JP2021522416A - 硫化物応力割れ耐性を有する鋼、そのような鋼から形成された管状製品、そのような管状製品の製造プロセス、およびその使用 - Google Patents
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Abstract
本発明は、改善された硫化物応力割れ挙動を示す、高降伏強度を有する低合金鋼に関する。また、本発明は、該鋼から形成された管またはパイプなどの管状製品、およびそのような管状製品の製造プロセスに関する。また、本発明は、坑井掘削における管状製品の使用、ならびに／または石油やガスの生産、抽出および／または輸送における管状製品の使用に関する。
【選択図】なし
【選択図】なし
Description
本発明は、改善された硫化物応力割れ挙動を示す高降伏強度を有する低合金鋼に関する。
また、本発明は、上記鋼から形成された管またはパイプのような管状製品、およびそのような管状製品の製造プロセスに関する。
また、本発明は、坑井掘削における上記管状製品の使用、ならびに／または石油やガスの生産、抽出および／または輸送における上記管状製品の使用に関する。
これまで以上に高温で、これまで以上に高い腐食性の媒体で、これまで以上に高い圧力にさらされる、これまで以上に深い炭化水素井を探索して開発することは、特に硫化水素を充填した場合、高降伏強度および高い硫化物応力割れ耐性の両方を有する低合金管を使用する必要性が常に増加していることを意味する。
硫化水素（Ｈ２Ｓ）の存在は、硫化物応力割れ（ＳＳＣ）として知られる、高降伏強度を有する低合金鋼における危険な形態の割れの原因である。これは、ケーシング、チューブ、ライザー、掘削パイプおよび関連製品に影響を及ぼす場合がある。
したがって、硫化物応力割れ耐性は、機器の安全性に関連しており、石油会社にとって特に重要である。
ここ数十年の間、Ｈ２Ｓに対して高い耐性を有する低合金鋼が次々と開発されてきたが、その中でも特に最小指定降伏強度は、５５２ＭＰａ（８０ｋｓｉ）、６２１ＭＰａ（９０ｋｓｉ）、６５５ＭＰａ（９５ｋｓｉ）、７５８ＭＰａ（１１０ｋｓｉ）、最近では８６２ＭＰａ（１２５ｋｓｉ）と着実に増加している。
今日の炭化水素井は数千メートルの深さに達し、標準レベルの降伏強度で処理されたストリングの重量は非常に重い。さらに、炭化水素貯留層内の圧力は数百バール程度と非常に高い場合があり、Ｈ２Ｓの存在は、１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ程度の比較的低いレベルであっても、０．００１バール〜０．１バール程度の分圧をもたらす。これは、ｐＨが低いと、管の材料が適切でない場合にＳＳＣ現象を引き起こすのに十分である。また、このようなストリングでは、８６２ＭＰａ（１２５ｋｓｉ）の最小指定降伏強度と優れた硫化物応力割れ耐性とを組み合わせた低合金鋼の使用が特に歓迎される。
そのため、８６２ＭＰａ（１２５ｋｓｉ）の最小指定降伏強度と優れたＳＳＣ挙動を示す低合金鋼を開発する必要がある。
国際公報ＷＯ２０１０／１０００２０号には、８６２ＭＰａの降伏強度を有する鋼が既に記載されている。しかしながら、そのＳＳＣ耐性をさらに改善することができる。
８６２ＭＰａ（１２５ｋｓｉ）の降伏強度を目標とした改善された腐食耐性を有する鋼種に関しては、米国特許出願第２００６０１６５２０号が鋼パイプのための鋼を提供する。該鋼は、質量パーセントで、Ｃ：０．２％〜０．７％、Ｓｉ：０．０１％〜０．８％、Ｍｎ：０．１％〜１．５％、Ｓ：０．００５％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ａｌ：０．０００５％〜０．１％、Ｔｉ：０．００５％〜０．０５％、Ｃａ：０．０００４％〜０．００５％、Ｎ：０．００７％以下、Ｃｒ：０．１％〜１．５％、Ｍｏ：０．２％〜１．０％、Ｎｂ：０〜０．１％、Ｚｒ：０〜０．１％、Ｖ：０〜０．５％、およびＢ：０〜０．００５％を含み、残部はＦｅおよび不純物である。ここで、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎ、ＯおよびＳを含む非金属介在物が存在し、該介在物中の（Ｃａ％）／（Ａｌ％）は、０．５５〜１．７２であり、（Ｃａ％）／（Ｔｉ％）は、０．７〜１９である。これは、石油田の管状物品の原料として使用することができ、油井および／またはガス井におけるケーシングおよび管や、掘削における掘削パイプや掘削カラー（collar）などのような、より深く、より厳しい腐食が生じる状況で使用される。
この鋼中の非金属介在物の存在によって、その熱間成形性、靭性およびＳＳＣ耐性が低下する。また、そのような鋼の焼入れ性を改善する必要がある。
そして、米国特許出願第２０１１１８６１８８号には、優れた拡張性を有する鋼パイプが記載されている。該鋼パイプは、質量％で、Ｃ：０．１％〜０．４５％、Ｓｉ：０．３％〜３．５％、Ｍｎ：０．５％〜５％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、可溶性Ａｌ：０．０１％〜０．８％（Ｓｉ含有量が１．５％未満の場合は０．１％以上）、Ｎ：０．０５％以下、およびＯ：０．０１％以下を含み、残部はＦｅおよび不純物である。これは、フェライトと、微細パーライト、ベイナイトおよびマルテンサイトから選択された１種または２種以上の要素とを含む混合微細構造を有し、６００ＭＰａ以上の引張強度および次式（Ａ）を満たす均一な伸びを有する。
Ｕ−ｅｌ≧２８−０．００７５ｘＴＳ ．．．式（Ａ）
式中、Ｕ−ｅｌは均一な伸び（％）を表し、ＴＳは引張強度（ＭＰａ）を表す。
式中、Ｕ−ｅｌは均一な伸び（％）を表し、ＴＳは引張強度（ＭＰａ）を表す。
上述した化学組成を有する上記鋼パイプは、例えば、パイプを７００℃〜７９０℃の範囲の温度で加熱し、次いで、７００℃〜５００℃の範囲の温度で１００℃／分以上の冷却速度で１００℃以下の温度に強制冷却することで、得ることができる。
この鋼中の多量のフェライト、ベイナイトおよびパーライトによって、高い腐食性の媒体における靭性特性に悪影響を及ぼす可能性がある。また、Ｍｎ含有量が多いと、大規模な偏析が発生して、ＳＳＣ耐性を低下させる可能性がある。
したがって、少なくとも８６２ＭＰａ（１２５ｋｓｉ）の高降伏強度および改善されたＳＳＣ耐性を有する管状製品を製造するのに適した鋼組成物を提供することが実際に必要とされている。
また、鋼は、腐食耐性だけでなく、改善された硫化物応力割れ性能も示す必要がある。
したがって、本発明の目的は、化学組成の総重量に対して、重量％で、
０．３２≦Ｃ＜０．４６、
０．１０≦Ｓｉ≦０．４５、
０．１０≦Ｍｎ≦０．５０、
０．３０≦Ｃｒ≦１．２５、
１．１０＜Ｍｏ≦２．１０、
０．１０≦Ｖ≦０．３０、および
０．０１≦Ｎｂ≦０．１０
を含む化学組成を有する鋼を提供することである。該鋼の化学組成の残部は、Ｆｅと、Ｃｕを含む１種または２種以上の残留元素と、からなる。
０．３２≦Ｃ＜０．４６、
０．１０≦Ｓｉ≦０．４５、
０．１０≦Ｍｎ≦０．５０、
０．３０≦Ｃｒ≦１．２５、
１．１０＜Ｍｏ≦２．１０、
０．１０≦Ｖ≦０．３０、および
０．０１≦Ｎｂ≦０．１０
を含む化学組成を有する鋼を提供することである。該鋼の化学組成の残部は、Ｆｅと、Ｃｕを含む１種または２種以上の残留元素と、からなる。
該鋼の化学組成は、含有量が重量％で表されるＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、ＮｂおよびＣｕについて次式（１）：
β＋１．５＊α−１６５≧０ ．．．式（１）
を満たす。ここで、
α＝−９０＋２７４＊Ｃ−２５＊Ｓｉ−６４＊Ｍｎ＋２２＊Ｃｒ＋１７＊Ｍｏ＋２６８＊Ｖ−２２５＊Ｎｂ＋１８４＊Ｃｕ、
および
β＝５４＋１６２＊Ｃ−８６＊Ｓｉ−４９＊Ｍｎ−３１＊Ｃｒ＋２２＊Ｍｏ＋２０＊Ｖ−１７２＊Ｎｂ−３６４＊Ｃｕ
である。
β＋１．５＊α−１６５≧０ ．．．式（１）
を満たす。ここで、
α＝−９０＋２７４＊Ｃ−２５＊Ｓｉ−６４＊Ｍｎ＋２２＊Ｃｒ＋１７＊Ｍｏ＋２６８＊Ｖ−２２５＊Ｎｂ＋１８４＊Ｃｕ、
および
β＝５４＋１６２＊Ｃ−８６＊Ｓｉ−４９＊Ｍｎ−３１＊Ｃｒ＋２２＊Ｍｏ＋２０＊Ｖ−１７２＊Ｎｂ−３６４＊Ｃｕ
である。
本発明の鋼は、従来技術の鋼よりも改善された硫化物応力割れ耐性を示す。
本発明の鋼は、好ましくは８６２ＭＰａ（１２５ｋｓｉ）以上の降伏強度を示す。
降伏強度は、ＡＳＴＭ Ａ３７０−１７規格およびＡＳＴＭ Ｅ８／Ｅ８Ｍ−１３ａ規格に定義されている引張試験によって決定される。
本発明の鋼は、硫化水素（Ｈ２Ｓ）を含む炭化水素井のための管状製品の生産に特に有用である。
したがって、本発明の別の目的は、上述した鋼から形成された管状製品に関し、特にそのような管またはパイプに関する。
また、本発明は、管状製品の製造プロセスに関し、特に管またはパイプの製造プロセスに関する。該プロセスは、
（ａ）上述した化学組成を有する鋼を準備するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）で準備した鋼を１１００℃〜１３００℃の範囲の温度に加熱するステップと、
（ｃ）鍛造、圧延または押し出しなどの熱間成形プロセスを介して、ステップ（ｂ）で加熱した鋼を９００℃〜１３００℃の範囲の温度で熱間成形して、管状製品を得るステップと、
（ｄ）以下のステップ（ｅ）および（ｆ）を少なくとも１回実施する前に、ステップ（ｃ）で得られた管状製品を室温に冷却するステップと、
（ｅ）冷却した管状製品をＡｃ３〜１０００℃の範囲のオーステナイト化温度（ＡＴ）に加熱し、２分〜６０分間、管状製品を温度ＡＴに維持し、オーステナイト化された管状製品を得て、次いで、オーステナイト化された管状製品を周囲温度に冷却して、焼入れされた管状製品を得て、ステップ（ｅ）を１回繰り返すか、以下のステップ（ｆ）を実施するステップと、
（ｆ）焼入れされた管状製品を５００℃〜Ａｃ１の範囲の焼戻し温度（ＴＴ）に加熱し、５分〜１２０分の範囲の焼戻し時間（Ｔｔ）の間、管状製品を温度ＴＴに維持し、次いで、管状製品を周囲温度に冷却して、焼入れおよび焼戻しされた管状製品を得るステップと、
を含む。ここで、
Ａｃ１＝７２３−１０．７＊Ｍｎ−１６．９＊Ｎｉ＋２９．１＊Ｓｉ＋１６．９＊Ｃｒ＋６．３８＊Ｗ＋２９０＊Ａｓ、
および
Ａｃ３＝９１０−２０３＊√Ｃ−１５．２＊Ｎｉ＋４４．７＊Ｓｉ＋１０４＊Ｖ＋１３．１＊Ｗ＋３１．５＊Ｍｏ−３０＊Ｍｎ
である。Ａｃ１およびＡｃ３は℃で表される。
（ａ）上述した化学組成を有する鋼を準備するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）で準備した鋼を１１００℃〜１３００℃の範囲の温度に加熱するステップと、
（ｃ）鍛造、圧延または押し出しなどの熱間成形プロセスを介して、ステップ（ｂ）で加熱した鋼を９００℃〜１３００℃の範囲の温度で熱間成形して、管状製品を得るステップと、
（ｄ）以下のステップ（ｅ）および（ｆ）を少なくとも１回実施する前に、ステップ（ｃ）で得られた管状製品を室温に冷却するステップと、
（ｅ）冷却した管状製品をＡｃ３〜１０００℃の範囲のオーステナイト化温度（ＡＴ）に加熱し、２分〜６０分間、管状製品を温度ＡＴに維持し、オーステナイト化された管状製品を得て、次いで、オーステナイト化された管状製品を周囲温度に冷却して、焼入れされた管状製品を得て、ステップ（ｅ）を１回繰り返すか、以下のステップ（ｆ）を実施するステップと、
（ｆ）焼入れされた管状製品を５００℃〜Ａｃ１の範囲の焼戻し温度（ＴＴ）に加熱し、５分〜１２０分の範囲の焼戻し時間（Ｔｔ）の間、管状製品を温度ＴＴに維持し、次いで、管状製品を周囲温度に冷却して、焼入れおよび焼戻しされた管状製品を得るステップと、
を含む。ここで、
Ａｃ１＝７２３−１０．７＊Ｍｎ−１６．９＊Ｎｉ＋２９．１＊Ｓｉ＋１６．９＊Ｃｒ＋６．３８＊Ｗ＋２９０＊Ａｓ、
および
Ａｃ３＝９１０−２０３＊√Ｃ−１５．２＊Ｎｉ＋４４．７＊Ｓｉ＋１０４＊Ｖ＋１３．１＊Ｗ＋３１．５＊Ｍｏ−３０＊Ｍｎ
である。Ａｃ１およびＡｃ３は℃で表される。
このようにして本発明の鋼から得られた管状製品は、改善された硫化物応力割れ耐性を示す。したがって、これを石油やガスの生産に使用することができる。
したがって、本発明は、坑井掘削における管状製品の使用、ならびに／または石油やガスの生産、抽出および輸送における管状製品の使用に関する。
本発明のその他の目的、特徴、態様および利点は、以下の説明および実施例を参照することでさらに明確になるであろう。
以下の説明では、明記されない限り、特に「〜の間」および「〜の範囲」という表現において、値の範囲は、その記載された範囲に含まれる。
また、本明細書において使用される「少なくとも１つ」および「少なくとも」という表現は、それぞれ「１つまたは複数」および「以上」という表現と同等の意味を有する。
図１には、ｘ軸に係数α、ｙ軸に係数βを示すグラフが示されている。係数αおよびβは、上述した式に従って決定される。図１は、係数αおよびβの両方が上述した式（１）を満たす本発明の鋼（○）が、比較対象鋼（×）よりも優れた硫化物応力割れ耐性を示すことを図示している。
［炭素］
本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、０．３２重量％≦Ｃ＜０．４６重量％を含む。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が０．３２重量％〜０．４６重量％の範囲の炭素（Ｃ）を含む。ここで、この範囲には、下限の値（０．３２重量％）は含まれ、上限の値（０．４６重量％）は含まれないことに留意されたい。
本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、０．３２重量％≦Ｃ＜０．４６重量％を含む。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が０．３２重量％〜０．４６重量％の範囲の炭素（Ｃ）を含む。ここで、この範囲には、下限の値（０．３２重量％）は含まれ、上限の値（０．４６重量％）は含まれないことに留意されたい。
実際、炭素含有量が０．３２重量％を下回ると、このようにして得られた鋼は、応力割れに対する耐性が低下する。炭素含有量が高い場合、すなわち含有量が化学組成の総重量に対して０．３２重量％を超える場合、より高い焼戻し温度が可能になる。これは、より低い転位密度をもたらして、ＳＳＣ耐性にプラスの効果をもたらす。しかしながら、炭素含有量が０．４６重量％以上になると、焼入れ割れが生じたり、ＳＳＣ耐性に悪影響を及ぼす粗大な析出物が形成されたりする。
炭素含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．３４重量％以上（０．３４重量％≦Ｃ）であり、より好ましくは０．４１重量％以上（０．４１重量％≦Ｃ）である。
炭素含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．４４重量％以下（Ｃ≦０．４４重量％）である。
好ましくは、炭素含有量は、化学組成の総重量に対して、０．３４重量％以上、且つ０．４４重量％以下である。換言すると、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．３４重量％≦Ｃ≦０．４４重量％を含む。
より好ましくは、炭素含有量は、化学組成の総重量に対して、０．４１重量％以上、且つ０．４４重量％以下である。換言すると、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、より好ましくは０．４１重量％≦Ｃ≦０．４４重量％を含む。
［シリコン］
さらに、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、０．１０重量％≦Ｓｉ≦０．４５重量％を含む。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が０．１０重量％〜０．４５重量％の範囲のシリコン（Ｓｉ）を含む。ここで、この範囲には、下限（０．１０重量％）および上限（０．４５重量％）の両方の値が含まれることに留意されたい。
さらに、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、０．１０重量％≦Ｓｉ≦０．４５重量％を含む。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が０．１０重量％〜０．４５重量％の範囲のシリコン（Ｓｉ）を含む。ここで、この範囲には、下限（０．１０重量％）および上限（０．４５重量％）の両方の値が含まれることに留意されたい。
シリコンの最低含有量は、０．１０重量％であり、鋼の脱酸化によるものである。また、この元素は、高温焼戻し時の軟化現象を遅らせるのに必要である。最終的には、焼入れおよび焼戻し後の強度を高めるのに役立つ。
０．４５重量％を超えると、シリコンが鋼を脆くする。
シリコン含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．１２重量％以上（０．１２重量％≦Ｓｉ）である。
シリコン含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．３８重量％未満（Ｓｉ＜０．３８重量％）である。
好ましくは、シリコン含有量は、化学組成の総重量に対して、０．１２重量％以上、且つ０．３８重量％未満である。換言すると、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．１２重量％≦Ｓｉ＜０．３８重量％を含む。
［マンガン］
さらに、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、０．１０重量％≦Ｍｎ≦０．５０重量％を含む。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が０．１０重量％〜０．５０重量％の範囲のマンガン（Ｍｎ）を含む。ここで、この範囲には、下限（０．１０重量％）および上限（０．５０重量％）の両方の値が含まれることに留意されたい。
さらに、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、０．１０重量％≦Ｍｎ≦０．５０重量％を含む。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が０．１０重量％〜０．５０重量％の範囲のマンガン（Ｍｎ）を含む。ここで、この範囲には、下限（０．１０重量％）および上限（０．５０重量％）の両方の値が含まれることに留意されたい。
マンガンは、ＭｎＳの生成によって鋼中の遊離硫黄（Ｓ）を回避するために必要である。この元素は、溶質溶液の強化による焼入れ性だけでなく、熱間加工性にも有益である。したがって、より均質な厚さ方向の焼戻しされたマルテンサイト微細構造を可能にするため、ＳＳＣにも間接的に有益である。
マンガンの含有量が０．５０重量％を超えると、Ｍｎは、鋼の厚さ方向の中央部で偏析して、ＳＳＣ耐性に悪影響を及ぼす。
マンガン含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．２０重量％以上（０．２０重量％≦Ｍｎ）である。
マンガン含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．４０重量％以下（Ｍｎ≦０．４０重量％）である。
したがって、マンガン含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．２０重量％〜０．４０重量％の範囲である。換言すると、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．２０重量％≦Ｍｎ≦０．４０重量％を含む。
［クロム］
さらに、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、０．３０重量％≦Ｃｒ≦１．２５重量％を含む。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が０．３０重量％〜１．２５重量％の範囲のクロム（Ｃｒ）を含む。ここで、この範囲には、下限（０．３０重量％）および上限（１．２５重量％）の両方の値が含まれることに留意されたい。
さらに、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、０．３０重量％≦Ｃｒ≦１．２５重量％を含む。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が０．３０重量％〜１．２５重量％の範囲のクロム（Ｃｒ）を含む。ここで、この範囲には、下限（０．３０重量％）および上限（１．２５重量％）の両方の値が含まれることに留意されたい。
クロム含有量が０．３０重量％を下回ると、そのようにして得られた鋼は、腐食に対する耐性が低下する。
Ｃｒは、腐食速度を抑制して、その結果、水素の生成速度を制限することで、ＳＳＣ耐性を改善する。Ｃｒのこの有益な役割は、主にＣｒＯＯＨとして識別される濃縮されたＣｒ酸化物の薄層が、母材と硫化鉄片との間に形成されることに起因している。
クロム含有量が１．２５重量％を超えると、Ｃｒを金属（Ｍ）とするＭ２３Ｃ６などの粗大な炭化物が生成されて析出する。このような析出物は、ＳＳＣに悪影響を及ぼす。
クロム含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．７０重量％以上（０．７０重量％≦Ｃｒ）である。
クロム含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは１．２０重量％以下（Ｃｒ≦１．２０重量％）であり、より好ましくは１．１０重量％以下（Ｃｒ≦１．１０重量％）である。
したがって、クロム含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．３０重量％〜１．２０重量％の範囲であり、より好ましくは０．３０重量％〜１．１０重量％の範囲である。換言すると、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．３０重量％≦Ｃｒ≦１．２０重量％を含み、より好ましくは０．３０重量％≦Ｃｒ≦１．１０重量％を含む。
［モリブデン］
さらに、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、１．１０重量％＜Ｍｏ≦２．１０重量％を含む。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が１．１０重量％〜２．１０重量％のモリブデン（Ｍｏ）を含む。ここで、この範囲には、下限の値（１．１０重量％）は含まれず、上限の値（２．１０重量％）は含まれることに留意されたい。
さらに、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、１．１０重量％＜Ｍｏ≦２．１０重量％を含む。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が１．１０重量％〜２．１０重量％のモリブデン（Ｍｏ）を含む。ここで、この範囲には、下限の値（１．１０重量％）は含まれず、上限の値（２．１０重量％）は含まれることに留意されたい。
実際、保護スケールにおける腐食耐性を向上させて腐食性能を改善には、１．１０重量％超のＭｏが必要である。また、Ｍｏは、焼入れ性に有益である。さらに、モリブデンの存在によって、他のプロセスパラメータを変更することなく焼戻し温度を増加させることができる。これにより、ＳＳＣ耐性が改善される。
モリブデン含有量が２．１０重量％を超えると、Ｍｏを金属（Ｍ）とするＭ６Ｃ析出物の生成が促進されて、靭性およびＳＳＣに悪影響を及ぼす。
モリブデン含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは１．１５重量％以上（１．１５重量％≦Ｍｏ）である。
モリブデン含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは１．６０重量％以下（Ｍｏ≦１．６０重量％）であり、より好ましくは１．５１重量％以下（Ｍｏ≦１．５１重量％）であり、さらにより好ましくは１．４０重量％（Ｍｏ≦１．４０重量％）以下である。
したがって、モリブデン含有量は、鋼の総重量に対して、好ましくは１．１０重量％超、且つ１．６０重量％以下であり、より好ましくはその含有量は１．１５重量％〜１．６０重量％の範囲であり、さらにより好ましくは１．１５重量％〜１．５１重量％の範囲である。換言すると、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、好ましくは１．１０重量％＜Ｍｏ≦１．６０重量％を含み、より好ましくは１．１５重量％≦Ｍｏ≦１．６０重量％を含み、さらにより好ましくは１．１５重量％≦Ｍｏ≦１．５１重量％を含む。
［バナジウム］
さらに、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、０．１０重量％≦Ｖ≦０．３０重量％を含む。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が０．１０重量％〜０．３０重量％の範囲のバナジウム（Ｖ）を含む。ここで、この範囲には、下限（０．１０重量％）および上限（０．３０重量％）の両方の値が含まれることに留意されたい。
さらに、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、０．１０重量％≦Ｖ≦０．３０重量％を含む。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が０．１０重量％〜０．３０重量％の範囲のバナジウム（Ｖ）を含む。ここで、この範囲には、下限（０．１０重量％）および上限（０．３０重量％）の両方の値が含まれることに留意されたい。
本発明によれば、高い焼戻し温度と共に８６２ＭＰａ（１２５ｋｓｉ）に到達するには、最低０．１０重量％のバナジウムが必要である。また、バナジウムは、ＳＳＣ耐性にプラスの効果をもたらす微細な炭化物を生成する。
バナジウムが鋼の総重量に対して０．３０重量％を超えると、飽和効果が生じる。
バナジウム含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．１１重量％以上（０．１１重量％≦Ｖ）であり、より好ましくは０．１２５重量％以上（０．１２５重量％≦Ｖ）である。
バナジウム含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．２５重量％以下（Ｖ≦０．２５重量％）であり、より好ましくは０．２１重量％以下（Ｖ≦０．２１重量％）である。
したがって、バナジウム含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．１１重量％〜０．２５重量％の範囲であり、より好ましくは０．１２５重量％〜０．２５重量％の範囲であり、さらにより好ましくは０．１２５重量％〜０．２１重量％の範囲である。換言すると、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．１１重量％≦Ｖ≦０．２５重量％を含み、より好ましくは０．１２５重量％≦Ｖ≦０．２５重量％を含み、さらにより好ましくは０．１２５重量％≦Ｖ≦０．２１重量％を含む。
［ニオブ］
さらに、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、０．０１重量％≦Ｎｂ≦０．１０重量％を含む。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が０．０１重量％〜０．１０重量％の範囲のニオブ（Ｎｂ）を含む。ここで、この範囲には、下限（０．０１重量％）および上限（０．１０重量％）の両方の値が含まれることに留意されたい。
さらに、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、０．０１重量％≦Ｎｂ≦０．１０重量％を含む。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が０．０１重量％〜０．１０重量％の範囲のニオブ（Ｎｂ）を含む。ここで、この範囲には、下限（０．０１重量％）および上限（０．１０重量％）の両方の値が含まれることに留意されたい。
粗大な一次ＮｂＣ炭化物が生成されるのを避けるために、最大ニオブ含有量は、鋼の総重量に対して０．１０重量％に制限される。実際、これらの析出物は、ＳＳＣ耐性に悪影響を及ぼす。
また、先行オーステナイト結晶粒径を制限するために、少なくとも０．０１重量％のニオブが必要である。
ニオブ含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．０２２重量％以上（０．０２２重量％≦Ｎｂ）である。
ニオブ含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．０５重量％以下（Ｎｂ≦０．０５重量％）であり、より好ましくは０．０４５重量％以下（Ｎｂ≦０．０４５重量％）である。
したがって、ニオブ含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．０１重量％〜０．０５重量％の範囲であり、より好ましくは０．０２２重量％〜０．０４５重量％の範囲である。換言すると、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．０１重量％≦Ｎｂ≦０．０５重量％を含み、より好ましくは０．０２２重量％≦Ｎｂ≦０．０４５重量％を含む。
［残部および残留元素］
「残留元素」という用語は、鋼の生産および鋳造プロセスで生じる不可避の元素を意味する。
「残留元素」という用語は、鋼の生産および鋳造プロセスで生じる不可避の元素を意味する。
残留元素の含有量の総和は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．４重量％未満である。
本発明による鋼の化学組成の残部は、Ｆｅと、鋼の生産および鋳造プロセスで生じる残留元素と、からなり、これは、Ｃｕと、Ａｓ、Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｗおよびそれらの混合物のうちの１種と、を含む。
好ましくは、単独でまたは本発明による鋼の化学組成中の１種または２種以上の他の元素と組み合わせて、残留元素として存在する場合、Ｃｕの量は、０．１０重量％以下である。
好ましくは、単独でまたは本発明による鋼の化学組成中の１種または２種以上の他の元素と組み合わせて、残留元素として存在する場合、Ａｓの量は、０．０５重量％以下である。
好ましくは、単独でまたは本発明による鋼の化学組成中の１種または２種以上の他の元素と組み合わせて、残留元素として存在する場合、Ｐの量は、０．０３重量％以下である。
好ましくは、単独でまたは本発明による鋼の化学組成中の１種または２種以上の他の元素と組み合わせて、残留元素として存在する場合、Ｓの量は、０．０１重量％以下である。
好ましくは、単独でまたは本発明による鋼の化学組成中の１種または２種以上の他の元素と組み合わせて、残留元素として存在する場合、Ｎの量は、０．０１重量％以下である。
好ましくは、単独でまたは本発明による鋼の化学組成中の１種または２種以上の他の元素と組み合わせて、残留元素として存在する場合、Ｎｉの量は、０．１０重量％以下である。
好ましくは、単独でまたは本発明による鋼の化学組成中の１種または２種以上の他の元素と組み合わせて、残留元素として存在する場合、Ａｌの量は、０．１０重量％以下である。
好ましくは、単独でまたは本発明による鋼の化学組成中の１種または２種以上の他の元素と組み合わせて、残留元素として存在する場合、Ｃｏの量は、０．１０重量％以下である。
好ましくは、単独でまたは本発明による鋼の化学組成中の１種または２種以上の他の元素と組み合わせて、残留元素として存在する場合、Ｓｎの量は、０．０３重量％以下である。
好ましくは、単独でまたは本発明による鋼の化学組成中の１種または２種以上の他の元素と組み合わせて、残留元素として存在する場合、Ｂの量は、０．００３重量％以下である。
好ましくは、単独でまたは本発明による鋼の化学組成中の１種または２種以上の他の元素と組み合わせて、残留元素として存在する場合、Ｔｉの量は、０．１０重量％以下である。
好ましくは、単独でまたは本発明による鋼の化学組成中の１種または２種以上の他の元素と組み合わせて、残留元素として存在する場合、Ｗの量は、０．０５重量％以下である。
好ましくは、本発明による鋼の化学組成がＣｕ、Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｗおよびそれらの混合物を含む１種または２種以上の残留元素を含む場合、これらの元素の量は、化学組成の総重量に対して、重量％で：
Ｃｕ≦０．１０、
Ｐ≦０．０３、
Ｓ≦０．０１、
Ｎ≦０．０１、
Ｎｉ≦０．１０、
Ａｌ≦０．１０、
Ｃｏ≦０．１０、
Ｓｎ≦０．０３、
Ｂ≦０．００３、
Ｔｉ≦０．１０、および
Ｗ≦０．０５
である。
Ｃｕ≦０．１０、
Ｐ≦０．０３、
Ｓ≦０．０１、
Ｎ≦０．０１、
Ｎｉ≦０．１０、
Ａｌ≦０．１０、
Ｃｏ≦０．１０、
Ｓｎ≦０．０３、
Ｂ≦０．００３、
Ｔｉ≦０．１０、および
Ｗ≦０．０５
である。
［タングステン］
さらに、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、好ましくは≦０．０５重量％のＷ、より好ましくは≦０．０４重量％のＷを含んでもよい。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が好ましくは０．０５重量％以下、より好ましくは０．０４重量％以下のタングステン（Ｗ）をさらに含んでもよい。
さらに、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、好ましくは≦０．０５重量％のＷ、より好ましくは≦０．０４重量％のＷを含んでもよい。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が好ましくは０．０５重量％以下、より好ましくは０．０４重量％以下のタングステン（Ｗ）をさらに含んでもよい。
タングステン（Ｗ）を金属（Ｍ）とするＭ６Ｃ炭化物は、ＳＳＣ耐性に有害な効果をもたらす。したがって、タングステンの含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．０５重量％以下、より好ましくは０．０４重量％以下である必要がある。
［銅］
さらに、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、好ましくはＣｕ≦０．１０重量％を含んでもよい。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が好ましくは０．１０重量％以下の銅（Ｃｕ）をさらに含んでもよい。０．１０重量％を超えると、銅は、所与のレベルの降伏強度に対して望ましくない硬度の増加をもたらす可能性がある。
さらに、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、好ましくはＣｕ≦０．１０重量％を含んでもよい。換言すると、鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、含有量が好ましくは０．１０重量％以下の銅（Ｃｕ）をさらに含んでもよい。０．１０重量％を超えると、銅は、所与のレベルの降伏強度に対して望ましくない硬度の増加をもたらす可能性がある。
一部の実施形態において、Ｂ、ＴｉおよびＡｌは、意図的に添加されてもよい。これは、これらの元素が意図的に添加されてもされなくてもよいことを意味するが、いずれの場合も、特定の量未満に制限される。
［ボロン］
化学組成中にボロン（Ｂ）が存在する場合、その含有量は、鋼の化学組成の総重量に対して、好ましくは０．００３重量％以下であり、より好ましくは０．００２５重量％以下である。換言すると、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、好ましくはＢ≦０．００３％を含み、より好ましくはＢ≦０．００２５重量％を含む。
化学組成中にボロン（Ｂ）が存在する場合、その含有量は、鋼の化学組成の総重量に対して、好ましくは０．００３重量％以下であり、より好ましくは０．００２５重量％以下である。換言すると、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、好ましくはＢ≦０．００３％を含み、より好ましくはＢ≦０．００２５重量％を含む。
［チタン］
さらに、本発明による鋼の化学組成は、チタン（Ｔｉ）を含んでもよい。換言すると、化学組成は、その化学組成にボロン（Ｂ）がなくても、Ｔｉをさらに含んでもよい。
さらに、本発明による鋼の化学組成は、チタン（Ｔｉ）を含んでもよい。換言すると、化学組成は、その化学組成にボロン（Ｂ）がなくても、Ｔｉをさらに含んでもよい。
しかしながら、化学組成がＢをさらに含む場合、Ｔｉをも含む。その含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．１０重量％以下であり、より好ましくは０．０４重量％以下である。換言すると、化学組成がＢをさらに含む場合、Ｔｉは意図的に添加されて、その含有量が制限される。すなわち、化学組成の総重量に対して好ましくは０．１０重量％以下に制限される。
精錬時の結晶粒成長はＳＳＣ耐性に悪影響を及ぼすため、Ｔｉがその結晶粒成長に関して有用な場合がある。チタンの含有量が鋼の化学組成の総重量に対して０．１０重量％を超えると、ＳＳＣ耐性に悪影響を及ぼす粗大な窒化析出物が生成される。
［アルミニウム］
さらに、本発明による鋼の化学組成は、アルミニウム（Ａｌ）を含んでもよい。この元素は、溶融プロセス中の脱酸化に使用される。化学組成がさらにアルミニウムを含む場合、その含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．１０重量％以下である。換言すると、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、好ましくはＡｌ≦０．１０重量％を含む。０．１０重量％を超えると、アルミニウムは、ＳＳＣ耐性に悪影響を及ぼすことがある介在物を生成する。
さらに、本発明による鋼の化学組成は、アルミニウム（Ａｌ）を含んでもよい。この元素は、溶融プロセス中の脱酸化に使用される。化学組成がさらにアルミニウムを含む場合、その含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．１０重量％以下である。換言すると、本発明による鋼の化学組成は、化学組成の総重量に対して、好ましくはＡｌ≦０．１０重量％を含む。０．１０重量％を超えると、アルミニウムは、ＳＳＣ耐性に悪影響を及ぼすことがある介在物を生成する。
［窒素］
窒素（Ｎ）の含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．０１重量％以下である。Ｎは、ＳＳＣ耐性に悪影響を及ぼす粗大な窒化炭素を生成する。ＣａやＲＥＭ（希土類鉱物）などの他の元素も、不可避の残留元素として存在する場合がある。ＰおよびＳは、結晶粒の凝集力を低下させて、靭性に悪影響を及ぼす。
窒素（Ｎ）の含有量は、化学組成の総重量に対して、好ましくは０．０１重量％以下である。Ｎは、ＳＳＣ耐性に悪影響を及ぼす粗大な窒化炭素を生成する。ＣａやＲＥＭ（希土類鉱物）などの他の元素も、不可避の残留元素として存在する場合がある。ＰおよびＳは、結晶粒の凝集力を低下させて、靭性に悪影響を及ぼす。
［鋼の微細構造の特徴］
本発明による鋼の微細構造は、好ましくは少なくとも９０％の焼戻しされたマルテンサイト、より好ましくは９５％超の焼戻しされたマルテンサイト、さらにより好ましくは９９％超の焼戻しされたマルテンサイトから構成される。
本発明による鋼の微細構造は、好ましくは少なくとも９０％の焼戻しされたマルテンサイト、より好ましくは９５％超の焼戻しされたマルテンサイト、さらにより好ましくは９９％超の焼戻しされたマルテンサイトから構成される。
このような焼戻しされたマルテンサイトは、鋼の最終冷却後に得られる。焼戻しされたマルテンサイトとは、本発明によるプロセスで定義されるような焼戻し処理を受けたマルテンサイトである。
好ましい実施形態において、最終冷却後に本発明のプロセスで得られた焼入れおよび焼戻しされた管状製品は、焼戻しされたマルテンサイト微細構造を示す鋼から形成される。これは、この鋼の微細構造が、好ましくは少なくとも９０％、より好ましくは９５％超、さらにより好ましくは９９％超の焼戻しされたマルテンサイトから構成されることを意味する。
本発明による鋼は、ＡＳＴＭ Ｅ１１２−１３規格のフォーマットにおいて８以上である２２．４μｍ以下の先行オーステナイト結晶粒径を有する焼戻しされたマルテンサイトから構成された微細構造を有する。
先行オーステナイト結晶粒径は、マルテンサイトが形成されるオーステナイトの結晶粒径に相当する。
また、本発明は、上述した鋼から形成された管状製品に関し、特にそのような管またはパイプに関する。
より詳細には、管状製品は、シームレス（継目無）管またはシームレスパイプである。
本発明の別の目的は、上述した管状製品の製造プロセスに関する。
より詳細には、本発明による鋼から形成された管状製品は、当業者に知られている従来の熱間成形法に従って得られる。
例えば、本発明による鋼は、一般的に使用される溶融手段、および連続鋳造やインゴット鋳造ブルーミング法などの一般的に使用される鋳造プロセスによって溶融されてもよい。
次いで、到達した温度がすべての点において、熱間成形中に鋼が受ける高い変形率に適するように、鋼を１１００℃〜１３００℃の範囲の温度に加熱する。
好ましくは、最大温度は、焼付きを避けるために１３００℃未満である。１１００℃を下回ると、鋼の熱延性が悪影響を受ける。次いで、少なくとも１つのステップで、半製品を９００℃〜１３００℃の範囲で熱間成形する。
このようにして、所望の寸法を有する管状製品が得られる。
次いで、管状製品をオーステナイト化する。すなわち、管状製品を、微細構造がオーステナイト化するオーステナイト化温度（ＡＴ）に加熱する。この温度は、オーステナイト化の範囲内である必要がある。
オーステナイト化温度（ＡＴ）は、Ａｃ３（℃）〜１０００℃の範囲である。ＡＴがＡｃ３を下回ると、微細構造が完全にオーステナイト化されず、焼入れ後に最小の９０％マルテンサイト鋼に到達しない可能性がある。１０００℃を超えると、オーステナイト結晶粒が望ましくないほど大きく成長し、最終的な構造が粗大になり、靭性およびＳＳＣ耐性に悪影響を及ぼす。
次いで、少なくとも２分のオーステナイト化時間Ａｔの間、本発明による鋼製管状製品をオーステナイト化温度ＡＴに維持する。これにより、管のすべての点において、到達した温度が少なくともオーステナイト化温度に等しくなる。温度は、管全体にわたって均一である必要がある。オーステナイト化時間Ａｔは、６０分を超えてはならない。これを超えると、オーステナイト結晶粒が望ましくないほど大きく成長し、最終的な構造が粗大になる。これは、靭性およびＳＳＣ耐性に悪影響を及ぼす。
次いで、本発明によるオーステナイト化された鋼製管状製品を周囲温度に冷却する。この冷却は、水（水焼入れ）または油（油焼入れ）のいずれかによって実施されてもよい。このようにして、好ましくは少なくとも９０％のマルテンサイト、より好ましくは少なくとも９５％のマルテンサイト、さらにより好ましくは少なくとも９９％のマルテンサイトを含む焼入れされた鋼製管状製品が得られる。
次いで、本発明による焼入れされた鋼製管状製品を焼戻しする。すなわち、本発明による焼入れされた鋼製管状製品を、５００℃〜Ａｃ１（℃）の範囲の焼戻し温度（ＴＴ）、好ましくは６００℃〜Ａｃ１（℃）の範囲の焼戻し温度（ＴＴ）で加熱する。相変態を避けるために、焼戻しはＡｃ１未満で実施する必要がある。
このような焼戻しステップは、５分〜１２０分の範囲の焼戻し時間Ｔｔの間、実施される。好ましくは、焼戻し時間は、１０分〜６０分の範囲である。これにより、焼入れおよび焼戻しされた鋼製管状製品が得られる。
次いで、水冷または空冷を使用して、本発明による焼入れおよび焼戻しされた鋼製管状製品を周囲温度に冷却する。
本発明のプロセスの終了時に、上記のようにして得られた管状製品にサイジングまたは矯正などの追加の仕上げ工程をさらに実施してもよい。
本発明の好ましい実施形態によれば、ステップ（ｅ）の終了時に、ステップ（ｅ）を少なくとも１回繰り返す。換言すると、本発明のプロセス中に、ステップ（ｅ）を少なくとも２回連続して実施する。
本発明のプロセス中にステップ（ｅ）を２回連続して実施するということは、室温への冷却（ｄ）の終了時に得られた管状製品に、二重の焼入れ処理を実施することを意味する。
この特定の実施形態によれば、本発明のプロセスは、
（ａ）上述した化学組成を有する鋼を準備するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）で準備した鋼を１１００℃〜１３００℃の範囲の温度に加熱するステップと、
（ｃ）鍛造、圧延または押し出しなどの熱間成形プロセスを介して、ステップ（ｂ）で加熱した鋼を９００℃〜１３００℃の範囲の温度で熱間成形して、管状製品を得るステップと、
（ｄ）以下のステップを実施する前に、ステップ（ｃ）で得られた管状製品を室温に冷却するステップと、
（ｅ）冷却した管状製品をＡｃ３〜１０００℃の範囲のオーステナイト化温度（ＡＴ）に加熱し、２分〜６０分間、管状製品を温度ＡＴに維持し、オーステナイト化された管状製品を得て、次いで、オーステナイト化された管状製品を周囲温度に冷却して、焼入れされた管状製品を得て、次いで、以下のステップ（ｆ）を実施する前に、ステップ（ｅ）を少なくとも１回繰り返すステップと、
（ｆ）焼入れされた管状製品を５００℃〜Ａｃ１の範囲の焼戻し温度（ＴＴ）に加熱し、５分〜１２０分の範囲の焼戻し時間（Ｔｔ）の間、管状製品を温度ＴＴに維持し、次いで、管状製品を周囲温度に冷却して、焼入れおよび焼戻しされた管状製品を得るステップと、
を含む。ここで、
Ａｃ１＝７２３−１０．７＊Ｍｎ−１６．９＊Ｎｉ＋２９．１＊Ｓｉ＋ １６．９＊Ｃｒ＋６．３８＊Ｗ＋２９０＊Ａｓ、
および
Ａｃ３＝９１０−２０３＊√Ｃ−１５．２＊Ｎｉ＋４４．７＊Ｓｉ＋１０４＊Ｖ＋１３．１＊Ｗ＋３１．５＊Ｍｏ−３０＊Ｍｎ
である。Ａｃ１およびＡｃ３は℃で表される。
（ａ）上述した化学組成を有する鋼を準備するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）で準備した鋼を１１００℃〜１３００℃の範囲の温度に加熱するステップと、
（ｃ）鍛造、圧延または押し出しなどの熱間成形プロセスを介して、ステップ（ｂ）で加熱した鋼を９００℃〜１３００℃の範囲の温度で熱間成形して、管状製品を得るステップと、
（ｄ）以下のステップを実施する前に、ステップ（ｃ）で得られた管状製品を室温に冷却するステップと、
（ｅ）冷却した管状製品をＡｃ３〜１０００℃の範囲のオーステナイト化温度（ＡＴ）に加熱し、２分〜６０分間、管状製品を温度ＡＴに維持し、オーステナイト化された管状製品を得て、次いで、オーステナイト化された管状製品を周囲温度に冷却して、焼入れされた管状製品を得て、次いで、以下のステップ（ｆ）を実施する前に、ステップ（ｅ）を少なくとも１回繰り返すステップと、
（ｆ）焼入れされた管状製品を５００℃〜Ａｃ１の範囲の焼戻し温度（ＴＴ）に加熱し、５分〜１２０分の範囲の焼戻し時間（Ｔｔ）の間、管状製品を温度ＴＴに維持し、次いで、管状製品を周囲温度に冷却して、焼入れおよび焼戻しされた管状製品を得るステップと、
を含む。ここで、
Ａｃ１＝７２３−１０．７＊Ｍｎ−１６．９＊Ｎｉ＋２９．１＊Ｓｉ＋ １６．９＊Ｃｒ＋６．３８＊Ｗ＋２９０＊Ａｓ、
および
Ａｃ３＝９１０−２０３＊√Ｃ−１５．２＊Ｎｉ＋４４．７＊Ｓｉ＋１０４＊Ｖ＋１３．１＊Ｗ＋３１．５＊Ｍｏ−３０＊Ｍｎ
である。Ａｃ１およびＡｃ３は℃で表される。
本発明の別の好ましい実施形態によれば、ステップ（ｆ）の終了時に、プロセスのステップ（ｅ）および（ｆ）を少なくとも１回繰り返す。換言すると、ステップ（ｅ）および（ｆ）を、本発明のプロセス中に少なくとも２回実施する。
ステップ（ｅ）および（ｆ）を本発明のプロセス中に２回実施するということは、ステップ（ｄ）の終了時に得られた管状製品に、二重の焼入れ／焼戻し処理を実施することを意味する。
この特定の実施形態によれば、本発明のプロセスは、
（ａ）上述した化学組成を有する鋼を準備するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）で準備した鋼を１１００℃〜１３００℃の範囲の温度に加熱するステップと、
（ｃ）鍛造、圧延または押し出しなどの熱間成形プロセスを介して、ステップ（ｂ）で加熱した鋼を９００℃〜１３００℃の範囲の温度で熱間成形して、管状製品を得るステップと、
（ｄ）以下のステップ（ｅ）および（ｆ）を少なくとも１回実施する前に、ステップ（ｃ）で得られた管状製品を室温に冷却するステップと、
（ｅ）冷却した管状製品をＡｃ３〜１０００℃の範囲のオーステナイト化温度（ＡＴ）に加熱し、２分〜６０分間、管状製品を温度ＡＴに維持し、オーステナイト化された管状製品を得て、次いで、オーステナイト化された管状製品を周囲温度に冷却して、焼入れされた管状製品を得るステップと、
（ｆ）焼入れされた管状製品を５００℃〜Ａｃ１の範囲の焼戻し温度（ＴＴ）に加熱し、５分〜１２０分の範囲の焼戻し時間（Ｔｔ）の間、管状製品を温度ＴＴに維持し、次いで、管状製品を周囲温度に冷却して、焼入れおよび焼戻しされた管状製品を得るステップと、
を含み、
ステップ（ｅ）および（ｆ）は少なくとも１回繰り返され、
ここで、
Ａｃ１＝７２３−１０．７＊Ｍｎ−１６．９＊Ｎｉ＋２９．１＊Ｓｉ＋１６．９＊Ｃｒ＋６．３８＊Ｗ＋２９０＊Ａｓ、
および
Ａｃ３＝９１０−２０３＊√Ｃ−１５．２＊Ｎｉ＋４４．７＊Ｓｉ＋１０４＊Ｖ＋１３．１＊Ｗ＋３１．５＊Ｍｏ−３０＊Ｍｎ
である。Ａｃ１およびＡｃ３は℃で表される。
（ａ）上述した化学組成を有する鋼を準備するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）で準備した鋼を１１００℃〜１３００℃の範囲の温度に加熱するステップと、
（ｃ）鍛造、圧延または押し出しなどの熱間成形プロセスを介して、ステップ（ｂ）で加熱した鋼を９００℃〜１３００℃の範囲の温度で熱間成形して、管状製品を得るステップと、
（ｄ）以下のステップ（ｅ）および（ｆ）を少なくとも１回実施する前に、ステップ（ｃ）で得られた管状製品を室温に冷却するステップと、
（ｅ）冷却した管状製品をＡｃ３〜１０００℃の範囲のオーステナイト化温度（ＡＴ）に加熱し、２分〜６０分間、管状製品を温度ＡＴに維持し、オーステナイト化された管状製品を得て、次いで、オーステナイト化された管状製品を周囲温度に冷却して、焼入れされた管状製品を得るステップと、
（ｆ）焼入れされた管状製品を５００℃〜Ａｃ１の範囲の焼戻し温度（ＴＴ）に加熱し、５分〜１２０分の範囲の焼戻し時間（Ｔｔ）の間、管状製品を温度ＴＴに維持し、次いで、管状製品を周囲温度に冷却して、焼入れおよび焼戻しされた管状製品を得るステップと、
を含み、
ステップ（ｅ）および（ｆ）は少なくとも１回繰り返され、
ここで、
Ａｃ１＝７２３−１０．７＊Ｍｎ−１６．９＊Ｎｉ＋２９．１＊Ｓｉ＋１６．９＊Ｃｒ＋６．３８＊Ｗ＋２９０＊Ａｓ、
および
Ａｃ３＝９１０−２０３＊√Ｃ−１５．２＊Ｎｉ＋４４．７＊Ｓｉ＋１０４＊Ｖ＋１３．１＊Ｗ＋３１．５＊Ｍｏ−３０＊Ｍｎ
である。Ａｃ１およびＡｃ３は℃で表される。
ここで、焼入れおよび焼戻しされた鋼製管状製品は、坑井掘削において、ならびに／または石油やガスの生産、抽出および輸送において有用になる。
したがって、本発明は、坑井掘削における上述した管状製品の使用、ならびに／または石油やガスの生産、抽出および輸送における上述した管状製品の使用に関する。
本発明のその他の特徴および利点は、以下の実施例の説明に記載される。これは、例示として示すものであり、本発明の範囲を限定するものではないことに留意されたい。
（ａ）試験対象鋼
本発明による鋼（Ａ〜Ｅ）および比較対象鋼（Ｆ〜Ｐ）の後述する組成を、以下の表１に示す元素から調製した。それらの量は、化学組成の総重量に対して重量パーセントで示されている。なお、以下の表１中の下線が付された値は、本発明に適合しない値である。
本発明による鋼（Ａ〜Ｅ）および比較対象鋼（Ｆ〜Ｐ）の後述する組成を、以下の表１に示す元素から調製した。それらの量は、化学組成の総重量に対して重量パーセントで示されている。なお、以下の表１中の下線が付された値は、本発明に適合しない値である。
各鋼（Ａ〜Ｐ）に対応する係数αおよびβ、ならびに式β＋１．５＊α−１６５を算出した後の結果を、以下の表２に示す。なお、以下の表２中の下線が付された値は、本発明に適合しない値、すなわち鋼の化学組成が式（１）を満たさない値である。
（ｂ）プロトコル
上記表１に示す化学組成を有する鋼（Ａ〜Ｐ）を加熱して、次いで、マンネスマン・プラグミル方式による熱間加工によって、所望の寸法を有するシームレス鋼パイプに熱間成形した。
上記表１に示す化学組成を有する鋼（Ａ〜Ｐ）を加熱して、次いで、マンネスマン・プラグミル方式による熱間加工によって、所望の寸法を有するシームレス鋼パイプに熱間成形した。
熱間成形した後に得られたシームレス鋼パイプは、以下の表３にまとめたプロセス条件を受けた。ここで、
ＡＴ（℃）：オーステナイト化温度（℃）、
Ａｔ：オーステナイト化時間（分）、
ＴＴ：焼戻し温度（℃）、および
Ｔｔ：焼戻し時間（分）
である。
ＡＴ（℃）：オーステナイト化温度（℃）、
Ａｔ：オーステナイト化時間（分）、
ＴＴ：焼戻し温度（℃）、および
Ｔｔ：焼戻し時間（分）
である。
表３に示す、本発明のプロセスのステップ（ｅ）および（ｆ）に対応する以下のステップを、２回実施した。換言すると、オーステナイト化、冷却および焼戻しのステップ（ＡＴ１、Ａｔ１、冷却Ａ１、ＴＴ１、Ｔｔ１および冷却Ｔ１）を繰り返した（ＡＴ２、Ａｔ２、冷却Ａ２、ＴＴ２、Ｔｔ２および冷却Ｔ２）。
（ｃ）結果
このようにして得られたシームレス鋼パイプ（Ａ〜Ｐ）の微細構造、機械的挙動およびＳＳＣ耐性を、以下の表４にまとめた。また、シームレス鋼パイプ（Ａ〜ＫおよびＮ）のＳＳＣ耐性を図１に示す。
・ ＰＡＧは、ＡＳＴＭ Ｅ１１２−１３規格に定義されている先行オーステナイト結晶粒径の指数を表す。
・ ＹＳ（ＭＰａ、ｋｓｉ）は、ＡＳＴＭ Ａ３７０−１７規格およびＡＳＴＭ Ｅ８／Ｅ８Ｍ−１３ａ規格に定義されている引張試験で得られた降伏強度を表す。
・ ＵＴＳ（ＭＰａ、ｋｓｉ）は、ＡＳＴＭ Ａ３７０−１７規格およびＡＳＴＭ Ｅ８／Ｅ８Ｍ−１３ａ規格に定義されている引張試験で得られた引張強度を表す。
・ ＳＳＣは、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７−２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ａの規格に従って評価した硫化物応力腐食割れ耐性を表す。ＳＳＣ試験では、５質量％のＮａＣｌの試験溶液に酢酸と酢酸ナトリウムを添加してｐＨ３．５に調整した水溶液に試験片を、負荷をかけて浸漬した。ここで、溶液の温度は２４℃、Ｈ２Ｓは０．１気圧、ＣＯ２は０．９気圧であった。試験時間は７２０時間であり、加えられた応力は降伏強度の９０％であった。成功した試験は、７２０時間後の試験片に破損がなかったことを意味する。
このようにして得られたシームレス鋼パイプ（Ａ〜Ｐ）の微細構造、機械的挙動およびＳＳＣ耐性を、以下の表４にまとめた。また、シームレス鋼パイプ（Ａ〜ＫおよびＮ）のＳＳＣ耐性を図１に示す。
・ ＰＡＧは、ＡＳＴＭ Ｅ１１２−１３規格に定義されている先行オーステナイト結晶粒径の指数を表す。
・ ＹＳ（ＭＰａ、ｋｓｉ）は、ＡＳＴＭ Ａ３７０−１７規格およびＡＳＴＭ Ｅ８／Ｅ８Ｍ−１３ａ規格に定義されている引張試験で得られた降伏強度を表す。
・ ＵＴＳ（ＭＰａ、ｋｓｉ）は、ＡＳＴＭ Ａ３７０−１７規格およびＡＳＴＭ Ｅ８／Ｅ８Ｍ−１３ａ規格に定義されている引張試験で得られた引張強度を表す。
・ ＳＳＣは、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７−２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ａの規格に従って評価した硫化物応力腐食割れ耐性を表す。ＳＳＣ試験では、５質量％のＮａＣｌの試験溶液に酢酸と酢酸ナトリウムを添加してｐＨ３．５に調整した水溶液に試験片を、負荷をかけて浸漬した。ここで、溶液の温度は２４℃、Ｈ２Ｓは０．１気圧、ＣＯ２は０．９気圧であった。試験時間は７２０時間であり、加えられた応力は降伏強度の９０％であった。成功した試験は、７２０時間後の試験片に破損がなかったことを意味する。
このようにして得られた結果から、本発明による鋼（Ａ〜Ｅ）は、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＶおよびＮｂを特定の含有量で有し、式（１）を満たし、比較対象鋼（Ｆ〜Ｐ）よりも優れた降伏強度および優れた硫化物応力割れ耐性を示すことが分かった。
驚くべきことに、図１に示すように、本発明の組成の範囲外の元素含有量を有し、且つ式（１）を満たさない化学組成を有する比較対象鋼（Ｇ〜ＫおよびＮ）は、本発明による鋼（Ａ〜Ｅ）よりも降伏強度が低く、硫化物応力割れ耐性が悪いことを示した。さらに、本発明者らは、本発明の組成の範囲内の元素含有量を有し、且つ式（１）を満たさない化学組成を有する比較対象鋼Ｆも、本発明による鋼（Ａ〜Ｅ）よりも降伏強度が低く、硫化物応力割れ耐性が悪いことを示すことを観察できたことに驚いた。
また、驚くべきことに、式（１）を満たす化学組成を有しながら、本発明の組成の範囲外の含有量を有する比較対照試験片（Ｍ、ＯおよびＰ）も、本発明による鋼（Ａ〜Ｅ）よりも降伏強度が低く、硫化物応力割れ耐性が悪いことを示した。
Claims (17)
- 以下の化学組成を有する鋼であって、
前記化学組成の総重量に対して、重量％で、
０．３２≦Ｃ＜０．４６、
０．１０≦Ｓｉ≦０．４５、
０．１０≦Ｍｎ≦０．５０、
０．３０≦Ｃｒ≦１．２５、
１．１０＜Ｍｏ≦２．１０、
０．１０≦Ｖ≦０．３０、および
０．０１≦Ｎｂ≦０．１０
を含み、
前記鋼の化学組成の残部は、Ｆｅと、Ｃｕを含む１種または２種以上の残留元素と、からなり、
前記鋼の化学組成は、含有量が重量％で表されるＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、ＮｂおよびＣｕについて、次式（１）：
β＋１．５＊α−１６５≧０ ．．．式（１）
を満たし、ここで、
α＝−９０＋２７４＊Ｃ−２５＊Ｓｉ−６４＊Ｍｎ＋２２＊Ｃｒ＋１７＊Ｍｏ＋２６８＊Ｖ−２２５＊Ｎｂ＋１８４＊Ｃｕ、
および
β＝５４＋１６２＊Ｃ−８６＊Ｓｉ−４９＊Ｍｎ−３１＊Ｃｒ＋２２＊Ｍｏ＋２０＊Ｖ−１７２＊Ｎｂ−３６４＊Ｃｕ
である、
鋼。 - ＡＳＴＭ Ａ３７０−１７規格およびＡＳＴＭ Ｅ８／Ｅ８Ｍ−１３ａ規格に従って、８６２ＭＰａ（１２５ｋｓｉ）以上の降伏強度を示す、
請求項１に記載の鋼。 - 前記化学組成が、前記化学組成の総重量に対して、重量％で、０．３４≦Ｃ≦０．４４を含む、
請求項１または２に記載の鋼。 - 前記化学組成が、前記化学組成の総重量に対して、重量％で、０．２０≦Ｍｎ≦０．４０を含む、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼。 - 前記化学組成が、前記化学組成の総重量に対して、重量％で、０．３０≦Ｃｒ≦１．２０を含み、好ましくは０．３０≦Ｃｒ≦１．１０を含む、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼。 - 前記化学組成が、前記化学組成の総重量に対して、重量％で、１．１０＜Ｍｏ≦１．６０を含み、好ましくは１．１５≦Ｍｏ≦１．６０を含み、さらにより好ましくは１．１５≦Ｍｏ≦１．５１を含む、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋼。 - 前記化学組成が、前記化学組成の総重量に対して、重量％で、０．１１≦Ｖ≦０．２５を含み、好ましくは０．１２５≦Ｖ≦０．２５を含み、さらにより好ましくは０．１２５≦Ｖ≦０．２１を含む、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の鋼。 - 前記化学組成が、前記化学組成の総重量に対して、重量％で、０．０１≦Ｎｂ≦０．０５を含み、好ましくは０．０２２≦Ｎｂ≦０．０４５を含む、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の鋼。 - 前記残留元素の含有量の総和は、前記化学組成の総重量に対して、好ましくは０．４重量％未満である、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の鋼。 - 少なくとも９０％の焼戻しされたマルテンサイト、好ましくは９５％超の焼戻しされたマルテンサイト、より好ましくは９９％超の焼戻しされたマルテンサイトから構成された微細構造を有する、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の鋼。 - 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の鋼から形成された、特に管またはパイプである管状製品。
- 請求項１１に記載の管状製品を製造するプロセスであって、以下の連続するステップ：
（ａ）請求項１〜９のいずれか１項に記載の化学組成を有する鋼を準備するステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）で準備した前記鋼を１１００℃〜１３００℃の範囲の温度に加熱するステップと、
（ｃ）鍛造、圧延または押し出しなどの熱間成形プロセスを介して、前記ステップ（ｂ）で加熱した前記鋼を９００℃〜１３００℃の範囲の温度で熱間成形して、管状製品を得るステップと、
（ｄ）以下のステップ（ｅ）および（ｆ）を少なくとも１回実施する前に、前記ステップ（ｃ）で得られた前記管状製品を室温に冷却するステップと、
（ｅ）冷却した前記管状製品をＡｃ３〜１０００℃の範囲のオーステナイト化温度（ＡＴ）に加熱し、２分〜６０分間、前記管状製品を温度ＡＴに維持し、オーステナイト化された管状製品を得て、次いで、前記オーステナイト化された管状製品を周囲温度に冷却して、焼入れされた管状製品を得て、前記ステップ（ｅ）を１回繰り返すか、以下のステップ（ｆ）を実施するステップと、
（ｆ）前記焼入れされた管状製品を５００℃〜Ａｃ１の範囲の焼戻し温度（ＴＴ）に加熱し、５分〜１２０分の範囲の焼戻し時間（Ｔｔ）の間、前記管状製品を温度ＴＴに維持し、次いで、前記管状製品を周囲温度に冷却して、焼入れおよび焼戻しされた管状製品を得るステップと、
を含み、ここで、
Ａｃ１＝７２３−１０．７＊Ｍｎ−１６．９＊Ｎｉ＋２９．１＊Ｓｉ＋１６．９＊Ｃｒ＋６．３８＊Ｗ＋２９０＊Ａｓ、
および
Ａｃ３＝９１０−２０３＊√Ｃ−１５．２＊Ｎｉ＋４４．７＊Ｓｉ＋１０４＊Ｖ＋１３．１＊Ｗ＋３１．５＊Ｍｏ−３０＊Ｍｎ
であり、
前記Ａｃ１および前記Ａｃ３は℃で表される、
プロセス。 - 前記ステップ（ｅ）は、少なくとも２回実施される、
請求項１２に記載のプロセス。 - 前記ステップ（ｅ）および（ｆ）は、少なくとも２回実施される、
請求項１２に記載のプロセス。 - 前記焼戻し温度（ＴＴ）は、６００℃〜Ａｃ１の範囲である、
請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のプロセス。 - 前記焼戻し時間（Ｔｔ）は、１０分〜６０分の範囲である、
請求項１２〜１５のいずれか１項に記載のプロセス。 - 坑井掘削における、ならびに／または石油やガスの生産、抽出および輸送における、請求項１１に記載の管状製品の使用。
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