JPH04232209A - 耐ssc性の優れた油井用鋼管の製造法 - Google Patents

耐ssc性の優れた油井用鋼管の製造法

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JPH04232209A
JPH04232209A JP40963090A JP40963090A JPH04232209A JP H04232209 A JPH04232209 A JP H04232209A JP 40963090 A JP40963090 A JP 40963090A JP 40963090 A JP40963090 A JP 40963090A JP H04232209 A JPH04232209 A JP H04232209A
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明 八木
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、硫化物応力腐食環境に
おいても良好な耐硫化物応力腐食割れ性を有する油井管
の製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、硫化物応力腐食環境においても良
好な耐硫化物応力腐食割れ性(以下、耐SSC性と記す
)を得るには、例えばCAMP−ISIJ  Vol.
1(1988)−1932のように焼入性向上元素を添
加した鋼を圧延後に再加熱焼入−焼戻処理を行う必要が
あった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような工程は熱効率上の問題のほかに製造工程が煩雑と
なり、また焼入性向上元素の大量の添加は焼割れの原因
となるため適用範囲が限定され高強度化には問題があっ
た。本発明はこのような従来の問題点を解決するもので
あって、鋼中に添加する成分と、熱間圧延条件を制御す
ることにより硫化物応力腐食環境においても良好な耐S
SC性のすぐれた油井用鋼管の製造法を提供することを
目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は以下の構成を要旨とする。すなわち、重量%
として、 C:0.05〜0.35%、Si:0.01〜0.5%
、 Mn:0.15〜1.0%、S:0.01%以下、P:
0.02%以下、Al:0.005〜0.1%、Ti;
0.005〜0.2%、B;0.0003〜0.003
、 N;70ppm以下を含有し、さらに Cr:0.1〜1.5%、、Mo:0.05〜0.4%
、 Ni:0.1〜2.0%、V:0.01〜0.1%、の
1種または2種以上を含有し、さらに、希土類元素:0
.001〜0.05%、Ca:0.001〜0.02%
、 Co:0.05〜0.5%、Cu:0.1〜0.5%の
1種または2種以上を含有して残部が実質的にFeから
なる鋼片に熱間穿孔連続圧延を行い、その最終過程で9
00℃〜700℃の温度で圧下率3〜15%の加工を施
してAr3 −100℃〜Ar3 +50℃の温度に降
下させた中空素管を、900℃〜1000℃に再加熱し
て仕上げ温度がAr3 点+50℃以上の熱間仕上圧延
を施し、得られた鋼管をAr3 点以上の温度から急冷
する焼入処理を施し、続いてAc1 以下の温度に加熱
して空冷する焼戻処理を施すことを特徴とする耐SSC
性の優れた油井用鋼管の製造法である。
【0005】
【作用】以下本発明の製造法について詳細に説明する。 先ず、本発明において上記の様な鋼成分に限定した理由
について説明する。Cは、強度を高め降伏点60〜80
kgf/mm2 の高張力鋼を安定して得るため重要で
ある。 少な過ぎるとその効果がなく、多過ぎると、比較的粗粒
なオーステナイト粒からの焼入を行う本発明においては
焼割れを誘発する原因となる。そのため0.05〜0.
35%の範囲とした。Mnは、焼入効果を増して強度を
高め降伏点60〜80kgf/mm2 高張力鋼を安定
して得るため重要である。少な過ぎるとその効果がなく
、多過ぎると耐SSC性の劣化をきたし、また比較的粗
粒なオーステナイト粒からの焼入を行う本発明において
は、低温靭性の劣化の原因となるため、0.15〜1.
0%とした。Siは、脱酸剤が残存したもので、強度を
高める有効な成分である。少な過ぎるとその効果がなく
、多過ぎると介在物を増加して鋼の性質を脆化するため
0.01〜0.5%とした。Pは、粒界偏析を起こして
加工の際き裂を生じ易く有害な成分として、その含有量
を0.02%以下とした。Sは、MnS系介在物を形成
して熱間圧延で延伸し低温靭性に有害な成分としてその
含有量を0.02%以下とした。
【0006】Alは、Siと同様脱酸剤が残存したもの
で、鋼中の不純物成分として含まれるNと結合して結晶
粒の成長を抑えて鋼の遷移温度を低下させて低温靭性を
改善する。少な過ぎるとその効果がなく、多過ぎると介
在物を増加して鋼の性質を脆化するため、0.005〜
0.1%とした。Tiは、鋼中の不純物成分として含ま
れるNと結合して結晶粒の成長を抑えて強度を高めると
共に、脱酸、脱窒の作用からBによる焼入性を発揮させ
る。少な過ぎるとその効果がなく、多過ぎるとTiCを
析出して鋼を脆化し、また介在物を増加し鋼の性質を脆
化するため、0.01〜0.1%とした。Bは、焼入性
を著しく向上せしめて強度を高める。少な過ぎるとその
効果がなく、多過ぎても効果は変わらず、靭性や熱間加
工性を劣化させるので、0.0003〜0.003%と
した。Nは、Bの効果を低下させる有害な成分として、
その含有量を70ppm以下とした。
【0007】上記の成分組成の鋼でさらに鋼の強度を高
める場合Cr,Mo,Ni,V等の成分を必要に応じて
選択的に添加する。これらの元素は、鋼の焼入性を増し
て、強度を高めるために添加するものである。少な過ぎ
るとその効果がなく、多過ぎると比較的粗粒なオーステ
ナイト粒からの焼入を行う本発明においては、焼割れを
誘発する原因となり、しかも非常に高価であるためそれ
ぞれの成分の含有量を0.01〜1.5%、0.05〜
0.4%、0.1〜2.0%、0.01〜0.1%とし
た。
【0008】さらに本発明は、近年の鋼管の使用環境を
鑑み上記の成分組成で構成される鋼のSSCを改善する
ために希土類元素や、Ca,Co,Cu等の成分を必要
に応じて選択的に添加する。希土類元素、Caは、介在
物の形態を球状化させて無害化する有効な成分である。 少な過ぎるとその効果がなく、多過ぎると介在物を増加
して耐SSC性を低下させるので、それぞれ0.001
〜0.05%、0.001〜0.02%とした。Co,
Cuは、鋼中への水素侵入抑制効果があり耐SSC性に
有効に働く。少な過ぎるとその効果がなく、多過ぎると
その効果が飽和するため、それぞれ0.05〜0.5%
、0.1〜0.5%とした。
【0009】次に熱間押込連続圧延の最終過程の圧延条
件を上記のように限定した理由について説明する。上記
のような成分組成の鋼は転炉、電気炉等の溶解炉である
いはさらに真空脱ガス処理を経て溶製され、連続鋳造法
または造塊分塊法で鋼片を製造する。直ちにあるいは一
旦冷却された後高温度に加熱された鋼片は熱間穿孔連続
圧延機に搬送され、目標の外径、肉厚に圧延されて中空
素管に粗成形する。
【0010】この圧延は製造された鋼管の材質に大きな
影響を及ぼす。すなわち、図1および図2に、圧延後直
接焼入処理された鋼のオーステナイト(以下、γと記す
)粒度と熱間穿孔連続圧延の最終過程での圧下条件、再
加熱開始温度、再加熱炉温度の関係を示すが、直接焼入
処理後のγ粒度は、これらの条件によりASTM No
.0〜8と大きく変化する。
【0011】本発明者等の研究によると、高強度鋼の耐
SSC性はγ粒径が粗大化すると劣化し、逆に細粒γと
なりすぎても焼入処理後のマルテンサイト率が低下し劣
化すること、さらに安定した耐SSC性が確保できる適
当なγ粒度はASTM No.3〜6であることを突き
止めた。また、ASTM No.3〜6のγ粒度を得る
には熱間穿孔連続圧延の最終過程〜再加熱過程で起こる
ひずみ誘起粒成長後の二次再結晶により引き起こされる
γ粗粒大化現象の利用が不可欠であることを知見した。 ひずみ誘起粒成長を利用したγ粒度制御は、熱間穿孔連
続圧延の最終過程での圧延条件、再加熱開始温度、再加
熱炉温度を以下のように規定することにより可能となる
。すなわち、熱間穿孔連続圧延の最終過程での圧下温度
は900℃以上では加工により導入されたひずみエネル
ギーが回復、再結晶により低下するためひずみ誘起粒成
長の駆動力が低下し、700℃以下の圧下では蓄積され
るひずみエネルギーが大きくなりすぎて圧下後あるいは
その後の再加熱過程でひずみを持たないγ粒が発生しひ
ずみ誘起粒成長の駆動力は消失する。よって、熱間穿孔
連続圧延の最終過程での圧下温度は900℃〜700℃
に限定した。かかる圧下温度条件で、圧下量が0〜2%
ではひずみ誘起粒成長の駆動力となるひずみエネルギー
が不十分であり、15%以上では蓄積されるひずみエネ
ルギーが大きくなりすぎ圧下後あるいはその後の再加熱
過程でひずみを持たないγ粒が生成しひずみ誘起粒成長
の駆動力は消失する。よって、熱間穿孔連続圧延の最終
過程での圧下量は3〜15%に限定した。
【0012】圧下後の再加熱開始温度はAr3 −10
0℃〜Ar3 −150℃間ではγ粒の急激な異常粗大
化が起こり耐SSC性が著しく劣化する。また、Ar3
 +50℃以上ではひずみ誘起粒成長の駆動力が解放さ
れる。 よって、圧下後の再加熱開始温度は、Ar3 −100
℃〜Ar3 +50℃に限定した。
【0013】再加熱温度は、900℃以下ではγ粒径の
成長に不十分でありまた1000℃以上ではγ粒が急激
に粗大化し耐SSC性が著しく劣化するため900〜1
000℃の温度に限定した。また、熱間最終仕上温度は
、あまり低くなると高強度を得るために必要とされる焼
入れ時の完全γの状態が確保できないためAr3 +5
0℃以上とした。
【0014】焼入温度は、耐SSC性の安定化を図るた
めに重要である。Ar3 以下では均一な組織が得られ
ないため耐SSC性は不安定となる。よって、焼入温度
はAr3 +50℃以上とした。焼入れ時の冷却温度は
特に限定しないが空冷より速い速度とする。焼戻し温度
は、強度および靭性の安定化を確保する必要からAr1
 以下とした。その加熱方法については特に限定しない
【0015】以上の製造条件で得られる鋼は硫化物応力
腐食環境においても良好な耐SSC性を示す油井管の製
造に有効である。
【0016】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。転炉
で溶製し連続鋳造を経て製造された表2に示す化学成分
の鋼片を、表2に示す圧延条件で、熱間押込連続圧延後
再加熱してその後熱間最終仕上圧延を行って焼入−焼戻
処理した鋼管を製造し、これらの鋼管における強度、γ
粒径および耐SSC性を示す。尚、耐SSC性はNAC
E  TM01−77に従って定荷重方式によりσth
(Threshld  Stress)を求めて評価し
た。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】本発明によって製造された鋼管は、高強度
を有しかつ従来法に比べて耐SSC性はσthで0.2
σy以上向上することがわかる。
【0020】
【発明の効果】上記のような本発明法によって製造され
た鋼管は、高強度で且つ耐SSC性が優れ、硫化物応力
腐食環境において使用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱間穿孔連続圧延の最終過程での圧下条件、再
加熱開始温度、とオーステナイト粒度の関係を示す。
【図2】熱間穿孔連続圧延の最終過程での圧下条件、再
加熱開始温度とオーステナイト粒度の関係を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  重量%として、 C:0.05〜0.35%、Si:0.01〜0.5%
    、 Mn:0.15〜1.0%、S:0.01%以下、P:
    0.02%以下、Al:0.005〜0.1%、Ti;
    0.005〜0.2%、B;0.0003〜0.003
    、 N;70ppm以下を含有し、残部が実質的にFeから
    なる鋼片に熱間穿孔連続圧延を行い、その最終過程で9
    00℃〜700℃の温度で圧下率3〜15%の加工を施
    してAr3 −100℃〜Ar3 +50℃の温度に降
    下させた中空素管を、900℃〜1000℃に再加熱し
    て仕上げ温度がAr3 +50℃以上の熱間仕上圧延を
    施し、得られた鋼管をAr3 点以上の温度から急冷す
    る焼入処理を施し、続いてAc1 以下の温度に加熱し
    て空冷する焼戻処理を施すことを特徴とする耐SSC性
    の優れた油井用鋼管の製造法。
  2. 【請求項2】  重量%として、 C:0.05〜0.35%、Si:0.01〜0.5%
    、 Mn:0.15〜1.0%、S:0.01%以下、P:
    0.02%以下、Al:0.005〜0.1%、Ti;
    0.005〜0.2%、B;0.0003〜0.003
    、 N;70ppm以下を含有し、さらに Cr:0.1〜1.5%、、Mo:0.05〜0.4%
    、 Ni:0.1〜2.0%、V:0.01〜0.1%、の
    1種または2種以上を含有して残部が実質的にFeから
    なる鋼片に熱間穿孔連続圧延を行い、その最終過程で9
    00℃〜700℃の温度で圧下率3〜15%の加工を施
    してAr3 −100℃〜Ar3 +50℃の温度に降
    下させた中空素管を、900℃〜1000℃に再加熱し
    て仕上げ温度がAr3 +50℃以上の熱間仕上圧延を
    施し、得られた鋼管をAr3 点以上の温度から急冷す
    る焼入処理を施し、続いてAc1 以下の温度に加熱し
    て空冷する焼戻処理を施すことを特徴とする耐SSC性
    の優れた油井用鋼管の製造法。
  3. 【請求項3】  重量%として、 C:0.05〜0.35%、Si:0.01〜0.5%
    、 Mn:0.15〜1.0%、S:0.01%以下、P:
    0.02%以下、Al:0.005〜0.1%、Ti;
    0.005〜0.2%、B;0.0003〜0.003
    、 N;70ppm以下を含有し、さらに、希土類元素:0
    .001〜0.05%、Ca:0.001〜0.02%
    、 Co:0.05〜0.5%、Cu:0.1〜0.5%の
    1種または2種以上を含有して残部が実質的にFeから
    なる鋼片に熱間穿孔連続圧延を行い、その最終過程で9
    00℃〜700℃の温度で圧下率3〜15%の加工を施
    してAr3 −100℃〜Ar3 +50℃の温度に降
    下させた中空素管を、900℃〜1000℃に再加熱し
    て仕上げ温度がAr3 +50℃以上の熱間仕上圧延を
    施し、得られた鋼管をAr3 点以上の温度から急冷す
    る焼入処理を施し、続いてAc1 以下の温度に加熱し
    て空冷する焼戻処理を施すことを特徴とする耐SSC性
    の優れた油井用鋼管の製造法。
  4. 【請求項4】  重量%として、 C:0.05〜0.35%、Si:0.01〜0.5%
    、 Mn:0.15〜1.0%、S:0.01%以下、P:
    0.02%以下、Al:0.005〜0.1%、Ti;
    0.005〜0.2%、B;0.0003〜0.003
    、 N;70ppm以下を含有し、さらに Cr:0.1〜1.5%、Mo:0.05〜0.4%、
    Ni:0.1〜2.0%、V:0.01〜0.1%、の
    1種または2種以上を含有すると共にさらに希土類元素
    :0.001〜0.05%、Ca:0.001〜0.0
    2%、 Co:0.05〜0.5%、Cu:0.1〜0.5%の
    1種または2種以上を含有して残部が実質的にFeから
    なる鋼片に熱間穿孔連続圧延を行い、その最終過程で9
    00℃〜700℃の温度で圧下率3〜15%の加工を施
    してAr3 −100℃〜Ar3 +50℃の温度に降
    下させた中空素管を、900℃〜1000℃に再加熱し
    て仕上げ温度がAr3 +50℃以上の熱間仕上圧延を
    施し、得られた鋼管をAr3 以上の温度から急冷する
    焼入処理を施し、続いてAc1 以下の温度に加熱して
    空冷する焼戻処理を施すことを特徴とする耐SSC性の
    優れた油井用鋼管の製造法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1712651A1 (en) * 2004-01-30 2006-10-18 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Oil well seamless steel pipe excellent in resistance to sulfide stress cracking and method for production thereof
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