RU2797277C1 - Steel material - Google Patents
Steel material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797277C1 RU2797277C1 RU2022125892A RU2022125892A RU2797277C1 RU 2797277 C1 RU2797277 C1 RU 2797277C1 RU 2022125892 A RU2022125892 A RU 2022125892A RU 2022125892 A RU2022125892 A RU 2022125892A RU 2797277 C1 RU2797277 C1 RU 2797277C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel material
- content
- amount
- less
- sulfide
- Prior art date
Links
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
[0001] Настоящее изобретение относится к стальному материалу и, более конкретно, к стальному материалу, подходящему для использования в кислой среде, содержащей сероводород и газообразный диоксид углерода.[0001] The present invention relates to a steel material, and more specifically, to a steel material suitable for use in an acidic environment containing hydrogen sulfide and carbon dioxide gas.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART
[0002] Нефтяные и газовые скважины (далее нефтяные и газовые скважины в общем называют «нефтяными скважинами») содержат среду, в состав которой входит большое количество коррозионно-активных веществ. Примеры коррозионно-активного вещества включают в себя коррозионно-активные газы, такие как сероводород и углекислый газ. В настоящем раскрытии среда, содержащая сероводород и газообразный углекислый газ, называется «кислой средой». Температура кислой среды, хотя и зависит от глубины скважины, находится в диапазоне от нормальной температуры до приблизительно 200°C. Термин «нормальная температура», используемый здесь, означает 24±3°C.[0002] Oil and gas wells (hereinafter, oil and gas wells are generally referred to as "oil wells") contain an environment that contains a large amount of corrosive substances. Examples of the corrosive agent include corrosive gases such as hydrogen sulfide and carbon dioxide. In the present disclosure, an environment containing hydrogen sulfide and gaseous carbon dioxide is referred to as an "acidic environment". The temperature of the sour medium, although dependent on the depth of the well, ranges from normal temperature to approximately 200°C. The term "normal temperature" as used herein means 24±3°C.
[0003] Известно, что хром (Cr) эффективен для повышения устойчивости стали к коррозии под действием углекислого газа. Поэтому в нефтяной скважине в среде, содержащей большое количество углекислого газа, используются материалы из мартенситной нержавеющей стали, содержащие около 13 вес.% Cr, представленные стальным материалом API L80 13Cr (обычный стальной материал с 13Cr) и стальным материалом Super 13Cr, в котором содержание C снижено. Стальной материал 13Cr и стальной материал Super 13Cr используются в основном в нефтяных скважинах в умеренно кислой среде, в которой парциальное давление H2S составляет 0,03 бар или меньше.[0003] Chromium (Cr) is known to be effective in improving carbon dioxide corrosion resistance of steel. Therefore, in an oil well in an environment containing a large amount of carbon dioxide, martensitic stainless steel materials containing about 13 wt. C reduced. The 13Cr steel material and the Super 13Cr steel material are mainly used in oil wells in moderately acidic environments in which the partial pressure of H 2 S is 0.03 bar or less.
[0004] Между тем, в высококоррозионной кислой среде, в которой парциальное давление H2S превышает 0,03 бар и 0,1 бар или меньше, парциальное давление H2S выше, чем в умеренно кислой среде. По этой причине в такой кислой среде применяется материал из дуплексной нержавеющей стали, в котором содержание Cr выше, чем в стальном материале 13Cr и в стальном материале Super 13Cr. Тем не менее, материал из дуплексной нержавеющей стали дороже, чем стальной материал 13Cr и стальной материал Super 13Cr. По этой причине существует потребность в стальном материале, пригодном для использования в высококоррозионной кислой среде с парциальным давлением H2S от более чем от 0,03 до 0,1 бар, даже если содержание Cr в нем ниже, чем в материале из дуплексной нержавеющей стали.[0004] Meanwhile, in a highly corrosive acidic environment in which the partial pressure of H 2 S exceeds 0.03 bar and 0.1 bar or less, the partial pressure of H 2 S is higher than in a moderately acidic environment. For this reason, in such an acidic environment, duplex stainless steel material is used, which has a higher Cr content than 13Cr steel material and Super 13Cr steel material. However, duplex stainless steel material is more expensive than 13Cr steel material and Super 13Cr steel material. For this reason, there is a need for a steel material suitable for use in a highly corrosive acidic environment with an H 2 S partial pressure of more than 0.03 to 0.1 bar, even if its Cr content is lower than that of duplex stainless steel material. .
[0005] Публикация нерассмотренной японской патентной заявки (перевод заявки РСТ) № 10-503809 (патентный документ 1), публикация японской патентной заявки № 2000-192196 (патентный документ 2), публикация японской патентной заявки № 08-246107 (патентный документ 3) и публикация японской патентной заявки № 2012-136742 (патентный документ 4) предлагают стальные материалы с превосходной устойчивостью к сульфидному коррозионному растрескиванию металла под воздействием напряжений (SSC). [0005] Japanese Patent Application Unexamined Publication (PCT Application Translation) No. 10-503809 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Publication No. 2000-192196 (Patent Document 2), Japanese Patent Application Publication No. 08-246107 (Patent Document 3) and Japanese Patent Application Publication No. 2012-136742 (patent document 4) provide steel materials with excellent resistance to sulfide stress corrosion cracking (SSC).
[0006] Стальной материал согласно патентному документу 1 содержит, в вес.%, C в количестве от 0,005 до 0,05 %, Si ≤ 0,50 %, Mn от 0,1 до 1,0 %, P ≤ 0,03 %, S ≤ 0,005 %, Mo от 1,0 до 3,0 %, Cu от 1,0 до 4,0 %, Ni от 5 до 8 %, и Al ≤ 0,06 %, остальное Fe и примеси, и также соответствует условию Cr + 1,6Mo ≥ 13 и 40C + 34N + Ni + 0,3Cu - 1,1Cr - 1,8Mo ≥ -10,5. Микроструктура мартенситной нержавеющей стали согласно этому документу представляет собой структуру мартенсита отпуска. В патентном документе 1 утверждается, что содержание Мо в количестве от 1,0 до 3,0 % может повышать устойчивость к SSC.[0006] The steel material according to Patent Document 1 contains, in wt.%, C in the amount of 0.005 to 0.05%, Si ≤ 0.50%, Mn 0.1 to 1.0%, P ≤ 0.03 %, S ≤ 0.005%, Mo 1.0 to 3.0%, Cu 1.0 to 4.0%, Ni 5 to 8%, and Al ≤ 0.06%, the rest is Fe and impurities, and also corresponds to the condition Cr + 1.6Mo ≥ 13 and 40C + 34N + Ni + 0.3Cu - 1.1Cr - 1.8Mo ≥ -10.5. The microstructure of the martensitic stainless steel according to this document is the tempered martensite structure. Patent Document 1 states that a Mo content of 1.0 to 3.0% can improve SSC resistance.
[0007] Стальной материал согласно патентному документу 2 содержит, в вес.%, C: от 0,001 до 0,05 %, Si: от 0,05 до 1 %, Mn: от 0,05 до 2 %, P : 0,025 % или менее, S: 0,01 % или менее, Cr: от 9 до 14 %, Mo: от 3,1 до 7 %, Ni: от 1 до 8 %, Co: от 0,5 до 7 %, раств. Al: от 0,001 до 0,1 %, N: 0,05 % или менее, O (кислород): 0,01 % или менее, Cu: от 0 до 5 % и W: от 0 до 5 %, остальное Fe и неизбежные примеси. Когда содержится Mo, точка Ms понижается. Соответственно, присутствие Со вместе с Мо подавляет понижение точки Ms, так что микроструктура формируется в виде структуры из одной фазы мартенсита. В патентном документе 2 утверждается, что в результате этого можно улучшить устойчивость к SSC при сохранении прочности 80 тысяч фунтов на кв. дюйм или более (552 МПа или более). [0007] The steel material of Patent Document 2 contains, in wt%, C: 0.001 to 0.05%, Si: 0.05 to 1%, Mn: 0.05 to 2%, P: 0.025% or less, S: 0.01% or less, Cr: 9% to 14%, Mo: 3.1% to 7%, Ni: 1% to 8%, Co: 0.5% to 7%, sol. Al: 0.001 to 0.1%, N: 0.05% or less, O (oxygen): 0.01% or less, Cu: 0 to 5% and W: 0 to 5%, the rest is Fe and inevitable impurities. When Mo is contained, the Ms point decreases. Accordingly, the presence of Co together with Mo suppresses the lowering of the Ms point, so that the microstructure is formed as a single-phase martensite structure. Patent Document 2 claims that as a result, SSC resistance can be improved while maintaining a strength of 80 ksi. inch or more (552 MPa or more).
[0008] Химический состав мартенситной нержавеющей стали согласно патентном документе 3 содержит, в вес. %, С: от 0,005 % до 0,05 %, Si: от 0,05 % до 0,5 %, Mn: от 0,1 % до 1.0 %, P: 0,025 % или менее, S: 0,015 % или менее, Cr: от 12 до 15 %, Ni: от 4,5 % до 9,0 %, Cu: от 1 % до 3 %, Mo: от 2 % до 3 %, W: от 0,1 % до 3 %, Al: от 0,005 до 0,2 %, и N: от 0,005 до 0,1 %, остальное Fe и неизбежные примеси. Раскрытый выше химический состав дополнительно удовлетворяет условию 40C + 34N + Ni + 0,3Cu + Co - 1,1Cr - 1,8Mo - 0,9W ≥ -10. В патентном документе 3 утверждается, что превосходная устойчивость к SSC может быть получена путем подбора стального материала, содержащего от 12 до 15 % Cr, при содержании C менее 0,05 %, Ni 4,5 % или более, Cu: от 1 до 3 %, Mo: от 2 до 3 % и W: от 0,1 до 3%.[0008] The chemical composition of martensitic stainless steel according to patent document 3 contains, in weight. %, C: 0.005% to 0.05%, Si: 0.05% to 0.5%, Mn: 0.1% to 1.0%, P: 0.025% or less, S: 0.015% or less , Cr: 12% to 15%, Ni: 4.5% to 9.0%, Cu: 1% to 3%, Mo: 2% to 3%, W: 0.1% to 3% , Al: from 0.005 to 0.2%, and N: from 0.005 to 0.1%, the rest is Fe and unavoidable impurities. The chemical composition disclosed above additionally satisfies the condition 40C + 34N + Ni + 0.3Cu + Co - 1.1Cr - 1.8Mo - 0.9W ≥ -10. Patent Document 3 claims that excellent SSC resistance can be obtained by selecting a steel material containing 12% to 15% Cr, with less than 0.05% C, 4.5% or more Ni, Cu: 1 to 3 %, Mo: 2 to 3% and W: 0.1 to 3%.
[0009] Бесшовная труба из мартенситной нержавеющей стали согласно патентному документу 4 содержит, в вес. %, С: 0,01 % или менее, Si: 0,5 % или менее, Mn: от 0,1 % до 2,0 %, P: 0,03 % или менее, S: 0,005 % или менее, Cr: от 14.0 до 15.5 %, Ni: от 5,5 до 7,0 %, Mo: от 2,0 до 3,5 %, Cu: от 0,3 до 3,5 %, V: 0,20 % или менее, Al: 0,05 % или менее, и N: 0,06 % или менее, остальное Fe и неизбежные примеси. Бесшовная труба из мартенситной нержавеющей стали, согласно этому документу, имеет предел текучести от 655 до 862 МПа и отношение напряжения при пределе текучести к напряжению при пределе прочности 0,90 или более. В патентном документе 4 утверждается, что можно достичь отличной устойчивости к SSC при поддержании прочности 655 МПа или более за счет того, что содержание C составляет 0,01 % или менее, содержание Cr, Ni и Mo находится в надлежащих диапазонах, и содержится дополнительное надлежащее количество Cu и V или надлежащее количество W.[0009] The martensitic stainless steel seamless pipe according to Patent Document 4 contains, in weight. %, C: 0.01% or less, Si: 0.5% or less, Mn: 0.1% to 2.0%, P: 0.03% or less, S: 0.005% or less, Cr : 14.0 to 15.5%, Ni: 5.5 to 7.0%, Mo: 2.0 to 3.5%, Cu: 0.3 to 3.5%, V: 0.20% or less, Al: 0.05% or less, and N: 0.06% or less, the rest is Fe and unavoidable impurities. The martensitic stainless steel seamless pipe according to this document has a yield strength of 655 to 862 MPa and a stress ratio at yield strength to stress at tensile strength of 0.90 or more. Patent Document 4 claims that excellent SSC resistance can be achieved while maintaining a strength of 655 MPa or more by making the C content 0.01% or less, the content of Cr, Ni, and Mo being in proper ranges, and containing additional proper the amount of Cu and V or the proper amount of W.
СПИСОК ПРОТИВОПОСТАВЛЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ LIST OF CONTRADING MATERIALS
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРАPATENT LITERATURE
[0010] Патентный документ 1: Нерассмотренная японская патентная заявка (перевод заявки РСТ) № 10-503809[0010] Patent Document 1: Japanese Patent Application Pending (PCT Application Translation) No. 10-503809
Патентный документ 2: Опубликованная японская патентная заявка № 2000-192196 Patent Document 2: Japanese Patent Application Published No. 2000-192196
Патентный документ 3: Опубликованная японская патентная заявка № 08-246107 Patent Document 3: Japanese Patent Publication Publication No. 08-246107
Патентный документ 4: Опубликованная японская патентная заявка № 2012-136742 Patent Document 4: Japanese Patent Application Published No. 2012-136742
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧАTECHNICAL PROBLEM
[0011] В каждом из описанных выше патентных документов 1-4 предлагаются средства для повышения устойчивости к SSC в кислой среде, имеющей парциальное давление H2S в диапазоне от 0,03 до 0,1 бар, путем регулирования содержания каждого элемента в химическом составе. Тем не менее, устойчивость к SSC в кислой среде, имеющей парциальное давление H2S в диапазоне от 0,03 до 0,1 бар, может быть улучшена любыми способами, кроме тех, которые предложены в вышеописанной патентной литературе.[0011] Each of the above-described Patent Documents 1-4 proposes a means for improving the resistance to SSC in an acidic environment having an H 2 S partial pressure in the range of 0.03 to 0.1 bar by adjusting the content of each element in the chemical composition . However, SSC resistance in an acidic environment having an H 2 S partial pressure in the range of 0.03 to 0.1 bar can be improved by any means other than those suggested in the above patent literature.
[0012] Задачей настоящего изобретения является создание стального материала, обладающего превосходной устойчивостью к SSC.[0012] It is an object of the present invention to provide a steel material excellent in SSC resistance.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИTHE SOLUTION OF THE PROBLEM
[0013] Стальной материал согласно настоящему изобретению имеет химический состав с содержанием (в вес.%),[0013] The steel material according to the present invention has a chemical composition containing (in wt.%),
C в количестве 0,035 % или менее; C at 0.035% or less;
Si в количестве 1,00 % или менее; Si in the amount of 1.00% or less;
Mn в количестве 1,00 % или менее; Mn 1.00% or less;
P в количестве 0,030 % или менее; P 0.030% or less;
S в количестве 0,0050 % или менее; S in the amount of 0.0050% or less;
раств. Al в количестве от 0,005 до 0,100 %; sol. Al in an amount from 0.005 to 0.100%;
N в количестве от 0,001 до 0,020 %; N in an amount from 0.001 to 0.020%;
Ni в количестве от 5,00 до 7,00 %; Ni in an amount from 5.00 to 7.00%;
Cr в количестве от 10,00 до 14,00 %; Cr in an amount from 10.00 to 14.00%;
Cu в количестве от 1,50 до 3,50 %; Cu in an amount from 1.50 to 3.50%;
Mo в количестве от 1,00 до 4,00 %; Mo in an amount from 1.00 to 4.00%;
V в количестве от 0,01 до 1,00 %; V in an amount from 0.01 to 1.00%;
Ti в количестве от 0,02 до 0,30 %; Ti in an amount from 0.02 to 0.30%;
Co в количестве от 0,01 до 0,50 %; Co in an amount from 0.01 to 0.50%;
Ca в количестве от 0,0003 до 0,0030 %; Ca in an amount from 0.0003 to 0.0030%;
O в количестве 0,0050 % или менее; O in an amount of 0.0050% or less;
W в количестве от 0 до 1,50 %; W in an amount from 0 to 1.50%;
Nb в количестве от 0 до 0,50 %; Nb in an amount from 0 to 0.50%;
B в количестве от 0 до 0,0050 %; B in an amount from 0 to 0.0050%;
Mg в количестве от 0 до 0,0050 %; и Mg in an amount from 0 to 0.0050%; And
редкоземельные металлы (РЗМ) в количестве от 0 до 0,020 %, rare earth metals (REM) in an amount from 0 to 0.020%,
остальное Fe и неизбежные примеси, в которых the rest is Fe and inevitable impurities, in which
среди включений в стальном материале суммарная концентрация частиц сульфида Mn, имеющих содержание Mn 10 % или более и содержание S 10 % или более, и имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих содержание кальция 20 % или более и содержание серы 10 % или более и диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляет 0,50 частиц/мм2 или менее. among inclusions in steel material, the total concentration of Mn sulfide particles having a Mn content of 10% or more and an S content of 10% or more, and having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more, and Ca sulfide particles having a calcium content of 20% or more and a sulfur content of 10% or more and an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more is 0.50 particles/mm 2 or less.
ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ ИЗОБРЕТЕНИЯTECHNICAL RESULT OF THE INVENTION
[0014] Стальной материал согласно настоящему изобретению имеет превосходную устойчивость к SSC.[0014] The steel material of the present invention has excellent SSC resistance.
РАСКРЫТИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF EXAMPLES OF CARRYING OUT THE INVENTION
[0015] Авторы настоящего изобретения исследовали стальной материал, обладающий превосходной устойчивостью к SSC, особенно в кислой среде, имеющей парциальное давление H2S более чем от 0,03 до 0,1 бар.[0015] The inventors of the present invention have studied a steel material having excellent resistance to SSC, especially in an acidic environment having an H 2 S partial pressure of more than 0.03 to 0.1 bar.
[0016] Во-первых, авторы настоящего изобретения исследовали химический состав стального материала, который может проявлять превосходную устойчивость к SSC в кислой среде, имеющей парциальное давление H2S в диапазоне от 0,03 до 0,1 бар. В результате авторы настоящего изобретения пришли к выводу, что стальной материал, имеющий химический состав, содержащий, в вес.%, С в количестве 0,035 % или менее, Si в количестве 1,00 % или менее, Mn в количестве 1,00 % или менее, P в количестве 0,030 % или менее, S в количестве 0,0050 % или менее, раств. Al в количестве от 0,005 до 0,100 %, N в количестве от 0,001 до 0,020 %, Ni в количестве от 5,00 до 7,00 %, Cr в количестве от 10,00 до 14,00 %, Cu в количестве от 1,50 до 3,50 %, Mo в количестве от 1,00 до 4,00 %, V в количестве от 0,01 до 1,00 %, Ti в количестве от 0,02 до 0,30 %, Co в количестве от 0,01 до 0,50 %, O в количестве 0,0050 % или менее, W в количестве от 0 до 1,50 %, Nb в количестве от 0 до 0,50 %, B в количестве от 0 до 0,0050 %, Mg в количестве от 0 до 0,0050 % и редкоземельные металлы (РЗМ) в количестве от 0 до 0,020 %, остальное Fe и примеси, и может достигать достаточной устойчивости к SSC в кислой среде с парциальным давлением H2S в диапазоне от 0,03 до 0,1 бар.[0016] First, the inventors of the present invention investigated the chemical composition of a steel material that can exhibit excellent SSC resistance in an acidic environment having an H 2 S partial pressure in the range of 0.03 to 0.1 bar. As a result, the inventors of the present invention concluded that a steel material having a chemical composition containing, in wt %, C of 0.035% or less, Si of 1.00% or less, Mn of 1.00%, or less, P in the amount of 0.030% or less, S in the amount of 0.0050% or less, sol. Al in an amount from 0.005 to 0.100%, N in an amount from 0.001 to 0.020%, Ni in an amount from 5.00 to 7.00%, Cr in an amount from 10.00 to 14.00%, Cu in an amount from 1, 50 to 3.50%, Mo from 1.00 to 4.00%, V from 0.01 to 1.00%, Ti from 0.02 to 0.30%, Co from 0.01 to 0.50%, O 0.0050% or less, W 0 to 1.50%, Nb 0 to 0.50%, B 0 to 0.0050 %, Mg in an amount of 0 to 0.0050% and rare earth metals (REM) in an amount of 0 to 0.020%, the rest is Fe and impurities, and can achieve sufficient resistance to SSC in an acidic environment with a partial pressure of H 2 S ranging from 0.03 to 0.1 bar.
[0017] Тем не менее, даже в стальном материале, в котором содержание каждого элемента химического состава находится в пределах вышеописанного диапазона, бывают случаи, когда не может быть достигнута достаточная устойчивость к SSC, например, когда стальной материал имеет высокий предел текучести, такой как 110 тысяч фунтов на кв. дюйм или более (758 МПа или более). Затем авторы настоящего изобретения исследовали причину ухудшения устойчивости к SSC в стальном материале, имеющем вышеописанный химический состав. В результате авторы настоящего изобретения пришли к следующим выводам.[0017] However, even in a steel material in which the content of each chemical composition element is within the above-described range, there are cases where sufficient SSC resistance cannot be achieved, for example, when the steel material has a high yield strength, such as 110 thousand pounds per sq. inch or more (758 MPa or more). Next, the present inventors investigated the reason for the deterioration of SSC resistance in a steel material having the above-described chemical composition. As a result, the authors of the present invention came to the following conclusions.
[0018] Известно, что в материале из низколегированной стали с содержанием Cr 2,00 % или менее, SSC, вероятно, возникает в кислой среде в результате включения (оксида, сульфида, нитрида и т.д.) в стальном материале, служащего в качестве начальной точки трещины. Напротив, в материале из высоколегированной стали с содержанием Cr 10,00 % или более прочная пассивирующая пленка образуется на поверхности стального материала вследствие высокого содержания Cr по сравнению с материалом из низколегированной стали. По этой причине обычно считается, что SSC, начинающееся от включения, маловероятно в материале из высоколегированной стали.[0018] It is known that in a low alloy steel material with a Cr content of 2.00% or less, SSC is likely to occur in an acidic environment as a result of inclusion (oxide, sulfide, nitride, etc.) in the steel material serving as as the starting point of the crack. On the contrary, in high-alloy steel material with a Cr content of 10.00% or more, a strong passivation film is formed on the surface of the steel material due to the high Cr content compared to low-alloy steel material. For this reason, it is generally considered that SSC starting from inclusion is unlikely in high alloy steel material.
[0019] Однако исследования, проведенные авторами настоящего изобретения, показали, что даже в материале из высоколегированной стали, когда его предел текучести достигает 110 тысяч фунтов на кв. дюйм или более (758 МПа или более), SSC может возникать в кислой среде, имеющей парциальное давление H2S, большее, чем давление в диапазоне от 0,03 до 0,1 бар, по следующему механизму. Когда частица сульфида Mn присутствует во внешнем слое стального материала в кислой среде с парциальным давлением H2S в диапазоне от 0,03 до 0,1 бар, сульфид Mn в поверхностном слое будет растворяться из-за кислой среды. На поверхности образуется углубление как след растворения частицы сульфида марганца. Углубление, образованное вследствие растворения крупной частицы сульфида марганца, вероятно, служит начальной точкой возникновения SSC.[0019] However, studies conducted by the present inventors have shown that even in a high alloy steel material, when its yield strength reaches 110 thousand psi. inch or more (758 MPa or more), SSC can occur in an acidic environment having a partial pressure of H 2 S greater than a pressure in the range of 0.03 to 0.1 bar, by the following mechanism. When a particle of Mn sulfide is present in the outer layer of the steel material in an acidic environment with a partial pressure of H 2 S in the range of 0.03 to 0.1 bar, the Mn sulfide in the surface layer will be dissolved due to the acidic environment. A depression forms on the surface as a trace of the dissolution of the manganese sulfide particle. The depression formed due to the dissolution of a large particle of manganese sulfide probably serves as the starting point for the occurrence of SSC.
[0020] В материале из низколегированной стали все крупнозернистые включения (оксиды, сульфиды, нитриды и т.п.) служат начальной точкой SSC. С другой стороны, в случае материала из высоколегированной стали частица сульфида Mn, которая представляет собой особое включение среди включений, присутствующих в поверхностном слое стального материала, растворяется, таким образом образуя углубление на поверхности стального материала, что приведет к возникновению SSC. Как уже было описано, авторы настоящего изобретения выяснили, что в случае материала из высоколегированной стали, имеющего содержание Cr 10,00 % или более, SSC может происходить за счет механизма, отличного от механизма, имеющего место в случае материала из низколегированной стали. [0020] In a low alloy steel material, all coarse grained inclusions (oxides, sulfides, nitrides, etc.) serve as the starting point of the SSC. On the other hand, in the case of a high alloy steel material, a particle of Mn sulfide, which is a special inclusion among the inclusions present in the surface layer of the steel material, dissolves, thereby forming a depression on the surface of the steel material to cause SSC. As already described, the present inventors have found that in the case of a high alloy steel material having a Cr content of 10.00% or more, SSC may occur by a different mechanism from that of a low alloy steel material.
[0021] Основываясь на вышеописанных выводах, авторы настоящего изобретения пришли к выводу, что в случае стального материала, имеющего вышеописанный химический состав, можно подавить образование углублений на поверхности, которые связаны с растворением сульфида Mn, путем подавления образования крупных частиц сульфида Mn, тем самым улучшая устойчивость стального материала к SSC. Соответственно, авторы настоящего изобретения пришли к выводу, что дополнительное содержание кальция в количестве от 0,0003 до 0,0030 вес.% в дополнение к вышеописанному химическому составу может подавлять образование крупных частиц сульфида Mn. В результате авторы настоящего изобретения пришли к выводу, что стальной материал, имеющий химический состав, содержащий, в вес.%, С в количестве 0,035 % или менее, Si в количестве 1,00 % или менее, Mn в количестве 1,00 % или менее, P в количестве 0,030 % или менее, S в количестве 0,0050 % или менее, раств. Al в количестве от 0,005 до 0,100 %, N в количестве от 0,001 до 0,020 %, Ni в количестве от 5,00 до 7,00 %, Cr в количестве от 10,00 до 14,00 %, Cu в количестве от 1,50 до 3,50 %, Mo в количестве от 1,00 до 4,00 %, V в количестве от 0,01 до 1,00 %, Ti в количестве от 0,02 до 0,30 %, Co в количестве от 0,01 до 0,50 %, Ca в количестве от 0,0003 до 0,0030 %, O в количестве 0,0050 % или менее, W в количестве от 0 до 1,50 %, Nb в количестве от 0 до 0,50 %, B в количестве от 0 до 0,0050 %, Mg в количестве от 0 до 0,0050 %, и редкоземельные металлы (РЗМ) в количестве от 0 до 0,020 %, остальное Fe и примеси, может подавлять образование крупных частиц сульфида Mn. В частности, в результате присутствия Ca, Ca соединяется с S с образованием сульфида Ca. В результате образования сульфида Ca уменьшается количество связанной с марганцем серы. По этой причине образование крупных частиц сульфида марганца будет подавлено. [0021] Based on the above findings, the present inventors concluded that, in the case of a steel material having the above-described chemical composition, it is possible to suppress the formation of depressions on the surface, which are associated with the dissolution of Mn sulfide, by suppressing the formation of coarse particles of Mn sulfide, thereby improving the resistance of the steel material to SSC. Accordingly, the present inventors have concluded that an additional calcium content of 0.0003 to 0.0030 wt% in addition to the above chemical composition can suppress the formation of coarse Mn sulfide particles. As a result, the inventors of the present invention concluded that a steel material having a chemical composition containing, in wt %, C of 0.035% or less, Si of 1.00% or less, Mn of 1.00%, or less, P in the amount of 0.030% or less, S in the amount of 0.0050% or less, sol. Al in an amount from 0.005 to 0.100%, N in an amount from 0.001 to 0.020%, Ni in an amount from 5.00 to 7.00%, Cr in an amount from 10.00 to 14.00%, Cu in an amount from 1, 50 to 3.50%, Mo from 1.00 to 4.00%, V from 0.01 to 1.00%, Ti from 0.02 to 0.30%, Co from 0.01 to 0.50%, Ca 0.0003 to 0.0030%, O 0.0050% or less, W 0 to 1.50%, Nb 0 to 0 .50%, B in the amount of 0 to 0.0050%, Mg in the amount of 0 to 0.0050%, and rare earth metals (REM) in the amount of 0 to 0.020%, the rest is Fe and impurities, can suppress the formation of large particles Mn sulfide. In particular, as a result of the presence of Ca, Ca combines with S to form Ca sulfide. As a result of the formation of Ca sulfide, the amount of sulfur associated with manganese decreases. For this reason, the formation of large particles of manganese sulfide will be suppressed.
[0022] Соответственно, стальной материал с описанным выше химическим составом, в котором содержится Са, был получен для исследования его устойчивости к SSC в кислой среде, имеющей парциальное давление H2S в диапазоне от 0,03 до 0,1 бар. Результат показал, что, несмотря на то, что возможно подавление образования крупных частиц сульфида Mn, может иметь место случай, когда устойчивость к SSC остается низкой. Соответственно, авторы настоящего изобретения провели дальнейшее исследование и изучение причины низкой устойчивости к SSC. В результате авторы настоящего изобретения выяснили, что, когда имеется вышеописанное содержание Ca, может иметь место случай, когда устойчивость к SSC ухудшается за счет следующего механизма.[0022] Accordingly, a steel material with the above-described chemical composition, which contains Ca, was obtained to study its resistance to SSC in an acidic environment having an H 2 S partial pressure in the range of 0.03 to 0.1 bar. The result showed that although it is possible to suppress the formation of large particles of Mn sulfide, there may be a case where the resistance to SSC remains low. Accordingly, the inventors of the present invention carried out further investigation and study of the cause of low resistance to SSC. As a result, the present inventors have found that when there is the above-described Ca content, there may be a case where SSC resistance is degraded by the following mechanism.
[0023] При указанном выше содержании Ca образуется сульфид Ca и подавляется образование крупных частиц сульфида Mn. Однако сам сульфид Ca, как и сульфид Mn, также может растворяться в кислой среде, имеющей парциальное давление H2S в диапазоне от 0,03 до 0,1 бар. По этой причине, когда крупная частица сульфида Ca присутствует в поверхностном слое стального материала, она растворяется, тем самым образуя углубление на поверхности стального материала, как в случае сульфида Mn. Это случай, когда SSC возникает из-за углубления на поверхности, которое связано с сульфидом кальция.[0023] At the above Ca content, Ca sulfide is formed and the formation of coarse particles of Mn sulfide is suppressed. However, the Ca sulfide itself, like the Mn sulfide, can also be dissolved in an acidic medium having an H 2 S partial pressure in the range of 0.03 to 0.1 bar. For this reason, when a large particle of Ca sulfide is present in the surface layer of the steel material, it dissolves, thereby forming a depression on the surface of the steel material, as in the case of Mn sulfide. This is the case where the SSC is due to a depression on the surface that is associated with calcium sulfide.
[0024] Основываясь на результатах, описанных выше, авторы настоящего изобретения пришли к выводу, что если в стальном материале, имеющем вышеописанный химический состав, можно не только подавить образование крупных частиц сульфида Mn, но также и подавить образование крупных частиц сульфида Ca, превосходная устойчивость к SSC может быть достигнута даже в кислой среде с парциальным давлением H2S в диапазоне от 0,03 до 0,1 бар, даже если стальной материал имеет высокий предел текучести, 110 тысяч фунтов на кв. дюйм или более (758 МПа или более). Затем авторы настоящего изобретения провели дальнейшее исследование того, до какого уровня необходимо подавить суммарную концентрацию на единицу площади крупных частиц сульфида Mn и крупных частиц сульфида Ca для достижения отличной устойчивости к SSC, даже если стальной материал имеет предел текучести 110 тысяч фунтов на кв. дюйм или более (758 МПа или более). В результате авторы настоящего изобретения обнаружили, что когда суммарная концентрация частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляет 0,50 частиц/мм2 или менее, можно достичь отличной устойчивости к SSC даже в кислой среде с парциальным давлением H2S в диапазоне от 0,03 до 0,1 бар, даже если стальной материал имеет предел текучести 110 тысяч фунтов на кв. дюйм или более (758 МПа или более).[0024] Based on the results described above, the inventors of the present invention concluded that if, in the steel material having the above-described chemical composition, it is possible not only to suppress the formation of coarse particles of Mn sulfide, but also to suppress the formation of large particles of Ca sulfide, excellent stability to SSC can be achieved even in an acidic environment with a partial pressure of H 2 S in the range of 0.03 to 0.1 bar, even if the steel material has a high yield strength, 110 thousand psi. inch or more (758 MPa or more). Then, the present inventors further investigated to what level it is necessary to suppress the total concentration per unit area of Mn sulfide coarse particles and Ca sulfide coarse particles in order to achieve excellent SSC resistance even if the steel material has a yield strength of 110 kpsi. inch or more (758 MPa or more). As a result, the present inventors found that when the total concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 μm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 μm or more is 0.50 particles/ mm2 or less, excellent SSC resistance can be achieved even in an acidic environment with an H 2 S partial pressure in the range of 0.03 to 0.1 bar, even if the steel material has a yield strength of 110 kpsi. inch or more (758 MPa or more).
[0025] Как описано ранее, стальной материал согласно настоящему изобретению выполнен с учетом подавления образования углублений на поверхности стального материала, имеющего содержание Cr 10,00 % или более, причем углубления были образованы сульфидом Mn и сульфидом Ca, представляющими собой включения, растворяющиеся в кислой среде. Стальной материал согласно изобретению имеет следующую конфигурацию.[0025] As previously described, the steel material of the present invention is designed to suppress the formation of depressions on the surface of the steel material having a Cr content of 10.00% or more, and depressions were formed by Mn sulfide and Ca sulfide, which are inclusions soluble in acidic environment. The steel material according to the invention has the following configuration.
[0026] [1] Стальной материал, имеющий [0026] [1] A steel material having
химический состав с содержанием, в вес.%,chemical composition with the content, in wt.%,
C в количестве 0,035 % или менее; C at 0.035% or less;
Si в количестве 1,00 % или менее; Si in the amount of 1.00% or less;
Mn в количестве 1,00 % или менее; Mn 1.00% or less;
P в количестве 0,030 % или менее; P 0.030% or less;
S в количестве 0,0050 % или менее; S in the amount of 0.0050% or less;
раств. Al в количестве от 0,005 до 0,100 %; sol. Al in an amount from 0.005 to 0.100%;
N в количестве от 0,001 до 0,020 %; N in an amount from 0.001 to 0.020%;
Ni в количестве от 5,00 до 7,00 %; Ni in an amount from 5.00 to 7.00%;
Cr в количестве от 10,00 до 14,00 %; Cr in an amount from 10.00 to 14.00%;
Cu в количестве от 1,50 до 3,50 %; Cu in an amount from 1.50 to 3.50%;
Mo в количестве от 1,00 до 4,00 %; Mo in an amount from 1.00 to 4.00%;
V в количестве от 0,01 до 1,00 %; V in an amount from 0.01 to 1.00%;
Ti в количестве от 0,02 до 0,30 %; Ti in an amount from 0.02 to 0.30%;
Co в количестве от 0,01 до 0,50 %; Co in an amount from 0.01 to 0.50%;
Ca в количестве от 0,0003 до 0,0030 %; Ca in an amount from 0.0003 to 0.0030%;
O в количестве 0,0050 % или менее; O in an amount of 0.0050% or less;
W в количестве от 0 до 1,50 %; W in an amount from 0 to 1.50%;
Nb в количестве от 0 до 0,50 %; Nb in an amount from 0 to 0.50%;
B в количестве от 0 до 0,0050 %; B in an amount from 0 to 0.0050%;
Mg в количестве от 0 до 0,0050 %; и Mg in an amount from 0 to 0.0050%; And
редкоземельные металлы (РЗМ) в количестве от 0 до 0,020 %, rare earth metals (REM) in an amount from 0 to 0.020%,
остальное Fe и неизбежные примеси, в которых the rest is Fe and inevitable impurities, in which
среди включений в стальном материале суммарная концентрация частиц сульфида Mn, имеющих содержание Mn 10 % или более и содержание S 10 % или более, и имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих содержание кальция 20 % или более и содержание серы 10 % или более и диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляет 0,50 частиц/мм2 или менее.among inclusions in steel material, the total concentration of Mn sulfide particles having a Mn content of 10% or more and an S content of 10% or more, and having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more, and Ca sulfide particles having a calcium content of 20% or more and a sulfur content of 10% or more and an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more is 0.50 particles/mm 2 or less.
[0027] [2] Стальной материал по п. [1], в котором[0027] [2] The steel material according to [1], wherein
химический состав содержит chemical composition contains
W в количестве от 0,01 до 1,50 %. W in an amount from 0.01 to 1.50%.
[0028] [3] Стальной материал по п. [1] или [2], в котором[0028] [3] The steel material according to [1] or [2], wherein
химический состав содержит chemical composition contains
Nb в количестве от 0,01 до 0,50 %. Nb in an amount from 0.01 to 0.50%.
[0029] [4] Стальной материал по любому из пп. [1] - [3], в котором[0029] [4] The steel material according to any one of paragraphs. [1] - [3], in which
химический состав содержит один или несколько типов элементов, выбранных из группы, состоящей из: the chemical composition contains one or more types of elements selected from the group consisting of:
B в количестве от 0,0001 до 0,0050 %, B in an amount from 0.0001 to 0.0050%,
Mg в количестве от 0,0001 до 0,0050 % и Mg in an amount from 0.0001 to 0.0050% and
редкоземельные металлы (РЗМ) в количестве от 0,001 до 0,020 %. rare earth metals (REM) in an amount from 0.001 to 0.020%.
[0030] [5] Стальной материал по любому из пп. [1] - [4], при этом [0030] [5] The steel material according to any one of paragraphs. [1] - [4], while
стальной материал представляет собой бесшовную стальную трубу для нефтепромысловых трубных изделий. The steel material is a seamless steel pipe for oilfield tubular products.
[0031] Далее стальной материал согласно изобретению будет раскрыт подробно. Термин «%», относящийся к элементу, означает, если не указано иное, вес.%.[0031] Next, the steel material according to the invention will be disclosed in detail. The term "%" referring to an element means, unless otherwise indicated, wt%.
[0032] Химический состав[0032] Chemical composition
Химический состав стального материала согласно изобретению содержит следующие элементы. The chemical composition of the steel material according to the invention contains the following elements.
[0033] C в количестве 0,035 % или менее[0033] C 0.035% or less
Углерод (C) содержится обязательно. Т.е. содержание C составляет больше, чем 0 %. C улучшает закаливаемость, тем самым увеличивая прочность стального материала. Тем не менее, когда содержание С превышает 0,035 %, прочность стального материала становится слишком высокой, что ухудшает устойчивость к SSC, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона настоящего изобретения. Поэтому содержание C составляет 0,035 % или менее. Предпочтительным является как можно меньшее содержание C. Тем не менее, чрезмерное снижение содержания С приведет к увеличению производственных затрат. Поэтому, учитывая промышленное производство, нижний предел содержания С предпочтительно составляет 0,001 %. С точки зрения прочности стального материала нижний предел содержания С предпочтительно составляет 0,002 %, более предпочтительно 0,005 % и еще более предпочтительно 0,007 %. Верхний предел содержания С предпочтительно составляет 0,030 %, более предпочтительно 0,025 %, еще более предпочтительно 0,020 %, еще более предпочтительно 0,018 %, еще более предпочтительно 0,016 % и еще более предпочтительно 0,015 %. Carbon (C) is required. Those. the C content is greater than 0%. C improves hardenability, thereby increasing the strength of the steel material. However, when the C content exceeds 0.035%, the strength of the steel material becomes too high, which deteriorates the SSC resistance even if the content of other elements is within the range of the present invention. Therefore, the C content is 0.035% or less. As low a C content as possible is preferred. However, an excessive reduction in the C content will result in an increase in production costs. Therefore, considering industrial production, the lower limit of C content is preferably 0.001%. From the viewpoint of the strength of the steel material, the lower limit of the C content is preferably 0.002%, more preferably 0.005%, and even more preferably 0.007%. The upper limit of the C content is preferably 0.030%, more preferably 0.025%, even more preferably 0.020%, even more preferably 0.018%, even more preferably 0.016%, and even more preferably 0.015%.
[0034] Si в количестве 1,00 % или менее[0034] Si 1.00% or less
Кремний (Si) содержится обязательно. Т.е. содержание Si составляет больше чем 0 %. Si раскисляет сталь. Тем не менее, когда содержание Si превышает 1,00 %, эффект раскисления будет насыщенным, и обрабатываемость стального материала в горячем состоянии ухудшится, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона настоящего изобретения. Поэтому содержание Si составляет 1,00 % или менее. Нижний предел содержания Si предпочтительно составляет 0,01 %, более предпочтительно 0,05 %, еще более предпочтительно 0,10 % и еще более предпочтительно 0,15 %. Верхний предел содержания Si предпочтительно составляет 0,70 %, более предпочтительно 0,60 %, еще более предпочтительно 0,50 % и еще более предпочтительно 0,45 %. Silicon (Si) is required. Those. the Si content is more than 0%. Si deoxidizes steel. However, when the Si content exceeds 1.00%, the deoxidation effect will be saturated and the hot workability of the steel material will deteriorate even if the content of other elements is within the range of the present invention. Therefore, the Si content is 1.00% or less. The lower limit of the Si content is preferably 0.01%, more preferably 0.05%, even more preferably 0.10%, and even more preferably 0.15%. The upper limit of the Si content is preferably 0.70%, more preferably 0.60%, even more preferably 0.50%, and even more preferably 0.45%.
[0035] Mn в количестве 1,00 % или менее[0035] Mn 1.00% or less
Марганец (Mn) содержится обязательно. Т.е. содержание Mn составляет больше чем 0 %. Mn улучшает закаливаемость, тем самым увеличивая прочность стального материала. Тем не менее, когда содержание Mn слишком велико, Mn образует большое количество крупных частиц сульфида Mn. В кислой среде крупная частица MnS, присутствующая вблизи поверхностного слоя стального материала, может растворяться. В этот момент образуется углубление, представляющее собой след растворенного MnS. Это углубление может служить начальной точкой SSC, тем самым вызывая SSC. Когда содержание Mn превышает 1,00 %, образуются углубления, представляющие собой следы растворенного MnS, что ухудшает устойчивость к SSC, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона настоящего изобретения. Поэтому содержание Mn составляет 1,00 % или менее. Нижний предел содержания Mn предпочтительно составляет 0,01 %, более предпочтительно 0,05 %, еще более предпочтительно 0,10 % и еще более предпочтительно 0,15 %. Верхний предел содержания Mn предпочтительно составляет 0,80 %, более предпочтительно 0,70 %, еще более предпочтительно 0,60 %, и еще более предпочтительно 0,50 %. Manganese (Mn) is required. Those. the Mn content is more than 0%. Mn improves the hardenability, thereby increasing the strength of the steel material. However, when the Mn content is too high, Mn generates a large amount of coarse Mn sulfide particles. In an acidic environment, the coarse MnS particle present near the surface layer of the steel material can be dissolved. At this point, a depression is formed, which is a trace of dissolved MnS. This recess may serve as the starting point of the SSC, thereby causing the SSC. When the content of Mn exceeds 1.00%, depressions are formed, which are traces of dissolved MnS, which deteriorates the resistance to SSC, even if the content of other elements is within the range of the present invention. Therefore, the Mn content is 1.00% or less. The lower limit of the Mn content is preferably 0.01%, more preferably 0.05%, even more preferably 0.10%, and even more preferably 0.15%. The upper limit of the Mn content is preferably 0.80%, more preferably 0.70%, even more preferably 0.60%, and even more preferably 0.50%.
[0036] P в количестве 0,030 % или менее[0036] P 0.030% or less
Фосфор (P) является примесью, которая содержится обязательно. Т.е. содержание P составляет больше чем 0 %. P сегрегирует на границах зерен, тем самым способствуя возникновению SSC. Когда содержание P превышает 0,030 %, устойчивость к SSC стального материала значительно ухудшается, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Поэтому содержание P составляет 0,030 % или менее. Верхний предел содержания P составляет предпочтительно 0,025 %, более предпочтительно 0,020 % и еще более предпочтительно 0,018 %. Предпочтительным является можно меньшее содержание P. Тем не менее, чрезмерное снижение содержания P приведет к увеличению производственных затрат. Поэтому, с учетом промышленного производства нижний предел содержания P предпочтительно составляет 0,001 %, более предпочтительно 0,002 % и еще более предпочтительно 0,003 %. Phosphorus (P) is an impurity that must be contained. Those. the P content is more than 0%. P segregates at grain boundaries, thereby promoting the occurrence of SSC. When the P content exceeds 0.030%, the SSC resistance of the steel material deteriorates significantly even if the content of other elements is within the range of the present invention. Therefore, the P content is 0.030% or less. The upper limit of the P content is preferably 0.025%, more preferably 0.020%, and even more preferably 0.018%. As low a P content as possible is preferred. However, an excessive reduction in the P content will result in an increase in production costs. Therefore, considering industrial production, the lower limit of the P content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%, and even more preferably 0.003%.
[0037] S в количестве 0,0050 % или менее[0037] S at 0.0050% or less
Сера (S) является примесью, которая содержится обязательно. Т.е. содержание S составляет больше чем 0 %. Как и P, S сегрегирует на границах зерен, тем самым способствуя возникновению SSC. Когда содержание S превышает 0,0050 %, устойчивость к SSC стального материала значительно ухудшается, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Поэтому содержание S составляет 0,0050 % или менее. Верхний предел содержания S предпочтительно составляет 0,0040 %, более предпочтительно 0,0030 %, еще более предпочтительно 0,0025 %, еще более предпочтительно 0,0020 %, еще более предпочтительно 0,0015 %. Предпочтительным является можно меньшее содержание S. Тем не менее, чрезмерное снижение содержания S приведет к увеличению производственных затрат. Поэтому, с учетом промышленного производства нижний предел содержания S предпочтительно составляет 0,0001 %, более предпочтительно 0,0002 % и еще более предпочтительно 0,0003 %. Sulfur (S) is an impurity that must be contained. Those. the S content is more than 0%. Like P, S segregates at grain boundaries, thereby contributing to the occurrence of SSC. When the S content exceeds 0.0050%, the SSC resistance of the steel material deteriorates significantly even if the content of other elements is within the range of the present invention. Therefore, the S content is 0.0050% or less. The upper limit of the S content is preferably 0.0040%, more preferably 0.0030%, even more preferably 0.0025%, even more preferably 0.0020%, even more preferably 0.0015%. As little S as possible is preferred. However, an excessive reduction in the S content will result in an increase in production costs. Therefore, considering industrial production, the lower limit of the S content is preferably 0.0001%, more preferably 0.0002%, and even more preferably 0.0003%.
[0038] раств. Al в количестве от 0,005 до 0,100 %[0038] sol. Al in an amount from 0.005 to 0.100%
Алюминий (Al) раскисляет сталь. Когда содержание раств. Al составляет менее 0,005 %, вышеупомянутый эффект не может быть достигнут в достаточной степени, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. С другой стороны, когда содержание раств. Al превышает 0,100 %, образуются крупнозернистые оксиды, что снижает ударную вязкость стального материала, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Поэтому содержание раств. Al составляет от 0,005 до 0,100 %. Нижний предел содержания раств. Al предпочтительно составляет 0,010 %, более предпочтительно 0,013 %, еще более предпочтительно 0,015 % и еще более предпочтительно 0,018 %. Верхний предел содержания Al предпочтительно составляет 0,080 %, более предпочтительно 0,060 %, еще более предпочтительно 0,055 %, и еще более предпочтительно 0,050 %. Содержание раств. Al, используемое в настоящем описании, означает содержание растворимого в кислоте Al. Aluminum (Al) deoxidizes steel. When the content of sol. Al is less than 0.005%, the above effect cannot be sufficiently achieved even if the content of other elements is within the range of the present invention. On the other hand, when the content of sol. Al exceeds 0.100%, coarse-grained oxides are formed, which reduces the toughness of the steel material even if the content of other elements is within the range according to the present invention. Therefore, the content of sol. Al is from 0.005 to 0.100%. The lower limit of the content of sol. Al is preferably 0.010%, more preferably 0.013%, even more preferably 0.015% and even more preferably 0.018%. The upper limit of the Al content is preferably 0.080%, more preferably 0.060%, even more preferably 0.055%, and even more preferably 0.050%. The content of sol. Al used in the present description means the content of acid-soluble Al.
[0039] N в количестве от 0,001 до 0,020 %[0039] N in an amount of 0.001 to 0.020%
Азот (N) соединяется с Ti с образованием мелкодисперсного нитрида Ti. Мелкодисперсный TiN подавляет укрупнение кристаллического зерна за счет эффекта пиннинга. В результате повышается прочность стального материала. Когда содержание N составляет менее 0,001 %, вышеупомянутый эффект не может быть достигнут в достаточной степени, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. С другой стороны, когда содержание N превышает 0,020 %, будут образовываться крупнозернистые нитриды, тем самым ухудшая устойчивость стального материала к SSC, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Поэтому содержание N составляет от 0,001 % до 0,020 %. Нижний предел содержания N предпочтительно составляет 0,002 %, более предпочтительно 0,003 %, еще более предпочтительно 0,004 % и еще более предпочтительно 0,005 %. Верхний предел содержания N предпочтительно составляет 0,018 %, более предпочтительно 0,016 %, еще более предпочтительно 0,014 %, и еще более предпочтительно 0,012 %. Nitrogen (N) combines with Ti to form fine Ti nitride. Finely dispersed TiN suppresses crystal grain enlargement due to the pinning effect. As a result, the strength of the steel material is increased. When the N content is less than 0.001%, the above effect cannot be sufficiently achieved even if the content of other elements is within the range of the present invention. On the other hand, when the N content exceeds 0.020%, coarse nitrides will be generated, thereby degrading the SSC resistance of the steel material even if the content of other elements is within the range of the present invention. Therefore, the N content is from 0.001% to 0.020%. The lower limit of the N content is preferably 0.002%, more preferably 0.003%, even more preferably 0.004%, and even more preferably 0.005%. The upper limit of the N content is preferably 0.018%, more preferably 0.016%, even more preferably 0.014%, and even more preferably 0.012%.
[0040] Ni в количестве от 5,00 до 7,00 %[0040] Ni 5.00 to 7.00%
Никель (Ni) является элементом, образующим аустенит, и после закалки структура становится мартенситной. В результате повышается прочность стального материала. Кроме того, Ni образует сульфиды на пассивирующей пленке в кислой среде. Сульфид никеля препятствует контакту ионов хлора (Cl-) и ионов сероводорода (HS-) с пассивирующей пленкой, тем самым подавляя разрушение пассивирующей пленки ионами хлора и ионами сероводорода. По этой причине повышается устойчивость стального материала к SSC. Когда содержание Ni составляет менее 5,00 %, вышеупомянутый эффект не может быть достигнут в достаточной степени, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. С другой стороны, когда содержание Ni превышает 7,00 %, коэффициент диффузии водорода в стальном материале снижается, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Если коэффициент диффузии водорода в стальном материале уменьшается, устойчивость к SSC стального материала ухудшается. Поэтому содержание Ni составляет от 5,00 до 7,00 %. Нижний предел содержания Ni составляет предпочтительно 5,10 %, более предпочтительно 5,20 %, и еще более предпочтительно 5,30 %. Верхний предел содержания Ni предпочтительно составляет 6,80 %, более предпочтительно 6,60 %, еще более предпочтительно 6,50 %, и еще более предпочтительно 6,40 %.Nickel (Ni) is an austenite-forming element, and after quenching, the structure becomes martensitic. As a result, the strength of the steel material is increased. In addition, Ni forms sulfides on the passivating film in an acidic environment. Nickel sulfide prevents chloride ions (Cl - ) and hydrogen sulfide ions (HS - ) from contacting the passivation film, thereby suppressing the destruction of the passivation film by chlorine ions and hydrogen sulfide ions. For this reason, the resistance of the steel material to SSC is increased. When the Ni content is less than 5.00%, the above effect cannot be sufficiently achieved even if the content of other elements is within the range of the present invention. On the other hand, when the content of Ni exceeds 7.00%, the diffusion coefficient of hydrogen in the steel material decreases even if the content of other elements is within the range of the present invention. If the diffusion coefficient of hydrogen in the steel material decreases, the SSC resistance of the steel material deteriorates. Therefore, the Ni content is from 5.00 to 7.00%. The lower limit of the Ni content is preferably 5.10%, more preferably 5.20%, and even more preferably 5.30%. The upper limit of the Ni content is preferably 6.80%, more preferably 6.60%, even more preferably 6.50%, and even more preferably 6.40%.
[0041] Cr в количестве от 10,00 до 14,00 %[0041] Cr in an amount of 10.00 to 14.00%
Хром (Cr) образует пассивирующую пленку на поверхности стального материала, тем самым улучшая устойчивость стального материала к SCC. Когда содержание Cr составляет менее 10,00 %, вышеупомянутый эффект не может быть достигнут в достаточной степени, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. С другой стороны, когда содержание Cr превышает 14,00%, δ (дельта) феррит с большей вероятностью будет образовываться в стальном материале, тем самым ухудшая ударную вязкость стального материала, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Поэтому содержание Cr составляет от 10,00 до 14,00 %. Нижний предел содержания Cr предпочтительно составляет 10,50 %, более предпочтительно 11,00 %, еще более предпочтительно 11,50 %, еще более предпочтительно 12,00 %, еще более предпочтительно 12,20 %. Верхний предел содержания Cr предпочтительно составляет 13,80 %, более предпочтительно 13,60 %, еще более предпочтительно 13,50 %, еще более предпочтительно 13,45 %, еще более предпочтительно 13,40 %. Chromium (Cr) forms a passivating film on the surface of the steel material, thereby improving the SCC resistance of the steel material. When the Cr content is less than 10.00%, the above effect cannot be sufficiently achieved even if the content of other elements is within the range of the present invention. On the other hand, when the Cr content exceeds 14.00%, δ (delta) ferrite is more likely to form in the steel material, thereby degrading the toughness of the steel material even if the content of other elements is within the range of the present invention. Therefore, the Cr content is from 10.00 to 14.00%. The lower limit of the Cr content is preferably 10.50%, more preferably 11.00%, even more preferably 11.50%, even more preferably 12.00%, even more preferably 12.20%. The upper limit of the Cr content is preferably 13.80%, more preferably 13.60%, even more preferably 13.50%, even more preferably 13.45%, even more preferably 13.40%.
[0042] Cu в количестве от 1,50 до 3,50 %[0042] 1.50% to 3.50% Cu
Медь (Cu) растворяется в стальном материале, тем самым улучшая устойчивость стального материала к SSC. Кроме того, Cu образует сульфиды на пассивирующей пленке в кислой среде. Сульфид Cu препятствует контакту ионов хлора (Cl-) и ионов сероводорода (HS-) с пассивирующей пленкой, тем самым подавляя разрушение пассивирующей пленки ионами хлора и ионами сероводорода. По этой причине повышается устойчивость стального материала к SSC. Когда содержание Cu составляет менее 1,50 %, вышеупомянутый эффект не может быть достигнут в достаточной степени, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. С другой стороны, когда содержание Cu превышает 3,50 %, обрабатываемость стального материала в горячем состоянии будет ухудшаться, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Поэтому содержание Cu составляет от 1,50 до 3,50 %. Нижний предел содержания Cu составляет предпочтительно 1,60 %, более предпочтительно 1,70 %, и еще более предпочтительно 1,75 %. Верхний предел содержания Cu предпочтительно составляет 3,40 %, более предпочтительно 3,30 %, еще более предпочтительно 3,20 %, и еще более предпочтительно 3,10 %.Copper (Cu) is dissolved in the steel material, thereby improving the resistance of the steel material to SSC. In addition, Cu forms sulfides on the passivating film in an acidic environment. The Cu sulfide prevents chloride ions (Cl - ) and hydrogen sulfide ions (HS - ) from contacting the passivation film, thereby suppressing the destruction of the passivation film by chlorine ions and hydrogen sulfide ions. For this reason, the resistance of the steel material to SSC is improved. When the content of Cu is less than 1.50%, the above effect cannot be sufficiently achieved even if the content of other elements is within the range of the present invention. On the other hand, when the content of Cu exceeds 3.50%, the hot workability of the steel material will deteriorate even if the content of other elements is within the range of the present invention. Therefore, the Cu content is from 1.50 to 3.50%. The lower limit of the Cu content is preferably 1.60%, more preferably 1.70%, and even more preferably 1.75%. The upper limit of the Cu content is preferably 3.40%, more preferably 3.30%, even more preferably 3.20%, and even more preferably 3.10%.
[0043] Mo в количестве от 1,00 до 4,00 %[0043] 1.00% to 4.00% Mo
Молибден (Mo) образует сульфиды на пассивирующей пленке в кислой среде. Сульфид Mo препятствует контакту ионов хлора (Cl-) и ионов сероводорода (HS-) с пассивирующей пленкой, тем самым подавляя разрушение пассивирующей пленки ионами хлора и ионами сероводорода. По этой причине повышается устойчивость стального материала к SSC. Кроме того, Mo растворяется в стальном материале, тем самым увеличивая прочность стального материала. Когда содержание Mo составляет менее 1,00 %, вышеупомянутый эффект не может быть достигнут в достаточной степени, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. С другой стороны, когда содержание Mo превышает 4,00 %, аустенит вряд ли будет стабилизирован, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. В результате микроструктура, состоящая в основном из мартенсита, не будет получена в стабильной форме. Поэтому содержание Mo составляет от 1,00 до 4,00 %. Нижний предел содержания Mo предпочтительно составляет 1,20 %, более предпочтительно 1,50 %, еще более предпочтительно 1,80 %, еще более предпочтительно 2,10 %, еще более предпочтительно 2,30 %. Верхний предел содержания Mo предпочтительно составляет 3,80 %, более предпочтительно 3,60 %, еще более предпочтительно 3,40 %, еще более предпочтительно 3,30 %, еще более предпочтительно 3,20 %.Molybdenum (Mo) forms sulfides on the passivation film in an acidic environment. Mo sulfide prevents chloride ions (Cl - ) and hydrogen sulfide ions (HS - ) from contacting the passivation film, thereby suppressing the destruction of the passivation film by chlorine ions and hydrogen sulfide ions. For this reason, the resistance of the steel material to SSC is increased. In addition, Mo is dissolved in the steel material, thereby increasing the strength of the steel material. When the content of Mo is less than 1.00%, the above effect cannot be sufficiently achieved even if the content of other elements is within the range of the present invention. On the other hand, when the Mo content exceeds 4.00%, the austenite is unlikely to be stabilized even if the content of other elements is within the range of the present invention. As a result, a microstructure composed mainly of martensite will not be obtained in a stable form. Therefore, the Mo content is from 1.00 to 4.00%. The lower limit of the Mo content is preferably 1.20%, more preferably 1.50%, even more preferably 1.80%, even more preferably 2.10%, even more preferably 2.30%. The upper limit of the Mo content is preferably 3.80%, more preferably 3.60%, even more preferably 3.40%, even more preferably 3.30%, even more preferably 3.20%.
[0044] V в количестве от 0,01 до 1,00 %[0044] V in an amount of 0.01 to 1.00%
Ванадий (V) улучшает закаливаемость, тем самым увеличивая прочность стального материала. Когда содержание V составляет менее 0,01 %, вышеупомянутый эффект не может быть достигнут в достаточной степени, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. С другой стороны, когда содержание V превышает 1,00 %, закаливаемость стального материала будет чрезмерно увеличена, что приведет к ухудшению устойчивости стального материала к SSC, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Поэтому содержание V составляет от 0,01 до 1,00 %. Нижний предел содержания V составляет предпочтительно 0,02 %, и более предпочтительно 0,03 %. Верхний предел содержания V предпочтительно составляет 0,70 %, более предпочтительно 0,50 %, еще более предпочтительно 0,30 %, еще более предпочтительно 0,20 %, еще более предпочтительно 0,15 % и еще более предпочтительно 0,10 %. Vanadium (V) improves hardenability, thereby increasing the strength of the steel material. When the content of V is less than 0.01%, the above effect cannot be sufficiently achieved even if the content of other elements is within the range of the present invention. On the other hand, when the V content exceeds 1.00%, the hardenability of the steel material will be excessively increased, resulting in deterioration of the SSC resistance of the steel material even if the content of other elements is within the range of the present invention. Therefore, the content of V is from 0.01 to 1.00%. The lower limit of the V content is preferably 0.02%, and more preferably 0.03%. The upper limit of the V content is preferably 0.70%, more preferably 0.50%, even more preferably 0.30%, even more preferably 0.20%, even more preferably 0.15% and even more preferably 0.10%.
[0045] Ti в количестве от 0,02 до 0,30 %[0045] Ti in an amount of 0.02 to 0.30%
Титан (Ti) соединяется с C и/или N с образованием карбидов и/или нитридов. В этом случае укрупнение кристаллического зерна подавляется за счет эффекта пиннинга, и тем самым повышается прочность стального материала. Когда содержание Ti составляет менее 0,02 %, вышеупомянутый эффект не может быть достигнут в достаточной степени, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. С другой стороны, когда содержание Ti превышает 0,30 %, становится вероятным образование δ феррита, тем самым ухудшая ударную вязкость стального материала, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Поэтому содержание Ti составляет от 0,02 до 0,30 %. Нижний предел содержания Ti составляет предпочтительно 0,05 %, и более предпочтительно 0,07 %. Верхний предел содержания Ti предпочтительно составляет 0,25 %, более предпочтительно 0,20 %, еще более предпочтительно 0,18 %, и еще более предпочтительно 0,16 %. Titanium (Ti) combines with C and/or N to form carbides and/or nitrides. In this case, coarsening of the crystal grain is suppressed due to the pinning effect, and thereby the strength of the steel material is increased. When the content of Ti is less than 0.02%, the above effect cannot be sufficiently achieved even if the content of other elements is within the range of the present invention. On the other hand, when the Ti content exceeds 0.30%, δ ferrite is likely to form, thereby deteriorating the toughness of the steel material even if the content of other elements is within the range of the present invention. Therefore, the Ti content is from 0.02 to 0.30%. The lower limit of the Ti content is preferably 0.05%, and more preferably 0.07%. The upper limit of the Ti content is preferably 0.25%, more preferably 0.20%, even more preferably 0.18%, and even more preferably 0.16%.
[0046] Co в количестве от 0,01 до 0,50 %[0046] 0.01 to 0.50% Co
Кобальт (Co) образует сульфиды на пассивирующей пленке в кислой среде. Сульфид Co препятствует контакту ионов хлора (Cl-) и ионов сероводорода (HS-) с пассивирующей пленкой, тем самым подавляя разрушение пассивирующей пленки ионами хлора и ионами сероводорода. По этой причине повышается устойчивость стального материала к SSC. Кроме того, Co улучшает закаливаемость стального материала, обеспечивает стабильную высокую прочность стального материала, особенно при промышленном производстве. В частности, Co подавляет образование остаточного аустенита, тем самым подавляя изменение прочности стального материала. Когда содержание Co составляет менее 0,01 %, вышеупомянутый эффект не может быть достигнут в достаточной степени, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. С другой стороны, когда содержание Co превышает 0,50 %, ударная вязкость стального материала ухудшится, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Поэтому содержание Co составляет от 0,01 до 0,50 %. Нижний предел содержания Co предпочтительно составляет 0,02 %, более предпочтительно 0,04 %, еще более предпочтительно 0,08 % и еще более предпочтительно 0,10 %. Верхний предел содержания Co предпочтительно составляет 0,48 %, более предпочтительно 0,45 %, еще более предпочтительно 0,40 %, и еще более предпочтительно 0,35 %.Cobalt (Co) forms sulfides on a passivating film in an acidic environment. The Co sulfide prevents chloride ions (Cl - ) and hydrogen sulfide ions (HS - ) from contacting the passivation film, thereby suppressing degradation of the passivation film by chlorine ions and hydrogen sulfide ions. For this reason, the resistance of the steel material to SSC is improved. In addition, Co improves the hardenability of the steel material, ensures the stable high strength of the steel material, especially in industrial production. In particular, Co suppresses the formation of retained austenite, thereby suppressing the change in the strength of the steel material. When the content of Co is less than 0.01%, the above effect cannot be sufficiently achieved even if the content of other elements is within the range of the present invention. On the other hand, when the content of Co exceeds 0.50%, the toughness of the steel material will deteriorate even if the content of other elements is within the range of the present invention. Therefore, the content of Co is from 0.01 to 0.50%. The lower limit of the Co content is preferably 0.02%, more preferably 0.04%, even more preferably 0.08%, and even more preferably 0.10%. The upper limit of the Co content is preferably 0.48%, more preferably 0.45%, even more preferably 0.40%, and even more preferably 0.35%.
[0047] Ca в количестве от 0,0003 до 0,0030 %[0047] 0.0003 to 0.0030% Ca
Кальций (Са) соединяется с серой в стальном материале с образованием сульфида Са, тем самым подавляя образование сульфида Mn. Когда в поверхностном слое стального материала присутствуют частицы сульфида Mn, имеющие диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, частицы сульфида Mn в поверхностном слое могут растворяться в кислой среде, имеющей парциальное давление H2S в диапазоне от 0,03 до 0,1 бар. В этом случае углубление образуется в следе растворения частицы сульфида Mn. Углубление, которое образуется на поверхности стального материала, вероятно, служит начальной точкой для возникновения SSC. Ca подавляет образование частиц сульфида Mn, тем самым уменьшая концентрацию частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более. По этой причине повышается устойчивость стального материала к SSC. Когда содержание Ca составляет менее 0,0003 %, вышеупомянутый эффект не может быть достигнут в достаточной степени, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. С другой стороны, когда содержание Ca превышает 0,0030 %, частицы сульфида Ca, имеющие диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, будут образовываться в избытке, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Когда в поверхностном слое стального материала присутствуют частицы сульфида Ca, имеющие диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, как и описанные выше частицы сульфида Mn, они могут растворяться в кислой среде, имеющей парциальное давление H2S в диапазоне от 0,03 до 0,1 бар, тем самым образуя углубления на поверхности стального материала. В этом случае устойчивость стального материала к SSC ухудшается. Поэтому содержание Ca составляет от 0,0003 до 0,0030 %. Нижний предел содержания Ca составляет предпочтительно 0,0005 %, более предпочтительно 0,0007 %, и еще более предпочтительно 0,0009 %. Верхний предел содержания Ca предпочтительно составляет 0,0029 %, более предпочтительно 0,0028 %, еще более предпочтительно 0,0027 %, и еще более предпочтительно 0,0026 %.Calcium (Ca) combines with sulfur in the steel material to form Ca sulfide, thereby suppressing the formation of Mn sulfide. When Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more are present in the surface layer of the steel material, the Mn sulfide particles in the surface layer can be dissolved in an acidic environment having an H 2 S partial pressure in the range of 0.03 to 0.1 bar. In this case, a depression is formed in the wake of the dissolution of the Mn sulfide particle. The depression that forms on the surface of the steel material is likely to serve as the starting point for the occurrence of SSC. Ca suppresses the generation of Mn sulfide particles, thereby reducing the concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 μm or more. For this reason, the resistance of the steel material to SSC is improved. When the content of Ca is less than 0.0003%, the above effect cannot be sufficiently achieved even if the content of other elements is within the range of the present invention. On the other hand, when the Ca content exceeds 0.0030%, Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more will be generated in excess even if the content of other elements is within the range of the present invention. When Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more, like the above-described Mn sulfide particles, are present in the surface layer of the steel material, they can be dissolved in an acidic environment having an H 2 S partial pressure in the range of 0.03 to 0.1 bar, thereby forming depressions on the surface of the steel material. In this case, the SSC resistance of the steel material deteriorates. Therefore, the Ca content is from 0.0003 to 0.0030%. The lower limit of the Ca content is preferably 0.0005%, more preferably 0.0007%, and even more preferably 0.0009%. The upper limit of the Ca content is preferably 0.0029%, more preferably 0.0028%, even more preferably 0.0027%, and even more preferably 0.0026%.
[0048] O в количестве 0,0050 % или менее[0048] O 0.0050% or less
Кислород (O) является примесью, которая содержится обязательно. Т.е. содержание O составляет больше чем 0 %. O образует оксиды, тем самым ухудшая ударную вязкость стального материала. Когда содержание O превышает 0,0050 %, ударная вязкость стального материала значительно ухудшается, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Поэтому содержание O составляет 0,0050 % или менее. Верхний предел содержания O предпочтительно составляет 0,0045 %, более предпочтительно 0,0040 %, еще более предпочтительно 0,0035 %, и еще более предпочтительно 0,0030 %. Предпочтительным является можно меньшее содержание O. Тем не менее, чрезмерное снижение содержания O приведет к увеличению производственных затрат. Поэтому с учетом промышленного производства нижний предел содержания O предпочтительно составляет 0,0001 %, и более предпочтительно 0,0002 %. Oxygen (O) is an impurity that is necessarily contained. Those. the O content is more than 0%. O forms oxides, thereby degrading the toughness of the steel material. When the O content exceeds 0.0050%, the toughness of the steel material deteriorates significantly even if the content of other elements is within the range of the present invention. Therefore, the O content is 0.0050% or less. The upper limit of the O content is preferably 0.0045%, more preferably 0.0040%, even more preferably 0.0035%, and even more preferably 0.0030%. As low an O content as possible is preferred. However, an excessive reduction in the O content will result in an increase in production costs. Therefore, considering industrial production, the lower limit of O content is preferably 0.0001%, and more preferably 0.0002%.
[0049] Остальными составляющими химического состава стального материала согласно настоящему изобретению является Fe и примеси. В данном случае примесями считаются элементы, которые во время промышленного производства стального материала смешиваются с рудами и металлоломом в качестве сырья или попадают из производственной среды и т.п., и которые не содержатся преднамеренно, но допустимы в пределах диапазона, если не оказывают неблагоприятного воздействия на стальной материал согласно настоящему изобретению.[0049] The remaining constituents of the chemical composition of the steel material according to the present invention are Fe and impurities. In this case, impurities are considered to be elements which, during the industrial production of steel material, are mixed with ores and scrap metal as raw materials or come from the production environment, etc., and which are not intentionally contained, but are acceptable within the range if they do not adversely affect on the steel material according to the present invention.
[0050] Что касается необязательных элементов[0050] With regard to optional elements
Химический состав стального материала согласно настоящему изобретению может включать W вместо части Fe. The chemical composition of the steel material according to the present invention may include W instead of the Fe part.
[0051] W в количестве от 0 до 1,50 %[0051] W in an amount of 0 to 1.50%
Вольфрам (W) является необязательным элементом и может не входить в состав. Т.е. содержание W может составлять 0 %. Когда он имеется, W стабилизирует пассивирующую пленку в кислой среде, тем самым предотвращая разрушение пассивирующей пленки ионами хлорида и ионами сероводорода. По этой причине повышается устойчивость стального материала к SSC. Если W содержится даже в небольшом количестве, вышеупомянутый эффект будет получен в некоторой степени. Тем не менее, когда содержание W превышает 1,50 %, W соединяется с C с образованием крупнозернистых карбидов. В этом случае ударная вязкость стального материала ухудшится, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Поэтому содержание W составляет от 0 до 1,50 %. Нижний предел содержания W предпочтительно составляет 0,01 %, более предпочтительно 0,05 %, еще более предпочтительно 0,10 %, еще более предпочтительно 0,30 %, еще более предпочтительно 0,50 %. Верхний предел содержания W составляет предпочтительно 1.45 %, более предпочтительно 1.40 % и еще более предпочтительно 1,37 %. Tungsten (W) is an optional element and may not be included. Those. the W content can be 0%. When present, W stabilizes the passivation film in an acidic environment, thereby preventing the degradation of the passivation film by chloride ions and hydrogen sulfide ions. For this reason, the resistance of the steel material to SSC is increased. If W is contained even in a small amount, the above effect will be obtained to some extent. However, when the W content exceeds 1.50%, W combines with C to form coarse carbides. In this case, the toughness of the steel material will deteriorate even if the content of other elements is within the range according to the present invention. Therefore, the content of W is from 0 to 1.50%. The lower limit of the W content is preferably 0.01%, more preferably 0.05%, even more preferably 0.10%, even more preferably 0.30%, even more preferably 0.50%. The upper limit of the W content is preferably 1.45%, more preferably 1.40%, and even more preferably 1.37%.
[0052] Химический состав стального материала согласно настоящему изобретению может включать Nb вместо части Fe.[0052] The chemical composition of the steel material according to the present invention may include Nb instead of part of Fe.
[0053] Nb в количестве от 0 до 0,50 %[0053] Nb in an amount of 0 to 0.50%
Ниобий (Nb) является необязательным элементом и может не входить в состав. Т.е. содержание Nb может составлять 0 %. Когда он имеется, Nb соединяется с C и/или N с образованием карбида Nb и карбонитрида Nb. В этом случае укрупнение кристаллического зерна подавляется за счет эффекта пиннинга, тем самым повышается прочность стального материала. Если Nb содержится даже в небольшом количестве, вышеупомянутый эффект будет получен в некоторой степени. Тем не менее, когда содержание Nb превышает 0,50 %, карбиды Nb и/или карбонитриды Nb будут образовываться в избыточном количестве, тем самым ухудшая ударную вязкость стального материала, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Поэтому содержание Nb составляет от 0 до 0,50 %. Нижний предел содержания Nb предпочтительно составляет 0,01 %, более предпочтительно 0,05 %, еще более предпочтительно 0,10 % и еще более предпочтительно 0,15 %. Верхний предел содержания Nb составляет предпочтительно 0,45 %, более предпочтительно 0,40 %, и еще более предпочтительно 0,35 %. Niobium (Nb) is an optional element and may not be included. Those. the Nb content can be 0%. When present, Nb combines with C and/or N to form Nb carbide and Nb carbonitride. In this case, coarsening of the crystal grain is suppressed due to the pinning effect, thereby increasing the strength of the steel material. If Nb is contained even in a small amount, the above effect will be obtained to some extent. However, when the Nb content exceeds 0.50%, Nb carbides and/or Nb carbonitrides will be generated in excess, thereby degrading the toughness of the steel material even if the content of other elements is within the range of the present invention. Therefore, the Nb content is from 0 to 0.50%. The lower limit of the Nb content is preferably 0.01%, more preferably 0.05%, even more preferably 0.10%, and even more preferably 0.15%. The upper limit of the Nb content is preferably 0.45%, more preferably 0.40%, and even more preferably 0.35%.
[0054] Химический состав стального материала согласно настоящему изобретению может включать B, Mg, и редкоземельный металл (РЗM) вместо части Fe.[0054] The chemical composition of the steel material according to the present invention may include B, Mg, and a rare earth metal (REM) instead of a portion of Fe.
[0055] B в количестве от 0 до 0,0050 %[0055] B in an amount of 0 to 0.0050%
Бор (B) является необязательным элементом и может не содержаться. Т.е. содержание B может составлять 0 %. Когда В имеется, В растворяется в стальном материале, тем самым улучшая обрабатываемость стального материала в горячем состоянии. Если B содержится даже в небольшом количестве, вышеупомянутый эффект будет получен в некоторой степени. Тем не менее, когда содержание B превышает 0,0050 %, образуются крупнозернистые нитриды В, тем самым ухудшая ударную вязкость стального материала, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Поэтому содержание B составляет от 0 до 0,0050 %. Нижний предел содержания B предпочтительно составляет 0,0001 %, более предпочтительно 0,0002 %, еще более предпочтительно 0,0003 % и еще более предпочтительно 0,0004 %. Верхний предел содержания B составляет предпочтительно, 0,0040 %, более предпочтительно 0,0030 % и еще более предпочтительно 0,0020 %. Boron (B) is an optional element and may not be included. Those. the content of B can be 0%. When B is present, B is dissolved in the steel material, thereby improving the hot workability of the steel material. If B is contained even in a small amount, the above effect will be obtained to some extent. However, when the content of B exceeds 0.0050%, coarse-grained B nitrides are generated, thereby deteriorating the toughness of the steel material even if the content of other elements is within the range of the present invention. Therefore, the content of B is from 0 to 0.0050%. The lower limit of B content is preferably 0.0001%, more preferably 0.0002%, even more preferably 0.0003%, and even more preferably 0.0004%. The upper limit of the B content is preferably 0.0040%, more preferably 0.0030%, and even more preferably 0.0020%.
[0056] Mg в количестве от 0 до 0,0050 %[0056] Mg in an amount of 0 to 0.0050%
Магний (Mg) является необязательным элементом и может не содержаться. Т.е. содержание Mg может составлять 0 %. Когда Mg имеется, он регулирует морфологию включений, тем самым улучшая обрабатываемость стального материала в горячем состоянии. Если Mg содержится даже в небольшом количестве, вышеупомянутый эффект будет получен в некоторой степени. Тем не менее, когда содержание Mg превышает 0,0050 %, образуются крупнозернистые оксиды. В этом случае ударная вязкость стального материала ухудшается, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Поэтому содержание Mg составляет от 0 до 0,0050 %. Нижний предел содержания Mg составляет предпочтительно, 0,0001 %, более предпочтительно 0,0002 % и еще более предпочтительно 0,0003 %. Верхний предел содержания Mg предпочтительно составляет 0,0040 %, более предпочтительно 0,0035 %, еще более предпочтительно 0,0030 %, и еще более предпочтительно 0,0025 %. Magnesium (Mg) is an optional element and may not be included. Those. the Mg content can be 0%. When Mg is present, it controls the morphology of the inclusions, thereby improving the hot workability of the steel material. If Mg is contained even in a small amount, the above effect will be obtained to some extent. However, when the Mg content exceeds 0.0050%, coarse-grained oxides are formed. In this case, the toughness of the steel material deteriorates even if the content of other elements is within the range according to the present invention. Therefore, the Mg content is from 0 to 0.0050%. The lower limit of the Mg content is preferably 0.0001%, more preferably 0.0002%, and even more preferably 0.0003%. The upper limit of the Mg content is preferably 0.0040%, more preferably 0.0035%, even more preferably 0.0030%, and even more preferably 0.0025%.
[0057] Редкоземельный металл (РЗМ) в количестве от 0 до 0,020 %[0057] Rare earth metal (REM) in an amount from 0 to 0.020%
Редкоземельный металл (РЗМ) является необязательным элементом и может не содержаться. Т.е. содержание РЗМ может составлять 0 %. Когда РЗМ имеется, он, как и Mg, регулирует морфологию включений, тем самым улучшая обрабатываемость стального материала в горячем состоянии. Если РЗМ содержится даже в небольшом количестве, вышеупомянутый эффект будет получен в некоторой степени. Тем не менее, когда содержание РЗМ превышает 0,020 %, образуются крупнозернистые оксиды. В этом случае ударная вязкость стального материала ухудшается, даже если содержание других элементов находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. Поэтому содержание РЗМ составляет от 0 до 0,020 %. Нижний предел содержания РЗМ составляет предпочтительно 0,001 %, более предпочтительно 0,003 % и еще более предпочтительно 0,005 %. Верхний предел содержания РЗМ составляет предпочтительно 0,019 %, более предпочтительно 0,018 % и еще более предпочтительно 0,017 %. Rare earth metal (REM) is an optional element and may not be contained. Those. REM content can be 0%. When REM is present, it, like Mg, regulates the morphology of the inclusions, thereby improving the hot workability of the steel material. If the REM is contained even in a small amount, the above effect will be obtained to some extent. However, when the REM content exceeds 0.020%, coarse-grained oxides are formed. In this case, the toughness of the steel material deteriorates even if the content of other elements is within the range according to the present invention. Therefore, the REM content is from 0 to 0.020%. The lower limit of the REM content is preferably 0.001%, more preferably 0.003%, and even more preferably 0.005%. The upper limit of the REM content is preferably 0.019%, more preferably 0.018%, and even more preferably 0.017%.
[0058] Следует заметить, что термин РЗМ, используемый в настоящем документе, означает элементы одного или нескольких типов элементов, выбранных из группы, состоящей из скандия (Sc), чей номер элемента равен 21, иттрия (Y), чей номер элемента равен 39, ряда лантаноидов, которые включают элементы от лантана (La), чей номер элемента равен 57, до лютеция (Lu), чей номер элемента равен 71. Содержание РЗМ, используемое в данном описании, означает суммарное содержание этих элементов.[0058] It should be noted that the term REM as used herein means elements of one or more element types selected from the group consisting of scandium (Sc), whose element number is 21, yttrium (Y), whose element number is 39 , a series of lanthanides, which include elements from lanthanum (La), whose element number is 57, to lutetium (Lu), whose element number is 71. The REM content used in this description means the total content of these elements.
[0059] Относительно сульфида Mn и сульфида Ca в стальном материале [0059] Regarding Mn sulfide and Ca sulfide in steel material
В стальном материале согласно настоящему изобретению среди включений в стальном материале частицы сульфида Mn и частицы сульфида Ca характеризуются следующим образом. In the steel material of the present invention, among the inclusions in the steel material, Mn sulfide particles and Ca sulfide particles are characterized as follows.
Частица сульфида Mn: включение, имеющее в вес.% содержание Mn 10 % или более и содержание S 10 % или более, при этом вес.% включения составляет 100 %. Mn sulfide particle: an inclusion having a wt% Mn content of 10% or more and an S content of 10% or more, and the inclusion wt% is 100%.
Частица сульфида Ca: включение, имеющее в вес.% содержание Ca 20 % или более и содержание S 10 % или более, при этом вес.% включения составляет 100 %. Ca sulfide particle: an inclusion having a wt% Ca content of 20% or more and an S content of 10% or more, and the wt% inclusion is 100%.
[0060] В стальном материале согласно изобретению среди включений в стальном материале суммарная концентрация (частиц/мм2) частиц сульфида Mn и сульфида Ca, таких что каждая из частиц имеет размер, позволяющий растворяться в кислой среде и образовывать углубление в поверхностном слое, уменьшена. Сульфиды Mn в стальном материале присутствуют в такой форме, что проходят в продольном направлении (направлении прокатки) стальном материала. С другой стороны, сульфиды Ca в стальном материале имеют сферическую форму. По этой причине сульфиды Mn и сульфиды Ca имеют различный размер, при котором, вероятно, может образоваться углубление, служащее начальной точкой для SSC. Диаметр круга, являющегося результатом преобразования сечения частицы сульфида Mn или сульфида Ca в круг той же площади, определен как диаметр эквивалентного круга. В случае стального материала, в котором содержание каждого элемента в химическом составе находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению, количество на единицу площади частиц сульфидов Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфидов Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, коррелирует с устойчивостью к SSC в кислой среде, имеющей парциальное давление H2S в диапазоне от 0,03 до 0,1 бар.[0060] In the steel material of the invention, among the inclusions in the steel material, the total concentration (particles/mm 2 ) of Mn sulfide particles and Ca sulfide particles such that each of the particles has a size to dissolve in an acidic environment and form a depression in the surface layer is reduced. The Mn sulfides in the steel material are present in such a form that they extend in the longitudinal direction (rolling direction) of the steel material. On the other hand, Ca sulfides in steel material are spherical. For this reason, Mn sulfides and Ca sulfides have a different size, which is likely to form a depression serving as a starting point for SSC. The diameter of the circle resulting from the transformation of the cross section of a particle of Mn sulfide or Ca sulfide into a circle of the same area is defined as the diameter of the equivalent circle. In the case of a steel material in which the content of each element in the chemical composition is within the range of the present invention, the amount per unit area of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2 0 µm or more correlates with resistance to SSC in an acidic environment having an H 2 S partial pressure in the range of 0.03 to 0.1 bar.
[0061] В настоящем изобретении суммарное количество частиц сульфида Mn и сульфида Ca на единицу площади (1 мм2) определяется как суммарная концентрация (частиц/мм2). Затем суммарную концентрацию сульфидов Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и сульфидов кальция, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, определяют как суммарную концентрацию (ND). В этом случае в стальном материале согласно настоящему изобретению суммарная концентрация ND частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляет 0,50 частиц/мм2 или менее. Т.е. суммарная концентрация частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляет 0,50 частиц/мм2 или менее.[0061] In the present invention, the total number of particles of Mn sulfide and Ca sulfide per unit area (1 mm 2 ) is defined as the total concentration (particles/mm 2 ). Then, the total concentration of Mn sulfides having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and calcium sulfides having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more is determined as the total concentration (ND). In this case, in the steel material of the present invention, the total ND concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more is 0.50 particles/mm 2 or less. Those. the total concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more is 0.50 particles/mm 2 or less.
[0062] Если суммарная концентрация ND частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, превышает 0,50 частиц/мм2, частицы сульфида Mn и сульфида Ca в поверхностном слое стального материала, вероятно, растворятся в кислой среде с парциальным давлением H2S в диапазоне от 0,03 до 0,1 бар, и на поверхности стального материала может образовываться углубление, которое служит начальной точкой для возникновения SSC, даже если содержание каждого элемента в химическом составе стального материала находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. По этой причине устойчивость стального материала к SSC ухудшается.[0062] If the total ND concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more exceeds 0.50 particles/mm 2 , the Mn sulfide particles and Ca sulfide in the surface layer of the steel material is likely to dissolve in an acidic environment with a partial pressure of H 2 S in the range of 0.03 to 0.1 bar, and a depression may form on the surface of the steel material, which serves as the starting point for the occurrence of SSC, even if the content of each element in the chemical composition of the steel material is within the range according to the present invention. For this reason, the SSC resistance of the steel material deteriorates.
[0063] С другой стороны, если суммарная концентрация ND частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляет 0,50 частиц/мм2 или менее, концентрация частиц сульфида Mn и частиц сульфида Ca, имеющих такой размер, что они, вероятно, будут растворяться в кислой среде, имеющей парциальное давление H2S в диапазоне от 0,03 до 0,1 бар, является достаточно низкой при допущении, что содержание каждого элемента в химическом составе стального материала находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению. По этой причине маловероятно образование углублений на поверхности стального материала даже в кислой среде. В результате устойчивость стального материала к SSC существенно улучшается.[0063] On the other hand, if the total ND concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more is 0.50 particles/ mm2 or less, the concentration of Mn sulfide particles and Ca sulfide particles having a size such that they are likely to dissolve in an acidic environment having a H 2 S partial pressure in the range of 0.03 to 0.1 bar is sufficiently low assuming that the content of each element in the chemical composition of the steel material is within the range according to the present invention. For this reason, the formation of depressions on the surface of the steel material is unlikely even in an acidic environment. As a result, the SSC resistance of the steel material is greatly improved.
[0064] Верхний предел суммарной концентрации ND частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, предпочтительно составляет 0,48 частиц/мм2, более предпочтительно 0,47 частиц/мм2, более предпочтительно 0,46 частиц/мм2, еще более предпочтительно 0,45 частиц/мм2, еще более предпочтительно 0,44 частиц/мм2, еще более предпочтительно 0,43 частиц/мм2 и еще более предпочтительно 0,42 частиц/мм2.[0064] The upper limit of the total concentration ND of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more is preferably 0.48 particles/ mm2 , more preferably 0.47 particles/ mm2 , more preferably 0.46 particles/ mm2 , even more preferably 0.45 particles/ mm2 , even more preferably 0.44 particles/ mm2 , even more preferably 0.43 particles/mm2 2 and even more preferably 0.42 particles/mm 2 .
[0065] Способ измерения суммарной концентрации ND частиц[0065] A method for measuring the total concentration of ND particles
Суммарная концентрация ND частиц Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, может быть измерена следующим способом. В частности, образец для испытаний отбирается из любого положения в стальном материале. Если стальной материал представляет собой стальную трубу, образец для испытаний отбирают из центрального положения в толщине стенки. Если стальной материал представляет собой стальной стержень, образец для испытаний отбирают из положения R/2. В данном случае положение R/2 означает положение в середине радиуса R в поперечном разрезе, перпендикулярном продольному направлению стального стержня. Если стальной материал представляет собой стальной лист, образец для испытаний отбирают из центрального положения в толщине. The total ND concentration of Mn particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more can be measured by the following method. In particular, the test specimen is taken from any position in the steel material. If the steel material is steel pipe, the test specimen is taken from a central position in the wall thickness. If the steel material is a steel rod, the test piece is taken from position R/2. In this case, the position R/2 means the position in the middle of the radius R in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel rod. If the steel material is a steel sheet, the test specimen is taken from a central position in thickness.
[0066] Образец для испытаний заливают смолой. Когда стальной материал представляет собой стальную трубу, поверхность образца для испытаний вдоль осевого направления стальной трубы и вдоль направления по толщине стенки стальной трубы определяют как поверхность наблюдений. Когда стальной материал представляет собой стальной стержень, поверхность образца для испытаний вдоль осевого направления стального стержня и вдоль направления по радиусу стального стержня определяют как поверхность наблюдений. Когда стальной материал представляет собой стальной лист, поверхность образца для испытаний вдоль продольного направления (направления прокатки) стального листа и вдоль направления по толщине стенки стального листа определяют как поверхность наблюдений. Поверхность наблюдений полируют. После полировки исследуют произвольные 10 областей наблюдения на поверхности наблюдений. В каждой области наблюдения определяют количество включений. Площадь каждой области наблюдения составляет 36 мм2 (6 мм × 6 мм).[0066] The test piece is cast with resin. When the steel material is a steel pipe, the surface of the test piece along the axial direction of the steel pipe and along the wall thickness direction of the steel pipe is defined as the observation surface. When the steel material is a steel rod, the surface of the test piece along the axial direction of the steel rod and along the radial direction of the steel rod is defined as the observation surface. When the steel material is a steel sheet, the surface of the test piece along the longitudinal direction (rolling direction) of the steel sheet and along the wall thickness direction of the steel sheet is defined as the observation surface. The observation surface is polished. After polishing, random 10 observation regions on the observation surface are examined. In each area of observation, the number of inclusions is determined. The area of each observation area is 36 mm 2 (6 mm × 6 mm).
[0067] В частности, чтобы определить конкретный вид каждого включения, анализ концентрации элементов (анализ EDS) проводят для каждого включения в каждой области наблюдения. В анализе EDS задается ускоряющее напряжение 20 кВ, и определяют концентрацию элементов N, O, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Cu, Zr и Nb. [0067] In particular, in order to determine the specific type of each inclusion, an analysis of the concentration of elements (EDS analysis) is carried out for each inclusion in each area of observation. In the EDS analysis, the accelerating voltage is set to 20 kV and the concentrations of the elements N, O, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Cu, Zr, and Nb are determined.
[0068] На основе анализа EDS каждого включения определяют, является ли включение сульфидом Mn или сульфидом Ca. Когда включение имеет в вес.% содержание Mn 10 % или более и содержание S 10 % или более, включение идентифицируют как «сульфид Mn». Когда включение имеет в вес.% содержание Ca 20 % или более и содержание S 10 % или более, включение идентифицируют как «сульфид Ca».[0068] Based on the EDS analysis of each inclusion, it is determined whether the inclusion is Mn sulfide or Ca sulfide. When an inclusion has a Mn content of 10% or more and an S content of 10% or more, the inclusion is identified as "Mn sulfide". When an inclusion has a wt% Ca content of 20% or more and an S content of 10% or more, the inclusion is identified as "Ca sulfide".
[0069] Для частиц сульфида Mn, идентифицированных в 10 областях наблюдения, получают суммарное количество частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более. Кроме того, для частиц сульфида Ca, идентифицированных в 10 областях наблюдения, получают суммарное количество частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более. На основе суммарного количества частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, суммарного количества частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, и суммарной площади 10 областей наблюдения получают суммарную концентрацию ND (частиц/мм2) частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более.[0069] For Mn sulfide particles identified in 10 observation areas, the total number of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 μm or more is obtained. In addition, for the Ca sulfide particles identified in 10 observation areas, the total number of Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 μm or more is obtained. Based on the total number of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more, the total number of Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more, and the total area of 10 observation areas, the total concentration of ND (particles/mm 2 ) Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more.
[0070] Измерение суммарной концентрации ND частиц можно проводить с помощью растрового электронного микроскопа с функцией анализа химического состава (так называемого SEM-EDS). Например, в качестве SEM-EDS может использоваться автоматический анализатор включений «Анализатор качества металлов» (наименование изделия) производства FEI (ASPEX).[0070] Measurement of the total concentration of ND particles can be carried out using a scanning electron microscope with a chemical composition analysis function (so-called SEM-EDS). For example, the FEI (ASPEX) Metal Quality Analyzer (product name) automatic inclusion analyzer can be used as the SEM-EDS.
[0071] Микроструктура[0071] Microstructure
Микроструктура стального материала согласно настоящему изобретению главным образом состоит из мартенсита. В настоящем описании термин «мартенсит» содержит не только мартенсит закалки, но также и мартенсит отпуска. Более того, в настоящем описании фраза «главным образом состоит из мартенсита» означает, что объемная доля мартенсита в микроструктуре составляет 80% или более. Остальная микроструктура представляет собой остаточный аустенит. Т.е. объемная доля остаточного аустенита составляет от 0 до 20% в стальном материале согласно настоящему изобретению. Объемная доля остаточного аустенита предпочтительно должна быть как можно ниже. Нижний предел объемной доли мартенсита в микроструктуре стального материала согласно настоящему изобретению предпочтительно составляет 85 % и более предпочтительно 90 %. Кроме того, предпочтительно, чтобы микроструктура стального материала состояла из одной фазы мартенсита. The microstructure of the steel material according to the present invention mainly consists of martensite. In the present description, the term "martensite" includes not only hardened martensite, but also tempered martensite. Moreover, in the present specification, the phrase "mainly composed of martensite" means that the volume fraction of martensite in the microstructure is 80% or more. The rest of the microstructure is residual austenite. Those. the volume fraction of retained austenite is 0 to 20% in the steel material of the present invention. The volume fraction of retained austenite should preferably be as low as possible. The lower limit of the volume fraction of martensite in the microstructure of the steel material according to the present invention is preferably 85% and more preferably 90%. In addition, it is preferable that the microstructure of the steel material consists of a single phase of martensite.
[0072] В микроструктуре небольшое количество остаточного аустенита не вызывает существенного снижения прочности и значительно повышает ударную вязкость стального материала. Тем не менее, если объемная доля остаточного аустенита слишком высока, прочность стального материала значительно снижается. Следовательно, как описано выше, в микроструктуре стального материала согласно настоящему изобретению объемная доля остаточного аустенита составляет от 0 до 20%. С точки зрения обеспечения прочности верхний предел объемной доли остаточного аустенита предпочтительно составляет 15 % и более предпочтительно 10 %. Как описано выше, микроструктура стального материала согласно настоящему изобретению может представлять собой одну фазу мартенсита. Следовательно, объемная доля остаточного аустенита может составлять 0 %. С другой стороны, когда присутствует даже небольшое количество остаточного аустенита, объемная доля остаточного аустенита находится в диапазоне от 0 до 20 %, более предпочтительно - в диапазоне от 0 до 15 % и еще более предпочтительно - в диапазоне от 0 до 10 %.[0072] In the microstructure, a small amount of retained austenite does not cause a significant decrease in strength and significantly increases the toughness of the steel material. However, if the volume fraction of retained austenite is too high, the strength of the steel material is greatly reduced. Therefore, as described above, in the microstructure of the steel material of the present invention, the volume fraction of retained austenite is 0 to 20%. From the viewpoint of ensuring strength, the upper limit of the volume fraction of retained austenite is preferably 15% and more preferably 10%. As described above, the microstructure of the steel material according to the present invention may be a single phase of martensite. Therefore, the volume fraction of retained austenite can be 0%. On the other hand, when even a small amount of retained austenite is present, the volume fraction of retained austenite is in the range of 0 to 20%, more preferably in the range of 0 to 15%, and even more preferably in the range of 0 to 10%.
[0073] Способ измерения объемной доли мартенсита[0073] Method for measuring the volume fraction of martensite
Объемную долю (об.%) мартенсита в микроструктуре стального материала согласно настоящему изобретению получают путем вычитания из 100 % объемной доли (об.%) остаточного аустенита, определенной следующим способом. The volume fraction (vol.%) of martensite in the microstructure of the steel material according to the present invention is obtained by subtracting from 100% volume fraction (vol.%) of retained austenite, determined by the following method.
[0074] Объемную долю остаточного аустенита определяют методом рентгено-структурного анализа. В частности, образец для испытаний отбирается из любого положения в стальном материале. Если стальной материал представляет собой стальную трубу, образец для испытаний отбирают из центрального положения в толщине стенки. Если стальной материал представляет собой стальной стержень, образец для испытаний отбирают из положения R/2. Если стальной материал представляет собой стальной лист, образец для испытаний отбирают из центрального положения в толщине. Размер образца для испытаний практически не ограничен. Образец для испытаний имеет размеры, например, 15 мм × 15 мм × толщину 2 мм. В этом случае, когда стальной материал представляет собой стальную трубу, направление толщины образца для испытаний является направлением диаметра стальной трубы. Когда стальной материал представляет собой стальной стержень, направление толщины образца для испытаний является направлением диаметра стального стержня. Когда стальной материал представляет собой стальной лист, направление толщины образца для испытаний является направлением по толщине стального листа. При использовании полученного образца для испытаний для расчета интегральной интенсивности каждой плоскости измеряли дифракционную интенсивность рентгеновских лучей каждой из плоскости (200) α фазы, плоскости (211) α фазы, плоскости (200) γ фазы, плоскости (220) γ фазы, и плоскости (311) γ фазы. При измерении дифракционной интенсивности рентгеновских лучей мишенью для аппарата для рентгеноструктурного анализа является Mo (α излучение MoK), а его выходной сигнал составляет 50 кВ-40 мА. После вычислений объемную долю Vγ(%) остаточного аустенита рассчитывают по формуле (I) для комбинаций (2 × 3 = 6 пар) каждой плоскости α фазы и каждой плоскости γ фазы. Затем среднее значение объемных долей Vγ остаточного аустенита шести пар определяют как объемную долю (%) остаточного аустенита.[0074] The volume fraction of retained austenite is determined by X-ray diffraction analysis. In particular, the test specimen is taken from any position in the steel material. If the steel material is steel pipe, the test specimen is taken from a central position in the wall thickness. If the steel material is a steel rod, the test piece is taken from position R/2. If the steel material is a steel sheet, the test specimen is taken from a central position in thickness. The size of the test sample is practically unlimited. The test specimen has dimensions of, for example, 15 mm x 15 mm x 2 mm thick. In this case, when the steel material is a steel pipe, the thickness direction of the test piece is the diameter direction of the steel pipe. When the steel material is a steel bar, the thickness direction of the test piece is the diameter direction of the steel bar. When the steel material is a steel sheet, the thickness direction of the test piece is the thickness direction of the steel sheet. Using the obtained test specimen to calculate the integral intensity of each plane, the X-ray diffraction intensity of each of the (200) α phase plane, (211) α phase plane, (200) γ phase plane, (220) γ phase plane, and plane ( 311) γ phases. When measuring the diffraction intensity of X-rays, the target of the X-ray diffraction apparatus is Mo (α radiation of MoK), and its output signal is 50 kV-40 mA. After the calculations, the volume fraction Vγ(%) of retained austenite is calculated by formula (I) for combinations (2×3=6 pairs) of each α phase plane and each γ phase plane. Then, the average value of the volume fractions Vγ of the retained austenite of the six pairs is determined as the volume fraction (%) of the retained austenite.
Vγ = 100/{1 + (Iα × Rγ)/(Iγ × Rα)}, (I) Vγ = 100/{1 + (Iα × Rγ)/(Iγ × Rα)}, (I)
где Iα – интегральная интенсивность α фазы, Rα – кристаллографическое теоретическое расчетное значение α фазы, Iγ – интегральная интенсивность γ фазы, Rγ – кристаллографическое теоретическое расчетное значение γ фазы. В настоящем описании Rα в плоскости (200) α фазы составляет 15,9, Rα в плоскости (211) α фазы составляет 29,2, и Rγ в плоскости (200) γ фазы составляет 35,5, Rγ в плоскости (220) γ фазы составляет 20,8, и Rγ в плоскости (311) γ фазы составляет 21,8. Следует заметить, что объемная доля остаточного аустенита получена путем округления первого десятичного знака полученного числового значения. where Iα is the integral intensity of the α phase, Rα is the crystallographic theoretical calculated value of the α phase, Iγ is the integral intensity of the γ phase, Rγ is the crystallographic theoretical calculated value of the γ phase. In the present description, Rα in the (200) plane of the α phase is 15.9, Rα in the (211) plane of the α phase is 29.2, and Rγ in the (200) plane of the γ phase is 35.5, Rγ in the (220) γ plane phase is 20.8, and Rγ in the (311) plane of the γ phase is 21.8. It should be noted that the volume fraction of retained austenite is obtained by rounding off the first decimal place of the obtained numerical value.
[0075] Используя объемную долю (%) остаточного аустенита, полученную вышеописанным методом рентгеноструктурного анализа, объемную долю (об.%) мартенсита в микроструктуре стального материала получают по следующей формуле.[0075] Using the volume fraction (%) of retained austenite obtained by the above X-ray diffraction analysis method, the volume fraction (vol.%) of martensite in the microstructure of the steel material is obtained by the following formula.
Объемная доля мартенсита = 100 - объемная доля остаточного аустенита (%) Volume fraction of martensite = 100 - volume fraction of retained austenite (%)
[0076] Предел текучести[0076] Yield strength
Предел текучести стального материала согласно настоящему изобретению практически не ограничен. Предел текучести стального материала предпочтительно составляет 758 МПа или более (110 тысяч фунтов на кв. дюйм или более) и более предпочтительно 862 МПа или более (125 тысяч фунтов на кв. дюйм или более). Хотя верхняя граница предела текучести практически не ограничена, верхняя граница предела текучести стального материала согласно настоящему изобретению составляет, например, менее 1069 МПа (менее 155 фунтов на кв. дюйм). Верхняя граница предела текучести стального материала более предпочтительно составляет 1000 Мпа и еще более предпочтительно менее 965 МПа (менее 140 тысяч фунтов на кв. дюйм). The yield strength of the steel material according to the present invention is practically unlimited. The yield strength of the steel material is preferably 758 MPa or more (110 thousand psi or more), and more preferably 862 MPa or more (125 thousand psi or more). Although the upper yield strength is practically unlimited, the upper yield strength of the steel material of the present invention is, for example, less than 1069 MPa (less than 155 psi). The upper yield strength of the steel material is more preferably 1000 MPa and even more preferably less than 965 MPa (less than 140 ksi).
[0077] В настоящем описании предел текучести означает 0,2 % условного относительного напряжения (МПа), полученного в результате испытаний на растяжение при нормальной температуре (24± 3°C) в соответствии с ASTM E8/E8M (2013). В частности, предел текучести получают следующим способом. Образец для испытаний отбирается из любого положения в стальном материале. Когда стальной материал представляет собой стальную трубу, образец для испытаний отбирают из центрального положения в толщине стенки. Когда стальной материал представляет собой стальной стержень, образец для испытаний отбирают из положения R/2. Когда стальной материал представляет собой стальной лист, образец для испытаний отбирают из центрального положения в толщине. Размер образца для испытаний практически не ограничен. Образец для испытаний на растяжение представляет собой, например, образец для испытаний на растяжение в виде круглого стержня, имеющий диаметр параллельного участка 8,9 мм и длину параллельного участка 35,6 мм. Продольное направление параллельного участка образца для испытаний на растяжение параллельно продольному направлению (направлению прокатки) стального материала. Используя образец для испытаний на растяжение, для получения значения, составляющего 0,2 % от условного относительного напряжения (МПа), испытания на растяжение проводят при нормальной температуре (24 ± 3°C) в соответствии с ASTM E8/E8M (2013). Значение 0,2 % от полученного условного относительного напряжения определяют как предел текучести (МПа).[0077] As used herein, yield stress means 0.2% relative stress (MPa) obtained from tensile tests at normal temperature (24±3°C) in accordance with ASTM E8/E8M (2013). In particular, the yield strength is obtained in the following way. The test specimen is taken from any position in the steel material. When the steel material is a steel pipe, the test specimen is taken from a central position in the wall thickness. When the steel material is a steel rod, the test piece is taken from the R/2 position. When the steel material is a steel sheet, the test specimen is taken from a central position in thickness. The size of the test sample is practically unlimited. The tensile test specimen is, for example, a round bar tensile test specimen having a parallel section diameter of 8.9 mm and a parallel section length of 35.6 mm. Longitudinal direction of a parallel section of a tensile test specimen parallel to the longitudinal direction (rolling direction) of the steel material. Using a tensile test specimen, to obtain a value of 0.2% of the nominal relative stress (MPa), tensile tests are carried out at normal temperature (24 ± 3°C) in accordance with ASTM E8/E8M (2013). A value of 0.2% of the resulting nominal relative stress is defined as the yield point (MPa).
[0078] Устойчивость стального материала к SSC[0078] SSC resistance of steel material
Стальной материал согласно настоящему изобретению имеет превосходную устойчивость к SSC в соответствии с пределом текучести, который получен. Устойчивость к SSC стального материала согласно настоящему изобретению может быть оценена с помощью оценочных испытаний на устойчивость к SSC при нормальной температуре при любом пределе текучести. Оценочные испытания на устойчивость к SSC проводят способом в соответствии с NACE TM0177-2005, метод A. The steel material of the present invention has excellent SSC resistance according to the yield strength that is obtained. The SSC resistance of the steel material of the present invention can be evaluated by SSC resistance evaluation tests at normal temperature at any yield point. Evaluation testing for resistance to SSC is carried out by the method in accordance with NACE TM0177-2005, method A.
[0079] Устойчивость к SSC при пределе текучести 110 тысяч фунтов на кв. дюйм[0079] SSC resistance at 110 ksi yield strength. inch
Когда предел текучести стального материала согласно настоящему изобретению составляет около 110 тысяч фунтов на кв. дюйм (от 758 до 862 МПа), устойчивость стального материала к SSC может быть оценена следующим способом. When the yield strength of the steel material according to the present invention is about 110 thousand psi. inch (758 to 862 MPa), the resistance of steel material to SSC can be evaluated in the following way.
[0080] Образец для испытаний в виде круглого стержня отбирают из стального материала согласно настоящему изобретению. Когда стальной материал представляет собой стальную трубу, образец для испытаний виде круглого стержня отбирают из центрального положения в толщине стенки. Когда стальной материал представляет собой стальной стержень, образец для испытаний виде круглого стержня отбирают из положения R/2. Когда стальной материал представляет собой стальной лист, образец для испытаний виде круглого стержня отбирают из положения, центрального по толщине. Размер образца для испытаний практически не ограничен. Образец для испытаний в виде круглого стержня имеет такой размер, при котором, например, диаметр параллельного участка составляет 6,35 мм, а длина параллельного участка составляет 25,4 мм. Продольное направление параллельного участка образца для испытаний в виде круглого стержня параллельно продольному направлению (направлению прокатки) стального материала.[0080] A test specimen in the form of a round rod is taken from the steel material according to the present invention. When the steel material is a steel pipe, a round bar test specimen is taken from a central position in the wall thickness. When the steel material is a steel rod, the round rod test specimen is taken from the R/2 position. When the steel material is a steel sheet, a round bar test specimen is taken from a position central in thickness. The size of the test sample is practically unlimited. The round rod test piece is sized such that, for example, the diameter of the parallel section is 6.35 mm and the length of the parallel section is 25.4 mm. Longitudinal direction of a parallel section of a round bar test specimen parallel to the longitudinal direction (rolling direction) of the steel material.
[0081] Раствор для испытаний представляет собой водный раствор, содержащий 5 вес.% хлорида натрия и имеющий рН 3,5. рН раствора для испытаний доводят до 3,5 добавлением уксусной кислоты к водному раствору, содержащему 5 вес.% хлорида натрия и 0,41 г/л ацетата натрия. К образцу для испытаний в виде круглого стержня прикладывают напряжение, эквивалентное 90 % от фактического предела текучести. Раствор для испытаний при 24°C наливают в испытательный сосуд таким образом, чтобы образец для испытаний в виде круглого стержня был погружен в него, образуя, таким образом, испытательную ванну. После дегазации испытательной ванны в испытательную ванну нагнетают газообразный H2S под давлением 0,10 бар и газообразный CO2 под давлением 0,90 бар, чтобы насытить испытательную ванну газообразным H2S. Испытательную ванну, насыщенную газообразным H2S, выдерживают при 24°C в течение 720 часов. Для образца для испытаний после выдержки в течение 720 часов поверхность параллельного участка образца исследуют с помощью лупы, имеющей 10-кратное увеличение, для подтверждения наличия или отсутствия трещины. Если при исследовании через лупу имеется подозрение на наличие трещины, поперечный разрез места, где предполагается наличие трещины, исследуют с помощью оптического микроскопа с увеличением в 100 раз, чтобы подтвердить наличие или отсутствие трещины.[0081] The test solution is an aqueous solution containing 5 wt.% sodium chloride and having a pH of 3.5. The pH of the test solution is adjusted to 3.5 by adding acetic acid to an aqueous solution containing 5% by weight sodium chloride and 0.41 g/l sodium acetate. A stress equivalent to 90 % of the actual yield strength is applied to a test specimen in the form of a round rod. The test solution at 24°C is poured into the test vessel in such a way that the test specimen in the form of a round rod is immersed in it, thus forming a test bath. After degassing the test bath, H 2 S gas at 0.10 bar and CO 2 gas at 0.90 bar are injected into the test bath to saturate the test bath with H 2 S gas. The test bath saturated with H 2 S gas is held at 24 °C for 720 hours. For the test specimen, after soaking for 720 hours, the surface of a parallel section of the specimen is examined using a loupe having a magnification of 10 times to confirm the presence or absence of a crack. If a crack is suspected when examining through a loupe, a cross section of the suspected crack is examined using an optical microscope at 100x magnification to confirm the presence or absence of a crack.
[0082] В стальном материале согласно настоящему изобретению по истечении 720 часов в вышеописанном испытании на оценку устойчивости к SSC в соответствии со способом А отсутствие трещин было подтверждено. В настоящем описании фраза «отсутствие трещин было подтверждено» означает, что отсутствие трещин было подтверждено, когда испытуемый образец после испытания обследовали с помощью лупы, имеющей 10-кратное увеличение, и оптического микроскопа, имеющего 100-кратное увеличение.[0082] In the steel material of the present invention, after 720 hours in the above SSC resistance evaluation test according to Method A, no cracks were confirmed. In the present specification, the phrase "no cracks were confirmed" means that the absence of cracks was confirmed when the test specimen was examined with a 10x magnifying glass and a 100x optical microscope after testing.
[0083] Устойчивость к SSC при пределе текучести от 125 тысяч фунтов на кв. дюйм [0083] SSC resistance at a yield strength of 125 thousand psi. inch
Когда предел текучести стального материала согласно настоящему изобретению составляет 125 тысяч фунтов на кв. дюйм или более (862 МПа или более), устойчивость стального материала к SSC может быть оценена следующим способом. Раствор для испытаний представляет собой водный раствор, содержащий 20 вес.% хлорида натрия и имеющий рН 4,3. рН раствора для испытаний доводят до 4,3 добавлением уксусной кислоты к водному раствору, содержащему 20 вес.% хлорида натрия и 0,41 г/л ацетата натрия. К образцу для испытаний в виде круглого стержня прикладывают напряжение, эквивалентное 90 % от фактического предела текучести. Раствор для испытаний при 24°C наливают в испытательный сосуд таким образом, чтобы образец для испытаний в виде круглого стержня был погружен в него, образуя, таким образом, испытательную ванну. После дегазации испытательной ванны в испытательную ванну нагнетают газообразный H2S под давлением 0,07 бар и газообразный CO2 под давлением 0,93 бар, чтобы насытить испытательную ванну газообразным H2S. Испытательную ванну, насыщенную газообразным H2S, выдерживают при 24°C в течение 720 часов. Другие условия такие же, как и в испытании на оценку устойчивости к SSC в случае уровня 110 тысяч фунтов на кв. дюйм.When the yield strength of the steel material according to the present invention is 125 thousand psi. inch or more (862 MPa or more), the resistance of the steel material to SSC can be evaluated in the following way. The test solution is an aqueous solution containing 20 wt% sodium chloride and having a pH of 4.3. The pH of the test solution was adjusted to 4.3 by adding acetic acid to an aqueous solution containing 20% by weight sodium chloride and 0.41 g/l sodium acetate. A stress equivalent to 90 % of the actual yield strength is applied to a test specimen in the form of a round rod. The test solution at 24°C is poured into the test vessel in such a way that the test specimen in the form of a round rod is immersed in it, thus forming a test bath. After degassing the test bath, H 2 S gas at 0.07 bar and CO 2 gas at 0.93 bar are injected into the test bath to saturate the test bath with H 2 S gas. The test bath saturated with H 2 S gas is held at 24 °C for 720 hours. Other conditions are the same as in the 110 kpsi SSC tolerance test. inch.
[0084] Формы и использование стального материала [0084] Forms and use of steel material
Стальной материал согласно настоящему изобретению представляет собой стальную трубу, круглый стальной стержень (сплошной материал) или стальной лист. Стальная труба может быть как бесшовной стальной трубой, так и сварной стальной трубой. Стальная труба представляет собой, например, стальную трубу для нефтепромысловых трубных изделий. Стальная труба для нефтепромысловых трубных изделий означает стальную трубу, которая будет использоваться для нефтепромысловых трубных изделий. Нефтепромысловые трубные изделия включают обсадную трубу, насосно-компрессорную трубу, бурильную трубу и т.п., которые используются для бурения нефтяной или газовой скважины, сбора сырой нефти или природного газа и т.п. Предпочтительно стальной материал согласно настоящему изобретению представляет собой бесшовную стальную трубу для нефтепромысловых трубных изделий. The steel material of the present invention is a steel pipe, a round steel rod (solid material), or a steel sheet. The steel pipe can be both seamless steel pipe and welded steel pipe. The steel pipe is, for example, a steel pipe for oilfield tubulars. Steel pipe for oilfield tubular products means a steel pipe to be used for oilfield tubular products. Oilfield tubular products include casing, tubing, drill pipe, and the like, which are used for drilling an oil or gas well, collecting crude oil or natural gas, and the like. Preferably, the steel material of the present invention is a seamless steel pipe for oilfield tubulars.
[0085] Как описано выше, в стальном материале согласно настоящему изобретению каждый элемент химического состава находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению, и суммарная концентрация частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляет 0,50 частиц/мм2 или менее. По этой причине стальной материал согласно настоящему изобретению демонстрирует превосходную устойчивость к SSC.[0085] As described above, in the steel material of the present invention, each element of the chemical composition is within the range of the present invention, and the total concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 μm or more and Ca sulfide particles having a diameter of equivalent circle of 2.0 µm or more is 0.50 particles/mm 2 or less. For this reason, the steel material of the present invention exhibits excellent SSC resistance.
[0086] Способ производства[0086] Method of production
Далее будет описан один пример способа производства стального материала согласно настоящему изобретению. Следует отметить, что способ производства, который будет описан ниже, является примером, и способ производства стального материала согласно настоящему изобретению не будет ограничиваться им. Т.е. при условии, что может быть изготовлен стальной материал согласно настоящему изобретению, имеющий описанную выше конфигурацию, способ производства не будет ограничен способом производства, который будет описан ниже. Тем не менее, способ производства, который будет описан ниже, является предпочтительным способом производства стального материала согласно настоящему изобретению. Next, one example of the steel material production method according to the present invention will be described. It should be noted that the production method to be described below is an example, and the production method of the steel material according to the present invention will not be limited thereto. Those. provided that the steel material according to the present invention having the configuration described above can be produced, the production method will not be limited to the production method to be described below. However, the production method to be described below is the preferred production method for the steel material of the present invention.
[0087] Один пример способа производства стального материала согласно настоящему изобретению включает в себя процесс (процесс производства стали) получения исходного материала, процесс (процесс горячей обработки) выполнения горячей обработки исходного материала для получения заготовки стального материала, и процесс (процесс термообработки) выполнения закалки и отпуска заготовки стального материала. Далее будет описан каждый этап.[0087] One example of the method for producing a steel material according to the present invention includes a process (steel production process) for obtaining a raw material, a process (hot working process) for performing hot working of a raw material to obtain a billet of steel material, and a process (heat treatment process) for performing quenching and tempering of the steel material blank. Each stage will be described next.
[0088] Процесс производства стали[0088] Steel making process
Процесс производства стали включает в себя процесс (процесс рафинирования) получения расплавленной стали и процесс (процесс производства исходного материала) производства исходного материала в процессе литья с использованием расплавленной стали. The steel manufacturing process includes a process (refining process) for producing molten steel and a process (raw material manufacturing process) for producing raw material in a casting process using molten steel.
[0089] Процесс рафинирования[0089] Refining Process
В процессе рафинирования сначала расплавленную сталь, содержащую Cr, помещают в ковш, и проводят обезуглероживание расплавленной стали в ковше при атмосферном давлении (процесс предварительного рафинирования обезуглероживанием). Шлак образуется в результате обезуглероживания в процессе предварительного рафинирования обезуглероживанием. Шлак, полученный в результате обработки обезуглероживанием, всплывает на жидкую поверхность расплавленной стали после процесса предварительного рафинирования обезуглероживанием. В процессе предварительного рафинирования обезуглероживанием Cr в расплавленной стали окисляется с образованием Cr2O3. Cr2O3 поглощается шлаком. Затем в ковш добавляют раскислитель для восстановления Cr2O3 в шлаке, тем самым восстанавливая Cr в расплавленной стали (процесс восстановительной обработки Cr). Процесс предварительного рафинирования обезуглероживанием и процесс восстановительной обработки Cr осуществляют, например, с помощью процесса плавки в электропечи, конвертерного процесса или процесса аргонокислородного обезуглероживания (AOD). После процесса восстановительной обработки Cr шлак из расплавленной стали удаляют (процесс удаления шлака).In the refining process, first, molten steel containing Cr is placed in a ladle, and the molten steel in the ladle is decarburized at atmospheric pressure (decarburization pre-refining process). The slag is formed as a result of decarburization in the decarburization pre-refining process. The slag resulting from the decarburization treatment floats on the liquid surface of the molten steel after the decarburization pre-refining process. In the decarburization pre-refining process, Cr in molten steel is oxidized to form Cr 2 O 3 . Cr 2 O 3 is absorbed by the slag. Then, a deoxidizer is added to the ladle to reduce Cr 2 O 3 in the slag, thereby reducing Cr in the molten steel (Cr reduction treatment process). The decarburization pre-refining process and the Cr reduction process are carried out, for example, by an electric furnace smelting process, a converter process, or an argon-oxygen decarburization (AOD) process. After the Cr reduction treatment process, the slag from the molten steel is removed (slag removal process).
[0090] В случае хромсодержащей стали, поскольку из-за хрома активность углерода снижается, реакция обезуглероживания подавляется. Соответственно, расплавленная сталь после процесса удаления шлака подвергается финишной обработке обезуглероживанием (процесс финишного рафинирования обезуглероживанием). В процессе финишного рафинирования обезуглероживанием обработка обезуглероживанием проводится при пониженном давлении. Выполнение обработки обезуглероживанием при пониженном давлении приведет к снижению парциального давления газа CO (PCO) в атмосфере, и, таким образом, будет подавлено окисление Cr в расплавленной стали. По этой причине выполнение обработки обезуглероживанием при пониженном давлении позволит дополнительно снизить концентрацию С в расплавленной стали, подавляя при этом окисление Cr. После процесса финишного рафинирования обезуглероживанием снова выполняется обработка восстановлением хрома, при которой в расплавленную сталь добавляется раскислитель для восстановления Cr2O3 в шлаке (процесс обработки восстановлением хрома). Процесс финишного рафинирования обезуглероживанием и процесс восстановительной обработки Cr после финишного рафинирования обезуглероживанием осуществляют с помощью процесса вакуумно-кислородного обезуглероживания (VOD).[0090] In the case of chromium-containing steel, since the activity of carbon is reduced due to chromium, the decarburization reaction is suppressed. Accordingly, the molten steel after the slag removal process is subjected to a decarburization finishing process (decarburization finishing refining process). In the decarburization finish refining process, the decarburization treatment is carried out under reduced pressure. Performing the decarburization treatment under reduced pressure will lower the partial pressure of CO gas ( PCO ) in the atmosphere, and thus the oxidation of Cr in the molten steel will be suppressed. For this reason, performing the decarburization treatment under reduced pressure will further reduce the concentration of C in the molten steel while suppressing the oxidation of Cr. After the decarburization finish refining process, a chromium reduction treatment is again performed in which a deoxidizer is added to the molten steel to reduce Cr 2 O 3 in the slag (chromium reduction treatment). The decarburization finish refining process and the Cr reduction process after decarburization finish refining are carried out by a vacuum oxygen decarburization (VOD) process.
[0091] После процесса восстановительной обработки Cr выполняется окончательная корректировка состава расплавленной стали в ковше и корректировка температуры расплавленной стали перед процессом производства исходного материала (процесс корректировки состава). Процесс корректировки состава осуществляется способом модифицирования в ковше (LT). Во второй половине процесса корректировки состава в расплавленную сталь добавляют Са. Здесь время от момента добавления Са в расплавленную сталь до момента, когда Са равномерно распределяется в расплавленной стали, определяется как «время равномерного перемешивания» τ. Время равномерного перемешивания τ определяют по формуле (A): [0091] After the Cr reduction processing process, the composition of the molten steel in the ladle is finally adjusted and the temperature of the molten steel is adjusted before the raw material production process (composition adjustment process). The process of adjusting the composition is carried out by the method of modification in the ladle (LT). In the second half of the composition adjustment process, Ca is added to the molten steel. Here, the time from when Ca is added to the molten steel to when Ca is uniformly distributed in the molten steel is defined as the "uniform stirring time" τ. The uniform mixing time τ is determined by the formula (A):
τ = 800 × ε-0.4 , (A)τ = 800 × ε -0.4 , (A)
где ε – плотность мощности перемешивания расплавленной стали в LT, которая определяется по формуле (В): where ε is the molten steel stirring power density in LT, which is determined by formula (B):
ε = 28,5(Q/W) × T × log(1+H/1,48), (B) ε = 28.5(Q/W) × T × log(1+H/1.48), (B)
где Q – расход газа при продувке сверху (Нм3/мин), W – масса расплавленной стали (т), T – температура расплавленной стали (K), H – глубина расплавленной стали в ковше (м). where Q is the gas flow rate during blowing from above (Nm 3 /min), W is the mass of molten steel (t), T is the temperature of molten steel (K), H is the depth of molten steel in the ladle (m).
[0092] В процессе корректировки состава температура расплавленной стали в ковше поддерживается в диапазоне от 1500 до 1700°C. Кроме того, время выдержки с момента истечения времени однородного перемешивания после добавления Ca в расплавленную сталь определяется как «время выдержки t» (сек). В этом случае в настоящем изобретении время выдержки t после истечения времени равномерного перемешивания устанавливается равным 60 секундам или более.[0092] In the process of adjusting the composition, the temperature of the molten steel in the ladle is maintained in the range from 1500 to 1700°C. In addition, the holding time from the elapse of the homogeneous mixing time after adding Ca to the molten steel is defined as "holding time t" (sec). In this case, in the present invention, the holding time t after the uniform stirring time has elapsed is set to 60 seconds or more.
[0093] Если время выдержки t составляет менее 60 секунд, Са, добавленный в расплавленную сталь, не может в достаточной степени преобразовать сульфид Mn в расплавленной стали. В этом случае в стальном материале остаются частицы сульфида Mn большего размера. По этой причине количество на единицу площади частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, станет чрезмерно большим. В результате суммарная концентрация ND (частиц/мм2) частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, может быть больше чем 0,50 частиц/мм2. В качестве альтернативы, хотя сульфид Mn вступает в реакцию с Ca и продолжает преобразовываться, количество на единицу площади частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, будет уменьшаться, сульфид Ca, который образуется при соединении с S, останется в расплавленной стали без достаточного поглощения шлаком. В результате суммарная концентрация ND (частиц/мм2) частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, может быть больше чем 0,50 частиц/мм2.[0093] If the holding time t is less than 60 seconds, Ca added to the molten steel cannot sufficiently convert Mn sulfide in the molten steel. In this case, larger particles of Mn sulfide remain in the steel material. For this reason, the amount per unit area of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 μm or more will become excessively large. As a result, the total concentration ND (particles/mm 2 ) of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more can be more than 0.50 particles. /mm 2 . Alternatively, although Mn sulfide reacts with Ca and continues to be converted, the number per unit area of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more will decrease, Ca sulfide that is formed when combined with S will remain in molten steel without sufficient slag absorption. As a result, the total concentration ND (particles/mm 2 ) of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more can be more than 0.50 particles. /mm 2 .
[0094] С другой стороны, когда время выдержки t составляет не менее 60 секунд, Ca, добавленный в расплавленную сталь, в достаточной степени преобразует сульфид Mn в расплавленной стали, тем самым уменьшая крупные частицы сульфида Mn. По этой причине концентрация на единицу площади частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, будет в достаточной степени снижено. Кроме того, можно обеспечить достаточное время для того, чтобы крупные частицы сульфида кальция, который был получен путем соединения с серой, всплывали в расплавленной стали и поглощались шлаком. По этой причине концентрация на единицу площади частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, будет достаточно малой. В результате суммарная концентрация ND (частиц/мм2) частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, будет 0,50 частиц/мм2 или меньше.[0094] On the other hand, when the holding time t is at least 60 seconds, Ca added to the molten steel sufficiently converts the Mn sulfide in the molten steel, thereby reducing the coarse Mn sulfide particles. For this reason, the concentration per unit area of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 μm or more will be sufficiently reduced. In addition, sufficient time can be provided for large particles of calcium sulfide, which has been obtained by combining with sulfur, to float in the molten steel and be absorbed by the slag. For this reason, the concentration per unit area of Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 μm or more will be sufficiently small. As a result, the total concentration ND (particles/mm 2 ) of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more will be 0.50 particles/mm 2 or less.
[0095] Процесс производства исходного материала[0095] Raw material production process
При использовании расплавленной стали, полученной с помощью описанного выше процесса рафинирования, получают исходный материал (отливку или слиток). В частности, при использовании расплавленной стали отливка производится в процессе непрерывного литья. Отливка может представлять собой сляб, блюм или заготовку. В качестве альтернативы слиток может быть получен с помощью процесса изготовления слитков с использованием расплавленной стали. Кроме того, отливка или слиток могут быть подвергнуты обжиму или подобному процессу для получения заготовки. Исходный материал получают вышеописанными способами. When using molten steel obtained by the refining process described above, a starting material (cast or ingot) is obtained. In particular, when using molten steel, the casting is carried out in a continuous casting process. The casting may be a slab, bloom or billet. Alternatively, the ingot may be produced by a molten steel ingot manufacturing process. In addition, the casting or ingot may be subjected to a swaging or similar process to form a billet. The starting material is obtained by the methods described above.
[0096] Процесс горячей обработки[0096] Hot Working Process
В процессе горячей обработки исходный материал подвергается горячей обработке для получения заготовки стального материала. Когда стальной материал представляет собой стальную трубу, заготовка стального материала соответствует полой оболочке. Сначала исходный материал нагревают в нагревательной печи. Температура нагрева составляет, хотя конкретно не ограничивается, например, от 1100 до 1300°C. Заготовку, извлеченную из нагревательной печи, подвергают горячей обработке для получения полой оболочки (бесшовной стальной трубы), которая представляет собой заготовку стального материала. Способ горячей обработки не имеет особых ограничений и может быть любым известным способом. Например, для производства полой оболочки в качестве горячей обработки выполняется процесс Маннесмана. При этом круглую заготовку подвергают обработке на прошивном прессе. При выполнении прошивки-прокатки коэффициент прошивки составляет, например, от 1,0 до 4,0, хотя и особо не ограничен. Прошито-катаную круглую заготовку дополнительно подвергают горячей обработке давлением с помощью, например, непрерывного трубопрокатного стана, редукционного трубопрокатного стана, калибровочного стана и т.п., чтобы сформировать полую оболочку. Совокупное уменьшение площади на этапе горячей обработки составляет, например, от 20 до 70 %. In the hot working process, the raw material is hot worked to produce a billet of steel material. When the steel material is a steel pipe, the steel material blank corresponds to a hollow shell. First, the raw material is heated in a heating furnace. The heating temperature is, although not specifically limited to, for example, 1100 to 1300°C. The billet removed from the heating furnace is hot-worked to obtain a hollow shell (seamless steel pipe), which is a billet of steel material. The hot working method is not particularly limited, and may be any known method. For example, to produce a hollow shell, the Mannesmann process is performed as hot working. In this case, the round billet is subjected to processing on a piercing press. When piercing-rolling is performed, the piercing ratio is, for example, 1.0 to 4.0, although not particularly limited. The pierced-rolled round billet is further hot-worked with, for example, a continuous tube mill, a reduction tube mill, a sizing mill, and the like, to form a hollow shell. The total area reduction in the hot working step is, for example, 20 to 70%.
[0097] Полая оболочка может быть изготовлена из заготовки другим способом горячей обработки давлением. Например, в случае короткого толстостенного стального материала, такого как муфта, полую оболочку можно изготовить ковкой, такой как способ Эрхарда и т.п. Полую оболочку получают вышеописанными способами.[0097] The hollow shell may be formed from the billet by another hot working process. For example, in the case of a short thick-walled steel material such as a sleeve, the hollow shell can be made by forging such as the Erhard method and the like. The hollow shell is obtained by the methods described above.
[0098] Когда стальной материал представляет собой стальной стержень, исходный материал сначала нагревают в нагревательной печи. Температура нагрева составляет, например, от 1100 до 1300°C, хотя конкретно не ограничена. Исходный материал, извлеченный из нагревательной печи, подвергают горячей обработке для получения стального стержня, который представляет собой заготовку стального материала. Горячая обработка представляет собой, например, обжим на блюминге или горячую прокатку на непрерывном прокатном стане. Непрерывный прокатный стан выполнен таким образом, что горизонтальная клеть, имеющая пару валков с желобками, выровненными в вертикальном направлении, и вертикальная клеть, имеющая пару валков с желобками, выровненными в горизонтальном направлении, расположены попеременно.[0098] When the steel material is a steel rod, the raw material is first heated in a heating furnace. The heating temperature is, for example, 1100 to 1300°C, although not specifically limited. The raw material extracted from the heating furnace is hot-worked to obtain a steel rod, which is a steel material blank. Hot working is, for example, blooming reduction or hot rolling in a continuous rolling mill. The continuous rolling mill is configured such that a horizontal stand having a pair of vertically aligned grooved rolls and a vertical stand having a pair of horizontally aligned grooved rolls are arranged alternately.
[0099] Когда стальной материал представляет собой стальной лист, исходный материал сначала нагревают в нагревательной печи. Температура нагрева составляет, например, от 1100 до 1300°C, хотя конкретно не ограничена. Исходный материал, извлеченный из нагревательной печи, подвергают горячей прокатке с помощью блюминга и непрерывного прокатного стана для получения стального листа, который представляет собой заготовку стального материала.[0099] When the steel material is a steel sheet, the raw material is first heated in a heating furnace. The heating temperature is, for example, 1100 to 1300°C, although not specifically limited. The raw material taken out from the heating furnace is subjected to hot rolling by blooming and continuous rolling mill to obtain a steel sheet, which is a steel material blank.
[0100] Заготовка стального материала, полученная путем горячей обработки, может охлаждаться на воздухе (в прокатанном состоянии). Заготовка стального материала, полученная при горячей обработке давлением, может подвергаться прямой закалке после горячей обработки давлением вместо охлаждения на воздухе до нормальной температуры, или может подвергаться закалке после дополнительного нагрева (повторного нагрева) после горячей обработки давлением. [0100] A billet of steel material obtained by hot working can be cooled in air (in a rolled state). A billet of steel material obtained by hot working may be subjected to direct quenching after hot working instead of air cooling to normal temperature, or may be subjected to quenching after additional heating (reheating) after hot working.
[0101] Когда прямая закалка выполняется после горячей обработки давлением или закалка выполняется после горячей обработки давлением, а затем выполняется дополнительный нагрев, отжиг для снятия напряжений (обработка для снятия напряжений) может быть выполнен перед процессом термической обработки (закалка и отпуск) в последующем процессе для того, чтобы снять остаточные напряжения.[0101] When direct quenching is performed after hot working or quenching is performed after hot working and then post-heating is performed, stress relief annealing (stress relief treatment) can be performed before the heat treatment process (quenching and tempering) in a subsequent process to relieve residual stresses.
[0102] Процесс термообработки[0102] Heat treatment process
Процесс термообработки включает в себя процесс закалки и процесс отпуска. The heat treatment process includes a quenching process and a tempering process.
[0103] Процесс закалки[0103] Tempering process
В процессе термической обработки заготовку стального материала, полученную в процессе горячей обработки, сначала подвергают закалке (процесс закалки). Закалку проводят известным способом. В частности, стальной материал после процесса горячей обработки загружают в печь для термообработки и выдерживают при температуре закалки. Температура закалки поддерживается не ниже температуры превращения АС3, например, в диапазоне от 900 до 1000°C. После выдержки стального материала при температуре закалки его резко охлаждают (закаливают). Время выдержки при температуре закалки составляет, например, от 10 до 60 минут, хотя конкретно не ограничено. Способ закалки представляет собой, например, охлаждение в воде. Способ закалки особо не ограничен. Когда заготовка стального материала представляет собой полую оболочку, полую оболочку можно быстро охладить, погрузив ее в водяную ванну или масляную ванну, или полую оболочку можно быстро охладить, заливая или подавая струи охлаждающей воды на внешнюю поверхность и/или внутреннюю поверхность полой оболочки с помощью охлаждения распылением или воздушно-капельного охлаждения.In the heat treatment process, a billet of steel material obtained in the hot working process is first subjected to a quenching (quenching process). Hardening is carried out in a known manner. Specifically, the steel material after the hot working process is charged into a heat treatment furnace and kept at a quenching temperature. The quenching temperature is maintained at or above the A C3 transformation temperature, for example in the range from 900 to 1000°C. After holding the steel material at the quenching temperature, it is rapidly cooled (quenched). The holding time at the quenching temperature is, for example, 10 to 60 minutes, although not specifically limited. The quenching method is, for example, cooling in water. The quenching method is not particularly limited. When the steel material blank is a hollow shell, the hollow shell can be quickly cooled by immersing it in a water bath or an oil bath, or the hollow shell can be quickly cooled by pouring or jet cooling water on the outer surface and/or the inner surface of the hollow shell by cooling spray or air-cooled.
[0104] Следует заметить, что, как описано выше, закалка (прямая закалка) может быть выполнена сразу после горячей обработки давлением без охлаждения заготовки стального материала до нормальной температуры после процесса горячей обработки давлением, или закалка может быть выполнена после выдержки полой оболочки при температуре закалки. путем загрузки в печь дополнительного нагрева перед снижением температуры полой оболочки после горячей обработки давлением.[0104] It should be noted that, as described above, quenching (direct quenching) can be performed immediately after hot working without cooling the steel material blank to normal temperature after the hot working process, or quenching can be performed after holding the hollow shell at a temperature of hardening. by loading additional heat into the furnace before lowering the temperature of the hollow shell after hot working.
[0105] Процесс отпуска[0105] Vacation Process
Заготовка стального материала после закалки дополнительно подвергается процессу отпуска. В процессе отпуска корректируется предел текучести стального материала. В настоящем изобретении температура отпуска поддерживается в диапазоне от 540 до 620°C. Время выдержки при температуре отпуска составляет, например, от 10 до 180 минут, хотя конкретно не ограничено. Специалистам в данной области техники хорошо известно, что предел текучести стального материала можно корректировать путем соответствующего регулирования температуры отпуска в зависимости от химического состава. Предпочтительно условия отпуска регулируют таким образом, чтобы предел текучести стального материала составлял 758 МПа или более (110 фунтов на кв. дюйм или более). The steel material blank after quenching is additionally subjected to a tempering process. During the tempering process, the yield strength of the steel material is corrected. In the present invention, the tempering temperature is maintained in the range of 540 to 620°C. The holding time at the tempering temperature is, for example, 10 to 180 minutes, although not specifically limited. It is well known to those skilled in the art that the yield strength of a steel material can be adjusted by appropriately adjusting the tempering temperature depending on the chemical composition. Preferably, the tempering conditions are controlled such that the yield strength of the steel material is 758 MPa or more (110 psi or more).
[0106] Стальной материал согласно настоящему изобретению может быть получен описанными выше способами. Способ производства стального материала согласно настоящему изобретению не ограничен. При условии, что стальной материал, в котором содержание каждого элемента в химическом составе находится в пределах диапазона согласно настоящему изобретению, и в котором суммарная плотность ND (частиц/мм2) сульфидов Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и сульфидов Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляет 0,50 частиц/мм2 или менее, способ производства стального материала согласно настоящему изобретению не будет ограничен вышеописанным способом производства.[0106] The steel material according to the present invention can be obtained by the methods described above. The production method of the steel material according to the present invention is not limited. Provided that the steel material in which the content of each element in the chemical composition is within the range of the present invention, and in which the total density ND (particles/mm 2 ) of Mn sulfides having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more, and Ca sulfides having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more is 0.50 particles/ mm2 or less, the production method of the steel material of the present invention will not be limited to the above-described production method.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
ПРИМЕР 1EXAMPLE 1
[0107] В примере 1 исследовали устойчивость к SSC в стальных материалах, имеющих предел текучести 125 тысяч фунтов на кв. дюйм или более (предел текучести составлял 862 МПа или более). В частности, были получены расплавленные стали с химическим составом, показанным в таблице 1.[0107] Example 1 tested SSC resistance in steel materials having a yield strength of 125 ksi. inch or more (yield strength was 862 MPa or more). In particular, molten steels with the chemical composition shown in Table 1 were obtained.
[0108] Таблица 1[0108] Table 1
[0109] Символ «-» в таблице 1 означает, что содержание соответствующего элемента было меньше предела обнаружения. Например, содержание W в стали № А составило 0 % в результате округления до третьего знака после запятой. Содержание Nb в стали № А составило 0 % в результате округления до третьего знака после запятой. Содержание B в стали № А составило 0 % в результате округления до третьего знака после запятой. Содержание Mg в стали № А составило 0 % в результате округления до третьего знака после запятой. Содержание РЗМ в стали № А составило 0 % в результате округления до четвертого знака после запятой.[0109] The symbol "-" in table 1 means that the content of the corresponding element was less than the limit of detection. For example, the W content in steel No. A was 0% as a result of rounding to the third decimal place. The content of Nb in steel No. A was 0% as a result of rounding to the third decimal place. The content of B in steel No. A was 0% as a result of rounding to the third decimal place. The Mg content in steel No. A was 0% as a result of rounding to the third decimal place. The REM content in steel No. A was 0% as a result of rounding to the fourth decimal place.
[0110] Расплавленные стали каждого номера стали изготавливали следующим образом. Расплавленную сталь, содержащую Cr, помещали в ковш и подвергали хорошо известному процессу рафинирования обезуглероживанием и процессу восстановительной обработки Cr посредством процесса AOD. После процесса восстановительной обработки Cr проводили процесс удаления шлака из расплавленной стали. Кроме того, процесс финишного обезуглероживания и процесс восстановительной обработки Cr проводили хорошо известным способом посредством процесса VOD.[0110] Molten steels of each steel number were made as follows. The Cr-containing molten steel was placed in a ladle and subjected to a well-known decarburization refining process and a Cr reduction treatment process by an AOD process. After the Cr reduction treatment process, a slag removal process was carried out from the molten steel. In addition, the finishing decarburization process and the Cr reduction treatment process were carried out in a well-known manner by a VOD process.
[0111] После процесса восстановительной обработки Cr с помощью процесса VOD посредством LT выполнялась окончательная корректировка состава расплавленной стали в ковше и корректировка температуры расплавленной стали перед процессом производства исходного материала. Температура любой расплавленной стали составляла от 1500 до 1700°C. Далее в расплавленную сталь добавляли Са. Время выдержки t (с), начиная с момента, когда истекло время равномерного перемешивания после добавления Са, регулировали, как показано в Таблице 2. Расплавленные стали с химическим составом, показанным в Таблице 1, получали посредством указанных процессов.[0111] After the Cr reduction treatment process by the VOD process by LT, the final correction of the composition of the molten steel in the ladle and the correction of the temperature of the molten steel were performed before the raw material production process. The temperature of any molten steel ranged from 1500 to 1700°C. Next, Ca was added to the molten steel. The holding time t (s) from the point where the even mixing time elapsed after the addition of Ca was adjusted as shown in Table 2. Molten steels with the chemical composition shown in Table 1 were obtained by the above processes.
[0112] Таблица 2[0112] Table 2
Доля
(%)Martensite volume
Share
(%)
ND (частиц/мм2)Total concentration
ND (particles/mm2)
(МПа)YS (yield strength)
(MPa)
t (секунд)holding time
t (seconds)
[0113] С использованием вышеописанной расплавленной стали была получена заготовка с наружным диаметром 310 мм. Полученную заготовку нагревали до 1250°C и затем подвергали горячей прокатке по способу Маннесмана с получением полой оболочки (бесшовной стальной трубы) с наружным диаметром 244,48 мм и толщиной стенки 13,84 мм.[0113] Using the above-described molten steel, a billet with an outer diameter of 310 mm was obtained. The resulting billet was heated to 1250° C. and then subjected to hot rolling by the Mannesmann method to obtain a hollow shell (seamless steel pipe) with an outer diameter of 244.48 mm and a wall thickness of 13.84 mm.
[0114] Полую оболочку каждого номера испытаний подвергали закалке и отпуску. В любом номере испытаний температура закалки составляла 920°C, а время выдержки при температуре закалки составляло 10 минут. Полую оболочку после закалки подвергали отпуску. Температуру отпуска регулировали в диапазоне от 540 до 580°C для каждого номера испытаний таким образом, что предел текучести стального материала (бесшовная стальная труба) после отпуска составлял 862 МПа или более. Время выдержки при температуре отпуска составляло 30 минут для любого номера испытаний.[0114] The hollow shell of each test number was quenched and tempered. In any test number, the quench temperature was 920° C. and the holding time at the quench temperature was 10 minutes. The hollow shell was tempered after quenching. The tempering temperature was controlled from 540 to 580°C for each test number so that the yield strength of the steel material (seamless steel pipe) after tempering was 862 MPa or more. The holding time at tempering temperature was 30 minutes for any number of tests.
[0115] С помощью производственных процессов, описанных выше, были изготовлены стальные материалы (бесшовные стальные трубы) каждого номера испытаний. [0115] Using the manufacturing processes described above, steel materials (seamless steel pipes) of each test number were produced.
[0116] Оценочные испытания[0116] Evaluation tests
Для стальных материалов каждого номера испытаний после отпуска были проведены испытания с исследованием микроструктуры, испытания для измерения суммарной концентрации ND частиц, испытания на растяжение и испытания на оценку устойчивости к SSC. For the steel materials of each test number after tempering, tests were carried out with the study of the microstructure, tests for measuring the total concentration of ND particles, tensile tests and tests for evaluating resistance to SSC.
[0117] Измерение объемной доли мартенсита в микроструктуре[0117] Measurement of the volume fraction of martensite in the microstructure
Объемную долю (об.%) мартенсита в микроструктуре стального материала получали следующим способом. Вначале методом рентгено-структурного анализа была получена объемная доля остаточного аустенита в микроструктуре стального материала для каждого номера испытаний. В частности, образец для испытаний был взят из центрального положения толщины стенки стального материала (бесшовная стальная труба) каждого испытательного номера. Размеры образца для испытаний составляли 15 мм × 15 мм × толщину 2 мм. Направление по толщине испытательного образца соответствовало направлению диаметра стальной трубы. При использовании полученного образца для испытаний для расчета интегральной интенсивности каждой плоскости измеряли интенсивность рентгеновской дифракции каждой из плоскости (200) α фазы, плоскости (211) α фазы, плоскости (200) γ фазы, плоскости (220) γ фазы, и плоскости (311) γ фазы. При измерении интенсивности рентгеновской дифракции мишенью для аппарата для рентгеновской дифракции является Mo (α излучение MoK), а его выходной сигнал составляет 50 кВ-40 мА. После вычислений объемную долю Vγ(%) остаточного аустенита рассчитывали по формуле (I) для комбинаций (2 × 3 = 6 пар) каждой плоскости α фазы и каждой плоскости γ фазы. Затем среднее значение объемных долей Vγ остаточного аустенита шести пар определяли как объемную долю (%) остаточного аустенита. The volume fraction (vol.%) of martensite in the microstructure of the steel material was obtained by the following method. First, the volume fraction of residual austenite in the microstructure of the steel material was obtained by X-ray diffraction analysis for each test number. In particular, the test piece was taken from the center position of the wall thickness of the steel material (seamless steel pipe) of each test number. The dimensions of the test specimen were 15 mm x 15 mm x 2 mm thick. The thickness direction of the test specimen corresponded to the direction of the diameter of the steel pipe. Using the obtained test specimen to calculate the integral intensity of each plane, the X-ray diffraction intensity of each of the (200) α phase plane, (211) α phase plane, (200) γ phase plane, (220) γ phase plane, and (311) plane ) γ phase. When measuring the intensity of X-ray diffraction, the target of the X-ray diffraction apparatus is Mo (α radiation of MoK), and its output signal is 50 kV-40 mA. After the calculations, the volume fraction Vγ(%) of retained austenite was calculated by formula (I) for combinations (2×3=6 pairs) of each α phase plane and each γ phase plane. Then, the average value of the volume fractions Vγ of the retained austenite of the six pairs was determined as the volume fraction (%) of the retained austenite.
Vγ = 100/{1 + (Iα × Rγ)/(Iγ × Rα)}, (I) Vγ = 100/{1 + (Iα × Rγ)/(Iγ × Rα)}, (I)
где Iα – интегральная интенсивность α фазы, Rα – кристаллографическое теоретическое расчетное значение α фазы, Iγ – интегральная интенсивность γ фазы, Rγ – кристаллографическое теоретическое расчетное значение γ фазы. В настоящем описании Rα в плоскости (200) α фазы составляет 15,9, Rα в плоскости (211) α фазы составляет 29,2, и Rγ в плоскости (200) γфазы составляет 35,5, Rγ в плоскости (220) γ фазы составляет 20,8, и Rγ в плоскости (311) γ фазы составляет 21,8. Следует заметить, что объемная доля остаточного аустенита была получена путем округления первого десятичного знака полученного числового значения. where Iα is the integral intensity of the α phase, Rα is the crystallographic theoretical calculated value of the α phase, Iγ is the integral intensity of the γ phase, Rγ is the crystallographic theoretical calculated value of the γ phase. In the present description, Rα in the (200) plane of the α phase is 15.9, Rα in the (211) plane of the α phase is 29.2, and Rγ in the (200) plane of the γ phase is 35.5, Rγ in the (220) plane of the γ phase is 20.8, and Rγ in the (311) plane of the γ phase is 21.8. It should be noted that the volume fraction of retained austenite was obtained by rounding off the first decimal place of the obtained numerical value.
[0118] Используя объемную долю (%) остаточного аустенита, полученную вышеописанным методом рентгено-структурного анализа, объемную долю (об. %) мартенсита в микроструктуре стального материала получали по следующей формуле.[0118] Using the volume fraction (%) of retained austenite obtained by the above X-ray diffraction analysis method, the volume fraction (vol. %) of martensite in the microstructure of the steel material was obtained by the following formula.
Объемная доля мартенсита = 100 - объемная доля остаточного аустенита (%) Volume fraction of martensite = 100 - volume fraction of retained austenite (%)
Полученные объемные доли мартенсита показаны в столбце «Объемная доля мартенсита (%)» в Таблице 2. The obtained volume fractions of martensite are shown in the column "Volume fraction of martensite (%)" in Table 2.
[0119] Испытания с измерением суммарной концентрации ND частиц[0119] Tests with the measurement of the total concentration of ND particles
Суммарная концентрация ND частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, была измерена следующим способом. Образец для испытаний был взят из центрального положения толщины стенки стального материала (бесшовная стальная труба) каждого испытательного номера. Образец для испытаний заливали смолой. Поверхность образца для испытаний вдоль осевого направления стальной трубы и вдоль направления по толщине стенки стальной трубы определяли как поверхность наблюдений. Поверхность наблюдений стального материала, залитого смолой, была отполирована. После полировки исследовались произвольные 10 областей наблюдения на поверхности наблюдений. В каждой областей наблюдения определяли количество включений (частиц). Площадь каждой области наблюдения составляла 36 мм2 (6 мм × 6 мм).The total ND concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more was measured by the following method. The test specimen was taken from the center position of the wall thickness of the steel material (seamless steel pipe) of each test number. The test specimen was filled with resin. The surface of the test specimen along the axial direction of the steel pipe and along the wall thickness direction of the steel pipe were defined as the observation surface. The observation surface of the resin-filled steel material was polished. After polishing, arbitrary 10 observation regions on the observation surface were examined. In each observation area, the number of inclusions (particles) was determined. The area of each observation area was 36 mm 2 (6 mm × 6 mm).
[0120] Чтобы определить конкретный вид каждого включения, анализ концентрации элементов (анализ EDS) проводили для каждого включения в каждой области наблюдения. В анализе EDS задавалось ускоряющее напряжение 20 кВ, и определяли концентрацию элементов N, O, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Cu, Zr и Nb.[0120] To determine the specific type of each inclusion, analysis of the concentration of elements (EDS analysis) was performed for each inclusion in each area of observation. In the EDS analysis, an accelerating voltage of 20 kV was set and the concentrations of the elements N, O, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Cu, Zr, and Nb were determined.
[0121] На основе анализа EDS каждого включения определяли, являлось ли включение частицей сульфида Mn или частицей сульфида Ca. Когда включение имело в вес.% содержание Mn 10 % или более и содержание S 10 % или более, включение идентифицировали как «сульфид Mn». Когда включение имело в вес.% содержание Ca 20 % или более и содержание S 10 % или более, включение идентифицировали как «сульфид Ca». [0121] Based on the EDS analysis of each inclusion, it was determined whether the inclusion was a Mn sulfide particle or a Ca sulfide particle. When the inclusion had a wt% Mn content of 10% or more and an S content of 10% or more, the inclusion was identified as "Mn sulfide". When the inclusion had a wt% Ca content of 20% or more and an S content of 10% or more, the inclusion was identified as "Ca sulfide".
[0122] Для частиц сульфида Mn, идентифицированных в каждой области наблюдения, получали суммарную концентрацию частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более. Кроме того, для частиц сульфида Ca, идентифицированных в каждой области наблюдения, получали суммарную концентрацию частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более. На основе суммарной концентрации частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, суммарной концентрации частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, и суммарной площади 10 областей наблюдения, получали суммарную концентрацию ND (частиц/мм2) частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более. Отмечается, что измерение суммарной концентрации ND проводили с помощью автоматического анализатора включений «Анализатор качества металлов» (наименование изделия) производства FEI (ASPEX). Полученные суммарные концентрации ND (частиц/мм2) приведены в столбце «Суммарная концентрация ND (частиц/мм2)» Таблицы 2.[0122] For Mn sulfide particles identified in each observation area, the total concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 μm or more was obtained. In addition, for the Ca sulfide particles identified in each observation area, the total concentration of Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 μm or more was obtained. Based on the total concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more, the total concentration of Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more, and the total area of 10 observation areas, the total concentration of ND (particles/ mm 2 ) Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more, and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more. It is noted that the measurement of the total concentration of ND was carried out using an automatic inclusion analyzer "Metal Quality Analyzer" (product name) manufactured by FEI (ASPEX). The total concentrations of ND (particles/mm 2 ) obtained are shown in the column "Total ND concentration (particles/mm 2 )" of Table 2.
[0123] Испытания на растяжение[0123] Tensile testing
Испытания на растяжение проводились в соответствии с ASTM E8 (2013). В частности, образец для испытаний на растяжение круглого стержня был взят из центрального положения по толщине стенки стального материала (бесшовная стальная труба) каждого номера испытаний. Образец для испытаний на растяжение в виде круглого стержня, имел диаметр параллельного участка 8,9 мм и длину параллельного участка 35,6 мм. Продольное направление образца для испытаний в виде круглого стержня было параллельно продольному направлению (направлению прокатки) стального материала. Используя образец для испытаний на растяжение в виде круглого стержня для каждого номера испытаний, испытания на растяжение проводили при нормальной температуре (25°C) в атмосфере для получения условного предела текучести 0,2 % (МПа). Полученный условный предел текучести 0,2 % определяли как предел текучести (МПа). Полученный предел текучести показан в столбце «YS (MПа)» Таблицы 2. Tensile tests were carried out in accordance with ASTM E8 (2013). In particular, the round bar tensile test specimen was taken from the center position in the wall thickness of the steel material (seamless steel pipe) of each test number. The round bar tensile test specimen had a parallel section diameter of 8.9 mm and a parallel section length of 35.6 mm. The longitudinal direction of the round bar test piece was parallel to the longitudinal direction (rolling direction) of the steel material. Using a round bar tensile test specimen for each test number, tensile tests were performed at normal temperature (25°C) in an atmosphere to obtain a conditional yield strength of 0.2% (MPa). The resulting conditional yield strength of 0.2% was determined as the yield strength (MPa). The resulting yield strength is shown in the "YS (MPa)" column of Table 2.
[0124] Испытания на оценку устойчивости к SSC[0124] Tests for the evaluation of resistance to SSC
Испытания на оценку устойчивости к SSC стального материала проводились следующим способом. Образец для испытаний в виде круглого стержня был взят из центрального положения толщины стенки стального материала каждого испытательного номера. Образец для испытаний в виде круглого стержня имел диаметр 6,35 мм и длину 25,4 мм. Продольное направление образца для испытаний в виде круглого стержня было параллельно продольному направлению (направлению оси трубы) стального материала. Tests for evaluating the resistance to SSC steel material was carried out in the following way. A test specimen in the form of a round bar was taken from the central position of the wall thickness of the steel material of each test number. The test specimen in the form of a round rod had a diameter of 6.35 mm and a length of 25.4 mm. The longitudinal direction of the round bar test specimen was parallel to the longitudinal direction (pipe axis direction) of the steel material.
[0125] Раствор для испытаний представлял собой водный раствор, содержащий 20 вес.% хлорида натрия и имеющий рН 4,3. рН раствора для испытаний доводили до 4,3 добавлением уксусной кислоты к водному раствору, содержащему 20 вес.% хлорида натрия и 0,41 г/л ацетата натрия. К образцу для испытаний в виде круглого стержня прикладывали напряжение, эквивалентное 90 % от фактического предела текучести. Раствор для испытаний при 24°C наливали в испытательный сосуд таким образом, что образец для испытаний в виде круглого стержня был погружен в него, образуя, таким образом, испытательную ванну. После дегазации испытательной ванны в испытательную ванну нагнетали газообразный H2S под давлением 0,07 бар и газообразный CO2 под давлением 0,93 бар, чтобы насытить испытательную ванну газообразным H2S. Испытательную ванну, насыщенную газообразным H2S, выдерживали при 24°C в течение 720 часов. Поверхность параллельного участка образца для испытаний в виде круглого стержня после выдержки в течение 720 часов исследовали с помощью лупы, имеющей 10-кратное увеличение, для подтверждения наличия или отсутствия трещины. Если при исследовании через лупу имелось подозрение на наличие трещины, поперечный разрез места, где предполагалось наличие трещины, исследовали с помощью оптического микроскопа со 100-кратным увеличением, чтобы подтвердить наличие или отсутствие трещины.[0125] The test solution was an aqueous solution containing 20 wt.% sodium chloride and having a pH of 4.3. The pH of the test solution was adjusted to 4.3 by adding acetic acid to an aqueous solution containing 20 wt% sodium chloride and 0.41 g/l sodium acetate. A stress equivalent to 90% of the actual yield stress was applied to a test specimen in the form of a round rod. The test solution at 24°C was poured into the test vessel in such a way that the test specimen in the form of a round rod was immersed in it, thus forming a test bath. After degassing the test bath, H 2 S gas at a pressure of 0.07 bar and CO 2 gas at a pressure of 0.93 bar were injected into the test bath to saturate the test bath with H 2 S gas. The test bath saturated with H 2 S gas was kept at 24 °C for 720 hours. The surface of a parallel section of a round rod test specimen after soaking for 720 hours was examined with a loupe having a magnification of 10 to confirm the presence or absence of a crack. If a crack was suspected when examined through a loupe, a cross section of the suspected crack was examined using an optical microscope at 100x magnification to confirm the presence or absence of a crack.
[0126] Когда трещины не наблюдались даже при исследовании поверхности образца в виде круглого стержня с помощью 10-кратной лупы и 100-кратного оптического микроскопа, принималось решение, что продемонстрирована превосходная устойчивость к SSC (обозначается как «E (Отлично)» в столбце «Устойчивость к SSC» в Таблице 2). Когда подтверждалось наличие какой-либо трещины, принималось решение, что устойчивость к SSC была низкой (обозначено как «B (Bad, Плохо)» в столбце «Устойчивость к SSC» в Таблице 2).[0126] When no cracks were observed even when examining the surface of a round rod specimen with a 10x magnifying glass and a 100x optical microscope, it was judged that excellent SSC resistance (denoted as "E (Excellent)" in the column " SSC resistance" in Table 2). When any crack was confirmed, the SSC resistance was judged to be low (indicated as "B (Bad, Bad)" in the "SSC resistance" column in Table 2).
[0127] Результаты оценки[0127] Evaluation results
Как показано в Таблице 2, химический состав для испытаний № 1-14 был приемлемым. Кроме того, объемная доля мартенсита в микроструктуре составляла 80 % или более, а предел текучести составлял 862 МПа или более (125 тысяч фунтов на кв. дюйм или более). Кроме того, суммарная концентрация ND частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляла 0,50 частиц/мм2 или менее. Таким образом, была достигнута превосходная устойчивость к SSC.As shown in Table 2, the chemistry for Test Nos. 1-14 was acceptable. In addition, the volume fraction of martensite in the microstructure was 80% or more, and the yield strength was 862 MPa or more (125 thousand psi or more). In addition, the total ND concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more was 0.50 particles/mm 2 or less. Thus, excellent resistance to SSC was achieved.
[0128] С другой стороны, в испытаниях № 15 и 16 содержание S было слишком высоким. По этой причине, суммарная концентрация ND частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляла больше чем 0,50 частиц/мм2. В результате устойчивость к SCC была низкой.[0128] On the other hand, in trials No. 15 and 16, the S content was too high. For this reason, the total ND concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more was more than 0.50 particles/mm 2 . As a result, resistance to SCC was low.
[0129] В испытании № 17 содержание Ca было слишком низким. По этой причине, суммарная концентрация ND частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляла больше чем 0,50 частиц/мм2. В результате устойчивость к SCC была низкой.[0129] In test No. 17, the Ca content was too low. For this reason, the total ND concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more was more than 0.50 particles/mm 2 . As a result, resistance to SCC was low.
[0130] В испытании № 18 содержание Ca было слишком высоким. По этой причине, суммарная концентрация ND частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляла больше чем 0,50 частиц/мм2. В результате устойчивость к SCC была низкой.[0130] In test No. 18, the Ca content was too high. For this reason, the total ND concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more was more than 0.50 particles/mm 2 . As a result, resistance to SCC was low.
[0131] В испытаниях № 19 и 20 время выдержки t после истечения времени равномерного перемешивания было слишком малым. По этой причине, суммарная концентрация ND частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляла больше чем 0,50 частиц/мм2. В результате устойчивость к SCC была низкой.[0131] In tests No. 19 and 20, the holding time t after the uniform mixing time was too short. For this reason, the total ND concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more was more than 0.50 particles/mm 2 . As a result, resistance to SCC was low.
ПРИМЕР 2EXAMPLE 2
[0132] В Примере 2 исследовали устойчивость к SSC в стальных материалах, имеющих предел текучести около 110 тысяч фунтов на кв. дюйм или более (предел текучести составлял от 758 МПа до менее чем 862 МПа). В частности, расплавленные стали № G-R, U и V, показанные в Таблице 1, получали тем же способом. что и в Примере 1. Время выдержки t после истечения времени равномерного перемешивания в LT процесса рафинирования в каждом испытательном номере было таким, как показано в Таблице 3.[0132] Example 2 tested SSC resistance in steel materials having a yield strength of about 110 ksi. inch or more (yield strength ranged from 758 MPa to less than 862 MPa). In particular, molten steels Nos. G-R, U, and V shown in Table 1 were obtained by the same method. as in Example 1. The holding time t after the uniform mixing time in LT of the refining process in each test number had elapsed was as shown in Table 3.
[0133] Таблица 3[0133] Table 3
Доля
(%)Martensite volume
Share
(%)
ND
(частиц/мм2)Total concentration
ND
(particles/mm 2 )
(МПа)YS (yield strength)
(MPa)
t (секунд)holding time
t (seconds)
[0134] С использованием вышеописанной расплавленной стали была получена заготовка с наружным диаметром 310 мм. Полученную заготовку нагревали до 1250°C, а затем подвергали горячей прокатке по способу Маннесмана с получением полой оболочки (бесшовной стальной трубы) с наружным диаметром 244,48 мм и толщиной стенки 13,84 мм.[0134] Using the above-described molten steel, a billet with an outer diameter of 310 mm was obtained. The resulting billet was heated to 1250°C and then subjected to hot rolling by the Mannesmann method to obtain a hollow shell (seamless steel pipe) with an outer diameter of 244.48 mm and a wall thickness of 13.84 mm.
[0135] Для полой оболочки каждого номера испытаний выполняли закалку и отпуск. В любом номере испытаний температура закалки составляла 920°C, а время выдержки при температуре закалки составляло 10 минут. Полую оболочку после закалки подвергали отпуску. Температуру отпуска регулировали в диапазоне от 580 до 620°C в каждом номере испытаний таким образом, что предел текучести стального материала (бесшовная стальная труба) после отпуска составлял от 758 МПа до менее чем 862 МПа (уровень 110 тысяч фунтов на кв. дюйм). Время выдержки при температуре отпуска составляло 30 минут для любого номера испытаний.[0135] The hollow shell of each test number was quenched and tempered. In any test number, the quench temperature was 920° C. and the holding time at the quench temperature was 10 minutes. The hollow shell was tempered after quenching. The tempering temperature was controlled from 580 to 620° C. in each test number so that the yield strength of the steel material (seamless steel pipe) after tempering was from 758 MPa to less than 862 MPa (110 ksi level). The holding time at tempering temperature was 30 minutes for any number of tests.
[0136] С помощью производственных процессов, описанных выше, были изготовлены стальные материалы (бесшовные стальные трубы) каждого номера испытаний. [0136] Using the manufacturing processes described above, steel materials (seamless steel pipes) of each test number were made.
[0137] Оценочные испытания[0137] Evaluation tests
Для стальных материалов каждого номера испытаний после указанного отпуска были проведены испытания с исследованием микроструктуры, испытания для измерения суммарной концентрации ND частиц, и испытания на растяжение тем же способом, что в Примере 1. Кроме того, были проведены последующие испытания на оценку устойчивости к SSC. For the steel materials of each test number, after said tempering, tests were carried out to study the microstructure, tests to measure the total concentration of ND particles, and tensile tests in the same way as in Example 1. In addition, subsequent tests were carried out to evaluate resistance to SSC.
[0138] Испытания на оценку устойчивости к SSC[0138] Tests for the evaluation of resistance to SSC
Испытания на оценку устойчивости к SSC стального материала проводились следующим способом. Образец для испытаний в виде круглого стержня был взят из середины толщины стенки стального материала каждого испытательного номера. Образец для испытаний в виде круглого стержня имел диаметр 6,35 мм и длину 25,4 мм. Продольное направление образца для испытаний в виде круглого стержня было параллельно продольному направлению (направлению оси трубы) стального материала. Tests for evaluating the resistance to SSC steel material was carried out in the following way. A test specimen in the form of a round bar was taken from the middle of the wall thickness of the steel material of each test number. The test specimen in the form of a round rod had a diameter of 6.35 mm and a length of 25.4 mm. The longitudinal direction of the round bar test specimen was parallel to the longitudinal direction (pipe axis direction) of the steel material.
[0139] Раствор для испытаний представлял собой водный раствор, содержащий 5 вес.% хлорида натрия и имеющий рН 3,5. рН раствора для испытаний доводили до 3,5 добавлением уксусной кислоты к водному раствору, содержащему 5 вес.% хлорида натрия и 0,41 г/л ацетата натрия. К образцу для испытаний в виде круглого стержня прикладывали напряжение, эквивалентное 90 % от фактического предела текучести. Раствор для испытаний при 24°C наливали в испытательный сосуд таким образом, что образец для испытаний в виде круглого стержня был погружен в него, образуя, таким образом, испытательную ванну. После дегазации испытательной ванны в испытательную ванну нагнетали газообразный H2S под давлением 0,10 бар и газообразный CO2 под давлением 0,90 бар, чтобы насытить испытательную ванну газообразным H2S. Испытательную ванну, насыщенную газообразным H2S, выдерживали при 24°C в течение 720 часов. Для образца для испытаний в виде круглого стержня после выдержки в течение 720 часов поверхность образца исследовали с помощью лупы, имеющей 10-кратное увеличение, для подтверждения наличия или отсутствия трещины. Если при исследовании через лупу имелось подозрение на наличие трещины, поперечный разрез места, где предполагалось наличие трещины, исследовали с помощью оптического микроскопа со 100-кратным увеличением, чтобы подтвердить наличие или отсутствие трещины.[0139] The test solution was an aqueous solution containing 5 wt.% sodium chloride and having a pH of 3.5. The pH of the test solution was adjusted to 3.5 by adding acetic acid to an aqueous solution containing 5 wt% sodium chloride and 0.41 g/l sodium acetate. A stress equivalent to 90% of the actual yield stress was applied to a test specimen in the form of a round rod. The test solution at 24°C was poured into the test vessel in such a way that the test specimen in the form of a round rod was immersed in it, thus forming a test bath. After degassing the test bath, H 2 S gas at a pressure of 0.10 bar and CO 2 gas at a pressure of 0.90 bar were injected into the test bath to saturate the test bath with H 2 S gas. The test bath saturated with H 2 S gas was kept at 24 °C for 720 hours. For the test specimen in the form of a round rod, after soaking for 720 hours, the surface of the specimen was examined using a loupe having a magnification of 10 times to confirm the presence or absence of a crack. If a crack was suspected when examined through a loupe, a cross section of the suspected crack was examined using an optical microscope at 100x magnification to confirm the presence or absence of a crack.
[0140] Когда трещины не наблюдались даже при исследовании поверхности образца в виде круглого стержня с помощью 10-кратной лупы и 100-кратного оптического микроскопа, принималось решение, что продемонстрирована превосходная устойчивость к SSC (обозначается как «E (Отлично)» в столбце «Устойчивость к SSC» в Таблице 3). Когда подтверждалось наличие какой-либо трещины, принималось решение, что устойчивость к SSC была низкой (обозначено как «B (Плохо)» в столбце «Устойчивость к SSC» в Таблице 3).[0140] When no cracks were observed even when examining the surface of a round rod specimen with a 10x loupe and a 100x optical microscope, it was judged that excellent SSC resistance (denoted as "E (Excellent)" in the column " SSC resistance" in Table 3). When any crack was confirmed, the SSC resistance was judged to be low (indicated as "B (Poor)" in the "SSC Resistance" column in Table 3).
[0141] Результаты оценки [0141] Evaluation results
Как показано в Таблице 3, химический состав для испытаний № 21-28 был приемлемым. Кроме того, объемная доля мартенсита в микроструктуре составляла 80 % или более, а предел текучести составлял от 758 МПа до менее чем 862 МПа (уровень 110 тысяч фунтов на кв. дюйм). Кроме того, суммарная концентрация ND частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляла 0,50 частиц/мм2 или менее. Таким образом, была достигнута превосходная устойчивость к SSC.As shown in Table 3, the chemistry for Test Nos. 21-28 was acceptable. In addition, the volume fraction of martensite in the microstructure was 80% or more, and the yield strength was from 758 MPa to less than 862 MPa (110 ksi level). In addition, the total ND concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more was 0.50 particles/mm 2 or less. Thus, excellent resistance to SSC was achieved.
[0142] С другой стороны, в испытаниях № 29 и 30 содержание S было слишком высоким. По этой причине, суммарная концентрация ND частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляла больше чем 0,50 частиц/мм2. В результате устойчивость к SCC была низкой.[0142] On the other hand, in trials No. 29 and 30, the S content was too high. For this reason, the total ND concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more was more than 0.50 particles/mm 2 . As a result, resistance to SCC was low.
[0143] В испытании № 31 содержание Ca было слишком низким. По этой причине, суммарная концентрация ND частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляла больше чем 0,50 частиц/мм2. В результате устойчивость к SCC была низкой.[0143] In test No. 31, the Ca content was too low. For this reason, the total ND concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more was more than 0.50 particles/mm 2 . As a result, resistance to SCC was low.
[0144] В испытании № 32 содержание Ca было слишком высоким. По этой причине, суммарная концентрация ND частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляла больше чем 0,50 частиц/мм2. В результате устойчивость к SCC была низкой.[0144] In test No. 32, the Ca content was too high. For this reason, the total ND concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more was more than 0.50 particles/mm 2 . As a result, resistance to SCC was low.
[0145] В испытаниях № 33 и 34 время выдержки t после истечения времени равномерного перемешивания было слишком малым. По этой причине, суммарная концентрация ND частиц сульфида Mn, имеющих диаметр эквивалентного круга 1,0 мкм или более, и частиц сульфида Ca, имеющих диаметр эквивалентного круга 2,0 мкм или более, составляла больше чем 0,50 частиц/мм2. В результате устойчивость к SCC была низкой.[0145] In tests No. 33 and 34, the holding time t after the uniform mixing time was too short. For this reason, the total ND concentration of Mn sulfide particles having an equivalent circle diameter of 1.0 µm or more and Ca sulfide particles having an equivalent circle diameter of 2.0 µm or more was more than 0.50 particles/mm 2 . As a result, resistance to SCC was low.
[0146] До сих пор были описаны примеры осуществления настоящего изобретения. Тем не менее, эти примеры осуществления являются только примерами практического применения настоящего изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не будет ограничено примерами осуществления и может быть реализовано путем соответствующего изменения примеров осуществления в пределах диапазона, не выходящего за рамки его сущности.[0146] So far, embodiments of the present invention have been described. However, these embodiments are only examples of the practical application of the present invention. Thus, the present invention will not be limited to the exemplary embodiments, and can be implemented by appropriately changing the exemplary embodiments within a range without going beyond its spirit.
Claims (45)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2797277C1 true RU2797277C1 (en) | 2023-06-01 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118668139A (en) * | 2024-08-23 | 2024-09-20 | 乌海市包钢万腾钢铁有限责任公司 | Production process and preparation method of Ce-containing thick-wall hot-rolled S275J0 steel pile |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002161312A (en) * | 2000-11-21 | 2002-06-04 | Nkk Corp | Production method for highly tough, high chromium content steel |
RU2406780C2 (en) * | 2006-06-16 | 2010-12-20 | Эндюстель Крёзо | Stainless steel produced by duplex process |
JP2015132014A (en) * | 2013-12-11 | 2015-07-23 | 株式会社神戸製鋼所 | Steel plate with excellent sour resistance, haz toughness and haz hardness, and steep pipe for line pipe |
RU2623569C1 (en) * | 2013-07-25 | 2017-06-27 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Plate steel for main pipe and main pipe |
RU2637202C2 (en) * | 2013-08-30 | 2017-11-30 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Sheet steel for a thick-strengthen high-strengthening pipe threading with excellent resistance to acid environment, resistance to smoke and low-temperature viscosity and also a main pipe |
WO2019225281A1 (en) * | 2018-05-25 | 2019-11-28 | Jfeスチール株式会社 | Martensitic stainless steel seamless steel tube for oil well pipes, and method for producing same |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002161312A (en) * | 2000-11-21 | 2002-06-04 | Nkk Corp | Production method for highly tough, high chromium content steel |
RU2406780C2 (en) * | 2006-06-16 | 2010-12-20 | Эндюстель Крёзо | Stainless steel produced by duplex process |
RU2623569C1 (en) * | 2013-07-25 | 2017-06-27 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Plate steel for main pipe and main pipe |
RU2637202C2 (en) * | 2013-08-30 | 2017-11-30 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Sheet steel for a thick-strengthen high-strengthening pipe threading with excellent resistance to acid environment, resistance to smoke and low-temperature viscosity and also a main pipe |
JP2015132014A (en) * | 2013-12-11 | 2015-07-23 | 株式会社神戸製鋼所 | Steel plate with excellent sour resistance, haz toughness and haz hardness, and steep pipe for line pipe |
WO2019225281A1 (en) * | 2018-05-25 | 2019-11-28 | Jfeスチール株式会社 | Martensitic stainless steel seamless steel tube for oil well pipes, and method for producing same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118668139A (en) * | 2024-08-23 | 2024-09-20 | 乌海市包钢万腾钢铁有限责任公司 | Production process and preparation method of Ce-containing thick-wall hot-rolled S275J0 steel pile |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6787483B2 (en) | Martensitic stainless steel | |
WO2018043570A1 (en) | Steel and oil well steel pipe | |
JP6966006B2 (en) | Martensitic stainless steel | |
JP4911266B2 (en) | High strength oil well stainless steel and high strength oil well stainless steel pipe | |
JP7364962B2 (en) | steel material | |
EP3425079B1 (en) | Steel material and oil-well steel pipe | |
JP7173405B2 (en) | Martensitic stainless steel material | |
JP2008081793A (en) | High-strength stainless steel pipe with high toughness and excellent corrosion resistance for oil well | |
EP3926058A1 (en) | Steel material suitable for use in sour environment | |
JP7226675B1 (en) | High-strength stainless seamless steel pipe for oil wells and its manufacturing method | |
RU2690059C1 (en) | Steel material and steel pipe for oil wells | |
CA3049859A1 (en) | Steel material and method for producing steel material | |
MX2007006789A (en) | Martensitic stainless steel pipe for oil well. | |
EP3778971B1 (en) | Steel pipe and method for producing steel pipe | |
JP7173404B2 (en) | Martensitic stainless steel material | |
CA3089461A1 (en) | Steel pipe and method for producing steel pipe | |
RU2797277C1 (en) | Steel material | |
EP4411001A1 (en) | Martensitic stainless steel pipe | |
WO2023053743A1 (en) | High-strength stainless steel seamless pipe for oil wells and method for manufacturing same | |
US11905580B2 (en) | Seamless steel pipe suitable for use in sour environment | |
EP3926059A1 (en) | Steel material for use in sour environments | |
EP4079875A1 (en) | Stainless steel seamless pipe for oil well, and method for producing same | |
CN115917028A (en) | Stainless steel seamless steel pipe and method for manufacturing same | |
JP7534676B2 (en) | Steel | |
JP7347714B1 (en) | High strength seamless stainless steel pipe for oil wells |