JPH0375332A - 高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 - Google Patents
高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法Info
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- JPH0375332A JPH0375332A JP21104689A JP21104689A JPH0375332A JP H0375332 A JPH0375332 A JP H0375332A JP 21104689 A JP21104689 A JP 21104689A JP 21104689 A JP21104689 A JP 21104689A JP H0375332 A JPH0375332 A JP H0375332A
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は高強度かつ耐食性、耐応力腐食割れ性の優れた
マルテンサイト系ステンレス鋼とその製造方法に係り、
さらに詳しくは例えば石油・天然ガスの掘削、輸送及び
貯蔵において湿潤炭酸ガスや湿潤硫化水素を含む環境中
で高い腐食抵抗および割れ抵抗を有し強度の高い鋼とそ
の製造方法に関する。
マルテンサイト系ステンレス鋼とその製造方法に係り、
さらに詳しくは例えば石油・天然ガスの掘削、輸送及び
貯蔵において湿潤炭酸ガスや湿潤硫化水素を含む環境中
で高い腐食抵抗および割れ抵抗を有し強度の高い鋼とそ
の製造方法に関する。
（従来の技術）
近年生産される石油・天然ガス中には、湿潤な炭酸ガス
を多く含有する場合が増加している。こうした環境中で
炭素鋼や低合金鋼は著しく腐食することがよく知られて
いる。このため、掘削に使用される油井管や輸送に使用
されるラインパイプなどの防食対策として、腐食抑制剤
の添加が従来より行なわれてきた。しかし、腐食抑制剤
は高温ではその効果が失われる場合が多いことに加えて
、海洋油井や海底パイプラインでは腐食抑制剤の添加・
回収処理に要する費用は膨大なものとなり、適用できな
い場合が多い。従って、腐食抑制剤を添加する必要のな
い耐食材料に対するニーズが最近とみに高まっている。
を多く含有する場合が増加している。こうした環境中で
炭素鋼や低合金鋼は著しく腐食することがよく知られて
いる。このため、掘削に使用される油井管や輸送に使用
されるラインパイプなどの防食対策として、腐食抑制剤
の添加が従来より行なわれてきた。しかし、腐食抑制剤
は高温ではその効果が失われる場合が多いことに加えて
、海洋油井や海底パイプラインでは腐食抑制剤の添加・
回収処理に要する費用は膨大なものとなり、適用できな
い場合が多い。従って、腐食抑制剤を添加する必要のな
い耐食材料に対するニーズが最近とみに高まっている。
炭酸ガスを多く含む石油・天然ガス用の耐食材料として
は、耐食性の良好なステンレス鋼の適用がまず検討され
、例えばり、Ｊ、 クライン、コロージョン゛８４、
ペーパーナンバー２１１にあるように、高強度で比較的
コストの安い鋼としてＡｌ５Ｉ４１０あるいは４２０と
いった、１２〜１３％のＣｒを含有するマルテンサイト
系ステンレス鋼が広く使用され始めている。しかしなが
ら、これらの鋼は湿潤炭酸ガス環境ではあっても高温、
例えば１２０℃以上の環境やＣＩ−イオン濃度の高い環
境では耐食性が充分ではなくなり、腐食速度が大きいと
いう難点を有する。さらにこれらの鋼は、石油・天然ガ
ス中に硫化水素が含まれている場合には著しく耐食性が
劣化し、全面腐食や局部腐食、さらには応力腐食割れを
生ずるという難点を有している。
は、耐食性の良好なステンレス鋼の適用がまず検討され
、例えばり、Ｊ、 クライン、コロージョン゛８４、
ペーパーナンバー２１１にあるように、高強度で比較的
コストの安い鋼としてＡｌ５Ｉ４１０あるいは４２０と
いった、１２〜１３％のＣｒを含有するマルテンサイト
系ステンレス鋼が広く使用され始めている。しかしなが
ら、これらの鋼は湿潤炭酸ガス環境ではあっても高温、
例えば１２０℃以上の環境やＣＩ−イオン濃度の高い環
境では耐食性が充分ではなくなり、腐食速度が大きいと
いう難点を有する。さらにこれらの鋼は、石油・天然ガ
ス中に硫化水素が含まれている場合には著しく耐食性が
劣化し、全面腐食や局部腐食、さらには応力腐食割れを
生ずるという難点を有している。
このため上記のマルテンサイト系ステンレス鋼の使用は
、例えばＨｚＳ分圧が０．００１気圧といった極微量の
ＨｚＳを含むか、あるいは全＜ Ｈｉｓを含まない場合
に限られてきた。
、例えばＨｚＳ分圧が０．００１気圧といった極微量の
ＨｚＳを含むか、あるいは全＜ Ｈｉｓを含まない場合
に限られてきた。
これに対し、硫化水素による割れに対する抵抗を増した
マルテンサイト系ステンレス鋼として、例えば特開昭６
０−１７４８５９号公報、特開昭６２−５４０６３号公
報にみられる綱が提案されている。しかし、これらの鋼
もＣＯ２環境における耐食性が必ずしも充分ではなく、
また高価な合金元素であるニッケルを多量に使用するた
めコストが高いという難点を有している。
マルテンサイト系ステンレス鋼として、例えば特開昭６
０−１７４８５９号公報、特開昭６２−５４０６３号公
報にみられる綱が提案されている。しかし、これらの鋼
もＣＯ２環境における耐食性が必ずしも充分ではなく、
また高価な合金元素であるニッケルを多量に使用するた
めコストが高いという難点を有している。
（発明が解決しようとする課題）
本発明はこうした現状に鑑み、高温や高ＣＩ−イオン濃
度の炭酸ガス環境でも十分な耐食性を有し、硫化水素を
含む場合においてもＳ ＣＣ（ＳｔｒｅｓｓＣｏｒｒｏ
ｓｉｏｎ Ｃｒａｃｋｉｎｇ）に対して高い割れ抵抗を
有する安価なマルテンサイト系ステンレス鋼とその製造
方法を提供することを目的としている。
度の炭酸ガス環境でも十分な耐食性を有し、硫化水素を
含む場合においてもＳ ＣＣ（ＳｔｒｅｓｓＣｏｒｒｏ
ｓｉｏｎ Ｃｒａｃｋｉｎｇ）に対して高い割れ抵抗を
有する安価なマルテンサイト系ステンレス鋼とその製造
方法を提供することを目的としている。
（課題を解決するための手段）
本発明者らは、上記の目的を達成すべくマルテンサイト
系ステンレス鋼の成分を種々検討してきた結果、ついに
以下の知見を見出すに至った。
系ステンレス鋼の成分を種々検討してきた結果、ついに
以下の知見を見出すに至った。
まず、Ｃｒを１４％を超えて鋼に添加すると湿潤炭酸ガ
ス環境中における腐食速度が著しく小さくなり、かかる
鋼中にＣｕを添加すると腐食速度が一段と小さくなるこ
とを見出した。そしてこのＣｕの添加効果は、添加量を
１．２％以上とすると顕著であり、湿潤炭酸ガス環境中
に１８０℃以上まで実用的に使用できるようになること
を見出した。また、Ｃｕを１．２％以上添加した場合に
は、Ｃ量を０．１２％以下に低減しても焼入れ後にマル
テンサイト組織が得られることも見出した。ＣｕはＮｉ
に比べるとはるかに安価な元素であるので、１．２％以
上を添加しても材料コストの上昇は少ないのである。一
方、Ｃｕを１．２％以上添加しＣを０．１２％以下とし
た鋼にＮを０．００５％以上含有させると一段と高強度
が得られ、かつ耐食性も改善されることがわかった。こ
のとき、かかる成分を有する鋼は硫化水素を含む環境に
おいても高い割れ抵抗を有するという新知見も得られた
。
ス環境中における腐食速度が著しく小さくなり、かかる
鋼中にＣｕを添加すると腐食速度が一段と小さくなるこ
とを見出した。そしてこのＣｕの添加効果は、添加量を
１．２％以上とすると顕著であり、湿潤炭酸ガス環境中
に１８０℃以上まで実用的に使用できるようになること
を見出した。また、Ｃｕを１．２％以上添加した場合に
は、Ｃ量を０．１２％以下に低減しても焼入れ後にマル
テンサイト組織が得られることも見出した。ＣｕはＮｉ
に比べるとはるかに安価な元素であるので、１．２％以
上を添加しても材料コストの上昇は少ないのである。一
方、Ｃｕを１．２％以上添加しＣを０．１２％以下とし
た鋼にＮを０．００５％以上含有させると一段と高強度
が得られ、かつ耐食性も改善されることがわかった。こ
のとき、かかる成分を有する鋼は硫化水素を含む環境に
おいても高い割れ抵抗を有するという新知見も得られた
。
さらに本発明者らは検討を進め、Ｃｕを１．２％以上添
加し、Ｃを０．１２％以下に低減し、Ｎを０．００５％
以上添加した鋼中のＰを０．０２５％以下に低減し、Ｓ
を０．０１０％以下に低減するか、Ｏを０．００４％以
下に低減するかのいずれかを適用すると硫化水素を含む
環境における割れ抵抗が一段と改善されることを明らか
にした。一方、これらの鋼にＮｉ、 Ｍｏ。
加し、Ｃを０．１２％以下に低減し、Ｎを０．００５％
以上添加した鋼中のＰを０．０２５％以下に低減し、Ｓ
を０．０１０％以下に低減するか、Ｏを０．００４％以
下に低減するかのいずれかを適用すると硫化水素を含む
環境における割れ抵抗が一段と改善されることを明らか
にした。一方、これらの鋼にＮｉ、 Ｍｏ。
Ｗを添加すれば高温あるいは高ＣＩ−イオン濃度の湿潤
炭酸ガス環境での腐食速度を一段と減少できることも見
出した。
炭酸ガス環境での腐食速度を一段と減少できることも見
出した。
本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、
第１発明の要旨とするところは、重量％で、Ｃ０．０３
〜０．１２％、Ｓｉ１％以下、Ｍｎ２％以下、 Ｃｒ１
４％超１８％以下、Ｃｕ１．２〜５％、Ａｒ１．００５
〜０．２％、 Ｎ０．００５〜０．１５％を含有し、残
部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする高
強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼
にあり、 第２発明の要旨とするところは、第１発明の鋼において
不可避不純物のうち、重量％で、Ｐを０．０２５％以下
、Ｓをｏ、ｏｉｏ％以下に低減したことを特徴とする高
強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼
にあり、 第３発明の要旨とするところは、第１発明あるいは第２
発明の鋼において不可避不純物のうち、重量％で、０を
０．００４％以下に低減したことを特徴とする高強度か
つ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼にあり
、 第４発明の要旨とするところは、第１発明、第２発明あ
るいは第３発明の各鋼において、重量％で、Ｎｉ４％以
下、ＭＯ２％以下、Ｗ４％以下のうち１種または２種以
上を含有することを特徴とする高強度かつ耐食性の優れ
たマルテンサイト系ステンレス鋼にあり、 第５発明の要旨とするところは、第１発明、第２発明、
第３発明あるいは第４発明の基調において、重量％で、
Ｖ ０．５％以下、Ｔｉ０．２％以下、 ＮｂＯ３５％
以下、Ｔａ０．２％以下、Ｚｒ０．２％以下、 Ｈｆ０
０２％以下のうち１種または２種以上を含有することを
特徴とする高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系
ステンレス鋼にあり、 第６発明の要旨とするところは、第１発明、第２発明、
第３発明、第４発明あるいは第５発明の基調において、
重量％で、Ｃａ ０．００８％以下、希土類元素０．０
２％以下のうち１種または２種を含有することを特徴と
する高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステン
レス鋼にあり、第７発明の要旨とするところは、第１発
明、第２発明、第３発明、第４発明、第５発明あるいは
第６発明の基調において、９００〜１１００℃でオース
テナイト化した後、空冷以上の冷却速度で冷却し、次い
で５８０″Ｃ以上Ａ ｃ 、温度以下の温度で焼戻し処
理を施した後、空冷以上の冷却速度で冷却することを特
徴とする高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ス
テンレス鋼の製造方法にある。
〜０．１２％、Ｓｉ１％以下、Ｍｎ２％以下、 Ｃｒ１
４％超１８％以下、Ｃｕ１．２〜５％、Ａｒ１．００５
〜０．２％、 Ｎ０．００５〜０．１５％を含有し、残
部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする高
強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼
にあり、 第２発明の要旨とするところは、第１発明の鋼において
不可避不純物のうち、重量％で、Ｐを０．０２５％以下
、Ｓをｏ、ｏｉｏ％以下に低減したことを特徴とする高
強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼
にあり、 第３発明の要旨とするところは、第１発明あるいは第２
発明の鋼において不可避不純物のうち、重量％で、０を
０．００４％以下に低減したことを特徴とする高強度か
つ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼にあり
、 第４発明の要旨とするところは、第１発明、第２発明あ
るいは第３発明の各鋼において、重量％で、Ｎｉ４％以
下、ＭＯ２％以下、Ｗ４％以下のうち１種または２種以
上を含有することを特徴とする高強度かつ耐食性の優れ
たマルテンサイト系ステンレス鋼にあり、 第５発明の要旨とするところは、第１発明、第２発明、
第３発明あるいは第４発明の基調において、重量％で、
Ｖ ０．５％以下、Ｔｉ０．２％以下、 ＮｂＯ３５％
以下、Ｔａ０．２％以下、Ｚｒ０．２％以下、 Ｈｆ０
０２％以下のうち１種または２種以上を含有することを
特徴とする高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系
ステンレス鋼にあり、 第６発明の要旨とするところは、第１発明、第２発明、
第３発明、第４発明あるいは第５発明の基調において、
重量％で、Ｃａ ０．００８％以下、希土類元素０．０
２％以下のうち１種または２種を含有することを特徴と
する高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステン
レス鋼にあり、第７発明の要旨とするところは、第１発
明、第２発明、第３発明、第４発明、第５発明あるいは
第６発明の基調において、９００〜１１００℃でオース
テナイト化した後、空冷以上の冷却速度で冷却し、次い
で５８０″Ｃ以上Ａ ｃ 、温度以下の温度で焼戻し処
理を施した後、空冷以上の冷却速度で冷却することを特
徴とする高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ス
テンレス鋼の製造方法にある。
（作 用）
以下に本発明で成分および熱処理条件を限定した理由を
述べる。
述べる。
Ｃ：Ｃはマルテンサイト系ステンレス鋼の強度を上昇さ
せる元素として最も安定的かつ低コストであるから、必
要な強度を確保するために０．０３％以上の添加が必要
であるが、０．１２％を超えて添加すると耐食性を著し
く低下させることから、上限含有量は０．１２％とすべ
きである。
せる元素として最も安定的かつ低コストであるから、必
要な強度を確保するために０．０３％以上の添加が必要
であるが、０．１２％を超えて添加すると耐食性を著し
く低下させることから、上限含有量は０．１２％とすべ
きである。
Ｓｔ ： Ｓｔは脱酸のために必要な元素であるが、１
％を超えて添加すると耐食性を著しく低下させることか
ら、上限含有量は１％とすべきである。
％を超えて添加すると耐食性を著しく低下させることか
ら、上限含有量は１％とすべきである。
Ｍｎ ： Ｍｎは脱酸および強度確保のために有効な元
素であるが、２％を超えて添加するとその効果は飽和す
るので、上限含有量は２％とする。
素であるが、２％を超えて添加するとその効果は飽和す
るので、上限含有量は２％とする。
Ｃｒ ： Ｃｒはマルテンサイト系ステンレス鋼を構成
する最も基本的かつ必須の元素であって耐食性を付与す
るために必要な元素であるが、含有量が１４％以下では
耐食性が充分ではなく、一方１８％を超えて添加すると
他の合金元素をいかに調整してもマルテンサイト組織を
得るのが困難であって強度確保が困難になるので上限含
有量は１８％とすべきである。
する最も基本的かつ必須の元素であって耐食性を付与す
るために必要な元素であるが、含有量が１４％以下では
耐食性が充分ではなく、一方１８％を超えて添加すると
他の合金元素をいかに調整してもマルテンサイト組織を
得るのが困難であって強度確保が困難になるので上限含
有量は１８％とすべきである。
Ｃｕ ： Ｃｕは湿潤炭酸ガス環境におけるマルテンサ
イト系ステンレス鋼の腐食速度を著しく減少させ、Ｃお
よびＮの含有量を調整することによって硫化水素を含む
環境における割れ感受性を顕著に低下させる極めて有用
な元素であるが、含有量が１．２％未満ではこれらの効
果が不十分であり、５％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を著しく低下させるように
なるので、１．２〜５％の範囲に限定する。
イト系ステンレス鋼の腐食速度を著しく減少させ、Ｃお
よびＮの含有量を調整することによって硫化水素を含む
環境における割れ感受性を顕著に低下させる極めて有用
な元素であるが、含有量が１．２％未満ではこれらの効
果が不十分であり、５％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を著しく低下させるように
なるので、１．２〜５％の範囲に限定する。
ＡＩ：Ｎは脱酸のために必要な元素であって含有量がｏ
、ｏｏｓ％未満ではその効果が十分ではなく、０、２％
を超えて添加すると粗大な酸化物系介在物が鋼中に残留
して硫化水素中での割れ抵抗を低下させるので、含有量
範囲はｏ、ｏｏｓ〜０．２％とした。
、ｏｏｓ％未満ではその効果が十分ではなく、０、２％
を超えて添加すると粗大な酸化物系介在物が鋼中に残留
して硫化水素中での割れ抵抗を低下させるので、含有量
範囲はｏ、ｏｏｓ〜０．２％とした。
Ｎ：ＮはＣと同様にマルテンサイト系ステンレス鋼の強
度を上昇させる元素として有効であるが、０．００５％
未満ではその効果が充分ではなく、０．１５％を超える
とＣｒ窒化物を生成して耐食性を低下させ、また、割れ
抵抗をも低下させるので、含有量範囲は０．００５〜０
．１５％とした。
度を上昇させる元素として有効であるが、０．００５％
未満ではその効果が充分ではなく、０．１５％を超える
とＣｒ窒化物を生成して耐食性を低下させ、また、割れ
抵抗をも低下させるので、含有量範囲は０．００５〜０
．１５％とした。
以上が本発明における基本的成分であるが、本発明にお
いては必要に応じてさらに以下の元素を添加して特性を
一段と向上させることができる。
いては必要に応じてさらに以下の元素を添加して特性を
一段と向上させることができる。
Ｐ：Ｐは応力腐食割れ感受性を増加させる元素であるの
で少ないほうが好ましいが、あまりに少ないレベルにま
で低減させることは、いたずらにコストを上昇させるの
みで特性の改善効果は飽和するものであるから、本発明
の目的とする耐食性。
で少ないほうが好ましいが、あまりに少ないレベルにま
で低減させることは、いたずらにコストを上昇させるの
みで特性の改善効果は飽和するものであるから、本発明
の目的とする耐食性。
耐応力腐食割れ性を確保するのに必要十分なほど少ない
含有量として０．０２５％以下に低減すると耐応力腐食
割れ性が一段と改善される。
含有量として０．０２５％以下に低減すると耐応力腐食
割れ性が一段と改善される。
ＳＯ３はＰと同様に応力腐食割れ感受性を増加させる元
素であるので少ないほうが好ましいが、あまりに少ない
レベルにまで低減させることはいたずらにコストを上昇
させるのみで特性の改善効果は飽和するものであるから
、本発明の目的とする耐食性、耐応力腐食割れ性を確保
するのに必要十分なほど少ない含有量として０．０１０
％以下に低減すると耐応力腐食割れ性が一段と改善され
る。
素であるので少ないほうが好ましいが、あまりに少ない
レベルにまで低減させることはいたずらにコストを上昇
させるのみで特性の改善効果は飽和するものであるから
、本発明の目的とする耐食性、耐応力腐食割れ性を確保
するのに必要十分なほど少ない含有量として０．０１０
％以下に低減すると耐応力腐食割れ性が一段と改善され
る。
Ｏ：○は多量に存在すると粗大な酸化物系非金属介在物
クラスターを生成して応力腐食割れ感受性を増加させる
ので少ないほうが好ましいが、あまりに少ないレベルに
まで低減させることはいたずらにコストを上昇させるの
みで特性の改善効果は飽和するものであるから、本発明
の目的とする耐食性、耐応力腐食割れ性を一段と向上す
るのに必要充分なほど少ない含有量として０．００４％
以下に低減すると耐応力腐食割れ性が一段と改善される
。
クラスターを生成して応力腐食割れ感受性を増加させる
ので少ないほうが好ましいが、あまりに少ないレベルに
まで低減させることはいたずらにコストを上昇させるの
みで特性の改善効果は飽和するものであるから、本発明
の目的とする耐食性、耐応力腐食割れ性を一段と向上す
るのに必要充分なほど少ない含有量として０．００４％
以下に低減すると耐応力腐食割れ性が一段と改善される
。
Ｎｉ ： Ｎｉは１．２％以上のＣｕと共存して湿潤炭
酸ガス環境の耐食性をさらに改善するのに効果があるが
、４％を超えて添加してもその効果は飽和するばかりか
、いたずらにコストを上昇させるようになるので上限含
有量は４％とする。
酸ガス環境の耐食性をさらに改善するのに効果があるが
、４％を超えて添加してもその効果は飽和するばかりか
、いたずらにコストを上昇させるようになるので上限含
有量は４％とする。
Ｍｏ ： Ｍｏは１．２％以上のＣｕと共存して湿潤炭
酸ガス環境の耐食性を改善するのに効果があるが、２％
を超えて添加してもその効果は飽和するばかりか、靭性
なと他の特性を低下させるようになるので上限含有量は
２％とする。
酸ガス環境の耐食性を改善するのに効果があるが、２％
を超えて添加してもその効果は飽和するばかりか、靭性
なと他の特性を低下させるようになるので上限含有量は
２％とする。
ＷＯＷも１．２％以上のＣｕと共存して湿潤炭酸ガス環
境の耐食性を改善するのに効果があるが、４％を超えて
添加してもその効果は飽和するばかりか、靭性なと他の
特性を低下させるようになるので上限含有量は４％とす
る。
境の耐食性を改善するのに効果があるが、４％を超えて
添加してもその効果は飽和するばかりか、靭性なと他の
特性を低下させるようになるので上限含有量は４％とす
る。
Ｖ、 Ｔｉ、 Ｎｂ、 Ｔａ、 Ｚｒ＋ Ｈｆ： Ｖ、
Ｔｉ、 Ｎｂ、 Ｔａ、 Ｚｒ。
Ｔｉ、 Ｎｂ、 Ｔａ、 Ｚｒ。
Ｈｆは耐食性を一段と向上させるのに有効な元素である
が、Ｔｉ、 Ｚｒ、 Ｔａ、 Ｈｆでは０．２％、Ｎｂ
、 Ｖでは０．５％をそれぞれ超えて添加すると粗大な
析出物・介在物を生威して硫化水素含有環境における割
れ抵抗を低下させるようになるので上限含有量はＴｉ、
Ｚｒ、 Ｔａ、 Ｈｆでは０．２％、Ｎｂ、 Ｖでは
０．５％とする。
が、Ｔｉ、 Ｚｒ、 Ｔａ、 Ｈｆでは０．２％、Ｎｂ
、 Ｖでは０．５％をそれぞれ超えて添加すると粗大な
析出物・介在物を生威して硫化水素含有環境における割
れ抵抗を低下させるようになるので上限含有量はＴｉ、
Ｚｒ、 Ｔａ、 Ｈｆでは０．２％、Ｎｂ、 Ｖでは
０．５％とする。
Ｃａ、希土類元素：Ｃａおよび希土類元素（ＲＥＭ）は
熱間加工性の向上、耐食性の向上に効果のある元素であ
るが、Ｃａでは０．００８％を超えて、希土類元素では
０．０２％を超えて添加すると、それぞれ粗大な非金属
介在物を生成して逆に熱間加工性および耐食性を劣化さ
せるので、上限含有量はＣａでは０．００８％、希土類
元素では０．０２％とする。なお、本発明において希土
類元素とは原子番号が５７〜７１番および８９〜１０３
番の元素およびＹを指す。
熱間加工性の向上、耐食性の向上に効果のある元素であ
るが、Ｃａでは０．００８％を超えて、希土類元素では
０．０２％を超えて添加すると、それぞれ粗大な非金属
介在物を生成して逆に熱間加工性および耐食性を劣化さ
せるので、上限含有量はＣａでは０．００８％、希土類
元素では０．０２％とする。なお、本発明において希土
類元素とは原子番号が５７〜７１番および８９〜１０３
番の元素およびＹを指す。
上記の成分を有するステンレス鋼を熱処理してマルテン
サイト組織とし所定の強度を付与するに際し、オーステ
ナイト化温度を９００〜１１００℃としたのは、９００
℃より低い温度ではオーステナイト化が十分ではなく従
って必要な強度を得ることが困難だからであり、オース
テナイト化温度が１１００℃を超えると結晶粒が著しく
粗大化して硫化水素含有環境における割れ抵抗が低下す
るようになるので、オーステナイト化温度は９００−１
１００℃とする。
サイト組織とし所定の強度を付与するに際し、オーステ
ナイト化温度を９００〜１１００℃としたのは、９００
℃より低い温度ではオーステナイト化が十分ではなく従
って必要な強度を得ることが困難だからであり、オース
テナイト化温度が１１００℃を超えると結晶粒が著しく
粗大化して硫化水素含有環境における割れ抵抗が低下す
るようになるので、オーステナイト化温度は９００−１
１００℃とする。
オーステナイト化後の冷却における冷却速度を空冷以上
の冷却速度としたのは、空冷よりも遅い冷却速度ではマ
ルテンサイトが十分生成せず、所定の強度を確保するこ
とが困難になるからである。
の冷却速度としたのは、空冷よりも遅い冷却速度ではマ
ルテンサイトが十分生成せず、所定の強度を確保するこ
とが困難になるからである。
焼戻し温度を５８０℃以上Ａｃ＋温度以下としたのは、
焼戻し温度が５８０℃未満では充分な焼戻しが行われず
、焼戻し温度がＡ ｃ １温度を超えると一部がオース
テナイト化し、その後の冷却時にフレッシュ・マルテン
サイトを生威し、いずれも十分に焼戻しされていないマ
ルテンサイトが残留するために硫化水素含有環境におけ
る割れ感受性を増加させるためである。
焼戻し温度が５８０℃未満では充分な焼戻しが行われず
、焼戻し温度がＡ ｃ １温度を超えると一部がオース
テナイト化し、その後の冷却時にフレッシュ・マルテン
サイトを生威し、いずれも十分に焼戻しされていないマ
ルテンサイトが残留するために硫化水素含有環境におけ
る割れ感受性を増加させるためである。
焼戻し後の冷却における冷却速度を空冷以上の冷却速度
としたのは、空冷よりも遅い冷却速度では靭性が低下す
るためである。
としたのは、空冷よりも遅い冷却速度では靭性が低下す
るためである。
本発明鋼は、通常の熱間圧延によって鋼板として使用す
ることが可能であるし、熱間押出あるいは熱間圧延によ
って鋼管として使用することも可能であるし、棒あるい
は線として使用することも勿論可能である。本発明鋼は
、油井管あるいはラインパイプとしての用途のほか、バ
ルブやポンプの部品としてなど多くの用途がある。
ることが可能であるし、熱間押出あるいは熱間圧延によ
って鋼管として使用することも可能であるし、棒あるい
は線として使用することも勿論可能である。本発明鋼は
、油井管あるいはラインパイプとしての用途のほか、バ
ルブやポンプの部品としてなど多くの用途がある。
（実施例）
以下に本発明の実施例について説明する。
第１表に示す成分のステンレス鋼を溶製し、熱間圧延に
よって厚さ１２ｍｗ＊の鋼板とした後、第１表に併せて
示す条件で焼入れ焼戻し処理を施していずれも０．２％
オフセット耐力が６３ｋｇ／−以上の高強度ステンレス
鋼とした。なお、第１表中の焼戻し温度はいずれも基調
のＡｃｌ温度以下の温度である。次にこれらの鋼材から
試験片を採取して湿潤炭酸ガス環境における腐食試験、
および硫化水素含有環境におけるＳＣＣ試験を行なった
。湿潤炭酸ガス環境における腐食試験としては、厚さ３
ｔｔｒｍ、幅１５ｍｍ、長さ５０ｍの試験片を用い、試
験温度１５０℃および１８０℃のオートクレーブ中で炭
酸ガス分圧４０気圧の条件で３％ＮａＣ１水溶液中に３
０日間浸漬して、試験前後の重量変化から腐食速度を算
出した。腐食速度の単位はｃｍ／ｙで表示したが、−船
釣にある環境におけるある材料の腐食速度が０．１ｍ／
ｙ以下の場合、材料は十分耐食的であり使用可能である
と考えられている。
よって厚さ１２ｍｗ＊の鋼板とした後、第１表に併せて
示す条件で焼入れ焼戻し処理を施していずれも０．２％
オフセット耐力が６３ｋｇ／−以上の高強度ステンレス
鋼とした。なお、第１表中の焼戻し温度はいずれも基調
のＡｃｌ温度以下の温度である。次にこれらの鋼材から
試験片を採取して湿潤炭酸ガス環境における腐食試験、
および硫化水素含有環境におけるＳＣＣ試験を行なった
。湿潤炭酸ガス環境における腐食試験としては、厚さ３
ｔｔｒｍ、幅１５ｍｍ、長さ５０ｍの試験片を用い、試
験温度１５０℃および１８０℃のオートクレーブ中で炭
酸ガス分圧４０気圧の条件で３％ＮａＣ１水溶液中に３
０日間浸漬して、試験前後の重量変化から腐食速度を算
出した。腐食速度の単位はｃｍ／ｙで表示したが、−船
釣にある環境におけるある材料の腐食速度が０．１ｍ／
ｙ以下の場合、材料は十分耐食的であり使用可能である
と考えられている。
硫化水素含有環境における割れ試験としては、ＮＡｃＨ
（米国腐食技術者協会）の定めている標準試験法である
ＮＡｃＥ規格ＴＭ０１７７に準拠して試験したが、硫化
水素分圧は０．１気圧とし試験温度は１２０ ’Ｃとし
た。上記の試験条件の５％ＮａＣ１＋ ０．５％酢酸水
溶液中にセットした試験片に一定の単軸引張応力を負荷
し、７２０時間以内に破断するか否か、を調べた。試験
応力は各鋼材の０．２％オフセット耐力の６０％の値と
した。
（米国腐食技術者協会）の定めている標準試験法である
ＮＡｃＥ規格ＴＭ０１７７に準拠して試験したが、硫化
水素分圧は０．１気圧とし試験温度は１２０ ’Ｃとし
た。上記の試験条件の５％ＮａＣ１＋ ０．５％酢酸水
溶液中にセットした試験片に一定の単軸引張応力を負荷
し、７２０時間以内に破断するか否か、を調べた。試験
応力は各鋼材の０．２％オフセット耐力の６０％の値と
した。
試験結果を第１表に併せて示した。第１表のうち、腐食
試験結果において◎は腐食速度が０．０５ｍ／ｙ未満、
○は腐食速度が０．０５ ｍ／ ｙ以、に０．１０ｍ／
ｙ未満、×は腐食速度が０．１ ｍｍ／ ７以上０．５
ｔｕｇ ／ ｙ未満、××は腐食速度が０．５ ａｍ
／ ｙ以」二であったことをそれぞれ表わしており、Ｓ
ＣＣ試験結果において◎は破断しなかったもの、×は破
断したものをそれぞれ表わしている。なお、第１表にお
いて比較鋼の恥、２９はＡｌ５Ｉ ４２０鋼であり、−
０３０は９Ｃｒ−ＩＭｏ鋼であって、いずれも従来から
湿潤炭酸ガス環境で使用されている従来鋼である。
試験結果において◎は腐食速度が０．０５ｍ／ｙ未満、
○は腐食速度が０．０５ ｍ／ ｙ以、に０．１０ｍ／
ｙ未満、×は腐食速度が０．１ ｍｍ／ ７以上０．５
ｔｕｇ ／ ｙ未満、××は腐食速度が０．５ ａｍ
／ ｙ以」二であったことをそれぞれ表わしており、Ｓ
ＣＣ試験結果において◎は破断しなかったもの、×は破
断したものをそれぞれ表わしている。なお、第１表にお
いて比較鋼の恥、２９はＡｌ５Ｉ ４２０鋼であり、−
０３０は９Ｃｒ−ＩＭｏ鋼であって、いずれも従来から
湿潤炭酸ガス環境で使用されている従来鋼である。
第１表から明らかなように、本発明鋼である鋼ｋｌ＝２
８は、湿潤炭酸ガス環境において１８０℃という従来の
マルテンサイト系ステンレス鋼では考えられないような
高温であっても、実用的に使用可能な腐食速度である０
、１ｍｓ／ｙよりも腐食速度が小さく、かつ硫化水素含
有環境における割れ試験においても破断していないこと
から、優れた耐食性と耐応力腐食割れ性を有しているこ
とがわかる。これに対して比較鋼である綱に２９＝−３
４は湿潤炭酸ガス環境において１５０℃でも既に腐食速
度が０．１ ｒｕｎ ／ ｙを大きく上回っており、か
つ硫化水素含有環境における割れ試験番ごおいて破断し
ている。
８は、湿潤炭酸ガス環境において１８０℃という従来の
マルテンサイト系ステンレス鋼では考えられないような
高温であっても、実用的に使用可能な腐食速度である０
、１ｍｓ／ｙよりも腐食速度が小さく、かつ硫化水素含
有環境における割れ試験においても破断していないこと
から、優れた耐食性と耐応力腐食割れ性を有しているこ
とがわかる。これに対して比較鋼である綱に２９＝−３
４は湿潤炭酸ガス環境において１５０℃でも既に腐食速
度が０．１ ｒｕｎ ／ ｙを大きく上回っており、か
つ硫化水素含有環境における割れ試験番ごおいて破断し
ている。
（発明の効果）
以上述べたように、本発明は湿潤炭酸ガス環境における
優れた耐食性と湿潤硫化水素による割れに対して高い割
れ抵抗を有する鋼およびその製造方法を提供することを
可能としたものであり、産業の発展に貢献するところ極
めて大である。
優れた耐食性と湿潤硫化水素による割れに対して高い割
れ抵抗を有する鋼およびその製造方法を提供することを
可能としたものであり、産業の発展に貢献するところ極
めて大である。
２２３−
Claims (7)
- （１）重量％で、 Ｃ０．０３〜０．１２％、 Ｓｉ１％以下、 Ｍｎ２％以下、 Ｃｒ１４％超１８％以下、 Ｃｕ１．２〜５％、 Ａｌ０．００５〜０．２％、 Ｎ０．００５〜０．１５％ を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを
特徴とする高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系
ステンレス鋼。 - （２）不可避不純物のうち、重量％で、 Ｐを０．０２５％以下、 Ｓを０．０１０％以下 に低減したことを特徴とする請求項１記載の高強度かつ
耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼。 - （３）不可避不純物のうち、重量％で、 Ｏを０．００４％以下 に低減したことを特徴とする請求項１または２記載の高
強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス綱
。 - （４）付加成分として、重量％で、 Ｎｉ４％以下、 Ｍｏ２％以下、 Ｗ４％以下 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、２または３記載の高強度かつ耐食性の優れた
マルテンサイト系ステンレス鋼。 - （５）付加成分として、重量％で、 Ｖ０．５％以下、 Ｔｉ０．２％以下、 Ｎｂ０．５％以下、 Ｔａ０．２％以下、 Ｚｒ０．２％以下、 Ｈｆ０．２％以下 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、２、３または４記載の高強度かつ耐食性の優
れたマルテンサイト系ステンレス鋼。 - （６）付加成分として、重量％で、 Ｃａ０．００８％以下、 希土類元素０．０２％以下 のうち１種または２種を含有することを特徴とする請求
項１、２、３、４または５記載の高強度かつ耐食性の優
れたマルテンサイト系ステンレス鋼。 - （７）請求項１、２、３、４、５または６記載のマルテ
ンサイト系ステンレス鋼を、９００〜１１００℃でオー
ステナイト化した後、空冷以上の冷却速度で冷却し、次
いで５８０℃以上Ａｃ＿１温度以下の温度で焼戻し処理
を施した後、空冷以上の冷却速度で冷却することを特徴
とする高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステ
ンレス鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21104689A JP2745070B2 (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | 高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21104689A JP2745070B2 (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | 高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0375332A true JPH0375332A (ja) | 1991-03-29 |
| JP2745070B2 JP2745070B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=16599486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21104689A Expired - Fee Related JP2745070B2 (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | 高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2745070B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05255734A (ja) * | 1991-11-22 | 1993-10-05 | Nippon Steel Corp | 割れ感受性の小さいマルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6793744B1 (en) | 2000-11-15 | 2004-09-21 | Research Institute Of Industrial Science & Technology | Martenstic stainless steel having high mechanical strength and corrosion |
-
1989
- 1989-08-16 JP JP21104689A patent/JP2745070B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05255734A (ja) * | 1991-11-22 | 1993-10-05 | Nippon Steel Corp | 割れ感受性の小さいマルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2745070B2 (ja) | 1998-04-28 |
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Legal Events
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