JPH0569904B2 - - Google Patents
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- JPH0569904B2 JPH0569904B2 JP63200043A JP20004388A JPH0569904B2 JP H0569904 B2 JPH0569904 B2 JP H0569904B2 JP 63200043 A JP63200043 A JP 63200043A JP 20004388 A JP20004388 A JP 20004388A JP H0569904 B2 JPH0569904 B2 JP H0569904B2
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
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Description
［産業上の利用分野］
本発明は降伏強度が110Ksi（77.0Kg／mm2）程度
以下のエネルギー分野で使用される油井管やライ
ンパイプ、プラント用鋼として最適な耐炭酸ガス
腐食性と耐応力腐食性割れ性の優れたステンレス
鋼材に関するものである。 ［従来の技術］ 天然ガス開発用の油井管、ラインパイプ等で
は、炭素鋼、低合金鋼のものが用いられている
が、近年開発が進むにつれて、CO2ガスを多く含
む天然ガスが採掘される様になつてきている。こ
のCO2インジエクシヨン用の鋼として耐食性が良
好なCr含有鋼が特公昭63−18663号公報に開示さ
れている。この技術はCr添加とAl添加により、
耐炭酸ガス腐食性の優れたラインパイプ用鋼材の
開発を図つたものである。 しかしながら、この従来の鋼は、CO2ガスイン
ジエクシヨン用として十分な特性を持つている
が、天然ガス開発に使用する場合、不純物として
CO2やH2Sが混入してくる事が多く、このため鋼
中に水素侵入が起こり、操業停止時に温度が25℃
付近に低下したときに、残留水素と残留応力が原
因で硫化物応力腐食割れが起る事が知られる様に
なつてきている。しかして耐CO2腐食性に優れ耐
応力腐食割れ性の優れた鋼に関して従来の技術で
は全く対応が出来ていないのが実情であつた。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明者らは以上の様な実情から応力腐食割れ
機構について詳細に検討を行つた結果、硫化物応
力腐食割れは、従来の低合金耐サワーラインパイ
プに於て観察されたと同様の延伸MnSクラスタ
ーが起点となるクラツクが発生し、２次的に粒界
をクラツクが伝播することを明らかにした。 その結果耐硫化応力腐食割れ性を高めるには、
延伸MnSの球状化が最も大切である事が解つた。
そして延伸MnSの球状化によつて、低コストで
優れた耐CO2腐食性を受けつぎ良好な耐応力腐食
割れ性のある鋼の提供が可能となつた。 ［課題を解決するための手段］ 本発明は上述の問題点を有利に解決したもので
あり、その要旨とするところは、 重量％で Ｃ：0.15％以下 Si：0.1〜1.0％ Mn：0.2〜2.0％ Cr：5.0超〜９％未満 Ｐ：0.02％以下 Ｓ：0.02％以下 Al：0.01〜0.09％ Ｎ：0.10〜0.30％ を含有すると共に更に Ca：0.001〜0.06％ Zr：0.001〜0.07％ Ba：0.001〜0.07％ を１種または２種以上含み、さらに必要に応じて Ni：0.2〜2.5％ Mo：0.2〜1.5％ Ｖ：0.02〜1.5％ Ti％：0.001〜0.2％ Nb：0.02〜1.5％ を１種または２種以上含み、残部鉄及び不可避不
純物から成る耐炭酸ガス腐食性と耐応力腐食割れ
性の優れたステンレス鋼にある。 ［作用］ 降伏強度が110Ksi（77.0Kg／mm2）程度以下のエネ
ルギー分野で使用される油井管やラインパイプで
耐応力腐食割れ性の優れた鋼が得られる様になつ
た。本発明は耐応力腐食割れ性に最も効果的な対
策法は、延伸MnSクラスターの球状化であるこ
とを見出したものである。 次に本発明鋼の鋼成分の限定理由について述べ
る。以下％はいずれも重量％である。 Ｃ：Ｃは鋼の強度増加に対し有効である。しかし
添加量を0.15％超とすると、焼入性が上昇し、
強度が高くなりすぎて、靭性が低下する。した
がつてＣは0.15％以下とする。 Si：Siは脱酸のために添加する。しかし添加量が
0.1％未満では効果がなく、添加量が1.0％超で
は脱酸の効果は十分となるが靭性が劣化する。
したがつてSiは0.1〜1.0％とする。 Mn：Mnは靭性を向上させるため添加する。し
かし添加量が0.2％未満では靭性向上に効果が
なく2.0％を超えると強度が上昇し、強度が高
くなりすぎて靭性が低下する。したがつてMn
は0.2〜2.0％とする。 Cr：CrはCO2腐食を低減させるに有効な元素で
ある。しかし本発明が対象にしているエネルギ
ー分野である温度100℃、圧力100気圧に於て良
好な耐食性を得るには添加量が５％以下では効
果がなく、９％以上では添加量に見合う耐食性
が得られない。したがつてCrの添加量は５％
超〜９％未満とする。 Ｐ：Ｐは鋼を脆化させる。鋳造時にスラブ板厚中
心部に凝縮し、延伸MnSと相俟つて応力腐食
割れの起点になる元素である。0.02％超では耐
応力腐食割れ性が低下する。したがつて含有量
は極力低い事が望ましいが、応力腐食割れ性に
影響の軽微な上限が0.02％である。したがつて
Ｐは0.02％以下とする。 Ｓ：Ｓは鋼を脆化させる。通常の場合はMnSと
なつて応力腐食割れの起点となる。したがつて
介在物形態制御元素の添加により球状化させる
ことが必要となる。球状化介在物が多量に存在
すると鋼清浄度を下げかえつて応力腐食割れの
起点となる。したがつてＳ含有量は極力低い事
が望ましい。応力腐食割れ性に影響の軽微な上
限が0.02％程度である。したがつてＳは0.02％
以下とする。 Al：Alは脱酸のために添加する。0.01％未満で
は脱酸の効果がなく、0.09％超では脱酸効果は
十分となるが、鋼の清浄度を下げ、靭性低下、
また応力腐食割れ起点となる。したがつてAl
は0.01〜0.09％とする。 Ｎ：ＮはCr鋼に於てはγループを広げる効果が
あり、また固溶効果によつて強度を得る事が出
来る。この効果は0.10％未満ではない。一方
0.30％超の添加は通常のプロセスでは容易に添
加できない。したがつてＮの添加量は0.01〜
0.30％とする。 更に介在物の球状化のためにCa、Zr、Baを１
種または２種以上添加する。 Ca：Caは応力腐食割れの起点となる介在物の球
状化を図るために添加する。下限0.001％はCa
添加を行つて介在物の球状化に効果が出初める
添加量である。上限0.06％はこれを超える添加
量では球状化効果に有効なCa量を越えるため、
Ca酸化物が形成され鋼の清浄度を低下させか
えつて応力腐食割れの起点となつてしまい、か
えつて逆効果となる。したがつてCaは0.001〜
0.06％とする。 Zr：Zrは同様な効果がある。下限は0.001％、上
限は0.07％とする。 Ba：BaはCaやZrと同様な効果がある。下限は
0.001％、上限は0.07％とする。 以上のCa、Zr、Baは１種または２種以上含有
させて良い。 Ni、Mo、Ｖ、Ti、Nb：これらの元素は任意に
１種または２種以上添加可能な元素である。炭
化物形成により強度上昇を図るために添加す
る。それぞれの添加量下限未満では効果に乏し
く、上限を超えると巨大炭化物を形成し靭性を
損う。したがつてNi0.2〜2.5％、Mo0.2〜1.5
％、V0.02〜1.5％、Ti0.001〜0.2％、Nb0.02〜
1.5％の添加範囲とする。なおこれらの元素は
単独添加した場合と複合添加した場合の差はな
いので、必要強度によつて１種または２種以上
添加することが出来る。 以下、本発明の実施例について述べる。 ［実施例］ 第１表に鋼組成、機械的性質、各種試験結果を
示す。鋼は溶解後板厚15mmに熱延した。熱延条件
は1200℃に１時間加熱後仕上温度950℃で圧延を
行い、圧延後空冷を行い鋼板を得た。鋼板からは
機械的性質調査をJISA2号引張試験片を用いて実
施した。腐食試験は２種類を行うことにした。ま
ず本発明鋼で対象となるH2S混入時の割れを見る
ために第１図に示す試片ｗ：20mm、ｌ：50mm、
ｔ：10mmを用いて、H2S飽和−５％NaCl−0.5％
酢酸液（NACE液）による96h浸漬を行つた。割
れは板面に平行に出るのでUSTは板厚方向に探
傷を行い、割れ面積を試片の面で除した値で％表
示した。次にCO2腐食試験は第１図に示す試片
（ｗ：20mm、ｌ：50mm、ｔ：５mm）を用いて、オ
ートクレーブにより行つた。試験条件は温度100
℃、CO2圧力100気圧、使用液は５％NaCl液で30
日間浸漬し、腐食前後の重量を測定し評価した。
最後に耐応力腐食割れ性試験は重垂式定荷重負荷
法により実施した。試片寸法はＤ；6.35mm、ｌ：
25.4mmである。試験条件はNACE液を用い、降伏
点の0.9、0.8、0.7負荷応力で実施し、720h後の破
断、未破断により判定した。以上の各種試験によ
り本発明鋼は、優れた特性を示す。 尚、第１表において （注１） 腐食減量 ◎：０〜49mdd、○：50〜99mdd、 △：100〜499mdd、×：500mdd以上 （注２） 割れ限界応力 ○：0.9σy以上、△：0.80σy以上、 ×：0.70σy未満
以下のエネルギー分野で使用される油井管やライ
ンパイプ、プラント用鋼として最適な耐炭酸ガス
腐食性と耐応力腐食性割れ性の優れたステンレス
鋼材に関するものである。 ［従来の技術］ 天然ガス開発用の油井管、ラインパイプ等で
は、炭素鋼、低合金鋼のものが用いられている
が、近年開発が進むにつれて、CO2ガスを多く含
む天然ガスが採掘される様になつてきている。こ
のCO2インジエクシヨン用の鋼として耐食性が良
好なCr含有鋼が特公昭63−18663号公報に開示さ
れている。この技術はCr添加とAl添加により、
耐炭酸ガス腐食性の優れたラインパイプ用鋼材の
開発を図つたものである。 しかしながら、この従来の鋼は、CO2ガスイン
ジエクシヨン用として十分な特性を持つている
が、天然ガス開発に使用する場合、不純物として
CO2やH2Sが混入してくる事が多く、このため鋼
中に水素侵入が起こり、操業停止時に温度が25℃
付近に低下したときに、残留水素と残留応力が原
因で硫化物応力腐食割れが起る事が知られる様に
なつてきている。しかして耐CO2腐食性に優れ耐
応力腐食割れ性の優れた鋼に関して従来の技術で
は全く対応が出来ていないのが実情であつた。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明者らは以上の様な実情から応力腐食割れ
機構について詳細に検討を行つた結果、硫化物応
力腐食割れは、従来の低合金耐サワーラインパイ
プに於て観察されたと同様の延伸MnSクラスタ
ーが起点となるクラツクが発生し、２次的に粒界
をクラツクが伝播することを明らかにした。 その結果耐硫化応力腐食割れ性を高めるには、
延伸MnSの球状化が最も大切である事が解つた。
そして延伸MnSの球状化によつて、低コストで
優れた耐CO2腐食性を受けつぎ良好な耐応力腐食
割れ性のある鋼の提供が可能となつた。 ［課題を解決するための手段］ 本発明は上述の問題点を有利に解決したもので
あり、その要旨とするところは、 重量％で Ｃ：0.15％以下 Si：0.1〜1.0％ Mn：0.2〜2.0％ Cr：5.0超〜９％未満 Ｐ：0.02％以下 Ｓ：0.02％以下 Al：0.01〜0.09％ Ｎ：0.10〜0.30％ を含有すると共に更に Ca：0.001〜0.06％ Zr：0.001〜0.07％ Ba：0.001〜0.07％ を１種または２種以上含み、さらに必要に応じて Ni：0.2〜2.5％ Mo：0.2〜1.5％ Ｖ：0.02〜1.5％ Ti％：0.001〜0.2％ Nb：0.02〜1.5％ を１種または２種以上含み、残部鉄及び不可避不
純物から成る耐炭酸ガス腐食性と耐応力腐食割れ
性の優れたステンレス鋼にある。 ［作用］ 降伏強度が110Ksi（77.0Kg／mm2）程度以下のエネ
ルギー分野で使用される油井管やラインパイプで
耐応力腐食割れ性の優れた鋼が得られる様になつ
た。本発明は耐応力腐食割れ性に最も効果的な対
策法は、延伸MnSクラスターの球状化であるこ
とを見出したものである。 次に本発明鋼の鋼成分の限定理由について述べ
る。以下％はいずれも重量％である。 Ｃ：Ｃは鋼の強度増加に対し有効である。しかし
添加量を0.15％超とすると、焼入性が上昇し、
強度が高くなりすぎて、靭性が低下する。した
がつてＣは0.15％以下とする。 Si：Siは脱酸のために添加する。しかし添加量が
0.1％未満では効果がなく、添加量が1.0％超で
は脱酸の効果は十分となるが靭性が劣化する。
したがつてSiは0.1〜1.0％とする。 Mn：Mnは靭性を向上させるため添加する。し
かし添加量が0.2％未満では靭性向上に効果が
なく2.0％を超えると強度が上昇し、強度が高
くなりすぎて靭性が低下する。したがつてMn
は0.2〜2.0％とする。 Cr：CrはCO2腐食を低減させるに有効な元素で
ある。しかし本発明が対象にしているエネルギ
ー分野である温度100℃、圧力100気圧に於て良
好な耐食性を得るには添加量が５％以下では効
果がなく、９％以上では添加量に見合う耐食性
が得られない。したがつてCrの添加量は５％
超〜９％未満とする。 Ｐ：Ｐは鋼を脆化させる。鋳造時にスラブ板厚中
心部に凝縮し、延伸MnSと相俟つて応力腐食
割れの起点になる元素である。0.02％超では耐
応力腐食割れ性が低下する。したがつて含有量
は極力低い事が望ましいが、応力腐食割れ性に
影響の軽微な上限が0.02％である。したがつて
Ｐは0.02％以下とする。 Ｓ：Ｓは鋼を脆化させる。通常の場合はMnSと
なつて応力腐食割れの起点となる。したがつて
介在物形態制御元素の添加により球状化させる
ことが必要となる。球状化介在物が多量に存在
すると鋼清浄度を下げかえつて応力腐食割れの
起点となる。したがつてＳ含有量は極力低い事
が望ましい。応力腐食割れ性に影響の軽微な上
限が0.02％程度である。したがつてＳは0.02％
以下とする。 Al：Alは脱酸のために添加する。0.01％未満で
は脱酸の効果がなく、0.09％超では脱酸効果は
十分となるが、鋼の清浄度を下げ、靭性低下、
また応力腐食割れ起点となる。したがつてAl
は0.01〜0.09％とする。 Ｎ：ＮはCr鋼に於てはγループを広げる効果が
あり、また固溶効果によつて強度を得る事が出
来る。この効果は0.10％未満ではない。一方
0.30％超の添加は通常のプロセスでは容易に添
加できない。したがつてＮの添加量は0.01〜
0.30％とする。 更に介在物の球状化のためにCa、Zr、Baを１
種または２種以上添加する。 Ca：Caは応力腐食割れの起点となる介在物の球
状化を図るために添加する。下限0.001％はCa
添加を行つて介在物の球状化に効果が出初める
添加量である。上限0.06％はこれを超える添加
量では球状化効果に有効なCa量を越えるため、
Ca酸化物が形成され鋼の清浄度を低下させか
えつて応力腐食割れの起点となつてしまい、か
えつて逆効果となる。したがつてCaは0.001〜
0.06％とする。 Zr：Zrは同様な効果がある。下限は0.001％、上
限は0.07％とする。 Ba：BaはCaやZrと同様な効果がある。下限は
0.001％、上限は0.07％とする。 以上のCa、Zr、Baは１種または２種以上含有
させて良い。 Ni、Mo、Ｖ、Ti、Nb：これらの元素は任意に
１種または２種以上添加可能な元素である。炭
化物形成により強度上昇を図るために添加す
る。それぞれの添加量下限未満では効果に乏し
く、上限を超えると巨大炭化物を形成し靭性を
損う。したがつてNi0.2〜2.5％、Mo0.2〜1.5
％、V0.02〜1.5％、Ti0.001〜0.2％、Nb0.02〜
1.5％の添加範囲とする。なおこれらの元素は
単独添加した場合と複合添加した場合の差はな
いので、必要強度によつて１種または２種以上
添加することが出来る。 以下、本発明の実施例について述べる。 ［実施例］ 第１表に鋼組成、機械的性質、各種試験結果を
示す。鋼は溶解後板厚15mmに熱延した。熱延条件
は1200℃に１時間加熱後仕上温度950℃で圧延を
行い、圧延後空冷を行い鋼板を得た。鋼板からは
機械的性質調査をJISA2号引張試験片を用いて実
施した。腐食試験は２種類を行うことにした。ま
ず本発明鋼で対象となるH2S混入時の割れを見る
ために第１図に示す試片ｗ：20mm、ｌ：50mm、
ｔ：10mmを用いて、H2S飽和−５％NaCl−0.5％
酢酸液（NACE液）による96h浸漬を行つた。割
れは板面に平行に出るのでUSTは板厚方向に探
傷を行い、割れ面積を試片の面で除した値で％表
示した。次にCO2腐食試験は第１図に示す試片
（ｗ：20mm、ｌ：50mm、ｔ：５mm）を用いて、オ
ートクレーブにより行つた。試験条件は温度100
℃、CO2圧力100気圧、使用液は５％NaCl液で30
日間浸漬し、腐食前後の重量を測定し評価した。
最後に耐応力腐食割れ性試験は重垂式定荷重負荷
法により実施した。試片寸法はＤ；6.35mm、ｌ：
25.4mmである。試験条件はNACE液を用い、降伏
点の0.9、0.8、0.7負荷応力で実施し、720h後の破
断、未破断により判定した。以上の各種試験によ
り本発明鋼は、優れた特性を示す。 尚、第１表において （注１） 腐食減量 ◎：０〜49mdd、○：50〜99mdd、 △：100〜499mdd、×：500mdd以上 （注２） 割れ限界応力 ○：0.9σy以上、△：0.80σy以上、 ×：0.70σy未満
【表】
【表】
［発栄の効果］
本発明によれば従来鋼に比べ耐腐食性に富み、
耐応力腐食割れ性に優れた、ラインパイプ要鋼、
油井管要鋼等のステンレス鋼が得られ、その工業
的効果は大きい。
耐応力腐食割れ性に優れた、ラインパイプ要鋼、
油井管要鋼等のステンレス鋼が得られ、その工業
的効果は大きい。
第１図は腐食試験に用いた試片の斜視図、第２
図は耐応力腐食割れ試験に用いた試片の正面図で
ある。
図は耐応力腐食割れ試験に用いた試片の正面図で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％で Ｃ：0.15％以下 Si：0.1〜1.0％ Mn：0.2〜2.0％ Cr：5.0超〜９％未満 Ｐ：0.02％以下 Ｓ：0.02％以下 Al：0.01〜0.09％ Ｎ：0.10〜0.30％ を含有すると共に更に Ca：0.001〜0.06％ Zr：0.001〜0.07％ Ba：0.001〜0.07％ を１種または２種以上含み、残部鉄及び不可避不
純物から成る耐炭酸ガス腐食性と耐応力腐食割れ
性の優れたステンレス鋼。 ２ 重量％で Ｃ：0.15％以下 Si：0.1〜1.0％ Mn：0.2〜2.0％ Cr：5.0超〜９％未満 Ｐ：0.02％以下 Ｓ：0.02％以下 Al：0.01〜0.09％ Ｎ：0.10〜0.30％ を含有すると共に Ca：0.001〜0.06％ Zr：0.001〜0.07％ Ba：0.001〜0.07％ を１種または２種以上含み、更に Ni：0.2〜2.5％ Mo：0.2〜1.5％ Ｖ：0.02〜1.5％ Ti：0.001〜0.2％ Nb：0.02〜1.5％ を１種または２種以上含む、残部鉄及び不可避不
純物から成る耐炭酸ガス腐食性と耐応力腐食割れ
性の優れたステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20004388A JPH0250941A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 耐炭酸ガス腐食性と耐応力腐食割れ性の優れたステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20004388A JPH0250941A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 耐炭酸ガス腐食性と耐応力腐食割れ性の優れたステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0250941A JPH0250941A (ja) | 1990-02-20 |
| JPH0569904B2 true JPH0569904B2 (ja) | 1993-10-04 |
Family
ID=16417880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20004388A Granted JPH0250941A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 耐炭酸ガス腐食性と耐応力腐食割れ性の優れたステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0250941A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69821486T2 (de) | 1997-09-29 | 2005-01-13 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Stahl für ölbohrlochrohre mit hohem korrosionswiderstand gegen feuchtes kohlendioxidgas und mit hohem korrosionswiderstand gegen seewasser, sowie nahtlose ölbohrlochrohre |
| JP6524440B2 (ja) * | 2015-07-13 | 2019-06-05 | 日本製鉄株式会社 | マルテンサイト鋼材 |
| JP6536343B2 (ja) * | 2015-10-13 | 2019-07-03 | 日本製鉄株式会社 | マルテンサイト鋼材 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55128566A (en) * | 1979-03-26 | 1980-10-04 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Highly corrosion resistant steel for well pipe use |
| JPS5693856A (en) * | 1979-12-27 | 1981-07-29 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Steel for line pipe with excellent corrosion resistance against wet carbon dioxide |
| JPS6318038A (ja) * | 1986-07-10 | 1988-01-25 | Kawasaki Steel Corp | クリ−プ特性および耐水素侵食特性の優れた低合金鋼 |
-
1988
- 1988-08-12 JP JP20004388A patent/JPH0250941A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55128566A (en) * | 1979-03-26 | 1980-10-04 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Highly corrosion resistant steel for well pipe use |
| JPS5693856A (en) * | 1979-12-27 | 1981-07-29 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Steel for line pipe with excellent corrosion resistance against wet carbon dioxide |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0250941A (ja) | 1990-02-20 |
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