JP3412926B2 - 溶接性に優れた耐ｃｏ２腐食性と耐硫化物応力割れ性マルテンサイト系ステンレス鋼 - Google Patents
溶接性に優れた耐ｃｏ２腐食性と耐硫化物応力割れ性マルテンサイト系ステンレス鋼Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は優れた耐ＣＯ2 腐食特性
と耐硫化物応力割れ性を有する溶接性の良いマルテンサ
イト系ステンレス鋼に関するものである。
と耐硫化物応力割れ性を有する溶接性の良いマルテンサ
イト系ステンレス鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＣＯ2 を多量に含むガスを生産す
るガス井の開発や、ＣＯ2 インジェクションが広く行わ
れるようになっている。このような環境では腐食が激し
いため、耐ＣＯ2 腐食特性に優れたＡＩＳＩ４２０鋼に
代表される１３％Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼の
油井管が使用されている。地表に出てからのラインパイ
プは溶接で継がれるために、溶接性を考慮していない油
井管に使用されるような材料は使用できない。従って、
止むなく更に高級な二相ステンレス鋼のラインパイプが
使用されている。しかし、経済性の観点から１３％Ｃｒ
鋼程度の材料をパイプライン用に適用することが望まれ
ている。
るガス井の開発や、ＣＯ2 インジェクションが広く行わ
れるようになっている。このような環境では腐食が激し
いため、耐ＣＯ2 腐食特性に優れたＡＩＳＩ４２０鋼に
代表される１３％Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼の
油井管が使用されている。地表に出てからのラインパイ
プは溶接で継がれるために、溶接性を考慮していない油
井管に使用されるような材料は使用できない。従って、
止むなく更に高級な二相ステンレス鋼のラインパイプが
使用されている。しかし、経済性の観点から１３％Ｃｒ
鋼程度の材料をパイプライン用に適用することが望まれ
ている。
【０００３】溶接性を向上させるためには一般にＣを低
減することが必要条件であり、マルテンサイト系ステン
レスでＣを低減し溶接性を向上させた材料が、例えば特
開平４−９９１２８号公報、特開平４−９９１２７号公
報などに開示されている。しかし、これらの鋼も依然と
してＣ量が比較的多く溶接性が十分でなかったり、熱間
加工性が悪く実際の製造が困難であったり、何よりも耐
硫化物応力割れ性が十分でなかったりして二相ステンレ
ス鋼の代わりに使える水準までは達していない。そこ
で、ラインパイプの最高使用温度と推定される１２０℃
までのＣＯ2 耐食性と高い硫化物応力割れ抵抗性、溶接
部の靭性が良好な鋼が必要とされている。
減することが必要条件であり、マルテンサイト系ステン
レスでＣを低減し溶接性を向上させた材料が、例えば特
開平４−９９１２８号公報、特開平４−９９１２７号公
報などに開示されている。しかし、これらの鋼も依然と
してＣ量が比較的多く溶接性が十分でなかったり、熱間
加工性が悪く実際の製造が困難であったり、何よりも耐
硫化物応力割れ性が十分でなかったりして二相ステンレ
ス鋼の代わりに使える水準までは達していない。そこ
で、ラインパイプの最高使用温度と推定される１２０℃
までのＣＯ2 耐食性と高い硫化物応力割れ抵抗性、溶接
部の靭性が良好な鋼が必要とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来の問題点を解決しようとするものであって、特
定の成分に調整することにより、１２０℃の高温度で耐
えるＣＯ2 腐食特性と優れた耐硫化物応力割れ性、優れ
た溶接部靭性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼を
提供することを目的とする。
うな従来の問題点を解決しようとするものであって、特
定の成分に調整することにより、１２０℃の高温度で耐
えるＣＯ2 腐食特性と優れた耐硫化物応力割れ性、優れ
た溶接部靭性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は多くの実験結
果から、耐ＣＯ2 腐食特性はＣｕとＮｉを複合添加する
ことにより著しく向上すること、耐硫化物応力割れ性は
Ｍｏ添加により向上すること、溶接熱影響部の靭性は
Ｃ，Ｎを低減して、なお且つマルテンサイト一相となる
ように成分を調整すれば良好であることを知見した。
果から、耐ＣＯ2 腐食特性はＣｕとＮｉを複合添加する
ことにより著しく向上すること、耐硫化物応力割れ性は
Ｍｏ添加により向上すること、溶接熱影響部の靭性は
Ｃ，Ｎを低減して、なお且つマルテンサイト一相となる
ように成分を調整すれば良好であることを知見した。
【０００６】図１は耐ＣＯ2 腐食特性におよぼす元素の
影響を調べたもので、０．０２％Ｃ−２％Ｎｉをベース
としたＣｒ，Ｍｏ，Ｃｕ量が異なる鋼の腐食速度を整理
したものである。●はＣｕ：１〜３％を含有した鋼、○
はＣｕを含有しない鋼である。腐食速度（ＣＲ）は４０
atm のＣＯ2 ガスと平衡した１２０℃の人工海水中での
年間の腐食深さであり、ＣＲ＜０．１mm／ｙであれば十
分な耐食性があると判断できる。図から分かるようにＭ
ｏのＣＲに対する寄与はＣｒの１／１．６倍である。ま
たＣｕを含有する鋼ではＣｒ＋１．６Ｍｏが５％高い場
合のＣＲと一致する。
影響を調べたもので、０．０２％Ｃ−２％Ｎｉをベース
としたＣｒ，Ｍｏ，Ｃｕ量が異なる鋼の腐食速度を整理
したものである。●はＣｕ：１〜３％を含有した鋼、○
はＣｕを含有しない鋼である。腐食速度（ＣＲ）は４０
atm のＣＯ2 ガスと平衡した１２０℃の人工海水中での
年間の腐食深さであり、ＣＲ＜０．１mm／ｙであれば十
分な耐食性があると判断できる。図から分かるようにＭ
ｏのＣＲに対する寄与はＣｒの１／１．６倍である。ま
たＣｕを含有する鋼ではＣｒ＋１．６Ｍｏが５％高い場
合のＣＲと一致する。
【０００７】ところで、ＣｒやＭｏは典型的なフェライ
ト生成元素であり、多量に含有するとフェライト相が生
成する。Ｃｕ添加の場合のＣｒ＋１．６Ｍｏ＝８％に相
当するＣＲをＣｕ無添加で得ようとするとＣｒ＋１．６
Ｍｏ＝１３％が必要である。このＣｒ，Ｍｏの量でマル
テンサイトとするためには多量のオーステナイト形成元
素の添加が必要でありＣ＋Ｎを低減できる条件が厳し
い。一方、Ｃｕを１％以上含有する場合のＣｒ＋１．６
Ｍｏ＝８％ではオーステナイト生成元素の添加量が僅か
であってもマルテンサイト単相にすることが可能であ
り、なお且つＣｕ自体オーステナイト生成元素であり相
安定性の点からも有利である。従って、Ｃｕ添加鋼では
極めて有利な条件で他の元素量を選定することが可能で
ある。
ト生成元素であり、多量に含有するとフェライト相が生
成する。Ｃｕ添加の場合のＣｒ＋１．６Ｍｏ＝８％に相
当するＣＲをＣｕ無添加で得ようとするとＣｒ＋１．６
Ｍｏ＝１３％が必要である。このＣｒ，Ｍｏの量でマル
テンサイトとするためには多量のオーステナイト形成元
素の添加が必要でありＣ＋Ｎを低減できる条件が厳し
い。一方、Ｃｕを１％以上含有する場合のＣｒ＋１．６
Ｍｏ＝８％ではオーステナイト生成元素の添加量が僅か
であってもマルテンサイト単相にすることが可能であ
り、なお且つＣｕ自体オーステナイト生成元素であり相
安定性の点からも有利である。従って、Ｃｕ添加鋼では
極めて有利な条件で他の元素量を選定することが可能で
ある。
【０００８】次に、硫化物応力割れ（ＳＳＣ）が発生す
る環境条件（Ｈ2 Ｓ分圧とｐＨ）について調べた結果を
図２に示す。○●はＭｏを含有しない鋼、◇◆はＭｏ：
１％含有する鋼である。●◆ではＳＳＣが発生するが、
○◇ではＳＳＣは発生しない。Ｍｏを添加することでよ
り厳しい環境条件（高Ｈ2 Ｓ分圧、低ｐＨ）でもＳＳＣ
が発生しないことがわかった。
る環境条件（Ｈ2 Ｓ分圧とｐＨ）について調べた結果を
図２に示す。○●はＭｏを含有しない鋼、◇◆はＭｏ：
１％含有する鋼である。●◆ではＳＳＣが発生するが、
○◇ではＳＳＣは発生しない。Ｍｏを添加することでよ
り厳しい環境条件（高Ｈ2 Ｓ分圧、低ｐＨ）でもＳＳＣ
が発生しないことがわかった。
【０００９】溶接熱影響部の靭性に関しては、その組織
がマルテンサイト相単相（δフェライトがない）であっ
て、しかもＣ，Ｎを低減すると良好であることがわかっ
た。図３は鋼を高温に加熱した時のフェライト分率に対
する各元素の寄与を実験的に決定した関係で、Ｎｉ（ｅ
ｑ）＝４０Ｃ＋３４Ｎ＋Ｎｉ＋０．３Ｃｕ−１．１Ｃｒ
−１．８Ｍｏが−１０より大きいとフェライトの生成が
抑制されてマルテンサイト単相になることがわかった。
がマルテンサイト相単相（δフェライトがない）であっ
て、しかもＣ，Ｎを低減すると良好であることがわかっ
た。図３は鋼を高温に加熱した時のフェライト分率に対
する各元素の寄与を実験的に決定した関係で、Ｎｉ（ｅ
ｑ）＝４０Ｃ＋３４Ｎ＋Ｎｉ＋０．３Ｃｕ−１．１Ｃｒ
−１．８Ｍｏが−１０より大きいとフェライトの生成が
抑制されてマルテンサイト単相になることがわかった。
【００１０】すなわち、Ｎｉと１％以上のＣｕを含有し
て更にＣｒ＋１．６Ｍｏを８％以上含み、且つＭｏを含
有してＮｉ（ｅｑ）≧−１０を満足すれば、耐ＣＯ2 腐
食特性は１２０℃でも良好で、耐硫化物応力割れ特性に
優れ、溶接熱影響部の靭性がよいマルテンサイト系ステ
ンレス鋼が得られることがわかった。
て更にＣｒ＋１．６Ｍｏを８％以上含み、且つＭｏを含
有してＮｉ（ｅｑ）≧−１０を満足すれば、耐ＣＯ2 腐
食特性は１２０℃でも良好で、耐硫化物応力割れ特性に
優れ、溶接熱影響部の靭性がよいマルテンサイト系ステ
ンレス鋼が得られることがわかった。
【００１１】本発明は以上に述べた知見を組み合わせて
構成したものであって、その要旨とするところは以下の
通りである。すなわち、質量％で、 Ｃ ：０．００５〜０．０３％、 Ｓｉ≦０．５０
％、 Ｍｎ：０．１〜１．０％、 Ｐ ≦０．０３
％、 Ｓ ≦０．００５％、 Ｍｏ：１．０〜
３．０％、 Ｃｕ：１．０〜４．０％、 Ｎｉ：１．５〜５
％、 Ａｌ≦０．０６％、 Ｎ ≦０．０１％ で且つ、Ｃ＋Ｎ≦０．０３および１３＞Ｃｒ＋１．６Ｍ
ｏ≧８を満足するＣｒ、更に４０Ｃ＋３４Ｎ＋Ｎｉ＋
０．３Ｃｕ−１．１Ｃｒ−１．８Ｍｏ≧−１０を満足す
る鋼成分を含有し、或いは必要に応じてＴｉ：０．００
５〜０．１％を含有し、この場合はＣ＋Ｎ≦０．０３の
代わりにＣ＋〔Ｎ−３．４Ｔｉ〕となり、更に上記鋼に
は必要に応じて、Ｚｒ：０．０１〜０．２％、Ｃａ：
０．００１〜０．０２％、ＲＥＭ：０．００３〜０．４
％の１種または２種以上を含有してもよく、残部が実質
的にＦｅからなる焼戻しマルテンサイト組織を呈するこ
とを特徴とする溶接性に優れた耐ＣＯ 2 腐食性と耐硫化
物応力割れ性マルテンサイト系ステンレス鋼である。
構成したものであって、その要旨とするところは以下の
通りである。すなわち、質量％で、 Ｃ ：０．００５〜０．０３％、 Ｓｉ≦０．５０
％、 Ｍｎ：０．１〜１．０％、 Ｐ ≦０．０３
％、 Ｓ ≦０．００５％、 Ｍｏ：１．０〜
３．０％、 Ｃｕ：１．０〜４．０％、 Ｎｉ：１．５〜５
％、 Ａｌ≦０．０６％、 Ｎ ≦０．０１％ で且つ、Ｃ＋Ｎ≦０．０３および１３＞Ｃｒ＋１．６Ｍ
ｏ≧８を満足するＣｒ、更に４０Ｃ＋３４Ｎ＋Ｎｉ＋
０．３Ｃｕ−１．１Ｃｒ−１．８Ｍｏ≧−１０を満足す
る鋼成分を含有し、或いは必要に応じてＴｉ：０．００
５〜０．１％を含有し、この場合はＣ＋Ｎ≦０．０３の
代わりにＣ＋〔Ｎ−３．４Ｔｉ〕となり、更に上記鋼に
は必要に応じて、Ｚｒ：０．０１〜０．２％、Ｃａ：
０．００１〜０．０２％、ＲＥＭ：０．００３〜０．４
％の１種または２種以上を含有してもよく、残部が実質
的にＦｅからなる焼戻しマルテンサイト組織を呈するこ
とを特徴とする溶接性に優れた耐ＣＯ 2 腐食性と耐硫化
物応力割れ性マルテンサイト系ステンレス鋼である。
【００１２】以下に本発明について詳細に説明する。
Ｃ：Ｃｒ炭化物などを形成し耐食性を劣化させる元素で
あるが、強力なオーステナイト形成元素であり、フェラ
イト相の形成を抑制する効果があるために添加する。た
だし、０．００５％以下では効果がなく、０．０３％を
超える量を添加するとＣｒ炭化物などの炭化物が多量に
析出して靭性を劣化させ、更に溶接熱影響部の硬さを高
めることにより溶接熱影響部の靭性が劣化される。従っ
て、Ｃ含有量は０．００５〜０．０３％とした。
あるが、強力なオーステナイト形成元素であり、フェラ
イト相の形成を抑制する効果があるために添加する。た
だし、０．００５％以下では効果がなく、０．０３％を
超える量を添加するとＣｒ炭化物などの炭化物が多量に
析出して靭性を劣化させ、更に溶接熱影響部の硬さを高
めることにより溶接熱影響部の靭性が劣化される。従っ
て、Ｃ含有量は０．００５〜０．０３％とした。
【００１３】Ｓｉ：製鋼上脱酸材として添加され残有さ
れたもので、鋼の中に０．５０％を超えて含有されると
靭性および耐硫化物応力割れ性を低下するために、０．
５０％以下とした。 Ｍｎ：粒界強度を低下して腐食環境下で割れ抵抗性を損
なう元素であるが、ＭｎＳを形成してＳの無害化を進
め、またオーステナイト単相化するために有用な元素で
あるので添加する。ただし０．１％以下では効果がな
く、１．０％を超えて添加すると粒界強度の低下が著し
くなるので、Ｍｎの含有量は０．１〜１．０％とした。
れたもので、鋼の中に０．５０％を超えて含有されると
靭性および耐硫化物応力割れ性を低下するために、０．
５０％以下とした。 Ｍｎ：粒界強度を低下して腐食環境下で割れ抵抗性を損
なう元素であるが、ＭｎＳを形成してＳの無害化を進
め、またオーステナイト単相化するために有用な元素で
あるので添加する。ただし０．１％以下では効果がな
く、１．０％を超えて添加すると粒界強度の低下が著し
くなるので、Ｍｎの含有量は０．１〜１．０％とした。
【００１４】Ｐ：粒界に偏析して粒界強度を弱め、耐硫
化物応力割れ性を低下させるので０．０３％以下とし
た。 Ｓ：硫化物系の介在物を形成し、熱間加工性を低下させ
るため、その上限を０．００５％とした。
化物応力割れ性を低下させるので０．０３％以下とし
た。 Ｓ：硫化物系の介在物を形成し、熱間加工性を低下させ
るため、その上限を０．００５％とした。
【００１５】Ｍｏ：Ｃｒと同様、耐ＣＯ2 腐食性を向上
させ、更に、図２で示したようにＳＳＣ性を改善する効
果を有するので添加する。１．０％未満では効果が十分
でないので、その添加量を１．０％以上とした。一方、
多量に添加してもその効果が飽和し、なお且つ熱間変形
抵抗が増して熱間加工性が低下するので上限を３．０％
とした。
させ、更に、図２で示したようにＳＳＣ性を改善する効
果を有するので添加する。１．０％未満では効果が十分
でないので、その添加量を１．０％以上とした。一方、
多量に添加してもその効果が飽和し、なお且つ熱間変形
抵抗が増して熱間加工性が低下するので上限を３．０％
とした。
【００１６】Ｃｕ：腐食皮膜中に濃縮して、図１に示す
ように耐ＣＯ2 腐食特性を向上させる。Ｃｕなしでは、
所望の耐食性とマルテンサイト組織を両立する条件がな
いので、最も重要な添加元素である。１．０％以下では
効果が十分でないので、１．０％以上の添加とした。一
方、多量に添加すると熱間加工性が低下するので最大添
加量を４．０％とした。
ように耐ＣＯ2 腐食特性を向上させる。Ｃｕなしでは、
所望の耐食性とマルテンサイト組織を両立する条件がな
いので、最も重要な添加元素である。１．０％以下では
効果が十分でないので、１．０％以上の添加とした。一
方、多量に添加すると熱間加工性が低下するので最大添
加量を４．０％とした。
【００１７】Ｎｉ：Ｃｕの耐食性向上効果はＮｉと複合
添加することで初めて現れる。これは、腐食皮膜中のＣ
ｕ濃縮がＮｉとの化合物の形態で起こるためと推定され
る。ＮｉなしではＣｕの濃縮は起こり難い。更に、強力
なオーステナイト生成元素であるのでマルテンサイト組
織の実現、熱間加工性の向上に有用である。１．５％未
満の添加では効果が十分でなく、また５％を超えて含有
するとＡｃ1 変態点が低くなりすぎて、調質が困難にな
るので、その限定範囲を１．５〜５％とした。
添加することで初めて現れる。これは、腐食皮膜中のＣ
ｕ濃縮がＮｉとの化合物の形態で起こるためと推定され
る。ＮｉなしではＣｕの濃縮は起こり難い。更に、強力
なオーステナイト生成元素であるのでマルテンサイト組
織の実現、熱間加工性の向上に有用である。１．５％未
満の添加では効果が十分でなく、また５％を超えて含有
するとＡｃ1 変態点が低くなりすぎて、調質が困難にな
るので、その限定範囲を１．５〜５％とした。
【００１８】Ａｌ：Ｓｉと同様に脱酸材として添加され
残有されたもので、０．０６％を超えて添加するとＡｌ
Ｎが多量に形成されて靭性が低下する。従って、含有量
の上限を０．０６％とした。 Ｎ：鋼に不可避的に含有される元素であるが、溶接熱影
響部の硬さを高めて靭性を劣化させるので、最大０．０
１％とした。 Ｃ＋Ｎ：ＣとＮは同様な働きをして溶接熱影響部の靭性
を劣化させる。合わせて０．０３％を超えると靭性が劣
化するのでＣ＋Ｎが０．０３％以下とした。 Ｃｒ＋１．６Ｍｏ：Ｃｒは耐ＣＯ2 腐食特性を向上させ
る元素であるが、Ｍｏも同様な働きをしてその寄与率は
図１に例を示すように実験的に求めた結果Ｃｒの１／
１．６倍である。従ってＣｒ単独ではなくＣｒ＋１．６
Ｍｏで限定し、図１の結果から下限を８以上とした。し
かしながら、Ｃｒ＋１．６Ｍｏが多すぎると必要となる
Ｃ，Ｎ，Ｎｉが増すことも合わせて、材料強度が高くな
りすぎるため、上限を１３とした。
残有されたもので、０．０６％を超えて添加するとＡｌ
Ｎが多量に形成されて靭性が低下する。従って、含有量
の上限を０．０６％とした。 Ｎ：鋼に不可避的に含有される元素であるが、溶接熱影
響部の硬さを高めて靭性を劣化させるので、最大０．０
１％とした。 Ｃ＋Ｎ：ＣとＮは同様な働きをして溶接熱影響部の靭性
を劣化させる。合わせて０．０３％を超えると靭性が劣
化するのでＣ＋Ｎが０．０３％以下とした。 Ｃｒ＋１．６Ｍｏ：Ｃｒは耐ＣＯ2 腐食特性を向上させ
る元素であるが、Ｍｏも同様な働きをしてその寄与率は
図１に例を示すように実験的に求めた結果Ｃｒの１／
１．６倍である。従ってＣｒ単独ではなくＣｒ＋１．６
Ｍｏで限定し、図１の結果から下限を８以上とした。し
かしながら、Ｃｒ＋１．６Ｍｏが多すぎると必要となる
Ｃ，Ｎ，Ｎｉが増すことも合わせて、材料強度が高くな
りすぎるため、上限を１３とした。
【００１９】以上述べた成分範囲の鋼は、良好な耐ＣＯ
2 特性を示すが、Ｃｒ，Ｍｏなどのフェライト生成元素
の多い成分では、溶接熱影響部にフェライト相が生成し
て靭性が劣化する。従って、フェライト生成元素の含有
量を制限する必要がある。従来の知見から、Ｃ，Ｎ，Ｎ
ｉ，Ｃｕはフェライト相の生成を抑制し、Ｃｒ，Ｍｏは
促進する。各元素濃度を変化させた鋼を溶製し実験的に
各々の寄与率を決定した。その結果、下記の Ｎｉ(eq)＝40Ｃ＋34Ｎ＋Ｎｉ＋ 0.3Ｃｕ− 1.1Ｃｒ−
1.8Ｍｏ≧−10 を満足すればフェライト相は生成せず、マルテンサイト
単相となることがわかったので、Ｃ，Ｎ，Ｎｉ，Ｃｕ，
Ｃｒ，Ｍｏはこの関係を満足する必要がある。
2 特性を示すが、Ｃｒ，Ｍｏなどのフェライト生成元素
の多い成分では、溶接熱影響部にフェライト相が生成し
て靭性が劣化する。従って、フェライト生成元素の含有
量を制限する必要がある。従来の知見から、Ｃ，Ｎ，Ｎ
ｉ，Ｃｕはフェライト相の生成を抑制し、Ｃｒ，Ｍｏは
促進する。各元素濃度を変化させた鋼を溶製し実験的に
各々の寄与率を決定した。その結果、下記の Ｎｉ(eq)＝40Ｃ＋34Ｎ＋Ｎｉ＋ 0.3Ｃｕ− 1.1Ｃｒ−
1.8Ｍｏ≧−10 を満足すればフェライト相は生成せず、マルテンサイト
単相となることがわかったので、Ｃ，Ｎ，Ｎｉ，Ｃｕ，
Ｃｒ，Ｍｏはこの関係を満足する必要がある。
【００２０】Ｔｉ：ＴｉＮやＴｉ酸化物として分散して
溶接熱影響部の粒成長を抑制し、靭性の劣化を抑制す
る。少なすぎると効果がなく、過剰に添加するとＴｉＣ
が析出して靭性を却って劣化させる。従って、Ｔｉ：
０．００５〜０．１％とした。この場合、ＴｉＮとして
固定されたＮは溶接熱影響部の硬さに寄与せず、従って
靭性劣化に寄与しないのでＴｉＮとなったＮすなわち
〔Ｎ−３．４Ｔｉ〕とＣの量が０．０３以下であればよ
いとした。
溶接熱影響部の粒成長を抑制し、靭性の劣化を抑制す
る。少なすぎると効果がなく、過剰に添加するとＴｉＣ
が析出して靭性を却って劣化させる。従って、Ｔｉ：
０．００５〜０．１％とした。この場合、ＴｉＮとして
固定されたＮは溶接熱影響部の硬さに寄与せず、従って
靭性劣化に寄与しないのでＴｉＮとなったＮすなわち
〔Ｎ−３．４Ｔｉ〕とＣの量が０．０３以下であればよ
いとした。
【００２１】Ｃａ，ＲＥＭ：介在物の形態を球状化させ
て無害化する有効な元素である。少なすぎるとその効果
がなく、多すぎると介在物を増加して耐硫化物応力割れ
抵抗性を低下させるので各々０．００１〜０．０２％、
０．００３〜０．４％とした。 Ｚｒ：耐硫化物応力割れ性に有害なＰとの安定な化合物
を形成し、固溶Ｐを減少させて実質的な低Ｐ化を図る効
果を有する。少量では効果がなく、多すぎると粗大な酸
化物を形成して靭性や耐硫化物応力割れを低下させるの
で０．０１〜０．２％とした。
て無害化する有効な元素である。少なすぎるとその効果
がなく、多すぎると介在物を増加して耐硫化物応力割れ
抵抗性を低下させるので各々０．００１〜０．０２％、
０．００３〜０．４％とした。 Ｚｒ：耐硫化物応力割れ性に有害なＰとの安定な化合物
を形成し、固溶Ｐを減少させて実質的な低Ｐ化を図る効
果を有する。少量では効果がなく、多すぎると粗大な酸
化物を形成して靭性や耐硫化物応力割れを低下させるの
で０．０１〜０．２％とした。
【００２２】以上の鋼は熱間加工ままで、又はＡｃ3 変
態点以上に再加熱後マルテンサイト組織である。しか
し、マルテンサイトままでは硬すぎるだけでなく、耐硫
化物応力割れ特性も低いので焼戻しを行い、焼戻しマル
テンサイト組織とする必要がある。一度の焼戻しでは所
望の強度まで低減できない時には、マルテンサイトにし
た後Ａｃ1 とＡｃ3 の間の２相域に加熱後、焼戻しを行
うと、低強度の焼戻しマルテンサイト組織を得ることが
できる。
態点以上に再加熱後マルテンサイト組織である。しか
し、マルテンサイトままでは硬すぎるだけでなく、耐硫
化物応力割れ特性も低いので焼戻しを行い、焼戻しマル
テンサイト組織とする必要がある。一度の焼戻しでは所
望の強度まで低減できない時には、マルテンサイトにし
た後Ａｃ1 とＡｃ3 の間の２相域に加熱後、焼戻しを行
うと、低強度の焼戻しマルテンサイト組織を得ることが
できる。
【００２３】
【実施例】まず表１に示す化学成分の鋼を溶製・鋳造し
た後、モデル圧延機で継目無鋼管を製造し、表２に示す
熱処理を施した。耐ＣＯ2 腐食特性は４０atm のＣＯ2
ガスに平衡した１２０℃の人工海水中に試験片を浸漬
し、腐食減量から腐食速度を測定した。耐硫化物応力割
れ性は、１規定の酢酸と１mol/ｌの酢酸ナトリウムを混
合してｐＨ；３．５に調整した液に１０％硫化水素＋９
０％窒素ガスを飽和した液中で平滑丸棒試験片（平行部
径６．４mm、平行部長さ２５mm）に降伏強度の８０％に
相当する引張応力を付与して破断時間を測定した。７２
０時間まで試験を行い、破断しなかったものが優れた耐
硫化物応力割れ抵抗性を有していると見なせる。また、
入熱２kJ／mm相当の再現熱サイクル試験を行いそのＪＩ
Ｓ４号シャルピー試験片による遷移温度（ｖＴｒｓ）を
測定した。表２に試験結果を示す。
た後、モデル圧延機で継目無鋼管を製造し、表２に示す
熱処理を施した。耐ＣＯ2 腐食特性は４０atm のＣＯ2
ガスに平衡した１２０℃の人工海水中に試験片を浸漬
し、腐食減量から腐食速度を測定した。耐硫化物応力割
れ性は、１規定の酢酸と１mol/ｌの酢酸ナトリウムを混
合してｐＨ；３．５に調整した液に１０％硫化水素＋９
０％窒素ガスを飽和した液中で平滑丸棒試験片（平行部
径６．４mm、平行部長さ２５mm）に降伏強度の８０％に
相当する引張応力を付与して破断時間を測定した。７２
０時間まで試験を行い、破断しなかったものが優れた耐
硫化物応力割れ抵抗性を有していると見なせる。また、
入熱２kJ／mm相当の再現熱サイクル試験を行いそのＪＩ
Ｓ４号シャルピー試験片による遷移温度（ｖＴｒｓ）を
測定した。表２に試験結果を示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、鋼成分を
特定し、鋼組織を特定したマルテンサイト系ステンレス
鋼は、溶接性が良好で優れた耐ＣＯ2 腐食特性と耐硫化
物応力割れ性を有している。
特定し、鋼組織を特定したマルテンサイト系ステンレス
鋼は、溶接性が良好で優れた耐ＣＯ2 腐食特性と耐硫化
物応力割れ性を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】耐ＣＯ2 腐食速度におよぼす合金元素の影響を
示す図。
示す図。
【図２】耐硫化物応力割れ性におよぼすＭｏの影響を示
す図。
す図。
【図３】フェライト相分率におよぼす合金元素の影響を
示す図。
示す図。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 川上 哲
福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号
新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内
(56)参考文献 特開 平５−156408（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−213619（ＪＰ，Ａ)
特開 昭49−53521（ＪＰ，Ａ)
特開 昭49−65312（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22C 38/00
Claims (4)
- 【請求項１】 質量％で、 Ｃ ：０．００５〜０．０３％、 Ｓｉ≦０．５０％、 Ｍｎ：０．１〜１．０％、 Ｐ ≦０．０３％、 Ｓ ≦０．００５％、 Ｍｏ：１．０〜３．０％、 Ｃｕ：１．０〜４．０％、 Ｎｉ：１．５〜５％、 Ａｌ≦０．０６％、 Ｎ ≦０．０１％ で且つ、 Ｃ＋Ｎ≦０．０３および １３＞Ｃｒ＋１．６Ｍｏ≧８を満足するＣｒ、更に ４０Ｃ＋３４Ｎ＋Ｎｉ＋０．３Ｃｕ−１．１Ｃｒ−１．
８Ｍｏ≧−１０ を満足する鋼成分を含有し、残部が実質的にＦｅからな
る焼戻しマルテンサイト組織を呈することを特徴とする
溶接性に優れた耐ＣＯ 2 腐食性と耐硫化物応力割れ性マ
ルテンサイト系ステンレス鋼。 - 【請求項２】 質量％で、 Ｃ ：０．００５〜０．０３％、 Ｓｉ≦０．５０％、 Ｍｎ：０．１〜１．０％、 Ｐ ≦０．０３％、 Ｓ ≦０．００５％、 Ｍｏ：１．０〜３．０％、 Ｃｕ：１．０〜４．０％、 Ｎｉ：１．５〜５％、 Ｔｉ：０．００５〜０．１％、 Ａｌ≦０．０６％、 Ｎ ≦０．０１％ で且つ、 Ｃ＋［Ｎ−３．４Ｔｉ］≦０．０３および １３＞Ｃｒ＋１．６Ｍｏ≧８を満足するＣｒ、更に ４０Ｃ＋３４Ｎ＋Ｎｉ＋０．３Ｃｕ−１．１Ｃｒ−１．
８Ｍｏ≧−１０ を満足する鋼成分を含有し、残部が実質的にＦｅからな
る焼戻しマルテンサイト組織を呈することを特徴とする
溶接性に優れた耐ＣＯ 2 腐食性と耐硫化物応力割れ性マ
ルテンサイト系ステンレス鋼。 但し、［Ｎ−３．４Ｔｉ］はＮ−３．４Ｔｉ≧０ではＮ
−３．４Ｔｉ、 Ｎ−３．４Ｔｉ＜０では０である。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の鋼に更に、Ｚｒ：
０．０１〜０．２％を含むことを特徴とする溶接性に優
れた耐ＣＯ 2 腐食性と耐硫化物応力割れ性マルテンサイ
ト系ステンレス鋼。 - 【請求項４】 請求項１，２又は３記載の鋼に更に、 Ｃａ：０．００１〜０．０２％、 ＲＥＭ：０．００３〜０．４％の１種又は２種 を含むことを特徴とする溶接性に優れた耐ＣＯ 2 腐食性
と耐硫化物応力割れ性マルテンサイト系ステンレス鋼。
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|---|---|---|---|
| JP23792094A JP3412926B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 溶接性に優れた耐ｃｏ２腐食性と耐硫化物応力割れ性マルテンサイト系ステンレス鋼 |
| PCT/JP1995/001950 WO1996010654A1 (fr) | 1994-09-30 | 1995-09-27 | Acier inoxydable martensitique tres resistant a la corrosion et a soudabilite excellente et son procede de fabrication |
| US08/649,701 US5716465A (en) | 1994-09-30 | 1995-09-27 | High-corrosion-resistant martensitic stainless steel having excellent weldability and process for producing the same |
| EP95932907A EP0732418B1 (en) | 1994-09-30 | 1995-09-27 | Highly corrosion-resistant martensitic stainless steel with excellent weldability and process for producing the same |
| DE69520488T DE69520488T2 (de) | 1994-09-30 | 1995-09-27 | Martensitischer edelstahl mit hoher korrisionsbeständigkeit und hervorragender schweissbarkeit und herstellungsverfahren desselben |
| KR1019960702826A KR960706569A (ko) | 1994-09-30 | 1995-09-27 | 용접성이 우수한 고내식성(高耐蝕性) 마르텐사이트계 스텐레스강 및 그 제조방법 |
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-
1994
- 1994-09-30 JP JP23792094A patent/JP3412926B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH08100237A (ja) | 1996-04-16 |
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