JP2000160300A - 高耐食性を有する６５５Ｎｍｍ−２級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管およびその製造方法 - Google Patents
高耐食性を有する６５５Ｎｍｍ−２級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のマルテンサイト系ステンレス鋼の強
度、耐応力腐食割れ性および靭性を同時に改善し、耐食性
を維持しつつ、硫化水素を多く含む環境でも応力腐食割
れを生じることなく使用できる655Nmm-2級低C高Cr合金
油井管およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 重量%で、C:0.005〜0.05%、Cr:12〜16%、S
i:1.0%以下、Mn:0.05〜0.3%、Ni:3.5〜6.0%、Mo:1.5〜2.5
%、V:0.01〜0.05%、N:0.02%以下を含み、かつ、705-25[%Ni]
+5[%Cr]+25[%Mo]≧680の関係を満足し、残部Fe及び不可
避的不純物からなる合金鋼を、熱間加工した後、Ac3点以
上980℃以下の温度でオーステナイト化後冷却し、次いで
Ac1点以上Ac3点以下の温度で1回目の焼戻しを行い冷却
後、さらに550℃以上Ac1点以下の温度で2回目の焼き戻し
を行う。
度、耐応力腐食割れ性および靭性を同時に改善し、耐食性
を維持しつつ、硫化水素を多く含む環境でも応力腐食割
れを生じることなく使用できる655Nmm-2級低C高Cr合金
油井管およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 重量%で、C:0.005〜0.05%、Cr:12〜16%、S
i:1.0%以下、Mn:0.05〜0.3%、Ni:3.5〜6.0%、Mo:1.5〜2.5
%、V:0.01〜0.05%、N:0.02%以下を含み、かつ、705-25[%Ni]
+5[%Cr]+25[%Mo]≧680の関係を満足し、残部Fe及び不可
避的不純物からなる合金鋼を、熱間加工した後、Ac3点以
上980℃以下の温度でオーステナイト化後冷却し、次いで
Ac1点以上Ac3点以下の温度で1回目の焼戻しを行い冷却
後、さらに550℃以上Ac1点以下の温度で2回目の焼き戻し
を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は耐応力腐食割れ性に
優れた高強度マルテンサイト系ステンレス鋼およびその
製造方法に係わり、さらに詳しく言えば、例えば石油、
天然ガスの掘削、輸送における湿潤炭酸ガス、湿潤硫化
水素を含む環境で高い応力腐食割れ抵抗を有する６５５
Nmm-2級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管およびその製造方法に係
わる。
優れた高強度マルテンサイト系ステンレス鋼およびその
製造方法に係わり、さらに詳しく言えば、例えば石油、
天然ガスの掘削、輸送における湿潤炭酸ガス、湿潤硫化
水素を含む環境で高い応力腐食割れ抵抗を有する６５５
Nmm-2級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管およびその製造方法に係
わる。
【０００２】
【従来の技術】近年生産される石油、天然ガスは湿潤炭
酸ガス、湿潤硫化水素を多量に含む場合が増加してお
り、その掘削、輸送においては従来の炭素鋼に替わって
１３Ｃｒ系ステンレス鋼などのマルテンサイト系ステン
レス鋼が用いられてきている。しかし、従来のマルテン
サイト系ステンレス鋼は湿潤炭酸ガスに対する耐食性
（以下単に耐食性と呼ぶ）は優れているが、湿潤硫化水
素に対する耐応力腐食割れ性（以下単に耐応力腐食割れ
性と呼ぶ）は十分ではなく、強度、靭性、耐食性を維持
しつつ耐応力腐食割れ性が向上したマルテンサイト系ス
テンレス鋼が望まれていた。
酸ガス、湿潤硫化水素を多量に含む場合が増加してお
り、その掘削、輸送においては従来の炭素鋼に替わって
１３Ｃｒ系ステンレス鋼などのマルテンサイト系ステン
レス鋼が用いられてきている。しかし、従来のマルテン
サイト系ステンレス鋼は湿潤炭酸ガスに対する耐食性
（以下単に耐食性と呼ぶ）は優れているが、湿潤硫化水
素に対する耐応力腐食割れ性（以下単に耐応力腐食割れ
性と呼ぶ）は十分ではなく、強度、靭性、耐食性を維持
しつつ耐応力腐食割れ性が向上したマルテンサイト系ス
テンレス鋼が望まれていた。
【０００３】強度、靭性、耐食性に加え耐応力腐食割れ
の要求を満たすものが、特公昭６１−３３９１号公報、
特開昭５８−１９９８５０号公報、特開昭６１−２０７
５５０号公報に開示されている。
の要求を満たすものが、特公昭６１−３３９１号公報、
特開昭５８−１９９８５０号公報、特開昭６１−２０７
５５０号公報に開示されている。
【０００４】一方、硫化水素分圧が０．０１気圧を超え
る環境での耐応力腐食割れ性を改善したマルテンサイト
系ステンレス鋼も提案されており、例えば、特開昭６０
−１７４８５９号公報、特開昭６２−５４０６３号公報
などに開示されている。
る環境での耐応力腐食割れ性を改善したマルテンサイト
系ステンレス鋼も提案されており、例えば、特開昭６０
−１７４８５９号公報、特開昭６２−５４０６３号公報
などに開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公昭
６１−３３９１号公報、特開昭５８−１９９８５０号公
報、特開昭６１−２０７５５０号公報に記載の鋼は、硫
化水素を極微量しか含まない環境では耐応力腐食割れ性
を示すものの、硫化水素分圧が０．０１気圧を超える環
境では応力腐食割れが生じるため、硫化水素を多く含む
環境では使用できないという問題があった。
６１−３３９１号公報、特開昭５８−１９９８５０号公
報、特開昭６１−２０７５５０号公報に記載の鋼は、硫
化水素を極微量しか含まない環境では耐応力腐食割れ性
を示すものの、硫化水素分圧が０．０１気圧を超える環
境では応力腐食割れが生じるため、硫化水素を多く含む
環境では使用できないという問題があった。
【０００６】また、特開昭６０−１７４８５９号公報、
特開昭６２−５４０６３号公報などに記載の鋼も硫化水
素による応力腐食割れを完全に防止できるものではな
い。
特開昭６２−５４０６３号公報などに記載の鋼も硫化水
素による応力腐食割れを完全に防止できるものではな
い。
【０００７】さらに、強度の観点から言うと、前記した
マルテンサイト系ステンレス鋼はいずれも高強度化を試
みると靭性および耐応力腐食割れ性が著しく劣化し、そ
のため、強度あるいは靭性と耐応力腐食割れ性の一方を
犠牲にせざるを得ないという問題もあった。そのため、
例えば、高強度、耐応力腐食割れ性、耐食性および靭性
が同時に要求される高深度の油井には適用できないとい
う難点があった。
マルテンサイト系ステンレス鋼はいずれも高強度化を試
みると靭性および耐応力腐食割れ性が著しく劣化し、そ
のため、強度あるいは靭性と耐応力腐食割れ性の一方を
犠牲にせざるを得ないという問題もあった。そのため、
例えば、高強度、耐応力腐食割れ性、耐食性および靭性
が同時に要求される高深度の油井には適用できないとい
う難点があった。
【０００８】本発明の目的は、上記の従来技術における
問題点を解決すべく、従来のマルテンサイト系ステンレ
ス鋼の強度、耐応力腐食割れ性および靭性を同時に改善
することにより、耐食性を維持しつつ、硫化水素を多く
含む環境でも応力腐食割れを生じることなく使用できる
６５５Nmm-2級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管およびその製造方
法を提供することにある。
問題点を解決すべく、従来のマルテンサイト系ステンレ
ス鋼の強度、耐応力腐食割れ性および靭性を同時に改善
することにより、耐食性を維持しつつ、硫化水素を多く
含む環境でも応力腐食割れを生じることなく使用できる
６５５Nmm-2級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管およびその製造方
法を提供することにある。
【０００９】ここで、目標とする性能は、炭酸ガス、硫
化水素を含む石油、天然ガスの掘削、輸送用鋼管に要求
される性能に鑑み以下の如くとした。
化水素を含む石油、天然ガスの掘削、輸送用鋼管に要求
される性能に鑑み以下の如くとした。
【００１０】強度：０．２％耐力で６５５Nmm-2以上７
５８Nmm-2以下。 靭性：−２０℃でのシャルピー・フルサイズ試験片での
吸収エネルギー値（シャルピー衝撃値と呼ぶ）が１００
Ｊ以上。 耐食性：５％ＮａＣｌ溶液、１８０℃、３０気圧ＣＯ2
の環境下で、腐食速度が０．５ｍｍ／ｙ以下。 耐応力腐食割れ性：０．１気圧の硫化水素ガスを飽和さ
せた５％ＮａＣｌ溶液中で試験片に０．２％耐力の９０
％の応力を負荷し、７２０時間以上破断せずに持ちこた
えること。
５８Nmm-2以下。 靭性：−２０℃でのシャルピー・フルサイズ試験片での
吸収エネルギー値（シャルピー衝撃値と呼ぶ）が１００
Ｊ以上。 耐食性：５％ＮａＣｌ溶液、１８０℃、３０気圧ＣＯ2
の環境下で、腐食速度が０．５ｍｍ／ｙ以下。 耐応力腐食割れ性：０．１気圧の硫化水素ガスを飽和さ
せた５％ＮａＣｌ溶液中で試験片に０．２％耐力の９０
％の応力を負荷し、７２０時間以上破断せずに持ちこた
えること。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。
【００１２】（１）本発明の合金油井管は、重量％で、
Ｃ：０．００５〜０．０５％、Ｃｒ：１２〜１６％、Ｓ
ｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．０５〜０．３％、Ｎｉ：
３．５〜６．０％、Ｍｏ：１．５〜２．５％、Ｖ：０．
０１〜０．０５％、Ｎ：０．０２％以下を含み、かつ下
記（２）式を満足し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物から
なる合金鋼よりなることを特徴とする高耐食性を有する
６５５Nmm-2級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管である。 ７０５−２５［％Ｎｉ］＋５［％Ｃｒ］＋２５［％Ｍｏ］≧６８０…（２）
Ｃ：０．００５〜０．０５％、Ｃｒ：１２〜１６％、Ｓ
ｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．０５〜０．３％、Ｎｉ：
３．５〜６．０％、Ｍｏ：１．５〜２．５％、Ｖ：０．
０１〜０．０５％、Ｎ：０．０２％以下を含み、かつ下
記（２）式を満足し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物から
なる合金鋼よりなることを特徴とする高耐食性を有する
６５５Nmm-2級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管である。 ７０５−２５［％Ｎｉ］＋５［％Ｃｒ］＋２５［％Ｍｏ］≧６８０…（２）
【００１３】（２）本発明の合金油井管は、合金鋼成分
として、重量％でさらに、Ｎｂ：０．０１〜０．１％、
Ｔｉ：０．０１〜０．１％のうち１種以上を含むことを
特徴とする、上記（１）に記載の高耐食性を有する６５
５Nmm-2級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管である。
として、重量％でさらに、Ｎｂ：０．０１〜０．１％、
Ｔｉ：０．０１〜０．１％のうち１種以上を含むことを
特徴とする、上記（１）に記載の高耐食性を有する６５
５Nmm-2級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管である。
【００１４】（３）本発明の製造方法は、上記（１）ま
たは（２）に記載の組成を有する合金鋼を熱間加工した
後、Ac3点以上９８０℃以下の温度でオーステナイト化
後冷却し、次いでAc1点以上Ac3点以下の温度で１回目の
焼戻しを行い冷却後、さらに５５０℃以上Ac1点以下の
温度で２回目の焼き戻しを行い、焼き戻し後の炭化物が
粒内に均一に析出し、粒界に優先析出しないことを特徴
とする高耐食性を有する６５５Nmm-2級低Ｃ高Ｃｒ合金
油井管の製造方法である。
たは（２）に記載の組成を有する合金鋼を熱間加工した
後、Ac3点以上９８０℃以下の温度でオーステナイト化
後冷却し、次いでAc1点以上Ac3点以下の温度で１回目の
焼戻しを行い冷却後、さらに５５０℃以上Ac1点以下の
温度で２回目の焼き戻しを行い、焼き戻し後の炭化物が
粒内に均一に析出し、粒界に優先析出しないことを特徴
とする高耐食性を有する６５５Nmm-2級低Ｃ高Ｃｒ合金
油井管の製造方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明者らは、上記課題を解決す
べく鋭意研究を重ねた結果、以下の知見を得るに至っ
た。
べく鋭意研究を重ねた結果、以下の知見を得るに至っ
た。
【００１６】マルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性向
上にはＣｒの増加が有効である。しかし、Ｃｒの増加は
一方ではδ−フェライト相を生成させ、強度および靭性
を劣化させる。そこで、オーステナイト生成元素である
Ｎｉを増加してδ−フェライト相の生成を抑制する方法
があるが、Ｎｉの増加は焼き戻し温度の面から制約があ
る。Ｃの増加もδ−フェライト相の生成抑制に有効であ
るが、焼き戻し時に炭化物が析出しかえって耐食性およ
び耐応力腐食割れ性を劣化させるため、その含有量はむ
しろ制限されるべきである。
上にはＣｒの増加が有効である。しかし、Ｃｒの増加は
一方ではδ−フェライト相を生成させ、強度および靭性
を劣化させる。そこで、オーステナイト生成元素である
Ｎｉを増加してδ−フェライト相の生成を抑制する方法
があるが、Ｎｉの増加は焼き戻し温度の面から制約があ
る。Ｃの増加もδ−フェライト相の生成抑制に有効であ
るが、焼き戻し時に炭化物が析出しかえって耐食性およ
び耐応力腐食割れ性を劣化させるため、その含有量はむ
しろ制限されるべきである。
【００１７】一方、一般には鋼を高強度化させると靭性
および耐応力腐食割れ性が劣化するが、Ｖを適量含有さ
せ、かつ、熱処理により炭化物をこのステンレス鋼の基
地に微細な析出物として分散させることにより、これら
を劣化させることなく高強度化することができる。
および耐応力腐食割れ性が劣化するが、Ｖを適量含有さ
せ、かつ、熱処理により炭化物をこのステンレス鋼の基
地に微細な析出物として分散させることにより、これら
を劣化させることなく高強度化することができる。
【００１８】しかし、Ｖの微細な炭化物を均一に分散析
出させるには、特に焼き戻し条件を制御することが必要
である。
出させるには、特に焼き戻し条件を制御することが必要
である。
【００１９】以上の知見に基づき、本発明者らは、上記
のようなＣｒの増加による金属組織の制約を考慮しつ
つ、低Ｃ高Ｃｒ合金油井管にＶを一定量含有させ、かつ
６５５Nmm-2級の強度を安定して得るために熱処理条件
を一定範囲内に調整し、炭化物を粒内に均一に分散析出
させるようにして、従来のマルテンサイト系ステンレス
鋼では実現しえなかった高靭性、高強度で、耐応力腐食
割れ性に優れた新しいマルテンサイト系ステンレス鋼
（低Ｃ高Ｃｒ合金油井管）およびその製造方法を見出
し、本発明を完成させた。
のようなＣｒの増加による金属組織の制約を考慮しつ
つ、低Ｃ高Ｃｒ合金油井管にＶを一定量含有させ、かつ
６５５Nmm-2級の強度を安定して得るために熱処理条件
を一定範囲内に調整し、炭化物を粒内に均一に分散析出
させるようにして、従来のマルテンサイト系ステンレス
鋼では実現しえなかった高靭性、高強度で、耐応力腐食
割れ性に優れた新しいマルテンサイト系ステンレス鋼
（低Ｃ高Ｃｒ合金油井管）およびその製造方法を見出
し、本発明を完成させた。
【００２０】すなわち、本発明は、合金組成および製造
条件を下記範囲に限定して、従来の高強度マルテンサイ
ト系ステンレス鋼の耐応力腐食割れ性および靭性を改善
して、耐食性を維持しつつ、硫化水素を多く含む環境で
も応力腐食割れを生じることなく使用できる６５５Nmm
-2級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管を提供することができる。
条件を下記範囲に限定して、従来の高強度マルテンサイ
ト系ステンレス鋼の耐応力腐食割れ性および靭性を改善
して、耐食性を維持しつつ、硫化水素を多く含む環境で
も応力腐食割れを生じることなく使用できる６５５Nmm
-2級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管を提供することができる。
【００２１】以下に本発明における成分添加理由、成分
限定理由および製造条件の限定理由について、説明す
る。
限定理由および製造条件の限定理由について、説明す
る。
【００２２】（１）成分組成範囲 Ｃ：０．００５〜０．０５％ Ｃは強力なオーステナイト生成元素であり、また、高強
度を得るためにも欠かせない元素である。しかし、焼き
戻し時にＣｒと結合して炭化物となって析出し、耐食
性、耐応力腐食割れ性および靭性を劣化させる。Ｃの含
有量が０．００５％未満では十分な強度が得られず、
０．０５％を超えると劣化が顕著になるため０．００５
〜０．０５％の含有量とする。
度を得るためにも欠かせない元素である。しかし、焼き
戻し時にＣｒと結合して炭化物となって析出し、耐食
性、耐応力腐食割れ性および靭性を劣化させる。Ｃの含
有量が０．００５％未満では十分な強度が得られず、
０．０５％を超えると劣化が顕著になるため０．００５
〜０．０５％の含有量とする。
【００２３】Ｃｒ：１２〜１６％ Ｃｒはマルテンサイト系ステンレス鋼を構成する基本的
な元素で、しかも耐食性を発現する重要な元素である
が、含有量が１２％未満では十分な耐食性が得られず、
１６％を超えると他の合金元素を如何に調整してもδ−
フェライト相の生成量が増し、強度および靭性が劣化す
るため１２〜１６％とする。
な元素で、しかも耐食性を発現する重要な元素である
が、含有量が１２％未満では十分な耐食性が得られず、
１６％を超えると他の合金元素を如何に調整してもδ−
フェライト相の生成量が増し、強度および靭性が劣化す
るため１２〜１６％とする。
【００２４】Ｓｉ：１．０％以下 Ｓｉは脱酸材として必要な元素であるが、強力なフェラ
イト生成元素でもあり、１．０％を超えて含有させると
δ−フェライト相の生成を助長するため１．０％以下と
する。
イト生成元素でもあり、１．０％を超えて含有させると
δ−フェライト相の生成を助長するため１．０％以下と
する。
【００２５】Ｍｎ：０．０５〜０．３％ Ｍｎは脱酸、脱硫剤として有効であるとともに、δ−フ
ェライト相の出現を抑えるオーステナイト生成元素であ
る。しかし、Ｍｎは耐応力腐食割れ性に対して有害であ
り、上限を０．３％とする。また、０．０５％以下では
脱酸が不十分となり介在物が増加するのでＭｎの含有量
は０．０５〜０．３％とする。
ェライト相の出現を抑えるオーステナイト生成元素であ
る。しかし、Ｍｎは耐応力腐食割れ性に対して有害であ
り、上限を０．３％とする。また、０．０５％以下では
脱酸が不十分となり介在物が増加するのでＭｎの含有量
は０．０５〜０．３％とする。
【００２６】Ｎｉ：３．５〜６．０％ Ｎｉは耐食性を向上させるとともに、オーステナイトの
生成に極めて有効な元素であるが、３．５％未満ではそ
の効果が少なく、一方、含有量が増加すると変態点（Ac
1点）を下げて焼き戻し温度に制約を与えるため６．０
％を上限とする。
生成に極めて有効な元素であるが、３．５％未満ではそ
の効果が少なく、一方、含有量が増加すると変態点（Ac
1点）を下げて焼き戻し温度に制約を与えるため６．０
％を上限とする。
【００２７】Ｍｏ：１．５〜２．５％ Ｍｏは特に耐応力腐食割れ性および耐食性に有効な元素
であるが、１．５％未満の含有量ではその効果が現れ
ず、また２．５％を超えると過剰なδ−フェライト相を
出現させるため上限を２．５％とする。
であるが、１．５％未満の含有量ではその効果が現れ
ず、また２．５％を超えると過剰なδ−フェライト相を
出現させるため上限を２．５％とする。
【００２８】Ｖ：０．０１〜０．０５％ Ｖは強力な炭化物生成元素で、微細な炭化物を粒内に均
一に析出させ、粒界に優先析出させないことにより結晶
粒を微細化し、耐応力腐食割れ性を向上させるととも
に、強度向上にも寄与する。しかし、フェライト生成元
素でもあり、δ−フェライト相を増加させる。含有量が
０．０１％未満では耐応力腐食割れ性の向上効果が現れ
ず、０．０５％を超えるとその効果は飽和し、かつ、δ
−フェライト相が増加するため含有量を０．０１〜０．
０５％とする。
一に析出させ、粒界に優先析出させないことにより結晶
粒を微細化し、耐応力腐食割れ性を向上させるととも
に、強度向上にも寄与する。しかし、フェライト生成元
素でもあり、δ−フェライト相を増加させる。含有量が
０．０１％未満では耐応力腐食割れ性の向上効果が現れ
ず、０．０５％を超えるとその効果は飽和し、かつ、δ
−フェライト相が増加するため含有量を０．０１〜０．
０５％とする。
【００２９】Ｎ：０．０２％以下 Ｎは耐食性向上に有害な元素であるが、オーステナイト
生成元素でもある。０．０２％を超えて含有させると焼
き戻し時に窒化物となって析出し、耐食性、耐応力腐食
割れ性および靭性が劣化するため０．０２％以下の含有
量とする。
生成元素でもある。０．０２％を超えて含有させると焼
き戻し時に窒化物となって析出し、耐食性、耐応力腐食
割れ性および靭性が劣化するため０．０２％以下の含有
量とする。
【００３０】７０５−２５［％Ｎｉ］＋５［％Ｃｒ］＋
２５［％Ｍｏ］≧６８０ これはAc1点と主要添加元素（Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ）の関
係を与える式である。Ac1点が低下すると、十分な焼き
戻しマルテンサイト組織を得ることが困難になり、耐応
力腐食割れ性が悪化する。そのため、７０５−２５［％
Ｎｉ］＋５［％Ｃｒ］＋２５［％Ｍｏ］≧６８０を満た
す組成にする必要がある。
２５［％Ｍｏ］≧６８０ これはAc1点と主要添加元素（Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ）の関
係を与える式である。Ac1点が低下すると、十分な焼き
戻しマルテンサイト組織を得ることが困難になり、耐応
力腐食割れ性が悪化する。そのため、７０５−２５［％
Ｎｉ］＋５［％Ｃｒ］＋２５［％Ｍｏ］≧６８０を満た
す組成にする必要がある。
【００３１】本発明はでは、上記の基本成分以外に以下
の選択成分（Ｎｂ、Ｔｉ）のうちの１種以上を含有して
よい。
の選択成分（Ｎｂ、Ｔｉ）のうちの１種以上を含有して
よい。
【００３２】（選択成分）Ｎｂ：０．０１〜０．１％、
Ｔｉ：０．０１〜０．１％ Ｎｂ、Ｔｉは強力な炭化物生成元素で、微細な炭化物を
析出させることにより結晶粒を微細化し、耐応力腐食割
れ性を向上させる。しかし、フェライト生成元素でもあ
り、δ−フェライト相を増加させる。含有量が０．０１
％未満では耐応力腐食割れ性の向上効果が現れず、０．
１％を超えるとその効果は飽和し、かつ、δ−フェライ
ト相が増加するためＮｂ、Ｔｉともに含有量を０．０１
〜０．１％とする。
Ｔｉ：０．０１〜０．１％ Ｎｂ、Ｔｉは強力な炭化物生成元素で、微細な炭化物を
析出させることにより結晶粒を微細化し、耐応力腐食割
れ性を向上させる。しかし、フェライト生成元素でもあ
り、δ−フェライト相を増加させる。含有量が０．０１
％未満では耐応力腐食割れ性の向上効果が現れず、０．
１％を超えるとその効果は飽和し、かつ、δ−フェライ
ト相が増加するためＮｂ、Ｔｉともに含有量を０．０１
〜０．１％とする。
【００３３】また、不可避不純物のうちにはＰ、Ｓが含
まれ、Ｐは０．０４％以下、Ｓは０．０１％以下であれ
ば本発明の目的とする耐応力腐食割れ性を確保でき、ま
た、継目無鋼管あるいは熱間圧延鋼板を素材とする電縫
鋼管の製造に支障は現れない。しかし、これらはいずれ
も鋼の熱間加工性および耐応力腐食割れ性を劣化させる
元素であり少ないほど好ましい。
まれ、Ｐは０．０４％以下、Ｓは０．０１％以下であれ
ば本発明の目的とする耐応力腐食割れ性を確保でき、ま
た、継目無鋼管あるいは熱間圧延鋼板を素材とする電縫
鋼管の製造に支障は現れない。しかし、これらはいずれ
も鋼の熱間加工性および耐応力腐食割れ性を劣化させる
元素であり少ないほど好ましい。
【００３４】上記の組成成分範囲に調整することによ
り、従来の高強度マルテンサイト系ステンレス鋼の耐応
力腐食割れ性および靭性を改善して、耐食性を維持しつ
つ、硫化水素を多く含む環境でも応力腐食割れを生じる
ことなく使用できる６５５Nmm- 2級低Ｃ高Ｃｒ合金油井
管（マルテンサイト系ステンレス鋼）を得ることが可能
となる。
り、従来の高強度マルテンサイト系ステンレス鋼の耐応
力腐食割れ性および靭性を改善して、耐食性を維持しつ
つ、硫化水素を多く含む環境でも応力腐食割れを生じる
ことなく使用できる６５５Nmm- 2級低Ｃ高Ｃｒ合金油井
管（マルテンサイト系ステンレス鋼）を得ることが可能
となる。
【００３５】このような特性の鋼は以下の製造方法によ
り、製造することができる。 （２）鋼製造工程 上記の成分組成範囲に調整した鋼を転炉あるいは電気炉
にて溶製し、普通造塊法または連続鋳造法により鋳片に
する。それを熱間加工により継目無鋼管に製造した後、
Ac3点以上９８０℃以下の温度でオーステナイト化後冷
却し、次いでAc1点以上Ac3点以下の温度で１回目の焼戻
しを行い冷却後、さらに５５０℃以上Ac1点以下の温度
で２回目の焼き戻しを行う。
り、製造することができる。 （２）鋼製造工程 上記の成分組成範囲に調整した鋼を転炉あるいは電気炉
にて溶製し、普通造塊法または連続鋳造法により鋳片に
する。それを熱間加工により継目無鋼管に製造した後、
Ac3点以上９８０℃以下の温度でオーステナイト化後冷
却し、次いでAc1点以上Ac3点以下の温度で１回目の焼戻
しを行い冷却後、さらに５５０℃以上Ac1点以下の温度
で２回目の焼き戻しを行う。
【００３６】a.加熱温度：Ac3点以上９８０℃以下 加熱温度がAc3点未満では、オーステナイト化せず、焼
入れの効果が得られないため、下限はAc3点とした。一
方、加熱温度が９８０℃を超えると、結晶粒が粗大化
し、十分な強度が得られないばかりでなく、靭性が劣化
するため、上限は９８０℃である。オーステナイト化後
の冷却は、フルマルテンサイト相を得るために、１００
℃以下の温度に冷却することが好ましい。
入れの効果が得られないため、下限はAc3点とした。一
方、加熱温度が９８０℃を超えると、結晶粒が粗大化
し、十分な強度が得られないばかりでなく、靭性が劣化
するため、上限は９８０℃である。オーステナイト化後
の冷却は、フルマルテンサイト相を得るために、１００
℃以下の温度に冷却することが好ましい。
【００３７】b.焼戻し温度：１回目はAc1点以上Ac3点以
下、２回目は５５０℃以上Ac1点以下 焼戻し処理は、前述したように、Ｖの微細な炭化物を均
一に分散析出させて、靭性および耐応力腐食割れ性を劣
化させることなく、高強度化させるために必須である。
１回目の焼戻し温度をAc1点以上Ac3点以下にして冷却
後、２回目の焼戻し温度を５５０℃以上Ac1点以下にす
ると、６５５Nmm-2級の強度を安定して得ることができ
る。１回目の焼戻し温度はAc1点以上Ac3点以下にする
が、その温度がAc3点を超えると、再度オーステナイト
化され焼入れされてしまうため、上限はAc3点とする。
また、Ac1点未満では、２回目の焼戻し処理の効果を極
端に低減してしまうため、下限はAc1点とする。また、
２回目の焼戻し温度は５５０℃以上Ac1点以下にする
が、その温度がAc1点を超えると、部分的なオーステナ
イト化による硬度の高い部分が生成し、靭性および応力
腐食割れ性を劣化させるため、上限はAc1点とする。ま
た、５５０℃未満では、鋼自体の強度が高くなりすぎ、
靭性および応力腐食割れ性を劣化させるため、下限は５
５０℃とする。
下、２回目は５５０℃以上Ac1点以下 焼戻し処理は、前述したように、Ｖの微細な炭化物を均
一に分散析出させて、靭性および耐応力腐食割れ性を劣
化させることなく、高強度化させるために必須である。
１回目の焼戻し温度をAc1点以上Ac3点以下にして冷却
後、２回目の焼戻し温度を５５０℃以上Ac1点以下にす
ると、６５５Nmm-2級の強度を安定して得ることができ
る。１回目の焼戻し温度はAc1点以上Ac3点以下にする
が、その温度がAc3点を超えると、再度オーステナイト
化され焼入れされてしまうため、上限はAc3点とする。
また、Ac1点未満では、２回目の焼戻し処理の効果を極
端に低減してしまうため、下限はAc1点とする。また、
２回目の焼戻し温度は５５０℃以上Ac1点以下にする
が、その温度がAc1点を超えると、部分的なオーステナ
イト化による硬度の高い部分が生成し、靭性および応力
腐食割れ性を劣化させるため、上限はAc1点とする。ま
た、５５０℃未満では、鋼自体の強度が高くなりすぎ、
靭性および応力腐食割れ性を劣化させるため、下限は５
５０℃とする。
【００３８】以下に本発明の実施例を挙げ、本発明の効
果を立証する。
果を立証する。
【００３９】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例について説明す
る。本発明者らは表１に示す化学組成の発明鋼１−あ〜
３−うおよび比較鋼ａ〜ｃを試験鋼として溶製し、熱間
圧延にて厚み１２ｍｍの鋼板とした後、加熱してオース
テナイト化後１００℃以下に冷却し、次いで２回の焼戻
しを行い、以下の条件で、機械的性質（強度、靭性）、
耐食性および耐応力腐食割れ性の試験を行った。
る。本発明者らは表１に示す化学組成の発明鋼１−あ〜
３−うおよび比較鋼ａ〜ｃを試験鋼として溶製し、熱間
圧延にて厚み１２ｍｍの鋼板とした後、加熱してオース
テナイト化後１００℃以下に冷却し、次いで２回の焼戻
しを行い、以下の条件で、機械的性質（強度、靭性）、
耐食性および耐応力腐食割れ性の試験を行った。
【００４０】強度：０．２％耐力 靭性：−２０℃でのシャルピー・フルサイズ試験片での
吸収エネルギー値（シャルピー衝撃値） 耐食性：５％ＮａＣｌ溶液、１８０℃、３０気圧ＣＯ2
の環境下での２週間の腐食速度 耐応力腐食割れ性（ＳＳＣ）：０．１気圧の硫化水素ガ
スを飽和させた５％ＮａＣｌ溶液中で、試験片に０．２
％耐力の９０％の応力を負荷し、７２０時間後における
破断の有無
吸収エネルギー値（シャルピー衝撃値） 耐食性：５％ＮａＣｌ溶液、１８０℃、３０気圧ＣＯ2
の環境下での２週間の腐食速度 耐応力腐食割れ性（ＳＳＣ）：０．１気圧の硫化水素ガ
スを飽和させた５％ＮａＣｌ溶液中で、試験片に０．２
％耐力の９０％の応力を負荷し、７２０時間後における
破断の有無
【００４１】表２に、前記鋼のAc1、Ac3変態温度、加熱
温度（焼入れ温度）、焼戻し温度を示す。また、機械的
性質、耐食性および耐応力腐食割れ性を試験した結果を
表３に示す。
温度（焼入れ温度）、焼戻し温度を示す。また、機械的
性質、耐食性および耐応力腐食割れ性を試験した結果を
表３に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】本発明法の「１〜３−あ、い」は、０．２
％耐力およびシャルピー衝撃値はすべて目標値を上回っ
た。また、耐食性および耐応力腐食割れ性も目標値をク
リアした。
％耐力およびシャルピー衝撃値はすべて目標値を上回っ
た。また、耐食性および耐応力腐食割れ性も目標値をク
リアした。
【００４６】一方、比較法の「１〜３−う」と「ａ〜
ｃ」は、いずれかの成分または加熱温度、焼戻し温度が
本発明の範囲を外れているため、試験結果も耐食性や耐
応力腐食割れ性が目標を達成し得ていない。
ｃ」は、いずれかの成分または加熱温度、焼戻し温度が
本発明の範囲を外れているため、試験結果も耐食性や耐
応力腐食割れ性が目標を達成し得ていない。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、合金組成および製造条
件を特定することにより、靭性に優れ、また炭酸ガス腐
食に対する耐食性はもとより硫化水素を多量に含む環境
での耐応力腐食割れ性の良好な６５５Nmm-2級低Ｃ高Ｃ
ｒ合金油井管を得ることが可能となった。
件を特定することにより、靭性に優れ、また炭酸ガス腐
食に対する耐食性はもとより硫化水素を多量に含む環境
での耐応力腐食割れ性の良好な６５５Nmm-2級低Ｃ高Ｃ
ｒ合金油井管を得ることが可能となった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南 雄介 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 正村 克身 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K032 AA01 AA04 AA08 AA13 AA14 AA16 AA20 AA21 AA22 AA24 AA27 AA29 AA31 AA35 AA36 BA03 CF02 CF03 4K042 AA06 AA24 BA01 BA02 BA06 CA07 CA08 CA09 CA10 CA11 CA12 CA13 DA01 DA02 DB07 DC02 DC03
Claims (3)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．００５〜０．０５
％、Ｃｒ：１２〜１６％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：
０．０５〜０．３％、Ｎｉ：３．５〜６．０％、Ｍｏ：
１．５〜２．５％、Ｖ：０．０１〜０．０５％、Ｎ：
０．０２％以下を含み、かつ下記（１）式を満足し、残
部Fe及び不可避的不純物からなる合金鋼よりなることを
特徴とする高耐食性を有する６５５Nmm-2級低Ｃ高Ｃｒ
合金油井管。 ７０５−２５［％Ｎｉ］＋５［％Ｃｒ］＋２５［％Ｍｏ］≧６８０…（１） - 【請求項２】 合金鋼成分として、重量％でさらに、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．１％、Ｔｉ：０．０１〜０．１％の
うち１種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載
の高耐食性を有する６５５Nmm-2級低Ｃ高Ｃｒ合金油井
管。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の組成を有する
合金鋼を熱間加工した後、Ac3点以上９８０℃以下の温
度でオーステナイト化後冷却し、次いでAc1点以上Ac3点
以下の温度で１回目の焼戻しを行い冷却後、さらに５５
０℃以上Ac1点以下の温度で２回目の焼き戻しを行い、
焼き戻し後の炭化物が粒内に均一に析出し、粒界に優先
析出しないことを特徴とする高耐食性を有する６５５Nm
m-2級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10336757A JP2000160300A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 高耐食性を有する６５５Ｎｍｍ−２級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10336757A JP2000160300A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 高耐食性を有する６５５Ｎｍｍ−２級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000160300A true JP2000160300A (ja) | 2000-06-13 |
Family
ID=18302440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10336757A Pending JP2000160300A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 高耐食性を有する６５５Ｎｍｍ−２級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000160300A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003087415A1 (en) | 2002-04-12 | 2003-10-23 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method for producing martensitic stainless steel |
| CN103060712A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-04-24 | 宁波市瑞通新材料科技有限公司 | 一种锅炉用不锈耐酸钢 |
| JP2015071822A (ja) * | 2013-09-04 | 2015-04-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高強度ステンレス鋼管の製造方法および高強度ステンレス鋼管 |
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| CN105658833A (zh) * | 2013-10-31 | 2016-06-08 | 杰富意钢铁株式会社 | 铁素体-马氏体双相不锈钢及其制造方法 |
| WO2019225281A1 (ja) * | 2018-05-25 | 2019-11-28 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 油井管用マルテンサイト系ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 |
| EP3690074A4 (en) * | 2017-09-29 | 2020-08-05 | JFE Steel Corporation | SEAMLESS MARTENSITIC STAINLESS STEEL TUBE FOR OIL HOLE AND MANUFACTURING PROCESS FOR IT |
| US11066718B2 (en) | 2016-01-13 | 2021-07-20 | Nippon Steel Corporation | Method of manufacturing stainless pipe for oil wells and stainless steel pipe for oil wells |
| US11401570B2 (en) | 2017-09-29 | 2022-08-02 | Jfe Steel Corporation | Martensitic stainless steel seamless pipe for oil country tubular goods, and method for manufacturing same |
-
1998
- 1998-11-27 JP JP10336757A patent/JP2000160300A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US11401570B2 (en) | 2017-09-29 | 2022-08-02 | Jfe Steel Corporation | Martensitic stainless steel seamless pipe for oil country tubular goods, and method for manufacturing same |
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|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040309 |