抗氫致裂紋性和韌性優異的鋼板和管線管用鋼管的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及適合于天然氣?原油輸送用管線管、壓力容器、儲藏罐等的、抗氫致裂 紋性和韌性優異的鋼板，和使用該鋼板得到的抗氫致裂紋性和韌性優異的管線管用鋼管。
【背景技術】
[0002] 伴隨著含有硫化氫的原油、燃氣等劣質資源的開發，用于其輸送、精煉和儲藏的管 線管、壓力容器和儲藏罐需要有抗氫致裂紋性和抗應力腐蝕裂紋性等所謂的抗硫性。已知 氫致裂紋（Hydrogen-Induced Cracking，以下稱為"HIC"）是伴隨著上述硫化氫等帶來的 腐蝕反應，氫侵入到鋼材內部，該侵入的氫在以MnS和Nb (C，N)為首的非金屬夾雜物等處聚 集，由于氣化而發生的裂紋。
[0003] 特別是在含硫的環境下，可知在板厚方向從表面至深度為5mm的區域（以下，將這 一區域稱為"鋼板表層部"）的氫濃度比鋼板中央部高，已知在鋼板表層部容易以Ca系氧化 物、Al系氧化物等為起點發生裂紋。
[0004] 以前，曾提出有幾個關于提高抗氫致裂紋性（以下稱為"抗HIC性"）的技術。例 如在專利文獻1中公開有一種鋼材，其是通過抑制板厚中心部的Mn、Nb、Ti的偏析度來改善 抗氫致裂紋性。在該方法中，可以改善中心偏析部的HIC特性，但因為中心偏析部以外的部 位的夾雜物未得到充分控制，所以認為抑制中心偏析部以外的部位的裂紋有困難。另外在 專利文獻2中，公開有一種通過Ca、0和S的含量構成的參數式，抑制以MnS和Ca系氧硫化 物為起點的HIC的方法。根據這一方法，雖然能夠確保抗HIC性，但在氫濃度特別高的鋼板 表層部，如后述，認為微細的HIC還是容易發生，也很難一并確保表層部的高韌性。
[0005] 現有技術文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :日本特開號公報
[0008] 專利文獻2 :日本特開平06-136440號公報

【發明內容】

[0009] 發明要解決的課題
[0010] 本發明著眼于上述這樣的情況而形成，其目的在于，實現一種抗氫致裂紋性和韌 性優異的鋼板和鋼管，其在含硫環境下，特別是在處于氫濃度高的嚴苛的狀況下的鋼板表 層部，即使是數y m左右的微細的HIC也能夠得到充分抑制。
[0011] 用于解決課題的手段
[0012] 能夠解決上述課題的本發明的抗氫致裂紋性和韌性優異的鋼板，具有的特征在 于，滿足
[0013] C:0.02~0? 15% (%是質量％的意思。下同）、
[0014] Si :0? 02 ~0? 50%、
[0015] Mn :0.6 ~2.0%、
[0016] P :高于0%并在0.030%以下、
[0017] S :高于0%并在0.003%以下、
[0018] Al :0? 010 ~0? 08%、
[0019] Ca :0? 0003 ~0? 0060%、
[0020] ^0.001~0.01%、和
[0021] 0(氧）：高于0%并在0.0045%以下，
[0022] 余量由鐵和不可避免的雜質構成，
[0023] 所述Ca與所述S之比（Ca/S)為2. 0以上，并且，
[0024] 在板厚方向從表面至深度為5mm的區域的最大Ca濃度（Cmax)與該區域的平均Ca 濃度（Cave)之比（Cmax/Cave)為 1. 20 以下。
[0025] 所述鋼板中，作為其他的元素，也可以還含有從以下的（a)、（b)的至少任意一個 組中選擇的一種以上的元素。
[0026] (a)由B :高于0%并在0? 005%以下、V :高于0%并在0? 1%以下、Cu :高于0%并 在1. 5%以下、Ni :高于0%并在1. 5%以下、Cr :高于0%并在1. 5%以下、Mo :高于0%并在 1. 5%以下和Nb :高于0 %并在0. 06%以下構成的組，
[0027] (b)由Ti :高于0 %并在0? 03%以下、Mg :高于0 %并在0? 01 %以下、REM :高于0% 并在0. 02%以下和Zr :高于0%并在0. 010%以下構成的組。
[0028] 上述鋼板適合作為管線管用和壓力容器用。另外在本發明中，也包括使用上述鋼 板制造的管線管用鋼管。
[0029] 發明效果
[0030] 根據本發明，使鋼板的板厚方向的Ca濃度的分布均質化，因此在氫濃度特別高的 鋼板表層部，直至數y m左右的微細的HIC也能得到充分抑制，其結果是，能夠提供抗氫致 裂紋性和韌性優異的鋼板和鋼管。
【附圖說明】
[0031] 圖1是表示作為HIC起點的夾雜物的Ca濃度不同的HIC發生率的圖。
[0032] 圖2是表示Cmax/Cave與上平臺能量的關系的圖。
【具體實施方式】
[0033] 本發明人等為了解決所述課題而反復潛心研究。首先本發明人等，為了對于含硫 環境下處于最嚴苛的狀況下的鋼板表層部的HIC發生再次探究原因，使用各個鋼板，實施 了 NACE(National Association of Corrosion and Engineer)TM0284 中規定的 HIC 試驗 (NACE試驗）。該NACE試驗是在使Iatm的硫化氫氣體飽和的5% NaCl溶液和0. 5%醋酸 的PH2. 7的混合水溶液中浸漬試驗片即鋼板96小時，之后評價HIC發生的試驗。
[0034] 其次，本發明人等對于HIC試驗后的鋼板表面部分實施遵循ASTMA370的擺錘沖擊 試驗。其結果是，即使在所述NACE試驗中，以規定的"倍率100倍的顯微鏡觀察"未觀察到 裂紋時，仍存在HIC試驗后的擺錘沖擊試驗結果差，即韌性差的情況。
[0035] 為了對其原因進行調查，提高倍率進行上述顯微鏡觀察時，判明為微細的裂紋以 夾雜物為起點大量發生。即，首次探明的是，在所述NACE試驗中，用規定的100倍的顯微鏡 觀察時未觀察到的觀察限度以下的微細的HIC以夾雜物為起點大量生成，這成為使HIC試 驗后的韌性劣化的要因。
[0036] 此外，針對包括上述微細的HIC在內的作為HIC發生起點的夾雜物組成進行了調 查。詳細地說，就是對于進行了后述的實施例所述的HIC試驗（NACE試驗）的鋼板進行組 織了觀察。另外求出了所觀察到的夾雜物的Ca濃度。該夾雜物中Ca濃度是在除去了構成 夾雜物的〇和N的成分組成中Ca所占的比例（質量％，以下，僅表示為％ )。分別求得該夾 雜物中Ca濃度為50%以上的夾雜物之中成為HIC發生起點的夾雜物的比例（％)，和上述 夾雜物中Ca濃度為20%以下的夾雜物之中成為HIC發生起點的夾雜物的比例（％)。其結 果顯示在圖1中。在該圖1中，上述成為HIC發生起點的夾雜物的比例，以縱軸的"HIC發 生率（％)"表示。如該圖1所示，特別發現Ca濃度高達50%以上的夾雜物（以下，該Ca 濃度為50%以上的夾雜物稱為"Ca系夾雜物"）容易成為包括上述微細的HIC在內的HIC 發生的起點。
[0037] 所述Ca系夾雜物有在鑄造中凝聚集合化并局部性地聚集的傾向，該Ca系夾雜物 在鋼板表層區域大量存在，由此導致以該Ca系夾雜物為起點的、在現有的方法中難以確認 到的微細的HIC局部性地大量發生，其被認為會引起韌性的降低。
[0038]于是在本發明中，對于板厚方向從表面至深度為5mm的區域，即對于鋼板表層部 的Ca系夾雜物進行控制時，如果在鋼板表層部大量存在Ca系夾雜物，則認為在該鋼板表層 部存在Ca濃度高的地方。因此，如后述的實施例所示，將針對板厚方向從表面至深度為5_ 等間隔多處測量Ca濃度時的最大Ca濃度（Cmax)與該多個位置的平均Ca濃度（板厚方向 從表面至深度為5mm的區域的平均Ca濃度，Cave)之比（Cmax/Cave)，作為鋼板表層部的Ca 系夾雜物量的控制因素使用。
[0039] 接著，對于該Cmax/Cave與HIC試驗后的鋼板表層部的韌性的關系，具體來說就是 與沖擊吸收能量，特別是與上平臺能量的關系進行調查。其結果如后