JP7553883B1 - Duplex Stainless Steel Pipe - Google Patents
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Abstract
高強度と、優れた耐食性とが得られる二相ステンレス鋼管を提供する。本開示による二相ステンレス鋼管は、質量%で、C:0.030%以下、Si:0.20~1.00%、Mn:0.5~7.0%、P:0.040%以下、S:0.020%以下、Al:0.100%以下、Ni:4.0~9.0%、Cr:20.0~30.0%、Mo:0.5~2.0%、Cu:1.5~3.0%、N:0.15~0.30%、V:0.01~0.50%、Nb:0.030~0.300%、Co:0.10~0.50%、Sn:0.001~0.050%、を含有し、ミクロ組織が、体積率で35.0~65.0%のフェライト、0~1.0%未満のσ相、及び、残部がオーステナイトからなり、非固溶Nb含有量が質量%で0.008%以上であり、非固溶Nb含有量の非固溶Al含有量に対する比が1.0以上であり、降伏強度が655MPa以上である。The present disclosure provides a duplex stainless steel pipe that provides high strength and excellent corrosion resistance. The duplex stainless steel pipe according to the present disclosure has, by mass%, C: 0.030% or less, Si: 0.20 to 1.00%, Mn: 0.5 to 7.0%, P: 0.040% or less, S: 0.020% or less, Al: 0.100% or less, Ni: 4.0 to 9.0%, Cr: 20.0 to 30.0%, Mo: 0.5 to 2.0%, Cu: 1.5 to 3.0%, N: 0.15 to 0.30%, V: 0.01 to 0.50%, Nb: 0.03 The steel sheet contains 0 to 0.300%, Co: 0.10 to 0.50%, and Sn: 0.001 to 0.050%, and the microstructure is composed of 35.0 to 65.0% by volume of ferrite, 0 to less than 1.0% of a σ phase, and the balance being austenite, the undissolved Nb content is 0.008% or more by mass, the ratio of the undissolved Nb content to the undissolved Al content is 1.0 or more, and the yield strength is 655 MPa or more.
Description
本開示は鋼管に関し、さらに詳しくは、二相ステンレス鋼管に関する。 This disclosure relates to steel pipes, and more particularly to duplex stainless steel pipes.
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)は、腐食性ガスを含有した腐食環境となっている場合がある。ここで、腐食性ガスとは、炭酸ガス、及び/又は、硫化水素ガスを意味する。そのため、油井で用いられる鋼材には、腐食環境における優れた耐食性が求められる。 Oil wells and gas wells (hereinafter, oil wells and gas wells will be collectively referred to simply as "oil wells") may be in a corrosive environment containing corrosive gases. Here, corrosive gas means carbon dioxide gas and/or hydrogen sulfide gas. Therefore, the steel materials used in oil wells are required to have excellent corrosion resistance in corrosive environments.
これまでに、鋼材の耐食性を高める手段として、クロム(Cr)含有量を高め、Cr酸化物を主体とする不働態被膜を鋼材表面に形成する手段が知られている。そこで、優れた耐食性が求められる環境下では、Cr含有量を高めた二相ステンレス鋼材が用いられる場合がある。 To date, a method for improving the corrosion resistance of steel materials has been known in which the chromium (Cr) content is increased and a passive film mainly composed of Cr oxide is formed on the steel material surface. Therefore, in environments where excellent corrosion resistance is required, duplex stainless steel materials with an increased Cr content are sometimes used.
近年さらに、海面下の深井戸の開発が活発になってきている。このような深井戸に用いられる鋼材には、高い強度が求められる。したがって、油井で用いられる鋼材として、高強度と優れた耐食性とを両立可能な二相ステンレス鋼材が求められている。In recent years, the development of deep wells below sea level has become even more active. The steel used in these deep wells must have high strength. Therefore, duplex stainless steel, which combines high strength with excellent corrosion resistance, is in demand as the steel used in oil wells.
特開2018-193591号公報(特許文献1)、及び、国際公開第2012/121232号(特許文献2)は、高強度と優れた耐食性とを有する二相ステンレス鋼材を提案する。 JP 2018-193591 A (Patent Document 1) and WO 2012/121232 (Patent Document 2) propose a duplex stainless steel material having high strength and excellent corrosion resistance.
特許文献1に開示されている二相ステンレス鋼材は、質量%で、C:0.005~0.04%、Si:0.2~1.0%、Mn:0.1~2.0%、P:0.040%以下、S:0.010%以下、Ni:3~7%、Cr:23~28%、Mo:0.5~1.5%、Cu:2~4%、N:0.10~0.35%、Al:0.001~0.04%、W:0~1.0%、Co:0~1.0%、V:0~1.0%、Nb:0~0.2%、Ti:0~0.2%、Ca:0~0.02%、Mg:0~0.02%、B:0~0.02%、及び、希土類元素(REM):0~0.2%を含有し、残部がFe及び不純物からなり、式(1)~式(3)を満たす化学組成を有し、655MPa以上の降伏強度YSを有する。ここで、式(1)~式(3)は以下のとおりである。
YS/150≦Ni+Mo+0.5W+Cu-Mn≦YS/75 (1)
Cr+3.3×(Mo+0.5W)+16N≧30.0 (2)
Mo+0.5W+Ni≦7.50 (3)
この二相ステンレス鋼材では、化学組成中の元素含有量と降伏強度とを式(1)~式(3)を満たすように調整することにより、高い強度と優れた耐食性とが得られる、と特許文献1には記載されている。
The duplex stainless steel material disclosed in Patent Document 1 has the following composition, in mass %, C: 0.005 to 0.04%, Si: 0.2 to 1.0%, Mn: 0.1 to 2.0%, P: 0.040% or less, S: 0.010% or less, Ni: 3 to 7%, Cr: 23 to 28%, Mo: 0.5 to 1.5%, Cu: 2 to 4%, N: 0.10 to 0.35%, Al: 0.001 to 0.04%, W: 0. The alloy contains Cr: 0-1.0%, Co: 0-1.0%, V: 0-1.0%, Nb: 0-0.2%, Ti: 0-0.2%, Ca: 0-0.02%, Mg: 0-0.02%, B: 0-0.02%, and rare earth elements (REM): 0-0.2%, with the balance being Fe and impurities, and has a chemical composition that satisfies formulas (1) to (3), and has a yield strength YS of 655 MPa or more. Here, formulas (1) to (3) are as follows.
YS/150≦Ni+Mo+0.5W+Cu-Mn≦YS/75 (1)
Cr+3.3×(Mo+0.5W)+16N≧30.0 (2)
Mo+0.5W+Ni≦7.50 (3)
Patent Document 1 describes that in this duplex stainless steel material, high strength and excellent corrosion resistance can be obtained by adjusting the element contents in the chemical composition and the yield strength so as to satisfy formulas (1) to (3).
特許文献2に開示されている二相ステンレス鋼材は、質量%で、C:0.03%以下、Si:0.3%以下、Mn:3.0%以下、P:0.040%以下、S:0.008%以下、Cu:0.2~2.0%、Ni:5.0~6.5%、Cr:23.0~27.0%、Mo:2.5~3.5%、W:1.5~4.0%、及び、N:0.24~0.40%を含有し、残部はFe及び不純物からなり、σ相感受性指数X(=2.2Si+0.5Cu+2.0Ni+Cr+4.2Mo+0.2W)が52.0以下であり、強度指数Y(=Cr+1.5Mo+10N+3.5W)が40.5以上であり、耐孔食性指数PREW(=Cr+3.3(Mo+0.5W)+16N)が40以上である化学組成を有する。鋼の組織は、圧延方向に平行な厚さ方向断面において、表層から1mm深さまでの厚さ方向に平行な直線を引いた時、該直線に交わるフェライト相とオーステナイト相との境界の数が160以上である。この二相ステンレス鋼では、耐食性を損なうことなく高強度化できる、と特許文献2には記載されている。The duplex stainless steel material disclosed in Patent Document 2 contains, in mass%, C: 0.03% or less, Si: 0.3% or less, Mn: 3.0% or less, P: 0.040% or less, S: 0.008% or less, Cu: 0.2 to 2.0%, Ni: 5.0 to 6.5%, Cr: 23.0 to 27.0%, Mo: 2.5 to 3.5%, W: 1.5 to 4.0%, and N: 0.24 to 0.40%. The chemical composition contains σ-phase susceptibility index X (=2.2Si+0.5Cu+2.0Ni+Cr+4.2Mo+0.2W) of 52.0 or less, strength index Y (=Cr+1.5Mo+10N+3.5W) of 40.5 or more, and pitting corrosion resistance index PREW (=Cr+3.3(Mo+0.5W)+16N) of 40 or more. The structure of the steel is such that, when a straight line parallel to the thickness direction from the surface layer to a depth of 1 mm is drawn in a thickness direction cross section parallel to the rolling direction, the number of boundaries between ferrite phase and austenite phase that intersect the straight line is 160 or more. Patent Document 2 states that this duplex stainless steel can be strengthened without impairing corrosion resistance.
特許文献1及び特許文献2に開示された二相ステンレス鋼材では、高強度と優れた耐食性とが得られる。しかしながら、特許文献1及び特許文献2に開示された手段以外の他の手段によって、高強度と優れた耐食性とが得られてもよい。The duplex stainless steel materials disclosed in Patent Documents 1 and 2 provide high strength and excellent corrosion resistance. However, high strength and excellent corrosion resistance may be provided by means other than those disclosed in Patent Documents 1 and 2.
本開示の目的は、高強度と、優れた耐食性とが得られる二相ステンレス鋼管を提供することである。 The object of the present disclosure is to provide a duplex stainless steel pipe that has high strength and excellent corrosion resistance.
本開示による二相ステンレス鋼管は、質量%で、C:0.030%以下、Si:0.20~1.00%、Mn:0.5~7.0%、P:0.040%以下、S:0.020%以下、Al:0.100%以下、Ni:4.0~9.0%、Cr:20.0~30.0%、Mo:0.5~2.0%、Cu:1.5~3.0%、N:0.15~0.30%、V:0.01~0.50%、Nb:0.030~0.300%、Co:0.10~0.50%、Sn:0.001~0.050%、Ta:0~0.100%、Ti:0~0.100%、Zr:0~0.100%、Hf:0~0.100%、W:0~0.200%、Sb:0~0.100%、Ca:0~0.020%、Mg:0~0.020%、B:0~0.020%、希土類元素:0~0.200%、及び、残部がFe及び不純物からなり、ミクロ組織が、体積率で35.0~65.0%のフェライト、0~1.0%未満のσ相、及び、残部がオーステナイトからなり、非固溶Nb含有量が質量%で0.008%以上であり、非固溶Nb含有量の非固溶Al含有量に対する比が1.0以上であり、降伏強度が655MPa以上である。The duplex stainless steel pipe according to the present disclosure has, by mass%, C: 0.030% or less, Si: 0.20-1.00%, Mn: 0.5-7.0%, P: 0.040% or less, S: 0.020% or less, Al: 0.100% or less, Ni: 4.0-9.0%, Cr: 20.0-30.0%, Mo: 0.5-2.0%, Cu: 1.5-3.0%, N: 0.15-0.30%, V: 0.01-0.50%, Nb: 0.030-0.300%, Co: 0.10-0.50%, Sn: 0.001-0.050%, Ta: 0-0.100%, Ti: 0-0.100%, Zr: 0. 0.020% or less, and the balance being Fe and impurities; the microstructure is composed of 35.0 to 65.0% by volume of ferrite, 0 to less than 1.0% by volume of σ phase, and the balance being austenite; the undissolved Nb content is 0.008% or more by mass; the ratio of the undissolved Nb content to the undissolved Al content is 1.0 or more; and the yield strength is 655 MPa or more.
本開示による二相ステンレス鋼管では、高強度と、優れた耐食性とが得られる。The duplex stainless steel pipes disclosed herein provide high strength and excellent corrosion resistance.
本発明者らは、高強度と、優れた耐食性とが得られる二相ステンレス鋼管を、化学組成の観点から検討した。その結果、本発明者らは、質量%で、C:0.030%以下、Si:0.20~1.00%、Mn:0.5~7.0%、P:0.040%以下、S:0.020%以下、Al:0.100%以下、Ni:4.0~9.0%、Cr:20.0~30.0%、Mo:0.5~2.0%、Cu:1.5~3.0%、N:0.15~0.30%、V:0.01~0.50%、Nb:0.030~0.300%、Co:0.10~0.50%、Sn:0.001~0.050%、Ta:0~0.100%、Ti:0~0.100%、Zr:0~0.100%、Hf:0~0.100%、W:0~0.200%、Sb:0~0.100%、Ca:0~0.020%、Mg:0~0.020%、B:0~0.020%、希土類元素:0~0.200%、及び、残部がFe及び不純物からなる二相ステンレス鋼管であれば、高強度と優れた耐食性とが得られると考えた。The inventors have investigated duplex stainless steel pipes that provide high strength and excellent corrosion resistance from the viewpoint of chemical composition. As a result, the inventors have determined that the following components, by mass%, are C: 0.030% or less, Si: 0.20-1.00%, Mn: 0.5-7.0%, P: 0.040% or less, S: 0.020% or less, Al: 0.100% or less, Ni: 4.0-9.0%, Cr: 20.0-30.0%, Mo: 0.5-2.0%, Cu: 1.5-3.0%, N: 0.15-0.30%, V: 0.01-0.50%, Nb: 0.030-0.300%, Co: 0.10-0.50%. It was believed that a duplex stainless steel pipe consisting of the following components would provide high strength and excellent corrosion resistance: 0%, Sn: 0.001-0.050%, Ta: 0-0.100%, Ti: 0-0.100%, Zr: 0-0.100%, Hf: 0-0.100%, W: 0-0.200%, Sb: 0-0.100%, Ca: 0-0.020%, Mg: 0-0.020%, B: 0-0.020%, rare earth elements: 0-0.200%, and the balance being Fe and impurities.
そこで、上述の化学組成を満たす二相ステンレス鋼管において、化学組成以外の他の観点から、さらなる高強度が得られる手段について、本発明者らはさらに検討した。本発明者らはまず、二相ステンレス鋼管のミクロ組織について検討した。上述の化学組成を有する二相ステンレス鋼管のミクロ組織は、主としてフェライト及びオーステナイトからなる。本発明者らは、上述の化学組成を有する二相ステンレス鋼管のミクロ組織を、フェライト体積率が35.0~65.0%であり、残部が実質的にオーステナイトからなる組織とすれば、強度と耐食性とを安定して高められることを知見した。Therefore, the present inventors further investigated means for obtaining even higher strength from viewpoints other than chemical composition in a duplex stainless steel pipe satisfying the above-mentioned chemical composition. The present inventors first investigated the microstructure of the duplex stainless steel pipe. The microstructure of a duplex stainless steel pipe having the above-mentioned chemical composition is mainly composed of ferrite and austenite. The present inventors discovered that strength and corrosion resistance can be stably increased by configuring the microstructure of a duplex stainless steel pipe having the above-mentioned chemical composition so that the ferrite volume fraction is 35.0 to 65.0%, with the remainder being substantially composed of austenite.
本発明者らはさらに、二相ステンレス鋼管内にNb炭窒化物を析出させることで、二相ステンレス鋼管の強度をさらに高めることができると考えた。Nb炭窒化物は微細な析出物である。そのため、Nb炭窒化物による析出強化により、二相ステンレス鋼管の強度が高まる。しかしながら、二相ステンレス鋼管の製造工程中のNb炭窒化物の生成温度域では、σ相も生成しやすい。σ相は二相ステンレス鋼管の耐食性を低下する。そこで、Nb炭窒化物の生成量と、σ相の生成量と、強度及び耐食性との関係について本発明者らは検討を行った。Nb炭窒化物の生成量は、非固溶Nb含有量と相関する。上述の化学組成を満たす二相ステンレス鋼管において、非固溶Nb含有量が質量%で0.008%以上であれば、Nb炭窒化物が十分に生成して、強度を高めることができる。さらに、非固溶Nb含有量が質量%で0.008%以上であっても、ミクロ組織を、体積率で35.0~65.0%のフェライト、0~1.0%未満のσ相、及び、残部がオーステナイトとすることで、優れた耐食性を維持することができる。The present inventors further considered that the strength of the duplex stainless steel pipe could be further increased by precipitating Nb carbonitrides in the duplex stainless steel pipe. Nb carbonitrides are fine precipitates. Therefore, the strength of the duplex stainless steel pipe is increased by precipitation strengthening by Nb carbonitrides. However, in the temperature range in which Nb carbonitrides are formed during the manufacturing process of the duplex stainless steel pipe, σ phase is also likely to be formed. The σ phase reduces the corrosion resistance of the duplex stainless steel pipe. Therefore, the present inventors conducted a study on the relationship between the amount of Nb carbonitrides formed, the amount of σ phase formed, and the strength and corrosion resistance. The amount of Nb carbonitrides formed correlates with the non-solid-solubilized Nb content. In a duplex stainless steel pipe satisfying the above-mentioned chemical composition, if the non-solid-solubilized Nb content is 0.008% or more by mass%, Nb carbonitrides are sufficiently formed to increase the strength. Furthermore, even if the undissolved Nb content is 0.008% or more by mass percent, excellent corrosion resistance can be maintained by making the microstructure into a volume fraction of 35.0 to 65.0% ferrite, 0 to less than 1.0% σ phase, and the remainder austenite.
しかしながら、上述の特徴を満たす二相ステンレス鋼管であっても、依然として、十分な強度が得られない場合があることが判明した。そこで、本発明者らはさらに検討を行った。その結果、上述の化学組成の二相ステンレス鋼管では、Al窒化物が強度を低下させる要因となることが新たに判明した。However, it was found that even duplex stainless steel pipes that satisfy the above-mentioned characteristics may still not have sufficient strength. Therefore, the inventors conducted further studies. As a result, it was newly found that Al nitrides are a factor that reduces the strength of duplex stainless steel pipes with the above-mentioned chemical composition.
上述の化学組成では、固溶Nにより高強度を得るために、N含有量をC含有量よりも高めている。このような化学組成では、Nb炭窒化物中のN含有量はC含有量よりも高いと考えられる。つまり、上述の化学組成では、Nは、固溶Nとして固溶強化に寄与するだけでなく、Nb炭窒化物による析出強化にも寄与している。In the above chemical composition, the N content is higher than the C content in order to obtain high strength through solute N. In such a chemical composition, the N content in Nb carbonitride is considered to be higher than the C content. In other words, in the above chemical composition, N not only contributes to solid solution strengthening as solute N, but also contributes to precipitation strengthening by Nb carbonitride.
一方、NはAlと結合してAl窒化物も生成する。Al窒化物はNb炭窒化物よりも粗大な析出物である。そのため、Al窒化物は、析出強化にほとんど寄与しない。したがって、上述の化学組成の二相ステンレス鋼管において、Al窒化物の生成量がNb炭窒化物の生成量に対して相対的に多ければ、固溶N及びNb窒化物が不足する場合が生じる。この場合、二相ステンレス鋼管の強度を十分に高めることができない。On the other hand, N also combines with Al to form Al nitrides. Al nitrides are coarser precipitates than Nb carbonitrides. Therefore, Al nitrides contribute very little to precipitation strengthening. Therefore, in a duplex stainless steel pipe with the above-mentioned chemical composition, if the amount of Al nitride produced is relatively greater than the amount of Nb carbonitride produced, there may be a shortage of solute N and Nb nitrides. In this case, the strength of the duplex stainless steel pipe cannot be sufficiently increased.
Al窒化物は非固溶Al含有量と相関する。そこで、本発明者らは、非固溶Nb含有量及び非固溶Al含有量と、強度及び耐食性との関係をさらに調査した。その結果、非固溶Nb含有量の非固溶Al含有量に対する比である非固溶Nb/Al比が1.0以上であれば、十分なNb窒化物量及び固溶N量を確保することができ、その結果、高い強度と優れた耐食性とを両立できることを本発明者らは見いだした。 Al nitrides correlate with the undissolved Al content. Therefore, the inventors further investigated the relationship between the undissolved Nb content and the undissolved Al content and the strength and corrosion resistance. As a result, the inventors found that if the undissolved Nb/Al ratio, which is the ratio of the undissolved Nb content to the undissolved Al content, is 1.0 or more, a sufficient amount of Nb nitrides and dissolved N can be secured, and as a result, high strength and excellent corrosion resistance can be achieved at the same time.
なお、上記のメカニズム以外の他のメカニズムによって、上述の化学組成及びミクロ組織を満たす二相ステンレス鋼管において、非固溶Nb含有量を質量%で0.008%以上とし、かつ、非固溶Nb/Al比を1.0以上とすることにより、655MPa以上の降伏強度と、優れた耐食性とが両立できている可能性もある。しかしながら、上述の化学組成及びミクロ組織を有する二相ステンレス鋼管において、非固溶Nb含有量を質量%で0.008%以上とし、かつ、非固溶Nb/Al比を1.0以上とすることにより、655MPa以上の高い降伏強度と、優れた耐食性とを両立できることは、後述の実施例によって証明されている。 It is possible that a duplex stainless steel pipe satisfying the above-mentioned chemical composition and microstructure can achieve both a yield strength of 655 MPa or more and excellent corrosion resistance by setting the undissolved Nb content to 0.008% or more by mass% and setting the undissolved Nb/Al ratio to 1.0 or more through a mechanism other than the above. However, it is proven by the examples described below that a duplex stainless steel pipe having the above-mentioned chemical composition and microstructure can achieve both a high yield strength of 655 MPa or more and excellent corrosion resistance by setting the undissolved Nb content to 0.008% or more by mass% and setting the undissolved Nb/Al ratio to 1.0 or more.
以上の知見に基づいて完成した本実施形態による二相ステンレス鋼管は、次の構成を有する。The duplex stainless steel pipe of this embodiment, completed based on the above findings, has the following configuration.
第1の構成の二相ステンレス鋼管は、化学組成が、質量%で、C:0.030%以下、Si:0.20~1.00%、Mn:0.5~7.0%、P:0.040%以下、S:0.020%以下、Al:0.100%以下、Ni:4.0~9.0%、Cr:20.0~30.0%、Mo:0.5~2.0%、Cu:1.5~3.0%、N:0.15~0.30%、V:0.01~0.50%、Nb:0.030~0.300%、Co:0.10~0.50%、Sn:0.001~0.050%、Ta:0~0.100%、Ti:0~0.100%、Zr:0~0.100%、Hf:0~0.100%、W:0~0.200%、Sb:0~0.100%、Ca:0~0.020%、Mg:0~0.020%、B:0~0.020%、希土類元素:0~0.200%、及び、残部がFe及び不純物からなる。上記二相ステンレス鋼管のミクロ組織は、体積率で35.0~65.0%のフェライト、0~1.0%未満のσ相、及び、残部がオーステナイトからなる。上記二相ステンレス鋼管ではさらに、非固溶Nb含有量が質量%で0.008%以上であり、非固溶Nb含有量の非固溶Al含有量に対する比が1.0以上であり、降伏強度が655MPa以上である。The chemical composition of the duplex stainless steel pipe of the first configuration is, in mass%, C: 0.030% or less, Si: 0.20 to 1.00%, Mn: 0.5 to 7.0%, P: 0.040% or less, S: 0.020% or less, Al: 0.100% or less, Ni: 4.0 to 9.0%, Cr: 20.0 to 30.0%, Mo: 0.5 to 2.0%, Cu: 1.5 to 3.0%, N: 0.15 to 0.30%, V: 0.01 to 0.50%, Nb: 0. The microstructure of the duplex stainless steel pipe is composed of 35.0 to 65.0% by volume of ferrite, 0 to less than 0.02% by volume of σ phase, and the remainder is composed of austenite. The duplex stainless steel pipe further has a non-dissolved Nb content of 0.008% by mass or more, a ratio of the non-dissolved Nb content to the non-dissolved Al content of 1.0 or more, and a yield strength of 655 MPa or more.
第2の構成の二相ステンレス鋼管は、第1の構成の二相スレンレス鋼管であって、化学組成は、Ta:0.001~0.100%、Ti:0.001~0.100%、Zr:0.001~0.100%、Hf:0.001~0.100%、W:0.001~0.200%、Sb:0.001~0.100%、Ca:0.001~0.020%、Mg:0.001~0.020%、B:0.001~0.020%、及び、希土類元素:0.001~0.200%、からなる群から選択される1種以上の元素を含有する。The duplex stainless steel pipe of the second configuration is a duplex stainless steel pipe of the first configuration, and has a chemical composition containing one or more elements selected from the group consisting of Ta: 0.001-0.100%, Ti: 0.001-0.100%, Zr: 0.001-0.100%, Hf: 0.001-0.100%, W: 0.001-0.200%, Sb: 0.001-0.100%, Ca: 0.001-0.020%, Mg: 0.001-0.020%, B: 0.001-0.020%, and rare earth elements: 0.001-0.200%.
以下、本実施形態による二相ステンレス鋼管について詳述する。なお、以下の説明では、二相ステンレス鋼管を、単に「鋼管」ともいう。また、元素に関する「%」は、特に断りがない限り、質量%を意味する。The duplex stainless steel pipe according to this embodiment will be described in detail below. In the following description, the duplex stainless steel pipe will also be referred to simply as "steel pipe." In addition, "%" for elements means mass % unless otherwise specified.
[本実施形態の二相ステンレス鋼管の特徴]
本実施形態の二相ステンレス鋼管は、次の特徴1~特徴4を満たす。
(特徴1)
化学組成が、質量%で、C:0.030%以下、Si:0.20~1.00%、Mn:0.5~7.0%、P:0.040%以下、S:0.020%以下、Al:0.100%以下、Ni:4.0~9.0%、Cr:20.0~30.0%、Mo:0.5~2.0%、Cu:1.5~3.0%、N:0.15~0.30%、V:0.01~0.50%、Nb:0.030~0.300%、Co:0.10~0.50%、Sn:0.001~0.050%、Ta:0~0.100%、Ti:0~0.100%、Zr:0~0.100%、Hf:0~0.100%、W:0~0.200%、Sb:0~0.100%、Ca:0~0.020%、Mg:0~0.020%、B:0~0.020%、希土類元素:0~0.200%、及び、残部がFe及び不純物からなる。
(特徴2)
ミクロ組織が、体積率で35.0~65.0%のフェライト、0~1.0%未満のσ相、及び、残部がオーステナイトからなる。
(特徴3)
非固溶Nb含有量が質量%で0.008%以上であり、非固溶Nb含有量の非固溶Al含有量に対する比が1.0以上である。
(特徴4)
降伏強度が655MPa以上である。
以下、特徴1~特徴4について説明する。
[Features of the duplex stainless steel pipe according to this embodiment]
The duplex stainless steel pipe of this embodiment satisfies the following features 1 to 4.
(Feature 1)
The chemical composition is, in mass%, C: 0.030% or less, Si: 0.20-1.00%, Mn: 0.5-7.0%, P: 0.040% or less, S: 0.020% or less, Al: 0.100% or less, Ni: 4.0-9.0%, Cr: 20.0-30.0%, Mo: 0.5-2.0%, Cu: 1.5-3.0%, N: 0.15-0.30%, V: 0.01-0.50%, Nb: 0.030-0.30%. 0%, Co: 0.10-0.50%, Sn: 0.001-0.050%, Ta: 0-0.100%, Ti: 0-0.100%, Zr: 0-0.100%, Hf: 0-0.100%, W: 0-0.200%, Sb: 0-0.100%, Ca: 0-0.020%, Mg: 0-0.020%, B: 0-0.020%, rare earth elements: 0-0.200%, and the balance is Fe and impurities.
(Feature 2)
The microstructure is composed of, by volume, 35.0 to 65.0% ferrite, 0 to less than 1.0% σ phase, and the balance austenite.
(Feature 3)
The undissolved Nb content is 0.008% or more by mass percent, and the ratio of the undissolved Nb content to the undissolved Al content is 1.0 or more.
(Feature 4)
The yield strength is 655 MPa or more.
Features 1 to 4 will be explained below.
[(特徴1)化学組成について]
本実施形態による二相ステンレス鋼管の化学組成は、次の元素を含有する。
[Feature 1: Chemical composition]
The chemical composition of the duplex stainless steel pipe according to this embodiment contains the following elements.
C:0.030%以下
炭素(C)は不可避に含有される。つまり、C含有量の下限は0%超である。Cは結晶粒界にCr炭化物を形成し、粒界での腐食感受性を高める。そのため、C含有量が0.030%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の耐食性が低下する。したがって、C含有量は0.030%以下である。
C含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、C含有量の過度の低減は、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、C含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.002%であり、さらに好ましくは0.005%である。
C含有量の好ましい上限は0.029%であり、さらに好ましくは0.028%であり、さらに好ましくは0.027%である。
C: 0.030% or less Carbon (C) is inevitably contained. That is, the lower limit of the C content is more than 0%. C forms Cr carbides at the grain boundaries and increases the corrosion sensitivity at the grain boundaries. Therefore, if the C content exceeds 0.030%, the corrosion resistance of the steel pipe decreases even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the C content is 0.030% or less.
The C content is preferably as low as possible. However, excessive reduction in the C content significantly increases the production cost. Therefore, in consideration of industrial production, the preferred lower limit of the C content is 0.001%, more preferably 0.002%, and even more preferably 0.005%.
The upper limit of the C content is preferably 0.029%, more preferably 0.028%, and further preferably 0.027%.
Si:0.20~1.00%
ケイ素(Si)は鋼を脱酸する。Si含有量が0.20%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Si含有量が1.00%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の靭性及び熱間加工性が低下する。
したがって、Si含有量は0.20~1.00%である。
Si含有量の好ましい下限は0.21%であり、さらに好ましくは0.22%であり、さらに好ましくは0.25%であり、さらに好ましくは0.30%である。
Si含有量の好ましい上限は0.95%であり、さらに好ましくは0.92%であり、さらに好ましくは0.91%であり、さらに好ましくは0.90%である。
Si: 0.20-1.00%
Silicon (Si) deoxidizes steel. If the Si content is less than 0.20%, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
On the other hand, if the Si content exceeds 1.00%, the toughness and hot workability of the steel pipe decrease even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
Therefore, the Si content is 0.20 to 1.00%.
The lower limit of the Si content is preferably 0.21%, more preferably 0.22%, further preferably 0.25%, and further preferably 0.30%.
The upper limit of the Si content is preferably 0.95%, more preferably 0.92%, further preferably 0.91%, and further preferably 0.90%.
Mn:0.5~7.0%
マンガン(Mn)は鋼を脱酸し、鋼を脱硫する。Mnはさらに、鋼管の熱間加工性を高める。Mn含有量が0.5%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、MnはP及びS等の不純物とともに、粒界に偏析する。そのため、Mn含有量が7.0%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温環境における鋼管の耐食性が低下する。
したがって、Mn含有量は0.5~7.0%である。
Mn含有量の好ましい下限は0.6%であり、さらに好ましくは0.8%であり、さらに好ましくは1.0%であり、さらに好ましくは1.2%である。
Mn含有量の好ましい上限は6.8%であり、さらに好ましくは6.5%であり、さらに好ましくは6.3%であり、さらに好ましくは6.2%であり、さらに好ましくは6.0%である。
Mn: 0.5-7.0%
Manganese (Mn) deoxidizes and desulfurizes the steel. Mn also improves the hot workability of the steel pipe. If the Mn content is less than 0.5%, the other element contents are in accordance with the present invention. Even if the form is within the range, the above-mentioned effects cannot be obtained sufficiently.
On the other hand, Mn segregates at grain boundaries together with impurities such as P and S. Therefore, if the Mn content exceeds 7.0%, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, the steel sheet may be easily oxidized at high temperatures. The corrosion resistance of steel pipes in the environment decreases.
Therefore, the Mn content is 0.5 to 7.0%.
The lower limit of the Mn content is preferably 0.6%, more preferably 0.8%, further preferably 1.0%, and further preferably 1.2%.
The upper limit of the Mn content is preferably 6.8%, more preferably 6.5%, still more preferably 6.3%, still more preferably 6.2%, and still more preferably 6.0%. %.
P:0.040%以下
燐(P)は不可避に含有される。つまり、P含有量の下限は0%超である。Pは粒界に偏析する。そのため、P含有量が0.040%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の耐食性が低下する。したがって、P含有量は0.040%以下である。
P含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、P含有量の過度の低減は、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0.001%であり、さらに好ましくは0.002%であり、さらに好ましくは0.003%である。
P含有量の好ましい上限は0.038%であり、さらに好ましくは0.036%であり、さらに好ましくは0.035%であり、さらに好ましくは0.030%である。
P: 0.040% or less Phosphorus (P) is inevitably contained. In other words, the lower limit of the P content is more than 0%. P segregates at grain boundaries. Therefore, if the P content exceeds 0.040%, the corrosion resistance of the steel pipe decreases even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the P content is 0.040% or less.
The P content is preferably as low as possible. However, excessive reduction in the P content significantly increases the production cost. Therefore, in consideration of industrial production, the lower limit of the P content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%, and even more preferably 0.003%.
The upper limit of the P content is preferably 0.038%, more preferably 0.036%, further preferably 0.035%, and further preferably 0.030%.
S:0.020%以下
硫黄(S)は不可避に含有される。つまり、S含有量の下限は0%超である。Sは粒界に偏析する。そのため、S含有量が0.020%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の靭性及び熱間加工性が低下する。したがって、S含有量は0.020%以下である。
S含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、S含有量の過度の低減は、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0.001%であり、さらに好ましくは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0.004%であり、さらに好ましくは0.005%である。
S含有量の好ましい上限は0.018%であり、さらに好ましくは0.016%であり、さらに好ましくは0.014%である。
S: 0.020% or less Sulfur (S) is inevitably contained. That is, the lower limit of the S content is more than 0%. S segregates at grain boundaries. Therefore, if the S content exceeds 0.020%, the toughness and hot workability of the steel pipe will decrease even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the S content is 0.020% or less.
The S content is preferably as low as possible. However, excessive reduction in the S content significantly increases the manufacturing cost. Therefore, in consideration of industrial production, the preferable lower limit of the S content is 0.001%, more preferably 0.002%, more preferably 0.003%, more preferably 0.004%, and even more preferably 0.005%.
The upper limit of the S content is preferably 0.018%, more preferably 0.016%, and further preferably 0.014%.
Al:0.100%以下
アルミニウム(Al)は不可避に含有される。つまり、Al含有量の下限は0%超である。Alは鋼を脱酸する。一方、Al含有量が0.100%を超えれば、粗大な酸化物系介在物が生成する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の靭性が低下する。したがって、Al含有量は0.100%以下である。
Al含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.007%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Al含有量の好ましい上限は0.095%であり、さらに好ましくは0.092%であり、さらに好ましくは0.090%であり、さらに好ましくは0.085%である。
なお、本実施形態の二相ステンレス鋼管の化学組成におけるAl含有量は、「酸可溶Al」、つまり、sol.Alの含有量を意味する。
Al: 0.100% or less Aluminum (Al) is inevitably contained. That is, the lower limit of the Al content is more than 0%. Al deoxidizes steel. On the other hand, if the Al content exceeds 0.100%, coarse oxide-based inclusions are generated. Therefore, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, the toughness of the steel pipe decreases. Therefore, the Al content is 0.100% or less.
The lower limit of the Al content is preferably 0.001%, more preferably 0.005%, further preferably 0.007%, and further preferably 0.010%.
The upper limit of the Al content is preferably 0.095%, more preferably 0.092%, further preferably 0.090%, and further preferably 0.085%.
The Al content in the chemical composition of the duplex stainless steel pipe of this embodiment means the content of "acid-soluble Al", that is, sol. Al.
Ni:4.0~9.0%
ニッケル(Ni)は鋼管のオーステナイト組織を安定化する。つまり、Niはフェライト及びオーステナイトの二相組織を安定化する。Niはさらに、鋼管の耐食性を高める。Ni含有量が4.0%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ni含有量が9.0%を超えれば、オーステナイトの体積率が高くなりすぎる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の強度が低下する。
したがって、Ni含有量は4.0~9.0%である。
Ni含有量の好ましい下限は4.1%であり、さらに好ましくは4.3%であり、さらに好ましくは4.5%である。
Ni含有量の好ましい上限は8.8%であり、さらに好ましくは8.6%であり、さらに好ましくは8.4%であり、さらに好ましくは8.2%であり、さらに好ましくは8.0%である。
Ni: 4.0-9.0%
Nickel (Ni) stabilizes the austenite structure of steel pipes. In other words, Ni stabilizes the two-phase structure of ferrite and austenite. Ni also increases the corrosion resistance of steel pipes. When the Ni content is less than 4.0%, If such elements are present, the above-described effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of the other elements are within the ranges of this embodiment.
On the other hand, if the Ni content exceeds 9.0%, the volume fraction of austenite becomes too high, and in this case, the strength of the steel pipe decreases even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
Therefore, the Ni content is 4.0 to 9.0%.
The lower limit of the Ni content is preferably 4.1%, more preferably 4.3%, and further preferably 4.5%.
The upper limit of the Ni content is preferably 8.8%, more preferably 8.6%, still more preferably 8.4%, still more preferably 8.2%, and still more preferably 8.0%. %.
Cr:20.0~30.0%
クロム(Cr)は酸化物として鋼管の表面に不働態被膜を形成して、鋼管の耐食性を高める。Crはさらに、鋼管のフェライト組織の体積率を高める。十分なフェライト組織を得ることにより、鋼管の耐食性が安定化する。Cr含有量が20.0%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Cr含有量が30.0%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の熱間加工性が低下する。
したがって、Cr含有量は20.0~30.0%である。
Cr含有量の好ましい下限は20.2%であり、さらに好ましくは20.5%であり、さらに好ましくは21.0%であり、さらに好ましくは21.5%である。
Cr含有量の好ましい上限は29.8%であり、さらに好ましくは29.6%であり、さらに好ましくは29.5%であり、さらに好ましくは29.0%であり、さらに好ましくは28.5%である。
Cr:20.0~30.0%
Chromium (Cr) forms a passive film as an oxide on the surface of steel pipes, improving the corrosion resistance of the steel pipes. Cr also increases the volume fraction of the ferrite structure of the steel pipes. By obtaining a sufficient ferrite structure, the steel pipes If the Cr content is less than 20.0%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
On the other hand, if the Cr content exceeds 30.0%, the hot workability of the steel pipe decreases even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
Therefore, the Cr content is 20.0 to 30.0%.
The lower limit of the Cr content is preferably 20.2%, more preferably 20.5%, further preferably 21.0%, and further preferably 21.5%.
The upper limit of the Cr content is preferably 29.8%, more preferably 29.6%, even more preferably 29.5%, even more preferably 29.0%, and even more preferably 28.5%. %.
Mo:0.5~2.0%
モリブデン(Mo)は鋼管の耐食性を高める。Moはさらに、鋼に固溶して、鋼管の強度を高める。Mo含有量が0.5%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Mo含有量が2.0%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の熱間加工性が低下する。
したがって、Mo含有量は0.5~2.0%である。
Mo含有量の好ましい下限は0.6%であり、さらに好ましくは0.7%であり、さらに好ましくは0.8%である。
Mo含有量の好ましい上限は1.9%であり、さらに好ましくは1.8%であり、さらに好ましくは1.7%であり、さらに好ましくは1.6%であり、さらに好ましくは1.5%である。
Mo: 0.5-2.0%
Molybdenum (Mo) enhances the corrosion resistance of steel pipes. Mo also dissolves in steel to enhance the strength of steel pipes. If the Mo content is less than 0.5%, the contents of other elements are the same as in this embodiment. Even if the amount is within this range, the above-mentioned effects cannot be obtained sufficiently.
On the other hand, if the Mo content exceeds 2.0%, the hot workability of the steel pipe decreases even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
Therefore, the Mo content is 0.5 to 2.0%.
The lower limit of the Mo content is preferably 0.6%, more preferably 0.7%, and further preferably 0.8%.
The upper limit of the Mo content is preferably 1.9%, more preferably 1.8%, still more preferably 1.7%, still more preferably 1.6%, and still more preferably 1.5%. %.
Cu:1.5~3.0%
銅(Cu)は鋼管中に析出して、鋼管の強度を高める。Cu含有量が1.5%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Cu含有量が3.0%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の熱間加工性が低下する。
したがって、Cu含有量は1.5~3.0%である。
Cu含有量の好ましい下限は1.6%であり、さらに好ましくは1.8%であり、さらに好ましくは2.0%である。
Cu含有量の好ましい上限は2.9%であり、さらに好ましくは2.8%であり、さらに好ましくは2.7%である。
Cu: 1.5-3.0%
Copper (Cu) precipitates in the steel pipe to increase the strength of the steel pipe. If the Cu content is less than 1.5%, the above effect can be obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. is not being obtained sufficiently.
On the other hand, if the Cu content exceeds 3.0%, the hot workability of the steel pipe decreases even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
Therefore, the Cu content is 1.5 to 3.0%.
The lower limit of the Cu content is preferably 1.6%, more preferably 1.8%, and further preferably 2.0%.
The upper limit of the Cu content is preferably 2.9%, more preferably 2.8%, and further preferably 2.7%.
N:0.15~0.30%
窒素(N)は鋼管に固溶して鋼管の強度を高める。Nはさらに、Nbと結合してNb炭窒化物を生成して、析出強化により鋼管の強度を高める。Nはさらに、鋼管のオーステナイト組織を安定化させる。N含有量が0.15%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、N含有量が0.30%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の靭性及び熱間加工性が低下する。
したがって、N含有量は0.15~0.30%である。
N含有量の好ましい下限は0.16%であり、さらに好ましくは0.18%であり、さらに好ましくは0.20%である。
N含有量の好ましい上限は、0.29%であり、さらに好ましくは0.28%であり、さらに好ましくは0.27%であり、さらに好ましくは0.26%であり、さらに好ましくは0.25%である。
N: 0.15-0.30%
Nitrogen (N) dissolves in steel pipes to increase their strength. N also combines with Nb to form Nb carbonitrides, which increase the strength of steel pipes through precipitation strengthening. If the N content is less than 0.15%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
On the other hand, if the N content exceeds 0.30%, the toughness and hot workability of the steel pipe decrease even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
Therefore, the N content is 0.15 to 0.30%.
The lower limit of the N content is preferably 0.16%, more preferably 0.18%, and further preferably 0.20%.
The upper limit of the N content is preferably 0.29%, more preferably 0.28%, even more preferably 0.27%, even more preferably 0.26%, and even more preferably 0. It is 25%.
V:0.01~0.50%
バナジウム(V)は鋼管の強度を高める。V含有量が0.01%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、V含有量が0.50%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の強度が高くなりすぎ、鋼管の靭性及び熱間加工性が低下する。
したがって、V含有量は0.01~0.50%である。
V含有量の好ましい下限は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%であり、さらに好ましくは0.07%であり、さらに好ましくは0.10%である。
V含有量の好ましい上限は0.48%であり、さらに好ましくは0.47%であり、さらに好ましくは0.45%であり、さらに好ましくは0.42%であり、さらに好ましくは0.40%である。
V:0.01~0.50%
Vanadium (V) enhances the strength of a steel pipe. If the V content is less than 0.01%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
On the other hand, if the V content exceeds 0.50%, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, the strength of the steel pipe becomes too high, and the toughness and hot workability of the steel pipe deteriorate. .
Therefore, the V content is 0.01 to 0.50%.
The lower limit of the V content is preferably 0.02%, more preferably 0.03%, still more preferably 0.05%, still more preferably 0.07%, and still more preferably 0.10%. %.
The upper limit of the V content is preferably 0.48%, more preferably 0.47%, still more preferably 0.45%, still more preferably 0.42%, and still more preferably 0.40%. %.
Nb:0.030~0.300%
ニオブ(Nb)は炭窒化物を形成し、鋼管の強度を高める。Nb含有量が0.030%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Nb含有量が0.300%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の強度が高くなりすぎ、鋼管の靭性が低下する。
したがって、Nb含有量は0.030~0.300%である。
Nb含有量の好ましい下限は0.031%であり、さらに好ましくは0.033%であり、さらに好ましくは0.035%であり、0.037%であり、さらに好ましくは0.040%である。
Nb含有量の好ましい上限は0.294%であり、さらに好ましくは0.290%であり、さらに好ましくは0.280%であり、さらに好ましくは0.250%である。
Nb: 0.030-0.300%
Niobium (Nb) forms carbonitrides and enhances the strength of steel pipes. If the Nb content is less than 0.030%, the above effect can be obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. is not being obtained sufficiently.
On the other hand, if the Nb content exceeds 0.300%, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the strength of the steel pipe becomes too high and the toughness of the steel pipe decreases.
Therefore, the Nb content is 0.030 to 0.300%.
The lower limit of the Nb content is preferably 0.031%, more preferably 0.033%, still more preferably 0.035%, 0.037%, and still more preferably 0.040%. .
The upper limit of the Nb content is preferably 0.294%, more preferably 0.290%, further preferably 0.280%, and further preferably 0.250%.
Co:0.10~0.50%
コバルト(Co)は鋼管の表面に被膜を形成して、鋼管の耐食性を高める。Coはさらに、鋼管の焼入性を高め、強度を安定化する。Co含有量が0.10%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Co含有量が0.50%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、製造コストが大幅に高まる。
したがって、Co含有量は0.10~0.50%である。
Co含有量の好ましい下限は0.11%であり、さらに好ましくは0.13%であり、さらに好ましくは0.15%である。
Co含有量の好ましい上限は0.48%であり、さらに好ましくは0.45%であり、さらに好ましくは0.40%であり、さらに好ましくは0.35%である。
Co:0.10~0.50%
Cobalt (Co) forms a coating on the surface of the steel pipe, improving the corrosion resistance of the steel pipe. Co also improves the hardenability of the steel pipe and stabilizes its strength. If the Co content is less than 0.10%, For example, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the above effects cannot be sufficiently obtained.
On the other hand, if the Co content exceeds 0.50%, the production cost increases significantly even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
Therefore, the Co content is 0.10 to 0.50%.
The lower limit of the Co content is preferably 0.11%, more preferably 0.13%, and further preferably 0.15%.
The upper limit of the Co content is preferably 0.48%, more preferably 0.45%, further preferably 0.40%, and further preferably 0.35%.
Sn:0.001~0.050%
スズ(Sn)は鋼管の耐食性を高める。Sn含有量が0.001%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Sn含有量が0.050%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粒界に液化脆化割れが生じて、鋼管の熱間加工性が低下する。
したがって、Sn含有量は0.001~0.050%である。
Sn含有量の好ましい下限は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0.005%であり、さらに好ましくは0.006%であり、さらに好ましくは0.008%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Sn含有量の好ましい上限は0.048%であり、さらに好ましくは0.045%であり、さらに好ましくは0.043%であり、さらに好ましくは0.040%である。
Sn: 0.001-0.050%
Tin (Sn) enhances the corrosion resistance of steel pipes. If the Sn content is less than 0.001%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
On the other hand, if the Sn content exceeds 0.050%, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, liquation embrittlement cracking occurs at the grain boundaries, and the hot workability of the steel pipe is reduced. do.
Therefore, the Sn content is 0.001 to 0.050%.
The lower limit of the Sn content is preferably 0.002%, more preferably 0.003%, still more preferably 0.005%, still more preferably 0.006%, and still more preferably 0.008%. %, and more preferably 0.010%.
The upper limit of the Sn content is preferably 0.048%, more preferably 0.045%, further preferably 0.043%, and further preferably 0.040%.
本実施形態による二相ステンレス鋼管の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、化学組成における不純物とは、二相ステンレス鋼管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、本実施形態による二相ステンレス鋼管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 remainder of the chemical composition of the duplex stainless steel pipe according to this embodiment is composed of Fe and impurities. Here, impurities in the chemical composition refer to substances that are mixed in from raw materials such as ore, scrap, or the manufacturing environment when industrially manufacturing duplex stainless steel pipe, and are acceptable to the extent that they do not adversely affect the duplex stainless steel pipe according to this embodiment.
[任意元素について]
上述の二相ステンレス鋼管の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Ta:0~0.100%、Ti:0~0.100%、Zr:0~0.100%、Hf:0~0.100%、W:0~0.200%、Sb:0~0.100%、Ca:0~0.020%、Mg:0~0.020%、B:0~0.020%、及び、希土類元素:0~0.200%、からなる群から選択される1種以上の元素を含有してもよい。
以下、これらの任意元素について説明する。
[Optional elements]
The chemical composition of the above-mentioned duplex stainless steel pipe may further contain, in place of a portion of Fe, one or more elements selected from the group consisting of Ta: 0-0.100%, Ti: 0-0.100%, Zr: 0-0.100%, Hf: 0-0.100%, W: 0-0.200%, Sb: 0-0.100%, Ca: 0-0.020%, Mg: 0-0.020%, B: 0-0.020%, and rare earth elements: 0-0.200%.
These optional elements will now be described.
[第1群(Ta、Ti、Zr、Hf、及び、W)]
本実施形態の二相ステンレス鋼管は、Feの一部に代えて、Ta、Ti、Zr、Hf、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、鋼管の強度を高める。
[First group (Ta, Ti, Zr, Hf, and W)]
The duplex stainless steel pipe of the present embodiment may contain, in place of a portion of Fe, one or more elements selected from the group consisting of Ta, Ti, Zr, Hf, and W. All of these elements are optional elements, and increase the strength of the steel pipe.
Ta:0~0.100%
タンタル(Ta)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ta含有量は0%であってもよい。
含有される場合、つまり、Ta含有量が0%超である場合、Taは炭窒化物を形成し、鋼管の強度を高める。Taが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ta含有量が0.100%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の強度が高くなりすぎ、鋼管の靭性が低下する。
したがって、Ta含有量は0~0.100%である。
Ta含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは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0.005%であり、さらに好ましくは0.010%であり、さらに好ましくは0.015%である。
Ta含有量の好ましい上限は0.080%であり、さらに好ましくは0.070%であり、さらに好ましくは0.060%であり、さらに好ましくは0.050%であり、さらに好ましくは0.040%である。
Ta: 0~0.100%
Tantalum (Ta) is an optional element and may not be contained, that is, the Ta content may be 0%.
When contained, that is, when the Ta content exceeds 0%, Ta forms carbonitrides and increases the strength of the steel pipe. Even if even a small amount of Ta is contained, the above effect can be obtained to some extent.
However, if the Ta content exceeds 0.100%, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the strength of the steel pipe becomes too high and the toughness of the steel pipe decreases.
Therefore, the Ta content is 0 to 0.100%.
The lower limit of the Ta content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%, still more preferably 0.003%, still more preferably 0.005%, and still more preferably 0.010%. %, and more preferably 0.015%.
The upper limit of the Ta content is preferably 0.080%, more preferably 0.070%, still more preferably 0.060%, still more preferably 0.050%, and still more preferably 0.040%. %.
Ti:0~0.100%
チタン(Ti)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ti含有量は0%であってもよい。
含有される場合、つまり、Ti含有量が0%超である場合、Tiは炭窒化物を形成し、鋼管の強度を高める。Tiが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ti含有量が0.100%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の強度が高くなりすぎ、鋼管の靭性が低下する。
したがって、Ti含有量は0~0.100%である。
Ti含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは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0.005%であり、さらに好ましくは0.010%であり、さらに好ましくは0.015%である。
Ti含有量の好ましい上限は0.098%であり、さらに好ましくは0.095%であり、さらに好ましくは0.090%であり、さらに好ましくは0.085%であり、さらに好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.075%であり、さらに好ましくは0.070%である。
Ti: 0~0.100%
Titanium (Ti) is an optional element and may not be contained, that is, the Ti content may be 0%.
When contained, that is, when the Ti content exceeds 0%, Ti forms carbonitrides and increases the strength of the steel pipe. Even if even a small amount of Ti is contained, the above effect can be obtained to some extent.
However, if the Ti content exceeds 0.100%, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the strength of the steel pipe becomes too high and the toughness of the steel pipe decreases.
Therefore, the Ti content is 0 to 0.100%.
The lower limit of the Ti content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%, still more preferably 0.003%, still more preferably 0.005%, and still more preferably 0.010%. %, and more preferably 0.015%.
The upper limit of the Ti content is preferably 0.098%, more preferably 0.095%, still more preferably 0.090%, still more preferably 0.085%, and still more preferably 0.080%. %, more preferably 0.075%, and even more preferably 0.070%.
Zr:0~0.100%
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。つまり、Zr含有量は0%であってもよい。
含有される場合、つまり、Zr含有量が0%超である場合、Zrは炭窒化物を形成し、鋼管の強度を高める。Zrが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Zr含有量が0.100%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の強度が高くなりすぎ、鋼管の靭性が低下する。
したがって、Zr含有量は0~0.100%である。
Zr含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは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0.005%であり、さらに好ましくは0.010%であり、さらに好ましくは0.015%である。
Zr含有量の好ましい上限は0.090%であり、さらに好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.070%であり、さらに好ましくは0.060%であり、さらに好ましくは0.050%である。
Zr: 0-0.100%
Zirconium (Zr) is an optional element and may not be contained, that is, the Zr content may be 0%.
When contained, that is, when the Zr content is more than 0%, Zr forms carbonitrides and increases the strength of the steel pipe. Even if even a small amount of Zr is contained, the above effect can be obtained to some extent.
However, if the Zr content exceeds 0.100%, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the strength of the steel pipe becomes too high and the toughness of the steel pipe decreases.
Therefore, the Zr content is 0 to 0.100%.
The lower limit of the Zr content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%, still more preferably 0.003%, still more preferably 0.005%, and still more preferably 0.010%. %, and more preferably 0.015%.
The upper limit of the Zr content is preferably 0.090%, more preferably 0.080%, still more preferably 0.070%, still more preferably 0.060%, and still more preferably 0.050%. %.
Hf:0~0.100%
ハフニウム(Hf)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Hf含有量は0%であってもよい。
含有される場合、つまり、Hf含有量が0%超である場合、Hfは炭窒化物を形成し、鋼管の強度を高める。Hfが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Hf含有量が0.100%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の強度が高くなりすぎ、鋼管の靭性が低下する。
したがって、Hf含有量は0~0.100%である。
Hf含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは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0.005%であり、さらに好ましくは0.010%であり、さらに好ましくは0.015%である。
Hf含有量の好ましい上限は0.095%であり、さらに好ましくは0.090%であり、さらに好ましくは0.085%であり、さらに好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.070%であり、さらに好ましくは0.060%であり、さらに好ましくは0.050%である。
Hf: 0-0.100%
Hafnium (Hf) is an optional element and may not be contained, that is, the Hf content may be 0%.
When contained, that is, when the Hf content is more than 0%, Hf forms carbonitrides and increases the strength of the steel pipe. Even if even a small amount of Hf is contained, the above effect can be obtained to some extent.
However, if the Hf content exceeds 0.100%, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the strength of the steel pipe becomes too high and the toughness of the steel pipe decreases.
Therefore, the Hf content is 0 to 0.100%.
The lower limit of the Hf content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%, still more preferably 0.003%, still more preferably 0.005%, and still more preferably 0.010%. %, and more preferably 0.015%.
The upper limit of the Hf content is preferably 0.095%, more preferably 0.090%, still more preferably 0.085%, still more preferably 0.080%, and still more preferably 0.070%. %, more preferably 0.060%, and even more preferably 0.050%.
W:0~0.200%
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。つまり、W含有量は0%であってもよい。
含有される場合、つまり、W含有量が0%超である場合、Wは炭窒化物を形成し、鋼管の強度を高める。Wが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、W含有量が0.200%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の強度が高くなりすぎ、鋼管の靭性が低下する。
したがって、W含有量は0~0.200%である。
W含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%であり、さらに好ましくは0.015%である。
W含有量の好ましい上限は0.180%であり、さらに好ましくは0.150%であり、さらに好ましくは0.130%であり、さらに好ましくは0.100%であり、さらに好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.050%である。
W: 0-0.200%
Tungsten (W) is an optional element and may not be contained, that is, the W content may be 0%.
When W is contained, that is, when the W content exceeds 0%, W forms carbonitrides and increases the strength of the steel pipe. Even if even a small amount of W is contained, the above effect can be obtained to a certain extent. However, If the W content exceeds 0.200%, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the strength of the steel pipe becomes too high and the toughness of the steel pipe decreases.
Therefore, the W content is 0 to 0.200%.
The lower limit of the W content is preferably 0.001%, more preferably 0.003%, still more preferably 0.005%, still more preferably 0.010%, and still more preferably 0.015%. %.
The upper limit of the W content is preferably 0.180%, more preferably 0.150%, still more preferably 0.130%, still more preferably 0.100%, and still more preferably 0.080%. %, and more preferably 0.050%.
[第2群:Sb]
本実施形態の二相ステンレス鋼管の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Sbを含有してもよい。
[Second group: Sb]
The chemical composition of the duplex stainless steel pipe of this embodiment may further contain Sb instead of a portion of Fe.
Sb:0~0.100%
アンチモン(Sb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Sb含有量は0%であってもよい。
含有される場合、つまり、Sb含有量が0%超である場合、Sbは鋼管の耐食性を高める。Sbが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Sb含有量が0.100%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の高温での延性が低下して、鋼管の熱間加工性が低下する。
したがって、Sb含有量は0~0.100%である。
Sb含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%であり、さらに好ましくは0.015%である。
Sb含有量の好ましい上限は0.090%であり、さらに好ましくは0.085%であり、さらに好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.070%であり、さらに好ましくは0.060%であり、さらに好ましくは0.050%である。
Sb: 0-0.100%
Antimony (Sb) is an optional element and may not be contained, that is, the Sb content may be 0%.
When contained, that is, when the Sb content is more than 0%, Sb enhances the corrosion resistance of the steel pipe. Even if even a small amount of Sb is contained, the above effect can be obtained to some extent.
However, if the Sb content exceeds 0.100%, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, the ductility of the steel pipe at high temperatures decreases, and the hot workability of the steel pipe decreases. do.
Therefore, the Sb content is 0 to 0.100%.
The lower limit of the Sb content is preferably 0.001%, more preferably 0.003%, still more preferably 0.005%, still more preferably 0.010%, and still more preferably 0.015%. %.
The upper limit of the Sb content is preferably 0.090%, more preferably 0.085%, even more preferably 0.080%, even more preferably 0.070%, and even more preferably 0.060%. %, and more preferably 0.050%.
[第3群(Ca、Mg、B、及び、希土類元素)]
本実施形態の二相ステンレス鋼管の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Ca、Mg、B、及び、希土類元素からなる群から選択される1元素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、鋼管の熱間加工性を高める。
[Third group (Ca, Mg, B, and rare earth elements)]
The chemical composition of the duplex stainless steel pipe of this embodiment may further contain one or more elements selected from the group consisting of Ca, Mg, B, and rare earth elements in place of a portion of Fe. All of these elements are optional elements, and improve the hot workability of the steel pipe.
Ca:0~0.020%
カルシウム(Ca)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ca含有量は0%であってもよい。
含有される場合、つまり、Ca含有量が0%超である場合、Caは鋼管中のSを硫化物として固定して、鋼管の熱間加工性を高める。Caが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ca含有量が0.020%を超えれば、鋼管中の酸化物が粗大化する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の靭性が低下する。
したがって、Ca含有量は0~0.020%である。
Ca含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは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0.005%である。
Ca含有量の好ましい上限は0.018%であり、さらに好ましくは0.016%であり、さらに好ましくは0.014%であり、さらに好ましくは0.012%であり、さらに好ましくは0.010%である。
Ca: 0-0.020%
Calcium (Ca) is an optional element and may not be contained, that is, the Ca content may be 0%.
When contained, that is, when the Ca content exceeds 0%, Ca fixes S in the steel pipe as sulfides, thereby improving the hot workability of the steel pipe. The above effects can be obtained to some extent.
However, if the Ca content exceeds 0.020%, the oxides in the steel pipe become coarse, and therefore the toughness of the steel pipe decreases even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
Therefore, the Ca content is 0 to 0.020%.
The lower limit of the Ca content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%, further preferably 0.003%, and further preferably 0.005%.
The upper limit of the Ca content is preferably 0.018%, more preferably 0.016%, still more preferably 0.014%, still more preferably 0.012%, and still more preferably 0.010%. %.
Mg:0~0.020%
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。つまり、Mg含有量は0%であってもよい。
含有される場合、つまり、Mg含有量が0%超である場合、Mgは鋼管中のSを硫化物として固定して、鋼管の熱間加工性を高める。Mgが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Mg含有量が0.020%を超えれば、鋼材中の酸化物が粗大化する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の靭性が低下する。
したがって、Mg含有量は0~0.020%である。
Mg含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは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0.005%であり、さらに好ましくは0.006%である。
Mg含有量の好ましい上限は0.018%であり、さらに好ましくは0.016%であり、さらに好ましくは0.015%である。
Mg: 0-0.020%
Magnesium (Mg) is an optional element and may not be contained, that is, the Mg content may be 0%.
When Mg is contained, that is, when the Mg content is more than 0%, Mg fixes S in the steel pipe as sulfides, thereby improving the hot workability of the steel pipe. The above effects can be obtained to some extent.
However, if the Mg content exceeds 0.020%, the oxides in the steel material become coarse, and therefore the toughness of the steel pipe decreases even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
Therefore, the Mg content is 0 to 0.020%.
The lower limit of the Mg content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%, still more preferably 0.003%, still more preferably 0.005%, and still more preferably 0.006%. %.
The upper limit of the Mg content is preferably 0.018%, more preferably 0.016%, and further preferably 0.015%.
B:0~0.020%
ホウ素(B)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、B含有量は0%であってもよい。
含有される場合、つまり、B含有量が0%超である場合、Bは鋼管中のSの粒界への偏析を抑制し、鋼管の熱間加工性を高める。Bが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、B含有量が0.020%を超えれば、ボロン窒化物(BN)が生成する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の靭性が低下する。
したがって、B含有量は0~0.020%である。
B含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは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0.005%である。
B含有量の好ましい上限は0.018%であり、さらに好ましくは0.016%であり、さらに好ましくは0.014%であり、さらに好ましくは0.012%であり、さらに好ましくは0.010%である。
B: 0-0.020%
Boron (B) is an optional element and may not be contained. In other words, the B content may be 0%.
When B is contained, that is, when the B content is more than 0%, B suppresses the segregation of S to the grain boundaries in the steel pipe, and improves the hot workability of the steel pipe. If so, the above effects can be obtained to some extent.
However, if the B content exceeds 0.020%, boron nitride (BN) is formed, and therefore the toughness of the steel pipe decreases even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
Therefore, the B content is 0 to 0.020%.
The lower limit of the B content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%, further preferably 0.003%, and further preferably 0.005%.
The upper limit of the B content is preferably 0.018%, more preferably 0.016%, still more preferably 0.014%, still more preferably 0.012%, and still more preferably 0.010%. %.
希土類元素:0~0.200%
希土類元素(REM)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、REM含有量は0%であってもよい。
含有される場合、つまり、REM含有量が0%超である場合、REMは鋼管中のSを硫化物として固定して、鋼管の熱間加工性を高める。REMが少しでも含有されれば上記効果がある程度得られる。
しかしながら、REM含有量が0.200%を超えれば、鋼管中の酸化物が粗大化する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼管の靭性が低下する。
したがって、REM含有量は0~0.200%である。
REM含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.008%であり、さらに好ましくは0.010%であり、さらに好ましくは0.020%である。
REM含有量の好ましい上限は0.180%であり、さらに好ましくは0.160%であり、さらに好ましくは0.140%であり、さらに好ましくは0.120%であり、さらに好ましくは0.100%であり、さらに好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.060%であり、さらに好ましくは0.050%である。
Rare earth elements: 0-0.200%
The rare earth elements (REM) are optional elements and may not be contained, i.e., the REM content may be 0%.
When REM is contained, that is, when the REM content is more than 0%, REM fixes S in the steel pipe as sulfides, thereby improving the hot workability of the steel pipe. The effect is achieved to some extent.
However, if the REM content exceeds 0.200%, the oxides in the steel pipe become coarse, and therefore the toughness of the steel pipe decreases even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
Therefore, the REM content is 0 to 0.200%.
The lower limit of the REM content is preferably 0.001%, more preferably 0.005%, still more preferably 0.008%, still more preferably 0.010%, and still more preferably 0.020%. %.
The upper limit of the REM content is preferably 0.180%, more preferably 0.160%, even more preferably 0.140%, even more preferably 0.120%, and even more preferably 0.100%. %, more preferably 0.080%, even more preferably 0.060%, and even more preferably 0.050%.
なお、本明細書におけるREMは、原子番号21番のスカンジウム(Sc)、原子番号39番のイットリウム(Y)、及び、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)からなる群から選択される1元素以上を意味する。また、本明細書におけるREM含有量は、これらの元素の合計含有量を意味する。In this specification, REM refers to one or more elements selected from the group consisting of scandium (Sc), atomic number 21; yttrium (Y), atomic number 39; and the lanthanides lanthanum (La), atomic number 57, to lutetium (Lu), atomic number 71. In this specification, the REM content refers to the total content of these elements.
[(特徴2)ミクロ組織について]
本実施形態の二相ステンレス鋼管のミクロ組織は、体積率で35.0~65.0%のフェライト、0~1.0%未満のσ相、及び、残部がオーステナイトからなる。ミクロ組織中のフェライト、オーステナイト、σ相以外の他の組織は無視できるほど少ない。具体的には、本実施形態による二相ステンレス鋼管のミクロ組織は、フェライト及びオーステナイト以外に、析出物や介在物等を微小量含んでもよい。ただし、本実施形態による二相ステンレス鋼管の化学組成においては、析出物や介在物等の体積率は、フェライト、オーステナイト及びσ相の体積率と比較して、無視できるほど小さい。
[Feature 2: Microstructure]
The microstructure of the duplex stainless steel pipe of this embodiment is composed of 35.0 to 65.0% by volume of ferrite, 0 to less than 1.0% of σ phase, and the remainder being austenite. The amount of other structures in the microstructure other than ferrite, austenite, and σ phase is negligibly small. Specifically, the microstructure of the duplex stainless steel pipe of this embodiment may contain minute amounts of precipitates, inclusions, etc. in addition to ferrite and austenite. However, in the chemical composition of the duplex stainless steel pipe of this embodiment, the volume fraction of precipitates, inclusions, etc. is negligibly small compared to the volume fractions of ferrite, austenite, and σ phase.
本実施形態の二相ステンレス鋼管のミクロ組織では、フェライトの体積率が35.0~65.0%である。フェライトの体積率が低すぎれば、鋼管の降伏強度、及び/又は、耐食性が低下する場合がある。一方、フェライトの体積率が高すぎれば、鋼管の靭性、及び/又は、熱間加工性が低下する場合がある。
したがって、本実施形態の二相ステンレス鋼管のミクロ組織において、フェライトの体積率は35.0~65.0%である。
フェライトの体積率の好ましい下限は36.0%であり、さらに好ましくは37.0%である。
フェライトの体積率の好ましい上限は64.0%であり、さらに好ましくは63.0%である。
In the microstructure of the duplex stainless steel pipe of this embodiment, the volume fraction of ferrite is 35.0 to 65.0%. If the volume fraction of ferrite is too low, the yield strength and/or corrosion resistance of the steel pipe may decrease. On the other hand, if the volume fraction of ferrite is too high, the toughness and/or hot workability of the steel pipe may decrease.
Therefore, in the microstructure of the duplex stainless steel pipe of this embodiment, the volume fraction of ferrite is 35.0 to 65.0%.
The lower limit of the volume fraction of ferrite is preferably 36.0%, and more preferably 37.0%.
The upper limit of the volume fraction of ferrite is preferably 64.0%, and more preferably 63.0%.
本実施形態の二相ステンレス鋼管のミクロ組織において、σ相は、耐食性を低下する。したがって、σ相の体積率は小さい方が好ましい。σ相の体積率が1.0%以上であれば、二相ステンレス鋼管の耐食性が低下する。したがって、σ相の体積率は0~1.0%未満である。
σ相の体積率は低い方が好ましく、σ相の体積率は0%が最も好ましい。しかしながら、σ相の体積率を過度に低減すれば、製造コストが大幅に高くなる。したがって、σ相の体積率の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.1%である。
In the microstructure of the duplex stainless steel pipe of this embodiment, the σ phase reduces the corrosion resistance. Therefore, it is preferable that the volume fraction of the σ phase is small. If the volume fraction of the σ phase is 1.0% or more, the corrosion resistance of the duplex stainless steel pipe decreases. Therefore, the volume fraction of the σ phase is 0 to less than 1.0%.
The lower the volume fraction of the σ phase, the more preferable, and the most preferable volume fraction of the σ phase is 0%. However, if the volume fraction of the σ phase is reduced too much, the manufacturing cost will increase significantly. Therefore, the preferable lower limit of the volume fraction of the σ phase is more than 0%, and more preferably 0.1%.
ミクロ組織の残部はオーステナイトからなる。ミクロ組織は、体積率で35.0~65.0%のフェライト、0~1.0%未満のσ相、及び、残部がオーステナイトからなる場合、他の特徴1、特徴3及び特徴4を満たすことを前提として、高い強度と優れた耐食性とが得られる。The remainder of the microstructure is made up of austenite. When the microstructure is made up of 35.0 to 65.0% by volume ferrite, 0 to less than 1.0% σ phase, and the remainder austenite, high strength and excellent corrosion resistance can be obtained, provided that the other characteristics 1, 3, and 4 are satisfied.
[フェライト体積率及びσ相体積率の測定方法]
二相ステンレス鋼管のフェライトの体積率は、ASTM E562(2019)に準拠した方法で求めることができる。
具体的には、二相ステンレス鋼管から、管軸方向に5mm、管周方向に5mmの観察面を有するミクロ組織観察用の試験片を、肉厚中央部から採取する。本明細書において、鋼管の管周方向とは、管軸方向と管径方向とに垂直な方向を意味する。なお、上記観察面が得られれば、試験片の大きさは特に限定されない。
[Method for measuring ferrite volume fraction and σ phase volume fraction]
The volume fraction of ferrite in a duplex stainless steel pipe can be determined by a method in accordance with ASTM E562 (2019).
Specifically, a test piece for microstructure observation having an observation surface of 5 mm in the axial direction and 5 mm in the circumferential direction is taken from the center of the wall thickness of a duplex stainless steel pipe. In this specification, the circumferential direction of the steel pipe means a direction perpendicular to the axial direction and radial direction of the pipe. Note that the size of the test piece is not particularly limited as long as the above observation surface can be obtained.
試験片の観察面を鏡面研磨する。鏡面研磨された観察面を7%水酸化カリウム腐食液中で電解腐食して、組織現出を行う。組織が現出された観察面を、光学顕微鏡を用いて10視野観察する。各視野の面積は、1.00mm2(倍率100倍)とする。各視野において、コントラストからフェライト及びオーステナイトを特定する。7%水酸化カリウム腐食液中で電解腐食した場合、明度の低い領域がフェライトに相当し、明度の高い領域がオーステナイトに相当する。したがって、当業者であれば、コントラストからフェライト及びオーステナイトを容易に特定できる。
特定したフェライトの面積率をASTM E562(2019)に準拠した点算法で測定する。各視野で得られたフェライトの面積率(合計10個)の算術平均値を、フェライトの体積率(%)と定義する。フェライトの体積率(%)は、得られた数値の小数第二位を四捨五入した小数第一位の値とする。
The observation surface of the test piece is mirror-polished. The mirror-polished observation surface is electrolytically etched in a 7% potassium hydroxide etching solution to reveal the structure. The observation surface with the revealed structure is observed in 10 fields of view using an optical microscope. The area of each field of view is 1.00 mm 2 (magnification: 100 times). In each field of view, ferrite and austenite are identified from the contrast. When electrolytically etched in a 7% potassium hydroxide etching solution, the low-brightness area corresponds to ferrite, and the high-brightness area corresponds to austenite. Therefore, a person skilled in the art can easily identify ferrite and austenite from the contrast.
The area ratio of the identified ferrite is measured by the point counting method in accordance with ASTM E562 (2019). The arithmetic average value of the area ratio of ferrite obtained in each field of view (total of 10 pieces) is defined as the volume ratio (%) of ferrite. The volume ratio (%) of ferrite is the value obtained by rounding off the first decimal place of the obtained value.
二相ステンレス鋼管のσ相の体積率は、次の方法で求める。
上述の組織が現出された観察面を、光学顕微鏡を用いて5視野観察する。各視野の面積は、0.0625mm2(倍率400倍、250μm×250μm)とする。各視野において、コントラストからσ相を特定する。7%水酸化カリウム腐食液中で電解腐食された観察面では、σ相は他の組織と比較して明度が低い黒色の領域として特定できる。なお、各視野において、元素濃度分析(EDS分析)を実施して、σ相を特定してもよい。元素濃度分析を実施する場合は次の方法でσ相を特定する。各視野において、コントラストに基づいて粒子を特定する。特定された粒子に対して、EDS分析を実施する。EDS分析では、加速電圧を20kVとし、対象元素をN、Mo、Al、Si、P、S、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Cu、Nbとして定量する。各粒子のEDS分析結果に基づいて、質量%で、粒子中のCr含有量が35.0%以上であり、Mo含有量が3.0%以上である場合、その粒子をσ相と特定する。
The volume fraction of the σ phase in a duplex stainless steel pipe is determined by the following method.
The observation surface on which the above-mentioned structure appears is observed in five fields of view using an optical microscope. The area of each field of view is 0.0625 mm 2 (magnification 400 times, 250 μm × 250 μm). In each field of view, the σ phase is identified from the contrast. In the observation surface that has been electrolytically corroded in a 7% potassium hydroxide corrosive solution, the σ phase can be identified as a black area with a lower brightness compared to other structures. In addition, element concentration analysis (EDS analysis) may be performed in each field of view to identify the σ phase. When element concentration analysis is performed, the σ phase is identified by the following method. In each field of view, particles are identified based on the contrast. EDS analysis is performed on the identified particles. In the EDS analysis, the acceleration voltage is set to 20 kV, and the target elements are quantified as N, Mo, Al, Si, P, S, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Cu, and Nb. Based on the EDS analysis results of each particle, when the Cr content in the particle is 35.0% or more and the Mo content is 3.0% or more, in mass%, the particle is identified as a σ phase.
特定されたσ相の面積を求める。5つの視野でのσ相の総面積と、5つの視野の総面積とに基づいて、σ相の面積率(%)を求める。求めたσ相の面積率(%)を、σ相の体積率(%)とみなす。本実施形態において、σ相の体積率(%)は、得られた数値の小数第二位を四捨五入した小数第一位の値とする。The area of the identified σ phase is determined. The area ratio (%) of the σ phase is determined based on the total area of the σ phase in the five visual fields and the total area of the five visual fields. The determined area ratio (%) of the σ phase is regarded as the volume ratio (%) of the σ phase. In this embodiment, the volume ratio (%) of the σ phase is the value obtained by rounding the obtained value to one decimal place.
[(特徴3)非固溶Nb含有量及び非固溶Nb/Al比について]
本実施形態の二相ステンレス鋼管では、非固溶Nb含有量が質量%で0.008%以上であり、非固溶Nb含有量の非固溶Al含有量に対する比である非固溶Nb/Al比が1.0以上である。以下、これらの事項について説明する。
[(Feature 3) Regarding the content of undissolved Nb and the undissolved Nb/Al ratio]
In the duplex stainless steel pipe of this embodiment, the undissolved Nb content is 0.008% or more by mass percent, and the undissolved Nb/Al ratio, which is the ratio of the undissolved Nb content to the undissolved Al content, is 1.0 or more. These matters will be described below.
[非固溶Nb含有量について]
非固溶Nbは、母材に固溶しておらず、析出物中に含有されるNbである。本実施形態の二相ステンレス鋼管では、鋼管中にNb炭窒化物を十分に生成することにより、655MPa以上の高い降伏強度が得られる。非固溶Nb含有量が質量%で0.008%未満であれば、鋼管中においてNb炭窒化物が十分に生成していない。そのため、十分な降伏強度が得られない。したがって、非固溶Nb含有量は質量%で0.008%以上である。
[Regarding non-solid-solubilized Nb content]
The non-soluble Nb is Nb that is not dissolved in the base material and is contained in precipitates. In the duplex stainless steel pipe of this embodiment, a high yield strength of 655 MPa or more can be obtained by sufficiently generating Nb carbonitrides in the steel pipe. If the non-soluble Nb content is less than 0.008% by mass, the Nb carbonitrides are not sufficiently generated in the steel pipe. Therefore, sufficient yield strength cannot be obtained. Therefore, the non-soluble Nb content is 0.008% by mass or more.
非固溶Nb含有量の好ましい下限は質量%で0.009%であり、さらに好ましくは0.010%であり、さらに好ましくは0.012%であり、さらに好ましくは0.015%であり、さらに好ましくは0.020%であり、さらに好ましくは0.025%である。
非固溶Nb含有量の上限は特に限定されない。特徴1を満たす化学組成の場合、非固溶Nb含有量の上限は例えば0.300%であり、例えば0.250%である。
The lower limit of the undissolved Nb content is preferably 0.009% by mass, more preferably 0.010%, more preferably 0.012%, more preferably 0.015%, more preferably 0.020%, and even more preferably 0.025%.
The upper limit of the undissolved Nb content is not particularly limited. In the case of a chemical composition that satisfies the characteristic 1, the upper limit of the undissolved Nb content is, for example, 0.300%, for example, 0.250%.
[非固溶Nb/Al比について]
非固溶Nb含有量の非固溶Al含有量に対する比である非固溶Nb/Al比は、次の式で定義できる。
非固溶Nb/Al比=非固溶Nb含有量(質量%)/非固溶Al含有量(質量%)
[Regarding the non-solid-solubilized Nb/Al ratio]
The undissolved Nb/Al ratio, which is the ratio of the undissolved Nb content to the undissolved Al content, can be defined by the following formula.
Non-solid solution Nb/Al ratio = non-solid solution Nb content (mass%) / non-solid solution Al content (mass%)
非固溶Nb/Al比は、鋼管中のNb炭窒化物の生成量の、鋼管中のAl窒化物の生成量に対する比率の指標である。上述のとおり、鋼管中のNb炭窒化物は、析出強化により鋼管の強度を高める。一方、Al窒化物はNb炭窒化物と比較して粗大であり、析出強化に実質的に寄与しない。Al窒化物はさらに、鋼管中の固溶N量を低減し、Nb炭窒化物の生成に利用される固溶N量も低減する。そのため、Nb炭窒化物がある程度生成しても、Nb炭窒化物の生成量に対してAl窒化物が過剰に生成すれば、鋼管中の固溶N量及びNb炭窒化物の生成量が十分に得られない。その結果、二相ステンレス鋼管において十分な強度が得られない場合がある。The non-dissolved Nb/Al ratio is an index of the ratio of the amount of Nb carbonitrides produced in the steel pipe to the amount of Al nitrides produced in the steel pipe. As described above, the Nb carbonitrides in the steel pipe increase the strength of the steel pipe by precipitation strengthening. On the other hand, the Al nitrides are coarser than the Nb carbonitrides and do not substantially contribute to precipitation strengthening. The Al nitrides further reduce the amount of dissolved N in the steel pipe and also reduce the amount of dissolved N used to produce Nb carbonitrides. Therefore, even if a certain amount of Nb carbonitrides is produced, if the amount of Al nitrides is excessive relative to the amount of Nb carbonitrides produced, the amount of dissolved N in the steel pipe and the amount of Nb carbonitrides produced cannot be obtained sufficiently. As a result, sufficient strength may not be obtained in the duplex stainless steel pipe.
特徴1及び特徴2を満たす二相ステンレス鋼管において、非固溶Nb含有量が0.008%以上であり、かつ、非固溶Nb/Al比が1.0以上であれば、鋼管中において、十分なNb炭窒化物の生成量及び十分な固溶N量を確保できる。その結果、二相ステンレス鋼管の降伏強度を655MPa以上に高めることができる。In a duplex stainless steel pipe that satisfies Features 1 and 2, if the undissolved Nb content is 0.008% or more and the undissolved Nb/Al ratio is 1.0 or more, a sufficient amount of Nb carbonitrides and a sufficient amount of dissolved N can be ensured in the steel pipe. As a result, the yield strength of the duplex stainless steel pipe can be increased to 655 MPa or more.
非固溶Nb/Al比の好ましい下限は1.1であり、さらに好ましくは1.2であり、さらに好ましくは1.5であり、さらに好ましくは2.0であり、さらに好ましくは2.5であり、さらに好ましくは3.0である。
非固溶Nb/Al比の上限は特に限定されない。特徴1を満たす化学組成の場合、非固溶Nb/Al比の上限は例えば、70.0であり、例えば、65.0である。
The lower limit of the undissolved Nb/Al ratio is preferably 1.1, more preferably 1.2, more preferably 1.5, more preferably 2.0, more preferably 2.5, and even more preferably 3.0.
The upper limit of the undissolved Nb/Al ratio is not particularly limited. In the case of a chemical composition that satisfies the characteristic 1, the upper limit of the undissolved Nb/Al ratio is, for example, 70.0, for example, 65.0.
[非固溶Nb含有量及び非固溶Nb/Al比の測定方法]
非固溶Nb含有量及び非固溶Nb/Al比は次の方法で求める。
二相ステンス鋼管から、直径8mm、長さ50mmの円柱試験片を採取する。具体的には、鋼管の肉厚中央部を中心軸とした円柱試験片を作製する。円柱試験片の軸方向は、鋼管の管軸方向とする。
[Method of measuring undissolved Nb content and undissolved Nb/Al ratio]
The undissolved Nb content and the undissolved Nb/Al ratio are determined by the following method.
A cylindrical test piece having a diameter of 8 mm and a length of 50 mm is taken from the duplex stainless steel pipe. Specifically, the cylindrical test piece is prepared with the central axis at the center of the wall thickness of the steel pipe. The axial direction of the cylindrical test piece is the pipe axial direction of the steel pipe.
円柱試験片に対して、10%AA系溶液(体積分率で10%アセチルアセトン、1%テトラメチルアンモニウムクロリド、89%メタノール溶液を含有する溶液)を用いて、定電流電気分解を実施する。 Constant-current electrolysis is performed on the cylindrical test specimens using a 10% AA-based solution (a solution containing, by volume, 10% acetylacetone, 1% tetramethylammonium chloride, and 89% methanol solution).
初めに、円柱試験片の表面の付着物(表面のスケール及び不純物)を除去するために、予備電気分解を実施する。予備電気分解は、常温(25℃)にて電流:1000mAでスケールの表面から約100μm深さ位置までの領域を電解する。予備電気分解後、円柱試験片をアルコール溶液に浸漬する。アルコール溶液に浸漬した円柱試験片に対して超音波洗浄を実施して、円柱試験片の表面の付着物を除去する。付着物が除去された円柱試験片の質量、つまり、定電流電気分解前の円柱試験片の質量を測定する。First, preliminary electrolysis is performed to remove deposits (surface scale and impurities) from the surface of the cylindrical test piece. In preliminary electrolysis, an area from the surface of the scale to a depth of approximately 100 μm is electrolyzed at room temperature (25°C) with a current of 1000 mA. After preliminary electrolysis, the cylindrical test piece is immersed in an alcohol solution. The cylindrical test piece immersed in the alcohol solution is subjected to ultrasonic cleaning to remove deposits from the surface of the cylindrical test piece. The mass of the cylindrical test piece from which the deposits have been removed, i.e., the mass of the cylindrical test piece before constant current electrolysis, is measured.
次に、円柱試験片に対して定電流電気分解を実施する。具体的には、新しい10%AA系溶液を準備する。そして、新しい10%AA系溶液を用いて、常温にて、電流密度を20mA/cm2に保持して電解する。定電流電気分解後、円柱試験片をアルコール溶液に浸漬した後、円柱試験片に超音波洗浄を実施して、円柱試験片表面の付着物を除去する。付着物が除去された円柱試験片の質量を測定し、定電流電気分解後の円柱試験片の質量とする。 Next, constant current electrolysis is performed on the cylindrical test piece. Specifically, a new 10% AA-based solution is prepared. Then, electrolysis is performed using the new 10% AA-based solution at room temperature with a current density maintained at 20 mA/ cm2 . After the constant current electrolysis, the cylindrical test piece is immersed in an alcohol solution, and then ultrasonic cleaning is performed on the cylindrical test piece to remove deposits on the cylindrical test piece surface. The mass of the cylindrical test piece from which the deposits have been removed is measured, and this is taken as the mass of the cylindrical test piece after constant current electrolysis.
定電流電気分解に用いた10%AA系溶液、及び、その後の超音波洗浄に用いたアルコール溶液を、メッシュサイズ0.2μmのフィルタで吸引ろ過して残渣を抽出する。The 10% AA solution used for constant current electrolysis and the alcohol solution used for subsequent ultrasonic cleaning are suction filtered through a filter with a mesh size of 0.2 μm to extract the residue.
抽出された残渣に対して化学元素分析を実施する。具体的には、残渣を酸に溶解させて溶液を得る。溶液に対してICP-AESを用いた化学元素分析を実施して、Nb及びAlを定量分析する。定量分析により得られたNb質量、及びAl質量と、定電流電気分解前後の円柱試験片の質量差とに基づいて、残渣中のNb含有量(質量%)、及び、残渣中のAl含有量(質量%)を求める。得られた残渣中のNb含有量を、非固溶Nb含有量(質量%)とする。得られた残渣中のAl含有量を、非固溶Al含有量(質量%)とする。非固溶Nb含有量及び非固溶Al含有量に基づいて、非固溶Nb/Al比を求める。 Chemical elemental analysis is performed on the extracted residue. Specifically, the residue is dissolved in acid to obtain a solution. Chemical elemental analysis is performed on the solution using ICP-AES to quantitatively analyze Nb and Al. The Nb content (mass %) in the residue and the Al content (mass %) in the residue are determined based on the Nb mass and Al mass obtained by quantitative analysis and the mass difference of the cylindrical test piece before and after constant current electrolysis. The Nb content in the obtained residue is defined as the undissolved Nb content (mass %). The Al content in the obtained residue is defined as the undissolved Al content (mass %). The undissolved Nb/Al ratio is determined based on the undissolved Nb content and the undissolved Al content.
[(特徴4)降伏強度について]
本実施形態による二相ステンレス鋼管の降伏強度は、655MPa以上(95ksi以上)である。本実施形態の二相ステンレス鋼管は特徴1~特徴3を満たす。その結果、優れた耐食性が得られ、かつ、655MPa以上の高い降伏強度も得られる。
[Feature 4: Yield strength]
The duplex stainless steel pipe according to this embodiment has a yield strength of 655 MPa or more (95 ksi or more). The duplex stainless steel pipe according to this embodiment satisfies Features 1 to 3. As a result, excellent corrosion resistance is obtained, and a high yield strength of 655 MPa or more is also obtained.
本実施形態による二相ステンレス鋼管の降伏強度の好ましい下限は660MPa以上であり、さらに好ましくは665MPaであり、さらに好ましくは670MPaであり、さらに好ましくは675MPaである。
本実施形態による二相ステンレス鋼管の降伏強度の上限は特に限定されないが、例えば、800MPaである。
The lower limit of the yield strength of the duplex stainless steel pipe according to this embodiment is preferably 660 MPa or more, more preferably 665 MPa, even more preferably 670 MPa, and even more preferably 675 MPa.
The upper limit of the yield strength of the duplex stainless steel pipe according to this embodiment is not particularly limited, but is, for example, 800 MPa.
[降伏強度の測定方法]
本実施形態の二相ステンレス鋼管の降伏強度は、ASTM E8/E8M(2022)に準拠した方法で引張試験を実施して求める。
具体的には、本実施形態の二相ステンレス鋼管から、円弧状試験片を採取する。円弧状試験片は例えば、厚さが鋼管の肉厚と同じであって、幅が25.4mm、標点距離が50.8mmである。円弧状試験片の長手方向は、鋼管の管軸方向と平行とする。
[Method of measuring yield strength]
The yield strength of the duplex stainless steel pipe of this embodiment is determined by conducting a tensile test in accordance with a method in accordance with ASTM E8/E8M (2022).
Specifically, a circular-arc test piece is taken from the duplex stainless steel pipe of this embodiment. The circular-arc test piece has, for example, the same thickness as the wall thickness of the steel pipe, a width of 25.4 mm, and a gauge length of 50.8 mm. The longitudinal direction of the circular-arc test piece is parallel to the axial direction of the steel pipe.
円弧状試験片を用いて、常温(25℃)、大気中で引張試験を実施する。本実施形態では、引張試験より得られた0.2%オフセット耐力を、降伏強度(MPa)と定義する。本実施形態において、降伏強度(MPa)は、得られた数値の小数第一位を四捨五入した整数値である。A tensile test is performed in air at room temperature (25°C) using a circular arc test piece. In this embodiment, the 0.2% offset yield strength obtained from the tensile test is defined as the yield strength (MPa). In this embodiment, the yield strength (MPa) is an integer value obtained by rounding off the first decimal place of the obtained numerical value.
[本実施形態の二相ステンレス鋼管の効果]
本実施形態の二相ステンレス鋼管は特徴1~特徴4を満たす。そのため、本実施形態の二相ステンレス鋼管では、655MPa以上(95ksi以上)の高い降伏強度が得られ、さらに、優れた耐食性が得られる。
[Effects of the duplex stainless steel pipe of this embodiment]
The duplex stainless steel pipe of this embodiment satisfies Features 1 to 4. Therefore, the duplex stainless steel pipe of this embodiment has a high yield strength of 655 MPa or more (95 ksi or more), and further has excellent corrosion resistance.
[耐食性について]
本実施形態において、二相ステンレス鋼管の耐食性は、次の方法で評価する。
[Corrosion resistance]
In this embodiment, the corrosion resistance of the duplex stainless steel pipe is evaluated by the following method.
[耐食性評価方法]
本実施形態の二相ステンレス鋼管から、4点曲げ試験用の試験片を採取する。試験片の大きさは例えば、厚さが2mm、幅が10mm、長さが75mmである。鋼管の肉厚中央部から試験片を作製する。この場合、試験片の長さ方向は、鋼管の管軸方向と平行とする。
[Corrosion resistance evaluation method]
A test piece for a four-point bending test is taken from the duplex stainless steel pipe of this embodiment. The size of the test piece is, for example, 2 mm in thickness, 10 mm in width, and 75 mm in length. The test piece is prepared from the center of the wall thickness of the steel pipe. In this case, the length direction of the test piece is parallel to the axial direction of the steel pipe.
試験溶液として、pH=4.0に調整した20質量%の塩化ナトリウム水溶液を用いる。ASTM G39-99(2021)に準拠して、試験片に対して4点曲げによって、実降伏応力の90%に相当する応力を負荷する。応力を負荷した試験片を試験治具ごとオートクレーブに封入する。オートクレーブに試験溶液を、気相部を残して注入し、試験浴とする。試験浴を脱気した後、オートクレーブに0.2barのH2Sガスと30barのCO2ガスとの混合ガスを加圧封入し、試験浴を撹拌して混合ガスを飽和させる。オートクレーブを封じた後、試験浴を90℃で720時間撹拌する。 A 20% by weight aqueous sodium chloride solution adjusted to pH = 4.0 is used as the test solution. In accordance with ASTM G39-99 (2021), a stress equivalent to 90% of the actual yield stress is applied to the test piece by four-point bending. The test piece to which the stress has been applied is sealed in an autoclave together with the test jig. The test solution is injected into the autoclave, leaving the gas phase, to form a test bath. After degassing the test bath, a mixed gas of 0.2 bar H 2 S gas and 30 bar CO 2 gas is pressurized and sealed in the autoclave, and the test bath is stirred to saturate the mixed gas. After sealing the autoclave, the test bath is stirred at 90 ° C for 720 hours.
本実施形態では、上述の試験環境において720時間経過後に、10倍のルーペで観察して割れの有無を確認する。ルーペによる観察により割れの発生が疑われる場合さらに、倍率100倍の光学顕微鏡で観察して、割れの有無を確認する。割れが確認されない場合、「優れた耐食性が得られる」と評価する。In this embodiment, after 720 hours in the above-mentioned test environment, the specimen is observed with a 10x magnifying glass to check for the presence or absence of cracks. If the occurrence of cracks is suspected based on the observation with the magnifying glass, the specimen is further observed with an optical microscope at a magnification of 100x to check for the presence or absence of cracks. If no cracks are found, the specimen is evaluated as having "excellent corrosion resistance."
[二相ステンレス鋼管の形状]
本実施形態の二相ステンレス鋼管は、溶接管であってもよいし、継目無鋼管であってもよい。好ましくは、本実施形態による二相ステンレス鋼管は、継目無鋼管である。
[Shapes of duplex stainless steel pipes]
The duplex stainless steel pipe of the present embodiment may be a welded pipe or a seamless steel pipe, and is preferably a seamless steel pipe.
[製造方法]
上述の構成を有する本実施形態の二相ステンレス鋼管の製造方法の一例を説明する。なお、本実施形態による二相ステンレス鋼管の製造方法は、以下に説明する製造方法に限定されない。
[Production method]
An example of a method for manufacturing the duplex stainless steel pipe of this embodiment having the above-mentioned configuration will be described below. Note that the method for manufacturing the duplex stainless steel pipe of this embodiment is not limited to the manufacturing method described below.
本実施形態の二相ステンレス鋼管の製造方法は、次の工程を含む。
(工程1)素材準備工程
(工程2)熱間加工工程
(工程3)溶体化処理工程
(工程4)矯正工程
(工程5)時効熱処理工程
以下、各工程について説明する。
The method for manufacturing a duplex stainless steel pipe of this embodiment includes the following steps.
(Step 1) Material preparation step (Step 2) Hot working step (Step 3) Solution treatment step (Step 4) Straightening step (Step 5) Aging heat treatment step Each step will be explained below.
[(工程1)素材準備工程]
素材準備工程では、特徴1を満たす化学組成を有する素材を準備する。素材は製造して準備してもよく、第三者から購入することにより準備してもよい。すなわち、素材を準備する方法は特に限定されない。
[(Process 1) Material preparation process]
In the material preparation step, a material having a chemical composition that satisfies Feature 1 is prepared. The material may be prepared by manufacturing or by purchasing from a third party. That is, the method of preparing the material is not particularly limited.
素材を製造する場合、例えば、次の方法で製造する。上述の化学組成を有する溶鋼を製造する。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鋼塊(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を製造する。 When manufacturing raw materials, they are manufactured, for example, by the following method. Molten steel having the above-mentioned chemical composition is manufactured. The molten steel is used to manufacture cast pieces (slabs, blooms, or billets) by continuous casting. The molten steel may be used to manufacture steel ingots by ingot casting. If necessary, the slabs, blooms, or ingots may be rolled to manufacture billets. The raw materials are manufactured by the above-mentioned steps.
[(工程2)熱間加工工程]
熱間加工工程では、上記素材準備工程で準備された素材を熱間加工して、素管を製造する。熱間加工は、熱間鍛造であってもよく、熱間押出であってもよく、熱間圧延であってもよい。熱間加工の方法は、特に限定されず、周知の方法でよい。
[(Step 2) Hot working step]
In the hot working step, the raw material prepared in the raw material preparation step is hot worked to produce a mother pipe. The hot working may be hot forging, hot extrusion, or hot rolling. The method of hot working is not particularly limited and may be a well-known method.
熱間加工方法として、例えば、ユジーン・セジュルネ法、又は、エルハルトプッシュベンチ法等の熱間押出を実施してもよく、熱間圧延の一種である、マンネスマン法による穿孔圧延を実施してもよい。なお、熱間加工は、1回のみ実施してもよく、複数回実施してもよい。例えば、素材に対して上述の穿孔圧延を実施した後、上述の熱間押出を実施してもよい。例えばさらに、素材に対して、上述の穿孔圧延を実施した後、熱間圧延の一種である延伸圧延を実施してもよい。すなわち、熱間加工工程では、周知の方法により熱間加工を実施して、素管を製造する。なお、熱間加工時の加熱温度は例えば、1000~1280℃である。As a hot working method, for example, hot extrusion such as the Eugène-Séjournet method or the Erhardt push bench method may be performed, or piercing rolling by the Mannesmann method, which is a type of hot rolling, may be performed. Note that hot working may be performed only once or multiple times. For example, the above-mentioned hot extrusion may be performed after the above-mentioned piercing rolling is performed on the material. For example, the above-mentioned piercing rolling may be performed on the material, and then elongation rolling, which is a type of hot rolling, may be performed. That is, in the hot working process, hot working is performed by a well-known method to manufacture a blank pipe. Note that the heating temperature during hot working is, for example, 1000 to 1280°C.
[(工程3)溶体化処理工程]
溶体化処理工程では、熱間加工工程後の素管に対して、溶体化処理を実施する。具体的には、素管を熱処理炉に装入して素管を加熱する。そして、素管を所望の温度(溶体化温度)で保持した後、急冷する。溶体化処理では、次の条件を満たす。
(条件1)
素管を加熱時の700~900℃での平均昇温速度HR1を0.25℃/秒以上とする。
(条件2)
溶体化温度T1を980~1100℃とする。
以下、各条件について説明する。
[(Step 3) Solution treatment step]
In the solution treatment process, the mother pipe after the hot working process is subjected to solution treatment. Specifically, the mother pipe is loaded into a heat treatment furnace and heated. The mother pipe is then held at a desired temperature (solution temperature) and then rapidly cooled. The solution treatment satisfies the following conditions:
(Condition 1)
The average temperature rise rate HR1 during heating of the blank tube from 700 to 900° C. is set to 0.25° C./sec or more.
(Condition 2)
The solution temperature T1 is set to 980 to 1100°C.
Each condition will be explained below.
(条件1について)
溶体化処理の加熱時において、700~900℃の温度域ではAl窒化物が生成しやすい。700~900℃の温度域での滞在時間をなるべく短くすることにより、素管中にAl窒化物が生成するのを抑制し、その結果、製造された素管中の非固溶Nb/Al比を高める。700~900℃での平均昇温速度HR1が0.25℃/秒以上であれば、製造された素管中の非固溶Nb/Al比を十分に高めることができる。平均昇温速度HR1の上限は例えば、0.60℃/秒である。
(Regarding condition 1)
During heating for solution treatment, Al nitrides are likely to form in the temperature range of 700 to 900°C. By shortening the residence time in the temperature range of 700 to 900°C as much as possible, the formation of Al nitrides in the mother tube is suppressed, and as a result, the undissolved Nb/Al ratio in the produced mother tube is increased. If the average heating rate HR1 in the range of 700 to 900°C is 0.25°C/sec or more, the undissolved Nb/Al ratio in the produced mother tube can be sufficiently increased. The upper limit of the average heating rate HR1 is, for example, 0.60°C/sec.
(条件2について)
溶体化温度T1は、鋼管のミクロ組織中のフェライト体積率に影響する。溶体化温度T1が低すぎる場合、二相ステンレス鋼管のフェライト体積率が35.0%未満になり、製造された二相ステンレス鋼管の強度、及び/又は、耐食性が低下する場合がある。一方、溶体化温度T1が高すぎれば、溶体化処理後の二相ステンレス鋼管のフェライトの体積率が65.0%以上になり、かえって鋼管の耐食性が低下する場合がある。溶体化温度T1が980~1100℃であれば、二相ステンレス鋼管のフェライト体積率が適切な範囲となる。
(Regarding condition 2)
The solution treatment temperature T1 affects the ferrite volume fraction in the microstructure of the steel pipe. If the solution treatment temperature T1 is too low, the ferrite volume fraction of the duplex stainless steel pipe will be less than 35.0%, and the strength and/or corrosion resistance of the manufactured duplex stainless steel pipe may decrease. On the other hand, if the solution treatment temperature T1 is too high, the ferrite volume fraction of the duplex stainless steel pipe after solution treatment will be 65.0% or more, and the corrosion resistance of the steel pipe may decrease. If the solution treatment temperature T1 is 980 to 1100°C, the ferrite volume fraction of the duplex stainless steel pipe will be in an appropriate range.
なお、溶体化温度T1での保持時間t1は例えば、10~180分である。ここで、溶体化温度T1とは、溶体化処理を実施するための熱処理炉の温度(℃)を意味する。溶体化温度T1での保持時間t1とは、素管が溶体化温度で保持される時間(分)を意味する。The holding time t1 at the solution temperature T1 is, for example, 10 to 180 minutes. Here, the solution temperature T1 means the temperature (°C) of the heat treatment furnace used to perform the solution treatment. The holding time t1 at the solution temperature T1 means the time (minutes) the blank tube is held at the solution temperature.
[(工程4)矯正工程]
矯正工程では、上述の溶体化処理工程を実施した素管に対して、常温で矯正を実施する。矯正により素管に歪みを付与することにより、次工程の時効熱処理工程において、十分な量のNb炭窒化物を生成させる。
[(Step 4) Straightening step]
In the straightening process, the mother pipe that has been subjected to the above-mentioned solution treatment process is straightened at room temperature. By applying strain to the mother pipe by the straightening, a sufficient amount of strain is obtained in the next aging heat treatment process. Nb carbonitride is produced.
図1は、矯正機の一例であるロータリーストレートナーの模式図である。図1を参照して、ロータリーストレートナーは、複数のスタンドST1~STn(nは3以上の自然数)を備える。図1では、ロータリーストレートナーは4個のスタンドを有する。しかしながら、スタンドの数は3個以上であれば特に限定されない。例えば、3個のスタンドによって矯正されてもよいし、5個以上のスタンドによって矯正されてもよい。各スタンドは一対の傾斜ロールを備える。各スタンドは、素管が通過するパスラインPLに沿って、一列に配置される。複数のスタンドのうち、スタンドST2以外のスタンドの傾斜ロールはパスラインPL上に配置し、スタンドST2の傾斜ロールはパスラインPLからずれている。 Figure 1 is a schematic diagram of a rotary straightener, which is an example of a straightening machine. Referring to Figure 1, the rotary straightener has multiple stands ST1 to STn (n is a natural number equal to or greater than 3). In Figure 1, the rotary straightener has four stands. However, the number of stands is not particularly limited as long as it is three or more. For example, straightening may be performed by three stands, or by five or more stands. Each stand has a pair of inclined rolls. Each stand is arranged in a row along a pass line PL through which the raw tube passes. Of the multiple stands, the inclined rolls of the stands other than stand ST2 are arranged on the pass line PL, and the inclined roll of stand ST2 is offset from the pass line PL.
図2は、図1の矯正機の正面図である。図2の左に示す図は、矯正を実施する前の素管の軸方向に垂直な断面図である。図2の右に示す図は、最もロールギャップDBの小さいスタンドの正面図である。本実施形態の矯正では、クラッシュ矯正を実施する。クラッシュ矯正とは、素管に圧下を加え、楕円変形に変形させる矯正を意味する。図2を参照して、最もロールギャップDBが小さいスタンドにおける、素管への圧下量をクラッシュ量δc(mm)と定義する。クラッシュ量δcは、矯正前の素管の外径DAから最もロールギャップDBが小さいスタンドにおけるロールギャップDBを差し引くことで求めることができる。 Figure 2 is a front view of the straightening machine of Figure 1. The view on the left of Figure 2 is a cross-sectional view perpendicular to the axial direction of the mother tube before straightening is performed. The view on the right of Figure 2 is a front view of the stand with the smallest roll gap DB. In the straightening of this embodiment, crash straightening is performed. Crash straightening refers to straightening in which a mother tube is pressed down and deformed into an elliptical shape. With reference to Figure 2, the amount of reduction applied to the mother tube in the stand with the smallest roll gap DB is defined as the crush amount δc (mm). The crush amount δc can be calculated by subtracting the roll gap DB in the stand with the smallest roll gap DB from the outer diameter DA of the mother tube before straightening.
矯正工程では、次の条件を満たす。
(条件3)
クラッシュ量δcを3mm以上とする。
The straightening process satisfies the following conditions:
(Condition 3)
The crush amount δc is set to 3 mm or more.
(条件3について)
矯正でのクラッシュ量δcが小さすぎれば、時効熱処理前の素管に十分に歪みが導入されない。そのため、次工程の時効熱処理工程において、十分な量のNb炭窒化物が生成しない。クラッシュ量δcが3mm以上であれば、素管に十分に歪みが導入される。その結果、時効熱処理工程後の二相ステンレス鋼管において、十分な量のNb炭窒化物が生成し、十分な非固溶Nb含有量が得られる。なお、クラッシュ量の上限は例えば、8mmである。
(Regarding condition 3)
If the crush amount δc in the straightening is too small, sufficient strain is not introduced into the mother pipe before the aging heat treatment. Therefore, a sufficient amount of Nb carbonitride is not generated in the next aging heat treatment process. If the crush amount δc is 3 mm or more, sufficient strain is introduced into the mother pipe. As a result, a sufficient amount of Nb carbonitride is generated in the duplex stainless steel pipe after the aging heat treatment process, and a sufficient amount of undissolved Nb is obtained. The upper limit of the crush amount is, for example, 8 mm.
[(工程5)時効熱処理工程]
時効熱処理工程では、素管に対して時効熱処理を実施する。本実施形態の時効熱処理工程では、時効熱処理を実施するときに、σ相の生成を抑制しつつ、十分な量のNb炭窒化物を生成する。時効熱処理は次の条件を満たす。
(条件4)
時効熱処理温度T2が次の式(A)を満たす。
T2<700-(0.5Cr+0.3Mn+3Mo+1.5Si+8Nb-Ni-0.6Cu-4Co-10Sn)2 (A)
ここで、式(A)中の各元素記号には、二相ステンレス鋼管の対応する元素の質量%での含有量が代入される。
(条件5)
時効熱処理温度T2での保持時間t2が式(B)を満たす。
t2>(1/60)×10(3200/(T2+273.15)-3Nb) (B)
ここで、式(B)中のT2には、時効熱処理温度T2(℃)が代入され、式(B)中のNbには、二相ステンレス鋼管の質量%でのNb含有量が代入される。
以下、各条件について説明する。
[(Step 5) Aging heat treatment step]
In the aging heat treatment step, the mother pipe is subjected to aging heat treatment. In the aging heat treatment step of the present embodiment, when the aging heat treatment is performed, a sufficient amount of Nb carbonitrides is generated while suppressing the generation of the σ phase. The aging heat treatment satisfies the following conditions.
(Condition 4)
The aging heat treatment temperature T2 satisfies the following formula (A).
T2<700-(0.5Cr+0.3Mn+3Mo+1.5Si+8Nb-Ni-0.6Cu-4Co-10Sn) 2 (A)
Here, the content by mass % of the corresponding element in the duplex stainless steel pipe is substituted for each element symbol in formula (A).
(Condition 5)
The holding time t2 at the aging heat treatment temperature T2 satisfies formula (B).
t2>(1/60)×10 (3200/(T2+273.15)-3Nb) (B)
Here, the aging heat treatment temperature T2 (°C) is substituted for T2 in formula (B), and the Nb content in mass% of the duplex stainless steel pipe is substituted for Nb in formula (B).
Each condition will be explained below.
(条件4について)
FnAを次のとおり定義する。
FnA=700-(0.5Cr+0.3Mn+3Mo+1.5Si+8Nb-Ni-0.6Cu-4Co-10Sn)2
FnAは、σ相の生成を促進する温度(℃)の下限を意味する。FnA中のCr、Mn、Mo、Si及びNbは、σ相の生成を促進する元素である。一方、Ni、Cu、Co及びSnは、σ相の生成を抑制する元素である。時効熱処理温度T2がFnA以上であれば、時効熱処理中の素管においてσ相の生成が促進される。その結果、製造された二相ステンレス鋼管において、σ相の体積率が過度に高くなる。時効熱処理温度T2がFnA未満であれば、時効熱処理中の素管においてσ相の生成が十分に抑制される。その結果、製造された二相ステンレス鋼管において、σ相の体積率が十分に低減する。
(Regarding condition 4)
FnA is defined as follows:
FnA=700-(0.5Cr+0.3Mn+3Mo+1.5Si+8Nb-Ni-0.6Cu-4Co-10Sn) 2
FnA means the lower limit of the temperature (°C) at which the formation of the σ phase is promoted. Cr, Mn, Mo, Si, and Nb in FnA are elements that promote the formation of the σ phase. On the other hand, Ni, Cu, Co, and Sn are elements that suppress the formation of the σ phase. If the aging heat treatment temperature T2 is equal to or higher than FnA, the formation of the σ phase is promoted in the mother tube during the aging heat treatment. As a result, the volume fraction of the σ phase is excessively high in the manufactured duplex stainless steel pipe. If the aging heat treatment temperature T2 is lower than FnA, the formation of the σ phase is sufficiently suppressed in the mother tube during the aging heat treatment. As a result, the volume fraction of the σ phase is sufficiently reduced in the manufactured duplex stainless steel pipe.
(条件5について)
FnBを次のとおり定義する。
FnB=(1/60)×10(3200/(T2+273.15)-3Nb)
FnBは、十分な量のNb炭窒化物の生成に必要な保持時間(分)の下限を意味する。Nb炭窒化物の生成には鋼管中のNb含有量が大きく影響するため、FnB中にNbが含まれる。時効熱処理温度T2での保持時間t2がFnB以下であれば、製造された二相ステンレス鋼管において、十分な量のNb炭窒化物が生成していない。そのため、十分な非固溶Nb含有量が得られない。保持時間t2がFnBよりも長ければ、製造された二相ステンレス鋼管において、十分な量のNb炭窒化物が生成している。そのため、十分な非固溶Nb含有量が得られる。
(Regarding condition 5)
FnB is defined as follows:
FnB=(1/60)×10 (3200/(T2+273.15)-3Nb)
FnB means the lower limit of the holding time (minutes) required to generate a sufficient amount of Nb carbonitrides. Since the Nb content in the steel pipe has a large effect on the generation of Nb carbonitrides, Nb is included in FnB. If the holding time t2 at the aging heat treatment temperature T2 is equal to or less than FnB, a sufficient amount of Nb carbonitrides is not generated in the manufactured duplex stainless steel pipe. Therefore, a sufficient amount of non-dissolved Nb is not obtained. If the holding time t2 is longer than FnB, a sufficient amount of Nb carbonitrides is generated in the manufactured duplex stainless steel pipe. Therefore, a sufficient amount of non-dissolved Nb is obtained.
[その他の工程]
本実施形態の製造方法では、上記以外の製造工程を含んでもよい。例えば、時効熱処理工程後の二相ステンレス鋼管に対して、酸洗処理工程を実施してもよい。この場合、酸洗処理工程は、周知の方法で実施されればよく、特に限定されない。なお、本実施形態の製造方法では、熱間加工工程後であって溶体化処理工程前に、冷間加工工程を実施しなくてよい。冷間加工工程を省略しても、十分な強度の二相ステンレス鋼管が得られる。
[Other steps]
The manufacturing method of this embodiment may include manufacturing steps other than those described above. For example, the duplex stainless steel pipe after the aging heat treatment step may be subjected to a pickling treatment step. In this case, the pickling treatment step may be performed by a well-known method, and is not particularly limited. Note that, in the manufacturing method of this embodiment, it is not necessary to perform a cold working step after the hot working step and before the solution treatment step. Even if the cold working step is omitted, a duplex stainless steel pipe with sufficient strength can be obtained.
以上の工程により、本実施形態の二相ステンレス鋼管が製造できる。なお、上述の二相ステンレス鋼管の製造方法は一例であり、他の方法によって本実施形態の二相ステンレス鋼管が製造されてもよい。以下、実施例によって本実施形態の二相ステンレス鋼管をさらに詳細に説明する。The above steps allow the duplex stainless steel pipe of this embodiment to be manufactured. Note that the above-mentioned method for manufacturing the duplex stainless steel pipe is only one example, and the duplex stainless steel pipe of this embodiment may be manufactured by other methods. Below, the duplex stainless steel pipe of this embodiment will be described in more detail using examples.
表1A及び表1Bに示す化学組成を有する継目無鋼管である二相ステンレス鋼管を製造した。 A seamless duplex stainless steel pipe having the chemical composition shown in Tables 1A and 1B was manufactured.
具体的には、溶鋼を、50kgの真空溶解炉を用いて溶製した。溶鋼を用いて、造塊法により鋼塊(インゴット)を製造した。なお、表1B中の「-」は、該当する元素の含有量が不純物レベルであったことを意味する。例えば、鋼記号AのTa含有量、Ti含有量、Zr含有量、Hf含有量、W含有量、Sb含有量、Ca含有量、Mg含有量、B含有量、及び、REM含有量は、小数第四位を四捨五入して、0%であったことを意味する。 Specifically, molten steel was melted using a 50 kg vacuum melting furnace. The molten steel was used to manufacture steel ingots by ingot casting. Note that "-" in Table 1B means that the content of the corresponding element was at the impurity level. For example, the Ta content, Ti content, Zr content, Hf content, W content, Sb content, Ca content, Mg content, B content, and REM content of steel code A were 0% when rounded off to the fourth decimal place.
インゴットに対して、熱間加工(熱間押出)を実施して、素管を製造した。熱間加工時の加熱温度は1000~1280℃であった。熱間加工が実施された各試験番号の素管に対して、溶体化処理を実施した。溶体化処理での700~900℃の平均昇温速度HR1(℃/秒)、溶体化温度T1(℃)及び溶体化温度T1での保持時間t1(分)は、表2に示すとおりであった。 The ingots were subjected to hot working (hot extrusion) to produce blank tubes. The heating temperature during hot working was 1000-1280°C. Solution treatment was performed on the blank tubes of each test number that had been hot worked. The average heating rate HR1 (°C/sec) from 700-900°C during the solution treatment, the solution temperature T1 (°C), and the holding time t1 (min) at the solution temperature T1 were as shown in Table 2.
溶体化処理後の素管に対して、3スタンドを備えたロータリーストレートナーを用いて、矯正を実施した。矯正時におけるクラッシュ量δc(mm)は、表2に示すとおりであった。矯正後の素管に対して、時効熱処理を実施した。時効熱処理での時効熱処理温度T2(℃)及び保持時間t2(分)は表2に示すとおりであった。なお、表2には、各試験番号のFnA(℃)及びFnB(分)も示す。以上の製造工程により、各試験番号の二相ステンレス鋼管を製造した。 Straightening was carried out on the solution-treated blank pipe using a three-stand rotary straightener. The crush amount δc (mm) during straightening was as shown in Table 2. Aging heat treatment was carried out on the blank pipe after straightening. The aging heat treatment temperature T2 (°C) and holding time t2 (min) during the aging heat treatment were as shown in Table 2. Table 2 also shows FnA (°C) and FnB (min) for each test number. Using the above manufacturing process, duplex stainless steel pipes of each test number were manufactured.
[評価試験]
各試験番号の二相ステンレス鋼管に対して、次の評価試験を実施した。
(試験1)フェライト体積率及びσ相体積率測定試験
(試験2)非固溶Nb含有量及び非固溶Nb/Al比測定試験
(試験3)降伏強度測定試験
(試験4)耐食性試験
以下、各試験について説明する。
[Evaluation test]
The following evaluation tests were carried out on the duplex stainless steel pipes with each test number.
(Test 1) Ferrite volume fraction and σ phase volume fraction measurement test (Test 2) Undissolved Nb content and undissolved Nb/Al ratio measurement test (Test 3) Yield strength measurement test (Test 4) Corrosion resistance test Each test will be described below.
[(試験1)フェライト体積率及びσ相体積率測定試験]
上述の[フェライト体積率及びσ相体積率の測定方法]に記載の方法に準拠して、各試験番号の二相ステンレス鋼管でのフェライト体積率(%)及びσ相体積率(%)を求めた。得られたフェライト体積率(%)及びσ相体積率(%)を表3に示す。
[(Test 1) Ferrite volume fraction and σ phase volume fraction measurement test]
The ferrite volume fraction (%) and the σ-phase volume fraction (%) of the duplex stainless steel pipe of each test number were determined according to the method described in the above [Method of measuring ferrite volume fraction and σ-phase volume fraction]. The obtained ferrite volume fraction (%) and σ-phase volume fraction (%) are shown in Table 3.
[(試験2)非固溶Nb含有量及び非固溶Nb/Al比測定試験]
上述の[非固溶Nb含有量及び非固溶Nb/Al比の測定方法]に記載の方法に準拠して、各試験番号の二相ステンレス鋼管での非固溶Nb含有量(質量%)及び非固溶Nb/Al比を求めた。得られた非固溶Nb含有量(質量%)、非固溶Al含有量(質量%)及び非固溶Nb/Al比を表3に示す。
[(Test 2) Measurement of non-solid-solubilized Nb content and non-solid-solubilized Nb/Al ratio]
The undissolved Nb content (mass%) and the undissolved Nb/Al ratio were determined for the duplex stainless steel pipe of each test number according to the method described in [Method of measuring undissolved Nb content and undissolved Nb/Al ratio] above. The undissolved Nb content (mass%), undissolved Al content (mass%), and undissolved Nb/Al ratio obtained are shown in Table 3.
[(試験3)降伏強度測定試験]
上述の[降伏強度の測定方法]に記載の方法に準拠して、各試験番号の二相ステンレス鋼管での降伏強度(MPa)を求めた。なお、円弧状試験片は、厚さが鋼管の肉厚と同じであって、幅が25.4mm、標点距離が50.8mmとした。得られた降伏強度(MPa)を表3の「YS(MPa)」に示す。
[(Test 3) Yield Strength Measurement Test]
The yield strength (MPa) of the duplex stainless steel pipe of each test number was determined according to the method described in the above-mentioned [Method of measuring yield strength]. The arc-shaped test piece had the same thickness as the wall thickness of the steel pipe, a width of 25.4 mm, and a gauge length of 50.8 mm. The obtained yield strength (MPa) is shown in Table 3 as "YS (MPa)".
[(試験4)耐食性試験]
上述の[耐食性評価方法]に記載の方法に準拠して、各試験番号の二相ステンレス鋼管の耐食性を評価した。なお、試験片の大きさは、厚さ2mm、幅10mm、長さ75mmとした。720時間経過後に割れが確認されない試験片について、優れた耐食性が得られたと判断した。優れた耐食性が得られた場合、表3の「耐食性」欄にて「NO SSC」と表記する。一方、720時間経過後に割れが確認された試験片について、優れた耐食性が得られなかったと判断した。優れた耐食性が得られなかった場合、表3の「耐食性」欄にて「SSC」と表記する。
[(Test 4) Corrosion resistance test]
The corrosion resistance of the duplex stainless steel pipes of each test number was evaluated according to the method described in the above [Corrosion Resistance Evaluation Method]. The size of the test specimen was 2 mm thick, 10 mm wide, and 75 mm long. It was determined that excellent corrosion resistance was obtained for the test specimens in which no cracks were confirmed after 720 hours. When excellent corrosion resistance was obtained, it was indicated as "NO SSC" in the "Corrosion Resistance" column of Table 3. On the other hand, it was determined that excellent corrosion resistance was not obtained for the test specimens in which cracks were confirmed after 720 hours. When excellent corrosion resistance was not obtained, it was indicated as "SSC" in the "Corrosion Resistance" column of Table 3.
[評価結果]
表1A、表1B、表2及び表3を参照して、試験番号1~18の二相ステンレス鋼管は、特徴1~特徴4を満たした。そのため、これらの継目無鋼管は、655MPa以上の高い降伏強度が得られた。さらに、優れた耐食性が得られた。すなわち、試験番号1~18の二相ステンレス鋼管では、655MPa以上の高い降伏強度と、優れた耐食性とが両立していた。
[Evaluation Results]
With reference to Tables 1A, 1B, 2, and 3, the duplex stainless steel pipes of Test Nos. 1 to 18 satisfied Features 1 to 4. Therefore, these seamless steel pipes had a high yield strength of 655 MPa or more. Furthermore, they had excellent corrosion resistance. That is, the duplex stainless steel pipes of Test Nos. 1 to 18 had both a high yield strength of 655 MPa or more and excellent corrosion resistance.
一方、試験番号19では、Nb含有量が高すぎた。そのため、優れた耐食性が得られなかった。On the other hand, in test number 19, the Nb content was too high. As a result, excellent corrosion resistance was not obtained.
試験番号20では、Nb含有量が低すぎた。そのため、非固溶Nb含有量が低すぎた。その結果、降伏強度が655MPa未満と低かった。In test number 20, the Nb content was too low. Therefore, the non-dissolved Nb content was too low. As a result, the yield strength was low at less than 655 MPa.
試験番号21及び22では、時効熱処理において、時効熱処理温度T2がFnA以上となり、式(A)を満たさなかった。そのため、σ相体積率が1.0%以上と高かった。その結果、優れた耐食性が得られなかった。In test numbers 21 and 22, the aging heat treatment temperature T2 was FnA or higher during the aging heat treatment, and formula (A) was not satisfied. Therefore, the σ-phase volume fraction was high, at 1.0% or higher. As a result, excellent corrosion resistance was not obtained.
試験番号23及び24では、時効熱処理において、時効熱処理温度T2での保持時間t2がFnBよりも短く、式(B)を満たさなかった。そのため、非固溶Nb含有量が低すぎた。その結果、降伏強度が655MPa未満と低かった。In test numbers 23 and 24, the holding time t2 at the aging heat treatment temperature T2 was shorter than FnB in the aging heat treatment, and formula (B) was not satisfied. Therefore, the non-dissolved Nb content was too low. As a result, the yield strength was low at less than 655 MPa.
試験番号25及び26では、溶体化処理において、700~900℃での平均昇温速度HR1が遅すぎた。そのため、非固溶Nb/Al比が低かった。その結果、降伏強度が655MPa未満と低かった。In test numbers 25 and 26, the average heating rate HR1 at 700-900°C during solution treatment was too slow. This resulted in a low undissolved Nb/Al ratio. As a result, the yield strength was low at less than 655 MPa.
試験番号27及び28では、矯正において、クラッシュ量δcが少なすぎた。そのため、非固溶Nb/Al比が低かった。その結果、降伏強度が655MPa未満と低かった。In test numbers 27 and 28, the crush amount δc was too small during straightening. Therefore, the non-solubilized Nb/Al ratio was low. As a result, the yield strength was low at less than 655 MPa.
以上、本開示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開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示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 disclosure have been described above. However, the above-described embodiments are merely examples for implementing the present disclosure. Therefore, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiments within the scope of the present disclosure.
Claims (2)
C:0.030%以下、
Si:0.20~1.00%、
Mn:0.5~7.0%、
P:0.040%以下、
S:0.020%以下、
Al:0.100%以下、
Ni:4.0~9.0%、
Cr:20.0~30.0%、
Mo:0.5~2.0%、
Cu:1.5~3.0%、
N:0.15~0.30%、
V:0.01~0.50%、
Nb:0.030~0.300%、
Co:0.10~0.50%、
Sn:0.001~0.050%、
Ta:0~0.100%、
Ti:0~0.100%、
Zr:0~0.100%、
Hf:0~0.100%、
W:0~0.200%、
Sb:0~0.100%、
Ca:0~0.020%、
Mg:0~0.020%、
B:0~0.020%、
希土類元素:0~0.200%、及び、
残部がFe及び不純物からなり、
ミクロ組織が、体積率で35.0~65.0%のフェライト、0~1.0%未満のσ相、及び、残部がオーステナイトからなり、
非固溶Nb含有量が質量%で0.008%以上であり、前記非固溶Nb含有量の非固溶Al含有量に対する比が1.0以上であり、
降伏強度が655MPa以上である、
二相ステンレス鋼管。 The chemical composition, in mass%, is
C: 0.030% or less,
Si: 0.20-1.00%,
Mn: 0.5-7.0%,
P: 0.040% or less,
S: 0.020% or less,
Al: 0.100% or less,
Ni: 4.0-9.0%,
Cr: 20.0-30.0%,
Mo: 0.5-2.0%,
Cu: 1.5-3.0%,
N: 0.15-0.30%,
V: 0.01-0.50%,
Nb: 0.030-0.300%,
Co: 0.10-0.50%,
Sn: 0.001 to 0.050%,
Ta: 0-0.100%,
Ti: 0 to 0.100%,
Zr: 0 to 0.100%,
Hf: 0-0.100%,
W: 0-0.200%,
Sb: 0 to 0.100%,
Ca: 0-0.020%,
Mg: 0 to 0.020%,
B: 0 to 0.020%,
Rare earth elements: 0 to 0.200%, and
The balance is Fe and impurities,
The microstructure is composed of, by volume, 35.0 to 65.0% ferrite, 0 to less than 1.0% σ phase, and the remainder austenite;
The undissolved Nb content is 0.008% or more by mass%, and the ratio of the undissolved Nb content to the undissolved Al content is 1.0 or more;
The yield strength is 655 MPa or more.
Duplex stainless steel pipe.
前記化学組成は、
Ta:0.001~0.100%、
Ti:0.001~0.100%、
Zr:0.001~0.100%、
Hf:0.001~0.100%、
W:0.001~0.200%、
Sb:0.001~0.100%、
Ca:0.001~0.020%、
Mg:0.001~0.020%、
B:0.001~0.020%、及び、
希土類元素:0.001~0.200%、からなる群から選択される1種以上の元素を含有する、
二相ステンレス鋼管。 2. The duplex stainless steel pipe of claim 1,
The chemical composition is
Ta: 0.001 to 0.100%,
Ti: 0.001 to 0.100%,
Zr: 0.001 to 0.100%,
Hf: 0.001-0.100%,
W: 0.001-0.200%,
Sb: 0.001 to 0.100%,
Ca: 0.001-0.020%,
Mg: 0.001-0.020%,
B: 0.001 to 0.020%, and
Rare earth elements: 0.001 to 0.200%; containing one or more elements selected from the group consisting of:
Duplex stainless steel pipe.
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