JPH08100236A - 溶接性の優れた高耐食性マルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法 - Google Patents
溶接性の優れた高耐食性マルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法Info
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- JPH08100236A JPH08100236A JP23791994A JP23791994A JPH08100236A JP H08100236 A JPH08100236 A JP H08100236A JP 23791994 A JP23791994 A JP 23791994A JP 23791994 A JP23791994 A JP 23791994A JP H08100236 A JPH08100236 A JP H08100236A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 硫化物応力腐食割れ抵抗性及び耐ＣＯ2 腐食
性さらには溶接性の優れたマルテンサイトステンレス鋼
及びその製造方法の提供。 【構成】 Ｃｒ量が１０．０％〜１３．５％含有する鋼
のＣ量を０．０３５％以下に低減し、かつＮを０．００
８％以下に低減する。またＣｕを１．０％〜３．５％以
下、Ｍｏを１．０％〜２．５％以下、かつＣ＋（Ｎ−
３．４Ｔｉ）≦０．０３％及び４０Ｃ＋３４Ｎ＋Ｎｉ＋
０．３Ｃｕ−１．１Ｃｒ−１．８Ｍｏ≧−１０となるよ
うに添加することにより、１６０℃までのＣＯ2 環境中
で耐食性が良好になり、なおかつ０．０１気圧の硫化水
素が飽和した５％食塩水及び０．５％酢酸溶液中ｐＨ＝
３．５における硫化物応力腐食割れ抵抗性が著しく改善
され、さらに溶接熱影響部の靭性も良好な鋼を得る。
性さらには溶接性の優れたマルテンサイトステンレス鋼
及びその製造方法の提供。 【構成】 Ｃｒ量が１０．０％〜１３．５％含有する鋼
のＣ量を０．０３５％以下に低減し、かつＮを０．００
８％以下に低減する。またＣｕを１．０％〜３．５％以
下、Ｍｏを１．０％〜２．５％以下、かつＣ＋（Ｎ−
３．４Ｔｉ）≦０．０３％及び４０Ｃ＋３４Ｎ＋Ｎｉ＋
０．３Ｃｕ−１．１Ｃｒ−１．８Ｍｏ≧−１０となるよ
うに添加することにより、１６０℃までのＣＯ2 環境中
で耐食性が良好になり、なおかつ０．０１気圧の硫化水
素が飽和した５％食塩水及び０．５％酢酸溶液中ｐＨ＝
３．５における硫化物応力腐食割れ抵抗性が著しく改善
され、さらに溶接熱影響部の靭性も良好な鋼を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐Ｃｏ2 腐食性及び耐
硫化物応力割れ性を有する溶接性に優れたマルテンサイ
ト系ステンレス鋼であり、さらに詳しく述べれば石油、
天然ガスの輸送において湿潤炭酸ガスや湿潤硫化水素を
含む環境中で高い腐食抵抗を有するとともに、溶接熱影
響部の衝撃靭性に優れ、なおかつ溶接熱影響部の硬さを
低減したマルテンサイト系ステンレス鋼に関するもので
ある。
硫化物応力割れ性を有する溶接性に優れたマルテンサイ
ト系ステンレス鋼であり、さらに詳しく述べれば石油、
天然ガスの輸送において湿潤炭酸ガスや湿潤硫化水素を
含む環境中で高い腐食抵抗を有するとともに、溶接熱影
響部の衝撃靭性に優れ、なおかつ溶接熱影響部の硬さを
低減したマルテンサイト系ステンレス鋼に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年生産される石油または天然ガス中に
は、湿潤な炭酸ガス（ＣＯ2 ）を多く含有する場合が増
加している。こうした環境では炭素鋼や低合金鋼は著し
く腐食することがよく知られている。このため、輸送に
使用されるラインパイプなどの防食対策として、腐食抑
制剤（インヒビター）の添加が従来より行われてきた。
しかし、腐食抑制剤は高温でその効果が失われる場合が
多いことに加えて、海底ラインパイプでは腐食抑制剤の
添加・回収処理に要する費用は膨大なものとなり、適用
できない場合が多い。従って腐食抑制剤を添加する必要
のない耐食材料に対するニーズは最近大きなものがあ
る。
は、湿潤な炭酸ガス（ＣＯ2 ）を多く含有する場合が増
加している。こうした環境では炭素鋼や低合金鋼は著し
く腐食することがよく知られている。このため、輸送に
使用されるラインパイプなどの防食対策として、腐食抑
制剤（インヒビター）の添加が従来より行われてきた。
しかし、腐食抑制剤は高温でその効果が失われる場合が
多いことに加えて、海底ラインパイプでは腐食抑制剤の
添加・回収処理に要する費用は膨大なものとなり、適用
できない場合が多い。従って腐食抑制剤を添加する必要
のない耐食材料に対するニーズは最近大きなものがあ
る。
【０００３】ラインパイプとして使用される鋼材には、
耐食性の他に内部を流れる輸送流体の圧力に耐える強度
を持ち、溶接性に優れることが要求される。溶接性の代
表的な特性としては、溶接部の衝撃靭性が優れているこ
とが必要である。また、硫化水素を含有する流体を輸送
する場合には、溶接部の硬さが低いことも要求される。
勿論、母材の衝撃靭性も優れていることが必要である。
耐食性の他に内部を流れる輸送流体の圧力に耐える強度
を持ち、溶接性に優れることが要求される。溶接性の代
表的な特性としては、溶接部の衝撃靭性が優れているこ
とが必要である。また、硫化水素を含有する流体を輸送
する場合には、溶接部の硬さが低いことも要求される。
勿論、母材の衝撃靭性も優れていることが必要である。
【０００４】炭酸ガスを多く含む石油・天然ガス用の耐
食材料としては、ＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会）４１０鋼あ
るいは４２０鋼といったＣを０．１％あるいは０．２％
含有し、１２〜１３％のＣｒを含有するマルテンサイト
系ステンレス鋼が広く使用され始めている。しかしなが
ら、これらの鋼はＣ量の含有量が高いために溶接部が非
常に硬くなるとともに溶接部の衝撃靭性が悪いために、
ラインパイプとして使用することは困難である。従っ
て、やむを得ず高級な２相ステンレス鋼のラインパイプ
が使用されている。しかし、経済性の観点から１３％Ｃ
ｒ鋼程度の材料をラインパイプに適用することが望まれ
ている。
食材料としては、ＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会）４１０鋼あ
るいは４２０鋼といったＣを０．１％あるいは０．２％
含有し、１２〜１３％のＣｒを含有するマルテンサイト
系ステンレス鋼が広く使用され始めている。しかしなが
ら、これらの鋼はＣ量の含有量が高いために溶接部が非
常に硬くなるとともに溶接部の衝撃靭性が悪いために、
ラインパイプとして使用することは困難である。従っ
て、やむを得ず高級な２相ステンレス鋼のラインパイプ
が使用されている。しかし、経済性の観点から１３％Ｃ
ｒ鋼程度の材料をラインパイプに適用することが望まれ
ている。
【０００５】溶接性を向上させるためには一般にＣ量を
低減することが必要条件であり、マルテンサイト系ステ
ンレス鋼でＣを低減し、溶接性を向上させた材料が、例
えば特開平４−９９１２８号公報、特開平４−９９１２
７号公報などに開示されている。しかしながらこれらの
鋼も依然としてＣ量が比較的多く溶接性が十分でなかっ
たり、熱間加工性が悪く実際の製造が困難であったり、
何よりも耐硫化物応力腐食割れ性が十分でなかったりし
て２相ステンレス鋼の代わりに使える水準まで達してい
ない。
低減することが必要条件であり、マルテンサイト系ステ
ンレス鋼でＣを低減し、溶接性を向上させた材料が、例
えば特開平４−９９１２８号公報、特開平４−９９１２
７号公報などに開示されている。しかしながらこれらの
鋼も依然としてＣ量が比較的多く溶接性が十分でなかっ
たり、熱間加工性が悪く実際の製造が困難であったり、
何よりも耐硫化物応力腐食割れ性が十分でなかったりし
て２相ステンレス鋼の代わりに使える水準まで達してい
ない。
【０００６】そこで２相ステンレス鋼の代替として、ラ
インパイプの最高使用温度と推定される１６０℃までの
高温ＣＯ2 環境における使用に耐えなおかつ高い硫化水
素応力割れ抵抗性、溶接熱影響部の靭性が良好な鋼の開
発が望まれている。
インパイプの最高使用温度と推定される１６０℃までの
高温ＣＯ2 環境における使用に耐えなおかつ高い硫化水
素応力割れ抵抗性、溶接熱影響部の靭性が良好な鋼の開
発が望まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ラインパイ
プに使用する目的で１６０℃までの高温ＣＯ2 環境中で
耐食性が良好でありかつ耐硫化物応力腐食割れに優れ、
なおかつ溶接熱影響部の靭性に優れたマルテンサイト系
ステンレス鋼及びその製造方法を提供することを目的と
する。
プに使用する目的で１６０℃までの高温ＣＯ2 環境中で
耐食性が良好でありかつ耐硫化物応力腐食割れに優れ、
なおかつ溶接熱影響部の靭性に優れたマルテンサイト系
ステンレス鋼及びその製造方法を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の目標
を達成すべくマルテンサイト系ステンレス鋼の成分を種
々検討してきた結果、以下の知見を見出すに至った。ま
ず、Ｃｒ量が１０．０％〜１３．５％含有する鋼のＣ量
を０．０３５％以下に低減し、かつＮを０．００８％以
下に低減する。またＣｕを１．０％〜２．５％以下、Ｍ
ｏを１．０％〜２．５％以下、かつＣ＋（Ｎ−３．４Ｔ
ｉ）≦０．０３％及び４０Ｃ＋３４Ｎ＋Ｎｉ＋０．３Ｃ
ｕ−１．１Ｃｒ−１．８Ｍｏ≧−１０となるように添加
すると１６０℃までのＣＯ2 環境中で耐食性が良好にな
り、なおかつ０．１気圧の硫化水素が飽和した５％食塩
水及び０．５％酢酸溶液中ｐＨ＝３．５における硫化物
応力腐食割れ抵抗性が著しく改善され、さらに溶接熱影
響部の靭性も良好であることを見出した。
を達成すべくマルテンサイト系ステンレス鋼の成分を種
々検討してきた結果、以下の知見を見出すに至った。ま
ず、Ｃｒ量が１０．０％〜１３．５％含有する鋼のＣ量
を０．０３５％以下に低減し、かつＮを０．００８％以
下に低減する。またＣｕを１．０％〜２．５％以下、Ｍ
ｏを１．０％〜２．５％以下、かつＣ＋（Ｎ−３．４Ｔ
ｉ）≦０．０３％及び４０Ｃ＋３４Ｎ＋Ｎｉ＋０．３Ｃ
ｕ−１．１Ｃｒ−１．８Ｍｏ≧−１０となるように添加
すると１６０℃までのＣＯ2 環境中で耐食性が良好にな
り、なおかつ０．１気圧の硫化水素が飽和した５％食塩
水及び０．５％酢酸溶液中ｐＨ＝３．５における硫化物
応力腐食割れ抵抗性が著しく改善され、さらに溶接熱影
響部の靭性も良好であることを見出した。
【０００９】本発明はこのような知見に基づくものであ
って、重量％で Ｃ ：０．００５％〜０．０３５％、Ｓｉ：０．０５％
〜０．５％、Ｍｎ：０．１％〜１．０％、 Ｐ
：０．０１５％以下、Ｓ ：０．００３％以下、
Ｃｒ：１０．０％〜１３．５％、Ｍｏ：１．０％
〜２．５％、 Ａｌ：０．００５％〜０．０５
％、Ｎ ：０．００８％、 Ｃｕ：１．０
％〜３．５％とし、さらに必要に応じて Ｔｉ：０．００５％〜０．０３％、 Ｃａ：０．００１
％〜０．００５％、ＲＥＭ：０．０１％〜０．０５％の
１種または２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避的
不純物からなり、 Ｃ＋（Ｎ−３．４Ｔｉ）≦０．０３及び ４０Ｃ＋３４Ｎ＋０．３Ｃｕ−１．１Ｃｒ−１．８Ｍｏ
≧−１０ を満足することを特徴とする溶接性の優れたラインパイ
プ用高耐食性マルテンサイト系ステンレス鋼。及び上記
に記載されたステンレス鋼片を熱間圧延して製造した鋼
板をＡｃ3 以上〜１０００℃でオーステナイト化して焼
入れ後、６００℃以上〜Ａｃ1 以下の温度で最終焼戻し
処理を行い、冷間成形して鋼管を製造することを特徴と
する溶接性の優れたラインパイプ用マルテンサイト系ス
テンレス鋼の製造方法である。
って、重量％で Ｃ ：０．００５％〜０．０３５％、Ｓｉ：０．０５％
〜０．５％、Ｍｎ：０．１％〜１．０％、 Ｐ
：０．０１５％以下、Ｓ ：０．００３％以下、
Ｃｒ：１０．０％〜１３．５％、Ｍｏ：１．０％
〜２．５％、 Ａｌ：０．００５％〜０．０５
％、Ｎ ：０．００８％、 Ｃｕ：１．０
％〜３．５％とし、さらに必要に応じて Ｔｉ：０．００５％〜０．０３％、 Ｃａ：０．００１
％〜０．００５％、ＲＥＭ：０．０１％〜０．０５％の
１種または２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避的
不純物からなり、 Ｃ＋（Ｎ−３．４Ｔｉ）≦０．０３及び ４０Ｃ＋３４Ｎ＋０．３Ｃｕ−１．１Ｃｒ−１．８Ｍｏ
≧−１０ を満足することを特徴とする溶接性の優れたラインパイ
プ用高耐食性マルテンサイト系ステンレス鋼。及び上記
に記載されたステンレス鋼片を熱間圧延して製造した鋼
板をＡｃ3 以上〜１０００℃でオーステナイト化して焼
入れ後、６００℃以上〜Ａｃ1 以下の温度で最終焼戻し
処理を行い、冷間成形して鋼管を製造することを特徴と
する溶接性の優れたラインパイプ用マルテンサイト系ス
テンレス鋼の製造方法である。
【００１０】
【作用】上記のような構成からなる本願発明鋼の１６０
℃までの耐ＣＯ2 腐食性が向上し、なおかつ硫化物応力
腐食割れ抵抗性が大幅に良好になりさらに溶接熱影響部
の靭性が向上した理由について本発明者らは以下のよう
に推測している。図１は耐ＣＯ2 腐食性に及ぼす合金元
素の影響を調べたもので０．０２％ＣをベースとしたＣ
ｒ，Ｍｏ，Ｃｕ量が異なる鋼の腐食速度を整理したもの
である。図中Ｃｕ添加材を●印、Ｃｕ無添加材を○印で
示している。腐食速度はＣＯ2 環境中１６０℃の人工海
水中での年間の深さであり、腐食速度が０．１mm／ｙ以
下であれば良好な耐食性であると判断できる。本発明者
らはＣＯ2 環境中１６０℃でのＣｒ，Ｍｏ，Ｃｕの合金
元素の影響を調べた結果、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｕの添加はＣ
Ｏ2 環境中での腐食速度を減少させることがわかった。
Ｃｒ，Ｍｏを添加することによって耐ＣＯ2 腐食性が向
上した理由は、Ｃｒ，Ｍｏは腐食によって反応したＣ
ｒ，Ｍｏが非常に安定に腐食皮膜を作るためである。ま
たＣｕ添加の理由は、このような環境中ではＣｕは腐食
反応を起こさないために母材の表面で残留し、Ｃｕが母
材よりも高濃度化するために塩素などの有害なアニオン
が侵入するのを防ぐためである。
℃までの耐ＣＯ2 腐食性が向上し、なおかつ硫化物応力
腐食割れ抵抗性が大幅に良好になりさらに溶接熱影響部
の靭性が向上した理由について本発明者らは以下のよう
に推測している。図１は耐ＣＯ2 腐食性に及ぼす合金元
素の影響を調べたもので０．０２％ＣをベースとしたＣ
ｒ，Ｍｏ，Ｃｕ量が異なる鋼の腐食速度を整理したもの
である。図中Ｃｕ添加材を●印、Ｃｕ無添加材を○印で
示している。腐食速度はＣＯ2 環境中１６０℃の人工海
水中での年間の深さであり、腐食速度が０．１mm／ｙ以
下であれば良好な耐食性であると判断できる。本発明者
らはＣＯ2 環境中１６０℃でのＣｒ，Ｍｏ，Ｃｕの合金
元素の影響を調べた結果、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｕの添加はＣ
Ｏ2 環境中での腐食速度を減少させることがわかった。
Ｃｒ，Ｍｏを添加することによって耐ＣＯ2 腐食性が向
上した理由は、Ｃｒ，Ｍｏは腐食によって反応したＣ
ｒ，Ｍｏが非常に安定に腐食皮膜を作るためである。ま
たＣｕ添加の理由は、このような環境中ではＣｕは腐食
反応を起こさないために母材の表面で残留し、Ｃｕが母
材よりも高濃度化するために塩素などの有害なアニオン
が侵入するのを防ぐためである。
【００１１】次に硫化物応力腐食割れ（ＳＳＣ）が発生
する環境条件について調べた。図２は、硫化水素分圧と
ｐＨを変化させた定荷重試験結果を示したものである。
負荷応力は８５％最少公称降伏応力である。○●印はＭ
ｏを含有しない鋼、◇◆印はＭｏを含有する鋼である。
○◇印は破断しなかったもの、●◆印は破断したものを
示す。Ｍｏを１．０％添加することで高い硫化水素分
圧、低いｐＨでも破断が起こらないことがわかった。こ
のＭｏを添加することによって硫化物応力腐食割れが向
上した理由についてはＭｏを添加することによって硫化
水素環境中での腐食速度が急激に減少したために水素が
侵入しにくくなったことによると考えられる。
する環境条件について調べた。図２は、硫化水素分圧と
ｐＨを変化させた定荷重試験結果を示したものである。
負荷応力は８５％最少公称降伏応力である。○●印はＭ
ｏを含有しない鋼、◇◆印はＭｏを含有する鋼である。
○◇印は破断しなかったもの、●◆印は破断したものを
示す。Ｍｏを１．０％添加することで高い硫化水素分
圧、低いｐＨでも破断が起こらないことがわかった。こ
のＭｏを添加することによって硫化物応力腐食割れが向
上した理由についてはＭｏを添加することによって硫化
水素環境中での腐食速度が急激に減少したために水素が
侵入しにくくなったことによると考えられる。
【００１２】溶接熱影響部の靭性に関しては、その組織
がマルテンサイト単相であって、Ｃ＋Ｎを低減すると良
好であることがわかった。図３は鋼を高温に加熱した時
のフェライト分率に対する寄与でＮｉ当量＝４０Ｃ＋３
４Ｎ＋Ｎｉ＋０．３Ｃｕ−１．１Ｃｒ−１．８Ｍｏが−
１０よりも大きいとフェライトが抑制されてマルテンサ
イト単相になることがわかった。
がマルテンサイト単相であって、Ｃ＋Ｎを低減すると良
好であることがわかった。図３は鋼を高温に加熱した時
のフェライト分率に対する寄与でＮｉ当量＝４０Ｃ＋３
４Ｎ＋Ｎｉ＋０．３Ｃｕ−１．１Ｃｒ−１．８Ｍｏが−
１０よりも大きいとフェライトが抑制されてマルテンサ
イト単相になることがわかった。
【００１３】次に成分の限定範囲について以下に説明す
る。 Ｃ：マルテンサイト系ステンレス鋼を製造するのに必須
な元素であって０．００５％未満では組織をマルテンサ
イト単相にするのが困難になる。また０．０３％を超え
るとＣｒ炭化物が多く存在し、熱影響部の靭性が劣化す
るので含有量範囲を０．００５％〜０．０３５％とし
た。 Ｓｉ：脱酸のため必要な元素であるが、０．０５％未満
ではその効果が十分でなく、０．５％を超えて添加する
と衝撃靭性及び耐硫化物応力腐食割れを低下させること
から、含有量範囲を０．０５％〜０．５％とした。
る。 Ｃ：マルテンサイト系ステンレス鋼を製造するのに必須
な元素であって０．００５％未満では組織をマルテンサ
イト単相にするのが困難になる。また０．０３％を超え
るとＣｒ炭化物が多く存在し、熱影響部の靭性が劣化す
るので含有量範囲を０．００５％〜０．０３５％とし
た。 Ｓｉ：脱酸のため必要な元素であるが、０．０５％未満
ではその効果が十分でなく、０．５％を超えて添加する
と衝撃靭性及び耐硫化物応力腐食割れを低下させること
から、含有量範囲を０．０５％〜０．５％とした。
【００１４】Ｍｎ：粒界強度を低下して腐食環境下では
割れ抵抗性を損なう元素であるがＭｎＳを形成してＳの
無害化を進め、さらにはオーステナイト単相化にするの
に有用な元素であるが、０．１％未満ではその効果が十
分でなく１．０％を超えて添加するとその効果が飽和す
るので、含有量範囲は０．１％〜１．０％とする。 Ｃｒ：Ｃｒはマルテンサイト系ステンレス鋼を構成する
最も基本的かつ必須の元素であって、耐食性を付与する
ために必要な元素であるが、１６０℃のＣＯ2環境でラ
インパイプとして使用するためには含有量が１０．０％
未満では耐食性が十分でなく、一方１３．５％を超えて
添加するとマルテンサイト単相にし難くなるので上限含
有量は１３．５％とすべきである。
割れ抵抗性を損なう元素であるがＭｎＳを形成してＳの
無害化を進め、さらにはオーステナイト単相化にするの
に有用な元素であるが、０．１％未満ではその効果が十
分でなく１．０％を超えて添加するとその効果が飽和す
るので、含有量範囲は０．１％〜１．０％とする。 Ｃｒ：Ｃｒはマルテンサイト系ステンレス鋼を構成する
最も基本的かつ必須の元素であって、耐食性を付与する
ために必要な元素であるが、１６０℃のＣＯ2環境でラ
インパイプとして使用するためには含有量が１０．０％
未満では耐食性が十分でなく、一方１３．５％を超えて
添加するとマルテンサイト単相にし難くなるので上限含
有量は１３．５％とすべきである。
【００１５】Ａｌ：脱酸のために必要な元素であって含
有量が０．００５％未満ではその効果が十分でなく、
０．０５％を超えて添加すると粗大な酸化物系介在物が
鋼中に残留して靭性を低下させるので、含有量範囲は
０．００５％〜０．０５％とした。 Ｎ：鋼は不可避的に含有される元素であるが、熱影響部
靭性を劣化させるので上限含有量を０．００８％とし
た。
有量が０．００５％未満ではその効果が十分でなく、
０．０５％を超えて添加すると粗大な酸化物系介在物が
鋼中に残留して靭性を低下させるので、含有量範囲は
０．００５％〜０．０５％とした。 Ｎ：鋼は不可避的に含有される元素であるが、熱影響部
靭性を劣化させるので上限含有量を０．００８％とし
た。
【００１６】Ｐ：粒界に偏析して粒界強度を弱め、耐硫
化物応力腐食割れ性を低下させるので上限含有量を０．
０１５％にした。 Ｓ：Ｓは硫化物系の介在物を形成し、熱間加工性を低下
させるので上限含有量を０．００３％とした。
化物応力腐食割れ性を低下させるので上限含有量を０．
０１５％にした。 Ｓ：Ｓは硫化物系の介在物を形成し、熱間加工性を低下
させるので上限含有量を０．００３％とした。
【００１７】Ｍｏ：耐食性及び耐孔食性を向上させる
が、１．０％未満ではその効果が十分でなく、２．５％
超添加するとフェライト生成元素であるために室温でマ
ルテンサイト単相にし難くなるので、含有量範囲を１．
０％〜２．５％とした。 Ｃｕ：Ｃｕはオーステナイト形成元素で耐ＣＯ2 腐食性
を向上させるが１．０％未満ではその効果が十分でなく
３．５％を超えると熱間加工性が低下するので含有量範
囲を１．０％〜３．５％とした。望ましくは１．０％〜
３．０％がよい。
が、１．０％未満ではその効果が十分でなく、２．５％
超添加するとフェライト生成元素であるために室温でマ
ルテンサイト単相にし難くなるので、含有量範囲を１．
０％〜２．５％とした。 Ｃｕ：Ｃｕはオーステナイト形成元素で耐ＣＯ2 腐食性
を向上させるが１．０％未満ではその効果が十分でなく
３．５％を超えると熱間加工性が低下するので含有量範
囲を１．０％〜３．５％とした。望ましくは１．０％〜
３．０％がよい。
【００１８】Ｔｉ：ＴｉＮやＴｉ酸化物として分散して
溶接熱影響部の粒成長を抑制し、靭性の劣化を抑制す
る。０．００５％未満ではその効果が十分でなく、０．
０３％超添加するとＴｉＣが析出し、靭性を劣化させる
ので、含有量範囲を０．００５％〜０．０３％とした。
溶接熱影響部の粒成長を抑制し、靭性の劣化を抑制す
る。０．００５％未満ではその効果が十分でなく、０．
０３％超添加するとＴｉＣが析出し、靭性を劣化させる
ので、含有量範囲を０．００５％〜０．０３％とした。
【００１９】Ｃａ，ＲＥＭ：介在物の形態を球状化させ
て無害化する有効な元素である。少なすぎると効果がな
く、多すぎると介在物を増加して耐硫化物応力割れ抵抗
性を低下させるので含有量範囲をそれぞれ０．００１％
〜０．００５％及び０．０１％〜０．０５％とした。
て無害化する有効な元素である。少なすぎると効果がな
く、多すぎると介在物を増加して耐硫化物応力割れ抵抗
性を低下させるので含有量範囲をそれぞれ０．００１％
〜０．００５％及び０．０１％〜０．０５％とした。
【００２０】次に製造条件について述べる。各請求項に
記載された鋼をＡｃ3 以上１０００℃以下の焼入れ処理
を施す理由は、１０００℃超では結晶粒が粗大化し、靭
性が劣化するために焼入れ処理の上限温度を１０００℃
とした。一方Ａｃ3 以下ではオーステナイトとフェライ
トの２相域になるためにその下限をＡｃ3 以下とした。
記載された鋼をＡｃ3 以上１０００℃以下の焼入れ処理
を施す理由は、１０００℃超では結晶粒が粗大化し、靭
性が劣化するために焼入れ処理の上限温度を１０００℃
とした。一方Ａｃ3 以下ではオーステナイトとフェライ
トの２相域になるためにその下限をＡｃ3 以下とした。
【００２１】さらにこの請求項に記載された鋼は１回の
焼戻し処理では容易に焼戻され難い。従って通常は２回
の焼戻し処理を行う。１回で十分焼戻しされる場合につ
いては１回でよい。さらに最終焼戻し温度についてはＡ
ｃ1 以上では焼戻し後フレッシュマルテンサイトが生成
し、硬さが上昇するとともに靭性も劣化するために上限
温度をＡｃ1 とした。また６００℃以下についても低温
焼戻し温度であるために十分な焼戻し処理が行われず硬
さも軟化しないために下限温度を６００℃以下とした。
焼戻し処理では容易に焼戻され難い。従って通常は２回
の焼戻し処理を行う。１回で十分焼戻しされる場合につ
いては１回でよい。さらに最終焼戻し温度についてはＡ
ｃ1 以上では焼戻し後フレッシュマルテンサイトが生成
し、硬さが上昇するとともに靭性も劣化するために上限
温度をＡｃ1 とした。また６００℃以下についても低温
焼戻し温度であるために十分な焼戻し処理が行われず硬
さも軟化しないために下限温度を６００℃以下とした。
【００２２】
【実施例】表１に示す成分のステンレス鋼を溶製し、熱
間圧延によって厚さ１４mmの鋼板とした後、表２に示す
焼入れ、焼戻し処理を施した後に冷間成形し、マルテン
サイト系ステンレス鋼管とした。本発明鋼の焼入れ時の
冷却は何れも水冷とし、焼戻し時の冷却は何れも空冷と
した。次にラインパイプ敷設における現地円周溶接に相
当する溶接として、これらの鋼を手溶接によって溶接し
て継手を作製した。溶接入熱は１７kJ／cmであった。
間圧延によって厚さ１４mmの鋼板とした後、表２に示す
焼入れ、焼戻し処理を施した後に冷間成形し、マルテン
サイト系ステンレス鋼管とした。本発明鋼の焼入れ時の
冷却は何れも水冷とし、焼戻し時の冷却は何れも空冷と
した。次にラインパイプ敷設における現地円周溶接に相
当する溶接として、これらの鋼を手溶接によって溶接し
て継手を作製した。溶接入熱は１７kJ／cmであった。
【００２３】母材及び溶接熱影響部からＪＩＳ４号衝撃
試験片を採取して衝撃試験を行った。また溶接熱影響部
の最高硬さを荷重１０kgのヴィッカース測定で行った。
また母材から試験片を採取して湿潤炭酸ガス環境におけ
る腐食試験を行った。湿潤炭酸ガス環境における腐食試
験としては、厚さ３mm、幅１５mm、長さ２０mmの試験片
を採取して、１６０℃のオートクレーブ中で炭酸ガス分
圧４０気圧の条件で人工海水中に４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。腐食速度の単
位はmm／ｙで表示したが、一般的に腐食速度が０．１mm
／ｙ以下の場合、耐食性が良好であると言える。湿潤硫
化水素環境におけるＳＳＣ試験も行った。ＳＳＣ試験と
しては平滑丸棒試験片（平行部６．４mm、平行部長さ２
５mm）を採取し、１Ｍの酢酸と１Ｍの酢酸ナトリウムを
混合してｐＨ；３．５に調整した液に０．０１気圧の硫
化水素を飽和させた液中で定荷重試験を行った。
試験片を採取して衝撃試験を行った。また溶接熱影響部
の最高硬さを荷重１０kgのヴィッカース測定で行った。
また母材から試験片を採取して湿潤炭酸ガス環境におけ
る腐食試験を行った。湿潤炭酸ガス環境における腐食試
験としては、厚さ３mm、幅１５mm、長さ２０mmの試験片
を採取して、１６０℃のオートクレーブ中で炭酸ガス分
圧４０気圧の条件で人工海水中に４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。腐食速度の単
位はmm／ｙで表示したが、一般的に腐食速度が０．１mm
／ｙ以下の場合、耐食性が良好であると言える。湿潤硫
化水素環境におけるＳＳＣ試験も行った。ＳＳＣ試験と
しては平滑丸棒試験片（平行部６．４mm、平行部長さ２
５mm）を採取し、１Ｍの酢酸と１Ｍの酢酸ナトリウムを
混合してｐＨ；３．５に調整した液に０．０１気圧の硫
化水素を飽和させた液中で定荷重試験を行った。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】表２から明らかなように本発明鋼である鋼
No．１〜４は母材及び溶接熱影響部の衝撃靭性が格段に
優れ、溶接熱影響部の硬さが十分低く、湿潤炭酸ガス環
境中において１６０℃というラインパイプとしては非常
に高温であっても、実用的に使用可能な腐食速度である
０．１mm／ｙ以下である。また硫化水素分圧０．０１at
m ｐＨ３．５溶液で破断せず、優れた耐食性と溶接性及
び耐硫化物応力腐食割れを有している。これに対して比
較鋼である鋼No．５〜７は湿潤炭酸ガス環境において１
６０℃で腐食速度が０．１mm／ｙを大きく上回っており
かつ母材及び溶接熱影響部の衝撃靭性が悪く、溶接熱影
響部の硬さも高く、湿潤硫化水素環境中でのＳＳＣも悪
い。
No．１〜４は母材及び溶接熱影響部の衝撃靭性が格段に
優れ、溶接熱影響部の硬さが十分低く、湿潤炭酸ガス環
境中において１６０℃というラインパイプとしては非常
に高温であっても、実用的に使用可能な腐食速度である
０．１mm／ｙ以下である。また硫化水素分圧０．０１at
m ｐＨ３．５溶液で破断せず、優れた耐食性と溶接性及
び耐硫化物応力腐食割れを有している。これに対して比
較鋼である鋼No．５〜７は湿潤炭酸ガス環境において１
６０℃で腐食速度が０．１mm／ｙを大きく上回っており
かつ母材及び溶接熱影響部の衝撃靭性が悪く、溶接熱影
響部の硬さも高く、湿潤硫化水素環境中でのＳＳＣも悪
い。
【００２７】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。湿潤
炭酸ガス環境中１６０℃まで優れた耐食性及び湿潤硫化
水素環境における優れた硫化物応力腐食割れ抵抗性さら
には溶接熱影響部の靭性を有するラインパイプ用高Ｃｒ
鋼及びその製造方法を提供することを可能にしたもので
ある。
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。湿潤
炭酸ガス環境中１６０℃まで優れた耐食性及び湿潤硫化
水素環境における優れた硫化物応力腐食割れ抵抗性さら
には溶接熱影響部の靭性を有するラインパイプ用高Ｃｒ
鋼及びその製造方法を提供することを可能にしたもので
ある。
【図１】Ｃｕ添加の有無に対しＣｒ，Ｍｏ含有量と腐食
速度との関係を示す図。
速度との関係を示す図。
【図２】硫化水素分圧とｐＨの変化による硫化物応力腐
食割れ発生状況（定荷重試験結果）を示す図。
食割れ発生状況（定荷重試験結果）を示す図。
【図３】高温加熱時におけるフェライト分率に対するＮ
ｉ当量との関係を示す図。
ｉ当量との関係を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 哲 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で Ｃ ：０．００５％〜０．０３５％、 Ｓｉ：０．０５％〜０．５％、 Ｍｎ：０．１％〜１．０％、 Ｐ ：０．０１５％以下、 Ｓ ：０．００３％以下、 Ｃｒ：１０．０％〜１３．５％、 Ｍｏ：１．０％〜２．５％、 Ｃｕ：１．０％〜３．５％、 Ａｌ：０．００５％〜０．０５％、 Ｎ ：０．００８％以下 とし、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、 Ｃ＋（Ｎ−３．４Ｔｉ）≦０．０３ 及び ４０Ｃ＋３４Ｎ＋０．３Ｃｕ−１．１Ｃｒ−１．８Ｍｏ
≧−１０ を満足することを特徴とする溶接性の優れた高耐食性マ
ルテンサイト系ステンレス鋼。 - 【請求項２】 請求項１に記載の鋼にさらに、重量％と
してＴｉ：０．００５％〜０．０３％を含有することを
特徴とする溶接性の優れた高耐食性マルテンサイト系ス
テンレス鋼。 - 【請求項３】 請求項１あるいは２に記載の鋼にさら
に、 Ｃａ：０．００１％〜０．００５％、 ＲＥＭ：０．０１％〜０．０５％、の１種または２種 を含有することを特徴とする溶接性の優れた高耐食性マ
ルテンサイト系ステンレス鋼。 - 【請求項４】 請求項１，２あるいは３の何れかに記載
の組成のステンレス鋼片を熱間圧延して製造した鋼板
を、Ａｃ3 以上〜１０００℃でオーステナイト化して焼
入れ処理後、６００℃以上〜Ａｃ1 以下の温度で最終焼
戻し処理を行い、冷間成形して鋼管を製造することを特
徴とする高溶接性マルテンサイト系ステンレス鋼板の製
造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23791994A JPH08100236A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 溶接性の優れた高耐食性マルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法 |
| EP95932907A EP0732418B1 (en) | 1994-09-30 | 1995-09-27 | Highly corrosion-resistant martensitic stainless steel with excellent weldability and process for producing the same |
| DE69520488T DE69520488T2 (de) | 1994-09-30 | 1995-09-27 | Martensitischer edelstahl mit hoher korrisionsbeständigkeit und hervorragender schweissbarkeit und herstellungsverfahren desselben |
| KR1019960702826A KR960706569A (ko) | 1994-09-30 | 1995-09-27 | 용접성이 우수한 고내식성(高耐蝕性) 마르텐사이트계 스텐레스강 및 그 제조방법 |
| US08/649,701 US5716465A (en) | 1994-09-30 | 1995-09-27 | High-corrosion-resistant martensitic stainless steel having excellent weldability and process for producing the same |
| PCT/JP1995/001950 WO1996010654A1 (fr) | 1994-09-30 | 1995-09-27 | Acier inoxydable martensitique tres resistant a la corrosion et a soudabilite excellente et son procede de fabrication |
| CN95191186A CN1044263C (zh) | 1994-09-30 | 1995-09-27 | 具有良好焊接性和耐蚀性的马氏体不锈钢及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23791994A JPH08100236A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 溶接性の優れた高耐食性マルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08100236A true JPH08100236A (ja) | 1996-04-16 |
Family
ID=17022398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23791994A Pending JPH08100236A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 溶接性の優れた高耐食性マルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08100236A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2106847A2 (en) | 2008-03-25 | 2009-10-07 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Regenerated sulfur recovery apparatus |
| US9284634B2 (en) | 2011-04-11 | 2016-03-15 | Nkk Tubes | Martensitic stainless steel having excellent corrosion resistance |
-
1994
- 1994-09-30 JP JP23791994A patent/JPH08100236A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2106847A2 (en) | 2008-03-25 | 2009-10-07 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Regenerated sulfur recovery apparatus |
| US8025719B2 (en) | 2008-03-25 | 2011-09-27 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Regenerated sulfur recovery apparatus |
| US9284634B2 (en) | 2011-04-11 | 2016-03-15 | Nkk Tubes | Martensitic stainless steel having excellent corrosion resistance |
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