JP2742948B2 - 耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 - Google Patents
耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法Info
- Publication number
- JP2742948B2 JP2742948B2 JP21104589A JP21104589A JP2742948B2 JP 2742948 B2 JP2742948 B2 JP 2742948B2 JP 21104589 A JP21104589 A JP 21104589A JP 21104589 A JP21104589 A JP 21104589A JP 2742948 B2 JP2742948 B2 JP 2742948B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- corrosion resistance
- stainless steel
- martensitic stainless
- corrosion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は耐食性の優れた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り、さらに詳しくは例えば石
油・天然ガスの掘削，輸送及び貯蔵において湿潤炭酸ガ
スや湿潤硫化水素を含む環境中で高い腐食抵抗および割
れ抵抗を有する高強度鋼とその製造方法に関する。
鋼およびその製造方法に係り、さらに詳しくは例えば石
油・天然ガスの掘削，輸送及び貯蔵において湿潤炭酸ガ
スや湿潤硫化水素を含む環境中で高い腐食抵抗および割
れ抵抗を有する高強度鋼とその製造方法に関する。
（従来の技術） 近年生産される石油・天然ガス中には、湿潤な炭酸ガ
スを多く含有する場合が増加している。こうした環境中
で炭素鋼や低合金鋼は著しく腐食することがよく知られ
ている。このため、掘削に使用される油井管や輸送に使
用されるラインパイプなどの腐食対策として腐食抑制剤
の添加が従来より行なわれてきた。しかし、腐食抑制剤
は高温ではその効果が失われる場合が多いことに加え
て、海洋油井や海底パイプラインでは腐食抑制剤の添加
・回収処理に要する費用は膨大なものとなり、適用でき
ない場合が多い。従って、腐食抑制剤を添加する必要の
ない耐食材料に対するニーズが最近とみに高まってい
る。
スを多く含有する場合が増加している。こうした環境中
で炭素鋼や低合金鋼は著しく腐食することがよく知られ
ている。このため、掘削に使用される油井管や輸送に使
用されるラインパイプなどの腐食対策として腐食抑制剤
の添加が従来より行なわれてきた。しかし、腐食抑制剤
は高温ではその効果が失われる場合が多いことに加え
て、海洋油井や海底パイプラインでは腐食抑制剤の添加
・回収処理に要する費用は膨大なものとなり、適用でき
ない場合が多い。従って、腐食抑制剤を添加する必要の
ない耐食材料に対するニーズが最近とみに高まってい
る。
炭酸ガスを多く含む石油・天然ガス用の耐食材料とし
ては、耐食性の良好なステンレス鋼の適用がまず検討さ
れ、例えばL.J.クライン，コロージョン '84,ペーパー
ナンバー211にあるように、高強度で比較的コストの安
い鋼としてAISI410あるいは420といった、12〜13％のCr
を含有するマルテンサイト系ステンレス鋼が広く使用さ
れ始めている。しかしながら、これらの鋼は湿潤炭酸ガ
ス環境ではあっても高温，たとえば120℃以上の環境やC
l-イオン濃度の高い環境では耐食性が充分ではなくな
り、腐食速度が大きいという難点を有する。さらに、こ
れらの鋼は、石油・天然ガス中に硫化水素が含まれてい
る場合には著しく耐食性が劣化し、全面腐食や局部腐
食、さらには応力腐食割れを生ずるという難点を有して
いる。このため上記のマルテンサイト系ステンレス鋼の
使用は、例えばH2S分圧が0.001気圧といった極微量のH2
Sを含むか、あるいは全くH2Sを含まない場合に限られて
きた。
ては、耐食性の良好なステンレス鋼の適用がまず検討さ
れ、例えばL.J.クライン，コロージョン '84,ペーパー
ナンバー211にあるように、高強度で比較的コストの安
い鋼としてAISI410あるいは420といった、12〜13％のCr
を含有するマルテンサイト系ステンレス鋼が広く使用さ
れ始めている。しかしながら、これらの鋼は湿潤炭酸ガ
ス環境ではあっても高温，たとえば120℃以上の環境やC
l-イオン濃度の高い環境では耐食性が充分ではなくな
り、腐食速度が大きいという難点を有する。さらに、こ
れらの鋼は、石油・天然ガス中に硫化水素が含まれてい
る場合には著しく耐食性が劣化し、全面腐食や局部腐
食、さらには応力腐食割れを生ずるという難点を有して
いる。このため上記のマルテンサイト系ステンレス鋼の
使用は、例えばH2S分圧が0.001気圧といった極微量のH2
Sを含むか、あるいは全くH2Sを含まない場合に限られて
きた。
これに対し、硫化水素による割れに対する抵抗を増し
たマルテンサイト系ステンレス鋼として、例えば特開昭
60−174859号公報、特開昭62−54063号公報にみられる
鋼が提案されている。しかし、これらの鋼もCO2環境で
の耐食性が必ずしも充分という訳ではなく、また高価な
合金元素であるニッケルを多量に使用するためコストが
高いという難点を有している。
たマルテンサイト系ステンレス鋼として、例えば特開昭
60−174859号公報、特開昭62−54063号公報にみられる
鋼が提案されている。しかし、これらの鋼もCO2環境で
の耐食性が必ずしも充分という訳ではなく、また高価な
合金元素であるニッケルを多量に使用するためコストが
高いという難点を有している。
（発明が解決しようとする課題） 本発明はこうした現状に鑑み、高温や高Cl-イオン濃
度の炭酸ガス環境でも十分な耐食性を有し、硫化水素を
含む場合においても高い割れ抵抗を有する安価なマルテ
ンサイト系ステンレス鋼とその製造方法を提供すること
を目的としている。
度の炭酸ガス環境でも十分な耐食性を有し、硫化水素を
含む場合においても高い割れ抵抗を有する安価なマルテ
ンサイト系ステンレス鋼とその製造方法を提供すること
を目的としている。
（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記の目的を達成すべくマルテンサイ
ト系ステンレス鋼の成分を種々検討してきた結果、つい
に以下の知見を見出すに至った。
ト系ステンレス鋼の成分を種々検討してきた結果、つい
に以下の知見を見出すに至った。
まず、Crを14％を超えて鋼に添加すると湿潤炭酸ガス
環境中における腐食速度が著しく小さくなり、かかる鋼
にCuを添加すると腐食速度は一段と小さくなることを見
出した。そしてこのCuの添加効果は添加量を1.2％以上
とすると顕著であることを見出した。また、Cuを1.2％
以上添加した場合において、Ｃ量を0.03％未満に低減す
ると湿潤炭酸ガス環境中における耐食性がさらに改善さ
れ、200℃以上にまで使用が可能になることが分かっ
た。CuはNiに比べるとはるかに安価な元素であるので、
1.2％以上を添加しても材料コストの上昇はないのであ
る。一方、Cuを1.2％以上添加しＣを0.03％未満に低減
させた鋼にＮを0.03％以上含有させると一段と高強度が
得られることがわかった。このとき、かかる成分を有す
る鋼は硫化水素を含む環境においても高い割れ抵抗を有
するという新知見も得られた。
環境中における腐食速度が著しく小さくなり、かかる鋼
にCuを添加すると腐食速度は一段と小さくなることを見
出した。そしてこのCuの添加効果は添加量を1.2％以上
とすると顕著であることを見出した。また、Cuを1.2％
以上添加した場合において、Ｃ量を0.03％未満に低減す
ると湿潤炭酸ガス環境中における耐食性がさらに改善さ
れ、200℃以上にまで使用が可能になることが分かっ
た。CuはNiに比べるとはるかに安価な元素であるので、
1.2％以上を添加しても材料コストの上昇はないのであ
る。一方、Cuを1.2％以上添加しＣを0.03％未満に低減
させた鋼にＮを0.03％以上含有させると一段と高強度が
得られることがわかった。このとき、かかる成分を有す
る鋼は硫化水素を含む環境においても高い割れ抵抗を有
するという新知見も得られた。
さらに本発明者らは検討をすすめ、Cuを1.2％以上添
加し、Ｃを0.03％未満に低減し、Ｎを0.03％以上添加し
た鋼中のＰを0.025％以下に低減し、Ｓを0.010％以下に
低減するか、Ｏを0.004％以下に低減するか、のいずれ
かを適用すると硫化水素を含む環境における割れ抵抗が
一段と改善されることを明らかにした。一方、これらの
鋼にNi,Mo,Wを添加すれば高温あるいは高Cl-イオン濃度
の湿潤炭酸ガス環境での腐食速度を一段と減少できるこ
とも見出した。
加し、Ｃを0.03％未満に低減し、Ｎを0.03％以上添加し
た鋼中のＰを0.025％以下に低減し、Ｓを0.010％以下に
低減するか、Ｏを0.004％以下に低減するか、のいずれ
かを適用すると硫化水素を含む環境における割れ抵抗が
一段と改善されることを明らかにした。一方、これらの
鋼にNi,Mo,Wを添加すれば高温あるいは高Cl-イオン濃度
の湿潤炭酸ガス環境での腐食速度を一段と減少できるこ
とも見出した。
本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、 第１発明の要旨とするところは、重量％で、Cr14％超
18％以下,Cu1.2〜５％,Si1％以下,Mn2％以下,Al0.005〜
0.2％,N0.03〜0.15％を含有し、Ｃを0.03％未満に低減
し、残部Feおよび不可避不純物からなることを特徴とす
る耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼にあ
り、 第２発明の要旨とするところは、第１発明の鋼におい
て、不可避不純物のうち、重量％で、Ｐを0.025％以下,
Sを0.010％以下に低減したことを特徴とする耐食性の優
れたマルテンサイト系ステンレス鋼にあり、 第３発明の要旨とするところは、第１発明あるいは第
２発明の鋼において不可避不純物のうち、重量％で、Ｏ
を0.004％以下に低減したことを特徴とする耐食性の優
れたマルテンサイト系ステンレス鋼にあり、 第４発明の要旨とするところは、第１発明，第２発明
あるいは第３発明の各鋼において、重量％で、Ni4％以
下,Mo2％以下,W4％以下のうち１種または２種以上を含
有することを特徴とする耐食性の優れたマルテンサイト
系ステンレス鋼にあり、 第５発明の要旨とするところは、第１発明，第２発
明，第３発明あるいは第４発明の各鋼において、重量％
で、Ti0.2％以下,Zr0.2％以下,Nb0.5％以下,V0.5％以
下,Ta0.2％以下,Hf0.2％以下のうち１種または２種以上
を含有することを特徴とする耐食性の優れたマルテンサ
イト系ステンレス鋼にあり、 第６発明の要旨とするところは、第１発明，第２発
明，第３発明，第４発明あるいは第５発明の各鋼におい
て、重量％で、Ca0.008％以下，希土類元素0.02％以下
のうち１種または２種を含有することを特徴とする耐食
性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼にあり、 第７発明の要旨とするところは、第１発明，第２発
明，第３発明，第４発明，第５発明あるいは第６発明の
各鋼において、900〜1100℃でオーステナイト化した
後、空冷以上の冷却速度で冷却し、次いで580℃以上Ac1
温度以下の温度で焼戻し処理を施した後、空冷以上の冷
却速度で冷却することを特徴とする耐食性の優れたマル
テンサイト系ステンレス鋼の製造方法にある。
18％以下,Cu1.2〜５％,Si1％以下,Mn2％以下,Al0.005〜
0.2％,N0.03〜0.15％を含有し、Ｃを0.03％未満に低減
し、残部Feおよび不可避不純物からなることを特徴とす
る耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼にあ
り、 第２発明の要旨とするところは、第１発明の鋼におい
て、不可避不純物のうち、重量％で、Ｐを0.025％以下,
Sを0.010％以下に低減したことを特徴とする耐食性の優
れたマルテンサイト系ステンレス鋼にあり、 第３発明の要旨とするところは、第１発明あるいは第
２発明の鋼において不可避不純物のうち、重量％で、Ｏ
を0.004％以下に低減したことを特徴とする耐食性の優
れたマルテンサイト系ステンレス鋼にあり、 第４発明の要旨とするところは、第１発明，第２発明
あるいは第３発明の各鋼において、重量％で、Ni4％以
下,Mo2％以下,W4％以下のうち１種または２種以上を含
有することを特徴とする耐食性の優れたマルテンサイト
系ステンレス鋼にあり、 第５発明の要旨とするところは、第１発明，第２発
明，第３発明あるいは第４発明の各鋼において、重量％
で、Ti0.2％以下,Zr0.2％以下,Nb0.5％以下,V0.5％以
下,Ta0.2％以下,Hf0.2％以下のうち１種または２種以上
を含有することを特徴とする耐食性の優れたマルテンサ
イト系ステンレス鋼にあり、 第６発明の要旨とするところは、第１発明，第２発
明，第３発明，第４発明あるいは第５発明の各鋼におい
て、重量％で、Ca0.008％以下，希土類元素0.02％以下
のうち１種または２種を含有することを特徴とする耐食
性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼にあり、 第７発明の要旨とするところは、第１発明，第２発
明，第３発明，第４発明，第５発明あるいは第６発明の
各鋼において、900〜1100℃でオーステナイト化した
後、空冷以上の冷却速度で冷却し、次いで580℃以上Ac1
温度以下の温度で焼戻し処理を施した後、空冷以上の冷
却速度で冷却することを特徴とする耐食性の優れたマル
テンサイト系ステンレス鋼の製造方法にある。
（作 用） 以下に本発明で成分および熱処理条件を限定した理由
を述べる。
を述べる。
C:Cが多量に存在すると湿潤炭酸ガス環境における耐
食性を低下させ、硫化水素の存在する環境における応力
腐食割れ抵抗を減少させる。従って、Ｃを低減するとこ
れら特性の改善に効果があるが、Ｃ量を0.03％未満とす
れば特にその効果が著しく、0.03％以上存在する場合に
は耐食性を低下させることから、Ｃ量は0.03％未満に限
定する。
食性を低下させ、硫化水素の存在する環境における応力
腐食割れ抵抗を減少させる。従って、Ｃを低減するとこ
れら特性の改善に効果があるが、Ｃ量を0.03％未満とす
れば特にその効果が著しく、0.03％以上存在する場合に
は耐食性を低下させることから、Ｃ量は0.03％未満に限
定する。
Si:Siは脱酸のために必要な元素であるが、１％を超
えて添加すると耐食性を著しく低下させることから、上
限含有量は１％とすべきである。
えて添加すると耐食性を著しく低下させることから、上
限含有量は１％とすべきである。
Mn:Mnは脱酸および強度確保のために有効な元素であ
るが、２％を超えて添加するとその効果は飽和するの
で、上限含有量は２％とする。
るが、２％を超えて添加するとその効果は飽和するの
で、上限含有量は２％とする。
Cr:Crはマルテンサイト系ステンレス鋼を構成する最
も基本的かつ必須の元素であって耐食性を付与するため
に必要な元素であるが、含有量が14％以下では耐食性が
充分ではなく、一方18％を超えて添加すると他の合金元
素をいかに調整しても焼入れ後にマルテンサイト組織を
得ることが困難となって強度確保が困難になるので上限
含有量は18％とすべきである。
も基本的かつ必須の元素であって耐食性を付与するため
に必要な元素であるが、含有量が14％以下では耐食性が
充分ではなく、一方18％を超えて添加すると他の合金元
素をいかに調整しても焼入れ後にマルテンサイト組織を
得ることが困難となって強度確保が困難になるので上限
含有量は18％とすべきである。
Cu:Cuは湿潤炭酸ガス環境におけるマルテンサイト系
ステンレス鋼の腐食速度を著しく減少させ、ＣおよびＮ
の含有量を調整することによって硫化水素を含む環境に
おける割れ感受性を顕著に低下させる極めて有用な元素
であるが、含有量が1.2％未満ではこれらの効果が不充
分であり、５％を超えて添加してもその効果は飽和する
ばかりか冷却後にオーステナイトを生成して強度を低下
させるようになるので、1.2〜５％の範囲に限定する。
ステンレス鋼の腐食速度を著しく減少させ、ＣおよびＮ
の含有量を調整することによって硫化水素を含む環境に
おける割れ感受性を顕著に低下させる極めて有用な元素
であるが、含有量が1.2％未満ではこれらの効果が不充
分であり、５％を超えて添加してもその効果は飽和する
ばかりか冷却後にオーステナイトを生成して強度を低下
させるようになるので、1.2〜５％の範囲に限定する。
Al:Alは脱酸のために必要な元素であって含有量が0.0
05％未満ではその効果が充分ではなく、0.2％を超えて
添加すると粗大な酸化物系介在物が鋼中に残留して硫化
水素中での割れ抵抗を低下させるので、含有量範囲は0.
005〜0.2％とした。
05％未満ではその効果が充分ではなく、0.2％を超えて
添加すると粗大な酸化物系介在物が鋼中に残留して硫化
水素中での割れ抵抗を低下させるので、含有量範囲は0.
005〜0.2％とした。
N:NはＣを低減したマルテンサイト系ステンレス鋼の
強度を上昇させる元素として有効であるが、0.03％未満
ではその効果が充分ではなく、0.15％を超えるとCr窒化
物を生成して耐食性を低下させ、また、割れ抵抗をも低
下させるので、含有量範囲は0.03〜0.15％とした。
強度を上昇させる元素として有効であるが、0.03％未満
ではその効果が充分ではなく、0.15％を超えるとCr窒化
物を生成して耐食性を低下させ、また、割れ抵抗をも低
下させるので、含有量範囲は0.03〜0.15％とした。
以上が本発明における基本的成分であるが、本発明に
おいては必要に応じてさらに以下の元素を添加して特性
を一段と向上させることができる。
おいては必要に応じてさらに以下の元素を添加して特性
を一段と向上させることができる。
P:Pは応力腐食割れ感受性を増加させる元素であるの
で少ないほうが好ましいが、あまりに少ないレベルにま
で低減させることはいたずらにコストを上昇させるのみ
で特性の改善効果は飽和するものであるから、本発明の
目的とする耐食性、耐応力腐食割れ性を確保するのに必
要充分なほど少ない含有量として0.025％以下に低減す
ると耐応力腐食割れ性が一段と改善される。
で少ないほうが好ましいが、あまりに少ないレベルにま
で低減させることはいたずらにコストを上昇させるのみ
で特性の改善効果は飽和するものであるから、本発明の
目的とする耐食性、耐応力腐食割れ性を確保するのに必
要充分なほど少ない含有量として0.025％以下に低減す
ると耐応力腐食割れ性が一段と改善される。
S:SはＰと同様に応力腐食割れ感受性を増加させる元
素であるので少ないほうが好ましいが、あまりに少ない
レベルにまで低減させることは、いたずらにコストを上
昇させるのみで特性の改善効果は飽和するものであるか
ら、本発明の目的とする耐食性，耐応力腐食割れ性を確
保するのに必要十分なほど少ない含有量として0.010％
以下に低減すると耐応力腐食割れ性が一段と改善され
る。
素であるので少ないほうが好ましいが、あまりに少ない
レベルにまで低減させることは、いたずらにコストを上
昇させるのみで特性の改善効果は飽和するものであるか
ら、本発明の目的とする耐食性，耐応力腐食割れ性を確
保するのに必要十分なほど少ない含有量として0.010％
以下に低減すると耐応力腐食割れ性が一段と改善され
る。
O:Oは多量に存在すると粗大な酸化物系非金属介在物
クラスターを生成して応力腐食割れ感受性を増加させる
ので少ないほうが好ましいが、あまりに少ないレベルに
まで低減させることは、いたずらにコストを上昇させる
のみで特性の改善効果は飽和するものであるから、本発
明の目的とする耐食性，耐応力腐食割れ性を一段と向上
するのに必要十分なほど少ない含有量として0.004％以
下に低減すると耐応力腐食割れ性が一段と改善される。
クラスターを生成して応力腐食割れ感受性を増加させる
ので少ないほうが好ましいが、あまりに少ないレベルに
まで低減させることは、いたずらにコストを上昇させる
のみで特性の改善効果は飽和するものであるから、本発
明の目的とする耐食性，耐応力腐食割れ性を一段と向上
するのに必要十分なほど少ない含有量として0.004％以
下に低減すると耐応力腐食割れ性が一段と改善される。
Ni:Niは1.2％以上のCuと共存して湿潤炭酸ガス環境の
耐食性をさらに改善するのに効果があるが、４％を超え
て添加してもその効果は飽和するばかりか、いたずらに
コストを上昇させるのみであるから上限含有量は４％と
する。
耐食性をさらに改善するのに効果があるが、４％を超え
て添加してもその効果は飽和するばかりか、いたずらに
コストを上昇させるのみであるから上限含有量は４％と
する。
Mo:Moは1.2％以上のCuと共存して湿潤炭酸ガス環境の
耐食性を改善するのに効果があるが、２％を超えて添加
してもその効果は飽和するばかりか、靭性など他の特性
を低下させるようになるので上限含有量は２％とする。
耐食性を改善するのに効果があるが、２％を超えて添加
してもその効果は飽和するばかりか、靭性など他の特性
を低下させるようになるので上限含有量は２％とする。
W:Wも1.2％以上のCuと共存して湿潤炭酸ガス環境の耐
食性を改善するのに効果があるが、４％を超えて添加し
てもその効果は飽和するばかりか、靭性など他の特性を
低下させるようになるので上限含有量は４％とする。
食性を改善するのに効果があるが、４％を超えて添加し
てもその効果は飽和するばかりか、靭性など他の特性を
低下させるようになるので上限含有量は４％とする。
V,Ti,Nb,Ta,Zr,Hf:V,Ti,Nb,Ta,Zr,Hfは耐食性を一段
と向上させるのに有効な元素であるが、Ti,Zr,Ta,Hfで
は0.2％、V,Nbでは0.5％をそれぞれ超えて添加すると粗
大な析出物・介在物を生成して硫化水素含有環境におけ
る割れ抵抗を低下させるようになるので上限含有量はT
i,Zr,Ta,Hfでは0.2％、V,Nbでは0.5％とした。
と向上させるのに有効な元素であるが、Ti,Zr,Ta,Hfで
は0.2％、V,Nbでは0.5％をそれぞれ超えて添加すると粗
大な析出物・介在物を生成して硫化水素含有環境におけ
る割れ抵抗を低下させるようになるので上限含有量はT
i,Zr,Ta,Hfでは0.2％、V,Nbでは0.5％とした。
Ca,希土類元素:Caおよび希土類元素（REM）は熱間加
工性の向上、耐食性の向上に効果のある元素であるが、
Caでは0.008％を超えて、希土類元素では0.02％を超え
て添加すると、それぞれ粗大な非金属介在物を生成して
逆に熱間加工性および耐食性を劣化させるので、上限含
有量はCaでは0.008％、希土類元素では0.02％とした。
なお、本発明において希土類元素とは原子番号が57〜71
番および89〜103番の元素およびＹを指す。
工性の向上、耐食性の向上に効果のある元素であるが、
Caでは0.008％を超えて、希土類元素では0.02％を超え
て添加すると、それぞれ粗大な非金属介在物を生成して
逆に熱間加工性および耐食性を劣化させるので、上限含
有量はCaでは0.008％、希土類元素では0.02％とした。
なお、本発明において希土類元素とは原子番号が57〜71
番および89〜103番の元素およびＹを指す。
上記の成分を有するステンレス鋼を熱処理してマルテ
ンサイト組織とし所定の強度を付与するに際し、オース
テナイト化温度を900〜1100℃としたのは、900℃より低
い温度ではオーステナイト化が充分ではなく従って必要
な強度を得ることが困難だからであり、オーステナイト
化温度が1100℃を超えると結晶粒が著しく粗大化して硫
化水素含有環境における割れ抵抗が低下するようになる
ので、オーステナイト化温度は900〜1100℃とした。
ンサイト組織とし所定の強度を付与するに際し、オース
テナイト化温度を900〜1100℃としたのは、900℃より低
い温度ではオーステナイト化が充分ではなく従って必要
な強度を得ることが困難だからであり、オーステナイト
化温度が1100℃を超えると結晶粒が著しく粗大化して硫
化水素含有環境における割れ抵抗が低下するようになる
ので、オーステナイト化温度は900〜1100℃とした。
オーステナイト化後の冷却における冷却速度を空冷以
上の冷却速度としたのは、空冷よりも遅い冷却速度では
マルテンサイトが充分生成せず、所定の強度を確保する
ことが困難になるからである。
上の冷却速度としたのは、空冷よりも遅い冷却速度では
マルテンサイトが充分生成せず、所定の強度を確保する
ことが困難になるからである。
焼戻し温度を580℃以上Ac1温度以下としたのは、焼戻
し温度が580℃未満では充分な焼戻しが行われず、焼戻
し温度がAc1温度を超えると一部がオーステナイト化し
その後の冷却時にフレッシュ・マルテンサイトを生成
し、いずれも充分に焼戻しされていないマルテンサイト
が残留するために硫化水素含有環境における割れ感受性
を増加させるためである。
し温度が580℃未満では充分な焼戻しが行われず、焼戻
し温度がAc1温度を超えると一部がオーステナイト化し
その後の冷却時にフレッシュ・マルテンサイトを生成
し、いずれも充分に焼戻しされていないマルテンサイト
が残留するために硫化水素含有環境における割れ感受性
を増加させるためである。
焼戻し後の冷却における冷却速度を空冷以上の冷却速
度としたのは、空冷よりも遅い冷却速度では靭性が低下
するためである。
度としたのは、空冷よりも遅い冷却速度では靭性が低下
するためである。
本発明鋼は、通常の熱間圧延によって鋼板として使用
することが可能であるし、熱間押出あるいは熱間圧延に
よって鋼管として使用することも可能であるし、棒ある
いは線として使用することも勿論可能である。本発明鋼
は、油井管あるいはラインパイプとしての用途のほか、
バルブやポンプの部品としてなど多くの用途がある。
することが可能であるし、熱間押出あるいは熱間圧延に
よって鋼管として使用することも可能であるし、棒ある
いは線として使用することも勿論可能である。本発明鋼
は、油井管あるいはラインパイプとしての用途のほか、
バルブやポンプの部品としてなど多くの用途がある。
（実施例） 以下に本発明の実施例について説明する。
第１表に示す成分のステンレス鋼を溶製し、熱間圧延
によって厚さ12mmに鋼板とした後、第１表に併せて示す
条件で焼入れ焼戻し処理を施していずれも0.2％オフセ
ット耐力が56kg/mm2以上の高強度ステンレス鋼とした。
なお，第１表中の焼戻し温度はいずれも各鋼のAc1温度
以下の温度である。次にこれらの鋼材から試験片を採取
して湿潤炭酸ガス環境における腐食試験、および硫化水
素含有環境における割れ試験を行なった。湿潤炭酸ガス
環境における腐食試験としては、厚さ3mm,幅15mm,長さ5
0mmの試験片を用い、試験温度150℃および200℃のオー
トクレーブ中で炭酸ガス分圧40気圧の条件で15％NaCl水
溶液中に30日間浸漬して、試験前後の重量変化から腐食
速度を算出した。腐食速度の単位はmm/yで表示したが、
一般的にある環境におけるある材料の腐食速度が0.1mm/
y以下の場合、材料は十分耐食的であり使用可能である
と考えられている。硫化水素含有環境における割れ試験
としては、NACE（米国腐食技術者協会）の定めている標
準試験法であるNACE規格TM0177に従って試験したが、硫
化水素分圧は0.1気圧、試験温度は120℃とした。上記の
条件で５％NaCl＋0.5％酢酸水溶液中にセットした試験
片に一定の単軸引張応力を負荷し、720時間以内に破断
するか否かを調べた。試験応力は各鋼材の0.2％オフセ
ット耐力の60％の値とした。
によって厚さ12mmに鋼板とした後、第１表に併せて示す
条件で焼入れ焼戻し処理を施していずれも0.2％オフセ
ット耐力が56kg/mm2以上の高強度ステンレス鋼とした。
なお，第１表中の焼戻し温度はいずれも各鋼のAc1温度
以下の温度である。次にこれらの鋼材から試験片を採取
して湿潤炭酸ガス環境における腐食試験、および硫化水
素含有環境における割れ試験を行なった。湿潤炭酸ガス
環境における腐食試験としては、厚さ3mm,幅15mm,長さ5
0mmの試験片を用い、試験温度150℃および200℃のオー
トクレーブ中で炭酸ガス分圧40気圧の条件で15％NaCl水
溶液中に30日間浸漬して、試験前後の重量変化から腐食
速度を算出した。腐食速度の単位はmm/yで表示したが、
一般的にある環境におけるある材料の腐食速度が0.1mm/
y以下の場合、材料は十分耐食的であり使用可能である
と考えられている。硫化水素含有環境における割れ試験
としては、NACE（米国腐食技術者協会）の定めている標
準試験法であるNACE規格TM0177に従って試験したが、硫
化水素分圧は0.1気圧、試験温度は120℃とした。上記の
条件で５％NaCl＋0.5％酢酸水溶液中にセットした試験
片に一定の単軸引張応力を負荷し、720時間以内に破断
するか否かを調べた。試験応力は各鋼材の0.2％オフセ
ット耐力の60％の値とした。
試験結果を第１表に併せて示した。第１表のうち、腐
食試験結果において◎は腐食速度が0.05mm/y未満、○は
腐食速度が0.05mm/y以上0.10mm/y未満、×は腐食速度が
0.1mm/y以上0.5mm/y未満、××は腐食速度が0.5mm/y以
上であったことをそれぞれ表わしており、割れ試験結果
において◎は破断しなかったもの、×は破断したものを
それぞれ表わしている。なお、第１表において、比較鋼
のNo.29はAISI420鋼であり、No.30は9Cr−1Mo鋼であっ
て、いずれも従来から湿潤炭酸ガス環境で使用されてい
る従来鋼である。
食試験結果において◎は腐食速度が0.05mm/y未満、○は
腐食速度が0.05mm/y以上0.10mm/y未満、×は腐食速度が
0.1mm/y以上0.5mm/y未満、××は腐食速度が0.5mm/y以
上であったことをそれぞれ表わしており、割れ試験結果
において◎は破断しなかったもの、×は破断したものを
それぞれ表わしている。なお、第１表において、比較鋼
のNo.29はAISI420鋼であり、No.30は9Cr−1Mo鋼であっ
て、いずれも従来から湿潤炭酸ガス環境で使用されてい
る従来鋼である。
第１表から明らかなように本発明鋼である鋼No.1〜28
は、湿潤炭酸ガス環境において200℃という従来のマル
テンサイト系ステンレス鋼では考えられないような高温
で、かつ15％NaClというCl-イオン濃度が非常に高い環
境であっても、実用的に使用可能な腐食速度である0.1m
m/yよりも腐食速度が小さく、かつ硫化水素含有環境に
おける割れ試験においても破断していないことから、優
れた耐食性と耐応力腐食割れ性を有していることがわか
る。これに対して比較鋼である鋼No.29〜34は湿潤炭酸
ガス環境において150℃でも既に腐食速度が0.1mm/yを大
きく上回っており、かつ硫化水素含有環境における割れ
試験において破断している。
は、湿潤炭酸ガス環境において200℃という従来のマル
テンサイト系ステンレス鋼では考えられないような高温
で、かつ15％NaClというCl-イオン濃度が非常に高い環
境であっても、実用的に使用可能な腐食速度である0.1m
m/yよりも腐食速度が小さく、かつ硫化水素含有環境に
おける割れ試験においても破断していないことから、優
れた耐食性と耐応力腐食割れ性を有していることがわか
る。これに対して比較鋼である鋼No.29〜34は湿潤炭酸
ガス環境において150℃でも既に腐食速度が0.1mm/yを大
きく上回っており、かつ硫化水素含有環境における割れ
試験において破断している。
（発明の効果） 以上述べたように、本発明は湿潤炭酸ガス環境におけ
る優れた耐食性と湿潤硫化水素による割れに対して高い
割れ抵抗を有する鋼およびその製造方法を提供すること
を可能としたものであり、産業の発展に貢献するところ
極めて大である。
る優れた耐食性と湿潤硫化水素による割れに対して高い
割れ抵抗を有する鋼およびその製造方法を提供すること
を可能としたものであり、産業の発展に貢献するところ
極めて大である。
Claims (7)
- 【請求項１】重量％で、 Ｃを0.03％未満に低減し、 Si1％以下， Mn2％以下， Cr14％超18％以下， Cu1.2〜５％， Al0.005〜0.2％， N0.03〜0.15％ を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなることを特
徴とする耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス
鋼。 - 【請求項２】不可避不純物のうち、重量％で、 Ｐを0.025％以下， Ｓを0.010％以下 に低減したことを特徴とする請求項１記載の耐食性の優
れたマルテンサイト系ステンレス鋼。 - 【請求項３】不可避不純物のうち、重量％で、 Ｏを0.004％以下 に低減したことを特徴とする請求項１または２記載の耐
食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼。 - 【請求項４】付加成分として、重量％で、 Ni4％以下， Mo2％以下， W4％以下 のうち１種または２種以上を含有することを特徴とする
請求項1,2または３記載の耐食性の優れたマルテンサイ
ト系ステンレス鋼。 - 【請求項５】付加成分として、重量％で、 V0.5％以下， Ti0.2％以下， Nb0.5％以下， Zr0.2％以下， Ta0.2％以下， Hf0.2％以下 のうち１種または２種以上を含有することを特徴とする
請求項1,2,3または４記載の耐食性の優れたマルテンサ
イト系ステンレス鋼。 - 【請求項６】付加成分として、重量％で、 Ca0.008％以下， 希土類元素0.02％以下 のうち１種または２種を含有することを特徴とする請求
項1,2,3,4または５記載の耐食性の優れたマルテンサイ
ト系ステンレス鋼。 - 【請求項７】請求項1,2,3,4,5または６記載のマルテン
サイト系ステンレス鋼を、900〜1100℃でオーステナイ
ト化した後、空冷以上の冷却速度で冷却し、次いで580
℃以上Ac1温度以下の温度で焼戻し処理を施した後、空
冷以上の冷却速度で冷却することを特徴とする耐食性の
優れたマルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21104589A JP2742948B2 (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | 耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21104589A JP2742948B2 (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | 耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0375335A JPH0375335A (ja) | 1991-03-29 |
| JP2742948B2 true JP2742948B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=16599467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21104589A Expired - Fee Related JP2742948B2 (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | 耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2742948B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6793744B1 (en) | 2000-11-15 | 2004-09-21 | Research Institute Of Industrial Science & Technology | Martenstic stainless steel having high mechanical strength and corrosion |
| JP2014043595A (ja) * | 2012-08-24 | 2014-03-13 | Nkktubes Kk | 高強度高靭性高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2688392B2 (ja) * | 1991-11-22 | 1997-12-10 | 新日本製鐵株式会社 | 割れ感受性の小さいマルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法 |
| EP0688883B1 (en) * | 1993-12-28 | 1999-12-08 | Nippon Steel Corporation | Martensitic heat-resisting steel having excellent resistance to haz softening and process for producing the steel |
| JP4363327B2 (ja) * | 2002-06-19 | 2009-11-11 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 油井用ステンレス鋼管およびその製造方法 |
| CA2717104C (en) * | 2008-03-28 | 2014-01-07 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Stainless steel used for oil country tubular goods |
| AR073884A1 (es) | 2008-10-30 | 2010-12-09 | Sumitomo Metal Ind | Tubo de acero inoxidable de alta resistencia excelente en resistencia a la fisuracion bajo tension por sulfuros y a la corrosion de gas de acido carbonico en alta temperatura. |
| ES2811140T3 (es) | 2015-04-21 | 2021-03-10 | Jfe Steel Corp | Acero inoxidable martensítico |
-
1989
- 1989-08-16 JP JP21104589A patent/JP2742948B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6793744B1 (en) | 2000-11-15 | 2004-09-21 | Research Institute Of Industrial Science & Technology | Martenstic stainless steel having high mechanical strength and corrosion |
| JP2014043595A (ja) * | 2012-08-24 | 2014-03-13 | Nkktubes Kk | 高強度高靭性高耐食マルテンサイト系ステンレス鋼 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0375335A (ja) | 1991-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2698235C1 (ru) | Двухфазная нержавеющая сталь и способ её изготовления | |
| JP4428237B2 (ja) | 耐炭酸ガス腐食性および耐硫化物応力腐食割れ性に優れた高強度マルテンサイトステンレス鋼 | |
| JP3608743B2 (ja) | 熱間加工性に優れた耐硫化物応力割れ性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼 | |
| WO2018131340A1 (ja) | 高強度ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 | |
| JP2003193204A (ja) | マルテンサイト系ステンレス鋼 | |
| MX2010010435A (es) | Acero inoxidable usado para material tubular destinado a pozos petroleros. | |
| US5167731A (en) | Martensitic stainless steel for an oil well | |
| JPH02236257A (ja) | 高強度かつ耐食性、耐応力腐食割れ性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 | |
| JP7156537B2 (ja) | ステンレス継目無鋼管およびステンレス継目無鋼管の製造方法 | |
| JP2791804B2 (ja) | 高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 | |
| WO2021131445A1 (ja) | 油井用高強度ステンレス継目無鋼管 | |
| JP2742948B2 (ja) | 耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 | |
| JP2620809B2 (ja) | 耐高温高塩化物イオン濃度湿潤高圧炭酸ガス環境腐食性、耐応力腐食割れ性の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 | |
| JPH08170153A (ja) | 高耐食性２相ステンレス鋼 | |
| JP2742949B2 (ja) | 耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 | |
| JP2602319B2 (ja) | 高強度かつ耐高温高塩化物イオン濃度湿潤炭酸ガス環境腐食性、耐応力腐食割れ別の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 | |
| JP3752857B2 (ja) | 油井用Ｃｒ含有継目無鋼管 | |
| JPS6261107B2 (ja) | ||
| JP7111253B2 (ja) | ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 | |
| JP2745070B2 (ja) | 高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 | |
| JP3201081B2 (ja) | 油井用ステンレス鋼およびその製造方法 | |
| JPH07179943A (ja) | 耐食性に優れた高靭性マルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管の製造法 | |
| JP7226571B2 (ja) | ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 | |
| JP7409569B1 (ja) | ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 | |
| JPH0375339A (ja) | 高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080206 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090206 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |