钢制弯管及其制造方法技术

一种钢制弯管(1)，其具备直管部(2)和弯曲部(3)，所述弯曲部(3)具有直管部(2)的外径OD的3倍以上的弯曲半径r，所述钢制弯管(1)的化学组成以质量％计为C：0.04～0.08％、Si：0.05～0.50％、Mn：1.00～1.70％、P：0.015％以下、S：0.002％以下、Cu：0～0.50％、Ni：0～0.50％、Cr：0～0.50％、Mo：0～0.50％、Sol.Al：0～0.10％、Ca：0～0.0050％、Nb：0～0.050％、V：0～0.10％、Ti：0～0.030％，余量为Fe和杂质，Ceq(＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15)：0.35％以上，直管部(2)和弯曲部(3)的屈服应力为450～600MPa、维氏硬度(HV10)为230以下。

Steel bend and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钢制弯管及其制造方法
本专利技术涉及钢制弯管及其制造方法。
技术介绍
用于石油、天然气输送用管道中的钢材要求具备与使用环境匹配的耐腐蚀性、特别是对氢致开裂(HIC：HydrogenInducedCracking)的耐性(以下，称为耐HIC性)，并且还要求为厚壁(壁厚30mm以上)和高强度(API5L/ISO3183中规定的X65级别：YS450～600MPa)。管道不仅使用直线状的管(直管)，还会根据铺设的地形而使用具有曲线部分的管(弯管)。另外，在海底设置有井口装置的海底完井中，需要将与海上平台连接的出油管线与海底设备进行连接，在出油管线与海底设备的连接部分等中也会使用弯管。由于要求弯管具备与直管同样的机械特性，因此，在对直管的一部分进行热弯加工后，会进行淬火回火。专利文献1中公开了一种对具有规定的化学组成的焊接钢管进行热弯加工后，在700～500℃的温度区域以5℃/s以上的壁厚方向中心部的冷却速度冷却至300℃以下的温度区域，然后，在300℃以上且500℃以下的温度区域回火的钢制弯管。专利文献2中公开了一种对具有规定的化学组成的焊接钢管进行热弯加工后，以3℃/s以上的冷却速度冷却至300℃以下的温度区域，然后在300～500℃的温度区域回火的钢制弯管。专利文献3中公开了一种由弯曲部和其两端的直管部构成的无缝弯管，其中，两管端部的内径大于弯曲部的内径。专利文献4中公开了一种将具有规定的化学组成的直管加热至Ac3点以上且1050℃以下的温度区域进行弯曲加工，之后立即实施淬火处理，接着，在250～500℃的温度区域回火的钢制弯管。专利文献5中公开了一种将具有规定的化学组成的直管加热至Ac3以上且Ac3+100℃以下的温度进行弯曲加工，立即以800℃～500℃之间的冷却速度为0.5℃/s以上的冷却速度进行空冷后，在650℃以下的温度下回火的钢制弯管。专利文献6中公开了一种将具有规定的化学组成的直管在900～1050℃的温度区域加热进行弯曲加工，然后实施急冷的淬火处理，接着，在450～600℃的温度区域实施回火处理的钢制弯管。现有技术文献专利文献专利文献1:国际公开第2008/139639号专利文献2:国际公开第2008/007737号专利文献3:日本特开2008-249010号公报专利文献4:日本特开平7-3330号公报专利文献5:日本特开平6-330169号公报专利文献6:日本特开平4-154913号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题管道用钢要求优异的焊接性。因此，与不进行焊接而施工的油井管(OCTG：OilCountryTubularGoods)用钢等相比，以管道用钢为低碳当量的方式进行成分设计，淬火性低。其结果，若对管道用钢进行作为常规热处理的淬火回火，则淬火时的冷却速度快的表面部的硬度变高，而冷却速度慢的壁中心部的硬度变低，在壁厚方向上呈U字型的硬度分布。该硬度分布在回火后也会残留。虽然为了获得优异的耐HIC性，耐酸管道需要在低硬度下的管理，但上述硬度分布残留是制造时的技术问题。另外，焊接在管道、海底设备等上的弯管采用的是与直管相同的成分设计，硬度分布也会相同。尤其，弯管的形状复杂，另外，淬火时的冷却速度与直管相比慢。该倾向在壁厚为30mm以上的厚壁的弯管中显著，确保X65级别(YS：450～600MPa)的高强度和以维氏硬度(HV10)计230以下的低硬度变得非常困难。专利文献1和专利文献2的专利技术中，冷却后的热处理(回火)温度为300～500℃，属于过低。专利文献3中未公开弯曲加工的温度、冷却速度、冷却后的热处理温度。专利文献4～专利文献6的专利技术中，弯曲加工前的加热温度过低。尤其是如这些文献的实施例中记载的那样，壁厚为30mm以上的厚壁的弯管与壁厚小于30mm的弯管不同，将难以确保足够高的冷却速度。因此，现有技术中，至今未能得到在弯曲部具有充分的强度和耐腐蚀性的钢制弯管。本专利技术的目的在于提供一种弯曲部的强度和耐HIC性优异的钢制弯管。用于解决问题的方案本专利技术人等为了解决上述的技术问题，经过不断研究，结果得到了下述见解。(1)弯曲加工时的加热温度小于1050℃的情况下，得到的钢制弯管的弯曲部的壁厚中心部的硬度降低，之后即使进行淬火，也难以恢复该壁厚中心部的硬度。其结果，弯曲部的屈服应力降低。若对这种钢制弯管实施较高温的热处理，虽然能够使表面的硬度降低，但无法使壁厚中心部的硬度提高。其结果，无法得到X65级别(YS：450～600MPa)的高强度材料。因此，将弯曲加工时的加热温度设为大于1050℃，尤其是1060℃以上是很重要的。(2)如上所述，通过在较高温下进行弯曲加工，虽然能够提高弯曲部的壁厚中心部的硬度，但表层的硬度会过度提高。因此，对于进行了这种弯曲加工的钢制弯管，即使进行500℃以下的热处理，也难以充分降低表层的硬度。尤其是钢制弯管的弯曲部的外侧(背侧)的部位(弯曲加工时被施加拉伸载荷的部位)的硬度会变高，将无法得到期望的耐HIC性。因此，将冷却后的热处理温度设为大于500℃，尤其是510℃以上是很重要的。本专利技术是基于这种见解得到的，本专利技术的要旨在于下述的钢制弯管及其制造方法。〔1〕一种钢制弯管，其具备直管部和弯曲部，所述弯曲部具有所述直管部的外径的3倍以上的弯曲半径，所述钢制弯管的壁厚为30mm以上，所述钢制弯管的化学组成以质量％计为C：0.04～0.08％、Si：0.05～0.50％、Mn：1.00～1.70％、P：0.015％以下、S：0.002％以下、Cu：0～0.50％、Ni：0～0.50％、Cr：0～0.50％、Mo：0～0.50％、Sol.Al：0～0.10％、Ca：0～0.0050％、Nb：0～0.050％、V：0～0.10％、Ti：0～0.030％，余量为Fe和杂质，根据下述(1)式求出的Ceq：0.35％以上，所述直管部和所述弯曲部的屈服应力为450～600MPa、维氏硬度(HV10)为230以下，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15···(1)其中，上述(1)式中的各元素符号表示各元素的含量(质量％)。〔2〕根据上述〔1〕所述的钢制弯管，其中，所述化学组成含有选自Cu：0.05～0.50％、Ni：0.05～0.50％、Cr：0.05～0.50％、Mo：0.05～0.50％、Sol.Al：0.001～0.10％、Ca：0.0001～0.0050％、Nb：0.001～0.050％、V：0.01～0.10％、和Ti：0.005～0.030％中的1种以上。〔3〕根据上述〔1〕或〔2〕所述的钢制弯管，其满足下述(2)式和(3)式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢制弯管，其具备直管部和弯曲部，所述弯曲部具有所述直管部的外径的3倍以上的弯曲半径，所述钢制弯管的壁厚为30mm以上，/n所述钢制弯管的化学组成以质量％计为/nC：0.04～0.08％、/nSi：0.05～0.50％、/nMn：1.00～1.70％、/nP：0.015％以下、/nS：0.002％以下、/nCu：0～0.50％、/nNi：0～0.50％、/nCr：0～0.50％、/nMo：0～0.50％、/nSol.Al：0～0.10％、/nCa：0～0.0050％、/nNb：0～0.050％、/nV：0～0.10％、/nTi：0～0.030％，/n余量为Fe和杂质，根据下述(1)式求出的Ceq：0.35％以上，/n所述直管部和所述弯曲部的屈服应力为450～600MPa、维氏硬度(HV10)为230以下，/nCeq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15···(1)/n其中，上述(1)式中的各元素符号表示各元素的含量(质量％)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170522 JP 2017-1009931.一种钢制弯管，其具备直管部和弯曲部，所述弯曲部具有所述直管部的外径的3倍以上的弯曲半径，所述钢制弯管的壁厚为30mm以上，
所述钢制弯管的化学组成以质量％计为
C：0.04～0.08％、
Si：0.05～0.50％、
Mn：1.00～1.70％、
P：0.015％以下、
S：0.002％以下、
Cu：0～0.50％、
Ni：0～0.50％、
Cr：0～0.50％、
Mo：0～0.50％、
Sol.Al：0～0.10％、
Ca：0～0.0050％、
Nb：0～0.050％、
V：0～0.10％、
Ti：0～0.030％，
余量为Fe和杂质，根据下述(1)式求出的Ceq：0.35％以上，
所述直管部和所述弯曲部的屈服应力为450～600MPa、维氏硬度(HV10)为230以下，
Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15···(1)
其中，上述(1)式中的各元素符号表示各元素的含量(质量％)。


2.根据权利要求1所述的钢制弯管，其中，所述化学组成含有选自
Cu：0.05～0.50％、
Ni：0.05～0.50％、
Cr：0.05～0.50％、
Mo：0.05～0.50％、
Sol.Al：0.001～0.10％、
Ca：0.0001～0.0050％、
Nb：0.001～0.050％、
V：0.01～0.10％、和
Ti：0.005～0.030％
中的1种以上。

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【专利技术属性】
技术研发人员：千代祐辅，大江太郎，神谷裕纪，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP