JP4035919B2 - 表面品質に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管 - Google Patents
表面品質に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4035919B2 JP4035919B2 JP11975099A JP11975099A JP4035919B2 JP 4035919 B2 JP4035919 B2 JP 4035919B2 JP 11975099 A JP11975099 A JP 11975099A JP 11975099 A JP11975099 A JP 11975099A JP 4035919 B2 JP4035919 B2 JP 4035919B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- content
- martensitic stainless
- surface quality
- stainless steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間加工時に圧延疵を生じない表面品質に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
マルテンサイト系ステンレス鋼は、AISI 420鋼に代表されるように、強度、耐CO2腐食性に優れ比較的安価であることから、1980年頃より油井管として適用されてきたが、近年では、高温かつ多量のCO2やそれに加えてH2Sを含む油井環境にも適応しうるために、AISI 420鋼より優れた耐食性を有する鋼が開発されてきた。例えば、特公昭59−15978号公報や特公平3−2227号公報などに見られるような低C−Ni−Mo添加鋼、あるいは特開平2−217444号公報などに見られるような低C−Cu−Ni−Mo添加鋼といった鋼種(いわゆるModified13Cr鋼と称される鋼種)が提案されている。さらに、溶接性を改善してラインパイプとしても適用されてきている。
【0003】
一般に、合金量が多くなると、耐食性は向上する反面、加工性が悪化する。上記鋼の油井管やラインパイプはマンネスマン方式の圧延法によって継目無管に製管されるのが通例である。従来マンネスマン圧延は熱間加工方法の中でも最も苛酷な加工方法として知られており、これらの鋼は,Cr,Ni,Mo,Cuといった合金元素を多量に含むため、マンネスマン方式の圧延法によって製管する際圧延疵が発生することがあった。
【0004】
このような圧延疵の問題に対して、特開平8−120345号公報などに見られるように熱間加工温度域での組織をオーステナイト単相に制御するためにCr,Ni,Mo,Cu,C,N等の主要合金元素添加量バランスを調整する方法や、特公平3−60904号公報などに見られるように、PやSに代表される熱間加工性に有害な不純物の含有量を特に低く制限する技術が提案されてきている。しかしながら、これらの策をとってもなお、熱間加工に伴う疵の問題は解決できていないのが現状である。特に、耐食性を向上させるためにCuを0.5質量%を超えて添加した鋼は、表層酸化層直下に濃縮したCuの粒界偏析により粒界強度が低下し、表層部の熱間加工性が低下するため、圧延疵を防止することが困難であった。
【0005】
このように、従来提案されてきた技術では、Cuを0.5質量%を超えて含有するModified13Cr鋼を、マンネスマン方式の圧延法によって継目無管に製管する時に発生する圧延疵の問題を解決することは困難であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような問題点を解決しようとするものであって、Cuを0.5質量%を超えて含有するModified13Cr鋼を、マンネスマン方式の圧延法によって継目無管に製管する時の圧延疵を防止し、表面品質に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、成分の異なる種々の素材に対して熱間加工性について研究を重ねた結果、本鋼種においては、Cuを0.5%超〜3質量%以下に制限し、Sを0.0019質量%以下に制限し、さらに、Bを0.0005〜0.02質量%添加すれば、表層部の熱間加工性が著しく改善し、マンネスマン方式の圧延法によって継目無管に製管する場合の圧延疵を防止できること、を知見した。
【0008】
本発明はこのような知見に基づいて構成したものであり、その要旨は以下の通りである。
(1) 質量%で、 C :0.001〜0.05%、 Si:0.5%以下、 Mn:0.1〜1.5%、 P :0.03%以下、 S :0.0019%以下、 Cr:10〜14%、 Ni:2〜8%、 Mo:0.5〜3%、 Cu:0.5超〜3%、 Al:0.2%以下、 N :0.001〜0.05%、 B :0.0005〜0.02%、 O :0.005%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とする表面品質に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管。
(2) 上記(1)記載の成分の鋼に、さらに質量%で、 Ca:0.001〜0.01%、 Mg:0.0005〜0.01%、 REM:0.001〜0.05%、 Zr:0.01〜0.05%、 Ti:0.005〜0.05%の1種または2種以上を含有することを特徴とする表面品質に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管。
(3) 上記(1)又は(2)記載の成分の鋼に、さらに質量%で、 Nb:0.05〜0.5%、 V :0.05〜0.5%、 W :0.5〜3%の1種または2種以上を含有することを特徴とする表面品質に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。1.5質量%のCuを含有するModified13Cr鋼(0.02C−0.02N−1.5Cu−12.2Cr−5.8Ni−2.0Mo一0.0018S)の熱間加工性に及ぼすBの影響を図1に示す。図1の縦軸と横軸はそれぞれ、絞り値と変形温度T1 を示している。図1に示す結果は図2に示した条件で熱間引張試験を行い得られたものである。すなわち、1250℃に加熱し1分保定後、変形温度(T1 ℃)まで10℃/secで冷却し、その温度で1分間保定後、3/secの歪み速度で引張試験を行った。試験後の破断部の断面積を試験前の断面積で割った値を絞り値と定義する。絞り値が高いほど熱間加工性は良好である。これまでの知見から、絞り値が75%以上あればその温度で良好な熱間加工性を示すことがわかっている図1より、1.5質量%のCuを含有するModified13Cr鋼の熱間加工性は、S含有量が低い場合にはB添加により大幅に改善することがわかる。
【0010】
さらに、べ一ス成分がほぼ同じ(0.02C−0.02N−12.2Cr−5.8Ni−2.0Mo)でCu,S及びB含有量のみ異なる組成の217mm×217mm断面のブルームを、マンネスマン方式の熱間圧延法によって外径178mm、肉厚11.5mmの継目無管に造管し、圧延終了後、パイプの表面疵の発生状況を観察し、Cu,S及びB含有量と表面疵発生状況の関係を詳細に調査した。その結果を図3に示す。図3より、本鋼種においては、Cuを3質量%以下に制限し、Sを0.0019質量%以下に制限し、さらに、Bを0.0005〜0.02質量%添加すれば、表層部の熱間加工性が著しく改善し、マンネスマン方式の圧延法によって継目無管に製管する場合の圧延疵を防止できることがわかる。また、Cu含有量が3質量%を超えるとS含有量を制限し、かつ適量のBを添加しても圧延疵を防止することは困難であることがわかる。
【0011】
本発明におけるマルテンサイト系ステンレス鋼の成分限定理由は以下の通りである。成分の含有量は質量%である。
C:CはCr炭化物などを形成し耐食性を劣化させる元素である。一方、強力なオーステナイト形成元素でもあり、高温加熱時にδフェライト相の生成を抑制する効果がある。しかし、0.001%未満ではその効果は発現されず、0.05%を超えて含有されると粒界にCr炭化物が多量に析出し、Cr欠乏層が形成されるために耐CO腐食特性が低下し、また、粒界強度が低下するために耐硫化物応力割れ性が劣化する。さらに溶接性も劣化する。従って、C含有量は0.001〜0.05%とした。
【0012】
Si:Siは製鋼工程において脱酸剤として添加され残存するものである。0.5%を超えて含有すると靭性及び耐硫化物応力割れ性が劣化することから、上限を0.5%とした。
【0013】
Mn:Mnはオーステナイト安定化元素であり、高温加熱時にδフェライト相の生成を抑制する効果がある。またMnSを形成してSの有害性を低減する効果もある。しかし、0.1%未満ではそれらの効果は発現されず、1.5%を超えて含有されると、粒界強度が低下するために耐硫化物応力割れ性及び靭性が劣化する。従って、Mn含有量は0.1〜1.5%とした。
【0014】
P:Pは粒界に偏析して粒界強度を低下させ、耐硫化物応力割れ性及び靭性を劣化させる不純物元素であり、可及的低レベルが望ましいが、現状精錬技術の到達可能レベルとコストを考慮して、上限を0.03%とした。
【0015】
S:Sは熱間加工性を劣化させる不純物元素である。0.0019%を超えて含有されると、Bによる熱間加工性改善効果が十分には得られず、製管時に表面疵が発生するため、上限を0.0019%とした。
【0016】
Cr:Crは耐食性を向上させる元素であり、ステンレス鋼として十分な耐食性を得るには10%以上含有されることが必要である。一方、フェライト安定化元素でもあり、14%を超えて含有されると、高温加熱時にδフェライト相が生成して熱間加工性が劣化する。従って、Cr含有量は10〜14%とした。
【0017】
Ni:NiはCr含有鋼において耐食性を向上させる元素である。また、強力なオーステナイト形成元素であり、高温加熱時にδフェライト相の生成を抑制する効果がある。しかし、2%未満ではそれらの効果は発現されず、8%を超えて含有されると、Ac1 変態点が大幅に低下し強度調質が困難になる。従って、Ni含有量は2〜8%とした。
【0018】
Mo:Moは耐食性を向上させるのに有効な元素である。しかし、0.5%未満ではその効果は発現されないため、下限を1.0%とした。一方、Moは強力なフェライト安定化元素でもあり、3%を超えて含有されると、高温加熱時にδフェライト相が生成して熱間加工性が劣化する。従って、Mo含有量は0.5〜3%とした。
【0019】
Cu:Cuは耐食性を向上させるのに有効な元素である。特に、Niと複合添加することにより腐食皮膜の安定性を改善し、耐CO腐食特性を格段に向上させることができる。また、オーステナイト安定化元素であり高温加熱時にδフェライト相の生成を抑制する効果がある。しかし、0.5%未満ではそれらの効果は発現せず、また、3%を超えて添加すると、Cuの粒界偏析により粒界強度が低下し熱間加工性が著しく劣化するため、S含有量を制限し、かつ適量のBを添加しても圧延疵を防止することが困難である。従って、Cu含有量は0.5%超〜3%以下とした。
【0020】
Al:AlはSi同様に製鋼工程において脱酸剤として添加され残存するものである。0.2%を超えて含有されると、AlNが多量に形成されて熱間加工性及び靭性が低下する。従って、上限を0.2%とした。
【0021】
N:は強力なオーステナイト形成元素であり、高温加熱時にδフェライト相の生成を抑制する効果がある。また、微細な窒化物は高温加熱時の結晶粒成長を抑制し熱間加工性を向上させる効果がある。しかし、0.001%未満ではそれらの効果は発現されず、0.05%を超えて含有されると粗大な窒化物が析出して熱間加工性及び靭性が劣化する。さらに溶接性も劣化する。従って、N含有量は0.001〜0.05%とした。
【0022】
B:Bは自ら粒界に偏析することにより粒界結合力を向上させると共に、S及びCuの粒界偏析を抑制し、粒界強度を高め、熱間加工性及び耐硫化物応力割れ性を向上させるのに有効な元素である。しかし、0.0005%未満ではその効果は発現されず、0.02%を超えて含有すると溶融脆化温度が大幅に低下し、熱間加工温度域が著しく制限されるとともに、粗大なホウ化物を形成し熱間加工性、靭性及び溶接性が劣化する。従って、B含有量は0.0005〜0.02%とした。
【0023】
O:製鋼工程での脱酸後に残存するOは非金属介在物として鋼中に残留して清浄度を害し、熱間加工性、耐食性及び靭性を劣化させる不純物元素であり、可及的低レベルが望ましいが、現状精錬技術の到達可能レベルとコストを考慮して、上限を0.005%とした。
【0024】
Ca,Mg,REM,Zr,Ti:これらの元素はSによる熱間加工性劣化を抑制するものであり、必要に応じて添加するが、含有量が少なすぎるとその効果は発現せず、多すぎると粗大な酸化物や窒化物を形成して耐硫化物応力割れ性や靭性を劣化させるので、Caは0.001〜0.01%、Mgは0.0005〜0.01%、REMは0.001〜0.05%、Zrは0.01〜0.05%、Tiは0.005〜0.05%とした。
【0025】
Nb,V,W:これらの元素は耐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加するが、含有量が少なすぎるとその効果が発現せず、多すぎると靭性を劣化させるので、Nbは0.05〜0.5%、Vは0.05〜0.5%、Wは0.5〜3%添加する。
【0026】
本発明鋼は、主にマンネスマン方式の熱間圧延法によって継目無管に造管される。ここでいうマンネスマン方式の圧延法とは、通常の継目無鋼管製造のための熱間圧延法で、矩形断面もしくは丸断面の製管用素材(以下、管材と称す)を用い、プレスロール穿孔法あるいはマンネスマン穿孔法により穿孔した後、必要に応じて傾斜圧延機(エロンゲータ)により延伸し、さらにプラグミルあるいはマンドレルミルで肉厚を調整し、最終仕上圧延機(サイザーミルあるいはストレッチレデューサー)で所定の外径に成形することにより造管していく一連のプロセスである。
【0027】
【実施例】
表1に示す組成の217mm×217mm断面のブルームをマンネスマン方式の熱間圧延法によって外径178mm、肉厚11.5mmの継目無管に造管した。圧延終了後、パイプの表面疵発生状況を調査した。結果を表1に併せて示す。本発明例(No.1〜10)では製管時の表面疵は発生していない。一方、Cu,S,B含有量のうち1つ以上が本発明の成分限定範囲を超えている比較例(No.11〜20)では製管時に表面疵が発生している。以上により、Cu,S,B含有量が本発明の成分限定範囲内であれば、マンネスマン方式の熱間圧延法によって継目無管に製管するときに圧延疵を防止できることが明らかである。
【0028】
【表1】
【0029】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、Cuを0.5質量%を超えて含有し、かつ、マンネスマン方式の圧延法によって継目無管に製管する時に圧延疵が発生しない、表面品質に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Modified13Cr鋼(0.02C−0.02N−1.5Cu−12.2Cr−5.8Ni−2.0Mo−0.0018S)の熱間加工性に及ぼすBの影響を示す図表である。
【図2】熱間引張試験の条件を示す図表である。
【図3】Cu,S及びB含有量と表面疵発生状況の関係を示す図表である。
Claims (3)
- 質量%で、C :0.001〜0.05%、Si:0.5%以下、Mn:0.1〜1.5%、P :0.03%以下、S :0.0019%以下、Cr:10〜14%、Ni:2〜8%、Mo:0.5〜3%、Cu:0.5超〜3%、Al:0.2%以下、N :0.001〜0.05%、B :0.0005〜0.02%、O :0.005%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とする表面品質に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管。
- 請求項1記載の成分の鋼に、さらに質量%で、Ca:0.001〜0.01%、Mg:0.0005〜0.01%、REM:0.001〜0.05%、Zr:0.01〜0.05%、Ti:0.005〜0.05%の1種または2種以上を含有することを特徴とする表面品質に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管。
- 請求項1又は2記載の成分の鋼に、さらに質量%で、Nb:0.05〜0.5%、V :0.05〜0.5%、W :0.5〜3%の1種または2種以上を含有することを特徴とする表面品質に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11975099A JP4035919B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 表面品質に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11975099A JP4035919B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 表面品質に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000313941A JP2000313941A (ja) | 2000-11-14 |
JP4035919B2 true JP4035919B2 (ja) | 2008-01-23 |
Family
ID=14769233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11975099A Expired - Fee Related JP4035919B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 表面品質に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4035919B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
JP5659061B2 (ja) * | 2011-03-29 | 2015-01-28 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 耐熱性と加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法 |
CA2909232C (en) | 2013-04-24 | 2017-04-25 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Low-oxygen clean steel and low-oxygen clean steel product |
MX2022012281A (es) * | 2020-04-01 | 2022-10-27 | Nippon Steel Corp | Material de acero. |
CN114480952B (zh) * | 2020-11-13 | 2023-04-07 | 中国科学院金属研究所 | 一种高强高韧的含Cu低碳马氏体不锈钢及其热处理工艺 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0762499A (ja) * | 1993-08-26 | 1995-03-07 | Kawasaki Steel Corp | 油井管用マルテンサイト系ステンレス鋼 |
EP0771366B1 (en) * | 1994-07-21 | 1999-06-02 | Nippon Steel Corporation | Martensitic stainless steel having excellent hot workability and sulfide stress cracking resistance |
JPH0860238A (ja) * | 1994-08-23 | 1996-03-05 | Nippon Steel Corp | 熱間加工性および耐硫化物応力割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼の製造法 |
JP3254146B2 (ja) * | 1996-10-29 | 2002-02-04 | 川崎製鉄株式会社 | 耐応力腐食割れ性および高温引張り特性に優れた油井管用高強度マルテンサイト系ステンレス鋼 |
-
1999
- 1999-04-27 JP JP11975099A patent/JP4035919B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000313941A (ja) | 2000-11-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2006109664A1 (ja) | フェライト系耐熱鋼 | |
JP6451874B2 (ja) | 油井用高強度継目無鋼管およびその製造方法 | |
JP5915818B2 (ja) | サワー環境で使用されるラインパイプ用継目無鋼管 | |
JP3633515B2 (ja) | 耐水素誘起割れ性に優れた熱延鋼板およびその製造方法 | |
JP3508715B2 (ja) | 高Cr鋼鋳片および継目無鋼管 | |
JP4035919B2 (ja) | 表面品質に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管 | |
JP3879723B2 (ja) | 耐水素誘起割れ性に優れた高強度継目無鋼管およびその製造方法 | |
JP3509604B2 (ja) | ラインパイプ用高Cr鋼管 | |
JP3921808B2 (ja) | 低温靭性に優れた高強度マルテンサイト系ステンレス鋼管およびその製造法 | |
JP3417219B2 (ja) | 熱間加工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 | |
JP3570288B2 (ja) | 熱間加工性に優れた高Crマルテンサイト系耐熱鋼 | |
JP7469616B2 (ja) | 油井用電縫鋼管およびその製造方法 | |
JP3598771B2 (ja) | 熱間加工性及び耐硫化物応力割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼及びその分塊圧延方法並びにこれらを用いた継目無鋼管及びその製造方法 | |
JP3814836B2 (ja) | 耐食性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管の製造法 | |
JP3744254B2 (ja) | 表面品質に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管 | |
JP4123528B2 (ja) | マルテンサイト系ステンレス鋼油井管の製造方法 | |
JP3477113B2 (ja) | 深絞り成形後の耐二次加工脆性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼板 | |
JP3921809B2 (ja) | 低温靭性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法 | |
JP6524440B2 (ja) | マルテンサイト鋼材 | |
JP4082288B2 (ja) | Mo含有オ−ステナイト系ステンレス鋼材とその鋼材の製造法 | |
JP3456468B2 (ja) | 被削性及び熱間加工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管 | |
JP7226595B2 (ja) | ラインパイプ用電縫鋼管 | |
JPH11140594A (ja) | 熱間加工性及び耐硫化物応力割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼継目無鋼管 | |
JP6536343B2 (ja) | マルテンサイト鋼材 | |
JPH09263831A (ja) | 低温靭性の優れた極厚高強度ベンド管の製造法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050816 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071022 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101109 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111109 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121109 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131109 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131109 Year of fee payment: 6 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131109 Year of fee payment: 6 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |