JP4367259B2 - 拡管性に優れる油井用継目無鋼管 - Google Patents
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Description
偏肉率(%)=〔(管の最大肉厚−管の最小肉厚)/管の平均肉厚〕×100
(発明項1) 組成が、質量%で、
C:0.05〜0.30%、
Si:0.2〜2%、
Mn:0.7〜4.0%、
P:0.03%以下、
S:0.015%以下、
N:0.007%以下、
O:0.005%以下
を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、組織中に相分率5体積%以上の残留γ相を有し、残部が低温変態相とフェライトからなることを特徴とする拡管性に優れる油井用継目無鋼管。
(発明項2) 前記組成に加えて、さらに、質量%で、
Al:0.06%以下、
Cr:0.05〜1%、
Ni:0.05〜2%、
Cu:0.05〜1%、
Nb:0.005〜0.2%、
V:0.005〜0.2%、
Ti:0.005〜0.2%、
Mo:0.05〜0.5%、
B:0.0005〜0.0035%、
Ca:0.001〜0.005%
のうち1種または2種以上を含有することを特徴とする発明項1記載の拡管性に優れる油井用継目無鋼管。
残留γ相を形成するためには高Cほど有利となるが、Cが0.30%を超えると強度‐靭性バランスが劣化する。一方、Cが0.05%未満では残留γ相の形成が困難となる。よってCは0.05〜0.30%とする。好ましくは0.08〜0.20%である。
一般的にSiは脱酸剤として添加され、強度上昇にも寄与しうるが、本発明においては残留γ相を制御冷却や二相域熱処理によって有利に形成させるために0.2%以上の添加が必要である。とくに制御冷却時にはCのγ相への濃化を促進し、残留γ相形成に有利に働く。一方、2%を超えて添加してもその効果は飽和するばかりか、熱間加工性が著しく劣化するから2%以下とする。好ましくは0.5〜1.5%である。
Mnは残留γ相の形成に重要で、低C、高Siとの複合下で0.7%以上含有することで、制御冷却や二相域熱処理時にγ相へ濃化して5体積%以上の残留γ相分率を効率的に達成させる。ただし、4.0%を超えて添加すると偏析が多くなり靭性や拡管性を低下させる。よってMnは0.7〜4.0%とする。好ましくは1.0〜3.5%である。
Pは鋼中に不純物として含まれ、粒界偏析しやすい元素であり、0.03%を超えて含有すると粒界強度を著しく低下させ靭性が低下する。よってPは0.03%以下に規制する。好ましくは0.015%以下である。
Sは鋼中に不純物として含まれる元素で主にMn系硫化物の介在物として存在する。0.015%を超えて含有すると粗大で伸展した介在物として存在し、靭性や拡管性が著しく低下する。よってSは0.015%以下に規制する。好ましくは0.006%以下である。また、Caによる介在物の形態制御も有効である。
Nは鋼中に不純物として含まれる元素であるが、0.007%を超えて含有すると粗大窒化物を形成して靭性や拡管性が低下する。よってNは0.007%以下に規制する。好ましくは0.005%以下である。
Oは鋼中に介在物として存在する。0.005%を超えて含有すると介在物が凝集して存在しやすくなり靭性や拡管性が低下する。よってOは0.005%以下に規制する。好ましくは0.003%以下である。
Alは必要に応じて脱酸剤として使用されるが、0.06%を超えて添加するとその効果が飽和するばかりか、アルミナ系介在物が増加して靭性や拡管性が低下するので、添加する場合は0.06%以下とするのが好ましい。
Crはパーライトの形成を抑制し、低温変態相の形成に寄与し、また低温変態相の変態点低下に伴う硬質化による高強度化にも寄与する。もっとも0.05%未満では効果が得られず、一方、1%を超えて添加しても効果が飽和するため、0.05〜1%とするのが好ましい。
Niは、強度、靭性、耐食性を向上させるのに有効な元素である。また、本発明においては、Mnと同様に制御冷却時や二相域熱処理時にγ相に濃化して残留γ相の形成にも大きく寄与する。またCuを添加した場合には熱間圧延時のCu割れを防止するのに有効である。これらの効果は0.05%以上の添加で発揮されるが、一方、高価である上、過剰に添加してもその効果が飽和するため、0.05〜2%とするのが好ましい。Cu割れの観点からは、((%Cu)×0.3)%以上添加するのが好ましい。
Cuは、強度、耐食性を向上させるために添加する。その効果は0.05%以上の添加で発揮されるが、一方、1%を超えると熱間脆化を引き起こしやすく、また靭性も低下するので、0.05〜1%とするのが好ましい。
Nbは、パーライトの形成を抑制し、低温変態相の形成に寄与するほか、炭窒化物の形成により高強度化に寄与する。しかし、0.005%未満では効果が得られず、一方、0.2%を超えて添加しても効果が飽和するので、0.005〜0.2%とするのが好ましい。
Vは、炭窒化物を形成して組織の微細化と析出強化により強度を上昇させる効果があるが、0.005%未満ではその効果が不明瞭であり、一方、0.2%を超えて添加すると効果が飽和し、連鋳割れ等の問題も引き起こすため、0.005〜0.2%とするのが好ましい。
Tiは、強い炭窒化物形成元素であり、N当量である((%N)×48/14)%程度の添加でN時効を抑制し、またB添加がある場合はBが鋼中NによりBNとして析出固定され、その効果が抑制されないように添加してもよい。さらに添加することで微細な炭化物を形成して強度を増加させる。0.005%未満では効果はなく、とくに((%N)×48/14)%以上添加するのが好ましい。ただし、0.2%を超えると、粗大な窒化物を形成しやすく、靭性や拡管性が劣化するため、0.2%以下とするのがよい。
Moは、固溶と炭化物形成とにより常温および高温での強度を上昇させる効果があるが、0.5%を超えるとその効果が飽和するばかりか高価となるので、0.5%以下とするのが好ましい。なお、強度上昇効果を発揮するには0.05%以上の添加が好ましい。
Bは、粒界強化元素として粒界割れを抑制して靭性向上に寄与する。その効果を発揮するには0.0005%以上が好ましく、一方、過剰に添加してもその効果は飽和するので0.0035%以下とするのが好ましい。
Caは、介在物の形態を球状に制御することを目的に添加され、その効果は0.001%以上で発揮されるが、0.005%を超えると飽和するので、0.001〜0.005%とするのが好ましい。
A1(℃)=723+29.1×(%Si)−10.7×(%Mn)−16.9×(%Ni)+16.9×(%Cr)
また、これらの鋼管の一部には次のノルマ処理またはQ/T処理の熱処理を行った。
ノルマ処理:890℃×20min加熱後空冷
Q/T処理:920℃×20min加熱後水冷→430〜530℃×30min焼戻し
各熱処理後の鋼管について、残留γ相分率をX線回折強度比にて定量し、光学顕微鏡およびSEM(走査型電子顕微鏡)観察により組織形態を調査し、さらに引張特性、拡管性を調査した。
2 プラグ
3 プラグ引き抜き方向
Claims (2)
- 組成が、質量%で、
C:0.05〜0.30%、
Si:0.2〜2%、
Mn:0.7〜4.0%、
P:0.03%以下、
S:0.015%以下、
N:0.007%以下、
O:0.005%以下
を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、組織中に相分率5体積%以上の残留γ相を有し、残部が低温変態相とフェライトからなることを特徴とする拡管性に優れる油井用継目無鋼管。 - 前記組成に加えて、さらに、質量%で、
Al:0.06%以下、
Cr:0.05〜1%、
Ni:0.05〜2%、
Cu:0.05〜1%、
Nb:0.005〜0.2%、
V:0.005〜0.2%、
Ti:0.005〜0.2%、
Mo:0.05〜0.5%、
B:0.0005〜0.0035%、
Ca:0.001〜0.005%
のうち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記載の拡管性に優れる油井用継目無鋼管。
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