[发明专利]厚壁无缝钢管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种厚壁无缝钢管的制造方法。进一步详细而言，本发明涉及一种以厚壁钢管为对象，制造韧性优良的无缝钢管的方法。

在本发明中，所述的“厚壁无缝钢管”是指与外径无关而壁厚超过30mm的无缝钢管。

背景技术

无缝钢管被应用于原油、天然气等的油井、气井(以下，将上述油井、气井统称而只称为“油井”)的挖掘、上述原油、天然气的输送等。近年来，随着更深海的油田的开发，对于被用作输送管的无缝钢管的性能要求变得严格，并且厚壁的无缝钢管的需求增加。一般而言，如果无缝钢管变为厚壁，则不仅难以获得高强度，而且也难以确保韧性。

[无缝钢管的制造方法]

对于无缝钢管而言，例如能够利用曼内斯曼方式进行制造。该方式由以下步骤构成：

(1)利用穿孔轧机(穿孔机(piercer))，穿孔轧制钢坯，而制造管坯(以下称为“空心毛坯管”。)；

(2)利用延伸轧机(例如：芯棒式无缝管轧机)，延伸轧制空心毛坯管；

(3)利用定径轧机(例如：定径机(sizer))，将被延伸轧制的空心毛坯管定径轧制，而获得钢管；

(4)利用热处理(例如：进行淬火工序，之后进行回火工序)，确保钢管的强度和韧性。

[现有技术]

一般而言，已知对钢材实施调质热处理时，晶粒会微细化，韧性会提高。因而，为了确保厚壁无缝钢管的强度和韧性，上述(4)的热处理变得特别重要。

在调质热处理中，一般而言，使用通过利用燃烧器加热炉内的气氛来加热被热处理材料的气氛温度控制式加热炉。但是，对壁厚较厚的钢管(以下称为厚壁钢管)实施利用气氛温度控制式加热炉而进行的调质热处理时，有些情况下未能获得所期待程度的晶粒的微细化，而钢管的韧性会降低。

另一方面，作为以确保韧性为目的而利用感应加热对钢管实施热处理的技术，公开有以下的技术方案。

在专利文献1中，提出了如下的钢管的热处理方法，即，通过将在加热钢片的状态下轧制成形了的钢管利用感应加热从500℃以下的温度加热至Ac₃点～1000℃的温度范围而进行淬火，之后，在450℃～Ac₁点的温度范围内进行回火，由此，使钢管的低温韧性变得优良。

此外，在专利文献2中，提出了如下的钢管的热处理方法，即，通过将在加热钢片的状态下轧制成形了的钢管感应加热至850℃～1050℃，并将该钢管从奥氏体状态开始以100℃/s以上的冷却速度水冷而进行淬火，由此，使钢管的韧性变得优良。

在上述专利文献1和专利文献2中，虽然提出了在淬火中使用感应加热的方案，但没有公开感应加热的频率、加热速度，而且也不是以厚壁无缝钢管为对象的技术方案。因而，即使在厚壁无缝钢管的热处理中应用在专利文献1和专利文献2中所提出的热处理方法，也无法充分地确保所获得的钢管的韧性。

在专利文献3中，提出了如下的方法，即，在外周和内周由不同的金属构成的复合(clad)钢管的热处理中，利用感应加热将钢管的外周侧和内周侧加热至不同的温度，该感应加热使用了配置于钢管外周且用于加热外周侧的金属的线圈和插入到钢管内部且用于加热内周侧的金属的线圈。在专利文献3中所公开的感应加热的频率为1000Hz～3000Hz。

在专利文献4中，提出了ERW钢管的焊缝部的在线热处理中的加热方法。该加热方法由以下步骤构成：

(1)利用频率为700Hz～3000Hz的感应加热加热至600℃～700℃；

(2)接着，利用频率为700Hz～800Hz的感应加热加热至700℃～750℃；

(3)最后，利用频率为700Hz～3000Hz的感应加热加热至900℃～1050℃。

通过使用上述(1)～(3)的感应加热，会在将焊缝部的内周侧保持在低温的状态下将外周侧加热至规定的温度，并且会减少投入的能量。

在专利文献5中，提出了如下方法，即，在ERW钢管的制造过程中，在固相压接焊缝部时，利用频率不足100kHz的感应加热加热钢管整体，之后，利用频率为100kHz以上的感应加热加热钢管的接合部。

在上述专利文献3～专利文献5中，公开了利用感应加热加热钢管的方法，并且使用频率为700Hz～100kHz的高频的感应加热。此外，专利文献3～专利文献5都是以加热钢管的表面或从表面加热至规定的深度为目的，即使在厚壁无缝钢管的热处理中应用上述的方法，因为钢管的晶粒没有微细化，所以也无法充分地确保所获得的钢管的韧性。

在先技术文献