本發(fā)明涉及電阻焊鋼管用鋼帶，特別涉及適合作為輸送石油、天然氣等的管道的原材料的耐酸性?xún)?yōu)異的電阻焊鋼管用鋼帶。
另外，本發(fā)明涉及使用上述電阻焊鋼管用鋼帶而制造的鋼管和上述電阻焊鋼管用鋼帶的制造方法。
背景技術(shù)：
在開(kāi)采石油、天然氣的油井中，隨著腐蝕性低的淺井枯竭，正在轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)發(fā)腐蝕性高的深井。其結(jié)果，作為含有硫化氫的酸氣、酸性油用的管道使用的鋼管的需要正在提高。
在高壓下作業(yè)的管道中已經(jīng)廣泛使用UOE鋼管作為管道用鋼管。但是，近年來(lái)，為了減少管道的鋪設(shè)費(fèi)用、鋼管的材料成本，已經(jīng)使用高強(qiáng)度電阻焊鋼管來(lái)代替UOE鋼管。高強(qiáng)度電阻焊鋼管是對(duì)經(jīng)熱軋的鋼帶進(jìn)行電阻焊接而制成管而成的，為了提高強(qiáng)度而使用高強(qiáng)度鋼作為原材料。
但是，在酸性環(huán)境中產(chǎn)生的氫致開(kāi)裂(HIC，Hydrogen Induced Cracking)、硫化物應(yīng)力開(kāi)裂(SSC，Sulfide Stress Cracking)是由在腐蝕反應(yīng)中產(chǎn)生的氫所引起的氫脆斷裂的一種，因此存在越是高強(qiáng)度鋼越容易發(fā)生的趨勢(shì)。因此，為了實(shí)現(xiàn)兼具高強(qiáng)度和耐酸性這樣相反的性質(zhì)的鋼管，進(jìn)行了各種研究。
例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載了通過(guò)在屈服強(qiáng)度為450MPa以上的管道用高強(qiáng)度熱軋鋼板中使貝氏體相或貝氏體鐵素體相的面積率為95％以上來(lái)提高耐酸性。
另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載了通過(guò)在高強(qiáng)度電阻焊鋼管用的熱軋鋼板中控制鋼的組織而提高耐酸性。專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的鋼的組織中，貝氏體鐵素體或貝氏體鐵素體和多邊形鐵素體的混合組織為主體，珠光體占有率為2體積％以下。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2013-11005號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2006-274338號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
在專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2所記載的鋼板中，被周知耐酸性差的珠光體組織減少，所以在耐HIC性方面看到一定的改善。
但是，即使是這些鋼板，對(duì)于近年來(lái)所生產(chǎn)的腐蝕性高的酸氣、酸性油而言，也無(wú)法說(shuō)耐HIC性充分，期望耐HIC性進(jìn)一步提高。
本發(fā)明鑒于上述情況，其目的在于提供一種具有X70級(jí)以上的強(qiáng)度，并且具備極其優(yōu)異的耐HIC性和耐SSC性的電阻焊鋼管用鋼帶。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種使用上述鋼帶作為材料而形成的電阻焊鋼管、以及上述鋼帶的制造方法。應(yīng)予說(shuō)明，X70級(jí)是指API(美國(guó)石油協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的管道材料的等級(jí)，屈服強(qiáng)度(YS)為485MPa以上。
本發(fā)明的發(fā)明人等就鋼的成分組成、組織對(duì)耐HIC性造成的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果得到以下發(fā)現(xiàn)。
(1)貝氏體組織與珠光體組織相比具有優(yōu)異的耐酸性，但在由鐵素體相和滲碳體相構(gòu)成的方面上與珠光體組織是相同的，因此無(wú)法說(shuō)耐酸性充分。
(2)在鋼組織以貝氏體、貝氏體鐵素體為主體時(shí)，根據(jù)制造時(shí)的溫度條件而容易產(chǎn)生組織的偏差，難以遍及鋼帶整體地得到高的耐HIC性。
(3)通過(guò)將鋼組織設(shè)為鐵素體單相，能夠遍及鋼帶整體地實(shí)現(xiàn)無(wú)偏差的優(yōu)異的耐HIC性。
(4)通過(guò)使用以高濃度含有作為析出強(qiáng)化元素的Nb、V和Ti的鋼坯材，控制制造時(shí)的溫度條件，能夠使微細(xì)析出物析出而使鋼帶的強(qiáng)度上升，并且防止珠光體組織、貝氏體組織的生成而制成鐵素體主體的組織。
基于以上發(fā)現(xiàn)，對(duì)鋼的成分組成和組織以及制造條件進(jìn)行詳細(xì)研究，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的主旨構(gòu)成如下。
(1)一種電阻焊鋼管用鋼帶，具有如下成分組成：
以質(zhì)量％計(jì)，
C：0.02～0.06％、
Si：0.1～0.3％、
Mn：0.8～1.3％、
P：0.01％以下、
S：0.001％以下、
V：0.04～0.07％、
Nb：0.04～0.07％、
Ti：0.01～0.04％、
Cu：0.1～0.3％、
Ni：0.1～0.3％、
Ca：0.001～0.005％、
Al：0.01～0.07％、
N：0.007％以下，
剩余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，且
C、Nb、V和Ti的含量滿足下述(1)式的條件；
上述電阻焊鋼管用鋼帶的鐵素體面積率為90％以上；
[C]-12([Nb]/92.9+[V]/50.9+[Ti]/47.9)≤0.03％……(1)
其中，[M]為由質(zhì)量％單位表示的元素M的含量。
(2)根據(jù)上述(1)所述的電阻焊鋼管用鋼帶，其中，上述成分組成進(jìn)一步滿足下述(2)式的條件，
[Ti]/47.9≥[N]/14……(2)
其中，[M]為由質(zhì)量％單位表示的元素M的含量。
(3)根據(jù)上述(1)或(2)所述的電阻焊鋼管用鋼帶，其中，作為上述不可避免的雜質(zhì)的Cr、Mo和B的含量以質(zhì)量％計(jì)分別為：
Cr：0.05％以下、
Mo：0.03％以下、以及
B：0.0005％以下。
(4)一種電阻焊鋼管，是使用上述(1)～(3)中任一項(xiàng)所述的電阻焊鋼管用鋼帶作為材料而形成的。
(5)一種電阻焊鋼管用鋼帶的制造方法，上述電阻焊鋼管用鋼帶的制造方法對(duì)鋼坯材進(jìn)行熱軋而制成鋼帶，冷卻上述鋼帶，將經(jīng)冷卻的上述鋼帶卷取而制成線圈狀，
上述鋼坯材具有如下成分組成：
以質(zhì)量％計(jì)，
C：0.02～0.06％、
Si：0.1～0.3％、
Mn：0.8～1.3％、
P：0.01％以下、
S：0.001％以下、
V：0.04～0.07％、
Nb：0.04～0.07％、
Ti：0.01～0.04％、
Cu：0.1～0.3％、
Ni：0.1～0.3％、
Ca：0.001～0.005％、
Al：0.01～0.07％、
N：0.007％以下，
剩余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，且
C、Nb、V和Ti的含量滿足下述(1)式的條件；
在上述熱軋中，進(jìn)行粗軋和精軋，
上述精軋的開(kāi)始溫度為950℃以下，
上述精軋的結(jié)束溫度為780～850℃，
上述冷卻的冷卻速度為20～100℃/s，
上述卷取以550～700℃的卷取溫度進(jìn)行；
[C]-12([Nb]/92.9+[V]/50.9+[Ti]/47.9)≤0.03％……(1)
其中，[M]為由質(zhì)量％單位表示的元素M的含量。
根據(jù)本發(fā)明，能夠得到具有485MPa以上的屈服強(qiáng)度(YS)、并且具備優(yōu)異的耐HIC性的電阻焊鋼管用鋼帶。本發(fā)明的鋼帶具有實(shí)質(zhì)上由鐵素體單相構(gòu)成的組織，因此與以貝氏體相、貝氏體鐵素體相為主體的鋼帶相比，耐HIC性的偏差較少。另外，通過(guò)利用高濃度的析出強(qiáng)化元素，能夠在不使卷取溫度變得那么低的情況下，也穩(wěn)定地進(jìn)行因形成碳化物所致的強(qiáng)度提高和因鐵素體析出所致的耐酸性提高。
附圖說(shuō)明
圖1是表示鋼的V含量對(duì)耐HIC性產(chǎn)生的影響的圖。
具體實(shí)施方式
接下來(lái)，對(duì)實(shí)施本發(fā)明的方法具體地進(jìn)行說(shuō)明。
在本發(fā)明的電阻焊鋼管用鋼帶中，重要的是鋼具有規(guī)定的成分組成和組織。因此，首先，對(duì)在本發(fā)明中如上所述地限定鋼的成分組成的理由進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)予說(shuō)明，關(guān)于成分的“％”表達(dá)只要沒(méi)有特別說(shuō)明，則表示“質(zhì)量％”。
C：0.02～0.06％
C是具有通過(guò)與Nb、V、Ti等元素形成析出物而提高鋼的強(qiáng)度的作用的元素。為了得到上述效果，需要鋼含有0.02％以上的C。另一方面，如果C過(guò)多，則不形成析出物而殘留的C的量增加，因此生成珠光體組織、貝氏體組織，耐酸性降低。因此，需要鋼的C含量為0.06％以下。另外，C含量?jī)?yōu)選設(shè)為0.03～0.05％。應(yīng)予說(shuō)明，如下所述，C含量必須根據(jù)Nb、V和Ti的量進(jìn)行調(diào)整。
Si：0.1～0.3％
Si為鐵素體形成元素，但為了使微細(xì)析出物從鐵素體析出，需要添加與其它添加元素相應(yīng)的量。在本發(fā)明中，將Si含量設(shè)為0.1～0.3％。另外，Si含量?jī)?yōu)選設(shè)為0.15～0.25％。
Mn：0.8～1.3％
Mn是具有使鐵素體相變遲緩、在精軋后的驟冷時(shí)使微細(xì)析出物析出的效果的元素。為了得到上述效果，需要鋼含有0.8％以上的Mn。另一方面，如果Mn過(guò)多，則珠光體變得容易析出。在由于偏析而Mn容易濃化的板厚中心部該趨勢(shì)明顯。因此，在本發(fā)明中，重要的是將Mn的含量設(shè)為1.3％以下。另外，Mn的含量?jī)?yōu)選為0.9～1.1％。
P：0.01％以下
P是容易在鋼中偏析的元素，通過(guò)偏析而使耐酸性劣化。因此，在本發(fā)明中，重要的是將P含量設(shè)為0.01％以下。另外，P含量?jī)?yōu)選為0.006％以下。此外，P含量的下限沒(méi)有限定，可以為0％，但在工業(yè)上超過(guò)0％。另外，因?yàn)檫^(guò)度的低P化會(huì)導(dǎo)致精煉時(shí)間的增加、成本的上升，所以P含量?jī)?yōu)選設(shè)為0.001％以上
S：0.001％以下
S在鋼中形成硫化物，使耐酸性降低。為了防止上述情況，在本發(fā)明中，重要的是將S含量設(shè)為0.001％以下。S含量?jī)?yōu)選為0.0006％以下。另外，S含量的下限沒(méi)有限定，可以為0％，但在工業(yè)上超過(guò)0％。另外，因?yàn)檫^(guò)度的低S化會(huì)導(dǎo)致精煉時(shí)間的增加、成本的上升，所以S含量?jī)?yōu)選設(shè)為0.0003％以上。
V：0.04～0.07％
V是具有與鋼中的C形成碳化物而析出的性質(zhì)的元素。通過(guò)該碳化物的析出，能夠提高鋼的強(qiáng)度(析出強(qiáng)化)。另外，由于上述碳化物的析出，從而鋼中的有效的C濃度降低，抑制珠光體組織、貝氏體組織的形成。為了得到這樣的效果，在本發(fā)明中重要的是將V含量設(shè)為0.04％以上。另一方面，過(guò)量的V與其它析出物形成粗大的復(fù)合析出物，反而使耐酸性劣化。因此，在本發(fā)明中將V含量設(shè)為0.07％以下。另外，V含量?jī)?yōu)選設(shè)為0.05～0.06％。
Nb：0.04～0.07％
Nb與V同樣地是因析出強(qiáng)化而有助于鋼的高強(qiáng)度化的元素。另外，Nb還具有降低鋼中的有效的C濃度、抑制珠光體組織、貝氏體組織的形成的作用。為了得到這樣的效果，在本發(fā)明中重要的是將Nb含量設(shè)為0.04％以上。另一方面，即使Nb含量過(guò)多，析出強(qiáng)化的效果也會(huì)飽和，無(wú)法得到與含量相應(yīng)的強(qiáng)度上升。另外，過(guò)量的Nb與其它析出物形成粗大的復(fù)合析出物，反而使耐酸性劣化。因此，在本發(fā)明中將Nb含量設(shè)為0.07％以下。另外，Nb含量?jī)?yōu)選設(shè)為0.05～0.06％。
Ti：0.01～0.04％
Ti也是碳化物形成元素，但具有比V、Nb優(yōu)先與鋼中的N反應(yīng)而形成氮化物的性質(zhì)。因此，通過(guò)在鋼中添加適當(dāng)量的Ti，能夠防止Nb和V與N反應(yīng)而可靠地形成Nb、V的碳化物。為了得到這樣的效果，在本發(fā)明中重要的是將Ti含量設(shè)為0.01％以上。如果Ti含量小于0.01％，則形成Nb(CN)、V(CN)等粗大析出物，鋼的耐酸性降低。另一方面，如果Ti含量過(guò)量，則TiC的生成量增加，與Nb、V的析出物一起形成粗大復(fù)合析出物，其結(jié)果，鋼的耐酸性降低。因此，在本發(fā)明中將Ti含量設(shè)為0.04％以下。另外，Ti含量?jī)?yōu)選設(shè)為0.02～0.03％。
應(yīng)予說(shuō)明，在本發(fā)明中，需要如上述那樣分別獨(dú)立地調(diào)節(jié)V、Nb、Ti的含量，除此以外，將V、Nb和Ti這3種元素的量與C量的平衡控制在規(guī)定的范圍是極其重要的。對(duì)該方面以后詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
Cu：0.1～0.3％
Cu是具有使鐵素體相變遲緩、使Nb、Ti、V等的碳化物微細(xì)地析出的作用的元素。另外，Cu也是通過(guò)抑制腐蝕環(huán)境下的腐蝕、減少氫侵入量而提高耐酸性的元素。為了得到上述效果，在本發(fā)明中將Cu含量設(shè)為0.1％以上。另一方面，即使過(guò)量地添加Cu，其效果也會(huì)飽和。另外，過(guò)量的Cu使鋼帶表面的粗糙度增大，其結(jié)果，腐蝕環(huán)境下的氫的侵入量增加，鋼的耐酸性降低。因此，在本發(fā)明中，將Cu含量設(shè)為0.3％以下。另外，Cu含量?jī)?yōu)選設(shè)為0.2～0.3％。
Ni：0.1～0.3％
Ni是具有與Cu一起使鐵素體相變遲緩、使Nb、Ti、V等的碳化物微細(xì)地析出的作用的元素。另外，Ni與Cu同樣地具有通過(guò)抑制腐蝕環(huán)境下的腐蝕、減少氫侵入量而提高耐酸性的作用。該效果通過(guò)鋼同時(shí)含有Cu和Ni而進(jìn)一步提高。為了得到上述效果，在本發(fā)明中將Ni含量設(shè)為0.1％以上。另一方面，即使過(guò)量地添加Ni，該效果也會(huì)飽和。另外，過(guò)量的Ni使鋼帶表面的粗糙度增大，其結(jié)果，腐蝕環(huán)境下的氫的侵入量增加，鋼的耐酸性降低。因此，在本發(fā)明中，將Ni含量設(shè)為0.3％以下。Ni含量?jī)?yōu)選設(shè)為0.1～0.2％。
Ca：0.001～0.005％
Ca是具有使鋼中含有的硫化物為球狀、使耐酸性提高的作用的元素。為了得到這樣的效果，需要根據(jù)S含量來(lái)決定Ca含量。在本發(fā)明中，需要鋼含有0.001％以上的Ca。Ca含量小于0.001％時(shí)，S的球狀化不充分。另一方面，如果Ca含量過(guò)多，則會(huì)形成粗大的硫化物，反而耐酸性降低。因此，Ca含量設(shè)為0.005％以下。另外，Ca含量?jī)?yōu)選設(shè)為0.002～0.003％。
Al：0.01～0.07％
Al是作為脫氧劑而添加的元素。如果Al的含量小于0.01％，則Ca會(huì)形成氧化物，因此無(wú)法充分地得到Ca所具有的硫化物球狀化效果。另一方面，如果Al含量大于0.07％，則生成粗大的氧化鋁，耐酸性降低。因此，在本發(fā)明中將Al含量設(shè)為0.01～0.07％。另外，Al含量?jī)?yōu)選設(shè)為0.02～0.04％。
N：0.007％以下
N是與Ti等形成氮化物的元素。在本發(fā)明中，為了得到相當(dāng)于X70級(jí)的高強(qiáng)度，需要形成微細(xì)碳化物，如果N含量多，則Nb、V等析出強(qiáng)化元素不會(huì)形成碳化物而形成氮化物，因此無(wú)法得到充分的強(qiáng)度。因此，在本發(fā)明中將N含量設(shè)為0.007％以下。另外，N含量?jī)?yōu)選設(shè)為0.005％以下。另一方面，對(duì)下限沒(méi)有限定，可以為0％，但在工業(yè)上超過(guò)0％。另外，在如本發(fā)明這樣C含量少的鋼中，為了抑制焊接部的晶粒生長(zhǎng)且確保焊接部的強(qiáng)度、韌性，優(yōu)選將N含量設(shè)為0.0010％以上，更優(yōu)選設(shè)為0.0015％以上。N含量進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)為0.0035～0.0045％。
本發(fā)明的電阻焊鋼管用鋼帶除了上述成分以外，由不可避免的雜質(zhì)和剩余部分的Fe構(gòu)成。在本發(fā)明中，為了兼具鋼的強(qiáng)度和耐酸性這樣的相反的性質(zhì)，重要的是鋼具有上述成分組成。
在本發(fā)明中，優(yōu)選鋼帶不含以下元素。不可避免地含有時(shí)，它們的濃度優(yōu)選為以下范圍：
Cr：0.05％以下、
Mo：0.03％以下、
B：0.0005％以下。
更優(yōu)選為以下范圍：
Cr：0.02％以下、
Mo：0.01％以下、
B：0.0002％以下。
尤其是如果Mo含量多，則有時(shí)根據(jù)制造條件而Mo與Ti、Nb、V等形成粗大的復(fù)合析出物，耐HIC性劣化。因此，為了更穩(wěn)定地確保耐HIC性，關(guān)鍵在于將Cr、Mo和B的含量抑制在上述范圍。應(yīng)予說(shuō)明，Cr、Mo和B的含量越低越好，可以分別為0％，但在工業(yè)上也可以分別超過(guò)0％。
另外，也可以使用除了含有上述元素以外，進(jìn)一步含有0.05％以下的Sn的鋼。Sn含量更優(yōu)選為0.02％以下。
另外，為了將W與Cu、Ni等進(jìn)行區(qū)別，在本發(fā)明中，沒(méi)有將W向鋼中進(jìn)行有意的添加。這是因?yàn)閃具有使鐵素體相變過(guò)度遲緩的作用。如果添加有W，則難以得到本發(fā)明所希望的鐵素體相，容易析出貝氏體相。另外，W是具有提高淬透性的作用的元素，因此在大量地添加時(shí)，根據(jù)冷卻條件等而強(qiáng)度局部地變高。在這種情況下，需要除去該部分，成品率降低。因此，在本發(fā)明中，鋼中含有的W的量越少越好。具體而言，W含量?jī)?yōu)選為0.03％以下，更優(yōu)選為0.01％以下。另一方面，W含量的下限沒(méi)有特別限定，可以為0％，但在工業(yè)上也可以超過(guò)0％。
·C、Nb、V和Ti
在本發(fā)明中，重要的是鋼中含有的各元素的含量分別滿足上述條件，除此以外，V、Nb和Ti這3種元素的含量與C含量滿足下述(1)式的條件。
[C]-12([Nb]/92.9+[V]/50.9+[Ti]/47.9)≤0.03％……(1)
其中，[M]為由質(zhì)量％單位表示的元素M的含量。
作為碳化物形成元素的Nb、V和Ti與鋼中的C形成碳化物而析出。因此，這些元素除了提高鋼的強(qiáng)度的作用以外，還具有使鋼中的有效的C濃度降低的功能。這里，有效的C濃度是指除了與合金元素形成碳化物而析出的成分以外的鋼中的C含量。
Nb、V和Ti與C主要形成原子比1:1的MC型碳化物。因此，若假設(shè)鋼中含有的全部的Nb、V和Ti形成碳化物，則有效的C濃度可以使用各元素的原子量而表示為[C]-12([Nb]/92.9+[V]/50.9+[Ti]/47.9)。在本發(fā)明中，如下所述，需要將鋼組織設(shè)為鐵素體單相，因此需要將該有效的C濃度設(shè)為0.03％以下。應(yīng)予說(shuō)明，該0.03％的值相當(dāng)于在析出鐵素體時(shí)能夠固溶于鐵素體中的C量。從減少在從鐵素體析出到冷卻至室溫的期間在鐵素體中析出的碳化物的觀點(diǎn)考慮，上述(1)式的左邊的值優(yōu)選為0.02％以下。另一方面，為了抑制焊接部的晶粒粗大化，上述(1)式的左邊的值優(yōu)選超過(guò)0％。
應(yīng)予說(shuō)明，上述碳化物的析出并非僅在存在Nb、V、Ti等元素時(shí)產(chǎn)生。通過(guò)在鋼的成分組成滿足上述條件的同時(shí)以適當(dāng)?shù)臏囟葪l件制造鋼帶，從而首次達(dá)成適當(dāng)?shù)奶蓟锏奈龀龊丸F素體組織的形成。對(duì)于制造時(shí)的溫度條件，以后詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
另外，這些碳化物形成元素、尤其是Ti的一部分實(shí)際上沒(méi)有形成碳化物，而形成氮化物。因此，上述(1)式的左邊的值與有效的C濃度的實(shí)際值并不嚴(yán)格一致。但是，如之后在實(shí)施例中所示，在本發(fā)明的條件的范圍內(nèi)，基于上述(1)式的成分組成的控制是有效的。
·Ti和N
進(jìn)而，在本發(fā)明中，優(yōu)選鋼的Ti含量和N含量滿足下述(2)式的條件。
[Ti]/47.9≥[N]/14……(2)
其中，[M]為由質(zhì)量％單位表示的元素M的含量。
如上所述，Ti具有比V、Nb容易形成氮化物的性質(zhì)。因此，通過(guò)在鋼中添加足夠量的Ti，能夠防止Nb、V與N反應(yīng)而形成粗大的析出物。為了得到這樣的效果，優(yōu)選鋼中含有的Ti以原子當(dāng)量比計(jì)多于N。將上述關(guān)系用兩種元素的原子量表示的式子為上述(2)式。
·V含量的影響
如上所述，在本發(fā)明中，重要的是控制鋼中的析出強(qiáng)化元素的含量。作為其一個(gè)例子，通過(guò)以下所示的方法就V含量對(duì)鋼帶的耐HIC性產(chǎn)生的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性確認(rèn)。
制作V含量不同的10種鋼帶，分別進(jìn)行HIC試驗(yàn)，對(duì)作為發(fā)生HIC的容易性的指標(biāo)的CLR(Crack Length Ratio)值進(jìn)行測(cè)定。鋼帶的制造按照以下所述的步驟進(jìn)行。首先，利用轉(zhuǎn)爐對(duì)規(guī)定的組成的鋼水進(jìn)行熔煉，以連續(xù)鑄造法制成厚度250mm的鋼坯。接下來(lái)，將所得的鋼坯加熱到1220～1240℃，進(jìn)行熱軋。在上述熱軋中，首先，通過(guò)粗軋將上述鋼坯制成45mm厚的板料，接著，進(jìn)行精軋而得到厚度11.3mm、寬度1080mm的鋼帶。所得的鋼帶在輸出輥道(ROT)上進(jìn)行水冷后，卷取成線圈狀。制造條件如下所述。精軋開(kāi)始溫度：890～910℃，精軋結(jié)束溫度：785～805℃，精軋時(shí)間(從精軋開(kāi)始到結(jié)束的時(shí)間)：4秒，在ROT上的冷卻(水冷)速度：24～37℃/s，卷取溫度：585～615℃。
V含量在從0.002％(無(wú)添加)到0.081％之間產(chǎn)生變化。V以外的元素的含量如下。
C：0.033～0.045％、
Si：0.16～0.23％、
Mn：0.92～1.07％、
P：0.003～0.005％、
S：0.0003～0.0007％、
Nb：0.050～0.058％、
Ti：0.021～0.029％、
Cu：0.22～0.28％、
Ni：0.12～0.18％、
Ca：0.0022～0.0029％、
Al：0.023～0.038％、
N：0.0036～0.0045％、
Cr：0.02％、
Mo：0.01％、
B：小于0.0001％，并且
剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
由于制造上的限制，所以V以外的元素的含量、制造時(shí)的溫度條件存在若干偏差。但是，這些偏差與V含量的變化幅度相比非常小，因此所得的多個(gè)鋼帶的特性的差異可以視為是由V含量的差異所引起的。
CLR值的測(cè)定是基于后述的實(shí)施例中的HIC試驗(yàn)方法而進(jìn)行的。圖1是相對(duì)于V含量將對(duì)各鋼帶進(jìn)行測(cè)定的CLR值進(jìn)行標(biāo)繪而成的圖。在V含量為本發(fā)明中規(guī)定的范圍內(nèi)的鋼帶中，幾乎不產(chǎn)生HIC，但在V含量偏離本發(fā)明的范圍的鋼帶中，V含量的偏離越大，HIC的程度越大。應(yīng)予說(shuō)明，這里僅對(duì)V含量的影響進(jìn)行了說(shuō)明，但確認(rèn)了Nb和Ti的含量也對(duì)耐HIC性造成同樣的影響。除了以上結(jié)果以外，根據(jù)以后說(shuō)明的實(shí)施例、比較例的結(jié)果也表明，在使耐酸性提高的方面，控制V、Nb和Ti的含量是重要的。
·鋼組織
接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明中的鋼組織的限定理由進(jìn)行說(shuō)明。
在本發(fā)明中，重要的是將鋼組織中所占的鐵素體面積率設(shè)為90％以上。珠光體組織的耐酸性差，因此優(yōu)選不含于鋼中。另外，貝氏體組織與珠光體組織相比，具有優(yōu)異的耐酸性，但在由鐵素體相和滲碳體相構(gòu)成的方面上與珠光體組織相同，因此無(wú)法說(shuō)耐酸性充分。因此，在本發(fā)明中將鋼組織設(shè)為實(shí)質(zhì)上鐵素體單相。這里，實(shí)質(zhì)上鐵素體單相表示鐵素體面積率為90％以上。另外，鐵素體面積率優(yōu)選為95％以上。這樣高的鐵素體面積率能夠如上述那樣通過(guò)控制鋼的成分組成，并且以特定的溫度條件制造鋼帶而達(dá)成。另一方面，鐵素體面積率的上限沒(méi)有特別限定，可以為100％。應(yīng)予說(shuō)明，本發(fā)明中的“鐵素體”中不包含在接近馬氏體相變點(diǎn)的500℃左右的低溫下生成的“貝氏體鐵素體”。這是因?yàn)樵谶@樣的低溫下生成的貝氏體鐵素體中可固溶的C量少，無(wú)法固溶的C形成滲碳體(Fe3C)，使耐酸性劣化。
鐵素體相以外的組織越少越好。但是，只要鐵素體相的面積率足夠高，就幾乎可以忽略剩余部分的組織的影響，因此容許含有以合計(jì)面積率計(jì)小于10％的貝氏體、馬氏體等鐵素體以外的組織中的1種或2種以上。優(yōu)選這些鐵素體以外的組織以合計(jì)面積率計(jì)小于5％。另一方面，如上所述，在本發(fā)明中鐵素體面積率越高越好，因此鐵素體相以外的組織的面積率的下限沒(méi)有特別限定，可以為0％。
·制造方法
接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的鋼帶的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
首先，按照常規(guī)方法對(duì)具有上述成分組成的鋼坯材進(jìn)行熔煉。上述鋼坯材為了防止因偏析、尤其是中心偏析而形成珠光體組織，優(yōu)選通過(guò)連續(xù)鑄造法進(jìn)行制造。此時(shí)，通過(guò)連續(xù)鑄造法得到的鋼坯的厚度優(yōu)選設(shè)為200mm以上。由此，能夠在熱軋工序中的粗軋時(shí)發(fā)生大量的再結(jié)晶，抑制因偏析所致的珠光體組織的形成。另一方面，如果鋼坯過(guò)厚，則加熱時(shí)鋼坯整體的溫度不上升，難以使析出物充分固溶。因此，鋼坯厚度優(yōu)選設(shè)為300mm以下。鋼坯厚度的進(jìn)一步優(yōu)選的范圍為240～260mm。
接下來(lái)，將鋼坯加熱到規(guī)定的加熱溫度，進(jìn)行由粗軋和精軋構(gòu)成的熱軋。上述加熱溫度使鋼中的析出物固溶，因此優(yōu)選設(shè)為1200℃以上。另一方面，如果上述加熱溫度過(guò)高，則晶粒生長(zhǎng)，在熱軋時(shí)元素濃化的晶粒的擴(kuò)散變得不充分，容易引起因偏析所致的珠光體的析出。因此，上述加熱溫度優(yōu)選設(shè)為1250℃以下。
上述加熱后，對(duì)鋼坯材進(jìn)行粗軋而制成板料。為了增大以后的精軋的壓下率，上述板料的厚度優(yōu)選設(shè)為40mm以上。另一方面，為了在粗軋中也確保一定的壓下率且抑制偏析，板料厚度優(yōu)選為60mm以下。
將所得的板料進(jìn)一步精軋而制成鋼帶。精軋開(kāi)始溫度(精軋的入側(cè)溫度)低至950℃以下，將精軋?jiān)O(shè)為在奧氏體的未再結(jié)晶溫度區(qū)域的軋制。精軋開(kāi)始溫度大于950℃時(shí)，Nb、V、Ti等的析出物形成并不充分，強(qiáng)度降低，并且鐵素體相率下降，耐酸性劣化。另外，精軋開(kāi)始溫度更優(yōu)選設(shè)為910℃以下。另一方面，精軋開(kāi)始溫度的下限沒(méi)有特別限定，優(yōu)選設(shè)為850℃以上。
優(yōu)選上述精軋使用串聯(lián)式軋制機(jī)以從3秒到15秒之間的時(shí)間進(jìn)行。精軋結(jié)束溫度(精軋的出側(cè)溫度)設(shè)為780～850℃。如果精軋結(jié)束溫度過(guò)低，則在精軋中鐵素體在鋼帶表層部析出，耐酸性劣化。另外，在精軋結(jié)束溫度大于850℃時(shí)，沒(méi)有充分形成Nb、V、Ti等的析出物，其結(jié)果，鋼帶的強(qiáng)度降低，并且由于鐵素體析出核減少而鐵素體相的比率下降，耐酸性劣化。另外，精軋結(jié)束溫度優(yōu)選設(shè)為780～830℃。進(jìn)一步優(yōu)選為780～810℃。
為了在進(jìn)行精軋時(shí)確保精加工溫度，容許對(duì)板料整體或僅對(duì)板料的邊緣部進(jìn)行加熱，或者在精軋前將板料暫時(shí)卷取成線圈狀，之后進(jìn)行精軋。
為了在精軋后使微細(xì)碳化物析出而提高強(qiáng)度，將通過(guò)上述精軋而得到的鋼帶冷卻。上述冷卻例如可以通過(guò)在ROT上對(duì)鋼帶進(jìn)行水冷而進(jìn)行。此時(shí)，如果冷卻速度慢，則鐵素體中的C進(jìn)行擴(kuò)散而C在未相變奧氏體中濃化，其結(jié)果，珠光體變得容易析出。為了防止這種情況，在本發(fā)明中，將上述冷卻的冷卻速度設(shè)為20℃/s以上。另一方面，如果冷卻速度過(guò)快，則難以使鋼帶整體均勻冷卻。其結(jié)果，鋼帶的表層部會(huì)優(yōu)先固化，耐酸性、特別是耐SSC性降低。為了防止這種情況，在本發(fā)明中將冷卻速度設(shè)為100℃/s以下。另外，冷卻速度優(yōu)選設(shè)為20～50℃/s。
上述冷卻從精軋剛結(jié)束后開(kāi)始實(shí)施，進(jìn)行到鋼帶的溫度達(dá)到規(guī)定的卷取溫度。利用水冷進(jìn)行上述冷卻時(shí)，考慮到熱回收等，在該水冷結(jié)束后，也可以根據(jù)需要進(jìn)行空氣冷卻、再次的水冷，但這些時(shí)候的冷卻速度不含于本發(fā)明的冷卻速度。
優(yōu)選在從上述精軋結(jié)束到開(kāi)始卷取的期間，鋼帶的表面溫度不變?yōu)?00℃以下，換言之，使鋼帶的表面溫度維持在大于500℃。這是因?yàn)?，鋼的溫度越靠近A1相變點(diǎn)，在鐵素體中可固溶的C量越多。通過(guò)以較高的溫度進(jìn)行鐵素體的析出，能夠抑制滲碳體(珠光體、貝氏體)的析出。
接下來(lái)，將經(jīng)冷卻的鋼帶卷取成線圈狀。在本發(fā)明中，為了使微細(xì)碳化物析出而提高鋼帶的強(qiáng)度，并且形成以鐵素體為主體的組織，重要的是將卷取溫度設(shè)為550～700℃。如果卷取溫度小于550℃，則未產(chǎn)生充分的析出強(qiáng)化，另外，也難以得到以鐵素體為主體的組織。另一方面，如果卷取溫度高于700℃，則形成粗大的析出物，因此鋼帶的強(qiáng)度降低。卷取溫度優(yōu)選設(shè)為580～620℃。應(yīng)予說(shuō)明，本發(fā)明中的卷取溫度是指即將開(kāi)始卷取之前的鋼帶的表面溫度。
根據(jù)以上方法，能夠制造本發(fā)明的電阻焊鋼管用鋼帶。進(jìn)而，通過(guò)將所得的鋼帶成型，接下來(lái)進(jìn)行電阻焊接，能夠制造電阻焊鋼管。對(duì)電阻焊鋼管的加工和焊接的條件沒(méi)有特別限定，例如可以采用本技術(shù)領(lǐng)域中公知的條件。另外，在電阻焊接法中，因?yàn)椴皇褂煤附咏饘俚貙?duì)接接合鋼帶邊緣部，所以在焊接部(鋼帶邊緣部)強(qiáng)烈地顯現(xiàn)出加工的影響。因此，在電阻焊鋼管用的鋼帶中，重要的是直到邊緣部為止耐HIC性等特性?xún)?yōu)異。
實(shí)施例
接下來(lái)，基于實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步具體地進(jìn)行說(shuō)明。以下實(shí)施例是本發(fā)明的優(yōu)選的一個(gè)例子，本發(fā)明不限定于該實(shí)施例。
利用轉(zhuǎn)爐對(duì)表1所示的組成的鋼水進(jìn)行熔煉，通過(guò)連續(xù)鑄造法制成厚度250mm的鋼坯。接下來(lái)，將所得的鋼坯加熱到1230℃，進(jìn)行熱軋。在上述熱軋中，首先，通過(guò)粗軋將上述鋼坯制成50mm厚的板料，接著，進(jìn)行精軋而得到厚度12.5mm、寬度1260mm的鋼帶。所得的鋼帶在ROT上間歇地進(jìn)行水冷到達(dá)到規(guī)定的卷取溫度后，卷取成線圈狀。精軋、水冷和卷取的條件如表2所示。另外，精軋時(shí)間(從精軋開(kāi)始到結(jié)束的時(shí)間)設(shè)為5秒。在以上制造工序中，在從精軋到卷取的期間，鋼帶的表面溫度保持為大于500℃。
接下來(lái)，對(duì)所得的鋼帶分別測(cè)定鐵素體面積率、屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、耐HIC性和耐SSC性。在進(jìn)行屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、耐HIC性和耐SSC性的測(cè)定時(shí)，預(yù)先對(duì)試驗(yàn)片賦予加工形變。加工形變的賦予是通過(guò)利用R150的擠壓機(jī)實(shí)施彎曲、彎曲回復(fù)加工這樣的對(duì)電阻焊鋼管的造管應(yīng)變導(dǎo)入進(jìn)行模擬的方法而進(jìn)行的。一般而言，通過(guò)賦予加工形變，容易產(chǎn)生HIC、SSC。因此，可以說(shuō)在此實(shí)施的耐HIC性和耐SSC性的試驗(yàn)條件與在不賦予加工形變的狀態(tài)下進(jìn)行的試驗(yàn)相比更嚴(yán)格。另外，通過(guò)賦予加工形變，從而屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)率消失，得到與造管后相同程度的屈服強(qiáng)度。測(cè)定方法和測(cè)定條件如下。
·微觀組織的觀察
由所得的鋼帶(無(wú)加工形變)制作組織觀察用試驗(yàn)片，進(jìn)行微觀組織的觀察。觀察是對(duì)將試驗(yàn)片的軋制方向截面進(jìn)行了研磨和腐蝕而成的面實(shí)施的。觀察使用光學(xué)顯微鏡(×400)和掃描型電子顯微鏡(×1000)進(jìn)行，對(duì)所得的圖像進(jìn)行解析，算出在組織整體中所占的鐵素體的比率。
·拉伸試驗(yàn)
以拉伸方向與軋制方向成直角的方式從上述鋼帶提取按照ASTM A370標(biāo)準(zhǔn)的矩形拉伸試驗(yàn)片。使用上述試驗(yàn)片來(lái)實(shí)施拉伸試驗(yàn)，測(cè)定屈服強(qiáng)度(YS)和拉伸強(qiáng)度(TS)。試驗(yàn)片的標(biāo)點(diǎn)間距離(GL)設(shè)為50mm。
·HIC試驗(yàn)
從上述鋼帶的寬度方向中心部、1/4寬度部和邊緣部這3個(gè)位置分別以試驗(yàn)片的長(zhǎng)度方向?yàn)殇搸У能堉品较虻姆绞教崛IC試驗(yàn)用試驗(yàn)片。上述試驗(yàn)片的尺寸設(shè)為寬度20mm×長(zhǎng)度100mm，厚度直接設(shè)為鋼帶的厚度(僅進(jìn)行研磨)。對(duì)所得的試驗(yàn)片用先前闡述的方法進(jìn)行加工形變的賦予后，按照NACE-TM0284來(lái)實(shí)施HIC試驗(yàn)。在試驗(yàn)中，將試驗(yàn)片在A液(用H2S使5.0％NaCl+0.50％CH3COOH的水溶液飽和而得的溶液)中浸漬96小時(shí)。試驗(yàn)結(jié)束后，利用超聲波探傷法對(duì)在試驗(yàn)片產(chǎn)生的裂紋進(jìn)行測(cè)定，對(duì)裂紋最大的3個(gè)截面算出被定義為“所測(cè)定的裂紋的合計(jì)長(zhǎng)度/試驗(yàn)片長(zhǎng)度×100％”的Crack Length Ratio(CLR)。
·SSC試驗(yàn)
從鋼帶的寬度方向和厚度方向的中心部以試驗(yàn)片的長(zhǎng)度方向?yàn)殇搸У能堉品较虻姆绞教崛SC試驗(yàn)用試驗(yàn)片。上述試驗(yàn)片的尺寸設(shè)為寬度15mm×長(zhǎng)度120mm×厚度5mm，從1個(gè)鋼帶提取3個(gè)相同形狀、尺寸的試驗(yàn)片。試驗(yàn)片的提取是研削鋼帶的單面而進(jìn)行的(非研削面保持鋼帶原樣)。對(duì)所得的試驗(yàn)片用先前闡述的方法進(jìn)行加工形變的賦予后，在按照NACE TM0177的條件下以非研削面為外側(cè)的方式實(shí)施4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。在試驗(yàn)中，在與HIC試驗(yàn)中使用的A液相同的A液中浸漬試驗(yàn)片，在負(fù)荷437MPa的應(yīng)力的狀態(tài)下保持720小時(shí)。上述應(yīng)力的值相當(dāng)于作為API標(biāo)準(zhǔn)的X70級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)最小屈服應(yīng)力(SMYS)的485MPa的90％。試驗(yàn)結(jié)束后，使用光學(xué)顯微鏡以倍率10倍來(lái)觀察試驗(yàn)片的表面，將沒(méi)有裂紋的鋼帶設(shè)為○，將即使觀察到1個(gè)裂紋的鋼帶也設(shè)為×。
測(cè)定結(jié)果如表2所示。鋼的成分組成和鐵素體面積率滿足本發(fā)明的條件的1～9號(hào)的鋼帶均示出X70級(jí)以上的YS和TS的值，并且未產(chǎn)生SSC。其中，在1～4號(hào)的鋼帶中，從鋼帶的3個(gè)位置提取的試驗(yàn)片中的任一者的CLR值均為0％。該結(jié)果表示本發(fā)明的鋼帶在整體沒(méi)有偏差，具有優(yōu)異的耐酸性。
與此相對(duì)，盡管精軋開(kāi)始溫度高的10號(hào)、精軋結(jié)束溫度高的11號(hào)、冷卻速度慢的12號(hào)和卷取溫度低的13號(hào)的鋼帶與1～4號(hào)的鋼帶分別為相同的成分組成，但無(wú)法達(dá)成充分的鐵素體面積率。其結(jié)果，無(wú)法防止HIC、SSC的產(chǎn)生，此外，YS和TS的值與1～4號(hào)相比稍低。
另外，在鋼的成分組成不滿足本發(fā)明的條件的14、15、17、19、21、23、24號(hào)的鋼帶中，鐵素體面積率小于90％，產(chǎn)生了HIC、SSC。在S含量低于本發(fā)明中規(guī)定的范圍的16號(hào)、V含量多于本發(fā)明中規(guī)定的范圍的18號(hào)、Nb含量多于本發(fā)明中規(guī)定的范圍的20號(hào)、Ti含量多于本發(fā)明中規(guī)定的范圍的22號(hào)的鋼帶中，雖然鐵素體面積率為90％以上，但產(chǎn)生硫化物(16號(hào))、粗大析出物(18、20、22號(hào))，因此產(chǎn)生了HIC、SSC。
在作為析出強(qiáng)化元素的V、Nb和Ti中的任一者的含量低于本發(fā)明中規(guī)定的范圍的17、19、21號(hào)的鋼帶中，YS和TS的值均低。另外，雖然14號(hào)的鋼帶的V、Nb和Ti的含量滿足本發(fā)明中規(guī)定的條件，但C含量較多，其結(jié)果，沒(méi)有滿足(1)式的條件。因此，雖然制造條件滿足本發(fā)明中規(guī)定的條件，但無(wú)法得到充分的耐酸性。另外，在添加有0.12％的Mo的27號(hào)的鋼帶中，1/4寬度和邊緣部的CLR值稍高，與滿足本發(fā)明的條件的鋼帶相比耐HIC性差。
相反地，精軋結(jié)束溫度或卷取溫度低的25、26號(hào)的鋼帶中，雖然鋼的成分組成滿足本發(fā)明所規(guī)定的條件，但鐵素體面積率低，產(chǎn)生了HIC和SSC。尤其是在卷取溫度小于550℃的26號(hào)的鋼帶中，鐵素體面積率極低，為27％。
根據(jù)以上結(jié)果可知，通過(guò)使鋼中的各個(gè)元素的含量滿足本發(fā)明的條件，且以適當(dāng)?shù)臏囟葪l件進(jìn)行制造而使鐵素體面積率為90％，可得到具有X70級(jí)以上的強(qiáng)度、并且偏差少、具備極其優(yōu)異的耐HIC性和耐SSC性的電阻焊鋼管用鋼帶。