[发明专利]厚壁钢管用钢板、其制造方法以及厚壁高强度钢管

说明书

技术领域

本发明涉及厚壁钢管用钢板，其制造方法以及厚壁高强度钢管。本发明的厚壁高强度钢管优选用于TS为500MPa以上的海洋结构物、管道。此外，在本发明的厚壁钢管用钢板中，尤其板厚为25mm以上的厚壁钢管用钢板的连结钢管时成为多焊道焊接的环缝焊接的热影响部的CTOD特性优异。

背景技术

用于海洋结构物、管道的钢管在结构物形成过程中为了使钢管彼此接合而进行环缝焊接。环缝焊接是指管圆周方向的焊接，环缝焊接是在上述结构物形成过程中不可欠缺的工序。因此，从结构物的安全性的观点出发，上述钢管除母材自身的韧性优异以外，也要求环缝焊接部的韧性优异。

上述环缝焊接通常为小～中热输入的多焊道焊接(有时也称为多层焊接)。多焊道焊接的情况下，热影响部将由受到多样的热经历的区域构成。

在多层焊接的最初的焊接热循环生成的焊点部，即，在焊接金属与热影响部的边界部附近的粗粒区域，通过以下的焊接热循环，在铁素体-奥氏体二相域(以下有时简称为二相域)再加热的区域(有时称为二相域再加热粗粒区域)，生成岛状马氏体(有时称为MA(Martensite Austenite constituent的简称))。若生成岛状马氏体，则韧性显著下降。该二相域再加热粗粒区域是在多层焊接的热影响部中韧性最低的区域。

作为防止在二相域再加热粗粒区域韧性下降的对策，提出了通过降低C含量、降低Si含量来抑制MA的生成，并且通过进一步添加Cu来提高母材强度的技术(例如，专利文献1)。

此外，焊点部暴露于略低于熔融点的高温，因此在焊点部奥氏体粒最粗大化。此外，因接下来的冷却，焊点部容易相变为上部贝氏体组织，韧性劣化。

作为提高焊点部的韧性的方法，已经实用化的有使TiN微细分散在钢中而抑制奥氏体的粗大化或作为铁素体相变的核使用的技术。

专利文献2中出示了通过利用结晶出来的CaS而使铁素体相变生成核微细分散，使热影响部高韧性化的技术。此外，专利文献2中提到了专利文献2中记载的上述技术与将使Ti的氧化物分散的技术(例如，专利文献3)、使BN的铁素体核生成能力与氧化物的分散组合的技术。而且，专利文献2中也示出了通过添加Ca、REM来控制硫化物的形态而得到高韧性的技术。

作为钢的韧性的评价基准，以往一直主要使用利用夏比试验的吸收能。为了进一步增加可靠性，作为钢的韧性评价，有时要求进行CTOD试验(裂纹张开位移(Crack Tip Opening Displacement)试验的简记)。CTOD试验中，对在评价部设置了疲劳裂纹的试验片进行3点弯曲试验而测定即将破坏之前的裂纹底的开口量(塑性变形量)，评价脆性破坏的发生阻力。

CTOD特性表示裂纹底的微小的区域的韧性。为了满足对通过环缝焊接形成的焊点部的CTOD特性的严格要求，需要提高作为热影响部的韧性下降区域的二相域再加热粗粒区域的韧性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平05-186823号公报

专利文献2：日本特开2004-263248号公报

专利文献3：日本特公平05-77740号公报

发明内容

然而，近年来使用的钢管随着使用环境、结构物的大型化等，存在高强度厚壁化、合金元素的添加量增大的趋势。因此，作为用于确保热影响部的韧性的技术的专利文献1中记载的技术已变得难以应用。

此外，合金元素中，Ni是使母材强度上升，使热影响部(本说明书中，热影响部是指焊接部的热影响部。)的韧性提高的元素。从该观点出发，厚壁钢管用钢板优选含有Ni。但是，Ni是昂贵的合金元素，因此Ni含量的增加导致制造成本的增加。大量地制造的钢管用原板中难以使其含有大量的Ni。

本发明的目的是解决这样的以往技术问题，提供多焊道焊接部的热影响部(HAZ)的CTOD特性优异的厚壁钢管用钢板、该厚壁钢管用钢板的制造方法以及使用该厚壁钢管用钢板制造而成的厚壁高强度钢管。

另外，本发明的“CTOD特性优异”是指以多焊道焊接部的热影响部为对象的、以API Recommended Practice 2Z(以下简记为API RP 2Z)为基准的、缺口位置(疲劳裂纹的位置)为二相域再加热粗粒区域的CTOD试验的结果中，所得的-10℃中的CTOD值为0.30mm以上的情况。这是在板厚76mm以下、标准下限的屈服应力为420MPa的钢材中以API RP 2Z定义而得到的值。