JP2000063940A - 耐硫化物応力割れ性に優れた高強度鋼の製造方法 - Google Patents
耐硫化物応力割れ性に優れた高強度鋼の製造方法Info
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- JP2000063940A JP2000063940A JP10228071A JP22807198A JP2000063940A JP 2000063940 A JP2000063940 A JP 2000063940A JP 10228071 A JP10228071 A JP 10228071A JP 22807198 A JP22807198 A JP 22807198A JP 2000063940 A JP2000063940 A JP 2000063940A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高強度でありながら耐ＳＳＣ性に優れた油井や
ガス井及びそれらに関連した諸設備や化学プラント設備
などに好適なＹＳが１１０ｋｓｉ級の高強度鋼の製造方
法。 【解決手段】０．０５〜０．５％のＮｂ含有鋼に、１０
５０〜１３００℃の温度域からの焼入れを施し、次いで
再加熱後二段目の焼入れを施して細粒化した後焼戻しす
る。
ガス井及びそれらに関連した諸設備や化学プラント設備
などに好適なＹＳが１１０ｋｓｉ級の高強度鋼の製造方
法。 【解決手段】０．０５〜０．５％のＮｂ含有鋼に、１０
５０〜１３００℃の温度域からの焼入れを施し、次いで
再加熱後二段目の焼入れを施して細粒化した後焼戻しす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、油井やガス井用の
ケーシングやチュービング、掘削用のドリルパイプ、輸
送用のラインパイプおよび化学プラント用配管などに用
いられる耐硫化物応力割れ性に優れた高強度鋼の製造方
法に関する。
ケーシングやチュービング、掘削用のドリルパイプ、輸
送用のラインパイプおよび化学プラント用配管などに用
いられる耐硫化物応力割れ性に優れた高強度鋼の製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のエネルギー事情の逼迫に伴い、こ
れまで敬遠されてきた硫化水素を多く含む原油や天然ガ
スが活用される情勢になってきており、それらの掘削、
輸送、貯蔵等が必要となってきた。その上、油井やガス
井の深井戸化に伴いこの分野で用いられる鋼材、特に鋼
管については、これまで以上に高強度化が要求されてい
る。
れまで敬遠されてきた硫化水素を多く含む原油や天然ガ
スが活用される情勢になってきており、それらの掘削、
輸送、貯蔵等が必要となってきた。その上、油井やガス
井の深井戸化に伴いこの分野で用いられる鋼材、特に鋼
管については、これまで以上に高強度化が要求されてい
る。
【０００３】すなわち、従来広く用いられていた降伏応
力（以下、ＹＳと記す）の８０ｋｓｉ級（８０〜９０ｋ
ｓｉ）や９０ｋｓｉ級（９０超え、１００ｋｓｉ以下）
の耐硫化物応力割れ性に優れた鋼管に代わって、最近で
は１１０ｋｓｉ級（１１０〜１２５ｋｓｉ）や１２５ｋ
ｓｉ級（１２５超え、１４０ｋｓｉ以下）の耐硫化物応
力割れ性に優れた高強度鋼管が使用されるようになっ
た。さらに、ＹＳが１４０ｋｓｉ以上の耐硫化物応力割
れ性に優れた超高強度鋼管に対する要求も高まりつつあ
る。
力（以下、ＹＳと記す）の８０ｋｓｉ級（８０〜９０ｋ
ｓｉ）や９０ｋｓｉ級（９０超え、１００ｋｓｉ以下）
の耐硫化物応力割れ性に優れた鋼管に代わって、最近で
は１１０ｋｓｉ級（１１０〜１２５ｋｓｉ）や１２５ｋ
ｓｉ級（１２５超え、１４０ｋｓｉ以下）の耐硫化物応
力割れ性に優れた高強度鋼管が使用されるようになっ
た。さらに、ＹＳが１４０ｋｓｉ以上の耐硫化物応力割
れ性に優れた超高強度鋼管に対する要求も高まりつつあ
る。
【０００４】一般に、鋼材はその強度が増すほど耐硫化
物応力割れ性（以下、「硫化物応力割れ」を「ＳＳＣ」
という）がわるくなる。したがって、硫化水素を多く含
む環境下で使用される鋼材の高強度化に対し、最も大き
な課題となるのは耐ＳＳＣ性の改善である。
物応力割れ性（以下、「硫化物応力割れ」を「ＳＳＣ」
という）がわるくなる。したがって、硫化水素を多く含
む環境下で使用される鋼材の高強度化に対し、最も大き
な課題となるのは耐ＳＳＣ性の改善である。
【０００５】この耐ＳＳＣ性を改善するため、鋼材の
組織をマルテンサイトが約８０％以上を占める組織とす
る、高温で焼戻し処理する、鋼を高清浄度化する、
鋼材の組織を細粒組織とする、などの対策がこれまで
に講じられてきた。
組織をマルテンサイトが約８０％以上を占める組織とす
る、高温で焼戻し処理する、鋼を高清浄度化する、
鋼材の組織を細粒組織とする、などの対策がこれまで
に講じられてきた。
【０００６】これらのうちの組織を細粒化する方法
は、下記のような利点があるため特に注目され、研究、
開発が進められてきた。
は、下記のような利点があるため特に注目され、研究、
開発が進められてきた。
【０００７】すなわち、第一の利点は、鋼材の強度が高
くなるとその脆性割れは結晶粒単位あるいは所謂「破面
単位」で進展するので、組織を細粒化すると割れに対す
る抑止力が増すことである。第二に、細粒化そのものも
強度上昇に寄与すること、第三に細粒化すれば単位体積
当たりの粒界面積が増加するので間接的に不純物元素の
粒界偏析が軽減され粒界脆化が防止されることである。
くなるとその脆性割れは結晶粒単位あるいは所謂「破面
単位」で進展するので、組織を細粒化すると割れに対す
る抑止力が増すことである。第二に、細粒化そのものも
強度上昇に寄与すること、第三に細粒化すれば単位体積
当たりの粒界面積が増加するので間接的に不純物元素の
粒界偏析が軽減され粒界脆化が防止されることである。
【０００８】鋼材組織の細粒化の一般的な手法として、
変態、加工変形を利用する方法および加工変形後の再結
晶時の粒成長を抑止する方法等がある。鋳造後の鋼塊を
熱間で鋼管など所定の形状の鋼材に成形する際は、必然
的に加工変形が加えられ、加工と再結晶の繰り返しによ
り細粒化される。
変態、加工変形を利用する方法および加工変形後の再結
晶時の粒成長を抑止する方法等がある。鋳造後の鋼塊を
熱間で鋼管など所定の形状の鋼材に成形する際は、必然
的に加工変形が加えられ、加工と再結晶の繰り返しによ
り細粒化される。
【０００９】しかし、加工後の強度を調整する熱処理に
おける焼入れは一般にオーステナイト領域、つまり、Ａ
ｃ３点以上の温度に加熱しなければならないので、結晶
粒成長が起きやすく、結晶を細粒にしておくには、焼入
れ時の加熱温度を低くすることが望ましい。ところが、
細粒であること、および焼入れ温度を低くすることは、
焼入性を大きく低下させる要因となり、通常の冷却手段
では焼入れ時に８０％以上がマルテンサイトである充分
な焼入れ組織を確保することが難しくなってくる。ま
た、細粒化のために焼入れ温度を低くすると、焼入れ時
に合金元素が基地に固溶し難くなって、鋼材を高強度化
するためには低温焼戻しが必要となる。低温での焼戻し
は後述するように耐ＳＳＣ性を著しく低下させてしま
う。一方、焼入性確保のために合金元素を多量に添加す
れば、鋼の加工性を悪くし、製造コストの上昇の要因に
もなる。
おける焼入れは一般にオーステナイト領域、つまり、Ａ
ｃ３点以上の温度に加熱しなければならないので、結晶
粒成長が起きやすく、結晶を細粒にしておくには、焼入
れ時の加熱温度を低くすることが望ましい。ところが、
細粒であること、および焼入れ温度を低くすることは、
焼入性を大きく低下させる要因となり、通常の冷却手段
では焼入れ時に８０％以上がマルテンサイトである充分
な焼入れ組織を確保することが難しくなってくる。ま
た、細粒化のために焼入れ温度を低くすると、焼入れ時
に合金元素が基地に固溶し難くなって、鋼材を高強度化
するためには低温焼戻しが必要となる。低温での焼戻し
は後述するように耐ＳＳＣ性を著しく低下させてしま
う。一方、焼入性確保のために合金元素を多量に添加す
れば、鋼の加工性を悪くし、製造コストの上昇の要因に
もなる。
【００１０】特開昭６１−９５１９号公報には、急速加
熱後に焼入れして細粒化する「耐硫化物腐食割れ性に優
れた高強度鋼の製法」が開示されている。
熱後に焼入れして細粒化する「耐硫化物腐食割れ性に優
れた高強度鋼の製法」が開示されている。
【００１１】特開昭５９−２３２２２０号公報には、鋼
を２回焼入れして細粒化する「耐硫化物腐食割れ性に優
れた高強度鋼の製法」が開示されている。
を２回焼入れして細粒化する「耐硫化物腐食割れ性に優
れた高強度鋼の製法」が開示されている。
【００１２】しかしながら、上記した公報に記載されて
いる方法は、いずれも降伏応力（ＹＳ）が９０ｋｓｉ級
（９０超え、１００ｋｓｉ以下）や１００ｋｓｉ級（１
００超え、１１０ｋｓｉ以下）の高強度鋼を対象とした
ものである。これらの方法では、ＹＳが１１０ｋｓｉ以
上の高強度になると、必ずしも所望の耐ＳＳＣ性が得ら
れなかった。
いる方法は、いずれも降伏応力（ＹＳ）が９０ｋｓｉ級
（９０超え、１００ｋｓｉ以下）や１００ｋｓｉ級（１
００超え、１１０ｋｓｉ以下）の高強度鋼を対象とした
ものである。これらの方法では、ＹＳが１１０ｋｓｉ以
上の高強度になると、必ずしも所望の耐ＳＳＣ性が得ら
れなかった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ＹＳ
が１１０〜１５５ｋｓｉ（７５８〜１０６８ＭＰａ）と
高強度でありながら耐ＳＳＣ性に優れた油井やガス井及
びそれらに関連した諸設備や化学プラント設備などに好
適な鋼の製造方法を提供することにある。
が１１０〜１５５ｋｓｉ（７５８〜１０６８ＭＰａ）と
高強度でありながら耐ＳＳＣ性に優れた油井やガス井及
びそれらに関連した諸設備や化学プラント設備などに好
適な鋼の製造方法を提供することにある。
【００１４】なお、耐ＳＳＣ性の改善目標は、ＮＡＣＥ
（National Association of Corrosion Engineers）Ｔ
Ｍ０ １７７Ａ法に規定された浴（１気圧の硫化水素で
飽和した２５℃の０．５％酢酸＋５％食塩水）中で定荷
重試験を行った時の割れ発生限界応力（σｔｈ）が鋼の
ＹＳの８０％以上であることである。前記の条件を満た
せば、その鋼は昨今の厳しい腐食環境下での使用に充分
耐え得ることが知られている。
（National Association of Corrosion Engineers）Ｔ
Ｍ０ １７７Ａ法に規定された浴（１気圧の硫化水素で
飽和した２５℃の０．５％酢酸＋５％食塩水）中で定荷
重試験を行った時の割れ発生限界応力（σｔｈ）が鋼の
ＹＳの８０％以上であることである。前記の条件を満た
せば、その鋼は昨今の厳しい腐食環境下での使用に充分
耐え得ることが知られている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
耐硫化物応力割れ性に優れた高強度鋼の製造方法にあ
る。
耐硫化物応力割れ性に優れた高強度鋼の製造方法にあ
る。
【００１６】（１）重量％で、Ｃ：０．２〜０．３５
％、Ｓｉ：０．０５〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜１％、
Ｃｒ：０．３〜１．２％、Ｍｏ：０．２〜１％、Ａｌ：
０．００５〜０．５％、Ｔｉ：０．００５〜０．５％、
Ｂ：０．０００１〜０．０１％、Ｎｂ：０．０５〜０．
５％、Ｖ：０〜０．５％、Ｗ：０〜１％、Ｚｒ：０〜
０．５％、Ｃａ：０〜０．０１％を含み、Ｔｉ＋０．５
Ｚｒ：０．００５〜０．５％で、残部はＦｅ及び不可避
不純物からなり、不純物中のＰ：０．０２５％以下、
Ｓ：０．０１％以下、Ｎｉ：０．１％以下、Ｎ：０．０
１％以下、Ｏ（酸素）：０．０１％以下である鋼を、１
０５０〜１３００℃の範囲内の温度に加熱し、その温度
域で１０分間以上保持した後焼入れし、次いで７００〜
９００℃の温度域の加熱速度を２０〜５０℃／秒として
９００〜１１５０℃の範囲内の温度に再加熱し、その温
度域で３分間以内保持した後再焼入れし、その後、焼戻
しをおこなうことを特徴とする１１０〜１５５ｋｓｉの
降伏応力を有する耐硫化物応力割れ性に優れた高強度鋼
の製造方法。
％、Ｓｉ：０．０５〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜１％、
Ｃｒ：０．３〜１．２％、Ｍｏ：０．２〜１％、Ａｌ：
０．００５〜０．５％、Ｔｉ：０．００５〜０．５％、
Ｂ：０．０００１〜０．０１％、Ｎｂ：０．０５〜０．
５％、Ｖ：０〜０．５％、Ｗ：０〜１％、Ｚｒ：０〜
０．５％、Ｃａ：０〜０．０１％を含み、Ｔｉ＋０．５
Ｚｒ：０．００５〜０．５％で、残部はＦｅ及び不可避
不純物からなり、不純物中のＰ：０．０２５％以下、
Ｓ：０．０１％以下、Ｎｉ：０．１％以下、Ｎ：０．０
１％以下、Ｏ（酸素）：０．０１％以下である鋼を、１
０５０〜１３００℃の範囲内の温度に加熱し、その温度
域で１０分間以上保持した後焼入れし、次いで７００〜
９００℃の温度域の加熱速度を２０〜５０℃／秒として
９００〜１１５０℃の範囲内の温度に再加熱し、その温
度域で３分間以内保持した後再焼入れし、その後、焼戻
しをおこなうことを特徴とする１１０〜１５５ｋｓｉの
降伏応力を有する耐硫化物応力割れ性に優れた高強度鋼
の製造方法。
【００１７】（２）上記（１）に記載の化学組成の鋼
を、１０５０〜１３００℃の温度に加熱し、その温度域
で１０分間以上保持して熱間加工をおこない、熱間加工
終了後に直接焼入れし、次いで７００〜９００℃の温度
域の加熱速度を２０〜５０℃／秒として９００〜１１５
０℃の範囲内の温度に再加熱し、その温度域で３分間以
内保持した後再焼入れし、その後、焼戻しをおこなうこ
とを特徴とする１１０〜１５５ｋｓｉの降伏応力を有す
る耐硫化物応力割れ性に優れた高強度鋼の製造方法。
を、１０５０〜１３００℃の温度に加熱し、その温度域
で１０分間以上保持して熱間加工をおこない、熱間加工
終了後に直接焼入れし、次いで７００〜９００℃の温度
域の加熱速度を２０〜５０℃／秒として９００〜１１５
０℃の範囲内の温度に再加熱し、その温度域で３分間以
内保持した後再焼入れし、その後、焼戻しをおこなうこ
とを特徴とする１１０〜１５５ｋｓｉの降伏応力を有す
る耐硫化物応力割れ性に優れた高強度鋼の製造方法。
【００１８】なお、上記の「加熱速度」は、「被加熱材
である鋼の中心部における平均加熱速度」をいう。
である鋼の中心部における平均加熱速度」をいう。
【００１９】本発明者らは、耐ＳＳＣ性を向上させる結
晶粒微細化の効果につき検討した結果、結晶粒の微細化
はＹＳが１１０ｋｓｉ未満の鋼には有効であるが、１１
０ｋｓｉ以上の高強度鋼に対しては耐ＳＳＣ性を向上さ
せる作用が不安定になり、特にＹＳが１２０ｋｓｉを超
える鋼に対しては、耐ＳＳＣ性の向上効果が認められな
いことを確認した。
晶粒微細化の効果につき検討した結果、結晶粒の微細化
はＹＳが１１０ｋｓｉ未満の鋼には有効であるが、１１
０ｋｓｉ以上の高強度鋼に対しては耐ＳＳＣ性を向上さ
せる作用が不安定になり、特にＹＳが１２０ｋｓｉを超
える鋼に対しては、耐ＳＳＣ性の向上効果が認められな
いことを確認した。
【００２０】そこで、ＹＳが１１０ｋｓｉ以上の高強度
で、耐ＳＳＣ性に優れた鋼を製造する方法を開発すべ
く、鋼の化学組成および焼入れ手段につき種々実験を重
ねた結果、以下の知見を得て本発明を完成するに至っ
た。
で、耐ＳＳＣ性に優れた鋼を製造する方法を開発すべ
く、鋼の化学組成および焼入れ手段につき種々実験を重
ねた結果、以下の知見を得て本発明を完成するに至っ
た。
【００２１】ａ）多量（０．００５〜０．５％）のＮｂ
を含有させた鋼を、１０５０〜１３００という高温に加
熱してＮｂの炭化物を基地に充分固溶させてから焼入れ
すれば、焼戻し軟化抵抗を極めて大きくすることができ
るので、高温での焼戻しが可能となり耐硫化物応力割れ
性を高めることができると共に、大きな強度を付与する
ことができる。
を含有させた鋼を、１０５０〜１３００という高温に加
熱してＮｂの炭化物を基地に充分固溶させてから焼入れ
すれば、焼戻し軟化抵抗を極めて大きくすることができ
るので、高温での焼戻しが可能となり耐硫化物応力割れ
性を高めることができると共に、大きな強度を付与する
ことができる。
【００２２】ｂ）この高温焼入により粗大化した結晶粒
は、急速再加熱して２段目の焼入れを施すことにより細
粒化することができる。
は、急速再加熱して２段目の焼入れを施すことにより細
粒化することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の製造方法において
規定した各条件について詳しく説明する。なお、化学成
分の含有量の「％」は「重量％」を示す．。
規定した各条件について詳しく説明する。なお、化学成
分の含有量の「％」は「重量％」を示す．。
【００２４】（Ａ）化学組成
Ｃ：０．２〜０．３５％
Ｃは、焼入れ性を高めて強度を向上させるのに有効な元
素である。しかし、その含有量が０．２％未満では、焼
入れ硬さが不足して高温での焼戻しでは目標とするＹＳ
で１１０〜１５５ｋｓｉの高強度が得られない。一方、
０．３５％を超えると、炭化物が増加し、鋼中で拡散す
る「拡散性水素」のトラップサイトが多くなって吸蔵水
素量（トラップされた水素量）が増えるので耐ＳＳＣ性
が低下する。さらに、焼割れ感受性も増大する。したが
って、Ｃの含有量は０．２〜０．３５％とした。Ｃ含有
量の好ましい上限は０．３％である。
素である。しかし、その含有量が０．２％未満では、焼
入れ硬さが不足して高温での焼戻しでは目標とするＹＳ
で１１０〜１５５ｋｓｉの高強度が得られない。一方、
０．３５％を超えると、炭化物が増加し、鋼中で拡散す
る「拡散性水素」のトラップサイトが多くなって吸蔵水
素量（トラップされた水素量）が増えるので耐ＳＳＣ性
が低下する。さらに、焼割れ感受性も増大する。したが
って、Ｃの含有量は０．２〜０．３５％とした。Ｃ含有
量の好ましい上限は０．３％である。
【００２５】ここでいうトラップサイトとは、拡散がで
きないほど強力に水素を固定するのではなく、鋼中に固
溶している水素が、その部分に存在する方がより安定で
あり、鋼の素地（基地）の水素濃度レベルよりは相対的
に濃度が高くなる局所的部分のことをいう。
きないほど強力に水素を固定するのではなく、鋼中に固
溶している水素が、その部分に存在する方がより安定で
あり、鋼の素地（基地）の水素濃度レベルよりは相対的
に濃度が高くなる局所的部分のことをいう。
【００２６】Ｓｉ：０．０５〜０．５％
Ｓｉは、鋼の脱酸に有効な元素であり、焼戻し軟化抵抗
を高めて耐ＳＳＣ性を向上させる元素でもある。脱酸の
目的からは０．０５％以上の含有量とする必要がある。
しかし、その含有量が０．５％を超えると靭性が低下
し、また粒界強度が低くなるので耐ＳＳＣ性も却って低
下してしまう。したがって、Ｓｉの含有量は０．０５〜
０．５％とした。なお、Ｓｉ含有量の上限は０．３％と
することが好ましい。
を高めて耐ＳＳＣ性を向上させる元素でもある。脱酸の
目的からは０．０５％以上の含有量とする必要がある。
しかし、その含有量が０．５％を超えると靭性が低下
し、また粒界強度が低くなるので耐ＳＳＣ性も却って低
下してしまう。したがって、Ｓｉの含有量は０．０５〜
０．５％とした。なお、Ｓｉ含有量の上限は０．３％と
することが好ましい。
【００２７】Ｍｎ：０．１〜１％
Ｍｎは、鋼の焼入れ性を確保するのに有効な元素であ
る。この目的からは０．１％以上の含有量が必要であ
る。しかし、１％を超えて含有させると粒界に偏析して
耐ＳＳＣ性及び靭性の低下を招く。したがって、Ｍｎの
含有量は０．１〜１％とした。なお、Ｍｎ含有量の上限
は望ましくは０．５％である。
る。この目的からは０．１％以上の含有量が必要であ
る。しかし、１％を超えて含有させると粒界に偏析して
耐ＳＳＣ性及び靭性の低下を招く。したがって、Ｍｎの
含有量は０．１〜１％とした。なお、Ｍｎ含有量の上限
は望ましくは０．５％である。
【００２８】Ｃｒ：０．３〜１．２％
Ｃｒは、焼入れ性を上げるとともに焼戻し軟化抵抗を高
めて高温焼戻しを可能にし、耐ＳＳＣ性を向上させる作
用がある。前記の効果を確実に得るためには０．３％以
上とする必要がある。しかし、１．２％を超えて含有さ
せると、硫化水素を含む酸性の湿潤環境ではＣｒが活性
溶解して腐食速度が大きくなり、鋼中の「拡散性水素」
濃度が高くなって、却って耐ＳＳＣ性の低下を招く。し
たがって、Ｃｒの含有量は０．３〜１．２％とした。な
お、Ｃｒ含有量の上限は０．５％とすることが好まし
い。
めて高温焼戻しを可能にし、耐ＳＳＣ性を向上させる作
用がある。前記の効果を確実に得るためには０．３％以
上とする必要がある。しかし、１．２％を超えて含有さ
せると、硫化水素を含む酸性の湿潤環境ではＣｒが活性
溶解して腐食速度が大きくなり、鋼中の「拡散性水素」
濃度が高くなって、却って耐ＳＳＣ性の低下を招く。し
たがって、Ｃｒの含有量は０．３〜１．２％とした。な
お、Ｃｒ含有量の上限は０．５％とすることが好まし
い。
【００２９】Ｍｏ：０．２〜１％
Ｍｏは、Ｃｒと同様に焼入れ性を向上させるとともに、
焼戻し軟化抵抗を高めて高温焼戻しを可能にし、耐ＳＳ
Ｃ性を向上させる作用を有する。しかし、その含有量が
０．２％未満では前記の効果が得られない。一方、１％
を超えて含有させると、焼戻しで針状のＭｏ炭化物が析
出してその周辺の応力集中により耐ＳＳＣ性が却って低
下してしまう。したがって、Ｍｏの含有量は０．２〜１
％とした。なお、Ｍｏ含有量は０．３〜０．８％とする
ことが好ましい。
焼戻し軟化抵抗を高めて高温焼戻しを可能にし、耐ＳＳ
Ｃ性を向上させる作用を有する。しかし、その含有量が
０．２％未満では前記の効果が得られない。一方、１％
を超えて含有させると、焼戻しで針状のＭｏ炭化物が析
出してその周辺の応力集中により耐ＳＳＣ性が却って低
下してしまう。したがって、Ｍｏの含有量は０．２〜１
％とした。なお、Ｍｏ含有量は０．３〜０．８％とする
ことが好ましい。
【００３０】Ａｌ：０．００５〜０．５％
Ａｌは、鋼の脱酸に必要な元素である。しかし、その含
有量が０．００５％未満ではその効果を充分得ることが
できない。一方、０．５％を超えて含有させると粗大な
Ａｌ系介在物が多くなって靭性及び耐ＳＳＣ性が低下す
る。したがって、Ａｌの含有量は０．００５〜０．５％
とした。Ａｌ含有量の望ましい範囲は０．０１〜０．１
％である。なお、Ａｌとは所謂「ｓｏｌ．Ａｌ（酸可溶
Ａｌ）」を示す。
有量が０．００５％未満ではその効果を充分得ることが
できない。一方、０．５％を超えて含有させると粗大な
Ａｌ系介在物が多くなって靭性及び耐ＳＳＣ性が低下す
る。したがって、Ａｌの含有量は０．００５〜０．５％
とした。Ａｌ含有量の望ましい範囲は０．０１〜０．１
％である。なお、Ａｌとは所謂「ｓｏｌ．Ａｌ（酸可溶
Ａｌ）」を示す。
【００３１】Ｔｉ：０．００５〜０．５％およびＴｉ＋
０．５Ｚｒ：０．００５〜０．５％ Ｔｉは、鋼中の不純物であるＮをＴｉＮとして固定する
目的で添加する。また、Ｎ固定に必要とするよりも過剰
なＴｉは、炭化物となって微細に析出し、焼戻し軟化抵
抗を高める効果を有する。Ｎの固定は、焼入れ性向上の
ために添加するＢがＢＮとなるのを抑制し、Ｂを固溶状
態に維持して充分な焼入れ性を確保するためである。し
かし、Ｔｉの含有量が０．００５％未満ではその効果は
充分でなく、０．５％を超えると炭化物が増加し靭性及
び耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｔｉの含有量は
０．００５〜０．５％とした。なお、Ｔｉ含有量は０．
０１〜０．１％とすることが好ましい。
０．５Ｚｒ：０．００５〜０．５％ Ｔｉは、鋼中の不純物であるＮをＴｉＮとして固定する
目的で添加する。また、Ｎ固定に必要とするよりも過剰
なＴｉは、炭化物となって微細に析出し、焼戻し軟化抵
抗を高める効果を有する。Ｎの固定は、焼入れ性向上の
ために添加するＢがＢＮとなるのを抑制し、Ｂを固溶状
態に維持して充分な焼入れ性を確保するためである。し
かし、Ｔｉの含有量が０．００５％未満ではその効果は
充分でなく、０．５％を超えると炭化物が増加し靭性及
び耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｔｉの含有量は
０．００５〜０．５％とした。なお、Ｔｉ含有量は０．
０１〜０．１％とすることが好ましい。
【００３２】ただし、Ｚｒを含有させる場合はＺｒの方
がＮとの親和力が強いので、炭化物の増加を防ぐため、
Ｔｉ＋０．５０Ｚｒが０．００５〜０．５％となるよう
含有量を調整する必要がある。
がＮとの親和力が強いので、炭化物の増加を防ぐため、
Ｔｉ＋０．５０Ｚｒが０．００５〜０．５％となるよう
含有量を調整する必要がある。
【００３３】Ｂ：０．０００１〜０．０１％
Ｂは、微量で鋼の焼入れ性を向上させる作用を有する。
しかし、その含有量が０．０００１％未満ではその効果
が充分でなく、０．０１％を超えると靭性及び耐ＳＳＣ
性が低下するため、Ｂの含有量は０．０００１〜０．０
１％とした。なお、Ｂ含有量の望ましい範囲は、０．０
００２〜０．００２％である。
しかし、その含有量が０．０００１％未満ではその効果
が充分でなく、０．０１％を超えると靭性及び耐ＳＳＣ
性が低下するため、Ｂの含有量は０．０００１〜０．０
１％とした。なお、Ｂ含有量の望ましい範囲は、０．０
００２〜０．００２％である。
【００３４】Ｎｂ：０．０５〜０．５％
Ｎｂは、重要な役割を果たす元素で、１０５０℃を超え
るような高温に加熱してＮｂの炭化物を基地に充分固溶
させてから焼入れすれば、その後の焼戻し時に微細炭化
物として析出して強化に大きく寄与する。また、Ｎｂ炭
化物の固溶により焼戻し軟化抵抗を高めることができる
ので、高温焼戻しを可能とする。高温焼戻しにより「拡
散性水素」のトラップサイトとなる転位を低減すること
ができる。この効果を得るためにはＮｂを０．０５％以
上含有させる必要がある。一方、０．５％を超えて含有
させると、高温焼入れしてもＮｂの炭化物を基地に充分
固溶させることができなくなり、この溶け残った粗大な
Ｎｂ炭化物が「拡散性水素」のトラップサイトとなって
吸蔵水素量が増えるので耐ＳＳＣ性が低下する。したが
って、Ｎｂの含有量は０．０５〜０．５％とした。な
お、上限は０．１％とすることが好ましい。
るような高温に加熱してＮｂの炭化物を基地に充分固溶
させてから焼入れすれば、その後の焼戻し時に微細炭化
物として析出して強化に大きく寄与する。また、Ｎｂ炭
化物の固溶により焼戻し軟化抵抗を高めることができる
ので、高温焼戻しを可能とする。高温焼戻しにより「拡
散性水素」のトラップサイトとなる転位を低減すること
ができる。この効果を得るためにはＮｂを０．０５％以
上含有させる必要がある。一方、０．５％を超えて含有
させると、高温焼入れしてもＮｂの炭化物を基地に充分
固溶させることができなくなり、この溶け残った粗大な
Ｎｂ炭化物が「拡散性水素」のトラップサイトとなって
吸蔵水素量が増えるので耐ＳＳＣ性が低下する。したが
って、Ｎｂの含有量は０．０５〜０．５％とした。な
お、上限は０．１％とすることが好ましい。
【００３５】Ｖ：０〜０．５％
Ｖは、必要により含有させる元素で、含有させると焼戻
し時に微細な炭化物として析出して、一層焼戻し軟化抵
抗を高めることができ、高温焼戻しすることにより耐Ｓ
ＳＣ性を改善する作用を発揮する。特に、Ｎｂと複合し
て含有させることにより、一層の高温焼戻しが可能とな
るので、耐ＳＳＣ性が大きく向上する。なお、前記の効
果を確実に得るには、Ｖは０．００５％以上の含有量と
することが好ましい。一方、０．５％を超えるとＶ炭化
物が粗大化して強化に寄与しなくなることに加え、その
粗大炭化物が「拡散性水素」のトラップサイトとなって
吸蔵水素量が増えるので却って耐ＳＳＣ性が低下する。
このため、Ｖの含有は０〜０．５％とした。なお、Ｖ含
有量の上限は０．３％とすることが好ましい。
し時に微細な炭化物として析出して、一層焼戻し軟化抵
抗を高めることができ、高温焼戻しすることにより耐Ｓ
ＳＣ性を改善する作用を発揮する。特に、Ｎｂと複合し
て含有させることにより、一層の高温焼戻しが可能とな
るので、耐ＳＳＣ性が大きく向上する。なお、前記の効
果を確実に得るには、Ｖは０．００５％以上の含有量と
することが好ましい。一方、０．５％を超えるとＶ炭化
物が粗大化して強化に寄与しなくなることに加え、その
粗大炭化物が「拡散性水素」のトラップサイトとなって
吸蔵水素量が増えるので却って耐ＳＳＣ性が低下する。
このため、Ｖの含有は０〜０．５％とした。なお、Ｖ含
有量の上限は０．３％とすることが好ましい。
【００３６】Ｗ：０〜１％
Ｗは、必要により含有させる元素で、Ｍｏと同様に焼入
れ性を高めるとともに、焼戻し軟化抵抗を高めることが
でき、高温焼戻しすることにより耐ＳＳＣ性を向上させ
る作用を発揮する。前記の効果を確実に得るには、Ｗの
含有量は０．３％以上とすることが好ましい。しかし、
１％を超えて含有させると析出炭化物の粗大化が起こっ
て前記の効果が飽和あるいは低下するのに加え、粗大化
した炭化物が「拡散性水素」のトラップサイトとなって
水素吸蔵量が増えるので却って耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｗの含有量は０〜１％とした。なお、Ｗ含
有量の上限は０．７％とすることが好ましい。
れ性を高めるとともに、焼戻し軟化抵抗を高めることが
でき、高温焼戻しすることにより耐ＳＳＣ性を向上させ
る作用を発揮する。前記の効果を確実に得るには、Ｗの
含有量は０．３％以上とすることが好ましい。しかし、
１％を超えて含有させると析出炭化物の粗大化が起こっ
て前記の効果が飽和あるいは低下するのに加え、粗大化
した炭化物が「拡散性水素」のトラップサイトとなって
水素吸蔵量が増えるので却って耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｗの含有量は０〜１％とした。なお、Ｗ含
有量の上限は０．７％とすることが好ましい。
【００３７】Ｚｒ：０〜０．５％
Ｚｒは、必要により含有させる元素で、含有させると降
伏点伸びが向上し、結果として耐ＳＳＣ性が向上する。
なお、前記の効果を確実に得るには０．１％以上の含有
量とすることが好ましい。一方、Ｚｒ含有量が０．５％
を超えると上記の効果が飽和するばかりか、粗大炭化物
が生成し、その粗大化した炭化物が「拡散性水素」のト
ラップサイトとなって水素吸蔵量が増えるので却って耐
ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｚｒの含有量は０〜
０．５％とした。なお、Ｚｒ含有量の上限は０．４５％
とすることが好ましい。
伏点伸びが向上し、結果として耐ＳＳＣ性が向上する。
なお、前記の効果を確実に得るには０．１％以上の含有
量とすることが好ましい。一方、Ｚｒ含有量が０．５％
を超えると上記の効果が飽和するばかりか、粗大炭化物
が生成し、その粗大化した炭化物が「拡散性水素」のト
ラップサイトとなって水素吸蔵量が増えるので却って耐
ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｚｒの含有量は０〜
０．５％とした。なお、Ｚｒ含有量の上限は０．４５％
とすることが好ましい。
【００３８】Ｃａ：０〜０．０１％
Ｃａも必要により含有させる元素で、含有させると鋼中
のＳと結合して硫化物を形成し、介在物の形状を改善し
て耐ＳＳＣ性を向上させる。なお、前記の効果を確実に
得るには、０．０００１％以上含有させるのが好まし
い。しかし、その含有量が０．０１％を超えると、却っ
て耐ＳＳＣ性が低下するばかりか靭性も低下し、鋼材表
面に地疵などの欠陥が発生し易くなる。したがって、Ｃ
ａの含有量は０〜０．０１％とした。
のＳと結合して硫化物を形成し、介在物の形状を改善し
て耐ＳＳＣ性を向上させる。なお、前記の効果を確実に
得るには、０．０００１％以上含有させるのが好まし
い。しかし、その含有量が０．０１％を超えると、却っ
て耐ＳＳＣ性が低下するばかりか靭性も低下し、鋼材表
面に地疵などの欠陥が発生し易くなる。したがって、Ｃ
ａの含有量は０〜０．０１％とした。
【００３９】Ｐ：０．０２５％以下
Ｐは、不純物として鋼中に不可避的に存在するが、粒界
に偏析して耐ＳＳＣ性を劣化させてしまう。特に、その
含有量が０．０２５％を超えると耐ＳＳＣ性の劣化が著
しくなる。このため、不純物として混入するとしてもそ
の含有量は０．０２５％以下にする必要がある。耐ＳＳ
Ｃ性を高めるためにＰの含有量は、できるだけ低くする
ことが望ましい。
に偏析して耐ＳＳＣ性を劣化させてしまう。特に、その
含有量が０．０２５％を超えると耐ＳＳＣ性の劣化が著
しくなる。このため、不純物として混入するとしてもそ
の含有量は０．０２５％以下にする必要がある。耐ＳＳ
Ｃ性を高めるためにＰの含有量は、できるだけ低くする
ことが望ましい。
【００４０】Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、Ｐと同様に不純物として鋼中に不可避的に存在す
るが、硫化物系の介在物となって粒界に析出し耐ＳＳＣ
性を低下させてしまう。特に、その含有量が０．０１％
を超えると耐ＳＳＣ性の低下が著しくなる。したがっ
て、不純物として混入するとしてもその含有量は０．０
１％以下にする必要がある。耐ＳＳＣ性を高めるために
Ｓの含有量は、できるだけ低くすることが望ましい。
るが、硫化物系の介在物となって粒界に析出し耐ＳＳＣ
性を低下させてしまう。特に、その含有量が０．０１％
を超えると耐ＳＳＣ性の低下が著しくなる。したがっ
て、不純物として混入するとしてもその含有量は０．０
１％以下にする必要がある。耐ＳＳＣ性を高めるために
Ｓの含有量は、できるだけ低くすることが望ましい。
【００４１】Ｎｉ：０．１％以下
Ｎｉは、不純物として鋼中に存在し、耐ＳＳＣ性を低下
させる。特に、Ｎｉの含有量が０．１％を超えると耐Ｓ
ＳＣ性の低下が著しくなるので上限を０．１％とした。
できるだけ少なくすることが望ましい。
させる。特に、Ｎｉの含有量が０．１％を超えると耐Ｓ
ＳＣ性の低下が著しくなるので上限を０．１％とした。
できるだけ少なくすることが望ましい。
【００４２】Ｎ：０．０１％以下
Ｎは、不純物として鋼中に存在し、粒界に偏析して靭性
及び耐ＳＳＣ性を低下させる。しかし、その含有量が
０．０１％以下であれば許容できることから、上限を
０．０１％とした。Ｎは、鋼の溶製過程で大気中などか
ら鋼中に侵入するので、その含有量を０（ゼロ）にする
ことは工業的には極めて難しいが、できるだけ少なくす
ることが望ましい。
及び耐ＳＳＣ性を低下させる。しかし、その含有量が
０．０１％以下であれば許容できることから、上限を
０．０１％とした。Ｎは、鋼の溶製過程で大気中などか
ら鋼中に侵入するので、その含有量を０（ゼロ）にする
ことは工業的には極めて難しいが、できるだけ少なくす
ることが望ましい。
【００４３】Ｏ（酸素）：０．０１％以下
Ｏは、不純物として鋼中に存在し、粒界に偏析して靭性
及び耐ＳＳＣ性を低下させる。しかし、その含有量が
０．０１％以下であれば許容できることから、上限を
０．０１％とした。できるだけ少なくすることが望まし
い。
及び耐ＳＳＣ性を低下させる。しかし、その含有量が
０．０１％以下であれば許容できることから、上限を
０．０１％とした。できるだけ少なくすることが望まし
い。
【００４４】（Ｂ）熱処理条件
１）焼入れ
上記の化学組成を有する鋼は、通常の方法で溶製された
後、通常の鍛造、穿孔や圧延などの熱間加工によって鋼
管や鋼板など所定の形状の鋼材に成形される。次いで、
この鋼材に所望の強度や耐ＳＳＣ性を付与するため、１
０５０〜１３００℃の高温域からの焼入れが施され、そ
の後さらに、急速加熱手段により再加熱され７００〜９
００℃の温度域からの２段目の焼入れが施されて、焼戻
しされる。
後、通常の鍛造、穿孔や圧延などの熱間加工によって鋼
管や鋼板など所定の形状の鋼材に成形される。次いで、
この鋼材に所望の強度や耐ＳＳＣ性を付与するため、１
０５０〜１３００℃の高温域からの焼入れが施され、そ
の後さらに、急速加熱手段により再加熱され７００〜９
００℃の温度域からの２段目の焼入れが施されて、焼戻
しされる。
【００４５】なお、鍛造、穿孔、圧延などの熱間加工は
通常の条件でおこなえばよいが、鋼塊、ビレットやスラ
ブといった鋼片を１０００〜１２５０℃の温度域に加熱
し、表面疵などの発生防止の点から９００〜１１００℃
の温度で鋼管や鋼板など所定の形状の鋼材に仕上げるこ
とが望ましい。
通常の条件でおこなえばよいが、鋼塊、ビレットやスラ
ブといった鋼片を１０００〜１２５０℃の温度域に加熱
し、表面疵などの発生防止の点から９００〜１１００℃
の温度で鋼管や鋼板など所定の形状の鋼材に仕上げるこ
とが望ましい。
【００４６】一段目の焼入れを、１０５０〜１３００℃
の高温域からおこなうのは、Ｎｂを基地中に完全に固溶
させるためである。この焼入れ温度が１０５０℃未満で
はＮｂの固溶が不十分なため、焼戻し時の軟化抵抗を向
上させることができないので、所望の強度が得られな
い。一方、１３００℃を超える温度では鋼表面に生成す
る酸化スケールが多くなり、酸化スケールの除去が困難
となる等の問題が生じるため、上限を１３００℃とし
た。
の高温域からおこなうのは、Ｎｂを基地中に完全に固溶
させるためである。この焼入れ温度が１０５０℃未満で
はＮｂの固溶が不十分なため、焼戻し時の軟化抵抗を向
上させることができないので、所望の強度が得られな
い。一方、１３００℃を超える温度では鋼表面に生成す
る酸化スケールが多くなり、酸化スケールの除去が困難
となる等の問題が生じるため、上限を１３００℃とし
た。
【００４７】１０５０〜１３００℃の温度域での保持時
間は、オーステナイト化を均一にするため１０分以上と
する必要がある。なお、この保持時間は鋼材の温度が１
０５０℃に達してからの時間であり、１０５０〜１３０
０℃の温度域での温度パターンはどのようなものであっ
てもよい。保持時間の上限は、限定するものではない
が、長くする必要はなく結晶粒の粗粒化を抑制するため
には短いほうが好ましい。
間は、オーステナイト化を均一にするため１０分以上と
する必要がある。なお、この保持時間は鋼材の温度が１
０５０℃に達してからの時間であり、１０５０〜１３０
０℃の温度域での温度パターンはどのようなものであっ
てもよい。保持時間の上限は、限定するものではない
が、長くする必要はなく結晶粒の粗粒化を抑制するため
には短いほうが好ましい。
【００４８】また、鋼塊やビレットを１０５０℃〜１３
００℃に加熱し、１０分以上保持した後、鍛造、穿孔、
圧延等の熱間加工を施し、その直後に焼入れを行う「直
接焼入れ法」を用いても同様のＮｂを基地に完全固溶さ
せる効果が得られる。
００℃に加熱し、１０分以上保持した後、鍛造、穿孔、
圧延等の熱間加工を施し、その直後に焼入れを行う「直
接焼入れ法」を用いても同様のＮｂを基地に完全固溶さ
せる効果が得られる。
【００４９】このようにして、１段目の高温焼入れを施
した後、７００〜９００℃の温度域の加熱速度を２０〜
５０℃／秒として９００〜１１５０℃の範囲内の温度に
再加熱し、３分間以内の時間保持した後２段目の焼入れ
が施される。この焼入れは、１段目の高温焼入れのため
結晶粒が粗大化しているため、細粒化するためにおこな
う。
した後、７００〜９００℃の温度域の加熱速度を２０〜
５０℃／秒として９００〜１１５０℃の範囲内の温度に
再加熱し、３分間以内の時間保持した後２段目の焼入れ
が施される。この焼入れは、１段目の高温焼入れのため
結晶粒が粗大化しているため、細粒化するためにおこな
う。
【００５０】７００℃〜９００℃の温度域での加熱速度
を２０〜５０℃／秒とするのは、焼入れのための加熱に
際して、７００℃以上の温度域の加熱速度がオーステナ
イト粒の成長に大きな影響を及ぼすために規制するもの
で、加熱速度が２０℃／秒未満では、９００〜１１５０
℃の温度域に加熱昇温すると結晶粒が粗大化してしま
う。一方、５０℃／秒を超えると混粒が生じて耐ＳＳＣ
性が低下する。したがって、７００℃〜９００℃の温度
域での加熱速度を２０〜５０℃／秒とした。
を２０〜５０℃／秒とするのは、焼入れのための加熱に
際して、７００℃以上の温度域の加熱速度がオーステナ
イト粒の成長に大きな影響を及ぼすために規制するもの
で、加熱速度が２０℃／秒未満では、９００〜１１５０
℃の温度域に加熱昇温すると結晶粒が粗大化してしま
う。一方、５０℃／秒を超えると混粒が生じて耐ＳＳＣ
性が低下する。したがって、７００℃〜９００℃の温度
域での加熱速度を２０〜５０℃／秒とした。
【００５１】なお、７００℃未満の温度域の加熱速度は
特に規制しなくてもよいが、生産性の面から、例えば５
０℃／分以上とすることが好ましい。
特に規制しなくてもよいが、生産性の面から、例えば５
０℃／分以上とすることが好ましい。
【００５２】２０〜５０℃／秒の加熱速度を得るための
加熱手段は、どのような手段であってもよいが、高周波
加熱が好適である。ここで、「加熱速度」とは、既に述
べたように、「被加熱材の鋼の中心部の７００℃から９
００℃までの平均加熱速度」のことを指す。
加熱手段は、どのような手段であってもよいが、高周波
加熱が好適である。ここで、「加熱速度」とは、既に述
べたように、「被加熱材の鋼の中心部の７００℃から９
００℃までの平均加熱速度」のことを指す。
【００５３】次に、加熱温度を９００〜１１５０℃とし
たのは、９００℃未満では再結晶（変態時にフェライト
粒内から細粒のオーステナイト粒が生成）が不充分で細
粒化の効果が得られないからで、また１１５０℃を超え
ると、前記した加熱速度で加熱しても結晶粒が粗大化し
てしまうからである。
たのは、９００℃未満では再結晶（変態時にフェライト
粒内から細粒のオーステナイト粒が生成）が不充分で細
粒化の効果が得られないからで、また１１５０℃を超え
ると、前記した加熱速度で加熱しても結晶粒が粗大化し
てしまうからである。
【００５４】さらに、９００〜１１５０℃の温度域での
保持時間を３分以内とするのは、３分を超えると結晶粒
が粗大化してしまうからである。前記温度域での保持時
間の下限は特に制限されるものではないが、オーステナ
イト化を均一にするために３０秒以上の保持時間とする
ことが望ましい。焼入れの温度はオーステナイト単相領
域であれば特に問題はないが、充分な焼入れ性を確保す
るために９５０℃以上の温度とすることが好ましい。
保持時間を３分以内とするのは、３分を超えると結晶粒
が粗大化してしまうからである。前記温度域での保持時
間の下限は特に制限されるものではないが、オーステナ
イト化を均一にするために３０秒以上の保持時間とする
ことが望ましい。焼入れの温度はオーステナイト単相領
域であれば特に問題はないが、充分な焼入れ性を確保す
るために９５０℃以上の温度とすることが好ましい。
【００５５】なお、９００〜１１５０℃の温度域での温
度パターンはどのようなものであってもよい。
度パターンはどのようなものであってもよい。
【００５６】また第一段目および二段目の焼入れ方法
は、鋼の化学組成に応じて適宜油焼入れや水焼入れなど
通常の焼入れ方法でよい。予め鋼の化学組成に応じて予
備調査した結果に基づいて充分な焼入れ組織（例えば、
マルテンサイトが約８０％以上であるような組織）とな
るように焼入れ方法を決定すればよい。
は、鋼の化学組成に応じて適宜油焼入れや水焼入れなど
通常の焼入れ方法でよい。予め鋼の化学組成に応じて予
備調査した結果に基づいて充分な焼入れ組織（例えば、
マルテンサイトが約８０％以上であるような組織）とな
るように焼入れ方法を決定すればよい。
【００５７】２）焼戻し
焼戻しはＡＣ１点以下の温度でおこなえばよく、その温
度は特に制限されるものではない。しかし、ＹＳが１１
０ｋｓｉ以上の高強度鋼材において目標とする耐ＳＳＣ
性を確保するためには、６８０℃以上の温度で焼戻し処
理を施すのが望ましい。焼戻し後の冷却方法も特に制限
されるものではなく、放冷、風冷、ミスト水冷や水冷な
ど通常の冷却方法でよい。
度は特に制限されるものではない。しかし、ＹＳが１１
０ｋｓｉ以上の高強度鋼材において目標とする耐ＳＳＣ
性を確保するためには、６８０℃以上の温度で焼戻し処
理を施すのが望ましい。焼戻し後の冷却方法も特に制限
されるものではなく、放冷、風冷、ミスト水冷や水冷な
ど通常の冷却方法でよい。
【００５８】
【実施例】表１〜３に示す化学組成を有する鋼を、１５
０ｋｇ真空溶解炉を用いて通常の方法により溶製した。
表１における鋼Ａ〜Ｈは、化学組成が本発明で規定する
範囲内にある本発明例の鋼、表２〜３における鋼Ｉ〜９
は成分のいずれかが本発明で規定する量から外れた比較
例の鋼である。
０ｋｇ真空溶解炉を用いて通常の方法により溶製した。
表１における鋼Ａ〜Ｈは、化学組成が本発明で規定する
範囲内にある本発明例の鋼、表２〜３における鋼Ｉ〜９
は成分のいずれかが本発明で規定する量から外れた比較
例の鋼である。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【００６１】
【表３】
【００６２】これらの鋼塊を通常の方法によって１２５
０℃に加熱してから熱間鍛造して厚さ：４０ｍｍ、幅：
８０ｍｍ、長さ：２５０ｍｍの鋼片とした。この鋼片を
下記（１）（２）の２種類の圧延、熱処理を施した。表
４〜７にこれらの条件を示す。なお、（１）での熱間圧
延は直接焼入れのための圧延ではないので、表４〜７中
で「熱間圧延」の項に「無」とし、（２）での熱間圧延
は直接焼入れのための圧延であるので「有」と記載し
た。
０℃に加熱してから熱間鍛造して厚さ：４０ｍｍ、幅：
８０ｍｍ、長さ：２５０ｍｍの鋼片とした。この鋼片を
下記（１）（２）の２種類の圧延、熱処理を施した。表
４〜７にこれらの条件を示す。なお、（１）での熱間圧
延は直接焼入れのための圧延ではないので、表４〜７中
で「熱間圧延」の項に「無」とし、（２）での熱間圧延
は直接焼入れのための圧延であるので「有」と記載し
た。
【００６３】（１）鋼片を１２５０℃に１時間加熱して
から圧延仕上げ温度９５０℃で厚さ１４ｍｍに熱間圧延
し、さらに、平面研削により厚さ１２ｍｍに仕上げた。
から圧延仕上げ温度９５０℃で厚さ１４ｍｍに熱間圧延
し、さらに、平面研削により厚さ１２ｍｍに仕上げた。
【００６４】この厚さ１２ｍｍの鋼板を１０５０℃〜１
３００℃の温度域に加熱して焼入れを施し、その後９０
０℃〜１１５０℃に再加熱して焼入れした後、表４〜７
に示す種々の温度で焼戻し処理をおこなった。なお、焼
入れは水焼入れとし、各供試鋼の化学組成及び焼入れ条
件に応じて所要の強度が得られるように焼戻し条件を変
化させた。
３００℃の温度域に加熱して焼入れを施し、その後９０
０℃〜１１５０℃に再加熱して焼入れした後、表４〜７
に示す種々の温度で焼戻し処理をおこなった。なお、焼
入れは水焼入れとし、各供試鋼の化学組成及び焼入れ条
件に応じて所要の強度が得られるように焼戻し条件を変
化させた。
【００６５】（２）１０５０〜１３００℃の温度域に加
熱して熱間圧延を施して厚さ１４ｍｍに仕上げた後直接
焼入れし、次いで９００℃〜１１５０℃に再加熱して焼
入れした後、表４〜７に示す種々の温度で焼戻し処理を
行った。焼入れは水焼入れとし、各供試鋼の化学組成及
び焼入れ条件に応じて所要の強度が得られるように焼戻
し条件を変化させた。
熱して熱間圧延を施して厚さ１４ｍｍに仕上げた後直接
焼入れし、次いで９００℃〜１１５０℃に再加熱して焼
入れした後、表４〜７に示す種々の温度で焼戻し処理を
行った。焼入れは水焼入れとし、各供試鋼の化学組成及
び焼入れ条件に応じて所要の強度が得られるように焼戻
し条件を変化させた。
【００６６】
【表４】
【００６７】
【表５】
【００６８】
【表６】
【００６９】
【表７】
【００７０】上記（１）（２）に示した圧延、熱処理を
施した厚さ１２ｍｍの鋼板から圧延方向に平行にJIS Z
2201に規定される１４Ｂ号の引張試験片を採取し、常温
（室温）で引張試験をおこなって、降伏応力（ＹＳ）と
引張強さ（ＴＳ）を測定した。
施した厚さ１２ｍｍの鋼板から圧延方向に平行にJIS Z
2201に規定される１４Ｂ号の引張試験片を採取し、常温
（室温）で引張試験をおこなって、降伏応力（ＹＳ）と
引張強さ（ＴＳ）を測定した。
【００７１】焼戻し後の厚さ１２ｍｍの鋼板の厚み中央
部からは圧延方向に平行に、平行部の直径が６．３５ｍ
ｍで長さが２５．４ｍｍの丸棒引張試験片を採取し、Ｎ
ＡＣＥＴＭ０１７７Ａ法に準拠した方法で耐ＳＳＣ性の
評価もおこなった。すなわち、１気圧の硫化水素で飽和
した２５℃の０．５％酢酸＋５％食塩水中で定荷重試験
をおこない耐ＳＳＣ性を評価した。定荷重試験における
負荷応力は、前記の常温引張試験で得られたＹＳの８０
％、試験時間は７２０時間とし、この試験中に破断が生
じなかった場合に耐ＳＳＣ性が良好と判定した。
部からは圧延方向に平行に、平行部の直径が６．３５ｍ
ｍで長さが２５．４ｍｍの丸棒引張試験片を採取し、Ｎ
ＡＣＥＴＭ０１７７Ａ法に準拠した方法で耐ＳＳＣ性の
評価もおこなった。すなわち、１気圧の硫化水素で飽和
した２５℃の０．５％酢酸＋５％食塩水中で定荷重試験
をおこない耐ＳＳＣ性を評価した。定荷重試験における
負荷応力は、前記の常温引張試験で得られたＹＳの８０
％、試験時間は７２０時間とし、この試験中に破断が生
じなかった場合に耐ＳＳＣ性が良好と判定した。
【００７２】上記の各種試験結果を、表４〜７に併せて
示した。
示した。
【００７３】表４〜５から明らかなように、鋼の化学組
成が本発明で規定する範囲にあり、しかも熱処理条件が
本発明で規定する範囲にある場合（試験番号１〜３４）
は、いずれも定荷重試験で破断を生ずることがなく、耐
ＳＳＣ性は良好であった。
成が本発明で規定する範囲にあり、しかも熱処理条件が
本発明で規定する範囲にある場合（試験番号１〜３４）
は、いずれも定荷重試験で破断を生ずることがなく、耐
ＳＳＣ性は良好であった。
【００７４】これに対し、鋼の化学組成と熱処理条件の
いずれかが本発明で規定する範囲から外れた場合には、
表５〜７から明らかなように、すべて定荷重試験で破断
を生じ、耐ＳＳＣ性に劣っていた。
いずれかが本発明で規定する範囲から外れた場合には、
表５〜７から明らかなように、すべて定荷重試験で破断
を生じ、耐ＳＳＣ性に劣っていた。
【００７５】すなわち、鋼の化学組成は本発明で規定す
る範囲にあるが、熱処理条件が本発明で規定する範囲か
ら外れる場合（試験番号３５〜４８）は、いずれも定荷
重試験で破断が生じ、耐ＳＳＣ性に劣っていた。なお、
本実施例では、ＹＳが１１０ｋｓｉ級（ＹＳが１１０〜
１２５ｋｓｉ）及び１２５ｋｓｉ級（ＹＳが１２５〜１
４０ｋｓｉ）になるように強度を調整した鋼の試験結果
を示したが、このＹＳレベルで定荷重試験中に破断が生
じれば、これらの鋼を低温で焼戻しして１４０ｋｓｉ級
（ＹＳが１４０〜１５５ｋｓｉ）の高強度にすれば、一
層短時間で破断してしまうことは言うまでもない。
る範囲にあるが、熱処理条件が本発明で規定する範囲か
ら外れる場合（試験番号３５〜４８）は、いずれも定荷
重試験で破断が生じ、耐ＳＳＣ性に劣っていた。なお、
本実施例では、ＹＳが１１０ｋｓｉ級（ＹＳが１１０〜
１２５ｋｓｉ）及び１２５ｋｓｉ級（ＹＳが１２５〜１
４０ｋｓｉ）になるように強度を調整した鋼の試験結果
を示したが、このＹＳレベルで定荷重試験中に破断が生
じれば、これらの鋼を低温で焼戻しして１４０ｋｓｉ級
（ＹＳが１４０〜１５５ｋｓｉ）の高強度にすれば、一
層短時間で破断してしまうことは言うまでもない。
【００７６】表５の試験番号３５及び３６は、第一段目
の焼入れ温度が低過ぎＮｂが十分に固溶しなかったた
め、焼戻し軟化抵抗が向上していなく、耐ＳＳＣ性が低
下した。試験番号３７及び３８は第一段目の焼入れ時の
保持時間が短いため、均一にオーステナイト化しておら
ず耐ＳＳＣ性が低下した。
の焼入れ温度が低過ぎＮｂが十分に固溶しなかったた
め、焼戻し軟化抵抗が向上していなく、耐ＳＳＣ性が低
下した。試験番号３７及び３８は第一段目の焼入れ時の
保持時間が短いため、均一にオーステナイト化しておら
ず耐ＳＳＣ性が低下した。
【００７７】試験番号３９及び４０は、第二段目の焼入
れ温度が低いため細粒化が充分でなく、耐ＳＳＣ性が低
下した。一方、試験番号４１及び４２は、二段目の焼入
れ温度が高いため粗粒化により耐ＳＳＣ性が低下した。
試験番号４３及び４４は第二段目の加熱速度が小さいの
で細粒化が充分でなく、耐ＳＳＣ性が悪くなっている。
一方、試験番号４５及び４６は、加熱速度が大きすぎる
ので混粒組織となり、耐ＳＳＣ性が低くなった。試験番
号４７及び４８は、保持時間が長すぎるため粗粒化を起
こし、耐ＳＳＣ性が低下した。
れ温度が低いため細粒化が充分でなく、耐ＳＳＣ性が低
下した。一方、試験番号４１及び４２は、二段目の焼入
れ温度が高いため粗粒化により耐ＳＳＣ性が低下した。
試験番号４３及び４４は第二段目の加熱速度が小さいの
で細粒化が充分でなく、耐ＳＳＣ性が悪くなっている。
一方、試験番号４５及び４６は、加熱速度が大きすぎる
ので混粒組織となり、耐ＳＳＣ性が低くなった。試験番
号４７及び４８は、保持時間が長すぎるため粗粒化を起
こし、耐ＳＳＣ性が低下した。
【００７８】一方、熱処理条件はいずれも本発明で規定
する範囲にあるが、鋼の化学組成が本発明で規定する範
囲から外れる場合にも（試験番号４９〜１０２）、定荷
重試験で破断が生じ、耐ＳＳＣ性が劣っていた。
する範囲にあるが、鋼の化学組成が本発明で規定する範
囲から外れる場合にも（試験番号４９〜１０２）、定荷
重試験で破断が生じ、耐ＳＳＣ性が劣っていた。
【００７９】
【発明の効果】本発明によれば、ＹＳが１１０〜１５５
ｋｓｉの高強度でも耐ＳＳＣ性に優れる鋼が得られ、油
井やガス井用のケーシングやチュービング、掘削用のド
リルパイプ、輸送用のラインパイプ、さらには化学プラ
ント用配管などに用いることができ産業上の効果は極め
て大きい。
ｋｓｉの高強度でも耐ＳＳＣ性に優れる鋼が得られ、油
井やガス井用のケーシングやチュービング、掘削用のド
リルパイプ、輸送用のラインパイプ、さらには化学プラ
ント用配管などに用いることができ産業上の効果は極め
て大きい。
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Ｆターム(参考） 4K032 AA01 AA02 AA05 AA08 AA11
AA12 AA16 AA19 AA21 AA22
AA23 AA26 AA27 AA29 AA31
AA35 AA36 AA37 AA39 BA03
CA02 CA03
Claims (2)
- 【請求項１】重量％で、Ｃ：０．２〜０．３５％、Ｓ
ｉ：０．０５〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜１％、Ｃｒ：
０．３〜１．２％、Ｍｏ：０．２〜１％、Ａｌ：０．０
０５〜０．５％、Ｔｉ：０．００５〜０．５％、Ｂ：
０．０００１〜０．０１％、Ｎｂ：０．０５〜０．５
％、Ｖ：０〜０．５％、Ｗ：０〜１％、Ｚｒ：０〜０．
５％、Ｃａ：０〜０．０１％を含み、Ｔｉ＋０．５Ｚ
ｒ：０．００５〜０．５％で、残部はＦｅ及び不可避不
純物からなり、不純物中のＰ：０．０２５％以下、Ｓ：
０．０１％以下、Ｎｉ：０．１％以下、Ｎ：０．０１％
以下、Ｏ（酸素）：０．０１％以下である鋼を、１０５
０〜１３００℃の範囲内の温度に加熱し、その温度域で
１０分間以上保持した後焼入れし、次いで７００〜９０
０℃の温度域の加熱速度を２０〜５０℃／秒として９０
０〜１１５０℃の範囲内の温度に再加熱し、その温度域
で３分間以内保持した後再焼入れし、その後、焼戻しを
おこなうことを特徴とする１１０〜１５５ｋｓｉの降伏
応力を有する耐硫化物応力割れ性に優れた高強度鋼の製
造方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の化学組成の鋼を、１０５
０〜１３００℃の温度に加熱し、その温度域で１０分間
以上保持して熱間加工をおこない、熱間加工終了後に直
接焼入れし、次いで７００〜９００℃の温度域の加熱速
度を２０〜５０℃／秒として９００〜１１５０℃の範囲
内の温度に再加熱し、その温度域で３分間以内保持した
後再焼入れし、その後、焼戻しをおこなうことを特徴と
する１１０〜１５５ｋｓｉの降伏応力を有する耐硫化物
応力割れ性に優れた高強度鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10228071A JP2000063940A (ja) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | 耐硫化物応力割れ性に優れた高強度鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10228071A JP2000063940A (ja) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | 耐硫化物応力割れ性に優れた高強度鋼の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000063940A true JP2000063940A (ja) | 2000-02-29 |
Family
ID=16870748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10228071A Pending JP2000063940A (ja) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | 耐硫化物応力割れ性に優れた高強度鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000063940A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US8002910B2 (en) | 2003-04-25 | 2011-08-23 | Tubos De Acero De Mexico S.A. | Seamless steel tube which is intended to be used as a guide pipe and production method thereof |
| US8007603B2 (en) | 2005-08-04 | 2011-08-30 | Tenaris Connections Limited | High-strength steel for seamless, weldable steel pipes |
| US8221562B2 (en) | 2008-11-25 | 2012-07-17 | Maverick Tube, Llc | Compact strip or thin slab processing of boron/titanium steels |
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| CN103328670A (zh) * | 2010-12-28 | 2013-09-25 | 埃克森美孚研究工程公司 | 用于油气和石油化学品应用的含高锰的钢 |
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| US8926771B2 (en) | 2006-06-29 | 2015-01-06 | Tenaris Connections Limited | Seamless precision steel tubes with improved isotropic toughness at low temperature for hydraulic cylinders and process for obtaining the same |
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| US11952648B2 (en) | 2011-01-25 | 2024-04-09 | Tenaris Coiled Tubes, Llc | Method of forming and heat treating coiled tubing |
-
1998
- 1998-08-12 JP JP10228071A patent/JP2000063940A/ja active Pending
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