JP4943325B2 - 拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管およびその製造方法 - Google Patents

拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4943325B2
JP4943325B2 JP2007520213A JP2007520213A JP4943325B2 JP 4943325 B2 JP4943325 B2 JP 4943325B2 JP 2007520213 A JP2007520213 A JP 2007520213A JP 2007520213 A JP2007520213 A JP 2007520213A JP 4943325 B2 JP4943325 B2 JP 4943325B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pipe
oil well
less
mass
expandable tubular
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
Application number
JP2007520213A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2006132441A1 (ja
Inventor
均 朝日
太郎 村木
英幸 中村
英司 津留
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2007520213A priority Critical patent/JP4943325B2/ja
Publication of JPWO2006132441A1 publication Critical patent/JPWO2006132441A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4943325B2 publication Critical patent/JP4943325B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • C21D1/22—Martempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/25—Hardening, combined with annealing between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius, i.e. heat refining ("Vergüten")
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/14—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes wear-resistant or pressure-resistant pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、油井・ガス井内で油井管を拡管して井戸の仕上げを行うエクスパンダブルチューブラ技術（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ Ｔｕｂｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）に適した、拡管後の靭性に優れるエクスパンダブルチューブラ用油井管およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油井用鋼管は井戸内に挿入してそのまま使用されていたが、近年、井戸内で１０〜３０％拡管して使用する技術が開発され、油井・ガス井開発コスト低減に大きく寄与するようになってきた。しかし、拡管によって塑性歪みが鋼管に導入されると、低温靭性が低下する。拡管して使用されるエクスパンダブルチューブラ用油井管に関する発明は、特許第３５６２４６１号公報に開示されているが、本来、拡管性能に大きく影響するミクロ組織について何ら述べられておらず、さらに、拡管後の靭性については何ら開示されていない。しかし、拡管性能に優れることは必須の条件であり、また、油井内での拡管過程で生じたキズからの破壊を防止するため、拡管後の靭性に優れた鋼管が要求されていた。
【特許文献１】
特許第３５６２４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、油井・ガス井内で油井管を拡管して井戸の仕上げを行うエクスパンダブルチューブラ技術（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ Ｔｕｂｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）に適した拡管前の降伏強度が４８２〜６８９ＭＰａ（７０〜１００ｋｓｉ）である、拡管後の靭性に優れるエクスパンダブルチューブラ用油井管およびその製造方法を提供するものである。
【０００５】
なお、拡管前の強度は、油井に鋼管を挿入し拡管までの間に破断、内圧によるバースト、外圧による圧潰を防ぐために必要な強度で、一般的な油井設計に使用される強度水準である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、拡管後の靭性におよぼす鋼の化学成分、製造方法について詳細に検討した。その結果、添加Ｃ量を低めたマルテンサイトを焼戻した組織にすることが最も効果的であることを見出した。
【０００７】
本発明は上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
（１） 質量％で、Ｃ：０．０３〜０．１４％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．３〜２．５％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０３％、Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．００１〜０．０１％以下、Ｂ：０．０００５〜０．００３％を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、下記式（１）で表されるＡ値が１．８以上であり、焼戻しマルテンサイト組織からなることを特徴とする拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管。
Ａ＝２．７Ｃ＋０．４Ｓｉ＋Ｍｎ＋０．４５Ｎｉ＋
０．４５Ｃｕ＋０．８Ｃｒ＋２Ｍｏ ・・・（１）
ここで、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏは各元素の含有量［質量％］である。
（２） 前記エクスパンダブルチューブラ用油井管に含まれるＳ量が０．００３質量％以下であり、質量％で、さらに、Ｎｂ：０．０１〜０．３％、Ｎｉ：０．１〜１．０％、Ｍｏ：０．０５〜０．６％、Ｃｕ：０．１〜１．０％、Ｖ ：０．０１〜０．３％の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に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管。
（３） 質量％で、さらに、Ｃａ：０．００１〜０．０１％を含有することを特徴とする（１）または（２）に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管。
（４） 前記エクスパンダブルチューブラ用油井管に含まれるＳ量が０．００３質量％以下であり、質量％で、さらに、Ｃｒ：０．１〜１．０％を含有し、Ｔｉ≧３．４Ｎを満足することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管。
（５） 前記エクスパンダブルチューブラ用油井管が、電縫鋼管を焼入れ・焼戻して製造されたものであることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管。
（６） 前記エクスパンダブルチューブラ用油井管の肉厚の最小値が平均肉厚の９５％以上であることを特徴とする、上記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管。
（７） 質量％で、Ｃ：０．０３〜０．１４％、Ｓｉ：０．８％以下、Ｍｎ：０．３〜２．５％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０３％、Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．００１〜０．０１％以下、Ｂ：０．０００５〜０．００３％を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、下記式（１）で表されるＡ値が１．８以上である鋼製素管を、Ａｃ3点＋３０℃以上の温度域から焼入れ、３５０〜７２０℃で焼戻すことにより焼戻しマルテンサイト組織とすることを特徴とする拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管の製造方法。
Ａ＝２．７Ｃ＋０．４Ｓｉ＋Ｍｎ＋０．４５Ｎｉ＋
０．４５Ｃｕ＋０．８Ｃｒ＋２Ｍｏ ・・・（１）
ここで、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏは各元素の含有量［質量％］である。
（８） 前記鋼製素管に含まれるＳ量が０．００３質量％以下であり、質量％で、さらに、Ｎｂ：０．０１〜０．３％、Ｎｉ：０．１〜１．０％、Ｍｏ：０．０５〜０．６％、Ｃｕ：０．１〜１．０％、Ｖ ：０．０１〜０．３％の１種または２種以上を含有することを特徴とする（７）に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管の製造方法。
（９） 前記鋼製素管が、質量％で、さらに、Ｃａ：０．００１〜０．０１％を含有することを特徴とする（７）または（８）に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管の製造方法。
（１０） 前記鋼製素管に含まれるＳ量が０．００３質量％以下であり、質量％で、さらに、Ｃｒ：０．１〜１．０％を含有し、Ｔｉ≧３．４Ｎを満足することを特徴とする（７）〜（９）のいずれか１項に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管の製造方法。
（１１） 前記鋼製素管が、電縫鋼管であることを特徴とする（７）〜（１０）のいずれか１項に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、油井管内で拡管した後、靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明者らは、拡管性および拡管後の靭性におよぼす鋼の化学成分、製造方法について詳細に検討した。その結果、拡管性は均質な組織である焼戻しマルテンサイトが優れ、拡管後の靭性の向上には添加Ｃ量を低めたマルテンサイトを焼戻した組織にすることが最も効果的であることを見出した。しかしながら、一般に添加Ｃ量を低減すると焼入れ性が低下して焼入れ時にフェライトが生成しやすく、フェライトが少量でも生成すると拡管時にその部分からき裂が発生してしまう。
【００１０】
特許文献１に記載の発明おいては、鋼管の強度が低下すると共にＣ量を低減する必要があると述べている。しかし、Ｂ無添加低Ｃ鋼では焼入れ性が低く、焼入れ処理を行っても、到底マルテンサイトは得られない。１０ｍｍ前後の肉厚の鋼管を実質的にマルテンサイトにするためには、Ａ値が１．８以上となるような合金を含む必要がある。
【００１１】
一方、拡管用に使用されるエクスパンダブルチューブラ用油井管にＢを添加すると、低Ｃでも焼入れ処理によりマルテンサイトが得られ、高強度の拡管性に優れ且つ拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管が製造できる。
【００１２】
このような鋼管の造管方法は特に規定する必要がなく、シームレス鋼管でも溶接鋼管でも可能であるが、偏肉度に優れた電縫鋼管が特に望ましい。
【００１３】
次に化学成分の限定理由について述べる。基本的には前記の製造条件で油井用鋼管に要求される降伏強度が４８２〜６８９ＭＰａの厚さ７〜１５ｍｍの高強度鋼で、拡管性に優れ、拡管後の靭性に優れた化学成分範囲に限定した。なお、油井中の温度は０℃以上であるため、０℃での靭性を念頭に置いた。
【００１４】
Ｃは、焼入れ性を高め、鋼の強度向上に必須の元素であり、目標とする強度を得るために必要な下限は、０．０３％である。しかし、Ｃ量が多過ぎると、拡管後の靱性が低下するため、その上限を０．１４％とした。
【００１５】
Ｓｉは、脱酸や強度向上のために添加する元素であるが、多く添加すると低温靱性を著しく劣化させるので、上限を０．８％とした。鋼の脱酸はＡｌでもＴｉでも十分可能であり、Ｓｉは必ずしも添加する必要はない。従って、下限は限定しないが、通常、不純物として０．１％以上含まれる。
【００１６】
Ｍｎは、焼入れ性を高め高強度を確保する上で不可欠な元素である。その下限は０．３％である。しかし、Ｍｎが多過ぎると、マルテンサイトを多量に生成して高強度になり過ぎるため、上限を２．５％とした。
【００１７】
さらに、本発明鋼では、必須の元素としてＢおよびＴｉを含有する。
【００１８】
Ｂは、低Ｃ鋼の焼入れ性を高め、焼入れによりマルテンサイト組織を得るための必須元素である。０．０００５％以下では焼入れ性向上効果が十分でなく、０．００３％を超えて含有すると、粒界に析出して靭性を低下するため、０．０００５〜０．００３％とした。但し、Ｂが焼入れ性向上に寄与するためには、ＢＮの生成を防止する必要があり、このためＮをＴｉＮとして固定する必要がある。
【００１９】
Ｎが低い場合でも、Ｔｉは、最低０．００５％の添加が必要であり、一方、０．０３％を越えて多量に添加すると粗大なＴｉＮおよびＴｉＣの析出のために靭性が低下する。さらに、ＮをＴｉＮとして固定するためにはＴｉ≧３．４Ｎを満足することが望ましい。
【００２０】
Ａｌは、通常脱酸材として鋼に含まれる元素であり、組織の微細化にも効果を有する。しかし、Ａｌ量が０．１％を越えるとＡｌ系非金属介在物が増加して鋼の清浄度を害するので、上限を０．１％とした。しかし、脱酸はＴｉあるいはＳｉでも可能であり、Ａｌは必ずしも添加する必要はない。従って、下限は限定しないが、通常、不純物として０．００１％以上含まれる。
【００２１】
Ｎは、ＴｉＮを形成し、スラブ再加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制して母材の低温靱性を向上させる。このために必要な最小量は０．００１％である。しかし、Ｎ量が過ぎるとＴｉＮが粗大化して、表面疵、靭性劣化等の弊害が生じるので、その上限は０．０１％に抑える必要がある。
【００２２】
さらに、本発明では、不純物元素であるＰ、Ｓ量をそれぞれ０．０３％、０．０１％以下とする。この主たる理由は母材の低温靱性をより一層向上させ、特に溶接部の靭性を改善するためである。Ｐ量の低減は、連続鋳造スラブの中心偏析を軽減するとともに、粒界破壊を防止して低温靱性を向上させる。また、Ｓ量の低減は、熱間圧延で延伸化するＭｎＳを低減して延靱性を向上させる効果がある。特に、Ｓ量を０．００３％以下に低減すると靭性が最も良好になる。両者共、少ない程望ましいが、特性とコストのバランスで決定する必要がある。
【００２３】
次に、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｖ、を添加する目的について説明する。これらの元素を添加する主たる目的は、本発明鋼の優れた特徴を損なうことなく、強度・靱性の一層の向上や製造可能な鋼材サイズの拡大を図るためである。
【００２４】
Ｎｂは、Ｂと共存してＢの焼入れ性向上効果を高める効果がある。さらに、焼入れ時に結晶粒の粗大化を抑制して、靭性を向上させる。０．０１％未満ではその効果が十分でなく、０．３％を越えて過剰に添加すると焼戻し時にＮｂＣが多量に析出して靭性を却って低下させるので、０．０１〜０．３％とした。
【００２５】
Ｎｉを添加する目的は、焼入れ性を向上させることである。Ｎｉは、ＭｎやＣｒ、Ｍｏ添加に比較して低温靱性の劣化が少ない。このような効果は、Ｎｉが０．１％より少ないと不十分である。一方、添加量が多過ぎると、焼戻し中に逆変態が生じやすくなるため、その上限を１．０％とした。
【００２６】
Ｍｏは、鋼の焼入れ性を向上させ、高強度を得るために添加する。また、ＭｏはＮｂと共存して制御圧延時にオーステナイトの再結晶を抑制し、焼入れ前のオーステナイト組織の微細化にも効果がある。この効果はＭｏが０．０５％より少ないと不十分である。一方、過剰なＭｏ添加はマルテンサイトを多量に生成して高強度になり過ぎるため、その上限を０．６％とした。
【００２７】
Ｃｒは、母材、溶接部の強度を増加させるが、この効果はＣｒが０．１％より少ないと不十分であるため、これを下限とする。一方、Ｃｒ量が多過ぎると焼戻し時に粒界に粗大な炭化物を生成し靭性を低下させるので、上限は１．０％とした。
【００２８】
Ｃｕを添加する目的は、焼入れ性を向上させることである。このような効果は、Ｃｕが０．１％より少ないと不十分である。一方、１．０％を越えて添加量が多すぎると、熱間圧延時に疵が発生しやすくなるので、０．１〜１．０％とした。
【００２９】
Ｖは、Ｎｂとほぼ同様の効果を有するが、その効果はＮｂに比較して弱く、０．０１％より少ない添加では十分な効果が得られない。一方、添加量が多過ぎると低温靭性を劣化させるので上限を０．３％とした。
【００３０】
次に、Ｃａ、ＲＥＭを添加する目的について説明する。ＣａおよびＲＥＭは、硫化物（ＭｎＳなど）の形態を制御し、低温靱性を向上させる。この効果は、Ｃａが０．００１％、ＲＥＭが０．００２％より少ないと不十分である。一方、Ｃａ量が０．０１％、ＲＥＭが０．０２％を越えて添加するとＣａＯ−ＣａＳまたはＲＥＭ−ＣａＳが大量に生成して大型クラスター、大型介在物となり、鋼の清浄度を害する。このためＣａ添加量の上限を０．０１％またはＲＥＭ添加量の上限を０．０２％に制限した。なお、Ｃａ添加量の好ましい上限は、０．００６％である。
【００３１】
さらに、十分な焼入れ性を確保し、焼入れ時にフェライトの生成を防止して拡管特性を向上させるために、Ａ＝２．７Ｃ＋０．４Ｓｉ＋Ｍｎ＋０．４５Ｎｉ＋０．４５Ｃｕ＋０．８Ｃｒ＋２ＭｏのＡが１．８以上を満足する必要がある。参考のために記すと、Ｂを添加しない鋼ではＡ＝２．７Ｃ＋０．４Ｓｉ＋Ｍｎ＋０．４５Ｎｉ＋０．４５Ｃｕ＋０．８Ｃｒ＋Ｍｏ−１となり、Ａ値を１．８以上にするために必要とされる合金添加量が多くなり現実的ではない。
【００３２】
なお、Ａ値を示す式において、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏは各元素の含有量［質量％］である。また、Ａ値を求める際に、選択的に含有するＮｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏの含有量が不純物レベルである場合、具体的には、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕの含有量が０．０５％未満の場合、Ｍｏの含有量が０．０２％未満の場合、それらの含有量は０［質量％］として計算する。
【００３３】
次に、化学成分以外の製造条件について説明する。
【００３４】
本発明は、鋼管の組織を低Ｃの焼戻しマルテンサイトに限定した。これは本発明の最も本質的な点であり、焼戻しマルテンサイトであることは拡管されるエクスパンダブルチューブラ用油井管の必須条件である。すなわち、所望の強度、靭性を考慮するとマルテンサイトやベイナイトを主体とした組織とする必要があるが、焼入れ性が不十分でマルテンサイト組織中に部分的にフェライトが生成すると、拡管時に軟らかいフェライト部に歪が集中して、小さい拡管率でき裂が発生する。
【００３５】
また、ベイナイト組織では混合組織となって均質性を得ることは困難である。この場合も、比較的軟らかい部分に歪が集中するため、低い拡管率でき裂が生成する。他方、焼入れにより均質なマルテンサイトを得た後、強度調整のために焼戻した組織は、均質性が非常に高いため、高い拡管率でもき裂が発生しない。
【００３６】
マルテンサイトを得るためにはオーステナイト単相域に加熱して急冷（焼入れ）する必要がある。加熱温度をＡｃ3点とするとオーステナイト域になるが、Ｂの焼入れ性向上効果を十分得るためにはＡｃ3点＋３０℃以上に加熱する必要がある。ここで急冷（焼入れ）とは、肉厚方向の全ての位置で概ね２０℃／秒以上となるような冷却を想定している。
【００３７】
焼入れされた鋼管は、強度調整のために焼戻される。焼戻し温度が３５０℃未満では組織が安定ではなく、７２０℃を超えるとオーステナイトが生成するため、焼戻し温度は３５０〜７２０℃とした。
【００３８】
高拡管率で割れが生じないためには拡管性は均質な組織である焼戻しマルテンサイトが優れるが、肉厚の薄い部分が存在すると、その部分に歪が集中して割れが発生する拡管率低下することがある。最薄肉部の肉厚が平均肉厚の９５％以上、望ましくは９７％以上であれば拡管性に及ぼす影響が極めて小さい。
【００３９】
これらの条件を満たすには、ホットコイルを冷間成形して製造され、肉厚変動が小さい電縫鋼管が好適である。なお、電縫管の溶接部及びその近傍は造管溶接時に若干増肉されている。したがって、平均肉厚の測定は、溶接部を中心として５０ｍｍの範囲を避けることが好ましい。
【００４０】
このようにして製造された鋼管は、油井中に挿入され、例えば、外径が鋼管の内径よりも大きいコーン型プラグを挿入して鋼管の下部から上部まで、鋼管内を移動させることによって、１０〜３０％拡管され使用される。この場合、拡管率は、油井管の内径の拡管前後の差を拡管前の内径で除し、百分率で表したものである。
【実施例１】
【００４１】
表１に示した化学成分を含有する鋼を転炉溶製鋼で、外径１９３．７ｍｍ、肉厚１２．７ｍｍの電縫鋼管とシームレス鋼管を製造した。なお、表１において空欄は、成分元素の含有量が検出限界未満であったことを意味する。これらの鋼管を表２の条件で熱処理を実施した。
【００４２】
また、これらの鋼管の肉厚を、溶接部を中心として５０ｍｍの範囲を避けるように、円周方向１０度おきに３６箇所の肉厚を超音波肉厚計で測定した。これらの３６箇所の肉厚の単純平均値（平均肉厚という。）と最小値を求めた。最小肉厚率は、肉厚の最小値を平均肉厚で除し、百分率として求めた。
【００４３】
その後、内径より２０％大きい最大径を有するコーン型プラグを鋼管内に挿入し、拡管率を２０％として拡管し、内径２０１．９６ｍｍの鋼管とした。プラグ挿入時は、鋼管内面との焼き付きを防止するため、二硫化モリブデンを含有するスプレー式潤滑材をプラグ表面に塗布した。拡管後、鋼管表面を詳細に観察し割れの有無を調べた。
【００４４】
このようにして製造した鋼管を用いて、靭性評価のためにシャルピー試験を実施した。シャルピー試験はＪＩＳ Ｚ ２２４２に従って、Ｖノッチ試験片を用いて０℃で行った。
【００４５】
結果を表２に示す。本発明に係る鋼管は、いずれも焼戻しマルテンサイト組織を呈して、拡管割れが発生せず、拡管後の靭性も１４０Ｊ以上と高い。一方、Ｎｏ．１１では、焼入れ温度が低いため、組織がマルテンサイトにならず、ベイナイトであるため、拡管割れが発生し、且つ拡管後靭性も低い。Ｎｏ．１２では、鋼成分のＣが高いため、拡管後靭性が低い。Ｎｏ．１３では、Ｂが添加されていないため、フェライトとベイナイトの混合組織となったため、拡管割れが発生し、拡管後靭性も低い。
【００４６】
さらに、拡管性能を評価するためにフレアー試験を実施した。フレアー試験は、頂角が６０°のポンチを割れが発生するまで鋼管に押し込み、割れが発生した時点でポンチの押し込みを停止するものである。この場合、拡管率は、割れが発生した時点での鋼管の内径と試験前の鋼管の内径との差を、試験前の鋼管の内径で除し、百分率で表したものである。拡管率を２０％として拡管した際に割れが発生した比較例は、フレアー拡管率も低い。また、拡管率を２０％の拡管に成功した鋼管の中でも、Ｎｏ．７のシームレス鋼管は最小肉厚比が低いため、フレアー試験での拡管率がやや低い。
【００４７】
【表１】
Figure 0004943325
【００４８】
【表２】
Figure 0004943325
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によれば、油井管内で拡管した後、靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管を提供することが可能となる。

Claims (11)

  1. 質量％で、
    Ｃ ：０．０３〜０．１４％、
    Ｓｉ：０．８％以下、
    Ｍｎ：０．３〜２．５％、
    Ｐ ：０．０３％以下、
    Ｓ ：０．０１％以下、
    Ｔｉ：０．００５〜０．０３％、
    Ａｌ：０．１％以下、
    Ｎ ：０．００１〜０．０１％以下、
    Ｂ ：０．０００５〜０．００３％
    を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、下記式（１）で表されるＡ値が１．８以上であり、焼戻しマルテンサイト組織からなることを特徴とする拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管。
    Ａ＝２．７Ｃ＋０．４Ｓｉ＋Ｍｎ＋０．４５Ｎｉ＋
    ０．４５Ｃｕ＋０．８Ｃｒ＋２Ｍｏ ・・・（１）
    ここで、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏは各元素の含有量［質量％］である。
  2. 前記エクスパンダブルチューブラ用油井管に含まれるＳ量が０．００３質量％以下であり、質量％で、さらに、
    Ｎｂ：０．０１〜０．３％、
    Ｎｉ：０．１〜１．０％、
    Ｍｏ：０．０５〜０．６％、
    Ｃｕ：０．１〜１．０％、
    Ｖ ：０．０１〜０．３％
    の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に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管。
  3. 質量％で、さらに、
    Ｃａ：０．００１〜０．０１％
    を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管。
  4. 前記エクスパンダブルチューブラ用油井管に含まれるＳ量が０．００３質量％以下であり、質量％で、さらに、
    Ｃｒ：０．１〜１．０％
    を含有し、
    Ｔｉ≧３．４Ｎ
    を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管。
  5. 前記エクスパンダブルチューブラ用油井管が、電縫鋼管を焼入れ・焼戻して製造されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管。
  6. 前記エクスパンダブルチューブラ用油井管の肉厚の最小値が平均肉厚の９５％以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のエクスパンダブルチューブラ用油井管。
  7. 質量％で、
    Ｃ ：０．０３〜０．１４％、
    Ｓｉ：０．８％以下、
    Ｍｎ：０．３〜２．５％、
    Ｐ ：０．０３％以下、
    Ｓ ：０．０１％以下、
    Ｔｉ：０．００５〜０．０３％、
    Ａｌ：０．１％以下、
    Ｎ ：０．００１〜０．０１％以下、
    Ｂ ：０．０００５〜０．００３％
    を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、下記式（１）で表されるＡ値が１．８以上である鋼製素管を、Ａｃ3点＋３０℃以上の温度域から焼入れ、３５０〜７２０℃で焼戻すことにより焼戻しマルテンサイト組織とすることを特徴とする拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管の製造方法。
    Ａ＝２．７Ｃ＋０．４Ｓｉ＋Ｍｎ＋０．４５Ｎｉ＋
    ０．４５Ｃｕ＋０．８Ｃｒ＋２Ｍｏ ・・・（１）
    ここで、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏは各元素の含有量［質量％］である。
  8. 前記鋼製素管に含まれるＳ量が０．００３質量％以下であり、質量％で、さらに、
    Ｎｂ：０．０１〜０．３％、
    Ｎｉ：０．１〜１．０％、
    Ｍｏ：０．０５〜０．６％、
    Ｃｕ：０．１〜１．０％、
    Ｖ ：０．０１〜０．３％
    の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７に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管の製造方法。
  9. 前記鋼製素管が、質量％で、さらに、
    Ｃａ：０．００１〜０．０１％
    を含有することを特徴とする請求項７または８に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管の製造方法。
  10. 前記鋼製素管に含まれるＳ量が０．００３質量％以下であり、質量％で、さらに、
    Ｃｒ：０．１〜１．０％
    を含有し、
    Ｔｉ≧３．４Ｎ
    を満足することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管の製造方法。
  11. 前記鋼製素管が、電縫鋼管であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管の製造方法。
JP2007520213A 2005-06-10 2006-06-09 拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管およびその製造方法 Expired - Fee Related JP4943325B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007520213A JP4943325B2 (ja) 2005-06-10 2006-06-09 拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管およびその製造方法

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005170540 2005-06-10
JP2005170540 2005-06-10
JP2006147073 2006-05-26
JP2006147073 2006-05-26
JP2007520213A JP4943325B2 (ja) 2005-06-10 2006-06-09 拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管およびその製造方法
PCT/JP2006/312080 WO2006132441A1 (ja) 2005-06-10 2006-06-09 拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2006132441A1 JPWO2006132441A1 (ja) 2009-01-08
JP4943325B2 true JP4943325B2 (ja) 2012-05-30

Family

ID=37498617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007520213A Expired - Fee Related JP4943325B2 (ja) 2005-06-10 2006-06-09 拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管およびその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20090044882A1 (ja)
EP (1) EP1892309B1 (ja)
JP (1) JP4943325B2 (ja)
CN (1) CN102206789B (ja)
WO (1) WO2006132441A1 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7846275B2 (en) 2006-05-24 2010-12-07 Kobe Steel, Ltd. High strength hot rolled steel sheet having excellent stretch flangeability and its production method
EP2192203B1 (en) * 2007-07-23 2018-11-21 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Steel pipes excellent in deformation characteristics and process for manufacturing the same
JP5660285B2 (ja) * 2010-05-31 2015-01-28 Ｊｆｅスチール株式会社 拡管性と低温靭性に優れた油井用溶接鋼管の製造方法および溶接鋼管
CN102517511B (zh) * 2012-01-11 2013-07-24 河北工业大学 高膨胀率石油套管用钢及其用于制作石油套管的方法
CN104109813B (zh) * 2014-07-03 2016-06-22 西南石油大学 一种高耐油气田采出水腐蚀的大膨胀率膨胀管用双相钢及其制备方法
CN105002425B (zh) * 2015-06-18 2017-12-22 宝山钢铁股份有限公司 超高强度超高韧性石油套管用钢、石油套管及其制造方法
CN106702289B (zh) * 2015-11-16 2018-05-15 宝鸡石油钢管有限责任公司 一种高均匀变形性能、高钢级sew膨胀管及其制造方法
CN106011638B (zh) * 2016-05-18 2017-09-22 宝鸡石油钢管有限责任公司 一种稠油热采井用膨胀套管及其制造方法
WO2019234851A1 (ja) * 2018-06-06 2019-12-12 日本製鉄株式会社 油井用電縫鋼管
NL2032426B1 (en) 2022-07-08 2024-01-23 Tenaris Connections Bv Steel composition for expandable tubular products, expandable tubular article having this steel composition, manufacturing method thereof and use thereof

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS616208A (ja) * 1984-06-21 1986-01-11 Nippon Steel Corp 硫化物応力腐食割れ抵抗性に優れた低合金高張力鋼の製造方法
JPS6210241A (ja) * 1985-07-08 1987-01-19 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐食性と圧潰強度の優れた継目無油井管用鋼
JPS6210240A (ja) * 1985-07-08 1987-01-19 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐食性と圧潰強度の優れた継目無油井管用鋼
JPH05271772A (ja) * 1991-12-06 1993-10-19 Nippon Steel Corp 耐硫化物応力割れ性に優れた油井用鋼管の製造法
JPH06184636A (ja) * 1992-12-18 1994-07-05 Nippon Steel Corp 溶接性の優れた高強度高靭性シームレス鋼管の製造法
JPH06322478A (ja) * 1993-02-26 1994-11-22 Nippon Steel Corp 耐硫化物応力割れ抵抗性に優れた高強度鋼およびその製造方法
JP2005146414A (ja) * 2003-10-20 2005-06-09 Jfe Steel Kk 拡管用継目無油井鋼管およびその製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2155950B (en) * 1984-03-01 1988-01-20 Nippon Steel Corp Erw-oil well pipe and process for producing same
JP3374659B2 (ja) * 1995-06-09 2003-02-10 日本鋼管株式会社 超高張力電縫鋼管およびその製造方法
JP4192537B2 (ja) * 1995-06-09 2008-12-10 Ｊｆｅスチール株式会社 超高張力電縫鋼管
JP4203143B2 (ja) * 1998-02-13 2008-12-24 新日本製鐵株式会社 耐炭酸ガス腐食性に優れた耐食鋼及び耐食油井管
JP4043004B2 (ja) * 1998-04-13 2008-02-06 三菱製鋼株式会社 耐応力腐食割れ性の優れた高強度、高靭性中空鍛造品の製造法および中空鍛造品
AR023265A1 (es) * 1999-05-06 2002-09-04 Sumitomo Metal Ind Material de acero de elevada resistencia para un pozo petrolero, excelente en el craqueo de la tension de sulfuros y metodo para producir un material deacero de elevada resistencia.
JP3562461B2 (ja) 2000-10-30 2004-09-08 住友金属工業株式会社 埋設拡管用油井管
CN1975094B (zh) * 2001-03-09 2011-09-21 住友金属工业株式会社 埋设扩管用钢管及油井用钢管的埋设方法
CA2490700C (en) * 2002-06-19 2014-02-25 Nippon Steel Corporation Oil country tubular goods excellent in collapse characteristics after expansion and method of production thereof
US7169239B2 (en) * 2003-05-16 2007-01-30 Lone Star Steel Company, L.P. Solid expandable tubular members formed from very low carbon steel and method
WO2005038067A1 (ja) * 2003-10-20 2005-04-28 Jfe Steel Corporation 拡管用継目無油井鋼管およびその製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS616208A (ja) * 1984-06-21 1986-01-11 Nippon Steel Corp 硫化物応力腐食割れ抵抗性に優れた低合金高張力鋼の製造方法
JPS6210241A (ja) * 1985-07-08 1987-01-19 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐食性と圧潰強度の優れた継目無油井管用鋼
JPS6210240A (ja) * 1985-07-08 1987-01-19 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐食性と圧潰強度の優れた継目無油井管用鋼
JPH05271772A (ja) * 1991-12-06 1993-10-19 Nippon Steel Corp 耐硫化物応力割れ性に優れた油井用鋼管の製造法
JPH06184636A (ja) * 1992-12-18 1994-07-05 Nippon Steel Corp 溶接性の優れた高強度高靭性シームレス鋼管の製造法
JPH06322478A (ja) * 1993-02-26 1994-11-22 Nippon Steel Corp 耐硫化物応力割れ抵抗性に優れた高強度鋼およびその製造方法
JP2005146414A (ja) * 2003-10-20 2005-06-09 Jfe Steel Kk 拡管用継目無油井鋼管およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006132441A1 (ja) 2006-12-14
EP1892309A4 (en) 2010-05-05
CN102206789B (zh) 2015-03-25
US20090044882A1 (en) 2009-02-19
CN102206789A (zh) 2011-10-05
EP1892309A1 (en) 2008-02-27
JPWO2006132441A1 (ja) 2009-01-08
EP1892309B1 (en) 2013-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4943325B2 (ja) 拡管後の靭性に優れたエクスパンダブルチューブラ用油井管およびその製造方法
RU2331698C2 (ru) Стальные листы для сверхвысокопрочных магистральных труб и сверхвысокопрочные магистральные трубы, обладающие прекрасной низкотемпературной ударной вязкостью, и способы их изготовления
JP4969915B2 (ja) 耐歪時効性に優れた高強度ラインパイプ用鋼管及び高強度ラインパイプ用鋼板並びにそれらの製造方法
JP4833835B2 (ja) バウシンガー効果の発現が小さい鋼管およびその製造方法
KR101603461B1 (ko) 변형 성능과 저온 인성이 우수한 고강도 강관, 고강도 강판 및 상기 강판의 제조 방법
JP5348386B2 (ja) 低降伏比かつ耐脆性亀裂発生特性に優れた厚肉高張力鋼板およびその製造方法
RU2509171C1 (ru) Высокопрочная сварная стальная труба и способ ее получения
US20090032246A1 (en) Oil country tubular good for expansion in well and duplex stainless steel used for oil country tubular good for expansion
JP4484123B2 (ja) 高強度かつ溶接熱影響部靭性に優れたクラッド鋼板用母材およびその製造方法
JP2006037147A (ja) 油井管用鋼材
EP3276026A1 (en) Thick steel sheet for structural pipe, method for manufacturing thick steel sheet for structural pipe, and structural pipe
KR101539520B1 (ko) 2상 스테인리스강
JP6256655B2 (ja) 構造管用鋼板、構造管用鋼板の製造方法、および構造管
CN101194038A (zh) 扩管后的韧性优良的膨胀管用油井管及其制造方法
JP7025950B2 (ja) 高強度高靱性を有するＣｕ含有低合金鋼およびその製造方法
JP2007131925A (ja) 低温靱性に優れた引張強さ９００ＭＰａ級以上の高強度ラインパイプ用鋼板およびそれを用いたラインパイプならびにそれらの製造方法
JP4824142B2 (ja) 強度、延性の良好なラインパイプ用鋼およびその製造方法
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
JP7469616B2 (ja) 油井用電縫鋼管およびその製造方法
JP4102103B2 (ja) 高強度ベンド管の製造法
JP6824415B2 (ja) 低温衝撃靭性及びｃｔｏｄ特性に優れた厚鋼板及びその製造方法
JPH11172374A (ja) 高強度高靭性ベンド管およびその製造法
JP4133566B2 (ja) 低温靭性の優れた高強度ベンド管の製造法
JP7498416B1 (ja) Ｃｒ－Ｎｉ合金管
JPH11310823A (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

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111011

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120221

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120229

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4943325

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150309

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150309

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150309

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees