厚壁钢管用钢板、其制造方法以及厚壁高强度钢管的制作方法
【技术领域】
[0001] 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25_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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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)。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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 尚初性的技术。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 现有技术文献
[0012] 专利文献
[0013] 专利文献1:日本特开平05-186823号公报
[0014] 专利文献2:日本特开2004-263248号公报
[0015] 专利文献3:日本特公平05-77740号公报
【发明内容】
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 另外，本发明的"CT0D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-KTC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。
[0020] 本发明的发明人等为了抑制在热影响部的MA的生成而使CTOD值提高，对成分组 成与CTOD值的关系进行研究，得到以下发现。
[0021] 1.焊接裂纹敏感性组成：Pcm是评价焊接时的低温裂纹的指数，一般已知低Pcm的 材料的热影响部的韧性优异。但是，CTOD试验的情况下，有时低Pcm材也显示低的CTOD值。 Mo含量对热影响部的韧性的影响大。
[0022] 2?变更 Pcm 中的 Mo 的系数的新的式 Pcm * (% ) ( = C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+N i/60+M〇/2+V/10,式中，各合金元素表示含量（质量％)。不含的合金元素设为0)，可以调 整多焊道焊接的热影响部的CTOD值。
[0023] 本发明是以上述发现为基础进一步进行研究而完成的，具体如下。
[0024] 1. -种环缝焊接的热影响部的CTOD特性优异的厚壁钢管用钢板，其特征在于，以 质量％计，C :0? 030 ~0? 10%、Si :0? 05 ~0? 50%、Mn :1. 00 ~2. 00%、P :0? 015% 以下、S : 0? 005% 以下、Mo :0? 20% 以下（包含 0% )、Nb :0? 01 ~0? 05%、Pcm * (% ) ( = C+Si/30+ (Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/2+V/10 :式中，各合金元素表示含量（质量％ )，不含的合金元素 设为0。）<0.20,其余部分由Fe和不可避免的杂质构成，母材的贝氏体分率为50%以上 且二相域再加热粗粒区域的岛状马氏体（MA)分率为5.0%以下。
[0025] 2.如1所述的环缝焊接的热影响部的CTOD特性优异的厚壁钢管用钢板，其特征 在于，在所述成分组成的基础上还含有：A1 :0. 005~0. 1%、Cu :1. 00%以下、Ni :1. 00%以 下、Cr:0. 50%以下、V:0. 05%以下中的1种或2种以上。
[0026] 3. -种环缝焊接的热影响部的CTOD特性优异的厚壁钢管用钢板的制造方法，其 特征在于，将1或2所述的成分组成的钢通过连续铸造法制成钢坯，其后，再加热至1050~ 1200°C的温度后，进行热乳，热乳结束后进行加速冷却至550~250°C。
[0027] 4. -种环缝焊接的热影响部的CTOD特性优异的厚壁高强度钢管，将1或2所述的 厚壁钢管用钢板通过冷成型制成圆形后，将对接面进行内外面1层的缝焊而制成钢管。
[0028] 5.如4所述的环缝焊接的热影响部的CTOD特性优异的厚壁高强度钢管，其特征在 于，环缝焊接是每道次的热输入量为5~70kJ/cm的多层焊接。
[0029] 将本发明的厚壁钢管用钢板通过成为小~中热输入的多焊道焊接的环缝焊接等 进行焊接时，热影响部具有优异的CTOD特性。因此，本发明的厚壁钢管用钢板适合作为 要求热影响部的高韧性的海洋结构物、管道等的在恶劣环境下使用的厚壁高强度钢管的原 板。如此，本发明在产业上极其有用。
【附图说明】
[0030] 图1是表示Pcm*与CTOD值的关系的图。
【具体实施方式】
[0031] 本发明规定成分组成和微观组织。
[0032][成分组成]
[0033] 说明中％为质量％。
[0034] C :0? 030 ~0? 10