CN105452506A - 焊接区质量优异的电焊钢管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种适合于油井管以及管线用管的焊接区质量优异的电焊钢管，其特征在于，构成电焊钢管的母材的钢板具有规定的成分组成，Ca、O、S、Ce、La以及Al的含量满足下式，电焊钢管的焊接区的氧化物系夹杂物含有Ce、La中的1种或2种，所述氧化物系夹杂物的长径/短径为2.5以下。<maths num="0001"></maths>

Description

焊接区质量优异的电焊钢管及其制造方法

技术领域

本发明涉及适合于油井管以及管线用管(管线管：linepipe)的焊接区质量(焊接质量)优异的电焊钢管及其制造方法。

背景技术

石油和天然气等的生产在北海、阿拉斯加等极寒地区进行的情况较多。因此，作为油井管以及所生产的石油和天然气等的输送所使用的管线用管需要低温韧性。

以往，作为油井管、管线用管，使用无缝钢管、电焊钢管。近年来，从削减挖掘成本的观点出发，对电焊钢管的需求提高。随之，关于低温韧性优异的电焊钢管曾开发了各种各样的技术。具体地说，可列举出通过限制热轧工序的精加工温度及卷取温度来提高原材料的韧性，通过添加Nb及V来进行晶粒的微细化、造管后进行管体热处理等。

近年来，伴随着电焊钢管的使用环境的严酷化，对耐SSC性和低温韧性的要求变高。已知为了满足这些要求添加Ca的方法是有效的。

专利文献1中公开了以下技术：使钢液中的S浓度为7ppm以下后，将该钢液进行Ca处理，将Ca浓度与氧浓度的比控制为1.19＜([Ca]/[O])＜2.11，并且将Ca的添加速度控制为0.023＜V[kg/(t·min)]＜0.7。

通过近年的研究判明，添加了Ca的电焊钢管存在电焊焊接区的韧性比母材部显著降低的情况。已明确了该电焊焊接区的韧性降低的原因是因为存在于电焊冲合部及其附近的夹杂物由于焊接区顶锻(upset)而从两侧被加压从而变形为板状的缘故。另外，该变形为板状的夹杂物，经成分分析的结果判明是具有mCaO·nAl₂O₃(其中，m、n为整数。以下相同)的分子构成比的复合夹杂物。

在专利文献2中，作为解决这样的电焊焊接区的韧性降低的问题的技术，公开了以下技术：将存在于电焊钢管的电焊焊接区的夹杂物之中的、当量圆直径为20μm以上的夹杂物中所含有的Si、Mn、Al、Ca、Cr的合计量，控制成以相对于包含钢基的电焊焊接区总量的质量％计为20ppm以下。

在专利文献3中公开了以下技术：将存在于电焊钢管的电焊焊接区的夹杂物之中、当量圆直径为2μm以上的夹杂物中所含有的Si、Mn、Al、Ca、Cr的合计量，控制成以相对于包含钢基的电焊焊接区总量的质量％计为99ppm以下。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:特开平9-209025号公报

专利文献2:特开2012-246548号公报

专利文献3:特开2012-246550号公报

发明内容

即使使用这些在先技术，仍然存在变形为板状的mCaO·nAl₂O₃残留于电焊焊接区附近并使电焊焊接区的韧性降低的问题。图1表示电焊钢管的电焊焊接的概略。电焊焊接通过以下过程来进行，即，将钢板弯曲，使端部对接，用高频电流仅使钢板的端部熔融，施以顶锻(载荷)并使钢液排出。

在电焊焊接中，由于焊接区周边被加热到钢的熔点附近，因此夹杂物呈现与钢板轧制时等不同的行为，成为容易变形的状态。即，残留于电焊焊接区附近的mCaO·nAl₂O₃，因焊接区周边被加热导致硬度变低，在顶锻时向板厚方向延伸。该粗大的夹杂物成为焊接区的韧性降低的原因。

本发明的目的是提供以下技术，所述技术解决上述的问题，在用于具有耐SSC性和低温韧性的油井管以及管线用管的电焊钢管中避免电焊焊接区的韧性降低。

本发明人对于在电焊钢管中避免电焊焊接区的韧性的方法进行了深入研究。其结果发现：通过使钢板中的夹杂物即使在高温下也为硬质且微细，能够抑制在顶锻时夹杂物被轧制而成为韧性降低的原因。

具体地说得到以下见解：在冶炼工序中在添加Ca之前，添加适当量的Ce和La中的至少一方，其后添加Ca，由此能够使夹杂物成为硬质的XCaAlOS(X为Ce或La。以下相同)微细地分散的状态，该夹杂物在顶锻时也不会被延伸，因此，其结果，可避免电焊焊接区的韧性的降低。图2表示其概略。

本发明是基于上述的见解完成的，其要旨如下。

(1)一种焊接区质量优异的电焊钢管，其特征在于，

构成电焊钢管的母材的钢板的成分组成，以质量％计含有C：0.03～0.15％、Si：0.1～0.3％、Mn：0.5～2.0％、Al：0.01～0.06％、Ti：0.011～0.023％、Ca：0.001～0.005％、Ce和La中的1种或2种的合计：0.001～0.005％、P：0.03％以下、S：0.0015％以下、O：0.002％以下、和N：0.005％以下，还含有Nb：0.1％以下、V：0.1％以下、Mo：0.2％以下、和B：0.002％以下中的1种或2种以上，余量为铁以及不可避免的杂质，Ca、O、S、Ce、La以及Al的含量满足下式，

$XCASO=(\frac{Ca}{O}+\frac{Ca}{S}+0.285\frac{Ce+La}{O}+0.285\frac{Ce+La}{S})\&times;\left(\frac{Al}{Ca}\right)>78$

电焊钢管的焊接区的氧化物系夹杂物含有Ce、La中的1种或2种，上述氧化物系夹杂物的长径/短径为2.5以下。

(2)根据上述(1)所述的焊接区质量优异的电焊钢管，其特征在于，上述钢板的成分组成，以质量％计还含有Cu：0.1～2％、Ni：0.05～1％、Cr：0.01～1％、和Zr：0.001～0.01％中的1种或2种以上。

(3)根据上述(1)或(2)所述的焊接区质量优异的电焊钢管，其特征在于，上述母材的抗拉强度为860MPa以上，上述母材在0℃时的韧性为100J以上，上述电焊钢管的焊接区在0℃时的韧性为40J以上。

(4)根据上述(1)或(2)所述的焊接区质量优异的电焊钢管，其特征在于，上述母材的抗拉强度为500MPa以上620MPa以下，上述母材在-40℃时的韧性为100J以上，上述电焊钢管的焊接区在-40℃时的焊接区韧性为100J以上。

(5)一种焊接区质量优异的电焊钢管的制造方法，其特征在于，在制钢的精炼工序中，调整钢液的成分组成，使得其以质量％计含有C：0.03～0.15％、Si：0.1～0.3％、Mn：0.5～2.0％、Al：0.01～0.06％、Ti：0.011～0.023％、P：0.03％以下、S：0.0015％以下、O：0.002％以下、和N：0.005％以下，还含有Nb：0.1％以下、V：0.1％以下、Mo：0.2％以下、和B：0.002％以下中的1种或2种以上，余量为铁以及不可避免的杂质，其后，向钢液中添加Ce和La中的1种或2种，进行调制使得Ce和La的合计的含量成为0.001～0.005％，其后，向钢液中添加Ca，进行调整使得Ca的含量成为0.0010～0.0050％，且Ca、O、S、Ce、La和Al的含量满足下式，

$XCASO=(\frac{Ca}{O}+\frac{Ca}{S}+0.285\frac{Ce+La}{O}+0.285\frac{Ce+La}{S})\&times;\left(\frac{Al}{Ca}\right)>78$

由上述钢液制造钢片(钢坯)，将上述钢片进行热轧来制成热轧钢板，卷取上述热轧钢板，由所卷取的热轧钢板制造电焊钢管。

(6)根据上述(5)所述的焊接区质量优异的电焊钢管的制造方法，其特征在于，在上述制钢的精炼工序中，进行调制使得向钢液中添加Ce和La中的1种或2种之前的钢液的成分组成以质量％计还含有Cu：0.1～2％、Ni：0.05～1％、Cr：0.01～1％、和Zr：0.001～0.01％中的1种或2种以上。

根据本发明，能够得到避免电焊焊接区的韧性降低的、具有耐SSC性和低温韧性的适合于油井管以及管线用管的电焊钢管。

附图说明

图1是表示以往的电焊钢管的电焊焊接的概略的图。

图2是表示本发明的电焊钢管的电焊焊接的概略的图。

图3是表示XCASO与夹杂物的长径/短径的关系的图。

图4是表示特别适合于油井管的电焊钢管的、夹杂物的长径/短径和在0℃的条件下的焊接区的夏比冲击值的图。

图5是表示特别适合于管线用管的电焊钢管的、夹杂物的长径/短径和在0℃的条件下的焊接区的夏比冲击值的图。

具体实施方式

以下，对于本发明进行详细说明。首先，对构成本发明的电焊钢管的母材的钢板的成分组成进行说明。另外，关于成分组成，“％”的表记意指“质量％”。

本发明的电焊钢管适合于油井管以及管线用管。油井管、管线用管要求有分别不同的特性。具体地说，油井管要求有高的抗拉强度，管线用管要求有高的低温韧性。因此，优选的成分组成的范围也不同。在本发明中，将油井管的目标特性设为：母材的抗拉强度为860MPa以上，在0℃时的母材韧性为100J以上，在0℃时的焊接区韧性为40J以上，将管线用管的目标特性设为：母材的抗拉强度为500MPa以上620MPa以下，在-40℃时的母材韧性为100J以上，在-40℃时的焊接区韧性为100J以上。以下，也一并说明各自所优选的成分组成的范围。

[C：0.03～0.15％]

C提高淬火性，另外，通过使碳化物析出而提高热轧钢板的强度，而且利用冷态下的造管工序中的加工硬化使强度提高、确保韧性，因此是重要的元素。为了提高淬火性、确保强度，C的含量设为0.03％以上。C的含量过多时，有可能韧性劣化并且屈服比也降低，因此C的含量设为0.15％以下。

为了得到适合于油井管的特性，C的含量优选为0.06～0.15％，从韧性与强度的平衡的观点出发，更优选为0.07～0.12％。为了得到适合于管线用管的特性，C的含量优选为0.03～0.12％，从韧性与强度的平衡的观点出发，更优选为0.04～0.08％。

[Si：0.1～0.3％]

Si是对脱氧、提高强度有用的元素。为了充分确保脱氧的效果，Si的含量设为0.1％以上。Si的含量过多时，韧性和/或焊接性劣化，因此Si的含量设为0.3％以下。

[Mn：0.5～2.0％]

Mn是提高淬火性的元素，对确保强度有用。为了充分发挥提高强度、低温韧性的效果，Mn的含量设为0.5％以上。Mn的含量过多时，与Si同样地有可能韧性和/或焊接性劣化，因此Mn的含量设为2.0％以下。

为了得到适合于油井管的特性，Mn的含量优选为1.0～2.0％，更优选为1.5～2.0％。为了得到适合于管线用管的特性，Mn的含量优选为0.5～1.6％，更优选为1.0～1.6％。

[Al：0.01～0.06％]

Al是通常作为脱氧材料而添加到钢材中的元素。Al的含量超过0.06％时，Al系非金属夹杂物增加，有可能损害钢材的洁净度，且韧性劣化，因此将其含量的上限设为0.06％。为了得到适合于管线用管的特性，将其含量优选为0.02％以上。考虑到稳定的脱氧效果的确保与韧性的平衡，Al的含量优选为0.04％以下。

[Ti：0.011～0.023％]

Ti形成微细的TiN，抑制板坯再加热时的奥氏体粒的粗大化、以及电焊焊接区的奥氏体粒的粗大化，有助于显微组织的微细化。另外，在添加B的情况下，作为TiN固定固溶N从而抑制BN的生成，对确保有助于提高淬火性的固溶B有效。为了得到这些效果，Ti的含量设为0.011％以上。Ti的含量过多时，有可能产生粗大的TiN、TiC从而韧性劣化，因此Ti的含量设为0.023％以下。

[Ca：0.0010～0.0050％]

Ca是控制硫化物系夹杂物的形态，提高低温韧性を的元素。Ca的含量超过0.0050％时，CaO-CaS成为大型的簇和/或夹杂物，有可能对韧性造成不良影响，因此Ca的含量设为0.0050％以下。提高将钢液中的S浓度控制为后述的范围后，进行Ca处理，能够得到具有耐SSC性和低温韧性的钢片。为了发挥该效果，将Ca的含量设为0.0010％以上。

[Ce和La中的1种或2种的合计：0.001～0.005％]

Ce和/或La是抑制形成延伸的CaOAl₂O₃的元素，在本发明中是极重要的元素。为了得到该效果，Ce和La中的1种或2种的含量的合计设为0.0010％以上。当含量超过0.005％时，在凝固时从高温就结晶而成为粗大的夹杂物，奥氏体晶粒粗大化，另外，还成为在钢材内部产生各种各样的缺陷的原因，因此Ce和La中的1种或2种的含量的合计设为0.005％以下。

构成本发明的电焊钢管的母材的钢板，还含有Nb、V、Mo和B中的1种或2种以上。

[Nb：0.1％以下]

Nb是提高淬火性，在热轧时抑制奥氏体的再结晶使组织微细化的元素。Nb的含量过多时，有可能产生粗大的析出物从而韧性劣化，因此Nb的含量设为0.10％以下。为了得到适合于管线用管的特性，Nb的含量优选为0.01～0.06％。

[V：0.1％以下]

V具有与Nb大致同样的效果，但其效果比Nb低。另外，V还具有抑制焊接区软化的效果。从电焊焊接区的韧性、工地焊接性的方面出发，V的含量设为0.1％以下。

[Mo：0.2％以下]

Mo是提高钢材的淬火性、提高强度的元素。另外，Mo与Nb共存而在轧制时抑制奥氏体的再结晶，有助于奥氏体组织的微细化。Mo是昂贵的元素，当过量地添加时会损害经济性，因此Mo的含量设为0.2％以下，优选为0.1％以下，进一步优选为0.05％以下。

[B：0.002％以下]

B是确保淬火性、提高强度的元素。另外，B在淬火时在晶界偏析，降低晶界能，即使微量添加也有助于提高淬火性。B的含量过多时，有可能在淬火性饱和的同时，机械特性发生偏差、韧性劣化，因此B的含量的上限设为0.0020％。

再者，为了得到适合于管线用管的特性，为了确保更高的低温韧性，优选含有Nb。另外，当含有B时，作为管线用管的一般性的要求特性的工地焊接性劣化，因此在用于管线用管的钢管中不含有B的情况较多。

在制钢中，原材料中所含有的、或者在制造的过程中混入的成分不可避地作为杂质混入。这样的元素之中，P、S、O和N按照以下所述那样需要特别地限制含量。

[P：0.03％以下]

P是使低温韧性劣化的元素，含量越少越好。从制钢阶段中的成本与特性的平衡出发，P的含量设为0.03％以下。P的含量也可以为0％，但实际上不可能成为0％，会大于0％。现实的下限为0.002％左右。

[S：0.0015％以下]

S形成MnS，使韧性降低。通过减少S的含量，能够减少MnS从而提高韧性。从制钢阶段中的成本与特性的平衡出发，S的含量设为0.0015％以下。S的含量也可以为0％，但实际上不可能成为0％，会大于0％。现实的下限设为0.0003％左右。

[O：0.002％以下]

O的含量变多时，会形成粗大的Ca、Al等的氧化物，耐HIC性和韧性劣化。O的含量越少越好。从制钢阶段中的成本与特性的平衡出发，O的含量设为0.002％以下。O的含量也可以为0％，但实际上不可能成为0％，会大于0％。现实的下限设为0.0003％左右。

[N：0.005％以下]

N的含量变多时，有可能TiN过度增大，并产生表面缺陷、韧性劣化等的弊害。另外，在含有B的情况下，与B结合而生成BN，在淬火性方面有效地发挥作用的固溶B量减少。从制钢阶段中的成本与特性的平衡出发，N的含量设为0.005％以下。N的含量也可以为0％，但实际上不可能成为0％，会大于0％。但是，当在钢中形成微细的TiN时，会抑制板坯再加热时的奥氏体粒的粗大化以及电焊焊接区的奥氏体粒的粗大化，显微组织微细化，母材以及电焊焊接区的低温韧性改善，因此N的含量优选为0.0005％以上。

另外，S的含量实际上不会成为0％，因此夹杂物基本上为XCaAlOS。如果S的含量极少，则一部分的夹杂物会成为XCaAlO(X为Ce或La)。即使在该情况下也能够期待与夹杂物为XCaAlOS的情况同样的效果，由此S的含量即使少也没有问题。另外，如果S、O的含量少则难以形成夹杂物，因此对电焊焊接区的韧性没有不良影响。

进而，也可以根据需要而含有作为提高钢的强度并提高钢的淬火性的元素的Cu、Ni、Cr和Zr中的1种或2种以上。

[Cu：0.1～2％]

Cu有助于铁素体的析出强化、疲劳强度的提高，而且确保钢板的强度，因此可根据需要来含有。为了得到该效果，Cu的含量设为0.1％以上。Cu的含量过多时，强度-延性的平衡发生劣化，因此Cu的含量的上限设为2％。优选为0.6％以下。

[Ni：0.05～1％]

Ni有助于铁素体的固溶强化，确保钢板的强度，因此可根据需要来含有。为了得到该效果，Ni的含量设为0.05％以上。Ni的含量过多时，强度-延性的平衡发生劣化，因此Ni的含量设为1％以下。优选为0.3％以下。

[Cr：0.01～1％]

Cr确保钢板的强度，因此根据需要添加。为了得到该效果，将Cr的含量设为0.01％以上。Cr的含量变多时，强度-延性平衡发生劣化，因此Cr的含量设为1％以下。优选为0.5％。

[Zr：0.001～0.01％]

Zr使硫化物球化，改善母材的韧性。为了得到该效果，将Zr的含量设为0.001％以上。Zr的含量变多时，损害钢的洁净性，延展性劣化，因此Zr的含量设为0.01％以下。

以上说明以外的余量为铁以及不可避免的杂质。所谓不可避免的杂质是指原材料中所含有的、或者在制造的过程中混入的成分，其不是有意地使钢含有的成分。

具体地可举出P、S、O、N、Sb、Sn、W、Co、As、Mg、Pb、Bi以及H。其中，P，S，O和N按照上述那样需要进行控制以使得分别成为P：0.03％以下、S：0.0015％以下、O：0.002％以下、N：0.005％以下。

对于其他的元素，通常Sb、Sn、W、Co和As会有0.1％以下的作为不可避免的杂质的混入，Mg、Pb和Bi会有0.005％以下的作为不可避免的杂质的混入，H会有0.0005％以下的作为不可避免的杂质的混入，但只要在通常的范围就不需要特别控制。

另外，作为本发明的钢管中的必须选择、或者任意的添加元素的Nb、V、Mo、B、Cu、Ni、Cr和Zr，即使不有意含有也会有时作为不可避免的杂质而混入，但只要是上述的有意含有的情况下的含量上限以下，则即使小于下限也不会对本发明的电焊钢管造成不良影响，因此没有问题。

进而，在本发明中，需要Ca、O、S、Ce、La、Al的含量满足下述式(1)。

$XCASO=(\frac{Ca}{O}+\frac{Ca}{S}+0.285\frac{Ce+La}{O}+0.285\frac{Ce+La}{S})\&times;\left(\frac{Al}{Ca}\right)>\mathrm{78......}\left(1\right)$

$(\frac{Ca}{O}+\frac{Ca}{S}+0.285\frac{Ce+La}{O}+0.285\frac{Ce+La}{S})$

体现出将O、S利用Ca、Ce、La形成为夹杂物来捕获的能力。系数0.285是接近Ca与Ce或者Ca与La的原子量比Ca/La＝0.289、Ca/Ce＝0.286的数值，是为了容易计算上述式而四舍五入的值。另外，

$\left(\frac{\mathrm{Al}}{\mathrm{Ca}}\right)$

是CaOAl₂O₃的组成比，意指夹杂物的熔点的程度。作为这两者的积的XCASO值小时，表示：未被捕获的夹杂物生成元素在低温下析出，当熔点低时，该夹杂物容易延伸。

通过使上述式(1)的XCASO超过78，如图3所示，在轧制钢片并进行电焊焊接时，能够将存在于电焊焊接区的夹杂物的长径/短径(＝纵横尺寸比)抑制为2.5以下。其结果，如后所述，能够使电焊焊接区的韧性成为很多的用户要求实现的水平。具体地说，在设为适合于油井管的成分组成的情况下，能够使在0℃时的电焊焊接区的韧性为40J以上，在设为适合于管线用管的成分组成的情况下，能够使在-40℃时的电焊焊接区的韧性为100J以上。

即，通过使XCASO超过78，消除了以往在电焊焊接区成为问题的“变形为板状的mCaO·nAl₂O₃残留问题”，能够避免起因于mCaO·nAl₂O₃残留的电焊焊接区的韧性降低。

由图3～5容易知道，当XCASO小于78时，夹杂物的长径/短径超过2.5，在该情况下，由于延伸的夹杂物而导致焊接区的夏比冲击值(韧性)降低到小于目标值，即，油井管的情况下降低到小于40J、管线用管的情况下降低到小于100J。当XCASO值超过78时，长径/短径为2.5以下，焊接区的夏比冲击值得到改善。

长径/短径比，是用SEM观察无腐蚀的研磨过的焊接区截面时的夹杂物中的最大值。具体地说，作为SEM使用JEOL公司制的JSM-7001，作为EDS使用该公司制的EX-64175JMU，而且，作为解析软件采用该公司的AnalysisStation(Ver.JED-2200)的粒子解析，将判定为1000倍的图像中的当量圆直径为0.5nm以上、100um以下(1000倍的视场内的最大值)的区域定义为夹杂物。增加观察的部位直到利用该方法判定的夹杂物数为50个以上为止。评价的夹杂物数越多则精度越高，但由于过量的个数会导致计测时间的冗长，因此最大数设为100个。

再者，使O、S的含量成为0并不现实，但假设O、S的含量低于测定界限而被测定为0的情况下，如果在式(1)中O＝0或S＝0，则XCASO成为∞，因此判定为满足XCASO＞78。

作为油井管使用的电焊钢管，使用环境的严酷化在加剧，除了前述的焊接区韧性在0℃为40J以上以外，由于定位为高强度钢管，因此母材的抗拉强度为860MPa以上、在0℃时的母材韧性为100J以上也是重要的。

作为管线用管使用的电焊钢管，除了前述的焊接区韧性在-40℃时为100J以上以外，母材的抗拉强度为500MPa以上、在-40℃时的母材韧性为100J以上也是重要的。

以下，说明本发明的电焊钢管的制造方法。为了除了满足焊接区的韧性以外还满足上述的母材的抗拉强度、韧性，优选将热轧钢板的冷却速度和/或卷取温度设为以下说明的条件。

首先，在制钢的精炼工序中，将除了Ce、La和Ca以外的钢液的成分组成调整为规定的成分组成。其后，添加Ce和La中的至少一方，其后，添加Ca。这是因为，如果先添加Ca，则作为夹杂物会形成mCaO·NAl₂O₃，作为夹杂物来说，变得不能够使具有规定的长径/短径之比的包含Ce和/或La的XCaAlOS微细地分散，其结果，不能够避免电焊焊接区的韧性的降低。

接着，将钢片进行加热、热轧、卷取，制成为热轧钢板后，将该热轧钢板成形加工成管状，并且将其对接面进行电焊焊接，由此制成为电焊钢管。为了调整电焊钢管的圆度、外径，也可以在冷态下进行精压加工(sizing)。

为了使碳化物充分地固溶，并且防止晶粒的粗大化，热轧前的加热温度设为1000～1280℃，更优选为1050～1250℃。由此，能够充分地确保强度，并能够得到所需要的屈服比。

热轧的轧制终了温度优选在750～950℃的范围，优选在该温度范围内进行热轧。当轧制终了温度过高时，由于晶粒的粗大化而有可能热轧钢板的韧性降低。因此，轧制终了温度优选为950℃以下。当轧制终了温度过低时，淬火性变低，因此轧制终了温度优选为750℃以上。热轧后的钢板的板厚并不限定，但在4.5～19mm的范围内特别有效。在应用于油井管的情况下，在7.5～15mm的范围内更有效。

热轧终了后，优选以15～50℃/s的冷却速度进行加速冷却，进行卷取，制成为热轧钢板。从生产率、经济性出发，冷却速度的上下限优选在上述的范围，但并不限于此。冷却速度设为钢片板厚中心的平均速度，各温度作为钢片的平均温度通过传热计算等来求出。本实施方式中的钢板的组织不作特别限定。

为了得到适合于油井管的860MPa以上的抗拉强度，要使钢在低温下进行相变，且不发生由卷取导致的保热回火，因此优选将卷取温度设为300℃以下。

为了得到适合于管线用管的500以上的抗拉强度，要不产生由卷取导致的粗粒化，因此优选将卷取温度设为650℃以下。另外，当强度过高时耐酸性(耐サワー性)降低，因此优选使卷取温度大于300℃。

接着，将得到的热轧钢板成形加工成管状，并且将其对接面进行电焊焊接，制成为电焊钢管。在将热轧钢板成形加工成管状时，将热轧钢板连续地成形为开管(openpipe)即可，能够应用公知的成形方法，成形方法并不特别地限定。另外，在进行电焊焊接时，利用焊接装置加热开管的圆周方向端部，将该被加热了的端部彼此对接并进行压接接合。作为焊接方法，公知的利用高频电流的电阻焊接法、感应加热焊接法都能够应用，不特别限定。

开管的圆周方向端部彼此被焊接而成的电焊钢管，优选接着通过焊道切削来将形成于焊接区的焊道切削，其后利用高频热处理将缝部加热至奥氏体区。通过利用高频热处理加热缝部，能够控制焊接区的硬度，能够防止焊接区的韧性的劣化。加热缝部后，也可以通过水冷等进行加速冷却。

加热缝部后，对于电焊钢管，也可以在冷态下进行精压加工。所谓精压加工，是使用多级段的精压加工辊将电焊钢管定径、精加工成圆管的工序。所制造的电焊钢管用切割机切断为规定的长度。

通过在冷态下进行造管工序，能够进行加工硬化，并能够使电焊钢管的抗压强度上升。

实施例

[实施例1]

以表3所示的顺序添加Ca、Ce、La来熔炼成为表1、2所示的组成的钢后，通过连铸而制成为钢片，在表3所示的条件下进行热轧来制造厚度为9.5mm的钢板，进而在表4的条件下制造出电焊钢管。表1中的T.O是在钢中固溶了的O和夹杂物中的O的合计的O量。由得到的电焊钢管，从母材L方向制取全厚拉伸试样，从母材和焊接区的C方向制取夏比冲击试样(JISZ2202V型缺口标准尺寸)。使用制取的试样，测定母材的抗拉强度和韧性，另外，测定了焊接区的韧性、上述焊接缺陷率以及夹杂物的长径/短径。

将结果示于表5。在本实施例中，将成分组成、卷取温度设为适于油井管的范围，因此将母材的抗拉强度为860MPa以上、在0℃时的母材韧性为100J以上、在0℃时的焊接区韧性为40J以上作为目标特性。

用于测定焊接缺陷面积率的夏比冲击试验在160℃实施。焊接区的韧性不仅受到夹杂物、组织的影响，还受到焊接时产生的焊接带来的影响。在该试验温度下，缺陷部分呈现脆性断面，没有缺陷的部分呈现塑性断面。用立体显微镜拍摄夏比冲击试验后的断面，用图像处理软件测定各个脆性断面部的面积，将N＝10的样品的脆性断面部的面积相对于总断面部的面积的比例的平均值作为焊接缺陷面积率进行评价。焊接缺陷面积率为0.05％以下时规定为良好，超过0.05％时规定为不良。该0.05％是相当于作为母材的钢板中的夹杂物水平下的试验结果的值。

在钢材成分、卷取温度在适合于油井管的范围，且XCASO超过78，且精炼工序中的投入顺序为(Ca、Ce、La以外)→(Ce以及La)→Ca的情况下，确认出得到母材的抗拉强度为860MPa以上、在0℃时的母材韧性为100J以上、在0℃时的焊接区韧性为40J以上的钢管。

表3

表4

焊接管直径	φ140mm
		焊接管厚度	t9.5mm
焊接顶锻量	1/2t
		焊接热输入	1100kW
焊接速度	30m/min

表5

[实施例2]

炼制成为表6、7中所示的组成的钢后，通过连铸制成钢片，在表8的条件下进行热轧来制造厚度为9.5mm的钢板，进而在表9的条件下制造了电焊钢管。从得到的钢管，从母材L方向制取拉伸试样，从母材和焊接区的C方向制取夏比冲击试样(JISZ2202V型缺口标准尺寸)。使用制取的试样，测定了母材的抗拉强度和韧性，另外，测定了焊接区的韧性、上述焊接缺陷率以及夹杂物的长径/短径。测定方法与实施例1同样。

将结果示于表10。在本实施例中，将成分组成、卷取温度设在适合于管线用管的范围，因此将母材的抗拉强度为500～620MPa、在-40℃时的母材韧性为100J以上、在-40℃时的焊接区韧性为100J以上作为目标特性。

在钢材成分、卷取温度在适合于管线用管的范围，且XCASO超过78，且精炼工序中的投入顺序为(Ca、Ce、La以外)→(Ce以及La)→Ca的情况下，确认出得到母材的抗拉强度为500～620MPa、在-40℃时的母材韧性为100J以上、在-40℃时的焊接区韧性为100J以上的钢管。

表8

表9

焊接管直径	φ140mm
		焊接管厚度	t9.5mm
焊接顶锻量	1/2t
		焊接热输入	1100kW
焊接速度	30m/min

表10

附图标记说明

11钢板

12夹杂物(mCaO·nAl₂O₃)

21钢板

22夹杂物(XCaAlOS)

Claims (6)

1.一种焊接区质量优异的电焊钢管，其特征在于，构成电焊钢管的母材的钢板的成分组成，以质量％计含有

C：0.03～0.15％、

Si：0.1～0.3％、

Mn：0.5～2.0％、

Al：0.01～0.06％、

Ti：0.011～0.023％、

Ca：0.001～0.005％、

Ce和La中的1种或2种的合计：0.001～0.005％、

P：0.03％以下、

S：0.0015％以下、

O：0.002％以下、和

N：0.005％以下，

还含有

Nb：0.1％以下、

V：0.1％以下、

Mo：0.2％以下、和

B：0.002％以下

中的1种或2种以上，余量为铁以及不可避免的杂质，

Ca、O、S、Ce、La以及Al的含量满足下式，

$XCASO=(\frac{Ca}{O}+\frac{Ca}{S}+0.285\frac{Ce+La}{O}+0.285\frac{Ce+La}{S})\&times;\left(\frac{Al}{Ca}\right)>78$

电焊钢管的焊接区的氧化物系夹杂物含有Ce和La中的1种或2种，

所述氧化物系夹杂物的长径/短径为2.5以下。

2.根据权利要求1所述的焊接区质量优异的电焊钢管，其特征在于，所述钢板的成分组成，以质量％计还含有

Cu：0.1～2％、

Ni：0.05～1％、

Cr：0.01～1％、和

Zr：0.001～0.01％

中的1种或2种以上。

3.根据权利要求1或2所述的焊接区质量优异的电焊钢管，其特征在于，所述母材的抗拉强度为860MPa以上，所述母材在0℃时的韧性为100J以上，所述电焊钢管的焊接区在0℃时的韧性为40J以上。

4.根据权利要求1或2所述的焊接区质量优异的电焊钢管，其特征在于，所述母材的抗拉强度为500MPa以上620MPa以下，所述母材在-40℃时的韧性为100J以上，所述电焊钢管的焊接区在-40℃时的焊接区韧性为100J以上。

5.一种焊接区质量优异的电焊钢管的制造方法，其特征在于，

在制钢的精炼工序中调整钢液的成分组成，使得其以质量％计含有

C：0.03～0.15％、

Si：0.1～0.3％、

Mn：0.5～2.0％、

Al：0.01～0.06％、

Ti：0.011～0.023％、

P：0.03％以下、

S：0.0015％以下、

O：0.002％以下、和

N：0.005％以下，

还含有

Nb：0.1％以下、

V：0.1％以下、

Mo：0.2％以下、和

B：0.002％以下

中的1种或2种以上，余量为铁以及不可避免的杂质，

其后，向钢液中添加Ce和La中的1种或2种，进行调整使得Ce和La的合计的含量成为0.001～0.005％，

其后，向钢液中添加Ca，进行调整使得Ca的含量成为0.0010～0.0050％，且Ca、O、S、Ce、La和Al的含量满足下式：

$XCASO=(\frac{Ca}{O}+\frac{Ca}{S}+0.285\frac{Ce+La}{O}+0.285\frac{Ce+La}{S})\&times;\left(\frac{Al}{Ca}\right)>78$

由所述钢液制造钢片，

将所述钢片进行热轧来制成热轧钢板，

卷取所述热轧钢板，

由所卷取的热轧钢板制造电焊钢管。

6.根据权利要求5所述的焊接区质量优异的电焊钢管，其特征在于，在所述制钢的精炼工序中进行调整使得向钢液中添加Ce和La中的1种或2种之前的钢液的成分组成以质量％计还含有

Cu：0.1～2％、

Ni：0.05～1％、

Cr：0.01～1％、和

Zr：0.001～0.01％

中的1种或2种以上。