JPS61119654A - 耐食性と溶接性にすぐれたラインパイプ用鋼 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 耐食性と溶接性にすぐれたラインパイプ用鋼の改良に関
してこの明細書で述べる技術内容は、安価なマルテンサ
イト系ステンレス鋼の上記使途での適合に関する、開発
研究の成果を提案するところにある。

近年来、掘削環境のとくに厳しい油井、ガス井の利用が
進められつつあるが、深層にわたるため、高温・高圧の
Ｈ２Ｓ−ＣＯ２・０１などによる厳しい腐食を受けるこ
とから、油井管用鋼にステンレス鋼が多く使用され始め
るようになった。ここにＨ２Ｓ分圧の比較的に低いいわ
ゆるスィ−ト環境にあっては１３Ｃ「を代表とするマル
テンサイト系ステンレス鋼、またＨ２Ｓ分圧のかなりに
高い、いわゆるサワー環境では２相ステンレス鋼がそれ
ぞれ用いられる。

油井管用鋼に比べると、ラインパイプ用鋼としてのステ
ンレス鋼の適用はやや遅れ気味で、むしろ防食手法とし
て脱水処理やインヒビタの利用、さらには電気防食が、
むしろ好んで行われて来たが、それらの適用によるコス
ト、経費への影響を考慮し、ステンレス鋼がラインパイ
プ用鋼にも使用され始めるに至った。

（従来の技術） ラインパイプ用の使途においてはＨ２Ｓの存否に拘わら
ず、主に２相ステンレス鋼が専ら主流を占め、油井管用
鋼にあっては腐食環境に対応して１３Ｃｒマルテンサイ
ト系ステンレス鋼と、それに比しコストの嵩む２相ステ
ンレス鋼とが選択されたのと事情を異にしている。

つまり、ラインパイプとして必要な強度、じん性につい
ては、何れのステンレス鋼によっても満足させ得るがと
くにマルテンサイト系ステンレス鋼は、一般に溶接性に
関して問題がある上に、たといスィート環境に属する油
又はガスの輸送に供したときであっても長年の使用を経
る間に、管内に付着停滞した硫化物が硫酸塩還元や、バ
クテリアの作用などを受けてＨｚＳに変質しサワー環境
化するおそれなしとしないので信頼性に欠けることによ
る。

２層ステンレス鋼はＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏなどの含有量が高
いため非常に高価につき、この問題の打解が課題となっ
ていたわけである。

尤もマルテンサイト系ステンレス鋼の溶接性に関しては
、特公昭５１−１３４６３号公報に、ＣおよびＮの低減
による溶接割れ感受性の改良について報告されているが
、ラインパイプ用鋼に必要な程度の溶接部じん性を期待
することはできない。

（発明が解決しようとする問題点） サワー環境又はサワー環境°化を来すような原油または
天然ガスのパイプラインの敷設に用いるラインパイプ用
の安価なマルテンサイト系ステンレス鋼について、十分
な耐食性と溶接性を必要な強度じん性にあわせ兼備させ
ることが、この発明の目的である。

（問題点を解決するための手段） 発明者らは、Ｃ，Ｎの低減に加えて、ＡＪまたＣａさら
には■を含有させることによって、ラインパイプ用鋼管
の使途で必要な耐食性、溶接性が強度およびじん性にあ
わせて有利に改善されることをあまた実験研究を経て解
明するに至った。

すなわち上記の目的は、次に掲げるマルテンサイト系ス
テンレス鋼の成分組成範囲において有利適切に成就され
る。

第１発明 Ｃ：　　０．０２ｗｔ％以下、Ｓｉ　　：　　１．０ｗ
ｔ％以下、Ｍｎ　：　　２，０ｗｔ％以下、Ｎ　ｉ　　
：　　０，５〜３．０ｗｔ％、Ｃｒ　：　１１〜１５ｗ
ｔ％、Ｍｏ　：　　０．５〜１．５ｗｔ％、Ａｌ：０．
０１〜０．Ｉｗｔ％、ｐ　：　　０．０３ｗｔ％未満、
Ｓ：０．００３ｗｔ％未満、Ｎ　：　　０．０２ｗｔ％
以下を含み残部実質、的に鉄及び不可避的不純物からな
ることを特徴とする、耐食性と溶接性にすぐれたライン
パイプ用鋼。

第２発明 第１発明の組成成分を基本成分として、さらに８％の１
〜５倍に相当するＣａを含有した成分組成のラインパイ
プ用鋼。

第３発明 第１発明の組成成分を基本成分として、さらに８％の１
〜５倍に相当するＣａと０，１０　ｗｔ％以上ｏ、１５
ｗｔ％以下の■とを含有した成分組成のラインパイプ用
鋼。

なお不可避的不純物というのはＮｂ、Ｖ、Ｃｕ。

などを指し、許容限度はそれぞれ０．０５％。

０．０６％、０．１％程度淑下である。

製鋼手段は一般的な電気炉で溶製し、（溶銑と混銑する
場合もある）上下吹き転炉において、脱炭、脱硫を行な
った後、真空脱ガス装置で脱炭、脱硫を行なうか、又は
ｖＯＤプロセスにおいて、脱炭を行なうことにより、当
該の組成の鋼を溶製し、連続鋳造工程、又は造塊、分塊
工程によりスラブ又はブルームを製造することができ、
厚板ミルにより厚板を、ホットストリップミルにより熱
延コイルを得て、造管材としたり、また大形ミルにより
ビレットを製造したのち、傾斜圧延方式によりシームレ
スパイプを製造することもできる。

厚板、ホットコイルはさらに、ＵＯＥミル、電縫溶接ミ
ル等により管に製管される。

そのようにして製造されたＵＯＥ鋼管、電縫鋼管、シー
ムレス鋼管は、誘導加熱により熱処理される。また、Ｕ
ＯＤミル、電縫溶接ミルで製造される場合には、板の状
態で、熱処理されることもある。

（作　用） 各発明の何れにおいてもＣは耐炭酸ガス腐食性と、溶接
性に関して低い程のぞましく　、０，０２ｗｔ％よりも
多いと溶接部の溶接割れ感受性が高くなるほか、溶接部
じん性が悪くなるので０．０２ｗｔ％以下に制限する。

またＳｌは脱酸剤として有効である上、強度上昇に寄与
するが１．０ｗｔ％をこえるとじん性が劣化するので、
１．０ｗｔ％以下とする。

次にＭｎは、オーステナイト生成元素でδフェライトの
調整に有効な成分であるが２．ｏｗｔ％をこえると耐食
性を劣化させるようになるので、２，０ｗｔ％以下とす
る。

次にＮｉは溶接部のしん性、割れ感受性、そして耐食性
に有用な成分として、０，５ｗｔ％に満たないと実効が
あられれず、また３、０ｗｔ％をこえると、塩化物割れ
感受性が＾まるようになるので、０．５〜３．ｏｗｔ％
の範囲にしなければならない。

そしてＣｒは耐炭酸ガス腐食に有効であるが１１ｗｔ％
に満たないと耐食性が不充分でまた１５ｗｔ％をこえる
と溶接部の割れ感受性が増大し加えてじん性劣化の原因
となるので、１１〜１　ｓｗｔ％の範囲とする。

Ｍｏもまた耐炭酸ガス腐食に有効であり、０．５ｗｔ％
以上にて十分な耐食性をもたらすが１．５ｗｔ％を越え
ても耐食性増強の効果は飽和に達するほか、強度、じん
性の劣化を来すので、０．５〜１．５ｗｔ％とする。

またＡＪ２は溶接性を一向上させる効果を、０．０１Ｗ
【％以上の含有によってもたらすが０１１ｗｔ％を越え
てもその効果は飽和するので、０．０１〜００１ｗｔ％
とする。

Ｐは耐水素割れ性に及ぼす悪影響が０．０３１ｔ％以上
で顕著になり始めるので０．０３ｗｔ％未満とする。

Ｓはじん性とりわけ溶接部じん性についての悪影響が０
．００３ｗｔ％以上にて、急激にあられれるので０．０
０３ｗｔ％未満にする必要がある。

Ｎは溶接部のじん性を劣化させ、その影響はとくに０．
０２ｗｔ％を越えると顕著になるので、０．０２ｗｔ％
以下に制限しなければならない。

以上の組成と成分量の配慮によって所期した一応の成果
は満足され得るが実際上、さらに＾度の要請に対しては
、ざらにＣａ又はＣａおよび■を加えることができる。

Ｃａは溶接性を向上さ°せるのに寄与するが、Ｓ量と相
関があり、８％の１〜５倍の範囲で奏効し、１倍に満た
ないとき実効に乏しい反面５倍をこえると溶接割れ感受
性が却って増大する不利がある。

■は、溶接部じん性の向上に対してほぼ０．１０ｗｔ％
以上で顕著に奏効するが０．１５１ｔ％を越えると却っ
て溶接部じん性を悪くするため０．１０　ｗｔ％〜０．
ｌ５ｗｔ％にしなければならない。

（実施例） 電気炉を用い、表１に成分組成を掲げたＮｏ。

１〜Ｎｏ、１７の鋼を溶接し、分塊圧延、熱間圧延を常
法に従って施し１２．５ｍｓ厚の熱延鋼板を試作し・　
た。この熱延鋼板は、１０５０℃、　３０１ｉｎの溶体
化処理をしたのち、６００〜７００℃の温度域にて焼鈍
することによって、０，２％ｐ、ｓ、で４０〜５０ｋｇ
ｆ／−鵬２に揃うように調整を加えた。

溶接性として、熱影響部じん性を調べるため、全供試鋼
に同一条件にてサブマージアーク溶接を施し、その熱影
響部から２＋＋ａ＋Ｖノツチフルサイズのシャルビ衝撃
試験片を採取した。

次に耐食性の調査試料として、各熱延鋼板の板厚１／４
の表層を切削除去した上、厚み３■、幅３０＋ｅｍ、長
さ３〇−醜のサイズに採取した。

ざらに耐応力腐食割れを調査するために上記の熱影響部
と母材部とから、何れも板厚１／４の表層を切削除去し
て切り出した厚み３１ｍ、幅２０１１１、長さ８０＋ｕ
の試験片を用意した。

シャルピー衝撃試験・は−１０℃における吸収エネルギ
を測定し、溶接性の評価を行った。

耐食性については試験温度１５０℃のオートクレーブ中
でＣＯ２分圧ｆｅａｔｓ　、　Ｈ２Ｓ分圧０．００５ａ
ｔＩｌ、　Ｎａ　Ｃｆｌ　：　　３，５％、２８日間浸
漬試験での腐食速度を、ＭＰＹによる数値によって比較
した。

なお応力腐食割れ試験は試験片に０字曲げ（曲げ部の曲
率半径１５鳳−）を施し、上記した腐食試験環境におけ
る割れの発生有無で判定した。

以上の試験結果を表２にまとめて示す。

（発明の効果） 第１〜第３各発明ともラインパイプの使途で遭遇の可能
性のあるサワーな環境において必要な耐食性を、マルテ
ンサイト系ステンレス鋼組成域において、とくに溶接性
つまり溶接熱影響部の充分に高いしん性確保の下に、充
足することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．０２ｗｔ％以下、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、 Ｎｉ：０．５〜３．０ｗｔ％、 Ｃｒ：１１〜１５ｗｔ％、 Ｍｏ：０．５〜１．５ｗｔ％、 Ａｌ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、 Ｐ：０．０３ｗｔ％未満、 Ｓ：０．００３ｗｔ％未満 Ｎ：０．０２ｗｔ％以下、 を含み、残部実質的に鉄及び不可避的不純物からなるこ
   とを特徴とする、耐食性と溶接性にすぐれたラインパイ
   プ用鋼。 ２、Ｃ：０．０２ｗｔ％以下、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、 Ｎｉ：０．５〜３．０ｗｔ％、 Ｃｒ：１１〜１５ｗｔ％、 Ｍｏ：０．５〜１．５ｗｔ％、 Ａｌ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、 Ｐ：０．０３ｗｔ％未満、 Ｓ：０．００３ｗｔ％未満 Ｎ：０．０２ｗｔ％以下、 を含み、さらにＳ％の１〜５倍に相当する Ｃａを含有し、残部実質的に鉄及び不可避的不純物から
   なることを特徴とする、耐食性と溶接性にすぐれるライ
   ンパイプ用鋼。 ３、Ｃ：０．０２ｗｔ％以下、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、 Ｎｉ：０．５〜３．０ｗｔ％、 Ｃｒ：１１〜１５ｗｔ％、 Ｍｏ：０．５〜１．５ｗｔ％、 Ａｌ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、 Ｐ：０．０３ｗｔ％未満、 Ｓ：０．００３ｗｔ％未満 Ｎ：０．０２ｗｔ％以下、 を含み、さらにＳ％の１〜５倍に相当する Ｃａと、０．１０％以上０．１５ｗｔ％以下のＶとを含
   有し、残部鉄及び不可避的不純物からなることを特徴と
   する、耐食性と溶接性にすぐれるラインパイプ用鋼。