用於深井用導體套管的高強度厚壁電阻焊鋼管及其製造方法和深井用高強度厚壁導體套管與流程

2023-04-27 06:13:37

本發明涉及一種在油井、天然氣井的挖掘時適合於用作井擋土牆的導體套管用途的電阻焊鋼管，特別涉及適合於存在於水深3000m以上的深海油田、深海天然氣田的開發所使用的井(以下，也稱為深井)用導體套管用途的高強度厚壁電阻焊鋼管及其製造方法。

背景技術：

導體套管作為在油井、天然氣井的挖掘作業的初期階段保護油井管免於外壓的井擋土牆使用。一直以來，導體套管通過接合uoe鋼管與連接件(螺紋加工而成的鍛造部件)來製造。

導體套管埋設於井時，反覆附加彎曲變形。此外，在埋設於較深的井時，還對導體套管施加因自重所致的應力負荷。因此，特別對深井用的導體套管要求：

(1)敷設時在重複的彎曲變形下不斷裂，

(2)保持耐受自重的強度。

為了防止導體套管的彎曲變形時的斷裂，特別要求抑制因連接部的錯口等所致的應力集中。為了抑制錯口等，可舉出提高所使用的鋼管的真圓度。

通常，為了除去鋼管與鍛造部件的接合部的殘留應力，為了防止氫致開裂，也有時對導體套管在600℃以上的溫度範圍實施焊後熱處理。因此，迫切期望能夠抑制因焊後熱處理所致的強度降低、在焊後熱處理後也保持所希望的強度的耐焊後熱處理性優異的鋼管。

針對這樣的迫切期望，例如，在專利文獻1中記載了一種高溫sr(stressrelief)特性優異的高強度立管鋼管。專利文獻1中記載的技術是一種高溫sr特性優異的立管鋼管，具有如下鋼組成：以重量％計，含有c：0.02～0.18％、si：0.05～0.50％、mn：1.00～2.00％、cr：0.30～1.00％、ti：0.005～0.030％、nb：0.060％以下、al：0.10％以下。在專利文獻1所記載的技術中，在上述組成的基礎上，以重量％計還可以含有cu：0.50％以下、ni：0.50％以下、mo：0.50％以下和v：0.10％以下中的1種或2種以上、ca：0.0005～0.0050％和/或b：0.0020％以下。在專利文獻1所記載的技術中，通過含有規定量的cr，推遲坯材鐵素體的軟化，增加軟化阻力，能夠抑制焊後熱處理(sr處理)中的韌性降低、強度降低，高溫sr特性提高。

另外，作為使鋼管的真圓度提高的技術，在專利文獻2中記載了一種uoe鋼管的擴管方法，通過使用在安裝於擴管裝置的多個模具全部的外周部實施了槽加工的擴管裝置，對每個進行擴管的鋼管變更與鋼管焊接部的內周側的堆高相對的安裝於擴管裝置的模具進行擴管。根據專利文獻2中記載的技術，能夠使擴管裝置的模具磨損量均勻化，實現鋼管的真圓度提高。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第3558198號公報

專利文獻2：日本特開2006-289439號公報

技術實現要素：

在導體套管中，為了防止因埋設時附加的反覆彎曲變形所致的斷裂，抑制應力集中是關鍵。因此，連接連接件的鋼管必需具有一定程度以上的真圓度。但是，在專利文獻1中對用於提高真圓度的、抑制錯口的對策等完全沒有提及。在專利文獻1所記載的技術中，並未採取用於提高真圓度的對策，因此，特別是作為深井用導體套管用途，鋼管端部的真圓度不夠。為了將利用專利文獻1中記載的技術製造的鋼管用於深井用導體套管用途，需要進一步附加通過切削、矯正來改善鋼管端部的真圓度的工序，在專利文獻1所記載的技術中存在製造導體套管時的生產率降低的問題。

另外，即便利用專利文獻2中記載的技術，也存在特別用於深井用導體套管時無法確保足夠的真圓度的問題。

本發明的目的在於解決上述現有技術問題，提供適合深井用導體套管用途的、高強度且高韌性、進而耐焊後熱處理性優異的高強度厚壁電阻焊鋼管及其製造方法。另外，目的在於提供一種構成中包含該電阻焊鋼管的導體套管。

本發明中的「高強度厚壁電阻焊鋼管」是指母材部和電阻焊接部都具有apix80等級以上的高強度的、壁厚：15mm以上的厚壁電阻焊鋼管。應予說明，母材部具有屈服強度ys：555mpa以上、拉伸強度ts：625mpa以上的高強度，電阻焊接部具有拉伸強度ts：625mpa以上的高強度。這裡所說的「高韌性」是指在試驗溫度：-40℃下的夏比衝擊試驗吸收能量ve-40為27j以上的情況。另外，作為深海埋設用途，優選壁厚為20mm以上。

另外，這裡所說的「耐焊後熱處理性優異的」是指在實施了600℃以上的焊後熱處理之後、母材的強度也維持apix80等級以上的強度的情況。

為了實現上述目的，本發明人等對作為適合深井用導體套管用途的鋼管的性狀進行了深入研究。其結果發現為了不因敷設導體套管時的彎曲變形而產生斷裂，需要使用將真圓度調整為0.6％以下的鋼管。發現只要使用的鋼管的真圓度為0.6％以下，就能夠在不實施切削、矯正等特別的追加工序的情況下，將螺紋加工部件與接合部(鋼管端部)的錯口降低至可抑制因反覆彎曲變形所致的斷裂的程度。

而且，本發明人等想到作為這樣的鋼管，電阻焊鋼比uoe鋼管更合適。電阻焊鋼管由多個輥連續地成型為圓筒形狀，與通過衝壓加工和擴管而成型的uoe鋼管相比，具有較高的真圓度。而且，根據本發明人等的研究，得到以下見解：為了製成保持適合深井用導體套管用途的真圓度的電阻焊鋼管，在電阻焊接後最終進行利用定徑輥實施減徑軋制的成型是有效的。還得到以下見解：為了進一步提高真圓度，制管的輥成型可以除由排輥組和翅片成型輥組構成的輥成型以外，還增加在排輥組的下遊側配設內輥、利用內輥從成型中途的熱軋鋼板的內壁側擠壓2點以上的位置的成型，而且，由此減少翅片成型的負荷。

另外，本發明人等進一步對影響焊後熱處理後的鋼管強度的作為鋼管坯材的熱軋鋼板的組成、熱軋條件的影響進行深入研究。其結果發現為了在600℃以上且優選小於750℃的焊後熱處理後電阻焊鋼管的強度也能夠維持apix80等級以上，需要在作為鋼管坯材的熱軋鋼板中使粒徑小於20nm的微細的nb析出物(析出nb)以nb換算為含nb量的75％以下。得到以下見解：微細的nb析出物(析出nb)量超過含nb量的75％時，無法抑制加熱到600℃以上的溫度的焊後熱處理時的屈服強度ys的降低。

本發明是基於上述見解、進一步增加研究而完成的。即，本發明的要旨如下。

[1]一種用於深井用導體套管的高強度厚壁電阻焊鋼管，具有如下組成和如下組織，上述組成以質量％計含有c：0.01～0.12％、si：0.05～0.50％、mn：1.0～2.2％、p：0.03％以下、s：0.005％以下、al：0.001～0.10％、n：0.006％以下、nb：0.010～0.100％、ti：0.001～0.050％，剩餘部分由fe和不可避免的雜質構成，

上述組織是將體積率為90％以上的貝氏體鐵素體相作為主相，由該主相和體積率為10％以下(包括0％)的第二相構成，上述貝氏體鐵素體相的平均粒徑為10μm以下，且粒徑小於20nm的微細的nb析出物以按nb換算相對於總nb量的比率(％)為75％以下的方式分散在母材部中而成的。

且由下述(1)式定義的鋼管端部的真圓度為0.6％以下，

真圓度(％)＝{(鋼管的最大外徑mmφ)-(鋼管的最小外徑mmφ)}/(公稱外徑mmφ)×100‥‥(1)

[2]根據[1]所述的用於深井用導體套管的高強度厚壁電阻焊鋼管，其中，製成如下組成：在上述組成的基礎上，以質量％計還含有選自v：0.1％以下、mo：0.5％以下、cr：0.5％以下、cu：0.5％以下、ni：1.0％以下、b：0.0030％以下中的1種或2種以上。

[3]根據[1]或[2]所述的用於深井用導體套管的高強度厚壁電阻焊鋼管，其中，製成如下組成：在上述組成的基礎上，以質量％計還含有選自ca：0.0050％以下、rem：0.0050％以下中的1種或2種。

[4]一種用於深井用導體套管的高強度厚壁電阻焊鋼管的製造方法，利用輥成型機對熱軋鋼板連續進行輥成型而製成大致圓形截面的開口管後，將該開口管的端部彼此對接，對該對接的部位邊用擠壓輥進行壓接邊進行電阻焊接而製成電阻焊鋼管，接著對該電阻焊鋼管的電阻焊接部實施在線熱處理後，進行減徑軋制，

使上述熱軋鋼板為如下製造的熱軋鋼板：對具有如下組成的鋼坯材實施在加熱溫度為1150～1250℃的溫度區域均熱60分鐘以上的加熱後，實施精軋結束溫度為750℃以上的熱軋，該熱軋結束後，以在板厚中央部溫度為750℃～650℃的溫度區域的平均冷卻速度為8～70℃/秒的方式實施加速冷卻，實施在卷繞溫度580～400℃下進行卷繞的工序，製得熱軋鋼板，

上述鋼坯材以質量％計含有c：0.01～0.12％、si：0.05～0.50％、mn：1.0～2.2％、p：0.03％以下、s：0.005％以下、al：0.001～0.10％、n：0.006％以下、nb：0.010～0.100％、ti：0.001～0.050％，剩餘部分由fe和不可避免的雜質構成。

[5]根據[4]所述的用於深井用導體套管的高強度厚壁電阻焊鋼管的製造方法，其中，上述輥成型機是由排輥組和翅片成型輥組構成的輥成型機，上述排輥組由多個輥構成，上述翅片成型輥組由多個輥所構成。

[6]根據[5]所述的用於深井用導體套管的高強度厚壁電阻焊鋼管的製造方法，其中，在上述排輥組的下遊側配設內輥，從成型中途的上述熱軋鋼板的內壁側擠壓2點以上的位置。

[7]根據[4]～[6]中任一項所述的用於深井用導體套管的高強度厚壁電阻焊鋼管的製造方法，其中，上述電阻焊接部的在線熱處理是將該電阻焊接部加熱到加熱溫度：830～1150℃之後，進行在板厚中央溫度為800～550℃的溫度區域的平均冷卻速度為10～70℃/秒的冷卻，冷卻至板厚中央溫度為冷卻停止溫度：550℃以下的冷卻停止溫度的處理。

[8]根據[4]～[7]中任一項所述的用於深井用導體套管的高強度厚壁電阻焊鋼管的製造方法，其中，上述減徑軋制是使減徑率為0.2～3.3％的軋制。

[9]根據[4]～[8]中任一項所述的用於深井用導體套管的高強度厚壁電阻焊鋼管的製造方法，其中，製成如下組成：在上述組成的基礎上，以質量％計還含有選自v：0.1％以下、mo：0.5％以下、cr：0.5％以下、cu：0.5％以下、ni：1.0％以下、b：0.0030％以下中的1種或2種以上。

[10]根據[4]～[9]中任一項所述的用於深井用導體套管的高強度厚壁電阻焊鋼管的製造方法，製成如下組成：在上述組成的基礎上，以質量％計還含有選自ca：0.0050％以下、rem：0.0050％以下中的1種或2種。

[11]一種深井用高強度厚壁導體套管，是在[1]～[3]中任一項所述的用於深井用導體套管的高強度厚壁電阻焊鋼管的兩管端安裝螺紋部件而成的。

根據本發明，能夠在不實施格外的追加處理的情況下容易且便宜地製造適合深井用導體套管用途的、高強度且高韌性、進而加熱到600℃以上的焊後熱處理後也能夠維持希望的高強度的耐焊後熱處理性優異的高強度厚壁電阻焊鋼管，產業上起到特別的效果。另外，根據本發明，還有在敷設導體套管時抑制斷裂產生、對敷設成本減少作出貢獻的效果。另外，根據本發明，還有在加熱到600℃以上的焊後熱處理後也能夠製成保持apix80等級以上的強度的導體套管的效果。此外，本發明的電阻焊鋼管還有作為利用環縫滾焊來接合管與管的管線用途也有用的效果。

附圖說明

圖1是示意地表示適於製造本發明電阻焊鋼管的製造設備列的一個例子的說明圖。

圖2是示意地表示內輥的形狀的一個例子的說明圖。

圖3是示意地表示在線熱處理設備的一個例子的說明圖。

具體實施方式

本發明的高強度厚壁電阻焊鋼管是一種用於深井用導體套管的高強度厚壁電阻焊鋼管。這裡所說的「高強度厚壁電阻焊鋼管」是指母材部和電阻焊接部都具有apix80等級以上的高強度的、壁厚：15mm以上的厚壁電阻焊鋼管。應予說明，母材部具有屈服強度ys：555mpa以上、拉伸強度ts：625mpa以上的高強度，電阻焊接部具有拉伸強度ts：625mpa以上的高強度。

本發明高強度厚壁電阻焊鋼管具有如下組成：以質量％計，含有c：0.01～0.12％、si：0.05～0.50％、mn：1.0～2.2％、p：0.03％以下、s：0.005％以下、al：0.001～0.10％、n：0.006％以下、nb：0.010～0.100％、ti：0.001～0.050％，或還含有選自v：0.1％以下、mo：0.5％以下、cr：0.5％以下、cu：0.5％以下、ni：1.0％以下、b：0.0030％以下中的1種或2種以上，和/或選自ca：0.0050％以下、rem：0.0050％以下中的1種或2種，剩餘部分由fe和不可避免的雜質構成。

首先，對本發明的高強度厚壁電阻焊鋼管的組成限定理由進行說明。以下，只要沒有特別說明，組成中的質量％就僅由％標記。

c：0.01～0.12％

c是有助於鋼管的強度增加的重要元素，為了確保所希望的高強度，需要含有0.01％以上。另一方面，如果超過0.12％地大量含有，則焊接性降低。此外，含有超過0.12％的大量的c在熱軋後的冷卻時或電阻焊接部的在線熱處理時容易在冷卻快的情況下生成馬氏體，容易在冷卻慢的情況下生成大量的珠光體，有可能導致韌性降低、強度降低。因此，c限定在0.01～0.12％的範圍。應予說明，對於含量，下限優選為0.03％以上。另外，上限優選為0.10％以下，更優選為0.08％以下。

si：0.05～0.50％

si是因固溶強化而有助於鋼管的強度增加的元素，為了得到這樣的效果並確保所希望的高強度，需要含有0.05％以上。另外，si比fe與o(氧)的親和力強，在電阻焊接時與mn氧化物一起形成粘度高的共晶氧化物。因此，如果超過0.50％地過量含有，則使電阻焊接部的品質劣化。由此，si限定在0.05～0.50％的範圍。應予說明，優選為0.05～0.30％。

mn：1.0～2.2％

mn是有助於鋼管的強度增加的元素，為了確保所希望的高強度，需要含有1.0％以上。另一方面，如果超過2.2％地大量含有，則與c同樣容易生成馬氏體，使焊接性降低。因此，mn限定在1.0～2.2％的範圍。應予說明，含量的下限優選為1.2％以上。上限優選為2.0％以下。

p：0.03％以下

p是在鋼中以雜質的形式存在、而容易偏析於晶界等、對韌性等鋼管特性造成不良影響的元素，優選儘可能減少。本發明中，0.03％以下可以允許。因此，p限定為0.03％以下。應予說明，優選為0.02％以下。應予說明，過量的減少導致精煉成本的高漲，因而優選為0.001％以上。

s：0.005％以下

s在鋼中以mns等粗大的硫化物系夾雜物的形式存在，導致延展性、韌性的降低，因而優選儘可能減少。本發明中，0.005％以下可以允許。因此，s限定為0.005％以下。應予說明，優選為0.004％以下。應予說明，過量的減少導致精煉成本的高漲，因此優選為0.001％以上。

al：0.001～0.10％

al是作為鋼的脫酸劑而有用地發揮作用的元素，為了得到這樣的效果，需要含有0.001％以上。另一方面，如果超過0.10％地大量含有，則生成al氧化物，使鋼的清潔度降低。因此，al限定在0.001～0.10％的範圍。應予說明，含量的下限優選為0.005％以上。上限優選為0.08％以下。

n：0.006％以下

n在鋼中以不可避免的雜質的形式存在，固溶或者形成氮化物，導致鋼管的母材部或電阻焊接部的韌性降低。因此，優選儘可能減少。本發明中，0.006％以下可以允許。因此，n限定為0.006％以下。

nb：0.010～0.100％

nb在本發明中是重要的元素。是在鋼坯材(板坯)加熱時以nb碳氮化物的形式存在於鋼中、抑制奧氏體晶粒的粗大化、有助於組織微細化的元素。另外，nb在加熱到600℃以上的焊後熱處理時，微細地析出，有助於焊後熱處理後的鋼管母材部的強度降低抑制。為了得到這樣的效果，需要含有0.010％以上。另一方面，超過0.100％的過量的含有有可能對鋼管的韌性造成不良影響，無法確保作為導體套管用途所希望的韌性。因此，nb限定在0.010～0.100％的範圍。應予說明，含量的下限優選為0.020％以上。上限優選為0.080％以下。

ti：0.001～0.050％

ti具有與n結合而形成ti氮化物、將對鋼管韌性造成不良影響的n固定、提高鋼管韌性的作用。為了得到這樣的效果，需要含有0.001％以上。另一方面，如果超過0.050％地含有，則導致鋼管韌性的顯著降低。因此，ti限定在0.001～0.050％的範圍。應予說明，含量的下限優選為0.005％以上。上限優選為0.030％以下。

上述成分為基本成分。本發明中，除基本組成以外，還可以含有選自v：0.1％以下、mo：0.5％以下、cr：0.5％以下、cu：0.5％以下、ni：1.0％以下、b：0.0030％以下中的1種或2種以上，和/或選自ca：0.0050％以下、rem：0.0050％以下中的1種或2種。

選自v：0.1％以下、mo：0.5％以下、cr：0.5％以下、cu：0.5％以下、ni：1.0％以下、b：0.0030％以下中的1種或2種以上

v、mo、cr、cu、ni、b都是介由淬透性提高而有助於鋼板的強度增加的元素，可以根據需要而選擇含有。這些元素的含有尤其是在板厚為15mm以上的厚壁時在防止珠光體、多邊形鐵素體的生成並確保所希望的強度、韌性方面有效。為了得到這樣的效果，優選含有v：0.005％以上、mo：0.05％以上、cr：0.05％以上、cu：0.05％以上、ni：0.05％以上、b：0.0005％以上。另一方面，分別超過v：0.1％、mo：0.5％、cr：0.5％、cu：0.5％、ni：1.0％、b：0.0030％的含量有可能導致焊接性和韌性的降低，並且導致材料成本的高漲。因此，在含有時，優先分別限定為v：0.1％以下、mo：0.5％以下、cr：0.5％以下、cu：0.5％以下、ni：1.0％以下、b：0.0030％以下。應予說明，更優選為v：0.08％以下、mo：0.45％以下、cr：0.30％以下、cu：0.35％以下、ni：0.35％以下、b：0.0025％以下。

選自ca：0.0050％以下、rem：0.0050％以下中的1種或2種

ca、rem都是有助於使伸展的mns等硫化物系夾雜物成為球狀的硫化物系夾雜物的夾雜物的形態控制的元素，可以根據需要而選擇含有。為了得到這樣的效果，ca、rem都優選含有0.0005％以上。另一方面，如果ca、rem都含有超過0.0050％，則有可能氧化物系夾雜物增加，使韌性降低。因此，在含有時，優選限定在ca：0.0050％以下、rem：0.0050％以下的範圍。

上述成分以外的剩餘部分由fe和不可避免的雜質構成。

本發明的高強度厚壁電阻焊鋼管為具有上述的組成、並且母材部和電阻焊接部都具有如下組織、鋼管端部的真圓度為0.6％以下的厚壁的電阻焊鋼管，上述組織是以體積率為90％以上的貝氏體鐵素體相為主相，由該主相和體積率為10％以下(包括0％)的第二相構成，上述貝氏體鐵素體相的平均粒徑為10μm以下，且粒徑小於20nm的微細的nb析出物以按nb換算相對於總nb量的比率(％)為75％以下的方式分散在母材部中而成的。

主相：體積率為90％以上的貝氏體鐵素體相

為了兼具作為導體套管用途所希望的高強度、高韌性，在本發明的電阻焊鋼管中，母材部和電阻焊接部都具有以體積率為90％以上的貝氏體鐵素體相為主相的組織。貝氏體鐵素體相小於90％時，即主相以外的第二相為10％以上，無法確保所希望的韌性。作為主相以外的第二相，可以例示珠光體、退化珠光體、貝氏體、馬氏體等硬質相。因此，作為主相的貝氏體鐵素體相的體積率限定為90％以上。應予說明，優選為95％以上。

貝氏體鐵素體相的平均粒徑：10μm以下

為了兼具作為導體套管用途所希望的高強度、高韌性，在本發明中，使作為主相的貝氏體鐵素體相成為平均粒徑10μm以下這樣的微細的組織。如果平均粒徑變大超過10μm，則無法保持所希望的高韌性。因此，作為主相的貝氏體鐵素體相的平均粒徑限定為10μm以下。

粒徑小於20nm的微細的nb析出物以nb換算相對於總nb量的比率(％)為75％以下

粒徑小於20nm的微細的nb析出物(主要為碳氮化物)有效地有助於確保所希望的高強度，因而優選以nb換算相對於總nb量的比率(％)為20％以上析出。但是，如果以nb換算相對於總nb量的比率(％)超過75％地析出，則在實施加熱到600℃以上的溫度的焊後熱處理時，產生析出物的奧斯瓦爾德熟化，導致焊後熱處理後的屈服強度的降低。因此，本發明在鋼管母材部中使粒徑小於20nm的微細的nb析出物以nb換算相對於總nb量的比率(％)為75％以下。由此，在焊後熱處理後也能夠殘留微細的nb析出物，防止屈服強度的降低。因此，粒徑小於20nm的微細的nb析出物量以nb換算相對於總nb量的比率(％)限定為75％以下。

應予說明，這裡所說的「粒徑小於20nm的微細的nb析出物量」使用如下值：將從電阻焊鋼管的母材部採取的電解提取用試驗片在電解液(10vol.％乙醯丙酮-1質量％四甲基氯化銨-甲醇溶液)中電解，對得到的電解殘渣用孔徑0.02μm的過濾器進行過濾，對通過了過濾器的nb量進行分析而得到的值。

本發明高強度厚壁電阻焊鋼管是具有上述的組成、上述的組織並且鋼管端部的真圓度為0.6％以下的電阻焊鋼管。

真圓度：0.6％以下

只要電阻焊鋼管端部的真圓度為0.6％以下，則在利用環縫滾焊將連接件與管端部接合前，不進行切削·矯正處理而使接合部的錯口量為允許範圍，能夠抑制因反覆彎曲變形所致的斷裂的產生。如果電阻焊鋼管的真圓度超過0.6％，則與連接件(螺紋部件)的接合部的錯口量變大，因埋設時的管自重、彎曲變形而在接合部斷裂的可能性提高。因此，電阻焊鋼管的真圓度限定為0.6％以下。應予說明，鋼管的真圓度由以下(1)式定義。

真圓度(％)＝{(鋼管的最大外徑mmφ)-(鋼管的最小外徑mmφ)}/(公稱外徑mmφ)×100‥‥(1)

鋼管的最大外徑、最小外徑優選利用雷射位移儀進行連續測量，但不可避免地由手動進行測量時，由在至少圓周方向的32處測定的值來決定。

構成包含上述本發明的高強度厚壁電阻焊鋼管的深井用的導體套管是在高強度厚壁電阻焊鋼管的兩管端安裝螺紋部件而成的。螺紋部件的安裝方法沒有特別限定，例如可以利用mig焊接、tig焊接等進行安裝。另外，作為螺紋部件，例如可以使用碳鋼、不鏽鋼等。

接下來，對本發明的高強度厚壁電阻焊鋼管的製造方法進行說明。

本發明的電阻焊鋼管通過將熱軋鋼板作為坯材來製造。

即，通過經由如下工序而製造，即利用輥成型機(優選由多個輥所構成的排輥組和多個輥所構成的翅片成型輥組構成)對熱軋鋼板以冷加工的方式連續進行輥成型，製成大致圓形截面的開口管後，將該開口管的端部彼此對接，對該對接的部位邊用擠壓輥進行壓接邊進行電阻焊接而製成電阻焊鋼管，接著對該電阻焊鋼管的電阻焊接部實施在線熱處理後，進行減徑軋制。

作為坯材使用的熱軋鋼板是對上述組成的鋼坯材經由以下所示的工序而製造的板厚15mm以上、優選51mm以下的厚壁熱軋鋼板。

應予說明，對於鋼坯材的製造方法，在本發明中無需進行特別限定，優選利用轉爐等常用的熔煉方法對上述組成的溶鋼進行熔煉，利用連續鑄造法等常用的鑄造方法來製成板坯等鑄片(鋼坯材)。應予說明，使用鑄錠-開坯軋製法來代替連續鑄造法而製成鋼坯材(鋼片)也沒有任何問題。

對上述組成的鋼坯材實施加熱溫度為1150～1250℃的溫度區域的溫度的加熱後，實施由粗軋和精軋構成、精軋結束溫度750℃以上的熱軋。

加熱溫度：1150～1250℃

為了提高熱軋鋼板的韌性，優選為可期待晶粒微細化的較低的加熱溫度，但加熱溫度小於1150℃時，加熱溫度過低，不進行未溶解碳化物的固溶，有時無法確保apix80等級以上的所希望的高強度。另一方面，加熱溫度為超過1250℃的高溫時，產生奧氏體(γ)晶粒的粗大化，不僅韌性降低，而且有可能導致氧化皮生成量的增加，導致表面性狀的惡化，並且導致能量損失的增大，在經濟上不利。因此，鋼坯材的加熱溫度為1150～1250℃的溫度區域的溫度。應予說明，從鋼坯材的加熱溫度均勻化的觀點考慮，還優選該加熱溫度下的均熱保持為60分鐘以上。

粗軋只要能夠製成規定的尺寸形狀的薄板坯即可，無需特別限定。在精軋中，精軋結束溫度調整為750℃以上。應予說明，該溫度為表面溫度。

精軋結束溫度：750℃以上

精軋結束溫度小於750℃時，開始鐵素體轉變，加工所生成的鐵素體，因此導致韌性降低。因此，精軋結束溫度限定為750℃以上。應予說明，在精軋中，優選將在板厚中心溫度為950℃以下的未再結晶溫度區域的壓下率調整為20％以上。在未再結晶溫度區域的壓下率小於20％時，在未再結晶溫度區域的壓下率較小，鐵素體的成核位點較少，有可能無法實現鐵素體粒的微細化。因此，優選將在未再結晶溫度區域的壓下率調整為20％以上。應予說明，從對軋機的負荷的觀點考慮，優選熱軋中的累積壓下率為95％以下。

本發明中，結束上述熱軋後，立即優選在5s(s表示秒)以內開始冷卻，實施在板厚中央部溫度為750℃～650℃的溫度區域的平均冷卻速度為8～70℃/秒的加速冷卻，在卷繞溫度400℃～580℃下卷繞成卷狀。應予說明，卷繞成卷狀後放置冷卻。

加速冷卻的750℃～650℃的溫度區域的平均冷卻速度：8～70℃/秒

在750℃～650℃的溫度區域的平均冷卻速度小於8℃/秒時，冷卻速度慢，生成的組織變為平均粒徑超過10μm的粗大的多邊形鐵素體相和珠光體，無法確保作為套管用途而要求的韌性、強度。另一方面，如果平均冷卻速度超過70℃/秒，則生成馬氏體相，有可能韌性降低。因此，將在750℃～650℃的溫度區域的平均冷卻速度限定為8～70℃/秒的範圍。應予說明，該冷卻速度的下限優選為10℃/秒以上。上限優選為50℃/秒以下。上述溫度均為板厚中央部溫度。板厚中央部的溫度通過利用傳熱分析算出截面內的溫度分布，用實際的外面和內面的溫度對其結果進行校正而求出。

應予說明，加速冷卻的冷卻停止溫度優選表面溫度為400～630℃的溫度區域的溫度。如果加速冷卻的冷卻停止溫度偏離400～630℃的溫度區域，則有可能無法穩定地確保所希望的卷繞溫度400℃～580℃。

卷繞溫度：400℃～580℃

卷繞溫度為超過580℃的高溫時，促進nb碳氮化物(析出物)的析出，經過卷繞工序後的nb析出比例超過75％，在以600℃以上的加熱溫度實施的焊後熱處理時導致屈服強度的降低。另一方面，卷繞溫度小於400℃時，微細的nb碳氮化物(析出物)的析出量不足，無法確保所希望的高強度(apix80等級以上)。因此，卷繞溫度限定為400～580℃的範圍的溫度。應予說明，優選為460～550℃。通過將卷繞溫度調整為上述溫度區域，能夠確保粒徑小於20nm的微細的nb析出物以nb換算相對於總nb量的比率(％)為75％以下分散而成的組織，能夠防止在600℃以上實施的焊後熱處理的屈服強度的降低。應予說明，上述溫度均為板表面溫度。

以上述製造條件得到的熱軋鋼板是具有如下組織、具有apix80等級以上的高強度即屈服強度ys：555mpa以上的高強度和以試驗溫度：-40℃的夏比衝擊試驗的吸收能量ve-40為27j以上的高韌性的熱軋鋼板，上述組織是以體積率為90％以上的貝氏體鐵素體相為主相，剩餘部分由體積率為10％以下(包括0％)的貝氏體鐵素體相以外的第二相構成，主相的平均粒徑為10μm以下，且粒徑小於20nm的微細的nb析出物以按nb換算相對於總nb量的比率(％)為75％以下的方式分散而成的。

接下來，將具有上述的組成、組織的熱軋鋼板(熱軋鋼帶)1作為鋼管坯材，利用圖1所示的輥成型機2連續進行輥成型而製成大致圓形截面的開口管。其後，將該開口管的端部彼此對接，將該對接的部位邊用擠壓輥4進行壓接邊採用利用高頻電阻加熱、高頻感應加熱等的焊接機3加熱到熔點以上來進行電阻焊接而製成電阻焊鋼管5。應予說明，輥成型機2優選由多個輥所構成的排輥組2a和多個輥所構成的翅片成型輥組2b構成的輥成型機。

應予說明，為了提高真圓度，優選在排輥組2a的下遊側配設至少1節內輥2a1，從成型中途的熱軋鋼板的內壁側擠壓2點以上的位置。從提高真圓度和減少設備負荷的觀點考慮，優選配設的內輥為如圖2所示的形狀的能夠擠壓2點以上的位置的輥。應予說明，圖2表示配設了2節((2a1)1、(2a1)2)的內輥2a1的例子。

對於輥成型、利用擠壓輥的壓接、電阻焊接的方法，只要能夠製造規定尺寸的電阻焊鋼管即可，無需特別限定，常用的方法均可以應用。

接下來，如圖1所示，對得到的電阻焊鋼管在線地實施電阻焊接部的熱處理(焊縫退火，seamannealing)。

電阻焊接部的在線熱處理例如優選使用如圖1所示的以可加熱電阻焊接部的方式配設於擠壓輥4的出側的感應加熱裝置9和冷卻裝置10進行。如圖3所示，感應加熱裝置9優選以能夠1段或多段加熱的方式配設1組或多組線圈9a。只要使用多組線圈9a，就能夠均勻地進行加熱。

電阻焊接部的熱處理優選在電阻焊接部以壁厚方向的最低溫度部為830℃以上、最高加熱溫度為1150℃以下的方式進行加熱，在板厚中央的800～550℃的溫度區域的平均冷卻速度為10℃/秒～70℃/秒的範圍進行水冷，冷卻至冷卻停止溫度(板厚中央溫度)550℃以下。冷卻停止溫度可以為更低的溫度。在電阻焊接部的加熱溫度的最低溫度小於830℃時，加熱溫度過低，有可能無法確保所希望的電阻焊接部組織。另一方面，如果最高加熱溫度超過1150℃而變為高溫，則晶粒粗大化，有可能導致韌性的降低。因此，電阻焊接部的熱處理中的加熱溫度優選為830℃～1150℃的範圍的溫度。

另外，上述平均冷卻速度小於10℃/秒時，促進多邊形鐵素體的生成，有可能無法確保所希望的電阻焊接部組織。另一方面，如果上述平均冷卻速度超過70℃/秒而變為快速冷卻，則生成馬氏體等硬質相，有可能無法確保所希望的電阻焊接部組織，韌性降低。因此，加熱後的冷卻優選平均10～70℃/秒的範圍的冷卻速度。應予說明，冷卻的停止溫度優選550℃以下的溫度區域的溫度。冷卻停止溫度為超過550℃的高溫時，鐵素體轉變不結束，在冷卻停止後的放置冷卻中生成粗大的珠光體組織，有可能韌性降低或強度降低。

通過上述電阻焊接部的熱處理(焊縫退火)能夠使電阻焊接部的組織成為與母材部相同的組織，即，以體積率90％以上的貝氏體鐵素體相為主相、由該主相和體積率10％以下(包括0％)的第二相構成、上述貝氏體鐵素體相的平均粒徑為10μm以下的組織。

接下來，實施減徑軋制來實現真圓度的提高。

減徑軋制優選利用由2組或3組以上的對輥構成的定徑機8以冷加工的方式進行。減徑軋制的減徑率優選為0.2～3.3％的範圍。減徑率小於0.2％時，有可能無法確保所希望的真圓度(0.6％以下)。另一方面，如果變多超過3.3％，則向圓周方向的壓縮過大，圓周方向的壁厚變動較大，環縫滾焊的效率有可能降低。因此，減徑軋制的減徑率優選0.2～3.3％的範圍。應予說明，減徑率是使用下式而算出的。

減徑率(％)＝{(減徑軋制前的管外圓周長度mm)-(減徑軋制後的管外圓周長度mm)}/(減徑軋制前的管外圓周長度mm)×100

通過實施上述減徑軋制，能夠製成鋼管端部的真圓度為0.6％以下的高強度厚壁電阻焊鋼管。

以下，基於實施例進一步對本發明進行具體說明。

實施例

使用轉爐對表1所示的組成(剩餘部分為fe和不可避免的雜質)的鋼水進行熔煉，利用連續鑄造法製成板坯(鑄片：壁厚250mm)，由此製成鋼坯材。

將得到的鋼坯材以表2所示的條件(加熱溫度(℃)×保持時間(分鐘))再加熱後，實施由粗軋和精軋構成的熱軋，製成熱軋鋼板。應予說明，熱軋按照表2所示的未再結晶溫度區域的壓下率(％)、精軋結束溫度(℃)的條件的軋制而進行。精軋結束後，立即開始冷卻，實施在以板厚中心溫度計表2所示的條件(750～650℃的溫度區域的平均冷卻速度、冷卻停止溫度)下冷卻的加速冷卻，以表2所示的卷繞溫度卷繞成卷狀，製成鋼管坯材。

[表1]

[表2]

*)930℃以下的溫度區域

＊＊)表面溫度

＊＊＊)板厚中央部溫度

以得到的熱軋鋼板為鋼管坯材，使用由多個輥所構成的排輥組和多個輥所構成的翅片成型輥組構成的輥成型機，以冷加工的方式連續進行輥成型，製成大致圓形截面的開口管。其後，將該開口管的相對的端部彼此對接，一邊利用擠壓輥進行壓接，一邊對該對接的部位進行電阻焊接而製成電阻焊鋼管。應予說明，在一部分電阻焊鋼管中，利用配設於排輥組的下遊側的內輥從半成型品的內壁側至少沿寬度方向在2點進行按壓。

接下來，按表3所示的條件對得到的電阻焊鋼管的電阻焊接部實施在線熱處理。應予說明，在線熱處理使用配設於擠壓輥的出側的具備感應加熱裝置和水冷裝置的在線熱處理裝置進行。應予說明，平均冷卻速度和冷卻停止溫度為板厚中央部的溫度。另外，平均冷卻速度是在800～550℃的溫度區域的平均冷卻速度。

進一步利用減徑軋機(定徑輥)以冷加工方式對實施了在線熱處理的電阻焊鋼管以表3所示的減徑率實施減徑軋制，得到表3所示的尺寸的電阻焊鋼管。應予說明，如表3所示，減徑軋機使用具有2～8組的輥的減徑軋機。應予說明，一部分電阻焊鋼管未實施減徑軋制。管端部的真圓度利用上述(1)式而求出。應予說明，表3所示的外徑為公稱外徑。

[表3]

＊)使用內輥

從得到的電阻焊鋼管採取試驗片，實施組織觀察、拉伸試驗、衝擊試驗、焊後熱處理試驗。試驗方法如下。

(1)組織觀察

從得到的電阻焊鋼管的母材部(沿圓周方向距電阻焊接部90°的位置)和電阻焊接部採取組織觀察用試驗片。對母材部以管軸方向截面(l截面)的壁厚中央位置成為觀察面的方式進行研磨，對電阻焊接部以管軸方向截面(c截面)成為觀察面的方式進行研磨，進行腐蝕(腐蝕液：硝酸酒精)。使用掃描式電子顯微鏡sem(scanningelectronmicroscope)(倍率：1000倍)觀察組織，在至少2個視野進行拍攝。使用得到的組織照片，進行圖像解析，確定組織，求出各相的分率。應予說明，確定出的面積分率的平均值以體積分率的值進行處理。

利用sem/ebsd(電子背散射衍射，electronbackscatteringdiffraction)法而求出取向差為15°以上的晶界，將得到的晶粒的等效圓直徑的算術平均值作為主相的平均粒徑。應予說明，結晶粒徑的計算使用ametek株式會社制軟體orientationimagingmicroscopydataanalysis。

另外，從得到的電阻焊鋼管的母材部(沿圓周方向距電阻焊接部90°的位置)採取電解提取用試驗片，在電解液(10vol.％乙醯丙酮-1質量％四甲基氯化銨-甲醇溶液)中以電流密度：20ma/cm2進行電解。將得到的電解殘渣在液體中溶解，用鋁過濾器(孔徑：0.02μm)進行捕集，用icp發射光譜法對通過了鋁過濾器的液體分析nb量，作為粒徑20nm以下的析出nb量，算出相對於總nb量的比率(％)。

(2)拉伸試驗

按照astma370的規定，從得到的電阻焊鋼管的母材部(沿圓周方向距電阻焊接部180°的位置)和電阻焊接部以拉伸方向成為與管軸方向正交的方向(c方向)的方式採取板狀拉伸試驗片，求出拉伸特性(屈服強度ys、拉伸強度ts)。

(3)衝擊試驗

按照astma370的規定，從得到的電阻焊鋼管的母材部(沿圓周方向距電阻焊接部90°的位置)和電阻焊接部以試驗片長邊方向成為圓周方向(c方向)的方式採取v缺口試驗片，以試驗溫度：-40℃各實施3個試驗片的夏比衝擊試驗，求出吸收能量ve-40(j)，將3個試驗片的平均值計為該鋼管的ve-40。

(4)焊後熱處理試驗

從得到的電阻焊鋼管的母材部採取試驗材料，將採取的試驗材料裝入保持在假定了表5所示的焊後熱處理的加熱溫度的熱處理爐中，從試驗材料的溫度達到(加熱溫度-10℃)的時刻開始，經過表5所示的規定的保持時間後，從熱處理爐中取出，放置冷卻。從得到的熱處理完畢的試驗材料以拉伸方向成為與管軸方向正交的方向(c方向)的方式按照astma370的規定採取板狀拉伸試驗片，求出拉伸特性(屈服強度ys、拉伸強度ts)。應予說明，算出焊後熱處理前後的屈服強度之差δys。焊後熱處理後的強度低時，δys為負。另外，作為參考，從焊後熱處理後的試驗材料採取電解提取用試驗片，與(1)同樣地求出析出nb量比。

將得到的結果示於表4、表5。

[表4]

[表5]

＊）焊後熱處理後的析出nb量(粒徑小於20nm的nb析出物量(以nb換算，相對於總nb量的比率))

本發明例都為適合深井用導體套管用途、apix80等級、具有屈服強度ys：555mpa以上、拉伸強度ts：625mpa以上的高強度、優異的低溫韌性、而且焊後熱處理後強度的降低也少、還保持了優異的耐焊後熱處理性的電阻焊鋼管。另一方面，偏離本發明的範圍的比較例或強度不足，或低溫韌性降低，或耐焊後熱處理性降低。

符號說明

1熱軋鋼板(熱軋鋼帶)

2輥成型機

3焊接機

4擠壓輥

5電阻焊鋼管

6切邊機

7矯平機

8定徑機

9在線熱處理裝置(感應加熱裝置)

10冷卻裝置

11溫度計