JP2742949B2 - 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
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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00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、例えば120℃以上の環境やCl-
イオン濃度の高い環境では耐食性が十分ではなくなり、
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H2S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。
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、例えば120℃以上の環境やCl-
イオン濃度の高い環境では耐食性が十分ではなくなり、
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H2S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十分という訳ではなかった。
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十分という訳ではなかった。
（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15％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Ni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Niの添加効果は、添加量を１％以上
とすると顕著であることを見出した。また、Niを１％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。一方、Niを１％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Ni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Niの添加効果は、添加量を１％以上
とすると顕著であることを見出した。また、Niを１％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。一方、Niを１％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、Niを１％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Cu,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。
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Cu,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、Cr15％超
18％以下,Ni1〜５％,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、Cu1％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560℃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,Ni1〜５％,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、Cu1％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560℃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は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15％以下では耐食性が
十分ではなく、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15％以下では耐食性が
十分ではなく、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。
Ni:Ni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％未満ではこれらの効果が不十分
であり、５％を超えて添加してもその効果は飽和するの
で、１〜５％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％未満ではこれらの効果が不十分
であり、５％を超えて添加してもその効果は飽和するの
で、１〜５％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十分ではなく、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％とする。
05％未満ではその効果が十分ではなく、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％とする。
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％とする。
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％とする。
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
必要十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
必要十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改善す
るのに必要充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改善す
るのに必要充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。
Cu:Cuは１％以上のNi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、１％を超え
て添加してもその効果は飽和するので上限含有量は１％
とする。
耐食性をさらに改善するのに効果があるが、１％を超え
て添加してもその効果は飽和するので上限含有量は１％
とする。
Mo:Moは１％以上のNi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％以上のNi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は0.008％、希土類元素は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は0.008％、希土類元素は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560℃以上Ac1温度以下としたのは、焼戻
し温度が560℃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560℃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の鋼板とした後、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（SCC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50mm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の鋼板とした後、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（SCC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50mm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
（SCC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9
Cr−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
（SCC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9
Cr−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， Cr15％超18％以下， Ni1〜５％， 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、 Cu1％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560
℃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 |
|---|---|---|---|
| JP21104789A JP2742949B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP21104789A JP2742949B2 (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 |
|---|---|
| JPH0375336A JPH0375336A (ja) | 1991-03-29 |
| JP2742949B2 true JP2742949B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=16599504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21104789A Expired - Fee Related JP2742949B2 (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) | JP2742949B2 (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 |
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| JP5109222B2 (ja) * | 2003-08-19 | 2012-12-26 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 耐食性に優れた油井用高強度ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 |
| WO2005042793A1 (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-12 | Jfe Steel Corporation | 耐食性に優れたラインパイプ用高強度ステンレス鋼管およびその製造方法 |
| JP5967066B2 (ja) * | 2012-12-21 | 2016-08-10 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 耐食性に優れた油井用高強度ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 |
-
1989
- 1989-08-16 JP JP21104789A patent/JP2742949B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US6793744B1 (en) | 2000-11-15 | 2004-09-21 | Research Institute Of Industrial Science & Technology | Martenstic stainless steel having high mechanical strength and corrosion |
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|---|---|
| JPH0375336A (ja) | 1991-03-29 |
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