JPS6089518A - オ−ステナイト系材料の製造方法 - Google Patents

オ−ステナイト系材料の製造方法

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JPS6089518A
JPS6089518A JP19792783A JP19792783A JPS6089518A JP S6089518 A JPS6089518 A JP S6089518A JP 19792783 A JP19792783 A JP 19792783A JP 19792783 A JP19792783 A JP 19792783A JP S6089518 A JPS6089518 A JP S6089518A
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JP
Japan
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pipe
temperature
austenitic
solution treatment
worked
Prior art date
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Pending
Application number
JP19792783A
Other languages
English (en)
Inventor
Terutaka Tsumura
津村 輝隆
Yasuo Otani
大谷 泰夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6089518A publication Critical patent/JPS6089518A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C21D8/105Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies of ferrous alloys

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はNi 、 Or 、 Mo を含有するオース
テナイト系材料、特にオーステナイト系油井管材料の製
造方法に関し、耐食性、就中耐応力腐食割れ性にすぐれ
た油井管用オーステナイト系材料の製造方法に関するも
のである。
近年、油井及び天然カス井は深井戸化の傾向が著しく、
そのため高強度の油井管が要求され、加えて産出油やガ
ス中には湿潤な硫化水素(Has)をはじめ、炭酸ガス
(Cot ) や塩素イオン<at−>などの腐食性物
質が含まれることが多くなってきている。このような傾
向とともに油井管の使用条件が苛酷となり、安定操業上
、その腐食対策がより一層重要なこと\なっている。
油井管の腐食対策としては腐食抑制剤(インヒビター)
を投入するのが最も一般的な方法であるが、この方法は
海上油井、カス井のときなどの場合には有効に活用でき
ないことが多く、また十分な成果も期待できないことが
多い。このほか、管の保護コーティングなどの手段も用
いられているが、これも十分な成果は期待できない状況
である。
このような事情に鑑み、最近では、より高級な耐食性材
料が用いられる傾向にあり、オーステナイト系ス・テン
レス鋼やインコロイヤハステロイ(いずれも西品名)と
いった高台金利料が採用され出している。
然しながら、これらの材料はオーステナイト系のステン
レス鋼又は合金であるため通常の製造方法である溶体化
処理のま\では強度、特に降伏強さく0.2%耐力)が
低く、深井戸用油井管としての強度を満足し得ないもの
である。
従ってこれらの材料に、Nb やT1 などの析出強化
元素を多量に添加したシ、固m強化のためにNを殊更に
添加したり、冷間加工f:#jしたυして深井戸用油井
管に要求される高強度を共軸させることが行なわれてい
るのが現状である。
然るに本発明者らの実験、研究によれば馬8−co、 
−az−の油井、ガス井環境下における腐食の生たるも
の鉱応力腐食割れ(sea )であるが、この場合のS
CCはオーステナイト系ステンレス鋼における一般的な
それとは$動を全く異にするものである。即ち、一般の
seaがaZ−の存在と深く関連するものであるのに対
し、上記の油井、ガス井環境下におけるものではCZ−
もさることながらそれ以上にH,Sの影響が大きいとい
う事実が明らかになったのである。
一方、油井管として実用に供される鋼管に対し、強度上
の必要から析出強化元素を多量に添加した場合、これら
の元素によって熱間加工性が害なわれることがあシ、こ
れに加えて、析出のための熱処理が必要となるので工数
が増える上に、析出物が上記seaに対する抵抗性を著
しく減少させるという問題がある。また、冷間加工を施
して強化する場合は大きな加工量(圧下量)が必要とな
り、設備上の制約が生ずる場合があるばかシでなくこう
した強冷間加工は上記seaに対する抵抗性をも著しく
減少させる場合も生ずる。又固溶強化のためにNを多量
添加する場合には、溶製、造塊が困難となるという問題
がある。
このような現状に鑑み、本発明者らは析出強化や固溶強
化のための元素を殊更に添加するととなく而もsea抵
抗性に悪影響を及ばす冷間加工量をできるだけ低減して
極めて腐食性の強いH,S −co!−Ot−の油井、
ガス井環境下でもすぐれた耐久性を発揮するとともに深
井戸に適する高強度の油井管の提供を目的として検討を
行なった結果、下記に示すような知見を得たのである。
(a) オーステナイト系のステンレス鋼や高合金は、
熱間加工後、そのま\の状態で直接に急冷する処理(直
接溶体化処理)を行なえば歪が凍結されて強度が大巾に
向上すること。
(b)′#4SCC性向上のためには材料のC量を0.
1wt%未満とすることが好ましいが、そうした低C材
でも上記直接溶体化処理による強化作用は十分に大きい
こと。
(c)800℃以上の温度からの直接溶体化処理によっ
て良好な組織と耐sea性が得られること。
(d) さらに上記直接溶体化処理後に冷間加工を施せ
ば小さな加工量(圧下量)で、より太きな強度が得られ
ること。
鋼の加工熱処理のうちには、上記の溶体化処理と類似し
たものとして直接焼入れ処理やオースフォーミングが知
られている。しかしながら、それらは上記溶体化処理と
次の点において全く異なっている。即ち、 (1) 直接焼入れ処理は鋼を安定オーステナイト範囲
で熱間加工した後、直ちに焼入れを行ない、マルテンサ
イト変態を起させる処理であシ、その後焼戻しをして使
用される場合が多いが、熱間加工後、直ちに焼入れする
ことによって再加熱焼入れする場合よりもオーステナイ
ト粒が大きいため、鋼の硬化能が著しく上昇して、即ち
焼きが入シ易くなり、そのために強度が上昇する。然る
に本発明の直接溶体化処理による強化は、この変態によ
る強化を利用するものではない。
し、オーステナイトのままの組織のものにその温度で適
当な塑性変形を与えてから、焼入れしてマルテンサイト
変態を起させ、然る後に焼戻しを行なう処理であって、
一定温度での加工及び変態を生じさせるという点で、本
発明のオーステナイト系材料の直接溶体化処理とは大い
に異なっている。而も、オースフォーミングによって顕
著な強化を起すためには、は”i 0.1 wt%以上
のC量が必要であるが、本発明のオーステナイト系材料
の直接溶体化処理による場合は0.1 wt%未満の低
C材でも後述の実施例において示すように大きな強化効
果が得られる。
本発明は上記知見に基づいてなされたものであって N
4 、 Or 、 Mo を含有するオーステナイト系
材料、即ち5US316.317Lなどのオーステナイ
ト系のステンレス鋼やN1 基合金などのような高合金
を1000℃以上の温度に加熱して熱間加工を行ない、
熱間加工後そのままの状態で800℃以上の温度から急
冷(直接溶体化)処理するか、或はさらに冷間加工を施
して削sea性にすぐれたオーステナイト系材料を強化
することにその特徴を有するものである。
以下、本発明についてさらに詳述する。
本発明者らはオーステナイト系材料を茜温に加熱して炭
化物や析出物などをオーステナイト中に固溶せしめた後
熱間で加工を行ない、その後急冷処理すれば、炭化物や
析出物などはオーステナイト中に固溶したま\、熱間加
工歪が凍結されて強度が大1】に上昇し、さらに大きな
強度を付与するために冷間加工するとき、その加工量が
大11Jに低減でき、sea抵抗性の劣化を防止できる
ばかりか、設備的にはパワーの小さいミルでも強化が可
能となることを知見した。
又、従来の溶体化処理は熱間加工後一旦常温まで大気中
冷却したものを高温に再加熱して急冷するというもので
あるが、本発明による直接溶体化処理は、この溶体化温
度への加熱と保持の熱エネルギー金節約できるという副
次的効果をも有するものである。
次に本発明において、オーステナイト系月利を熱間加工
するための加熱下限温度を1000℃としたのは、この
温度を下まわる低温域での加熱では材料の変形抵抗が大
きくなって熱間加工が困難となるほか、炭化物や析出物
などのオーステナイト中への固溶が不十分となって、熱
間加工性が劣化し、加えて直接溶体化処理のま\では所
望のミクロ組織が得られず耐sea性の劣化を招くとと
゛となるからである。この加熱の上限温度は特定される
ものではなく、材料加工時に高温での脆性の生じない温
度とすればよく、グリ−プル試験機を用いた高温引張り
試験での絞p値が50チ以上となるような温度(例えば
1250〜1goo℃)を選べばよい。
一方、熱間加工後の急冷、即ち直接溶体化の下限温度を
800℃としたのは、この温度以下に徐冷すると炭化物
の析出が生じ、耐SCC性が劣化するので、これを防止
するためである。又直接溶体化処理して強化したものに
、さらに強度を付与する必要があるときは冷間加工を施
すが、このときの冷間加工量は従来の再加熱溶体化処理
したものに冷間加工を施して同一強度レベルを得る場合
に比べて著しく小さくすることができる。一方、前述し
たように強冷間加工は耐SCC性を劣化させるので、直
接溶体化処理後の冷間加工量は断面圧縮率で30チ以下
とすることが好ましい。韮において、断面圧縮率(RA
)は次式によって定義されるものである。
さらに直接溶体化処理によって炭化物などの固溶を十分
に行なわせて、大きな耐sea性を得るためには該処理
をC含有量が0.1 wt%未満、好ましくは[103
wt%以下の材料に対して適用するのがよい。
次に、本発明の実施例について説明する。
実施例1 通常の方法によって第1表に示す成分組成を有するオー
ステナイト系材料を溶製した。
次にこれらの鋼片(合金片)を1180℃に均熱した後
、熱間圧延を行ない、その後直接溶体化処理又は通常の
再加熱浴体化処理と冷間加工処理を行なって、降伏強さ
く 0.2 %耐力)及び伸びを測定した。第2表に熱
間圧延後の各種処理の条件とともに降伏強さ及び伸びの
測定結果を示す。
第 1 表 第2表の結果より、本発明の直接溶体化処理加工を施し
たものに匹敵する高強度が得られることが明らかである
実施例2 前記第1表の合金3を1150℃に均熱した後、熱間圧
延を行ない、その後第3表に示す条件にて直接溶体化処
理又は再加熱による溶体化処理を行ない、冷間加工処理
を行なって降伏強さく0.2%耐力)及び伸びを測定し
、その結果この第6表からも本発明処理によって容易に
強化が可能なことが明らかである。
実施例6 前記第1表中の合金1を1080℃又は1200℃に均
熱した後、熱間圧延を行ないその後直接溶体化処理又は
通常の再加熱溶体化処理と冷「用加工処理を行ない、得
られた板材から圧延方向と直角に2闘厚さ×10闇巾×
75醪長さの試験片を採取してSaC試験を実施した。
こ\におけるsea試験は添付図面に示す3点にて支持
(4)している6点支持ビーム冶具(2)を用いて、上
記の試験片(1)に降伏強さく0.2%耐力)に相当す
る引張応力を付加し、10気圧H,S、10気圧Co、
でH,S 、 co、を飽和させた10%Napl 溶
液(温度175℃)中に20日間浸漬し、割れ発生の有
無を観察する方法によった。第4表に熱間圧延後の各種
処理の条件とともに降伏強さ、Soo試験結果を纏めて
示す。
第4表によれば本発明処理を施したものは大きな強度を
有し800℃を下回る低温域から直接溶体化処理した後
冷間加工したものに比べ耐sea性がすぐれ、又同一強
度レベルの従来の再加熱溶体化処理手強冷間加工処理材
に比べても耐sea性が良好なことが明らかである。
以上説明したように本発明の効果は頗る大きく、その工
業的価値は高いものである。
【図面の簡単な説明】
添付図面は板状試験片用sea試験冶具を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 j、Ni 、 Or 、 Mo を含有するオーステナ
    イト系材料を1000℃以上の温度に加熱して熱間加工
    を行ない、熱間加工後そのま\の状態で800℃以上の
    温度から急冷処理することを特徴とするNi 、 01
    − 、 Mo を含有するオーステナイト系材料の製造
    方法。 2、Ni 、 Or 、 Mo を含有するオーステナ
    イト系材料を1000℃以上の温度に加熱して熱間加工
    を行ない、熱間加工後そのま\の状態で800℃以上の
    温度から急冷処理し、さらに冷間加工を施すことを特徴
    とするNi 、 Or 。 M、を含有するオーステナイト系材料の製造方法。
JP19792783A 1983-10-22 1983-10-22 オ−ステナイト系材料の製造方法 Pending JPS6089518A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6244523A (ja) * 1985-08-20 1987-02-26 Sumitomo Metal Ind Ltd オ−ステナイト系ステンレス棒鋼の製造方法
EP0241553A1 (en) * 1985-10-15 1987-10-21 Aichi Steel Works, Ltd. High strength stainless steel, and process for its production

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