JPH0348261B2 - - Google Patents
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- JPH0348261B2 JPH0348261B2 JP4787383A JP4787383A JPH0348261B2 JP H0348261 B2 JPH0348261 B2 JP H0348261B2 JP 4787383 A JP4787383 A JP 4787383A JP 4787383 A JP4787383 A JP 4787383A JP H0348261 B2 JPH0348261 B2 JP H0348261B2
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Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Description
本発明は、油井管用鋼、特に油井、ガス井用の
ケーシング、チユービング、ドリルパイプ、その
他石油、天然ガス生産用パイプ類等（以下、油井
管と総称する）に使用される鋼の構造（組成、組
織）に関する。 石油または天然ガスを採取するための井戸の環
境は近年ますます苛酷なものとなつており、採掘
深さの増大に加えて湿潤な炭酸ガス（CO2）や硫
化水素（H2S）、塩素イオン（Cl-）などの腐食性
の成分を含む井戸も多くなつている。それにつれ
て材料の強度がが要求される一方、上述のような
成分による腐食、そしてそれによる材料の脆化が
大きな問題となつている。例えば、湿潤なCO2を
含む油井、ガス井では炭酸ガス腐食と呼ばれる激
しい腐食現象を生じ、また湿潤なH2S、Cl-を含
む場合には硫化物割れ（SSCC、以下耐硫化物割
れ性を“耐SSCC性”という）やピツテイングが
生じることは良く知られている。 こうした現象を防止するためにインヒビターと
呼ばれる腐食抑制剤を油井管内に投入する方法が
一般的方法として用いられているが、この方法は
実際にはそれ程十分な効果も期待できず、また油
井およびガス井が海上にある場合などには有効に
活用できないことも多い。更に、油井管を保護皮
膜で被覆する方法も提案され、一部実施されてい
るが、この場合も十分な防食成果は期待できな
い。 ところで、経験的に、湿潤なCO2を含む環境下
ではAISI 410鋼や420鋼といつた13Cr鋼が使われ
る場合もあるが、しかし、微量のH2Sを同時に含
む環境ではこうした鋼は耐SSCC性、耐ピツテイ
ング性に問題があり、更に特に410鋼は低Ｃ鋼で
あるためδ−フエライトの生成をきたして高温で
の焼戻しでは高強度を得ることが難しく、一方そ
のようなδ−フエライトは焼付き（Golling、ゴ
ーリング）の要因となるばかりでなく熱間加工性
をも損なうといつた問題をも拘えている。例えば
SUS 420J1鋼では一般にSi：0.4％、Mn：0.6％
程度含有されているため、本発明者らの実験結果
によれば、耐SSCC性、耐ピツテイング性はほと
んど期待できない。一方、H2Sを含む環境下で
は、使用する油井管。鋼の強度を規制することが
SSCCに対して有効であることがすでに経験的に
知られており、例えば、API規格5ACの中のＬ−
80には最高硬度HRC23が規定されている。また、
鋼材の組織の面からは、完全な焼入れと高温での
焼戻しを施した焼戻しマルテンサイト組織がよい
とされている。こうした経験から、従来、H2Sを
含む環境下では、AISI 4130系で組織と強度の上
限を調整した油井管が使用されることが多かつ
た。 しかしながら、H2SがCO2と共存する環境下で
は、以上述べたような低合金鋼は前記の炭酸ガス
腐食を生じてしまう。そこで、こうした複合腐食
環境下では、最近、２相ステンレス鋼やオーステ
ナイト系のインコロイやハステロイ（いずれも商
品名）といつた高級な材料も使用されはじめた
が、それらはいずれもかなり高価な材料であると
いう問題を拘えている。 よつて、本発明の目的とするところは、以上の
ような従来技術にみられた各種欠点を一挙に解決
した油井管用鋼を提供することである。 さらに、本発明の目的とするところは、降伏強
度（Y.S.）が52.7Kgｆ／mm2（75ksi）以上という
高強度で、耐炭酸ガス腐食性と耐SSCC性および
耐ピツテイング性を具備し、かつゴーリングや熱
間加工性の問題をも解決した比較的廉価な油井管
用鋼を提供することである。 ここに、本発明者らは永年の研究、開発の結
果、鋼自身の化学組成を規定するとともにその鋼
組織を規定する、つまり熱処理組織を規定するこ
とにより、それらの相乗的作用効果の結果として
上述のような目的が有利に達成されることを見い
出して本発明を完成したものである。 すなわち、本発明は、Y.S.が52.7Kgｆ／mm2
（75ksi）以上の高強度と、耐炭酸ガス腐食性と耐
SSCC性および耐ピツテイング性を具備し、更に
耐ゴーリング性をも有する熱間加工性の良い比較
的廉価な高強度油井管用鋼であつて、その要旨と
するところは、重量％で、Ｃ：0.22％以下、Si＋
Mn：0.25％以下、Cu：0.05％以下、Ni：0.10％
以下、Cr：12.0〜14.5％、Al：0.10％以下、Ｎ：
0.0050〜0.1％を含み、更に必要に応じこれに
Mo：0.02〜0.15％およびNb：0.005〜0.050％の
うち少なくとも１種以上を加え、残部Feおよび
不可避的不純物から成り、不純物中のＰは0.015
％以下、Ｓは0.005％以下とするとともに式： 100×Ｃ(%)＋100×Ｎ(%)−２×Cr(%)＋９≧０ を満足する組成を有し、かつ、940℃以上、1050
℃以下の温度に加熱後急冷し、Ac1点以下の温度
で焼戻すことによつて得た微細な焼戻しマルテン
サイト組織を有することを特徴とする耐食性のす
ぐれた油井管用鋼である。 このように、本発明にあつては、その組成上の
特徴としては、Cr含有量を高くし、Cu含有量、
Ni含有量および不純物中のＰ、Ｓの各含有量を
低く抑え、且つSi＋Mn含有量を制限し、さらに
Ｃ含有量の上限およびＮ含有量の下限をそれぞれ
設けることによつて鋼に耐食性を付与するのであ
る。さらに本発明にあつては、鋼組織上からは、
δ−フエライトの生成を極力抑えて、高温焼戻し
で耐食性と強度を確保するとともに耐ゴーリング
性をも付与し、さらに熱間加工性を改善するので
ある。このためにＣ、Ｎ、Crの各含有量を、
式： 100×Ｃ(%)＋100×Ｎ(%)−２×Cr(%)＋９≧０ を満足すべく規制するとともに、微細マルテンサ
イト組織を得るための急冷前の加熱温度および焼
戻し温度をそれぞれ制限するのである。 次に、本発明に係る油井管用鋼において成分組
成範囲並びに熱処理組織（条件）を、上記の通り
限定した理由を説明する。以下において「％」は
特にことわりがない限り「重量％」である。 (a) Ｃ： Ｃは鋼の強度増加に対して、また、δ−フエ
ライトの生成を抑制するのに有効な作用を有す
るが、0.22％を超えるとオーステナイト域への
加熱時にM23C6型のCr炭化物の残存量が多くな
り、耐食性、低温靭性の劣化をもたらすので、
本発明にあつてはＣ含有量は0.22％以下とす
る。 (b) Si＋Mn： Si、Mnはいずれも13％程度のCrを含む鋼に
おいてCO2−微量H2S−Cl-環境下での耐SSCC
性、耐ピツテイング性を劣化させる作用があ
り、この作用は両成分の含有量の和が0.25％を
超えると顕著に現れる傾向にある。したがつ
て、（Si＋Mn）含有量の上限を0.25％と定め
た。 (c) Cu： CuはCO2−微量H2S−Cl-環境下で0.05％を
超えると顕著にピツテイング発生に悪影響を与
えるため、その含有量は0.05％以下に制限す
る。好ましくは0.02％以下とする。 (d) Ni： マルテンサイト系、フエライト系の各鋼にお
いてNiもCO2−微量H2S−Cl-環境下で0.10％
を超えると顕著なピツテイング発生および
SSCC発生をもたらすためその上限を0.10％と
する。 (e) Cr： CrはCO2−微量H2S−Cl-環境下で腐食速度
を減少させるのに極めて有効であるが、12.0％
未満では高温域での効果が不十分になる。一
方、14.5％を超えると、オーステナイト域への
加熱時にM23C6型のCr炭化物の残存量が多くな
り耐食性、低温靭性の劣化をもたらすのに加え
て、δ−フエライトの生成をきたして熱間加工
性や耐ゴーリング性を劣化させる。したがつ
て、本発明にあつては、その含有量を12.0〜
14.5％とした。 (f) Al： Alは脱酸剤として添加されるが、0.10％を超
えるとその効果は飽和し、むしろ介在物の増大
による疵が発生し靭性も劣化するため、0.10％
以下とする。 (g) Ｎ： Ｎは13％程度のCrを含む鋼においてCO2−微
量H2S−Cl-環境下での耐ピツテイング性付与
のために0.0050％以上が必要であるが、0.1％
を超えると熱間加工性が悪くなりり好ましくな
い。したがつて、Ｎは0.0050〜0.1％に制限す
る。好ましくは0.0050〜0.03％である。 (h) Ｐ、Ｓ： 不純物としてのＰ、Ｓは、靭性の向上を図
り、またCO2−微量H2S−Cl-環境下での良好
な耐食性を得るために、可及的に少なくするの
が望ましいが、コストの面から上限をそれぞれ
0.015％、0.005％とする。 (i) Mo、Nb： Mo、Nbはいずれも少量の添加で鋼の強度、
耐食性を向上させるがそれぞれ0.02％、0.005
％未満ではそれらの効果は得がたく、一方、そ
れぞれ0.15％、0.050％を超えると、それらの
効果は飽和あるいは減少する。したがつて、
Mo、Nbの含有量はそれぞれ0.02〜0.15％、
0.005〜0.050％とした。 (j) 式： 100×Ｃ(%)＋100×Ｎ(%)−２×Cr(%)＋９： Ｃ、Ｎ、およびCrの各含有量を代入した場
合、上記式が負の値となるとき、δ−フエライ
トが生成してしまい熱間加工性が損なわれ、ま
た、最終的組織も焼戻しマルテンサイトとδ−
フエライトが混合した不均一組織となり、耐ゴ
ーリング性が損なわれる。さらに上記式の値が
負のときには耐食性も劣化することが分かつた
ので、したがつて、本発明にあつては、 100×Ｃ(%)＋100×Ｎ(%)−２×Cr(%)＋９≧０ とする。 (k) 熱処理組織（条件）： 本発明においては前記成分から成る鋼を940
〜1050℃の温度に加熱後急冷してマルテンサイ
ト組織にしたご、Ac1点以下の温度で焼戻して
得た微細マルテンサイト組織を利用するもので
ある。すなわち、940〜1050℃の温度でのオー
ステナイト化によつて、δ−フエライトの生成
を抑えるとともに、Cr炭化物を十分に基地に
固溶させた細粒組織を得る。940℃未満の温度
ではオーステナイト化が十分でなく、一方、
1050℃を超えた温度での加熱・保持は結晶粒の
粗大化を生じて、得られる鋼の強度の低下、靭
性の劣化、さらには耐食性の劣化を招くことが
分かつた。かくして、本発明によれば、940〜
1050℃の温度域に加熱、保持した後、急冷して
マルテンサイト組織とし、次いでこれをAc1点
以下の温度で焼戻し処理することによつて、均
質微細な焼戻しマルテンサイト組織となり、高
強度、高靭性とともに良好な耐炭酸ガス腐食
性、耐SSCC性、耐ピツテイング性も得られ、
さらにゴーリングや熱間加工性の問題をも解決
することができるのである。 なお、以上にあつては、本発明を油井管用鋼、
つまり油井管の鋼組成および鋼組織として限定、
説明してきたが、本発明の具体的実施の態様にあ
つては、以上の(a)〜(j)の各成分から構成された組
成の鋼を溶製した後、製管し、次いで(k)の熱処理
を施すことによつて目的とする油井管を得るので
あるが、かくして得られる油井管は、CO2−微量
H2S−Cl-環境下でも使用可能であつて、しかも
比較的廉価であるにもかかわらず、すぐれた耐食
性を有するのである。 次に、実施例により本発明を更に説明するが、
各実施例は本発明を説明するためのものであつ
て、それによつて本発明が何ら制限されるもので
はないことは理解されよう。 実施例 １ 第１表に示す化学組成を有する各鋼種について
加熱圧延後1000℃から鋼成分に応じて水または油
焼入れした後、Y.S.（σy、降伏強度）が約70.3Kg
ｆ／mm2（100ksi）になるようにAc1点以下の温度
で焼戻しを行なつた。これから厚２mm、幅10mm、
長さ115mmの試験片を切り出し、第１図にその大
略を示すように４点曲げ法でそれぞれ1σy（降伏
強度）に相当する応力を付加した後、CO2（１気
圧）、およびH2S（0.1気圧）を含有させた3.5％
NaCl溶液（液温30℃）中に120時間浸漬して
SSCC特性を調査した。 なお、上記の４点曲げ法は第１図に概略示すよ
うに、試験片１を治具２およびＴ型ネジ押え３に
よつて４つの支持点４で支持固定するものであつ
て、両端の支持点間距離を100mm、内側の支持点
間距離を40mmとするものである。 その試験結果を第２表にまとめて示す。 第２図は、第１図に示す４点曲げ法にしたがつ
て図示状態にまで曲げたときの応力（σ）の計算
法の説明図である。 第２表において、〇印は割れ発生のない場合、
×印は割れ発生のある場合を示すものである。こ
の結果より、本発明に係る油井管用鋼は比較鋼に
比べて常温・常圧での耐SSCC性にすぐれている
ことが明らかである。
ケーシング、チユービング、ドリルパイプ、その
他石油、天然ガス生産用パイプ類等（以下、油井
管と総称する）に使用される鋼の構造（組成、組
織）に関する。 石油または天然ガスを採取するための井戸の環
境は近年ますます苛酷なものとなつており、採掘
深さの増大に加えて湿潤な炭酸ガス（CO2）や硫
化水素（H2S）、塩素イオン（Cl-）などの腐食性
の成分を含む井戸も多くなつている。それにつれ
て材料の強度がが要求される一方、上述のような
成分による腐食、そしてそれによる材料の脆化が
大きな問題となつている。例えば、湿潤なCO2を
含む油井、ガス井では炭酸ガス腐食と呼ばれる激
しい腐食現象を生じ、また湿潤なH2S、Cl-を含
む場合には硫化物割れ（SSCC、以下耐硫化物割
れ性を“耐SSCC性”という）やピツテイングが
生じることは良く知られている。 こうした現象を防止するためにインヒビターと
呼ばれる腐食抑制剤を油井管内に投入する方法が
一般的方法として用いられているが、この方法は
実際にはそれ程十分な効果も期待できず、また油
井およびガス井が海上にある場合などには有効に
活用できないことも多い。更に、油井管を保護皮
膜で被覆する方法も提案され、一部実施されてい
るが、この場合も十分な防食成果は期待できな
い。 ところで、経験的に、湿潤なCO2を含む環境下
ではAISI 410鋼や420鋼といつた13Cr鋼が使われ
る場合もあるが、しかし、微量のH2Sを同時に含
む環境ではこうした鋼は耐SSCC性、耐ピツテイ
ング性に問題があり、更に特に410鋼は低Ｃ鋼で
あるためδ−フエライトの生成をきたして高温で
の焼戻しでは高強度を得ることが難しく、一方そ
のようなδ−フエライトは焼付き（Golling、ゴ
ーリング）の要因となるばかりでなく熱間加工性
をも損なうといつた問題をも拘えている。例えば
SUS 420J1鋼では一般にSi：0.4％、Mn：0.6％
程度含有されているため、本発明者らの実験結果
によれば、耐SSCC性、耐ピツテイング性はほと
んど期待できない。一方、H2Sを含む環境下で
は、使用する油井管。鋼の強度を規制することが
SSCCに対して有効であることがすでに経験的に
知られており、例えば、API規格5ACの中のＬ−
80には最高硬度HRC23が規定されている。また、
鋼材の組織の面からは、完全な焼入れと高温での
焼戻しを施した焼戻しマルテンサイト組織がよい
とされている。こうした経験から、従来、H2Sを
含む環境下では、AISI 4130系で組織と強度の上
限を調整した油井管が使用されることが多かつ
た。 しかしながら、H2SがCO2と共存する環境下で
は、以上述べたような低合金鋼は前記の炭酸ガス
腐食を生じてしまう。そこで、こうした複合腐食
環境下では、最近、２相ステンレス鋼やオーステ
ナイト系のインコロイやハステロイ（いずれも商
品名）といつた高級な材料も使用されはじめた
が、それらはいずれもかなり高価な材料であると
いう問題を拘えている。 よつて、本発明の目的とするところは、以上の
ような従来技術にみられた各種欠点を一挙に解決
した油井管用鋼を提供することである。 さらに、本発明の目的とするところは、降伏強
度（Y.S.）が52.7Kgｆ／mm2（75ksi）以上という
高強度で、耐炭酸ガス腐食性と耐SSCC性および
耐ピツテイング性を具備し、かつゴーリングや熱
間加工性の問題をも解決した比較的廉価な油井管
用鋼を提供することである。 ここに、本発明者らは永年の研究、開発の結
果、鋼自身の化学組成を規定するとともにその鋼
組織を規定する、つまり熱処理組織を規定するこ
とにより、それらの相乗的作用効果の結果として
上述のような目的が有利に達成されることを見い
出して本発明を完成したものである。 すなわち、本発明は、Y.S.が52.7Kgｆ／mm2
（75ksi）以上の高強度と、耐炭酸ガス腐食性と耐
SSCC性および耐ピツテイング性を具備し、更に
耐ゴーリング性をも有する熱間加工性の良い比較
的廉価な高強度油井管用鋼であつて、その要旨と
するところは、重量％で、Ｃ：0.22％以下、Si＋
Mn：0.25％以下、Cu：0.05％以下、Ni：0.10％
以下、Cr：12.0〜14.5％、Al：0.10％以下、Ｎ：
0.0050〜0.1％を含み、更に必要に応じこれに
Mo：0.02〜0.15％およびNb：0.005〜0.050％の
うち少なくとも１種以上を加え、残部Feおよび
不可避的不純物から成り、不純物中のＰは0.015
％以下、Ｓは0.005％以下とするとともに式： 100×Ｃ(%)＋100×Ｎ(%)−２×Cr(%)＋９≧０ を満足する組成を有し、かつ、940℃以上、1050
℃以下の温度に加熱後急冷し、Ac1点以下の温度
で焼戻すことによつて得た微細な焼戻しマルテン
サイト組織を有することを特徴とする耐食性のす
ぐれた油井管用鋼である。 このように、本発明にあつては、その組成上の
特徴としては、Cr含有量を高くし、Cu含有量、
Ni含有量および不純物中のＰ、Ｓの各含有量を
低く抑え、且つSi＋Mn含有量を制限し、さらに
Ｃ含有量の上限およびＮ含有量の下限をそれぞれ
設けることによつて鋼に耐食性を付与するのであ
る。さらに本発明にあつては、鋼組織上からは、
δ−フエライトの生成を極力抑えて、高温焼戻し
で耐食性と強度を確保するとともに耐ゴーリング
性をも付与し、さらに熱間加工性を改善するので
ある。このためにＣ、Ｎ、Crの各含有量を、
式： 100×Ｃ(%)＋100×Ｎ(%)−２×Cr(%)＋９≧０ を満足すべく規制するとともに、微細マルテンサ
イト組織を得るための急冷前の加熱温度および焼
戻し温度をそれぞれ制限するのである。 次に、本発明に係る油井管用鋼において成分組
成範囲並びに熱処理組織（条件）を、上記の通り
限定した理由を説明する。以下において「％」は
特にことわりがない限り「重量％」である。 (a) Ｃ： Ｃは鋼の強度増加に対して、また、δ−フエ
ライトの生成を抑制するのに有効な作用を有す
るが、0.22％を超えるとオーステナイト域への
加熱時にM23C6型のCr炭化物の残存量が多くな
り、耐食性、低温靭性の劣化をもたらすので、
本発明にあつてはＣ含有量は0.22％以下とす
る。 (b) Si＋Mn： Si、Mnはいずれも13％程度のCrを含む鋼に
おいてCO2−微量H2S−Cl-環境下での耐SSCC
性、耐ピツテイング性を劣化させる作用があ
り、この作用は両成分の含有量の和が0.25％を
超えると顕著に現れる傾向にある。したがつ
て、（Si＋Mn）含有量の上限を0.25％と定め
た。 (c) Cu： CuはCO2−微量H2S−Cl-環境下で0.05％を
超えると顕著にピツテイング発生に悪影響を与
えるため、その含有量は0.05％以下に制限す
る。好ましくは0.02％以下とする。 (d) Ni： マルテンサイト系、フエライト系の各鋼にお
いてNiもCO2−微量H2S−Cl-環境下で0.10％
を超えると顕著なピツテイング発生および
SSCC発生をもたらすためその上限を0.10％と
する。 (e) Cr： CrはCO2−微量H2S−Cl-環境下で腐食速度
を減少させるのに極めて有効であるが、12.0％
未満では高温域での効果が不十分になる。一
方、14.5％を超えると、オーステナイト域への
加熱時にM23C6型のCr炭化物の残存量が多くな
り耐食性、低温靭性の劣化をもたらすのに加え
て、δ−フエライトの生成をきたして熱間加工
性や耐ゴーリング性を劣化させる。したがつ
て、本発明にあつては、その含有量を12.0〜
14.5％とした。 (f) Al： Alは脱酸剤として添加されるが、0.10％を超
えるとその効果は飽和し、むしろ介在物の増大
による疵が発生し靭性も劣化するため、0.10％
以下とする。 (g) Ｎ： Ｎは13％程度のCrを含む鋼においてCO2−微
量H2S−Cl-環境下での耐ピツテイング性付与
のために0.0050％以上が必要であるが、0.1％
を超えると熱間加工性が悪くなりり好ましくな
い。したがつて、Ｎは0.0050〜0.1％に制限す
る。好ましくは0.0050〜0.03％である。 (h) Ｐ、Ｓ： 不純物としてのＰ、Ｓは、靭性の向上を図
り、またCO2−微量H2S−Cl-環境下での良好
な耐食性を得るために、可及的に少なくするの
が望ましいが、コストの面から上限をそれぞれ
0.015％、0.005％とする。 (i) Mo、Nb： Mo、Nbはいずれも少量の添加で鋼の強度、
耐食性を向上させるがそれぞれ0.02％、0.005
％未満ではそれらの効果は得がたく、一方、そ
れぞれ0.15％、0.050％を超えると、それらの
効果は飽和あるいは減少する。したがつて、
Mo、Nbの含有量はそれぞれ0.02〜0.15％、
0.005〜0.050％とした。 (j) 式： 100×Ｃ(%)＋100×Ｎ(%)−２×Cr(%)＋９： Ｃ、Ｎ、およびCrの各含有量を代入した場
合、上記式が負の値となるとき、δ−フエライ
トが生成してしまい熱間加工性が損なわれ、ま
た、最終的組織も焼戻しマルテンサイトとδ−
フエライトが混合した不均一組織となり、耐ゴ
ーリング性が損なわれる。さらに上記式の値が
負のときには耐食性も劣化することが分かつた
ので、したがつて、本発明にあつては、 100×Ｃ(%)＋100×Ｎ(%)−２×Cr(%)＋９≧０ とする。 (k) 熱処理組織（条件）： 本発明においては前記成分から成る鋼を940
〜1050℃の温度に加熱後急冷してマルテンサイ
ト組織にしたご、Ac1点以下の温度で焼戻して
得た微細マルテンサイト組織を利用するもので
ある。すなわち、940〜1050℃の温度でのオー
ステナイト化によつて、δ−フエライトの生成
を抑えるとともに、Cr炭化物を十分に基地に
固溶させた細粒組織を得る。940℃未満の温度
ではオーステナイト化が十分でなく、一方、
1050℃を超えた温度での加熱・保持は結晶粒の
粗大化を生じて、得られる鋼の強度の低下、靭
性の劣化、さらには耐食性の劣化を招くことが
分かつた。かくして、本発明によれば、940〜
1050℃の温度域に加熱、保持した後、急冷して
マルテンサイト組織とし、次いでこれをAc1点
以下の温度で焼戻し処理することによつて、均
質微細な焼戻しマルテンサイト組織となり、高
強度、高靭性とともに良好な耐炭酸ガス腐食
性、耐SSCC性、耐ピツテイング性も得られ、
さらにゴーリングや熱間加工性の問題をも解決
することができるのである。 なお、以上にあつては、本発明を油井管用鋼、
つまり油井管の鋼組成および鋼組織として限定、
説明してきたが、本発明の具体的実施の態様にあ
つては、以上の(a)〜(j)の各成分から構成された組
成の鋼を溶製した後、製管し、次いで(k)の熱処理
を施すことによつて目的とする油井管を得るので
あるが、かくして得られる油井管は、CO2−微量
H2S−Cl-環境下でも使用可能であつて、しかも
比較的廉価であるにもかかわらず、すぐれた耐食
性を有するのである。 次に、実施例により本発明を更に説明するが、
各実施例は本発明を説明するためのものであつ
て、それによつて本発明が何ら制限されるもので
はないことは理解されよう。 実施例 １ 第１表に示す化学組成を有する各鋼種について
加熱圧延後1000℃から鋼成分に応じて水または油
焼入れした後、Y.S.（σy、降伏強度）が約70.3Kg
ｆ／mm2（100ksi）になるようにAc1点以下の温度
で焼戻しを行なつた。これから厚２mm、幅10mm、
長さ115mmの試験片を切り出し、第１図にその大
略を示すように４点曲げ法でそれぞれ1σy（降伏
強度）に相当する応力を付加した後、CO2（１気
圧）、およびH2S（0.1気圧）を含有させた3.5％
NaCl溶液（液温30℃）中に120時間浸漬して
SSCC特性を調査した。 なお、上記の４点曲げ法は第１図に概略示すよ
うに、試験片１を治具２およびＴ型ネジ押え３に
よつて４つの支持点４で支持固定するものであつ
て、両端の支持点間距離を100mm、内側の支持点
間距離を40mmとするものである。 その試験結果を第２表にまとめて示す。 第２図は、第１図に示す４点曲げ法にしたがつ
て図示状態にまで曲げたときの応力（σ）の計算
法の説明図である。 第２表において、〇印は割れ発生のない場合、
×印は割れ発生のある場合を示すものである。こ
の結果より、本発明に係る油井管用鋼は比較鋼に
比べて常温・常圧での耐SSCC性にすぐれている
ことが明らかである。
【表】
【表】
(注) ＊：本発明の範囲外
＊＊：(A)式：100×C(％)＋100×N(％)−2×Cr(
％)＋9
＊＊：(A)式：100×C(％)＋100×N(％)−2×Cr(
％)＋9
【表】
実施例 ２
第３表に示す化学組成を有する各鋼種について
加熱圧延後、鋼成分に応じて900〜1000℃の温度
から水または油焼入れした後、700℃で焼戻し処
理して供試材を得、これから厚さ３mm、幅40mm、
長さ50mmの試験片を切り出し、CO2（30気圧）を
含有させた５％NaCl溶液（液温120℃）中に浸漬
して腐食試験を行つた。本発明鋼である鋼番１、
３、４は第１表の組成に同じ。なお、この浸漬期
間中、試料表面に約2.0ｍ／秒の流速を与えるよ
うに撹拌を行つた。試験後は付着物を除いて試験
前後の重量差を求めた。 試験結果を第４表にまとめて示す、腐食特性値
としては、比較鋼である鋼番11の試験片の腐食量
を100とした時の腐食率で表わした。これによれ
ば、焼入れ加熱温度を980℃〜1000℃とした本発
明に係わる鋼種が耐炭酸ガス腐食性能に優れてい
ることが明らかである。
加熱圧延後、鋼成分に応じて900〜1000℃の温度
から水または油焼入れした後、700℃で焼戻し処
理して供試材を得、これから厚さ３mm、幅40mm、
長さ50mmの試験片を切り出し、CO2（30気圧）を
含有させた５％NaCl溶液（液温120℃）中に浸漬
して腐食試験を行つた。本発明鋼である鋼番１、
３、４は第１表の組成に同じ。なお、この浸漬期
間中、試料表面に約2.0ｍ／秒の流速を与えるよ
うに撹拌を行つた。試験後は付着物を除いて試験
前後の重量差を求めた。 試験結果を第４表にまとめて示す、腐食特性値
としては、比較鋼である鋼番11の試験片の腐食量
を100とした時の腐食率で表わした。これによれ
ば、焼入れ加熱温度を980℃〜1000℃とした本発
明に係わる鋼種が耐炭酸ガス腐食性能に優れてい
ることが明らかである。
【表】
【表】
(注) ＊：本発明の範囲外
＊＊：(A)式：100×C(％)＋100×N(％)−2×Cr(
％)−9
＊＊：(A)式：100×C(％)＋100×N(％)−2×Cr(
％)−9
【表】
実施例 ３
第５表に示す化学組成を有する各鋼種について
加熱圧延後980℃から油焼入れした後、Y.S.（σy）
が約63.3Kgｆ／mm2（90ksi）になるようにAc1点以
下の温度で焼戻しした。これから厚さ２mm、幅10
mm、長さ115mmの試験片を切り出し、第１図に示
す前述の４点曲げ法でそれぞれ1σyに相当する応
力を付加した後、CO2（30気圧）、およびH2S（0.1
気圧）を含有させた５％NaCl溶液（液温100℃）
中に120時間浸漬して耐SSCC性、耐ピツテイン
グ性を調査した。 試験結果を第６表にまとめて示す。なお、第６
表において〇印は割れおよびピツテイングの発生
のない場合、×印は割れおよび／またはピツテイ
ングの発生のある場合を示すものである。これら
の結果より、本発明による油井管用鋼は比較鋼に
比べて高温高圧のCO2−微量H2S−Cl-環境下で
の耐SSCC性、耐ピツテイング性にもすぐれてい
ることが明らかである。
加熱圧延後980℃から油焼入れした後、Y.S.（σy）
が約63.3Kgｆ／mm2（90ksi）になるようにAc1点以
下の温度で焼戻しした。これから厚さ２mm、幅10
mm、長さ115mmの試験片を切り出し、第１図に示
す前述の４点曲げ法でそれぞれ1σyに相当する応
力を付加した後、CO2（30気圧）、およびH2S（0.1
気圧）を含有させた５％NaCl溶液（液温100℃）
中に120時間浸漬して耐SSCC性、耐ピツテイン
グ性を調査した。 試験結果を第６表にまとめて示す。なお、第６
表において〇印は割れおよびピツテイングの発生
のない場合、×印は割れおよび／またはピツテイ
ングの発生のある場合を示すものである。これら
の結果より、本発明による油井管用鋼は比較鋼に
比べて高温高圧のCO2−微量H2S−Cl-環境下で
の耐SSCC性、耐ピツテイング性にもすぐれてい
ることが明らかである。
【表】
【表】
(注) ＊：本発明の範囲外
＊＊：(A)式：100×C(％)＋100×N(％)−2×Cr(
％)＋9
＊＊：(A)式：100×C(％)＋100×N(％)−2×Cr(
％)＋9
【表】
【表】
実施例 ４
第７表に示す本発明に係る鋼を加熱圧延後、
種々の加熱温度から油焼入れしてδ−フエライト
の有無を光学顕微鏡にて判定した。その結果を第
８表にまとめて示す。これらの結果から、δ−フ
エライトの生成を抑えて組織を均質化するために
は940〜1050℃からの急冷が効果のあることが明
らかである。
種々の加熱温度から油焼入れしてδ−フエライト
の有無を光学顕微鏡にて判定した。その結果を第
８表にまとめて示す。これらの結果から、δ−フ
エライトの生成を抑えて組織を均質化するために
は940〜1050℃からの急冷が効果のあることが明
らかである。
【表】
【表】
実施例 ５
第９表に示す化学組成を有する各鋼種について
加熱圧延後980℃から油焼入れした後、Y.S.が約
59.8Kgｆ／mm2（85ksi）になるようにAc1点以下の
温度で焼戻しして、得られた供試材につき衝撃試
験を実施した。 その試験結果を第10表にまとめて示す。第10表
に示す結果によれば本発明に係る鋼が強度−靭性
のバランスの面でもすぐれたものであることが明
らかである。
加熱圧延後980℃から油焼入れした後、Y.S.が約
59.8Kgｆ／mm2（85ksi）になるようにAc1点以下の
温度で焼戻しして、得られた供試材につき衝撃試
験を実施した。 その試験結果を第10表にまとめて示す。第10表
に示す結果によれば本発明に係る鋼が強度−靭性
のバランスの面でもすぐれたものであることが明
らかである。
【表】
【表】
(注) ＊：本発明の範囲外
＊＊：(A)式：100×C(％)＋100×N(％)−2×Cr(
％)＋9
＊＊：(A)式：100×C(％)＋100×N(％)−2×Cr(
％)＋9
【表】
実施例 ６
第11表に示す化学組成を有する各鋼種につい
て、加熱圧延後、種々の加熱温度から油入れして
硬度（HRＣ）測定を行つた。その結果を第12表
に示す。 本発明に係る鋼組成では、本発明における加熱
温度である940〜1050℃の温度範囲内でいずれも
硬度が安定しており、したがつてCr炭化物が充
分基地に固溶していることが明らかである。
て、加熱圧延後、種々の加熱温度から油入れして
硬度（HRＣ）測定を行つた。その結果を第12表
に示す。 本発明に係る鋼組成では、本発明における加熱
温度である940〜1050℃の温度範囲内でいずれも
硬度が安定しており、したがつてCr炭化物が充
分基地に固溶していることが明らかである。
【表】
(注) ＊：本発明の範囲外
＊＊：(A)式：100×C(％)＋100×N(％)−2×Cr(
％)＋9
＊＊：(A)式：100×C(％)＋100×N(％)−2×Cr(
％)＋9
第１図は、４点曲げ法による試験片とその治具
を説明する側面図；および第２図は、第１図の場
合の試験片の曲げ状態とそのときの応力計算法の
説明図である。 １：試験片、２：治具、３：Ｔ型ネジ押え、
４：支持点。
を説明する側面図；および第２図は、第１図の場
合の試験片の曲げ状態とそのときの応力計算法の
説明図である。 １：試験片、２：治具、３：Ｔ型ネジ押え、
４：支持点。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％で、Ｃ：0.22％以下、Si＋Mn：0.25
％以下、Cu：0.05％以下、Ni：0.10％以下、
Cr：12.0〜14.5％、Al：0.10％以下、Ｎ：0.0050
〜0.1％、残部Feおよび不可避的不純物から成り、
不純物中のＰは0.015％以下、Ｓは0.005％以下と
するとともに、式： 100×Ｃ（％）＋100×Ｎ（％）−２×Cr（％）＋９≧
０ を満足する組成を有し、かつ、940℃以上、1050
℃以下の温度に加熱後急冷し、続いてAc1点以下
の温度で焼戻して得た焼戻しマルテンサイトの微
細組織を有していることを特徴とする、耐食性の
すぐれた油井管用鋼。 ２ 重量％で、Ｃ：0.22％以下、Si＋Mn：0.25
％以下、Cu：0.05％以下、Ni：0.10％以下、
Cr：12.0〜14.5％、Al：0.10％以下、Ｎ：0.0050
〜0.1％、並びにMO：0.02〜0.15％およびNb：
0.005〜0.050％のうち少なくとも１種以上を含有
し、残部Feおよび不可避的不純物から成り、不
純物中のＰは0.015％以下、Ｓは0.005％以下とす
るとともに、式： 100×Ｃ(%)＋100×Ｎ(%)−２×Cr(%)＋９≧０ を満足する組成を有し、かつ、940℃以上、1050
℃以下の温度に加熱後急冷し、続いてAc1点以下
の温度で焼戻して得た焼戻しマルテンサイトの微
細組織を有していることを特徴とする、耐食性の
すぐれた油井管用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4787383A JPS59173245A (ja) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | 耐食性のすぐれた油井管用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4787383A JPS59173245A (ja) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | 耐食性のすぐれた油井管用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59173245A JPS59173245A (ja) | 1984-10-01 |
| JPH0348261B2 true JPH0348261B2 (ja) | 1991-07-23 |
Family
ID=12787494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4787383A Granted JPS59173245A (ja) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | 耐食性のすぐれた油井管用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59173245A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59208055A (ja) * | 1983-05-13 | 1984-11-26 | Kawasaki Steel Corp | 継目無鋼管用マルテンサイト系ステンレス鋼 |
| JP2602319B2 (ja) * | 1989-03-20 | 1997-04-23 | 新日本製鐵株式会社 | 高強度かつ耐高温高塩化物イオン濃度湿潤炭酸ガス環境腐食性、耐応力腐食割れ別の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
| JP2620809B2 (ja) * | 1989-02-18 | 1997-06-18 | 新日本製鐵株式会社 | 耐高温高塩化物イオン濃度湿潤高圧炭酸ガス環境腐食性、耐応力腐食割れ性の優れた高強度マルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
| JP2705416B2 (ja) * | 1991-12-19 | 1998-01-28 | 住友金属工業株式会社 | マルテンサイト系ステンレス鋼と製造方法 |
| JP2672429B2 (ja) * | 1992-02-18 | 1997-11-05 | 新日本製鐵株式会社 | 耐食性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管の製造法 |
| JP2672430B2 (ja) * | 1992-02-18 | 1997-11-05 | 新日本製鐵株式会社 | 耐食性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管の製造法 |
| CA2336600C (en) * | 1999-05-18 | 2004-11-23 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Martensitic stainless steel for seamless steel pipe |
| SE522352C2 (sv) * | 2000-02-16 | 2004-02-03 | Sandvik Ab | Avlångt element för slående bergborrning och användning av stål för detta |
| KR100479922B1 (ko) * | 2002-02-21 | 2005-03-30 | 최백남 | 주조된 Ｆｅ－Ｃｒ－Ｘ계 분체이송곡관 및 그 제조방법 |
-
1983
- 1983-03-24 JP JP4787383A patent/JPS59173245A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59173245A (ja) | 1984-10-01 |
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