JP3156170B2 - ラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼 - Google Patents
ラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、油田，ガス田から採
取した原油あるいは天然ガスの輸送に使用される溶接部
の耐食性が優れたラインパイプ用のマルテンサイト系ス
テンレス鋼に関するもので、特に炭酸ガス，硫化水素，
塩素イオンなどの腐食性不純物を含む原油あるいは天然
ガスのラインパイプとしての使用に適したマルテンサイ
ト系ステンレス鋼に関する。
取した原油あるいは天然ガスの輸送に使用される溶接部
の耐食性が優れたラインパイプ用のマルテンサイト系ス
テンレス鋼に関するもので、特に炭酸ガス，硫化水素，
塩素イオンなどの腐食性不純物を含む原油あるいは天然
ガスのラインパイプとしての使用に適したマルテンサイ
ト系ステンレス鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、油井、ガス井の開発は、原油価格
の高騰や近い将来に予想される石油資源の枯渇化を目前
にして、従来は顧みられなかったような深層油田や、一
旦は開発が放棄されていたサワーガス田などが世界的規
模で盛んに行われている。このような油井、ガス井は、
一般に深度が極めて深く、また炭酸ガス、硫化水素、塩
素イオンを含む原油あるいは天然ガスが増加しており、
それにつれて原油あるいは天然ガス輸送用のラインパイ
プに対しても、高強度でしかも耐食性と耐応力腐食割れ
性を兼ね備えた材質が要求される。
の高騰や近い将来に予想される石油資源の枯渇化を目前
にして、従来は顧みられなかったような深層油田や、一
旦は開発が放棄されていたサワーガス田などが世界的規
模で盛んに行われている。このような油井、ガス井は、
一般に深度が極めて深く、また炭酸ガス、硫化水素、塩
素イオンを含む原油あるいは天然ガスが増加しており、
それにつれて原油あるいは天然ガス輸送用のラインパイ
プに対しても、高強度でしかも耐食性と耐応力腐食割れ
性を兼ね備えた材質が要求される。
【０００３】従来のラインパイプは、炭素鋼あるいは低
合金鋼を使用するのが一般的であったが、使用する環境
が苛酷になるにつれて、合金元素を増加させた鋼が使用
されるようになってきている。例えば、炭酸ガスを多く
含有する環境では、Ｃｒの添加が耐食性を著しく向上さ
せるので、油井用鋼管として広く使用されているＣｒを
１３％添加したＳＵＳ ４２０マルテンサイト系ステン
レス鋼をラインパイプ用に使用した例もあるが、ＳＵＳ
４２０マルテンサイト系ステンレス鋼は、周溶接によ
って溶接部が著しく硬化するため、溶接後の熱処理が必
要となり、コストの上昇が著しく、かつ耐硫化物応力腐
食割れ性が芳しくなく、その使用が制限されているのが
実情である。このような炭酸ガスと硫化水素を同時に含
む環境下においては、現状ではさらに合金元素を高めた
二相ステンレス鋼やスーパー二相ステンレス鋼を用いざ
るを得ないが、合金元素の添加が多くなるのでコストの
上昇が著しい。
合金鋼を使用するのが一般的であったが、使用する環境
が苛酷になるにつれて、合金元素を増加させた鋼が使用
されるようになってきている。例えば、炭酸ガスを多く
含有する環境では、Ｃｒの添加が耐食性を著しく向上さ
せるので、油井用鋼管として広く使用されているＣｒを
１３％添加したＳＵＳ ４２０マルテンサイト系ステン
レス鋼をラインパイプ用に使用した例もあるが、ＳＵＳ
４２０マルテンサイト系ステンレス鋼は、周溶接によ
って溶接部が著しく硬化するため、溶接後の熱処理が必
要となり、コストの上昇が著しく、かつ耐硫化物応力腐
食割れ性が芳しくなく、その使用が制限されているのが
実情である。このような炭酸ガスと硫化水素を同時に含
む環境下においては、現状ではさらに合金元素を高めた
二相ステンレス鋼やスーパー二相ステンレス鋼を用いざ
るを得ないが、合金元素の添加が多くなるのでコストの
上昇が著しい。
【０００４】また、高強度でしかも耐食性と耐応力腐食
割れ性を兼ね備えた材質としては、Ｃ：０．０２％以
下、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．５０〜１．５０
％、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：１２〜１５％、Ｎ
ｉ：３．５〜６％、Ｍｏ：０．５〜３％を含有し、残部
がＦｅおよび不可避的不純物からなるマルテンサイト系
ステンレス鋼（特開昭６０−１７４８５９号公報）、
Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．
１〜３．０％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．００５％
以下、Ｃｒ：１５〜１９％、Ｎｉ：３．５〜８．０％、
Ａｌ：０．００１〜０．１％、Ｎ：０．１％以下、Ｍ
ｏ：０．１〜４．０％、残部はＦｅおよび不可避的不純
物からなるマルテンサイト系ステンレス鋼（特開平２−
２４３７３９号公報）、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：
１．０％以下、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．０４
％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：９．０〜１５
％、Ｍｏ：０．１〜７．０％、Ｎｉ：２〜８％、Ａｌ：
０．００１〜０．１％、Ｎ：０．１％以下、さらに、Ｔ
ｉ：０．５％以下、Ｎｂ：０．５％以下、Ｖ：０．５％
以下およびＺｒ：０．５％以下のうちの１種または２種
以上、残部はＦｅおよび不可避的不純物よりなり、か
つ、 ３０Ｃｒ（％）＋３６Ｍｏ（％）＋１４Ｓｉ（％）−２
８Ｎｉ（％）≦４５５（％） ２１Ｃｒ（％）＋２５Ｍｏ（％）＋１７Ｓｉ（％）＋３
５Ｎｉ（％）≦７３１（％） である鋼組成を有するマルテンサイト系ステンレス鋼
（特開平２−２４３７４０号公報）、Ｃ：０．０５％以
下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．５％未満、Ｐ：
０．０４％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ｃｒ：８〜１
５％、Ｍｏ：１．５〜７％、Ｎｉ：２〜８％、Ａｌ：
０．００１〜０．１％、Ｎ：０．１％以下、かつ、Ｃｒ
＋Ｍｏ≧１１．０（％）、 ３０Ｃｒ（％）＋３６Ｍｏ（％）＋１４Ｓｉ（％）−２
８Ｎｉ（％）≦４５５（％） ２１Ｃｒ（％）＋２５Ｍｏ（％）＋１７Ｓｉ（％）＋３
５Ｎｉ（％）≦７３１（％） を同時に満足し、残部はＦｅおよび不可避的不純物から
なる鋼組成を有するマルテンサイト系ステンレス鋼（特
開平３−１２０３３７号公報）、Ｃ：０．０５％超０．
２％以下、Ｓｉ：２％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ：０．
０４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：８％以上１７
％以下、Ｎｉ：２．５超８％以下、Ａｌ：０．００１％
以上０．１％以下、Ｎ：０．１％以下、ただし、 ３０Ｃｒ（％）＋１４Ｓｉ（％）−２８Ｎｉ（％）−７
９０［Ｃ（％）＋Ｎ（％）］≦４５５（％） ２１Ｃｒ（％）＋１７Ｓｉ（％）＋３５Ｎｉ（％）＋９
１０［Ｃ（％）＋Ｎ（％）］≦７３１（％） 残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有する
マルテンサイト系ステンレス鋼（特開平４−１２０２４
９号公報）等多くの提案が行われている。
割れ性を兼ね備えた材質としては、Ｃ：０．０２％以
下、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．５０〜１．５０
％、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：１２〜１５％、Ｎ
ｉ：３．５〜６％、Ｍｏ：０．５〜３％を含有し、残部
がＦｅおよび不可避的不純物からなるマルテンサイト系
ステンレス鋼（特開昭６０−１７４８５９号公報）、
Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．
１〜３．０％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．００５％
以下、Ｃｒ：１５〜１９％、Ｎｉ：３．５〜８．０％、
Ａｌ：０．００１〜０．１％、Ｎ：０．１％以下、Ｍ
ｏ：０．１〜４．０％、残部はＦｅおよび不可避的不純
物からなるマルテンサイト系ステンレス鋼（特開平２−
２４３７３９号公報）、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：
１．０％以下、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．０４
％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：９．０〜１５
％、Ｍｏ：０．１〜７．０％、Ｎｉ：２〜８％、Ａｌ：
０．００１〜０．１％、Ｎ：０．１％以下、さらに、Ｔ
ｉ：０．５％以下、Ｎｂ：０．５％以下、Ｖ：０．５％
以下およびＺｒ：０．５％以下のうちの１種または２種
以上、残部はＦｅおよび不可避的不純物よりなり、か
つ、 ３０Ｃｒ（％）＋３６Ｍｏ（％）＋１４Ｓｉ（％）−２
８Ｎｉ（％）≦４５５（％） ２１Ｃｒ（％）＋２５Ｍｏ（％）＋１７Ｓｉ（％）＋３
５Ｎｉ（％）≦７３１（％） である鋼組成を有するマルテンサイト系ステンレス鋼
（特開平２−２４３７４０号公報）、Ｃ：０．０５％以
下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．５％未満、Ｐ：
０．０４％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ｃｒ：８〜１
５％、Ｍｏ：１．５〜７％、Ｎｉ：２〜８％、Ａｌ：
０．００１〜０．１％、Ｎ：０．１％以下、かつ、Ｃｒ
＋Ｍｏ≧１１．０（％）、 ３０Ｃｒ（％）＋３６Ｍｏ（％）＋１４Ｓｉ（％）−２
８Ｎｉ（％）≦４５５（％） ２１Ｃｒ（％）＋２５Ｍｏ（％）＋１７Ｓｉ（％）＋３
５Ｎｉ（％）≦７３１（％） を同時に満足し、残部はＦｅおよび不可避的不純物から
なる鋼組成を有するマルテンサイト系ステンレス鋼（特
開平３−１２０３３７号公報）、Ｃ：０．０５％超０．
２％以下、Ｓｉ：２％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ：０．
０４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：８％以上１７
％以下、Ｎｉ：２．５超８％以下、Ａｌ：０．００１％
以上０．１％以下、Ｎ：０．１％以下、ただし、 ３０Ｃｒ（％）＋１４Ｓｉ（％）−２８Ｎｉ（％）−７
９０［Ｃ（％）＋Ｎ（％）］≦４５５（％） ２１Ｃｒ（％）＋１７Ｓｉ（％）＋３５Ｎｉ（％）＋９
１０［Ｃ（％）＋Ｎ（％）］≦７３１（％） 残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有する
マルテンサイト系ステンレス鋼（特開平４−１２０２４
９号公報）等多くの提案が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記特開昭６０−１７
４８５９号公報に開示のマルテンサイト系ステンレス鋼
は、炭酸ガスのみを含む環境下では確かにＣｒ、Ｍｏの
添加によって耐食性が若干向上するが、炭酸ガス、硫化
水素および塩素イオンなど腐食性不純物を多量に含有す
る極めて腐食性の高い環境では、十分な腐食性を有して
いないか、また、特にラインパイプに使用しようとする
と、溶接部の硬度上昇が著しく十分な耐食性を有するこ
とはできない。また、特開平２−２４３７３９号公報、
特開平２−２４３７４０号公報、特開平３−１２０３３
７号公報および特開平４−１２０２４９号公報に開示の
マルテンサイト系ステンレス鋼は、炭酸ガス、硫化水素
および塩素イオンなど腐食性不純物を多量に含有する極
めて腐食性の高い環境での腐食性を改善でき、熱処理と
しては８００〜１０００℃程度の焼入れままでも良好な
耐食性を有するとなっている。しかしながら、これらの
マルテンサイト系ステンレス鋼は、油井管用途として使
用するならば何ら問題ないが、ラインパイプ用途として
使用するには、周溶接が不可欠であり、溶接部近傍が１
０００〜１４００℃の高温となるため、著しく硬度が上
昇し、応力腐食割れが発生してしまい、そのままではラ
インパイプには使用できないという問題点を有してい
る。
４８５９号公報に開示のマルテンサイト系ステンレス鋼
は、炭酸ガスのみを含む環境下では確かにＣｒ、Ｍｏの
添加によって耐食性が若干向上するが、炭酸ガス、硫化
水素および塩素イオンなど腐食性不純物を多量に含有す
る極めて腐食性の高い環境では、十分な腐食性を有して
いないか、また、特にラインパイプに使用しようとする
と、溶接部の硬度上昇が著しく十分な耐食性を有するこ
とはできない。また、特開平２−２４３７３９号公報、
特開平２−２４３７４０号公報、特開平３−１２０３３
７号公報および特開平４−１２０２４９号公報に開示の
マルテンサイト系ステンレス鋼は、炭酸ガス、硫化水素
および塩素イオンなど腐食性不純物を多量に含有する極
めて腐食性の高い環境での腐食性を改善でき、熱処理と
しては８００〜１０００℃程度の焼入れままでも良好な
耐食性を有するとなっている。しかしながら、これらの
マルテンサイト系ステンレス鋼は、油井管用途として使
用するならば何ら問題ないが、ラインパイプ用途として
使用するには、周溶接が不可欠であり、溶接部近傍が１
０００〜１４００℃の高温となるため、著しく硬度が上
昇し、応力腐食割れが発生してしまい、そのままではラ
インパイプには使用できないという問題点を有してい
る。
【０００６】この発明の目的は、溶接施工がなされるラ
インパイプにおいて、溶接部の硬度上昇を抑制して、優
れた強度，靱性および硫化水素，炭酸ガス，塩素イオン
を含有する腐食環境下での耐応力腐食割れ性を有するラ
インパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼を提供する
ことにある。
インパイプにおいて、溶接部の硬度上昇を抑制して、優
れた強度，靱性および硫化水素，炭酸ガス，塩素イオン
を含有する腐食環境下での耐応力腐食割れ性を有するラ
インパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼を提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく炭酸ガス、硫化水素および塩素イオンを含
む環境下での耐応力腐食割れ性を中心とする耐食性に及
ぼす合金元素の影響を調べるべく、各種の実験、検討を
重ねた結果、Ｎｉを適正量添加した鋼では、上記環境下
での耐食性が、（Ｃｒ＋Ｍｏ）％量で整理でき、炭化物
や窒化物になっていない有効Ｃｒ、Ｍｏ量を増加するた
めには、ＣおよびＮの上限を規定すればよいこと、溶接
部の硬度上昇を防止するには、Ｃの絶対量を著しく低下
させることが絶対に不可欠であること、さらに工業的に
安定した強度を得るためには、Ｃ、Ｎ量にみあうＴｉ、
Ｎｂ、Ｚｒの添加が有効であること、溶接熱影響部の硬
度上昇を抑えるためには、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒの添加が有
効であるとの知見を得た。さらに研究を重ねた結果、Ｃ
量を従来レベルより極めて著しく低減させ、そのうえで
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ等の炭窒化物安定元素を微量添加する
ことによって、溶接熱影響のような高温（１０００〜１
４００℃）からの焼入れでさえも強度が安定化でき、今
まで常識であったマルテンサイトの焼入れ、焼戻し処理
を経ずして焼入れのままでも、適切な強度、靭性、耐食
性が得られることを究明し、この発明に到達した。
を達成すべく炭酸ガス、硫化水素および塩素イオンを含
む環境下での耐応力腐食割れ性を中心とする耐食性に及
ぼす合金元素の影響を調べるべく、各種の実験、検討を
重ねた結果、Ｎｉを適正量添加した鋼では、上記環境下
での耐食性が、（Ｃｒ＋Ｍｏ）％量で整理でき、炭化物
や窒化物になっていない有効Ｃｒ、Ｍｏ量を増加するた
めには、ＣおよびＮの上限を規定すればよいこと、溶接
部の硬度上昇を防止するには、Ｃの絶対量を著しく低下
させることが絶対に不可欠であること、さらに工業的に
安定した強度を得るためには、Ｃ、Ｎ量にみあうＴｉ、
Ｎｂ、Ｚｒの添加が有効であること、溶接熱影響部の硬
度上昇を抑えるためには、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒの添加が有
効であるとの知見を得た。さらに研究を重ねた結果、Ｃ
量を従来レベルより極めて著しく低減させ、そのうえで
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ等の炭窒化物安定元素を微量添加する
ことによって、溶接熱影響のような高温（１０００〜１
４００℃）からの焼入れでさえも強度が安定化でき、今
まで常識であったマルテンサイトの焼入れ、焼戻し処理
を経ずして焼入れのままでも、適切な強度、靭性、耐食
性が得られることを究明し、この発明に到達した。
【０００８】すなわちこの発明は、Ｃ： 0.009％以下，
Si： 1.0％以下， Mn： 1.0％以下，Ｐ：0.04％以
下， Ｓ： 0.005％以下， Cr： 9.0〜15.0％， Mo：
1.5〜7.0％， Ni： 4.0〜 8.0％， Al： 0.001〜 0.
1％， Ｎ： 0.1％以下を含有し、かつ、 Cr(%) ＋Mo(%) ≧ 11.0(%) 30Ｃ(%) ＋Ni(%) −1.1Cr(%)−1.1Mo(%) ≧ −10.5
(%) を同時に満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からな
る鋼組成を有することを特徴とする溶接部の耐食性が優
れたラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼であ
る。
Si： 1.0％以下， Mn： 1.0％以下，Ｐ：0.04％以
下， Ｓ： 0.005％以下， Cr： 9.0〜15.0％， Mo：
1.5〜7.0％， Ni： 4.0〜 8.0％， Al： 0.001〜 0.
1％， Ｎ： 0.1％以下を含有し、かつ、 Cr(%) ＋Mo(%) ≧ 11.0(%) 30Ｃ(%) ＋Ni(%) −1.1Cr(%)−1.1Mo(%) ≧ −10.5
(%) を同時に満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からな
る鋼組成を有することを特徴とする溶接部の耐食性が優
れたラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼であ
る。
【０００９】また、この発明は、Ｃ： 0.009％以下，
Si： 1.0％以下， Mn:1.0％以下，Ｐ：0.04％以下，
Ｓ： 0.005％以下， Cr： 9.0〜15.0％， Mo： 1.5〜
7.0％， Ni： 4.0〜 8.0％， Al： 0.001〜 0.1％，
Ｎ： 0.1％以下、さらに、Ti： 0.2以下， Nb： 0.2
％以下， Zr： 0.2％以下のうちの１種又は２種以上を
含有し、かつ、 Cr(%) ＋Mo(%) ≧ 11.0 (%) 30Ｃ(%) ＋Ni(%) −1.1Cr(%)−1.1Mo(%) ≧ −10.5
(%) Ｃ(%) −12｛Ti(%)/48＋Zr(%)/91＋Nb(%)/93−Ｎ(%)/1
4｝≦ ０ (%) を同時に満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からな
る鋼組成を有することを特徴とする溶接部の耐食性が優
れたラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼。
Si： 1.0％以下， Mn:1.0％以下，Ｐ：0.04％以下，
Ｓ： 0.005％以下， Cr： 9.0〜15.0％， Mo： 1.5〜
7.0％， Ni： 4.0〜 8.0％， Al： 0.001〜 0.1％，
Ｎ： 0.1％以下、さらに、Ti： 0.2以下， Nb： 0.2
％以下， Zr： 0.2％以下のうちの１種又は２種以上を
含有し、かつ、 Cr(%) ＋Mo(%) ≧ 11.0 (%) 30Ｃ(%) ＋Ni(%) −1.1Cr(%)−1.1Mo(%) ≧ −10.5
(%) Ｃ(%) −12｛Ti(%)/48＋Zr(%)/91＋Nb(%)/93−Ｎ(%)/1
4｝≦ ０ (%) を同時に満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からな
る鋼組成を有することを特徴とする溶接部の耐食性が優
れたラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼。
【００１０】
【作用】この発明のマルテンサイト系ステンレス鋼は、
従来マルテンサイト系ステンレス鋼の常識である焼入
れ、焼戻し処理をせず、圧延ままあるいは焼入れままで
も強度バラツキが小さく、強度、靭性、耐食性に優れて
いる。また、この発明のマルテンサイト系ステンレス鋼
は、焼入れ時の強度バラツキが小さいことから、焼戻し
処理後の強度コントロールも容易である。さらに、この
発明のマルテンサイト系ステンレス鋼は、極低Ｃとする
ことによって溶接のような高い熱影響を受けても硬度上
昇がなく、適切な強度、靭性、耐食性を得ることができ
る。
従来マルテンサイト系ステンレス鋼の常識である焼入
れ、焼戻し処理をせず、圧延ままあるいは焼入れままで
も強度バラツキが小さく、強度、靭性、耐食性に優れて
いる。また、この発明のマルテンサイト系ステンレス鋼
は、焼入れ時の強度バラツキが小さいことから、焼戻し
処理後の強度コントロールも容易である。さらに、この
発明のマルテンサイト系ステンレス鋼は、極低Ｃとする
ことによって溶接のような高い熱影響を受けても硬度上
昇がなく、適切な強度、靭性、耐食性を得ることができ
る。
【００１１】また、この発明のマルテンサイト系ステン
レス鋼は、従来マルテンサイト系ステンレス鋼の常識で
ある焼入れ、焼戻し処理をせず、圧延ままあるいは焼入
れままでも強度バラツキが小さく、強度、靭性、耐食性
に優れている。また、この発明のマルテンサイト系ステ
ンレス鋼は、焼入れ時の強度バラツキが小さいことか
ら、焼戻し処理後の強度コントロールも容易である。さ
らに、この発明のマルテンサイト系ステンレス鋼は、極
低Ｃとすることによって溶接のような高い熱影響を受け
ても硬度上昇がなく、さらに、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒの添加
によって低温熱影響部でも硬度上昇が抑制され、より適
切な強度、靭性、耐食性を得ることができる。
レス鋼は、従来マルテンサイト系ステンレス鋼の常識で
ある焼入れ、焼戻し処理をせず、圧延ままあるいは焼入
れままでも強度バラツキが小さく、強度、靭性、耐食性
に優れている。また、この発明のマルテンサイト系ステ
ンレス鋼は、焼入れ時の強度バラツキが小さいことか
ら、焼戻し処理後の強度コントロールも容易である。さ
らに、この発明のマルテンサイト系ステンレス鋼は、極
低Ｃとすることによって溶接のような高い熱影響を受け
ても硬度上昇がなく、さらに、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒの添加
によって低温熱影響部でも硬度上昇が抑制され、より適
切な強度、靭性、耐食性を得ることができる。
【００１２】次にこの発明において鋼の化学成分を限定
した理由を詳述する。Ｃはこの発明の重要な元素であっ
て、図１に示すとおり、０．００９％を超えるとライン
パイプとして使用する際必須となる溶接施工時にその熱
影響部が著しく硬くなり、靭性、耐食性を劣化させるた
め、０．００９％以下とした。Ｓｉは通常の製鋼過程で
脱酸剤として必要であるが、１．０％を超えると靭性が
低下するので、１．０％以下とした。Ｍｎは強度を上昇
させる元素であるが、靭性を低下させる作用を有するの
で、靭性向上のためには少ない方が望ましく、強度と靭
性とを共に適切なレベルに保持させるため、１．０％以
下とした。Ｐは低ければ低いほど靭性が向上するが、
０．０４％を超えると著しく靭性が低下するため、０．
０４％以下とした。Ｓは熱間加工性の観点からすれば少
なければ少ないほど好ましいが、脱硫コストとの兼ね合
いから、０．００５％以下とした。
した理由を詳述する。Ｃはこの発明の重要な元素であっ
て、図１に示すとおり、０．００９％を超えるとライン
パイプとして使用する際必須となる溶接施工時にその熱
影響部が著しく硬くなり、靭性、耐食性を劣化させるた
め、０．００９％以下とした。Ｓｉは通常の製鋼過程で
脱酸剤として必要であるが、１．０％を超えると靭性が
低下するので、１．０％以下とした。Ｍｎは強度を上昇
させる元素であるが、靭性を低下させる作用を有するの
で、靭性向上のためには少ない方が望ましく、強度と靭
性とを共に適切なレベルに保持させるため、１．０％以
下とした。Ｐは低ければ低いほど靭性が向上するが、
０．０４％を超えると著しく靭性が低下するため、０．
０４％以下とした。Ｓは熱間加工性の観点からすれば少
なければ少ないほど好ましいが、脱硫コストとの兼ね合
いから、０．００５％以下とした。
【００１３】Ｃｒは耐食性皮膜を形成するためには９．
０％以上の添加が必要であるが、１５％を超えるとＭｏ
との相乗効果によってフェライトが生成し易くなり、強
度が低下するため、９．０〜１５％とした。Ｍｏは硫化
水素に対する耐食性向上に著しい効果を有するが、１．
５％未満では十分な効果が得られず、７％を超えるとＣ
ｒとの相乗効果によってフェライトが生成し易くなり、
強度が低下するため、１．５〜７．０％とした。特にＭ
ｏは溶接熱影響部の耐食性の改善効果が著しく、２．０
％以上の添加が好ましい。Ｎｉは必要な強度、耐食性、
熱間加工性を得るために添加するが、４．０％未満では
Ｃｒ、Ｍｏとのバランス上その効果が十分でないばかり
か逆に低下し、８．０％を超えるとその効果が飽和する
ばかりでなく、コスト上昇を招くため、４．０〜８．０
％とした。Ａｌは通常の製鋼過程で脱酸剤として必要で
あるが、０．００１％未満ではその効果が得られず、
０．１％を超えると鋼中介在物が多くなり、耐食性を劣
化させるので、０．００１〜０．１％とした。Ｎは０．
１％を超えると強度が上昇し過ぎて硫化物応力腐食割れ
感受性が高くなり、耐食性の面からも少ない方が好まし
く、望ましくは０．０２％以下である。
０％以上の添加が必要であるが、１５％を超えるとＭｏ
との相乗効果によってフェライトが生成し易くなり、強
度が低下するため、９．０〜１５％とした。Ｍｏは硫化
水素に対する耐食性向上に著しい効果を有するが、１．
５％未満では十分な効果が得られず、７％を超えるとＣ
ｒとの相乗効果によってフェライトが生成し易くなり、
強度が低下するため、１．５〜７．０％とした。特にＭ
ｏは溶接熱影響部の耐食性の改善効果が著しく、２．０
％以上の添加が好ましい。Ｎｉは必要な強度、耐食性、
熱間加工性を得るために添加するが、４．０％未満では
Ｃｒ、Ｍｏとのバランス上その効果が十分でないばかり
か逆に低下し、８．０％を超えるとその効果が飽和する
ばかりでなく、コスト上昇を招くため、４．０〜８．０
％とした。Ａｌは通常の製鋼過程で脱酸剤として必要で
あるが、０．００１％未満ではその効果が得られず、
０．１％を超えると鋼中介在物が多くなり、耐食性を劣
化させるので、０．００１〜０．１％とした。Ｎは０．
１％を超えると強度が上昇し過ぎて硫化物応力腐食割れ
感受性が高くなり、耐食性の面からも少ない方が好まし
く、望ましくは０．０２％以下である。
【００１４】Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒは本願第２発明の重要な
元素であって、高温の熱間加工時や溶体化時にＣやＮと
化合物を生成し、鋼中のフリーなＣ、Ｎ量をコントロー
ルする作用があり、溶接施工時の熱影響を受けても硬度
上昇を抑制することができるが、ＣとＮとの兼ね合いで
０．２％を超えるとその効果が飽和するばかりでなく、
逆にＮｉ等の元素と化合物を生成して硬くなるので、
０．２％以下とした。Ｃｒ（％）＋Ｍｏ（％）が１１．
０％未満では耐応力腐食割れ性が十分ではなく、１１．
０％以上必要で、好ましくは１４．０％以上で多ければ
多いほど耐応力腐食割れ性が向上するが、添加し過ぎる
とフェライトが生成し易くなり、強度が低下するばかり
でなく、コスト上昇を招くため、２２．０％を超えるこ
とはない。
元素であって、高温の熱間加工時や溶体化時にＣやＮと
化合物を生成し、鋼中のフリーなＣ、Ｎ量をコントロー
ルする作用があり、溶接施工時の熱影響を受けても硬度
上昇を抑制することができるが、ＣとＮとの兼ね合いで
０．２％を超えるとその効果が飽和するばかりでなく、
逆にＮｉ等の元素と化合物を生成して硬くなるので、
０．２％以下とした。Ｃｒ（％）＋Ｍｏ（％）が１１．
０％未満では耐応力腐食割れ性が十分ではなく、１１．
０％以上必要で、好ましくは１４．０％以上で多ければ
多いほど耐応力腐食割れ性が向上するが、添加し過ぎる
とフェライトが生成し易くなり、強度が低下するばかり
でなく、コスト上昇を招くため、２２．０％を超えるこ
とはない。
【００１５】さらに、この発明における鋼組成は、次の
式(1) , 式(2) を満足しなければならない。 30Ｃ(%) ＋Ni(%) −1.1Cr(%)−1.1Mo(%)≧−10.5 (%) ……式(1) Ｃ(%) −12｛Ti(%)/48＋Zr(%)/91＋Nb(%)/93−Ｎ(%)/14｝≦０ (%) …式(2) この発明の対象鋼を容易に熱間成形するためには、高温
でオ−ステナイト単相であることが望ましく、通常の加
熱温度である９００〜１２５０℃でオ−ステナイト単相
となり、冷却すればマルテンサイト鋼に変態することが
必要である。高温でδフェライトが生成せずにオ−ステ
ナイト単相状態で熱間成形するためには、上記式(1) を
満足する必要がある。また、この発明の対象鋼種は、ラ
インパイプ用としての溶接施工が必要であるので優れた
強度，靱性，耐食性を確保するうえで、溶接部の安定し
た硬度が必要であり、溶接部の熱影響部は極低Ｃとする
ことにより達成し、さらに、熱間加工時および溶体化時
にフリ−なＣを安定化させる元素として、Ti，Nb，Zrを
添加することにより安定した硬度を達成するためには、
上記式(2) を満足することが必須である。
式(1) , 式(2) を満足しなければならない。 30Ｃ(%) ＋Ni(%) −1.1Cr(%)−1.1Mo(%)≧−10.5 (%) ……式(1) Ｃ(%) −12｛Ti(%)/48＋Zr(%)/91＋Nb(%)/93−Ｎ(%)/14｝≦０ (%) …式(2) この発明の対象鋼を容易に熱間成形するためには、高温
でオ−ステナイト単相であることが望ましく、通常の加
熱温度である９００〜１２５０℃でオ−ステナイト単相
となり、冷却すればマルテンサイト鋼に変態することが
必要である。高温でδフェライトが生成せずにオ−ステ
ナイト単相状態で熱間成形するためには、上記式(1) を
満足する必要がある。また、この発明の対象鋼種は、ラ
インパイプ用としての溶接施工が必要であるので優れた
強度，靱性，耐食性を確保するうえで、溶接部の安定し
た硬度が必要であり、溶接部の熱影響部は極低Ｃとする
ことにより達成し、さらに、熱間加工時および溶体化時
にフリ−なＣを安定化させる元素として、Ti，Nb，Zrを
添加することにより安定した硬度を達成するためには、
上記式(2) を満足することが必須である。
【００１６】
【実施例】表１に示す鋼Ｎｏ．１〜１８を溶製し、それ
ぞれ熱間圧延して板厚８ｍｍの板材とした。次いで所定
の温度で熱処理を行ったのち、各板材にＶ開先加工を施
し、全層ＴＩＧ溶接を実施し、溶接部の降伏強度、微小
硬度、靭性、硫化物応力腐食割れ性について試験を行っ
た。引張試験は、厚さ４ｍｍ、平行部の長さ３４ｍｍの
引張試験片を板材から切出し、ＪＩＳ Ｚ２２４１金属
材料引張試験方法の規定に準じて降伏強度を測定した。
微小硬度試験は、ＪＩＳ Ｂ７７３４の微小硬さ試験機
を用い、図２に示すとおり、試験片１の肉厚方向の中央
部を、ＪＩＳ Ｚ２２４４ビッカース硬さ試験方法の規
定に準じ、試験荷重９．８０７Ｎでビッカース硬さを
０．５ｍｍピッチで測定し、その最大値で評価した。な
お、２は溶接部、３は測定点を示す。靭性は、寸法が１
０ｍｍ×５ｍｍ×５５ｍｍである２ｍｍＶノッチのシャ
ルピー試験片を切出し、ＪＩＳ Ｂ７７２２に規定のシ
ャルピー衝撃試験機を用い、ＪＩＳ Ｚ２２４２金属材
料衝撃試験方法に準じて測定したシャルピー衝撃値で評
価した。硫化物応力腐食割れ性は、図３に示すとおり、
厚さＴ＝２ｍｍ、幅Ｗ＝１０ｍｍ、長さＬ＝７５ｍｍの
４点曲げ試験片１１を２個作製し、次いで図４（ａ）に
示すように試験片１１を曲げ治具１２の上面の二支点
（間隔６０ｍｍ）と曲げ機構１３の下面二支点（間隔１
０ｍｍ）によって、σ＝Ｅｔｙ｛２／３Ｌ1 2＋Ｌ1Ｌ2＋
１／４Ｌ2 2｝-1によって表される応力が１σｙ（σｙ：
０．２％耐力）になるように曲げ応力を付した状態で行
った。なお、式中のＥはヤング率を示す。この時の試験
片１１の曲げ形状は、図３（ｂ）に示すとおりであっ
た。試験環境は、５％ＮａＣｌ＋０．０１ａｔｍＨ2Ｓ
＋３０ａｔｍＣＯ2、２５℃とし、試験片を３６６時間
浸漬したのち取出し、肉眼による外観観察および光学顕
微鏡観察によって割れの有無を調査した。これらの試験
結果は、表２にまとめて示す。なお、表２中の硫化物応
力腐食割れ欄において「○○」とあるのは２個共に割れ
なし、「××」とあるのは２個共に割れ発生を示す。
ぞれ熱間圧延して板厚８ｍｍの板材とした。次いで所定
の温度で熱処理を行ったのち、各板材にＶ開先加工を施
し、全層ＴＩＧ溶接を実施し、溶接部の降伏強度、微小
硬度、靭性、硫化物応力腐食割れ性について試験を行っ
た。引張試験は、厚さ４ｍｍ、平行部の長さ３４ｍｍの
引張試験片を板材から切出し、ＪＩＳ Ｚ２２４１金属
材料引張試験方法の規定に準じて降伏強度を測定した。
微小硬度試験は、ＪＩＳ Ｂ７７３４の微小硬さ試験機
を用い、図２に示すとおり、試験片１の肉厚方向の中央
部を、ＪＩＳ Ｚ２２４４ビッカース硬さ試験方法の規
定に準じ、試験荷重９．８０７Ｎでビッカース硬さを
０．５ｍｍピッチで測定し、その最大値で評価した。な
お、２は溶接部、３は測定点を示す。靭性は、寸法が１
０ｍｍ×５ｍｍ×５５ｍｍである２ｍｍＶノッチのシャ
ルピー試験片を切出し、ＪＩＳ Ｂ７７２２に規定のシ
ャルピー衝撃試験機を用い、ＪＩＳ Ｚ２２４２金属材
料衝撃試験方法に準じて測定したシャルピー衝撃値で評
価した。硫化物応力腐食割れ性は、図３に示すとおり、
厚さＴ＝２ｍｍ、幅Ｗ＝１０ｍｍ、長さＬ＝７５ｍｍの
４点曲げ試験片１１を２個作製し、次いで図４（ａ）に
示すように試験片１１を曲げ治具１２の上面の二支点
（間隔６０ｍｍ）と曲げ機構１３の下面二支点（間隔１
０ｍｍ）によって、σ＝Ｅｔｙ｛２／３Ｌ1 2＋Ｌ1Ｌ2＋
１／４Ｌ2 2｝-1によって表される応力が１σｙ（σｙ：
０．２％耐力）になるように曲げ応力を付した状態で行
った。なお、式中のＥはヤング率を示す。この時の試験
片１１の曲げ形状は、図３（ｂ）に示すとおりであっ
た。試験環境は、５％ＮａＣｌ＋０．０１ａｔｍＨ2Ｓ
＋３０ａｔｍＣＯ2、２５℃とし、試験片を３６６時間
浸漬したのち取出し、肉眼による外観観察および光学顕
微鏡観察によって割れの有無を調査した。これらの試験
結果は、表２にまとめて示す。なお、表２中の硫化物応
力腐食割れ欄において「○○」とあるのは２個共に割れ
なし、「××」とあるのは２個共に割れ発生を示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】表１および表２に示すとおり、この発明の
組成範囲以外の鋼Ｎｏ．１３〜１８の比較鋼において
は、いずれも硫化水素０．０１ａｔｍの環境下において
も応力腐食割れを生じている。比較鋼の鋼Ｎｏ．１３、
１４、１５は、Ｍｏ含有量が未添加もしくは不足してお
り、応力腐食割れを生じている。また、比較鋼の鋼Ｎ
ｏ．１７、１８は、従来低Ｃと呼ばれていたレベルであ
るが、溶接熱影響による硬度上昇を考えるとまだまだＣ
含有率が高く、応力腐食割れが発生している。比較鋼の
鋼Ｎｏ．１６は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒの添加量が多すぎる
ため、Ｎｉ等との化合物が生成して硬化し、応力腐食割
れが発生している。これに対しこの発明鋼の鋼Ｎｏ．１
〜１２は、いずれも溶接部の硬度上昇が抑制され、耐応
力腐食割れ性が改善されて応力腐食割れが発生しておら
ず、しかも、強度、靭性に優れている。
組成範囲以外の鋼Ｎｏ．１３〜１８の比較鋼において
は、いずれも硫化水素０．０１ａｔｍの環境下において
も応力腐食割れを生じている。比較鋼の鋼Ｎｏ．１３、
１４、１５は、Ｍｏ含有量が未添加もしくは不足してお
り、応力腐食割れを生じている。また、比較鋼の鋼Ｎ
ｏ．１７、１８は、従来低Ｃと呼ばれていたレベルであ
るが、溶接熱影響による硬度上昇を考えるとまだまだＣ
含有率が高く、応力腐食割れが発生している。比較鋼の
鋼Ｎｏ．１６は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒの添加量が多すぎる
ため、Ｎｉ等との化合物が生成して硬化し、応力腐食割
れが発生している。これに対しこの発明鋼の鋼Ｎｏ．１
〜１２は、いずれも溶接部の硬度上昇が抑制され、耐応
力腐食割れ性が改善されて応力腐食割れが発生しておら
ず、しかも、強度、靭性に優れている。
【００２０】
【発明の効果】以上述べた通り、この発明のマルテンサ
イト系ステンレス鋼は、ラインパイプとして使用する際
に必須となる溶接部の熱影響による硬度上昇を防止で
き、硫化水素，炭酸ガス，塩素イオンを含有する過酷な
環境下においても満足できる耐食性を具備し、かつ、強
度，靱性共に優れており、溶接をして使用するラインパ
イプ用マルテンサイト系ステンレス鋼として十分に使用
できる。
イト系ステンレス鋼は、ラインパイプとして使用する際
に必須となる溶接部の熱影響による硬度上昇を防止で
き、硫化水素，炭酸ガス，塩素イオンを含有する過酷な
環境下においても満足できる耐食性を具備し、かつ、強
度，靱性共に優れており、溶接をして使用するラインパ
イプ用マルテンサイト系ステンレス鋼として十分に使用
できる。
【図１】マルテンサイト系ステンレス鋼中のＣ含有量を
変化させた場合の溶接部の最大硬度と応力腐食割れの発
生状況を示すグラフである。
変化させた場合の溶接部の最大硬度と応力腐食割れの発
生状況を示すグラフである。
【図２】実施例で用いた溶接部の硬度測定位置を示す説
明図である。
明図である。
【図３】実施例で用いた４点曲げ試験片の形状を示す斜
視図である。
視図である。
【図４】曲げ治具を使った試験片の応力付加状態を示す
もので、（ａ）図は試験片を曲げ治具にセットした状態
図、（ｂ）図は応力付加状態の試験片の説明図である。
もので、（ａ）図は試験片を曲げ治具にセットした状態
図、（ｂ）図は応力付加状態の試験片の説明図である。
１、１１ 試験片 ２ 溶接部 ３ 測定点 １２ 曲げ治具 １３ 曲げ機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 邦夫 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 小川 和博 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−156409（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−188240（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−120337（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−243740（ＪＰ，Ａ) 特許2814528（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃ： 0.009％以下， Si： 1.0％以下，
Mn： 1.0％以下，Ｐ：0.04％以下， Ｓ： 0.005％以
下， Cr： 9.0〜15.0％， Mo： 1.5〜7.0％， Ni：
4.0〜 8.0％， Al： 0.001〜 0.1％， Ｎ： 0.1％以
下を含有し、かつ、 Cr(%) ＋Mo(%) ≧ 11.0(%) 30Ｃ(%) ＋Ni(%) −1.1Cr(%)−1.1Mo(%) ≧ −10.5
(%) を同時に満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からな
る鋼組成を有することを特徴とする溶接部の耐食性が優
れたラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼。 - 【請求項２】 Ｃ： 0.009％以下， Si： 1.0％以下，
Mn： 1.0％以下，Ｐ：0.04％以下， Ｓ： 0.005％以
下， Cr： 9.0〜15.0％， Mo： 1.5〜7.0％， Ni：
4.0〜 8.0％， Al： 0.001〜 0.1％， Ｎ： 0.1％以
下、さらに、Ti： 0.2以下， Nb： 0.2％以下， Zr：
0.2％以下のうちの１種又は２種以上を含有し、かつ、 Cr(%) ＋Mo(%) ≧ 11.0 (%) 30Ｃ(%) ＋Ni(%) −1.1Cr(%)−1.1Mo(%) ≧ −10.5
(%) Ｃ(%) −12｛Ti(%)/48＋Zr(%)/91＋Nb(%)/93−Ｎ(%)/1
4｝≦ ０ (%) を同時に満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からな
る鋼組成を有することを特徴とする溶接部の耐食性が優
れたラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19475594A JP3156170B2 (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | ラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19475594A JP3156170B2 (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | ラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0841599A JPH0841599A (ja) | 1996-02-13 |
| JP3156170B2 true JP3156170B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=16329701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19475594A Expired - Lifetime JP3156170B2 (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | ラインパイプ用マルテンサイト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3156170B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008117721A1 (ja) | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | ラインパイプ用ベンド管の製造方法およびラインパイプ用ベンド管 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3533055B2 (ja) * | 1996-03-27 | 2004-05-31 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 耐食性および溶接性に優れたラインパイプ用マルテンサイト鋼 |
| WO1999004052A1 (fr) * | 1997-07-18 | 1999-01-28 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Acier inoxydable en martensite a haute resistance a la corrosion |
| JP3620319B2 (ja) * | 1998-12-18 | 2005-02-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 耐食性と溶接性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 |
| IT1317649B1 (it) * | 2000-05-19 | 2003-07-15 | Dalmine Spa | Acciaio inox martensitico e tubi senza saldatura con esso prodotti |
| CN100532611C (zh) | 2003-07-22 | 2009-08-26 | 住友金属工业株式会社 | 马氏体不锈钢 |
| WO2005042793A1 (ja) | 2003-10-31 | 2005-05-12 | Jfe Steel Corporation | 耐食性に優れたラインパイプ用高強度ステンレス鋼管およびその製造方法 |
| JP4400423B2 (ja) | 2004-01-30 | 2010-01-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | マルテンサイト系ステンレス鋼管 |
| US9284634B2 (en) * | 2011-04-11 | 2016-03-15 | Nkk Tubes | Martensitic stainless steel having excellent corrosion resistance |
-
1994
- 1994-07-26 JP JP19475594A patent/JP3156170B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008117721A1 (ja) | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | ラインパイプ用ベンド管の製造方法およびラインパイプ用ベンド管 |
| US8038811B2 (en) | 2007-03-26 | 2011-10-18 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Process for producing bent pipe for line pipe |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0841599A (ja) | 1996-02-13 |
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