JPS5915978B2

JPS5915978B2 - 耐食性にすぐれた継目無し鋼管用鋼

Info

Publication number: JPS5915978B2
Application number: JP8804780A
Authority: JP
Inventors: 正明田中; 昭夫池田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1980-06-28
Filing date: 1980-06-28
Publication date: 1984-04-12
Also published as: JPS5713152A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は耐食性にすぐれた継目無し鋼管用鋼、特にＣｒ
を１１．０〜１７．０％含むマルテンサイト鋼で、従来
鋼に比べ耐炭酸ガス腐食性、微量のＨ２Ｓによる耐硫化物割れ性及び溶接性に
すぐれた継目無し鋼管用鋼に関するものである。

石油或は天然ガスを生産する井戸においてはしばしば炭
酸ガスを含むことがある。

このような井戸においては油井管はもちろんのこと、ラ
インプイプにおいても急激な減肉を生じ放置しておくと
遂には事故に至ることはよく知られている。

従来、このような配管では脱水及びインヒビター処理に
よる対策がなされてきた。

しかし井戸から脱水装置に至るまでのフローライン部で
はインヒビター処理による以外に方法がなく、この方法
自体にも信頼性の問題、さらに近年のコスト上昇による
経費の増大などの問題をか−えており、耐食材料の使用
が検討され始めている。

さらにこのような炭酸ガスによる減肉だゆでなく、硫化
物割れの対策についても同時に考えておく必要がある。

炭酸ガス腐食に関しては、Ｃｒの添加が最も有効である
が商用鋼では微量硫化水素による割れ感受性及び溶接性
能に問題があり、そのま−炭酸ガス及び微量の硫化水素
を混入する炭酸ガス雰囲気のラインパイプに使用するこ
とはできない。

そこでこのような環境で使用するためにはＣｒ含有量を
落さず、かつ溶接性能を高め硫化物割れ感受性を低くす
るために合金元素の添加及び不純物の抑制を行ない改善
を計る必要がある。

本発明は斯る現状に鑑み、種々の検討を行ない、その結
果炭酸ガス腐食、硫化物割れに対する抵抗性にすぐれ、
かつ強度、靭性を満足し、溶接性能にもすぐれた鋼を開
発したものであり、この鋼は継目無し製管法により製造
された管を焼入れ一焼戻しによりその組織が主としてマ
ルテンサイトの微細組織からなることを特徴とする高ク
ロム鋼である。

即ち本発明の要旨とするところは、（１）Ｃ０，Ｏ１５
１５係、ＳｉＯ，１０−０，８０係、Ｍｎ０．１〜
２．０％、Ｃｒ１１．０〜１７．０％、Ｎｉ０１
１〜３．０係、ＮｂＯ，０１〜０．０５係、２００２
５％以下、８０．０１０係以下、ＮＯ，Ｏ１５係以下、
ＡＩｏ、０１〜０．１０％、及びＭｏ０．０５〜１．
０係、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、その組織
が主として焼戻しマルテンサイトの微細組織からなるこ
とを特徴とする耐食性、溶接性にすぐれた継目無し鋼管
用鋼、（２）上記（１）の成分のほかにさらにｃｏ０．１〜
３．０係とＣｕ０．１〜１．０％の一方又は双方を含む
鋼、（３）上諮１）ノ成分ノホかにさうＫＶ０．０
１〜０．１５係、Ｔｉ０．０１〜０．１５％、Ｚｒ
０．０１〜０６１５係の１種又はそれ以上を含む鋼、（４）上記（２）ノ成分ノホかＫさらＫＶＯ，０１〜０
．１５係、Ｔｉ０．０１〜０．１５％、ＺｒＯ，
０１〜０．１５係の１種又はそれ以上を含む鋼である。

このように、本発明鋼はＣｒ含有量が高く、低Ｃ１低Ｎ
でＭｏ及び微量のＮｂを添加し、かつＰ。

Ｓを低く制限するとともに適当な強度、靭性、耐食性向
上元素を添加するもので、９５０〜１１５０℃のオース
テナイト温度に加熱されたビレットから継目無し製管さ
れたパイプを９５０〜１１５０℃のオーステナイト域に
加熱後焼入れを行ない、然る後Ａ、変態点を超えない温
度で焼戻しを行なって、微細な焼戻しマルテンサイト組
織に調質することにより得られる高強度、高靭性ととも
にすぐれた耐食性を有する継目無し鋼管用鋼に関するも
のである。

又本発明鋼は溶接性能についても良好な結果を示してい
る。

次に本発明において化学成分を限定した理由について述
べる。

Ｃは耐炭酸ガス腐食性、溶接性の点で低い程好ましく又
Ｃが０．０１５％以上とすると溶接部の硬度が上り靭性
の劣化、硫化物割れ感光性の増大を生じるため、０．０
１５％未満とした。

Ｓｉは脱酸剤として有効であるが、０．１％未満ではそ
の効果が十分でなく、０．８０％を超えると靭性が劣化
するため０．１〜０．８％とした。

Ｍｎはオーステナイト域を広げ焼入れ後のマルテンサイ
ト生成に対して効果があり、又強度、靭性の向上に有効
であるが、０．１チ未満では効果が小さく、２．０係を
超えると強度、靭性面での効果が飽和するだけでなく、
耐食性の劣化を招くため０．１〜２．０係とした。

Ｃｒは炭酸ガス腐食に対し耐食性向上の効果は大きいが
１１．０％未満では激しい環境下で十分ではなく、又１
７．０％を超えるとその効果は飽和するだけでなく、フ
ェライトの生成が増大するため強度、靭性の劣化を招き
、硫化物割れ感受性も増大するため１１．０〜１７．０
％とした。

Ｎｉは強力なオーステナイト生成元素であるが、０．１
未満ではその効果が不十分であり、又３．０係以上とな
ると価格の高騰を招くだけでなく微量Ｈ２Ｓによる割れ
感受性及び塩化物による割れ感受性が大きくなるため０
．１〜３．０チとした。

Ｐは不純物として少ない方が望ましく、０．０２５係以
下とする必要があるが、さらに良好な耐硫化物割れ性を
得るためには０．０１０％以下とするのが望ましい。

Ｓは耐硫化物割れ性を増大させ、又溶接に際して例えば
ラメライイアの原因となるため低い程望ましく０．０１
０％以下とするが、安定した性能を得るためには０．０
０５％以下とするのが望ましい。

ＡＩは脱酸剤として有効であり、又組織を微細にして靭
性向上にも有効であるが、０．０１％未満では安定した
効果が望めず、０．１０％を超えるとその効果は飽和し
フェライトの生成介在物・の増大によるキズの発生、靭
性の劣化など悪影響を及ぼすため０．０１〜０．１０％
とした。

Ｎｂは少量の添加により熱間加工性を向上させるととも
に強度、靭性を向上させ、耐炭酸ガス腐食性も向上する
。

さらにＮｉとの共存下（Ｎｉ〉ｏ、１％）でフェライト
の生成を抑制し組織の改善に有効である。

しかしその効果は０．０１％未満では小さく、又０．０
５％を超えるとその効果は飽和するため０．０１〜０．
０５係とした。

′Ｎはオーステナイト生成元素であるが、０．０１５係
以上存在するとＣ同様、溶接性を低下させるため０．０
１５係以下とした。

Ｍｏは耐炭酸ガス腐食、耐硫化水素割れの双方に改善効
果があるだけでなく、焼入性を高めて組織の整った強靭
な鋼を作る上で有効な元素である。

しかしその効果は０．０５％以下では少なく、１．０幅
を超えると効果は飽和するだけでなく、かえってフェラ
イトの生成を招くためその範囲を０．０５〜１．０係と
した。

Ｃｏはオーステナイト生成元素であるだけでなく耐ＣＯ
２及び耐Ｈ２Ｓに対しても有効に働く、すなわち高温で
のＣＯ２腐食防正に特に有効な元素であり、通常の５Ｕ
Ｓ４１０ステンレス鋼、５ＵＳ４３０ステンレス鋼など
、到底使用できないような１７０℃付近の高温環境でも
すぐれた耐食性を与えるようになるが、０．１係未満で
はその効果は小さく、又３．０係な超えるとその効果を
飽和するだけでなく、価格の高騰を招くため０．１〜３
．０％とした。

Ｃｕはオーステナイト生成元素であり、又微量のＨ２Ｓ
が存在する環境下では耐食性が向上するがその効果は０
．１％未満では得られず、又１．０％を超えると耐食性
への効果が飽和するため０．１〜１．０係とした。

ＶｓＴｉ＋Ｚｒは主として強度の向上に有効であ
るが、それぞれ０．０１％未満ではその効果は得られず
又０．１５％を超えると靭性が劣化するため０．０１〜
０．１５係とした。

次に本発明の実施例を示す。

実施例１下記第１表に示す鋼を溶製し分塊圧延、熱間圧延して得
られた１５ａｔ厚の熱延鋼板よりＪＩＳ５号引張試験片
、ＪＩＳ４号シャルピー試験片を作成し機械的性質及び
溶接ポンド靭性を調べた。

シャルピー試験片はサブマージアーク溶接した板から切
出した試験片を用いて調べ、結果を第２表に示す。

実施例２第１表に示す鋼を用いて炭酸ガス環境下で行なった腐食
試験結果を第２表に示す。

試験方法としては前記熱延鋼板より３ｔＸ４０ｗＸ５０
１を切出し３２０＃工メリー紙で研磨後、脱脂、乾燥、
秤量を行ない、１０Ｉ！オートクレーブにてＣＯ２分圧
３０ａｔｍ、試験液−人工海水、時間１５０時間の液流
動下で行なった。

試験温度は１００℃及び１７０℃で、評価法としては試
験前後の重量差から減量を求め、鋼屑２３の減量を１０
０として示した。

実施例３第１表に示す鋼を用いてＨ２Ｓな微量に混在する環境下
での割れ試験を行なった。

試験法は３ｔ×１０ｗＸ１１５１のノツチ付４点曲げ試
験片を１０１オートクレーブに入れＣＯ２分圧１０ａ
ｔｍ、Ｈ２Ｓ１００ｐｐｒｒＬ、（０，００１ａｔｍ
）、試験液−５係ＮａＣ１、温度３０℃、時間２００
時間、液流動、ガスの連続吹込み下で行ない割れを判定
した。

なお付加応力に耐力の１００係、７５係とした。

結。果を第２表に示す。

表中、○印は割れなし、Ｘ印は割れありを示している。

実施例４：第１表に示す鋼を用いて、ＣＯ２０，５ａｔｍ
、Ｈ２ＳＯ，５ａｔｍ下での割れ試験を行なった。

試験法は３ＬＸ１０ｗＸ１１５１のノツチ付４点曲げ試
験片を２０１！ガラス容器に入れ、試験液−５係、Ｎａ
Ｃ１，温度３０℃、時間２００時間の浸漬ガス声連続
吹込み下で行ない割れを判定した。

なお付加応力は耐力の１００％、７５％とした。

結果を第２表に示す。

表中、○、Ｘ位は実施例３と同様である。

上表より明らかなように実施例１〜４、ともに本発明鋼
の性能は大きく向上している。

Claims

【特許請求の範囲】ＩＣ０，０１５係未満、Ｓｉ０．１０〜０．８０係
、Ｍｎ０．１〜２．０％、Ｃｒ１１．０〜１７．
０％ＮｒＯ，１〜３．０％、ＮｂＯ，０１〜０
．０５％、ＰＯ，０２５係以下、８０．０１０係以下
、ＮＯ，Ｏ１５係以下、ＡＩｏ、０１〜０．１０％、及
びＭｏ０．０５〜１．０％、残部Ｆｅ及び不可避的
不純物からなり、その組織が主として焼戻しマルテンサ
イトの微細組織からなることを特徴とする耐食性、溶接
性にすぐれた継目無し鋼管用鋼。２Ｃ０，Ｏ１５１５係、Ｓｉ０．１０〜０．８０係
、Ｍｎ０．１〜２．０％、Ｃｒ１１．０〜１７．
０％、Ｎｉ０９１〜３．０係、Ｎｂ０．０１〜０．０５
％、Ｐｏ、０２５係以下、８０．０１０係以下、ＮＯ，
０１５係以下、ＡＩｏ、０１〜０．１０％、Ｍｏ０
．０５〜１．０％、及びＣｏ０．１〜３．０％と
ＣｕＯ，１〜１．０％の一方又は双方、残部Ｆｅ及び不
可避的不純物からなり、その組織が主として焼戻しマル
テンサイトの微細組織からなることを特徴とする耐食性
、溶接性にすぐれた継目無し鋼管用鋼。３Ｃ０，０１５係未満、Ｓｉ０．１０〜０．８０係
、Ｍｎ０．１〜２．０％、Ｃｒ１１．０〜１７．
０％、Ｎｉ０１１〜３．０係、Ｎｂ０．０１〜０．０５
係、ＰＯ，０２５係以下、８０．０１０係以下、ＮＯ
，Ｏ１５係以下、Ａ７０．０１〜０．１０％、Ｍｏ０
．０５〜１．０％、及びＶｏ、０１〜０．１５％、
ＴｉＯ，０１〜０．１５％、Ｚｒ０．０１〜０．１５
係の１種又はそれ以上、残部Ｆｅ及び不可避的不純物か
らなり、その組織が主として焼戻しマルテンサイトの微
細組織からなることを特徴とする耐食性、溶接・１にす
ぐれた継目無し鋼管用鋼。４Ｃ０，０１５係未満、ＳｉＯ，ＩＯ〜０．８０係
、Ｍｎ０．１〜２．０％、Ｃｒ１１．０〜１７．０
％、ＮｉＯ，１〜３．０係、ＮｂＯ，０１〜０．０５係
、ＰＯ，０２５係以下、８０．０１０係以下、ＮＯ，
０１５係以下、Ａ／０．０１〜０．１０％、Ｍｏ０
．０５〜１．０％、及びＣｏＯ，１〜３．０％とＣｕ０
．１〜１．０％の一方又は双方、並び［Ｖｏ、０１〜０
．１５％、Ｔｉ０．０１〜０．１５％、ＺｒＯ，０１
〜０．１５％の１種又はそれ以上、残部Ｆｅ及び不可
避的不純物からなり、その組織が主として焼戻しマルテ
ンサイトの微細組織からなることを特徴とする耐食性、
溶接性にすぐれた継目無し鋼管用鋼。