JPS6144129B2 - - Google Patents

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JPS6144129B2
JPS6144129B2 JP56090603A JP9060381A JPS6144129B2 JP S6144129 B2 JPS6144129 B2 JP S6144129B2 JP 56090603 A JP56090603 A JP 56090603A JP 9060381 A JP9060381 A JP 9060381A JP S6144129 B2 JPS6144129 B2 JP S6144129B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
less
stress corrosion
corrosion cracking
alloy
cracking resistance
Prior art date
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Expired
Application number
JP56090603A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57207142A (en
Inventor
Takeo Kudo
Daiji Moroishi
Akio Ikeda
Yasuo Ootani
Yasutaka Okada
Kunihiko Yoshikawa
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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Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP9060381A priority Critical patent/JPS57207142A/en
Priority to US06/383,803 priority patent/US4400209A/en
Priority to GB08216703A priority patent/GB2103655B/en
Priority to DE3221878A priority patent/DE3221878A1/en
Priority to SE8203627A priority patent/SE452477B/en
Priority to FR8210116A priority patent/FR2507628A1/en
Publication of JPS57207142A publication Critical patent/JPS57207142A/en
Publication of JPS6144129B2 publication Critical patent/JPS6144129B2/ja
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  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明は、優れた耐応力腐食割れ性および熱
間加工性を有し、特に油井管の製造に用いるのに
適した合金に関するものである。 近年、エネルギー事情の悪化から、油井および
天然ガス井は深井戸化の傾向が著しく、かつ湿潤
な硫化水素をはじめ、炭酸ガスや塩化イオンなど
の腐食性成分を含有する苛酷な腐食環境下での石
油および天然ガスの採掘が予儀なくされつつあ
る。 このような厳しい環境下での石油および天然ガ
スの掘削に伴い、これに使用される油井管にも優
れた耐食性、特に耐応力腐食割れ性が要求される
ようになつてきている。 一方、油井管の一般的腐食対策として、インヒ
ビタと呼ばれる腐食抑制剤を投入する方法が知ら
れているが、この方法は、例えば海上油井などに
は有効に活用できない場合が多い。 かかる点から、最近では油井管の製造に、ステ
ンレス鋼はじめ、インコロイやハステロイ(いず
れも商品名)といつた高級な耐食性高合金鋼の採
用も検討されはじめているが、いまのところ、こ
れらの合金に関して、H2S−CO2−Cl-の油井環
境での腐食挙動についての詳細は十分に解明され
るに至つていないのが現状である。 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、深井戸や苛酷な腐食環境、特にH2S−CO2
Cl-の油井環境下での石油掘削に十分耐え得るす
ぐれた耐応力腐食割れ性をもつた油井管を得べく
研究を行なつた結果、 (a) H2S−CO2−Cl-環境下における腐食の主た
るものは応力腐食割れであるが、この場合の応
力腐食割れ態様は、オーステナイトステンレス
鋼における一般的なそれとは挙動を全く異にす
るものであること。すなわち、一般の応力腐食
割れがCl-の存在と深く係わるものであるのに
対して、上記の油井環境によるものではCl-
さることながら、それ以上にH2Sの影響が大き
いこと。 (b) 油井管として実用に供される鋼管は一般に、
強度上の必要から冷間加工が施されるが、冷間
加工は上記応力腐食割れに対する抵抗性を著し
く減少させること。 (c) H2S−CO2−Cl-環境での鋼の溶出速度(腐
食速度)は、Cr,Ni,Mo、およびWの含有量
に依存し、これらの成分からなる表面皮膜によ
つて耐食性が保持され、かつこれらの成分は、
応力腐食割れに対してもその抵抗性を高め、特
にMoはCrに対し10倍の効果を、またMoはWの
2倍の効果をもつており、したがつて、この
MoおよびWが、 Cr(%)+10Mo(%)+5W(%) ≧50%, 1.0%≦Mo(%)+1/2W(%)<3.5%, の条件式を満足すると共に、Ni含有量を25〜60
%、Cr含有量を22.5〜40%とすると、冷間加工材
であつても、きわめて腐食性の強いH2S−CO2
Cl-の油井環境下、特に150℃以下の悪環境にお
いて、応力腐食割れに対して優れた抵抗性を示す
表面皮膜が得られること。 (d) Niについては表面皮膜に対する効果だけで
なく、組織的にも応力腐食割れ抵抗性を高める
効果があること。 (e) 不可避不純物としてのS含有量を0.0007%以
下に低減させると、合金の熱間加工性が著しく
改善されるようになること。 (f) 合金成分としてCu:2%以下を含有させる
と、耐食性がさらに一段と改善されるようにな
ること。 (g) 合金成分として、希土類元素:0.10%以下、
Y:0.20%以下、Mg:0.10%以下、Ti:0.5%
以下、およびCa:0.10%以下のうちの1種ま
たは2種以上を含有させると、熱間加工性がさ
らに一段と改善されるようになること。 以上(a)〜(g)に示される知見を得たのである。 したがつて、この発明は、上記知見にもとづい
てなされたものであつて、C:0.1%以下、Si:
1.0%以下、Mn:2.0%以下、P:0.030%以下、
S:0.0007%以下、sol.Al:0.5%以下、Ni:25〜
60%、Cr:22.5〜40%を含有し、Mo:3.5%未満
およびW:7%未満のうちの1種または2種を含
有し、さらに必要に応じてCu:2%以下と、希
土類元素:0.10%以下、Y:0.20%以下、Mg:
0.10%以下、Ti:0.5%以下、およびCa:0.10%
以下のうちの1種または2種以上を含有し、残り
がFeと不可避不純物からなる組成(以上重量
%、以下%の表示はすべて重量%を表わす)を有
すると共に、 Cr(%)+10Mo(%)+5W(%)≧50%, 1.0%≦Mo(%)+1/2W(%)<3.5%, の条件式を満足し、しかも優れた耐応力腐食割れ
性と熱間加工性を有し、特に150℃以下のきわめ
て腐食性の強いH2S−CO2−Cl-の油井環境下で
使用される油井管の製造に用いるのに適した合金
に特徴を有するものである。 つぎに、この発明の合金において、成分組成範
囲を上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) C その含有量が0.10%を越えると、粒界応力腐
食割れが生じやすくなることから、その上限値
を0.10%と定めた。 (b) Si Siは脱酸成分として必要な成分であるが、そ
の含有量が1.0%を越えると、熱間加工性が劣
化するようになることから、その上限値を1.0
%と定めた。 (c) Mn Mn成分にはSiと同様に脱酸作用があり、し
かもこの成分は応力腐食割れ性にほとんど影響
を及ぼさない成分であることから、その上限値
を高めの2.0%と定めた。 (d) P 不可避不純物としてのP成分には、その含有
量が0.030%を越えると、応力腐食割れ感受性
を高める作用が現れるので、上限値を0.030%
と定めて応力腐食割れ感受性を低位の状態に保
持する必要がある。 (e) S 不可避不純物であるSの含有量を0.0007%以
下に低減すると、熱間加工性が一段と向上する
ようになることから、S含有量の上限値を
0.0007%として、合金が優れた熱間加工性をも
つようにした。このことは、例えばS含有量を
種々変化させた25%Cr−50%Ni−3%Mo系合
金の鋼塊(単重:150Kg)から、熱間加工性を
評価する目的でしばしば採用されているねじり
試験用の試験片(平行部の寸法:直径8mmφ×
長さ30mm)を採取し、この試験片を用いて、破
断に至るまでのねじり回数を測定した結果を示
す第1図によつても明らかである。すなわち、
第1図には、0.0007%のS含有量を境にして、
これより低いS含有量ではねじり回数が急激に
増大し、熱間加工性の著しい向上がはかられて
いることが示されている。 (f) Al AlはSiおよびMnと同様に脱酸成分として有
効であり、Sol.Al含有量で0.5%まで含有させ
ても合金の特性を何らそこなうものではないこ
とから、その含有量をsol.Al含有量で0.5%以
下と定めた。 (g) Ni Ni成分には合金の耐応力腐食割れ性を向上
させる作用があるが、その含有量が25%未満で
は所望のすぐれた耐応力腐食割れ性を確保する
ことができず、一方60%を越えて含有させても
耐応力腐食割れ性にさらに一段の向上効果は現
われず、経済性をも考慮して、その含有量を25
〜60%と定めた。 (h) Cr Cr成分は、Ni,Mo、およびW成分との共存
において、耐応力腐食割れ性を著しく改善する
成分であるが、その含有量を22.5%未満として
も熱間加工性が改善されるようになるものでも
なく、逆に所望の耐応力腐食割れ性を確保する
ためには、MoやWの含有量をそれだけ増加さ
せなければならず、経済的に不利となることか
ら、その下限値を22.5%と定めた。一方、その
含有量が40%を越えると、いくらS含有量を低
減させても熱間加工性の劣化は避けることがで
きないことから、その上限値を40%と定めた。 (i) MoおよびW 上記のように、これらの成分には、Niおよ
びCrとの共存において耐応力腐食割れ性を改
善する均等的作用があるが、それぞれMo:3.5
%以上、およびW:7%以上含有させても、環
境温度が150℃以下のH2S−CO2−Cl-の腐食環
境では、さらに一段の改善効果が現われず、経
済性を考慮して、それぞれの含有量を、Mo:
3.5%未満、W:7%未満と定めた。また、Mo
とWの含有量に関して、条件式:Mo(%)+1/2 W(%)で規定するのは、WがMoに対し原子
量が約2倍で、効果の点では約1/2で均等となる ことからで、この値が1.0%未満では特に150℃以
下の上記悪環境下で所望の耐応力腐食割れ性が得
られず、一方、この値を3.5%以上としても、上
記の通り実質的に不必要な量のMoおよびWの含
有となり、経済的でなく、かかる点か
ら、Mo(%)+1/2W(%)の値を1.0〜3.5%未 満と定めた。 (j) Cu Cu成分には合金の耐食性を向上させる作用
があるので、特に一段とすぐれた耐食性が要求
される場合に必要に応じて含有されるが、2%
を越えて含有させると、熱間加工性が劣化する
ようになることから、その上限値を2%と定め
た。 (k) 希土類元素,Y,Mg,Ti、およびCa これらの成分には、熱間加工性をさらに改善
する均等的作用があるので、厳しい条件で熱間
加工が行なわれる場合に、必要に応じて含有さ
れるが、それぞれ希土類元素:0.10%、Y:
0.20%、Mg:0.10%、Ti:0.5%、およびCa:
0.10%を越えて含有させても、熱間加工性に改
善効果は見られず、むしろ劣化現象さえ現われ
るようになることから、それぞれの含有量を、
希土類元素:0.10%以下、Y:0.20%以下、
Mg:0.10%以下、Ti:0.5%以下、およびCa:
0.10%以下と定めた。 (l) Cr(%)+10Mo(%)+5W(%) 第2図は厳しい腐食環境下での耐応力腐食割
れ性に関し、Cr(%)+10Mo(%)+5W(%)
とNi(%)との関係を示したものである。す
なわち、Cr,Ni,Mo,およびWの含有量を
種々変化させたCr−Ni−Mo系、Cr−Ni−W
系、およびCr−Ni−Mo−W系の鋼を溶製し、
鋳造し、鍜伸し、熱間圧延して板厚:7mmの板
材とし、ついでこの板材に、温度:1050℃に30
分保持後水冷の溶体化処理を施した後、強度向
上の目的で加工率:30%の冷間加工を加え、こ
の結果得られた鋼板から圧延方向と直角に、厚
さ:2mm×幅:10mm×長さ:75mmの試験片を切
り出し、この試験片について、第3図に示す3
点支持ビーム冶具を用い、前記試験片Sに0.2
%耐力に相当する引張応力を付加した状態で、
10気圧のH2Sおよび10気圧のCO2でH2Sおよび
CO2を飽和させた20%NaCl溶液(温度:150
℃)中に1000時間浸漬の応力腐食割れ試験を行
ない、試験後、前記試験片における割れ発生の
有無を観察した。これらの結果に基き、発明者
等が独自に設定した条件式:Cr(%)+10Mo
(%)+5W(%)とNi含有量との間には、耐応
力腐食割れ性に関して、第2図に示される関係
があることが明確になつたのである。なお、第
2図において、〇印は割れ発生なし、×印は割
れ発生をそれぞれ示すものである。第2図に示
される結果から、Cr(%)+10Mo(%)+5W
(%)の値が50%未満にして、Ni含有量が25%
未満では所望のすぐれた耐応力腐食割れ性は得
られないことが明らかである。 なお、この発明の合金において、不可避不純物
としてB,Sn,Pb、およびZnをそれぞれ0.1%以
下の範囲で含有しても、この発明の合金の特性が
何らそこなわれるものではない。 つぎに、この発明の合金を実施例により比較例
および従来例と対比しながら説明する。 実施例 それぞれ第1表に示される成分組成をもつた溶
湯を通常の電気炉および脱硫の目的でAr−酸素
脱炭炉(AOD炉)を併用した溶製した後、直
径:500mmφのインゴツトに鋳造し、ついでこの
インゴツトに温度:1200℃で熱間鍜造を施して直
径:150mmφのビレツトを成形し、この場合熱間
加工性を評価する目的でビレツトに割れの発生が
あるか否かを観察し、引続いて前記ビレツトより
熱間押出加工により直径:60mmφ×肉厚:4mmの
素管を成形した後、さらにこれに抽伸加工にて22
%の冷間加工を施して直径:55mmφ×肉厚:3.1
mmの寸法とすることによつて、本発明合金管材1
〜15、比較合金管材1〜4、および従来合金管材
1〜3をそれぞれ製造した。
The present invention relates to an alloy that has excellent stress corrosion cracking resistance and hot workability, and is particularly suitable for use in manufacturing oil country tubular goods. In recent years, due to the deterioration of the energy situation, oil and natural gas wells have tended to become deeper and deeper, and they are exposed to harsh corrosive environments containing humid hydrogen sulfide, as well as corrosive components such as carbon dioxide and chloride ions. Extraction of oil and natural gas is becoming more difficult. As oil and natural gas are drilled in such harsh environments, the oil country tubular goods used therein are also required to have excellent corrosion resistance, particularly stress corrosion cracking resistance. On the other hand, as a general anti-corrosion measure for oil country tubular goods, it is known to introduce a corrosion inhibitor called an inhibitor, but this method is often not effective for use in offshore oil wells, for example. From this point of view, consideration has recently begun to be given to the use of high-grade corrosion-resistant high-alloy steels such as stainless steel and Incoloy and Hastelloy (both trade names) for the production of oil country tubular goods. At present, the details of the corrosion behavior of H 2 S−CO 2 −Cl in an oil well environment have not been fully elucidated. Therefore, from the above-mentioned point of view, the present inventors investigated deep wells and severe corrosive environments, especially H 2 S−CO 2
As a result of research aimed at obtaining oil country tubular goods with excellent stress corrosion cracking resistance that can withstand oil drilling in a Cl - oil well environment, we found that (a) an H 2 S−CO 2 −Cl - environment; The main type of corrosion in steel is stress corrosion cracking, but the behavior of stress corrosion cracking in this case is completely different from that of general austenitic stainless steel. In other words, whereas general stress corrosion cracking is deeply related to the presence of Cl - , in the oil well environment mentioned above, the influence of H 2 S is greater than that of Cl - . (b) Steel pipes used for practical use as oil country tubular goods are generally
Cold working is performed to improve strength, but cold working significantly reduces the resistance to stress corrosion cracking. (c) The elution rate (corrosion rate) of steel in an H 2 S−CO 2 −Cl environment depends on the contents of Cr, Ni, Mo, and W, and is affected by the surface film made of these components. Corrosion resistance is maintained and these components are
It also increases its resistance to stress corrosion cracking, and in particular, Mo is 10 times more effective than Cr and twice as effective as W.
Mo and W satisfy the following conditional expressions: Cr (%) + 10Mo (%) + 5W (%) ≧50%, 1.0%≦Mo (%) + 1/2W (%) <3.5%, and the Ni content is 25-60
%, and the Cr content is 22.5 to 40%, H2SCO2− , which is extremely corrosive, even if it is a cold-worked material.
It is possible to obtain a surface film that exhibits excellent resistance to stress corrosion cracking in a Cl - oil well environment, especially in a harsh environment below 150°C. (d) Ni has the effect of increasing stress corrosion cracking resistance not only on the surface film but also on the structure. (e) When the S content as an unavoidable impurity is reduced to 0.0007% or less, the hot workability of the alloy is significantly improved. (f) When Cu: 2% or less is included as an alloy component, corrosion resistance is further improved. (g) Rare earth elements: 0.10% or less as alloy components;
Y: 0.20% or less, Mg: 0.10% or less, Ti: 0.5%
When one or more of the following and Ca: 0.10% or less is contained, hot workability is further improved. The findings shown in (a) to (g) above were obtained. Therefore, this invention was made based on the above knowledge, and includes C: 0.1% or less, Si:
1.0% or less, Mn: 2.0% or less, P: 0.030% or less,
S: 0.0007% or less, sol.Al: 0.5% or less, Ni: 25~
60%, Cr: 22.5 to 40%, contains one or two of Mo: less than 3.5% and W: less than 7%, and if necessary, Cu: 2% or less, and a rare earth element. : 0.10% or less, Y: 0.20% or less, Mg:
0.10% or less, Ti: 0.5% or less, and Ca: 0.10%
Contains one or more of the following, with the remainder consisting of Fe and unavoidable impurities (all % by weight and % by weight below), and Cr (%) + 10Mo (%) )+5W(%)≧50%, 1.0%≦Mo(%)+1/2W(%)<3.5%, and has excellent stress corrosion cracking resistance and hot workability. In particular, the alloy is suitable for use in manufacturing oil country tubular goods used in oil well environments of extremely corrosive H2S - CO2 - Cl- at temperatures below 150°C. Next, the reason why the composition range of the alloy of the present invention is limited as described above will be explained. (a) C If its content exceeds 0.10%, intergranular stress corrosion cracking is likely to occur, so the upper limit was set at 0.10%. (b) Si Si is a necessary component as a deoxidizing component, but if its content exceeds 1.0%, hot workability will deteriorate, so its upper limit should be set at 1.0%.
%. (c) Mn The Mn component has a deoxidizing effect like Si, and since this component has little effect on stress corrosion cracking resistance, the upper limit was set at a rather high value of 2.0%. (d) P The P component as an unavoidable impurity has the effect of increasing stress corrosion cracking susceptibility when its content exceeds 0.030%, so the upper limit should be set at 0.030%.
It is necessary to maintain stress corrosion cracking susceptibility at a low level by determining the following. (e) S If the content of S, which is an unavoidable impurity, is reduced to 0.0007% or less, hot workability will be further improved.
0.0007% so that the alloy has excellent hot workability. This is often adopted, for example, for the purpose of evaluating the hot workability of steel ingots (unit weight: 150 kg) of 25% Cr-50% Ni-3% Mo alloys with various S contents. Test piece for torsion test (dimensions of parallel part: diameter 8 mmφ
This is also clear from Figure 1, which shows the results of measuring the number of twists until breakage using this test piece. That is,
Figure 1 shows that with the S content at 0.0007%,
It has been shown that when the S content is lower than this, the number of twists increases rapidly, and hot workability is significantly improved. (f) Al Al is effective as a deoxidizing component like Si and Mn, and even if it is contained up to 0.5% in Sol.Al content, it will not impair the properties of the alloy. .Al content is set at 0.5% or less. (g) Ni The Ni component has the effect of improving the stress corrosion cracking resistance of the alloy, but if its content is less than 25%, the desired excellent stress corrosion cracking resistance cannot be secured; Even if the content exceeds 25%, no further improvement in stress corrosion cracking resistance will be obtained, and considering economic efficiency, the content should be reduced to 25%.
~60%. (h) Cr The Cr component is a component that significantly improves stress corrosion cracking resistance when coexisting with Ni, Mo, and W components, but hot workability is not improved even if its content is less than 22.5%. On the contrary, in order to secure the desired stress corrosion cracking resistance, the content of Mo and W must be increased by that amount, which is economically disadvantageous, so the lower limit The value was set at 22.5%. On the other hand, if the S content exceeds 40%, deterioration of hot workability cannot be avoided no matter how much the S content is reduced, so the upper limit was set at 40%. (i) Mo and W As mentioned above, these components have an equal effect on improving stress corrosion cracking resistance when coexisting with Ni and Cr, but each Mo: 3.5
% or more and W: 7% or more, in a corrosive environment of H 2 S - CO 2 - Cl - where the environmental temperature is 150°C or less, no further improvement effect appears, and considering economic efficiency, , each content is Mo:
It was set as less than 3.5% and W: less than 7%. Also, Mo
Regarding the content of Therefore, if this value is less than 1.0%, the desired stress corrosion cracking resistance cannot be obtained, especially under the above-mentioned adverse environment of 150℃ or less.On the other hand, even if this value is 3.5% or more, as mentioned above, the desired stress corrosion cracking resistance cannot be obtained. The content of unnecessary amounts of Mo and W would be uneconomical, and from this point of view, the value of Mo (%) + 1/2 W (%) was set at 1.0 to less than 3.5%. (j) Cu Since the Cu component has the effect of improving the corrosion resistance of the alloy, it is included as necessary especially when even better corrosion resistance is required, but 2%
If the content exceeds 2%, hot workability deteriorates, so the upper limit was set at 2%. (k) Rare earth elements, Y, Mg, Ti, and Ca These components have a uniform effect to further improve hot workability, so they can be used as needed when hot working is carried out under severe conditions. Rare earth elements: 0.10%, Y:
0.20%, Mg: 0.10%, Ti: 0.5%, and Ca:
Even if the content exceeds 0.10%, there will be no improvement effect on hot workability, and even deterioration will appear.
Rare earth elements: 0.10% or less, Y: 0.20% or less,
Mg: 0.10% or less, Ti: 0.5% or less, and Ca:
It was set at 0.10% or less. (l) Cr (%) + 10Mo (%) + 5W (%) Figure 2 shows stress corrosion cracking resistance under severe corrosive environments. Cr (%) + 10Mo (%) + 5W (%)
This shows the relationship between Ni (%) and Ni (%). That is, Cr-Ni-Mo system, Cr-Ni-W system with various contents of Cr, Ni, Mo, and W
system, and Cr-Ni-Mo-W system steel,
It is cast, stretched, and hot rolled into a plate with a thickness of 7 mm, and then this plate is heated at a temperature of 1050℃ for 30 minutes.
After holding for 30 minutes, water-cooling solution treatment is applied, and cold working is applied at a processing rate of 30% for the purpose of improving strength.The resulting steel plate is then processed perpendicularly to the rolling direction to a thickness of 2 mm x width: A test piece of 10 mm x length: 75 mm was cut out, and the test piece shown in Figure 3 was
Using a point support beam jig, the test piece S was
With a tensile stress equivalent to % proof stress added,
H2S and 10 atm H2S and 10 atm CO2
20% NaCl solution saturated with CO2 (temperature: 150
A stress corrosion cracking test was carried out by immersing the test pieces in 1,000 hours of immersion in 1000°C (°C), and after the test, the presence or absence of cracking in the test pieces was observed. Based on these results, the inventors independently set a conditional expression: Cr (%) + 10Mo
It has become clear that there is a relationship between (%) + 5W (%) and Ni content with respect to stress corrosion cracking resistance, as shown in Figure 2. In addition, in FIG. 2, the mark ◯ indicates no cracking, and the mark x indicates cracking. From the results shown in Figure 2, Cr (%) + 10Mo (%) + 5W
(%) value is less than 50%, Ni content is 25%
It is clear that the desired excellent stress corrosion cracking resistance cannot be obtained if it is less than that. Note that even if the alloy of the present invention contains B, Sn, Pb, and Zn as unavoidable impurities in a range of 0.1% or less, the properties of the alloy of the present invention will not be impaired in any way. Next, the alloy of the present invention will be explained using examples while comparing it with comparative examples and conventional examples. Example Molten metal having the composition shown in Table 1 was melted using an ordinary electric furnace and an Ar-oxygen decarburization furnace (AOD furnace) for the purpose of desulfurization, and then cast into an ingot with a diameter of 500 mmφ. Then, this ingot was hot-formed at a temperature of 1200℃ to form a billet with a diameter of 150mmφ, and in this case, it was observed whether or not cracks occurred in the billet for the purpose of evaluating hot workability. Then, a raw tube with a diameter of 60 mmφ and a wall thickness of 4 mm was formed from the billet by hot extrusion, and then this was further drawn to form a tube with a diameter of 22 mm.
% cold working diameter: 55mmφ x wall thickness: 3.1
The alloy tube material 1 of the present invention is made with a dimension of mm.
-15, Comparative Alloy Tube Materials 1-4, and Conventional Alloy Tube Materials 1-3 were manufactured, respectively.

【表】【table】

【表】 なお、比較合金管材1〜4は、いずれも構成成
分のうちのいずれかの成分の含有量(第1表には
※印を付して表示)がこの発明の範囲から外れた
組成をもつものであり、また従来合金管材1は、
JIS・SUS316に、従来合金管材2はインコロイ
800に、さらに従来合金管材3はJIS・SUS329J1
にそれぞれ相当する組成をもつものである。 ついで、この結果得られた本発明合金管材1〜
15、比較合金管材1〜4、および従来合金管材1
〜3より長さ:20mmの試験片をそれぞれ切出し、
この試験片より長さ方向にそつて60℃に相当する
部分を切落し、この状態の試験片に第4図に正面
図で示されるようにボルトを貫通し、ナツトでし
めつけて管外表面に0.2%耐力に相当する引張応
力を付加し、この状態の試験片Sに対して、H2S
分圧をそれぞれ0.1気圧、1気圧、および15気圧
としたH2S−10気圧CO2−20%NaCl溶液(液温:
150℃)中に1000時間浸漬の応力腐食割れ試験を
行ない、試験後における応力腐食割れの有無を調
査した。この結果を、上記の熱間鍜造時の割れ発
生の有無と共に、第1表に合せて示した。なお、
第1表において、〇印はいずれも割れ発生のない
ものを示し、一方×印は割れ発生のあつたものを
示す。 第1表に示される結果から、比較合金管材1〜
4は、熱間加工性および耐応力腐食割れ性のうち
の少なくともいずれかの性質が劣つたものである
のに対して、本発明合金管材1〜15は、いずれも
すぐれた熱間加工性および耐応力腐食割れ性を有
し、かつ熱間加工性は良好であるが、相対的に耐
応力腐食割れ性に劣る従来合金管材1〜3と比較
しても一段とすぐれた特性を有することが明らか
である。 上述のように、この発明の合金は、特に優れた
とすぐれた熱間加工性および耐応力腐食割れ性を
有しているので、これらの特性が要求される苛酷
な環境下での石油および天然ガス採掘に用いられ
る油井管として、さらに地熱井管として使用した
場合にきわめて優れた性能を発揮するのである。
[Table] Comparative alloy tube materials 1 to 4 all have compositions in which the content of one of the constituent components (indicated with an asterisk in Table 1) is outside the scope of the present invention. The conventional alloy tube material 1 has
JIS/SUS316, conventional alloy tube material 2 is Incoloy
800, and the conventional alloy pipe material 3 is JIS/SUS329J1
The compositions correspond to the respective compositions. Next, the resulting alloy tube materials 1 to 1 of the present invention
15, comparative alloy pipe materials 1 to 4, and conventional alloy pipe material 1
From ~3, cut out a test piece with a length of 20 mm,
A portion corresponding to 60°C was cut off from this test piece in the length direction, and a bolt was passed through the test piece in this state as shown in the front view in Figure 4, and tightened with a nut to attach it to the outside surface of the tube. A tensile stress equivalent to 0.2% proof stress is applied to the specimen S in this state, and H 2 S
H 2 S - 10 atm CO 2 - 20% NaCl solution (liquid temperature:
A stress corrosion cracking test was conducted by immersing the steel in a water temperature (150°C) for 1000 hours, and the presence or absence of stress corrosion cracking after the test was investigated. The results are shown in Table 1 along with the presence or absence of cracking during hot forging. In addition,
In Table 1, ○ marks indicate no cracks, while × marks indicate cracks. From the results shown in Table 1, comparative alloy pipe materials 1 to
Alloy tube materials 1 to 15 of the present invention have excellent hot workability and poor stress corrosion cracking resistance. Although it has stress corrosion cracking resistance and good hot workability, it is clear that it has even better properties compared to conventional alloy tube materials 1 to 3, which have relatively poor stress corrosion cracking resistance. It is. As mentioned above, the alloy of the present invention has particularly excellent hot workability and stress corrosion cracking resistance, so it can be used in oil and natural gas applications in harsh environments where these properties are required. It exhibits extremely excellent performance when used as oil country tubular goods used in mining and geothermal country tubular goods.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は25%Cr−50%Ni−3%Mo系合金に関
し、S含有量とねじり試験における破断に至るま
でのねじり回数との関係を示した図、第2図は
Cr−Ni−Mo系、Cr−Ni−W系、およびCr−Ni−
Mo−W系の鋼の応力腐食割れ性に関し、Ni含有
量とCr(%)+10Mo(%)+5W(%)との関係を
示した図、第3図および第4図はそれぞれ板状お
よび管状試験片Sに対する応力腐食割れ試験の態
様を示す図である。
Figure 1 shows the relationship between the S content and the number of twists until rupture in a torsion test for a 25%Cr-50%Ni-3%Mo alloy.
Cr-Ni-Mo system, Cr-Ni-W system, and Cr-Ni-
Figures 3 and 4 are diagrams showing the relationship between Ni content and Cr (%) + 10Mo (%) + 5W (%) regarding the stress corrosion cracking resistance of Mo-W steel. It is a figure which shows the aspect of the stress corrosion cracking test on test piece S.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 C:0.1%以下、Si:1.0%以下、Mn:2.0%
以下、P:0.030%以下、S:0.0007%以下、sol.
Al:0.5%以下、Ni:25〜〜60%、Cr:22.5〜40
%を含有し、Mo:3.5%未満およびW:7%未満
のうちの1種または2種を含有し、残りがFeと
不可避不純物からなる組成(以上重量%)を有
し、かつ、 Cr(%)+10Mo(%)+5W(%)≧50%, 1.0%≦Mo(%)+1/2W(%)<3.5%, の条件を満足することを特徴とする耐応力腐食割
れ性および熱間加工性に優れた油井管用合金。 2 C:0.1%以下、Si:1.0%以下、Mn:2.0%
以下、P:0.030%以下、S:0.0007%以下、sol.
Al:0.5%以下、Ni:25〜60%、Cr:22.5〜40%
を含有し、Mo:3.5%未満およびW:7%未満の
うちの1種または2種を含有し、さらにCu:2
%以下を含有し、残りがFeと不可避不純物から
なる組成(以上重量%)を有し、かつ、 Cr(%)+10Mo(%)+5W(%)≧50%, 1.0%≦Mo(%)+1/2W(%)<3.5%, の条件を満足することを特徴とする耐応力腐食割
れ性および熱間加工性に優れた油井管用合金。 3 C:0.1%以下、Si:1.0%以下、Mn:2.0%
以下、P:0.030%以下、S:0.0007%以下、sol.
Al:0.5%以下、Ni:25〜60%、Cr:22.5〜40%
を含有し、Mo:3.5%未満およびW:7%未満の
うちの1種または2種を含有し、さらに希土類元
素:0.10%以下、Y:0.20%以下、Mg:0.10%以
下、Ti:0.5%以下、およびCa:0.10%以下のう
ちの1種または2種以上を含有し、残りがFeと
不可避不純物からなる組成(以上重量%)を有
し、かつ、 Cr(%)+10Mo(%)+5W(%)≧50%, 1.0%≦Mo(%)+1/2W(%)<3.5%, の条件を満足することを特徴とする耐応力腐食割
れ性および熱間加工性に優れた油井管用合金。 4 C:0.1%以下、Si:1.0%以下、Mn:2.0%
以下、P:0.030%以下、S:0.0007%以下、sol.
Al:0.5%以下、Ni:25〜60%、Cr:22.5〜40%
を含有し、Mo:3.5%未満およびW:7%未満の
うちの1種または2種を含有し、さらにCu:2
%以下と、希土類元素:0.10%以下、Y:0.20%
以下、Mg:0.10%以下、Ti:0.5%以下、および
Ca:0.10%以下のうちの1種または2種以上と
を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成(以上重量%)を有し、かつ、 Cr(%)+10Mo(%)+5W(%)≧50%, 1.0%≦Mo(%)+1/2W(%)<3.5%, の条件を満足することを特徴とする耐応力腐食割
れ性および熱間加工性にすぐれた油井管用合金。
[Claims] 1 C: 0.1% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 2.0%
Below, P: 0.030% or less, S: 0.0007% or less, sol.
Al: 0.5% or less, Ni: 25~~60%, Cr: 22.5~40
%, contains one or two of Mo: less than 3.5% and W: less than 7%, with the remainder consisting of Fe and unavoidable impurities (wt%), and Cr( %)+10Mo(%)+5W(%)≧50%, 1.0%≦Mo(%)+1/2W(%)<3.5%, Stress corrosion cracking resistance and hot working characteristics Alloy for oil country tubular goods with excellent properties. 2 C: 0.1% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 2.0%
Below, P: 0.030% or less, S: 0.0007% or less, sol.
Al: 0.5% or less, Ni: 25-60%, Cr: 22.5-40%
Contains one or two of Mo: less than 3.5% and W: less than 7%, and further contains Cu: 2
% or less, with the remainder consisting of Fe and unavoidable impurities (weight %), and Cr (%) + 10Mo (%) + 5W (%) ≧50%, 1.0%≦Mo (%) + 1 An alloy for oil country tubular goods having excellent stress corrosion cracking resistance and hot workability, which satisfies the following conditions: /2W(%)<3.5%. 3 C: 0.1% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 2.0%
Below, P: 0.030% or less, S: 0.0007% or less, sol.
Al: 0.5% or less, Ni: 25-60%, Cr: 22.5-40%
Contains one or two of Mo: less than 3.5% and W: less than 7%, further rare earth elements: 0.10% or less, Y: 0.20% or less, Mg: 0.10% or less, Ti: 0.5 % or less, and Ca: 0.10% or less, with the remainder consisting of Fe and unavoidable impurities (weight %), and Cr (%) + 10Mo (%) +5W(%)≧50%, 1.0%≦Mo(%)+1/2W(%)<3.5%, for oil country tubular goods with excellent stress corrosion cracking resistance and hot workability. alloy. 4 C: 0.1% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 2.0%
Below, P: 0.030% or less, S: 0.0007% or less, sol.
Al: 0.5% or less, Ni: 25-60%, Cr: 22.5-40%
Contains one or two of Mo: less than 3.5% and W: less than 7%, and further contains Cu: 2
% or less, rare earth elements: 0.10% or less, Y: 0.20%
Below, Mg: 0.10% or less, Ti: 0.5% or less, and
Contains one or more of Ca: 0.10% or less, with the remainder consisting of Fe and unavoidable impurities (weight%), and Cr (%) + 10Mo (%) + 5W (%) )≧50%, 1.0%≦Mo(%)+1/2W(%)<3.5%, an alloy for oil country tubular goods having excellent stress corrosion cracking resistance and hot workability.
JP9060381A 1981-06-10 1981-06-12 Alloy for oil well pipe with superior stress corrosion cracking resistance and hot workability Granted JPS57207142A (en)

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