JPH0148345B2 - - Google Patents

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JPH0148345B2
JPH0148345B2 JP59139074A JP13907484A JPH0148345B2 JP H0148345 B2 JPH0148345 B2 JP H0148345B2 JP 59139074 A JP59139074 A JP 59139074A JP 13907484 A JP13907484 A JP 13907484A JP H0148345 B2 JPH0148345 B2 JP H0148345B2
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JP
Japan
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toughness
stainless steel
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duplex stainless
less
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JP59139074A
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JPS6119764A (ja
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Hiroshi Ootsubo
Kyohiko Nohara
Yorikata Ueda
Yasushi Katayama
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 靭性のすぐれた2相ステンレス鋼に関してこの
明細書で述べる技術内容は、以下の使途における
適合を目指した新合金設計についての研究成果で
ある。 すなわち近年、石油の需給のひつ迫から、堀削
環境が従来以上に、厳しい油井、ガス井について
も開発が進められている。 このような油井、ガス井は高温、高圧でH2S、
CO2、Cl等が含有され、このような井戸において
は、油井管はもちろんのこと、ラインパイプにお
いても、腐食減量は著しく大きい。 (従来の技術) 上記の如き使途では、従来脱水処理、インヒビ
ター処理、そして電気防食などがなされてきた。 上掲のような防食処理はそそれを施こすための
コストが嵩み、このようなコスト上昇は、高価な
ステンレス鋼を使用することによるコストと比べ
て同程度となり、そのためステンレス鋼をライン
パイプ用鋼として使用する気運が高まり、とりわ
けα/γ2相ステンレス鋼が注目を集め、使用さ
れ始めるに至つた。 ところが、最近になり堀削環境はさらに厳しく
海底油田、および極地油田が開発され、このよう
な環境における各種防食処理にかかるコストはぼ
う大となるばかりでなく、材料には高度な低温靭
性が要求されることも問題である。 すなわち2相ステンレス鋼は、耐食性、耐応力
腐食割れ性にすぐれていると言われ、特公昭45−
28098号、特公昭50−8970号公報などの2相ステ
ンレス鋼が提案されている。 しかしながらそれらの鋼種は、すぐれた耐食性
を有するが、低温靭性に問題がある。 (発明が解決しようとする問題点) 上掲のα/γ2相ステンレス鋼につき各種元素
の靭性におよぼす影響を検討した結果に基いて抵
抗靭性の改善を図ることがこの発明の目的であ
る。ここに発明者らはAlを適正量添加するとと
もに、Si、P、S、Cr、N、さらにはCaそして
Ti、Nb、Vを適正範囲に限定することにより低
温靭性が向上することを知見した。 (問題点を解決するための手段) 上記の知見に基づきα/γ2相ステンレス鋼の
低温靱性は、次の各事項により有利に改善され
る。 C≦0.03WT%、 Si≦1.0WT%、 Mn≦2.0WT%、 P≦0.40WT%、 S≦0.004WT%そして、 Ni:1〜9WT%、 Cr:20〜28WT%、 Mo:0.5〜4.0WT%、 N:0.05〜0.30WT%、 及び0.05WT%≧Al>0.02WT%(ただしsol.
Al>0.02WT%) を含み、残部Feおよび不可避的な不純物からな
る靱性のすぐれた2相ステンレス鋼(第1発明)。 C≦0.03WT%、 Si≦1.0WT%、 Mn≦2.0WT%、 P≦0.40WT%、 S≦0.004WT%そして、 Ni:1〜9WT%、 Cr:20〜28WT%、 Mo:0.5〜4.0WT%、 N:0.05〜0.30WT%、 及び0.05WT%≧Al>0.02WT%(ただしsol、
Al>0.02WT%) を含み、かつ Ti≦0.2WT%、 Nb≦0.2WT%および V≦0.2WT% のうちから選んだ1種又は2種以上 を含有し、残部Feおよび不可避的な不純物から
なる靱性のすぐれた2相ステンレス鋼(第2発
明)。 C≦0.03WT%、 Si≦1.0WT%、 Mn≦2.0WT%、 P≦0.040WT%、 S≦0.004WT%そして、 Ni:1〜9WT%、 Cr:20〜28WT%、 Mo:0.5〜4.0WT%、 N:0.05〜0.30WT%、 及び0.05WT%≧Al>0.02WT%(ただしsol.
Al>0.02WT%) を含み、かつS含有量の5倍以下に当るCaを含
有し、残部Feおよび不可避的な不純物からなる
靱性のすぐれた2相ステンレス鋼(第3発明)。 C≦0.03WT%、 Si≦1.0WT%、 Mn≦2.0WT%、 P≦0.040WT%、 S≦0.004WT%そして、 Ni:1〜9WT%、 Cr:20〜28WT%、 Mo:0.5〜4.0WT%、 N:0.05〜0.30WT%、 及び0.05WT%≧Al>0.02WT%(ただしsol.
Al>0.02wt%) を含み、かつS含有量の5倍以下に当るCaを含
有し、さらに、 Ti≦0.2WT%、 Nb≦0.2WT%および V≦0.2WT% のうちから選んだ1種又は2種以上 を含有し、残部Feおよび不可避的な不純物から
なる靱性のすぐれた2相ステンレス鋼(第4発
明)。 上記した各発明は、何れも耐食性はもちろんの
こと、とくにすぐれた低温靭性をそなえる2相ス
テンレス鋼を開発したものである。 ここにCr、Ni、Mo、およびNを多量に含有し
かつ、P、Sを低く抑え、Alを適量添加するこ
と、またさらにCa並びにTi、NbおよびVのうち
すくなくとも1種を添加することにより、低温靭
性の向上に寄与させる。 何れの場合も熱間任延鋼材を1000〜1150℃で溶
体化し、急冷することにより低温靭性のすぐれた
2相ステンレス鋼が得られる。 (作用) 化学成分を上記のように限定した理由から説明
を進める。 C:不可避的に鋼中に含まれる元素であるが、
0.03wt%(以下単に%で示す)を越えると耐食
性、耐粒界腐食性を劣化させるので0.03%以下
に限定した。 Si:溶解時に脱酸剤として使用される元素である
が1.0%を越えるとΣ相が急冷しても発生し、
靭性を劣化させるので1.0%以下とした。 Mn:αとγの相比率の調整に用いられるが、2.0
%を越えると耐食性が劣化するので2.0%以下
とした。 P:不可避的不純物元素として含有されるが、
0.040%を越えると靭性が劣化するので、0.040
%以下とした。 S:不可避的不純物元素として含有され、0.004
を越えると靭性が劣化するので、0.004%以下
と限定した。 Ni:全面腐食に対する抵抗性の増加と2相組識
形成の面から不可欠な元素であるが、1%未満
では、十分な耐食性が得られず、また9%を越
すとその改善効果が飽和し高価でもあるので、
1.0〜9.0%の範囲に限定した。 Cr:耐食性を増加させ、またオーステナイトお
よびフエライトの2相組織を形成するため不可
欠の元素であり、孔食や隙間腐食に対する抵抗
性を考慮すると20%未満ではその効果が少な
く、一方Crが増加するにしたがい、耐孔食性
は向上するが、28%を越えるとx相はσ相が析
出しやすくなり靭性が劣化するのでCrの範囲
を、20〜28%に限定した。 Mo:塩素イオンを含む腐食環境で生ずる局部腐
食に対する抵抗性を向上させる元素であるが、
0.5%未満では十分な耐食性が得られず、一方
4.0%を越えて添加しても改善効果は小さく、
かつ非常に高価でもあるので0.5〜4.0%の範囲
に限定した。 N:2相組織を形成するために重要な元素であ
り、また耐食性を向上させるが、0.05%未満で
は耐孔食性を改善せず、一方0.30%を越えると
靭性を劣化させるので0.05%〜0.30%の範囲に
限定した。 Al:Alが0.05%を超えると第1図の10000倍電子
顕微鏡写真、第2図の電子線回折および第3図
の抽出レプリカのメツシユCuX線写真に示す
ように(Al・Cr)Nが凝集粗大化するため靭
性が悪くなる。しかし0.05%以下のAlは靱性の
向上に役立つところ、0.02%以下では脱酸不足
による介在物生成の可能性があるので0.02%よ
りも多く、sol.Alでも0.02%をこえて含有させ
ることが必要である。なおAlが0.02%をこえる
と当然sol.Alも0.02%をこえるがこの発明では
上掲のようにSを0.004%以下に極低硫化する
こと相まつてもたらされる靱性改善効果により
靱性の向上が著しいものである。ここにAlが
0.025%(sol、Al:0.023%)の場合の例を第4
図の5000倍電子顕微鏡写真に示すような球状の
硫化物のみで、するどい切欠を有する六角形状
の(Al Cr)Nも存在せず、この傾向はAlが
0.02%超過(sol.Alも0.02%超過)にて0.05%に
達するまでの範囲にわたり、同様に挙動するこ
とからこの範囲に限定した。 上記のC、S、Mn、N、P、S、そして
Cr、Mo、NおよびAlの各限定量をもつてこの
発明の2相ステンレス鋼の基本成分とするが、
さらにCa並びに、Ti、NbおよびVのうち少く
とも1種につきそれぞれ添加することにより、
より以上の低温靭性を付与させることができ
る。 これらの限定理由は次の如くである。 Ca:強力な硫化物形成元素であり、さらに第4
図につき、さきに触れた球状の硫化物を形成
し、靭性向上に役立ち、とくに1×S%以上で
有効であるが、5×S%を越えると溶接性が劣
化するので5×S%以内の範囲に限定した。 Ti、NbおよびVは何れも炭窒化物の析出によ
り、圧延時および溶体化処理時の加熱による結晶
粒の粗大化を防ぎ、靭性を向上させる寄与に関し
て同効であり、とくに0.05%以上は有効である
が、0.2%を越えると結晶粒微細化効果よりも析
出物の析出による悪影響が大きくなり、却つて靭
性は劣化するので、それぞれ0.2%以下と限定し
た。 この発明による2相ステンレス鋼は電気炉にて
溶製したのち、転炉−VODで脱炭加窒し、Alな
どの成分を調整する。これらの工程は、AOD法
でも十分可能である。 なおCaを添加する場合には、どの工程で添加
してもよい。 つぎに連続鋳造工程、又は造魂工程でスラブ、
ブムーム又はインゴツトが製造される。その後、
厚板圧延、ホツト圧延、ビレツト圧延工程で厚
板、ホツトコイル、丸ビレツトが製造される。 丸ビレツトに圧延されるものはその後、傾斜圧
延方式又は、熱間押し出し方式により継目無鋼管
にすることができ、厚板、ホツトコイルは、焼
鈍、酸洗後、このまま製品として出荷される場合
もあるが、もちろん製管工程を経て、管として出
荷される場合もある。なお継目無鋼管においても
焼鈍、酸洗後出荷されるのはいうまでもない。 (実施例) 表1に示す鋼を溶製し、熱間圧延して得られた
【表】 12.5mm厚の熱延鋼板を1050℃、30分の溶体化処理
を施こした後水冷し2mmVノツチシヤルピー衝撃
試験片(フルサイズ)(ノツチ:板厚方向、割れ
の進展:圧延方向)を採取した。さらに−60℃に
てシヤルピー衝撃試験を行つた。 比較鋼No.1はSiが上限を越えているため、衝撃
特性が悪い。 No.2はPが上限を超えているため、衝撃特性が
悪い。 No.3はSが上限を超えているため、衝撃特性が
悪い。 No.4はCrが上限を超えているため、衝撃特性
が悪い。 No.5はAlが下限値を下回るのでSが0.004%以
下であつても靱性の改善が充分でなく、またNo.
6、7はAl上限値をそれぞれ上回つているため
衝撃特性が悪い。 No.8はNが上限値を上回つているため衝撃特性
が悪い。 No.9、10及び11は、Ti、Nb、Vがそれぞれ上
限を上回つているため衝撃特性が悪い。 以上より発明鋼の例のみがすぐれた靭性を有し
ていることがわかる。 (発明の効果) 2相ステンレス鋼の低温靭性を大幅に改善する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は電子顕微鏡(10000倍)による、Alが
0.055%含有されている2相ステンレス鋼に見ら
れる析出物を示す金属顕微鏡写真、第2図a,b
は上記析出物の電子線による回析像金属組織写真
と、結晶面の指数の説明図、第3図はエネルギー
分散型分析法(EDX)による上記析出物に含ま
れている元素を示すX線写真、第4図はAlを
0.025%(sol.Al0.023%)を含有する2相ステン
レス鋼の金属組織を示す電子顕微鏡(5000倍)写
真である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 C≦0.03WT%、 Si≦1.0WT%、 Mn≦2.0WT%、 P≦0.040WT%、 S≦0.004WT%そして、 Ni:1〜9WT%、 Cr:20〜28WT%、 Mo:0.5〜4.0WT%、 N:0.05〜0.30WT%、 及び0.05WT%≧Al>0.02WT%(ただしsol.
    Al>0.02WT%) を含み、残部Feおよび不可避的な不純物からな
    る靱性のすぐれた2相ステンレス鋼。 2 C≦0.03WT%、 Si≦1.0WT%、 Mn≦2.0WT%、 P≦0.040WT%、 S≦0.004WT%そして、 Ni:1〜9WT%、 Cr:20〜28WT%、 Mo:0.5〜4.0WT%、 N:0.05〜0.30WT%、 及び0.05WT%≧Al>0.02WT%(ただしsol、
    Al>0.02WT%) を含み、かつ Ti≦0.2WT%、 Nb≦0.2WT%及び V≦0.2WT% のうちから選んだ1種又は2種以上を含有し、残
    部Feおよび不可避的な不純物からなる靱性のす
    ぐれた2相ステンレス鋼。 3 C≦0.03WT%、 Si≦1.0WT%、 Mn≦2.0WT%、 P≦0.040WT%、 S≦0.004WT%そして、 Ni:1〜9WT%、 Cr:20〜28WT%、 Mo:0.5〜4.0WT%、 N:0.05〜0.30WT%、 及び0.05WT%≧Al>0.02WT%(ただしsol.
    Al>0.02WT%) を含み、かつS含有量の5倍以下に当るCaを含
    有し、残部Feおよび不可避的な不純物からなる
    靱性のすぐれた2相ステンレス鋼。 4 C≦0.03WT%、 Si≦1.0WT%、 Mn≦2.0WT%、 P≦0.040WT%、 S≦0.004WT%そして、 Ni:1〜9WT%、 Cr:20〜28WT%、 Mo:0.5〜4.0WT%、 N:0.05〜0.30WT%、 及び0.05WT%≧Al>0.02WT%(ただしsol.
    Al>0.02WT%) を含み、かつS含有量の5倍以下に当るCaを含
    有し、さらに、 Ti≦0.2WT%、 Nb≦0.2WT%および V≦0.2WT% のうちから選んだ1種又は2種以上を含有し、残
    部Feおよび不可避的な不純物からなる靱性のす
    ぐれた2相ステンレス鋼。
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