WO2018020886A1 - 油井用高強度ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- Patent Document 1 describes an improved martensitic stainless steel (steel pipe) in which the corrosion resistance of 13Cr martensitic stainless steel (steel pipe) is improved.
- the stainless steel (steel pipe) described in Patent Document 1 is by weight, C: 0.005-0.05%, Si: 0.05-0.5%, Mn: 0.1-1.0%, P: 0.025% or less, S: 0.015% or less , Cr: 10-15%, Ni: 4.0-9.0%, Cu: 0.5-3%, Mo: 1.0-3%, Al: 0.005-0.2%, N: 0.005% -0.1%, the balance being Fe And inevitable impurities, Ni equivalent (Nieq) is 40C + 34N + Ni + 0.3Cu-1.1Cr-1.8Mo ⁇ -10
- the tempered martensite phase, the martensite phase, and the retained austenite phase, the total fraction of the tempered martensite phase and the martensite phase is 60% or more and 90% or less, and the remainder is the retained austenite phase
- Patent Document 3 describes a high-strength stainless steel pipe for oil wells having high toughness and excellent corrosion resistance.
- C 0.04% or less
- Si 0.50% or less
- Mn 0.20 to 1.80%
- P 0.03% or less
- S 0.005% or less
- Cr 15.5 to 17.5 %
- Ni 2.5 to 5.5%
- V 0.20% or less
- Mo 1.5 to 3.5%
- W 0.50 to 3.0%
- Al 0.05% or less
- N 0.15% or less
- Cr, Mo, W, C are specific relational expressions
- Ni, N are specific relational expressions
- Mo, W are specific relational expressions.
- a steel pipe having a composition that satisfies each of the requirements and a structure containing a martensite phase as a base phase and a ferrite phase containing 10 to 50% by volume is obtained. Accordingly, CO 2, Cl - wherein the further can stably produce oil well high strength stainless steel exhibits sufficient corrosion resistance even in a severe corrosive environment of high temperature containing H 2 S.
- Patent Document 4 discloses a high-strength stainless steel pipe excellent in resistance to sulfide stress cracking and high-temperature carbon dioxide gas corrosion.
- C 0.05% or less
- Si 1.0% or less
- P 0.05% or less
- S less than 0.002%
- Cr more than 16% and 18% or less
- Mo 2 3% or less
- Cu 1 to 3.5%
- Ni 3% or more and less than 5%
- Al 0.001 to 0.1%
- N 0.05% or less
- the composition contains Mn and N so as to satisfy a specific relationship
- the main component is a martensite phase, a ferrite phase with a volume ratio of 10 to 40%, and a residual ⁇ phase with a volume ratio of 10% or less.
- the steel pipe has a structure including.
- the stainless steel pipe has high strength and has sufficient corrosion resistance even in a high-temperature carbon dioxide environment of 200 ° C., and has sufficient sulfide stress cracking resistance even when the environmental gas temperature drops, and has excellent corrosion resistance. It becomes.
- Patent Document 5 C: 0.05% or less, Si: 0.5% or less, Mn: 0.01 to 0.5%, P: 0.04% or less, S: 0.01% or less, Cr: more than 16.0 to 18.0% by mass , Ni: more than 4.0 to 5.6%, Mo: 1.6 to 4.0%, Cu: 1.5 to 3.0%, Al: 0.001 to 0.10%, N: 0.050% or less, Cr, Cu, Ni, Mo is a specific relationship
- Mn, Ni, Cu, (Cr + Mo) has a composition that satisfies a specific relationship, and includes a martensite phase and a ferrite phase with a volume ratio of 10 to 40%.
- the phase has a structure having a length of 50 ⁇ m in the thickness direction from the surface, and a ratio of crossing a plurality of virtual line segments arranged in a line in a range of 200 ⁇ m at a pitch of 10 ⁇ m is greater than 85%, Oil well stainless steel having a yield strength of 758 MPa or more is described. As a result, the oil well stainless steel has excellent corrosion resistance in a high temperature environment and excellent SSC resistance at room temperature.
- Patent Document 6 includes mass%, C: 0.05% or less, Si: 0.5% or less, Mn: 0.15 to 1.0%, P: 0.030% or less, S: 0.005% or less, Cr: 15.5 to 17.5%, Ni: 3.0 to 6.0%, Mo: 1.5 to 5.0%, Cu: 4.0% or less, W: 0.1 to 2.5%, N: 0.15% or less, ⁇ 5.9 ⁇ (7.82 + 27C ⁇ 0.91Si + 0.21Mn ⁇ 0.9Cr + Ni ⁇ 1.1 Mo + 0.2Cu + 11N) ⁇ 13.0, Cu + Mo + 0.5W ⁇ 5.8, and Cu + Mo + W + Cr + 2Ni ⁇ 34.5.
- Patent Documents 2, 3, and 6 have a problem that a high strength of yield strength: 862 MPa or more and an absorbed energy at ⁇ 40 ° C .: high toughness of 100 J or more cannot be obtained at the same time.
- Patent Document 6 it was found that when the absorbed energy at ⁇ 10 ° C. described in the Examples of the specification is in the level of 149 to 197 J, the high toughness of the absorbed energy at ⁇ 40 ° C .: 100 J or more cannot be satisfied.
- the present invention solves the problems of the prior art, has high strength, exhibits excellent low temperature toughness, and has excellent carbon dioxide gas corrosion resistance even in the severe corrosive environment as described above. Furthermore, it aims at providing the high strength stainless steel seamless steel pipe for oil wells which was excellent in corrosion resistance, and had the outstanding sulfide stress corrosion cracking resistance and the outstanding sulfide stress cracking resistance, and its manufacturing method.
- high strength here refers to the case where the yield strength is 125 ksi (862 MPa) or more.
- Example carbon dioxide corrosion resistance refers to a test solution held in an autoclave: 20 mass% NaCl aqueous solution (liquid temperature: 200 ° C., 30 atmospheres CO 2 gas atmosphere). When the piece is immersed and the immersion period is 336 hours, the corrosion rate is 0.125 mm / y or less.
- the present inventors consider that, in addition to excellent carbon dioxide gas corrosion resistance, by combining the composition, excellent sulfide stress corrosion cracking resistance and excellent sulfide stress cracking resistance can be combined as follows. Yes.
- carbon dioxide gas corrosion resistance can be ensured by reducing C to 0.05% by mass or less, including Cr at 14.5% by mass or more, Ni by 3.0% by mass or more, and Mo by 2.7% by mass or more.
- the present invention has been completed based on such findings and further studies. That is, the gist of the present invention is as follows. [1] By mass% C: 0.05% or less, Si: 0.5% or less, Mn: 0.15-1.0%, P: 0.030% or less, S: 0.005% or less, Cr: 14.5-17.5%, Ni: 3.0-6.0%, Mo: 2.7-5.0%, Cu: 0.3-4.0%, W: 0.1-2.5%, V: 0.02 to 0.20%, Al: 0.10% or less N: 0.15% or less, C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu, N satisfy the following formula (1), and Cu, Mo , W, Cr, Ni satisfy the following formula (2), and have a component composition consisting of the balance Fe and inevitable impurities, By volume ratio, it has a structure containing more than 45% martensite phase as the main phase, 10 to 45% ferrite phase as the second phase, and 30% or less residual austenite phase, A high-strength stainless steel seamless pipe for
- a method for producing a high-strength stainless steel seamless pipe for oil wells according to any one of [1] to [4],
- the steel pipe material is heated and subjected to hot working to obtain a seamless steel pipe.
- the seamless steel pipe is sequentially subjected to quenching treatment and tempering treatment.
- T is the tempering temperature (° C.)
- t is the tempering holding time (minutes)
- Cr, Mo, W, Ni, and Cu are the contents (mass%) of each element.
- Si 0.5% or less
- Si is an element that acts as a deoxidizer. This effect can be obtained with a Si content of 0.1% or more.
- Si content shall be 0.5% or less.
- the Si content is 0.1 to 0.5%. More preferably, the Si content is 0.2 to 0.3%.
- Al 0.10% or less
- Al is an element that acts as a deoxidizer. Such an effect is acquired by containing Al 0.001% or more.
- Al content shall be 0.10% or less.
- the Al content is 0.001 to 0.10%. More preferably, the Al content is 0.01 to 0.06%. Even more preferably, the Al content is 0.02 to 0.05%.
- precipitated Cr refers to Cr carbide, Cr nitride, Cr carbonitride, or a combination thereof
- precipitated Mo refers to Mo carbide, Mo nitride, Mo carbonitride, or a combination thereof
- the precipitated W refers to W carbide, W nitride, W carbonitride, or a combination thereof.
- Nb 0.02-0.50%
- Ti 0.02-0.16%
- Zr 0.02-0.50%
- B One or more selected from 0.0005-0.0030% Nb, Ti, Zr, B are all , An element contributing to an increase in strength, and can be selected and contained as necessary.
- the X-ray diffraction test piece is ground and polished so that the cross section (C cross section) perpendicular to the tube axis direction becomes the measurement surface, and the amount of retained austenite ( ⁇ ) is measured using the X-ray diffraction method. .
- the amount of retained austenite is determined by measuring the diffraction X-ray integral intensity of the (220) plane of ⁇ and the (211) plane of ⁇ , and the following formula: (Where I ⁇ : ⁇ integrated intensity, R ⁇ : ⁇ crystallographically calculated value, I ⁇ : ⁇ integrated intensity, R ⁇ : ⁇ crystallographically calculated value) Convert using.
- the fraction of the martensite phase is the remainder other than the ferrite phase and the retained austenite phase.
- a specimen material was cut out from the obtained seamless steel pipe, heated under the conditions shown in Table 2, and then quenched. And the tempering process which heats on the conditions shown in Table 2, and air-cools was given.
- the retained austenite phase structure fraction was measured using an X-ray diffraction method.
- Test specimens are taken from the specimen material that has been quenched and tempered, and the X-ray diffraction intensity of ⁇ (220) plane and ⁇ (211) plane is measured by X-ray diffraction.
- Formula ⁇ (volume ratio) 100 / (1+ (I ⁇ R ⁇ / I ⁇ R ⁇ ))
- I ⁇ ⁇ integral strength
- R ⁇ ⁇ crystallographic theoretical calculated value
- I ⁇ ⁇ integral strength
- R ⁇ ⁇ crystallographic theoretical calculated value
- the fraction of the martensite phase was calculated as the remainder other than these phases.
- the corrosion test was carried out by immersing the test piece in a test solution retained in an autoclave: 20 mass% NaCl aqueous solution (liquid temperature: 200 ° C., CO 2 gas atmosphere of 30 atm), and the immersion period was 336 hours. .
- mass was measured and the corrosion rate computed from the weight loss before and behind a corrosion test was calculated
- the presence or absence of pitting corrosion on the surface of the test piece was observed using a magnifier with a magnification of 10 times for the test piece after the corrosion test.
- the presence of pitting means the case where the diameter is 0.2 mm or more.
- a round bar-shaped test piece (diameter: 6.4 mm ⁇ ) was produced from the test piece material that had been quenched and tempered according to NACE TM TM0177 Method A, and subjected to an SSC resistance test.
- Both Examples present invention yield strength: and more high strength 862MPa, absorbed energy at -40 ° C.: and more high toughness 100 J, CO 2, Cl - corrosion resistance in high temperature corrosive environments that 200 ° C. containing ( High strength that has excellent resistance to sulfide stress cracking and resistance to sulfide stress corrosion cracking in an environment containing H 2 S, and excellent crack resistance (SSC, SCC). Stainless steel seamless steel pipe.
- Steel pipe No. 21 has a ferrite phase of over 45%, yield strength YS is less than 862 MPa, and the total amount of precipitated Cr, precipitated Mo and precipitated W is more than 0.75% by mass. 40 was less than 100J.
- Steel pipe No. 24 (steel No. X) had a yield of YS of less than 862 MPa because the Cr content was more than 17.5% by mass.
- Steel pipe No. 25 (steel No. Y) had a yield of YS of less than 862 MPa because the Ni content was more than 6.0% by mass.
- Steel pipe No. 26 (steel No. Z) has a Mo content of more than 5.0% by mass, and the total amount of precipitated Cr, precipitated Mo and precipitated W is more than 0.75% by mass. The pitting corrosion occurred, and the desired SSC resistance and SCC resistance could not be obtained.
- Steel tube No. 28 (steel No. AB) had a Cr content of less than 14.5% by mass, pitting corrosion occurred, and the desired SSC resistance and SCC resistance could not be obtained.
- Steel pipe No. 29 (steel No. AC) had a Cu content of less than 0.3% by mass, and could not obtain desired SSC resistance and SCC resistance.
- Steel pipe No. 31 (steel No. AE) has a W content of less than 0.1% by mass, yield strength YS of less than 862MPa, pitting corrosion, and desired SSC and SCC resistance. I could't.
- Steel pipe No. 32 (steel No. AF) had a left side value of formula (1) of less than 13.0, and the desired SSC resistance and SCC resistance could not be obtained.
- Steel pipe No. 33 (steel No. AG) had a left side value of formula (2) of more than 34.5 and a yield strength YS of less than 862 MPa.
- the total amount of precipitated Cr, precipitated Mo and precipitated W was more than 0.75% by mass, and vE-40 was less than 100J.
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Abstract
Description
を満足するとともに焼戻しマルテンサイト相、マルテンサイト相、残留オーステナイト相からなり、焼戻しマルテンサイト相とマルテンサイト相の合計の分率が60%以上90%以下、残りが残留オーステナイト相である、耐食性、耐硫化物応力腐食割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼である。これにより、湿潤炭酸ガス環境および湿潤硫化水素環境における耐食性と耐硫化物応力腐食割れ性が向上する。
-5.9×(7.82+27C-0.91Si+0.21Mn-0.9Cr+Ni-1.1Mo+0.2Cu+11N)≧13.0‥‥(1)
(ここで、C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、N:各元素の含有量(質量%))
を満足するように、調整して含有させることが肝要になることを見出した。なお、(1)式の左辺は、フェライト相の生成傾向を示す指数として本発明者らが実験的に求めたものであり、本発明者らは、(1)式を満足させるように合金元素量、種類を調整することが、所望の複合組織を実現するために重要となることを見出した。
Cu+Mo+W+Cr+2Ni ≦ 34.5 ‥‥(2)
(ここで、Cu、Mo、W、Cr、Ni:各元素の含有量(質量%))
を満足するように調整して含有させることにより、残留オーステナイトの過剰な生成が抑制され、所望の高強度と耐硫化物応力割れ性を確保できることを見出した。
[1]質量%で、
C :0.05%以下、 Si:0.5%以下、
Mn:0.15~1.0%、 P :0.030%以下、
S :0.005%以下、 Cr:14.5~17.5%、
Ni:3.0~6.0%、 Mo:2.7~5.0%、
Cu:0.3~4.0%、 W :0.1~2.5%、
V :0.02~0.20%、 Al:0.10%以下
N :0.15%以下
を含有し、C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、Nが下記(1)式を満足し、さらにCu、Mo、W、Cr、Niが下記(2)式を満足し、残部Feおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
体積率で、主相としてマルテンサイト相を45%超、第二相としてフェライト相を10~45%、残留オーステナイト相を30%以下含有する組織を有し、
析出Cr、析出Moおよび析出Wの合計量が質量%で0.75%以下であることを特徴とする、降伏強さが862MPa以上である油井用高強度ステンレス継目無鋼管。
-5.9×(7.82+27C-0.91Si+0.21Mn-0.9Cr+Ni-1.1Mo+0.2Cu+11N)≧13.0‥‥(1)
式(1)中、C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、N:各元素の含有量(質量%)
Cu+Mo+W+Cr+2Ni ≦ 34.5 ‥‥(2)
式(2)中、Cu、Mo、W、Cr、Ni:各元素の含有量(質量%)
[2]前記成分組成に加えてさらに、質量%で、Nb:0.02~0.50%、Ti:0.02~0.16%、Zr:0.02~0.50%、B:0.0005~0.0030%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする前記[1]に記載の油井用高強度ステンレス継目無鋼管。
[3]前記成分組成に加えてさらに、質量%で、REM:0.001~0.05%、Ca:0.001~0.005%、Sn:0.05~0.20%、Mg:0.0002~0.01%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする前記[1]または[2]に記載の油井用高強度ステンレス継目無鋼管。
[4]前記成分組成に加えてさらに、質量%で、Ta:0.01~0.1%、Co:0.01~1.0%、Sb:0.01~1.0%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする前記[1]ないし[3]のいずれかに記載の油井用高強度ステンレス継目無鋼管。
[5]前記[1]~[4]のいずれか1項に記載の油井用高強度ステンレス継目無鋼管の製造方法であり、
鋼管素材を、加熱し、熱間加工を施して継目無鋼管とし、前記熱間加工後に、前記継目無鋼管に焼入れ処理および焼戻処理を順次施し、前記焼戻処理では以下の式(3)を満足するように焼戻条件を調整することを特徴とする油井用高強度ステンレス継目無鋼管の製造方法。
t/(3956-2.9Cr-92.1Mo-50W+61.7Ni+99Cu-5.3T)≦0.034 ・・・式(3)
式(3)中、T:焼戻し温度(℃)、t:焼戻し保持時間(分)であり、Cr、Mo、W、Ni、Cuは、各元素の含有量(質量%)である。
-5.9×(7.82+27C-0.91Si+0.21Mn-0.9Cr+Ni-1.1Mo+0.2Cu+11N)≧13.0‥‥(1)
(ここで、C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、N:各元素の含有量(質量%))
Cu+Mo+W+Cr+2Ni ≦ 34.5 ‥‥(2)
(ここで、Cu、Mo、W、Cr、Ni:各元素の含有量(質量%))
また、焼き戻し後の析出Cr、析出Mo、析出Wの合計値が質量%で0.75%以下である。
Cは、マルテンサイト系ステンレス鋼の強度を増加させる重要な元素である。本発明では、所望の強度を確保するために0.005%以上含有することが好ましい。一方、0.05%を超えてCを含有すると、耐炭酸ガス腐食性、耐硫化物応力腐食割れ性が低下する。このため、C含有量は0.05%以下とする。好ましくは、C含有量は0.005~0.04%である。より好ましくは、C含有量は0.005~0.02%である。
Siは、脱酸剤として作用する元素である。この効果は0.1%以上のSiの含有で得られる。一方、0.5%を超えるSiの含有は、熱間加工性が低下する。このため、Si含有量は0.5%以下とする。好ましくは、Si含有量は0.1~0.5%である。さらに好ましくは、Si含有量は0.2~0.3%である。
Mnは、鋼の強度を増加させる元素であり、所望の強度を確保するために、本発明では0.15%以上のMnの含有を必要とする。一方、1.0%を超えてMnを含有すると、靭性が低下する。このため、Mn含有量は0.15~1.0%とする。好ましくは、Mn含有量は0.20~0.50%である。より好ましくは、Mn含有量は0.20~0.40%である。
Pは、耐炭酸ガス腐食性、耐孔食性および耐硫化物応力割れ性等の耐食性を低下させるため、本発明ではできるだけ低減することが好ましいが、0.030%以下であれば許容できる。このため、P含有量は0.030%以下とする。好ましくは、P含有量は0.020%以下である。より好ましくは、P含有量は0.015%以下である。一方、0.005%未満とするには、多大なコストが必要となることから、0.005%以上が好ましい。
Sは、熱間加工性を著しく低下させ、パイプ製造工程の安定操業を阻害する元素であり、できるだけ低減することが好ましいが、0.005%以下であれば通常工程のパイプ製造が可能となる。このため、S含有量は0.005%以下とする。好ましくは、S含有量は0.002%以下である。より好ましくは、S含有量は0.0015%以下である。一方、0.0005%未満とするには、多大なコストが必要となることから、0.0005%以上が好ましい。
Crは、保護皮膜を形成して耐食性向上に寄与する元素であり、所望の耐食性を確保するために、本発明では14.5%以上のCrの含有を必要とする。一方、17.5%を超えるCrの含有は、フェライト分率が高くなりすぎて所望の高強度を確保できなくなるだけでなく、焼き戻し時に金属間化合物が析出し、低温靭性が低下する。このため、Cr含有量は14.5~17.5%とする。好ましくは、Cr含有量は15.0~17.0%である。より好ましくは、Cr含有量は15.0~16.5%である。
Niは、保護皮膜を強固にして耐食性を向上させる作用を有する元素である。また、Niは、固溶強化で鋼の強度を増加させる。このような効果は、3.0%以上のNiの含有で得られる。一方、6.0%を超えるNiの含有は、マルテンサイト相の安定性が低下し強度が低下する。このため、Ni含有量は3.0~6.0%とする。好ましくは、Ni含有量は3.5~5.5%である。より好ましくは、Ni含有量は4.0~5.5%である。
Moは、Cl-や低pHよる孔食に対する抵抗性を増加させ、耐硫化物応力割れ性および耐硫化物応力腐食割れ性を高める元素であり、本発明では2.7%以上のMoの含有を必要とする。2.7%未満のMoの含有では、苛酷な腐食環境下での耐食性が十分であるとはいえない。一方、Moは高価な元素であり、5.0%を超える多量のMoの含有は、金属間化合物が析出し、靭性、耐食性が低下する。このため、Mo含有量は2.7~5.0%とする。好ましくは、Mo含有量は3.0~5.0%である。より好ましくは、Mo含有量は3.3~4.7%である。
Cuは、保護皮膜を強固にして鋼中への水素侵入を抑制し、耐硫化物応力割れ性および耐硫化物応力腐食割れ性を高める重要な元素である。このような効果を得るためには、0.3%以上のCuを含有することが必要である。一方、4.0%を超えるCuの含有は、CuSの粒界析出を招き熱間加工性や耐食性が低下する。このため、Cu含有量は0.3~4.0%とする。好ましくは、Cu含有量は1.5~3.5%である。より好ましくは、Cu含有量は2.0~3.0%である。
Wは、鋼の強度向上に寄与するとともに、さらに耐硫化物応力腐食割れ性、耐硫化物応力割れ性を向上させる極めて重要な元素である。Wは、Moと複合して含有することにより耐硫化物応力割れ性を向上させる。このような効果を得るためには、Wを0.1%以上含有する必要がある。一方、2.5%を超える多量のWの含有は、金属間化合物が析出し、靭性を低下させる。このため、W含有量は0.1~2.5%にする。好ましくは、W含有量は0.8~1.2%である。より好ましくは、W含有量は1.0~1.2%である。
Vは、析出強化により鋼の強度を向上させる元素である。このような効果は、Vを0.02%以上含有することで得られる。一方、0.20%を超えるVの含有は、靭性が低下する。このため、V含有量は0.02~0.20%とする。好ましくは、V含有量は0.04~0.08%である。より好ましくは、V含有量は0.05~0.07%である。
Alは、脱酸剤として作用する元素である。このような効果は、Alを0.001%以上含有することで得られる。一方、0.10%を超えて多量にAlを含有すると、酸化物量が多くなりすぎて、靭性が低下する。このため、Al含有量は0.10%以下とする。好ましくは、Al含有量は0.001~0.10%である。より好ましくは、Al含有量は0.01~0.06%である。さらにより好ましくは、Al含有量は0.02~0.05%である。
Nは、耐孔食性を著しく向上させる元素である。このような効果は、0.01%以上のNの含有で顕著となる。一方、0.15%を超えてNを含有すると、種々の窒化物を形成し靭性が低下する。このようなことから、N含有量は0.15%以下とする。好ましくは、N含有量は0.07%以下である。より好ましくは、N含有量は0.05%以下である。好ましくは、N含有量は0.01%以上である。
式(1)中、C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、N:各元素の含有量(質量%)
(1)式の左辺は、フェライト相の生成傾向を示す指数として求めたものであり、(1)式に示された合金元素を(1)式が満足するように調整して含有すれば、マルテンサイト相とフェライト相、あるいはさらに残留オーステナイト相からなる複合組織を安定して実現することができる。このため、本発明では、(1)式を満足するように、各合金元素量を調整する。なお、(1)式に記載される合金元素を含有しない場合には、(1)式の左辺値は、当該元素の含有量を零%として扱うものとする。
式(2)中、Cu、Mo、W、Cr、Ni:各元素の含有量(質量%)
(2)式の左辺は、残留オーステナイトの生成傾向を示す指数として、本発明者らが新たに導出したものである。(2)式の左辺値が、34.5を超えて大きくなると、残留オーステナイトが過剰となり、所望の高強度を確保できなくなるうえ、耐硫化物応力割れ性、耐硫化物応力腐食割れ性が低下する。このため、本発明では、Cu、Mo、W、Cr、Niを(2)式を満足するように調整する。なお、(2)式の左辺値は、32.5以下とすることが好ましい。より好ましくは31以下である。
Nb、Ti、Zr、Bは、いずれも、強度増加に寄与する元素であり、必要に応じて選択して含有できる。
REM、Ca、Sn、Mgはいずれも、耐硫化物応力腐食割れ性の改善に寄与する元素であり、必要に応じて選択して含有できる。このような効果を確保するためには、REMは0.001%以上、Caは0.001%以上、Snは0.05%以上、Mgは0.0002%以上含有することが好ましい。一方、REMは0.05%、Caは0.005%、Snは0.20%、Mgは0.01%を超えてそれぞれ含有しても、効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できなくなり、経済的に不利となる。このため、含有する場合には、REM含有量は0.001~0.005%、Ca含有量は0.001~0.005%、Sn含有量は0.05~0.20%、Mg含有量は0.0002~0.01%とする。
Ta、Co、Sbはいずれも耐炭酸ガス腐食性(耐CO2腐食性)、耐硫化物応力割れ性および耐硫化物応力腐食割れ性の改善に寄与する元素であり、必要に応じて選択して含有できる。さらに、CoはMs点を高め、強度増加にも寄与する。このような効果を確保するためには、Taは0.01%以上、Coは0.01%以上、Sbは0.01%以上含有することが好ましい。一方、Taは0.1%、Coは1.0%、Sbは1.0%を超えて含有しても効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できなくなる。このため、含有する場合には、Ta含有量は0.01~0.1%、Co含有量は0.01~1.0%、Sb含有量は0.01~1.0%とする。
γ(体積率)=100/(1+(IαRγ/IγRα))
(ここで、Iα:αの積分強度、Rα:αの結晶学的理論計算値、Iγ:γの積分強度、Rγ:γの結晶学的理論計算値)
を用いて換算する。
式(3)中、T:焼き戻し温度(℃)、t:焼き戻し保持時間(分)である。また、Cr、Mo、W、Ni、Cuは、各元素の含有量(質量%)である。
γ(体積率)=100/(1+(IαRγ/IγRα))
ここで、Iα:αの積分強度
Rα:αの結晶額的理論計算値
Iγ:γの積分強度
Rγ:γの結晶額的理論計算値
を用いて換算した。なお、マルテンサイト相の分率はこれらの相以外の残部として算出した。
Claims (5)
- 質量%で、
C :0.05%以下、
Si:0.5%以下、
Mn:0.15~1.0%、
P :0.030%以下、
S :0.005%以下、
Cr:14.5~17.5%、
Ni:3.0~6.0%、
Mo:2.7~5.0%、
Cu:0.3~4.0%、
W :0.1~2.5%、
V :0.02~0.20%、
Al:0.10%以下、
N :0.15%以下
を含有し、C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、Nが下記(1)式を満足し、さらにCu、Mo、W、Cr、Niが下記(2)式を満足し、残部Feおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
体積率で、主相としてマルテンサイト相を45%超、第二相としてフェライト相を10~45%、残留オーステナイト相を30%以下含有する組織を有し、
析出Cr、析出Moおよび析出Wの合計量が質量%で0.75%以下であることを特徴とする、降伏強さが862MPa以上である油井用高強度ステンレス継目無鋼管。
記
-5.9×(7.82+27C-0.91Si+0.21Mn-0.9Cr+Ni-1.1Mo+0.2Cu+11N)≧13.0‥‥(1)
式(1)中、C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、N:各元素の含有量(質量%)
Cu+Mo+W+Cr+2Ni ≦ 34.5 ‥‥(2)
式(2)中、Cu、Mo、W、Cr、Ni:各元素の含有量(質量%) - 前記成分組成に加えてさらに、質量%で、Nb:0.02~0.50%、
Ti:0.02~0.16%、
Zr:0.02~0.50%、
B:0.0005~0.0030%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の油井用高強度ステンレス継目無鋼管。 - 前記成分組成に加えてさらに、質量%で、REM:0.001~0.05%、
Ca:0.001~0.005%、
Sn:0.05~0.20%、
Mg:0.0002~0.01%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の油井用高強度ステンレス継目無鋼管。 - 前記成分組成に加えてさらに、質量%で、Ta:0.01~0.1%、
Co:0.01~1.0%、
Sb:0.01~1.0%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の油井用高強度ステンレス継目無鋼管。 - 請求項1~4のいずれかに記載の油井用高強度ステンレス継目無鋼管の製造方法であり、
鋼管素材を、加熱し、熱間加工を施して継目無鋼管とし、
前記熱間加工後に、前記継目無鋼管に焼入れ処理および焼戻処理を順次施し、前記焼戻処理では以下の式(3)を満足するように焼戻条件を調整することを特徴とする油井用高強度ステンレス継目無鋼管の製造方法。
t/(3956-2.9Cr-92.1Mo-50W+61.7Ni+99Cu-5.3T)≦0.034 ・・・式(3)
式(3)中、T:焼戻し温度(℃)、t:焼戻し保持時間(分)であり、Cr、Mo、W、Ni、Cuは、各元素の含有量(質量%)である。
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