JPH05163553A - 高温耐食性に優れた複層型溶接鋼管用鋼材 - Google Patents

高温耐食性に優れた複層型溶接鋼管用鋼材

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JPH05163553A
JPH05163553A JP32725291A JP32725291A JPH05163553A JP H05163553 A JPH05163553 A JP H05163553A JP 32725291 A JP32725291 A JP 32725291A JP 32725291 A JP32725291 A JP 32725291A JP H05163553 A JPH05163553 A JP H05163553A
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steel
corrosion resistance
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JP32725291A
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Motofumi Koyumiba
基文 小弓場
Naoki Konno
直樹 今野
Akihiro Miyasaka
明博 宮坂
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、炭酸ガスや湿潤硫化水素を含む腐
食環境下で使用され、高温耐食性に優れた溶接鋼管用鋼
材に関するものである。 【構成】 本発明は、2種の成分から成る複層鋼材にお
いて、外層部、即ち腐食環境と接する鋼材を低C,Cr
鋼として耐食性を高め、内層部は低合金鋼とする。本発
明では、従来の高合金鋼に比べて安価に高温耐食性に優
れた溶接鋼管用鋼材を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭酸ガスや湿潤硫化水
素を含む腐食環境下で高温耐食性に優れた溶接鋼管用鋼
材に関する。
【0002】
【従来の技術】近年掘削される油井やガス井には、湿潤
な炭酸ガスや硫化水素を大量に含む非常に過酷な環境の
ものが増加する傾向にある。このような腐食環境では、
通常の低合金鋼は非常に腐食しやすく、従って、低合金
鋼からなる油井管を使用することは不可能であることが
知られている。また、油、ガス輸送用のラインパイプに
ついても同様な環境には低合金鋼管は使用できない。
【0003】このような環境では、防食対策として、腐
食抑制剤を添加する方法が従来から知られているが、高
温ではその効果が少なく、又、コストが高いため適用で
きない場合が多い。このような背景から、耐食性に優れ
た鋼管用鋼材への要求が非常に強くなっている。
【0004】湿潤な炭酸ガスや硫化水素を大量に含む環
境下での耐食性に優れた鋼材としては、AISI420
鋼に代表されるような、Cを0.2%、Crを12〜1
3%程度を含有したマルテンサイト系ステンレス鋼が良
く知られている。しかし、これらの鋼は120℃以上の
高温では耐食性が急激に低下するため、これ以上の高温
では使用できない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温耐食性
に優れた、複層型溶接鋼管用鋼材を、安価に提供するも
のである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、外層成分材が、C:0.01〜0.10wt%、S
i:0.10〜1.00wt%、Mn:0.10〜3.0
0wt%、Cr:5.0〜25.0wt%を基本成分とし、
Cu:1.0〜5.0wt%、Ni:0.5〜7.0wt
%、Mo:0.10〜2.00wt%の1種または2種以
上を含有した高合金鋼とし、内層成分材がC:0.01
〜0.50wt%、Si:0.10〜1.00wt%、M
n:0.10〜3.00wt%を基本成分とし、Nb:
0.01〜0.10wt%、V:0.01〜0.10wt
%、Mo:0.05〜0.50wt%、Ti:0.005
〜0.10wt%の1種または2種以上を含有した低合金
鋼からなる高温耐食性に優れた溶接鋼管用鋼材である。
【0007】複層鋼材の製造方法としては、周知の連続
鋳造方法や、造塊法等の鋳造方法によれば良く、例え
ば、特開昭63−108947号公報に記載されている
連続鋳造方法によって複層鋼材としてもよく、その手段
は特にこだわるものでない。
【0008】複層鋼材とは、図1に示すように外層部1
と内層部2の成分が異なるスラブ3である。本発明で
は、外層部のみを高耐食性鋼とし、内層部は低合金鋼と
するものである。この時の外層部の厚みは、最終製品の
厚みにより適宜選択すればよいが、一般的には、全厚の
5%〜20%程度が適当である。
【0009】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明は、外層成分材のみを高耐食性鋼とした複層鋼材と
することが最大のポイントである。この時の内層材を安
価な低合金鋼とすることで、鋼材コストを必要以上に高
めることなく、効果的に高耐食鋼管を製造することが可
能となる。
【0010】又、本発明の複層鋼材では、熱間圧延後の
鋼帯の表裏両面に耐食性を付与することができるため
に、特に鋼帯を多条にスリットして製造する電縫鋼管の
場合には、表裏面に指定する必要が無い。
【0011】本発明はマルテンサイト系ステンレス鋼中
の炭素含有量を低減することにより、高温での耐食性を
改善するものである。また、このような成分では、従来
からの継目無鋼管圧延プロセスでは、疵、割れ等の問題
があり、製造が困難であることから、本発明は熱間圧延
鋼帯を素材とする溶接鋼管用鋼材に限定される。
【0012】高耐食性合金鋼管に関する従来技術とし
て、例えば、特開昭61−113749号公報がある。
一方、本発明は耐食性が必要な鋼管の表層部のみに限定
して耐食性を付与した、複層型鋼材に関するものであ
り、従来からの高合金鋼に比べて安価で供給することが
可能である。
【0013】次に、本発明における鋼の成分限定理由に
ついて説明する。外層成分材は、高温での高耐食性確保
を狙いとしたものである。Cについては、0.10wt%
を超えて添加した場合、耐食性が劣化し、又、0.01
wt%未満では強度確保が困難なため、範囲は0.01wt
%以上、0.10wt%以下とする必要がある。
【0014】Siについては、精錬時の脱酸剤として必
要であり、そのためには、0.10wt%以上が必要であ
る。又、1.00wt%を超えて添加した場合、靭性が大
幅に劣化するため、上限は1.00wt%とした。
【0015】Mnは強化元素として必要であり、その点
から下限は0.10wt%とした。又2.00wt%を超え
て添加してもその効果に代わりが無く、また成形性が劣
化すること等から、上限は2.00wt%とした。
【0016】Crはマルテンサイト系ステンレス鋼を構
成する上で必要不可欠な元素であり、炭酸ガス環境での
高温耐食性確保には5.0wt%以上が必要である。又、
25wt%を超えて添加した場合、高強度となりすぎるた
め、上限は25wt%とした。Cuは湿潤炭酸ガス環境に
おけるマルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性確保のた
めに有効な元素である。1.0wt%以上の添加でその効
果が得られ、5.0wt%を超えて添加してもその効果が
飽和すると共に、熱間加工性が劣化するため、上限は
5.0wt%とした。
【0017】Niも湿潤炭酸ガス環境におけるマルテン
サイト系ステンレス鋼の耐食性確保のために有効な元素
である。0.5wt%以上の添加でその効果が得られ、
7.0wt%を超えて添加してもその効果が飽和すると共
に、熱間加工性が劣化するため、上限は7.0wt%とし
た。
【0018】Moも湿潤炭酸ガス環境における鋼の耐食
性確保のため有効な元素である。0.1wt%以上でその
効果があり、2.0wt%を超えて添加してもその効果が
飽和するため、上限は2.0wt%とした。以上のCu,
Ni,Moは腐食環境に合わせて、適宜選択して添加す
ればよい。
【0019】その他、Nb,V,Ti,B,W,Ca添
加は本発明の必須条件でないが、耐食性向上の観点か
ら、選択的に添加することは本発明の主旨に反しない。
又、脱酸を目的としたAl,Zrの添加も本発明の主旨
には反しない。P,Sについては耐食性や熱間加工性の
観点から低い方が望ましいが、むやみに低減させること
はコストアップを招き好ましくない。Nについては、多
量に含まれると耐食性が大幅に劣化し、また溶接性も劣
化するため、0.05wt%以下程度が望ましい。内層成
分材は、油井管やラインパイプ他の溶接鋼管としての基
本性能を維持することを前提にしたものである。Cは強
度を確保するのに必要な元素であり、0.01wt%未満
では十分な強度が得られない。一方、0.50wtを超え
て添加した場合、靭性や伸びが大きく劣化するため、上
限は0.50wt%とした。
【0020】Siは強化元素であり且つ脱酸に必要な元
素である。0.10wt%以下ではそれらの効果が不十分
で、又、1.00wt%を超えて添加した場合、溶接性が
劣化することから、上限は1.00wt%とした。
【0021】Mnも強度を得るのに必要な元素で、0.
10wt%未満では強化能力が低く、また製鋼コストも高
くなる。一方、3.00wt%を超えて添加した場合、鋼
管の成形性が劣化するため、上限は3.00wt%とし
た。
【0022】内層材は以上の3成分を基本成分とする
が、Nb,V,Mo,Tiの1種または2種以上を添加
してもよい。Nbは熱間圧延時のオーステナイト粒の微
細化に効果的であり、その後の変態により生成するフェ
ライト組織の微細化をもたらし、靭性を向上させるため
非常に効果的な元素である。このようなNbの効果を得
るには、0.01wt%以上の添加が必要であり、また、
0.10wt%を超えて添加してもその効果は変わらな
い。
【0023】Vも組織の微細化効果があると共に、炭窒
化物として析出することにより、低合金鋼の強度を向上
させるのに効果的な元素である。その効果を得るには、
0.01wt%以上が必要であり、一方、0.10wt%を
超えて添加してもその効果は変わらない。従って、上限
は0.10wt%とした。
【0024】Moは固溶強化元素として強度確保に有効
な元素である。低温靭性や耐食性の劣化を伴わずに強度
を高めることができる。この効果を得るには0.05wt
%以上が必要である。一方、0.50wt%を超えて添加
してもその効果が飽和するため、上限は0.50wt%と
した。
【0025】Tiは炭窒化物として析出し、熱間圧延前
のスラブ再加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制す
る効果や、フェライト変態後のフェライト粒の粗大化を
抑制する効果をもつ。この効果を得るには、0.005
wt%以上が必要であり、0.10wt%を超えて添加して
もその効果は変わらない。
【0026】その他、Cr,Cu,Ni,B,Nの添加
は本発明の必須条件ではないが、これら元素の添加は強
度の上昇等に寄与することから、選択的に添加すること
は本発明の主旨に反するものではない。また、脱酸を目
的としたAl,Zrの添加や、非金属介在物の形態制御
を目的としたCa添加も本発明の主旨に反するものでは
ない。更に、低温靭性や耐食性向上のため、P,Sの有
害元素は低減することが望ましい。以上のような成分系
を有する複層鋼材を利用することにより、炭酸ガスや湿
潤硫化水素環境下で高温耐食性に優れた溶接鋼管用鋼材
を得ることができる。
【0027】
【実施例】表1に示す1,2,3,4,5,6,7,8
が本発明の実施例である。これらの鋼材で製造した複層
溶接鋼管では、外層部が高耐食性鋼となっているため、
湿潤炭酸ガス環境において、150℃の高温でも非常に
優れた耐食性が得られている。一方、比較材である9,
10,11,12では耐食性が劣っている。
【0028】尚、今回実施した腐食試験、及びその評価
は以下に示す通りである。試験温度150℃のオートク
レーブ中で、炭酸ガス分圧40気圧の条件で5%NaC
l水溶液中に30日間浸漬して、試験前後の重量変化か
ら腐食速度を算出した。この試験により求まる腐食速度
が0.1mm/年未満の場合、材料は十分に耐食性がある
と考えられる。表1中の○は0.1mm/年未満の場合
で、×は0.10mm/年以上を示している。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】本発明は、炭酸ガスや湿潤硫化、水素環
境下で高温耐食性に優れた溶接鋼管の製造を可能にし
た。又、本発明では、耐食性確保のため必要な高価な元
素を外層部だけに限定することで、従来よりも製造コス
トが安価であること等から、産業上極めて大きな効果が
期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いる複層スラブの外観を示した斜視
図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外層成分が C :0.01〜0.10wt% Si:0.10〜1.00wt% Mn:0.10〜3.00wt% Cr:5.0〜25.0wt% を基本成分とし、 Cu:1.0〜5.0wt% Ni:0.5〜7.0wt% Mo:0.10〜2.00wt% の1種または2種以上を含有した高合金鋼とし、内層成
    分が C :0.01〜0.50wt% Si:0.10〜1.00wt% Mn:0.10〜3.00wt% を基本成分とし、 Nb:0.01〜0.10wt% V :0.01〜0.10wt% Mo:0.05〜0.50wt% Ti:0.005〜0.10wt% の1種または2種以上を含有した低合金鋼からなる高温
    耐食性に優れた溶接鋼管用鋼材。
JP32725291A 1991-12-11 1991-12-11 高温耐食性に優れた複層型溶接鋼管用鋼材 Withdrawn JPH05163553A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996003532A1 (en) * 1994-07-21 1996-02-08 Nippon Steel Corporation Martensitic stainless steel having excellent hot workability and sulfide stress cracking resistance
WO1997012072A1 (fr) * 1995-09-27 1997-04-03 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Structures en acier soude presentant une excellente resistance a la corrosion
CN104046913A (zh) * 2013-11-28 2014-09-17 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 不锈钢材料的应用和一种烟道及其制作方法

Cited By (5)

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Effective date: 19990311