JP6800755B2 - マルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼、並びにマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼を使用する製品及び製造プロセス - Google Patents
マルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼、並びにマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼を使用する製品及び製造プロセス Download PDFInfo
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Description
a)化学元素を溶融することによる、請求項1〜13のいずれか一項に規定された、マルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼を生産するステップ;
b)a)のステップにおいて溶融された材料を鋳造するステップ;
c)熱処理によってステップb)のインゴットを均質化するステップ;
d)圧延若しくは鍛造によって、ステップc)の製品を熱間コンフォーメーション(hot conformation)させるステップであって、このステップの最後における処理温度は、以下の式に従う、ステップ;
a)請求項1〜13のいずれか一項に規定されたマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼を備える管を圧延するステップであって、それに続いて熱処理が行われ、仕上げのステップのための加熱温度が以下の式に従う、ステップ;
b1)任意に焼入れするステップであって、使用される場合にはステップa)の加熱温度の式に従う、ステップ;
b2)圧延の直後、又は焼入れの熱サイクルの後の、550〜680℃の温度を備える一回の焼き戻しまたは2回の焼き戻しを行うステップ;
c)焼入れ後又は焼き戻し後に空冷又は水冷するステップ
環境1:20,000ppmのCl−;pH3.3;20mbarのH2S及び80%の特定の降伏限界
環境2:20,000ppmのCl−;pH3.3;40mbarのH2S及び80%の特定の降伏限界
環境3:20,000ppmのCl−;pH3.3;40mbarのH2S及び90%の特定の降伏限界
本発明の鋼に対しては、最先端技術によって採用されるものとは異なるクロム及びモリブデン含有量(少ないクロム及びバランスを取られたモリブデン)が提案された。この新しい合金のバランスは、ゴールとして有害な相、特に焼き戻しサイクルのような低温熱処理中に形成される有害な相の量を減少させ、耐腐食性を向上させる。低温の有害な相(シグマ、α’、又はその他)は通常、「475℃脆化」のような、その微細構造にフェライトを含むステンレス鋼の脆化に関連する。さらに、クロム及びモリブデン、その他の元素は、鋼の最終的な特性における基本的な役割を果たす。
本発明の一実施形態において、製造された製品は石油およびガスの用途に対して記載されており、δフェライト、マルテンサイト、残留オーステナイト、及びカイ相又はシグマ相のような問題にならないほど少量の有害な相を有する本発明のマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼を備え、δフェライトの量は20〜50%の範囲であり、マルテンサイトの量は50〜80%の範囲であり、15%以下の残留オーステナイトを有する。
本発明は、以下のステップ:
a)化学的元素を溶融することによる、請求項1〜13のいずれか一項に規定された、マルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼の生産のステップ;
b)ステップa)において溶融された材料の鋳造のステップ;
c)ステップb)のインゴットの、熱処理による均質化のステップ;
d)ステップc)の製品の、圧延又は鍛造による熱間コンフォーメーションであって、このステップの最後におけるプロセス温度が以下の式に従う、熱間コンフォーメーションのステップ;
を備えるという事実によって特徴づけられる、マルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼の、鍛造された、若しくは圧延された部品又は棒鋼の生産プロセスに言及する。
本発明はさらに、以下のステップ:
a)請求項1〜13のいずれか一項に規定されたようなマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼を備える管の圧延のステップであって、引き続いて熱処理が行われ、仕上げステップの加熱温度が以下の式に従う、ステップ;
b1)任意に焼入れのステップであって、及び使用される場合には、加熱温度はステップa)の式に従う、ステップ;
b2)圧延の直後、又は焼入れの熱サイクル後の、550〜680℃の温度を有する1回の又は2回の焼き戻しのステップ;
c)焼入れ又は焼き戻し後の空冷又は水冷のステップ;
を備えるマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼のシームレス管の生産のためのプロセスに言及する。
A)粗圧延ステップ(例えば、ビレットの穴あけからマンドレル連続ミル又はシュティーフェルタイプの非可逆二段ミル(Stiefel−type not reversible duo mill)(プラグミル))の前のビレット加熱温度が1150〜1300℃に保持されて、適切な微細構造(20〜50%のδフェライト)を保証する;
B)管の圧延の仕上げステップのための再加熱炉における直接的な装入が、カイ相形成の温度範囲における長い暴露時間を回避するのに好ましい;
ということである。管の圧延の仕上げステップにおける冷材装入は可能ではあるが、好ましくは避けられる。仕上げステップは、圧延機、ストレッチャー圧下ミル(stretcher reducing mill)、又は較正ローラ(calibrator roller)において行われる。いずれの場合においても、再加熱炉における仕上げ圧延に対する温度は、以下の式に従う。
発明者は、この材料はまた、幾らかの量のオーステナイトを戻し、600℃より高い第1の焼き戻し温度サイクル後にいくらかの新しいマルテンサイトを生産することができることを開示する。この温度より高い温度の焼き戻しサイクルの場合には、第2の焼き戻しは戻されたオーステナイトから形成された新しいマルテンサイトを焼き戻しするのに適用することができる。
E)代替的に、第1の焼き戻しサイクルの後に、オーステナイトの安定化を避けるために、水冷焼き戻しサイクルを適用することができる。
本発明の鋼は、本質的にマルテンサイト、δフェライト、及び幾らかの残留オーステナイトから成るマルテンサイト‐フェライト微細構造を示す。δフェライトの量は、熱間加工、特に20〜50%の範囲の熱間圧延によって制御される。微細構造の残り(〜70%)は、オーステナイトのマルテンサイトへの変態に由来し、結果的に幾らかの残留オーステナイトを有するマルテンサイトとなる。
Claims (20)
- マルテンサイト‐フェライト微細構造と、重量%で、
C:0.005〜0.030%;
Si:0.10〜0.40%;
Mn:0.20〜0.80%;
P:最大0.20%;
S:最大0.005%;
Cr:13〜15%;
Ni:4.0〜6.0%;
Mo:2.0〜4.5%;
V:0.01〜0.10%;
Nb:0.20〜0.50%;
N:0.020〜0.050%;
Al:0.001〜0.060%;
Ti:0.001〜0.050%;
Cu:0.01〜1.50%;
W:0.05%未満;
O:最大0.005%;
残部:Fe及び全量に対して最大0.20%までの量の工業的プロセスからの不可避な不純物;
の化学組成と、を備え、
式:LCP=0.500×%Cr+1.287×%Mo+1.308×%N−5.984
によって規定された3.2〜6.2の局所的腐食パラメータ(LCP)を有する、マルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼。 - 0.005〜0.015%のC含有量を備えることを特徴とする請求項1に記載のマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼。
- 13.5〜14.5%のCr含有量を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼。
- 4.5〜5.5%のNi含有量を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼。
- 3.0〜4.0%のMo含有量を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼。
- 0.8〜1.2%のCu含有量を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼。
- 13.5〜14.5%のCr含有量;3.0〜4.0%のMo含有量;0.20〜0.50%のNb含有量;及び0.020〜0.050%のN含有量を備えることを特徴とする請求項1、2及び4のいずれか一項に記載のマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼。
- 0.01〜0.50%のニオブ炭窒化物の体積分率を備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼。
- 4.2〜5.2のLCPを備えることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼。
- 24を超える孔食指数(PREN)を備え、PRENは、式:
PREN=%Cr+3.3×%Mo+16×%N
によって規定されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載のマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼からなり、δフェライト、マルテンサイト、及び残留オーステナイトからなる最終的な微細構造を有し、
20〜50%の範囲のδフェライト、50〜80%の範囲のマルテンサイト、及び15%以下の残留オーステナイトを有することを特徴とする製造された製品。 - シームレス管、接続金具、付属品、鍛造された、若しくは圧延された部品又は棒鋼であることを特徴とする請求項11に記載の製造された製品。
- ケーシングのためのシームレス管であることを特徴とする請求項11又は12に記載の製造された製品。
- チュービングのためのシームレス管であることを特徴とする請求項11〜13のいずれか一項に記載の製造された製品。
- 以下のステップ:
a)請求項1〜10のいずれか一項に記載のマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼を前記化学組成の溶融によって生産するステップ;
b)前記ステップa)において溶融された材料を鋳造するステップ;
c)前記ステップb)のインゴットを、熱処理によって均質化するステップ;
d)前記ステップc)の製品を、圧延又は鍛造によって熱間成形するステップであって、該ステップの最後におけるプロセス温度が、以下の式に従うステップ;
Tproc(℃)−16.9×%Cr−49.9×%Mo>535
e)任意に、前記ステップd)の製品を熱処理するステップ
を備えることを特徴とするマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼から成る鍛造された、又は圧延された部品又は棒鋼の生産のためのプロセス。 - 前記化学組成を溶融するステップが、誘導炉、真空誘導炉、又は電気炉において行われることを特徴とする請求項15に記載のプロセス。
- 前記鋳造するステップが、インゴット鋳造又は連続鋳造によって行われることを特徴とする請求項15又は16に記載のプロセス。
- 以下のステップ:
a)請求項1〜10のいずれか一項に記載のマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼を備える管を圧延するステップであって、続いて熱処理が行われる圧延するステップにおいて、
仕上げステップのための加熱温度が、以下の式に従う、ステップ;
Tproc(℃)−16.9×%Cr−49.9×%Mo>535
b)以下のサブステップに分割される、熱処理するステップ;
b1)任意に焼入れするステップであって、存在する場合には、加熱温度が前記ステップa)の式に従うステップ;
b2)圧延の直後、又は焼入れの熱サイクルの後に、550〜680℃の温度を備える1回又は2回の焼き戻しするステップ;
c)焼入れ又は焼き戻しの後に空冷又は水冷するステップ
を備えることを特徴とするマルテンサイト‐フェライト系ステンレス鋼のシームレス管の生産のためのプロセス。 - 前記圧延がマンドレル連続ミル又はシュティーフェルタイプの非可逆二段ミル(プラグミル)において行われることを特徴とする請求項18に記載のプロセス。
- 前記管の圧延を、仕上げ圧延において直接装入又は冷材装入を使用して行うことができることを特徴とする請求項18又は19に記載のプロセス。
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