RU2404280C2 - Горячегнутая труба и способ ее получения - Google Patents

Горячегнутая труба и способ ее получения Download PDF

Info

Publication number
RU2404280C2
RU2404280C2 RU2009104936/02A RU2009104936A RU2404280C2 RU 2404280 C2 RU2404280 C2 RU 2404280C2 RU 2009104936/02 A RU2009104936/02 A RU 2009104936/02A RU 2009104936 A RU2009104936 A RU 2009104936A RU 2404280 C2 RU2404280 C2 RU 2404280C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
maximum
pipe
hot
strength
temperature
Prior art date
Application number
RU2009104936/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009104936A (ru
Inventor
Нобуаки ТАКАХАСИ (JP)
Нобуаки Такахаси
Акио ЯМАМОТО (JP)
Акио ЯМАМОТО
Масахико ХАМАДА (JP)
Масахико ХАМАДА
Original Assignee
Сумитомо Метал Индастриз, Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. filed Critical Сумитомо Метал Индастриз, Лтд.
Publication of RU2009104936A publication Critical patent/RU2009104936A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2404280C2 publication Critical patent/RU2404280C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • B23K33/004—Filling of continuous seams
    • B23K33/006—Filling of continuous seams for cylindrical workpieces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/06—Tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочной горячегнутой стальной трубы. Сварную трубу нагревают до температуры в интервале 900-1100°С и осуществляют ее гибку. Охлаждают согнутую трубу до температуры порядка 300°С или ниже со скоростью охлаждения по меньшей мере 3°С/сек и осуществляют последующий отпуск в диапазоне температур 300-500°С. Основной металл трубы имеет состав, мас.%: С 0,03-0,12, Si 0,05-0,50, Mn 1,4-2,2, S - максимум 0,005, Аl - максимум 0,06, N - максимум 0,007, остальное - Fe и примеси, углеродный эквивалент (Ceq) составляет максимум 0,36%, а параметр трещинообразования (Pcm) - максимум 0,22%. Металл шва имеет параметр трещинообразования (Pcm) максимум 0,30% и содержит В максимум 5 ppm, кислород - максимум 300 ppm. Обеспечиваются отличная прочность, соответствующая по меньшей мере классу Х70, низкотемпературная ударная вязкость металла шва, отличный предел текучести на нижней стороне изгиба. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 табл.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к горячегнутой трубе и способу ее получения. В частности, настоящее изобретение относится к горячегнутой трубе, которая образована из сварной стальной трубы, у которой сварной шов проходит в ее продольном направлении и которая имеет прочность по меньшей мере согласно классу API X70 и у которой металл шва имеет отличную ударную вязкость при низкой температуре. Оно относится также к способу изготовления такой горячегнутой трубы.
Уровень техники в области изобретения
В последние годы повышается потребность в снижении стоимости трубопроводов. С развитием технологий производства в трубопроводах начали применять высокопрочные стальные трубы. Большинство высокопрочных стальных труб (прямых труб), использующихся в трубопроводах, имеет класс прочности до API X70. Во всем мире было введено в использование всего несколько высокопрочных стальных труб класса API X80. В частности, в конструкции современных трубопроводов необходимы горячегнутые трубы, которые получают гибкой сварной стальной трубы, у которой сварной шов идет в продольном направлении. Однако, при термообработке, проводимой после гибки, чрезвычайно трудно гарантировать одновременно прочность и ударную вязкость в швах. Таким образом, технологии производства высокопрочных горячегнутых труб класса по меньшей мере API X70 не было разработано.
Патентный документ 1 описывает изобретение, направленное на производство толстостенной высокопрочной горячегнутой трубы, имеющей низкий параметр трещинообразования в сварном шве, Рсm, путем нагревания толстостенной сварной стальной трубы особого состава, так что параметр трещинообразования в шве Pcm составляет самое большее 0,19% (в настоящем описании, если не указано иное, процент означает процент по массе), до температуры от Ас3, до самое большее 1100°С, проведения гибки трубы при этой температуре, затем охлаждения трубы с особой скоростью охлаждения до 300°С или ниже, и затем проведения отпуска трубы в интервале температур от по меньшей мере 550°С до максимум 650°С.
Патентный документ 2 описывает изобретение, относящееся к производству высокопрочной горячегнутой трубы, металл шва которой имеет отличную ударную вязкость, путем нагрева сварной стальной трубы, у которой металл шва таков, что значение [{1,5(O-0,89Al)+3,4N}-Ti] (где O, Al, N и Ti означают соответственно содержание кислорода, алюминия, азота и титана) лежит в интервале от по меньшей мере -0,010 до максимум 0,010, до температуры от по меньшей мере 900°С до максимум 1000°С, после чего сразу следует быстрое охлаждение с одновременной гибкой.
Патентный документ 1: JP H05-67699 В
Патентный документ 2: JP H09-295067 А
Описание изобретения
В изобретениях, раскрытых в патентных документах 1 и 2, чрезвычайно трудно гарантировать предел текучести на внутренней стороне изгиба (здесь также называемой нижней стороной), являющейся стороной, которая подвергается деформации сжатия. Действительно, чтобы гарантировать необходимую низкотемпературную ударную вязкость металла шва, нужно уменьшить Pcm и оптимизировать состав, но если после гибки не проводить отпуск, трудно гарантировать предел текучести на нижней стороне горячегнутой трубы.
Если отпуск проводится при температуре порядка 500°С или выше, предел прочности на разрыв падает. Чтобы компенсировать уменьшение предела прочности на разрыв, приходится повышать содержание легирующих элементов в основном металле горячегнутой трубы, что приводит к повышению стоимости материалов и, таким образом, затрудняет применение горячегнутых труб в качестве трубопроводных труб.
Кроме того, если попытаться повысить прочность, становится трудным гарантировать необходимую низкотемпературную ударную вязкость металла шва горячегнутой трубы.
Целью настоящего изобретения является предоставить горячегнутую трубу, которая позволяет обеспечить желаемые ударную вязкость металла шва и предел текучести на нижней стороне изгиба, что является важными свойствами для горячегнутой трубы, при одновременном сохранении хорошей прочности и низкотемпературной ударной вязкости основного металла, и предложить способ получения такой горячегнутой трубы.
Настоящее изобретение основано на обнаружении того, что вышеуказанные цели могут быть достигнуты следующим:
(i) после гибки сварной стальной трубы предусмотрено проведение отпуска трубы в низкотемпературном диапазоне, от по меньшей мере 300°С до максимум 500°С, а именно дисперсионного твердения (старения),
(ii) применение в качестве материала для гибки сварной стальной трубы, у которой основной металл имеет подходящие углеродный эквивалент Ceq и параметр трещинообразования в шве Pcm (такой, как стальная труба UOE или сварная труба, формованная вальцами (называемая ниже RB-трубой)), и
(iii) обеспечение металла шва с высокой ударной вязкостью, что достигается сваркой с применением сильноосновного флюса, не содержащего бора.
Настоящее изобретение относится к горячегнутой трубе, которая получена проведением гибки сварной стальной трубы и которая имеет закаленную и отпущенную структуру, полученную охлаждением после гибки со скоростью охлаждения по меньшей мере 3°С в секунду до температуры порядка 300°С или ниже и затем отпуском в интервале температур 300-500°С, отличающейся тем, что:
основной металл имеет состав: С 0,03-0,12%, Si 0,05-0,50%, Mn 1,4-2,2%, S максимум 0,0050%, Al максимум 0,06%, N максимум 0,0070%, предпочтительно одно или более из Сu максимум 1,0%, Ni максимум 2,0%, Cr максимум 1,0%, Мо максимум 1,0%, Nb максимум 0,1%, V максимум 0,1% и Ti максимум 0,03%, более предпочтительно В максимум 0,0030%, более предпочтительно Са максимум 0,005%, и остальное Fe и примеси, причем углеродный эквивалент (Ceq), определяемый уравнением (1), равен по меньшей мере 0,36%, а параметр трещинообразования в шве (Pcm), определяемый уравнением (2), равен максимум 0,22%, и
металл шва имеет параметр трещинообразования в шве (Рсm), определяемый уравнением (2), максимум 0,30%, содержание В максимум 5 ppm и содержание кислорода максимум 300 ррm (частей на миллион)
Figure 00000001
Figure 00000002
С другой стороны, настоящее изобретение относится к способу получения горячегнутой трубы, характеризующемуся гибкой сварной стальной трубы, такой, как стальная UOE-труба или RB-труба, у которой основной металл и металл шва удовлетворяют вышеописанным условиям, после нагрева до температуры от по меньшей мере 900°С до максимум 1100°С, затем немедленным охлаждением трубы до температуры порядка 300°С или ниже со скоростью охлаждения по меньшей мере 3°С/сек, и затем проведением отпуска трубы в интервале температур от по меньшей мере 300°С до максимум 500°С.
Согласно настоящему изобретению можно предотвратить уменьшение предела текучести материала нижней стороны изгиба и уменьшение прочности и ударной вязкости, что является проблемами для свойств высокопрочных горячегнутых труб. В результате можно получить высокопрочную горячегнутую трубу, имеющую сбалансированные отличную прочность, по меньшей мере класса API Х70, и ударную вязкость, и у которой улучшены предел прочности на разрыв и низкотемпературная ударная вязкость металла шва. А именно горячегнутая труба имеет основной металл с хорошей прочностью и ударной вязкостью, и одновременно решена проблема уменьшения ударной вязкости металла шва и уменьшения предела текучести материала на нижней стороне изгиба, что представляет проблему для горячегнутых труб.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 является графиком, показывающим соотношение между углеродным эквивалентом Ceq(%) и прочностью (МПа) трубы в направлении по окружности.
Фиг.2 является графиком, показывающим результаты исследования при использовании металла шва, имеющего углеродный эквивалент (IIW) 0,56%, предписываемый для класса API X100.
Пример осуществления изобретения
Ниже со ссылками на приложенные чертежи будет подробно объяснен вариант реализации способа получения горячегнутой трубы согласно настоящему изобретению.
В этом варианте осуществления в качестве материала для образования горячегнутой трубы используется сварная стальная труба со швом, идущим в продольном направлении, такая, как стальная UOE-труба или RB-труба.
Как хорошо известно, стальной UOE-трубой называют сварную стальную трубу большого диаметра, которая получена гибкой исходного материала в виде листа в форме буквы U в холодном состоянии, используя высокомощный пресс, далее формированием кругового сечения с помощью О-образного пресса и затем сваркой стыка с внутренней и внешней стороны в автоматическом процессе дуговой сварки под флюсом погруженной дугой. RB-трубой называется сварная стальная труба большого диаметра, которую делают, формируя из исходного материала, имеющего форму листа, круговое сечение, используя окантовочный гибочный пресс и гибочные вальцы и затем сваривая стык с внутренней и наружной стороны, используя последовательно сварочную машину для внутренней поверхности, сварочную машину для наружной поверхности, машину для сварки по окружности на внутренней стороне и машину для сварки по окружности на наружной стороне. И стальная UOE-труба, и RB-труба имеют шов, идущий в осевом направлении.
Основной металл
Поясним причины ограничений на состав основного металла сварной стальной трубы, использующейся в качестве материала для получения горячегнутой трубы.
С: от по меньшей мере 0,03% до максимум 0,12%
С является элементом, который эффективен для повышения прочности, поэтому он содержится в количестве по меньшей мере 0,03%, чтобы получить прочность по меньшей мере класса API X70. Однако, если содержание С превышает 0,12%, заметно снижается ударная вязкость, так что он имеет отрицательное влияние на механические свойства основного металла и способствует образованию поверхностных дефектов в слябе. Таким образом, содержание С ограничено диапазоном от по меньшей мере 0,03% до максимум 0,12%. Предпочтительное содержание С составляет от по меньшей мере 0,04% до максимум 0,08%.
Si: от по меньшей мере 0,05% до максимум 0,50%
Si эффективен как раскислитель и как компонент, упрочняющий сталь. Если содержание Si меньше 0,05%, раскисление является недостаточным, а если оно превышает 0,50%, в зоне термического воздействия образуется большое количество мартенситно-аустенитного компонента, и ударная вязкость заметно снижается, что приводит к ухудшению механических свойств. Поэтому содержание Si ограничено диапазоном от по меньшей мере 0,05% до максимум 0,50%. Предпочтительное содержание Si составляет от по меньшей мере 0,05% до максимум 0,35%. Содержание Si предпочтительно определяют с учетом толщины стального листа.
Mn: от по меньшей мере 1,4% до максимум 2,2%
Mn является основным элементом для повышения прочности и ударной вязкости стали, поэтому он содержится в количестве по меньшей мере 1,4%, чтобы гарантировать прочность. Однако, если содержание Mn превышает 2,2%, ухудшается ударная вязкость металла шва, также ухудшаются ударная вязкость основного металла и зоны термического воздействия после гибки. Поэтому содержание Mn ограничено диапазоном от по меньшей мере 1,4% до максимум 2,2%. Предпочтительное содержание Mn составляет от по меньшей мере 1,5% до максимум 2,0%.
S: максимум 0, 0050%
S ухудшает ударную вязкость основного металла, если ее содержание превышает 0,0050%. Поэтому содержание S ограничено до максимум 0,0050%.
Al: максимум 0,06%
Как и Si, Al также действует как раскислитель. Этот эффект в достаточной мере достигается, если содержание Al составляет максимум 0,06%, но если Al добавляют в количестве более 0,06%, его влияние достигает насыщения, и дальше просто повышается стоимость. Поэтому содержание А1 ограничено максимум 0,06%. Предпочтительное содержание А1 составляет от по меньшей мере 0,010% до максимум 0,055%.
N: максимум 0, 008%
N имеет результатом повышение высокотемпературной прочности из-за образования нитридов с V, Ti или подобным. Однако, если содержание N превышает 0,008%, он образует карбонитриды с Nb, V или Ti и приводит к уменьшению ударной вязкости основного металла и зоны термического воздействия. Поэтому содержание N ограничено максимум 0,008%. Предпочтительное содержание N составляет максимум 0,0070%.
Описываемые ниже элементы могут содержаться как факультативные элементы.
По меньшей мере одно из: Cu максимум 1,0%, Ni максимум 2,0%, Cr максимум 1,0%, Мо максимум 1,0%, Nb максимум 0,1%, V максимум 0,1% и Ti максимум 0,03%.
Эти элементы можно добавлять для улучшения прочности и ударной вязкости.
Cu может повышать прочность, не ухудшая существенно ударную вязкость, путем упрочнения твердого раствора и улучшения структуры благодаря повышению прокаливаемости. Однако, если содержание Cu превышает 1,0%, чтобы предотвратить появление поверхностных трещин, обусловленных Cu, которые приводят к поверхностным дефектам заготовки, заготовку нужно нагревать до низкой температуры, и условия производства сильно ограничиваются. Поэтому, если Cu присутствует, ее содержание предпочтительно ограничено до максимум 1,0%. Предпочтительное содержание Cu составляет от по меньшей мере 0,10% до максимум 0,50%.
Как и Cu, Ni также может повышать прочность, не сильно ухудшая ударную вязкость, упрочняя твердый раствор и улучшая структуру благодаря повышению прокаливаемости. Кроме того, Ni подавляет ухудшение ударной вязкости основного металла и зоны термического воздействия после гибки. Однако, если содержание Ni превышает 2,0%, повышается стоимость, и его добавление становится нецелесообразным. Поэтому, если Ni добавляют, его содержание предпочтительно ограничено максимум 2,0%. Предпочтительное содержание Ni составляет от по меньшей мере 0,10% до максимум 0,60%.
Подобно Cu и Ni, Cr также повышает прочность без значительного ухудшения ударной вязкости, упрочняя твердый раствор и улучшая структуру благодаря повышению прокаливаемости. Однако, если содержание Cr превышает 1,0%, ухудшается ударная вязкость зоны термического воздействия. Поэтому, если Cr добавляют, его содержание предпочтительно ограничено до максимум 1,0%. Предпочтительное содержание Cr составляет от по меньшей мере 0,10% до максимум 0,50%.
Мо эффективен для повышения прочности основного металла и металла шва, и он также обеспечивает эффект подавления ухудшения ударной вязкости основного металла и зоны термического воздействия после гибки. Чтобы с надежностью обеспечить эти результаты, предпочтительно добавлять этот элемент в количестве по меньшей мере 0,05%. Однако, если добавка Мо превышает 1,0%, ухудшается кольцевая свариваемость, то есть свариваемость, когда две трубы размещают встык и соединяют сваркой на месте, и ухудшается ударная вязкость зоны термического воздействия. Поэтому, если Мо добавляют, его содержание предпочтительно ограничено максимум 1,0%. Предпочтительное содержание Мо составляет от по меньшей мере 0,05% до максимум 0,50%.
Nb, V, и Ti имеют большое влияние на повышение прочности благодаря дисперсионному упрочнению и повышению прокаливаемости или на улучшение ударной вязкости в результате уменьшения размеров кристаллического зерна. Однако, если содержание этих элементов чрезмерно высокое, ударная вязкость металла шва падает. Поэтому если Nb, V или Ti добавляют, их содержание ограничено предпочтительно: для Nb до максимум 0,1%, для V до максимум 0,1% и для Ti до максимум 0,030%. Содержание Ti предпочтительно составляет по меньшей мере 0,005%, так что он будет образовывать TiN и тем самым подавлять рост зерна в зоне термического воздействия с повышением ее ударной вязкости. Содержание Nb предпочтительно составляет от по меньшей мере 0,010% до максимум 0,060%, содержание V - предпочтительно от по меньшей мере 0,010% до максимум 0,060% и содержание Ti предпочтительно от по меньшей мере 0,005% до максимум 0,025%.
Может добавляться всего один из этих факультативных элементов, или два, или более этих элементов могут добавляться в комбинации.
В: максимум 0,0030%
В заметно повышает прокаливаемость стали, и чтобы с уверенностью достичь этого эффекта, предпочтительно добавлять по меньшей мере 0,0005% В. С другой стороны, если содержание В превышает 0,0030%, ухудшается свариваемость. Поэтому, если В добавляют, его содержание предпочтительно ограничено максимум 0,0030%. Содержание В предпочтительно составляет от по меньшей мере 0,0005% до максимум 0,0020%.
Са: максимум 0,005%
Са обеспечивает контроль формы включений, в особенности, их сфероидизацию, тем самым предотвращая водородное растрескивание и образование продольных трещин. Однако, если содержание Са превышает 0,005%, эти эффекты доходят до насыщения. Поэтому, если Са добавляют, его содержание предпочтительно ограничено до максимум 0,005%. Предпочтительное содержание Са составляет от по меньшей мере 0,0005% до максимум 0,0040%.
Может добавляться всего один из этих факультативных элементов или оба они могут добавляться в комбинации.
Помимо вышеназванного в состав основного металла входят Fe и примеси.
Чтобы достичь высокой прочности, по меньшей мере класса API, Х70, и высокой ударной вязкости, в дополнение к вышеописанному составу чрезвычайно важно, чтобы углеродный эквивалент Ceq и параметр трещинообразования в шве Pcm для основного металла, а также углеродный эквивалент Ceq и параметр трещинообразования в шве Pcm для металла шва удовлетворяли заданным значениям. Это будет пояснено ниже.
Углеродный эквивалент Ceq основного металла, определяемый уравнением (1): по меньшей мере 0,36%.
Чтобы получить основной металл с прочностью по меньшей мере класса API X70, углеродный эквивалент Ceq основного металла, определяемый следующим уравнением (1), устанавливают по меньшей мере на 0,36%
Figure 00000001
Фиг.1 является графиком, показывающим соотношение между углеродным эквивалентом Ceq (%) и прочностью трубы (МПа) в направлении вдоль окружности. Прочность трубы в направлении вдоль окружности для различных значений углеродного эквивалента Ceq для составов в пределах интервалов, соответствующих настоящему изобретению, изображена линией, рассчитанной по следующему уравнению. Прямая линия, параллельная абсциссе на графике с фиг.1, показывает целевое значение прочности в направлении вдоль окружности для трубы класса по меньшей мере API 5L Х70 (570 МПа).
Прочность (МПа) трубы в направлении вдоль окружности =
[9,75 × углеродный эквивалент Ceq × 100]+255.
Из этого графика можно видеть, что для достижения прочности по меньшей мере класса API 5L Х70, даже если пластина выполнена способом, использующим обработку ТМСР (thermal - mechanical controlled process), углеродный эквивалент Ceq должен составлять по меньшей мере 0,36%.
В частности, в производстве горячегнутых труб известно, что в производственном процессе, в котором закалка проводится после гибки при температуре от по меньшей мере 900°С до максимум 1100°С, или в которой отпуск проводится при температуре от по меньшей мере 300°С до максимум 500°С, в конце вышеописанного процесса прочность в направлении вдоль окружности падает примерно на 10-20 МПа по сравнению с исходной прочностью до термообработки. Поэтому, чтобы в конечном продукте, имеющем форму горячегнутой трубы, достичь прочности по меньшей мере класса API 5L Х70, углеродный эквивалент Ceq предпочтительно должен составлять по меньшей мере 0,40%.
Параметр трещинообразования в шве, Pcm, для основного металла, определяемый уравнением (2): максимум 0,22%.
Если параметр трещинообразования в шве, Pcm, для основного металла, определяемый следующим уравнением (2), превышает 0,22%, высокая прочность и высокая ударная вязкость, а также кольцевая свариваемость на месте не могут быть достигнуты, даже если проводится термообработка. Поэтому параметр трещинообразования в шве Pcm для основного металла, определяемый следующим уравнением (2), устанавливают на максимум 0,22%. Параметр трещинообразования в шве Pcm для основного металла предпочтительно составляет максимум 0,19%
Figure 00000003
Металл шва
Параметр трещинообразования в шве Pcm для металла шва, определяемый уравнением (2): максимум 0,30%.
Если параметр трещинообразования в шве Pcm для металла шва, определяемый уравнением (2), превышает 0,30%, нельзя гарантировать ударную вязкость металла шва после термообработки. Поэтому параметр трещинообразования в шве Pcm для металла шва, определяемый уравнением (2), составляет максимум 0,30%. Параметр трещинообразования в шве Pcm для металла шва предпочтительно составляет максимум 0,29%.
Содержание В в металле шва: максимум 5 ppm, содержание кислорода в металле шва: максимум 300 ppm.
Содержание кислорода и содержание В в металле шва, которые имеют большое влияние на ударную вязкость металла шва, зависят от состава флюса, используемого во время сварки. Содержание кислорода в металле шва предпочтительно является как можно более низким. Чтобы уменьшить содержание кислорода в металле шва, сварка проводится с использованием высокоосновного флюса.
Если содержание кислорода в металле шва превышает 300 ppm, повышается количество оксидов в металле шва, эти оксиды становятся исходными пунктами для трещин и приводят к снижению пластичности. Поэтому содержание кислорода в металле шва ограничено до максимум 300 ppm. Предпочтительное содержание кислорода в металле шва составляет максимум 280 ppm.
Основность флюса определяется согласно выражению (CaO+MgO+BaO+CaFa2+0,5(MnO+FeO))/(SiO2+0,5(Al2O3+TiO2+ZrO)). Устанавливая эту основность флюса по меньшей мере на 3,0, можно снизить содержание кислорода в металле шва до максимум 300 ppm, благодаря чему можно достичь целевых характеристик.
Вообще говоря, металл сварного шва в прямой стальной UOE-трубе класса до API X70 содержит примерно 10-30 ppm В, чтобы не допустить снижения ударной вязкости.
Присутствие В подавляет выделение ферритов по границам зерен, предотвращая тем самым уменьшение ударной вязкости и позволяя получить однородную структуру игольчатого феррита. Однако для сварного шва стальной UOE-трубы класса по меньшей мере API X70 предпочтительно не добавлять В в металл шва из соображений ударной вязкости. Это объясняется тем, что выделение ферритов по границам зерен можно в достаточной мере предотвратить даже в отсутствие В благодаря повышению прокаливаемости, а если В добавлен, облегчается образование плосковытянутой структуры, что ведет к уменьшению ударной вязкости.
Фиг.2 является графиком, показывающим результат измерения энергии, vE-10(°C), поглощенной в испытании на удар по Шарпи металлом шва, имеющего углеродный эквивалент 0,56%, предусмотренный для класса API X100.
Как показано на графике фиг.2, в металле шва, содержащем В (закрашенные кружки на фиг.2), поглощенная энергия уменьшается при повышении температуры закалки, в то время как для металла шва, не содержащего В (незакрашенные кружки на фиг.2), поглощенная энергия повышается с примерно 100 Дж до примерно 150 Дж, когда температура закалки находится в интервале от по меньшей мере 900°С до максимум 1100°С, и остается почти постоянной величиной 150-200 Дж, когда температура закалки превышает 1100°С.
Из этого результата можно видеть, что предпочтительно не добавлять В в металл шва, чтобы после термообработки сохранить необходимую ударную вязкость металл шва, соответствующую требованиям для диапазона прочности согласно классам API от X70 до X100. Этот эффект особенно выражен, если закалка проводится при высокой температуре, превышающей 1000°С.
В этом варианте осуществления в качестве материала для гибки используется сварная стальная труба, такая, как стальная UOE-труба или RB-труба, и ее гнут после нагрева до температуры в диапазоне от по меньшей мере 900°С до максимум 1100°С с образованием горячегнутой трубы и сразу после этого охлаждают со скоростью охлаждения по меньшей мере 3°С/сек до температуры порядка 300°С или ниже, затем проводят ее отпуск в диапазоне низких температур, от по меньшей мере 300°С до максимум 500°С.
Если сварную стальную трубу нагревают до температуры меньше 900°С, то поскольку температура нагрева меньше или равна точке фазового перехода Ас3, невозможно достичь достаточной прочности и ударной вязкости из-за отсутствия рекристаллизации. С другой стороны, если температура нагрева превышает 1100°С, аустенитные зерна укрупняются, что приводит к снижению ударной вязкости. Поэтому в данном варианте осуществления температура нагревания сварной стальной трубы составляет от по меньшей мере 900°С до максимум 1100°С. С учетом изменений производственных условий предпочтительная температура нагрева составляет от по меньшей мере 950°С до максимум 1100°С.
Сварная стальная труба, которую нагревали таким образом, применяется как материал для гибки. Гибка может проводиться хорошо известным традиционным способом, так что пояснение способов гибки не приводится. Например, гибка может проводиться при нагреве до заданной температуры, после проведения всей длины сварной стальной трубы через зону высокочастотного нагрева.
Гибка проводится так, чтобы сварной шов, который проходит вдоль оси сварной стальной трубы, находился на нижней стороне изгиба.
Затем горячегнутую трубу, которую согнули таким способом, подвергают термообработке (закалке и отпуску).
Закалка проводится путем охлаждения сразу после гибки со скоростью охлаждения по меньшей мере 3°С/сек до температуры порядка 300°С или ниже. С учетом изменений производственных условий скорость охлаждения предпочтительно составляет по меньшей мере 5°С/сек.
Как указывалось выше, основным отличительным признаком настоящего изобретения является то, что температура отпуска снижена. Этот признак будет пояснен далее.
Известны методы, согласно которым закаленную трубу оставляют в состоянии непосредственно после закалки, то есть без отпуска, что отрицательно сказывается на ударной вязкости металла шва после гибки, и методы, в которых отпуск проводится при высокой температуре, от по меньшей мере 550°С до максимум 650°С, что отрицательно сказывается на прочности и ударной вязкости после гибки.
Напротив, чтобы преодолеть проблемы, заключающиеся в том, что очень трудно гарантировать ударную вязкость металла шва горячегнутой трубы, и в том, что снижается предел текучести на нижней стороне горячегнутой трубы, основной отличительный признак настоящего изобретения состоит в том, что отпуск после закалки проводится при низкой температуре, а именно путем дисперсионного твердения.
Обычно высокую ударную вязкость стали получают, проводя отпуск в высокотемпературном диапазоне, от по меньшей мере 500°С до менее 650°С, так как в этом температурном диапазоне локализованные дислокации могут свободно двигаться. Однако, это вызывает снижение прочности. Дислокации нельзя в достаточной мере закрепить просто выделением цементита, которое обычно происходит в низкоуглеродной стали. Поэтому, чтобы предотвратить уменьшение прочности, вызванное перемещением дислокации, движение дислокации подавляют, используя выделения карбидов V, Nb, Mo и т.п., тем самым достигая желаемой прочности. Выделение этих карбидов происходит только в высокотемпературном диапазоне от по меньшей мере 500°С до менее 650°С. А именно отпуск в таком диапазоне высоких температур имеет целью получить тонкую ферритовую структуру, получая тем самым высокую ударную вязкость при сохранении прочности.
Напротив, температура отпуска в настоящем изобретении находится в диапазоне низких температур от по меньшей мере 300°С до максимум 500°С. В этом низкотемпературном диапазоне дислокации не могут двигаться столь свободно. Поэтому закрепления дислокации можно в достаточной степени достичь просто цементитом, без необходимости дополнительных выделений, имеющих закрепляющее действие. Проводя отпуск в этом диапазоне низких температур, можно увеличить предел текучести, почти не снижая предел прочности на разрыв. А именно в настоящем изобретении желаемые свойства горячегнутой трубы можно получить без значительного повышения стоимости, благодаря повышению прочности исходной трубы для горячегнутой трубы, используя соответствующим образом выбранный состав.
У горячегнутой трубы имеется тенденция к некоторому ухудшению свойств, когда температура отпуска близка к 500°С. Поэтому температуру отпуска предпочтительно выбирают от по меньшей мере 300°С до максимум 450°С, чтобы гарантировать свойства горячегнутой трубы.
Таким образом, цель отпуска в настоящем изобретении полностью отлична от цели отпуска в высокотемпературном диапазоне, который применялся в предшествующем уровне техники.
Далее эффект снижения температуры отпуска поясняется более подробно со ссылками на базовые эксперименты, проведенные авторами настоящего изобретения.
В качестве базового эксперимента отпуск проводили при четырех разных температурах отпуска, используя прямую трубу, которую не подвергали гибке в описываемых ниже условиях. Испытание на нагрев прямой трубы может быть проведено относительно недорого и просто по сравнению с производством горячегнутой трубы, и это очень важное и полезное базовое испытание для оценки того, как свойства трубы меняются в зависимости от температуры отпуска.
Прямой трубой, использованной в этом испытании, была стальная труба с наружным диаметром 1016 мм и толщиной стенок 20 мм. Составы стальной трубы и металла шва показаны в таблице 1. Механические свойства стальной трубы показаны в таблице 2.
Таблица 1
Основной металл, вес.% Металл шва, вес.%
С Si Mn S Другие Ceq Pcm Pcm
0,07 0,14 1,55 0,0020 Си, Ni, Cr, Mo, Nb, V, Ti 0,39 0,19 0,20
Таблица 2
Основной металл Металл шва Зона термического воздействия
Испытание на растяжение Испытание по Шарпи Испытание по Шарпи Испытание по Шарпи
YS (МПа) TS (МПа) YR (%) Энергия (Дж) Энергия (Дж) SA (%) Энергия (Дж) SA(%)
583 641 91, 0 289 123 98 206 97
SA: площадь сдвига (% вязкого разрушения); температура в испытании по Шарпи: -20°С.
Как показано в таблице 2, механические свойства основного металла в направлении вдоль окружности таковы: предел прочности на разрыв TS 641 МПа, предел текучести YS 583 МПа и отношение предела текучести к пределу прочности YR 91,0%, а его ударная вязкость соответствует поглощенной энергии vE-20, равной 289 Дж при температуре в испытание по Шарпи -20°С. Ударная вязкость металла шва соответствует поглощенной энергии vE-20 123 Дж при температуре в испытание по Шарпи -20°С, а ударная вязкость зоны термического воздействия соответствует поглощенной энергии vE-20 206 Дж при температуре в испытание по Шарпи -20°С.
После того, как стальная труба, имеющая вышеописанные свойства, была нагрета до 1000°С, ее охлаждали водой до температуры 300°С или ниже так, чтобы скорость охлаждения в центре в направлении толщины трубы составляла 13°С/сек, и затем трубу оставляли остывать до комнатной температуры.
Позднее, как показано в таблице 3, трубу подвергали испытанию на нагрев прямой трубы без отпуска или с отпуском при четырех разных температурах (300, 400, 500 или 550°С). Время выдерживания при каждой температуре отпуска выбиралось из расчета один час на дюйм (25,4 мм). Таким образом, для этой испытуемой трубы, имеющей толщину стенок 20 мм, выдерживание при каждой температура отпуска проводилось в течение приблизительно 47 минут.
Таблица 3 показывает прочность и ударную вязкость основного металла, ударную вязкость металла шва и ударную вязкость зоны термического воздействия, измеренные при температуре испытаний и комнатной температуре, используя образцы для испытания на растяжение в виде пластин, как предписано API, и образец для испытания по Шарпи, имеющий размеры 10 мм × 10 мм с V-образным надрезом 2 мм для измерения ударной вязкости.
Таблица 3
  Темп. отпуска (°С) Основной металл Металл шва Зона термического воздействия
Испытание на растяжение Испытание по Шарпи Испытание по Шарпи Испытание по Шарпи
YS (МПа) TS (МПа) YR (%) Энергия (Дж) Энергия (Дж) SA (%) Энергия (Дж) SA(%)
  После закалки, без отпуска 449 616 85,6 281 151 70 270 100
1 300 486 621 78,2 292 154 81 265 98
2 400 500 604 82,8 292 143 83 267 100
3 500 520 597 87,1 301 144 52 283 99
4 550 521 567 91,9 323 97 39 292 100
Целевое значение ≥485 ≥570 ≤93,0 ≥80 ≥40 ≥50 ≥40 ≥50
Как можно видеть из таблиц 2 и 3, в состоянии непосредственно после закалки предел прочности на разрыв, TS, уменьшился приблизительно на 30 МПа от предела прочности на разрыв, TS, исходной трубы перед закалкой, а предел текучести YS снизился очень сильно.
При отпуске закаленной исходной трубы в диапазоне низких температур, не превышающих 500°С, предел текучести YS заметно повышался, тогда как и предел прочности на разрыв, и ударная вязкость основного металла сохраняли хорошие характеристики. В то же время ударная вязкость металла шва сохраняла целевую площадь сдвига при -20°С (SA-20), так что можно было сохранить высокий уровень ударной вязкости.
Таким образом, способ по настоящему изобретению, согласно которому отпуск проводится в диапазоне низких температур, очень эффективен для контроля горячегнутой трубы для получения целевых характеристик. А именно температура отпуска сильно влияет на свойства горячегнутой трубы, образованной гибкой в горячем состоянии сварной стальной трубы, имеющей надлежащий состав.
Если проводить отпуск в высокотемпературном диапазоне, превышающем 500°С, как делалось ранее, то хотя ударная вязкость основного металла восстанавливается, ударная вязкость металла шва ухудшается, и прочность основного металла также снижается. Чтобы в традиционном производственном процессе гарантировать прочность конечного продукта в виде горячегнутой трубы, необходимо компенсировать снижение прочности на этапе гибки повышением прочности исходной сварной стальной трубы (прямой трубы), которая используется для получения горячегнутой трубы, для предупреждения этого снижения прочности. Делать это очень невыгодно с точки зрения производственных затрат.
В отличие от способа по предшествующему уровню техники, в настоящем изобретении после того, как сварная стальная труба подверглась горячей гибке при температуре от по меньшей мере 900°С до максимум 1100°С с получением горячегнутой трубы, проводится закалка с последующим отпуском в низкотемпературном диапазоне от по меньшей мере 350°С до максимум 500°С. В результате можно избежать снижения как ударной вязкости металла шва, так и предела текучести на нижней стороне горячегнутой трубы, что является особыми проблемами горячегнутых труб.
В прошлом не существовало изобретений, которые были бы сфокусированы на прочности нижней стороны изгиба, где наиболее сильно снижается предел текучести после гибки, и не уделялось внимания характеристикам нижней стороны горячегнутой трубы, что в настоящее время проводится как конечное оценочное испытание горячегнутой трубы. Напротив, в настоящем изобретении эти проблемы могут быть одновременно решены путем отпуска при низкой температуре.
В реальных горячегнутых трубах, чтобы удовлетворить требованиям класса API 5L Х70 даже на нижней стороне (стороне, подвергшейся деформации сжатия) изгиба, достаточно сделать предел прочности на разрыв сварной стальной трубы, использующейся для гибки, равным по меньшей мере значению, рассчитываемому из выражения [485 МПа (нижний предел текучести для класса API X70)]/[0,78 (минимальное значение отношения предела текучести к пределу прочности на нижней стороне изгиба)] = 621 МПа. Напротив, с обычной горячегнутой трубой, полученной в состоянии непосредственно после закалки, предел текучести становится чрезмерно низким из-за того, что отпуск не проводился, так что требовалось, чтобы сварная стальная труба, используемая для гибки, имела предел прочности на разрыв намного больше, чем значение в этом варианте осуществления. Хотя предел текучести у горячегнутой трубы, полученной при высокой температуре отпуска, 500°С или выше, повышается, предел прочности на разрыв сильно снижается. Таким образом, в данном случае также было необходимо, чтобы предел прочности на разрыв сварной стальной трубы был намного выше, чем вышеописанное значение. В любом из прежних способов было необходимо значительно повышать прочность сварной стальной трубы, использующейся для гибки, и это было очень невыгодно с точки зрения производственных затрат.
Вышеупомянутое минимальное значение отношения предела текучести к пределу прочности для нижней стороны изгиба меняется с составом стали, температурой термообработки и прочностью горячегнутой трубы. Оно меняется также со степенью изгиба и т.д. Поэтому установить его напрямую затруднительно. Однако целевое значение предела прочности на разрыв для основного металла сварной стальной трубы может быть установлено, используя минимальное отношение предела текучести к пределу прочности, предсказанное на основе прошлой производственной практики. Кроме того, когда скорость охлаждения на этапе термообработки горячегнутой трубы ниже, чем скорость охлаждения при производстве стального листа, который является материалом для сварной стальной трубы, целевой предел прочности на разрыв сварной стальной трубы предпочтительно повышается в соответствии с разницей в скорости охлаждения.
А именно в этом варианте осуществления сварная стальная труба для гибки производится так, чтобы она имела предел прочности на разрыв, который равен или выше, чем нижнее граничное значение предела текучести горячегнутой трубы класса API X70, деленное на минимальное значение отношения предела текучести к пределу прочности для нижней стороны изгиба, с учетом скорости охлаждения горячегнутой трубы при термообработке, и гибка проводится на этой сварной стальной трубе.
Пример 1
Настоящее изобретение будет проиллюстрировано на примерах.
Стальную UOE-трубу, у которой основной металл имеет такой состав, углеродный эквивалент Ceq и параметр трещинообразования в шве Pcm, какие показаны в таблице 4, а металл шва имеет параметр трещинообразования в шве Pcm, содержание В и содержание О, какие показаны в таблице 4, нагревали до температуры нагрева, показанной в таблице 4, и гнули. Сваривание стальной UOE-трубы проводилось шовной сваркой с применением высокоосновного флюса, который не содержал бора и который имел основность, показанную в таблице 4.
Figure 00000004
Сразу после гибки стальную трубу охлаждали со скоростью охлаждения, показанной в таблице 4, до температуры порядка 300°С или ниже, и затем подвергали отпуску при температуре, показанной в таблице 4.
Скорость охлаждения в таблице 4 указывает на скорость охлаждения в центре в направлении толщины трубы (1/2t);
аналогично температура отпуска указывает на температуру в центре в направлении толщины трубы.
В этом примере продолжительность отпуска рассчитывалась, исходя из одного часа на дюйм (25,4 мм), так что она составляла 60 минут × 20 мм/25,4 мм = 47 минут.
Вышеуказанный стандарт применяется предпочтительно при производстве горячегнутых труб и с другими толщинами стенок. Причиной предписания этой продолжительности отпуска является то, что если длительность отпуска слишком большая, сильно снижается производительность, но существует минимальное время, необходимое, чтобы получить в результате однородный отпуск внутри толщины стенок. Соответственно, подходящее время отпуска может отличаться на±20% от продолжительности отпуска, рассчитанной из вышеприведенного стандарта.
Были определены свойства полученной горячегнутой трубы (YS, TS, YR, vE-20) на нижней стороне изгиба, свойства металла шва (vE-20, SA-20) и свойства зоны термического воздействия (vE-20, SA-20). Результаты сведены в таблице 5.
Таблица 5
  Свойства нижней стороны изгиба Свойства металла шва Свойства зоны термического воздействия
YS TS YR vE-20 vE-20 SA-20 vE-20 SA-20
(МПа) (МПа) (%) (Дж) (Дж) (%) (Дж) (%)
1 501 625 80,2 184 152 78 179 96
2 530 645 82,2 120 88 47 98 38
3 522 613 85,2 245 128 76 78 29
4 425 561 75,8 118 75 52 117 51
5 538 578 93,1 124 100 52 89 53
6 537 647 83,0 80 29 39 71 28
7 444 551 80,6 279 138 67 282 94
8 545 662 82,3 123 67 49 51 38
9 493 640 77,0 179 64 32 150 92
10 501 644 77,8 165 82 45 165 92
11 500 569 87,9 182 187 77 175 88
12 499 577 86,5 231 182 80 210 85
13 511 640 79,8 186 98 56 145 61
14 515 670 76,9 129 64 47 178 49
15 422 560 75,4 90 68 62 131 42
16 470 571 82,3 103 89 55 111 51
17 467 629 74,2 299 142 89 289 91
18 490 628 78,0 278 177 76 262 92
19 523 615 85,0 256 123 70 263 96
20 500 600 83,3 311 89 47 256 58
21 645 732 88,1 201 115 70 138 80
22 711 859 82,8 128 132 65 142 74
23 531 641 82,8 232 183 81 192 90
24 526 631 83,4 179 160 82 174 90
25 501 652 76,8 130 126 72 105 71
26 526 626 84,0 191 126 78 197 73
27 529 621 85,2 195 131 76 182 75
28 509 631 80,7 186 151 80 201 78
29 503 625 80,5 256 182 81 271 82
30 551 669 82,4 122 83 89 109 81
31 575 737 78,0 198 138 76 158 77
  ≥485 ≥570 ≤93,0 ≥84 ≥48 ≥50 ≥48 ≥50
Образцы 1, 12, 13, 16, 18, 19 и 21-31 в таблицах 4 и 5 являются примерами по настоящему изобретению, которые удовлетворяют всем условиям, задаваемым настоящим изобретением. Напротив, образцы 2-11, 14, 15, 17 и 20 являются сравнительными примерами, в которых по меньшей мере одно из состава и условий получения не удовлетворяют условиям, задаваемым настоящим изобретением.
В этом примере прочность и ударная вязкость нижней стороны изгиба, ударная вязкость металла шва в изгибе и ударная вязкость в зоне термического воздействия изгиба были установлены на следующие целевые значения. А именно прочность и ударная вязкость нижней стороны изгиба имели значения, предписываемые в настоящее время для класса API 5LX70 (YS по меньшей мере 485 МПа, TS по меньшей мере 570 МПа и YR максимум 93,0%), и энергия vE-20, поглощенная при -20°С в испытании по Шарпи, для основного металла, металла шва и зоны термического воздействия в изгибе была установлена по меньшей мере на 84 Дж, по меньшей мере на 48 Дж и по меньшей мере на 48 Дж, соответственно, для предотвращения хрупкого разрушения.
Из таблиц 4 и 5 можно видеть, что образцы 1, 12, 13, 16, 18, 19 и 21-31, которые были примерами по настоящему изобретению, могли в достаточной мере достичь целевых свойств, тогда как образцы 2-11, 14, 15, 17 и 20, являющиеся сравнительными примерами, не могли достичь всех целевых свойств.
Из результатов, показанных в таблицах 4 и 5, можно видеть, что температура нагревания исходной трубы для гибки предпочтительно составляет от по меньшей мере 950°С до максимум 1100°С, принимая во внимание изменения условий производства. Аналогично скорость охлаждения предпочтительно составляет по меньшей мере 5°С/сек. При отпуске вблизи 500°С наблюдается тенденция к ухудшению, так что предпочтительная температура отпуска составляет от по меньшей мере 300°С до максимум 450°С.

Claims (9)

1. Горячегнутая труба, полученная гибкой сварной стальной трубы и имеющая структуру после закалки и отпуска, полученную охлаждением после гибки при скорости охлаждения по меньшей мере 3°С в секунду до температуры порядка 300°С или ниже с последующим отпуском в интервале температур 300-500°С, отличающаяся тем, что основной металл имеет состав, включающий, мас.%: С 0,03-0,12, Si 0,05-0,50, Mn 1,4-2,2, S максимум 0,0050, Al максимум 0,06, N максимум 0,0070, остальное Fе и примеси, при этом углеродный эквивалент (Ceq), задаваемый уравнением (1), равен по меньшей мере 0,36%, и параметр трещинообразования в шве (Pcm), задаваемый уравнением (2), равен максимум 0,22%, причем металл шва имеет параметр трещинообразования в шве (Pcm), задаваемый уравнением (2), максимум 0,30%, содержание В максимум 5 ppm и содержание кислорода максимум 300 ppm, причем:
Figure 00000005
и
Figure 00000006
2. Горячегнутая труба по п.1, в которой основной металл дополнительно содержит, по меньшей мере одно из, мас.%: Cu максимум 1,0, Ni максимум 2,0, Cr максимум 1,0, Mo максимум 1,0, Nb максимум 0,1, V максимум 0,1 и Ti максимум 0,03.
3. Горячегнутая труба по п.1 или 2, в которой основной металл дополнительно содержит максимум 0,0030 мас.% В.
4. Горячегнутая труба по п.1 или 2, в которой основной металл дополнительно содержит максимум 0,005 мас.% Са.
5. Способ получения горячегнутой трубы, характеризующийся нагревом сварной стальной трубы, у которой основной металл и металл шва удовлетворяют указанным ниже условиям, до температуры в интервале 900-1100°С, и проведением гибки, и затем охлаждения до температуры порядка 300°С или ниже со скоростью охлаждения по меньшей мере 3°С/с, и последующим проведением отпуска в диапазоне температур 300-500°С, при этом:
основной металл имеет состав, мас.%: С 0,03-0,12, Si 0,05-0,50, Mn 1,4-2,2, S максимум 0,0050, Al максимум 0,06, N максимум 0,0070, остаток Fe и примеси, причем углеродный эквивалент (Ceq), определяемый уравнением (1), составляет по меньшей мере 0,36%, а параметр трещинообразования в шве (Pcm), определяемый уравнением (2), составляет максимум 0,22%,
при этом металл шва имеет параметр трещинообразования в шве (Pcm), определяемый уравнением (2), максимум 0,30%, содержание В максимум 5 ppm, и содержание кислорода максимум 300 ppm, при этом:
Figure 00000007

Figure 00000008
6. Способ по п.5, в котором основной металл дополнительно содержит по меньшей мере одно из, мас.%: Сu максимум 1,0, Ni максимум 2,0, Cr максимум 1,0, Mo максимум 1,0, Nb максимум 0,1, V максимум 0,1 и Ti максимум 0,03.
7. Способ по п.5 или 6, в котором основной металл дополнительно содержит максимум 0,0030 мас.% В.
8. Способ по п.5 или 6, в котором основной металл дополнительно содержит максимум 0,005 мас.% Са.
9. Способ по п.5 или 6, в котором сварная стальная труба является стальной UOE-трубой или сварной трубой, формованной на гибочных вальцах.
RU2009104936/02A 2006-07-13 2007-07-12 Горячегнутая труба и способ ее получения RU2404280C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006-192839 2006-07-13
JP2006192839 2006-07-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009104936A RU2009104936A (ru) 2010-08-20
RU2404280C2 true RU2404280C2 (ru) 2010-11-20

Family

ID=38923293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009104936/02A RU2404280C2 (ru) 2006-07-13 2007-07-12 Горячегнутая труба и способ ее получения

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7770428B2 (ru)
EP (1) EP2045348B1 (ru)
JP (2) JP5200932B2 (ru)
KR (1) KR101111023B1 (ru)
CN (1) CN101517113B (ru)
CA (1) CA2657518C (ru)
NO (1) NO341657B1 (ru)
RU (1) RU2404280C2 (ru)
WO (1) WO2008007737A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2525874C2 (ru) * 2012-12-19 2014-08-20 Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Трубная сталь
RU2618987C2 (ru) * 2012-06-28 2017-05-11 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Высокопрочная стальная труба, сваренная электросваркой сопротивлением, обладающая исключительной стойкостью к разупрочнению в течение продолжительного времени в интервалах промежуточных температур, и способ изготовления такой трубы
RU2724257C1 (ru) * 2017-04-01 2020-06-22 Цзянъинь Синчэн Спешал Стил Воркс Ко., Лтд Трубопроводная листовая сталь класса х80 с высоким эквивалентным содержанием углерода и высокой ударной вязкостью при низких температурах для применения в гнутых трубах и способ ее изготовления

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2687436C (en) * 2007-05-16 2012-11-20 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Bent pipe and a method for its manufacture
JP5176591B2 (ja) * 2008-02-26 2013-04-03 Ｊｆｅスチール株式会社 溶接熱影響部靭性に優れた溶接鋼管
JP2009235460A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐震性能及び溶接熱影響部の低温靭性に優れた高強度ｕｏｅ鋼管
US20100136369A1 (en) * 2008-11-18 2010-06-03 Raghavan Ayer High strength and toughness steel structures by friction stir welding
CN102191430A (zh) * 2010-03-19 2011-09-21 宝山钢铁股份有限公司 屈服强度550MPa易焊接高强韧钢板及其制造方法
CN102409251A (zh) * 2010-09-21 2012-04-11 鞍钢股份有限公司 610MPa级低焊接裂纹敏感性特厚钢板及其制造方法
US9163296B2 (en) 2011-01-25 2015-10-20 Tenaris Coiled Tubes, Llc Coiled tube with varying mechanical properties for superior performance and methods to produce the same by a continuous heat treatment
IT1404267B1 (it) * 2011-02-18 2013-11-15 Sistemi Sospensioni Spa Procedimento per la fabbricazione di componenti in lamiera di acciaio altoresistenziale sottoposti nell'uso a sollecitazioni di fatica, in particolare componenti per sospensioni di veicolo
CN102242323A (zh) * 2011-08-25 2011-11-16 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司 一种x80钢及其所制耐低温管件和管件的制造方法
CN102383057A (zh) * 2011-10-26 2012-03-21 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司 耐低温k60管线钢及其所制弯管和弯管的制作方法
CN102373387B (zh) * 2011-11-02 2013-05-22 武汉钢铁(集团)公司 大应变冷弯管用钢板及其制造方法
US9803256B2 (en) 2013-03-14 2017-10-31 Tenaris Coiled Tubes, Llc High performance material for coiled tubing applications and the method of producing the same
EP2789701A1 (en) 2013-04-08 2014-10-15 DALMINE S.p.A. High strength medium wall quenched and tempered seamless steel pipes and related method for manufacturing said steel pipes
EP2789700A1 (en) 2013-04-08 2014-10-15 DALMINE S.p.A. Heavy wall quenched and tempered seamless steel pipes and related method for manufacturing said steel pipes
KR102197204B1 (ko) 2013-06-25 2021-01-04 테나리스 커넥션즈 비.브이. 고크롬 내열철강
FR3018384B1 (fr) 2014-03-04 2016-03-11 Scherrer Jean Marc Ensemble d'absorption acoustique a hautes et basses frequences
CN103981463A (zh) * 2014-05-30 2014-08-13 秦皇岛首秦金属材料有限公司 一种韧性优良的x70弯管用热轧平板及其生产方法
WO2016056514A1 (ja) * 2014-10-08 2016-04-14 新日鐵住金株式会社 高強度と優れた化成処理性を有する熱処理鋼製品及びその製造方法
CN104513937A (zh) * 2014-12-19 2015-04-15 宝山钢铁股份有限公司 一种屈服强度800MPa级别高强钢及其生产方法
US20160281188A1 (en) * 2015-03-27 2016-09-29 Tenaris Coiled Tubes, Llc Heat treated coiled tubing
CN106319390B (zh) * 2015-06-16 2018-02-27 鞍钢股份有限公司 一种x70抗大变形管线钢及制造方法
GB2548175B (en) * 2016-03-09 2018-10-03 Goodwin Plc A steel, a welding consumable and a cast steel product
US11124852B2 (en) 2016-08-12 2021-09-21 Tenaris Coiled Tubes, Llc Method and system for manufacturing coiled tubing
BR112019016071A2 (pt) * 2017-04-04 2020-03-31 Nippon Steel Corporation Tubo de aço soldado com costura longitudinal
CN110662853B (zh) 2017-05-22 2022-03-18 日本制铁株式会社 钢制弯管及其制造方法
CN107893200A (zh) * 2017-10-23 2018-04-10 扬州市管件厂有限公司 耐低温大口径弯管及其制造方法
CN108048747A (zh) * 2018-01-30 2018-05-18 四川石油天然气建设工程有限责任公司 一种高钢级弯管及制备方法
KR20200136722A (ko) * 2019-05-28 2020-12-08 현대자동차주식회사 차체 멤버 성형방법
CN114871699B (zh) * 2022-05-26 2023-11-24 中南大学 一种带焊接接头的高强韧性x70管线钢弯管

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62151545A (ja) 1985-12-25 1987-07-06 Kawasaki Steel Corp 厚肉高強度低ＰｃＭ曲管とその製造方法
JPH04154913A (ja) * 1990-10-15 1992-05-27 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐食性に優れた高張力ベンド管の製造方法
JP2846748B2 (ja) 1991-04-24 1999-01-13 日東電工株式会社 半導体装置
JP3290247B2 (ja) * 1993-06-18 2002-06-10 日本鋼管株式会社 耐食性に優れた高張力高靭性曲がり管の製造方法
JP2827839B2 (ja) 1993-09-28 1998-11-25 住友金属工業株式会社 高強度、厚肉、高靱性ベンド鋼管の製造方法
JP3887832B2 (ja) * 1994-07-27 2007-02-28 Ｊｆｅスチール株式会社 高強度熱間ベンド鋼管の製造方法
JP3850913B2 (ja) 1996-05-02 2006-11-29 新日本製鐵株式会社 優れた溶接金属部靱性を有する高強度ベンド管の製造法
JP4649753B2 (ja) * 2000-03-31 2011-03-16 Ｊｆｅスチール株式会社 溶接部靱性に優れた高強度厚肉溶接ベンド鋼管用の素管およびその製造方法
JP4581275B2 (ja) * 2000-03-31 2010-11-17 Ｊｆｅスチール株式会社 溶接部靱性に優れた高強度溶接ベンド鋼管用の素管およびその製造方法
JP3726721B2 (ja) * 2001-07-16 2005-12-14 住友金属工業株式会社 耐低温割れ性に優れた高強度溶接金属部とその形成方法
JP3927056B2 (ja) * 2002-03-20 2007-06-06 Ｊｆｅスチール株式会社 高強度高靭性ベンド管の製造方法
JP3968011B2 (ja) * 2002-05-27 2007-08-29 新日本製鐵株式会社 低温靱性および溶接熱影響部靱性に優れた高強度鋼とその製造方法および高強度鋼管の製造方法
JP4254483B2 (ja) * 2002-11-06 2009-04-15 東京電力株式会社 長寿命な耐熱低合金鋼溶接部材及びその製造方法
JP4133566B2 (ja) 2003-05-12 2008-08-13 新日本製鐵株式会社 低温靭性の優れた高強度ベンド管の製造法
CN100422370C (zh) * 2003-11-27 2008-10-01 住友金属工业株式会社 焊接部韧性优良的高强度钢及海洋结构件
JP4207843B2 (ja) * 2004-05-18 2009-01-14 住友金属工業株式会社 鉄骨構造部材用鋼材の使用方法及び鉄骨構造物
JP4475023B2 (ja) * 2004-06-10 2010-06-09 住友金属工業株式会社 低温靱性に優れた超高強度ベンド管
CA2687436C (en) * 2007-05-16 2012-11-20 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Bent pipe and a method for its manufacture

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618987C2 (ru) * 2012-06-28 2017-05-11 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Высокопрочная стальная труба, сваренная электросваркой сопротивлением, обладающая исключительной стойкостью к разупрочнению в течение продолжительного времени в интервалах промежуточных температур, и способ изготовления такой трубы
RU2525874C2 (ru) * 2012-12-19 2014-08-20 Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Трубная сталь
RU2724257C1 (ru) * 2017-04-01 2020-06-22 Цзянъинь Синчэн Спешал Стил Воркс Ко., Лтд Трубопроводная листовая сталь класса х80 с высоким эквивалентным содержанием углерода и высокой ударной вязкостью при низких температурах для применения в гнутых трубах и способ ее изготовления

Also Published As

Publication number Publication date
CA2657518C (en) 2014-01-28
CN101517113A (zh) 2009-08-26
KR101111023B1 (ko) 2012-02-13
EP2045348A1 (en) 2009-04-08
RU2009104936A (ru) 2010-08-20
CN101517113B (zh) 2011-05-25
US20090199612A1 (en) 2009-08-13
CA2657518A1 (en) 2008-01-17
JPWO2008007737A1 (ja) 2009-12-10
NO20090191L (no) 2009-02-06
JP5200932B2 (ja) 2013-06-05
KR20090043517A (ko) 2009-05-06
US7770428B2 (en) 2010-08-10
JP2013040405A (ja) 2013-02-28
EP2045348A4 (en) 2011-05-11
EP2045348B1 (en) 2013-03-13
NO341657B1 (no) 2017-12-18
WO2008007737A1 (fr) 2008-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2404280C2 (ru) Горячегнутая труба и способ ее получения
JP5776860B1 (ja) 耐サワー性、耐圧潰特性及び低温靭性に優れた厚肉高強度ラインパイプ用鋼板とラインパイプ
EP2105513B1 (en) High strength thick welded steel pipe for a line pipe superior in low temperature toughness and process for producing the same.
JP5353156B2 (ja) ラインパイプ用鋼管及びその製造方法
JP4837807B2 (ja) 高強度溶接鋼管及びその製造方法
EP2395122A1 (en) High-strength steel tube for low-temperature use with superior buckling resistance and toughness in weld heat-affected areas, and manufacturing method for same
JP5176271B2 (ja) コーティング処理による加熱後の降伏強度の上昇を抑制した引張強さ７６０ＭＰａ以上のラインパイプ用高強度鋼板の製造方法およびそれを用いたラインパイプ用高強度鋼管の製造方法
RU2420599C1 (ru) Коленчатая труба и способ ее изготовления
US20090092514A1 (en) Steel pipe for high strength line pipe superior in strain aging resistance and steel plate for high strength line pipe and methods of production of the same
JP4655670B2 (ja) 低降伏比且つ溶接部靭性に優れた高強度溶接鋼管の製造方法
JP2013204103A (ja) 耐座屈性能に優れた低温用高強度溶接鋼管とその製造方法および耐座屈性能に優れた低温用高強度溶接鋼管用鋼板の製造方法
EP2692875A1 (en) Electroseamed steel pipe and process for producing same
JP2008248330A (ja) 低降伏比高強度高靱性鋼管およびその製造方法
JP3941211B2 (ja) 耐ｈｉｃ性に優れた高強度ラインパイプ用鋼板の製造方法
JP3290247B2 (ja) 耐食性に優れた高張力高靭性曲がり管の製造方法
JPH1017980A (ja) 低降伏比溶接鋼管およびその製造方法
JP2007023346A (ja) 歪時効特性に優れた高強度溶接鋼管の製造方法
JP4824142B2 (ja) 強度、延性の良好なラインパイプ用鋼およびその製造方法
JP2010037612A (ja) 加工性に優れた高強度鋼管およびその製造方法
JP2001140040A (ja) 耐硫化物応力割れ性に優れた低炭素フェライト−マルテンサイト二相ステンレス溶接鋼管
KR102492994B1 (ko) 균일한 인장재질 및 용접부 횡크랙 저항성이 우수한 강판, 강관 및 이들의 제조방법
JP7276641B1 (ja) 電縫鋼管およびその製造方法
JP2962054B2 (ja) 機械構造用高強度電気抵抗溶接鋼管の製造方法
JPH05279738A (ja) 耐摩耗鋼管の製造法
JP2000226643A (ja) 低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼板およびその製造方法ならびに溶接鋼管

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20140623

PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200713