JPWO2018042522A1 - エクスパンダブルチューブラー用油井管 - Google Patents

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Abstract

質量％で、Ｃ：０．０２０〜０．０８０％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．３０〜１．６０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、及びＡｌ：０．０１０〜０．５００％、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、金属組織において、フェライトからなる第一相の面積分率が９０．０％〜９８．０％であり、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイト、及びパーライトからなる群から選択される１種又は２種以上からなる第二相の面積分率が２．０％〜１０．０％であるエクスパンダブルチューブラー用油井管。

Description

本発明は、エクスパンダブルチューブラー用油井管に関する。
エクスパンダブルチューブラー（Expandable Tubular）は、油井又はガス井に挿入された鋼管を油井内又はガス井内で拡管する技術（工法）である。この技術に用いられる鋼管は、エクスパンダブルチューブラー用油井管と称されている。
例えば、特許文献１には、特定の化学組成を有し、母材の金属組織のフェライト分率が５０〜９５％であるエクスパンダブルチューブラー用油井管が開示されている。
また、特許文献２には、特定の化学組成を有し、ミクロ組織が、面積率で２〜１０％のマルテンサイト−オーステナイト混成物と軟質相とからなる二相組織であり、上記軟質相が、フェライト、高温焼戻しマルテンサイト、高温焼戻しベイナイトの１種又は２種以上
からなるエクスパンダブルチューブラー用油井管が開示されている。
また、特許文献３には、特定の化学組成を有する電縫鋼管を焼入れ焼戻して製造された、エクスパンダブルチューブラー用油井管が開示されている。
また、特許文献４には、特定の化学組成を有する継目無鋼管（シームレス鋼管）を焼入れ焼戻して製造されたエクスパンダブルチューブラー用油井管が開示されている。
特許文献１：特許第５０１４８３１号公報
特許文献２：特許第４５７５９９５号公報
特許文献３：特許第４９４３３２５号公報
特許文献４：特開２００２−１２９２８３号公報
近年では、エクスパンダブルチューブラー用油井管に対し、外周面に疵が無い状態で拡管できる特性（以下、「疵なし拡管特性」ともいう）だけでなく、外周面に疵が付いた状態で拡管できる特性（以下、「疵付拡管特性」ともいう）も求められるようになってきた。
しかし、本発明者等の検討により、疵なし拡管特性と疵付拡管特性との両立が困難である場合があることが判明した。
例えば、特許文献１及び２には、いずれも、ＤＰ鋼（Dual Phase鋼；例えば、軟質なフェライトからなる相と、硬質なマルテンサイトからなる相と、を含む鋼）からなるエクスパンダブルチューブラー用油井管が開示されている。
本発明者等の検討により、ＤＰ鋼からなるエクスパンダブルチューブラー用油井管では、疵なし拡管特性には優れるものの、疵付拡管特性が損なわれる場合があることが判明した（例えば、後述の比較例１７参照）。
また、特許文献３には、拡管後の靱性に優れるエクスパンダブルチューブラー用油井管として、金属組織が焼戻しマルテンサイトからなるエクスパンダブルチューブラー用油井管が開示されている。
しかし、特許文献３に記載のエクスパンダブルチューブラー用油井管に対し、疵なし拡管特性及び疵付拡管特性を更に向上させることが求められる場合がある。
また、特許文献４には、Ａｌ量が少ない化学組成を有し、鋼管を焼入れ焼戻して製造されたエクスパンダブルチューブラー用油井管が開示されている。
本発明者等の検討により、Ａｌ量が少ない（例えばＡｌ量が０．１質量％以下の）鋼管を焼入れ焼戻してエクスパンダブルチューブラー用油井管を製造する場合において、焼入れの際、焼入れ加熱終了から急冷開始までの時間が短い場合には、疵なし拡管特性及び疵付拡管特性に寄与するフェライトの分率が低くなりすぎ、疵なし拡管特性及び疵付拡管特性が損なわれる傾向があることが判明した（例えば、後述の比較例１５参照）。
本発明の一態様の課題は、疵なし拡管特性と疵付拡管特性とが両立されたエクスパンダブルチューブラー用油井管を提供することである。
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞ 質量％で、
Ｃ：０．０２０〜０．０８０％、
Ｓｉ：０．５０％以下、
Ｍｎ：０．３０〜１．６０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、及び
Ａｌ：０．０１０〜０．５００％
を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、
金属組織において、フェライトからなる第一相の面積分率が９０．０％〜９８．０％であり、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイト、及びパーライトからなる群から選択される１種又は２種以上からなる第二相の面積分率が２．０％〜１０．０％であるエクスパンダブルチューブラー用油井管。
＜２＞ 質量％で、
Ｎｂ：０．１００％以下、
Ｎｉ：１．００％以下、
Ｃｕ：１．００％以下、
Ｍｏ：０．５０％以下、
Ｃｒ：１．００％以下、
Ｖ：０．１００％以下、及び
Ｃａ：０．００６０％以下
の１種又は２種以上を含有する＜１＞に記載のエクスパンダブルチューブラー用油井管。
＜３＞ Ａｌの含有量が、質量％で、０．０６０〜０．５００％である＜１＞又は＜２＞に記載のエクスパンダブルチューブラー用油井管。
＜４＞ 電縫鋼管であり、下記式（１）を満たす＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載のエクスパンダブルチューブラー用油井管。
Ｍｎ／Ｓｉ＞２．０ … 式（１）
式（１）において、Ｍｎ及びＳｉは、それぞれ、各元素の質量％である。
本発明の一態様によれば、疵なし拡管特性と疵付拡管特性とが両立されたエクスパンダブルチューブラー用油井管が提供される。
実施例１のエクスパンダブルチューブラー用油井管の断面の金属組織を示すＳＥＭ写真（倍率１０００倍）である。 比較例１７のエクスパンダブルチューブラー用油井管（ＤＰ鋼）の断面の金属組織を示すＳＥＭ写真（倍率１０００倍）である。 比較例１４のエクスパンダブルチューブラー用油井管の断面の金属組織を示すＳＥＭ写真（倍率１０００倍）である。 図３ＡのＳＥＭ写真の一部を拡大したＳＥＭ写真（倍率３０００倍）である。
本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、成分（元素）の含有量を示す「％」は、「質量％」を意味する。
本明細書において、Ｃ（炭素）の含有量を、「Ｃ量」と表記することがある。他の元素の含有量についても同様に表記することがある。
本明細書において、「油井管」の概念には、油井に用いられる鋼管と、ガス井に用いられる鋼管と、の両方が包含される。
本明細書において、単なる「マルテンサイト」との語は、焼戻しマルテンサイトではないマルテンサイトを意味し、単なる「ベイナイト」との語は、焼戻しベイナイトではないベイナイトを意味する。
本開示のエクスパンダブルチューブラー用油井管（以下、「本開示の油井管」ともいう）は、質量％で、Ｃ：０．０２０〜０．０８０％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．３０〜１．６０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、及びＡｌ：０．０１０〜０．５００％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、金属組織において、フェライトからなる第一相の面積分率（以下、「第一相分率」ともいう）が９０．０％〜９８．０％であり、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイト、及びパーライトからなる群から選択される１種又は２種以上からなる第二相の面積分率（以下、「第二相分率」ともいう）が２．０％〜１０．０％である。
本開示において、「フェライトからなる第一相の面積分率」は、油井管の金属組織を示す金属組織写真における、金属組織全体に対する上記第一相の面積分率（％）を意味する。
本開示において、「焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイト、及びパーライトからなる群から選択される１種又は２種以上からなる第二相の面積分率」は、油井管の金属組織を示す金属組織写真における、金属組織全体に対する上記第二相の面積分率（％）を意味する。
第一相の面積分率（％）と第二相の面積分率との合計は、１００％である。
本開示の油井管では、疵なし拡管特性（即ち、外周面に疵が無い状態で拡管できる特性）と疵付拡管特性（即ち、外周面に疵が付いた状態で拡管できる特性）とが両立される。
本開示の油井管は、質量％で、Ｃ：０．０２０〜０．０８０％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．３０〜１．６０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、及びＡｌ：０．０１０〜０．５００％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する。
本開示の油井管において、上記化学組成は、疵なし拡管特性の向上と疵付拡管特性の向上との両方に寄与する。
上記化学組成及びその好ましい態様については後述する。
本開示の油井管の金属組織において、フェライトからなる第一相の面積分率（即ち、第一相分率）は、９０．０％〜９８．０％であり、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイト、及びパーライトからなる群から選択される１種又は２種以上からなる第二相の面積分率（即ち、第二相分率）は、２．０％〜１０．０％である。
本開示の油井管において、上記金属組織は、疵なし拡管特性の向上と疵付拡管特性の向上との両方に寄与する。以下、この点をより詳細に説明する。
本開示の油井管において、第一相分率が９０．０％以上であること、及び、第二相分率が１０．０％以下であることは、疵付拡管特性の向上に寄与している。
この理由は、第一相分率が９０．０％以上であること、及び、第二相分率が１０．０％以下であることにより（即ち、軟質なフェライトを主体とした組織であることにより）、外周面に付いた疵を起点としたボイド（亀裂）の発生、上記ボイドの伝播、及び上記ボイドの連結が抑制されるため、と考えられる。
本開示の油井管において、第二相が、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイト、及びパーライトからなる群から選択される１種又は２種以上からなることは、疵付拡管特性の向上と疵付拡管特性の向上との両方に寄与している。
詳細には、本開示の油井管では、第二相が、上記群から選択される１種又は２種以上からなることにより、第二相が、マルテンサイト及びベイナイトからなる群から選択される１種又は２種以上からなる場合（即ち、ＤＰ鋼）と比較して、疵付拡管特性が向上する（例えば、比較例１７参照）。
より詳細には、第二相が、マルテンサイト及びベイナイトからなる群から選択される１種又は２種以上である場合、軟質な第一相と硬質な第二相との間の硬度差が大きすぎるために、金属組織内にひずみ集中が発生し易くなり、このひずみ集中により、ボイドの発生及びボイドの連結が起こり易くなり、その結果、疵付拡管特性が劣化すると考えられる。
この点に関し、本開示における、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイト、及びパーライトからなる群から選択される１種又は２種以上からなる第二相は、硬度が高すぎない。このため、本開示の油井管では、上述した、ひずみ集中の発生、ボイドの発生、及びボイドの連結が抑制され、その結果、疵付拡管特性が向上すると考えられる。
本開示における、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイト、及びパーライトからなる群から選択される１種又は２種以上からなる第二相は、金属組織写真による観察によって、ＤＰ鋼における、マルテンサイト及びベイナイトからなる群から選択される１種又は２種以上からなる第二相と区別できる。
更に、本開示における第二相は、炭化物（即ちセメンタイト。以下同じ。）を含む点でも、ＤＰ鋼における第二相と区別できる。
詳細には、焼戻しマルテンサイトは、粒状の炭化物を含む点で、マルテンサイトと区別できる。
同様に、焼戻しベイナイトは、粒状の炭化物を含む点で、ベイナイトと区別できる。
なお、パーライトは、当然に炭化物を含む。
また、本開示における第二相は、油井管の加工硬化特性をある程度向上させる効果も有する。このため、第二相は、疵なし拡管特性にも寄与していると考えられる。
本開示の油井管において、第一相分率が９８．０％以下であること、及び、第二相分率が２．０％以上であることは、疵なし拡管特性の向上に寄与している。
この理由は、第一相分率が９８．０％以下であること、及び、第二相分率が２．０％以上であることにより、加工硬化特性が確保されるため、と考えられる。
本開示の油井管は、電縫鋼管であることが好ましい。
本開示の油井管が電縫鋼管である場合、（例えばシームレス鋼管である場合と比較して、）肉厚のバラつき（即ち、偏肉）がより抑制されるので、疵なし拡管特性及び疵付拡管特性により優れる。
次に、本開示の油井管の化学組成及びその好ましい態様について説明する。
Ｃ：０．０２０〜０．０８０％
Ｃは、鋼の加工硬化特性を向上させることで疵なし拡管特性を向上させる元素である。
しかし、Ｃ量が０．０２０％未満では、第二相が形成され難くなるので、疵なし拡管特性が劣化する原因となる。
一方、Ｃ量が０．０８０％を超えると、疵なし拡管特性及び疵付拡管特性が劣化する原因となる。
従って、Ｃ量は、０．０２０〜０．０８０％である。
疵なし拡管特性をより向上させる観点から、Ｃ量としては、０．０３０％以上が好ましい。
疵付拡管特性をより向上させる観点から、Ｃ量としては、０．０７０％以下が好ましい。
Ｓｉ：０．５０％以下
Ｓｉは、鋼の脱酸剤として機能する元素である。
しかし、Ｓｉ量が０．５０％を超えると、疵なし拡管特性が劣化する場合がある。また、本開示の油井管が電縫鋼管である場合には、電縫溶接部に介在物が生成する可能性もある。
このため、Ｓｉ量は、０．５０％以下である。
鋼の脱酸剤としての機能をより効果的に発揮させる観点から、Ｓｉ量としては、０．０３％以上が好ましく、０．０５％以上がより好ましい。
Ｓｉ量としては、疵なし拡管特性をより向上させる観点から、０．５０％未満が好ましく、０．４５％以下がより好ましい。
Ｍｎ：０．３０〜１．６０％
Ｍｎは、鋼の焼入れ性を高める効果を有する元素である。また、Ｍｎは、Ｓの無害化にも有効な元素である。従って、Ｍｎは、疵なし拡管特性及び疵付拡管特性の両方を向上させる元素である。
従って、Ｍｎ量は、０．３０％以上である。
Ｍｎ量としては、０．３３％以上が好ましい。
一方、Ｍｎ量が過剰であると、Ｐの偏析などを助長し、疵なし拡管特性を劣化させる場合がある。また、拡管割れをひき起こす可能性もある。このため、Ｍｎ量の上限は１．６０％である。
Ｍｎ量としては、１．５０％以下が好ましい。
Ｐ：０．０３０％以下
Ｐは、鋼中に不純物として存在し得る元素である。
しかし、Ｐ量が過剰であると、粒界に偏析することで拡管特性（特に疵付拡管特性）を損なう。このため、Ｐ量は０．０３０％以下である。
Ｐ量は、０％であってもよい。脱リンのためのコストをより低減する観点から、Ｐ量は０．００１％以上であってもよい。
Ｓ：０．０１０％以下
Ｓは、鋼中に不純物として存在し得る元素である。
しかし、Ｓ量が過剰であると、鋼の靱性又は拡管特性（特に疵付拡管特性）が劣化する。このため、Ｓ量は、０．０１０％以下である。
Ｓ量は、０％であってもよい。脱硫のためのコストをより低減する観点から、Ｓ量は０．００１％以上であってもよい。
Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％
Ｔｉは、炭窒化物を形成し、結晶粒径の微細化に寄与する元素である。
その効果を発揮させ、疵なし拡管特性及び疵付拡管特性を向上させる観点から、Ｔｉ量は、０．００５％以上である。Ｔｉ量としては、０．０１０％以上が好ましい。
しかし、Ｔｉ量が０．０５０％を超えると、粗大なＴｉＮが生成され、疵付拡管特性の低下を招く。このため、Ｔｉ量は、０．０５０％以下である。Ｔｉ量としては、０．０４５％以下が好ましい。
Ａｌ：０．０１０〜０．５００％
Ａｌは、Ｓｉと同様に、鋼の脱酸剤として機能する元素である。また、Ａｌは、フェライト生成を促進する機能を有する元素でもある。
Ａｌは、これらの機能を有することから、疵なし拡管特性及び疵付拡管特性を向上させる元素である。
これらの効果を発揮させるために、Ａｌ量は、０．０１０％以上である。
一方、Ａｌ量が０．５００％を超えると、第二相分率の低下により疵なし拡管特性が劣化すると共にＡｌ系介在物の生成により疵付拡管特性も劣化する。従って、Ａｌ量は、０．５００％以下である。Ａｌ量としては、０．４９０％以下が好ましい。
Ａｌ量としては、０．０６０％〜０．５００％がより好ましく、０．１００％〜０．５００％が更に好ましく、０．１００％超０．５００％以下が特に好ましい。
Ａｌ量が０．０６０％〜０．５００％であると、Ａｌのフェライト生成促進の機能がより効果的に発揮され、その結果、本開示における金属組織（即ち、第一相分率が９０．０％〜９８．０％であり第二相分率が２．０％〜１０．０％である金属組織）がより容易に形成される。
また、一般的には、Ａｌ量が０．１００％以下である鋼管を焼入れ焼戻しする場合において、焼入れの際、焼入れ加熱後に直ぐに急冷した場合には、鋼管の温度が、フェライトが形成される温度領域を通過する通過時間が短いことから、フェライトからなる第一相の面積分率が低くなり過ぎ、その結果、疵なし拡管特性及び疵付拡管特性が劣化する場合がある（後述の比較例１５参照）。
しかし、本開示の油井管では、Ａｌ量が０．１００％以下である場合においても、フェライトからなる第一相の面積分率が９０．０％以上となっている。
このため、本開示の油井管では、Ａｌ量が０．１００％以下である場合においても、疵なし拡管特性及び疵付拡管特性が確保される。
Ａｌ量が０．１００％以下である場合において、フェライトからなる第一相の面積分率を９０．０％以上とするためには、焼入れ後、一旦徐冷することにより、フェライトが形成される温度領域での滞在時間をある程度長くし、その後、急冷することが効果的である（例えば、後述の製法Ａ及び各実施例参照）。
本開示の油井管の化学組成において、上述した各元素を除いた残部は、Ｆｅ及び不純物である。
ここで、不純物とは、原材料に含まれる成分、または、製造の工程で混入する成分であって、意図的に鋼に含有させたものではない成分を指す。
不純物として、例えば、Ｏ（酸素）、Ｎ（窒素）、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｗ、Ｃｏ、Ａｓ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｈ（水素）、ＲＥＭが挙げられる。ここで、「ＲＥＭ」は希土類元素、即ち、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群から選択される少なくとも１種の元素を指す。
上述した元素のうち、Ｏは、含有量０．００６％以下となるように制御することが好ましい。
また、Ｎは、含有量０．０１０％以下となるように制御することが好ましい。
また、その他の元素について、通常、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｗ、Ｃｏ、及びＡｓについては含有量０．１％以下の混入が、Ｍｇ、Ｐｂ、及びＢｉについては含有量０．００５％以下の混入が、Ｈについては含有量０．０００４％以下の混入が、それぞれあり得るが、その他の元素の含有量については、通常の範囲であれば、特に制御する必要はない。
また、本開示の油井管は、Ｎｂ：０．１００％以下、Ｎｉ：１．００％以下、Ｃｕ：１．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｃｒ：１．００％以下、Ｖ：０．１００％以下、及びＣａ：０．００６０％以下の１種又は２種以上を含有してもよい。
これらの元素は、油井管中に、意図的に含有される場合以外にも、不純物として混入する場合もあり得る。従って、これらの元素の含有量の下限には特に制限はなく、それぞれ、０％であってもよい。
以下、これらの元素が含有される場合の好ましい含有量について説明する。
Ｎｂ：０．１００％以下
Ｎｂは、強度及び靱性の向上に寄与する元素である。
しかし、Ｎｂ量が過剰であると、Ｎｂ析出物により、疵なし拡管特性又は疵付拡管特性が劣化する場合がある。このため、Ｎｂ量は、０．１００％以下であることが好ましい。
Ｎｂ量は、０％であってもよいし、０％超であってもよい。
上記Ｎｂの効果の観点からみた場合、Ｎｂ量は、０．００１％以上であることが好ましく、０．００５％以上であることがより好ましく、０．０１０％以上であることが特に好ましい。
Ｎｉ：１．００％以下
Ｎｉは、強度及び靱性の向上に寄与する元素である。
しかし、Ｎｉ量が過剰であると、強度が高くなりすぎ、疵なし拡管特性又は疵付拡管特性が劣化する場合がある。このため、Ｎｉ量は、１．００％以下であることが好ましい。
Ｎｉ量は、０％であってもよいし、０％超であってもよい。
上記Ｎｉの効果の観点からみた場合、Ｎｉ量は、０．０１％以上であることが好ましく、０．０５％以上であることがより好ましい。
Ｃｕ：１．００％以下
Ｃｕは、母材の強度向上に有効な元素である。
しかし、Ｃｕ量が過剰であると、強度が高くなりすぎ、疵なし拡管特性又は疵付拡管特性が劣化する場合がある。このため、Ｃｕ量は、１．００％以下であることが好ましい。
Ｃｕ量は、０％であってもよいし、０％超であってもよい。
上記Ｃｕの効果の観点からみた場合、Ｃｕ量は、０．０１％以上であることが好ましく、０．０５％以上であることがより好ましい。
Ｍｏ：０．５０％以下
Ｍｏは、鋼の焼入れ性を向上させ、高強度を得るために有効な元素である。
しかし、Ｍｏ量が過剰であると、強度が高くなりすぎ、また、Ｍｏ炭窒化物が生成する場合があり、疵なし拡管特性又は疵付拡管特性が劣化する場合がある。このため、Ｍｏ量は、０．５０％以下であることが好ましい。
Ｍｏ量は、０％であってもよいし、０％超であってもよい。
上記Ｍｏの効果の観点からみた場合、Ｍｏ量は、０．０１％以上であることが好ましく、０．０５％以上であることがより好ましい。
Ｃｒ：１．００％以下
Ｃｒは、焼入れ性を向上させる元素である。
しかし、Ｃｒ量が過剰であると、強度が高くなりすぎ、また、Ｃｒ系介在物の生成により、疵なし拡管特性又は疵付拡管特性が劣化する場合がある。このため、Ｃｒ量は、１．００％以下であることが好ましい。
Ｃｒ量は、０％であってもよいし、０％超であってもよい。
上記Ｃｒの効果の観点からみた場合、Ｃｒ量は、０．０１％以上であることが好ましく、０．０５％以上であることがより好ましい。
Ｖ：０．１００％以下
Ｖは、Ｎｂとほば同様の効果を有する元素である。
しかし、Ｖ量が過剰であると、強度が高くなりすぎ、また、Ｖ炭窒化物の生成により、疵なし拡管特性又は疵付拡管特性が劣化する場合がある。このため、Ｖ量は、０．１００％以下であることが好ましい。
Ｖ量は、０％であってもよいし、０％超であってもよい。
上記Ｖの効果の観点からみた場合、Ｖ量は、０．００５％以上であることが好ましく、０．０１０％以上であることがより好ましい。
Ｃａ：０．００６０％以下
Ｃａは、硫化物系介在物の形態を制御し、低温靭性を向上させる元素である。
しかし、Ｃａ量が過剰であると、ＣａＯ、ＣａＳ等からなる大型のクラスター又は介在物が形成され、疵なし拡管特性又は疵付拡管特性が劣化するおそれがある。このため、Ｃａ量は、０．００６０％以下であることが好ましい。
Ｃａ量は、０％であってもよいし、０％超であってもよい。
上記Ｃａの効果の観点からみた場合、Ｃａ量は、０．０００５％以上であることが好ましく、０．００１０％以上であることがより好ましい。
また、本開示の油井管が電縫鋼管である場合、本開示の油井管は、電縫溶接性の観点から、下記式（１）を満たすことが好ましい。
Ｍｎ／Ｓｉ＞２．０ … 式（１）
式（１）において、Ｍｎ及びＳｉは、それぞれ、各元素の質量％である。
Ｍｎ／Ｓｉの上限には特に制限はないが、Ｍｎ／Ｓｉは、４０．０以下であることが好ましい。
次に、本開示の油井管の金属組織の好ましい態様について説明する。
前述のとおり、本開示の油井管の金属組織において、第一相分率（即ち、第一相分率（即ち、フェライトからなる第一相の面積分率）は、９０．０％〜９８．０％である。
疵付拡管特性をより向上させる観点から、第一相分率は、９１．０％以上であることが好ましい。
疵なし拡管特性をより向上させる観点から、第一相分率は、９７．０％以下であることが好ましい。
また、本開示の油井管の金属組織において、第二相分率（即ち、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイト、及びパーライトからなる群から選択される１種又は２種以上からなる第二相の面積分率）は、２．０％〜１０．０％である。
疵なし拡管特性をより向上させる観点から、第二相分率は、３．０％以上であることが好ましい。
疵付拡管特性をより向上させる観点から、第二相分率は、９．０％以下であることが好ましい。
本開示の油井管の外径としては、１５０ｍｍ〜３００ｍｍが好ましく、２００ｍｍ〜３００ｍｍがより好ましい。
本開示の油井管の肉厚としては、５．００ｍｍ〜２０．００ｍｍが好ましく、７．００ｍｍ〜１７．００ｍｍがより好ましい。
本開示の油井管を製造する方法としては、上述した化学組成及び金属組織を有する油井管を製造できる方法であればよく、その他には特に制限はない。
本開示の油井管は、例えば、上述した化学組成を有する造管ままの鋼管（好ましくは電縫鋼管）を焼入れし、次いで焼戻しすることによって製造することができる。
本開示において、「焼入れ」とは、鋼管をオーステナイト域まで加熱する加熱過程と、鋼管をオーステナイト域から冷却する冷却過程と、をこの順序で含むプロセスであって、上記冷却過程が急冷する段階（例えば、後述の二次冷却）を含むプロセスを意味する。即ち、本開示における「焼入れ」は、マルテンサイトのみからなる組織を形成するプロセスという意味ではない。
また、上記「造管ままの鋼管」（as-rolled steel pipe）とは、造管後、未だ熱処理されていない鋼管を意味する。
造管ままの鋼管（好ましくは電縫鋼管）は、公知の方法によって準備することができる。例えば、電縫鋼管は、上述した化学組成を有する熱延鋼板を管状に曲げ加工してオープン管とし、得られたオープン管における突合せ部を溶接することによって準備できる。
以下、本開示の油井管を製造するための好ましい製法（以下、「製法Ａ」ともいう）について説明するが、本開示の油井管を製造する方法は、製法Ａには限定されない。
製法Ａは、上述した化学組成を有する造管ままの鋼管（好ましくは電縫鋼管）を焼入れし、次いで焼戻しすることを含む。
製法Ａにおいて、焼入れは、加熱過程と冷却過程とをこの順序で含む。
焼入れの加熱過程における加熱温度（以下、「焼入れ加熱温度Ｔ１」ともいう）として、好ましくは、９００℃〜１１００℃の範囲内の温度である。
焼入れの加熱過程における加熱時間として、好ましくは１８０ｓ（秒）〜３６００ｓ（秒）であり、より好ましくは３００ｓ〜１８００ｓである。
製法Ａにおいて、焼入れの冷却過程は、好ましくは、
加熱過程後の鋼管を、焼入れ加熱温度Ｔ１との差（Ｔ１−Ｔ２）が、２０℃〜２３０℃である一次冷却終了温度Ｔ２まで、１０℃／ｓ以下の冷却速度で冷却する一次冷却と、
一次冷却された電縫鋼管を、３００℃〜室温の温度（以下、「二次冷却終了温度」ともいう）まで、３０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却する二次冷却と、
を含む。
製法Ａの焼入れにおいて、一次冷却及び二次冷却を含む冷却過程を適用した場合には、上述した金属組織（即ち、第一相分率が９０．０％〜９８．０％であり、第二相分率が２．０％〜１０．０％である金属組織）をより形成し易い。
特に、油井管の化学組成が、フェライト生成を促進する元素であるＡｌの含有量が少ない化学組成である場合（例えば、Ａｌ量が０．１００％以下である化学組成である場合）には、一次冷却及び二次冷却を含む冷却過程を適用することが好ましい。
一次冷却及び二次冷却を含む冷却過程を適用した場合に、上述した金属組織（即ち、第一相分率が９０．０％〜９８．０％であり、第二相分率が２．０％〜１０．０％である金属組織）を形成し易い理由は、以下のように推定される。
一次冷却では、加熱過程後の鋼管を、焼入れ加熱温度Ｔ１との差（Ｔ１−Ｔ２）が２０℃〜２３０℃である一次冷却終了温度Ｔ２まで、１０℃／ｓ以下の冷却速度で冷却（即ち、徐冷）する。
一次冷却において、焼入れ加熱温度Ｔ１と一次冷却終了温度Ｔ２との差（Ｔ１−Ｔ２）が２０℃以上であること、及び、冷却速度が１０℃／ｓ以下であることにより、鋼管の温度が、フェライトが形成される温度域を通過する時間（以下、「フェライト形成域通過時間」ともいう）をある程度長くすることができると考えられる。これにより、フェライトの生成が促進されるので、最終的に、９０．０％以上の第一相分率及び１０．０％以下の第二相分率が達成され易くなると考えられる。
一方、一次冷却において、焼入れ加熱温度Ｔ１と一次冷却終了温度Ｔ２との差（Ｔ１−Ｔ２）が２３０℃以下であることにより、フェライト形成域通過時間が長くなりすぎることを抑制できると考えられる。これにより、フェライトの過剰生成が抑制されるので、最終的に、９８．０％以下の第一相分率及び２．０％以上の第二相分率が達成され易くなると考えられる。
二次冷却では、一次冷却された電縫鋼管を、３０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却（即ち、「急冷」）する。
ここで、二次冷却の冷却開始温度は、一次冷却の冷却終了温度Ｔ２と一致する。
この二次冷却により、フェライトを除いた残部組織（即ち、分率２．０％〜１０．０％である残部組織）から、マルテンサイト、ベイナイト、及びパーライトからなる群から選択される１種又は２種以上が生成されると考えられる。
なお、上記化学組成を有する鋼では、３００℃に冷却された段階で、変態が完了すると考えられる。このため、二次冷却終了温度は、３００℃〜室温の温度とする。
二次冷却終了後の鋼管に対し、焼戻しを行うことにより、フェライトからなる第一相の面積分率が９０．０％〜９８．０％であり、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイト、及びパーライトからなる群から選択される１種又は２種以上からなる第二相の面積分率が２．０％〜１０．０％である、本開示における金属組織を容易に形成できると考えられる。
製法Ａにおける焼戻しは、加熱過程及び冷却過程をこの順序で含む。
焼戻しの加熱過程における加熱温度（以下、「焼戻し加熱温度」ともいう）は、例えば、２００℃〜６７０℃とする。
焼戻しの加熱過程における加熱時間として、好ましくは１８０ｓ（秒）〜１８００ｓ（秒）であり、より好ましくは３００ｓ〜９００ｓである。
焼戻しの冷却過程については特に制限はなく、徐冷であっても急冷であってもよい。
以下、本発明の一態様を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〜７０、比較例１〜１６〕
表１及び２中、鋼１〜鋼８５の化学組成を有し、外径が２４４．５ｍｍであり、肉厚が１１．０５ｍｍであり、長さが１２０００ｍｍである、造管ままの電縫鋼管を製造した。鋼７１〜８１は、本開示の範囲外の化学組成である。
上記造管ままの電縫鋼管を焼入れし、次いで焼戻しすることにより、実施例１〜７０及び比較例１〜１６の油井管を得た。
ここで、焼入れは、
まず、造管ままの電縫鋼管を、表３及び４に示す焼入れ加熱温度Ｔ１にて６００ｓ加熱し、
次に、表３及び４に示す一次冷却の冷却速度にて、表３及び４に示す一次冷却終了温度Ｔ２（即ち、二次冷却開始温度）となるまで一次冷却（徐冷）し、
一次冷却終了温度Ｔ２となった時点から、表３及び４に示す二次冷却の冷却速度にて二次冷却（急冷）を開始し、そのまま室温まで二次冷却することにより行った。
また、焼戻しは、室温まで二次冷却された電縫鋼管を、表３及び４に示す加熱温度（即ち、焼戻し加熱温度）にて６００ｓ加熱し、次いで、室温まで水冷することにより行った。
〔比較例１７〕
化学組成を鋼１から鋼８３に変更し、かつ、焼戻しを行わなかったこと以外は実施例１と同様にして、比較例１７の油井管を得た。
＜第一相分率及び第二相分率の測定＞
各油井管について、油井管の電縫溶接部から管周方向に９０°ずれた位置の断面（詳細には、管軸方向に対して平行な断面）における、油井管の外周面からの距離が肉厚の１／４である位置（以下、「肉厚１／４位置」ともいう）において、第一相分率及び第二相分率を測定した。
詳細には、上記断面を研磨し、次いでナイタール試薬で腐食し、腐食した断面における肉厚１／４位置の金属組織写真を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて１０００倍の倍率で１０視野分（断面の実面積として０．１５ｍｍ２分）撮影した。
撮影した金属組織写真（断面の実面積として０．１５ｍｍ２分）を画像処理することにより、フェライトからなる第一相の面積分率と、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイト、及びパーライトからなる群から選択される１種又は２種以上からなる第二相の面積分率と、をそれぞれ求めた。
画像処理は、（株）ニレコ製の小型汎用画像解析装置ＬＵＺＥＸ ＡＰを用いて行った。
結果を表５及び６に示す。
また、表５及び６には、第二相の種類（第二相種）も示した。
＜疵なし拡管特性（２５％）の評価＞
各油井管から切り出した長さ３０００ｍｍのサンプル管に対し、拡管用プラグを用いて拡管率２５％の拡管を行った。
上記拡管率２５％の拡管において、サンプル管の全域にわたって貫通亀裂を発生せずに拡管できた場合を、拡管成功（表５及び６中、「Ａ」）とした。
上記拡管率２５％の拡管において、貫通亀裂が発生した場合を、拡管失敗（表５及び６中、「Ｂ」）とした。
結果を表５及び６に示す。
ここで、「拡管率２５％の拡管」とは、外周面の周長が２５％増大するまで拡管したことを意味する。
＜疵付拡管特性（１６．５％）の評価＞
各油井管から切り出した長さ３０００ｍｍのサンプル管に対し、管の長手方向に対して平行であり、かつ、肉厚の１０％に相当する深さのノッチを設け、ノッチ付きサンプルとした。
ノッチ付きサンプルに対し、拡管用プラグを用いて拡管率１６．５％の拡管を行った。
上記拡管率１６．５％の拡管において、管全域にわたって貫通亀裂を発生せずに拡管できた場合を、拡管成功（表５及び６中、「Ａ」）とした。
上記拡管率１６．５％の拡管において、貫通亀裂が発生した場合を、拡管失敗（表５及び６中、「Ｂ」）とした。
結果を表５及び６に示す。
ここで、「拡管率１６．５％の拡管」とは、外周面の周長が１６．５％増大するまで拡管したことを意味する。
−表１及び２の説明−
・各元素の欄の数値は、各元素の量（質量％）を示す。
・Ｍｎ／Ｓｉは、Ｓｉ量（質量％）に対するＭｎ量（質量％）の比を示す。
・各鋼において、表１に示した元素を除いた残部は、Ｆｅ及び不純物である。
・下線を付した数値は、本開示の範囲外の数値である。
・下線を付した鋼番号は、本開示の範囲外の化学組成である。
−表３及び４の説明−
・一次冷却終了温度Ｔ２は、二次冷却開始温度と一致する。
・比較例１７中、焼戻しの加熱温度欄の「−」は、焼戻しを行わなかったことを意味する。
表１〜６に示すように、本開示における化学組成を有し、第一相分率が９０．０％〜９８．０％であり、第二相分率が２．０％〜１０．０％であり、第二相種が、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイト、及びパーライトからなる群から選択される１種又は２種以上である、実施例１〜７０の油井管では、疵なし拡管特性と疵付拡管特性とが両立されていた。
各実施例に対し、本開示における化学組成を有しない比較例１〜１１の油井管では、疵なし拡管特性及び疵付拡管特性の少なくとも一方が劣化した。
また、第一相分率が９０．０％未満であり第二相分率が１０．０％超である、比較例１２〜１５の油井管では、疵付拡管特性が劣化した。比較例１２〜１５のうち、第一相分率が１０．０％であり第二相分率が９０．０％である比較例１５の油井管では、疵なし拡管特性も劣化した。
また、第一相分率が９８．０％超であり第二相分率が２．０％未満である比較例１６の油井管では、疵なし拡管特性が劣化した。
また、第一相分率が９０．０％〜９８．０％であり第二相分率が２．０％〜１０．０％であるが、第二相がマルテンサイトからなる（即ち、ＤＰ鋼である）比較例１７では、疵付拡管特性が劣化した。この理由は、第二相がマルテンサイトからなる場合、強度が高すぎるために、金属組織内にひずみの集中が起こり易く、このため、ボイドの発生及び連結が生じやすくなったためと考えられる。
図１は、実施例１の油井管の断面の金属組織を示す走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ写真；倍率１０００倍）である。
図１のＳＥＭ写真の撮影位置は、第一相分率及び第二相分率の測定におけるＳＥＭ写真の撮影位置と同じ（即ち、電縫溶接部から管周方向に９０°ずれた位置であり、かつ、外周面からの距離が肉厚の１／４である位置）である（後述する、図２、図３Ａ、及び図３Ｂについても同様である）。また、図１のＳＥＭ写真は、第一相分率及び第二相分率の測定に用いたＳＥＭ写真と同様に、油井管の断面を研磨し、次いでナイタール試薬で腐食した後に撮影した（後述する、図２、図３Ａ、及び図３Ｂについても同様である）。
図１に示すように、滑らかな粒に囲まれた領域として、フェライトからなる第一相が確認でき、その他の領域として、焼戻しベイナイト及び焼戻しマルテンサイトからなる第二相が確認できる。また、白色の点として、炭化物（即ち、セメンタイト）が確認できる。
図２は、比較例１７の油井管（ＤＰ鋼）の断面の金属組織を示すＳＥＭ写真（倍率１０００倍）である。
図２に示すように、フェライトからなる第一相が確認でき、その他の領域として、比較的白く毛羽状に見える、マルテンサイトからなる第二相が確認できる。炭化物（即ち、セメンタイト）は確認できない。
図３Ａは、比較例１４の油井管の断面の金属組織を示すＳＥＭ写真（倍率１０００倍）であり、図３Ｂは、図３Ａの一部を拡大したＳＥＭ写真（倍率３０００倍）である。
図３Ａ及び図３Ｂでは、図２とは異なり、白色の点として、炭化物（即ち、セメンタイト）が確認できる。これにより、第二相が、焼戻しマルテンサイトであることがわかる。

Claims (4)

  1. 質量％で、
    Ｃ：０．０２０〜０．０８０％、
    Ｓｉ：０．５０％以下、
    Ｍｎ：０．３０〜１．６０％、
    Ｐ：０．０３０％以下、
    Ｓ：０．０１０％以下、
    Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、及び
    Ａｌ：０．０１０〜０．５００％
    を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、
    金属組織において、フェライトからなる第一相の面積分率が９０．０％〜９８．０％であり、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイト、及びパーライトからなる群から選択される１種又は２種以上からなる第二相の面積分率が２．０％〜１０．０％であるエクスパンダブルチューブラー用油井管。
  2. 質量％で、
    Ｎｂ：０．１００％以下、
    Ｎｉ：１．００％以下、
    Ｃｕ：１．００％以下、
    Ｍｏ：０．５０％以下、
    Ｃｒ：１．００％以下、
    Ｖ：０．１００％以下、及び
    Ｃａ：０．００６０％以下
    の１種又は２種以上を含有する請求項１に記載のエクスパンダブルチューブラー用油井管。
  3. Ａｌの含有量が、質量％で、０．０６０〜０．５００％である請求項１又は請求項２に記載のエクスパンダブルチューブラー用油井管。
  4. 電縫鋼管であり、下記式（１）を満たす請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のエクスパンダブルチューブラー用油井管。
    Ｍｎ／Ｓｉ＞２．０ … 式（１）
    式（１）において、Ｍｎ及びＳｉは、それぞれ、各元素の質量％である。
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