JP6947012B2 - Steel materials, steel pipes for oil wells, and manufacturing methods for steel materials - Google Patents

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Description

本発明は、鋼材、油井用鋼管、及び、鋼材の製造方法に関する。 The present invention relates to steel materials, steel pipes for oil wells, and methods for manufacturing steel materials.

油井やガス井(以下、油井及びガス井を総称して、単に「油井」という)の深井戸化により、油井用鋼管の高強度化が要求されている。具体的には、80ksi級(降伏強度が80〜95ksi、つまり、551〜655MPa)や、95ksi級(降伏強度が95〜110ksi、つまり、655〜758MPa)の油井用鋼管が広く利用されており、最近ではさらに、110ksi級(降伏強度が110〜125ksi、つまり、758〜862MPa)、125ksi級(降伏強度が125〜140ksi、つまり862〜965MPa)、140ksi級(降伏強度が140〜155ksi、つまり965〜1069MPa)、及び、155ksi級(降伏強度が155〜170ksi、つまり1069〜1172MPa)の油井用鋼管が求められ始めている。 Higher strength of steel pipes for oil wells is required by deepening wells in oil wells and gas wells (hereinafter, oil wells and gas wells are collectively referred to as "oil wells"). Specifically, steel pipes for oil wells of 80 ksi class (yield strength of 80 to 95 ksi, that is, 551 to 655 MPa) and 95 ksi class (yield strength of 95 to 110 ksi, that is, 655 to 758 MPa) are widely used. More recently, 110 ksi class (yield strength is 110 to 125 ksi, that is, 758 to 862 MPa), 125 ksi class (yield strength is 125 to 140 ksi, that is, 862-965 MPa), 140 ksi class (yield strength is 140 to 155 ksi, that is, 965 to 965). Steel pipes for oil wells of 1069 MPa) and 155 ksi class (yield strength of 155 to 170 ksi, that is, 1069 to 1172 MPa) are beginning to be sought.

このような高強度が要求される過酷な環境は、たとえば極地である。極地のような寒冷地で使用される油井用鋼管は、高強度だけでなく、低温靭性も要求される。しかしながら、油井用鋼管の降伏強度が過度に高くなった場合、油井用鋼管の低温靭性の低下が懸念される。 A harsh environment where such high strength is required is, for example, a polar region. Steel pipes for oil wells used in cold regions such as polar regions are required to have not only high strength but also low temperature toughness. However, if the yield strength of the oil country steel pipe becomes excessively high, there is a concern that the low temperature toughness of the oil country steel pipe may decrease.

さらに、深井戸の多くは、腐食性を有する硫化水素を含有するサワー環境である。すなわち、このようなサワー環境で使用される油井用鋼管は、高強度及び低温靭性だけでなく、耐硫化物応力割れ性(耐Sulfide Stress Cracking性:以下、耐SSC性という)も要求される。 In addition, many deep wells are sour environments containing corrosive hydrogen sulfide. That is, steel pipes for oil wells used in such a sour environment are required to have not only high strength and low temperature toughness but also sulfide stress cracking resistance (Sulfide Stress Cracking resistance: hereinafter referred to as SSC resistance).

油井用鋼管に代表される鋼材の強度と低温靭性とを高める技術が、特開昭61−272351号公報(特許文献1)、特開昭59−74221号公報(特許文献2)、及び、特開2001−271134号公報(特許文献3)に提案されている。 Techniques for enhancing the strength and low temperature toughness of steel materials represented by steel pipes for oil wells are described in JP-A-61-272351 (Patent Document 1), JP-A-59-74221 (Patent Document 2), and It is proposed in Kai 2001-2711134 (Patent Document 3).

特許文献1に開示されている高強度高靭性油井用鋼管は、重量%で、C:0.20〜0.40%、Si:0.10〜0.50%、Mn:0.40〜2.0%、Cr:0.5〜2.0%、Mo:0.5〜2.0%、Nb:0.05%以下、V:0.03〜0.08%、Al:0.03〜0.1%を含有し、かつ不純物としてのPを0.015%以下、Sを0.015%以下とし、残部がFe及びP、S以外の不可避的不純物よりなる。この高強度高靭性油井用鋼管は、高強度と高靭性とを同時に達成できる、と特許文献1には記載されている。 The steel pipes for high-strength and high-toughness oil wells disclosed in Patent Document 1 have a C: 0.25 to 0.40%, Si: 0.10 to 0.50%, Mn: 0.40 to 2 in weight%. 0.0%, Cr: 0.5 to 2.0%, Mo: 0.5 to 2.0%, Nb: 0.05% or less, V: 0.03 to 0.08%, Al: 0.03 It contains ~ 0.1%, P as an impurity is 0.015% or less, S is 0.015% or less, and the balance is composed of unavoidable impurities other than Fe, P, and S. Patent Document 1 describes that this high-strength, high-toughness steel pipe for oil wells can achieve both high strength and high toughness at the same time.

特許文献2に開示されている高強度継目無鋼管は、重量%で、C:0.1〜0.5%、Si:0.1〜0.3%、Mn:0.2〜0.8%、Cr:1.0〜4.0%を含有し、Al:0.005〜0.1%であり、P及びSともに0.005%以下、そしてN:0.004%以下にそれぞれ低減し、かつ、Mo:0.2〜1.0%、ならびに、Nb:0.01〜0.1%を、Zr及び/又はTi:0.005〜0.1%とともに、必要によってはさらに、V:0.1%以下、及び、B:0.005%以下のうち少なくとも一種をあわせ含有する成分組成になる。この高強度継目無鋼管は、0.6%耐力70〜120kgf/mmにおいて、優れた耐硫化物腐食割れ性と、低温靭性とを兼備させることからなる、と特許文献2には記載されている。 The high-strength seamless steel pipe disclosed in Patent Document 2 has a weight% of C: 0.1 to 0.5%, Si: 0.1 to 0.3%, and Mn: 0.2 to 0.8. %, Cr: 1.0 to 4.0%, Al: 0.005 to 0.1%, both P and S reduced to 0.005% or less, and N: 0.004% or less, respectively. And Mo: 0.2-1.0%, and Nb: 0.01-0.1%, along with Zr and / or Ti: 0.005-0.1%, and if necessary, further. The component composition contains at least one of V: 0.1% or less and B: 0.005% or less. It is described in Patent Document 2 that this high-strength seamless steel pipe has both excellent sulfide corrosion cracking resistance and low-temperature toughness at a 0.6% proof stress of 70 to 120 kgf / mm 2. There is.

特許文献3に開示されている低合金鋼材は、質量%で、C:0.2〜0.35%、Si:0.05〜0.5%、Mn:0.1〜1%、P:0.025%以下、S:0.01%以下、Cr:0.1〜1.2%、Mo:0.1〜1%、B:0.0001〜0.005%、Al:0.005〜0.1%、V:0.05〜0.5%、Ni:0.1%以下、N:0.01%以下、O(酸素):0.01%以下を含有し、残部Fe及び不純物からなり、Mo及びV含有量が式(1)(0.03≦Mo×V≦0.3)、及び、式(2)(0.5×Mo−V+GS/10≧1)を満たす化学組成を有する。低合金鋼材はさらに、降伏応力が1060MPa(155ksi)以上である。この低合金鋼材は、高強度であっても耐SSC性及び靭性に優れている、と特許文献3には記載されている。 The low alloy steel material disclosed in Patent Document 3 has a mass% of C: 0.2 to 0.35%, Si: 0.05 to 0.5%, Mn: 0.1 to 1%, P: 0.025% or less, S: 0.01% or less, Cr: 0.1 to 1.2%, Mo: 0.1 to 1%, B: 0.0001 to 0.005%, Al: 0.005 ~ 0.1%, V: 0.05 ~ 0.5%, Ni: 0.1% or less, N: 0.01% or less, O (oxygen): 0.01% or less, and the balance Fe and Chemistry composed of impurities and having Mo and V contents satisfying the formulas (1) (0.03 ≦ Mo × V ≦ 0.3) and the formula (2) (0.5 × Mo−V + GS / 10 ≧ 1). Has a composition. The low alloy steel material further has a yield stress of 1060 MPa (155 ksi) or more. Patent Document 3 describes that this low alloy steel material is excellent in SSC resistance and toughness even if it has high strength.

特開昭61−272351号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-272351 特開昭59−074221号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-074221 特開2001−271134号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-2711134

しかしながら、上記特許文献1〜3に開示された技術を適用しても、降伏強度が155ksi(降伏強度が1069MPa)を超える油井用鋼管の場合、優れた低温靭性及び優れた耐SSC性を安定して得られない場合がある。 However, even if the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3 are applied, in the case of a steel pipe for an oil well having a yield strength of more than 155 ksi (yield strength of 1069 MPa), excellent low temperature toughness and excellent SSC resistance are stable. May not be obtained.

本開示の目的は、降伏強度が1069超〜1172MPa(155超〜170ksi、155ksi級)の高強度と、優れた低温靭性と、優れた耐SSC性とを有する、鋼材及び油井用鋼管を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a steel material and a steel pipe for an oil well, which have a high yield strength of more than 1069 to 1172 MPa (more than 155 to 170 ksi, 155 ksi class), excellent low temperature toughness, and excellent SSC resistance. That is.

本開示による鋼材は、質量%で、C:0.15〜0.50%、Si:0.05〜1.00%、Mn:0.05〜1.00%、P:0.025%以下、S:0.0100%以下、Al:0.005〜0.100%、Cr:0.20〜1.50%、Mo:0.25〜1.50%、Ti:0.002〜0.050%、B:0.0001〜0.0050%、N:0.0100%以下、O:0.0100%以下、V:0〜0.60%、Nb:0〜0.030%、Ca:0〜0.0100%、Mg:0〜0.0100%、Zr:0〜0.0100%、Co:0〜0.50%、W:0〜0.50%、Ni:0〜0.10%、Cu:0〜0.50%、及び、希土類元素:0〜0.0100%を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有する。本開示による鋼材はさらに、固溶Cを0.010〜0.060質量%含有する。本開示による鋼材はさらに、旧オーステナイト結晶粒の結晶粒度番号が8.0以上である。本開示による鋼材はさらに、降伏強度が1069超〜1172MPaであり、降伏比が85%以上である。 The steel material according to the present disclosure has C: 0.15 to 0.50%, Si: 0.05 to 1.00%, Mn: 0.05 to 1.00%, P: 0.025% or less in mass%. , S: 0.0100% or less, Al: 0.005 to 0.100%, Cr: 0.25 to 1.50%, Mo: 0.25 to 1.50%, Ti: 0.002 to 0. 050%, B: 0.0001 to 0.0050%, N: 0.0100% or less, O: 0.0100% or less, V: 0 to 0.60%, Nb: 0 to 0.030%, Ca: 0 to 0.0100%, Mg: 0 to 0.0100%, Zr: 0 to 0.0100%, Co: 0 to 0.50%, W: 0 to 0.50%, Ni: 0 to 0.10. %, Cu: 0 to 0.50%, and rare earth element: 0 to 0.0100%, and the balance has a chemical composition of Fe and impurities. The steel material according to the present disclosure further contains 0.010 to 0.060% by mass of solid solution C. Further, the steel material according to the present disclosure has a grain size number of 8.0 or more for the former austenite crystal grains. Further, the steel material according to the present disclosure has a yield strength of more than 1069 to 1172 MPa and a yield ratio of 85% or more.

本開示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、上述の化学組成を有する中間鋼材を準備する。焼入れ工程は、準備工程後、800〜1000℃の中間鋼材を、300℃/分以上の冷却速度で冷却する。焼戻し工程は、焼入れ後の中間鋼材を、580〜720℃で10〜180分保持した後、580℃から200℃の間の平均冷却速度を4〜300℃/秒で冷却する。 The method for producing a steel material according to the present disclosure includes a preparation step, a quenching step, and a tempering step. In the preparation step, an intermediate steel material having the above-mentioned chemical composition is prepared. In the quenching step, after the preparatory step, the intermediate steel material at 800 to 1000 ° C. is cooled at a cooling rate of 300 ° C./min or more. In the tempering step, the intermediate steel material after quenching is held at 580 to 720 ° C. for 10 to 180 minutes, and then the average cooling rate between 580 ° C. and 200 ° C. is cooled at 4 to 300 ° C./sec.

本開示による鋼材及び油井用鋼管は、降伏強度が1069超〜1172MPa(155ksi級)の高強度と、優れた低温靭性と、優れた耐SSC性とを有する。 The steel materials and steel pipes for oil wells according to the present disclosure have high yield strength of more than 1069 to 1172 MPa (155 ksi class), excellent low temperature toughness, and excellent SSC resistance.

図1は、各試験番号の固溶C量と、−40℃における吸収エネルギーと、耐SSC性との関係を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the amount of solid solution C of each test number, the absorbed energy at −40 ° C., and the SSC resistance.

本発明者らは、鋼材及び油井用鋼管において、降伏強度が1069超〜1172MPa(155ksi級)の高強度と、優れた低温靭性と、優れた耐SSC性とを得るための方法について調査検討し、次の知見を得た。 The present inventors investigated and investigated a method for obtaining high strength with a yield strength of more than 1069 to 1172 MPa (155 ksi class), excellent low temperature toughness, and excellent SSC resistance in steel materials and steel pipes for oil wells. , The following findings were obtained.

(A)高強度を有する鋼材においては、高強度になるほど鋼材の転位密度が増加する。鋼材の転位密度が高まれば、鋼材の降伏強度YS(Yield Strength)が高まる一方、鋼材の低温靭性及び耐SSC性が低下する。 (A) In a steel material having high strength, the dislocation density of the steel material increases as the strength increases. When the dislocation density of the steel material is increased, the yield strength YS (Yield Strength) of the steel material is increased, while the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material are lowered.

鋼材の転位が可動転位である場合、転位が消滅する場合がある。この場合、鋼材の強度が低下する。そこで、鋼材の転位が可動転位にならないようにすれば、転位の消滅を抑制し、転位密度の低下を抑制することができる。この場合、鋼材の強度を維持することができる。そこで本発明者らは、鋼材の転位を不動転位にすることで、鋼材の降伏強度を高めることを考えた。 When the dislocation of steel material is a movable dislocation, the dislocation may disappear. In this case, the strength of the steel material decreases. Therefore, if the dislocations of the steel material are prevented from becoming movable dislocations, the disappearance of dislocations can be suppressed and the decrease in dislocation density can be suppressed. In this case, the strength of the steel material can be maintained. Therefore, the present inventors have considered to increase the yield strength of the steel material by making the dislocation of the steel material an immovable dislocation.

具体的に、本発明者らは、鋼材中に固溶しているC(以下、「固溶C」ともいう)によって転位を不動転位にすることについて検討した。以下、固溶Cによる不動転位を「固溶C不動転位」ともいう。検討の結果、鋼材中の固溶C量を調整すると、鋼材の降伏強度の低下が抑制された。鋼材中の固溶C量を調整するとさらに、鋼材の低温靭性及び耐SSC性が高まる場合があることを、本発明者らは見出した。 Specifically, the present inventors have studied making dislocations immobile dislocations by C (hereinafter, also referred to as “solid solution C”) that is solid-solved in a steel material. Hereinafter, immovable dislocations due to solid solution C are also referred to as "solid solution C immovable dislocations". As a result of the examination, when the amount of solid solution C in the steel material was adjusted, the decrease in the yield strength of the steel material was suppressed. The present inventors have found that adjusting the amount of solid solution C in the steel material may further increase the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material.

すなわち、固溶C量を高めれば、鋼材の低温靭性と、鋼材の耐SSC性とを高めることができる。したがって、降伏強度と、低温靭性と、耐SSC性とを高めた鋼材を得るためには、固溶C量を高め、転位密度全体に対して、固溶C不動転位密度を高める必要があるのではないかと本発明者らは考えた。 That is, if the amount of solid solution C is increased, the low temperature toughness of the steel material and the SSC resistance of the steel material can be increased. Therefore, in order to obtain a steel material having improved yield strength, low temperature toughness, and SSC resistance, it is necessary to increase the amount of solid solution C and increase the solid solution C immobile dislocation density with respect to the overall dislocation density. The present inventors thought that this might be the case.

以上のとおり、本発明者らは、鋼材中の固溶C量を適切に調整すれば、155ksi級の降伏強度を維持しつつ、鋼材の低温靭性と、鋼材の耐SSC性とを高めることができると考えた。そこで、本発明者らは、質量%で、C:0.15〜0.50%、Si:0.05〜1.00%、Mn:0.05〜1.00%、P:0.025%以下、S:0.0100%以下、Al:0.005〜0.100%、Cr:0.20〜1.50%、Mo:0.25〜1.50%、Ti:0.002〜0.050%、B:0.0001〜0.0050%、N:0.0100%以下、O:0.0100%以下、V:0〜0.60%、Nb:0〜0.030%、Ca:0〜0.0100%、Mg:0〜0.0100%、Zr:0〜0.0100%、Co:0〜0.50%、W:0〜0.50%、Ni:0〜0.10%、Cu:0〜0.50%、及び、希土類元素:0〜0.0100%を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有する鋼材を用いて、固溶C量と、降伏強度と、低温靭性と、耐SSC性との関係を調査した。 As described above, the present inventors can improve the low temperature toughness of the steel material and the SSC resistance of the steel material while maintaining the yield strength of 155 ksi class by appropriately adjusting the amount of solid solution C in the steel material. I thought I could do it. Therefore, the present inventors, in terms of mass%, C: 0.15 to 0.50%, Si: 0.05 to 1.00%, Mn: 0.05 to 1.00%, P: 0.025. % Or less, S: 0.0100% or less, Al: 0.005 to 0.100%, Cr: 0.25 to 1.50%, Mo: 0.25 to 1.50%, Ti: 0.002 to 0.050%, B: 0.0001 to 0.0050%, N: 0.0100% or less, O: 0.0100% or less, V: 0 to 0.60%, Nb: 0 to 0.030%, Ca: 0 to 0.0100%, Mg: 0 to 0.0100%, Zr: 0 to 0.0100%, Co: 0 to 0.50%, W: 0 to 0.50%, Ni: 0 to 0 Using a steel material containing 10%, Cu: 0 to 0.50%, and rare earth elements: 0 to 0.0100% and having a chemical composition with the balance consisting of Fe and impurities, the amount of solid solution C and The relationship between yield strength, low temperature toughness and SSC resistance was investigated.

[固溶C量と低温靭性と耐SSC性との関係]
図1は、固溶C量と、−40℃における吸収エネルギーと、耐SSC性との関係を示す図である。図1は次の方法で得られた。後で詳述する実施例のうち、固溶C量以外の条件が本実施形態の範囲を満たす鋼材について、得られた固溶C量(質量%)と、−40℃における吸収エネルギーE(−40℃)(J)と、後述する方法で決定した耐SSC性の評価結果とを用いて、図1を作成した。
[Relationship between solid solution C amount, low temperature toughness and SSC resistance]
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the amount of solid solution C, the absorbed energy at −40 ° C., and the SSC resistance. FIG. 1 was obtained by the following method. Among the examples to be described in detail later, for a steel material in which conditions other than the solid solution C amount satisfy the range of the present embodiment, the obtained solid solution C amount (mass%) and the absorbed energy E (-) at −40 ° C. FIG. 1 was created using 40 ° C.) (J) and the evaluation results of SSC resistance determined by the method described later.

図1に示す鋼材の降伏強度YSは、いずれも1069超〜1172MPa(155ksi級)の範囲内であった。降伏強度YSの調整は、焼戻し温度を調整することにより行った。また、低温靭性について、低温靭性の指標である、−40℃における吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J以上である場合、鋼材の低温靭性に優れると判断した。なお、図1中の「○」は優れた耐SSC性が得られた鋼材を示す。一方、図1中の「●」は優れた耐SSC性が得られなかった鋼材を示す。 The yield strength YS of the steel materials shown in FIG. 1 was in the range of more than 1069 to 1172 MPa (155 ksi class). The yield strength YS was adjusted by adjusting the tempering temperature. Further, regarding the low temperature toughness, when the absorbed energy E (-40 ° C.) at −40 ° C., which is an index of the low temperature toughness, is 74.0 J or more, it is judged that the low temperature toughness of the steel material is excellent. In addition, "◯" in FIG. 1 indicates a steel material which obtained excellent SSC resistance. On the other hand, “●” in FIG. 1 indicates a steel material for which excellent SSC resistance could not be obtained.

図1を参照して、上記化学組成を満たす鋼材において、固溶C量が0.010質量%以上であれば、吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J以上となり、鋼材は優れた低温靭性を示した。この理由について本発明者らは、次のとおり考えている。粗大な炭化物は応力集中源となる。すなわち、粗大な炭化物は割れの起点となり、鋼材の低温靭性を低下する。一方、上記化学組成を満たす鋼材においては、固溶C量を高めることにより、炭化物の析出が抑制される。この場合、炭化物が析出する過程において、粗大な炭化物の生成が抑制される。すなわち、固溶C量を高めることにより、粗大な炭化物の生成が抑制され、炭化物が微細に分散する。そのため、粗大な炭化物を起点とする割れが抑制される。その結果、鋼材の低温靭性が高まる。 With reference to FIG. 1, in a steel material satisfying the above chemical composition, if the amount of solid solution C is 0.010% by mass or more, the absorption energy E (-40 ° C.) is 74.0J or more, and the steel material has an excellent low temperature. Showed toughness. The present inventors consider the reason for this as follows. Coarse carbides are a source of stress concentration. That is, the coarse carbide becomes the starting point of cracking and lowers the low temperature toughness of the steel material. On the other hand, in a steel material satisfying the above chemical composition, precipitation of carbides is suppressed by increasing the amount of solid solution C. In this case, the formation of coarse carbides is suppressed in the process of precipitation of carbides. That is, by increasing the amount of solid solution C, the formation of coarse carbides is suppressed, and the carbides are finely dispersed. Therefore, cracks originating from coarse carbides are suppressed. As a result, the low temperature toughness of the steel material is increased.

図1を参照して、上記化学組成を満たす鋼材において、固溶C量が0.010質量%以上であればさらに、鋼材は優れた耐SSC性を示した。この理由について本発明者らは、次のとおり考えている。可動転位は水素を吸蔵しやすい。そのため、鋼材の転位密度が増加すれば、鋼材が吸蔵する水素量は増加しやすい。その結果、鋼材の水素濃度が高まり、鋼材の耐SSC性が低下する。一方、上記化学組成を満たす鋼材において、固溶C量を高めることにより、鋼材中の可動転位がCによって固定され、固溶C不動転位となる。そのため、鋼材に吸蔵される水素が低減する。その結果、鋼材の耐SSC性が高まる。 With reference to FIG. 1, in the steel material satisfying the above chemical composition, when the solid solution C amount was 0.010% by mass or more, the steel material further exhibited excellent SSC resistance. The present inventors consider the reason for this as follows. Movable dislocations tend to occlude hydrogen. Therefore, if the dislocation density of the steel material increases, the amount of hydrogen occluded by the steel material tends to increase. As a result, the hydrogen concentration of the steel material increases, and the SSC resistance of the steel material decreases. On the other hand, in a steel material satisfying the above chemical composition, by increasing the amount of solid solution C, movable dislocations in the steel material are fixed by C, resulting in solid solution C immovable dislocations. Therefore, the amount of hydrogen occluded in the steel material is reduced. As a result, the SSC resistance of the steel material is increased.

一方、図1を参照して、上記化学組成を満たす鋼材において、固溶C量が0.060質量%を超えれば、鋼材はかえって優れた耐SSC性を示さない。この理由については明らかになっていない。しかしながら、上記化学組成を満たす鋼材において、固溶C量を0.010質量%以上とし、さらに固溶C量を0.060質量%以下とすれば、優れた耐SSC性を得ることができる。固溶C量が0.060質量%を超えればさらに、吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J未満となり、鋼材は優れた低温靭性を示さない場合がある。 On the other hand, referring to FIG. 1, in a steel material satisfying the above chemical composition, if the amount of solid solution C exceeds 0.060% by mass, the steel material does not show excellent SSC resistance. The reason for this is not clear. However, in a steel material satisfying the above chemical composition, if the amount of solid solution C is 0.010% by mass or more and the amount of solid solution C is 0.060% by mass or less, excellent SSC resistance can be obtained. If the amount of solid solution C exceeds 0.060% by mass, the absorbed energy E (-40 ° C.) becomes less than 74.0J, and the steel material may not exhibit excellent low temperature toughness.

以上より、上述の化学組成を満たし、固溶C量を0.010〜0.060質量%とすれば、後述の条件を満たすことを条件に、鋼材は、降伏強度YSが1069超〜1172MPaであっても、−40℃における吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J以上となり、優れた低温靭性を示し、さらに、優れた耐SSC性を示す。したがって、本実施形態において、固溶C量は0.010〜0.060質量%とする。 Based on the above, if the above-mentioned chemical composition is satisfied and the amount of solid-dissolved C is 0.010 to 0.060% by mass, the steel material has a yield strength YS of more than 1069 to 1172 MPa, provided that the conditions described below are satisfied. Even if there is, the absorbed energy E (-40 ° C) at −40 ° C. is 74.0 J or more, showing excellent low temperature toughness, and further showing excellent SSC resistance. Therefore, in the present embodiment, the amount of solid solution C is 0.010 to 0.060% by mass.

(B)旧オーステナイト結晶粒(以下、「旧γ粒」ともいう)が粗大であれば、つまり、旧γ粒の結晶粒度番号が低すぎれば、旧γ粒界に応力が集中する。そのため、旧γ粒界を起点として割れが発生し、進展する。この場合、鋼材の低温靭性及び耐SSC性が低下する。旧γ粒が粗大であればさらに、旧γ粒界に元素が偏析しやすい。旧γ粒界に元素が偏析した場合、偏析した元素は旧γ粒界の割れ感受性を高める。その結果、鋼材の低温靭性及び耐SSC性がさらに低下する。 (B) If the old austenite crystal grains (hereinafter, also referred to as "old γ grains") are coarse, that is, if the crystal grain size number of the old γ grains is too low, stress is concentrated at the old γ grain boundaries. Therefore, cracks occur and progress from the old γ grain boundaries. In this case, the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material are lowered. If the old γ grains are coarse, the elements are more likely to segregate at the old γ grain boundaries. When an element segregates at the old γ grain boundary, the segregated element increases the crack susceptibility of the old γ grain boundary. As a result, the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material are further reduced.

一方、旧γ粒が微細であれば、つまり、旧γ粒の結晶粒度番号が高ければ、単位体積あたりの粒界面積が高まる。この場合、応力集中が緩和され、鋼材の低温靭性及び耐SSC性が高まる。この場合さらに、鋼材の旧γ粒界への元素の偏析を抑制できる。その結果、鋼材の低温靭性及び耐SSC性が高まる。したがって、本実施形態による鋼材の旧γ粒は、結晶粒度番号で8.0以上である。この場合、鋼材の低温靭性及び耐SSC性を高めることができる。なお、本明細書において、結晶粒度番号とは、JIS G0551(2013)に準拠した方法で測定した粒度番号を意味する。 On the other hand, if the old γ grains are fine, that is, if the crystal grain size number of the old γ grains is high, the grain boundary area per unit volume increases. In this case, the stress concentration is relaxed, and the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material are enhanced. In this case, it is possible to further suppress the segregation of elements into the old γ grain boundaries of the steel material. As a result, the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material are enhanced. Therefore, the old γ grains of the steel material according to the present embodiment have a crystal grain size number of 8.0 or more. In this case, the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material can be improved. In addition, in this specification, the crystal particle size number means the particle size number measured by the method conforming to JIS G0551 (2013).

なお、本実施形態による鋼材のミクロ組織は、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイト主体の組織である。焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイト主体とは、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%以上であることを意味する。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主体であれば、本実施形態による鋼材において、降伏強度YSは1069超〜1172MPa(155ksi級)、降伏比YR(引張強度TS(Tensile Strength)に対する降伏強度YSの比、すなわち、降伏比YR=降伏強度YS/引張強度TS(%))は85%以上となる。 The microstructure of the steel material according to this embodiment is mainly tempered martensite and tempered bainite. The term "tempered martensite and tempered bainite" means that the total volume ratio of tempered martensite and tempered bainite is 90% or more. If the microstructure of the steel material is mainly tempered martensite and tempered bainite, the yield strength YS is more than 1069 to 1172 MPa (155 ksi class) and the yield ratio YR (yield strength with respect to tensile strength TS (Tensil Strength)) in the steel material according to the present embodiment. The ratio of YS, that is, the yield ratio YR = yield strength YS / tensile strength TS (%)) is 85% or more.

以上の知見に基づいて完成した本実施形態による鋼材は、質量%で、C:0.15〜0.50%、Si:0.05〜1.00%、Mn:0.05〜1.00%、P:0.025%以下、S:0.0100%以下、Al:0.005〜0.100%、Cr:0.20〜1.50%、Mo:0.25〜1.50%、Ti:0.002〜0.050%、B:0.0001〜0.0050%、N:0.0100%以下、O:0.0100%以下、V:0〜0.60%、Nb:0〜0.030%、Ca:0〜0.0100%、Mg:0〜0.0100%、Zr:0〜0.0100%、Co:0〜0.50%、W:0〜0.50%、Ni:0〜0.10%、Cu:0〜0.50%、及び、希土類元素:0〜0.0100%を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有する。本実施形態による鋼材はさらに、固溶Cを0.010〜0.060質量%含有する。本実施形態による鋼材はさらに、旧オーステナイト結晶粒の結晶粒度番号が8.0以上である。本実施形態による鋼材はさらに、降伏強度が1069超〜1172MPaであり、降伏比が85%以上である。 The steel material according to the present embodiment completed based on the above findings has a mass% of C: 0.15 to 0.50%, Si: 0.05 to 1.00%, and Mn: 0.05 to 1.00. %, P: 0.025% or less, S: 0.0100% or less, Al: 0.005 to 0.100%, Cr: 0.25 to 1.50%, Mo: 0.25 to 1.50% , Ti: 0.002 to 0.050%, B: 0.0001 to 0.0050%, N: 0.0100% or less, O: 0.0100% or less, V: 0 to 0.60%, Nb: 0 to 0.030%, Ca: 0 to 0.0100%, Mg: 0 to 0.0100%, Zr: 0 to 0.0100%, Co: 0 to 0.50%, W: 0 to 0.50 %, Ni: 0 to 0.10%, Cu: 0 to 0.50%, and rare earth element: 0 to 0.0100%, and the balance has a chemical composition of Fe and impurities. The steel material according to this embodiment further contains 0.010 to 0.060% by mass of solid solution C. Further, the steel material according to the present embodiment has a grain size number of 8.0 or more for the former austenite crystal grains. Further, the steel material according to the present embodiment has a yield strength of more than 1069 to 1172 MPa and a yield ratio of 85% or more.

本明細書において、鋼材とは、特に限定されないが、たとえば、鋼管、鋼板である。 In the present specification, the steel material is not particularly limited, but is, for example, a steel pipe or a steel plate.

本実施形態による鋼材は、優れた強度と、優れた低温靭性と、優れた耐SSC性とを示す。 The steel material according to the present embodiment exhibits excellent strength, excellent low temperature toughness, and excellent SSC resistance.

上記化学組成は、V:0.01〜0.60%、及び、Nb:0.002〜0.030%からなる群から選択される1種以上を含有してもよい。 The chemical composition may contain one or more selected from the group consisting of V: 0.01 to 0.60% and Nb: 0.002 to 0.030%.

上記化学組成は、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種以上を含有してもよい。 The chemical composition is one or 2 selected from the group consisting of Ca: 0.0001 to 0.0100%, Mg: 0.0001 to 0.0100%, and Zr: 0.0001 to 0.0100%. It may contain more than a seed.

上記化学組成は、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種以上を含有してもよい。 The chemical composition may contain one or more selected from the group consisting of Co: 0.02 to 0.50% and W: 0.02 to 0.50%.

上記化学組成は、Ni:0.01〜0.10%、及び、Cu:0.01〜0.50%からなる群から選択される1種以上を含有してもよい。 The chemical composition may contain one or more selected from the group consisting of Ni: 0.01 to 0.10% and Cu: 0.01 to 0.50%.

上記化学組成は、希土類元素:0.0001〜0.0100%を含有してもよい。 The chemical composition may contain a rare earth element: 0.0001 to 0.0100%.

上記鋼材は、上記化学組成を有し、固溶Cを0.010〜0.060質量%含有し、旧オーステナイト結晶粒の結晶粒度番号が8.0以上であり、降伏強度が1069超〜1172MPaであり、降伏比が85%以上である、油井用鋼管であってもよい。 The steel material has the above chemical composition, contains 0.010 to 0.060% by mass of solid solution C, has a grain size number of 8.0 or more for the former austenite crystal grains, and has a yield strength of more than 1069 to 1172 MPa. It may be a steel pipe for an oil well having a yield ratio of 85% or more.

本明細書において、油井用鋼管はラインパイプ用鋼管であってもよく、油井管であってもよい。油井用鋼管は、継目無鋼管であってもよく、溶接鋼管であってもよい。油井管は、たとえば、ケーシングやチュービング用途で用いられる鋼管である。 In the present specification, the steel pipe for an oil well may be a steel pipe for a line pipe or an oil well pipe. The steel pipe for oil wells may be a seamless steel pipe or a welded steel pipe. The well pipe is, for example, a steel pipe used for casing and tubing applications.

なお、上記優れた低温靭性とは、具体的には、−40℃で実施する、JIS Z 2242(2005)に準拠したシャルピー衝撃試験において、−40℃における吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J以上であることを意味する。 The above-mentioned excellent low-temperature toughness specifically means that the absorbed energy E (-40 ° C.) at −40 ° C. is 74 in the Charpy impact test conforming to JIS Z 2242 (2005) conducted at −40 ° C. It means that it is 0.0J or more.

なお、上記優れた耐SSC性とは、具体的には、鋼材に対し、降伏応力の85%に相当する応力を負荷し、0.003barのHSを封入した5%塩化ナトリウム+0.5%酢酸水溶液、及び、0.005barのHSを封入した5%塩化ナトリウム+0.5%酢酸水溶液に浸漬する、NACE TM0177−2005 Method Aに準拠したコルテスト試験において、いずれの鋼材も720時間破断しないことを意味する。 The excellent SSC resistance is specifically defined as 5% sodium chloride +0.5 in which 0.003 bar of H 2 S is sealed by applying a stress corresponding to 85% of the yield stress to the steel material. % aqueous solution of acetic acid, and, immersed in 5% NaCl + 0.5% acetic acid aqueous solution encapsulating H 2 S of 0.005Bar, in Korutesuto test according to NACE TM0177-2005 Method a, also break 720 hours either steel Means not.

また、上記固溶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。
Further, the solid solution C amount means the difference between the C amount (mass%) in the carbide in the steel material and the C content in the chemical composition of the steel material. The amount of C in the carbide in the steel material is Fe concentration <Fe> a, Cr concentration <Cr> a in the carbide (cementite and MC type carbide) obtained as a residue by performing extraction residue analysis on the steel material. For Mn concentration <Mn> a, Mo concentration <Mo> a, V concentration <V> a, Nb concentration <Nb> a, and cementite identified by TEM observation of the replica film obtained by the extraction replica method. Using the Fe concentration <Fe> b, Cr concentration <Cr> b, Mn concentration <Mn> b, and Mo concentration <Mo> b in cementite obtained by performing point analysis by EDS, the formula (1) ) ~ Eq. (5).
<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)
(Amount of solid solution C) = <C>-(<C> a + <C> b) (5)
In the present specification, cementite means a carbide having an Fe content of 50% by mass or more.

本実施形態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、上述の化学組成を有する中間鋼材を準備する。焼入れ工程は、準備工程後、800〜1000℃の中間鋼材を、300℃/分以上の冷却速度で冷却する。焼戻し工程は、焼入れ後の中間鋼材を、580〜720℃で10〜180分保持した後、580℃から200℃の間の平均冷却速度を4〜300℃/秒で冷却する。 The method for producing a steel material according to the present embodiment includes a preparation step, a quenching step, and a tempering step. In the preparation step, an intermediate steel material having the above-mentioned chemical composition is prepared. In the quenching step, after the preparatory step, the intermediate steel material at 800 to 1000 ° C. is cooled at a cooling rate of 300 ° C./min or more. In the tempering step, the intermediate steel material after quenching is held at 580 to 720 ° C. for 10 to 180 minutes, and then the average cooling rate between 580 ° C. and 200 ° C. is cooled at 4 to 300 ° C./sec.

上記製造方法の準備工程は、上述の化学組成を有する素材を準備する素材準備工程と、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んでもよい。 The preparation step of the above-mentioned manufacturing method may include a material preparation step of preparing a material having the above-mentioned chemical composition and a hot-working step of hot-working the material to produce an intermediate steel material.

以下、本実施形態による鋼材及び油井用鋼管について詳述する。元素に関する「%」は、特に断りがない限り、質量%を意味する。 Hereinafter, the steel material and the steel pipe for oil wells according to the present embodiment will be described in detail. Unless otherwise specified, "%" for an element means mass%.

[化学組成]
本実施形態による鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。
[Chemical composition]
The chemical composition of the steel material according to this embodiment contains the following elements.

C:0.15〜0.50%
炭素(C)は、焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。C含有量が0.15%以上であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であることを条件として、降伏強度を1069MPa超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0.15〜0.50%である。C含有量の好ましい下限は0.20%である。C含有量の好ましい上限は0.48%であり、より好ましくは0.45%であり、さらに好ましくは0.40%である。
C: 0.15 to 0.50%
Carbon (C) enhances hardenability and enhances the strength of steel materials. When the C content is 0.15% or more, the yield strength can be increased to more than 1069 MPa, provided that the content of other elements is within the range of the present embodiment. C further promotes spheroidization of carbides during tempering during the manufacturing process and enhances the SSC resistance of the steel material. If the carbides are dispersed, the strength of the steel material is further increased. If the C content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the C content is too high, the toughness of the steel material is lowered and shrinkage is likely to occur. Therefore, the C content is 0.15 to 0.50%. The preferable lower limit of the C content is 0.20%. The preferred upper limit of the C content is 0.48%, more preferably 0.45%, and even more preferably 0.40%.

Si:0.05〜1.00%
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0.05〜1.00%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0.85%である。
Si: 0.05 to 1.00%
Silicon (Si) deoxidizes steel. If the Si content is too low, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the Si content is too high, the SSC resistance of the steel material is lowered. Therefore, the Si content is 0.05 to 1.00%. The lower limit of the Si content is preferably 0.15%, more preferably 0.20%. The preferable upper limit of the Si content is 0.85%.

Mn:0.05〜1.00%
マンガン(Mn)は、鋼を脱酸する。Mnはさらに、鋼材の焼入れ性を高める。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は、P及びS等の不純物を旧γ粒界に偏析しやすくする。そのため、Mn含有量が高すぎる場合、鋼材の低温靭性が低下する。この場合さらに、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。
Mn: 0.05 to 1.00%
Manganese (Mn) deoxidizes steel. Mn further enhances the hardenability of steel materials. If the Mn content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, Mn facilitates segregation of impurities such as P and S at the old γ grain boundaries. Therefore, if the Mn content is too high, the low temperature toughness of the steel material decreases. In this case, the SSC resistance of the steel material is further reduced. Therefore, the Mn content is 0.05 to 1.00%. The preferred lower limit of the Mn content is 0.25%, more preferably 0.30%. The preferred upper limit of the Mn content is 0.90%, more preferably 0.80%.

P:0.025%以下
燐(P)は不純物である。すなわち、P含有量は0%超である。Pは、粒界に偏析して鋼材の低温靭性及び耐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。ただし、P含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、P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%超である。
P: 0.025% or less Phosphorus (P) is an impurity. That is, the P content is more than 0%. P segregates at the grain boundaries and lowers the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material. Therefore, the P content is 0.025% or less. The preferred upper limit of the P content is 0.020%, more preferably 0.015%. However, an extreme reduction in P content significantly increases manufacturing costs. Therefore, when industrial production is taken into consideration, the preferable lower limit of the P content is 0.003%, more preferably more than 0.005%.

S:0.0100%以下
硫黄(S)は不純物である。すなわち、S含有量は0%超である。Sは、粒界に偏析して鋼材の低温靭性及び耐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。ただし、S含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、S含有量の好ましい下限は、たとえば、0.0003%である。
S: 0.0100% or less Sulfur (S) is an impurity. That is, the S content is more than 0%. S segregates at the grain boundaries and lowers the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material. Therefore, the S content is 0.0100% or less. The preferred upper limit of the S content is 0.0050%, more preferably 0.0030%. The S content is preferably as low as possible. However, an extreme reduction in S content significantly increases manufacturing costs. Therefore, when considering industrial production, the preferable lower limit of the S content is, for example, 0.0003%.

Al:0.005〜0.100%
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。
Al: 0.005 to 0.100%
Aluminum (Al) deoxidizes steel. If the Al content is too low, this effect cannot be obtained and the SSC resistance of the steel material is lowered. On the other hand, if the Al content is too high, coarse oxide-based inclusions are formed and the SSC resistance of the steel material is lowered. Therefore, the Al content is 0.005 to 0.100%. The lower limit of the Al content is preferably 0.015%, more preferably 0.020%. The preferred upper limit of the Al content is 0.080%, more preferably 0.060%. The "Al" content as used herein means "acid-soluble Al", that is, the content of "sol.Al".

Cr:0.20〜1.50%
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、鋼材の低温靭性及び耐SSC性が低下する。したがって、Cr含有量は0.20〜1.50%である。Cr含有量の好ましい下限は0.25%であり、より好ましくは0.35%であり、さらに好ましくは0.40%である。Cr含有量の好ましい上限は1.30%である。
Cr: 0.25 to 1.50%
Chromium (Cr) enhances the hardenability of the steel material and enhances the strength of the steel material. Cr further increases temper softening resistance and enables high temperature tempering. As a result, the SSC resistance of the steel material is increased. If the Cr content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Cr content is too high, the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material are lowered. Therefore, the Cr content is 0.25 to 1.50%. The lower limit of the Cr content is preferably 0.25%, more preferably 0.35%, and even more preferably 0.40%. The preferable upper limit of the Cr content is 1.30%.

Mo:0.25〜1.50%
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、高温焼戻しにより鋼材の耐SSC性を高める。Moはさらに、Pの粒界への偏析を抑制する。その結果、Moは鋼材の低温靭性及び耐SSC性を高める。Mo含有量が低すぎれば、これら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0.60%である。Mo含有量の好ましい上限は1.30%であり、より好ましくは1.25%であり、さらに好ましくは1.10%である。
Mo: 0.25 to 1.50%
Molybdenum (Mo) enhances the hardenability of steel materials. Mo also produces fine carbides to increase the temper softening resistance of the steel material. As a result, Mo enhances the SSC resistance of the steel material by high-temperature tempering. Mo further suppresses the segregation of P at the grain boundaries. As a result, Mo enhances the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material. If the Mo content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Mo content is too high, the above effect will be saturated. Therefore, the Mo content is 0.25 to 1.50%. The preferred lower limit of the Mo content is 0.50%, more preferably 0.60%. The preferred upper limit of the Mo content is 1.30%, more preferably 1.25%, and even more preferably 1.10%.

Ti:0.002〜0.050%
チタン(Ti)は窒化物を形成し、ピンニング効果により、鋼材の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。
Ti: 0.002 to 0.050%
Titanium (Ti) forms a nitride, and the crystal grains of the steel material are refined by the pinning effect. This increases the strength of the steel material. If the Ti content is too low, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the Ti content is too high, the Ti nitride becomes coarse and the SSC resistance of the steel material deteriorates. Therefore, the Ti content is 0.002 to 0.050%. The preferred lower limit of the Ti content is 0.003%, more preferably 0.005%. The preferred upper limit of the Ti content is 0.030%, more preferably 0.020%.

B:0.0001〜0.0050%
ボロン(B)は鋼材に固溶して、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0.0030%であり、さらに好ましくは0.0025%であり、さらに好ましくは0.0015%である。
B: 0.0001 to 0.0050%
Boron (B) dissolves in the steel material to enhance the hardenability of the steel material and increase the strength of the steel material. If the B content is too low, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the B content is too high, coarse nitrides are formed and the SSC resistance of the steel material is lowered. Therefore, the B content is 0.0001 to 0.0050%. The preferred lower limit of the B content is 0.0003%, more preferably 0.0007%. The preferred upper limit of the B content is 0.0035%, more preferably 0.0030%, still more preferably 0.0025%, still more preferably 0.0015%.

N:0.0100%以下
窒素(N)は不可避に含有される。すなわち、N含有量は0%超である。Nは粗大な窒化物を形成して、鋼材の低温靭性及び耐SSC性を低下する。したがって、N含有量は0.0100%以下である。N含有量の好ましい上限は0.0050%であり、より好ましくは0.0045%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場合、Nを0.0020%以上含有させてもよい。
N: 0.0100% or less Nitrogen (N) is inevitably contained. That is, the N content is more than 0%. N forms a coarse nitride and lowers the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material. Therefore, the N content is 0.0100% or less. The preferred upper limit of the N content is 0.0050%, more preferably 0.0045%. The N content is preferably as low as possible. However, when a small amount of Ti is contained to make the crystal grains finer by the precipitation of fine nitrides, N may be contained in an amount of 0.0020% or more.

O:0.0100%以下
酸素(O)は不純物である。すなわち、O含有量は0%超である。Oは粗大な酸化物を形成し、鋼材の低温靭性及び耐食性を低下する。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0.0050%であり、より好ましくは0.0030%であり、さらに好ましくは0.0020%である。O含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、O含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、O含有量の好ましい下限は、たとえば、0.0003%である。
O: 0.0100% or less Oxygen (O) is an impurity. That is, the O content is more than 0%. O forms a coarse oxide and lowers the low temperature toughness and corrosion resistance of the steel material. Therefore, the O content is 0.0100% or less. The preferred upper limit of the O content is 0.0050%, more preferably 0.0030%, and even more preferably 0.0020%. The O content is preferably as low as possible. However, an extreme reduction in O content significantly increases manufacturing costs. Therefore, when considering industrial production, the preferable lower limit of the O content is, for example, 0.0003%.

本実施形態による鋼材の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、本実施形態による鋼材に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 The balance of the chemical composition of the steel material according to this embodiment consists of Fe and impurities. Here, the impurities are those mixed from ore, scrap, or the manufacturing environment as a raw material when the steel material is industrially manufactured, and are allowed as long as they do not adversely affect the steel material according to the present embodiment. Means what is done.

[任意元素について]
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。
[About arbitrary elements]
The chemical composition of the above-mentioned steel material may further contain one or more selected from the group consisting of V and Nb instead of a part of Fe. All of these elements are optional elements and enhance the SSC resistance of steel materials.

V:0〜0.60%
バナジウム(V)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、V含有量は0%であってもよい。Vが含有される場合、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MC型炭化物の生成を抑制して、鋼材の耐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、鋼材の低温靭性が低下する。V含有量が高すぎればさらに、鋼材の耐SSC性が低下する場合がある。したがって、V含有量は0〜0.60%である。V含有量の好ましい下限は0%超であり、より好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.02%である。V含有量の好ましい上限は0.40%であり、より好ましくは0.20%であり、さらに好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.05%未満である。
V: 0 to 0.60%
Vanadium (V) is an optional element and may not be contained. That is, the V content may be 0%. When V is contained, V combines with C or N to form carbides, nitrides, carbonitrides, etc. (hereinafter referred to as "carbonitrides, etc."). These carbonitrides and the like refine the substructure of the steel material by the pinning effect and enhance the SSC resistance of the steel material. V also forms fine carbides during tempering. Fine carbides increase the temper softening resistance of the steel material and increase the strength of the steel material. V further, since the spherical MC type carbide, and suppress the formation of needle-like M 2 C-type carbide, enhance the SSC resistance of the steel. If even a small amount of V is contained, these effects can be obtained to some extent. However, if the V content is too high, the low temperature toughness of the steel material will decrease. If the V content is too high, the SSC resistance of the steel material may further decrease. Therefore, the V content is 0 to 0.60%. The preferable lower limit of the V content is more than 0%, more preferably 0.01%, and even more preferably 0.02%. The preferred upper limit of the V content is 0.40%, more preferably 0.20%, still more preferably 0.10%, still more preferably less than 0.05%.

Nb:0〜0.030%
ニオブ(Nb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Nb含有量は0%であってもよい。Nbが含有される場合、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MC型炭化物の生成を抑制して、鋼材の耐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、炭窒化物等が過剰に生成して、鋼材の低温靭性及び耐SSC性が低下する。したがって、Nb含有量は0〜0.030%である。Nb含有量の好ましい下限は0%超であり、より好ましくは0.002%であり、さらに好ましくは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0.025%であり、より好ましくは0.020%である。
Nb: 0 to 0.030%
Niobium (Nb) is an optional element and may not be contained. That is, the Nb content may be 0%. When Nb is contained, Nb forms a carbonitride or the like. These carbonitrides and the like refine the substructure of the steel material by the pinning effect and enhance the SSC resistance of the steel material. Nb further, since the spherical MC type carbide, and suppress the formation of needle-like M 2 C-type carbide, enhance the SSC resistance of the steel. If even a small amount of Nb is contained, these effects can be obtained to some extent. However, if the Nb content is too high, carbonitrides and the like are excessively generated, and the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material are lowered. Therefore, the Nb content is 0 to 0.030%. The preferable lower limit of the Nb content is more than 0%, more preferably 0.002%, still more preferably 0.003%, still more preferably 0.007%. The preferred upper limit of the Nb content is 0.025%, more preferably 0.020%.

上記のVとNbの含有量の合計は、0.60%以下であることが好ましく、0.40%以下であることがより好ましく、0.20%以下であることがさらに好ましい。 The total content of V and Nb is preferably 0.60% or less, more preferably 0.40% or less, and further preferably 0.20% or less.

上述の鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Ca、Mg、及び、Zrからなる群から選択される1種又は2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。 The chemical composition of the above-mentioned steel material may further contain one or more selected from the group consisting of Ca, Mg, and Zr instead of a part of Fe. All of these elements are optional elements and enhance the SSC resistance of steel materials.

Ca:0〜0.0100%
カルシウム(Ca)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ca含有量は0%であってもよい。Caが含有される場合、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、鋼材の低温靭性及び耐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%超であり、より好ましくは0.0001%であり、さらに好ましくは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0.0040%であり、より好ましくは0.0025%である。
Ca: 0 to 0.0100%
Calcium (Ca) is an optional element and may not be contained. That is, the Ca content may be 0%. When Ca is contained, Ca refines the sulfide in the steel material and enhances the SSC resistance of the steel material. If even a small amount of Ca is contained, this effect can be obtained to some extent. However, if the Ca content is too high, the oxide in the steel material becomes coarse, and the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material deteriorate. Therefore, the Ca content is 0 to 0.0100%. The preferable lower limit of the Ca content is more than 0%, more preferably 0.0001%, still more preferably 0.0003%, still more preferably 0.0006%. The preferred upper limit of the Ca content is 0.0040%, more preferably 0.0025%.

Mg:0〜0.0100%
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。すなわち、Mg含有量は0%であってもよい。Mgが含有される場合、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、鋼材の低温靭性及び耐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%超であり、より好ましくは0.0001%であり、さらに好ましくは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0.0040%であり、より好ましくは0.0025%であり、さらに好ましくは0.0020%である。
Mg: 0 to 0.0100%
Magnesium (Mg) is an optional element and may not be contained. That is, the Mg content may be 0%. When Mg is contained, Mg detoxifies S in the steel material as sulfide and enhances the SSC resistance of the steel material. If even a small amount of Mg is contained, this effect can be obtained to some extent. However, if the Mg content is too high, the oxide in the steel material becomes coarse, and the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material deteriorate. Therefore, the Mg content is 0 to 0.0100%. The preferable lower limit of the Mg content is more than 0%, more preferably 0.0001%, still more preferably 0.0003%, still more preferably 0.0006%, still more preferably 0.0010%. Is. The preferred upper limit of the Mg content is 0.0040%, more preferably 0.0025%, and even more preferably 0.0020%.

Zr:0〜0.0100%
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。すなわち、Zr含有量は0%であってもよい。Zrが含有される場合、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、酸化物が粗大化して、鋼材の低温靭性及び耐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%超であり、より好ましくは0.0001%であり、さらに好ましくは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0.0040%であり、より好ましくは0.0025%であり、さらに好ましくは0.0020%である。
Zr: 0-0.0100%
Zirconium (Zr) is an optional element and may not be contained. That is, the Zr content may be 0%. When Zr is contained, Zr refines the sulfide in the steel material and enhances the SSC resistance of the steel material. If even a small amount of Zr is contained, this effect can be obtained to some extent. However, if the Zr content is too high, the oxide becomes coarse and the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material deteriorate. Therefore, the Zr content is 0-0.0100%. The preferable lower limit of the Zr content is more than 0%, more preferably 0.0001%, still more preferably 0.0003%, still more preferably 0.0006%. The preferred upper limit of the Zr content is 0.0040%, more preferably 0.0025%, and even more preferably 0.0020%.

上記のCa、Mg、及び、Zrからなる群から選択される2種以上を複合して含有する場合の合計量は、0.0100%以下であることが好ましく、0.0050%以下であることがさらに好ましい。 When two or more kinds selected from the group consisting of Ca, Mg, and Zr are compounded and contained, the total amount is preferably 0.0100% or less, preferably 0.0050% or less. Is even more preferable.

上述の鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Co及びW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、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。 The chemical composition of the above-mentioned steel material may further contain one or more selected from the group consisting of Co and W instead of a part of Fe. All of these elements are optional elements and form a protective corrosive film in a hydrogen sulfide environment to suppress hydrogen intrusion. This enhances the SSC resistance of the steel material.

Co:0〜0.50%
コバルト(Co)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Co含有量は0%であってもよい。Coが含有される場合、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%超であり、より好ましくは0.02%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは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。
Co: 0 to 0.50%
Cobalt (Co) is an optional element and may not be contained. That is, the Co content may be 0%. When Co is contained, Co forms a protective corrosive coating in a hydrogen sulfide environment and suppresses hydrogen intrusion. This enhances the SSC resistance of the steel material. If even a small amount of Co is contained, this effect can be obtained to some extent. However, if the Co content is too high, the hardenability of the steel material is lowered and the strength of the steel material is lowered. Therefore, the Co content is 0 to 0.50%. The lower limit of the Co content is preferably more than 0%, more preferably 0.02%, still more preferably 0.03%, still more preferably 0.05%. The preferred upper limit of the Co content is 0.45%, more preferably 0.40%.

W:0〜0.50%
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。すなわち、W含有量は0%であってもよい。Wが含有される場合、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、鋼材の低温靭性及び耐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%超であり、より好ましくは0.02%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは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。
W: 0 to 0.50%
Tungsten (W) is an optional element and may not be contained. That is, the W content may be 0%. When W is contained, W forms a protective corrosive coating in a hydrogen sulfide environment and suppresses hydrogen intrusion. This enhances the SSC resistance of the steel material. If W is contained even in a small amount, this effect can be obtained to some extent. However, if the W content is too high, coarse carbides are generated, and the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material are lowered. Therefore, the W content is 0 to 0.50%. The preferable lower limit of the W content is more than 0%, more preferably 0.02%, still more preferably 0.03%, still more preferably 0.05%. The preferred upper limit of the W content is 0.45%, more preferably 0.40%.

上述の鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Ni及びCu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、鋼材の焼入れ性を高める。 The chemical composition of the above-mentioned steel material may further contain one or more selected from the group consisting of Ni and Cu instead of a part of Fe. All of these elements are optional elements and enhance the hardenability of steel materials.

Ni:0〜0.10%
ニッケル(Ni)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ni含有量は0%であってもよい。Niが含有される場合、Niは鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Niはさらに、鋼材の低温靭性を高める。Ni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、Ni含有量が高すぎれば、局部的な腐食を促進させ、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Ni含有量は0〜0.10%である。Ni含有量の好ましい下限は0%超であり、より好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.02%であり、さらに好ましくは0.05%である。Ni含有量の好ましい上限は0.09%であり、より好ましくは0.08%である。
Ni: 0 to 0.10%
Nickel (Ni) is an optional element and may not be contained. That is, the Ni content may be 0%. When Ni is contained, Ni enhances the hardenability of the steel material and enhances the strength of the steel material. Ni also enhances the low temperature toughness of steel materials. If even a small amount of Ni is contained, these effects can be obtained to some extent. However, if the Ni content is too high, local corrosion is promoted and the SSC resistance of the steel material is lowered. Therefore, the Ni content is 0 to 0.10%. The lower limit of the Ni content is preferably more than 0%, more preferably 0.01%, still more preferably 0.02%, still more preferably 0.05%. The preferred upper limit of the Ni content is 0.09%, more preferably 0.08%.

Cu:0〜0.50%
銅(Cu)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Cu含有量は0%であってもよい。Cuが含有される場合、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、鋼材の焼入れ性が高くなりすぎ、鋼材の耐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%超であり、より好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは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。
Cu: 0-0.50%
Copper (Cu) is an optional element and may not be contained. That is, the Cu content may be 0%. When Cu is contained, Cu enhances the hardenability of the steel material and enhances the strength of the steel material. If even a small amount of Cu is contained, this effect can be obtained to some extent. However, if the Cu content is too high, the hardenability of the steel material becomes too high, and the SSC resistance of the steel material decreases. Therefore, the Cu content is 0 to 0.50%. The lower limit of the Cu content is more than 0%, more preferably 0.01%, still more preferably 0.02%, still more preferably 0.05%. The preferred upper limit of the Cu content is 0.35%, more preferably 0.25%.

希土類元素(REM):0〜0.0100%
希土類元素(REM)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、REM含有量は0%であってもよい。REMが含有される場合、REMは鋼材中の硫化物を微細化し、鋼材の耐SSC性を高める。REMはさらに、鋼材中のPと結合して、結晶粒界におけるPの偏析を抑制する。そのため、Pの偏析に起因した、鋼材の低温靭性及び耐SSC性の低下が抑制される。REM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、REM含有量が高すぎれば、酸化物が粗大化して、鋼材の低温靭性及び耐SSC性が低下する。したがって、REM含有量は0〜0.0100%である。REM含有量の好ましい下限は0%超であり、より好ましくは0.0001%であり、さらに好ましくは0.0003%であり、さらに好ましくは0.0006%である。REM含有量の好ましい上限は0.0040%であり、より好ましくは0.0025%である。
Rare earth element (REM): 0-0.0100%
Rare earth elements (REM) are optional elements and may not be contained. That is, the REM content may be 0%. When REM is contained, REM refines the sulfide in the steel material and enhances the SSC resistance of the steel material. REM further binds to P in the steel material and suppresses segregation of P at the grain boundaries. Therefore, the decrease in low temperature toughness and SSC resistance of the steel material due to the segregation of P is suppressed. If even a small amount of REM is contained, these effects can be obtained to some extent. However, if the REM content is too high, the oxide becomes coarse and the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material deteriorate. Therefore, the REM content is 0 to 0.0100%. The preferable lower limit of the REM content is more than 0%, more preferably 0.0001%, still more preferably 0.0003%, still more preferably 0.0006%. The preferred upper limit of the REM content is 0.0040%, more preferably 0.0025%.

なお、本明細書におけるREMとは、原子番号39番のイットリウム(Y)、ランタノイドである原子番号57番のランタン(La)〜原子番号71番のルテチウム(Lu)及び、アクチノイドである原子番号89番のアクチニウム(Ac)〜103番のローレンシウム(Lr)からなる群から選択される1種以上の元素である。また、本明細書におけるREM含有量とは、これら元素の合計含有量である。 In addition, REM in this specification means ittium (Y) of atomic number 39, lantern (La) of atomic number 57 which is a lanthanoid to lutetium (Lu) of atomic number 71, and atomic number 89 which is an actinium. It is one or more elements selected from the group consisting of actinium (Ac) No. 103 and lawrencium (Lr) No. 103. Further, the REM content in the present specification is the total content of these elements.

[固溶C量]
本実施形態による鋼材は、固溶Cを0.010〜0.060質量%含有する。固溶C量が0.010質量%未満であれば、鋼材中に析出する炭化物が粗大になり、鋼材の低温靭性が低下する。固溶C量が0.010質量%未満であればさらに、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0.060質量%を超えれば、かえって鋼材の耐SSC性が低下する。固溶C量が0.060質量%を超えればさらに、鋼材の低温靭性が低下する場合がある。したがって、固溶C量は0.010〜0.060質量%である。固溶C量の好ましい下限は0.015質量%であり、より好ましくは0.020質量%である。固溶C量の好ましい上限は0.054質量%であり、より好ましくは0.050質量%である。
[Amount of solid solution C]
The steel material according to this embodiment contains 0.010 to 0.060% by mass of solid solution C. If the amount of solid solution C is less than 0.010% by mass, the carbides precipitated in the steel material become coarse and the low temperature toughness of the steel material decreases. If the amount of solid solution C is less than 0.010% by mass, the dislocations are not sufficiently fixed and the SSC resistance of the steel material is lowered. On the other hand, if the amount of solid solution C exceeds 0.060% by mass, the SSC resistance of the steel material is rather lowered. If the amount of solid solution C exceeds 0.060% by mass, the low temperature toughness of the steel material may further decrease. Therefore, the amount of solid solution C is 0.010 to 0.060% by mass. The preferable lower limit of the amount of solid solution C is 0.015% by mass, and more preferably 0.020% by mass. The preferable upper limit of the amount of solid solution C is 0.054% by mass, and more preferably 0.050% by mass.

上述の範囲の固溶C量は、たとえば、焼戻しの保持時間を制御すること、及び、焼戻し後の冷却速度を制御することで得られる。この理由は次のとおりである。 The amount of solid solution C in the above range can be obtained, for example, by controlling the holding time of tempering and controlling the cooling rate after tempering. The reason for this is as follows.

焼戻し工程において、焼戻しの保持時間が短い場合、焼戻しが不十分である。この場合、鋼材中の炭化物の析出が不足して、固溶C量が高くなりすぎる。その結果、鋼材の耐SSC性が低下する。一方、焼戻しの保持時間が長すぎる場合、これらの効果は飽和する。したがって、焼戻しの保持時間は10〜180分である。 In the tempering step, if the tempering holding time is short, the tempering is insufficient. In this case, the precipitation of carbides in the steel material is insufficient, and the amount of solid solution C becomes too high. As a result, the SSC resistance of the steel material is lowered. On the other hand, if the tempering retention time is too long, these effects saturate. Therefore, the tempering retention time is 10 to 180 minutes.

焼戻し工程において、焼戻し後の冷却において、冷却速度が遅い場合、固溶したCが温度低下中に再析出する。従来の鋼材の製造方法では、焼戻し後の冷却は放冷で行っていたため、冷却速度が遅かった。そのため、固溶C量はほぼ0質量%であった。そこで、本実施形態においては、焼戻し後の冷却速度を高めて、0.010〜0.060質量%の固溶C量を得る。 In the tempering step, in the cooling after tempering, if the cooling rate is slow, the solid-solved C reprecipitates during the temperature decrease. In the conventional method for manufacturing steel materials, the cooling rate after tempering is slow because the cooling is performed by allowing cooling. Therefore, the amount of solid solution C was almost 0% by mass. Therefore, in the present embodiment, the cooling rate after tempering is increased to obtain a solid solution C amount of 0.010 to 0.060% by mass.

冷却方法としてたとえば、焼戻し温度から鋼材を連続的に強制冷却し、鋼材の温度を連続的に低下する。このような連続冷却処理としてはたとえば、水槽に鋼材を浸漬して冷却する方法や、シャワー水冷、ミスト冷却あるいは強制風冷により鋼材を加速冷却する方法がある。 As a cooling method, for example, the steel material is continuously forcibly cooled from the tempering temperature, and the temperature of the steel material is continuously lowered. As such continuous cooling treatment, for example, there are a method of immersing the steel material in a water tank to cool it, and a method of accelerating cooling of the steel material by shower water cooling, mist cooling or forced air cooling.

焼戻し後の冷却速度は、焼戻しされる鋼材の断面内で最も遅く冷却される部位(たとえば両表面を強制冷却する場合は、鋼材厚さの中心部)において測定する。具体的に、鋼材が鋼板である場合、鋼板の板厚中央部にシース型の熱電対を装入し、測温することで、焼戻し後の冷却速度を測定できる。鋼材が鋼管である場合、鋼管の肉厚中央部にシース型の熱電対を装入し、測温することで、焼戻し後の冷却速度を測定できる。また、鋼材の片側表面のみを強制冷却する場合、非接触型の赤外線型温度計によって、鋼材の非強制冷却側の表面温度を測定できる。 The cooling rate after tempering is measured at the slowest cooling site in the cross section of the tempered steel (for example, in the case of forced cooling on both surfaces, the center of the steel thickness). Specifically, when the steel material is a steel plate, the cooling rate after tempering can be measured by charging a sheath-type thermocouple in the center of the thickness of the steel plate and measuring the temperature. When the steel material is a steel pipe, the cooling rate after tempering can be measured by charging a sheath-type thermocouple in the center of the wall thickness of the steel pipe and measuring the temperature. Further, when only one side surface of the steel material is forcibly cooled, the surface temperature on the non-forced cooling side of the steel material can be measured by a non-contact infrared thermometer.

600℃から200℃の間は、Cの拡散が比較的早い温度域である。一方、本実施形態の好ましい焼戻し温度は580〜720℃である。したがって、580℃から200℃の間の平均冷却速度を4℃/秒以上とすれば、鋼材中の固溶C量を高めることができる。焼戻し後の冷却速度の好ましい下限は5℃/秒であり、より好ましくは10℃/秒であり、さらに好ましくは15℃/秒である。 The temperature range from 600 ° C. to 200 ° C. is a temperature range in which the diffusion of C is relatively fast. On the other hand, the preferred tempering temperature of this embodiment is 580 to 720 ° C. Therefore, if the average cooling rate between 580 ° C. and 200 ° C. is 4 ° C./sec or more, the amount of solid solution C in the steel material can be increased. The preferred lower limit of the cooling rate after tempering is 5 ° C./sec, more preferably 10 ° C./sec, and even more preferably 15 ° C./sec.

一方、焼戻し後の冷却速度が速すぎると、焼戻しの均熱保持後に固溶していたCがほとんど析出しない。その結果、固溶C量が過剰となる場合がある。したがって、焼戻し後の冷却速度は300℃/秒以下である。焼戻し後の冷却温度の好ましい上限は150℃/秒であり、より好ましくは100℃/秒であり、さらに好ましくは50℃/秒である。 On the other hand, if the cooling rate after tempering is too fast, C that has been solid-solved after the soaking heat of tempering is hardly precipitated. As a result, the amount of solid solution C may be excessive. Therefore, the cooling rate after tempering is 300 ° C./sec or less. The preferred upper limit of the cooling temperature after tempering is 150 ° C./sec, more preferably 100 ° C./sec, and even more preferably 50 ° C./sec.

上述の方法は一例ではあるが、この方法によれば、固溶C量を0.010〜0.060質量%とすることができる。 The above method is an example, but according to this method, the amount of solid solution C can be set to 0.010 to 0.060% by mass.

上述の方法で焼戻しを実施するとさらに、旧γ粒界に偏析するP(以下、「粒界偏析P」ともいう)量が低下する。具体的に、上述の方法で焼戻しを実施すれば、粒界偏析P量は3.0mol.%以下である。この理由について、本発明者らは、次のとおり考えている。 When tempering is carried out by the above method, the amount of P segregated at the old γ grain boundaries (hereinafter, also referred to as “grain boundary segregation P”) is further reduced. Specifically, if tempering is carried out by the above method, the amount of grain boundary segregation P is 3.0 mol. % Or less. The present inventors consider the reason for this as follows.

550℃から500℃の間は、Pの粒界偏析が生じやすい。一方、本実施形態の好ましい焼戻し温度は580〜720℃である。すなわち、焼戻し温度がPの粒界偏析が生じやすい温度よりも高い。そのため、焼戻し後の冷却時、Pの粒界偏析が生じる。したがって、550℃から500℃の間の冷却を早めれば、Pの粒界への偏析を抑制することができる。具体的に、580℃と200℃との間の平均冷却速度が4℃/秒以上であれば、粒界偏析P量を3.0mol.%以下とすることができる。 Between 550 ° C and 500 ° C, grain boundary segregation of P is likely to occur. On the other hand, the preferred tempering temperature of this embodiment is 580 to 720 ° C. That is, the tempering temperature is higher than the temperature at which P grain boundary segregation is likely to occur. Therefore, at the time of cooling after tempering, grain boundary segregation of P occurs. Therefore, if the cooling between 550 ° C. and 500 ° C. is accelerated, the segregation of P to the grain boundaries can be suppressed. Specifically, if the average cooling rate between 580 ° C. and 200 ° C. is 4 ° C./sec or more, the amount of grain boundary segregation P is 3.0 mol. It can be less than or equal to%.

上述のとおり、旧γ粒界に元素が偏析すると、旧γ粒界は割れが発生しやすくなる。その結果、鋼材の低温靭性及び耐SSC性が低下する。一方、粒界偏析P量が3.0mol.%以下であれば、旧γ粒界の割れの発生を抑制し、鋼材の低温靭性及び耐SSC性がさらに高まる。 As described above, when an element segregates at the old γ grain boundary, the old γ grain boundary is likely to be cracked. As a result, the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material are lowered. On the other hand, the amount of grain boundary segregation P was 3.0 mol. If it is less than%, the occurrence of cracks at the old γ grain boundaries is suppressed, and the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material are further enhanced.

粒界偏析P量の好ましい上限は、2.5mol.%であり、より好ましくは2.0mol.%である。粒界偏析P量はなるべく低いほうが好ましい。粒界偏析P量の下限は、たとえば、0.01mol.%である。 The preferable upper limit of the grain boundary segregation P amount is 2.5 mol. %, More preferably 2.0 mol. %. It is preferable that the amount of grain boundary segregation P is as low as possible. The lower limit of the grain boundary segregation P amount is, for example, 0.01 mol. %.

[固溶C量の算出方法]
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。
[Calculation method of solid solution C amount]
The solid solution C amount means the difference between the C amount (mass%) in the carbide in the steel material and the C content in the chemical composition of the steel material. The amount of C in the carbide in the steel material is Fe concentration <Fe> a, Cr concentration <Cr> a in the carbide (cementite and MC type carbide) obtained as a residue by performing extraction residue analysis on the steel material. For Mn concentration <Mn> a, Mo concentration <Mo> a, V concentration <V> a, Nb concentration <Nb> a, and cementite identified by TEM observation of the replica film obtained by the extraction replica method. Using the Fe concentration <Fe> b, Cr concentration <Cr> b, Mn concentration <Mn> b, and Mo concentration <Mo> b in cementite obtained by performing point analysis by EDS, the formula (1) ) ~ Eq. (5).
<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)
(Amount of solid solution C) = <C>-(<C> a + <C> b) (5)
In the present specification, cementite means a carbide having an Fe content of 50% by mass or more. Hereinafter, a method for calculating the amount of solid solution C will be described in detail.

[鋼材のC含有量の定量]
鋼材が板材である場合、板厚中央部から、鋼材が管材である場合、肉厚中央部から、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。
[Quantification of C content of steel materials]
When the steel material is a plate material, a chip-like analysis sample is collected from the central portion of the plate thickness, and when the steel material is a pipe material, a chip-like analysis sample is collected from the central portion of the wall thickness. The C content (% by mass) is analyzed by the combustion in oxygen stream-infrared absorption method. This is defined as the C content (<C>) of the steel material.

[炭化物として析出するC量(析出C量)の計算]
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。
[Calculation of the amount of C precipitated as carbide (precipitated C amount)]
The amount of precipitated C is calculated by the following steps 1 to 4. Specifically, the extraction residue analysis is carried out in step 1. By the extraction replica method using a transmission electron microscope (hereinafter referred to as "TEM") and the energy dispersive X-ray analysis method (hereinafter referred to as "EDS") in step 2. An element concentration analysis in cementite (hereinafter referred to as "EDS analysis") is performed. The Mo content is adjusted in step 3. The amount of precipitated C is calculated in step 4.

[手順1.抽出残渣分析による、Fe、Cr、Mn、Mo、V、及び、Nb残渣量の定量]
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(MC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。
[Procedure 1. Quantification of Fe, Cr, Mn, Mo, V, and Nb residues by extraction residue analysis]
In step 1, carbides in the steel material are captured as a residue, and the Fe, Cr, Mn, Mo, V, and Nb contents in the residue are determined. Here, "carbides", cementite (M 3 C type carbide) and is a generic name of MC-type carbides. The specific procedure is as follows. When the steel material is a plate material, a columnar test piece having a diameter of 6 mm and a length of 50 mm is collected from the central portion of the plate thickness. When the steel material is a steel pipe, a columnar test piece having a diameter of 6 mm and a length of 50 mm is collected from the central portion of the wall thickness of the steel pipe so that the center of the wall thickness is the center of the cross section. The surface of the collected test piece is polished by preliminary electropolishing to about 50 μm to obtain a new surface. The electropolished test piece is electrolyzed with an electrolytic solution of 10% acetylacetone + 1% tetraammonium + methanol. The electrolytic solution after electrolysis is passed through a 0.2 μm filter to capture the residue. The obtained residue is acid-decomposed, and the concentrations of Fe, Cr, Mn, Mo, V, and Nb are quantified in mass% units by ICP (inductively coupled plasma) emission spectrometry. This concentration is defined as <Fe> a, <Cr> a, <Mn> a, <Mo> a, <V> a, and <Nb> a, respectively.

[手順2.抽出レプリカ法及びEDSによる、セメンタイト中のFe、Cr、Mn、及び、Mo含有量の定量]
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。
[Procedure 2. Quantification of Fe, Cr, Mn, and Mo contents in cementite by extraction replica method and EDS]
In step 2, the Fe, Cr, Mn, and Mo contents in cementite are determined. The specific procedure is as follows. A micro test piece is cut out from the central part of the plate thickness when the steel material is a plate material, and from the central part of the wall thickness when the steel material is a steel pipe, and the surface is finished by mirror polishing. The test piece is immersed in a 3% nital corrosive solution for 10 minutes to corrode the surface. The surface is covered with a carbon vapor deposition film. The test piece whose surface is covered with the vapor-deposited film is immersed in a 5% nital corrosive solution and held for 20 minutes to peel off the vapor-deposited film. After washing the peeled thin-film film with ethanol, scoop it with a sheet mesh and dry it. This vapor-deposited film (replica film) is observed by TEM, and 20 cementites are point-analyzed by EDS. The Fe, Cr, Mn, and Mo concentrations are quantified in mass% units when the total of the alloying elements excluding carbon in cementite is 100%. The concentrations of 20 cementites are quantified, and the arithmetic mean values of each element are defined as <Fe> b, <Cr> b, <Mn> b, and <Mo> b.

[手順3.Mo量の調整]
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。
[Procedure 3. Adjustment of Mo amount]
Subsequently, the Mo concentration in the carbide is determined. Here, Fe, Cr, Mn, and Mo are concentrated in cementite. On the other hand, V, Nb, and Mo are concentrated in MC-type carbides. That is, Mo is concentrated in both cementite and MC-type carbides by tempering. Therefore, the amount of Mo is calculated individually for cementite and MC-type carbides. In addition, a part of V may be concentrated in cementite. However, the amount of V concentrated in cementite is negligibly small as compared with the amount of concentrated in MC-type carbides. Therefore, in determining the amount of solid solution C, V is considered to be concentrated only in MC-type carbides.

具体的に、セメンタイトとして析出するMoの量(<Mo>c)は、式(1)により算出する。
<Mo>c=(<Fe>a+<Cr>a+<Mn>a)×<Mo>b/(<Fe>b+<Cr>b+<Mn>b) (1)
Specifically, the amount of Mo precipitated as cementite (<Mo> c) is calculated by the formula (1).
<Mo> c = (<Fe> a + <Cr> a + <Mn> a) × <Mo> b / (<Fe> b + <Cr> b + <Mn> b) (1)

一方、MC型炭化物として析出するMoの量(<Mo>d)は、式(2)により質量%単位で算出する。
<Mo>d=<Mo>a−<Mo>c (2)
On the other hand, the amount of Mo precipitated as MC-type carbide (<Mo> d) is calculated in units of mass% by the formula (2).
<Mo> d = <Mo> a- <Mo> c (2)

[手順4.析出C量の算出]
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MC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)
[Procedure 4. Calculation of the amount of precipitated C]
The amount of precipitated C is calculated as the sum of the amount of C precipitated as cementite (<C> a) and the amount of C precipitated as MC-type carbide (<C> b). <C> a and <C> b are calculated in mass% units by the formulas (3) and (4), respectively. Incidentally, Equation (3), the structure of cementite M 3 C-type (M includes Fe, Cr, Mn, and Mo) is an expression derived from it is.
<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)

以上より、析出C量は、<C>a+<C>bである。 From the above, the amount of precipitated C is <C> a + <C> b.

[固溶C量の計算]
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)
[Calculation of solid solution C amount]
The solid solution C amount (hereinafter, also referred to as <C> c) is calculated in mass% units by the formula (5) as the difference between the C content (<C>) of the steel material and the precipitated C amount.
<C> c = <C>-(<C> a + <C> b) (5)

[粒界偏析P量の測定方法]
粒界偏析P量は、次の方法で算出できる。鋼材が板材である場合、板厚中央部から、鋼材が管材である場合、肉厚中央部から、試験片を採取する。試験片を液体窒素にて冷却し、真空中で破断する。結晶粒界で破断した面を10点特定し、オージェ電子分光分析を行い、P濃度を測定する。求めた10個のP濃度の平均値を、粒界偏析P量(mol.%)と定義する。
[Measurement method of grain boundary segregation P amount]
The amount of grain boundary segregation P can be calculated by the following method. When the steel material is a plate material, the test piece is collected from the central part of the plate thickness, and when the steel material is a pipe material, the test piece is collected from the central part of the wall thickness. The test piece is cooled in liquid nitrogen and broken in vacuum. Ten planes broken at the grain boundaries are identified, Auger electron spectroscopy is performed, and the P concentration is measured. The average value of the obtained 10 P concentrations is defined as the grain boundary segregation P amount (mol.%).

[ミクロ組織]
本実施形態による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で90%以上を含有すれば、降伏強度が1069超〜1172MPa(155ksi級)、及び、降伏比が85%以上となる。好ましくは、降伏比は90%以上である。
[Micro tissue]
The microstructure of the steel material according to this embodiment mainly consists of tempered martensite and tempered bainite. More specifically, the microstructure consists of tempered martensite and / or tempered bainite having a volume fraction of 90% or more. That is, in the microstructure, the total volume fraction of tempered martensite and tempered bainite is 90% or more. The rest of the microstructure is, for example, retained austenite. If the microstructure of the steel material having the above-mentioned chemical composition contains 90% or more of the total volume fraction of tempered martensite and tempered bainite, the yield strength is more than 1069 to 1172 MPa (155 ksi class) and the yield ratio is 85. % Or more. Preferably, the yield ratio is 90% or more.

本実施形態においては、降伏強度が1069超〜1172MPa(155ksi級)、及び、降伏比が85%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。 In the present embodiment, when the yield strength is more than 1069 to 1172 MPa (155 ksi class) and the yield ratio is 85% or more, the microstructure has a total volume ratio of tempered martensite and tempered bainite of 90% or more. Suppose there is. Preferably, the microstructure consists only of tempered martensite and / or tempered bainite.

なお、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を観察により求める場合、以下の方法で求めることができる。鋼材が板材である場合、板厚中央部から、圧延方向10mm、板厚方向10mmの観察面を有する小片を切り出す。鋼材が鋼管である場合、肉厚中央部から管軸方向10mm、肉厚方向8mmの観察面を有する小片を切り出す。観察面を鏡面に研磨した後、ナイタール腐食液に10秒程度浸漬して、エッチングによる組織現出を行う。エッチングした観察面を、走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて、二次電子像にて観察する。1視野あたり400μm程度(倍率5000倍)とし、10視野観察する。各視野において、コントラストから焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトを特定する。特定した焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの面積分率の合計を求める。本実施の形態において、すべての視野で求めた、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの面積分率の合計の算術平均値を、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率とする。 When the total volume fraction of tempered martensite and tempered bainite is obtained by observation, it can be obtained by the following method. When the steel material is a plate material, a small piece having an observation surface of 10 mm in the rolling direction and 10 mm in the plate thickness direction is cut out from the central portion of the plate thickness. When the steel material is a steel pipe, a small piece having an observation surface of 10 mm in the pipe axis direction and 8 mm in the wall thickness direction is cut out from the central portion of the wall thickness. After polishing the observation surface to a mirror surface, it is immersed in a nital corrosive solution for about 10 seconds to reveal the structure by etching. The etched observation surface is observed with a secondary electron image using a scanning electron microscope (SEM). Observe 10 fields of view with a magnification of about 400 μm 2 per field of view (magnification of 5000 times). In each field of view, tempered martensite and tempered bainite are identified from the contrast. Calculate the total surface integral of the identified tempered martensite and tempered bainite. In the present embodiment, the arithmetic average value of the total area fraction of the tempered martensite and the tempered bainite obtained in all the visual fields is taken as the volume fraction of the tempered martensite and the tempered bainite.

[旧オーステナイト粒の結晶粒度]
本実施形態による鋼材は、旧オーステナイト結晶粒の結晶粒度番号が8.0以上である。旧γ粒の結晶粒度番号が8.0未満であれば、旧γ粒界にP等の不純物元素が偏析する。この場合、粒界偏析P量が3.0mol.%を超える。その結果、旧γ粒界が脆化し、鋼材の低温靭性が低下する。この場合さらに、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、本実施形態による鋼材は、旧γ粒の結晶粒度番号が8.0以上である。旧γ粒の結晶粒度番号の好ましい下限は8.5であり、より好ましくは9.0である。旧γ粒の結晶粒度番号の上限は特に定めないが、旧γ粒の結晶粒度番号の上限は、たとえば、16.0である。
[Crystal grain size of old austenite grains]
In the steel material according to the present embodiment, the grain size number of the former austenite crystal grains is 8.0 or more. If the crystal grain size number of the old γ grains is less than 8.0, an impurity element such as P segregates at the old γ grain boundaries. In this case, the amount of grain boundary segregation P is 3.0 mol. Over%. As a result, the old γ grain boundaries become brittle and the low temperature toughness of the steel material decreases. In this case, the SSC resistance of the steel material is further reduced. Therefore, in the steel material according to the present embodiment, the crystal grain size number of the old γ grains is 8.0 or more. The preferable lower limit of the crystal particle size number of the old γ grains is 8.5, more preferably 9.0. The upper limit of the crystal particle size number of the old γ grains is not particularly defined, but the upper limit of the crystal particle size number of the old γ grains is, for example, 16.0.

旧γ粒の結晶粒度番号は、次の方法で決定できる。鋼材が板材である場合、板厚中央部から、鋼材が管材である場合、肉厚中央部から、顕微鏡観察用の試験片を採取する。採取された試験片を用いて、JIS G0551(2013)に規定される結晶粒度の顕微鏡試験方法を実施し、オーステナイト結晶粒度番号を評価する。具体的には、試験片を樹脂埋めして研磨後、ナイタール腐食液に10秒程度浸漬して、表面の旧オーステナイトの結晶粒界を現出させる。腐食された表面上の10視野において、各視野の結晶粒度番号を求める。各視野の面積は、たとえば、0.066mmである。JIS G0551(2013)の7.2に規定された結晶粒度標準図との比較により、各視野における結晶粒度番号を評価する。10視野で評価した粒度番号の算術平均値を、旧γ粒の結晶粒度番号と定義する。 The crystal grain size number of the old γ grain can be determined by the following method. When the steel material is a plate material, a test piece for microscopic observation is collected from the central portion of the plate thickness, and when the steel material is a pipe material, a test piece for microscopic observation is collected from the central portion of the wall thickness. Using the collected test pieces, the microscopic test method of the crystal size specified in JIS G0551 (2013) is carried out, and the austenite crystal size number is evaluated. Specifically, the test piece is embedded with resin, polished, and then immersed in a nital corrosive solution for about 10 seconds to reveal the grain boundaries of old austenite on the surface. In 10 fields of view on the corroded surface, the crystal grain size number of each field of view is obtained. The area of each field of view is, for example, 0.066 mm 2 . The crystal grain size number in each field of view is evaluated by comparison with the crystal grain size standard diagram specified in 7.2 of JIS G0551 (2013). The arithmetic mean value of the particle size numbers evaluated in 10 fields of view is defined as the crystal particle size number of the old γ grains.

[鋼材の形状]
本実施形態による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。本実施形態は特に、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、本実施形態による鋼材が15mm以上、さらに、20mm以上の厚肉の油井用鋼管であっても、優れた強度と、優れた低温靭性と、優れた耐SSC性とを示す。
[Shape of steel]
The shape of the steel material according to this embodiment is not particularly limited. The steel material is, for example, a steel pipe or a steel plate. When the steel material is a steel pipe for an oil well, the preferable wall thickness is 9 to 60 mm. This embodiment is particularly suitable for use as a thick-walled steel pipe for oil wells. More specifically, even if the steel material according to the present embodiment is a steel pipe for oil wells having a thickness of 15 mm or more and a thickness of 20 mm or more, it exhibits excellent strength, excellent low temperature toughness, and excellent SSC resistance. ..

[鋼材のYS及びYR]
本実施形態による鋼材の降伏強度YSは1069超〜1172MPa(155ksi級)であり、降伏比YRは85%以上である。本明細書でいう降伏強度YSは、引張試験で得られた0.2%伸び時の応力を意味する。要するに、本実施形態による鋼材の強度は155ksi級である。本実施形態による鋼材は、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、優れた低温靭性及び優れた耐SSC性を有する。
[YS and YR of steel materials]
The yield strength YS of the steel material according to the present embodiment is more than 1069 to 1172 MPa (155 ksi class), and the yield ratio YR is 85% or more. The yield strength YS as used herein means the stress at 0.2% elongation obtained in the tensile test. In short, the strength of the steel material according to this embodiment is 155 ksi class. Even with such high strength, the steel material according to the present embodiment has excellent low temperature toughness and excellent SSC resistance by satisfying the above-mentioned chemical composition, solid solution C amount, and microstructure.

[鋼材の低温靭性]
本実施形態による鋼材の低温靭性は、JIS Z 2242(2005)に準拠した方法で評価できる。試験片は、幅10mm、長さ55mmのVノッチ試験片を用いる。−40℃に冷却した試験片について、シャルピー衝撃試験を実施する。本実施形態による鋼材は、以上の条件で、−40℃における吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J以上である。
[Low temperature toughness of steel]
The low temperature toughness of the steel material according to this embodiment can be evaluated by a method according to JIS Z 2242 (2005). As the test piece, a V-notch test piece having a width of 10 mm and a length of 55 mm is used. Perform a Charpy impact test on the test piece cooled to -40 ° C. Under the above conditions, the steel material according to the present embodiment has an absorption energy E (-40 ° C.) at −40 ° C. of 74.0 J or more.

[鋼材の耐SSC性]
本実施形態による鋼材の耐SSC性は、NACE TM0177−2005 Method Aに準拠した方法によって評価できる。試験浴は、0.003barのHSを封入した5%塩化ナトリウム+0.5%酢酸水溶液、及び、0.005barのHSを封入した5%塩化ナトリウム+0.5%酢酸水溶液とする。鋼材に対し、降伏応力の85%に相当する応力を負荷し、試験浴に浸漬する。本実施形態による鋼材は、以上の条件のいずれも、720時間以上破断しない。
[SSC resistance of steel materials]
The SSC resistance of the steel material according to this embodiment can be evaluated by a method based on NACE TM0177-2005 Method A. Test bath, 5% sodium chloride + 0.5% acetic acid aqueous solution encapsulating H 2 S of 0.003Bar, and, and 5% sodium chloride + 0.5% acetic acid aqueous solution encapsulating H 2 S of 0.005Bar. A stress corresponding to 85% of the yield stress is applied to the steel material, and the steel material is immersed in a test bath. The steel material according to the present embodiment does not break for 720 hours or more under any of the above conditions.

[製造方法]
本実施形態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。
[Production method]
The method for producing a steel material according to the present embodiment includes a preparation step, a quenching step, and a tempering step. The preparatory step may include a material preparatory step and a hot working step. In this embodiment, a method for manufacturing a steel pipe for an oil well will be described as an example of a method for manufacturing a steel material. The method for manufacturing a steel pipe for an oil well includes a step of preparing a raw pipe (preparation step) and a step of quenching and tempering the raw pipe to obtain a steel pipe for an oil well (quenching step and tempering step). Hereinafter, each step will be described in detail.

[準備工程]
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。
[Preparation process]
In the preparation step, an intermediate steel material having the above-mentioned chemical composition is prepared. The production method of the intermediate steel material is not particularly limited as long as it has the above chemical composition. The intermediate steel material referred to here is a plate-shaped steel material when the final product is a steel plate, and is a raw pipe when the final product is a steel pipe.

好ましくは、準備工程は、素材を準備する工程(素材準備工程)と、素材を熱間加工して中間鋼材を製造する工程(熱間加工工程)とを含んでもよい。以下、素材準備工程と、熱間加工工程を含む場合について、詳述する。 Preferably, the preparation step may include a step of preparing the material (material preparation step) and a step of hot-working the material to produce an intermediate steel material (hot-working step). Hereinafter, the case where the material preparation step and the hot working step are included will be described in detail.

[素材準備工程]
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。
[Material preparation process]
In the material preparation step, a material is produced using molten steel having the above-mentioned chemical composition. Specifically, slabs (slabs, blooms, or billets) are manufactured by a continuous casting method using molten steel. An ingot may be produced by an ingot method using molten steel. If necessary, slabs, blooms or ingots may be lump-rolled to produce billets. The material (slab, bloom, or billet) is manufactured by the above steps.

[熱間加工工程]
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、1.0〜4.0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。
[Hot working process]
In the hot working process, the prepared material is hot-worked to produce an intermediate steel material. When the steel material is a steel pipe, the intermediate steel material corresponds to a raw pipe. First, the billet is heated in a heating furnace. The heating temperature is not particularly limited, but is, for example, 1100 to 1300 ° C. Hot working is performed on the billets extracted from the heating furnace to manufacture raw pipes (seamless steel pipes). For example, the Mannesmann method is carried out as hot working to manufacture a bare tube. In this case, the round billet is drilled and rolled by a drilling machine. In the case of drilling and rolling, the drilling ratio is not particularly limited, but is, for example, 1.0 to 4.0. The perforated round billet is further hot-rolled with a mandrel mill, reducer, sizing mill or the like to form a raw pipe. The cumulative surface reduction rate in the hot working process is, for example, 20 to 70%.

他の熱間加工方法により、ビレットから素管を製造してもよい。たとえば、カップリングのように短尺の厚肉鋼材である場合、エルハルト法等の鍛造により素管を製造してもよい。以上の工程により素管が製造される。素管の肉厚は特に限定されないが、たとえば、9〜60mmである。 A raw tube may be manufactured from a billet by another hot working method. For example, in the case of a short thick-walled steel material such as a coupling, the raw pipe may be manufactured by forging such as the Erhard method. A bare tube is manufactured by the above process. The wall thickness of the raw tube is not particularly limited, but is, for example, 9 to 60 mm.

熱間加工により製造された素管は空冷されてもよい(As−Rolled)。熱間加工により製造された鋼管はまた、常温まで冷却せずに、熱間製管後に直接焼入れを実施したり、熱間製管後に補熱(再加熱)した後、焼入れを実施してもよい。ただし、直接焼入れ、又は、補熱後に焼入れを実施する場合、焼割れの抑制を目的として、焼入れ途中に冷却を停止したり、緩冷却を実施したりする方が好ましい。 The raw tube produced by hot working may be air-cooled (As-Rolled). Steel pipes manufactured by hot working can also be directly hardened after hot pipe making without cooling to room temperature, or can be hardened after reheating (reheating) after hot pipe making. good. However, when direct quenching or quenching is carried out after quenching, it is preferable to stop cooling during quenching or to carry out slow cooling for the purpose of suppressing quench cracking.

熱間製管後に直接焼入れ、又は熱間製管後に補熱した後焼入れを実施した場合、残留応力を除去することを目的として、焼入れ後であって次工程の熱処理前に、応力除去焼鈍し処理(SR処理)を実施することが好ましい。 When quenching is performed directly after hot pipe making or after heating after hot pipe making, stress relief annealing is performed after quenching and before heat treatment in the next step for the purpose of removing residual stress. It is preferable to carry out the treatment (SR treatment).

以上のとおり、準備工程では中間鋼材を準備する。中間鋼材は、上述の好ましい工程により製造されてもよいし、第三者により製造された中間鋼材、又は、後述の焼入れ工程及び焼戻し工程が実施される工場以外の他の工場、他の事業所にて製造された中間鋼材を準備してもよい。以下、焼入れ工程について詳述する。 As described above, the intermediate steel material is prepared in the preparation process. The intermediate steel material may be manufactured by the above-mentioned preferable process, an intermediate steel material manufactured by a third party, or a factory other than the factory where the quenching process and the tempering process described later are carried out, or another business establishment. The intermediate steel material manufactured in the above may be prepared. Hereinafter, the quenching process will be described in detail.

[焼入れ工程]
焼入れ工程は、準備された中間鋼材(素管)に対して、焼入れを実施する。本明細書において、「焼入れ」とは、A点以上の中間鋼材を急冷することを意味する。好ましい焼入れ温度は800〜1000℃である。焼入れ温度とは、熱間加工後に直接焼入れを実施する場合、最終の熱間加工を実施する装置の出側に設置した測温計で測温された中間鋼材の表面温度に相当する。焼入れ温度とはさらに、熱間加工後に補熱した後、焼入れを実施する場合、補熱を実施する炉の温度に相当する。
[Quenching process]
In the quenching process, the prepared intermediate steel material (bare pipe) is quenched. As used herein, "quenching" means to quench the three or more points A of the intermediate steel. The preferred quenching temperature is 800-1000 ° C. The quenching temperature corresponds to the surface temperature of the intermediate steel material measured by a temperature gauge installed on the outlet side of the apparatus for performing the final hot working when the quenching is performed directly after the hot working. The quenching temperature further corresponds to the temperature of the furnace in which the heating is performed when the quenching is performed after the heat is supplemented after the hot working.

焼入れ温度が高すぎれば、旧γ粒の結晶粒度番号が8.0未満になる。この場合、旧γ粒界にPが偏析し、鋼材の低温靭性及び耐SSC性が低下する。したがって、焼入れ温度は800〜1000℃である。焼入れ温度の好ましい上限は950℃である。 If the quenching temperature is too high, the crystal grain size number of the old γ grains will be less than 8.0. In this case, P segregates at the old γ grain boundaries, and the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material are lowered. Therefore, the quenching temperature is 800 to 1000 ° C. The preferred upper limit of the quenching temperature is 950 ° C.

焼入れ方法はたとえば、焼入れ開始温度から素管を連続的に冷却し、素管の温度を連続的に低下させる。連続冷却処理の方法は特に限定されず、周知の方法でよい。連続冷却処理の方法はたとえば、水槽に素管を浸漬して冷却する方法や、シャワー水冷又はミスト冷却により素管を加速冷却する方法である。 In the quenching method, for example, the raw pipe is continuously cooled from the quenching start temperature, and the temperature of the raw pipe is continuously lowered. The method of continuous cooling treatment is not particularly limited, and a well-known method may be used. The method of continuous cooling treatment is, for example, a method of immersing the raw pipe in a water tank to cool it, or a method of accelerating cooling the raw pipe by shower water cooling or mist cooling.

焼入れ時の冷却速度が遅すぎれば、マルテンサイト及びベイナイト主体のミクロ組織とならず、本実施形態で規定する機械的性能が得られない。したがって、上述のとおり、本実施形態による鋼材の製造方法では、焼入れ時に中間鋼材を急冷する。具体的には、焼入れ工程において、焼入れ時の中間鋼材(素管)の温度が800〜500℃の範囲における平均冷却速度を、焼入れ時冷却速度CR800−500と定義する。より具体的には、焼入れ時冷却速度CR800−500は、焼入れされる中間鋼材の断面内で最も遅く冷却される部位(たとえば、両表面を強制冷却する場合、中間鋼材厚さの中心部)において測定された温度から決定される。 If the cooling rate at the time of quenching is too slow, the microstructure will not be mainly composed of martensite and bainite, and the mechanical performance specified in this embodiment cannot be obtained. Therefore, as described above, in the method for producing a steel material according to the present embodiment, the intermediate steel material is rapidly cooled at the time of quenching. Specifically, in the quenching step, the average cooling rate in the range where the temperature of the intermediate steel material (bare pipe) during quenching is in the range of 800 to 500 ° C. is defined as the quenching cooling rate CR 800-500. More specifically, the quenching cooling rate CR 800-500 is the slowest cooling portion in the cross section of the intermediate steel material to be hardened (for example, the central part of the intermediate steel material thickness when both surfaces are forcibly cooled). Determined from the temperature measured in.

焼入れ時冷却速度CR800−500は300℃/分以上である。好ましい焼入れ時冷却速度CR800−500の下限は450℃/分であり、より好ましくは600℃/分である。焼入れ時冷却速度CR800−500の上限は特に規定しないが、たとえば、60000℃/分である。 The quenching cooling rate CR 800-500 is 300 ° C./min or higher. The lower limit of the preferred quenching cooling rate CR 800-500 is 450 ° C./min, more preferably 600 ° C./min. The upper limit of the quenching cooling rate CR 800-500 is not particularly specified, but is, for example, 60,000 ° C./min.

好ましくは、素管に対してオーステナイト域での加熱を複数回実施した後、焼入れ処理を実施する。この場合、焼入れ前のオーステナイト粒が微細化されるため、低温靭性がさらに高まる。複数回焼入れ処理を実施することにより、オーステナイト域での加熱を複数回繰り返してもよいし、焼準処理及び焼入れ処理を実施することにより、オーステナイト域での加熱を複数回繰り返してもよい。以下、焼戻し工程について詳述する。 Preferably, the raw tube is heated in the austenite region a plurality of times, and then the quenching treatment is performed. In this case, the austenite grains before quenching are made finer, so that the low temperature toughness is further enhanced. The heating in the austenite region may be repeated a plurality of times by performing the quenching treatment a plurality of times, or the heating in the austenite region may be repeated a plurality of times by performing the normalizing treatment and the quenching treatment. Hereinafter, the tempering process will be described in detail.

[焼戻し工程]
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。本明細書において、「焼戻し」とは、焼入れ後の中間鋼材を再加熱して、保持することを意味する。焼戻し温度は、鋼材の化学組成、及び得ようとする降伏強度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、鋼材の降伏強度YSを1069超〜1172MPa(155ksi級)に調整する。ここで、焼戻し温度とは、焼入れ後の中間鋼材を加熱して、保持する際の炉の温度に相当する。
[Tempering process]
In the tempering step, the tempering treatment is carried out after the above-mentioned quenching treatment is carried out. As used herein, "tempering" means reheating and retaining an intermediate steel material after quenching. The tempering temperature is appropriately adjusted according to the chemical composition of the steel material and the yield strength YS to be obtained. That is, the tempering temperature of the intermediate steel material (raw pipe) having the chemical composition of the present embodiment is adjusted to adjust the yield strength YS of the steel material to more than 1069 to 1172 MPa (155 ksi class). Here, the tempering temperature corresponds to the temperature of the furnace when the intermediate steel material after quenching is heated and held.

好ましい焼戻し温度は580〜720℃である。焼戻し温度が580℃以上であれば、炭化物が十分に球状化され、鋼材の低温靭性がさらに高まる。焼戻し温度のより好ましい下限は600℃であり、さらに好ましくは610℃である。焼戻し温度のより好ましい上限は710℃であり、さらに好ましくは700℃である。 The preferred tempering temperature is 580 to 720 ° C. When the tempering temperature is 580 ° C. or higher, the carbides are sufficiently spheroidized and the low temperature toughness of the steel material is further enhanced. A more preferable lower limit of the tempering temperature is 600 ° C, and even more preferably 610 ° C. A more preferable upper limit of the tempering temperature is 710 ° C, and even more preferably 700 ° C.

焼戻しの保持時間(焼戻し時間)が短すぎれば、炭化物の析出が進まないため、固溶C量が過剰となる。焼戻し時間が長すぎても、Cを固溶させる効果は飽和する。したがって、固溶C量を適切な範囲に制御するための、焼戻し時間は10〜180分である。焼戻し時間の好ましい下限は15分である。焼戻し時間の好ましい上限は120分であり、より好ましくは90分である。なお、鋼材が鋼管である場合、他の形状と比較して、焼戻しの均熱保持中に鋼管の温度ばらつきが発生しやすい。したがって、鋼材が鋼管である場合、焼戻し時間は15〜180分とするのが好ましい。本実施形態の化学組成の鋼材において、上記焼戻し温度にて上記保持時間で適宜調整することにより、降伏強度YSを1069超〜1172MPaの範囲内にすることは、当業者であれば十分に可能である。 If the tempering holding time (tempering time) is too short, the precipitation of carbides does not proceed, so that the amount of solid solution C becomes excessive. Even if the tempering time is too long, the effect of solid-solving C is saturated. Therefore, the tempering time for controlling the amount of solid solution C in an appropriate range is 10 to 180 minutes. The preferred lower limit of the tempering time is 15 minutes. The preferred upper limit of the tempering time is 120 minutes, more preferably 90 minutes. When the steel material is a steel pipe, the temperature variation of the steel pipe is likely to occur during tempering soaking heat retention as compared with other shapes. Therefore, when the steel material is a steel pipe, the tempering time is preferably 15 to 180 minutes. It is sufficiently possible for those skilled in the art to bring the yield strength YS within the range of more than 1069 to 1172 MPa by appropriately adjusting the tempering temperature and the holding time of the steel material having the chemical composition of the present embodiment. be.

[焼戻し後急冷について]
焼戻し後の冷却は、従来は制御されていなかった。しかしながら、600℃から200℃の間は、Cの拡散が比較的早い温度域である。そのため、焼戻し後(つまり、上記焼戻し温度で上記保持時間保持した後)の鋼材の冷却速度が遅ければ、固溶していたCのほとんどが、温度低下中に再析出してくる。つまり固溶C量が、ほぼ0質量%になる。さらに、550℃から500℃の間は、Pの旧γ粒界への偏析が生じやすい温度域である。そのため、焼戻し後の冷却速度が遅ければさらに、旧γ粒界にP等の不純物元素が偏析する。つまり、粒界偏析P量が3.0mol.%を超える。そこで本実施形態においては、焼戻し後の中間鋼材(素管)を急冷する。
[About quenching after tempering]
Cooling after tempering has traditionally been uncontrolled. However, the temperature range from 600 ° C. to 200 ° C. is a temperature range in which the diffusion of C is relatively fast. Therefore, if the cooling rate of the steel material after tempering (that is, after holding the holding time at the tempering temperature) is slow, most of the solid-dissolved C will reprecipitate during the temperature decrease. That is, the amount of solid solution C becomes almost 0% by mass. Further, the temperature range from 550 ° C. to 500 ° C. is a temperature range in which P is likely to segregate into the old γ grain boundaries. Therefore, if the cooling rate after tempering is slow, impurity elements such as P are further segregated at the old γ grain boundaries. That is, the amount of grain boundary segregation P is 3.0 mol. Over%. Therefore, in the present embodiment, the intermediate steel material (bare pipe) after tempering is rapidly cooled.

具体的には、焼戻し工程において、焼戻し後の中間鋼材(素管)の温度が580〜200℃の範囲における平均冷却速度を、焼戻し後冷却速度CR580−200と定義する。本実施形態による鋼材の製造方法では、焼戻し後冷却速度CR580−200は4℃/秒以上である。一方、焼戻し後冷却速度が速すぎると、固溶していたCがほとんど析出せず、固溶C量が過剰となる場合がある。この場合、鋼材の耐SSC性がかえって低下する。この場合さらに、鋼材の低温靭性が低下する場合がある。したがって、本実施形態による鋼材の製造方法では、焼戻し後冷却速度CR580−200は300℃/秒以下である。 Specifically, in the tempering step, the average cooling rate in the range where the temperature of the intermediate steel material (bare pipe) after tempering is in the range of 580 to 200 ° C. is defined as the cooling rate after tempering CR 580-200. In the method for producing a steel material according to the present embodiment, the cooling rate after tempering CR 580-200 is 4 ° C./sec or more. On the other hand, if the cooling rate after tempering is too fast, the solid solution C is hardly precipitated, and the amount of solid solution C may be excessive. In this case, the SSC resistance of the steel material is rather lowered. In this case, the low temperature toughness of the steel material may further decrease. Therefore, in the method for producing a steel material according to the present embodiment, the cooling rate CR 580-200 after tempering is 300 ° C./sec or less.

以上より、焼戻し後冷却速度CR580−200は4〜300℃/秒である。これにより、本実施形態による鋼材は、固溶C量が0.010〜0.060質量%となり、さらに、粒界偏析P量が3.0mol.%以下になる。焼戻し後冷却速度CR580−200の好ましい下限は5℃/秒であり、より好ましくは10℃/秒であり、さらに好ましくは15℃/秒である。焼戻し後冷却速度CR580−200の好ましい上限は150℃/秒であり、より好ましくは100℃/秒であり、さらに好ましくは50℃/秒である。 From the above, the cooling rate CR 580-200 after tempering is 4 to 300 ° C./sec. As a result, in the steel material according to the present embodiment, the amount of solid solution C is 0.010 to 0.060% by mass, and the amount of grain boundary segregation P is 3.0 mol. It becomes less than%. The preferred lower limit of the post-tempering cooling rate CR 580-200 is 5 ° C./sec, more preferably 10 ° C./sec, and even more preferably 15 ° C./sec. The preferred upper limit of the post-tempering cooling rate CR 580-200 is 150 ° C./sec, more preferably 100 ° C./sec, and even more preferably 50 ° C./sec.

焼戻し後冷却速度CR580−200を4〜300℃/秒とする冷却方法は、特に限定されず、周知の方法でよい。冷却方法は、たとえば、焼戻し温度から素管を連続的に強制冷却し、素管の温度を連続的に低下する。このような連続冷却処理としてたとえば、水槽に素管を浸漬して冷却する方法や、シャワー水冷、ミスト冷却あるいは強制風冷により素管を加速冷却する方法がある。なお、焼戻し後冷却速度CR580−200は、焼戻しされる中間鋼材の断面内で最も遅く冷却される部位(たとえば両表面を強制冷却する場合は、中間鋼材厚さの中心部)において測定する。 The cooling method in which the cooling rate CR 580-200 after tempering is set to 4 to 300 ° C./sec is not particularly limited, and a well-known method may be used. As a cooling method, for example, the raw pipe is continuously forcibly cooled from the tempering temperature, and the temperature of the raw pipe is continuously lowered. As such continuous cooling treatment, for example, there are a method of immersing the raw pipe in a water tank to cool it, and a method of accelerating cooling the raw pipe by shower water cooling, mist cooling or forced air cooling. The post-tempering cooling rate CR 580-200 is measured at the slowest cooling portion in the cross section of the intermediate steel material to be tempered (for example, in the case of forced cooling of both surfaces, the central portion of the intermediate steel material thickness).

上述の製造方法では、一例として鋼管の製造方法を説明した。しかしながら、本実施形態による鋼材は、鋼板や他の形状であってもよい。鋼板や他の形状の製造方法の一例も、上述の製造方法と同様に、たとえば、準備工程と、焼入れ工程と、焼戻し工程とを備える。 In the above-mentioned manufacturing method, a method for manufacturing a steel pipe has been described as an example. However, the steel material according to the present embodiment may have a steel plate or another shape. An example of a method for manufacturing a steel sheet or another shape also includes, for example, a preparation step, a quenching step, and a tempering step, as in the manufacturing method described above.

表1に示す化学組成を有する、180kgの溶鋼を製造した。 180 kg of molten steel having the chemical composition shown in Table 1 was produced.

Figure 0006947012
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上記溶鋼を用いてインゴットを製造した。インゴットを熱間圧延して、板厚15mmの鋼板を製造した。 An ingot was manufactured using the molten steel. The ingot was hot-rolled to produce a steel plate having a thickness of 15 mm.

熱間圧延後の各鋼番号の鋼板を放冷して鋼板温度を常温(25℃)とした。 The steel sheet of each steel number after hot rolling was allowed to cool, and the steel sheet temperature was set to room temperature (25 ° C.).

放冷後、各試験番号の鋼板を再加熱して、鋼板温度が焼入れ温度となるように調整し、20分均熱保持した。均熱保持した各試験番号の鋼板を水槽に浸漬して焼入れした。なお、焼入れは1回又は2回繰り返し実施した。また、あらかじめ鋼板の板厚中央部にシース型のK熱電対を装入し、焼入れ及び焼入れ時の冷却について測温した。焼入れ温度(℃)、焼入れ回数(回)、及び、800℃から500℃の間の平均冷却速度、すなわち焼入れ時冷却速度(CR800−500)(℃/分)を表2に示す。 After allowing to cool, the steel sheets of each test number were reheated, adjusted so that the steel sheet temperature became the quenching temperature, and kept evenly heated for 20 minutes. The steel sheets of each test number kept at equal heat were immersed in a water tank and quenched. Quenching was repeated once or twice. Further, a sheath-type K thermocouple was charged in advance in the central portion of the thickness of the steel plate, and the temperature was measured for quenching and cooling during quenching. Table 2 shows the quenching temperature (° C.), the number of quenching times (times), and the average cooling rate between 800 ° C. and 500 ° C., that is, the cooling rate during quenching (CR 800-500) (° C./min).

Figure 0006947012
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焼入れ後、各試験番号の鋼板に対して、焼戻し処理を実施した。焼戻し処理では、155ksi級(降伏強度が1069超〜1172MPa)となるように、焼戻し温度を調整した。各焼戻し温度で熱処理を実施した後、冷却した。冷却は、鋼板の両面からミスト水冷の制御冷却を実施した。なお、あらかじめ鋼板の板厚中央部にシース型のK熱電対を装入し、焼戻し及びその後の冷却について測温した。焼戻し温度(℃)、焼戻し時間(分)、及びその後の580℃から200℃の間の平均冷却速度、すなわち焼戻し後冷却速度(CR580−200)(℃/秒)を表2に示す。なお、鋼番号1〜24の鋼材のAc1点はいずれも750℃であった。 After quenching, the steel sheets of each test number were tempered. In the tempering treatment, the tempering temperature was adjusted so as to be 155 ksi class (yield strength exceeds 1069 to 1172 MPa). After performing heat treatment at each tempering temperature, it was cooled. For cooling, mist water cooling was performed from both sides of the steel sheet. A sheath-type K thermocouple was previously charged in the central portion of the thickness of the steel sheet, and the temperature was measured for tempering and subsequent cooling. Table 2 shows the tempering temperature (° C.), the tempering time (minutes), and the subsequent average cooling rate between 580 ° C. and 200 ° C., that is, the post-tempering cooling rate (CR 580-200 ) (° C./sec). The Acc1 points of the steel materials of steel numbers 1 to 24 were all 750 ° C.

[評価試験]
[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試験番号の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、各位置における降伏強度YS(MPa)及び引張強度TS(MPa)を得た。なお、本実施例では、引張試験で得られた0.2%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(=YS/TS)を降伏比YR(%)とした。
[Evaluation test]
[YS and TS test]
The tensile test was performed in accordance with ASTM E8. A round bar tensile test piece having a diameter of 6.35 mm and a parallel portion length of 35 mm was prepared from the center of the thickness of the steel plate of each test number after the above quenching and tempering treatment. The axial direction of the tensile test piece was parallel to the rolling direction of the steel sheet. Tensile tests were carried out at room temperature (25 ° C.) in the air using each round bar test piece to obtain yield strength YS (MPa) and tensile strength TS (MPa) at each position. In this example, the stress at 0.2% elongation obtained in the tensile test was defined as YS of each test number. The maximum stress during uniform elongation was taken as TS. The ratio of YS to TS (= YS / TS) was defined as the yield ratio YR (%).

[ミクロ組織判定試験]
各試験番号の鋼板のミクロ組織について、試験番号14を除き、YSが1069超〜1172MPa(155ksi級)、及び、YRが85%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14では、フェライトが生成したものと考えられる。
[Microstructure judgment test]
Regarding the microstructure of the steel sheet of each test number, except for test number 14, YS was more than 1069 to 1172 MPa (155 ksi class) and YR was 85% or more, so the total volume fraction of tempered martensite and tempered bainite was It was judged to be 90% or more. In test number 14, it is considered that ferrite was formed.

[固溶C量測定試験]
各試験番号の鋼板について、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3のとおりであった。
[Solid solution C amount measurement test]
For the steel sheet of each test number, the amount of solid solution C (mass%) was measured and calculated by the above-mentioned measuring method. The TEM was JEM-2010 manufactured by JEOL Ltd., the acceleration voltage was 200 kV, the EDS point analysis was performed with an irradiation current of 2.56 nA, and each point was measured for 60 seconds. The observation area by TEM was 8 μm × 8 μm, and observation was performed in any 10 visual fields. Table 3 shows the residual amount of each element and the concentration in cementite used in the calculation of the amount of solid solution C.

[粒界偏析P量測定試験]
各試験番号の鋼板について、上述の測定方法により、粒界偏析P量(mol.%)を測定した。なお、オージェ電子分光分析装置はアルバック・ファイ(株)製PHI680を用いた。試験条件は、加速電圧は10kV、試料電流は10nAとした。
[Grain boundary segregation P amount measurement test]
For the steel sheet of each test number, the grain boundary segregation P amount (mol.%) Was measured by the above-mentioned measuring method. The Auger electron spectroscopic analyzer used was PHI680 manufactured by ULVAC-PHI, Inc. The test conditions were an acceleration voltage of 10 kV and a sample current of 10 nA.

Figure 0006947012
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[シャルピー衝撃試験]
各鋼板を用いて、JIS Z 2242(2005)に準拠したシャルピー衝撃試験を実施し、低温靭性を評価した。具体的には、各鋼板の肉厚中央部から、幅10mm、長さ55mmのVノッチ試験片を5本ずつ採取した。試験片の長手方向は、板幅方向に平行であった。採取した試験片を−40℃に冷却し、JIS Z 2242(2005)に準拠したシャルピー衝撃試験を実施し、吸収エネルギー(J)を求めた。求めた吸収エネルギーの算術平均値を、吸収エネルギーE(−40℃)(J)と定義した。
[Charpy impact test]
Using each steel sheet, a Charpy impact test conforming to JIS Z 2242 (2005) was carried out to evaluate low temperature toughness. Specifically, five V-notch test pieces having a width of 10 mm and a length of 55 mm were collected from the central portion of each steel plate. The longitudinal direction of the test piece was parallel to the plate width direction. The collected test piece was cooled to −40 ° C., and a Charpy impact test conforming to JIS Z 2242 (2005) was carried out to determine the absorbed energy (J). The arithmetic mean value of the absorbed energy obtained was defined as the absorbed energy E (-40 ° C.) (J).

吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J以上であれば、優れた低温靭性を示すと判断した。一方、吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J未満であれば、優れた低温靭性を示さないと判断した。 When the absorbed energy E (-40 ° C.) was 74.0 J or more, it was judged that excellent low temperature toughness was exhibited. On the other hand, if the absorbed energy E (-40 ° C.) was less than 74.0 J, it was judged that excellent low temperature toughness was not exhibited.

[鋼材の耐SSC性]
各試験番号の鋼板を用いて、NACE TM0177−2005 Method Aに準拠した方法によって、耐SSC性を評価した。具体的には、各試験番号の鋼板の肉厚中央部から、径6.35mm、平行部の長さ25.4mmの丸棒試験片を3本採取した。試験片の長手方向は、圧延方向に平行であった。各試験片の軸方向に引張応力を負荷した。このとき、NACE TM0177−2005 Method Aに準拠して、各試験片に与えられる応力が、各鋼板の降伏応力(実測)の85%になるように、調整した。
[SSC resistance of steel materials]
SSC resistance was evaluated using the steel sheets of each test number by a method compliant with NACE TM0177-2005 Method A. Specifically, three round bar test pieces having a diameter of 6.35 mm and a parallel portion having a length of 25.4 mm were collected from the central portion of the wall thickness of the steel plate of each test number. The longitudinal direction of the test piece was parallel to the rolling direction. Tensile stress was applied in the axial direction of each test piece. At this time, the stress applied to each test piece was adjusted to be 85% of the yield stress (actual measurement) of each steel sheet in accordance with NACE TM0177-2005 Method A.

試験浴は、0.003barのHSを封入した5%塩化ナトリウム+0.5%酢酸水溶液、及び、0.005barのHSを封入した5%塩化ナトリウム+0.5%酢酸水溶液を用いた。試験浴の温度はいずれも25℃であった。引張応力を負荷した丸棒試験片を上記試験浴のそれぞれに1本ずつ、720時間浸漬した。720時間浸漬後の試験片に対して、硫化物応力割れ(SSC)の発生の有無を観察した。具体的には、720時間浸漬後の試験片を肉眼にて観察した。観察の結果、試験片が破断しなかったものを、「E」(Excellent)と判断した。一方、試験片が破断したものを、「NA」(Not Acceptable)と判断した。 Test bath, 5% sodium chloride + 0.5% acetic acid aqueous solution encapsulating H 2 S of 0.003Bar, and, using 5% sodium chloride + 0.5% acetic acid aqueous solution encapsulating H 2 S of 0.005bar .. The temperature of each test bath was 25 ° C. One round bar test piece loaded with tensile stress was immersed in each of the above test baths for 720 hours. The presence or absence of sulfide stress cracking (SSC) was observed in the test piece after immersion for 720 hours. Specifically, the test piece after being immersed for 720 hours was visually observed. As a result of observation, those in which the test piece did not break were judged to be "E" (Excellent). On the other hand, the one in which the test piece was broken was judged to be "NA" (Not Accessable).

[試験結果]
表2に試験結果を示す。
[Test results]
Table 2 shows the test results.

表1及び表2を参照して、試験番号1〜13の鋼板の化学組成は適切であり、かつ降伏強度YSが1069超〜1172MPa(155ksi級)であり、降伏比YRが85%以上であった。旧γ粒の結晶粒度番号は8.0以上であり、さらに、固溶C量が0.010〜0.060質量%であった。その結果、吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J以上であり、優れた低温靭性を示した。さらに、0.003barHSでの耐SSC性試験及び0.005barHSでの耐SSC性試験のいずれにおいても、優れた耐SSC性を示した。なお、粒界偏析P量は3.0mol.%未満であった。 With reference to Tables 1 and 2, the chemical composition of the steel sheets of test numbers 1 to 13 is appropriate, the yield strength YS is more than 1069 to 1172 MPa (155 ksi class), and the yield ratio YR is 85% or more. rice field. The crystal particle size number of the old γ grains was 8.0 or more, and the amount of solid solution C was 0.010 to 0.060% by mass. As a result, the absorbed energy E (-40 ° C.) was 74.0 J or more, and excellent low temperature toughness was exhibited. Further, in any of the SSC resistance test at SSC resistance test and 0.005barH 2 S in 0.003barH 2 S, it exhibited excellent SSC resistance. The amount of grain boundary segregation P was 3.0 mol. Was less than%.

一方、試験番号14の鋼板では、焼入れ時冷却速度が遅すぎた。そのため、YRが85%未満であった。その結果、0.003barHSでの耐SSC性試験及び0.005barHSでの耐SSC性試験のいずれにおいても、優れた耐SSC性を示さなかった。ミクロ組織にフェライトが混入したためと考えられる。 On the other hand, in the steel sheet of test number 14, the cooling rate at the time of quenching was too slow. Therefore, YR was less than 85%. As a result, in each of SSC resistance test at SSC resistance test and 0.005barH 2 S in 0.003barH 2 S, it showed excellent SSC resistance. It is considered that ferrite was mixed in the microstructure.

試験番号15の鋼板では、Ti含有量が低すぎた。さらに、B含有量が低すぎた。さらに、焼戻し後の冷却速度が遅すぎた。そのため、固溶C量が0.010質量%未満であった。その結果、吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J未満となり、優れた低温靭性を示さなかった。さらに、0.003barHSでの耐SSC性試験及び0.005barHSでの耐SSC性試験のいずれにおいても、優れた耐SSC性を示さなかった。なお、粒界偏析P量は3.0mol.%を超えた。 The Ti content of the steel sheet of test number 15 was too low. Moreover, the B content was too low. In addition, the cooling rate after tempering was too slow. Therefore, the amount of solid solution C was less than 0.010% by mass. As a result, the absorbed energy E (-40 ° C.) was less than 74.0 J, and did not show excellent low temperature toughness. Further, in any of the SSC resistance test at SSC resistance test and 0.005barH 2 S in 0.003barH 2 S, it showed excellent SSC resistance. The amount of grain boundary segregation P was 3.0 mol. Exceeded%.

試験番号16の鋼板では、焼戻し後の冷却速度が遅すぎた。そのため、固溶C量が0.010質量%未満であった。その結果、吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J未満となり、優れた低温靭性を示さなかった。さらに、0.003barHSでの耐SSC性試験では優れた耐SSC性を示したものの、0.005barHSでの耐SSC性試験では優れた耐SSC性を示さなかった。なお、粒界偏析P量は3.0mol.%を超えた。 For the steel sheet of test number 16, the cooling rate after tempering was too slow. Therefore, the amount of solid solution C was less than 0.010% by mass. As a result, the absorbed energy E (-40 ° C.) was less than 74.0 J, and did not show excellent low temperature toughness. Furthermore, although showed excellent SSC resistance in SSC resistance test at 0.003barH 2 S, it showed excellent SSC resistance in SSC resistance test at 0.005barH 2 S. The amount of grain boundary segregation P was 3.0 mol. Exceeded%.

試験番号17及び18の鋼板では、焼戻し後の冷却速度が遅すぎた。そのため、固溶C量が0.010質量%未満であった。その結果、吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J未満となり、優れた低温靭性を示さなかった。さらに、0.003barHSでの耐SSC性試験及び0.005barHSでの耐SSC性試験のいずれにおいても、優れた耐SSC性を示さなかった。なお、粒界偏析P量は3.0mol.%を超えた。 For the steel sheets of test numbers 17 and 18, the cooling rate after tempering was too slow. Therefore, the amount of solid solution C was less than 0.010% by mass. As a result, the absorbed energy E (-40 ° C.) was less than 74.0 J, and did not show excellent low temperature toughness. Further, in any of the SSC resistance test at SSC resistance test and 0.005barH 2 S in 0.003barH 2 S, it showed excellent SSC resistance. The amount of grain boundary segregation P was 3.0 mol. Exceeded%.

試験番号19及び20の鋼板では、焼入れ温度が高すぎた。そのため、旧γ粒の結晶粒度番号が8.0未満となった。その結果、吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J未満となり、優れた低温靭性を示さなかった。さらに、0.003barHSでの耐SSC性試験及び0.005barHSでの耐SSC性試験のいずれにおいても、優れた耐SSC性を示さなかった。なお、粒界偏析P量は3.0mol.%を超えた。 The quenching temperature was too high for the steel sheets of test numbers 19 and 20. Therefore, the crystal grain size number of the old γ grains was less than 8.0. As a result, the absorbed energy E (-40 ° C.) was less than 74.0 J, and did not show excellent low temperature toughness. Further, in any of the SSC resistance test at SSC resistance test and 0.005barH 2 S in 0.003barH 2 S, it showed excellent SSC resistance. The amount of grain boundary segregation P was 3.0 mol. Exceeded%.

試験番号21の鋼板では、焼戻し後の冷却速度が速すぎた。そのため、固溶C量が0.060質量%を超えた。その結果、0.003barHSでの耐SSC性試験及び0.005barHSでの耐SSC性試験のいずれにおいても、優れた耐SSC性を示さなかった。 In the steel sheet of test number 21, the cooling rate after tempering was too fast. Therefore, the amount of solid solution C exceeded 0.060% by mass. As a result, in each of SSC resistance test at SSC resistance test and 0.005barH 2 S in 0.003barH 2 S, it showed excellent SSC resistance.

試験番号22の鋼板では、焼戻し時間が短すぎた。そのため、固溶C量が0.060質量%を超えた。その結果、吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J未満となり、優れた低温靭性を示さなかった。さらに、0.003barHSでの耐SSC性試験及び0.005barHSでの耐SSC性試験のいずれにおいても、優れた耐SSC性を示さなかった。 For the steel sheet of test number 22, the tempering time was too short. Therefore, the amount of solid solution C exceeded 0.060% by mass. As a result, the absorbed energy E (-40 ° C.) was less than 74.0 J, and did not show excellent low temperature toughness. Further, in any of the SSC resistance test at SSC resistance test and 0.005barH 2 S in 0.003barH 2 S, it showed excellent SSC resistance.

試験番号23の鋼板では、Cr含有量が低すぎた。その結果、0.003barHSでの耐SSC性試験及び0.005barHSでの耐SSC性試験のいずれにおいても、優れた耐SSC性を示さなかった。 The Cr content of the steel sheet of Test No. 23 was too low. As a result, in each of SSC resistance test at SSC resistance test and 0.005barH 2 S in 0.003barH 2 S, it showed excellent SSC resistance.

試験番号24の鋼板では、Mo含有量が低すぎた。その結果、吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J未満となり、優れた低温靭性を示さなかった。さらに、0.003barHSでの耐SSC性試験及び0.005barHSでの耐SSC性試験のいずれにおいても、優れた耐SSC性を示さなかった。なお、粒界偏析P量は3.0mol.%を超えた。 In the steel sheet of test number 24, the Mo content was too low. As a result, the absorbed energy E (-40 ° C.) was less than 74.0 J, and did not show excellent low temperature toughness. Further, in any of the SSC resistance test at SSC resistance test and 0.005barH 2 S in 0.003barH 2 S, it showed excellent SSC resistance. The amount of grain boundary segregation P was 3.0 mol. Exceeded%.

試験番号25の鋼板では、Mn含有量が高すぎた。その結果、吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J未満となり、優れた低温靭性を示さなかった。さらに、0.003barHSでの耐SSC性試験及び0.005barHSでの耐SSC性試験のいずれにおいても、優れた耐SSC性を示さなかった。なお、粒界偏析P量は3.0mol.%を超えた。 In the steel sheet of test number 25, the Mn content was too high. As a result, the absorbed energy E (-40 ° C.) was less than 74.0 J, and did not show excellent low temperature toughness. Further, in any of the SSC resistance test at SSC resistance test and 0.005barH 2 S in 0.003barH 2 S, it showed excellent SSC resistance. The amount of grain boundary segregation P was 3.0 mol. Exceeded%.

試験番号26の鋼板では、N含有量が高すぎた。その結果、吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J未満となり、優れた低温靭性を示さなかった。さらに、0.003barHSでの耐SSC性試験及び0.005barHSでの耐SSC性試験のいずれにおいても、優れた耐SSC性を示さなかった。 The N content of the steel sheet of test number 26 was too high. As a result, the absorbed energy E (-40 ° C.) was less than 74.0 J, and did not show excellent low temperature toughness. Further, in any of the SSC resistance test at SSC resistance test and 0.005barH 2 S in 0.003barH 2 S, it showed excellent SSC resistance.

試験番号27の鋼板では、P含有量が高すぎた。その結果、吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J未満となり、優れた低温靭性を示さなかった。さらに、0.003barHSでの耐SSC性試験及び0.005barHSでの耐SSC性試験のいずれにおいても、優れた耐SSC性を示さなかった。なお、粒界偏析P量は3.0mol.%を超えた。 In the steel sheet of test number 27, the P content was too high. As a result, the absorbed energy E (-40 ° C.) was less than 74.0 J, and did not show excellent low temperature toughness. Further, in any of the SSC resistance test at SSC resistance test and 0.005barH 2 S in 0.003barH 2 S, it showed excellent SSC resistance. The amount of grain boundary segregation P was 3.0 mol. Exceeded%.

試験番号28の鋼板では、V含有量が高すぎた。その結果、吸収エネルギーE(−40℃)が74.0J未満となり、優れた低温靭性を示さなかった。さらに、0.003barHSでの耐SSC性試験及び0.005barHSでの耐SSC性試験のいずれにおいても、優れた耐SSC性を示さなかった。 The V content of the steel sheet of test number 28 was too high. As a result, the absorbed energy E (-40 ° C.) was less than 74.0 J, and did not show excellent low temperature toughness. Further, in any of the SSC resistance test at SSC resistance test and 0.005barH 2 S in 0.003barH 2 S, it showed excellent SSC resistance.

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the embodiments described above are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the above-described embodiment can be appropriately modified and implemented within a range that does not deviate from the gist thereof.

本発明による鋼材は、サワー環境に利用される鋼材に広く適用可能であり、好ましくは、油井環境に利用される鋼材として利用可能であり、さらに好ましくは、ケーシング、チュービング、ラインパイプ等の鋼材として利用可能である。 The steel material according to the present invention can be widely applied to a steel material used in a sour environment, preferably can be used as a steel material used in an oil well environment, and more preferably as a steel material such as a casing, tubing, and line pipe. It is available.

Claims (9)

質量%で、
C:0.15〜0.50%、
Si:0.05〜1.00%、
Mn:0.05〜1.00%、
P:0.025%以下、
S:0.0100%以下、
Al:0.005〜0.100%、
Cr:0.20〜1.50%、
Mo:0.25〜1.50%、
Ti:0.002〜0.050%、
B:0.0001〜0.0050%、
N:0.0100%以下、
O:0.0100%以下、
V:0〜0.60%、
Nb:0〜0.030%、
Ca:0〜0.0100%、
Mg:0〜0.0100%、
Zr:0〜0.0100%、
Co:0〜0.50%、
W:0〜0.50%、
Ni:0〜0.10%、
Cu:0〜0.50%、及び、
希土類元素:0〜0.0100%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0.010〜0.060質量%含有し、
旧オーステナイト結晶粒の結晶粒度番号は8.0以上であり、
降伏強度が1069超〜1172MPaであり、降伏比が85%以上である、鋼材。
By mass%
C: 0.15 to 0.50%,
Si: 0.05 to 1.00%,
Mn: 0.05 to 1.00%,
P: 0.025% or less,
S: 0.0100% or less,
Al: 0.005 to 0.100%,
Cr: 0.25 to 1.50%,
Mo: 0.25 to 1.50%,
Ti: 0.002 to 0.050%,
B: 0.0001 to 0.0050%,
N: 0.0100% or less,
O: 0.0100% or less,
V: 0-0.60%,
Nb: 0 to 0.030%,
Ca: 0-0.0100%,
Mg: 0-0.0100%,
Zr: 0-0.0100%,
Co: 0-0.50%,
W: 0 to 0.50%,
Ni: 0 to 0.10%,
Cu: 0 to 0.50%, and
Rare earth element: Contains 0 to 0.0100% and has a chemical composition with the balance consisting of Fe and impurities.
Containing 0.010 to 0.060% by mass of solid solution C,
The grain size number of the former austenite crystal grains is 8.0 or more, and
A steel material having a yield strength of more than 1069 to 1172 MPa and a yield ratio of 85% or more.
請求項1に記載の鋼材であって、
前記化学組成は、
V:0.01〜0.60%、及び、
Nb:0.002〜0.030%からなる群から選択される1種以上を含有する、鋼材。
The steel material according to claim 1.
The chemical composition is
V: 0.01 to 0.60% and
Nb: A steel material containing at least one selected from the group consisting of 0.002 to 0.030%.
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。
The steel material according to claim 1 or 2.
The chemical composition is
Ca: 0.0001 to 0.0100%,
Mg: 0.0001 to 0.0100% and
Zr: A steel material containing one or more selected from the group consisting of 0.0001 to 0.0100%.
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。
The steel material according to any one of claims 1 to 3.
The chemical composition is
Co: 0.02 to 0.50%, and
W: A steel material containing at least one selected from the group consisting of 0.02 to 0.50%.
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:0.01〜0.10%、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。
The steel material according to any one of claims 1 to 4.
The chemical composition is
Ni: 0.01 to 0.10% and
Cu: A steel material containing at least one selected from the group consisting of 0.01 to 0.50%.
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の鋼材であって、
前記化学組成は、
希土類元素:0.0001〜0.0100%を含有する、鋼材。
The steel material according to any one of claims 1 to 5.
The chemical composition is
Rare earth element: A steel material containing 0.0001 to 0.0100%.
請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の化学組成を有し、
固溶Cを0.010〜0.060質量%含有し、
旧オーステナイト結晶粒の結晶粒度番号は8.0以上であり、
降伏強度が1069超〜1172MPaであり、降伏比が85%以上である、油井用鋼管。
It has the chemical composition according to any one of claims 1 to 6.
Containing 0.010 to 0.060% by mass of solid solution C,
The grain size number of the former austenite crystal grains is 8.0 or more, and
A steel pipe for oil wells having a yield strength of more than 1069 to 1172 MPa and a yield ratio of 85% or more.
請求項1〜請求項6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、580〜720℃で10〜180分保持した後、580℃から200℃の間の平均冷却速度を4〜300℃/秒で冷却する焼戻し工程とを備える、請求項1〜6のいずれか1項に記載の鋼材の製造方法。
A preparatory step for preparing an intermediate steel material having the chemical composition according to any one of claims 1 to 6.
After the preparatory step, a quenching step of cooling the intermediate steel material at 800 to 1000 ° C. at a cooling rate of 300 ° C./min or more, and a quenching step.
Said intermediate steel after quenching, after holding for 10 to 180 minutes at five hundred and eighty to seven hundred twenty ° C., and a tempering step of cooling the average cooling rate between 200 ° C. from 580 ° C. at 4 to 300 ° C. / sec, claim The method for producing a steel material according to any one of 1 to 6.
請求項8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6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。
The method for producing a steel material according to claim 8.
The preparation step includes a material preparation step of preparing a material having the chemical composition according to any one of claims 1 to 6.
A method for manufacturing a steel material, which comprises a hot working step of hot-working the material to produce an intermediate steel material.
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