鋼管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋼管，其以質(zhì)量％計(jì)含有：C：0.06％～0.25％、Si：0.50％以下、Mn：1.00％～1.80％、P：0.030％以下、S：0.020％以下、Al：0.08％以下、N：0.008％以下、以及Nb：0.080％以下，剩余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，外表面處用X射線法測(cè)定得到的壓縮殘余應(yīng)力為250MPa以上，距外表面深度為1mm的位置處用X射線法測(cè)定得到的壓縮殘余應(yīng)力為所述外表面處用X射線法測(cè)定得到的壓縮殘余應(yīng)力的70％以上。
【專利說明】
鋼管
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及鋼管。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常，由于對(duì)鋼管重復(fù)載荷內(nèi)壓，有時(shí)產(chǎn)生鋼管的疲勞破壞（以下也稱為"內(nèi)壓疲 勞破壞"）。為了抑制該內(nèi)壓疲勞破壞，有時(shí)對(duì)鋼管要求改善內(nèi)壓疲勞特性。
[0003] 從以往起，為了改善鋼管的內(nèi)壓疲勞特性，研究了各種技術(shù)。
[0004] 例如，作為制造內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)良的缸筒用鋼管的方法，已知在將鋼管拉拔而制 造缸筒用鋼管時(shí)，在拉拔后在300 °C~350°C下進(jìn)行熱處理的缸筒用鋼管的制造方法(例如 參照日本特開平4-183820號(hào)公報(bào)）。
[0005] 另外，為了改善鋼管的疲勞特性，還已知降低鋼管的殘余應(yīng)力的技術(shù)。例如，作為 制造殘余應(yīng)力降低、疲勞強(qiáng)度優(yōu)良的汽缸用鋼管的方法，已知將原鋼管的兩端夾緊使其旋 轉(zhuǎn)的同時(shí)向一方向移動(dòng)，一邊加熱加工部分，一邊壓入乳輥，將外徑加工成規(guī)定值的汽缸用 鋼管的制造法(例如參照日本特開2003-103329號(hào)公報(bào)）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明所要解決的問題
[0007] 然而，要求進(jìn)一步改善鋼管的內(nèi)壓疲勞特性。
[0008] 特別是，鋼管從外部受傷的情況比從內(nèi)部多，因此為了更有效地改善內(nèi)壓疲勞特 性，抑制將從外部受到的傷作為起點(diǎn)的內(nèi)壓疲勞破壞是重要的。
[0009] 為了抑制將從外部受到的傷作為起點(diǎn)的內(nèi)壓疲勞破壞，提高鋼管的外表面及其附 近的壓縮殘余應(yīng)力是有效的。
[0010] 作為提高鋼管的外表面的壓縮殘余應(yīng)力的方法，考慮對(duì)鋼管的外表面實(shí)施噴丸加 工或拋光加工等的方法。
[0011]但是，這些方法中只不過使包含外表面的極表層部的壓縮殘余應(yīng)力提高，因此有 時(shí)無法抑制將從外部受到的傷作為起點(diǎn)的疲勞破壞。例如，在將鋼管切削等去除外表面、進(jìn) 而在去除了外表面的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生損傷的情況下，以該損傷作為起點(diǎn)的內(nèi)壓疲勞破壞變得容 易發(fā)生。另外，在對(duì)鋼管施加從外表面直到內(nèi)部的深度的傷的情況下，以該損傷作為起點(diǎn)的 內(nèi)壓疲勞破壞也變得容易發(fā)生。
[0012] 本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，目的在于提供內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)良的鋼管。
[0013] 用于解決問題的手段
[0014] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了改善鋼管的內(nèi)壓疲勞特性，不僅提高鋼管的外表面的壓縮殘 余應(yīng)力、而且提高外表面附近的壓縮殘余應(yīng)力是有效的，從而完成了本發(fā)明。
[0015] 即，用于解決上述問題的具體手段如下所述。
[0016] 〈1> 一種鋼管，其以質(zhì)量％計(jì)含有：
[0017] C:0.06% ~0.25%、
[0018] Si:0.50% 以下、
[0019] Mn:1.00% ~1.80%、
[0020] Ρ:0·030% 以下、
[0021] S:0.020% 以下、
[0022] Al:0.08% 以下、
[0023] Ν:0·008% 以下、以及
[0024] Nb:0.080% 以下，
[0025] 剩余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0026] 外表面處用X射線法測(cè)定得到的壓縮殘余應(yīng)力為250MPa以上，
[0027] 距外表面深度為1mm的位置處用X射線法測(cè)定得到的壓縮殘余應(yīng)力為所述外表面 處用X射線法測(cè)定得到的壓縮殘余應(yīng)力的70 %以上。
[0028] 〈2>根據(jù)〈1>所述的鋼管，其以質(zhì)量％計(jì)進(jìn)一步含有：
[0029] V:0.080% 以下、
[0030] Ti:0.030% 以下、
[0031] Cu:0.50% 以下、
[0032] Ni:0.50% 以下、
[0033] Cr:0.50% 以下、
[0034] Μο:0·50% 以下、
[0035] Β:0·0040% 以下、
[0036] Ca:0.005% 以下、以及
[0037] REM:0.005%以下中的1種或2種以上。
[0038] 〈3>根據(jù)〈1>或〈2>所述的鋼管，其壁厚為7mm~17mm，壁厚相對(duì)于外徑的比[壁厚/ 外徑]為0.07~0.12。
[0039] 〈4>根據(jù)〈1>~〈3>中任一項(xiàng)所述的鋼管，其中，在對(duì)全厚度試驗(yàn)片進(jìn)行管軸方向拉 伸試驗(yàn)時(shí)，屈服強(qiáng)度相對(duì)于抗拉強(qiáng)度的比率為80%以上，且出現(xiàn)屈服伸長(zhǎng)。
[0040] 〈5>根據(jù)〈1>~〈4>中任一項(xiàng)所述的鋼管，其為電焊鋼管。
[0041] 發(fā)明效果
[0042] 根據(jù)本發(fā)明，可提供內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)良的鋼管。
【附圖說明】
[0043]圖1是表示鋼管的外表面的殘余應(yīng)力與鋼管在載荷應(yīng)力400MPa下的斷裂重復(fù)數(shù)的 關(guān)系的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]本說明書中，有時(shí)將壓縮殘余應(yīng)力標(biāo)記為負(fù)(_)的殘余應(yīng)力，有時(shí)將拉伸殘余應(yīng)力 標(biāo)記為正(+ )的殘余應(yīng)力。即，本說明書中，"壓縮殘余應(yīng)力大"是指殘余應(yīng)力為負(fù)的值，且殘 余應(yīng)力的絕對(duì)值大。例如，"壓縮殘余應(yīng)力為250Pa以上"與"殘余應(yīng)力為-250MPa以下"含義 相同。
[0045]另外，本說明書中，"殘余應(yīng)力大"是指殘余應(yīng)力的絕對(duì)值大。
[0046] 另外，本說明書中，只要沒有特別說明，"壓縮殘余應(yīng)力"和"殘余應(yīng)力"分別指通過 X射線法測(cè)定的壓縮殘余應(yīng)力和通過X射線法測(cè)定的殘余應(yīng)力。
[0047] 另外，本說明書中，使用"~"表示的數(shù)值范圍是指包含"~"的前后記載的數(shù)值作 為下限值和上限值的范圍。
[0048] 以下，對(duì)本發(fā)明的鋼管進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0049] 本發(fā)明的鋼管以質(zhì)量％計(jì)含有:C:0.06%~0.25%、Si :0.50%以下、Mn:1.00%~ 1.80%、Ρ:0·030% 以下、S:0.020% 以下、A1:0.08% 以下、N:0.008% 以下、以及Nb:0.080% 以下，剩余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，外表面處用X射線法測(cè)定得到的壓縮殘余應(yīng)力 為250MPa以上，距外表面深度為1mm的位置處用X射線法測(cè)定得到的壓縮殘余應(yīng)力為所述外 表面處用X射線法測(cè)定得到的壓縮殘余應(yīng)力的70 %以上。
[0050] 本說明書中，將距外表面深度為1mm的位置處的壓縮殘余應(yīng)力相對(duì)于外表面處的 壓縮殘余應(yīng)力的比率（％)定義為比率C。即，比率C由下述式1定義。
[0051 ] 本發(fā)明中，比率C為70%以上。
[0052]比率C( % )=(距外表面深度為1mm的位置處的壓縮殘余應(yīng)力/外表面處的壓縮殘 余應(yīng)力）Χ1〇〇 (式1)
[0053] 本發(fā)明的鋼管中，通過使鋼管的組成為上述的組成，可確保成為用于改善內(nèi)壓疲 勞特性的基礎(chǔ)的強(qiáng)度。對(duì)于本發(fā)明的鋼管的組成后面敘述。
[0054] 而且，本發(fā)明的鋼管中，使鋼管的組成為上述組成，并且使外表面(外周面）的壓縮 殘余應(yīng)力及比率C為上述范圍。由此，可抑制以從外部受到的傷作為起點(diǎn)的內(nèi)壓疲勞破壞。
[0055] 根據(jù)以上所述，通過本發(fā)明的鋼管，可提高內(nèi)壓疲勞特性。
[0056]另外，通常，在鋼管中，在將外表面的殘余應(yīng)力設(shè)為壓縮殘余應(yīng)力的情況下，為了 保持在外表面(外周面)與內(nèi)表面（內(nèi)周面)的殘余應(yīng)力的平衡，有內(nèi)表面的殘余應(yīng)力成為拉 伸殘余應(yīng)力的傾向。因此，隨著外表面的壓縮殘余應(yīng)力增大，內(nèi)表面的拉伸殘余應(yīng)力有增大 的傾向。
[0057]然而，鋼管的內(nèi)表面與外表面相比殘余應(yīng)力（絕對(duì)值)與壁厚相對(duì)應(yīng)地減小。該傾 向在滿足壁厚為7mm以上及比[壁厚/外徑]為0.07以上中的至少一方的情況下更為顯著。而 且，鋼管的內(nèi)表面與鋼管的外表面相比難以受傷。
[0058]由于這些理由，即使將外表面的壓縮殘余應(yīng)力增大到如上所述，以內(nèi)表面受到的 傷作為起點(diǎn)的內(nèi)壓疲勞破壞也不怎么成為問題。
[0059] 因此，為了改善鋼管的內(nèi)壓疲勞特性，較之針對(duì)以內(nèi)表面受到的傷作為起點(diǎn)的內(nèi) 壓疲勞破壞的對(duì)策，針對(duì)以外表面受到的傷作為起點(diǎn)的內(nèi)壓疲勞破壞的對(duì)策更為重要。
[0060] 本發(fā)明中，外表面的壓縮殘余應(yīng)力為250MPa以上。由此，以外部受到的傷作為起點(diǎn) 的內(nèi)壓疲勞破壞被抑制。
[0061 ] 外表面的壓縮殘余應(yīng)力優(yōu)選為350MPa以上，更優(yōu)選為400MPa以上。
[0062]對(duì)于外表面的壓縮殘余應(yīng)力的上限沒有特別限制，但從進(jìn)一步降低內(nèi)表面的拉伸 殘余應(yīng)力的觀點(diǎn)出發(fā)，外表面的壓縮殘余應(yīng)力優(yōu)選為600MPa以下。
[0063 ] 此外，利用X射線法測(cè)定的壓縮殘余應(yīng)力2 5 OMPa相當(dāng)于利用Cramp t ο η法測(cè)定的壓 縮殘余應(yīng)力150MPa，利用X射線法測(cè)定的壓縮殘余應(yīng)力430MPa相當(dāng)于利用Crampton法測(cè)定 的壓縮殘余應(yīng)力300MPa，利用X射線法測(cè)定的拉伸殘余應(yīng)力120MPa相當(dāng)于利用Crampton法 測(cè)定的拉伸殘余應(yīng)力lOOMPa。
[0064] 利用X射線法的壓縮殘余應(yīng)力的測(cè)定能夠按照常規(guī)方法來進(jìn)行。測(cè)定方法的一個(gè) 例子如后述的[實(shí)施例]中所示。
[0065] 另外，如前所述，在本發(fā)明中，上述比率C為70%以上。
[0066] 由此，可抑制將從外部受到的傷作為起點(diǎn)的內(nèi)壓疲勞破壞。
[0067] 特別是，在因?yàn)槟撤N原因外表面剝離的情況下、和被施加了從外表面直至內(nèi)部的 深度的傷的情況下，能夠抑制內(nèi)壓疲勞破壞。
[0068] 比率C優(yōu)選為80%以上，更優(yōu)選為90%以上。
[0069] 比率C的上限原理上為100%。但是，在外表面處的測(cè)定位置與深度1mm的位置處的 測(cè)定位置在軸方向與圓周方向上不同的情況下等時(shí)，比率C也可以超過100%。
[0070] 本發(fā)明的改善內(nèi)壓疲勞特性的效果例如能夠基于鋼管圓周方向的載荷應(yīng)力 400MPa下的斷裂重復(fù)數(shù)來進(jìn)行評(píng)價(jià)。不言而喻，斷裂重復(fù)數(shù)越大，內(nèi)壓疲勞特性越優(yōu)異。
[0071] 圖1是表示鋼管的外表面的殘余應(yīng)力與鋼管在載荷應(yīng)力400MPa下的斷裂重復(fù)數(shù)的 關(guān)系的曲線圖。
[0072] 在該曲線圖的測(cè)定中，首先，準(zhǔn)備具有后述的鋼No. 2的組成、且利用X射線法測(cè)定 的外表面的殘余應(yīng)力（圖1中的"外表面殘余應(yīng)力"）為圖1所示的值的9種鋼管（9種電焊鋼 管）。外表面的殘余應(yīng)力通過使后述的實(shí)施例中的熱處理的條件變化而變化。另外，利用X射 線法的外表面的殘余應(yīng)力的測(cè)定設(shè)為后述的實(shí)施例所示的方法。
[0073]接著，對(duì)上述9種鋼管，分別在頻率0.8Hz下在圓周方向重復(fù)載荷400Mpa的應(yīng)力，求 出鋼管直到斷裂的應(yīng)力的重復(fù)數(shù)[次]。將得到的重復(fù)數(shù)[次]作為圖1中的"載荷應(yīng)力400MPa 下的斷裂重復(fù)數(shù)[次]"。該重復(fù)數(shù)的測(cè)定在鋼管溫度為常溫(約20°C)的條件下進(jìn)行。
[0074] 如圖1所示，可知當(dāng)外表面的殘余應(yīng)力為_250MPa以下（即壓縮殘余應(yīng)力為250MPa 以上)時(shí)，斷裂重復(fù)數(shù)[次]顯著增大，即鋼管的內(nèi)壓疲勞特性顯著改善。
[0075] 本發(fā)明的鋼管的壁厚優(yōu)選為7mm~17mm。
[0076] 壁厚為7mm以上時(shí)，對(duì)于內(nèi)壓的耐性進(jìn)一步提高。而且，由于壁厚變厚，能夠降低內(nèi) 表面的殘余應(yīng)力，因此可進(jìn)一步抑制以內(nèi)表面受到的傷作為起點(diǎn)的內(nèi)壓疲勞破壞。
[0077] 壁厚的上限值17_是考慮了用于將熱乳鋼板彎曲而成形為鋼管的成形性能(特別 是本發(fā)明的鋼管為電焊鋼管時(shí)的成形性能）的上限值。
[0078]另外，對(duì)于本發(fā)明的鋼管，壁厚相對(duì)于外徑的比[壁厚/外徑]優(yōu)選為0.07~0.12。
[0079] 比[壁厚/外徑]為0.07以上時(shí)，對(duì)于內(nèi)壓的耐性進(jìn)一步提高。而且，能夠降低內(nèi)表 面的殘余應(yīng)力，因此可進(jìn)一步抑制以內(nèi)表面受到的傷作為起點(diǎn)的內(nèi)壓疲勞破壞。
[0080] 比[壁厚/外徑]的上限值0.12是考慮了用于將熱乳鋼板彎曲而成形為鋼管的成形 性能(特別是本發(fā)明的鋼管為電焊鋼管時(shí)的成形性能）的上限值。
[0081 ] 本發(fā)明的鋼管特別優(yōu)選壁厚為7mm~17mm，且比[壁厚/外徑]為0 · 07~0 · 12。
[0082] 此外，本說明書中，有時(shí)將外徑、壁厚及比[壁厚/外徑]分別稱為外徑D、壁厚t及比 率[t/D]。
[0083] 另外，本發(fā)明的鋼管從進(jìn)一步改善內(nèi)壓疲勞特性的觀點(diǎn)出發(fā)，在對(duì)全厚度試驗(yàn)片 進(jìn)行管軸方向拉伸試驗(yàn)時(shí)，優(yōu)選屈服強(qiáng)度相對(duì)于抗拉強(qiáng)度的比率（以下也稱為"屈服比"）為 80%以上，且出現(xiàn)屈服伸長(zhǎng)。
[0084] 這里，屈服比為80%以上、且出現(xiàn)屈服伸長(zhǎng)的性質(zhì)是實(shí)施了后述的熱處理的鋼管 所特有的性質(zhì)。
[0085] 屈服比為80 %以上時(shí)，可確保更寬的彈性區(qū)。另外，當(dāng)出現(xiàn)屈服伸長(zhǎng)時(shí)，即使在內(nèi) 壓疲勞時(shí)也難以到達(dá)斷裂。此外，屈服比的上限值原理上為100%。
[0086] 對(duì)于本發(fā)明的鋼管的種類沒有特別限制，可以是電焊鋼管等焊接鋼管，也可以是 無縫鋼管。
[0087] 從尺寸精度或制造成本等觀點(diǎn)出發(fā)，本發(fā)明的鋼管優(yōu)選為電焊鋼管。
[0088] 上述的本發(fā)明的鋼管(特別是在對(duì)全厚度試驗(yàn)片進(jìn)行管軸方向拉伸試驗(yàn)時(shí)屈服比 為80%以上、且出現(xiàn)屈服伸長(zhǎng)的鋼管）例如可通過在造管后，將尚未實(shí)施熱處理的鋼管（以 下也稱為"造管狀態(tài)的鋼管"）的整體加熱到Acl點(diǎn)以下的溫度，對(duì)加熱了的鋼管的外表面進(jìn) 行驟冷來制造。本說明書中，有時(shí)將從上述加熱開始到上述冷卻結(jié)束(停止)的過程稱為"熱 處理"。
[0089] 認(rèn)為通過上述驟冷，能夠產(chǎn)生外表面和內(nèi)表面的溫度差，通過該溫度差，能夠在外 表面產(chǎn)生大的壓縮殘余應(yīng)力。該驟冷帶來的效果在滿足壁厚為7_以上及比[壁厚/外徑]為 0.07以上中的至少一方的情況下可更有效地發(fā)揮。
[0090] 外表面的驟冷例如能夠通過從外表面的周圍對(duì)外表面利用噴霧嘴等吹送冷卻溶 劑來進(jìn)行。此時(shí)，通過調(diào)整熱處理的溫度、冷卻開始溫度、冷卻速度等，能夠調(diào)整外表面的壓 縮殘余應(yīng)力和比率C。例如，冷卻速度越上升，外表面的壓縮殘余應(yīng)力也越為上升的傾向。
[0091] 此外，對(duì)于造管后且加熱前的鋼管(造管狀態(tài)的鋼管），也可以實(shí)施冷拉拔等其他 加工。
[0092] 另外，對(duì)于本發(fā)明的鋼管的用途沒有特別限制。本發(fā)明的鋼管能夠用于要求優(yōu)異 的內(nèi)壓疲勞特性的所有用途。
[0093] 作為本發(fā)明的鋼管的例子，可列舉出油缸用鋼管、減振緩沖器用鋼管、耐震緩沖器 用鋼管、油壓配管等。
[0094] 特別是，在本發(fā)明的鋼管為油缸用鋼管時(shí)，改善內(nèi)壓疲勞特性的意義較大。
[0095] 作為油缸用鋼管，優(yōu)選適用于通過油壓等伸縮的油缸的外筒的油缸用鋼管。作為 油缸，例如可列舉出油壓挖掘機(jī)的鏟斗、動(dòng)臂、斗桿等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)周圍的油缸。
[0096] 接著，對(duì)本發(fā)明的鋼管的組成進(jìn)行說明。
[0097] 以下，表示鋼管中元素的含量的"％"是"質(zhì)量％"。
[0098] 另外，對(duì)于各元素，僅僅說"含量"時(shí)，是指鋼管中的含量。
[0099] 本發(fā)明的鋼管如前所述，含有C:0.06%~0.25%、Si :0.50%以下、Μη: 1.00%~ 1.80%、Ρ:0·030% 以下、S:0.020% 以下、A1:0.08% 以下、Ν:0.008% 以下、以及Nb:0.080% 以下，剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0100] 以下，對(duì)各元素及含量以及不可避免的雜質(zhì)進(jìn)行說明。
[0101] <C:0.06% ~0.25%>
[0102] C(碳)對(duì)于鋼管強(qiáng)度的提高是有效的元素。
[0103] 本發(fā)明的鋼管中的C的含量為0.06%以上。由此，可確保成為內(nèi)壓疲勞特性改善的 基礎(chǔ)的鋼管的強(qiáng)度。
[0104] 另一方面，C的含量如果過多，則鋼管的強(qiáng)度變得過高，韌性劣化。因此，C的含量的 上限為0.25%。
[0105] <Si:0.50% 以下〉
[0106] Si(硅)作為脫氧劑是有效的。
[0107] 然而，Si的含量如果過多，則損害低溫韌性，而且，在本發(fā)明的鋼管為電焊鋼管的 情況下，損害電焊焊接性。因此，Si的含量的上限為0.50% 的含量?jī)?yōu)選為0.40%以下，更 優(yōu)選為0.30%以下。
[0108] 另一方面，從更有效地獲得作為脫氧劑的效果的觀點(diǎn)出發(fā)，Si的含量?jī)?yōu)選為 0.01%以上。而且，從通過固溶強(qiáng)化進(jìn)一步提高鋼管的強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，Si的含量?jī)?yōu)選為 0.05%以上，更優(yōu)選為0.10%以上。
[0109] 此外，Si不僅有在鋼中有意含有的情況，也可以有在鋼中作為雜質(zhì)混入的情況。在 Si在鋼中作為雜質(zhì)混入的情況下，優(yōu)選Si的含量較少，因此對(duì)于Si含量的下限沒有特別限 制。
[0110] <Μη:1·00% ~1.80%>
[0111] Μη(錳)是通過提高鋼的淬透性而使鋼高強(qiáng)度化的元素。
[0112] 本發(fā)明的鋼管中的Μη(錳）的含量從確保高強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，為1.00 %以上。Μη的 含量?jī)?yōu)選為1.10%以上，更優(yōu)選為1.20%以上。
[0113] 然而，Μη的含量如果過多，則助長(zhǎng)馬氏體的生成，韌性劣化。因此，Μη的含量的上限 為 1.80%。
[0114] <Ρ:0·030% 以下〉
[0115] Ρ(磷)是雜質(zhì)。
[0116] 通過降低Ρ的含量，韌性提高，因此，Ρ的含量的上限為0.030% W的含量?jī)?yōu)選為 0.018% 以下。
[0117] P的含量?jī)?yōu)選較少，因此對(duì)P的含量的下限沒有特別限制。但是，從特性和成本的平 衡的觀點(diǎn)出發(fā)，通常P的含量為0.001 %以上。
[0118] <S:0.020% 以下〉
[0119] S(硫)是雜質(zhì)。
[0120] 通過降低S的含量，能夠降低通過熱乳而延伸化的MnS，使韌性提高，因此S的含量 的上限為0.020 %。S的含量?jī)?yōu)選為0.008 %以下，更優(yōu)選為0.005 %以下。
[0121] 優(yōu)選S的含量較少，因此對(duì)S的含量的下限沒有特別限制。但是，從特性和成本的平 衡的觀點(diǎn)出發(fā)，通常S的含量為0.0001 %以上。
[0122] <Α1:0·08% 以下〉
[0123] Α1(鋁)是作為脫氧劑有效的元素。
[0124] 然而，如果Α1的含量過多，則夾雜物增加，損害延展性和韌性。因此，Α1的含量的上 限為0.08%。
[0125] 另一方面，從更有效地獲得作為脫氧劑的效果的觀點(diǎn)出發(fā)，Α1的含量?jī)?yōu)選為 0.001 %以上，更優(yōu)選為0.005%以上，特別優(yōu)選為0.01 %以上。
[0126] 此外，Α1不僅有在鋼中有意含有的情況，也可以有在鋼中作為雜質(zhì)混入的情況。在 Α1在鋼中作為雜質(zhì)混入的情況下，優(yōu)選Α1的含量較少，因此對(duì)于Α1含量的下限沒有特別限 制。
[0127] <Ν:0·008% 以下〉
[0128] Ν(氮)是鋼中不可避免地存在的元素。
[0129] 但是，如果Ν含量過多，則Α1Ν等夾雜物過度增大，有可能產(chǎn)生表面?zhèn)?、韌性劣化等 弊病。因此，Ν含量的上限為0.008 %。Ν含量?jī)?yōu)選為0.007 %以下，特別優(yōu)選為0.006 %以下。
[0130] 另一方面，對(duì)于Ν含量的下限沒有特別限制，但如果考慮脫Ν(脫氮）的成本和經(jīng)濟(jì) 性，則Ν含量?jī)?yōu)選為0.002 %以上。
[0131] <Nb:0.080% 以下〉
[0132] Nb(鈮)是使再結(jié)晶溫度降低的元素，是在進(jìn)行熱乳時(shí)抑制奧氏體的再結(jié)晶、有助 于組織的微細(xì)化的元素。
[0133] 然而，如果Nb的含量過多，則由于粗大的析出物而韌性劣化。因此，Nb的含量的上 限為0.080 %。Nb含量?jī)?yōu)選為0.070 %以下，更優(yōu)選為0.050 %以下。
[0134] 另一方面，從更確實(shí)地獲得組織微細(xì)化效果的觀點(diǎn)出發(fā)，Nb含量?jī)?yōu)選為0.008%以 上，更優(yōu)選為0.010%以上，特別優(yōu)選為0.015%以上。
[0135] 〈不可避免的雜質(zhì)〉
[0136] 本發(fā)明中，不可避免的雜質(zhì)是在原材料中所包含的成分、或者是在制造的過程中 混入的成分，是指不是有意地使鋼中含有的成分。
[0137] 作為不可避免的雜質(zhì)，具體而言，可以列舉出0(氧）、Sb(銻）、Sn(錫）、W(鎢）、Co (鈷）、As(砷）、Mg(鎂）、Pb(鉛）、Bi(祕(mì)）、B(硼）、H(氫）。
[0138] 這當(dāng)中，優(yōu)選控制使0含量達(dá)到0.006%以下。
[0139] 另外，關(guān)于其他元素，通常，對(duì)于Sb、Sn、W、Co以及As允許混入含量0.1 %以下，對(duì)于 Mg、Pb以及Bi允許混入含量0.005 %以下，對(duì)于B及Η允許混入含量0.0004 %以下，關(guān)于其他 元素的含量，只要在通常的范圍，則無需特別地控制。
[0140] 另外，本發(fā)明的鋼管可以進(jìn)一步選擇性地含有:V:0.080 %以下、Ti:0.030 %以下、 Cu:0.50% 以下、Ni :0.50% 以下、Cr :0.50% 以下、Μο:0· 50% 以下、B:0.0040% 以下、Ca: 0.005%以下、以及REM:0.005%以下中的1種或2種以上。
[0141] 這些元素除了有意在鋼中含有的情況以外，也可能存在在鋼中作為不可避免的雜 質(zhì)混入的情況。因此，對(duì)這些元素的含量的下限沒有特別限制。
[0142] 以下，對(duì)這些元素、以及本發(fā)明的鋼管含有這些元素時(shí)的優(yōu)選含量進(jìn)行說明。
[0143] <V:0.080% 以下〉
[0144] V(釩)是生成碳化物、氮化物，通過析出強(qiáng)化來提高鋼的強(qiáng)度的元素。
[0145] 然而，如果V的含量過多，則碳化物及氮化物粗大化，有可能帶來韌性的劣化。因 此，V的含量?jī)?yōu)選為0.080 %以下，更優(yōu)選為0.060 %以下。
[0146] 另一方面，從進(jìn)一步提高鋼管的強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，V的含量?jī)?yōu)選為0.010%以上。
[0147] <Ti:0.030% 以下〉
[0148] Ti(鈦)是形成微細(xì)的氮化物(TiN)、抑制板坯加熱時(shí)的奧氏體晶粒的粗大化而有 助于組織的微細(xì)化的元素。
[0149] 然而，如果Ti的含量過多，則產(chǎn)生TiN的粗大化、TiC導(dǎo)致的析出硬化，有可能韌性 劣化。因此，Ti的含量?jī)?yōu)選為0.030 %以下，更優(yōu)選為0.025 %以下，特別優(yōu)選為0.020 %以 下。
[0150] 另一方面，從通過組織的微細(xì)化來進(jìn)一步提高韌性的觀點(diǎn)出發(fā)，Ti的含量?jī)?yōu)選為 0.008%以上，更優(yōu)選為0.010%以上。
[0151] <Cu:0.50% 以下〉
[0152] Cu(銅)是通過提高鋼的淬透性使鋼高強(qiáng)度化的元素。另外，Cu也是有助于固溶強(qiáng) 化的元素。
[0153] 然而，Cu的含量如果過多，則有時(shí)損害鋼管的表面性狀。因此，Cu的含量?jī)?yōu)選為 0.50%以下，更優(yōu)選為0.30%以下。
[0154] 另一方面，Cu的含量?jī)?yōu)選為0.05%以上。
[0155] 此外，在鋼管含有Cu的情況下，從防止表面性狀劣化的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選同時(shí)含有 Ni〇
[0156] <Ni:0.50% 以下〉
[0157] Ni(鎳)是通過提高鋼的淬透性使鋼高強(qiáng)度化的元素。另外，Ni也是有助于提高韌 性的元素。
[0158] 然而，Ni是高價(jià)的元素，因此從經(jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)出發(fā)，Ni的含量?jī)?yōu)選為0.50%以下， 更優(yōu)選為0.30%以下。
[0159] 另一方面，從進(jìn)一步提高韌性的觀點(diǎn)出發(fā)，Ni的含量?jī)?yōu)選為0.05%以上。
[0160] 〈0:0.50% 以下〉
[0161] Cr(鉻)對(duì)于強(qiáng)度的提高是有效的元素。
[0162] 然而，如果Cr的含量過多，則有時(shí)電焊焊接性劣化，因此Cr的含量?jī)?yōu)選為0.50%以 下，更優(yōu)選為0.20%以下。
[0163] 另一方面，從進(jìn)一步提高鋼管的強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，Cr的含量?jī)?yōu)選為0.05%以上。
[0164] <Μ〇:0·50% 以下〉
[0165] Mo(鉬)是有助于鋼的高強(qiáng)度化的元素。
[0166] 然而，Mo是高價(jià)的元素，因此從經(jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)出發(fā)，Mo的含量?jī)?yōu)選為0.50%以下， 更優(yōu)選為〇. 30 %以下，特別優(yōu)選為0.10 %以下。
[0167] 另一方面，Mo的含量?jī)?yōu)選為0.05%以上。
[0168] <Β:0·0040% 以下〉
[0169] Β(硼）是通過微量的含有來顯著提高鋼的淬透性從而有助于鋼的高強(qiáng)度化的元 素。
[0170] 然而，Β即使含量超過0.0040 %而含有也不會(huì)引起淬透性的進(jìn)一步提高，而且有可 能生成析出物使韌性劣化，因此Β的含量的上限優(yōu)選為0.0040 %。另一方面，Β有時(shí)從原料雜 質(zhì)混入，但為了充分獲得淬透性的效果，Β的含量?jī)?yōu)選為0.0004%以上。
[0171] <Ca:0.005% 以下〉
[0172] Ca(鈣)是控制硫化物系夾雜物的形態(tài)、提高低溫韌性、進(jìn)而使電焊焊接區(qū)的氧化 物微細(xì)化而提高電焊焊接區(qū)的韌性的元素。
[0173] 然而，如果Ca的含量過多，則氧化物或硫化物變大，有可能對(duì)韌性產(chǎn)生不良影響。 因此，Ca的含量?jī)?yōu)選為0.005%以下。
[0174] 另一方面，Ca的含量?jī)?yōu)選為0.001 %以上。
[0175] <REM:0.005% 以下〉
[0176] 本說明書中，"REM"是指稀土類元素，是由Sc(鈧）、Y(釔）、La(鑭）、Ce(鋪）、Pr(鐠）、 Nd(釹）、Pm(钷）、Sm(釤）、Eu(銪）、Gd(釓）、Tb(鋱）、Dy(鏑）、Ho(鈥）、Er(鉺）、Tm(銩）、Yb(鐿） 及Lu (镥)組成的17種元素的總稱。
[0177] 另外，"REM:0.005%以下"是指含有上述17種元素中的至少1種，并且這些17種元 素的合計(jì)含量為0.005%以下。
[0178] REM是控制硫化物系夾雜物的形態(tài)、提高低溫韌性、進(jìn)而使電焊焊接區(qū)的氧化物微 細(xì)化而提高電焊焊接區(qū)的韌性的元素。
[0179] 然而，如果REM的含量過多，則氧化物或硫化物變大，有可能對(duì)韌性產(chǎn)生不良影響。 因此，REM的含量?jī)?yōu)選為0.005 %以下。
[0180] 另一方面，REM的含量?jī)?yōu)選為0.001 %以上。
[0181] 實(shí)施例
[0182] 以下，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明更加具體地進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不限定于以下的實(shí) 施例。
[0183] [實(shí)施例1~16、比較例1~5]
[0184] 準(zhǔn)備為下述表1中的"鋼No. 1~No. 5"所示的組成、且為下述表2所示的外徑D、壁厚 t、比率[t/D]的電焊鋼管(造管狀態(tài)的電焊鋼管）。
[0185] 此外，電焊鋼管的組成中，表1中所示的元素以外的成分(剩余部分)為Fe(鐵)及不 可避免的雜質(zhì)。
[0186] 此外，鋼No · 5中的"REM"具體為L(zhǎng)a(鑭）。
[0187] 此外，準(zhǔn)備依次具備加熱爐、均熱爐及快速水冷裝置的熱處理裝置。
[0188] 該熱處理裝置構(gòu)成為:將成為熱處理對(duì)象的鋼管沿其管軸方向搬送，該鋼管依次 通過加熱爐、均熱爐及快速水冷裝置。
[0189] 其中，快速水冷裝置具備用于從鋼管的外表面(外周面)的周圍對(duì)該外表面整體吹 送冷卻水的噴霧嘴。
[0190] 另外，在熱處理裝置中，在均熱爐和快速水冷裝置之間，具備用于測(cè)定鋼管的冷卻 開始溫度的輻射溫度計(jì)A，在從快速水冷裝置看的鋼管的搬送方向下游側(cè)，具備用于測(cè)定鋼 管的冷卻停止溫度的輻射溫度計(jì)B。
[0191]另外，均熱爐中具備用于測(cè)定爐內(nèi)的氣氛溫度的熱電偶。
[0192] 〈熱處理〉
[0193] 通過使上述電焊鋼管依次通過上述熱處理裝置的加熱爐、均熱爐及快速水冷裝 置，對(duì)上述電焊鋼管實(shí)施熱處理（加熱及驟冷）。此時(shí)的加熱溫度、冷卻開始溫度、冷卻速度 及冷卻停止溫度如下述表2所示。此外，本實(shí)施例中，"熱處理"指從開始加熱到停止冷卻的 過程。
[0194] 其中，加熱溫度通過均熱爐中具備的熱電偶進(jìn)行測(cè)定，冷卻開始溫度通過均熱爐 和快速水冷裝置之間具備的輻射溫度計(jì)A進(jìn)行測(cè)定，冷卻停止溫度通過從快速水冷裝置看 的鋼管的搬送方向下游側(cè)所具備的輻射溫度計(jì)B進(jìn)行測(cè)定。冷卻速度基于冷卻開始溫度、冷 卻停止溫度、輻射溫度計(jì)A與輻射溫度計(jì)B的距離、及鋼管的搬送速度來算出。
[0195] 〈殘余應(yīng)力的測(cè)定〉
[0196] 對(duì)于熱處理后的電焊鋼管，通過X射線法測(cè)定了殘余應(yīng)力。
[0197] 殘余應(yīng)力的測(cè)定對(duì)于距外表面深度為1mm的位置、及外表面進(jìn)行。
[0198] 基于測(cè)定結(jié)果，按照前述式1求出比率C(距外表面深度為1mm的位置處的壓縮殘余 應(yīng)力相對(duì)于外表面處用X射線法測(cè)定的壓縮殘余應(yīng)力的比率（％ ))。
[0199] 結(jié)果示于下述表2。
[0200]此外，利用X射線法測(cè)定殘余應(yīng)力的條件如下所述。
[0201]-利用X射線法測(cè)定殘余應(yīng)力的條件_
[0202]在利用X射線法的殘余應(yīng)力的測(cè)定中，有試樣的長(zhǎng)度變短時(shí)殘余應(yīng)力緩和的情況。 因此，作為本測(cè)定中使用的試樣的長(zhǎng)度，優(yōu)選確保外徑的1.5倍以上的長(zhǎng)度。因此，在本測(cè)定 中，準(zhǔn)備了長(zhǎng)度為400mm的試樣（電焊鋼管）。
[0203]利用X射線法的殘余應(yīng)力的測(cè)定使用微焦距X射線應(yīng)力測(cè)定裝置，通過傾斜法來進(jìn) 行。測(cè)定位置設(shè)為試樣的長(zhǎng)度方向中央位置。
[0204] 關(guān)于外表面的殘余應(yīng)力，對(duì)上述試樣的外表面通過上述方法來測(cè)定。
[0205] 關(guān)于距外表面深度為1mm的位置的殘余應(yīng)力，通過對(duì)上述試樣進(jìn)行電解研磨，設(shè)置 距外表面深度為1mm的凹部，對(duì)該凹部的底（即距外表面深度為1mm的位置)通過上述方法來 測(cè)定殘余應(yīng)力。
[0206]〈管軸方向拉伸試驗(yàn)〉
[0207] 從熱處理后的電焊鋼管采集全厚度試驗(yàn)片，對(duì)全厚度試驗(yàn)片進(jìn)行管軸方向拉伸試 驗(yàn)，測(cè)定屈服強(qiáng)度YS(Yield Strength)及抗拉強(qiáng)度TS(Tensile Strength)。另外，在該試驗(yàn) 中，確認(rèn)了有無屈服伸長(zhǎng)。另外，作為屈服強(qiáng)度YS相對(duì)于抗拉強(qiáng)度TS的比率（％ )，求出了屈 服比YR(Yield Ratio)。
[0208] 以上結(jié)果示于下述表2。
[0209]此外，管軸方向拉伸試驗(yàn)根據(jù)JIS Z224U2011)來進(jìn)行。試驗(yàn)片的拉伸方向設(shè)為管 軸方向。
[0210]全厚度試驗(yàn)片的形狀設(shè)為12號(hào)試驗(yàn)片的形狀。
[0212]
[0213]如表2所;實(shí)施例1~16的電焊鋼管的外表面的殘余應(yīng)力為_250MPa以下（即外表 面的壓縮殘余應(yīng)力為250MPa以上），比率C(距外表面深度為1mm的位置處的壓縮殘余應(yīng)力相 對(duì)于外表面處的壓縮殘余應(yīng)力的比率)為70%以上。
[0214]另外，實(shí)施例1~16的電焊鋼管通過管軸方向拉伸試驗(yàn)的屈服比YR為80%以上，且 顯示出屈服伸長(zhǎng)。
[0215]通過以上可知，實(shí)施例1~16的電焊鋼管的內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)異。
[0216] 接著，準(zhǔn)備了對(duì)實(shí)施例5中的造管狀態(tài)的電焊鋼管未實(shí)施上述熱處理、且對(duì)外表面 實(shí)施了噴丸加工(投射壓力:0 · 8MPa、研掃材:1 · 0mmΦ鋼球、加工溫度:室溫、覆蓋率:100 % ) 的比較試樣A。
[0217] 對(duì)于該比較試樣A，通過上述方法測(cè)定殘余應(yīng)力，結(jié)果外表面的殘余應(yīng)力為_ 300MPa，距外表面深度為1mm處的殘余應(yīng)力為+100MPa。
[0218] 另外，準(zhǔn)備了對(duì)實(shí)施例5中的造管狀態(tài)的電焊鋼管未實(shí)施上述熱處理、且對(duì)外表面 實(shí)施了拋光加工的比較試樣B。
[0219] 對(duì)于該比較試樣B，通過上述方法測(cè)定殘余應(yīng)力，結(jié)果外表面的殘余應(yīng)力為-lOOMPa，距外表面深度為1mm處的殘余應(yīng)力為+100MPa。
[0220] 關(guān)于本說明書中記載的全部文獻(xiàn)、專利申請(qǐng)以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)文獻(xiàn)、專利申請(qǐng)以 及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)通過參考引用，與具體并且分別記載的情況同等程度地通過參考引用到本說明 書中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鋼管，其以質(zhì)量％計(jì)含有： C:0.06% ~0.25%、 Si:0.50% 以下、 Mn:1.00% ~1.80%、 Ρ:0·030% 以下、 S:0.020% 以下、 Al:0.08% 以下、 N:0.008%以下、以及 Nb:0.080% 以下， 剩余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， 外表面處用X射線法測(cè)定得到的壓縮殘余應(yīng)力為250MPa以上， 距外表面深度為1mm的位置處用X射線法測(cè)定得到的壓縮殘余應(yīng)力為所述外表面處用X 射線法測(cè)定得到的壓縮殘余應(yīng)力的70 %以上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管，其以質(zhì)量％計(jì)進(jìn)一步含有： V:0.080% 以下、 Ti:0.030% 以下、 Cu:0.50% 以下、 Ni:0.50% 以下、 Cr:0.50% 以下、 Mo:0.50% 以下、 Β:0·0040% 以下、 Ca:0.005%以下、以及 REM:0.005%以下中的1種或2種以上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼管，其壁厚為7mm~17mm，壁厚相對(duì)于外徑的比即壁厚/ 外徑為0.07~0.12。4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的鋼管，其中，在對(duì)全厚度試驗(yàn)片進(jìn)行管軸方向拉 伸試驗(yàn)時(shí)，屈服強(qiáng)度相對(duì)于抗拉強(qiáng)度的比率為80%以上，且出現(xiàn)屈服伸長(zhǎng)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的鋼管，其為電焊鋼管。
【文檔編號(hào)】C21D9/08GK105899698SQ201480071766
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年2月4日
【發(fā)明人】清田陽(yáng)介, 福士孝聰, 中村英幸
【申請(qǐng)人】新日鐵住金株式會(huì)社