JP6798559B2 - 鋼材、油井用鋼管、及び、鋼材の製造方法 - Google Patents
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Description
表1に示す化学組成を有する鋼に対して熱間圧延を実施し、板厚15mmの鋼板を製造した。
<Mo>c=(<Fe>a+<Cr>a+<Mn>a)×<Mo>b/(<Fe>b+<Cr>b+<Mn>b) (1)
<Mo>d=<Mo>a−<Mo>c (2)
<C>a=(<Fe>a/55.85+<Cr>a/52+<Mn>a/53.94+<Mo>c/95.9)/3×12 (3)
<C>b=(<V>a/50.94+<Mo>d/95.9+<Nb>a/92.9)×12 (4)
(固溶C量)=<C>−(<C>a+<C>b) (5)
なお、本明細書において、セメンタイトとは、Fe含有量が50質量%以上の炭化物を意味する。
本発明による鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。
炭素(C)は、鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。C含有量が0.25%以上であれば、他の元素含有量が本発明の範囲内であることを条件として、降伏強度を862MPa以上にすることができる。Cはさらに、製造工程中の焼戻し時において、炭化物の球状化を促進し、鋼材の耐SSC性を高める。炭化物が分散されればさらに、鋼材の強度が高まる。C含有量が低すぎれば、これらの効果が得られない。一方、C含有量が高すぎれば、鋼材の靭性が低下し、焼割れが発生しやすくなる。したがって、C含有量は0.25〜0.50%である。C含有量の好ましい上限は0.45%であり、より好ましくは0.40%である。
シリコン(Si)は、鋼を脱酸する。Si含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Si含有量が高すぎれば、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Si含有量は0.05〜0.50%である。Si含有量の好ましい下限は0.15%であり、より好ましくは0.20%である。Si含有量の好ましい上限は0.45%であり、より好ましくは0.40%である。
マンガン(Mn)は、鋼を脱酸する。Mnはさらに、焼入れ性を高める。Mn含有量が低すぎれば、これらの効果が得られない。一方、Mn含有量が高すぎれば、Mnは、P及びS等の不純物とともに、粒界に偏析する。この場合、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Mn含有量は0.05〜1.00%である。Mn含有量の好ましい下限は0.25%であり、より好ましくは0.30%である。Mn含有量の好ましい上限は0.90%であり、より好ましくは0.80%である。
燐(P)は不純物である。Pは、粒界に偏析して鋼材の耐SSC性を低下する。したがって、P含有量は、0.025%以下である。P含有量の好ましい上限は0.020%であり、より好ましくは0.015%である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。P含有量の下限は、たとえば、0.003%である。
硫黄(S)は不純物である。Sは、粒界に偏析して鋼材の耐SSC性を低下する。したがって、S含有量は0.0100%以下である。S含有量の好ましい上限は0.0050%であり、より好ましくは0.0030%である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。S含有量の下限は、たとえば、0.0003%である。
アルミニウム(Al)は、鋼を脱酸する。Al含有量が低すぎれば、この効果が得られず、鋼材の耐SSC性が低下する。一方、Al含有量が高すぎれば、粗大な酸化物系介在物が生成して鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Al含有量は0.005〜0.100%である。Al含有量の好ましい下限は0.015%であり、より好ましくは0.020%である。Al含有量の好ましい上限は0.080%であり、より好ましくは0.060%である。本明細書にいう「Al」含有量は「酸可溶Al」、つまり、「sol.Al」の含有量を意味する。
クロム(Cr)は、鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Crはさらに、焼戻し軟化抵抗を高め、高温焼戻しを可能にする。その結果、鋼材の耐SSC性が高まる。Cr含有量が低すぎれば、これらの効果が得られない。一方、Cr含有量が高すぎれば、鋼材の靭性及び耐SSC性が低下する。したがって、Cr含有量は0.30〜1.50%である。Cr含有量の好ましい下限は0.35%であり、より好ましくは0.40%である。Cr含有量の好ましい上限は1.30%である。
モリブデン(Mo)は、鋼材の焼入れ性を高める。Moはさらに、微細な炭化物を生成し、鋼材の焼戻し軟化抵抗を高める。その結果、Moは、高温焼戻しにより耐SSC性を高める。Mo含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Mo含有量が高すぎれば、上記効果が飽和する。したがって、Mo含有量は0.25〜1.50%である。Mo含有量の好ましい下限は0.50%であり、より好ましくは0.65%である。Mo含有量の好ましい上限は1.20%であり、より好ましくは1.00%である。
チタン(Ti)は窒化物を形成し、ピンニング効果により、結晶粒を微細化する。これにより、鋼材の強度が高まる。Ti含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Ti含有量が高すぎれば、Ti窒化物が粗大化して鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Ti含有量は0.002〜0.050%である。Ti含有量の好ましい下限は0.003%であり、より好ましくは0.005%である。Ti含有量の好ましい上限は0.030%であり、より好ましくは0.020%である。
ボロン(B)は鋼に固溶して、鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。B含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、B含有量が高すぎれば、粗大な窒化物が生成して鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、B含有量は0.0001〜0.0050%である。B含有量の好ましい下限は0.0003%であり、より好ましくは0.0007%である。B含有量の好ましい上限は0.0035%であり、より好ましくは0.0025%である。
窒素(N)は不可避に含有される。Nは粗大な窒化物を形成して、鋼材の耐SSC性を低下する。したがって、N含有量は、0.002〜0.010%である。N含有量の好ましい上限は0.005%であり、より好ましくは0.004%である。N含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、若干量のTiを含有させて、微細窒化物の析出による結晶粒の微細化をさせるために、Nを0.002%以上含有させる。
酸素(O)は不純物である。Oは粗大な酸化物を形成し、鋼材の耐食性を低下する。したがって、O含有量は0.0100%以下である。O含有量の好ましい上限は0.0030%であり、より好ましくは0.0020%である。O含有量はなるべく低い方が好ましい。O含有量の下限は、たとえば、0.0003%である。
上述の鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、V及びNbからなる群から選択される1種以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼材の耐SSC性を高める。
バナジウム(V)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、VはC又はNと結合して炭化物、窒化物又は炭窒化物等(以下、「炭窒化物等」という)を形成する。これらの炭窒化物等は、ピンニング効果により鋼材のサブ組織を微細化し、鋼材の耐SSC性を高める。Vはさらに、焼戻し時に微細な炭化物を形成する。微細な炭化物は鋼材の焼戻し軟化抵抗を高め、鋼材の強度を高める。Vはさらに、球状のMC型炭化物となるため、針状のM2C型炭化物の生成を抑制して、耐SSC性を高める。Vが少しでも含有されれば、これらの効果がある程度得られる。しかしながら、V含有量が高すぎれば、鋼材の靭性が低下する。したがって、V含有量は0〜0.30%である。V含有量の好ましい下限は0.01%であり、より好ましくは0.02%である。V含有量の好ましい上限は0.15%であり、より好ましくは0.12%である。
ニオブ(Nb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Nbは炭窒化物等を形成する。これらの炭窒化物等はピンニング効果により鋼材のサブ組織を微細化し、鋼材の耐SSC性を高める。Nbはさらに、球状のMC型炭化物となるため、針状のM2C型炭化物の生成を抑制して、耐SSC性を高める。Nbが少しでも含有されれば、これらの効果がある程度得られる。しかしながら、Nb含有量が高すぎれば、窒化物が過剰に生成して鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Nb含有量は0〜0.100%である。Nb含有量の好ましい下限は0.002%であり、より好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.007%である。Nb含有量の好ましい上限は0.050%未満であり、より好ましくは0.025%であり、さらに好ましくは0.020%である。
カルシウム(Ca)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Caは、鋼材中の硫化物を微細化し、鋼材の耐SSC性を高める。Caが少しでも含有されれば、この効果がある程度得られる。しかしながら、Ca含有量が高すぎれば、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Ca含有量は0〜0.0100%である。Ca含有量の好ましい下限は0.0001%であり、より好ましくは0.0003%であり、さらに好ましくは0.0006%である。Ca含有量の好ましい上限は0.0025であり、より好ましくは0.0020%である。
マグネシウム(Mg)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Mgは、鋼材中のSを硫化物として無害化し、鋼材の耐SSC性を高める。Mgが少しでも含有されれば、この効果がある程度得られる。しかしながら、Mg含有量が高すぎれば、鋼材中の酸化物が粗大化して鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Mg含有量は0〜0.0100%である。Mg含有量の好ましい下限は0.0001%であり、より好ましくは0.0003%であり、さらに好ましくは0.0006%であり、さらに好ましくは0.0010%である。Mg含有量の好ましい上限は0.0025%であり、より好ましくは0.0020%である。
ジルコニウム(Zr)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Zrは鋼材中の硫化物を微細化し、鋼材の耐SSC性を高める。Zrが少しでも含有されれば、この効果がある程度得られる。しかしながら、Zr含有量が高すぎれば、鋼材中の酸化物が粗大化して鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Zr含有量は0〜0.0100%である。Zr含有量の好ましい下限は0.0001%であり、より好ましくは0.0003%であり、さらに好ましくは0.0006%である。Zr含有量の好ましい上限は0.0025%であり、より好ましくは0.0020%である。
コバルト(Co)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Coは硫化水素環境中で保護性の腐食被膜を形成し、水素侵入を抑制する。これにより、鋼材の耐SSC性を高める。Coが少しでも含有されれば、この効果がある程度得られる。しかしながら、Co含有量が高すぎれば、鋼材の焼入れ性が低下して、鋼材の強度が低下する。したがって、Co含有量は0〜0.50%である。Co含有量の好ましい下限は0.02%であり、より好ましくは0.05%である。Co含有量の好ましい上限は0.45%であり、より好ましくは0.40%である。
タングステン(W)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Wは硫化水素環境中で保護性の腐食被膜を形成し、水素侵入を抑制する。これにより、鋼材の耐SSC性を高める。Wが少しでも含有されれば、この効果がある程度得られる。しかしながら、W含有量が高すぎれば、粗大な炭化物が生成して鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、W含有量は0〜0.50%である。W含有量の好ましい下限は0.02%であり、より好ましくは0.05%である。W含有量の好ましい上限は0.45%であり、より好ましくは0.40%である。
ニッケル(Ni)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Niは鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Niが少しでも含有されれば、この効果がある程度得られる。しかしながら、Ni含有量が高すぎれば、局部的な腐食を促進させ、耐SSC性が低下する。したがって、Ni含有量は0〜0.50%である。Ni含有量の好ましい下限は0.02%であり、より好ましくは0.05%である。Ni含有量の好ましい上限は0.35%であり、より好ましくは0.25%である。
銅(Cu)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Cuは鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Cuが少しでも含有されれば、この効果がある程度得られる。しかしながら、Cu含有量が高すぎれば、焼入れ性が高くなりすぎ、耐SSC性が低下する。したがって、Cu含有量は0〜0.50%である。Cu含有量の好ましい下限は0.01%であり、より好ましくは0.02%であり、さらに好ましくは0.05%である。Cu含有量の好ましい上限は0.35%であり、より好ましくは0.25%である。
本発明において、固溶C量は0.010〜0.050質量%である。固溶C量が0.010質量%未満であれば、結晶の転位の固定が十分でなく、鋼材の耐SSC性が低下する。一方、固溶C量が0.050質量%を超えれば、かえって鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、固溶C量は0.010〜0.050質量%である。固溶C量の好ましい下限は0.020質量%であり、より好ましくは0.030質量%である。
固溶C量は、鋼材中の炭化物中のC量(質量%)の、鋼材の化学組成のC含有量からの差分を意味する。鋼材中の炭化物中のC量は、鋼材に対して抽出残渣分析を実施して残渣として得られた炭化物(セメンタイト及びMC型炭化物)中のFe濃度<Fe>a、Cr濃度<Cr>a、Mn濃度<Mn>a、Mo濃度<Mo>a、V濃度<V>a、Nb濃度<Nb>aと、抽出レプリカ法により得られたレプリカ膜をTEM観察することにより特定されたセメンタイトに対してEDSによる点分析を実施して得られたセメンタイト中のFe濃度<Fe>b、Cr濃度<Cr>b、Mn濃度<Mn>b、Mo濃度<Mo>bとを用いて、式(1)〜式(5)により求める。
<Mo>c=(<Fe>a+<Cr>a+<Mn>a)×<Mo>b/(<Fe>b+<Cr>b+<Mn>b) (1)
<Mo>d=<Mo>a−<Mo>c (2)
<C>a=(<Fe>a/55.85+<Cr>a/52+<Mn>a/53.94+<Mo>c/95.9)/3×12 (3)
<C>b=(<V>a/50.94+<Mo>d/95.9+<Nb>a/92.9)×12 (4)
(固溶C量)=<C>−(<C>a+<C>b) (5)
なお、本明細書において、セメンタイトとは、Fe含有量が50質量%以上の炭化物を意味する。以下、固溶C量の算出方法を詳しく示す。
鋼材が板材である場合、板厚中央部から、切粉状の分析サンプルを採取する。酸素気流中燃焼−赤外線吸収法により、C含有量(質量%)を分析する。これを鋼材のC含有量(<C>)とする。
析出C量は、次の手順1〜手順4により算出する。具体的には、手順1で抽出残渣分析を実施する。手順2で透過電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:以下、「TEM」という)を用いた抽出レプリカ法、及び、エネルギー分散型X線分析法(Energy Dispersive X−ray Spectrometry:以下、「EDS」という)によりセメンタイト中の元素濃度分析(以下「EDS分析」という)を実施する。手順3でMo含有量を調整する。手順4で析出C量を算出する。
手順1では、鋼材中の炭化物を残渣として捕捉し、残渣中のFe、Cr、Mn、Mo、V、及び、Nb含有量を決定する。ここで、「炭化物」とは、セメンタイト(M3C型炭化物)及びMC型炭化物の総称である。具体的な手順は以下のとおりである。鋼材が板材である場合、板厚中央部から、6mm径で長さ50mmの円柱状試験片を採取する。鋼材が鋼管である場合、鋼管の肉厚中央部から、肉厚中心が横断面の中心になるように、6mm径で長さ50mmの円柱状試験片を採取する。採取した試験片表面を予備の電解研磨にて50μm程度研磨して新生面を得る。電解研磨した試験片を電解液10%アセチルアセトン+1%テトラアンモニウム+メタノールで電解する。電解後の電解液を0.2μmのフィルターを通して残渣を捕捉する。得られた残渣を酸分解し、ICP(誘導結合プラズマ)発光分析にてFe、Cr、Mn、Mo、V、Nb濃度を質量%単位で定量する。この濃度をそれぞれ<Fe>a、<Cr>a、<Mn>a、<Mo>a、<V>a、<Nb>aと定義する。
手順2では、セメンタイト中のFe、Cr、Mn、及び、Mo含有量を決定する。具体的な手順は以下のとおりである。鋼材が板材である場合板厚中央部から、鋼材が鋼管である場合肉厚中央部から、ミクロ試験片を切り出し、鏡面研磨にて表面を仕上げる。試験片を3%ナイタール腐食液に10分浸漬し、表面を腐食する。その表面をカーボン蒸着膜で覆う。蒸着膜で表面を覆った試験片を5%ナイタール腐食液に浸漬し、20分保持し、蒸着膜を剥離させる。剥離した蒸着膜をエタノールで洗浄した後、シートメッシュですくい取り、乾燥させる。この蒸着膜(レプリカ膜)を、TEMで観察し、20個のセメンタイトについてEDSによる点分析を行う。セメンタイト中の炭素を除く合金元素の合計を100%とした場合の、Fe、Cr、Mn、及びMo濃度を質量%単位で定量する。20個のセメンタイトについて濃度を定量し、それぞれの元素の算術平均値を<Fe>b、<Cr>b、<Mn>b、<Mo>bと定義する。
続いて、炭化物中のMo濃度を求める。ここで、Fe、Cr、Mn、及び、Moはセメンタイトに濃化する。一方、V、Nb、及び、MoはMC型炭化物に濃化する。すなわち、Moは、焼戻しによりセメンタイト及びMC型炭化物の両方に濃化する。したがって、Mo量については、セメンタイト及びMC型炭化物について個別に算出する。なお、Vはセメンタイトにもその一部が濃化する場合がある。しかしながら、Vのセメンタイトへの濃化量は、MC型炭化物への濃化量と比較して無視できるほど小さい。したがって、固溶C量を求める上で、VはMC型炭化物のみに濃化するとみなす。
<Mo>c=(<Fe>a+<Cr>a+<Mn>a)×<Mo>b/(<Fe>b+<Cr>b+<Mn>b) (1)
<Mo>d=<Mo>a−<Mo>c (2)
析出C量は、セメンタイトとして析出するC量(<C>a)とMC型炭化物として析出するC量(<C>b)の合計として、算出される。<C>a及び<C>bはそれぞれ、式(3)及び式(4)により、質量%単位で算出される。なお、式(3)は、セメンタイトの構造がM3C型(MはFe、Cr、Mn、Moを含む)であることから導かれた式である。
<C>a=(<Fe>a/55.85+<Cr>a/52+<Mn>a/53.94+<Mo>c/95.9)/3×12 (3)
<C>b=(<V>a/50.94+<Mo>d/95.9+<Nb>a/92.9)×12 (4)
固溶C量(以下、<C>cともいう)は、鋼材のC含有量(<C>)と、析出C量との差として、式(5)により質量%単位で算出する。
<C>c=<C>−(<C>a+<C>b) (5)
本発明の鋼材のミクロ組織は、主として焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトからなる。より具体的には、ミクロ組織は体積率で90%以上の焼戻しマルテンサイト及び/又は焼戻しベイナイトからなる。すなわち、ミクロ組織は、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率の合計が90%以上である。ミクロ組織の残部はたとえば、残留オーステナイト等である。上述の化学組成を有する鋼材のミクロ組織が、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率の合計が90%以上を含有すれば、YSが862〜965MPa未満(125〜140ksi未満)、及びYRが90%以上となる。したがって、本実施形態においては、YSが862〜965MPa未満(125〜140ksi未満)、及びYRが90%以上であれば、ミクロ組織は、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率の合計が90%以上であるものとする。好ましくは、ミクロ組織は焼戻しマルテンサイト及び/又は焼戻しベイナイトのみからなる。
本実施形態の鋼材の形状は特に限定されない。鋼材はたとえば鋼管、鋼板である。鋼材が油井用鋼管である場合、好ましい肉厚は9〜60mmである。本発明は特に、厚肉の油井用鋼管としての使用に適する。より具体的には、本発明による鋼材が15mm以上、さらに、20mm以上の厚肉の油井用鋼管であっても、優れた強度及び耐SSC性を示す。
本実施形態の鋼材のYSは862〜965MPa未満(125〜140ksi未満)であり、YRは90%以上である。本明細書でいうYSは、引張り試験で得られた0.65%伸び時の応力を意味する。要するに、本実施形態の鋼材の強度は125ksi級である。本実施形態の鋼材は、このような高強度であっても、上述の化学組成、固溶C量、及び、ミクロ組織を満たすことで、優れた耐SSC性を有する。
本実施形態の鋼材の耐SSC性は、NACE TM0177−2005 Method Dに準拠したDCB試験によって評価できる。溶液は脱気した5%食塩水と4g/Lの酢酸Naとを混合させて、かつ塩酸にてpH3.5に調整する。オートクレーブ内に封入する気体は、10%のH2Sガスと90%のCO2ガスの混合ガスを全圧1atmとする。その後、クサビを打ち込んだDCB試験片を容器内に封入し、溶液を攪拌させながら、かつ前記混合ガスを連続的に吹き込みながら、24℃で3週間保持する。以上の条件で求めた、本実施形態の鋼材のK1SSC(MPa√m)は、30.0MPa√m以上である。
本発明による鋼材の製造方法は、準備工程と、焼入れ工程と、焼戻し工程とを備える。準備工程は素材準備工程と、熱間加工工程とを含んでもよい。本実施形態では、鋼材の製造方法の一例として、油井用鋼管の製造方法を説明する。油井用鋼管の製造方法は、素管を準備する工程(準備工程)と、素管に対して焼入れ及び焼戻しを実施して、油井用鋼管とする工程(焼入れ工程及び焼戻し工程)とを備える。以下、各工程について詳述する。
準備工程は、上述の化学組成を有する中間鋼材を準備する。中間鋼材は、上記化学組成を有していれば、製造方法は特に限定されない。ここでいう中間鋼材は、最終製品が鋼板の場合は、板状の鋼材であり、最終製品が鋼管の場合は素管である。
素材準備工程では、上述の化学組成を有する溶鋼を用いて素材を製造する。具体的には、溶鋼を用いて連続鋳造法により鋳片(スラブ、ブルーム、又は、ビレット)を製造する。溶鋼を用いて造塊法によりインゴットを製造してもよい。必要に応じて、スラブ、ブルーム又はインゴットを分塊圧延して、ビレットを製造してもよい。以上の工程により素材(スラブ、ブルーム、又は、ビレット)を製造する。
熱間加工工程では、準備された素材を熱間加工して中間鋼材を製造する。鋼材が鋼管である場合、中間鋼材は素管に相当する。始めに、ビレットを加熱炉で加熱する。加熱温度は特に限定されないが、たとえば、1100〜1300℃である。加熱炉から抽出されたビレットに対して熱間加工を実施して、素管(継目無鋼管)を製造する。たとえば、熱間加工としてマンネスマン法を実施し、素管を製造する。この場合、穿孔機により丸ビレットを穿孔圧延する。穿孔圧延する場合、穿孔比は特に限定されないが、たとえば、1〜4である。穿孔圧延された丸ビレットをさらに、マンドレルミル、レデューサ、サイジングミル等により熱間圧延して素管にする。熱間加工工程での累積の減面率はたとえば、20〜70%である。
焼戻し工程は、上述の焼入れ処理を実施した後、焼戻し処理を実施する。焼戻し温度は、鋼材の化学組成、及び得ようとするYSに応じて適宜調整する。つまり、本実施形態の化学組成を有する中間鋼材(素管)に対して、焼戻し温度を調整して、鋼材のYSを862〜965MPa未満(125〜140ksi未満)に調整する。
[YS及びTS試験]
引張試験はASTM E8に準拠して行った。上記の焼入れ及び焼戻し処理後の各鋼板の板厚中央から、直径6.35mm、平行部長さ35mmの丸棒引張試験片を作製した。引張試験片の軸方向は、鋼板の圧延方向と平行であった。各丸棒試験片を用いて、常温(25℃)、大気中にて引張試験を実施して、各位置におけるYS(MPa)及びTS(MPa)を得た。なお、本実施例では、引張試験で得られた0.65%伸び時の応力を、各試験番号のYSと定義した。また一様伸び中の最大応力をTSとした。このYSとTSの比をYR(%)とした。
本実施形態のミクロ組織において、試験番号23以外は、YSが862〜965MPa未満(125〜140ksi未満)、及び、YRが90%以上であったため、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率の合計は90%以上であると判断した。試験番号23では、フェライトが生成したものと考えられる。
上述の測定方法により、固溶C量(質量%)を測定及び算出した。なお、TEMは日本電子(株)製JEM−2010で、加速電圧は200kVとし、EDS点分析は照射電流2.56nA、各点で60秒の計測を行った。TEMによる観察領域は8μm×8μmとし、任意の10視野で観察した。固溶C量の計算において用いる、各元素の残渣量及びセメンタイト中の濃度は表6のとおりであった。
各鋼板を用いて、NACE TM0177−2005 Method Dに準拠したDCB試験を実施し、耐SSC性を評価した。具体的には、各鋼板の肉厚中央部から、図3Aに示すDCB試験片を3本ずつ採取した。図3Aは、DCB試験片の側面図及び断面図である。DCB試験片の長手方向が圧延方向と平行となるよう採取した。鋼板からさらに、図3Bに示すクサビを作製した。図3Bは、クサビの斜視図である。クサビの厚さtは3.10mmであった。
表5に試験結果を示す。
Claims (8)
- 質量%で、
C:0.25〜0.50%、
Si:0.05〜0.50%、
Mn:0.05〜1.00%、
P:0.025%以下、
S:0.0100%以下、
Al:0.005〜0.100%、
Cr:0.30〜1.50%、
Mo:0.25〜1.50%、
Ti:0.002〜0.050%、
B:0.0001〜0.0050%、
N:0.002〜0.010%、
O:0.0100%以下、
V:0〜0.30%、
Nb:0〜0.100%、
Ca:0〜0.0100%、
Mg:0〜0.0100%、
Zr:0〜0.0100%、
Co:0〜0.50%、
W:0〜0.50%、
Ni:0〜0.50%、及び、
Cu:0〜0.50%を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有し、
固溶Cを0.010〜0.050質量%含有し、
862〜965MPa未満の降伏強度、及び、90%以上の降伏比を有する、鋼材。 - 請求項1に記載の鋼材であって、
前記化学組成は、
V:0.01〜0.30%、及び、
Nb:0.002〜0.100%からなる群から選択される1種以上を含有する、鋼材。 - 請求項1又は請求項2に記載の鋼材であって、
前記化学組成は、
Ca:0.0001〜0.0100%、
Mg:0.0001〜0.0100%、及び、
Zr:0.0001〜0.0100%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、鋼材。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の鋼材であって、
前記化学組成は、
Co:0.02〜0.50%、及び、
W:0.02〜0.50%からなる群から選択される1種以上を含有する、鋼材。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の鋼材であって、
前記化学組成は、
Ni:0.02〜0.50%、及び、
Cu:0.01〜0.50%からなる群から選択される1種以上を含有する、鋼材。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の化学組成を有し、
固溶Cを0.010〜0.050質量%含有し、
862〜965MPa未満の降伏強度、及び、90%以上の降伏比を有する、油井用鋼管。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の化学組成を有する中間鋼材を準備する準備工程と、
準備工程後、800〜1000℃の前記中間鋼材を、300℃/分以上の冷却速度で冷却する焼入れ工程と、
焼入れ後の前記中間鋼材を、670℃〜Ac1点で10〜180分保持した後、600℃から200℃の間の平均冷却速度を5〜100℃/秒で冷却する焼戻し工程とを備える、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の鋼材の製造方法。 - 請求項7に記載の鋼材の製造方法であって、
前記準備工程は、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の化学組成を有する素材を準備する素材準備工程と、
前記素材を熱間加工して中間鋼材を製造する熱間加工工程とを含む、鋼材の製造方法。
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