低温における優れた靭性および硫化物応力腐食亀裂抵抗をもつ高強度の鋼管
【課題】低温における優れた靭性および硫化物応力腐食亀裂抵抗をもつ高強度の鋼管を提供する。
【解決手段】鋼組成を特定範囲とし、フェライト、高ベイナイトまたは粒状ベイナイトの実質的形成を伴わずに、約６０容量％以上で約４０容量％以下の低ベイナイトの微細組織が得られる焼き入れし、焼き入れ後、管を焼き戻しすることを特徴とする。
【解決手段】鋼組成を特定範囲とし、フェライト、高ベイナイトまたは粒状ベイナイトの実質的形成を伴わずに、約６０容量％以上で約４０容量％以下の低ベイナイトの微細組織が得られる焼き入れし、焼き入れ後、管を焼き戻しすることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的に金属の製造に関し、そして、特定の実施態様においては、同時に硫化物応力腐食亀裂抵抗をもちながら、低温における高い靭性を有する、金属の管状棒を製造する方法に関する。特定の実施態様は、曲げに適する管を含む、すべての種類の垂直管（懸垂型、混成型、トップテンション型、改修型、掘削型、等）、配管並びに製油およびガス産業における使用のための流れ管路、のための継ぎ目なし鋼管に関する。
【背景技術】
【０００２】
深海および超深海生産における中心的要素は、海底から水面のシステムへの流体の循環である。垂直管、すなわち掘削または生産のプラットフォームを油井に連結する管、は多数の海流の、負荷のかかる圧力に対し、かなりの距離（今日ではほぼ１０，０００フィート（３．３ｋｍ）または約２マイル（３．２ｋｍ）を超える）にわたり露出される。
【０００３】
垂直管システムの経費は水深に対して極めて敏感である。稼動中の条件と環境の負荷（すなわち波と海流）の感受性は、異なる垂直管のタイプ−トップテンション型垂直管（ＴＴＲ）および鋼懸垂型管（ＳＣＲ）、混成型垂直管（ＨＲ）、改修型（ＷＯＲ）および掘削型垂直管（ＤＲ）−に対して異なるが、垂直管の重量を軽減することは重要な利点を提供する。例えば、管路の重量を軽減することにより、管の価格と、垂直管を支持するために使用される牽引システムにかかるかなりの衝撃の軽減を達成することができることが予期される。少なくともこれらの理由のために、７０ｋｓｉ（４８５ＭＰａ）以上の降伏応力をもつ高強度の鋼は、沖合産業部門における、より軽量の垂直管の開発の候補物である。
【０００４】
しかし、７０ｋｓｉを超える特定の最小降伏強さ（ＳＭＹＳ）をもつ鋼は、応力下の水素脆弱化（ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ）の結果として、硫化物応力腐食（ＳＳＣ）誘発破損を受ける可能性がある。従って、酸性使用材料のＮＡＣＥ条件（例えば、ＮＡＣＥ ＭＲ０１７５／ＩＳＯ１５１５６−１「石油および天然ガス産業−石油およびガス生産におけるＨ２Ｓ−含有環境中に使用のための材料−パート１：亀裂抵抗性材料の選択の一般的原則」）を満たし、そしてＳＳＣテスト（例えば、ＮＡＣＥ 基準
ＴＭ０１７７「Ｈ２Ｓ環境における硫化物応力亀裂および応力腐食亀裂に対する抵抗のための金属の実験室テスト」）を通過することは困難である。
【０００５】
主要な継ぎ目なしのライン管の製造業者は７０ｋｓｉ以上の最小降伏強さをもつ高強度の材料を製造することはできるが、これらの高い等級の、ＳＳＣおよび水素誘発亀裂（ＨＩＣ）に対する抵抗性（この後者はＮＡＣＥ 基準 ＴＭ０２８４，「水素誘発亀裂に対する抵抗の、管路および圧力容器鋼の評価」に従って算定される）はしばしば、適切ではない。現在は、Ｘ７０へのグレードアップのみがＩＳＯ３１８３に従う酸性使用に資格を与えられている。
【０００６】
更に、強度の増加は、より低温において、より脆弱な動態をもたらす可能性がある。全般的に、物質は、典型的には、最低期待使用温度および／または外界温度の約２０℃下にある、いわゆる「設計温度」で適確とされる。ノルウェイ大陸棚上の最低外界温度は約−２０℃である。大西洋領域においては、優に−４０℃を下る最低外界温度が予期される。その結果、約−６０℃までもの最低設計温度が所望される。
【０００７】
しかし、約７０ｋｓｉ以上の降伏応力をもつライン管鋼は、今日、約−４０℃までのみ
の設計温度に対して適確とされる。この限界が大西洋および大西洋と同様な領域における、経費効率の良い石油およびガスの探索を制約する可能性がある。
【０００８】
従って、約−６０℃以下の温度で、改善された靭性をもつ、新規の、高強度の鋼管が所望される。
【発明の概要】
【０００９】
要約
本発明の態様は鋼管または鋼チューブおよびそれを製造する方法に関する。いくつかの態様において、低温における優れた靭性と腐食抵抗（酸性使用、Ｈ２Ｓ環境）を伴う、７０ｋｓｉ、８０ｋｓｉおよび９０ｋｓｉそれぞれの最小降伏強さをもつ、８〜３５ｍｍ間の肉厚（ＷＴ）を有する垂直管とライン管のための、継ぎ目なしの焼き入れおよび焼き戻し鋼管が提供される。継ぎ目なし管はまた、熱誘導曲げおよびオフライン焼き入れおよび焼き戻し処理により、同一等級のベンドを製造するのに適する。一つの態様において、鋼管は６”（１５２ｍｍ）〜２８”（７１１ｍｍ）間の外径（ＯＤ）および８〜３５ｍｍの肉厚（ＷＴ）を有する。
【００１０】
一つの態様において、継ぎ目なしの低合金鋼管の組成は、鉄と不可避の不純物であるバランスを伴う、以下（重量）：０．０５％−０．１６％のＣ、０．２０％−０．９０％のＭｎ、０．１０％−０．５０％のＳｉ、１．２０％−２．６０％のＣｒ、０．０５％−０．５０％のＮｉ、０．８０％−１．２０％のＭｏ、最大０．０３％のＮｂ、最大０．０２％のＴｉ、０．００５％−０．１２％のＶ、０．００８％−０．０４０％のＡｌ、０．００３０−０．０１２％のＮ、最大０．３％のＣｕ、最大０．０１％のＳ、最大０．０２％のＰ、０．００１−０．００５％のＣａ、最大０．００２０％のＢ、最大０．０２０％のＡｓ、最大０．００５０％のＳｂ、最大０．０２０％のＳｎ、最大０．０３０％のＺｒ、最大０．０３０％のＴａ、最大０．００５０％のＢｉ、最大０．００３０％のＯ、最大０．０００３０％のＨ、よりなる。
【００１１】
鋼管は異なる等級に製造することができる。一つの態様において、７０ｋｓｉ等級には以下の特性が提供される：
・ 降伏強さ，ＹＳ：最小４８５ＭＰａ（７０ｋｓｉ）と最大６３５ＭＰａ（９２ｋｓｉ）、
・ 極限引っ張り強さ，ＵＴＳ：最小５７０ＭＰａ（８３ｋｓｉ）と最大７６０ＭＰａ（１１０ｋｓｉ）、
・ 延び率、２０％以上、
・ ＹＳ／ＵＴＳ比率０．９３以下。
【００１２】
他の態様において、８０ｋｓｉ等級には以下の特性が提供される：
・ 降伏強さ，ＹＳ：最小５５５ＭＰａ（８０ｋｓｉ）と最大７０５ＭＰａ（１０２ｋｓｉ）、
・ 極限引っ張り強さ，ＵＴＳ：最小６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）と最大８２５ＭＰａ（１２０ｋｓｉ）、
・ 延び率、２０％以上、
・ ＹＳ／ＵＴＳ比率０．９３以下。
【００１３】
他の態様において、９０ｋｓｉ等級には以下の特性が提供される：
・ 降伏強さ，ＹＳ：最小６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）と最大７７５ＭＰａ（１１２ｋｓｉ）、
・ 極限引っ張り強さ，ＵＴＳ：最小６９５ＭＰａ（１００ｋｓｉ）と最大９１５ＭＰａ（１３３ｋｓｉ）、
・ 延び率、１８％以上、
・ ＹＳ／ＵＴＳ比率０．９５以下。
【００１４】
鋼管は、２５０Ｊ／２００Ｊ（平均／個別）の最小衝撃エネルギーおよび、基準ＩＳＯ１４８−１に従って、約−７０℃で実施される、縦、横双方のシャルピーＶ−ノッチ（ＣＶＮ）テストに対する最小８０％の平均剪断面積をもつことができる。一つの態様において、８０ｋｓｉ等級の管は最大２４８ ＨＶ１０の硬度をもつことができる。他の態様において、９０ｋｓｉ等級の管は最大２７０ ＨＶ１０の硬度をもつことができる。
【００１５】
本発明の態様に従って製造された鋼管は、水素誘発亀裂（ＨＩＣ）および硫化物応力腐食（ＳＳＣ）亀裂の双方に抵抗を示すことができる。一つの態様において、ＮＡＣＥ 溶液 Ａ と試験期間９６時間を使用するＮＡＣＥ 基準 ＴＭ０２８４−２００３第２１２１５項に従って実施されたＨＩＣテストは以下のＨＩＣパラメーター（３種の試験片の３片の平均）を与える：
・ 亀裂の長さの比率ＣＬＲ＜５％、
・ 亀裂の厚さの比率，ＣＴＲ＜１％、
・ 亀裂感受性の比率，ＣＳＲ＜０．２％。
【００１６】
他の態様において、試験溶液Ａと試験期間７２０時間を使用するＮＡＣＥ ＴＭ０１７７に従って実施されるＳＳＣ試験は、７０ｋｓｉと８０ｋｓｉ等級の９０％のＳＭＹＳにおいて破損を与えず、そして９０ｋｓｉ等級の７２％ＳＭＹＳにおいて破損を与えない。
【００１７】
本発明の特定の態様に従って製造された鋼管は、フェライト、高ベイナイト（ｕｐｐｅｒ ｂａｉｎｉｔｅ）および粒状ベイナイトのどれをも示さない微細組織を有する。それらは６０％を超える、好ましくは９０％を超える、最も好ましくは９５％を超える容量百分率（ＡＳＴＭ Ｅ５６２−０８に従って測定される）を含む焼き戻しマルテンサイトおよび、４０％未満、好ましくは１０％未満、最も好ましくは５％未満の容量百分率を含む焼き戻し低ベイナイト（ｌｏｗｅｒ ｂａｉｎｉｔｅ）よりなることができる。マルテンサイトとベイナイトは３００秒〜３６００秒の浸漬時間中、９００℃〜１０６０℃の温度で再加熱し、そして２０℃／秒を超える冷却速度で焼き入れ（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）後に、それぞれ４５０℃未満と５４０℃未満の温度で形成することができる。ＡＳＴＭ Ｅ１１２基準により測定される、平均プライアーオーステナイト（ｐｒｉｏｒ ａｕｓｔｅｎｉｔｅ）粒度は１５μｍまたは２０μｍ（リニアルインターセプト）を超え、１００μｍより小さい。
【００１８】
更なる態様において、焼き戻し後の鋼管のパケットサイズは、６μｍより小さいパケットサイズ（すなわち、高角度の境界により分離された領域の平均サイズ）をもつことができる。更なる態様において、パケットサイズは約４μｍより小さいことができる。他の態様において、パケットサイズは約３μｍより小さいことができる。パケットサイズは、＞４５°のずれ（ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）をもつ境界であると考えられる高角度の境界を伴う電子逆散乱回折（ＥＢＳＤ）信号を使用する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により採られた画像における平均リニアルインターセプトとして測定することができる。
【００１９】
更なる態様において、焼き戻し後の鋼管は微細なおよび粗い沈殿物の存在を示すことができる。微細な沈殿物はＭＸ，Ｍ２Ｘ，のタイプであることができ、ここでＭはＶ、Ｍｏ、ＮｂまたはＣｒであり、ＸはＣまたはＮである。微細な沈殿物の平均粒径は約４０ｎｍ未満であることができる。粗い沈殿物はＭ３Ｃ、Ｍ６Ｃ、Ｍ２３Ｃ６のタイプであることができる。粗い沈殿物の平均粒径は約８０ｎｍ〜約４００ｎｍ間の範囲内にあることができる。沈殿物は抽出複製（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒｅｐｌｉｃａ）法を使用して、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により検査することができる。
【００２０】
一つの態様において、鋼管が提供される。該鋼管は
約０．０５重量％〜約０．１６重量％の炭素；
約０．２０重量％〜約０．９０重量％のマンガン；
約０．１０重量％〜約０．５０重量％のケイ素；
約１．２０重量％〜約２．６０重量％のクロム；
約０．０５重量％〜約０．５０重量％のニッケル；
約０．８０重量％〜約１．２０重量％のモリブデン；
約０．００５重量％〜約０．１２重量％のバナジウム；
約０．００８重量％〜約０．０４重量％のアルミニウム；
約０．００３０重量％〜約０．０１２０重量％の窒素；および
約０．００１０重量％〜約０．００５重量％のカルシウム：
を含んでなる鋼組成物を含んでなる。
【００２１】
鋼管の肉厚は約８ｍｍ以上、約３５ｍｍ未満であることができる。鋼管は約７０ｋｓｉを超える降伏強さをもつように加工することができ、鋼管の微細組織は約６０％以上の容量百分率のマルテンサイトおよび、約４０％以下の容量百分率の低ベイナイトを含んでなることができる。
【００２２】
他の態様において、鋼管を製造する方法が提供される。該方法は、鋼組成物を有する鋼（例えば、低合金鋼）を提供する工程を含んでなる。該方法は更に、鋼を、約８ｍｍ以上、約３５ｍｍ未満の肉厚を有する管に形成する工程を含んでなる。該方法は更に、約９００℃〜約１０６０℃間の範囲内の温度への最初の加熱操作において、形成された鋼管を加熱する工程を含んでなる。該方法はまた、約２０℃／秒以上の冷却速度で、形成された鋼管を焼き入れする工程を含んでなり、そこで焼き入れされた鋼の微細組織は約６０％以上のマルテンサイトおよび、約４０％以下の低ベイナイトであり、約１５μｍを超えるＡＳＴＭ Ｅ１１２により測定される、平均プライアーオーステナイト粒度を有する。該方法は更に、約６８０℃〜約７６０℃間の範囲内の温度で、焼き入れした鋼管を焼き戻す工程を含んでなり、そこで焼き戻し後の鋼管は約７０ｋｓｉを超える降伏強さおよび、約−７０℃で約１５０Ｊ／ｃｍ２以上の平均シャルピーＶ−ノッチエネルギーを有する。他の態様において、鋼管の平均シャルピーＶ−ノッチエネルギーは約−７０℃で約２５０Ｊ／ｃｍ２以上である。
【００２３】
一つの態様において、８０ｋｓｉ等級の継ぎ目なし鋼管が提供される。該管は、
０．１０重量％〜０．１３重量％の炭素；
０．４０重量％〜０．５５重量％のマンガン；
０．２０重量％〜０．３５重量％のケイ素；
１．９重量％〜２．３重量％のクロム；
０．９重量％〜１．１重量％のモリブデン；
０．００１重量％〜０．００５重量％のカルシウム；
０．０５重量％〜０．０７重量％のバナジウムおよび
０．０１０重量％〜０．０２０重量％のアルミニウム；
を含んでなる鋼組成物を含んでなる。鋼管の肉厚は約８ｍｍ以上で、約３５ｍｍ以下である。鋼管は、熱間圧延、その後の室温への冷却、約９００℃以上の温度への加熱、４０℃／秒以上の冷却速度における焼き入れ、および約６８０℃〜約７６０℃間の温度における焼き戻しにより加工されて、約２０μｍ〜約６０μｍのプライアーオーステナイト粒度、約３μｍ〜約６μｍのパケットサイズ、および約９０容量％以上のマルテンサイトと約１０容量％以下の低ベイナイトを有する微細組織を形成することができる。鋼管は約８０ｋｓｉと約１０２ｋｓｉ間の降伏強さ（ＹＳ）、約９０ｋｓｉと約１２０ｋｓｉ間の極限引っ張り強さ（ＵＴＳ）、約２０％以上の延び率および０．９３以下のＹＳ／ＵＴＳ比率を
有することができる。
【００２４】
他の態様において、９０ｋｓｉ等級の継ぎ目なし鋼管を提供することができる。該管は、
０．１０重量％〜０．１３重量％の炭素；
０．４０重量％〜０．５５重量％のマンガン；
０．２０重量％〜０．３５重量％のケイ素；
１．９重量％〜２．３重量％のクロム；
０．９重量％〜１．１重量％のモリブデン；
０．００１重量％〜０．００５重量％のカルシウム；
０．０５重量％〜０．０７重量％のバナジウム；および
０．０１０重量％〜０．０２０重量％のアルミニウム；
を含んでなる鋼組成物を含んでなる。鋼管の肉厚は約８ｍｍ以上、約３５ｍｍ以下であることができる。鋼管は、熱間圧延、その後の室温への冷却、約９００℃以上の温度への加熱、約２０℃／秒以上の冷却速度における焼き入れ、および約６８０℃〜約７６０℃間の温度における焼き戻しにより加工されて、約２０μｍ〜約６０μｍのプライアーオーステナイト粒度、約２μｍ〜約６μｍのパケットサイズ、および約９５容量％以上のマルテンサイトと約５容量％以下の低ベイナイトを有する微細組織を形成することができる。鋼管は約９０ｋｓｉと約１１２ｋｓｉ間の降伏強さ（ＹＳ）、１００ｋｓｉと１３３ｋｓｉ間の極限引っ張り強さ（ＵＴＳ）、約１８％以上の延び率および約０．９５以下のＹＳ／ＵＴＳ比率を有することができる。
【００２５】
更なる態様において、７０ｋｓｉ等級の継ぎ目なし鋼管を提供することができる。該管は、
０．１０重量％〜０．１３重量％の炭素；
０．４０重量％〜０．５５重量％のマンガン；
０．２０重量％〜０．３５重量％のケイ素；
２．０重量％〜２．５重量％のクロム；
０．９重量％〜１．１重量％のモリブデン；および
０．００１重量％〜０．００５重量％のカルシウム；
を含んでなる鋼組成物を含んでなる。鋼管の肉厚は約８ｍｍ以上、約３５ｍｍ以下であることができる。鋼管は、熱間圧延、その後の室温への冷却、約９００℃以上の温度への加熱、約２０℃／秒以上の冷却速度における焼き入れ、および約６８０℃〜約７６０℃間の温度における焼き戻しにより加工されて、約２０μｍ〜約１００μｍのプライアーオーステナイト粒度、約４μｍ〜約６μｍのパケットサイズ、および約６０容量％以上のマルテンサイトおよび約４０容量％以下の低ベイナイトを有する微細組織を形成することができる。該鋼管は約７０ｋｓｉと約９２ｋｓｉ間の降伏強さ（ＹＳ）、約８３ｋｓｉと約１１０ｋｓｉ間の極限引っ張り強さ（ＵＴＳ）、約１８％以上の延び率および約０．９３以下のＹＳ／ＵＴＳ比率を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明のその他の特徴と利点は添付の図面と関連して実施される以下の説明から、明白になると考えられる。
【図１】図１は鋼管を加工する方法の一態様を示すスキームフロー図である。
【図２】図２は本開示の鋼の一態様の連続的冷却の変態（ＣＣＴ）図の一態様である。
【図３】図３は約６００秒の保持時間を使用する開示態様に従って形成された、焼き入れしたままの管の光学顕微鏡写真である。管はプライアーオーステナイト粒子の境界を表すためにエッチングされている。
【図４】図４Ａと４Ｂは約２４００秒の保持時間を使用する開示態様に従って形成された、焼き入れ、そして焼き戻ししたままの管の光学顕微鏡写真である。管はプライアーオーステナイト粒子の境界を表すためにエッチングされている。（４Ａ）２００倍の拡大、（４Ｂ）１０００倍の拡大。
【図５】図５は、図４の管のほぼ中央の壁部分に、低いおよび高いずれをもつ境界を表す、電子逆散乱回折（ＥＢＳＤ）信号を使用する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により採られた顕微鏡写真である。
【図６】図６は開示された態様に従って形成された鋼の約４５°を超える角度のずれをもつ境界の切片（ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ）の分布を表すプロットである。
【図７】図７は実施例３の比較例の焼き入れされたままの管の中央の壁付近の光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
詳細な説明
本開示の実施態様は、鋼組成物、鋼組成物を使用して形成される管状棒（例えば、管）およびそれぞれの製法、を提供する。管状棒は例えば、石油およびガス産業における使用のためのライン管および垂直管として使用することができる。特定の態様において、管状棒は約８ｍｍ以上、約３５ｍｍ未満の肉厚および、実質的なフェライト、高ベイナイトまたは粒状ベイナイトを含まない、マルテンサイトおよび低ベイナイトの微細組織、を有することができる。そのように形成された管状棒は約７０ｋｓｉ、８０ｋｓｉ、および約９０ｋｓｉの最小降伏強さを有することができる。更なる態様において、管状棒は低温における良好な靭性並びに硫化物応力腐食亀裂（ＳＳＣ）および水素誘発亀裂（ＨＩＣ）に対する抵抗、を有することができ、それにより酸性使用環境における管状棒の使用を可能にする。しかし、管状棒は本開示の実施態様から形成することができる製品の一例を含んでなり、そして、決して、開示された実施態様の応用性を限定するものと考えてはならないことを理解することができる。
【００２８】
本明細書で使用されるような用語「棒」は広義の用語であり、その通常の辞書にある意味を含み、そして更に、真っすぐであり、またはベンドもしくは湾曲物をもち、そして前以て決定された形状に形成することができる、全般的に中空の、細長い部材並びに、形成された管状棒をその意図される部位に固定するために必要なあらゆる更なる成形材料、を表す。他の形状および断面も同様に想定されるが、棒は、実質的に円形の外面と内面をもつ管状であることができる。本明細書で使用される用語「管状」は円形または円筒形である必要はない、あらゆる細長い中空の形状を表す。
【００２９】
本明細書で使用される用語「大体」、「約」および「実質的に」は、記載量に近い量であって、所望の機能を尚実現するか、または所望の結果を達成する量を表す。例えば、用語「大体」、「約」および「実質的に」は、記載量の１０％未満内、５％未満内、１％未満内、０．１％未満内、そして０．０１％未満内にある量を表すことができる。
【００３０】
本明細書で使用される用語「室温」は当業者に知られたその通常の意味をもち、約１６℃（６０°Ｆ）〜約３２℃（９０°Ｆ）の範囲内の温度を含むことができる。
【００３１】
本開示の実施態様は、低合金炭素鋼管および製法を含んでなる。以下に更に詳述されるように、鋼の組成と熱処理の組み合わせにより、高い肉厚の管（例えば、約８ｍｍ以上で、約３５ｍｍ未満のＷＴ）において、最小降伏強さ、靭性、硬度および腐食抵抗の１種または複数を含む、興味を引かれる特定の機械的特性を与える最終的微細組織を達成することができる。
【００３２】
本開示の鋼組成物は、炭素（Ｃ）のみならずまた、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、アルミ
ニウム（Ａｌ）、窒素（Ｎ）およびカルシウム（Ｃａ）を含んでなることができる。更に、場合により１個または複数の以下の元素：タングステン（Ｗ）、ニオビウム（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ホウ素（Ｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびタンタル（Ｔａ）、が存在しても、そして／または同様に付け加えられてもよい。組成物の残りは鉄（Ｆｅ）および不純物を含んでなることができる。特定の態様において、不純物の濃度はできるだけ低い量に減少させることができる。不純物の態様は、それらに限定はされないが、銅（Ｃｕ）、硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、錫（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、酸素（Ｏ）および水素（Ｈ）を含むことができる。
【００３３】
例えば、低合金鋼組成物は以下（別記されない限り重量％）：
約０．０５％〜約０．１６％間の範囲内の炭素；
約０．２０％〜約０．９０％間の範囲内のマンガン；
約０．１０％〜約０．５０％間の範囲内のケイ素；
約１．２０％〜約２．６０％間の範囲内のクロム；
約０．０５０％〜約０．５０％間の範囲内のニッケル；
約０．８０％〜約１．２０％間の範囲内のモリブデン；
約０．０８％以下のタングステン；
約０．０３０％以下のニオビウム；
約０．０２０％以下のチタン；
約０．００５％〜約０．１２％間の範囲内のバナジウム；
約０．００８％〜約０．０４０％間の範囲内のアルミニウム；
約０．００３０％〜約０．０１２％間の範囲内の窒素；
約０．３％以下の銅；
約０．０１％以下の硫黄；
約０．０２％以下のリン；
約０．００１〜約０．００５％間の範囲内のカルシウム；
約０．００２０％以下のホウ素；
約０．０２０％以下のヒ素；
約０．００５％以下のアンチモン；
約０．０２０％以下の錫；
０．０３０％以下のジルコニウム；
０．０３０％以下のタンタル；
約０．００５０％未満のビスマス；
約０．００３０％未満の酸素；
約０．０００３０％以下の水素；および
鉄と不純物を含んでなる組成物のバランス：
を含んでなることができる。
【００３４】
熱処理操作は焼き入れと焼き戻し（Ｑ＋Ｔ）操作を含むことができる。焼き入れ操作は、熱形成後、ほぼ室温から、管をオーステナイト化する温度に管を再加熱し、その後急速に焼き入れする工程を含むことができる。例えば、管を約９００℃〜約１０６０℃間の範囲内の温度に加熱し、特定の浸漬時間中、ほぼオーステナイト化温度に維持することができる。焼き入れ期間中の冷却速度は管の壁の中央付近で特定の冷却速度を達成するように選択される。例えば、管を、壁の中央において約２０℃／秒以上の冷却速度を達成するように冷却することができる。他の態様において、冷却速度は以下に詳述されるように、約４０℃／秒以上であることができる。
【００３５】
約８ｍｍ以上で、約３５ｍｍ未満のＷＴおよび前記の組成を有する管を焼き入れする工程は、管内に約６０％を超える、好ましくは約９０％を超える、そしてより好ましくは約９５％を超える容量パーセントのマルテンサイトの形成を増進することができる。特定の
態様において、管の残りの微細組織は、実質的にフェライト、高ベイナイトまたは粒状ベイナイトを含まずに、低ベイナイトを含むことができる。他の態様において、管の微細組織は実質的に１００％のマルテンサイトよりなることができる。
【００３６】
焼き入れ操作後、管を更に焼き戻しにかけることができる。焼き戻しは、鋼の組成と、目的の降伏強さに応じて、約６８０℃〜約７６０℃間の範囲内の温度で実施することができる。微細組織は、マルテンサイトと低ベイナイトに加えて更に、約１５μｍ〜約１００μｍ間の、ＡＳＴＭ Ｅ１１２に従って測定された、平均プライアーオーステナイト粒度を示すことができる。微細組織はまた、約６μｍ以下、好ましくは約４μｍ以下、最も好ましくは約３μｍ以下の平均パケットサイズを示すことができる。微細組織は更に、約４０ｎｍ以下の平均粒径をもつＭＸ、Ｍ２Ｘ［ここでＭ＝Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、ＣｒそしてＸ＝ＣまたはＮ］の微細沈殿物および、約８０〜約４００ｎｍ間の範囲内の平均粒径をもつタイプＭ３Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ２３Ｃ６の粗い沈殿物を示すことができる。
【００３７】
一つの態様において、約８ｍｍ以上で、約３５ｍｍ未満のＷＴおよび前述の組成と微細組織をもつ鋼管は以下の特性をもつことができる：
・ 最小降伏強さ（ＹＳ） ＝ 約７０ｋｓｉ（４８５ＭＰａ）
・ 最大降伏強さ ＝ 約１０２ｋｓｉ（７０５ＭＰａ）
・ 最小極限引っ張り強さ（ＵＴＳ） ＝ 約９０ｋｓｉ（６２５ＭＰａ）
・ 最大極限引っ張り強さ ＝ 約１２０ｋｓｉ（８２５ＭＰａ）
・ 破損時延び率 ＝ 約２０％を超える
・ ＹＳ／ＵＴＳ ＝ 約０．９３以下。
【００３８】
他の態様において、約８ｍｍ以上で、約３５ｍｍ未満のＷＴおよび前述の組成と微細組織をもつ鋼管は以下の特性をもつことができる：
・ 最小降伏強さ（ＹＳ） ＝ 約８０ｋｓｉ（５５０ＭＰａ）
・ 最大降伏強さ ＝ 約１０２ｋｓｉ（７０５ＭＰａ）
・ 最小極限引っ張り強さ（ＵＴＳ） ＝ 約９０ｋｓｉ（６２５ＭＰａ）
・ 最大極限引っ張り強さ ＝ 約１２０ｋｓｉ（８２５ＭＰａ）
・ 破損時延び率 ＝ 約２０％を超える
・ ＹＳ／ＵＴＳ ＝ 約０．９３以下。
【００３９】
他の態様において、約８ｍｍ以上で、約３５ｍｍ未満のＷＴをもつ鋼管は以下の特性をもって形成することができる：
・ 最小降伏強さ（ＹＳ） ＝ 約９０ｋｓｉ（６２５ＭＰａ）
・ 最大降伏強さ ＝ 約１１２ｋｓｉ（７７５ＭＰａ）
・ 最小極限引っ張り強さ（ＵＴＳ） ＝ 約１００ｋｓｉ（６９５ＭＰａ）
・ 最大極限引っ張り強さ ＝ 約１３３ｋｓｉ（９１５ＭＰａ）
・ 破損時延び率 ＝ 約１８％を超える
・ ＹＳ／ＵＴＳ ＝ 約０．９５以下。
【００４０】
前記の各態様において、形成される管は更に以下の衝撃および硬度の特性を示すことができる：
・ 最小衝撃エネルギー（平均／個別、約−７０℃における）：
・＝ 約２５０Ｊ／約２００Ｊ（７０ｋｓｉおよび８０ｋｓｉ等級に対し）
・＝ 約１５０Ｊ／約１００Ｊ（９０ｋｓｉ等級に対し）
・ 平均剪断面積（約−７０℃におけるＣＶＮ；ＩＳＯ１４８−１）
・＝ 最低約８０％
・ 硬度
・＝ 最大約２４８ ＨＶ１０（７０ｋｓｉおよび８０ｋｓｉ等級に対し）
・＝ 最大約２７０ ＨＶ１０（９０ｋｓｉ等級に対し）。
【００４１】
前記の各態様において、形成される管は更に、硫化物応力腐食（ＳＳＣ）亀裂および水素誘発亀裂（ＨＩＣ）に対し以下の抵抗を示すことができる。ＳＳＣテストは約７２０時間のテスト期間により、溶液Ａを使用してＮＡＣＥ ＴＭ０１７７に従って実施される。ＨＩＣテストはＮＡＣＥ溶液Ａとテスト期間９６時間を使用して、ＮＡＣＥ ＴＭ０２８４−２００３ 第２１２１５項に従って実施される：
ＨＩＣ：
・亀裂の長さの比率、ＣＬＲ ＝ ５％以下、
・亀裂の厚さの比率、ＣＴＲ ＝ １％以下、
・亀裂の感受性の比率、ＣＳＲ ＝ ０．２％以下、
ＳＳＣ：
・９０％の特定最小降伏応力における破損寿命、
・＝ ７０ｋｓｉおよび８０ｋｓｉ等級に対し、約７２０時間を超える、
・７２％の特定最小降伏応力における破損寿命
・＝ ９０ｋｓｉ等級に対し、約７２０時間を超える。
【００４２】
図１に関して、管状棒を製造するための方法１００の一態様を表すフロー図が示される。方法１００は、製鋼操作１０２、熱形成操作１０４、オーステナイト化１０６Ａ、焼き入れ１０６Ｂ、焼き戻し１０６Ｃを含むことができる熱処理操作１０６、および仕上げ操作１１０を含む。方法１００はより多数の操作またはより少数の操作を含むことができ、その操作は、必要に応じて、図１に示されたものと異なる順序で実施することができることは理解することができる。
【００４３】
方法１００の操作１０２は好ましくは、鋼の加工および穿孔、圧延されて、金属の管状棒を形成することができる固形金属鋼片の製造、を含んでなる。更なる態様において、鋼組成物の原料を調製するために、特定の鋼スクラップ、鋳鉄および海綿鉄を使用することができる。しかし、鋼組成物の調製には、鉄および／または鋼の他の原料を使用することができることを理解することができる。
【００４４】
鋼を熔融し、リンと他の不純物を減少させ、そして特定の温度を達成するために電気アーク炉を使用して、一次製鋼を実施することができる。更に、タッピングと脱酸素、並びに合金元素の添加を実施することができる。
【００４５】
製鋼工程の主要な目的の一つは不純物の除去による鉄の精錬である。とりわけ、硫黄とリンはそれらが鋼の機械的特性を劣化させるために、鋼に不利益である。一つの態様において、特定の精錬工程を実施するために、一次製鋼後に、レードル炉とトリミングステーションにおいて、二次的製鋼を実施することができる。
【００４６】
これらの操作期間中に、鋼内に非常に低い硫黄含量を達成することができ、カルシウム包含処理を実施し、そして包含物浮選が実施される。一つの態様において、包含物と不純物を浮遊させるために、レードル炉内で不活性ガスを泡立てることにより、包含物浮選を実施することができる。この方法は不純物と包含物を吸収することができる流体スラッグを生成する。この方法で、包含物含量の低い、所望の組成を有する高品質の鋼を提供することができる。
【００４７】
表１は別記されない限り重量パーセント（重量、％）における、鋼組成物の態様を表す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
炭素（Ｃ）は、鋼組成物へのその添加が、鋼の強度を安価に高め、そして微細組織を精錬し、それにより変態温度を低下させることができる元素である。一つの態様において、鋼組成物のＣ含量が約０．０５％未満であると、幾つかの態様においては製造製品、特に管状製品に所望される強度を得ることが困難であるかも知れない。他方、他の態様においては、鋼組成物が約０．１６％を超えるＣ含量を有する場合には、幾つかの態様においては、靭性が損なわれ、溶接性が減少する可能性があり、それにより、接合がねじ接合により実施されない場合は、あらゆる溶接工程を、より困難で高価なものにさせる可能性がある。更に、高い焼き入れ性をもつ鋼における、焼き入れ亀裂の発生の危険が、炭素含量とともに増加する。従って、一つの態様において、鋼組成物のＣ含量は約０．０５％〜約０．１６％間の範囲内、好適には約０．０７％〜約０．１４％間の範囲内、そしてより好適には約０．０８％〜約０．１２％間の範囲内に選択することができる。
【００５０】
マンガン（Ｍｎ）は、鋼組成物に対するその添加が、鋼の焼き入れ性、強度および靭性を増加するのに有効であることができる元素である。一つの態様において、鋼組成物のＭｎ含量が約０．２０％未満であると、幾つかの態様においては、鋼に所望の強度を得ることが困難である可能性がある。しかし、他の態様において、Ｍｎ含量が約０．９０％を超えると、幾つかの態様においては、バンド構造が著明になり、靭性とＨＩＣ／ＳＳＣ抵抗
が減少する可能性がある。従って、一つの態様において、鋼組成物のＭｎ含量は約０．２０％〜約０．９０％間の範囲内、好適には約０．３０％〜約０．６０％間の範囲内、そしてより好適には約０．３０％〜約０．５０％間の範囲内に選択することができる。
【００５１】
ケイ素（Ｓｉ）は、鋼組成物に対するその添加が、製鋼過程中に脱酸素効果をもつことができ、更に鋼の強度を増加する可能性がある（例えば、固溶体の強化）元素である。一つの態様において、鋼組成物のＳｉ含量が約０．１０％未満である場合は、幾つかの態様における鋼は製鋼工程中に脱酸素が低く、高濃度の微細包含物を示す可能性がある。他の態様において、鋼組成物のＳｉ含量が約０．５０％を超えると、幾つかの態様で鋼の靭性と形成性の双方が減少する可能性がある。表面の酸化物（スケール）の付着が鉄カンラン石形成により増加し、表面の欠陥の危険が高まるために、鋼が酸化雰囲気中で、高温（例えば、約１０００℃を超える温度）で処理される時には、約０．５％を超える鋼組成物内のＳｉ含量はまた、表面の品質に有害な影響を有することが認められる。従って、一つの態様において、鋼組成物のＳｉ含量は約０．１０％〜約０．５０％間の範囲内、好適には約０．１０％〜約０．４０％間の範囲内、そしてより好適には約０．１０％〜約０．２５％間の範囲内に選択することができる。
【００５２】
クロム（Ｃｒ）は、鋼組成物に対するその添加が、焼き入れ性を増加し、変態温度を低下し、そして鋼の焼き戻し抵抗を増加することができる元素である。従って、鋼組成物に対するＣｒの添加は高い強度と靭性レベルを達成するために望ましい可能性がある。一つの態様において、鋼組成物のＣｒ含量が約１．２％未満である場合は、場合により、所望される強度と靭性を得ることが困難かも知れない。他の態様において、鋼組成物のＣｒ含量が約２．６％を超える場合は、価格が過剰であり、そして幾つかの態様においては、粒子の境界における粗いカーバイドの高い堆積により、靭性が減少するかも知れない。更に、生成される鋼の溶接性が減少され、それにより、接合がネジ接合により実施されない場合は、溶接工程を更に困難で、高価なものにさせる可能性がある。従って、一つの態様において、鋼組成物のＣｒ含量は、約１．２％〜約２．６％間の範囲内、好適には約１．８％〜約２．５％間の範囲内、そしてより好適には約２．１％〜約２．４％間の範囲内に選択することができる。
【００５３】
ニッケル（Ｎｉ）は、鋼組成物に対するその添加が、鋼の強度と靭性を増加する可能性がある元素である。しかし、一つの態様において、Ｎｉの添加が約０．５％を超えると、スケールの付着に対する不利な効果が認められ、表面の欠陥形成の危険が高い。更に、他の態様において、約１％を超える鋼組成物内のＮｉ含量は、硫化物応力腐食亀裂に有害な効果をもつことが認められる。従って、一つの態様において、鋼組成物のＮｉ含量は、約０．０５％〜約０．５％間の範囲内、より好適には約０．０５％〜約０．２％間の範囲内で変動することができる。
【００５４】
モリブデン（Ｍｏ）は、鋼組成物に対するその添加が、固溶体と微細沈殿物により焼き入れ性と硬化を改善することができる元素である。Ｍｏは焼き戻し中の柔軟化を遅らせる助けをし、それにより非常に微細なＭＣとＭ２Ｃ沈殿物の形成を促進することができる。これらの粒子はマトリックス内に実質的に均一に分布され、そして更に、有益な水素トラップとして働き、それにより亀裂の核部位として振舞う、通常は粒子の境界において、危険なトラップに向かう原子水素の拡散を遅らせることができる。Ｍｏは更に、粒子の境界へのリンの分離を減少し、それにより粒子内破損に対する抵抗を改善し、水素脆弱化を被る高強度の鋼は粒子内破損形態を示すため、ＳＳＣ抵抗に対しても有益な効果を伴う。従って、鋼組成物のＭｏ含量を増加することにより、より良い靭性レベルを促進する、より高い焼き戻し温度で、所望の強度を達成することができる。一つの態様において、その効果を発揮するために、鋼組成物のＭｏ含量は約０．８０％以上であることができる。しかし、他の態様において、鋼組成物内のＭｏ含量が約１．２％を超える場合は、焼き入れ性
に対する飽和効果が認められ、溶接性が減少される可能性がある。Ｍｏの鉄合金は高価であるため、一つの態様において、鋼組成物のＭｏ含量は約０．８％〜約１．２％間の範囲内、好適には約０．９％〜約１．１％間の範囲内、そしてより好適には約０．９５％〜約１．１％間の範囲内に選択することができる。
【００５５】
タングステン（Ｗ）は、鋼組成物に対するその添加が、場合により実施され、そして二次的硬化を形成するタングステンカーバイドを形成することにより、室温および高温で強度を増加することができる元素である。Ｗは好適には、高温で鋼の使用が必要な時に添加される。Ｗの動態は焼き入れ性に関してはＭｏの動態に類似しているが、その効果はＭｏの効果の約半分である。タングステンは鋼の酸化を減少し、そして、その結果、高温における再加熱処理期間に、より少ない缶石が形成される。しかし、その価格が非常の高いので、一つの態様において、鋼組成物のＷ含量は約０．８％以下であるように選択することができる。
【００５６】
ニオビウム（Ｎｂ）は、鋼組成物に対するその添加が、場合により実施され、そしてカーバイドおよびニトリドを形成するために提供され、そして更に熱間圧延および焼き入れ前の再加熱中に、オーステナイトの粒度を精錬するために使用することができる元素である。しかし、Ｃｒ、ＭｏおよびＣのような他の化学元素の適当なバランスにより、低い変態温度が促進される時に、主要なマルテンサイト組織が形成され、そして、粗いオーステナイト粒子の場合ですら、微細なパケットが形成されるので、オーステナイト粒子を精錬するために、本発明の鋼組成物の態様にはＮｂは必要ではない。
【００５７】
カーボニトリドとしてのＮｂ沈殿物は粒子の分散硬化により鋼の強度を増加することができる。これらの微細な丸い粒子は、マトリックス内に実質的に均一に分布され、そして更に水素トラップとして働くことができ、それにより、亀裂の核部位として振舞う、通常粒子の境界における、危険なトラップに向かう原子水素の拡散を有益に遅らせることができる。一つの態様において、鋼組成物のＮｂ含量が約０．０３０％を超えると、靭性を損なう、粗い沈殿物の分布が形成される可能性がある。従って、一つの態様において、鋼組成物のＮｂ含量は約０．０３０％以下、好適には約０．０１５％以下、そしてより好適には約０．０１％以下であるように選択することができる。
【００５８】
チタン（Ｔｉ）は、鋼組成物に対するその添加が、場合により実施され、そして高温工程においてオーステナイト粒度を精錬して、それによりニトリドとカーボニトリドを形成するために提供されることができる元素である。しかし、それが、特に２５ｍｍを超える肉厚をもつ管の場合に、焼き入れ性を改善する固溶体中に残るホウ素を保護するために使用される場合を除いて、本発明の鋼組成物の態様には必要でない。例えば、Ｔｉは窒素を結合して、ＢＮ形成を回避する。更に、特定の態様において、Ｔｉが約０．０２％より高い濃度で存在する場合に、靭性を損なう粗いＴｉＮの粒子が形成され得る。従って、一つの態様において、鋼組成物のＴｉ含量は約０．０２％以下、そしてより好適には、ホウ素が約０．００１０％未満である時に、約０．０１％以下であることができる。
【００５９】
バナジウム（Ｖ）は、鋼組成物に対するその添加が、焼き戻し中にカーボニトリドの沈殿により強度を増加することができる元素である。これらの微細な丸い粒子はまた、マトリックス内に実質的に均一に分布され、そして有益な水素トラップとして働くことができる。一つの態様において、Ｖ含量が約０．０５％未満である場合に、場合により、所望の強度を得ることが困難かも知れない。しかし、他の態様において、鋼組成物のＶ含量が０．１２％より高い場合には、大容量分率（ａ ｌａｒｇｅ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ）のバナジウムカーバイド粒子が形成されて、その後に靭性を減少させることができる。従って、特定の態様において、鋼組成物のＮｂ含量は約０．１２％以下、好適には約０．０５％〜約０．１０％間の範囲内、そしてより好適には約０．０５％〜約０．０７％
間の範囲内であるように選択することができる。
【００６０】
アルミニウム（Ａｌ）は、鋼組成物に対するその添加が、製鋼工程中、脱酸素効果を有し、そして鋼粒子を精錬する可能性がある元素である。一つの態様において、鋼組成物のＡｌ含量が約０．０４０％より高い場合には、靭性を損なうＡｌＮの粗い沈殿物および／または、ＨＩＣおよびＳＳＣ抵抗を損なうＡｌ濃度の高い酸化物（例えば、非金属包含物）が形成され得る。従って、一つの態様において、鋼組成物のＡｌ量は約０．０４％以下、好適には約０．０３％以下、そしてより好適には約０．０２５％以下であるように選択することができる。
【００６１】
窒素（Ｎ）は、一つの態様において、Ｖ、Ｎｂ、ＭｏおよびＴｉのカーボニトリドを形成するために、鋼組成物内のその含量が好適には約０．００３０％以上であるように選択される元素である。しかし、他の態様において、鋼組成物のＮ含量が約０．０１２０％を超えると、鋼の靭性が劣化される可能性がある。従って、鋼組成物のＮ含量は約０．００３０％〜約０．０１２０％間の範囲内、好適には約０．００３０％〜約０．０１００％間の範囲内、そしてより好適には約０．００３０％〜約０．００８０％間の範囲内に選択することができる。
【００６２】
銅（Ｃｕ）は鋼組成物の態様には必要でない不純物元素である。しかし、製造工程に応じて、Ｃｕの存在は不可避である可能性がある。従って、鋼組成物内のＣｕ含量はできるだけ低いように限定することができる。例えば、一つの態様において、鋼組成物のＣｕ含量は約０．３％以下、好適には約０．２０％以下、そしてより好適には約０．１５％以下であることができる。
【００６３】
硫黄（Ｓ）は、鋼の靭性と作業性の双方、並びにＨＩＣ／ＳＳＣ抵抗を減少させることができる不純物元素である。従って、幾つかの態様において、鋼組成物のＳ含量はできるだけ低く維持することができる。例えば、一つの態様において、鋼組成物のＳ含量は約０．０１％以下、好適には約０．００５％以下、そしてより好適には約０．００３％以下であることができる。
【００６４】
リン（Ｐ）は高強度の鋼の靭性とＨＩＣ／ＳＳＣ抵抗を減少させることができる不純物元素である。従って、鋼組成物のＰ含量は、幾つかの態様において、できるだけ低く維持することができる。例えば、一つの態様において、鋼組成物のＰ含量は約０．０２％以下、好適には約０．０１２％以下、そしてより好適には約０．０１０％以下であることができる。
【００６５】
カルシウム（Ｃａ）は、鋼組成物へのその添加が、包含物の形状の制御および、微細な、実質的に丸い硫化物を形成することによりＨＩＣ抵抗の促進を補助することができる元素である。一つの態様において、これらの利点を提供するために、鋼組成物のＣａ含量は、鋼組成物の硫黄含量が約０．００２０％を超える時は、約０．００１０％以上であるように選択することができる。しかし他の態様において、鋼組成物のＣａ含量が約０．００５０％を超える場合には、Ｃａ添加の効果は飽和されて、ＨＩＣとＳＳＣ抵抗を軽減する、Ｃａ濃度の高い、非金属包含物の塊を形成する危険が増大する可能性がある。従って、特定の態様において、最少のＣａ含量は約０．００１０％以上、そして最も好適には約０．００１５％以上であるように選択することができるが、鋼組成物の最大Ｃａ含量は約０．００５０％以下、そしてより好適には約０．００３０％以下であるように選択することができる。
【００６６】
ホウ素（Ｂ）は、鋼組成物へのその添加が、場合により実施され、そして鋼の焼き入れ性を改善するために提供されることができる元素である。Ｂはフェライト形成を妨げるた
めに使用することができる。一つの態様において、有益な効果は約０．００２０％を超えるホウ素含量により飽和され得るが、これらの有益な効果を提供するための鋼組成物のＢ含量の下限は約０．０００５％であることができる。従って、特定の態様において、鋼組成物のＢ含量は約０〜０．００２０％間の範囲内、より好適には約０．０００５〜約０．００１２％間の範囲内、そして最も好適には約０．０００８〜約０．００１４％間の範囲内にすることができる。
【００６７】
ヒ素（Ａｓ）、錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）およびビスマス（Ｂｉ）は鋼組成物の態様には必要でない不純物元素である。しかし、製鋼工程により、これらの不純物元素の存在が不可避である可能性がある。従って、鋼組成物内のＡｓとＳｎ含量は約０．０２０％以下、そしてより好適には約０．０１５％以下であるように選択することができる。ＳｂとＢｉ含量は約０．００５０％以下であるように選択することができる。
【００６８】
ジルコニウム（Ｚｒ）とタンタル（Ｔａ）はＮｂおよびＴｉと同様な、強力なカーバイドおよびニトリド形成物として働く元素である。これらの元素はオーステナイト粒子を精錬するためには、本発明の鋼組成物の態様には必要でないので、鋼組成物に、場合により添加されることができる。ＺｒとＴａの微細なカーボニトリドは粒子の分散硬化により鋼の強度を増加し、そして更に有益な水素トラップとして働き、それにより危険なトラップの方向への原子水素の拡散を遅延させることができる。一つの態様において、ＺｒまたはＴａ含量が約０．０３０％以上である場合には、鋼の靭性を損なう可能性がある、粗い沈殿物の分布が形成され得る。ジルコニウムはまた、鋼中の脱酸素元素として働き、硫黄と結合するが、球体の非金属包含物を増進するための、鋼に対する添加物としてはＣａが好まれる。従って、鋼組成物中のＺｒとＴａの含量は約０．０３％以下であるように選択することができる。
【００６９】
鋼組成物の総酸素（Ｏ）含量は可溶性酸素と、非金属包含物（酸化物）中の酸素の合計である。それは実際的には、十分に脱酸素された鋼中の酸化物中の酸素含量であるので、高すぎる酸素含量は、非金属包含物の高い容量分率およびＨＩＣとＳＳＣに対する少ない抵抗を意味する。従って、一つの態様において、鋼の酸素含量は約０．００３０％以下、好適には約０．００２０％以下、そしてより好適には約０．００１５％以下であるように選択することができる。
【００７０】
前記のような組成を有する流体スラグの製造後に、鋼は、鋼の軸に沿って実質的に均一な直径を有する丸い固形の鋼片に鋳型することができる。例えば、約３３０ｍｍ〜約４２０ｍｍ間の範囲内の直径を有する丸い鋼片をこの方法で製造することができる。
【００７１】
このように加工された鋼片は熱形成工程１０４により管状の棒に形成することができる。一つの態様において、清浄な鋼の、固形の、円筒形の鋼片は約１２００℃〜１３４０℃、好適には約１２８０℃の温度に加熱することができる。例えば鋼片は回転ヒース（ｈｅａｔｈ）炉により再加熱することができる。鋼片は更に圧延機にかけることができる。圧延機内で、鋼片は、特定の好適な態様において、マネッスマン法を使用して穿孔することができ、熱間圧延を使用して、長さを実質的に増加させながら、管の外径と肉厚を実質的に減少させる。特定の態様において、マネッスマン法は約１２００℃〜約１２８０℃間の範囲内の温度で実施することができる。得られる中空の棒を更に、保持マンドレル連続圧延機内で約１０００℃〜約１２００℃間の範囲内の温度で熱間圧延することができる。正確なサイジングはサイジング圧延機により実施することができ、継ぎ目なし管は冷却床中でほぼ室温に空気冷却される。この方法で、例えば、約６インチ（約１５ｃｍ）〜約１６インチ（約４０ｃｍ）間の範囲内の外径（ＯＤ）をもつ管を形成することができる。
【００７２】
圧延後、温度をより均一にするために、室温で冷却することなしに、中間炉により、管
をインラインで加熱することができ、正確なサイジングはサイジング圧延機により実施することができる。その後、継ぎ目なし管を冷却床中で室温に空気冷却することができる。約１６インチ（約４０ｃｍ）を超える最終ＯＤをもつ管の場合に、中間サイジング圧延機により製造される管は回転膨張圧延機により加工することができる。例えば中間サイズの管は移動（ｗａｌｋｉｎｇ）ビーム炉により約１１５０℃〜約１２５０℃間の範囲内の温度に再加熱され、約１１００℃〜約１２００℃間の範囲内の温度でエクスパンダ圧延機により所望の直径に膨張され、そして最終的サイジングの前にインラインで再加熱されることができる。
【００７３】
限定されない例において、固形の棒は、約６インチ（約１５ｃｍ）〜約１６インチ（約４０ｃｍ）間の範囲内の外径および、約８ｍｍ以上で、約３５ｍｍ未満の肉厚、を有する管に前記の通りに熱形成されることができる。
【００７４】
形成された管の最終的微細組織は、操作１０２に提供される鋼の組成および、操作１０６において実施される熱処理、により決定されることができる。組成と微細組織は順次、形成される管の特性を与えることができる。
【００７５】
一つの態様において、マルテンサイト形成の増進は、パケットサイズ（亀裂の生長に対する、より高い抵抗を与える高角度の境界により分離された領域のサイズ、ずれが高いほど、亀裂が境界を横断するために要するエネルギーが高い）を微細にし（ｒｅｆｉｎｅ）、そして与えられた降伏強さに対する鋼管の靭性を改善することができる。焼き入れされたままの管中のマルテンサイト量を増加すると更に、与えられた強度レベルに対して、より高い焼き入れ温度の使用を許すことができる。更なる態様において、焼き入れされたままの管中のベイナイトをマルテンサイトと置き換えることにより与えられた焼き入れ温度に対して、より高い強度レベルを達成することができる。従って、一つの態様において、比較的低温で、主としてマルテンサイトの微細組織を達成することが本方法の目的である（例えば、約４５０℃以下の温度におけるオーステナイトの変態）。一つの態様において、マルテンサイトの微細組織は約６０％以上のマルテンサイトの容量パーセントを含んでなることができる。更なる態様において、マルテンサイトの容量パーセントは約９０％以上であることができる。更なる態様において、マルテンサイトの容量パーセントは約９５％以上であることができる。
【００７６】
他の態様において、鋼の焼き入れ性、すなわち、焼き入れされる時にマルテンサイトを形成する鋼の相対的能力、は組成と微細組織により改善することができる。一つの様相において、ＣｒとＭｏのような元素の添加は、マルテンサイトとベイナイトの変態温度を低下させることに有用であり、焼き戻しに対する抵抗を増加する。有益なことには、その場合、与えられた強度レベル（例えば、降伏強さ）を達成するために、より高い焼き戻し温度を使用することができる。他の様相において、比較的粗いオーステナイト粒度（例えば、約１５μｍ〜約１００μｍ）は焼き入れ性を改善することができる。
【００７７】
更なる態様において、鋼の硫化物応力腐食亀裂（ＳＳＣ）抵抗は組成と微細組織により改善されることができる。一つの様相において、ＳＳＣは管内のマルテンサイトの増加した含量により改善されることができる。他の様相において、非常に高温における焼き戻しは以下に更に詳述されるように、管のＳＳＣを改善することができる。
【００７８】
約４５０℃以下の温度でマルテンサイト形成を促進するために、鋼組成物は更に等式１を満たすことができ、その各元素の量は重量％で与えられる：
６０Ｃ％ ＋ Ｍｏ％ ＋ １．７Ｃｒ％ ＞ １０ 等式１
【００７９】
焼き入れ後に有意量のベイナイト（例えば、約４０容量％未満）が存在する場合は、実質的に高ベイナイトまたは粒状ベイナイト（ベイナイト状のずれた（ｄｉｓｌｏｃａｔｅｄ）フェライトおよび、高Ｃのマルテンサイトと保持されたオーステナイトの島の混合物）を含まない比較的微細なパケットを増進するためには、ベイナイトが形成する温度は約５４０℃以下でなければならない。
【００８０】
約５４０℃以下の温度でベイナイト形成（例えば、低ベイナイト）を増進するためには、鋼組成物は更に等式２を満たすことができ、そこで各元素の量は重量％で与えられる：
６０Ｃ％ ＋ ４１Ｍｏ％ ＋ ３４Ｃｒ％ ＞ ７０ 等式２
【００８１】
図２は、膨張計測（ｄｉｌａｔｏｍｅｔｒｙ）により示された、表１に示された範囲内の組成をもつ鋼の連続的冷却変態（ＣＣＴ）図を表す。図２は、高いＣｒとＭｏ含量の場合でも、フェライトの形成を実質的にに回避し、そして約５０容量％以上のマルテンサイト量を有するためには、約２０μｍを超える平均のプライアー（ｐｒｉｏｒ）オーステナイト粒度（ＡＧＳ）および約２０℃／秒以上の冷却速度を使用することができる。更に、約１００％のマルテンサイトの微細組織を提供するためには、約４０℃／秒以上の冷却速度を使用することができる。
【００８２】
明らかに、約８ｍｍ〜約３５ｍｍ間の肉厚の管に対する約８００℃と５００℃間の典型的平均冷却速度は約５℃／秒より低いので、焼きならし（例えば、オーステナイト化とその後の静止空気冷却）は、所望のマルテンサイト微細組織を達成することができない。管の壁の中央付近において所望の冷却速度を達成し、そしてそれぞれ約４５０℃と約５４０℃より低い温度でマルテンサイトと低ベイナイトを形成するためには、水の焼き入れを使用することができる。従って、圧延したままの管は炉内で再加熱され、熱間圧延から空気冷却後に、焼き入れ操作１０６Ａにおいて水で焼き入れされる。
【００８３】
例えば、オーステナイト化操作１０６Ａの一つのの態様において、炉の領域の温度は、管に、約±２０℃より小さい許容範囲を伴う目標のオーステナイト化温度を達成させるように選択することができる。目標のオーステナイト化温度は、約９００℃〜約１０６０℃間の範囲内に選択することができる。加熱速度は約０．１℃／秒〜約０．３℃／秒間の範囲内に選択することができる。浸漬期間、すなわち管が最終目標温度マイナス約１０℃を達成する時間と、炉からの排出時間との間の期間、は約３００秒〜約３６００秒間の範囲内に選択することができる。オーステナイト化温度と保持時間は、化学組成、肉厚および所望のオーステナイト粒度に応じて選択することができる。炉の出口において、管は表面酸化物を除去するために、スケールを除去され、水の焼き入れシステムに早急に移される。
【００８４】
焼き入れ操作１０６Ｂにおいて、管の壁の中央付近で所望の冷却速度（例えば、約２０℃／秒を超える）を達成するために、外部および内部冷却を使用することができる。前述されたように、この範囲内の冷却速度は、約６０％を超える、好適には約９０％を超える、そしてより好適には約９５％を超えるマルテンサイトの容量パーセントの形成を促進することができる。残りの微細組織は低ベイナイト（すなわち、通常約５４０℃より高い温度で形成される高ベイナイトの場合におけるように、ラス境界に粗い沈殿物を伴わずにベイナイトのラス（ｌａｔｈｓ）内に微細な沈殿物を含む典型的な形態をもつ約５４０℃より低い温度で形成されるベイナイト）を含むことができる。
【００８５】
一つの態様において、焼き入れ操作１０６Ｂの水による焼き入れは、撹拌された水を含
むタンク内に管を浸漬することにより実施することができる。管は、熱の移動を、高く、均一にさせ、そして管のゆがみを回避するために、焼き入れ期間中、急速に回転することができる。更に、管内に発生する蒸気を除去するために、内部の水噴射を使用することもできる。特定の態様において、焼き入れ操作１０６Ｂ期間中の水温は、約４０℃以下、好適には約３０℃未満であることができる。
【００８６】
焼き入れ操作１０６Ｂ後に、焼き戻し操作１０６Ｃのために管を他の炉内に導入することができる。特定の態様において、比較的低いずれ（ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ）密度のマトリックスと、実質的に丸い形状（すなわち、高度の球状化）をもつ、より多いカーバイドを生成するように、焼き戻し温度を十分に高いように選択することができる。ラスと粒子の境界における針型カーバイドは、より容易な亀裂経路を提供することができるので、この球状化は管の衝撃靭性を改善する。
【００８７】
より球状の、分散されたカーバイドを生成するのに十分に高い温度でマルテンサイトを焼き戻しすることは、粒子を横断する亀裂および、より良いＳＳＣ抵抗を増進することができる。亀裂の生長は多数の水素捕捉部位をもつ鋼においてより遅いことができ、そして球形をもつ、微細な、分散された沈殿物は、より良い結果を与える。
【００８８】
結束（ｂａｎｄｅｄ）微細組織（例えば、フェライト−パーライトまたはフェライト−ベイナイト）と反対に、焼き戻しマルテンサイトを含む微細組織を形成することにより、鋼管のＨＩＣ抵抗は更に増加することができる。
【００８９】
一つの態様において、焼き戻し温度は、鋼の化学組成と目標の降伏強さに応じて、約６８０℃〜約７６０℃間の範囲内に選択することができる。選択された焼き戻し温度の許容範囲は約±１５℃の範囲内にあることができる。管は、選択された焼き戻し温度まで、約０．１℃／秒〜約０．３℃／秒の間の速度で加熱することができる。管は、更に、約６００秒〜約４８００秒間の範囲内の期間中、選択された焼き戻し温度に維持することができる。
【００９０】
明らかに、パケットサイズは焼き戻し操作１０６Ｃにより有意には影響を受けない。しかしパケットサイズは、オーステナイトが変態する温度の低下とともに低下することができる。約０．４３％未満の炭素当量を含む伝統的な低炭素鋼においては、焼き戻しベイナイトは本適用内の焼き戻しマルテンサイトの値（例えば、約６μｍ以下、例えば約６μｍ〜約２μｍの範囲内）に比較して、より粗いパケットサイズ（例えば、７〜１２μｍ）を示すことができる。
【００９１】
マルテンサイトのパケットサイズは平均オーステナイト粒度とはほとんど独立しており、比較的粗い平均オーステナイト粒度（例えば、１５μｍまたは２０μｍ〜約１００μｍ）の場合でも、微細（例えば、約６μｍ以下の平均粒度）のままであることができる。
【００９２】
仕上げ操作１１０はそれらに限定はされないが、歪取りまたは曲げ操作を含むことができる。歪取り操作はほぼ焼き戻し温度より下〜約４５０℃より上の温度で実施することができる。
【００９３】
一つの態様において、曲げ操作は熱誘導曲げにより実施することができる。熱誘導曲げは、誘導コイル（例えば、加熱リング）と、曲げられる構造物の外面上に水を噴霧する焼き入れリングにより規定される、ホットテープと呼ばれる狭い領域内に集中する熱変形過程である。真っすぐな（母）管が、管の前方が円形経路を表すように拘束されたアームに固定されながら、その背部から押し込まれる。この拘束が全構造物上に曲げのモーメントを誘発するが、管は実質的にホットテープの対応（ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ）内で
のみ可塑的に変形される。従って、焼き入れリングは２種の同時の役目を果たす：可塑的変形下で区域を規定し、そして熱ベンドをインラインで焼き入れる。
【００９４】
加熱リングと焼き入れリング双方の管径は、母管の外径（ＯＤ）より約２０ｍｍ〜約６０ｍｍ大きい。管の外面および内面双方の曲げ温度は高温計により連続的に測定することができる。
【００９５】
従来の管加工において、ベンドは、曲げおよびインラインの焼き入れ後に、最終的機械特性を達成するために、ベンドを比較的低温に加熱し、保持する工程を含む応力緩和処理を受けることができる。しかし、仕上げ操作１１０期間中に実施されるインラインの焼き入れと応力緩和操作は、オフラインの焼き入れと焼き戻し操作１０６Ｂ、１０６Ｃから得られるものと異なる微細組織を製造することができることが認められる。従って、本開示の一つの態様において、操作１０６Ｂ、１０６Ｃ後に得られる微細組織を実質的に再生するために、操作１０６Ｂ、１０６Ｃにおいて前述されたものと同様なオフラインの焼き入れと焼き戻し処理を実施することができる。従って、ベンドは炉内で再加熱され、次に撹拌水を含む焼き入れタンク内に早急に浸漬され、次に炉内で焼き戻しされる。
【００９６】
特定の態様において、水中で焼き入れ期間中、管を回転させ、そして水はノズルを使用して管内に流入することができるが、他方、焼き入れ期間中、ベンドは固定されてノズルは使用されない。従って、ベンドに対する焼き入れ効果はわずかに低いかも知れない。更なる態様において、オーステナイト化と焼き戻し期間中の加熱速度はまた、異なる性能／生産性をもつ炉を使用することができるために、わずかに異なる可能性がある。
【００９７】
一つの態様において、曲げおよび焼き入れ後の焼き戻しは、約６５０℃〜約７６０℃間の範囲内の温度で実施することができる。管は約０．０５℃／秒〜約０．３℃／秒間の範囲内の速度で加熱することができる。目標の焼き戻し温度が達成された後に、約６００秒〜約３６００秒間の範囲内の保持時間を使用することができる。
【００９８】
図３は開示態様に従って形成される焼き入れたままの管の微細組織を表す光学顕微鏡写真（２％ナイタール（ｎｉｔａｌ）エッチング）である。管の組成は０．１０％のＣ、０．４４％のＭｎ、０．２１％のＳｉ、２．０％のＣｒ、０．９３％のＭｏ、０．１４％のＮｉ、０．０５％のＶ、０．０１％のＡｌ、０．００６％のＮ、０．００１１％のＣａ、０．０１１％のＰ、０．００３％のＳ、０．１４％のＣｕであった。管は約２７３ｍｍの外径（ＯＤ）と約１３．９ｍｍの肉厚を有した。図３に示したように、焼き入れしたままの管は主としてマルテンサイトおよび幾らかの低ベイナイトである微細組織を示す。実質的にフェライト、高ベイナイトまたは粒状ベイナイトは検出されない。オーステナイト化は約６００秒の短い浸漬時間の期間中、約９８０℃で実施されたので、リニアルインターセプトとしてＡＳＴＭ Ｅ１１２に従って測定された焼き入れしたままの管の平均のプライアーオーステナイト粒度（ＡＧＳ）は約２０μｍであった。
【００９９】
図４Ａと４Ｂは、その浸漬時間が約２４００秒である、開示態様に従う焼き入れと焼き戻し後の管の微細組織を示す光学顕微鏡写真である。図４Ａは低い倍率（例えば、約２００×）の光学顕微鏡写真を示し、図４Ｂは、プライアーオーステナイト粒子の境界を示すことができる選択的エッチング後の、焼き入れしたままの管の微細組織を表す高い倍率（例えば、約１０００×）における光学顕微鏡写真を示す。図４Ａと４Ｂに示されるように、プライアーオーステナイト粒度は大きく、約４７μｍであり、約９０％を超えるマルテンサイトの容量百分率を伴って、焼き入れ性を更に改善することができる。明らかに、焼き入れ後のプライアーオーステナイト粒度が約２０μｍ以下であり、マルテンサイトの容量百分率が約６０％を超える時は、高角度の粒子境界により分離される領域の平均サイズ（すなわち、パケットサイズ）はほぼ６μｍより小さい。
【０１００】
プライアーオーステナイト粒子がより大きくなる時でも、主要なマルテンサイト組織（例えば、約６０容量％より大きいマルテンサイト）が形成され、低ベイナイトが比較的低温で（例えば、＜５４０℃）形成される場合は、焼き入れと焼き戻し後の鋼のパケットサイズはほぼ６μｍ未満に維持されることができる。
【０１０１】
パケットサイズは、電子逆散乱回折（ＥＢＳＤ）信号を使用し、そして高角度境界を約４５°より大きいずれ（ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）をもつものと考えて、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により採られた画像上の平均リニアルインターセプトとして測定することができる。
【０１０２】
境界のずれ（ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）が示される逆ポール図の一例が図５に示される。約３°未満の境界のずれは細線として示され、他方、約４５°を超えるずれを示す境界は太線として示される。
【０１０３】
微細組織中のマルテンサイトの量が約９５％より大きかったために、プライアーオーステナイトの粒度は約４７μｍの平均値を有したが、リニアルインターセプト法による測定は、約５μｍの平均パケットサイズ値を伴って図６に示した分布を与えた。
【０１０４】
焼き入れおよび焼き戻し管上において、約８０ｎｍ〜約４００ｎｍ間の範囲内の平均粒径をもつ、タイプＭ３Ｃ、Ｍ６Ｃおよび／またはＭ２３Ｃ６の粗い沈殿物に加えて、約４０ｎｍ未満の粒度をもつ、ＭＸ、Ｍ２Ｘタイプ（ここで、Ｍは、ＭｏまたはＣｒ、あるいは存在する場合はＶ、Ｎｂ、Ｔｉであり、そしてＸはＣまたはＮである）の微細沈殿物もまた、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により検出された。
【０１０５】
非金属包含物の総容量百分率は約０．０５％未満、好適には０．０４％未満である。約１５μｍより大きい粒度をもつ酸化物の検査面積の平方ｍｍ当たりの包含物数は約０．４／ｍｍ２未満である。
実質的に修飾された丸い硫化物のみが存在する。
【実施例】
【０１０６】
以下の実施例において、前述の製鋼法の態様を使用して形成された鋼管の微細組織の特性および機械的特性および衝撃が考察される。とりわけ、前述の組成物および熱処理条件の態様に対して、オーステナイトの粒度、パケットサイズ、マルテンサイトの容量、低ベイナイトの容量、非金属包含物の容量および約１５μｍより大きい包含物を含む微細組織のパラメーターを調べた。更に、降伏強さおよび引っ張り強さ、硬度、延び率、靭性およびＨＩＣ／ＳＳＣ抵抗を含む対応する機械的特性も考察される。
【実施例１】
【０１０７】
８０ｋｓｉ等級に対する焼き入れおよび焼き戻し管の機械的および微細組織の特性
表２の鋼の微細組織および機械的特性を研究した。微細組織のパラメーターの測定に関連しては、オーステナイトの粒度（ＡＧＳ）はＡＳＴＭ Ｅ１１２に従って測定し、パケットサイズは電子逆散乱回折（ＥＢＳＤ）信号を使用する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により採られた画像上の平均リニアルインターセプトを使用して測定され、マルテンサイトの容量はＡＳＴＭ Ｅ５６２に従って測定され、低ベイナイトの容量はＡＳＴＭ Ｅ５６２に従って測定され、非金属包含物の容量百分率はＡＳＴＭ Ｅ１２４５に従って光学顕微鏡を使用する自動画像分析により測定され、そして沈殿物の存在は抽出複製法を使用する透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により研究された。
【０１０８】
機械的特性に関しては、降伏強さ、引っ張り強さおよび延び率はＡＳＴＭ Ｅ８に従っ
て測定され、硬度はＡＳＴＭ Ｅ９２に従って測定され、衝撃エネルギーはＩＳＯ１４８−１に従って、横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片上で評価し、亀裂先端開口位置のずれはＢＳ７４８８の第１部に従って約−６０℃で測定され、ＨＩＣ評価はＮＡＣＥ溶液Ａと９６時間の試験期間を使用してＮＡＣＥ基準ＴＭ０２８４−２００３、第２１２１５項に従って実施された。ＳＳＣ評価はＮＡＣＥ ＴＭ０１７７に従って、試験溶液Ａと、約９０％の特定最小降伏応力において約７２０時間の試験期間とを使用して実施した。
【０１０９】
表２に示した化学組成範囲をもつ約９０ｔの熱がアーク炉により製造された。
【０１１０】
【表２】
【０１１１】
タッピング（ｔａｐｐｉｎｇ）、脱酸素および合金添加後に、レードル炉とトリミングステーション中で二次的冶金学的操作を実施した。次に、カルシウム処理および真空脱気後に、液体鋼を約３３０ｍｍ直径の丸い棒として垂直鋳造機上で連続的に鋳造した。
【０１１２】
鋳造したままの棒を約１３００℃の温度まで回転ヒース炉により再加熱し、熱穿孔し、中空物を保持マンドレルの複数スタンド管圧延機により熱間圧延し、図１において前述された方法に従って、熱サイジングにかけた。製造された継ぎ目なし管は約２７３．２ｍｍの外径と約１３．９ｍｍの肉厚を有した。生成された圧延されたままの継ぎ目なし管上で測定された化学組成は表３に報告される。
【０１１３】
【表３】
【０１１４】
その後、圧延されたままの管を移動ビーム炉により約２２００秒間、約９２０℃の温度に加熱することによりオーステナイト化し、高圧水ノズルにより缶石除去し、そして撹拌水を含むタンクと内部の水ノズルを使用して、外部そして内部から水で焼き入れした。オーステナイト化加熱速度は約０．２５℃／秒であった。焼き入れ中に使用された冷却速度は約６５℃／秒を超えた。焼き入れされた管は約５４００秒の総合時間および約１８００秒の浸漬時間にわたり、約７１０℃の温度における焼き戻し処理のために、他の移動ビーム炉に早急に移された。焼き戻し加熱速度は約０．２℃／秒であった。焼き戻し後に使用された冷却は、約０．５℃／秒未満の速度で静止空気中で実施された。すべての焼き入れおよび焼き戻し（Ｑ＆Ｔ）管は熱により歪みとりを実施された。
【０１１５】
実施例１の管の微細組織と非金属包含物の特徴を表す主要なパラメーターは表４に示される。
【０１１６】
【表４】
【０１１７】
実施例１の管の機械的特性および腐食特性は表５、６および７に示される。表５は焼き入れおよび焼き戻し管の引っ張り、延び率、硬度および靭性の特性を表す。表６は２種のシミュレートされた溶接後の熱処理、ＰＷＨＴ１とＰＷＨＴ２、後の降伏強さを表す。溶接後熱処理１（ＰＷＨＴ１）は、加熱および、約５時間の浸漬時間を伴って約６５０℃の温度までの、約８０℃／時間の速度の冷却、よりなった。溶接後の加熱処理２（ＰＷＨＴ２）は、加熱および、約１０時間の浸漬時間を伴って約６５０℃の温度までの約８０℃／時間の速度での冷却、よりなった。表７は焼き入れおよび焼き戻し管の、測定されたＨＩＣおよびＳＳＣ抵抗を示す。
【０１１８】
【表５】
【０１１９】
【表６】
【０１２０】
【表７】
【０１２１】
前記の試験結果（表５、表６および表７）から、焼き入れおよび焼き戻し管は８０ｋｓｉ等級を形成するのに適し、以下の特徴を示すことが認められた：、
・ 降伏強さ，ＹＳ：最小約５５５ＭＰａ（８０ｋｓｉ）および最大約７０５ＭＰａ（１０２ｋｓｉ）、
・ 極限引っ張り強さ，ＵＴＳ：最小約６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）および最大約８２５ＭＰａ（１２０ｋｓｉ）、
・ 硬度：約２５０ ＨＶ１０未満、
・ 伸び率、約２０％以上、
・ ＹＳ／ＵＴＳ 比率、約０．９３以下、
・ 横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片に対し約−７０℃において約２５０Ｊ／約２００Ｊ（平均／個別）の最低衝撃エネルギー、
・ 基準ＩＳＯ１４８−１に従ってテストされた横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片において測定された、５０％ＦＡＴＴ（約５０％剪断面積をもつ破損出現の変態温度）および８０％ＦＡＴＴ（約８０％剪断面積をもつ破損出現に対する変態温度）に関して優れた靭性、
・ 約−６０℃において優れた縦の亀裂先端開口部のずれ（ＣＴＯＤ）（約０．８ｍｍを超える）、
・ シミュレートされた溶接後の熱処理後［加熱および、約８０℃／時間の冷却速度、約６５０℃の浸漬温度；浸漬時間：５時間（ＰＷＨＴ１）および１０時間（ＰＷＨＴ２）］、に最小約５５５ＭＰａの降伏強さ，ＹＳ、
・ ＨＩＣ（ＮＡＣＥ 溶液Ａおよび約９６時間の試験期間を使用して、ＮＡＣＥ 基準
ＴＭ０２８４−２００３ 第２１２１５項に従ってテスト）並びにＳＳＣ（試験溶液Ａおよび、約９０％の特定の最小降伏強さ、ＳＭＹＳで応力をかけた約１バールのＨ２Ｓを使用して、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７に従ってテスト）に対して良好な抵抗。
【実施例２】
【０１２２】
９０ｋｓｉ等級に対する焼き入れおよび焼き戻し管の機械的および微細組織の特性
表８の鋼の微細組織および機械的特性は実施例１に関して前述されたように研究された。表８に示した化学組成を使用して約９０ｔの熱処理物（ｈｅａｔ）をアーク炉により製造した。
【０１２３】
【表８】
【０１２４】
タッピング、脱酸素および合金添加後に、レードル炉とトリミングステーション内で二次的冶金学的操作を実施した。次に、カルシウム処理および真空脱気後に、液状鋼を約３３０ｍｍ直径の丸い棒として垂直鋳造機上で連続的に鋳造した。
【０１２５】
鋳造されたままの棒を回転炉により約１３００℃の温度まで再加熱し、熱穿孔し、中空物を保持マンドレルの複数スタンドの管圧延機により熱間圧延し、図１において前述された方法に従って熱サイジングにかけた。製造された継ぎ目なし管は約２５０．８ｍｍの外径および１５．２ｍｍの肉厚を有した。製造された圧延されたままの継ぎ目なし管上で測定された化学組成は表９に報告されている。
【０１２６】
【表９】
【０１２７】
次に、圧延されたままの管を移動ビーム炉により、約２２００秒間、約９００℃の温度に加熱することによりオーステナイト化し、高圧水ノズルにより缶石除去し、そして撹拌水を含むタンクと内部の水ノズルを使用して外部そして内部から水で焼き入れした。オーステナイト化加熱速度は約０．２℃／秒であった。焼き入れ期間中に使用された冷却速度は約６０℃／秒を超えた。焼き入れされた管は約５４００秒の総時間と約１８００秒の浸漬時間の期間、約６８０℃の温度における焼き戻し処理のために他の移動ビーム炉に早急に移された。焼き戻し加熱速度は約０．２℃／秒であった。焼き戻し後に使用された冷却は約０．５℃／秒未満の速度で、静止空気中で実施された。すべての焼き入れおよび焼き戻し（Ｑ＆Ｔ）管が熱による歪取りを実施された。
【０１２８】
実施例２の管の微細組織および非金属包含物の特徴を示す主要パラメーターは表１０に示される。
【０１２９】
【表１０】
【０１３０】
実施例２の管の機械的特性は表１１に示される。表１１は焼き入れおよび焼き戻し管の張力、伸び率、硬度および靭性の特性を表す。
【０１３１】
【表１１】
【０１３２】
前記の試験結果（表１１）から、焼き入れおよび焼き戻し管が９０ｋｓｉ等級を形成するのに適し、以下の特徴をもつことが認められた：
・ 降伏強さ，ＹＳ：最小約６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）および最大約７７５ＭＰａ（１１２ｋｓｉ）、
・ 極限引っ張り強さ，ＵＴＳ：最小約６９５ＭＰａ（１００ｋｓｉ）および最高約９１５ＭＰａ（１３３ｋｓｉ）、
・ 硬度：約２７０ ＨＶ１０未満、
・ 伸び率、約１８％以上、
・ ＹＳ／ＵＴＳ 比率、約０．９５以下、
・ 横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片に対し約−７０℃において、約１５０Ｊ／約１００Ｊ（平均／個別）の最小衝撃エネルギー、
・ 基準ＩＳＯ１４８−１に従って試験された横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片において測定された５０％ＦＡＴＴ（約５０％の剪断面積をもつ破損出現の変態温度）および８０％ＦＡＴＴ（約８０％の剪断面積をもつ破損出現に対する変態温度）に関する優れた靭
性、
・ ・ 亀裂の長さの比率，ＣＬＲ＝０
・ 亀裂の厚さの比率，ＣＴＲ％＝０
・ 亀裂の感受性の比率，ＣＳＲ％＝０
を伴う、ＨＩＣ（ＮＡＣＥ 溶液Ａおよび約９６時間のテスト期間を使用して、ＮＡＣＥ
基準 ＴＭ０２８４−２００３ 第２１２１５項に従ってテスト）に対して良好な抵抗。
【０１３３】
良好なＳＳＣ抵抗も試験片中に認められた。３個の試験片において約７２０時間後に何の破損も認めなかった。試験は、約１バールのＨ２Ｓ圧力下で特定の最小降伏強さ（ＳＭＹＳ）の約７２％以上の応力値を伴い、試験溶液Ａを使用してＮＡＣＥ ＴＭ０１７７方法Ａに従って実施した。
【実施例３】
【０１３４】
焼き入れおよび焼き戻し管の比較例
本比較例において、０．４％の低炭素当量を含む典型的なライン管鋼でできた、約３２４．７ｍｍの外径と約１５．７ｍｍの肉厚をもつ焼き入れおよび焼き戻し管を使用して、以前に説明された方法の態様を使用して、熱誘導ベンドを製造し、オフラインで焼き入れ、そして焼き戻しをした。
【０１３５】
【表１２】
【０１３６】
生成された継ぎ目なし管は、移動ビーム炉により、前述のように約２２００秒期間、約９２０℃でオーステナイト化された。管を更に高圧水ノズルにより缶石除去し、そして撹拌水を含むタンクと内部水ノズルを使用して外部そして内部から水で焼き入れした。焼き入れした管を約６６０〜６７０℃における焼き戻し処理のために他の移動ビーム炉に早急に移した。すべての焼き入れおよび焼き戻し管を熱により歪取り処理を実施した。
【０１３７】
Ｑ＆Ｔベンドの微細組織と非金属包含物の特徴を示す主要パラメーターが表１３に示される。
【０１３８】
【表１３】
【０１３９】
これらの焼き入れおよび焼き戻し管は、それらが微細オーステナイト粒子（約１２μｍ）を有する鋼を使用して製造されているので、マルテンサイトを形成するのに十分な焼き
入れ性を形成しないことが認められた。従って、微細組織は、幾らかの低ベイナイトと、更に幾らかの量の粗いフェライト（図７と表１３を参照されたい）を含む主要な粒状ベイナイト微細組織を示す。更に、パケットサイズは実施例１と２のものより大きい。
【０１４０】
更に、これらの焼き入れおよび焼き戻し管は約５５５ＭＰａ（等級８０ｋｓｉ）の最小降伏強さを達成することができるが、それらの異なる微細組織により、実施例１と２に比較して、より高い変態温度を伴い、より低い靭性を有することが認められた（表１４）。
【０１４１】
【表１４】
【実施例４】
【０１４２】
焼き入れおよび焼き戻し管におけるベンドの微細組織および機械的特性
実施例１の焼き入れおよび焼き戻し管を使用して、管の外径の約５倍の半径をもつ（５Ｄ）ベンドを製造した。
【０１４３】
管は約８５０℃±２５℃の温度への加熱およびインラインの水焼き入れによる熱誘導曲げを受けた。次にベンドはカーファーネス中で、約１５分間の保持のために約９２０℃の温度に再加熱され、水槽に移され、撹拌水中に浸漬された。ベンドの最低温度は水槽中に浸漬直前に約８６０℃より高く、水槽の水温は約４０℃未満に維持された。
【０１４４】
焼き入れ操作後、焼き入れされたままのベンドを、約２０分の保持時間を使用して約７００〜約７１０℃間の範囲内の温度に設定された炉内で焼き戻しした。
【０１４５】
【表１５】
【０１４６】
【表１６】
【０１４７】
前記の試験結果（表１５、表１６）から、オフラインで焼き入れおよび焼き戻しされたベンドは８０ｋｓｉ等級を形成するのに適し、以下の特徴を示すことが認められた：
・ 降伏強さ，ＹＳ：最小約５５５ＭＰａ（８０ｋｓｉ）および最大約７０５ＭＰａ（１０２ｋｓｉ）、
・ 極限引っ張り強さ，ＵＴＳ：最小約６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）および最大約８２５ＭＰａ（１２０ｋｓｉ）、
・ 最大硬度：約２５ ０ＨＶ１０未満、
・ 伸び率、約１８％以上、
・ ＹＳ／ＵＴＳ 比率、約０．９３以下、
・ 横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片に対して、約−７０℃において２５０Ｊ／２００Ｊ（平均／個別）の最小衝撃エネルギー、
・ 横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片において測定された、５０％ＦＡＴＴ（約５０％剪断面積をもつ破損出現の変態温度）および８０％ＦＡＴＴ（約８０％剪断面積をもつ破
損出現に対する変態温度）に関する優れた靭性、
・ 約−４５℃における優れた縦方向の亀裂先端開口部のずれ（ＣＴＯＤ）（約０．８ｍｍを超える）、
・ ＨＩＣ（ＮＡＣＥ 溶液Ａおよび約９６時間のテスト期間を使用する、ＮＡＣＥ 基準 ＴＭ０２８４−２００３ 第２１２１５項に従うテスト）並びにＳＳＣ（試験溶液Ａおよび、約９０％の特定の最小降伏強さ，ＳＭＹＳで応力をかけた約１バールのＨ２Ｓを使用するＮＡＣＥ ＴＭ０１７７に従うテスト）に対して良好な抵抗。
【実施例５】
【０１４８】
７０ｋｓｉ等級に対する焼き入れおよび焼き戻し管の機械的特性
表１７の鋼の機械的特性を実施例１に関して前述されたように研究した。表１７に示した化学組成範囲をもつ約９０ｔの熱処理物がアーク炉により製造された。
【０１４９】
【表１７】
【０１５０】
タッピング（ｔａｐｐｉｎｇ）、脱酸素および合金添加後に、レードル炉およびトリミングステーション内で二次的冶金学的操作を実施した。カルシウム処理および真空脱気後に、液体鋼を垂直鋳造機上で、約３３０ｍｍ直径の丸い棒中で連続的に鋳造した。
【０１５１】
鋳造したままの棒を回転ヒース炉により約１３００℃の温度に再加熱し、熱穿孔し、そして中空物を、保持されたマンドレルの複数スタンドの管圧延機により熱間圧延し、そして図１において前述された方法に従って熱サイジングにかけた。生成された継ぎ目なし管は約２７３．１ｍｍの外径および約３３ｍｍの肉厚を有した。生成された圧延されたままの継ぎ目なし管上で測定された化学組成は表１８に報告される。
【０１５２】
【表１８】
【０１５３】
次に圧延されたままの管を移動ビーム炉により約５４００秒間、約９２０℃の温度に加熱することによりオーステナイト化し、高圧水ノズルにより缶石除去し、そして、撹拌水を含むタンクと内部の水ノズルを使用して、外部そして内部から水で焼き入れした。オーステナイト化する加熱速度は約０．１６℃／秒であった。焼き入れ期間中に使用された冷却速度は約２５℃／秒であった。焼き入れ管は約８６００秒の総合時間および４２００秒の浸漬時間中、約７５０℃の温度における焼き戻し処理のために他の移動ビーム炉に早急に移された。焼き戻し加熱速度は約０．１５℃／秒であった。焼き戻し期間に使用された冷却速度は約０．１℃／秒未満であった。すべての焼き入れおよび焼き戻し（Ｑ＆Ｔ）管は熱により歪取りされた。
【０１５４】
実施例５の管の機械的特性および腐食抵抗はそれぞれ表１９と表２０に示される。表２０は焼き入れおよび焼き戻し管の張力、伸び率、硬度および靭性の特性を示す。
【０１５５】
【表１９】
【０１５６】
【表２０】
【０１５７】
前記の試験結果（表１９、表２０）から、焼き入れおよび焼き戻し管は７０ｋｓｉ等級を形成するのに適し、以下の特徴を示すことが認められた：
・ 降伏強さ，ＹＳ：最小約７０ｋｓｉ（４８５ＭＰａ）および最大約９２ｋｓｉ（６３５７７ＭＰａ（８０ｋｓｉ）、
・ 極限引っ張り強さ，ＵＴＳ：最小約８３ｋｓｉ（５７０ＭＰａ）および最大約１１０ｋｓｉ（７６０ＭＰａ）、
・ 最大硬度：約２４８ ＨＶ１０未満、
・ 伸び率、約１８％以上、
・ ＹＳ／ＵＴＳ比率、約０．９３以下、
・ 横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片に対し約−７０℃における約２００Ｊ／約１５０Ｊ（平均／個別）を超える最小衝撃エネルギー、
・ 横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片において測定された５０％ＦＡＴＴ（約５０％剪断面積をもつ破損出現の変態温度）および８０％ＦＡＴＴ（約８０％剪断面積をもつ破損出現に対する変態温度）に関して優れた靭性、
・ ＨＩＣ（ＮＡＣＥ 溶液Ａおよび約９６時間の試験期間を使用する、ＮＡＣＥ 基準
ＴＭ０２８４−２００３ 第２１２１５項に従うテスト）並びにＳＳＣ（試験溶液Ａお
よび、約９０％の特定の最小降伏強さ，ＳＭＹＳで応力をかけた約１バールのＨ２Ｓを使用する、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７に従うテスト）に対して良好な抵抗。
【０１５８】
以上の説明は、本教示の基礎的な新規の特徴物を示し、説明しそして指摘したが、示された装置の詳細の形状の様々な省略、置き換えおよび変更並びにそれらの使用は、本教示の範囲から逸脱せずに、当業者により実施されることができることは理解されると考えられる。従って、本教示の範囲は、以上の考察に限定されるべきではなく、付記の請求の範囲により規定されるべきである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的に金属の製造に関し、そして、特定の実施態様においては、同時に硫化物応力腐食亀裂抵抗をもちながら、低温における高い靭性を有する、金属の管状棒を製造する方法に関する。特定の実施態様は、曲げに適する管を含む、すべての種類の垂直管（懸垂型、混成型、トップテンション型、改修型、掘削型、等）、配管並びに製油およびガス産業における使用のための流れ管路、のための継ぎ目なし鋼管に関する。
【背景技術】
【０００２】
深海および超深海生産における中心的要素は、海底から水面のシステムへの流体の循環である。垂直管、すなわち掘削または生産のプラットフォームを油井に連結する管、は多数の海流の、負荷のかかる圧力に対し、かなりの距離（今日ではほぼ１０，０００フィート（３．３ｋｍ）または約２マイル（３．２ｋｍ）を超える）にわたり露出される。
【０００３】
垂直管システムの経費は水深に対して極めて敏感である。稼動中の条件と環境の負荷（すなわち波と海流）の感受性は、異なる垂直管のタイプ−トップテンション型垂直管（ＴＴＲ）および鋼懸垂型管（ＳＣＲ）、混成型垂直管（ＨＲ）、改修型（ＷＯＲ）および掘削型垂直管（ＤＲ）−に対して異なるが、垂直管の重量を軽減することは重要な利点を提供する。例えば、管路の重量を軽減することにより、管の価格と、垂直管を支持するために使用される牽引システムにかかるかなりの衝撃の軽減を達成することができることが予期される。少なくともこれらの理由のために、７０ｋｓｉ（４８５ＭＰａ）以上の降伏応力をもつ高強度の鋼は、沖合産業部門における、より軽量の垂直管の開発の候補物である。
【０００４】
しかし、７０ｋｓｉを超える特定の最小降伏強さ（ＳＭＹＳ）をもつ鋼は、応力下の水素脆弱化（ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ）の結果として、硫化物応力腐食（ＳＳＣ）誘発破損を受ける可能性がある。従って、酸性使用材料のＮＡＣＥ条件（例えば、ＮＡＣＥ ＭＲ０１７５／ＩＳＯ１５１５６−１「石油および天然ガス産業−石油およびガス生産におけるＨ２Ｓ−含有環境中に使用のための材料−パート１：亀裂抵抗性材料の選択の一般的原則」）を満たし、そしてＳＳＣテスト（例えば、ＮＡＣＥ 基準
ＴＭ０１７７「Ｈ２Ｓ環境における硫化物応力亀裂および応力腐食亀裂に対する抵抗のための金属の実験室テスト」）を通過することは困難である。
【０００５】
主要な継ぎ目なしのライン管の製造業者は７０ｋｓｉ以上の最小降伏強さをもつ高強度の材料を製造することはできるが、これらの高い等級の、ＳＳＣおよび水素誘発亀裂（ＨＩＣ）に対する抵抗性（この後者はＮＡＣＥ 基準 ＴＭ０２８４，「水素誘発亀裂に対する抵抗の、管路および圧力容器鋼の評価」に従って算定される）はしばしば、適切ではない。現在は、Ｘ７０へのグレードアップのみがＩＳＯ３１８３に従う酸性使用に資格を与えられている。
【０００６】
更に、強度の増加は、より低温において、より脆弱な動態をもたらす可能性がある。全般的に、物質は、典型的には、最低期待使用温度および／または外界温度の約２０℃下にある、いわゆる「設計温度」で適確とされる。ノルウェイ大陸棚上の最低外界温度は約−２０℃である。大西洋領域においては、優に−４０℃を下る最低外界温度が予期される。その結果、約−６０℃までもの最低設計温度が所望される。
【０００７】
しかし、約７０ｋｓｉ以上の降伏応力をもつライン管鋼は、今日、約−４０℃までのみ
の設計温度に対して適確とされる。この限界が大西洋および大西洋と同様な領域における、経費効率の良い石油およびガスの探索を制約する可能性がある。
【０００８】
従って、約−６０℃以下の温度で、改善された靭性をもつ、新規の、高強度の鋼管が所望される。
【発明の概要】
【０００９】
要約
本発明の態様は鋼管または鋼チューブおよびそれを製造する方法に関する。いくつかの態様において、低温における優れた靭性と腐食抵抗（酸性使用、Ｈ２Ｓ環境）を伴う、７０ｋｓｉ、８０ｋｓｉおよび９０ｋｓｉそれぞれの最小降伏強さをもつ、８〜３５ｍｍ間の肉厚（ＷＴ）を有する垂直管とライン管のための、継ぎ目なしの焼き入れおよび焼き戻し鋼管が提供される。継ぎ目なし管はまた、熱誘導曲げおよびオフライン焼き入れおよび焼き戻し処理により、同一等級のベンドを製造するのに適する。一つの態様において、鋼管は６”（１５２ｍｍ）〜２８”（７１１ｍｍ）間の外径（ＯＤ）および８〜３５ｍｍの肉厚（ＷＴ）を有する。
【００１０】
一つの態様において、継ぎ目なしの低合金鋼管の組成は、鉄と不可避の不純物であるバランスを伴う、以下（重量）：０．０５％−０．１６％のＣ、０．２０％−０．９０％のＭｎ、０．１０％−０．５０％のＳｉ、１．２０％−２．６０％のＣｒ、０．０５％−０．５０％のＮｉ、０．８０％−１．２０％のＭｏ、最大０．０３％のＮｂ、最大０．０２％のＴｉ、０．００５％−０．１２％のＶ、０．００８％−０．０４０％のＡｌ、０．００３０−０．０１２％のＮ、最大０．３％のＣｕ、最大０．０１％のＳ、最大０．０２％のＰ、０．００１−０．００５％のＣａ、最大０．００２０％のＢ、最大０．０２０％のＡｓ、最大０．００５０％のＳｂ、最大０．０２０％のＳｎ、最大０．０３０％のＺｒ、最大０．０３０％のＴａ、最大０．００５０％のＢｉ、最大０．００３０％のＯ、最大０．０００３０％のＨ、よりなる。
【００１１】
鋼管は異なる等級に製造することができる。一つの態様において、７０ｋｓｉ等級には以下の特性が提供される：
・ 降伏強さ，ＹＳ：最小４８５ＭＰａ（７０ｋｓｉ）と最大６３５ＭＰａ（９２ｋｓｉ）、
・ 極限引っ張り強さ，ＵＴＳ：最小５７０ＭＰａ（８３ｋｓｉ）と最大７６０ＭＰａ（１１０ｋｓｉ）、
・ 延び率、２０％以上、
・ ＹＳ／ＵＴＳ比率０．９３以下。
【００１２】
他の態様において、８０ｋｓｉ等級には以下の特性が提供される：
・ 降伏強さ，ＹＳ：最小５５５ＭＰａ（８０ｋｓｉ）と最大７０５ＭＰａ（１０２ｋｓｉ）、
・ 極限引っ張り強さ，ＵＴＳ：最小６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）と最大８２５ＭＰａ（１２０ｋｓｉ）、
・ 延び率、２０％以上、
・ ＹＳ／ＵＴＳ比率０．９３以下。
【００１３】
他の態様において、９０ｋｓｉ等級には以下の特性が提供される：
・ 降伏強さ，ＹＳ：最小６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）と最大７７５ＭＰａ（１１２ｋｓｉ）、
・ 極限引っ張り強さ，ＵＴＳ：最小６９５ＭＰａ（１００ｋｓｉ）と最大９１５ＭＰａ（１３３ｋｓｉ）、
・ 延び率、１８％以上、
・ ＹＳ／ＵＴＳ比率０．９５以下。
【００１４】
鋼管は、２５０Ｊ／２００Ｊ（平均／個別）の最小衝撃エネルギーおよび、基準ＩＳＯ１４８−１に従って、約−７０℃で実施される、縦、横双方のシャルピーＶ−ノッチ（ＣＶＮ）テストに対する最小８０％の平均剪断面積をもつことができる。一つの態様において、８０ｋｓｉ等級の管は最大２４８ ＨＶ１０の硬度をもつことができる。他の態様において、９０ｋｓｉ等級の管は最大２７０ ＨＶ１０の硬度をもつことができる。
【００１５】
本発明の態様に従って製造された鋼管は、水素誘発亀裂（ＨＩＣ）および硫化物応力腐食（ＳＳＣ）亀裂の双方に抵抗を示すことができる。一つの態様において、ＮＡＣＥ 溶液 Ａ と試験期間９６時間を使用するＮＡＣＥ 基準 ＴＭ０２８４−２００３第２１２１５項に従って実施されたＨＩＣテストは以下のＨＩＣパラメーター（３種の試験片の３片の平均）を与える：
・ 亀裂の長さの比率ＣＬＲ＜５％、
・ 亀裂の厚さの比率，ＣＴＲ＜１％、
・ 亀裂感受性の比率，ＣＳＲ＜０．２％。
【００１６】
他の態様において、試験溶液Ａと試験期間７２０時間を使用するＮＡＣＥ ＴＭ０１７７に従って実施されるＳＳＣ試験は、７０ｋｓｉと８０ｋｓｉ等級の９０％のＳＭＹＳにおいて破損を与えず、そして９０ｋｓｉ等級の７２％ＳＭＹＳにおいて破損を与えない。
【００１７】
本発明の特定の態様に従って製造された鋼管は、フェライト、高ベイナイト（ｕｐｐｅｒ ｂａｉｎｉｔｅ）および粒状ベイナイトのどれをも示さない微細組織を有する。それらは６０％を超える、好ましくは９０％を超える、最も好ましくは９５％を超える容量百分率（ＡＳＴＭ Ｅ５６２−０８に従って測定される）を含む焼き戻しマルテンサイトおよび、４０％未満、好ましくは１０％未満、最も好ましくは５％未満の容量百分率を含む焼き戻し低ベイナイト（ｌｏｗｅｒ ｂａｉｎｉｔｅ）よりなることができる。マルテンサイトとベイナイトは３００秒〜３６００秒の浸漬時間中、９００℃〜１０６０℃の温度で再加熱し、そして２０℃／秒を超える冷却速度で焼き入れ（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）後に、それぞれ４５０℃未満と５４０℃未満の温度で形成することができる。ＡＳＴＭ Ｅ１１２基準により測定される、平均プライアーオーステナイト（ｐｒｉｏｒ ａｕｓｔｅｎｉｔｅ）粒度は１５μｍまたは２０μｍ（リニアルインターセプト）を超え、１００μｍより小さい。
【００１８】
更なる態様において、焼き戻し後の鋼管のパケットサイズは、６μｍより小さいパケットサイズ（すなわち、高角度の境界により分離された領域の平均サイズ）をもつことができる。更なる態様において、パケットサイズは約４μｍより小さいことができる。他の態様において、パケットサイズは約３μｍより小さいことができる。パケットサイズは、＞４５°のずれ（ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）をもつ境界であると考えられる高角度の境界を伴う電子逆散乱回折（ＥＢＳＤ）信号を使用する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により採られた画像における平均リニアルインターセプトとして測定することができる。
【００１９】
更なる態様において、焼き戻し後の鋼管は微細なおよび粗い沈殿物の存在を示すことができる。微細な沈殿物はＭＸ，Ｍ２Ｘ，のタイプであることができ、ここでＭはＶ、Ｍｏ、ＮｂまたはＣｒであり、ＸはＣまたはＮである。微細な沈殿物の平均粒径は約４０ｎｍ未満であることができる。粗い沈殿物はＭ３Ｃ、Ｍ６Ｃ、Ｍ２３Ｃ６のタイプであることができる。粗い沈殿物の平均粒径は約８０ｎｍ〜約４００ｎｍ間の範囲内にあることができる。沈殿物は抽出複製（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒｅｐｌｉｃａ）法を使用して、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により検査することができる。
【００２０】
一つの態様において、鋼管が提供される。該鋼管は
約０．０５重量％〜約０．１６重量％の炭素；
約０．２０重量％〜約０．９０重量％のマンガン；
約０．１０重量％〜約０．５０重量％のケイ素；
約１．２０重量％〜約２．６０重量％のクロム；
約０．０５重量％〜約０．５０重量％のニッケル；
約０．８０重量％〜約１．２０重量％のモリブデン；
約０．００５重量％〜約０．１２重量％のバナジウム；
約０．００８重量％〜約０．０４重量％のアルミニウム；
約０．００３０重量％〜約０．０１２０重量％の窒素；および
約０．００１０重量％〜約０．００５重量％のカルシウム：
を含んでなる鋼組成物を含んでなる。
【００２１】
鋼管の肉厚は約８ｍｍ以上、約３５ｍｍ未満であることができる。鋼管は約７０ｋｓｉを超える降伏強さをもつように加工することができ、鋼管の微細組織は約６０％以上の容量百分率のマルテンサイトおよび、約４０％以下の容量百分率の低ベイナイトを含んでなることができる。
【００２２】
他の態様において、鋼管を製造する方法が提供される。該方法は、鋼組成物を有する鋼（例えば、低合金鋼）を提供する工程を含んでなる。該方法は更に、鋼を、約８ｍｍ以上、約３５ｍｍ未満の肉厚を有する管に形成する工程を含んでなる。該方法は更に、約９００℃〜約１０６０℃間の範囲内の温度への最初の加熱操作において、形成された鋼管を加熱する工程を含んでなる。該方法はまた、約２０℃／秒以上の冷却速度で、形成された鋼管を焼き入れする工程を含んでなり、そこで焼き入れされた鋼の微細組織は約６０％以上のマルテンサイトおよび、約４０％以下の低ベイナイトであり、約１５μｍを超えるＡＳＴＭ Ｅ１１２により測定される、平均プライアーオーステナイト粒度を有する。該方法は更に、約６８０℃〜約７６０℃間の範囲内の温度で、焼き入れした鋼管を焼き戻す工程を含んでなり、そこで焼き戻し後の鋼管は約７０ｋｓｉを超える降伏強さおよび、約−７０℃で約１５０Ｊ／ｃｍ２以上の平均シャルピーＶ−ノッチエネルギーを有する。他の態様において、鋼管の平均シャルピーＶ−ノッチエネルギーは約−７０℃で約２５０Ｊ／ｃｍ２以上である。
【００２３】
一つの態様において、８０ｋｓｉ等級の継ぎ目なし鋼管が提供される。該管は、
０．１０重量％〜０．１３重量％の炭素；
０．４０重量％〜０．５５重量％のマンガン；
０．２０重量％〜０．３５重量％のケイ素；
１．９重量％〜２．３重量％のクロム；
０．９重量％〜１．１重量％のモリブデン；
０．００１重量％〜０．００５重量％のカルシウム；
０．０５重量％〜０．０７重量％のバナジウムおよび
０．０１０重量％〜０．０２０重量％のアルミニウム；
を含んでなる鋼組成物を含んでなる。鋼管の肉厚は約８ｍｍ以上で、約３５ｍｍ以下である。鋼管は、熱間圧延、その後の室温への冷却、約９００℃以上の温度への加熱、４０℃／秒以上の冷却速度における焼き入れ、および約６８０℃〜約７６０℃間の温度における焼き戻しにより加工されて、約２０μｍ〜約６０μｍのプライアーオーステナイト粒度、約３μｍ〜約６μｍのパケットサイズ、および約９０容量％以上のマルテンサイトと約１０容量％以下の低ベイナイトを有する微細組織を形成することができる。鋼管は約８０ｋｓｉと約１０２ｋｓｉ間の降伏強さ（ＹＳ）、約９０ｋｓｉと約１２０ｋｓｉ間の極限引っ張り強さ（ＵＴＳ）、約２０％以上の延び率および０．９３以下のＹＳ／ＵＴＳ比率を
有することができる。
【００２４】
他の態様において、９０ｋｓｉ等級の継ぎ目なし鋼管を提供することができる。該管は、
０．１０重量％〜０．１３重量％の炭素；
０．４０重量％〜０．５５重量％のマンガン；
０．２０重量％〜０．３５重量％のケイ素；
１．９重量％〜２．３重量％のクロム；
０．９重量％〜１．１重量％のモリブデン；
０．００１重量％〜０．００５重量％のカルシウム；
０．０５重量％〜０．０７重量％のバナジウム；および
０．０１０重量％〜０．０２０重量％のアルミニウム；
を含んでなる鋼組成物を含んでなる。鋼管の肉厚は約８ｍｍ以上、約３５ｍｍ以下であることができる。鋼管は、熱間圧延、その後の室温への冷却、約９００℃以上の温度への加熱、約２０℃／秒以上の冷却速度における焼き入れ、および約６８０℃〜約７６０℃間の温度における焼き戻しにより加工されて、約２０μｍ〜約６０μｍのプライアーオーステナイト粒度、約２μｍ〜約６μｍのパケットサイズ、および約９５容量％以上のマルテンサイトと約５容量％以下の低ベイナイトを有する微細組織を形成することができる。鋼管は約９０ｋｓｉと約１１２ｋｓｉ間の降伏強さ（ＹＳ）、１００ｋｓｉと１３３ｋｓｉ間の極限引っ張り強さ（ＵＴＳ）、約１８％以上の延び率および約０．９５以下のＹＳ／ＵＴＳ比率を有することができる。
【００２５】
更なる態様において、７０ｋｓｉ等級の継ぎ目なし鋼管を提供することができる。該管は、
０．１０重量％〜０．１３重量％の炭素；
０．４０重量％〜０．５５重量％のマンガン；
０．２０重量％〜０．３５重量％のケイ素；
２．０重量％〜２．５重量％のクロム；
０．９重量％〜１．１重量％のモリブデン；および
０．００１重量％〜０．００５重量％のカルシウム；
を含んでなる鋼組成物を含んでなる。鋼管の肉厚は約８ｍｍ以上、約３５ｍｍ以下であることができる。鋼管は、熱間圧延、その後の室温への冷却、約９００℃以上の温度への加熱、約２０℃／秒以上の冷却速度における焼き入れ、および約６８０℃〜約７６０℃間の温度における焼き戻しにより加工されて、約２０μｍ〜約１００μｍのプライアーオーステナイト粒度、約４μｍ〜約６μｍのパケットサイズ、および約６０容量％以上のマルテンサイトおよび約４０容量％以下の低ベイナイトを有する微細組織を形成することができる。該鋼管は約７０ｋｓｉと約９２ｋｓｉ間の降伏強さ（ＹＳ）、約８３ｋｓｉと約１１０ｋｓｉ間の極限引っ張り強さ（ＵＴＳ）、約１８％以上の延び率および約０．９３以下のＹＳ／ＵＴＳ比率を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明のその他の特徴と利点は添付の図面と関連して実施される以下の説明から、明白になると考えられる。
【図１】図１は鋼管を加工する方法の一態様を示すスキームフロー図である。
【図２】図２は本開示の鋼の一態様の連続的冷却の変態（ＣＣＴ）図の一態様である。
【図３】図３は約６００秒の保持時間を使用する開示態様に従って形成された、焼き入れしたままの管の光学顕微鏡写真である。管はプライアーオーステナイト粒子の境界を表すためにエッチングされている。
【図４】図４Ａと４Ｂは約２４００秒の保持時間を使用する開示態様に従って形成された、焼き入れ、そして焼き戻ししたままの管の光学顕微鏡写真である。管はプライアーオーステナイト粒子の境界を表すためにエッチングされている。（４Ａ）２００倍の拡大、（４Ｂ）１０００倍の拡大。
【図５】図５は、図４の管のほぼ中央の壁部分に、低いおよび高いずれをもつ境界を表す、電子逆散乱回折（ＥＢＳＤ）信号を使用する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により採られた顕微鏡写真である。
【図６】図６は開示された態様に従って形成された鋼の約４５°を超える角度のずれをもつ境界の切片（ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ）の分布を表すプロットである。
【図７】図７は実施例３の比較例の焼き入れされたままの管の中央の壁付近の光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
詳細な説明
本開示の実施態様は、鋼組成物、鋼組成物を使用して形成される管状棒（例えば、管）およびそれぞれの製法、を提供する。管状棒は例えば、石油およびガス産業における使用のためのライン管および垂直管として使用することができる。特定の態様において、管状棒は約８ｍｍ以上、約３５ｍｍ未満の肉厚および、実質的なフェライト、高ベイナイトまたは粒状ベイナイトを含まない、マルテンサイトおよび低ベイナイトの微細組織、を有することができる。そのように形成された管状棒は約７０ｋｓｉ、８０ｋｓｉ、および約９０ｋｓｉの最小降伏強さを有することができる。更なる態様において、管状棒は低温における良好な靭性並びに硫化物応力腐食亀裂（ＳＳＣ）および水素誘発亀裂（ＨＩＣ）に対する抵抗、を有することができ、それにより酸性使用環境における管状棒の使用を可能にする。しかし、管状棒は本開示の実施態様から形成することができる製品の一例を含んでなり、そして、決して、開示された実施態様の応用性を限定するものと考えてはならないことを理解することができる。
【００２８】
本明細書で使用されるような用語「棒」は広義の用語であり、その通常の辞書にある意味を含み、そして更に、真っすぐであり、またはベンドもしくは湾曲物をもち、そして前以て決定された形状に形成することができる、全般的に中空の、細長い部材並びに、形成された管状棒をその意図される部位に固定するために必要なあらゆる更なる成形材料、を表す。他の形状および断面も同様に想定されるが、棒は、実質的に円形の外面と内面をもつ管状であることができる。本明細書で使用される用語「管状」は円形または円筒形である必要はない、あらゆる細長い中空の形状を表す。
【００２９】
本明細書で使用される用語「大体」、「約」および「実質的に」は、記載量に近い量であって、所望の機能を尚実現するか、または所望の結果を達成する量を表す。例えば、用語「大体」、「約」および「実質的に」は、記載量の１０％未満内、５％未満内、１％未満内、０．１％未満内、そして０．０１％未満内にある量を表すことができる。
【００３０】
本明細書で使用される用語「室温」は当業者に知られたその通常の意味をもち、約１６℃（６０°Ｆ）〜約３２℃（９０°Ｆ）の範囲内の温度を含むことができる。
【００３１】
本開示の実施態様は、低合金炭素鋼管および製法を含んでなる。以下に更に詳述されるように、鋼の組成と熱処理の組み合わせにより、高い肉厚の管（例えば、約８ｍｍ以上で、約３５ｍｍ未満のＷＴ）において、最小降伏強さ、靭性、硬度および腐食抵抗の１種または複数を含む、興味を引かれる特定の機械的特性を与える最終的微細組織を達成することができる。
【００３２】
本開示の鋼組成物は、炭素（Ｃ）のみならずまた、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、アルミ
ニウム（Ａｌ）、窒素（Ｎ）およびカルシウム（Ｃａ）を含んでなることができる。更に、場合により１個または複数の以下の元素：タングステン（Ｗ）、ニオビウム（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ホウ素（Ｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびタンタル（Ｔａ）、が存在しても、そして／または同様に付け加えられてもよい。組成物の残りは鉄（Ｆｅ）および不純物を含んでなることができる。特定の態様において、不純物の濃度はできるだけ低い量に減少させることができる。不純物の態様は、それらに限定はされないが、銅（Ｃｕ）、硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、錫（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、酸素（Ｏ）および水素（Ｈ）を含むことができる。
【００３３】
例えば、低合金鋼組成物は以下（別記されない限り重量％）：
約０．０５％〜約０．１６％間の範囲内の炭素；
約０．２０％〜約０．９０％間の範囲内のマンガン；
約０．１０％〜約０．５０％間の範囲内のケイ素；
約１．２０％〜約２．６０％間の範囲内のクロム；
約０．０５０％〜約０．５０％間の範囲内のニッケル；
約０．８０％〜約１．２０％間の範囲内のモリブデン；
約０．０８％以下のタングステン；
約０．０３０％以下のニオビウム；
約０．０２０％以下のチタン；
約０．００５％〜約０．１２％間の範囲内のバナジウム；
約０．００８％〜約０．０４０％間の範囲内のアルミニウム；
約０．００３０％〜約０．０１２％間の範囲内の窒素；
約０．３％以下の銅；
約０．０１％以下の硫黄；
約０．０２％以下のリン；
約０．００１〜約０．００５％間の範囲内のカルシウム；
約０．００２０％以下のホウ素；
約０．０２０％以下のヒ素；
約０．００５％以下のアンチモン；
約０．０２０％以下の錫；
０．０３０％以下のジルコニウム；
０．０３０％以下のタンタル；
約０．００５０％未満のビスマス；
約０．００３０％未満の酸素；
約０．０００３０％以下の水素；および
鉄と不純物を含んでなる組成物のバランス：
を含んでなることができる。
【００３４】
熱処理操作は焼き入れと焼き戻し（Ｑ＋Ｔ）操作を含むことができる。焼き入れ操作は、熱形成後、ほぼ室温から、管をオーステナイト化する温度に管を再加熱し、その後急速に焼き入れする工程を含むことができる。例えば、管を約９００℃〜約１０６０℃間の範囲内の温度に加熱し、特定の浸漬時間中、ほぼオーステナイト化温度に維持することができる。焼き入れ期間中の冷却速度は管の壁の中央付近で特定の冷却速度を達成するように選択される。例えば、管を、壁の中央において約２０℃／秒以上の冷却速度を達成するように冷却することができる。他の態様において、冷却速度は以下に詳述されるように、約４０℃／秒以上であることができる。
【００３５】
約８ｍｍ以上で、約３５ｍｍ未満のＷＴおよび前記の組成を有する管を焼き入れする工程は、管内に約６０％を超える、好ましくは約９０％を超える、そしてより好ましくは約９５％を超える容量パーセントのマルテンサイトの形成を増進することができる。特定の
態様において、管の残りの微細組織は、実質的にフェライト、高ベイナイトまたは粒状ベイナイトを含まずに、低ベイナイトを含むことができる。他の態様において、管の微細組織は実質的に１００％のマルテンサイトよりなることができる。
【００３６】
焼き入れ操作後、管を更に焼き戻しにかけることができる。焼き戻しは、鋼の組成と、目的の降伏強さに応じて、約６８０℃〜約７６０℃間の範囲内の温度で実施することができる。微細組織は、マルテンサイトと低ベイナイトに加えて更に、約１５μｍ〜約１００μｍ間の、ＡＳＴＭ Ｅ１１２に従って測定された、平均プライアーオーステナイト粒度を示すことができる。微細組織はまた、約６μｍ以下、好ましくは約４μｍ以下、最も好ましくは約３μｍ以下の平均パケットサイズを示すことができる。微細組織は更に、約４０ｎｍ以下の平均粒径をもつＭＸ、Ｍ２Ｘ［ここでＭ＝Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、ＣｒそしてＸ＝ＣまたはＮ］の微細沈殿物および、約８０〜約４００ｎｍ間の範囲内の平均粒径をもつタイプＭ３Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ２３Ｃ６の粗い沈殿物を示すことができる。
【００３７】
一つの態様において、約８ｍｍ以上で、約３５ｍｍ未満のＷＴおよび前述の組成と微細組織をもつ鋼管は以下の特性をもつことができる：
・ 最小降伏強さ（ＹＳ） ＝ 約７０ｋｓｉ（４８５ＭＰａ）
・ 最大降伏強さ ＝ 約１０２ｋｓｉ（７０５ＭＰａ）
・ 最小極限引っ張り強さ（ＵＴＳ） ＝ 約９０ｋｓｉ（６２５ＭＰａ）
・ 最大極限引っ張り強さ ＝ 約１２０ｋｓｉ（８２５ＭＰａ）
・ 破損時延び率 ＝ 約２０％を超える
・ ＹＳ／ＵＴＳ ＝ 約０．９３以下。
【００３８】
他の態様において、約８ｍｍ以上で、約３５ｍｍ未満のＷＴおよび前述の組成と微細組織をもつ鋼管は以下の特性をもつことができる：
・ 最小降伏強さ（ＹＳ） ＝ 約８０ｋｓｉ（５５０ＭＰａ）
・ 最大降伏強さ ＝ 約１０２ｋｓｉ（７０５ＭＰａ）
・ 最小極限引っ張り強さ（ＵＴＳ） ＝ 約９０ｋｓｉ（６２５ＭＰａ）
・ 最大極限引っ張り強さ ＝ 約１２０ｋｓｉ（８２５ＭＰａ）
・ 破損時延び率 ＝ 約２０％を超える
・ ＹＳ／ＵＴＳ ＝ 約０．９３以下。
【００３９】
他の態様において、約８ｍｍ以上で、約３５ｍｍ未満のＷＴをもつ鋼管は以下の特性をもって形成することができる：
・ 最小降伏強さ（ＹＳ） ＝ 約９０ｋｓｉ（６２５ＭＰａ）
・ 最大降伏強さ ＝ 約１１２ｋｓｉ（７７５ＭＰａ）
・ 最小極限引っ張り強さ（ＵＴＳ） ＝ 約１００ｋｓｉ（６９５ＭＰａ）
・ 最大極限引っ張り強さ ＝ 約１３３ｋｓｉ（９１５ＭＰａ）
・ 破損時延び率 ＝ 約１８％を超える
・ ＹＳ／ＵＴＳ ＝ 約０．９５以下。
【００４０】
前記の各態様において、形成される管は更に以下の衝撃および硬度の特性を示すことができる：
・ 最小衝撃エネルギー（平均／個別、約−７０℃における）：
・＝ 約２５０Ｊ／約２００Ｊ（７０ｋｓｉおよび８０ｋｓｉ等級に対し）
・＝ 約１５０Ｊ／約１００Ｊ（９０ｋｓｉ等級に対し）
・ 平均剪断面積（約−７０℃におけるＣＶＮ；ＩＳＯ１４８−１）
・＝ 最低約８０％
・ 硬度
・＝ 最大約２４８ ＨＶ１０（７０ｋｓｉおよび８０ｋｓｉ等級に対し）
・＝ 最大約２７０ ＨＶ１０（９０ｋｓｉ等級に対し）。
【００４１】
前記の各態様において、形成される管は更に、硫化物応力腐食（ＳＳＣ）亀裂および水素誘発亀裂（ＨＩＣ）に対し以下の抵抗を示すことができる。ＳＳＣテストは約７２０時間のテスト期間により、溶液Ａを使用してＮＡＣＥ ＴＭ０１７７に従って実施される。ＨＩＣテストはＮＡＣＥ溶液Ａとテスト期間９６時間を使用して、ＮＡＣＥ ＴＭ０２８４−２００３ 第２１２１５項に従って実施される：
ＨＩＣ：
・亀裂の長さの比率、ＣＬＲ ＝ ５％以下、
・亀裂の厚さの比率、ＣＴＲ ＝ １％以下、
・亀裂の感受性の比率、ＣＳＲ ＝ ０．２％以下、
ＳＳＣ：
・９０％の特定最小降伏応力における破損寿命、
・＝ ７０ｋｓｉおよび８０ｋｓｉ等級に対し、約７２０時間を超える、
・７２％の特定最小降伏応力における破損寿命
・＝ ９０ｋｓｉ等級に対し、約７２０時間を超える。
【００４２】
図１に関して、管状棒を製造するための方法１００の一態様を表すフロー図が示される。方法１００は、製鋼操作１０２、熱形成操作１０４、オーステナイト化１０６Ａ、焼き入れ１０６Ｂ、焼き戻し１０６Ｃを含むことができる熱処理操作１０６、および仕上げ操作１１０を含む。方法１００はより多数の操作またはより少数の操作を含むことができ、その操作は、必要に応じて、図１に示されたものと異なる順序で実施することができることは理解することができる。
【００４３】
方法１００の操作１０２は好ましくは、鋼の加工および穿孔、圧延されて、金属の管状棒を形成することができる固形金属鋼片の製造、を含んでなる。更なる態様において、鋼組成物の原料を調製するために、特定の鋼スクラップ、鋳鉄および海綿鉄を使用することができる。しかし、鋼組成物の調製には、鉄および／または鋼の他の原料を使用することができることを理解することができる。
【００４４】
鋼を熔融し、リンと他の不純物を減少させ、そして特定の温度を達成するために電気アーク炉を使用して、一次製鋼を実施することができる。更に、タッピングと脱酸素、並びに合金元素の添加を実施することができる。
【００４５】
製鋼工程の主要な目的の一つは不純物の除去による鉄の精錬である。とりわけ、硫黄とリンはそれらが鋼の機械的特性を劣化させるために、鋼に不利益である。一つの態様において、特定の精錬工程を実施するために、一次製鋼後に、レードル炉とトリミングステーションにおいて、二次的製鋼を実施することができる。
【００４６】
これらの操作期間中に、鋼内に非常に低い硫黄含量を達成することができ、カルシウム包含処理を実施し、そして包含物浮選が実施される。一つの態様において、包含物と不純物を浮遊させるために、レードル炉内で不活性ガスを泡立てることにより、包含物浮選を実施することができる。この方法は不純物と包含物を吸収することができる流体スラッグを生成する。この方法で、包含物含量の低い、所望の組成を有する高品質の鋼を提供することができる。
【００４７】
表１は別記されない限り重量パーセント（重量、％）における、鋼組成物の態様を表す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
炭素（Ｃ）は、鋼組成物へのその添加が、鋼の強度を安価に高め、そして微細組織を精錬し、それにより変態温度を低下させることができる元素である。一つの態様において、鋼組成物のＣ含量が約０．０５％未満であると、幾つかの態様においては製造製品、特に管状製品に所望される強度を得ることが困難であるかも知れない。他方、他の態様においては、鋼組成物が約０．１６％を超えるＣ含量を有する場合には、幾つかの態様においては、靭性が損なわれ、溶接性が減少する可能性があり、それにより、接合がねじ接合により実施されない場合は、あらゆる溶接工程を、より困難で高価なものにさせる可能性がある。更に、高い焼き入れ性をもつ鋼における、焼き入れ亀裂の発生の危険が、炭素含量とともに増加する。従って、一つの態様において、鋼組成物のＣ含量は約０．０５％〜約０．１６％間の範囲内、好適には約０．０７％〜約０．１４％間の範囲内、そしてより好適には約０．０８％〜約０．１２％間の範囲内に選択することができる。
【００５０】
マンガン（Ｍｎ）は、鋼組成物に対するその添加が、鋼の焼き入れ性、強度および靭性を増加するのに有効であることができる元素である。一つの態様において、鋼組成物のＭｎ含量が約０．２０％未満であると、幾つかの態様においては、鋼に所望の強度を得ることが困難である可能性がある。しかし、他の態様において、Ｍｎ含量が約０．９０％を超えると、幾つかの態様においては、バンド構造が著明になり、靭性とＨＩＣ／ＳＳＣ抵抗
が減少する可能性がある。従って、一つの態様において、鋼組成物のＭｎ含量は約０．２０％〜約０．９０％間の範囲内、好適には約０．３０％〜約０．６０％間の範囲内、そしてより好適には約０．３０％〜約０．５０％間の範囲内に選択することができる。
【００５１】
ケイ素（Ｓｉ）は、鋼組成物に対するその添加が、製鋼過程中に脱酸素効果をもつことができ、更に鋼の強度を増加する可能性がある（例えば、固溶体の強化）元素である。一つの態様において、鋼組成物のＳｉ含量が約０．１０％未満である場合は、幾つかの態様における鋼は製鋼工程中に脱酸素が低く、高濃度の微細包含物を示す可能性がある。他の態様において、鋼組成物のＳｉ含量が約０．５０％を超えると、幾つかの態様で鋼の靭性と形成性の双方が減少する可能性がある。表面の酸化物（スケール）の付着が鉄カンラン石形成により増加し、表面の欠陥の危険が高まるために、鋼が酸化雰囲気中で、高温（例えば、約１０００℃を超える温度）で処理される時には、約０．５％を超える鋼組成物内のＳｉ含量はまた、表面の品質に有害な影響を有することが認められる。従って、一つの態様において、鋼組成物のＳｉ含量は約０．１０％〜約０．５０％間の範囲内、好適には約０．１０％〜約０．４０％間の範囲内、そしてより好適には約０．１０％〜約０．２５％間の範囲内に選択することができる。
【００５２】
クロム（Ｃｒ）は、鋼組成物に対するその添加が、焼き入れ性を増加し、変態温度を低下し、そして鋼の焼き戻し抵抗を増加することができる元素である。従って、鋼組成物に対するＣｒの添加は高い強度と靭性レベルを達成するために望ましい可能性がある。一つの態様において、鋼組成物のＣｒ含量が約１．２％未満である場合は、場合により、所望される強度と靭性を得ることが困難かも知れない。他の態様において、鋼組成物のＣｒ含量が約２．６％を超える場合は、価格が過剰であり、そして幾つかの態様においては、粒子の境界における粗いカーバイドの高い堆積により、靭性が減少するかも知れない。更に、生成される鋼の溶接性が減少され、それにより、接合がネジ接合により実施されない場合は、溶接工程を更に困難で、高価なものにさせる可能性がある。従って、一つの態様において、鋼組成物のＣｒ含量は、約１．２％〜約２．６％間の範囲内、好適には約１．８％〜約２．５％間の範囲内、そしてより好適には約２．１％〜約２．４％間の範囲内に選択することができる。
【００５３】
ニッケル（Ｎｉ）は、鋼組成物に対するその添加が、鋼の強度と靭性を増加する可能性がある元素である。しかし、一つの態様において、Ｎｉの添加が約０．５％を超えると、スケールの付着に対する不利な効果が認められ、表面の欠陥形成の危険が高い。更に、他の態様において、約１％を超える鋼組成物内のＮｉ含量は、硫化物応力腐食亀裂に有害な効果をもつことが認められる。従って、一つの態様において、鋼組成物のＮｉ含量は、約０．０５％〜約０．５％間の範囲内、より好適には約０．０５％〜約０．２％間の範囲内で変動することができる。
【００５４】
モリブデン（Ｍｏ）は、鋼組成物に対するその添加が、固溶体と微細沈殿物により焼き入れ性と硬化を改善することができる元素である。Ｍｏは焼き戻し中の柔軟化を遅らせる助けをし、それにより非常に微細なＭＣとＭ２Ｃ沈殿物の形成を促進することができる。これらの粒子はマトリックス内に実質的に均一に分布され、そして更に、有益な水素トラップとして働き、それにより亀裂の核部位として振舞う、通常は粒子の境界において、危険なトラップに向かう原子水素の拡散を遅らせることができる。Ｍｏは更に、粒子の境界へのリンの分離を減少し、それにより粒子内破損に対する抵抗を改善し、水素脆弱化を被る高強度の鋼は粒子内破損形態を示すため、ＳＳＣ抵抗に対しても有益な効果を伴う。従って、鋼組成物のＭｏ含量を増加することにより、より良い靭性レベルを促進する、より高い焼き戻し温度で、所望の強度を達成することができる。一つの態様において、その効果を発揮するために、鋼組成物のＭｏ含量は約０．８０％以上であることができる。しかし、他の態様において、鋼組成物内のＭｏ含量が約１．２％を超える場合は、焼き入れ性
に対する飽和効果が認められ、溶接性が減少される可能性がある。Ｍｏの鉄合金は高価であるため、一つの態様において、鋼組成物のＭｏ含量は約０．８％〜約１．２％間の範囲内、好適には約０．９％〜約１．１％間の範囲内、そしてより好適には約０．９５％〜約１．１％間の範囲内に選択することができる。
【００５５】
タングステン（Ｗ）は、鋼組成物に対するその添加が、場合により実施され、そして二次的硬化を形成するタングステンカーバイドを形成することにより、室温および高温で強度を増加することができる元素である。Ｗは好適には、高温で鋼の使用が必要な時に添加される。Ｗの動態は焼き入れ性に関してはＭｏの動態に類似しているが、その効果はＭｏの効果の約半分である。タングステンは鋼の酸化を減少し、そして、その結果、高温における再加熱処理期間に、より少ない缶石が形成される。しかし、その価格が非常の高いので、一つの態様において、鋼組成物のＷ含量は約０．８％以下であるように選択することができる。
【００５６】
ニオビウム（Ｎｂ）は、鋼組成物に対するその添加が、場合により実施され、そしてカーバイドおよびニトリドを形成するために提供され、そして更に熱間圧延および焼き入れ前の再加熱中に、オーステナイトの粒度を精錬するために使用することができる元素である。しかし、Ｃｒ、ＭｏおよびＣのような他の化学元素の適当なバランスにより、低い変態温度が促進される時に、主要なマルテンサイト組織が形成され、そして、粗いオーステナイト粒子の場合ですら、微細なパケットが形成されるので、オーステナイト粒子を精錬するために、本発明の鋼組成物の態様にはＮｂは必要ではない。
【００５７】
カーボニトリドとしてのＮｂ沈殿物は粒子の分散硬化により鋼の強度を増加することができる。これらの微細な丸い粒子は、マトリックス内に実質的に均一に分布され、そして更に水素トラップとして働くことができ、それにより、亀裂の核部位として振舞う、通常粒子の境界における、危険なトラップに向かう原子水素の拡散を有益に遅らせることができる。一つの態様において、鋼組成物のＮｂ含量が約０．０３０％を超えると、靭性を損なう、粗い沈殿物の分布が形成される可能性がある。従って、一つの態様において、鋼組成物のＮｂ含量は約０．０３０％以下、好適には約０．０１５％以下、そしてより好適には約０．０１％以下であるように選択することができる。
【００５８】
チタン（Ｔｉ）は、鋼組成物に対するその添加が、場合により実施され、そして高温工程においてオーステナイト粒度を精錬して、それによりニトリドとカーボニトリドを形成するために提供されることができる元素である。しかし、それが、特に２５ｍｍを超える肉厚をもつ管の場合に、焼き入れ性を改善する固溶体中に残るホウ素を保護するために使用される場合を除いて、本発明の鋼組成物の態様には必要でない。例えば、Ｔｉは窒素を結合して、ＢＮ形成を回避する。更に、特定の態様において、Ｔｉが約０．０２％より高い濃度で存在する場合に、靭性を損なう粗いＴｉＮの粒子が形成され得る。従って、一つの態様において、鋼組成物のＴｉ含量は約０．０２％以下、そしてより好適には、ホウ素が約０．００１０％未満である時に、約０．０１％以下であることができる。
【００５９】
バナジウム（Ｖ）は、鋼組成物に対するその添加が、焼き戻し中にカーボニトリドの沈殿により強度を増加することができる元素である。これらの微細な丸い粒子はまた、マトリックス内に実質的に均一に分布され、そして有益な水素トラップとして働くことができる。一つの態様において、Ｖ含量が約０．０５％未満である場合に、場合により、所望の強度を得ることが困難かも知れない。しかし、他の態様において、鋼組成物のＶ含量が０．１２％より高い場合には、大容量分率（ａ ｌａｒｇｅ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ）のバナジウムカーバイド粒子が形成されて、その後に靭性を減少させることができる。従って、特定の態様において、鋼組成物のＮｂ含量は約０．１２％以下、好適には約０．０５％〜約０．１０％間の範囲内、そしてより好適には約０．０５％〜約０．０７％
間の範囲内であるように選択することができる。
【００６０】
アルミニウム（Ａｌ）は、鋼組成物に対するその添加が、製鋼工程中、脱酸素効果を有し、そして鋼粒子を精錬する可能性がある元素である。一つの態様において、鋼組成物のＡｌ含量が約０．０４０％より高い場合には、靭性を損なうＡｌＮの粗い沈殿物および／または、ＨＩＣおよびＳＳＣ抵抗を損なうＡｌ濃度の高い酸化物（例えば、非金属包含物）が形成され得る。従って、一つの態様において、鋼組成物のＡｌ量は約０．０４％以下、好適には約０．０３％以下、そしてより好適には約０．０２５％以下であるように選択することができる。
【００６１】
窒素（Ｎ）は、一つの態様において、Ｖ、Ｎｂ、ＭｏおよびＴｉのカーボニトリドを形成するために、鋼組成物内のその含量が好適には約０．００３０％以上であるように選択される元素である。しかし、他の態様において、鋼組成物のＮ含量が約０．０１２０％を超えると、鋼の靭性が劣化される可能性がある。従って、鋼組成物のＮ含量は約０．００３０％〜約０．０１２０％間の範囲内、好適には約０．００３０％〜約０．０１００％間の範囲内、そしてより好適には約０．００３０％〜約０．００８０％間の範囲内に選択することができる。
【００６２】
銅（Ｃｕ）は鋼組成物の態様には必要でない不純物元素である。しかし、製造工程に応じて、Ｃｕの存在は不可避である可能性がある。従って、鋼組成物内のＣｕ含量はできるだけ低いように限定することができる。例えば、一つの態様において、鋼組成物のＣｕ含量は約０．３％以下、好適には約０．２０％以下、そしてより好適には約０．１５％以下であることができる。
【００６３】
硫黄（Ｓ）は、鋼の靭性と作業性の双方、並びにＨＩＣ／ＳＳＣ抵抗を減少させることができる不純物元素である。従って、幾つかの態様において、鋼組成物のＳ含量はできるだけ低く維持することができる。例えば、一つの態様において、鋼組成物のＳ含量は約０．０１％以下、好適には約０．００５％以下、そしてより好適には約０．００３％以下であることができる。
【００６４】
リン（Ｐ）は高強度の鋼の靭性とＨＩＣ／ＳＳＣ抵抗を減少させることができる不純物元素である。従って、鋼組成物のＰ含量は、幾つかの態様において、できるだけ低く維持することができる。例えば、一つの態様において、鋼組成物のＰ含量は約０．０２％以下、好適には約０．０１２％以下、そしてより好適には約０．０１０％以下であることができる。
【００６５】
カルシウム（Ｃａ）は、鋼組成物へのその添加が、包含物の形状の制御および、微細な、実質的に丸い硫化物を形成することによりＨＩＣ抵抗の促進を補助することができる元素である。一つの態様において、これらの利点を提供するために、鋼組成物のＣａ含量は、鋼組成物の硫黄含量が約０．００２０％を超える時は、約０．００１０％以上であるように選択することができる。しかし他の態様において、鋼組成物のＣａ含量が約０．００５０％を超える場合には、Ｃａ添加の効果は飽和されて、ＨＩＣとＳＳＣ抵抗を軽減する、Ｃａ濃度の高い、非金属包含物の塊を形成する危険が増大する可能性がある。従って、特定の態様において、最少のＣａ含量は約０．００１０％以上、そして最も好適には約０．００１５％以上であるように選択することができるが、鋼組成物の最大Ｃａ含量は約０．００５０％以下、そしてより好適には約０．００３０％以下であるように選択することができる。
【００６６】
ホウ素（Ｂ）は、鋼組成物へのその添加が、場合により実施され、そして鋼の焼き入れ性を改善するために提供されることができる元素である。Ｂはフェライト形成を妨げるた
めに使用することができる。一つの態様において、有益な効果は約０．００２０％を超えるホウ素含量により飽和され得るが、これらの有益な効果を提供するための鋼組成物のＢ含量の下限は約０．０００５％であることができる。従って、特定の態様において、鋼組成物のＢ含量は約０〜０．００２０％間の範囲内、より好適には約０．０００５〜約０．００１２％間の範囲内、そして最も好適には約０．０００８〜約０．００１４％間の範囲内にすることができる。
【００６７】
ヒ素（Ａｓ）、錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）およびビスマス（Ｂｉ）は鋼組成物の態様には必要でない不純物元素である。しかし、製鋼工程により、これらの不純物元素の存在が不可避である可能性がある。従って、鋼組成物内のＡｓとＳｎ含量は約０．０２０％以下、そしてより好適には約０．０１５％以下であるように選択することができる。ＳｂとＢｉ含量は約０．００５０％以下であるように選択することができる。
【００６８】
ジルコニウム（Ｚｒ）とタンタル（Ｔａ）はＮｂおよびＴｉと同様な、強力なカーバイドおよびニトリド形成物として働く元素である。これらの元素はオーステナイト粒子を精錬するためには、本発明の鋼組成物の態様には必要でないので、鋼組成物に、場合により添加されることができる。ＺｒとＴａの微細なカーボニトリドは粒子の分散硬化により鋼の強度を増加し、そして更に有益な水素トラップとして働き、それにより危険なトラップの方向への原子水素の拡散を遅延させることができる。一つの態様において、ＺｒまたはＴａ含量が約０．０３０％以上である場合には、鋼の靭性を損なう可能性がある、粗い沈殿物の分布が形成され得る。ジルコニウムはまた、鋼中の脱酸素元素として働き、硫黄と結合するが、球体の非金属包含物を増進するための、鋼に対する添加物としてはＣａが好まれる。従って、鋼組成物中のＺｒとＴａの含量は約０．０３％以下であるように選択することができる。
【００６９】
鋼組成物の総酸素（Ｏ）含量は可溶性酸素と、非金属包含物（酸化物）中の酸素の合計である。それは実際的には、十分に脱酸素された鋼中の酸化物中の酸素含量であるので、高すぎる酸素含量は、非金属包含物の高い容量分率およびＨＩＣとＳＳＣに対する少ない抵抗を意味する。従って、一つの態様において、鋼の酸素含量は約０．００３０％以下、好適には約０．００２０％以下、そしてより好適には約０．００１５％以下であるように選択することができる。
【００７０】
前記のような組成を有する流体スラグの製造後に、鋼は、鋼の軸に沿って実質的に均一な直径を有する丸い固形の鋼片に鋳型することができる。例えば、約３３０ｍｍ〜約４２０ｍｍ間の範囲内の直径を有する丸い鋼片をこの方法で製造することができる。
【００７１】
このように加工された鋼片は熱形成工程１０４により管状の棒に形成することができる。一つの態様において、清浄な鋼の、固形の、円筒形の鋼片は約１２００℃〜１３４０℃、好適には約１２８０℃の温度に加熱することができる。例えば鋼片は回転ヒース（ｈｅａｔｈ）炉により再加熱することができる。鋼片は更に圧延機にかけることができる。圧延機内で、鋼片は、特定の好適な態様において、マネッスマン法を使用して穿孔することができ、熱間圧延を使用して、長さを実質的に増加させながら、管の外径と肉厚を実質的に減少させる。特定の態様において、マネッスマン法は約１２００℃〜約１２８０℃間の範囲内の温度で実施することができる。得られる中空の棒を更に、保持マンドレル連続圧延機内で約１０００℃〜約１２００℃間の範囲内の温度で熱間圧延することができる。正確なサイジングはサイジング圧延機により実施することができ、継ぎ目なし管は冷却床中でほぼ室温に空気冷却される。この方法で、例えば、約６インチ（約１５ｃｍ）〜約１６インチ（約４０ｃｍ）間の範囲内の外径（ＯＤ）をもつ管を形成することができる。
【００７２】
圧延後、温度をより均一にするために、室温で冷却することなしに、中間炉により、管
をインラインで加熱することができ、正確なサイジングはサイジング圧延機により実施することができる。その後、継ぎ目なし管を冷却床中で室温に空気冷却することができる。約１６インチ（約４０ｃｍ）を超える最終ＯＤをもつ管の場合に、中間サイジング圧延機により製造される管は回転膨張圧延機により加工することができる。例えば中間サイズの管は移動（ｗａｌｋｉｎｇ）ビーム炉により約１１５０℃〜約１２５０℃間の範囲内の温度に再加熱され、約１１００℃〜約１２００℃間の範囲内の温度でエクスパンダ圧延機により所望の直径に膨張され、そして最終的サイジングの前にインラインで再加熱されることができる。
【００７３】
限定されない例において、固形の棒は、約６インチ（約１５ｃｍ）〜約１６インチ（約４０ｃｍ）間の範囲内の外径および、約８ｍｍ以上で、約３５ｍｍ未満の肉厚、を有する管に前記の通りに熱形成されることができる。
【００７４】
形成された管の最終的微細組織は、操作１０２に提供される鋼の組成および、操作１０６において実施される熱処理、により決定されることができる。組成と微細組織は順次、形成される管の特性を与えることができる。
【００７５】
一つの態様において、マルテンサイト形成の増進は、パケットサイズ（亀裂の生長に対する、より高い抵抗を与える高角度の境界により分離された領域のサイズ、ずれが高いほど、亀裂が境界を横断するために要するエネルギーが高い）を微細にし（ｒｅｆｉｎｅ）、そして与えられた降伏強さに対する鋼管の靭性を改善することができる。焼き入れされたままの管中のマルテンサイト量を増加すると更に、与えられた強度レベルに対して、より高い焼き入れ温度の使用を許すことができる。更なる態様において、焼き入れされたままの管中のベイナイトをマルテンサイトと置き換えることにより与えられた焼き入れ温度に対して、より高い強度レベルを達成することができる。従って、一つの態様において、比較的低温で、主としてマルテンサイトの微細組織を達成することが本方法の目的である（例えば、約４５０℃以下の温度におけるオーステナイトの変態）。一つの態様において、マルテンサイトの微細組織は約６０％以上のマルテンサイトの容量パーセントを含んでなることができる。更なる態様において、マルテンサイトの容量パーセントは約９０％以上であることができる。更なる態様において、マルテンサイトの容量パーセントは約９５％以上であることができる。
【００７６】
他の態様において、鋼の焼き入れ性、すなわち、焼き入れされる時にマルテンサイトを形成する鋼の相対的能力、は組成と微細組織により改善することができる。一つの様相において、ＣｒとＭｏのような元素の添加は、マルテンサイトとベイナイトの変態温度を低下させることに有用であり、焼き戻しに対する抵抗を増加する。有益なことには、その場合、与えられた強度レベル（例えば、降伏強さ）を達成するために、より高い焼き戻し温度を使用することができる。他の様相において、比較的粗いオーステナイト粒度（例えば、約１５μｍ〜約１００μｍ）は焼き入れ性を改善することができる。
【００７７】
更なる態様において、鋼の硫化物応力腐食亀裂（ＳＳＣ）抵抗は組成と微細組織により改善されることができる。一つの様相において、ＳＳＣは管内のマルテンサイトの増加した含量により改善されることができる。他の様相において、非常に高温における焼き戻しは以下に更に詳述されるように、管のＳＳＣを改善することができる。
【００７８】
約４５０℃以下の温度でマルテンサイト形成を促進するために、鋼組成物は更に等式１を満たすことができ、その各元素の量は重量％で与えられる：
６０Ｃ％ ＋ Ｍｏ％ ＋ １．７Ｃｒ％ ＞ １０ 等式１
【００７９】
焼き入れ後に有意量のベイナイト（例えば、約４０容量％未満）が存在する場合は、実質的に高ベイナイトまたは粒状ベイナイト（ベイナイト状のずれた（ｄｉｓｌｏｃａｔｅｄ）フェライトおよび、高Ｃのマルテンサイトと保持されたオーステナイトの島の混合物）を含まない比較的微細なパケットを増進するためには、ベイナイトが形成する温度は約５４０℃以下でなければならない。
【００８０】
約５４０℃以下の温度でベイナイト形成（例えば、低ベイナイト）を増進するためには、鋼組成物は更に等式２を満たすことができ、そこで各元素の量は重量％で与えられる：
６０Ｃ％ ＋ ４１Ｍｏ％ ＋ ３４Ｃｒ％ ＞ ７０ 等式２
【００８１】
図２は、膨張計測（ｄｉｌａｔｏｍｅｔｒｙ）により示された、表１に示された範囲内の組成をもつ鋼の連続的冷却変態（ＣＣＴ）図を表す。図２は、高いＣｒとＭｏ含量の場合でも、フェライトの形成を実質的にに回避し、そして約５０容量％以上のマルテンサイト量を有するためには、約２０μｍを超える平均のプライアー（ｐｒｉｏｒ）オーステナイト粒度（ＡＧＳ）および約２０℃／秒以上の冷却速度を使用することができる。更に、約１００％のマルテンサイトの微細組織を提供するためには、約４０℃／秒以上の冷却速度を使用することができる。
【００８２】
明らかに、約８ｍｍ〜約３５ｍｍ間の肉厚の管に対する約８００℃と５００℃間の典型的平均冷却速度は約５℃／秒より低いので、焼きならし（例えば、オーステナイト化とその後の静止空気冷却）は、所望のマルテンサイト微細組織を達成することができない。管の壁の中央付近において所望の冷却速度を達成し、そしてそれぞれ約４５０℃と約５４０℃より低い温度でマルテンサイトと低ベイナイトを形成するためには、水の焼き入れを使用することができる。従って、圧延したままの管は炉内で再加熱され、熱間圧延から空気冷却後に、焼き入れ操作１０６Ａにおいて水で焼き入れされる。
【００８３】
例えば、オーステナイト化操作１０６Ａの一つのの態様において、炉の領域の温度は、管に、約±２０℃より小さい許容範囲を伴う目標のオーステナイト化温度を達成させるように選択することができる。目標のオーステナイト化温度は、約９００℃〜約１０６０℃間の範囲内に選択することができる。加熱速度は約０．１℃／秒〜約０．３℃／秒間の範囲内に選択することができる。浸漬期間、すなわち管が最終目標温度マイナス約１０℃を達成する時間と、炉からの排出時間との間の期間、は約３００秒〜約３６００秒間の範囲内に選択することができる。オーステナイト化温度と保持時間は、化学組成、肉厚および所望のオーステナイト粒度に応じて選択することができる。炉の出口において、管は表面酸化物を除去するために、スケールを除去され、水の焼き入れシステムに早急に移される。
【００８４】
焼き入れ操作１０６Ｂにおいて、管の壁の中央付近で所望の冷却速度（例えば、約２０℃／秒を超える）を達成するために、外部および内部冷却を使用することができる。前述されたように、この範囲内の冷却速度は、約６０％を超える、好適には約９０％を超える、そしてより好適には約９５％を超えるマルテンサイトの容量パーセントの形成を促進することができる。残りの微細組織は低ベイナイト（すなわち、通常約５４０℃より高い温度で形成される高ベイナイトの場合におけるように、ラス境界に粗い沈殿物を伴わずにベイナイトのラス（ｌａｔｈｓ）内に微細な沈殿物を含む典型的な形態をもつ約５４０℃より低い温度で形成されるベイナイト）を含むことができる。
【００８５】
一つの態様において、焼き入れ操作１０６Ｂの水による焼き入れは、撹拌された水を含
むタンク内に管を浸漬することにより実施することができる。管は、熱の移動を、高く、均一にさせ、そして管のゆがみを回避するために、焼き入れ期間中、急速に回転することができる。更に、管内に発生する蒸気を除去するために、内部の水噴射を使用することもできる。特定の態様において、焼き入れ操作１０６Ｂ期間中の水温は、約４０℃以下、好適には約３０℃未満であることができる。
【００８６】
焼き入れ操作１０６Ｂ後に、焼き戻し操作１０６Ｃのために管を他の炉内に導入することができる。特定の態様において、比較的低いずれ（ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ）密度のマトリックスと、実質的に丸い形状（すなわち、高度の球状化）をもつ、より多いカーバイドを生成するように、焼き戻し温度を十分に高いように選択することができる。ラスと粒子の境界における針型カーバイドは、より容易な亀裂経路を提供することができるので、この球状化は管の衝撃靭性を改善する。
【００８７】
より球状の、分散されたカーバイドを生成するのに十分に高い温度でマルテンサイトを焼き戻しすることは、粒子を横断する亀裂および、より良いＳＳＣ抵抗を増進することができる。亀裂の生長は多数の水素捕捉部位をもつ鋼においてより遅いことができ、そして球形をもつ、微細な、分散された沈殿物は、より良い結果を与える。
【００８８】
結束（ｂａｎｄｅｄ）微細組織（例えば、フェライト−パーライトまたはフェライト−ベイナイト）と反対に、焼き戻しマルテンサイトを含む微細組織を形成することにより、鋼管のＨＩＣ抵抗は更に増加することができる。
【００８９】
一つの態様において、焼き戻し温度は、鋼の化学組成と目標の降伏強さに応じて、約６８０℃〜約７６０℃間の範囲内に選択することができる。選択された焼き戻し温度の許容範囲は約±１５℃の範囲内にあることができる。管は、選択された焼き戻し温度まで、約０．１℃／秒〜約０．３℃／秒の間の速度で加熱することができる。管は、更に、約６００秒〜約４８００秒間の範囲内の期間中、選択された焼き戻し温度に維持することができる。
【００９０】
明らかに、パケットサイズは焼き戻し操作１０６Ｃにより有意には影響を受けない。しかしパケットサイズは、オーステナイトが変態する温度の低下とともに低下することができる。約０．４３％未満の炭素当量を含む伝統的な低炭素鋼においては、焼き戻しベイナイトは本適用内の焼き戻しマルテンサイトの値（例えば、約６μｍ以下、例えば約６μｍ〜約２μｍの範囲内）に比較して、より粗いパケットサイズ（例えば、７〜１２μｍ）を示すことができる。
【００９１】
マルテンサイトのパケットサイズは平均オーステナイト粒度とはほとんど独立しており、比較的粗い平均オーステナイト粒度（例えば、１５μｍまたは２０μｍ〜約１００μｍ）の場合でも、微細（例えば、約６μｍ以下の平均粒度）のままであることができる。
【００９２】
仕上げ操作１１０はそれらに限定はされないが、歪取りまたは曲げ操作を含むことができる。歪取り操作はほぼ焼き戻し温度より下〜約４５０℃より上の温度で実施することができる。
【００９３】
一つの態様において、曲げ操作は熱誘導曲げにより実施することができる。熱誘導曲げは、誘導コイル（例えば、加熱リング）と、曲げられる構造物の外面上に水を噴霧する焼き入れリングにより規定される、ホットテープと呼ばれる狭い領域内に集中する熱変形過程である。真っすぐな（母）管が、管の前方が円形経路を表すように拘束されたアームに固定されながら、その背部から押し込まれる。この拘束が全構造物上に曲げのモーメントを誘発するが、管は実質的にホットテープの対応（ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ）内で
のみ可塑的に変形される。従って、焼き入れリングは２種の同時の役目を果たす：可塑的変形下で区域を規定し、そして熱ベンドをインラインで焼き入れる。
【００９４】
加熱リングと焼き入れリング双方の管径は、母管の外径（ＯＤ）より約２０ｍｍ〜約６０ｍｍ大きい。管の外面および内面双方の曲げ温度は高温計により連続的に測定することができる。
【００９５】
従来の管加工において、ベンドは、曲げおよびインラインの焼き入れ後に、最終的機械特性を達成するために、ベンドを比較的低温に加熱し、保持する工程を含む応力緩和処理を受けることができる。しかし、仕上げ操作１１０期間中に実施されるインラインの焼き入れと応力緩和操作は、オフラインの焼き入れと焼き戻し操作１０６Ｂ、１０６Ｃから得られるものと異なる微細組織を製造することができることが認められる。従って、本開示の一つの態様において、操作１０６Ｂ、１０６Ｃ後に得られる微細組織を実質的に再生するために、操作１０６Ｂ、１０６Ｃにおいて前述されたものと同様なオフラインの焼き入れと焼き戻し処理を実施することができる。従って、ベンドは炉内で再加熱され、次に撹拌水を含む焼き入れタンク内に早急に浸漬され、次に炉内で焼き戻しされる。
【００９６】
特定の態様において、水中で焼き入れ期間中、管を回転させ、そして水はノズルを使用して管内に流入することができるが、他方、焼き入れ期間中、ベンドは固定されてノズルは使用されない。従って、ベンドに対する焼き入れ効果はわずかに低いかも知れない。更なる態様において、オーステナイト化と焼き戻し期間中の加熱速度はまた、異なる性能／生産性をもつ炉を使用することができるために、わずかに異なる可能性がある。
【００９７】
一つの態様において、曲げおよび焼き入れ後の焼き戻しは、約６５０℃〜約７６０℃間の範囲内の温度で実施することができる。管は約０．０５℃／秒〜約０．３℃／秒間の範囲内の速度で加熱することができる。目標の焼き戻し温度が達成された後に、約６００秒〜約３６００秒間の範囲内の保持時間を使用することができる。
【００９８】
図３は開示態様に従って形成される焼き入れたままの管の微細組織を表す光学顕微鏡写真（２％ナイタール（ｎｉｔａｌ）エッチング）である。管の組成は０．１０％のＣ、０．４４％のＭｎ、０．２１％のＳｉ、２．０％のＣｒ、０．９３％のＭｏ、０．１４％のＮｉ、０．０５％のＶ、０．０１％のＡｌ、０．００６％のＮ、０．００１１％のＣａ、０．０１１％のＰ、０．００３％のＳ、０．１４％のＣｕであった。管は約２７３ｍｍの外径（ＯＤ）と約１３．９ｍｍの肉厚を有した。図３に示したように、焼き入れしたままの管は主としてマルテンサイトおよび幾らかの低ベイナイトである微細組織を示す。実質的にフェライト、高ベイナイトまたは粒状ベイナイトは検出されない。オーステナイト化は約６００秒の短い浸漬時間の期間中、約９８０℃で実施されたので、リニアルインターセプトとしてＡＳＴＭ Ｅ１１２に従って測定された焼き入れしたままの管の平均のプライアーオーステナイト粒度（ＡＧＳ）は約２０μｍであった。
【００９９】
図４Ａと４Ｂは、その浸漬時間が約２４００秒である、開示態様に従う焼き入れと焼き戻し後の管の微細組織を示す光学顕微鏡写真である。図４Ａは低い倍率（例えば、約２００×）の光学顕微鏡写真を示し、図４Ｂは、プライアーオーステナイト粒子の境界を示すことができる選択的エッチング後の、焼き入れしたままの管の微細組織を表す高い倍率（例えば、約１０００×）における光学顕微鏡写真を示す。図４Ａと４Ｂに示されるように、プライアーオーステナイト粒度は大きく、約４７μｍであり、約９０％を超えるマルテンサイトの容量百分率を伴って、焼き入れ性を更に改善することができる。明らかに、焼き入れ後のプライアーオーステナイト粒度が約２０μｍ以下であり、マルテンサイトの容量百分率が約６０％を超える時は、高角度の粒子境界により分離される領域の平均サイズ（すなわち、パケットサイズ）はほぼ６μｍより小さい。
【０１００】
プライアーオーステナイト粒子がより大きくなる時でも、主要なマルテンサイト組織（例えば、約６０容量％より大きいマルテンサイト）が形成され、低ベイナイトが比較的低温で（例えば、＜５４０℃）形成される場合は、焼き入れと焼き戻し後の鋼のパケットサイズはほぼ６μｍ未満に維持されることができる。
【０１０１】
パケットサイズは、電子逆散乱回折（ＥＢＳＤ）信号を使用し、そして高角度境界を約４５°より大きいずれ（ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）をもつものと考えて、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により採られた画像上の平均リニアルインターセプトとして測定することができる。
【０１０２】
境界のずれ（ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）が示される逆ポール図の一例が図５に示される。約３°未満の境界のずれは細線として示され、他方、約４５°を超えるずれを示す境界は太線として示される。
【０１０３】
微細組織中のマルテンサイトの量が約９５％より大きかったために、プライアーオーステナイトの粒度は約４７μｍの平均値を有したが、リニアルインターセプト法による測定は、約５μｍの平均パケットサイズ値を伴って図６に示した分布を与えた。
【０１０４】
焼き入れおよび焼き戻し管上において、約８０ｎｍ〜約４００ｎｍ間の範囲内の平均粒径をもつ、タイプＭ３Ｃ、Ｍ６Ｃおよび／またはＭ２３Ｃ６の粗い沈殿物に加えて、約４０ｎｍ未満の粒度をもつ、ＭＸ、Ｍ２Ｘタイプ（ここで、Ｍは、ＭｏまたはＣｒ、あるいは存在する場合はＶ、Ｎｂ、Ｔｉであり、そしてＸはＣまたはＮである）の微細沈殿物もまた、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により検出された。
【０１０５】
非金属包含物の総容量百分率は約０．０５％未満、好適には０．０４％未満である。約１５μｍより大きい粒度をもつ酸化物の検査面積の平方ｍｍ当たりの包含物数は約０．４／ｍｍ２未満である。
実質的に修飾された丸い硫化物のみが存在する。
【実施例】
【０１０６】
以下の実施例において、前述の製鋼法の態様を使用して形成された鋼管の微細組織の特性および機械的特性および衝撃が考察される。とりわけ、前述の組成物および熱処理条件の態様に対して、オーステナイトの粒度、パケットサイズ、マルテンサイトの容量、低ベイナイトの容量、非金属包含物の容量および約１５μｍより大きい包含物を含む微細組織のパラメーターを調べた。更に、降伏強さおよび引っ張り強さ、硬度、延び率、靭性およびＨＩＣ／ＳＳＣ抵抗を含む対応する機械的特性も考察される。
【実施例１】
【０１０７】
８０ｋｓｉ等級に対する焼き入れおよび焼き戻し管の機械的および微細組織の特性
表２の鋼の微細組織および機械的特性を研究した。微細組織のパラメーターの測定に関連しては、オーステナイトの粒度（ＡＧＳ）はＡＳＴＭ Ｅ１１２に従って測定し、パケットサイズは電子逆散乱回折（ＥＢＳＤ）信号を使用する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により採られた画像上の平均リニアルインターセプトを使用して測定され、マルテンサイトの容量はＡＳＴＭ Ｅ５６２に従って測定され、低ベイナイトの容量はＡＳＴＭ Ｅ５６２に従って測定され、非金属包含物の容量百分率はＡＳＴＭ Ｅ１２４５に従って光学顕微鏡を使用する自動画像分析により測定され、そして沈殿物の存在は抽出複製法を使用する透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により研究された。
【０１０８】
機械的特性に関しては、降伏強さ、引っ張り強さおよび延び率はＡＳＴＭ Ｅ８に従っ
て測定され、硬度はＡＳＴＭ Ｅ９２に従って測定され、衝撃エネルギーはＩＳＯ１４８−１に従って、横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片上で評価し、亀裂先端開口位置のずれはＢＳ７４８８の第１部に従って約−６０℃で測定され、ＨＩＣ評価はＮＡＣＥ溶液Ａと９６時間の試験期間を使用してＮＡＣＥ基準ＴＭ０２８４−２００３、第２１２１５項に従って実施された。ＳＳＣ評価はＮＡＣＥ ＴＭ０１７７に従って、試験溶液Ａと、約９０％の特定最小降伏応力において約７２０時間の試験期間とを使用して実施した。
【０１０９】
表２に示した化学組成範囲をもつ約９０ｔの熱がアーク炉により製造された。
【０１１０】
【表２】
【０１１１】
タッピング（ｔａｐｐｉｎｇ）、脱酸素および合金添加後に、レードル炉とトリミングステーション中で二次的冶金学的操作を実施した。次に、カルシウム処理および真空脱気後に、液体鋼を約３３０ｍｍ直径の丸い棒として垂直鋳造機上で連続的に鋳造した。
【０１１２】
鋳造したままの棒を約１３００℃の温度まで回転ヒース炉により再加熱し、熱穿孔し、中空物を保持マンドレルの複数スタンド管圧延機により熱間圧延し、図１において前述された方法に従って、熱サイジングにかけた。製造された継ぎ目なし管は約２７３．２ｍｍの外径と約１３．９ｍｍの肉厚を有した。生成された圧延されたままの継ぎ目なし管上で測定された化学組成は表３に報告される。
【０１１３】
【表３】
【０１１４】
その後、圧延されたままの管を移動ビーム炉により約２２００秒間、約９２０℃の温度に加熱することによりオーステナイト化し、高圧水ノズルにより缶石除去し、そして撹拌水を含むタンクと内部の水ノズルを使用して、外部そして内部から水で焼き入れした。オーステナイト化加熱速度は約０．２５℃／秒であった。焼き入れ中に使用された冷却速度は約６５℃／秒を超えた。焼き入れされた管は約５４００秒の総合時間および約１８００秒の浸漬時間にわたり、約７１０℃の温度における焼き戻し処理のために、他の移動ビーム炉に早急に移された。焼き戻し加熱速度は約０．２℃／秒であった。焼き戻し後に使用された冷却は、約０．５℃／秒未満の速度で静止空気中で実施された。すべての焼き入れおよび焼き戻し（Ｑ＆Ｔ）管は熱により歪みとりを実施された。
【０１１５】
実施例１の管の微細組織と非金属包含物の特徴を表す主要なパラメーターは表４に示される。
【０１１６】
【表４】
【０１１７】
実施例１の管の機械的特性および腐食特性は表５、６および７に示される。表５は焼き入れおよび焼き戻し管の引っ張り、延び率、硬度および靭性の特性を表す。表６は２種のシミュレートされた溶接後の熱処理、ＰＷＨＴ１とＰＷＨＴ２、後の降伏強さを表す。溶接後熱処理１（ＰＷＨＴ１）は、加熱および、約５時間の浸漬時間を伴って約６５０℃の温度までの、約８０℃／時間の速度の冷却、よりなった。溶接後の加熱処理２（ＰＷＨＴ２）は、加熱および、約１０時間の浸漬時間を伴って約６５０℃の温度までの約８０℃／時間の速度での冷却、よりなった。表７は焼き入れおよび焼き戻し管の、測定されたＨＩＣおよびＳＳＣ抵抗を示す。
【０１１８】
【表５】
【０１１９】
【表６】
【０１２０】
【表７】
【０１２１】
前記の試験結果（表５、表６および表７）から、焼き入れおよび焼き戻し管は８０ｋｓｉ等級を形成するのに適し、以下の特徴を示すことが認められた：、
・ 降伏強さ，ＹＳ：最小約５５５ＭＰａ（８０ｋｓｉ）および最大約７０５ＭＰａ（１０２ｋｓｉ）、
・ 極限引っ張り強さ，ＵＴＳ：最小約６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）および最大約８２５ＭＰａ（１２０ｋｓｉ）、
・ 硬度：約２５０ ＨＶ１０未満、
・ 伸び率、約２０％以上、
・ ＹＳ／ＵＴＳ 比率、約０．９３以下、
・ 横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片に対し約−７０℃において約２５０Ｊ／約２００Ｊ（平均／個別）の最低衝撃エネルギー、
・ 基準ＩＳＯ１４８−１に従ってテストされた横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片において測定された、５０％ＦＡＴＴ（約５０％剪断面積をもつ破損出現の変態温度）および８０％ＦＡＴＴ（約８０％剪断面積をもつ破損出現に対する変態温度）に関して優れた靭性、
・ 約−６０℃において優れた縦の亀裂先端開口部のずれ（ＣＴＯＤ）（約０．８ｍｍを超える）、
・ シミュレートされた溶接後の熱処理後［加熱および、約８０℃／時間の冷却速度、約６５０℃の浸漬温度；浸漬時間：５時間（ＰＷＨＴ１）および１０時間（ＰＷＨＴ２）］、に最小約５５５ＭＰａの降伏強さ，ＹＳ、
・ ＨＩＣ（ＮＡＣＥ 溶液Ａおよび約９６時間の試験期間を使用して、ＮＡＣＥ 基準
ＴＭ０２８４−２００３ 第２１２１５項に従ってテスト）並びにＳＳＣ（試験溶液Ａおよび、約９０％の特定の最小降伏強さ、ＳＭＹＳで応力をかけた約１バールのＨ２Ｓを使用して、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７に従ってテスト）に対して良好な抵抗。
【実施例２】
【０１２２】
９０ｋｓｉ等級に対する焼き入れおよび焼き戻し管の機械的および微細組織の特性
表８の鋼の微細組織および機械的特性は実施例１に関して前述されたように研究された。表８に示した化学組成を使用して約９０ｔの熱処理物（ｈｅａｔ）をアーク炉により製造した。
【０１２３】
【表８】
【０１２４】
タッピング、脱酸素および合金添加後に、レードル炉とトリミングステーション内で二次的冶金学的操作を実施した。次に、カルシウム処理および真空脱気後に、液状鋼を約３３０ｍｍ直径の丸い棒として垂直鋳造機上で連続的に鋳造した。
【０１２５】
鋳造されたままの棒を回転炉により約１３００℃の温度まで再加熱し、熱穿孔し、中空物を保持マンドレルの複数スタンドの管圧延機により熱間圧延し、図１において前述された方法に従って熱サイジングにかけた。製造された継ぎ目なし管は約２５０．８ｍｍの外径および１５．２ｍｍの肉厚を有した。製造された圧延されたままの継ぎ目なし管上で測定された化学組成は表９に報告されている。
【０１２６】
【表９】
【０１２７】
次に、圧延されたままの管を移動ビーム炉により、約２２００秒間、約９００℃の温度に加熱することによりオーステナイト化し、高圧水ノズルにより缶石除去し、そして撹拌水を含むタンクと内部の水ノズルを使用して外部そして内部から水で焼き入れした。オーステナイト化加熱速度は約０．２℃／秒であった。焼き入れ期間中に使用された冷却速度は約６０℃／秒を超えた。焼き入れされた管は約５４００秒の総時間と約１８００秒の浸漬時間の期間、約６８０℃の温度における焼き戻し処理のために他の移動ビーム炉に早急に移された。焼き戻し加熱速度は約０．２℃／秒であった。焼き戻し後に使用された冷却は約０．５℃／秒未満の速度で、静止空気中で実施された。すべての焼き入れおよび焼き戻し（Ｑ＆Ｔ）管が熱による歪取りを実施された。
【０１２８】
実施例２の管の微細組織および非金属包含物の特徴を示す主要パラメーターは表１０に示される。
【０１２９】
【表１０】
【０１３０】
実施例２の管の機械的特性は表１１に示される。表１１は焼き入れおよび焼き戻し管の張力、伸び率、硬度および靭性の特性を表す。
【０１３１】
【表１１】
【０１３２】
前記の試験結果（表１１）から、焼き入れおよび焼き戻し管が９０ｋｓｉ等級を形成するのに適し、以下の特徴をもつことが認められた：
・ 降伏強さ，ＹＳ：最小約６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）および最大約７７５ＭＰａ（１１２ｋｓｉ）、
・ 極限引っ張り強さ，ＵＴＳ：最小約６９５ＭＰａ（１００ｋｓｉ）および最高約９１５ＭＰａ（１３３ｋｓｉ）、
・ 硬度：約２７０ ＨＶ１０未満、
・ 伸び率、約１８％以上、
・ ＹＳ／ＵＴＳ 比率、約０．９５以下、
・ 横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片に対し約−７０℃において、約１５０Ｊ／約１００Ｊ（平均／個別）の最小衝撃エネルギー、
・ 基準ＩＳＯ１４８−１に従って試験された横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片において測定された５０％ＦＡＴＴ（約５０％の剪断面積をもつ破損出現の変態温度）および８０％ＦＡＴＴ（約８０％の剪断面積をもつ破損出現に対する変態温度）に関する優れた靭
性、
・ ・ 亀裂の長さの比率，ＣＬＲ＝０
・ 亀裂の厚さの比率，ＣＴＲ％＝０
・ 亀裂の感受性の比率，ＣＳＲ％＝０
を伴う、ＨＩＣ（ＮＡＣＥ 溶液Ａおよび約９６時間のテスト期間を使用して、ＮＡＣＥ
基準 ＴＭ０２８４−２００３ 第２１２１５項に従ってテスト）に対して良好な抵抗。
【０１３３】
良好なＳＳＣ抵抗も試験片中に認められた。３個の試験片において約７２０時間後に何の破損も認めなかった。試験は、約１バールのＨ２Ｓ圧力下で特定の最小降伏強さ（ＳＭＹＳ）の約７２％以上の応力値を伴い、試験溶液Ａを使用してＮＡＣＥ ＴＭ０１７７方法Ａに従って実施した。
【実施例３】
【０１３４】
焼き入れおよび焼き戻し管の比較例
本比較例において、０．４％の低炭素当量を含む典型的なライン管鋼でできた、約３２４．７ｍｍの外径と約１５．７ｍｍの肉厚をもつ焼き入れおよび焼き戻し管を使用して、以前に説明された方法の態様を使用して、熱誘導ベンドを製造し、オフラインで焼き入れ、そして焼き戻しをした。
【０１３５】
【表１２】
【０１３６】
生成された継ぎ目なし管は、移動ビーム炉により、前述のように約２２００秒期間、約９２０℃でオーステナイト化された。管を更に高圧水ノズルにより缶石除去し、そして撹拌水を含むタンクと内部水ノズルを使用して外部そして内部から水で焼き入れした。焼き入れした管を約６６０〜６７０℃における焼き戻し処理のために他の移動ビーム炉に早急に移した。すべての焼き入れおよび焼き戻し管を熱により歪取り処理を実施した。
【０１３７】
Ｑ＆Ｔベンドの微細組織と非金属包含物の特徴を示す主要パラメーターが表１３に示される。
【０１３８】
【表１３】
【０１３９】
これらの焼き入れおよび焼き戻し管は、それらが微細オーステナイト粒子（約１２μｍ）を有する鋼を使用して製造されているので、マルテンサイトを形成するのに十分な焼き
入れ性を形成しないことが認められた。従って、微細組織は、幾らかの低ベイナイトと、更に幾らかの量の粗いフェライト（図７と表１３を参照されたい）を含む主要な粒状ベイナイト微細組織を示す。更に、パケットサイズは実施例１と２のものより大きい。
【０１４０】
更に、これらの焼き入れおよび焼き戻し管は約５５５ＭＰａ（等級８０ｋｓｉ）の最小降伏強さを達成することができるが、それらの異なる微細組織により、実施例１と２に比較して、より高い変態温度を伴い、より低い靭性を有することが認められた（表１４）。
【０１４１】
【表１４】
【実施例４】
【０１４２】
焼き入れおよび焼き戻し管におけるベンドの微細組織および機械的特性
実施例１の焼き入れおよび焼き戻し管を使用して、管の外径の約５倍の半径をもつ（５Ｄ）ベンドを製造した。
【０１４３】
管は約８５０℃±２５℃の温度への加熱およびインラインの水焼き入れによる熱誘導曲げを受けた。次にベンドはカーファーネス中で、約１５分間の保持のために約９２０℃の温度に再加熱され、水槽に移され、撹拌水中に浸漬された。ベンドの最低温度は水槽中に浸漬直前に約８６０℃より高く、水槽の水温は約４０℃未満に維持された。
【０１４４】
焼き入れ操作後、焼き入れされたままのベンドを、約２０分の保持時間を使用して約７００〜約７１０℃間の範囲内の温度に設定された炉内で焼き戻しした。
【０１４５】
【表１５】
【０１４６】
【表１６】
【０１４７】
前記の試験結果（表１５、表１６）から、オフラインで焼き入れおよび焼き戻しされたベンドは８０ｋｓｉ等級を形成するのに適し、以下の特徴を示すことが認められた：
・ 降伏強さ，ＹＳ：最小約５５５ＭＰａ（８０ｋｓｉ）および最大約７０５ＭＰａ（１０２ｋｓｉ）、
・ 極限引っ張り強さ，ＵＴＳ：最小約６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）および最大約８２５ＭＰａ（１２０ｋｓｉ）、
・ 最大硬度：約２５ ０ＨＶ１０未満、
・ 伸び率、約１８％以上、
・ ＹＳ／ＵＴＳ 比率、約０．９３以下、
・ 横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片に対して、約−７０℃において２５０Ｊ／２００Ｊ（平均／個別）の最小衝撃エネルギー、
・ 横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片において測定された、５０％ＦＡＴＴ（約５０％剪断面積をもつ破損出現の変態温度）および８０％ＦＡＴＴ（約８０％剪断面積をもつ破
損出現に対する変態温度）に関する優れた靭性、
・ 約−４５℃における優れた縦方向の亀裂先端開口部のずれ（ＣＴＯＤ）（約０．８ｍｍを超える）、
・ ＨＩＣ（ＮＡＣＥ 溶液Ａおよび約９６時間のテスト期間を使用する、ＮＡＣＥ 基準 ＴＭ０２８４−２００３ 第２１２１５項に従うテスト）並びにＳＳＣ（試験溶液Ａおよび、約９０％の特定の最小降伏強さ，ＳＭＹＳで応力をかけた約１バールのＨ２Ｓを使用するＮＡＣＥ ＴＭ０１７７に従うテスト）に対して良好な抵抗。
【実施例５】
【０１４８】
７０ｋｓｉ等級に対する焼き入れおよび焼き戻し管の機械的特性
表１７の鋼の機械的特性を実施例１に関して前述されたように研究した。表１７に示した化学組成範囲をもつ約９０ｔの熱処理物がアーク炉により製造された。
【０１４９】
【表１７】
【０１５０】
タッピング（ｔａｐｐｉｎｇ）、脱酸素および合金添加後に、レードル炉およびトリミングステーション内で二次的冶金学的操作を実施した。カルシウム処理および真空脱気後に、液体鋼を垂直鋳造機上で、約３３０ｍｍ直径の丸い棒中で連続的に鋳造した。
【０１５１】
鋳造したままの棒を回転ヒース炉により約１３００℃の温度に再加熱し、熱穿孔し、そして中空物を、保持されたマンドレルの複数スタンドの管圧延機により熱間圧延し、そして図１において前述された方法に従って熱サイジングにかけた。生成された継ぎ目なし管は約２７３．１ｍｍの外径および約３３ｍｍの肉厚を有した。生成された圧延されたままの継ぎ目なし管上で測定された化学組成は表１８に報告される。
【０１５２】
【表１８】
【０１５３】
次に圧延されたままの管を移動ビーム炉により約５４００秒間、約９２０℃の温度に加熱することによりオーステナイト化し、高圧水ノズルにより缶石除去し、そして、撹拌水を含むタンクと内部の水ノズルを使用して、外部そして内部から水で焼き入れした。オーステナイト化する加熱速度は約０．１６℃／秒であった。焼き入れ期間中に使用された冷却速度は約２５℃／秒であった。焼き入れ管は約８６００秒の総合時間および４２００秒の浸漬時間中、約７５０℃の温度における焼き戻し処理のために他の移動ビーム炉に早急に移された。焼き戻し加熱速度は約０．１５℃／秒であった。焼き戻し期間に使用された冷却速度は約０．１℃／秒未満であった。すべての焼き入れおよび焼き戻し（Ｑ＆Ｔ）管は熱により歪取りされた。
【０１５４】
実施例５の管の機械的特性および腐食抵抗はそれぞれ表１９と表２０に示される。表２０は焼き入れおよび焼き戻し管の張力、伸び率、硬度および靭性の特性を示す。
【０１５５】
【表１９】
【０１５６】
【表２０】
【０１５７】
前記の試験結果（表１９、表２０）から、焼き入れおよび焼き戻し管は７０ｋｓｉ等級を形成するのに適し、以下の特徴を示すことが認められた：
・ 降伏強さ，ＹＳ：最小約７０ｋｓｉ（４８５ＭＰａ）および最大約９２ｋｓｉ（６３５７７ＭＰａ（８０ｋｓｉ）、
・ 極限引っ張り強さ，ＵＴＳ：最小約８３ｋｓｉ（５７０ＭＰａ）および最大約１１０ｋｓｉ（７６０ＭＰａ）、
・ 最大硬度：約２４８ ＨＶ１０未満、
・ 伸び率、約１８％以上、
・ ＹＳ／ＵＴＳ比率、約０．９３以下、
・ 横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片に対し約−７０℃における約２００Ｊ／約１５０Ｊ（平均／個別）を超える最小衝撃エネルギー、
・ 横方向シャルピーＶ−ノッチ試験片において測定された５０％ＦＡＴＴ（約５０％剪断面積をもつ破損出現の変態温度）および８０％ＦＡＴＴ（約８０％剪断面積をもつ破損出現に対する変態温度）に関して優れた靭性、
・ ＨＩＣ（ＮＡＣＥ 溶液Ａおよび約９６時間の試験期間を使用する、ＮＡＣＥ 基準
ＴＭ０２８４−２００３ 第２１２１５項に従うテスト）並びにＳＳＣ（試験溶液Ａお
よび、約９０％の特定の最小降伏強さ，ＳＭＹＳで応力をかけた約１バールのＨ２Ｓを使用する、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７に従うテスト）に対して良好な抵抗。
【０１５８】
以上の説明は、本教示の基礎的な新規の特徴物を示し、説明しそして指摘したが、示された装置の詳細の形状の様々な省略、置き換えおよび変更並びにそれらの使用は、本教示の範囲から逸脱せずに、当業者により実施されることができることは理解されると考えられる。従って、本教示の範囲は、以上の考察に限定されるべきではなく、付記の請求の範囲により規定されるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．０５重量％〜０．１６重量％の炭素；
０．２０重量％〜０．９０重量％のマンガン；
０．１０重量％〜０．５０重量％のケイ素；
１．２０重量％〜２．６０重量％のクロム；
０．０５重量％〜０．５０重量％のニッケル；
０．８０重量％〜１．２０重量％のモリブデン；
０．００５重量％〜０．１２重量％のバナジウム；
０．００８重量％〜０．０４重量％のアルミニウム；
０．００３０重量％〜０．０１２０重量％の窒素；および
０．００１０重量％〜０．００５重量％のカルシウム；
を含んでなる鋼組成物：を含んでなる継ぎ目なし鋼管であって、
鋼管の肉厚が８ｍｍ以上で、３５ｍｍ以下であり、そして
鋼管が５５０ＭＰａ（８０ｋｓｉ）を超える降伏強さをもつように加工され、そして鋼管の微細組織が６０％以上の容量百分率のマルテンサイトおよび４０％以下の容量百分率の低ベイナイトを含んでなる、継ぎ目なし鋼管。
【請求項２】
鋼組成物が更に、
０〜０．８０重量％のタングステン；
０〜０．０３０重量％のニオビウム；
０〜０．０２０重量％のチタン；
０〜０．３０重量％の銅；
０〜０．０１０重量％の硫黄；
０〜０．０２０重量％のリン；
０〜０．００２０重量％のホウ素；
０〜０．０２０重量％のヒ素；
０〜０．００５０重量％のアンチモン；
０〜０．０２０重量％の錫；
０〜０．０３０重量％のジルコニウム；
０〜０．０３０重量％のタンタル；
０〜０．００５０重量％のビスマス；
０〜０．００３０重量％の酸素；
０〜０．０００３０重量％の水素；および
鉄と不純物を含んでなる組成物の残り：
を含んでなる、請求項１の鋼管。
【請求項３】
鋼組成物が
０．０７重量％〜０．１４重量％の炭素；
０．３０重量％〜０．６０重量％のマンガン；
０．１０重量％〜０．４０重量％のケイ素；
１．８０重量％〜２．５０重量％のクロム；
０．０５重量％〜０．２０重量％のニッケル；
０．９０重量％〜１．１０重量％のモリブデン；
０〜０．６０重量％のタングステン；
０〜０．０１５重量％のニオビウム；
０〜０．０１０重量％のチタン；
０．０５０重量％〜０．１０重量％のバナジウム；
０．０１０重量％〜０．０３０重量％のアルミニウム；
０．００３０重量％〜０．０１００重量％の窒素；
０〜０．２０重量％の銅；
０〜０．００５重量％の硫黄；
０〜０．０１２重量％のリン；
０．００１０重量％〜０．００３重量％のカルシウム；
０．０００５重量％〜０．００１２重量％のホウ素；
０〜０．０１５重量％のヒ素；
０〜０．００５０重量％のアンチモン；
０〜０．０１５重量％の錫；
０〜０．０１５重量％のジルコニウム；
０〜０．０１５重量％のタンタル；
０〜０．００５０重量％のビスマス；
０〜０．００２０重量％の酸素；
０〜０．０００２５重量％の水素；および
鉄と不純物を含んでなる組成物の残り：
を含んでなる、請求項２の鋼管。
【請求項４】
鋼組成物が
０．０８重量％〜０．１２重量％の炭素；
０．３０重量％〜０．５０重量％のマンガン；
０．１０重量％〜０．２５重量％のケイ素；
２．１０重量％〜２．４０重量％のクロム；
０．０５重量％〜０．２０重量％のニッケル；
０．９５重量％〜１．１０重量％のモリブデン；
０〜０．３０重量％のタングステン；
０〜０．０１０重量％のニオビウム；
０〜０．０１０重量％のチタン；
０．０５０重量％〜０．０７重量％のバナジウム；
０．０１５重量％〜０．０２５重量％のアルミニウム；
０．００３０重量％〜０．００８重量％の窒素；
０〜０．１５重量％の銅；
０〜０．００３重量％の硫黄；
０〜０．０１０重量％のリン；
０．００１５重量％〜０．００３重量％のカルシウム；
０．０００８重量％〜０．００１４重量％のホウ素；
０〜０．０１５重量％のヒ素；
０〜０．００５０重量％のアンチモン；
０〜０．０１５重量％の錫；
０〜０．０１０重量％のジルコニウム；
０〜０．０１０重量％のタンタル；
０〜０．００５０重量％のビスマス；
０〜０．００１５重量％の酸素；
０〜０．０００２０重量％の水素；および
鉄と不純物を含んでなる組成物の残り：を含んでなる、請求項２の鋼管。
【請求項５】
降伏強さが６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）を超える、前記請求項のいずれか１項の鋼管。
【請求項６】
鋼管の微細組織がマルテンサイトと低ベイナイトよりなる、前記請求項のいずれか１項の鋼管。
【請求項７】
鋼管の微細組織がフェライト、高ベイナイトおよび粒状ベイナイトの１種または複数を
含まない、前記請求項のいずれか１項の鋼管。
【請求項８】
マルテンサイトの容量百分率が９５％以上であり、低ベイナイトの容量百分率が５％以下である、前記請求項のいずれか１項の鋼管。
【請求項９】
マルテンサイトの容量百分率が１００％である、請求項８の鋼管。
【請求項１０】
パケットサイズが６μｍ以下である、前記請求項のいずれか１項の鋼管。
【請求項１１】
４０μｍ以下の平均粒径を有する、組成ＭＸまたはＭ２Ｘをもつ１種または複数の粒状物が鋼管内に存在し、式中ＭがＶ、Ｍｏ、ＮｂおよびＣｒから選択され、そしてＸがＣとＮから選択される、前記請求項のいずれか１項の鋼管。
【請求項１２】
延性から脆性への変態温度が−７０℃より低い、請求項１の鋼管。
【請求項１３】
シャルピーＶ−ノッチエネルギーが２５０Ｊ／ｃｍ２以上である、請求項１の鋼管。
【請求項１４】
鋼管が、降伏応力の９０％の応力にさらされ、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７に従って試験される時に、７２０時間後に少なくとも一部は応力腐食亀裂による破損を示さない、請求項１の鋼管。
【請求項１５】
炭素鋼組成物を提供し、
該鋼組成物を、８ｍｍ以上で、３５ｍｍ以下の肉厚をもつ管に形成し、ここで形成後の管内の平均オーステナイト粒度が１５μｍを超える、
形成された鋼管を第１の加熱操作で、９００℃〜１０６０℃間の範囲内の温度に加熱し、
形成された鋼管を２０℃／秒以上の速度で焼き入れし、ここで焼き入れされた鋼管の微細組織は焼き入れ後に６０容量％以上のマルテンサイトと４０容量％以下の低ベイナイトである、
焼き入れ鋼管を６８０℃〜７６０℃の間の範囲内の温度で焼き戻しする、ここで、焼き戻し後の鋼管は、８０ｋｓｉを超える降伏強さおよび−７０℃で１００Ｊ／ｃｍ２以上のシャルピーＶ−ノッチエネルギーを有する、工程：
を含んでなる、鋼管を製造する方法。
【請求項１６】
鋼組成物が
０．０５重量％〜０．１６重量％の炭素；
０．２０重量％〜０．９０重量％のマンガン；
０．１０重量％〜０．５０重量％のケイ素；
１．２０重量％〜２．６０重量％のクロム；
０．０５重量％〜０．５０重量％のニッケル；
０．８０重量％〜１．２０重量％のモリブデン；
０．００５重量％〜０．１２重量％のバナジウム；
０．００８重量％〜０．０４重量％のアルミニウム；
０．００３０重量％〜０．０１２０重量％の窒素；および
０．００１０重量％〜０．００５重量％のカルシウム：
を含んでなる、請求項１５の方法。
【請求項１７】
鋼組成物が更に、
０〜０．８０重量％のタングステン；
０〜０．０３０重量％のニオビウム；
０〜０．０２０重量％のチタン；
０〜０．３０重量％の銅；
０〜０．０１０重量％の硫黄；
０〜０．０２０重量％のリン；
０〜０．００２０重量％のホウ素；
０〜０．０２０重量％のヒ素；
０〜０．００５０重量％のアンチモン；
０〜０．０２０重量％の錫；
０〜０．０３０重量％のジルコニウム；
０〜０．０３０重量％のタンタル；
０〜０．００５０重量％のビスマス；
０〜０．００３０重量％の酸素；
０〜０．０００３０重量％の水素；および
鉄と不純物を含んでなる組成物の残り：を含んでなる、請求項１６の方法。
【請求項１８】
鋼組成物が
０．０７重量％〜０．１４重量％の炭素；
０．３０重量％〜０．６０重量％のマンガン；
０．１０重量％〜０．４０重量％のケイ素；
１．８０重量％〜２．５０重量％のクロム；
０．０５重量％〜０．２０重量％のニッケル；
０．９０重量％〜１．１０重量％のモリブデン；
０〜０．６０重量％のタングステン；
０〜０．０１５重量％のニオビウム；
０〜０．０１０重量％のチタン；
０〜０．２０重量％の銅；
０〜０．００５重量％の硫黄；
０〜０．０１２重量％のリン；
０．０５０重量％〜０．１０重量％のバナジウム；
０．０１０重量％〜０．０３０重量％のアルミニウム；
０．００３０重量％〜０．０１００重量％の窒素；
０．００１０重量％〜０．００３重量％のカルシウム；
０．０００５重量％〜０．００１２重量％のホウ素；
０〜０．０１５重量％のヒ素；
０〜０．００５０重量％のアンチモン；
０〜０．０１５重量％の錫；
０〜０．０１５重量％のジルコニウム；
０〜０．０１５重量％のタンタル；
０〜０．００５０重量％のビスマス；
０〜０．００２０重量％の酸素；
０〜０．０００２５重量％の水素；および
鉄と不純物を含んでなる組成物の残り：
を含んでなる、請求項１７の方法。
【請求項１９】
鋼組成物が
０．０８重量％〜０．１２重量％の炭素；
０．３０重量％〜０．５０重量％のマンガン；
０．１０重量％〜０．２５重量％のケイ素；
２．１０重量％〜２．４０重量％のクロム；
０．０５重量％〜０．２０重量％のニッケル；
０．９５重量％〜１．１０重量％のモリブデン；
０〜０．３０重量％のタングステン；
０〜０．０１０重量％のニオビウム；
０〜０．０１０重量％のチタン；
０．０５０重量％〜０．０７重量％のバナジウム；
０．０１５重量％〜０．０２５重量％のアルミニウム；
０．００３０重量％〜０．００８重量％の窒素；
０〜０．１５重量％の銅；
０〜０．００３重量％の硫黄；
０〜０．０１０重量％のリン；
０．００１５重量％〜０．００３重量％のカルシウム；
０．０００８重量％〜０．００１４重量％のホウ素；
０〜０．０１５重量％のヒ素；
０〜０．００５０重量％のアンチモン；
０〜０．０１５重量％の錫；
０〜０．０１０重量％のジルコニウム；および
０〜０．０１０重量％のタンタル；
０〜０．００５０重量％のビスマス；
０〜０．００１５重量％の酸素；
０〜０．０００２０重量％の水素；および
鉄と不純物を含んでなる組成物の残り：
を含んでなる、請求項１７の方法。
【請求項２０】
鋼管の降伏強さが焼き戻し後に６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）より大きい、請求項１５〜１９のいずれかの方法。
【請求項２１】
鋼管の微細組織がマルテンサイトと低ベイナイトよりなる、請求項１５〜１９のいずれかの方法。
【請求項２２】
焼き入れ速度が４０℃／秒以上であり、そして焼き入れ後の鋼管の微細組織が１００容量％のマルテンサイトである、請求項１〜１９のいずれかの方法。
【請求項２３】
焼き入れ後の鋼管の微細組織がフェライト、高ベイナイトおよび粒状ベイナイトの１種または複数を含まない、請求項１５〜２２のいずれかの方法。
【請求項２４】
焼き入れ後のマルテンサイトの容量百分率が９０％以上であり、低ベイナイトの容量百分率が１０％以下である、請求項１５〜１９のいずれかの方法。
【請求項２５】
焼き戻し後の鋼管のパケットサイズが６μｍ以下である、請求項１５〜２４のいずれかの方法。
【請求項２６】
焼き戻し後に、４０μｍ以下の平均粒径をもつ、組成ＭＸまたはＭ２Ｘ、ここでＭはＶ、Ｍｏ、ＮｂおよびＣｒから選択され、そしてＸはＣとＮから選択される、を有する１種または複数の粒状物が鋼管内に存在する、請求項１５〜２５のいずれかの方法。
【請求項２７】
焼き戻し後の鋼管の延性から脆性への変態温度が−７０℃未満である、請求項１５〜２６のいずれかの方法。
【請求項２８】
鋼管内のマルテンサイトの容量百分率が９０％以上であり、そして低ベイナイトの容量百分率が１０％以下である、請求項１８〜２７のいずれかの方法。
【請求項２９】
焼き戻し後の鋼管のパケットサイズが６μｍ以下である、請求項１８〜２８のいずれかの方法。
【請求項３０】
４０ｎｍ以下の平均粒径をもつ、組成ＭＸまたはＭ２Ｘ、ここでＭはＶ、Ｍｏ、ＮｂおよびＣｒから選択され、そしてＸはＣとＮから選択される、を有する１種または複数の粒状物が焼き戻し後の鋼管内に存在する、請求項１８〜２９のいずれかの方法。
【請求項３１】
０．１０重量％〜０．１３重量％の炭素；
０．４０重量％〜０．５５重量％のマンガン；
０．２０重量％〜０．３５重量％のケイ素；
１．９重量％〜２．３重量％のクロム；
０．９重量％〜１．１０重量％のモリブデン；
０．００１重量％〜０．００５重量％のカルシウム；
０．０５０重量％〜０．０７重量％のバナジウム；
０．０１０重量％〜０．０２０重量％のアルミニウム；を含んでなり、
鋼管の肉厚が８ｍｍ以上、３５ｍｍ以下であり、そして
鋼管が、熱間圧延、その後の室温への冷却、９００℃以上の温度への加熱、４０℃／秒以上の冷却速度での焼き入れ、および６８０℃〜７６０℃間の温度における焼き戻し、により加工されて、２０〜８０μｍのプライアーオーステナイト粒度、３μｍ〜６μｍのパケットサイズ、および９０容量％以上のマルテンサイトと１０容量％以下の低ベイナイトを有する微細組織を形成し、そして鋼管が５５０ＭＰａ（８０ｋｓｉ）と７０５ＭＰａ（１０２ｋｓｉ）間の降伏強さ（ＹＳ）、６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）と８２５ＭＰａ（１２０ｋｓｉ）間の極限引っ張り強さ（ＵＴＳ）、２０％以上の延び率および０．９３以下のＹＳ／ＵＴＳ比率を有する、
５５０ＭＰａ（８０ｋｓｉ）等級の継ぎ目なし鋼管。
【請求項３２】
０．１０重量％〜０．１３重量％の炭素；
０．４０重量％〜０．５５重量％のマンガン；
０．２０重量％〜０．３５重量％のケイ素；
１．９０重量％〜２．３０重量％のクロム；
０．９重量％〜１．１０重量％のモリブデン；
０．００１重量％〜０．００５重量％のカルシウム；
０．０５０重量％〜０．０７重量％のバナジウムおよび
０．０１０重量％〜０．０２０重量％のアルミニウム；
を含んでなり、
鋼管の肉厚が８ｍｍ以上、３５ｍｍ以下であり、そして
鋼管が、熱間圧延、その後の室温への冷却、９００℃以上の温度への加熱、２０℃／秒以上の冷却速度における焼き入れ、および６８０℃〜７６０℃間の温度における焼き戻し、により加工されて、２０〜６０μｍのプライアーオーステナイト粒度、２μｍ〜６μｍのパケットサイズおよび９５容量％以上のマルテンサイトと５容量％以下の低ベイナイトを有する微細組織を形成し、そして鋼管が６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）と７７５ＭＰａ（１１２ｋｓｉ）間の降伏強さ（ＹＳ）、６９５ＭＰａ（１００ｋｓｉ）と９１５ＭＰａ（１３３ｋｓｉ）間の極限引っ張り強さ（ＵＴＳ）、１８％以上の延び率および０．９５以下のＹＳ／ＵＴＳ比率を有する、
６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）等級の継ぎ目なし鋼管。
【請求項３３】
０．１０重量％〜０．１３重量％の炭素；
０．４０重量％〜０．５５重量％のマンガン；
０．２０重量％〜０．３５重量％のケイ素；
２．００重量％〜２．４５０重量％のクロム；
０．９重量％〜１．１０重量％のモリブデン；および
０．００１重量％〜０．００５重量％のカルシウム；
を含んでなる鋼組成物を含んでなり、
鋼管の肉厚が８ｍｍ 以上、３５ｍｍ以下であり、そして
鋼管が、熱間圧延、その後の室温への冷却、９００℃以上の温度への加熱、２０℃／秒以上の冷却速度における焼き入れ、および６８０℃〜７６０℃間の温度における焼き戻しにより加工されて、２０〜１００μｍ のオーステナイト粒度、４〜６μｍのパケットサイズおよび６０容量％以上のマルテンサイトと４０容量％以下の低ベイナイトを有する微細組織を形成し、そして鋼管が４８５ＭＰａ（７０ｋｓｉ）と６３５ＭＰａ（９２ｋｓｉ）間の降伏強さ（ＹＳ）、５７０ＭＰａ（８３ｋｓｉ）と７６０ＭＰａ（１１０ｋｓｉ）間の極限引っ張り強さ（ＵＴＳ）、１８％以上の延び率および０．９３以下のＹＳ／ＵＴＳ比率を有する、
４８５ＭＰａ（７０ｋｓｉ）等級の継ぎ目なし鋼管。
【請求項１】
０．０５重量％〜０．１６重量％の炭素；
０．２０重量％〜０．９０重量％のマンガン；
０．１０重量％〜０．５０重量％のケイ素；
１．２０重量％〜２．６０重量％のクロム；
０．０５重量％〜０．５０重量％のニッケル；
０．８０重量％〜１．２０重量％のモリブデン；
０．００５重量％〜０．１２重量％のバナジウム；
０．００８重量％〜０．０４重量％のアルミニウム；
０．００３０重量％〜０．０１２０重量％の窒素；および
０．００１０重量％〜０．００５重量％のカルシウム；
を含んでなる鋼組成物：を含んでなる継ぎ目なし鋼管であって、
鋼管の肉厚が８ｍｍ以上で、３５ｍｍ以下であり、そして
鋼管が５５０ＭＰａ（８０ｋｓｉ）を超える降伏強さをもつように加工され、そして鋼管の微細組織が６０％以上の容量百分率のマルテンサイトおよび４０％以下の容量百分率の低ベイナイトを含んでなる、継ぎ目なし鋼管。
【請求項２】
鋼組成物が更に、
０〜０．８０重量％のタングステン；
０〜０．０３０重量％のニオビウム；
０〜０．０２０重量％のチタン；
０〜０．３０重量％の銅；
０〜０．０１０重量％の硫黄；
０〜０．０２０重量％のリン；
０〜０．００２０重量％のホウ素；
０〜０．０２０重量％のヒ素；
０〜０．００５０重量％のアンチモン；
０〜０．０２０重量％の錫；
０〜０．０３０重量％のジルコニウム；
０〜０．０３０重量％のタンタル；
０〜０．００５０重量％のビスマス；
０〜０．００３０重量％の酸素；
０〜０．０００３０重量％の水素；および
鉄と不純物を含んでなる組成物の残り：
を含んでなる、請求項１の鋼管。
【請求項３】
鋼組成物が
０．０７重量％〜０．１４重量％の炭素；
０．３０重量％〜０．６０重量％のマンガン；
０．１０重量％〜０．４０重量％のケイ素；
１．８０重量％〜２．５０重量％のクロム；
０．０５重量％〜０．２０重量％のニッケル；
０．９０重量％〜１．１０重量％のモリブデン；
０〜０．６０重量％のタングステン；
０〜０．０１５重量％のニオビウム；
０〜０．０１０重量％のチタン；
０．０５０重量％〜０．１０重量％のバナジウム；
０．０１０重量％〜０．０３０重量％のアルミニウム；
０．００３０重量％〜０．０１００重量％の窒素；
０〜０．２０重量％の銅；
０〜０．００５重量％の硫黄；
０〜０．０１２重量％のリン；
０．００１０重量％〜０．００３重量％のカルシウム；
０．０００５重量％〜０．００１２重量％のホウ素；
０〜０．０１５重量％のヒ素；
０〜０．００５０重量％のアンチモン；
０〜０．０１５重量％の錫；
０〜０．０１５重量％のジルコニウム；
０〜０．０１５重量％のタンタル；
０〜０．００５０重量％のビスマス；
０〜０．００２０重量％の酸素；
０〜０．０００２５重量％の水素；および
鉄と不純物を含んでなる組成物の残り：
を含んでなる、請求項２の鋼管。
【請求項４】
鋼組成物が
０．０８重量％〜０．１２重量％の炭素；
０．３０重量％〜０．５０重量％のマンガン；
０．１０重量％〜０．２５重量％のケイ素；
２．１０重量％〜２．４０重量％のクロム；
０．０５重量％〜０．２０重量％のニッケル；
０．９５重量％〜１．１０重量％のモリブデン；
０〜０．３０重量％のタングステン；
０〜０．０１０重量％のニオビウム；
０〜０．０１０重量％のチタン；
０．０５０重量％〜０．０７重量％のバナジウム；
０．０１５重量％〜０．０２５重量％のアルミニウム；
０．００３０重量％〜０．００８重量％の窒素；
０〜０．１５重量％の銅；
０〜０．００３重量％の硫黄；
０〜０．０１０重量％のリン；
０．００１５重量％〜０．００３重量％のカルシウム；
０．０００８重量％〜０．００１４重量％のホウ素；
０〜０．０１５重量％のヒ素；
０〜０．００５０重量％のアンチモン；
０〜０．０１５重量％の錫；
０〜０．０１０重量％のジルコニウム；
０〜０．０１０重量％のタンタル；
０〜０．００５０重量％のビスマス；
０〜０．００１５重量％の酸素；
０〜０．０００２０重量％の水素；および
鉄と不純物を含んでなる組成物の残り：を含んでなる、請求項２の鋼管。
【請求項５】
降伏強さが６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）を超える、前記請求項のいずれか１項の鋼管。
【請求項６】
鋼管の微細組織がマルテンサイトと低ベイナイトよりなる、前記請求項のいずれか１項の鋼管。
【請求項７】
鋼管の微細組織がフェライト、高ベイナイトおよび粒状ベイナイトの１種または複数を
含まない、前記請求項のいずれか１項の鋼管。
【請求項８】
マルテンサイトの容量百分率が９５％以上であり、低ベイナイトの容量百分率が５％以下である、前記請求項のいずれか１項の鋼管。
【請求項９】
マルテンサイトの容量百分率が１００％である、請求項８の鋼管。
【請求項１０】
パケットサイズが６μｍ以下である、前記請求項のいずれか１項の鋼管。
【請求項１１】
４０μｍ以下の平均粒径を有する、組成ＭＸまたはＭ２Ｘをもつ１種または複数の粒状物が鋼管内に存在し、式中ＭがＶ、Ｍｏ、ＮｂおよびＣｒから選択され、そしてＸがＣとＮから選択される、前記請求項のいずれか１項の鋼管。
【請求項１２】
延性から脆性への変態温度が−７０℃より低い、請求項１の鋼管。
【請求項１３】
シャルピーＶ−ノッチエネルギーが２５０Ｊ／ｃｍ２以上である、請求項１の鋼管。
【請求項１４】
鋼管が、降伏応力の９０％の応力にさらされ、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７に従って試験される時に、７２０時間後に少なくとも一部は応力腐食亀裂による破損を示さない、請求項１の鋼管。
【請求項１５】
炭素鋼組成物を提供し、
該鋼組成物を、８ｍｍ以上で、３５ｍｍ以下の肉厚をもつ管に形成し、ここで形成後の管内の平均オーステナイト粒度が１５μｍを超える、
形成された鋼管を第１の加熱操作で、９００℃〜１０６０℃間の範囲内の温度に加熱し、
形成された鋼管を２０℃／秒以上の速度で焼き入れし、ここで焼き入れされた鋼管の微細組織は焼き入れ後に６０容量％以上のマルテンサイトと４０容量％以下の低ベイナイトである、
焼き入れ鋼管を６８０℃〜７６０℃の間の範囲内の温度で焼き戻しする、ここで、焼き戻し後の鋼管は、８０ｋｓｉを超える降伏強さおよび−７０℃で１００Ｊ／ｃｍ２以上のシャルピーＶ−ノッチエネルギーを有する、工程：
を含んでなる、鋼管を製造する方法。
【請求項１６】
鋼組成物が
０．０５重量％〜０．１６重量％の炭素；
０．２０重量％〜０．９０重量％のマンガン；
０．１０重量％〜０．５０重量％のケイ素；
１．２０重量％〜２．６０重量％のクロム；
０．０５重量％〜０．５０重量％のニッケル；
０．８０重量％〜１．２０重量％のモリブデン；
０．００５重量％〜０．１２重量％のバナジウム；
０．００８重量％〜０．０４重量％のアルミニウム；
０．００３０重量％〜０．０１２０重量％の窒素；および
０．００１０重量％〜０．００５重量％のカルシウム：
を含んでなる、請求項１５の方法。
【請求項１７】
鋼組成物が更に、
０〜０．８０重量％のタングステン；
０〜０．０３０重量％のニオビウム；
０〜０．０２０重量％のチタン；
０〜０．３０重量％の銅；
０〜０．０１０重量％の硫黄；
０〜０．０２０重量％のリン；
０〜０．００２０重量％のホウ素；
０〜０．０２０重量％のヒ素；
０〜０．００５０重量％のアンチモン；
０〜０．０２０重量％の錫；
０〜０．０３０重量％のジルコニウム；
０〜０．０３０重量％のタンタル；
０〜０．００５０重量％のビスマス；
０〜０．００３０重量％の酸素；
０〜０．０００３０重量％の水素；および
鉄と不純物を含んでなる組成物の残り：を含んでなる、請求項１６の方法。
【請求項１８】
鋼組成物が
０．０７重量％〜０．１４重量％の炭素；
０．３０重量％〜０．６０重量％のマンガン；
０．１０重量％〜０．４０重量％のケイ素；
１．８０重量％〜２．５０重量％のクロム；
０．０５重量％〜０．２０重量％のニッケル；
０．９０重量％〜１．１０重量％のモリブデン；
０〜０．６０重量％のタングステン；
０〜０．０１５重量％のニオビウム；
０〜０．０１０重量％のチタン；
０〜０．２０重量％の銅；
０〜０．００５重量％の硫黄；
０〜０．０１２重量％のリン；
０．０５０重量％〜０．１０重量％のバナジウム；
０．０１０重量％〜０．０３０重量％のアルミニウム；
０．００３０重量％〜０．０１００重量％の窒素；
０．００１０重量％〜０．００３重量％のカルシウム；
０．０００５重量％〜０．００１２重量％のホウ素；
０〜０．０１５重量％のヒ素；
０〜０．００５０重量％のアンチモン；
０〜０．０１５重量％の錫；
０〜０．０１５重量％のジルコニウム；
０〜０．０１５重量％のタンタル；
０〜０．００５０重量％のビスマス；
０〜０．００２０重量％の酸素；
０〜０．０００２５重量％の水素；および
鉄と不純物を含んでなる組成物の残り：
を含んでなる、請求項１７の方法。
【請求項１９】
鋼組成物が
０．０８重量％〜０．１２重量％の炭素；
０．３０重量％〜０．５０重量％のマンガン；
０．１０重量％〜０．２５重量％のケイ素；
２．１０重量％〜２．４０重量％のクロム；
０．０５重量％〜０．２０重量％のニッケル；
０．９５重量％〜１．１０重量％のモリブデン；
０〜０．３０重量％のタングステン；
０〜０．０１０重量％のニオビウム；
０〜０．０１０重量％のチタン；
０．０５０重量％〜０．０７重量％のバナジウム；
０．０１５重量％〜０．０２５重量％のアルミニウム；
０．００３０重量％〜０．００８重量％の窒素；
０〜０．１５重量％の銅；
０〜０．００３重量％の硫黄；
０〜０．０１０重量％のリン；
０．００１５重量％〜０．００３重量％のカルシウム；
０．０００８重量％〜０．００１４重量％のホウ素；
０〜０．０１５重量％のヒ素；
０〜０．００５０重量％のアンチモン；
０〜０．０１５重量％の錫；
０〜０．０１０重量％のジルコニウム；および
０〜０．０１０重量％のタンタル；
０〜０．００５０重量％のビスマス；
０〜０．００１５重量％の酸素；
０〜０．０００２０重量％の水素；および
鉄と不純物を含んでなる組成物の残り：
を含んでなる、請求項１７の方法。
【請求項２０】
鋼管の降伏強さが焼き戻し後に６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）より大きい、請求項１５〜１９のいずれかの方法。
【請求項２１】
鋼管の微細組織がマルテンサイトと低ベイナイトよりなる、請求項１５〜１９のいずれかの方法。
【請求項２２】
焼き入れ速度が４０℃／秒以上であり、そして焼き入れ後の鋼管の微細組織が１００容量％のマルテンサイトである、請求項１〜１９のいずれかの方法。
【請求項２３】
焼き入れ後の鋼管の微細組織がフェライト、高ベイナイトおよび粒状ベイナイトの１種または複数を含まない、請求項１５〜２２のいずれかの方法。
【請求項２４】
焼き入れ後のマルテンサイトの容量百分率が９０％以上であり、低ベイナイトの容量百分率が１０％以下である、請求項１５〜１９のいずれかの方法。
【請求項２５】
焼き戻し後の鋼管のパケットサイズが６μｍ以下である、請求項１５〜２４のいずれかの方法。
【請求項２６】
焼き戻し後に、４０μｍ以下の平均粒径をもつ、組成ＭＸまたはＭ２Ｘ、ここでＭはＶ、Ｍｏ、ＮｂおよびＣｒから選択され、そしてＸはＣとＮから選択される、を有する１種または複数の粒状物が鋼管内に存在する、請求項１５〜２５のいずれかの方法。
【請求項２７】
焼き戻し後の鋼管の延性から脆性への変態温度が−７０℃未満である、請求項１５〜２６のいずれかの方法。
【請求項２８】
鋼管内のマルテンサイトの容量百分率が９０％以上であり、そして低ベイナイトの容量百分率が１０％以下である、請求項１８〜２７のいずれかの方法。
【請求項２９】
焼き戻し後の鋼管のパケットサイズが６μｍ以下である、請求項１８〜２８のいずれかの方法。
【請求項３０】
４０ｎｍ以下の平均粒径をもつ、組成ＭＸまたはＭ２Ｘ、ここでＭはＶ、Ｍｏ、ＮｂおよびＣｒから選択され、そしてＸはＣとＮから選択される、を有する１種または複数の粒状物が焼き戻し後の鋼管内に存在する、請求項１８〜２９のいずれかの方法。
【請求項３１】
０．１０重量％〜０．１３重量％の炭素；
０．４０重量％〜０．５５重量％のマンガン；
０．２０重量％〜０．３５重量％のケイ素；
１．９重量％〜２．３重量％のクロム；
０．９重量％〜１．１０重量％のモリブデン；
０．００１重量％〜０．００５重量％のカルシウム；
０．０５０重量％〜０．０７重量％のバナジウム；
０．０１０重量％〜０．０２０重量％のアルミニウム；を含んでなり、
鋼管の肉厚が８ｍｍ以上、３５ｍｍ以下であり、そして
鋼管が、熱間圧延、その後の室温への冷却、９００℃以上の温度への加熱、４０℃／秒以上の冷却速度での焼き入れ、および６８０℃〜７６０℃間の温度における焼き戻し、により加工されて、２０〜８０μｍのプライアーオーステナイト粒度、３μｍ〜６μｍのパケットサイズ、および９０容量％以上のマルテンサイトと１０容量％以下の低ベイナイトを有する微細組織を形成し、そして鋼管が５５０ＭＰａ（８０ｋｓｉ）と７０５ＭＰａ（１０２ｋｓｉ）間の降伏強さ（ＹＳ）、６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）と８２５ＭＰａ（１２０ｋｓｉ）間の極限引っ張り強さ（ＵＴＳ）、２０％以上の延び率および０．９３以下のＹＳ／ＵＴＳ比率を有する、
５５０ＭＰａ（８０ｋｓｉ）等級の継ぎ目なし鋼管。
【請求項３２】
０．１０重量％〜０．１３重量％の炭素；
０．４０重量％〜０．５５重量％のマンガン；
０．２０重量％〜０．３５重量％のケイ素；
１．９０重量％〜２．３０重量％のクロム；
０．９重量％〜１．１０重量％のモリブデン；
０．００１重量％〜０．００５重量％のカルシウム；
０．０５０重量％〜０．０７重量％のバナジウムおよび
０．０１０重量％〜０．０２０重量％のアルミニウム；
を含んでなり、
鋼管の肉厚が８ｍｍ以上、３５ｍｍ以下であり、そして
鋼管が、熱間圧延、その後の室温への冷却、９００℃以上の温度への加熱、２０℃／秒以上の冷却速度における焼き入れ、および６８０℃〜７６０℃間の温度における焼き戻し、により加工されて、２０〜６０μｍのプライアーオーステナイト粒度、２μｍ〜６μｍのパケットサイズおよび９５容量％以上のマルテンサイトと５容量％以下の低ベイナイトを有する微細組織を形成し、そして鋼管が６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）と７７５ＭＰａ（１１２ｋｓｉ）間の降伏強さ（ＹＳ）、６９５ＭＰａ（１００ｋｓｉ）と９１５ＭＰａ（１３３ｋｓｉ）間の極限引っ張り強さ（ＵＴＳ）、１８％以上の延び率および０．９５以下のＹＳ／ＵＴＳ比率を有する、
６２５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）等級の継ぎ目なし鋼管。
【請求項３３】
０．１０重量％〜０．１３重量％の炭素；
０．４０重量％〜０．５５重量％のマンガン；
０．２０重量％〜０．３５重量％のケイ素；
２．００重量％〜２．４５０重量％のクロム；
０．９重量％〜１．１０重量％のモリブデン；および
０．００１重量％〜０．００５重量％のカルシウム；
を含んでなる鋼組成物を含んでなり、
鋼管の肉厚が８ｍｍ 以上、３５ｍｍ以下であり、そして
鋼管が、熱間圧延、その後の室温への冷却、９００℃以上の温度への加熱、２０℃／秒以上の冷却速度における焼き入れ、および６８０℃〜７６０℃間の温度における焼き戻しにより加工されて、２０〜１００μｍ のオーステナイト粒度、４〜６μｍのパケットサイズおよび６０容量％以上のマルテンサイトと４０容量％以下の低ベイナイトを有する微細組織を形成し、そして鋼管が４８５ＭＰａ（７０ｋｓｉ）と６３５ＭＰａ（９２ｋｓｉ）間の降伏強さ（ＹＳ）、５７０ＭＰａ（８３ｋｓｉ）と７６０ＭＰａ（１１０ｋｓｉ）間の極限引っ張り強さ（ＵＴＳ）、１８％以上の延び率および０．９３以下のＹＳ／ＵＴＳ比率を有する、
４８５ＭＰａ（７０ｋｓｉ）等級の継ぎ目なし鋼管。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９７５０７（Ｐ２０１２−１９７５０７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−２３２７１（Ｐ２０１２−２３２７１）
【出願日】平成２４年２月６日（２０１２．２．６）
【出願人】（５１２０３０３４８）ダルミネ・ソチエタ・ペル・アチオニ (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３２７１（Ｐ２０１２−２３２７１）
【出願日】平成２４年２月６日（２０１２．２．６）
【出願人】（５１２０３０３４８）ダルミネ・ソチエタ・ペル・アチオニ (2)
【Ｆターム（参考）】
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