[发明专利]抗氢诱发裂纹性优良的高强度管道用钢管和其所使用的高强度管道用钢板、以及它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及最适合于石油、天然气等的输送用管道等用途的抗氢诱发裂纹性(以下称作“抗HIC性”)优良的API标准X60～X80(TS＝500～650MPa)的管道用钢管和其所使用的管道用钢板。

背景技术

有湿润硫化氢(H2S)气体的环境(以下称作“酸性环境”)存在于石油、天然气的挖掘、生产、输送过程中，因此所使用的钢管会暴露于酸性环境中。石油、天然气等的输送用管道如果暴露于酸性环境中，则使人担心会产生氢诱发裂纹(以下称作“HIC”)。这是因为在酸性环境中，氢容易从表面渗透到钢中的缘故。

HIC是由特别是在钢的中心偏析部存在的延伸化(伸长)了的MnS和聚集的Ti或Nb的碳氮化物或氧化物聚集带中的氧化物系夹杂物等在钢中的缺陷的周围聚集的氢引起的。

在酸性环境下，渗透到钢中的氢在缺陷的周围聚集而形成气体，如果由其压力产生的应力强度因子(K_I)超过含有氢的钢的应力强度因子(K_IH)，则产生HIC。进而，如果将钢的中心偏析部、夹杂物的周边等进行硬化，则HIC变得容易传播。因此，一直以来，对于酸性环境下所使用的管道，为了改善抗HIC性，提出了下述方案等各种方案：抑制延伸化了的MnS的生成、Ti、Nb的碳氮化物的聚集和氧化物的聚集，以及抑制中心偏析的硬化相的形成。

在专利文献1～3中，公开了通过抑制Mn向钢板中心的偏析来改善抗HIC性的方法。在专利文献1中，提出了一种抑制了偏析部的Mn含量与钢中的平均Mn含量之比的钢板。在专利文献2和3中，公开了一种除了限定Mn偏析点的大小之外还限定了偏析部的P浓度、进而有效利用了Ca的高强度管道。

在专利文献4中，公开了一种除了Mn的偏析之外还着眼于Nb的偏析的抗HIC性优良的热轧钢板。在专利文献5、6中，公开了通过抑制Ti、Nb的碳化物、氮化物等夹杂物来改善抗HIC性的方法。

在专利文献7、8中，公开了通过抑制Mn、Nb、Ti的偏析、进而将中心偏析部的最高硬度设定为300Hv以下来防止HIC发生的钢管。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-220577号公报

专利文献2：日本特开平6-256894号公报

专利文献3：日本特开平6-271974号公报

专利文献4：日本特开2002-363689号公报

专利文献5：日本特开2006-63351号公报

专利文献6：日本特开2008-7841号公报

专利文献7：日本特开2010-209460号公报

专利文献8：日本特开2010-209461号公报

发明内容

本发明所要解决的问题

如前所述，以往，有关Mn偏析的抑制以及利用了Ca的MnS的形态控制的开发一直在活跃地进行。但是，仅仅控制(偏析部的最大Mn含量)/(钢中的平均Mn含量)和Mn偏析点的大小，还难以完全防止HIC，因此，需要更严格地控制。

另外，即使消除Mn的偏析，Nb的偏析也会成为问题。关于Nb的偏析，也是仅仅进行(偏析部的最大Nb含量)/(钢中的平均Nb含量)的控制还不充分，需要更严格地控制。另外，即使控制了Nb-Ti-C-N系的夹杂物的长度以及(Ti、Nb)(C、N)系夹杂物的面密度和长度，仅仅这样还是难以可靠地防止HIC发生。

另外，近年来，对于管道来说，横贯深海的工程计划有很多，为了避免钢管被压破，要求壁厚(t)与外径(D)之比(t/D)极高的钢管(t/D≥0.035)。在高t/D钢管的制造中，从钢板向钢管成型时，成型形变大多施加于钢管的内外表面，在钢管的内外表面附近生成夹杂物。在酸性环境等中，如果在钢管的内外表面附近存在夹杂物，则会多发HIC。因此，制造能够在酸性环境下使用的高t/D钢管是困难的。

本发明是鉴于以上的实际情况而完成的，其所要解决的问题是提供对于横贯深海的管道等中使用的钢管来说最适合的t/D极高、钢管整体具有优良的抗HIC性、并且可防止钢板的表层的HIC的管道用钢管和其所使用的管道钢板。

解决问题的手段

本发明者们对于获得一种即使t/D高、钢管的内外表面附近也具有优良的抗HIC性、并且能够防止表层的HIC的抗氢诱发裂纹性优良的高强度管道用钢管和其所使用的钢板的条件进行了深入研究。