层部的金属组织包含选自贝氏体和针状铁素体中的1种以上，所述焊接热影响区中的表层部的最高硬度为250HV以下，所述钢管的内侧的焊趾部的角度为130～180°的范围。
(5)上述(1)～(4)的任一项所述的钢管，也可以：所述母材部的厚度为10～40mm，管径为508mm以上。
(6)本发明的另一方式涉及的钢板，被用于(1)～(5)的任一项所述的钢管的所述母材部。
根据本发明的上述方式，能够提供即使在包含超过0.1MPa的硫化氢的30℃以下的环境下负荷超过屈服应力的90％的应力也不产生裂纹的、具有优异的耐SSC性的钢管和能够作为其原料使用的钢板。
另外，根据本发明的优选的方式，能够提供能够在严酷的高压硫化氢环境下使用的具有耐酸性优异的焊接部的钢管。
附图说明
图1是用于说明本实施方式涉及的钢管的焊趾部的角度的示意图。
图2是表示从本实施方式涉及的钢管切出试样的部分的示意图。
具体实施方式
本发明人为了研究用于解决上述课题的手法，对在超过0.1MPa的高压硫化氢环境(例如，含有5％食盐和乙酸的H2S饱和溶液中)、且负荷应力超过90％的试验中开裂的钢管的母材部和焊接部的断面、组织等进行了观察。而且，对该钢管的应力应变曲线也进行了调查。其结果，得到了以下见解。
(a)为了使在超过0.1MPa以上的高压硫化氢环境下的耐酸性提高，不仅需要控制耐HIC性，也需要控制耐SSC性。HIC在中心偏析部发生，所述中心偏析部存在于钢管的厚度方向上的中心部附近。另一方面，SSC依赖于以往未考虑过的、从钢管的表面起算1mm的范围(表层部)的组织和硬度。
(b)若在使表层部的金属组织主要为由选自多边形铁素体、粒状贝氏体、针状铁素体、贝氏体中的1种以上构成的组织的基础上，使最高硬度为250HV以下，则耐酸性提高。另外，如果选自粒状贝氏体、针状铁素体、贝氏体中的1种以上的合计面积率超过80％，则SSC性进一步提高。
(c)在如上述那样控制表层部的组织的情况下，在将上述的碳当量Ceq控制为0.20～0.50的基础上，严格地控制冷却模式是重要的。
(d)在应用了以卷取为前提的热轧钢板的制造方法的情况下，加速冷却停止后的冷却速度比放冷的冷却速度慢。在该情况下，虽然硬度的偏差变小，但是不能得到上述的表层部的组织和/或硬度。因此，为了得到上述的表层部的组织和硬度，需要通过厚板工序来制造。
(e)通过适当地控制焊接热影响区的硬度和焊趾部的形状(参照图1)，缓和了焊趾部的应力集中，由此焊接部的耐SSC性提高。
本发明是基于上述的见解而完成的。
以下，对本发明的一实施方式涉及的钢管(本实施方式涉及的钢管)和该钢管用的钢板(本实施方式涉及的钢板)进行说明。
本实施方式涉及的钢管，是具有母材部和焊接部的焊接钢管。母材部为圆筒状，焊接部沿与钢管的轴向平行的方向延伸。焊接部包含焊缝金属部和焊接热影响区，所述焊缝金属部是在焊接时熔融而凝固的金属部分，所述焊接热影响区是虽然在焊接时未熔融但是由于焊接的热输入和其后的冷却而使组织等产生了变化的区域。
另外，本实施方式涉及的钢板，被用于上述钢管的母材部。即，如后所述，通过将上述钢板成形为筒状，并将该钢板的两端部对接并进行焊接，能得到上述钢管。因此，钢板的化学组成、金属组织和机械特性与钢管的母材部相同。因此，以下，关于本实施方式涉及的钢管的母材部的说明，也适用于本实施方式涉及的钢板。
1.化学组成
各元素的限定理由如下所述。在以下的说明中，关于含量的“％”意指“质量％”。
1-1.钢管的母材部(钢板)的化学组成
对本实施方式涉及的钢管的母材部(本实施方式涉及的钢板)的化学组成进行说明。
C:0.030～0.100％
C是使钢的强度提高的元素。当C含量低于0.030％时，不能够充分得到强度提高效果。因此，C含量设为0.030％以上。优选为0.035％以上。
另一方面，若C含量超过0.100％，则表层部的硬度变高，容易产生SSC。另外，碳化物生成，容易发生HIC。因此，C含量设为0.100％以下。在要确保更优异的耐SSC性和耐HIC性、以及抑制焊接性和韧性的降低的情况下，C含量优选为0.070％以下，更优选为0.060％以下。
Si：0.50％以下
若Si含量超过0.50％，则焊接部的韧性降低。因此，Si含量设为0.50％以下。优选为0.35％以下，更优选为0.30％以下。Si含量的下限包括0％。
另一方面，Si从钢原料和/或在炼钢过程中不可避免地混入，因此在实用钢中，0.01％为Si含量的实质的下限。另外，Si可以为了脱氧而添加，在该情况下，可以将Si含量的下限设为0.10％。
Mn:0.80～1.60％
Mn是使钢的强度和韧性提高的元素。当Mn含量低于0.80％时，不能够充分得到这些效果。因此，Mn含量设为0.80％以上。Mn含量优选为0.90％以上，更优选为1.00％以上。
另一方面，若Mn含量超过1.60％，则耐酸性降低。因此，Mn含量设为1.60％以下。优选为1.50％以下。
P：0.020％以下
P是作为杂质而不可避免地含有的元素。若P含量超过0.020％，则耐HIC性降低，另外，焊接部的韧性降低。因此，P含量设为0.020％以下。优选为0.015％以下，更优选为0.010％以下。优选P含量少，下限包括0％。但是，若将P含量降低至低于0.001％，则制造成本大幅上升，因此在实用钢中，0.001％为P含量的实质的下限。
S：0.0030％以下
S是作为杂质而不可避免地含有的元素。另外，S是在热轧时形成沿轧制方向延伸的MnS而使耐HIC性降低的元素。若S含量超过0.0030％，则耐HIC性显著降低，因此S含量设为0.0030％以下。优选为0.0020％以下，更优选为0.0010％以下。下限包括0％，但若将S含量降低至低于0.0001％，则制造成本大幅上升，因此在实用钢板中0.0001％为实质的下限。
Al：0.060％以下
若Al含量超过0.060％，则Al氧化物集积的簇生成，耐HIC性降低。因此，Al含量设为0.060％以下。优选为0.050％以下，更优选为0.035％以下，进一步优选为0.030％以下。优选Al含量少，Al含量的下限包括0％。
另一方面，Al从钢原料和/或在炼钢过程中不可避免地混入，因此在实用钢中0.001％为Al含量的实质的下限。另外，Al也可以为了脱氧而添加，在该情况下，也可以将Al含量的下限设为0.010％。
Ti:0.001～0.030％
Ti是形成碳氮化物而有助于晶粒的细粒化的元素。若Ti含量低于0.001％，则不能够充分得到该效果。因此，Ti含量设为0.001％以上。优选为0.008％以上，更优选为0.010％以上。
另一方面，若Ti含量超过0.030％，则碳氮化物过量地生成，耐HIC性和韧性降低。因此，Ti含量设为0.030％以下。优选为0.025％以下，更优选为0.020％以下。
Nb:0.006～0.100％
Nb是形成碳化物和/或氮化物，有助于提高强度的元素。当Nb含量低于0.006％时，不能够充分得到这些效果。因此，Nb含量设为0.006％以上。优选为0.008％以上，更优选为0.010％以上。特别是在要确保焊接热影响区的硬度的情况下，Nb含量优选为0.010％以上，更优选为0.015％以上，进一步优选为0.017％以上。
另一方面，若Nb含量超过0.100％，则在中心偏析部Nb的碳氮化物集积，耐HIC性降低。因此，Nb含量设为0.100％以下。优选为0.080％以下，更优选为0.060％以下。
另外，在要使焊接部(焊接热影响区和焊缝金属部)的韧性提高的情况下，Nb含量优选为0.040％以下，更优选为0.035％以下，进一步优选为0.033％以下。
N:0.0010～0.0080％
N是与Ti和/或Nb结合而形成氮化物，有助于加热时的奥氏体粒径的微细化的元素。当N含量低于0.0010％时，不能够充分得到上述效果。因此，N含量设为0.0010％以上。优选为0.0020％以上。
另一方面，若N含量超过0.0080％，则Ti和/或Nb的氮化物集积，耐HIC性降低。因此，N含量设为0.0080％以下。优选为0.0060％以下，更优选为0.0050％以下。
Ca:0.0005～0.0050％
Ca是通过在钢中形成CaS而抑制在轧制方向上伸长的MnS的形成，其结果有助于耐HIC性的提高的元素。若Ca含量低于0.0005％，则不能够充分得到上述效果。因此，Ca含量设为0.0005％以上。优选为0.0010％以上，更优选为0.0015％以上。
另一方面，若Ca含量超过0.0050％，则氧化物集积，耐HIC性降低。因此，Ca含量设为0.0050％以下。优选为0.0045％以下，更优选为0.0040％以下。
O：0.0050％以下
O是不可避免地残留的元素。若O含量超过0.0050％，则氧化物生成，耐HIC性降低。因此，O含量设为0.0050％以下。从确保钢板的韧性和焊接部的韧性的观点出发，优选为0.0040％以下，更优选为0.0030％以下。O含量越少越优选，也可以为0％。但是，若将O降低至低于0.0001％，则制造成本大幅上升。因此，也可以将O含量设为0.0001％以上。从制造成本的观点出发，优选为0.0005％以上。
Cr:0～1.00％
Mo:0～0.50％
Ni:0～1.00％
Cu:0～1.00％
V:0～0.10％
Cr、Mo、Ni、Cu和V是提高钢的淬火性的元素。因此，可以根据需要来含有选自这些元素中的1种以上。
为了得到上述效果，优选含有选自Cr：0.10％以上、Mo：0.03％以上、Ni：0.10％以上、Cu：0.10％以上和V：0.005％以上之中的1种以上。
另一方面，若Cr、Ni和Cu的含量分别超过1.00％、或Mo含量超过0.50％、或V含量超过0.10％，则硬度上升，耐酸性降低。因此，Cr、Ni和Cu的含量均设为1.00％以下，Mo含量设为0.50％以下，V含量设为0.10％以下。优选为Cr：0.50％以下、Mo：0.40％以下、Ni：0.50％以下、Cu：0.50％以下、V：0.06％以下。
Mg:0～0.0100％
REM:0～0.0100％
Mg和REM是控制硫化物形态的元素。为了得到上述效果，优选含有选自Mg：0.001％以上和REM：0.001％以上之中的1种或2种。
另一方面，当Mg和REM的含量分别超过0.0100％时，硫化物粗大化，不能发挥其效果。因此，Mg和REM的含量均设为0.0100％以下。优选为0.0050％以下。
在此，REM是稀土元素，是Sc和镧系元素共计16种元素的总称，REM含量意指这些元素的合计含量。
在上述的化学组成中，余量为Fe和杂质。在此，所谓“杂质”是在工业性制造钢时由于矿石、废料等原料、制造工序的各种因素而混入的成分，且是指在不对本发明造成不良影响的范围内允许的成分。
在作为杂质包含Sb、Sn、Co、As、Pb、Bi、H、W、Zr、Ta、B、Nd、Y、Hf和Re的情况下，各自的含量优选控制在后述的范围。
Sb：0.10％以下
Sn：0.10％以下
Co：0.10％以下
As：0.10％以下
Pb：0.005％以下
Bi：0.005％以下
H：0.0005％以下
关于Sb、Sn、Co、As、Pb、Bi、H，有时作为杂质或不可避免的混入元素而从钢原料混入，但只要在上述的范围，就不会损害本实施方式涉及的钢管的特性。因此，对于这些元素，优选限制在上述的范围。
W、Zr、Ta、B、Nd、Y、Hf和Re：合计0.10％以下
这些元素有时作为杂质或不可避免的混入元素而从钢原料混入，但只要在上述的范围，就不会损害本实施方式涉及的钢管的特性。因此，将这些元素的含量的合计限制在0.10％以下。
母材部的化学组成，除了各元素的含量为上述的范围内以外，如以下所示，由成分的含量算出的ESSP和Ceq的值需要满足规定的条件。
ESSP:1.5～3.0
ESSP是以减去与氧结合的Ca后的剩余的Ca(有效Ca)以原子量比与S结合为前提，成为表示是否存在与S含量相称的量的有效Ca量的指标的值，由下述(i)式表示。在本实施方式涉及的钢管中，为了确保与以往钢同等或在其以上的耐HIC特性，需要将ESSP的值设为1.5～3.0的范围内。
ESSP＝Ca×(1-124×O)/(1.25×S)...(i)
其中，式中的各元素符号表示钢中所含的各元素的含量(质量％)，在不含有的情况下设为零。
为了确保耐HIC特性，抑制在轧制方向上延伸的MnS的生成是有效的。另外，为了抑制在轧制方向上延伸的MnS的生成，降低S含量并添加Ca，形成CaS而固定S是有效的手法。另一方面，Ca的氧亲和力比S强，因此为了形成必要量的CaS，需要减少O含量。
如果ESSP小于1.5，则相对于O含量和S含量，Ca含量不足而生成MnS。在轧制中延伸了的MnS成为使耐HIC性劣化的原因，因此ESSP设为1.5以上。优选为1.6以上，更优选为1.7以上。
另一方面，若Ca含量变得过量，则簇状夹杂物大量生成，担心阻碍MnS的形态控制。若减少O含量、S含量，则能够抑制簇状夹杂物的生成，但在ESSP超过3.0的情况下，用于减少O含量和S含量的制造成本显著上升。因此，ESSP设为3.0以下。优选为2.8以下，更优选为2.6以下。
如果ESSP的值在1.5～3.0的范围内，则有效Ca量被调整为控制MnS的形态所需的最低限度的量以上且不生成簇状夹杂物的临界量以下，因此能够得到优异的耐HIC特性。
Ceq:0.20～0.50
Ceq是意指碳当量的成为淬火性的指标的值，由下述(ii)式表示。在本实施方式涉及的钢管的母材部中，如后所述，为了在表层部得到由选自多边形铁素体、粒状贝氏体、针状铁素体、贝氏体中的1种以上构成的组织、优选得到包含合计超过80％的选自粒状贝氏体、针状铁素体、贝氏体中的1种以上的金属组织，需要适当地控制钢的淬透性。因此，需要使Ceq的值为0.20～0.50。
Ceq＝C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5...(ii)
其中，式中的各元素符号表示钢中所含的各元素的含量(质量％)，在不含有的情况下设为零。
当Ceq小于0.20时，不能得到530MPa以上的抗拉强度。因此，Ceq设为0.20以上。优选为0.25以上。另一方面，若Ceq超过0.50，则焊接部的表面硬度变高，耐酸性降低。因此，Ceq设为0.50以下。优选为0.45以下。
1-2.焊接部的化学组成
焊接热影响区是母材部即使通过焊接也不熔融的部分。因此，其化学组成与母材部相同，限定理由也相同。
另一方面，关于焊接部中的焊缝金属部的化学组成，没有特别限定。但是，为了将焊缝金属部的强度提高到与母材部的强度相同的程度以上，优选将焊缝金属部的化学组成设为以下的范围。
即，焊接部中的焊缝金属部的化学组成，以质量％计优选为C：0.02～0.20％、Si：0.01～1.00％、Mn：0.1～2.0％、P：0.015％以下、S：0.0050％以下、Cu：1.0％以下、Ni：1.0％以下、Mo：1.0％以下、Cr：0.1％以下、Nb：0.5％以下、V：0.3％以下、Ti：0.05％以下、Al：0.005～0.100％、O：0.010～0.070％、Cr：0～1.00％、Ni：0～1.00％、Cu：0～1.00％、Mo：0～0.50％、V：0～0.10％、Mg：0～0.01％、REM：0～0.01％、余量：Fe和杂质。
焊缝金属部的化学组成由焊接时的母材和焊接材料的流入比例决定。作为焊接材料，使用市售的材料即可，能够使用例如Y-D、Y-DM、Y-DMH丝、以及NF5000B或NF2000的焊剂。另外，为了控制在上述焊缝金属部的组成范围，优选将焊接条件调整为后述的范围。
2.金属组织
2-1.母材部的金属组织
接着，对钢管的母材部(钢板)的金属组织进行说明。
母材部的表层部中的金属组织设为由选自多边形铁素体、粒状贝氏体、针状铁素体、贝氏体中的1种以上构成的组织。在本实施方式中，所谓表层部意指从母材部的表面起算直到1.0mm为止的范围。
在本实施方式涉及的钢管中，为了将母材部的表层部的最高硬度抑制在250HV以下、确保所需的强度和优异的耐酸性，将表层部中的金属组织设为由选自多边形铁素体、粒状贝氏体、针状铁素体、贝氏体中的1种以上构成的组织。优选：选自粒状贝氏体、针状铁素体、贝氏体中的1种以上的合计面积率超过80％。当上述的合计面积率超过80％时，强度和耐酸性进一步提高。更优选为85％以上。
关于各组织的面积率的测定，通过用扫描电子显微镜(SEM)观察用3％硝酸与97％乙醇的混合溶液等腐蚀而显现的金属组织而得到。表层部的组织，以距离钢板的表面为0.5mm的位置为代表进行测定即可。
母材部中的表层部的金属组织是指不受焊接的影响的母材部的金属组织。在本实施方式涉及的钢管中，是指从对接部(缝部，相当于钢板的宽度方向的端部)起算在钢管的圆周方向上90°、180°、270°的位置的表层部的金属组织等。上述位置在钢板中相当于在钢板宽度方向上1/4、1/2、3/4的位置的表层部的金属组织。
在本实施方式中，多边形铁素体是作为在粒内不含粗大的渗碳体或MA等粗大的析出物的块状的组织而被观察到的组织，针状铁素体是原始奥氏体晶界不明了、粒内以随机(无规则)的结晶取向生成有针状形状的铁素体(不存在碳化物、奥氏体-马氏体组元)的组织。
另一方面，所谓加工铁素体是受到了加工的铁素体，在光学显微镜、SEM观察中，观察到在轧制方向上扁平化了的粒。扁平化是指纵横比(轧制方向的铁素体长度相对于板厚方向的铁素体长度之比)为2.0以上。另外，所谓珠光体是铁素体和渗碳体成为层状的组织，珠光体之中形成层的渗碳体在途中断裂的组织为准珠光体(疑似珠光体：疑似パーライト)。
关于残余奥氏体，将使用修正Lepera液来显现得呈白色的组织判定为残余奥氏体。
粒状贝氏体在针状铁素体与贝氏体的中间的相变温度下生成，具有中间的组织性特征。是能部分性地看到原始奥氏体晶界、且混合存在以下两部分的组织，所述两部分是在粒内存在粗的板条组织、且在板条内、板条间散布细小的碳化物和奥氏体-马氏体组元的部分、和原始奥氏体晶界不明了的针状或无定形的铁素体的部分。
贝氏体和马氏体是原始奥氏体晶界明了、晶内细的板条组织发达的组织。贝氏体和马氏体在SEM观察中不能容易地区别，但是，在本实施方式中，将原始奥氏体晶界明了、粒内细的板条组织发达、且硬度为250Hv以上的组织视为马氏体，将原始奥氏体晶界明了、粒内细的板条组织发达、且硬度小于250Hv的组织视为贝氏体。关于硬度是250Hv以上还是小于250Hv，通过使用将载荷设为100gf的显微维氏硬度计对作为对象的组织进行10点测定，根据其最大值是250Hv还是小于250Hv来判断。所有的组织在复热时、钢管的热处理时受到回火，但不因有无回火而特别地区别。
在本实施方式涉及的钢管中，对于表层部以外的组织没有特别限制。然而，在通过后述的制造方法如上述那样控制表层部的组织的情况下，优选：表层部以外的组织、例如壁厚中心部(钢板的板厚中心部)的组织为不含加工铁素体、珠光体(包括准珠光体)、马氏体的、针状铁素体和贝氏体为主体的组织，且最高硬度为250Hv以下。
2-2.焊接热影响区的金属组织
在本实施方式涉及的钢管中，为了在钢管整体中形成为相近的金属组织，焊接热影响区中的表层部的金属组织优选包含选自贝氏体和针状铁素体中的1种以上。另外，焊接热影响区中的表层部的金属组织优选为均匀组织、即由贝氏体和/或针状铁素体构成的组织。
焊缝金属部优选为由针状铁素体构成的组织。
为了使焊接热影响区为上述的金属组织，作为焊接条件，希望为以下的条件。例如，作为焊接材料，优选使用Y-D、Y-DM、Y-DMH丝、以及NF5000B或NF2000的焊剂。另外，优选实施内面焊接以及外面焊接，优选采用内面3电极、外面4电极来实施埋弧焊。焊接时的线能量，优选根据板厚在2.0kJ/mm至10kJ/mm的范围内进行焊接。
关于焊接热影响区的金属组织，从钢管的焊接部切出包含焊缝金属部的试样，制作微观组织观察用的试样。然后，用与母材部同样的方法进行观察。
3.机械特性
接着，对钢管的机械特性进行说明。
3-1.母材部的机械特性
表层部的最高硬度：250HV以下
SSC起因于钢板表面的微小瑕疵或微小裂纹而发生，因此成为微小瑕疵及微小裂纹的发生源的表层部的金属组织及硬度是重要的。
在本实施方式涉及的钢管中，为了确保优异的耐SSC性，在如上述那样控制母材部的表层部的金属组织的基础上，将母材部的表层部的最高硬度设为250HV以下。上述表层部的最高硬度优选为245HV以下，更优选为240HV以下。
表层部的最高硬度的测定通过以下的方法进行。首先，从在钢管的周向上距离焊接部90°、180°、270°的位置，通过机械切割来制取轴向长度20mm、周向长度20mm的试样。在钢板的情况下，从在钢板的宽度方向上距离宽度方向的端部为1/4、1/2、3/4的位置制取长度20mm、宽度20mm的试样。
接着，通过机械研磨对上述试样进行研磨。对于研磨后的试样，使用维氏硬度计(试验力：100gf)，以距表面为0.1mm处为起点，在板厚方向上以0.1mm间隔测定10点，对于同一深度以宽度方向1mm间隔测定10点，从而进行合计100点的测定。
而且，关于上述测定的结果，如果超过250HV的测定点在板厚方向上没有连续地出现2点以上，则判断为表层部的最高硬度为250HV以下。
在钢管的母材部，有时局部地由于夹杂物等而出现高的值(异常值)。但是，夹杂物不会成为破裂的原因，因此即使出现这样的异常值，也能够确保耐SSC性。另一方面，在板厚方向上连续地存在2点以上的超过250HV的测定点的情况下，不是起因于夹杂物，耐SSC性降低，因此不允许。
因此，在本发明中，即使存在1点的超过250Hv的测定点，如果在板厚方向上没有连续地出现2点以上，则该点也视为异常点而不采用，将次高的值作为最高硬度。另一方面，在板厚方向上连续地存在2点以上的超过250Hv的测定点的情况下，将其硬度作为最高硬度。
比例极限：屈服应力的90％以上
本发明人对更严苛的环境下的耐SSC性进行了研究。其结果弄清了：若应力应变曲线中的比例极限成为屈服应力的90％以上，则即使在负荷应力超过屈服应力的90％(例如为其95％)的情况下，也不会产生SSC。
当比例极限小于屈服应力的90％时，在硫化物应力腐蚀裂纹试验中的负荷应力为90％的实际屈服应力的情况下，发生塑性变形，因此位错增殖。其结果，硫化物应力腐蚀试验时侵入的氢被增殖的位错捕获，氢量增加，因此会产生裂纹。与此相对，若比例极限为屈服应力的90％以上，则即使屈服应力超过90％也不会发生塑性变形。因此，增殖的位错也不会增加，进而氢不会集积于那里。而且，结果能够防止破裂。
如上所述，通过比例极限为屈服应力的90％以上，本实施方式涉及的钢管的母材部(本实施方式涉及的钢板)即使在30℃以下的含有5％的食盐和乙酸的溶液环境下负荷超过屈服应力的90％的应力，也不会产生硫化物应力裂纹。比例极限更优选为屈服应力的95％以上。
在本实施方式中，比例极限通过以下的步骤来测定。
首先，根据API5L，在与钢管的长度方向垂直的方向(C方向)上制取圆棒拉伸试样，进行拉伸试验。拉伸试验在行程控制(拉伸速度：1mm/min)下进行，以0.05秒间隔测定试验力和位移，基于它们来求出每个测定时间的应力和应变。然后，由得到的应力应变曲线求出屈服应力(YS)。作为YS，在未明了地确认到屈服点的情况下，采用条件屈服强度σ0.2。
其后，考虑测定误差，进行应力及应变的值的平滑(smoothing)处理。具体而言，针对每个测定时间，算出该测定时间±2.50秒的平均值，将该值作为各测定时间下的结果。例如，作为在2.50秒下的应力及应变的值，采用0～5.00秒的期间的101个测定值的平均值。
接着，求出实施了平滑处理后的应力应变曲线的直线部的斜率。直线部的斜率，使用应力从0.2YS变为0.4YS的期间的值作为代表值，通过最小二乘法算出。
接着，计算各测定时间下的应力应变曲线的斜率。具体而言，针对每个测定时间，根据该测定时间±0.50秒的期间的值，通过最小二乘法算出斜率。例如，在60.00秒下的应力应变曲线的斜率，使用59.50～60.50秒的期间的21个测定值，通过最小二乘法算出斜率。
然后，将应力应变曲线的斜率持续低于上述直线部的斜率的0.95倍的前一个的应力的值作为比例极限。即使由于测定误差的影响，应力应变曲线的斜率在途中一度低于上述的直线部的斜率的0.95倍，在再次超过直线部的斜率的0.95倍的情况下，也不采用该值。
屈服应力：415MPa以上
抗拉强度：530MPa以上
为了在本实施方式涉及的钢管中确保所需的强度，本实施方式涉及的钢管的母材部的屈服应力设为415MPa以上。优选为430MPa以上。关于屈服应力的上限，在加工性方面，API5L的X70所规定的630MPa程度为实质性的上限。在加工性方面，屈服应力优选为600MPa以下。
另外，为了在本实施方式涉及的钢管中确保所需的强度，本实施方式涉及的钢管的母材部的抗拉强度优选为530MPa以上。更优选为550MPa以上。拉伸应力的上限没有特别限定，但从加工性的方面出发，API5L的X70所规定的690MPa为实质性的上限。从加工性的方面出发，优选为650MPa以下。
3-2.焊接部的机械特性
焊接热影响区中的表层部的最高硬度：250Hv以下
在本实施方式涉及的钢管中，为了确保良好的耐SSC性，优选将焊接热影响区中的表层部的最高硬度设为250HV以下。上述表层部的最高硬度更优选设为245HV以下，进一步优选设为240HV以下。
另一方面，为了得到API规格的X60以上的强度，优选将焊接热影响区中的表层部的最高硬度设为150HV以上。上述表层部的最高硬度更优选设为160HV以上，进一步优选设为170HV以上。
焊接热影响区中的表层部的最高硬度，是指在沿壁厚方向从表面起直到0.9mm深度位置为止的区域中测定出的最高硬度。关于焊接热影响区中的表层部的最高硬度，切出图2所示那样的试样，从焊趾部(焊缝金属部与母材部的边界)向母材部侧，在距表面为0.3mm、0.6mm、0.9mm的位置以0.5mm间距测定40点，从而测定合计120点，来测定最高硬度。
上述测定的结果，若小于150HV或超过250HV的测定点在壁厚方向上没有连续地出现2点以上，则判断为焊接热影响区中的表层部的最高硬度为150～250HV。这样地测定硬度是基于与上述的母材部中的表层部的最高硬度同样的理由。
4.尺寸
板厚:10～40mm
管径：508mm(20英寸)以上
在作为石油、天然气等的钻井用钢管或管线管用钢管的情况下，板厚优选为10～40mm，管径(外径)优选为508mm以上。关于管径的上限，没有特别限制，但1422.4mm(56英寸)以下为实质性的上限。
5.焊趾部的角度
在本实施方式涉及的钢管中，为了提高焊接部的耐SSC性，优选控制缝焊部的焊趾部的角度。在本实施方式中，所谓焊趾部的角度是指如图1所示那样的角度。即，焊趾部的角度是焊缝金属部的余高前端部的角度、即焊缝金属的切线方向和母材部表面构成的角度。也可以称为所谓的侧面角。
为了抑制SSC，钢管的内侧的焊趾部的角度优选为130°至180°的范围。在焊趾部的角度小于130°且为更锐的角的情况下，在焊接热影响区蓄积应变，促进氢的侵入，容易产生裂纹。在图1中，被记载为仅测定左下方的角度，但在本实施方式中，测定左右的角度，将小的那一方的角度作为焊趾部的角度(趾角)。
5.制造方法
对本实施方式涉及的钢管和成为其原料的钢板的优选的制造方法进行说明。
本实施方式涉及的钢管，不论制造方法如何，只要具有上述的构成，就能够得到其效果，但如果采用例如以下那样的制造方法，则能够稳定地得到，因此优选。
本实施方式涉及的钢板，可采用包含以下工序的制造方法来得到。
(A)热轧工序，在该工序中，将具有上述的规定的化学组成的钢坯加热至1000～1250℃来供于热轧，在Ar3点以上的温度结束热轧；
(B)进行多段的加速冷却的第1冷却工序，在该工序中，将热轧工序后的钢板从Ar3点以上的温度开始进行3次以上的水冷停止温度为500℃以下、且在停止水冷后由复热所致的最高到达温度超过500℃那样的水冷；和
(C)其后，以0.2℃/s以上的平均冷却速度冷却至500℃以下的温度的第2冷却工序。
本实施方式涉及的钢管，可通过除了进行(A)～(C)的工序以外，还进行以下工序来得到。
(D)将上述钢板成形为筒状的成形工序；
(E)将筒状钢板的两端部对接而进行焊接的焊接工序；和
(F)热处理工序，在该工序中，对通过焊接得到的钢管在温度范围为100～300℃、保持时间为1分钟以上的条件下进行热处理。
关于各工序，说明优选的条件。
(热轧工序)
将对具有与本实施方式涉及的钢管的母材部相同的化学组成的钢液进行铸造而制造的钢坯加热至1000～1250℃来供于热轧。热轧之前的钢液的铸造和钢坯的制造按照常规方法进行即可。
在钢坯的轧制时，若加热温度低于1000℃，则变形阻力未减少，轧制机的负荷增大，因此加热温度设为1000℃以上。优选为1100℃以上。另一方面，若加热温度超过1250℃，则钢坯的晶粒粗大化，强度和韧性降低，因此加热温度设为1250℃以下。优选为1210℃以下。
将被加热了的钢坯在Ar3点以上的温度域中进行热轧而制成钢板，在Ar3点以上的温度结束热轧。若热轧加工温度低于Ar3点，则在钢板组织中生成加工铁素体，强度降低。因此，热轧加工温度设为Ar3点以上。
(第1冷却工序)
对于结束了热轧的钢板，从Ar3点以上的温度开始加速冷却。该时，进行多段的加速冷却，在所述的多段的加速冷却中，以表面温度计，进行2次以上的水冷停止温度为500℃以下、且在停止水冷后由复热所致的最高到达温度超过500℃那样的水冷。优选进行3次以上。
为了使由复热所致的最高到达温度超过500℃，增大表面与内部的温度差是重要的。表面与内部的温度差能够通过变更水冷中的水量密度以及冲撞压力等来调整。
若由复热所致的最高到达温度为500℃以下，则不能够使钢板的硬度、特别是从表面起直到深度1mm为止的表层部的最高硬度成为250HV以下。另外，超过500℃的复热次数小于2次时也不能够使表层部的最高硬度成为250HV以下。因此，以使得最高到达温度成为超过500℃的温度的复热为3次以上的方式进行加速冷却。
出于不使硬质相生成的理由，多段冷却中的各水冷冷却停止温度优选设为超过Ms点的温度。
另外，若复热前的水冷停止温度超过500℃，则不能够得到规定的组织，因此将水冷停止温度设为500℃以下。优选将水冷停止温度设为500℃以下。
通过进行3次以上的复热，钢板的从表面起直到深度1mm为止的表层部的最高硬度HVmax降低至250HV以下。复热次数是直到上述表层部的最高硬度HVmax到达250HV以下为止的次数，因此不需要规定复热次数的上限。
(第2冷却工序)
在第1冷却工序中，3次以上的水冷以及复热完成后，以0.2℃/s以上的平均冷却速度冷却至500℃以下的温度。当通过在超过500℃的温度结束冷却、或进行卷取等从而冷却速度变慢，直至500℃以下为止的平均冷却速度低于0.2℃/s时，硬度的偏差变小，但不能够得到上述的表层部的组织和/或硬度。
(成形工序和焊接工序)
本实施方式涉及的钢板向钢管的成形并不限定于特定的成形方法。例如，也能够使用温热加工，但从尺寸精度的方面出发，优选冷加工。
将钢板成形为筒状后，将钢板的两端部对接而进行电弧焊接(缝焊)。电弧焊接并不限定于特定的焊接，但优选埋弧焊。另外，焊接条件，只要在公知的条件下进行即可。例如，优选利用3电极或4电极根据板厚在线能量为2.0～10kJ/mm的范围进行焊接。为了使焊接热影响区成为上述的金属组织，例如，作为焊接材料，优选使用Y-D、Y-DM、Y-DMH丝、以及NF5000B或NF2000的焊剂。另外，优选实施内面焊接以及外面焊接，优选利用内面3电极、外面4电极来实施埋弧焊。
(热处理工序)
其后(造管后)，在温度范围为100～300℃、保持时间为1分钟以上的条件下将钢管进行热处理。上限没有特别限定，例如为60分钟以下。
(其他工序)
进而，对于焊接部，为了不生成对耐酸性有害的组织(以面积率计超过20％的铁素体·珠光体)，也可以进行将焊接部加热至Ac1点以下来回火的缝热处理。该热处理可以在刚缝焊之后就进行。
由于不对本实施方式涉及的钢管的母材部实施超过Ac1点的温度下的热处理，因此母材部的金属组织与本实施方式涉及的钢板的金属组织相同。因此，本实施方式涉及的钢管，母材部、焊接部，除了都具备与以往钢同等以上的耐HIC性以外，还都具备优异的耐SSC性。
以下，通过实施例更具体地说明本发明，但本发明并不被这些实施例限定。
实施例
将具有表1-1、表1-2中所示的化学组成的钢液进行连续铸造，来制造240mm厚的钢板坯，采用表2-1～表2-3中所示的制造条件(加热温度、精轧温度、多段冷却中的第1次的水冷停止后的复热导致的最高到达温度、超过500℃的复热的次数)来制造了钢板。在表2-1～表2-3中，在水冷停止温度一栏中，OK表示水冷停止温度在多段加速冷却的各水冷后均为500℃以下的例子，NG表示存在冷却停止温度超过500℃的情况的例子。
Figure BDA0003826392340000231
Figure BDA0003826392340000241
Figure BDA0003826392340000251
Figure BDA0003826392340000261
Figure BDA0003826392340000271
根据API5L从得到的钢板制取圆棒拉伸试样，测定抗拉强度。另外，测定从表面起直到深度1mm为止的表层部的最高硬度，并且用SEM观察金属组织。另外，作为参考，也对距表面为5mm的位置处的组织、以及距表面为板厚的1/2的位置(1/2部)的组织进行了观察。
关于表层部的最高硬度，首先，从钢板的宽度方向的端部起算从钢板的宽度方向的1/4、1/2和3/4的位置通过气割来切出300mm见方的钢板，从切出的钢板的中心通过机械切割来制取长度20mm、宽度20mm的块状试样，通过机械研磨来进行研磨。对于该块状试样，使用维氏硬度计(载荷100g)，以距钢板表面为0.1mm深度的位置为起点，在板厚方向上以0.1mm间隔测定10点，对于同一深度以宽度方向1mm间隔测定20点，从而进行合计200点的测定，得到最高硬度。此时，即使存在1点超过250HV的测定点，如果在板厚方向上没有连续出现2点以上，则视为该点是异常点，不采用，将次高的值作为最高硬度。另一方面，在板厚方向上连续存在2点以上的超过250HV的测定点的情况下，将最高的值作为最高硬度。
对于金属组织，将以使得能够观察距表面为0.5mm(表层部中)、距表面为5mm、距表面为板厚的1/2的位置的方式制取的试样进行研磨而得到的试样，在3％硝酸与97％乙醇的混合溶液中浸渍数秒至数十秒来进行腐蚀，使金属组织显现，用SEM进行观察，并且，对于贝氏体和马氏体，根据显微维氏硬度进行分类。结果示于表3-1至表3-3。在金属组织的观察中，根据需要也使用了修正Lepera液。
Figure BDA0003826392340000291
Figure BDA0003826392340000301
Figure BDA0003826392340000311
其后，将各钢板冷加工成圆筒状，将圆筒状的钢板的两端部对接，利用3电极或4电极根据板厚在线能量为2.0kJ/mm～10kJ/mm的范围的条件下进行埋弧焊(SAW)，来制造了钢管。
作为焊接材料，在内面侧使用Y-D、Y-DM、Y-D丝和NF-5000B的焊剂，在外面侧使用Y-DM、Y-DMH、Y-DM、Y-DM丝、且焊剂使用NF-5000。焊接条件为：内面3电极、外面4电极，根据板厚在2.0kJ/mm～10kJ/mm的范围中调整焊接时的线能量。
对于得到的钢管，对于一部分的钢板，对母材部在表2-1～表2-3中所示的条件下进行了热处理。另外，对于一部分的钢管(试验No.58)，对焊接部实施了加热至400℃～Ac1点的热处理。
对于所得到的各钢管，从在钢管的周向上距离焊接部为90°、180°、270°的位置，通过机械切割来制取轴向长度20mm、周向长度20mm的试样。然后，使用该试样，通过与上述同样的方法来求出钢管的表层部的最高硬度。由于可以认为制管成为钢管后的金属组织与钢板的金属组织相同，因此原样地使用了上述的测定结果。
另外，作为耐SSC性的评价，从得到的钢管依据API5L制取圆棒试样，测定了屈服应力和抗拉强度。
进而，从钢管的母材部的内表面以残留内表面的形式制取宽度15mm、长度115mm、厚度5mm的4点弯曲试样，依据NACE TM 0316-2016调查了在各种的硫化氢分压、pH3.5的溶液环境下有无裂纹的发生。4点弯曲试验时的负荷应力设为实际屈服应力的90％及95％。
进而，作为耐HIC性的评价，实施了氢致开裂试验(以下，称为“HIC试验”)。HIC试验以NACE TM 0284 2016为基准来实施。具体而言，将从母材部制取的、具有沿着内面的曲率的长度100mm、宽度20mm的试样在使溶液A液(Solution A液)(5质量％NaCl+0.5质量％冰醋酸水溶液)中饱和有100％的H2S气体的试验液中浸渍96小时。其后，对表层部和中心部测定产生了裂纹的面积率(CAR)。如果CAR为5％以下，则判断为耐HIC性优异。
另外，基于圆棒拉伸试验的结果，通过上述的方法算出各钢板的比例极限。将它们的结果汇总地示于表4-1～表4-3。
Figure BDA0003826392340000341
Figure BDA0003826392340000351
Figure BDA0003826392340000361
试验No.1～22和60～65(本发明钢管)，具有与以往钢管同等以上的耐HIC特性，并且，耐SSC性优异。
从上述钢管No.1求出焊缝金属部的化学组成。其结果，焊缝金属的化学组成为C：0.07％、Si：0.41％、Mn：1.45％、P：0.010％、S：0.0030％、Cu：0.04％、Ni：0.12％、Cr：0.16％、Mo：0.24％、Nb：0.02、Ti：0.02％、Al：0.02％、O：0.045％、余量的Fe和杂质。
(焊趾部的形状)
对于得到的钢管，求出焊缝金属部的余高前端部的角度、即两侧的焊缝金属的切线方向和母材部表面构成的角度，将其小的那一方的角度作为焊趾部的角度。
(耐SSC性)
另外，作为耐SSC性的评价，从钢管的内表面以残留内表面的形式、以焊趾部配置于试样的长度方向中央部的方式制取宽度15mm、长度115mm、厚度5mm的4点弯曲试样，依据NACE TM 0316-2016调查了在各种硫化氢分压、pH3.5的溶液环境下有无裂纹的发生。4点弯曲试验时的负荷应力设为实际屈服应力的90％及95％。
(焊接热影响区的表层部的最高硬度)
测定焊接热影响区中的表层部的硬度。关于上述硬度，从钢管的周向、以及长度方向的中心部，在从表面起直到1.0mm或0.9mm深度位置为止的表层部中进行了硬度测定。关于焊接热影响区的硬度试验的试样的切出方法，如上所述。
具体而言，关于焊接热影响区的硬度测定，从焊趾(焊缝金属部与母材部的边界)向母材部侧，在距表面为0.3mm、0.6mm、0.9mm的位置以0.5mm间距测定40点，从而进行合计120点的测定，算出最高硬度。
另外，一并观察焊接热影响区的表层部中的金属组织，一并测定了面积率。表层部的金属组织是在壁厚方向上距表面为0.5mm深度的位置的金属组织。将结果汇总地示于表5。
表5
Figure BDA0003826392340000381
B:贝氏体
试验No.2、2’、11、11’，也包括焊接部在内耐SSC性优异。另一方面，试验No.2”、11”从焊趾部发生了SSC。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供屈服应力为350MPa以上，并且，即使在含有超过0.1MPa的硫化氢的30℃以下的环境下负荷超过屈服应力的90％的应力也不会产生裂纹的具有优异的耐SSC性的钢管、和能够作为其原料使用的钢板。具体而言，本发明涉及的钢管适合用于石油、天然气等的钻井用钢管或输送用钢管等的在高压硫化氢环境下使用的钢管。
附图标记说明
1 焊缝金属部
2 母材部
3 焊趾部的角度
4 焊接热影响区
5 样品切出部

Claims (6)

1.一种钢管，是具有母材部和焊接部的钢管，
所述母材部的化学组成以质量％计包含
C：0.030～0.100％、
Si：0.50％以下、
Mn：0.80～1.60％、
P：0.020％以下、
S：0.0030％以下、
Al：0.060％以下、
Ti：0.001～0.030％、
Nb：0.006～0.100％、
N：0.0010～0.0080％、
Ca：0.0005～0.0050％、
O：0.0050％以下、
Cr：0～1.00％、
Mo：0～0.50％、
Ni：0～1.00％、
Cu：0～1.00％、
V：0～0.10％、
Mg：0～0.0100％、
REM：0～0.0100％，
余量为Fe和杂质，
由下述(i)式表示的ESSP为1.5～3.0，
由下述(ii)式表示的Ceq为0.20～0.50，
所述母材部的从表面至深度1mm的范围的表层部的金属组织由选自多边形铁素体、粒状贝氏体、针状铁素体、贝氏体中的1种以上构成，
所述母材部的所述表层部中的最高硬度为250HV以下，屈服应力为415～630MPa，应力应变曲线中的比例极限为前述屈服应力的90％以上，
ESSP＝Ca×(1-124×O)/(1.25×S) …(i)
Ceq＝C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 …(ii)
其中，式中的各元素符号表示钢中所含的各元素的以质量％计的含量，在不含有的情况下记为零。
2.根据权利要求1所述的钢管，
在所述母材部的所述表层部的所述金属组织中，粒状贝氏体、针状铁素体、贝氏体的合计面积率超过80％。
3.根据权利要求1或2所述的钢管，
所述母材部的化学组成以质量％计含有选自
Cr：0.10～1.00％、
Mo：0.03～0.50％、
Ni：0.10～1.00％、
Cu：0.10～1.00％、
V：0.005～0.10％、
Mg：0.001～0.0100％、和
REM：0.001～0.0100％
中的1种以上。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的钢管，
所述母材部的化学组成以质量％计包含Nb：0.01～0.04％，
所述焊接部包含焊接热影响区和焊缝金属部，
所述焊接热影响区中的表层部的金属组织包含选自贝氏体和针状铁素体中的1种以上，
所述焊接热影响区中的表层部的最高硬度为250HV以下，
所述钢管的内侧的焊趾部的角度为130～180°的范围。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的钢管，
所述母材部的厚度为10～40mm，管径为508mm以上。
6.一种钢板，被用于权利要求1～5的任一项所述的钢管的所述母材部。
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