JPS63210236A - 耐サワ−用高コラプス油井管の製造法 - Google Patents

耐サワ−用高コラプス油井管の製造法

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JPS63210236A
JPS63210236A JP4353587A JP4353587A JPS63210236A JP S63210236 A JPS63210236 A JP S63210236A JP 4353587 A JP4353587 A JP 4353587A JP 4353587 A JP4353587 A JP 4353587A JP S63210236 A JPS63210236 A JP S63210236A
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JP
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resistance
straightening
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collapse
cold
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JP4353587A
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English (en)
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Teruo Kaneko
金子 輝雄
Akio Ikeda
昭夫 池田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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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〕 本発明は、湿潤硫化水素を含むいわゆるサワー環境下で
のSSC<応力腐食割れ)に対し高い抵抗性を示すと同
時に、地下深部での土圧に対して高い耐圧壊性を示す油
井管の製造法に関する。
〔従来の技術〕
近年、石油、天然ガス事情のひっばくから、深井戸化の
傾向が著しく、加えて産出物中に湿潤な硫化水素の含ま
れるサワーな油井、ガス井が増えてきている。このよう
な油井、ガス井の開発には耐SSC性と耐圧壊性とを兼
備した油井管が必要となるが、耐SSC性と耐圧壊性と
は支配要因が相反する面があり、満足の行く製品は容易
には得られない。
すなわち、耐SSC性は材料の引張強度と密接な関係が
あり、一般には材料硬度を規制することにより、耐SS
C性の確保が図られている。この場合、材料の降伏強度
も必然的に制限を受けるのが通例である。
一方、耐圧壊性は、管材のD/l  (外径/肉厚)が
小さいw性座屈領域では、材料の降伏強度が高いほど向
上する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このようなことから、耐SSC性を重視すると必然的に
降伏強度が低下し、十分な耐圧壊性が得られなくなる。
逆に耐圧壊性を1)(視すると必然的に硬度が上昇し耐
SSC性の確保が困難になる。
本発明は、耐SSC性と耐圧壊性とを高次元でしかも経
済性よく両立させる油井管製造法を提供するものである
〔問題点を解決するための手段〕
ところで、耐SSC性と耐圧壊性とが両立し難いのは、
材料の降伏比(降伏強度/引張強度)が小さいことから
生しる問題である。
すなわち、降伏比が小さいと、降伏強度を上昇させたと
きに、硬度と密接な関係のある引張強度が大巾に増大し
、耐SSC性と耐圧壊性との両立を困難にするのである
したがって、耐SSC性と耐圧壊性との両立を図るため
には、材料の降伏比を大きくすることが有効となる。降
伏比が大きいと、降伏強度を高めたときに、引張強度へ
の影響が少なくなり、降伏強度が高く硬度の低い、すな
わち耐SSC性と耐圧壊性とを兼備した材料が得られる
本発明の製造法は、このような観点から、油井管に高度
の耐SSC性と耐圧壊性とを付与するもので、具体的に
は比較的低温での歪時効現象を利用して材料の降伏比を
高めるものである。
すなわち、本発明の製造法は、継目無鋼管または電縫鋼
管といった油井管素材に、焼入れ焼もどし処理を施した
後、5%以下の加工度の冷間矯正を加え、しかる後20
0〜500℃で熱処理を施すものである。
この場合、冷間矯正と熱処理とを実施するかわりに、2
00〜500°Cの温度域で5%以下の加工度の温間矯
正を実施してもよい。
このような加工熱処理により、矯正加工で導入された転
位にNなどの置換型元素が熱処理により固着され、いわ
ゆる歪時効を生じる結果、降伏比が上昇する。
なお、従来の耐サワ一層高コラプス鋼管も焼入れ焼もど
し後、ストレートナ−等による矯正加工を受けるが、冷
間矯正の場合は加工度が6〜8%で、冷間矯正後の熱処
理は600℃以上のSR処理となっており、温間矯正の
場合もこれと同程度の条件が設定される。そして、この
ような条件設定では、後述の実施例に示されるように、
耐SSC性と耐圧壊性との両立が不可能である。
本発明の製造法は、上記の如き現用加工法の条件変更に
よるものであるから、実施コストが安く、この点も本発
明法の大きな利点である。
以下、本発明の製造法を素材鋼管、焼入れ焼もどし処理
、冷間矯正、冷間矯正後の熱処理、温間矯正の順で詳述
する。
○ 素材鋼管 本発明の製造法の対象となる管材は、油井管用の継目無
鋼管または電縫鋼管であり、成分組成も油井管を対象と
したものであれば特に種類を問わない。また、寸法も用
途、規格等に応じて適宜決定される。
○ 焼入れ焼もどし処理 この処理は、高い耐SSC性および降伏比を確保する上
での前提となるものである。
耐SSC性は強度以外にも材料の均一性に強く支配され
、同一強度レヘルで比較した場合、炭化物が均一に分散
した焼もどしマルテンサイト組織が、耐SSC性を高め
るのに有効である。また、この組織を有する鋼の降伏比
は通常90%前後で、他の組織、例えばフェライト−パ
ーライト組織の鋼より高い。好ましい処理条件とその理
由は次のとおりである。
焼入れ前の加熱温度に関しては、A3変態点以上で完全
にオーステナイト化すれば良いが、成分偏析などの不均
一性を減じる点で高温はど望ましい。但しあまり高温で
はオーステナイト結晶粒が粗大化し耐SSC性が劣化す
る。従って900〜950℃に加熱した後焼入れるのが
望ましい焼入れは、フェライトや上部ベイナイトが生成
したい冷延速度で急冷する必要があり、水中あるいは油
中に焼入れる。
焼戻しはA、変態点以下の温度でなるべく高温はど望ま
しい。これは鋼中の炭化物を球状化するとともに内部歪
を減少し、耐SSC性を確保するのに必要な条件である
。通常660〜700℃が望ましい。
○ 冷間矯正 焼入れ焼もどし処理により確保した高降伏比を、この冷
間矯正と冷間矯正後の熱処理とにより一段と高め、低硬
度で高降伏強度の材料を得る。
冷間矯正は転位を生じさせ、降伏比の向上に寄与するが
、一方で硬度を高め耐SSC性を低下させる要因になり
、加工度が5%を超えると、最終段階で材料の硬度上昇
が大きく、胴SSC性の確保が困難になる。加工度が5
%以下であれば、材料の最終的な硬度上昇はHRC2以
下に抑制され、降伏比の向上のみが効果的に引き出され
る。
第1図は、成分組成がC:0.25.  S i :0
.28、Mn:0.55.P:0.009.S:0.0
04゜Cr :0.97. Mo :0.36、SoA
、An:0゜043wt%で外径127龍、肉厚が9.
19酊の継目無鋼管に920℃X l 5m i n−
+W、  Q、 →690℃x3QminA、C,の焼
入れ焼もどし処理を施した後、加工度O〜7.5%の冷
間矯正(矯正法:冷間ストレートナ−)を加え、その後
、300°C1)5分の熱処理を施したときの、硬度変
化を示したもので、結果は○で示されている。
図から明らかなように、加工度を5%以下に規制するこ
とにより、硬度上昇がH* C2以下に抑制される。
耐SSC性確保には、一般に炭素鋼ではHRC20〜2
2以下、Cr、Moを含む低合金鋼ではHRC22〜2
4以下が必要とされており、硬度上昇がHRC2以下で
あれば、この範囲内に最終硬度を制御できる。
加工度の下限は0.5%程度の僅かの加工で効果がある
ので特に規定しないが、製造時のばらつきを考慮すると
1%以上が望ましい。特に好ましい範囲としては2〜3
%である。
冷間矯正の具体的方法としては、通常は圧縮十曲げ加工
によるストレートナ一方式を用いる。その他縮径の拡管
などの加工方式でも本発明の効果が得られる。
○ 冷間矯正後の熱処理 この熱処理により、冷間矯正で導入された転位にNなど
の置換型元素が固着し、歪時効を発現させて降伏比を向
上させるが、処理温度が200℃未満、500°C超で
はこの効果が十分に得られない。
第2図は、前記試験(第1図)で使用した管材に同一焼
入れ焼もどし処理を施した後、加工度5%の冷間矯正を
加え、その後、100〜500℃の熱処理を15分間実
施したときの、温度と降伏比との関係を示し、結果は○
で表わされている。
図から明らかなように、冷間矯正後、200〜500℃
の熱処理を行うことにより、降伏比が顕著に向上する。
熱処理時間は30秒以上で十分な効果が得られる。熱処
理時間の上限は特に定める必要はないが、1時間以上で
は効果が飽和するので、実用上1時間以内が望ましい。
○ 温間矯正 冷間矯正および冷間矯正後の熱処理に代えて実施され、
冷間矯正および熱処理を実施するのと同じ効果が得られ
る。
加工条件は、加工度5%以下、温度200〜500℃と
する。その理由は冷間矯正を5%以下で行い、その後の
熱処理を200〜500°Cで行う理由と同じである。
第1図および第2図に・で示した試験結果は、冷間矯正
および熱処理に代えて温間矯正を実施したときのもので
あり、加工度(第1図)および温度(第2図)は温間矯
正におけるものを表わし、他の条件は同一としである。
図から明らかなように、温間矯正を行う場合も加工度5
%以下で硬度上昇が2HRC以下に抑えられ、処理温度
200〜500℃で95%以上の高降伏比が得られてい
る。
〔実施例〕
第1表に示す2種類の鋼A、Bを転炉溶製一連続鋳造−
マンネースマン式製管からなる製造プロセスで外径24
5 wm、肉厚13.7 +nの継目無鋼管とした。鋼
Aは炭素鋼、鋼Bは低合金鋼である。
次に、鋼Aの鋼管に対しては、920°Cに加熱後、水
中に浸漬して焼入れを行い、その後660℃で焼もどし
をした。aBの鋼管tこ対しては、同様に920℃から
焼入れを行った後、700℃で焼もどしをした。
そして、得られた鋼管に加工度3%および7%の冷間矯
正(矯正法:冷間ストレートナ−)ならびに100〜6
00°c、  5分の熱処理と、加工度3%および7%
、温度100〜600°Cの温間矯正(嬌正法:温間ス
トレートナ−)とをそれぞれ加えた後、降伏点(Y、S
、)、引張強度(T。
S、)、硬度(HRC) 、耐SSC性および耐圧壊性
を調査した。また、比較のために、焼入れ焼もどし処理
のままの鋼管についても調査を行った。
耐SSC性は第3図(イ)(ロ)に示す試片1に対し、
同図(ハ)に示すシェルタイブ3点曲げ法を実施し、H
2Sの飽和した0、5%酢酸溶液中に500時間浸漬し
てSSC発生の限界応力を求めることにより評価した。
また、耐圧壊性は試験長2800 talの長尺試験機
で調査した。
試験結果を第2表におよび第3表に示す。
第  1  表 (wt知 第2表は冷間矯正と熱処理とを実施したときの調査結果
、第3表は温間矯正を実施したときの調査結果である。
画表から明らかなように、加工度が7%の場合には処理
温度の如何にかかわらず硬度が高く、コラプス圧に対し
ては好結果を与えているが、SSC限界応力を極端に低
下させている。
これに対し、加工度が3%の場合、処理温度が100°
C,600℃では降伏点が75kg/m警2前後と低い
ことから、耐SSC性については綱Aで16X10’p
siを超えるSSC限界応力が確保されているが、コラ
プス圧は800kg/im”に到達していない。
しかし、処理温度が200〜500℃の範囲では、実質
的に降伏点のみが効果的に向上し、80kg / *m
 2前後の強度が確保され、コラプス圧を800kg/
w2以上に高めるとともに、SSC限界応力もWJAで
16X10’ps+が維持されている。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明の製造法は耐S
SC性と耐圧壊性と高次元で両立させ、油井管の品質向
上に大きな効果を発揮するのみならず、現用加工法の条
件変更という簡単な手段で実施でき、実施が容易で低コ
ストな方法であるので、実用的価値の極めて大きい製造
法ということができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明法の根拠を示すグラフ、第
3図は試験法の説明図である。 第 3 図 第  1  図 °°−閣口 温度(°C)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)継目無鋼管または電縫鋼管に焼入れ焼もどし処理
    を施した後、5%以下の加工度の冷間矯正を加え、しか
    る後200〜500℃で熱処理を施すことを特徴とする
    耐サワー用高コラプス油井管の製造法。
  2. (2)継目無鋼管または電縫鋼管に焼入れ焼もどし処理
    を施した後、200〜500℃の温度域で5%以下の加
    工度の温間矯正を加えることを特徴とする耐サワー用高
    コラプス油井管の製造法。
JP4353587A 1987-02-25 1987-02-25 耐サワ−用高コラプス油井管の製造法 Pending JPS63210236A (ja)

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