JPH0488152A - 耐食性に優れた油井用マルテンサイト系ステンレス鋼 - Google Patents
耐食性に優れた油井用マルテンサイト系ステンレス鋼Info
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- JPH0488152A JPH0488152A JP2202076A JP20207690A JPH0488152A JP H0488152 A JPH0488152 A JP H0488152A JP 2202076 A JP2202076 A JP 2202076A JP 20207690 A JP20207690 A JP 20207690A JP H0488152 A JPH0488152 A JP H0488152A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は湿潤炭酸ガスさらに塩分、硫化水素を含有する
高深度油井用のマルテンサイト系ステンレス鋼に関する
ものである。
高深度油井用のマルテンサイト系ステンレス鋼に関する
ものである。
〈従来の技術〉
従来、油井管として広く用いられているのは高強度の炭
素鋼、低合金鋼であるが１石油資源の確保から近年高深
度油井の開発が進み、その環境が湿潤炭酸ガス化の状態
であることから、従来の炭素鋼、低合金鋼に代って１３
Ｃｒマルテンサイト鋼などの高合金鋼が用いられてきて
いる。
素鋼、低合金鋼であるが１石油資源の確保から近年高深
度油井の開発が進み、その環境が湿潤炭酸ガス化の状態
であることから、従来の炭素鋼、低合金鋼に代って１３
Ｃｒマルテンサイト鋼などの高合金鋼が用いられてきて
いる。
この鋼に要求される特性として、高強度、耐食性、耐応
力腐食割れ性があり、これらの性質を満足させる鋼とし
て例えば特公昭６１−３３９１号、特開昭５８−１９９
８５０号、特開昭６１−２０７５５０号に示される鋼が
あるが、油井の高深度化に伴なってＣＯ□、Ｈ２Ｓ、
ＣＱ−が共存し、かつ１５０℃を越える油井環境もあり
、上記開発鋼では十分な耐食性を有さないため、二相系
ステンレス鋼が用いられるのが実情である。
力腐食割れ性があり、これらの性質を満足させる鋼とし
て例えば特公昭６１−３３９１号、特開昭５８−１９９
８５０号、特開昭６１−２０７５５０号に示される鋼が
あるが、油井の高深度化に伴なってＣＯ□、Ｈ２Ｓ、
ＣＱ−が共存し、かつ１５０℃を越える油井環境もあり
、上記開発鋼では十分な耐食性を有さないため、二相系
ステンレス鋼が用いられるのが実情である。
しかし、二相系スレンレス鋼は１３Ｃｒ系鋼に比べて高
価であり、このため従来の１３Ｃｒ系鋼より耐食性に優
れ、かつ経済性をも有する鋼として特開昭６０−１７４
８５９号に示される鋼が開発されている。
価であり、このため従来の１３Ｃｒ系鋼より耐食性に優
れ、かつ経済性をも有する鋼として特開昭６０−１７４
８５９号に示される鋼が開発されている。
〈解決しようとする課題〉
しかしながら、特開昭６０−１７４８５９号に示される
鋼は、高Ｎｉ含有鋼であり、耐硫化物応力腐食割れ特性
（以下耐ＳＳＣ特性と略す）に難点がある。また、Ｎｉ
は高価であるため、経済性も二相ステンレス鋼と大差が
ないものとなっている。
鋼は、高Ｎｉ含有鋼であり、耐硫化物応力腐食割れ特性
（以下耐ＳＳＣ特性と略す）に難点がある。また、Ｎｉ
は高価であるため、経済性も二相ステンレス鋼と大差が
ないものとなっている。
従って、１３Ｃｒ系鋼より耐食性に優れ、かつ二相ステ
ンレス鋼より経済性価れる鋼の開発が強く望まれている
ものである。
ンレス鋼より経済性価れる鋼の開発が強く望まれている
ものである。
本発明は、以上のような問題に鑑み創案されたもので、
ＣＯ□中に少量のＨ２ＳさらにＣ（１−を含み、かつ高
温域の環境条件下においても耐食性、強度、靭性に優れ
、かつ経済性を有する鋼を提供しようとするものである
。
ＣＯ□中に少量のＨ２ＳさらにＣ（１−を含み、かつ高
温域の環境条件下においても耐食性、強度、靭性に優れ
、かつ経済性を有する鋼を提供しようとするものである
。
く課題を解決するための手段〉
Ｃｒ鋼の耐食性を向上させるためにはＣｒ量の増加が有
効であるが、それは一方でδ−フェライト相を生成させ
るため、錆の強度、靭性を低下させてしまう。このため
、δ−フェライト相を抑制する必要が生じるが、オース
テナイト生成元素であるＮｉ量の増加は耐ＳＳＣ特性お
よびコスト面から制約がある。また、Ｃ量の増加もδ−
フェライト相の抑制に有効であるが、焼戻し特に炭化物
を形成し、かえって耐食性を劣化させるため、その含有
量は制限される６ 本発明者らは、このようなＣｒ量の増加による組成の制
約を考慮し、各種実験、研究を行った。
効であるが、それは一方でδ−フェライト相を生成させ
るため、錆の強度、靭性を低下させてしまう。このため
、δ−フェライト相を抑制する必要が生じるが、オース
テナイト生成元素であるＮｉ量の増加は耐ＳＳＣ特性お
よびコスト面から制約がある。また、Ｃ量の増加もδ−
フェライト相の抑制に有効であるが、焼戻し特に炭化物
を形成し、かえって耐食性を劣化させるため、その含有
量は制限される６ 本発明者らは、このようなＣｒ量の増加による組成の制
約を考慮し、各種実験、研究を行った。
まず、後述する耐食試験の結果、添付図面に示すように
Ｃｒ −１２Ｃ＋０．７５Ｎｉ＋１０Ｎなる関係式の数
値が１３以上になると、腐食速度が顕著に減退すること
が見い出された。また後述する衝撃試験および引張試験
の結果、δ−フェライト相１０％以上の増加は下記表に
示すように衝撃特性および常温強度を低下させることが
見い出された。
Ｃｒ −１２Ｃ＋０．７５Ｎｉ＋１０Ｎなる関係式の数
値が１３以上になると、腐食速度が顕著に減退すること
が見い出された。また後述する衝撃試験および引張試験
の結果、δ−フェライト相１０％以上の増加は下記表に
示すように衝撃特性および常温強度を低下させることが
見い出された。
本発明は、以上のような本発明者らの新たな知見に基づ
いてなされたもので、耐食性はＣｒ−１２Ｃ＋ ０．７
５Ｎｉ＋ １０Ｎ≧１３．０なる関係式を満足すること
により、また強度、靭性はδ−フェライト相を１０％以
下に制御することにより、その特性が格段に優れた１
５Ｃｒ系鋼である。
いてなされたもので、耐食性はＣｒ−１２Ｃ＋ ０．７
５Ｎｉ＋ １０Ｎ≧１３．０なる関係式を満足すること
により、また強度、靭性はδ−フェライト相を１０％以
下に制御することにより、その特性が格段に優れた１
５Ｃｒ系鋼である。
次に本発明の重量比における成分限定理由を説明する。
Ｃは、オーステナイト生成元素であり、マルテンサイト
相を得るために有効な元素であるが、０．０８％未満で
はδ−フェライト相が増し、δ−フェライト相抑制に高
価なＮｉの使用を増加させることになるため、下限を０
．０８％とした。また過剰な含有は焼戻し時、Ｃｒ炭化
物の放呂量を増加させ。
相を得るために有効な元素であるが、０．０８％未満で
はδ−フェライト相が増し、δ−フェライト相抑制に高
価なＮｉの使用を増加させることになるため、下限を０
．０８％とした。また過剰な含有は焼戻し時、Ｃｒ炭化
物の放呂量を増加させ。
耐食性を損うことからその上限を０．２５％とした。
Ｃｒは、耐食性を向上させる元素で、含有量が少ないと
１３Ｃｒ鋼と同等の耐食性しか示さず、含有量が多いと
δ−フェライト相の生成量が増すため、１４〜１６％と
した。
１３Ｃｒ鋼と同等の耐食性しか示さず、含有量が多いと
δ−フェライト相の生成量が増すため、１４〜１６％と
した。
Ｓｉは脱酸剤として必要であるが、強力なフェライト生
成元素であるため、１．０％未満とした。
成元素であるため、１．０％未満とした。
Ｍｎは脱酸、脱硫剤として有効な元素であるとともに、
オーステナイト相生成元素であるが、過剰に添加しても
効果は飽和するため２．０％未満とした。
オーステナイト相生成元素であるが、過剰に添加しても
効果は飽和するため２．０％未満とした。
Ｎｕはオーステナイト生成元素であり、δ−フェライト
相の抑制に有効な元素であるが、その含有量が増加する
と耐ＳＳＣ特性が低下し、かつ高価となるため、０．５
〜３．０％とした。
相の抑制に有効な元素であるが、その含有量が増加する
と耐ＳＳＣ特性が低下し、かつ高価となるため、０．５
〜３．０％とした。
Ｎもオーステナイト生成元素であり、含有量が少ないと
その効果が十分でなく、多いと加工性を損うため、０．
０３〜０．１０％とした。
その効果が十分でなく、多いと加工性を損うため、０．
０３〜０．１０％とした。
ｐ、 ｓは鋼の熱間加工性および耐応力腐食割れ性を低
下させる元素であるため、それぞれ０．０４％未満、０
．０１％未満とした。
下させる元素であるため、それぞれ０．０４％未満、０
．０１％未満とした。
Ｍｏは耐食性、特に耐孔食性に有効な元素であるが、高
価であり、かつ過剰の含有はδ−フェライト相を増加さ
せるので０．１〜１．０％とした。
価であり、かつ過剰の含有はδ−フェライト相を増加さ
せるので０．１〜１．０％とした。
Ｖ、 Ｎｂは強力な炭化物形成元素であり、結晶粒の細
粒化に有効であるが、フェライト生成元素でもあるため
その添加量をそれぞれ０．０５〜０．３０％、０．０１
〜０．１％とした。
粒化に有効であるが、フェライト生成元素でもあるため
その添加量をそれぞれ０．０５〜０．３０％、０．０１
〜０．１％とした。
ＣｕはＭｏと同様、耐食性を改善する元素であるが、高
価な元素であること、および３．０％を越えて添加して
もその効果が飽和してしまうため、０．５〜３．０％と
した。
価な元素であること、および３．０％を越えて添加して
もその効果が飽和してしまうため、０．５〜３．０％と
した。
〈実施例〉
以下本発明の具体的実施例につき説明する。
本発明者らは下表に示す成分組成の本発明鋼Ａ乃至Ｆ、
比較鋼１乃至６を供試鋼として、溶製し、圧延で１２
ｍ を板とした後、焼串、焼戻しの熱処理を行ない、各
種試験片を採取した。
比較鋼１乃至６を供試鋼として、溶製し、圧延で１２
ｍ を板とした後、焼串、焼戻しの熱処理を行ない、各
種試験片を採取した。
耐食性の試験は、２９．９５ａｔｍ Ｃｏ２−０．０５
ａｔｍ Ｈ２Ｓ−１０％ＮａＣＱ溶液中に３３６時間浸
漬し、その腐食減量を測定した。試験温度は２００℃で
ある。
ａｔｍ Ｈ２Ｓ−１０％ＮａＣＱ溶液中に３３６時間浸
漬し、その腐食減量を測定した。試験温度は２００℃で
ある。
δ−フェライト量の測定は、熱処理後の試料で光学顕微
鏡を用いた画像処理法で行った。
鏡を用いた画像処理法で行った。
衝撃試験は２１ｗ１ｖノツチ、フルサイズの試験片を用
い、−４０℃で試験し吸収エネルギーを求めた。
い、−４０℃で試験し吸収エネルギーを求めた。
引張試験は、直径６ ｍ ｌ、標点距離３０ｍの試験片
を用いて常温で行った。
を用いて常温で行った。
＼
＼
＼
添付図面に腐食試験の結果を示す。現用の１３Ｃｒ系鋼
（比較鋼１．２．４）の腐食速度は１ ｇ ／ ｍ／ｈ
ｒ以上であるが、Ｃｒ −１２Ｃ＋０．７５Ｎｉ＋ １
０Ｎの数値が１３以上の場合は０．４８ ｇ ／ ｒｄ
／ ｈｒ以下であり、上記Ｃｒ−１２Ｃ＋ ０．７５
Ｎ＋ １０Ｎが１３以上で腐食速度が顕著に改善される
ことが示されている。
（比較鋼１．２．４）の腐食速度は１ ｇ ／ ｍ／ｈ
ｒ以上であるが、Ｃｒ −１２Ｃ＋０．７５Ｎｉ＋ １
０Ｎの数値が１３以上の場合は０．４８ ｇ ／ ｒｄ
／ ｈｒ以下であり、上記Ｃｒ−１２Ｃ＋ ０．７５
Ｎ＋ １０Ｎが１３以上で腐食速度が顕著に改善される
ことが示されている。
δ−フェライト相は腐食速度には影響しないが、衝撃特
性を低下させる。１０％以上のδ−フェライト相生成鋼
（比較鋼３．５．６）では−４０℃の吸収エネルギーが
１ｋｇｆ−ｍ以下になり十分な靭性を有しない。また、
δ−フェライト相は常温強度をも低下させ、 １０％以
上の生成では耐力が５５ｋｇｆ／ｍ”以下になる。
性を低下させる。１０％以上のδ−フェライト相生成鋼
（比較鋼３．５．６）では−４０℃の吸収エネルギーが
１ｋｇｆ−ｍ以下になり十分な靭性を有しない。また、
δ−フェライト相は常温強度をも低下させ、 １０％以
上の生成では耐力が５５ｋｇｆ／ｍ”以下になる。
これに対して、本発明鋼は現用の１３Ｃｒ系鋼に比べて
１／３の腐食速度であり、また強度、靭性も比較鋼と比
べて十分な特性を示している。
１／３の腐食速度であり、また強度、靭性も比較鋼と比
べて十分な特性を示している。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば現用１３Ｃｒ系鋼
より優れた耐食性を有し、強度、靭性も油井管としての
使用を満足させ、かつ経済性を有する鋼が得られるもの
である。
より優れた耐食性を有し、強度、靭性も油井管としての
使用を満足させ、かつ経済性を有する鋼が得られるもの
である。
図面は腐食速度とＣｒ−１２ｃ＋０．７５Ｎｉ＋１ＯＮ
の数値との関係を示すグラフである。 手続補正書 （自発） ｒ １２Ｃ＋Ｏ。 ５Ｎ ÷１ＯＮ 平成２年９月ノア日 特 許 庁 長 官 殿 １、事件の表示 平成 ２年 特 許 願 ２、発明の名称 第２０２０７６号 耐食性に優れた油井用マルテンサイト系ステンレス鋼 ３、補正をする者 事件との関係 ４、代理人 特許出願 日本鋼管株式会社 ５、補正の対象 明細書中発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 別紙のとおり 、−ｍ−へ＼ 補 正 内 容 １、本願明細書中第４頁８行口中「二相系スレンレス鋼
」とあるを「二相系ステンレス鋼」と訂正する。 ２、同書第５頁１５行口中「焼戻し特に」とあるを「焼
戻し時に」と訂正する。 ３、同書第６頁２０行目末尾に「放出量を増加させ、」
とあるを「析出量を増加させ、」と訂正する。
の数値との関係を示すグラフである。 手続補正書 （自発） ｒ １２Ｃ＋Ｏ。 ５Ｎ ÷１ＯＮ 平成２年９月ノア日 特 許 庁 長 官 殿 １、事件の表示 平成 ２年 特 許 願 ２、発明の名称 第２０２０７６号 耐食性に優れた油井用マルテンサイト系ステンレス鋼 ３、補正をする者 事件との関係 ４、代理人 特許出願 日本鋼管株式会社 ５、補正の対象 明細書中発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 別紙のとおり 、−ｍ−へ＼ 補 正 内 容 １、本願明細書中第４頁８行口中「二相系スレンレス鋼
」とあるを「二相系ステンレス鋼」と訂正する。 ２、同書第５頁１５行口中「焼戻し特に」とあるを「焼
戻し時に」と訂正する。 ３、同書第６頁２０行目末尾に「放出量を増加させ、」
とあるを「析出量を増加させ、」と訂正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、重量比でＣ：０．０８〜０．２５％、Ｃｒ：１４〜
１６％、Ｓｉ：１．０％未満、Ｍｎ：２．０％未満、Ｎ
ｉ：０．５〜３．０％、Ｎ：０．０３〜０．１０％、Ｐ
：０．０４％未満、Ｓ：０．０１％未満、Ｍｏ：０．１
〜１．０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物か
らなる組成であって、 Ｃｒ−１２Ｃ＋０．７５Ｎｉ＋１０Ｎ≧１３．０なる関
係式を満足し、かつδ−フェライト相を１０％以下とし
たことを特徴とする耐食性に優れた油井用マルテンサイ
ト系ステンレス鋼。 ２、重量比でＣ：０．０８〜０．２５％、Ｃｒ：１４〜
１６％。 Ｓｉ：１．０％未満、Ｍｎ：２．０％未満、Ｎｉ：０．
５〜３．０％、Ｎ：０．０３〜０．１０％、Ｐ：０．０
４％未満、Ｓ：０．０１％未満、Ｍｏ：０．１〜１．０
％を含有し、かつＶ：０．０５〜０．３０％、Ｎｂ：０
．０１〜０．１％の１種または２種を含有し、残部がＦ
ｅおよび不可避不純物からなる組成であって、 Ｃｒ−１２Ｃ＋０．７５Ｎｉ＋１０Ｎ≧１３．０なる関
係式を満足し、かつδ−フェライト相を１０％以下とし
たことを特徴とする耐食性に優れた油井用マルテンサイ
ト系ステンレス鋼。 ３、重量比でＣ：０．０８〜０．２５％、Ｃｒ：１４〜
１６％。 Ｓｉ：１．０％未満、Ｍｎ：２．０％未満、Ｎｉ：０．
５〜３．０％、Ｎ：０．０３〜０．１０％、Ｐ：０．０
４％未満、Ｓ ０．０１％未満、Ｍｏ：０．１〜１．０
％、Ｃｕ：０．５〜３．０％を含有し、残部がＦｅおよ
び不可避不純物からなる組成であって、 Ｃｒ−１２Ｃ＋０．７５Ｎｉ＋１０Ｎ≧１３．０なる関
係式を満足し、かつδ−フェライト相を１０％以下とし
たことを特徴とする耐食性に優れた油井用マルテンサイ
ト系ステンレス鋼。 ４、重量比でＣ：０．０８〜０．２５％、Ｃｒ：１４〜
１６％、Ｓｉ：１．０％未満、Ｍｎ：２．０％未満、Ｎ
ｉ：０．５〜３．０％、Ｎ：０．０３〜０．１０％、Ｐ
：０．０４％未満、Ｓ ０．０１％未満、Ｍｏ：０．１
〜１．０％、Ｃｕ：０．５〜３．０％を含有し、かつＶ
：０．０５〜０．３０％、Ｎｂ：０．０１〜０．１％の
１種または２種を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純
物からなる組成であって、Ｃｒ−１２Ｃ＋０．７５Ｎｉ
＋１０Ｎ≧１３．０なる関係式を満足し、かつδ−フェ
ライト相を１０％以下としたことを特徴とする耐食性に
優れた油井用マルテンサイト系ステンレス鋼。
Priority Applications (3)
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