JPS58210156A - 耐食性の優れた油井管用高強度合金 - Google Patents
耐食性の優れた油井管用高強度合金Info
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- JPS58210156A JPS58210156A JP9232882A JP9232882A JPS58210156A JP S58210156 A JPS58210156 A JP S58210156A JP 9232882 A JP9232882 A JP 9232882A JP 9232882 A JP9232882 A JP 9232882A JP S58210156 A JPS58210156 A JP S58210156A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、高強度並びに優れた耐食性、特に優れた耐
応力腐食割れ性を有し、これらの特性が要求される苛酷
な条件下での石油および天然ガスの採掘に用いられる油
井管用として用いるのに適した合金に関するものである
。
応力腐食割れ性を有し、これらの特性が要求される苛酷
な条件下での石油および天然ガスの採掘に用いられる油
井管用として用いるのに適した合金に関するものである
。
近年、油井および天然ガス井は深井戸化の傾向が著しく
、加えて産出前や産出ガス中には湿潤な硫化水素(H,
S)をはじめとして、炭酸ガス(CO2)や塩素イオン
(CA!−)などの腐食性成分が含まれることが多く1
士ってきている。
、加えて産出前や産出ガス中には湿潤な硫化水素(H,
S)をはじめとして、炭酸ガス(CO2)や塩素イオン
(CA!−)などの腐食性成分が含まれることが多く1
士ってきている。
このように井戸深さが増大すると、産出する原油やガス
の圧力、さらに地層の土圧が増加するようになると共に
、使用される油井管自身の自重による引張荷重も増加す
るようになることから これに使用される油井管には、
これらの力に耐え得る高強度が要求されるばかりでなく
、H2S、C4T)2、および(J−などの腐食性成分
を含有する油井およびガス井環境(以下→2S −CC
h −Cal 油井環境という)下での腐食の主たるも
のが応力腐食割れであることから、優れた耐応力腐食割
れ性を具備することが要求される。
の圧力、さらに地層の土圧が増加するようになると共に
、使用される油井管自身の自重による引張荷重も増加す
るようになることから これに使用される油井管には、
これらの力に耐え得る高強度が要求されるばかりでなく
、H2S、C4T)2、および(J−などの腐食性成分
を含有する油井およびガス井環境(以下→2S −CC
h −Cal 油井環境という)下での腐食の主たるも
のが応力腐食割れであることから、優れた耐応力腐食割
れ性を具備することが要求される。
一方、油井管の防食には、インヒビタと呼ばれる腐食抑
制剤を油井管内に投入する方法が一般的方法として用い
ら1ているが、この方法は油井およびガス井が海上にあ
る場合などには有効に活用できないことも多く、また十
分な成果も期待できない。さらに油井管を保護皮膜で被
覆する方法を用いる場合もあ・るが、この場合も十分な
防食成果は期待できない。
制剤を油井管内に投入する方法が一般的方法として用い
ら1ているが、この方法は油井およびガス井が海上にあ
る場合などには有効に活用できないことも多く、また十
分な成果も期待できない。さらに油井管を保護皮膜で被
覆する方法を用いる場合もあ・るが、この場合も十分な
防食成果は期待できない。
このような事情に鑑み、最近ではステンレス鋼をはじめ
とし、インコロイやハステロイ(いずれも商品名)など
の高級な材料を油井管の製造に用いる試みもなされて、
いるが、これらの材料のうち特にインコロイやハステロ
イは、いずれも高価なNiを多量に含有するために高価
なものとなるばかりでなく、いずれの材料もH2S −
Ca−Ct−油井環境下での腐食挙動についての詳細は
十分に解明されるに至っておらず、しかも深井戸用油井
管に要求される高強度を具備していないものである。
とし、インコロイやハステロイ(いずれも商品名)など
の高級な材料を油井管の製造に用いる試みもなされて、
いるが、これらの材料のうち特にインコロイやハステロ
イは、いずれも高価なNiを多量に含有するために高価
なものとなるばかりでなく、いずれの材料もH2S −
Ca−Ct−油井環境下での腐食挙動についての詳細は
十分に解明されるに至っておらず、しかも深井戸用油井
管に要求される高強度を具備していないものである。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、深井戸
や、苛酷な腐食環境、特にH2s −CO2−C6−油
井環境下での石油および天然ガスの採掘に十分耐え得る
高強度と優れた耐応力腐食割れ性を具備した油井管用材
料を得べく研究を行った結果、(a) )L!S −
CID2− C1!−油井環境下における腐食の主たる
ものは応力腐食割れであるが、この場合の応力腐食割れ
は、オーステナイトステンレス鋼における一般的な応力
腐食割れとは挙動を全く異にするものであること。すな
わち、一般の応力腐食割れがC1−の存在と深く係わる
ものであるのに対して、H2S −CO2−C1−油井
環境によるものでは、Cr−もさることながら、それ以
上に)(2Sの影響が大きいこと。
や、苛酷な腐食環境、特にH2s −CO2−C6−油
井環境下での石油および天然ガスの採掘に十分耐え得る
高強度と優れた耐応力腐食割れ性を具備した油井管用材
料を得べく研究を行った結果、(a) )L!S −
CID2− C1!−油井環境下における腐食の主たる
ものは応力腐食割れであるが、この場合の応力腐食割れ
は、オーステナイトステンレス鋼における一般的な応力
腐食割れとは挙動を全く異にするものであること。すな
わち、一般の応力腐食割れがC1−の存在と深く係わる
ものであるのに対して、H2S −CO2−C1−油井
環境によるものでは、Cr−もさることながら、それ以
上に)(2Sの影響が大きいこと。
(b) 油井管として実用に供される鋼管は、一般に
強度上の必要から冷間加工が施されるが、冷間加工は上
記応力腐食割れに対する抵抗性を著しく減少させること
。
強度上の必要から冷間加工が施されるが、冷間加工は上
記応力腐食割れに対する抵抗性を著しく減少させること
。
(c) H2S −CO2−Cl−油井環境での鋼の
溶出速度(腐食速度)は、扁、Cr=Ni、 Mo 、
およびWの含有量に依存し、これらの成分からなる表面
皮膜によって耐食性が 保持され、かつこれらの成分は
応力腐食割れに対してもその抵抗性を高め、特の効果を
もち、さらにW I4 ’tooの1の効果をもっこC
r (4) +Mo (4) + ’ N (%) :
25%以上、’vio(%> +−2−vv (%)
: 1.5〜4.0%。
溶出速度(腐食速度)は、扁、Cr=Ni、 Mo 、
およびWの含有量に依存し、これらの成分からなる表面
皮膜によって耐食性が 保持され、かつこれらの成分は
応力腐食割れに対してもその抵抗性を高め、特の効果を
もち、さらにW I4 ’tooの1の効果をもっこC
r (4) +Mo (4) + ’ N (%) :
25%以上、’vio(%> +−2−vv (%)
: 1.5〜4.0%。
を満足すると共に、Mn : 3.0〜15.0%、C
r:22.5%超〜30.0%、Ni:15.0〜25
0%を含有し、さらにMo:4.0%以下およびW:8
.0%以下のうちの1種または2種を含有すると、冷間
加工材であっても、きわめて腐食性の強いT(,5−C
O2−C1−油井環境下、特に150℃以下の迅5−c
o2−cl−油井環境下において、応力腐食割れに対し
て優れた抵抗性を示す表面皮膜が得られること。
r:22.5%超〜30.0%、Ni:15.0〜25
0%を含有し、さらにMo:4.0%以下およびW:8
.0%以下のうちの1種または2種を含有すると、冷間
加工材であっても、きわめて腐食性の強いT(,5−C
O2−C1−油井環境下、特に150℃以下の迅5−c
o2−cl−油井環境下において、応力腐食割れに対し
て優れた抵抗性を示す表面皮膜が得られること。
(d) Ni成分は、表面皮膜に対する作用だけでな
く、組織的にも耐応力腐食割れ性を高める作用をもつこ
と。
く、組織的にも耐応力腐食割れ性を高める作用をもつこ
と。
(、) 合金成分としてNを0.1〜0.4%含有さ
せると一段と合金強度が向上するようになること。
せると一段と合金強度が向上するようになること。
(f)合金成分としてCo’!i0.05〜3.0チ含
有させると、合金は一段と固溶強化および加工強化する
ようになると共に、耐応力腐食割れ性も向上するように
なること。
有させると、合金は一段と固溶強化および加工強化する
ようになると共に、耐応力腐食割れ性も向上するように
なること。
(g) 合金成分としてCuを0・05〜3・0%含
有させると合金の強度および耐食性が一段と向上するよ
うになること。
有させると合金の強度および耐食性が一段と向上するよ
うになること。
(h) 合金成分として希土類元素、特に望ましくは
原子番号57〜71の希土類元素めうちの1種または2
種以上(以下これらを総称して希土類元素という) :
0.001〜0.10係、y : o、o o i〜
0.2 04、Mg: 0.0 0 1−0.1 0
%、Ca:0IJ01〜0.10%、およびTi :
(1,005〜0.50 %)うちの1種または2種
を含有させると、合金の熱間加工性が一段と改善される
ようになること。
原子番号57〜71の希土類元素めうちの1種または2
種以上(以下これらを総称して希土類元素という) :
0.001〜0.10係、y : o、o o i〜
0.2 04、Mg: 0.0 0 1−0.1 0
%、Ca:0IJ01〜0.10%、およびTi :
(1,005〜0.50 %)うちの1種または2種
を含有させると、合金の熱間加工性が一段と改善される
ようになること。
以上(9,)〜(h)に示される知見を得たのである。
したがって、この発明は、上記知見にもとづいてなされ
たものであって、C: 0.1%以下、Sl:1.0%
以下、Mn:3.0〜15.0%、P : 0.030
チ以下、S : 0.010 %以下、sol、 kl
l : 0.5%以下、Cr:22.5%超〜3.0.
0%、N1:15.0〜25.0%、N : 0.1〜
0.4 %を含有し、Mo:4−0チ以下およびW:S
、O%%以下うちの1種または2種を含有し、さらに必
要に応じて、Co : 0.05〜3.0%、Cu :
0.05〜3.0 %、希土類元素二0.001〜0
.10チ、Y : 0.001〜0.20%、Mg:
0.001〜0.10%、Ca:0.001〜0.10
チ、およびTi:0.005〜(1,50%のうちの1
種または2種以上を含有し、かつ、 2 VirL(%) 十Nl (%)=20%以上、M
o (4) 十−W (%) : 1.5〜4.0%、
ヲ満足i−1残シがFeとその他の不可避不純物からな
る組成(以上重量%)f有する耐応力腐食割れ性に優れ
た油井管用高強度合金に特徴を有するものである○ ツキに、この発明の合金において、成分組成範囲を上記
の通シに限定した理由’を説明する。
たものであって、C: 0.1%以下、Sl:1.0%
以下、Mn:3.0〜15.0%、P : 0.030
チ以下、S : 0.010 %以下、sol、 kl
l : 0.5%以下、Cr:22.5%超〜3.0.
0%、N1:15.0〜25.0%、N : 0.1〜
0.4 %を含有し、Mo:4−0チ以下およびW:S
、O%%以下うちの1種または2種を含有し、さらに必
要に応じて、Co : 0.05〜3.0%、Cu :
0.05〜3.0 %、希土類元素二0.001〜0
.10チ、Y : 0.001〜0.20%、Mg:
0.001〜0.10%、Ca:0.001〜0.10
チ、およびTi:0.005〜(1,50%のうちの1
種または2種以上を含有し、かつ、 2 VirL(%) 十Nl (%)=20%以上、M
o (4) 十−W (%) : 1.5〜4.0%、
ヲ満足i−1残シがFeとその他の不可避不純物からな
る組成(以上重量%)f有する耐応力腐食割れ性に優れ
た油井管用高強度合金に特徴を有するものである○ ツキに、この発明の合金において、成分組成範囲を上記
の通シに限定した理由’を説明する。
(a) C
C成分が0・1チを越えて含有するようになると、粒界
に応力腐食割れが生じゃすくなることがら、その含有量
の上限値を。・1%と定めた。
に応力腐食割れが生じゃすくなることがら、その含有量
の上限値を。・1%と定めた。
(b) 5i
Si成分は脱酸成分として必要な成分であるうよ、その
含有1律が1・0チを越〆ると熱間加工性および延性が
劣化するようになることから、その上限値を1.0%と
定めだ。
含有1律が1・0チを越〆ると熱間加工性および延性が
劣化するようになることから、その上限値を1.0%と
定めだ。
(c) Mn
胤成分には、上記の通りNi、Cr、Ha、およびwと
の共存pcυいて耐応力腐食割れ性を改善するほか、冷
間加工による強度向上を促進し、さらにNの固溶を促進
させる作用があるが、その含有量が3.0チ未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方15.0%を越え
て含有させると熱間加工性が劣化するようになることか
ら、その含有量を3.0〜15・0%と定めた。
の共存pcυいて耐応力腐食割れ性を改善するほか、冷
間加工による強度向上を促進し、さらにNの固溶を促進
させる作用があるが、その含有量が3.0チ未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方15.0%を越え
て含有させると熱間加工性が劣化するようになることか
ら、その含有量を3.0〜15・0%と定めた。
(d) P
P成分には、応力腐食割れに対する感受性を高める作用
があり、この作用は、その含有量が0.030%を越え
ると大きく現われるようになることから、その上限値を
0.030%と定めた。
があり、この作用は、その含有量が0.030%を越え
ると大きく現われるようになることから、その上限値を
0.030%と定めた。
(e) S
S成分には、合金の熱間加工性を劣化させる作用があシ
、この作用は、その含有量が0.010%を越えると顕
著に現われる傾向にあり、したがってその含有量の上限
値を0.010%と定めた。
、この作用は、その含有量が0.010%を越えると顕
著に現われる傾向にあり、したがってその含有量の上限
値を0.010%と定めた。
(f) go# 、 Al
AlはStと同様に脱酸成分として有効な成分であり、
sol、 All含有量で0..5%まで含有させても
合金特性を何らそこなうものではないことがら、その含
有量の上限値を、s)1.AIで0.5チと定めた。
sol、 All含有量で0..5%まで含有させても
合金特性を何らそこなうものではないことがら、その含
有量の上限値を、s)1.AIで0.5チと定めた。
(g) Cr
Cr成分には、庵、Ni、Mo、およびW成分との共存
において耐応力腐食割れ性を著しく改善する作用がある
が、その含有量が22.5%以下では相対的に低いNi
含有量との関係で所望の優れた耐応力腐食割れ性を確保
することができず、−万30.0%ケ越えて含有させる
と、熱間加工性が劣化するようになることから、その含
有量を22.5%超〜30.0係と定めた。
において耐応力腐食割れ性を著しく改善する作用がある
が、その含有量が22.5%以下では相対的に低いNi
含有量との関係で所望の優れた耐応力腐食割れ性を確保
することができず、−万30.0%ケ越えて含有させる
と、熱間加工性が劣化するようになることから、その含
有量を22.5%超〜30.0係と定めた。
(h) Ni
Ni lJE分には合金の耐応力腐食割れ性を向上させ
る作用があるが、その含有量が15.0%未満では所望
の優れた耐応力腐食割れ性を確保することができず、ま
た組織面から熱間加工性を劣化させる場合があり、一方
25.0%を越えて含有させても第1図や第2表の環境
下では耐応力腐食割れ性によシ一層の1同上効果が現わ
れないことから、経済性をも考慮して、その含有量を1
5.0〜25.0%と〒めた。
る作用があるが、その含有量が15.0%未満では所望
の優れた耐応力腐食割れ性を確保することができず、ま
た組織面から熱間加工性を劣化させる場合があり、一方
25.0%を越えて含有させても第1図や第2表の環境
下では耐応力腐食割れ性によシ一層の1同上効果が現わ
れないことから、経済性をも考慮して、その含有量を1
5.0〜25.0%と〒めた。
(i)(
N成分lには、合金組織を改善し、かつ素地に固溶して
、これを強化する作用−h;メるが、その含有量が0.
1%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方0
.4%を誠えると、合金の溶製および造塊が困難となる
ことから、その含有量を帆1〜0・4%と定めた。
、これを強化する作用−h;メるが、その含有量が0.
1%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方0
.4%を誠えると、合金の溶製および造塊が困難となる
ことから、その含有量を帆1〜0・4%と定めた。
(j) MoおよびW
上記の通り、これらの成分には、庵、Cr、およびNi
との共存に2いて耐応力腐食割れ性を改善する均等的作
用があるが、Mo:4.0%およびW:&0チをそれぞ
れ越えて含有させても、特に150°C以下のH2S−
Co2−C1−油井環境ではより一層の向上効果が現わ
れないことから、経済性を考慮して、その含有量をMo
: 4.0 %以下、秒よびW:S、O%以下とそれ
ぞれ定めた。
との共存に2いて耐応力腐食割れ性を改善する均等的作
用があるが、Mo:4.0%およびW:&0チをそれぞ
れ越えて含有させても、特に150°C以下のH2S−
Co2−C1−油井環境ではより一層の向上効果が現わ
れないことから、経済性を考慮して、その含有量をMo
: 4.0 %以下、秒よびW:S、O%以下とそれ
ぞれ定めた。
(k)c。
Co成分に1は、素地(て固溶して、これを強化するば
かシでなく、加工強化を促進し、さらに合金の耐応力稿
食割れ性を向上させる作用があるので、これらの特性が
要求される場合に必要に応じて含有されるが、その含有
量が0.054未満では前記作用に所望の向上効果が得
られない。一方COは高価であるため、ここでは経済性
を考慮して、その含有量を0.05〜3.0チと定めた
。
かシでなく、加工強化を促進し、さらに合金の耐応力稿
食割れ性を向上させる作用があるので、これらの特性が
要求される場合に必要に応じて含有されるが、その含有
量が0.054未満では前記作用に所望の向上効果が得
られない。一方COは高価であるため、ここでは経済性
を考慮して、その含有量を0.05〜3.0チと定めた
。
(1) Cu
Cu成分には、合金の強度および耐食性を向上させる作
用があるので、特にこれらの特性が要求される場合に必
要に応じて含有されるが、その含有量が0.05%未満
では前記作用に所望の向上効果が現われず、一方3.0
%を越えて含有させると合金の熱間加工性が劣化するよ
うになることから、その含有量を0.95〜30チと定
めた0(ハ)希土類元素、Y 、 Mg、 Ca、およ
びTiこれらの成分には、熱間加工性を改善する作用が
あるので、特に厳しい条件下で熱間加工を行なう必要が
ある場合などに含有されるが、その含有量がそれぞれ希
土類元素: (LO014未満、Y二0.001%未満
、Mg: 0.0014未満、Ca :0.001チ未
満、およびTi:0.005%未満では所望の熱間加工
性改善効果が得られず、−古希土類元素:0.10%、
Y:0.20%、TS’1g : 0.10 %、Ca
:0.10%、およびTi:0.50%をそれぞれ越え
て含有させると、せっかくの熱間加工性改善効果に劣化
傾向が現われるようになることから、それぞれの含有量
を、希土類元素:0.001〜0.10%、Y:0.0
01〜0.20%、Mg: 0.001〜0.10チ、
Ca: 0.001〜0.10 %、およびTi :
0.005〜0.50%と定めた。
用があるので、特にこれらの特性が要求される場合に必
要に応じて含有されるが、その含有量が0.05%未満
では前記作用に所望の向上効果が現われず、一方3.0
%を越えて含有させると合金の熱間加工性が劣化するよ
うになることから、その含有量を0.95〜30チと定
めた0(ハ)希土類元素、Y 、 Mg、 Ca、およ
びTiこれらの成分には、熱間加工性を改善する作用が
あるので、特に厳しい条件下で熱間加工を行なう必要が
ある場合などに含有されるが、その含有量がそれぞれ希
土類元素: (LO014未満、Y二0.001%未満
、Mg: 0.0014未満、Ca :0.001チ未
満、およびTi:0.005%未満では所望の熱間加工
性改善効果が得られず、−古希土類元素:0.10%、
Y:0.20%、TS’1g : 0.10 %、Ca
:0.10%、およびTi:0.50%をそれぞれ越え
て含有させると、せっかくの熱間加工性改善効果に劣化
傾向が現われるようになることから、それぞれの含有量
を、希土類元素:0.001〜0.10%、Y:0.0
01〜0.20%、Mg: 0.001〜0.10チ、
Ca: 0.001〜0.10 %、およびTi :
0.005〜0.50%と定めた。
1 w <%)
第1図は、厳しい腐食環境下、すなわち1(2s −C
Ot−C1−油井環境に相当する環境下での耐応力腐食
割れ性に関して、Cr (%) +MQ (%)+、T
W(%)と”Mxr (%) + Ni (%)との関
係を示したものである・すなわち、’hh、 Cr、
Ni5Mo、およびWの含有量を種々変化させたFe
−Mxr−Cr −Ni−Mq系、Fe −Mn −C
rNi−W系、およびFe−Mn Cr−Ni =S
’io −W系の合金を溶製し、鋳造し、鍛伸および熱
間圧延を施して板厚:12mmの熱延板とし、ついでこ
の熱延板に、温度二1075℃に30分間保持後水冷の
溶体化処理を施した後、強度向上の目的で、加工率:2
5チの冷間加工>噸し、この結果得られた冷延板から圧
延方向と直角に、厚さ=2舗×幅:10M×長さニア5
mmの試験片を切シ出し、この試験片について、第2図
に示す3点支持ビーム治具を用い、前記試験片B <降
伏強さく 0.2 %耐力)に相当する引張応力を付加
した状態で、H2Sを7気圧の圧力で、CO2を10気
圧の圧力で飽和させた1 0 % Na(J溶液(温度
:150°C)2中に960時間浸漬の応力腐食割れ試
験を行ない、試験後、呵記試験片における割れ発生の有
無を観察した。
Ot−C1−油井環境に相当する環境下での耐応力腐食
割れ性に関して、Cr (%) +MQ (%)+、T
W(%)と”Mxr (%) + Ni (%)との関
係を示したものである・すなわち、’hh、 Cr、
Ni5Mo、およびWの含有量を種々変化させたFe
−Mxr−Cr −Ni−Mq系、Fe −Mn −C
rNi−W系、およびFe−Mn Cr−Ni =S
’io −W系の合金を溶製し、鋳造し、鍛伸および熱
間圧延を施して板厚:12mmの熱延板とし、ついでこ
の熱延板に、温度二1075℃に30分間保持後水冷の
溶体化処理を施した後、強度向上の目的で、加工率:2
5チの冷間加工>噸し、この結果得られた冷延板から圧
延方向と直角に、厚さ=2舗×幅:10M×長さニア5
mmの試験片を切シ出し、この試験片について、第2図
に示す3点支持ビーム治具を用い、前記試験片B <降
伏強さく 0.2 %耐力)に相当する引張応力を付加
した状態で、H2Sを7気圧の圧力で、CO2を10気
圧の圧力で飽和させた1 0 % Na(J溶液(温度
:150°C)2中に960時間浸漬の応力腐食割れ試
験を行ない、試験後、呵記試験片における割れ発生の有
無を観察した。
(%) +Mo (%) + ” W (%)との関係
においてゾロントしたところ、応力腐食割れに関して第
1図に示される結果を示したのである。なお、第1図に
おいて、○印は割れ発生なし、X印は割れ発生ありをそ
れぞれ示すものである。第1図に示される結未満にして
、−Mn (%)+Ni(チ)の値が20%未満の範囲
では所望の耐応力腐食割れ性が得られ−いこと−が明ら
かである。以上の結果から、優れた耐応力腐食割れ性を
確保するため((は、Cr (%) +M。
においてゾロントしたところ、応力腐食割れに関して第
1図に示される結果を示したのである。なお、第1図に
おいて、○印は割れ発生なし、X印は割れ発生ありをそ
れぞれ示すものである。第1図に示される結未満にして
、−Mn (%)+Ni(チ)の値が20%未満の範囲
では所望の耐応力腐食割れ性が得られ−いこと−が明ら
かである。以上の結果から、優れた耐応力腐食割れ性を
確保するため((は、Cr (%) +M。
(%) 十−W(4) : 25%以上、2−Mn(4
) + Nr (% ):20S以上とする必要がある
O (o)Mo(チ)+TW(%) MOとWの含有量に関して、M、lI(%)+TW(係
)で規定するのは、WがMoに対し原子量が約2倍で効
果の点では約半分で均等となることからで、この値が1
.5%未満では所望の耐応力腐食割れ性を確保すること
ができず、一方、この値が4.0係を越えてMoおよび
Wを含有させても、上記の通りより一層の耐応力腐食割
れ性向上効果は現われず、実質的に不必要な童のMOお
よびWの含有となり。
) + Nr (% ):20S以上とする必要がある
O (o)Mo(チ)+TW(%) MOとWの含有量に関して、M、lI(%)+TW(係
)で規定するのは、WがMoに対し原子量が約2倍で効
果の点では約半分で均等となることからで、この値が1
.5%未満では所望の耐応力腐食割れ性を確保すること
ができず、一方、この値が4.0係を越えてMoおよび
Wを含有させても、上記の通りより一層の耐応力腐食割
れ性向上効果は現われず、実質的に不必要な童のMOお
よびWの含有となり。
コスト高の原因となって経済的でないことから、Mo(
係) + 2 W (4)の値を1.5〜4.0チと定
めた。
係) + 2 W (4)の値を1.5〜4.0チと定
めた。
なお、この発明の合金鋼において、その他の不可避不純
物としてB、 Sn、 Pb、およびZnをそれぞれ0
.05 %以下の範囲で含有しても、この発明の合金鋼
の特性が何らそこなわれるものではない。
物としてB、 Sn、 Pb、およびZnをそれぞれ0
.05 %以下の範囲で含有しても、この発明の合金鋼
の特性が何らそこなわれるものではない。
また、この発明の合金鋼よシ油井管を製造するに際して
は、まず通常の電気炉、アルボl酸素脱炭炉(AOD炉
)、エレクトロスラグ溶解炉(ESR炉)、すどを使用
して所定の成分組成を有する溶鋼を溶製し、重量: 2
ton程度の一塊とした後、1050〜1250℃の
温度に均熱した状態で、直径二150〜300 mmφ
のビレットに分塊し、引続いて1050〜1250℃の
温度に加熱し、熱間加工によって管材とされるが、その
際、強度を付与する目的で、再結晶の進まない1000
’C以下の温度範囲での肉厚減少率が30%以上とな
る条件で熱間加工することによって管材とする工程が好
ましい。この結果の管材は、熱間加工ままの状態か、あ
るいは850〜1150”Cの温度で溶体化処理した状
態で、さらに肉厚減少率:5〜70チ、望ましくは10
〜50%の検量加工を施した状態で実用に供されるが、
この状態の管材は、降伏強さく 、0.2 qb耐力)
: 70kgf/mat以上の高強度を有し、かつ延
性および靭性は勿論のこと耐応力腐食割れ性にHaたも
のである。
は、まず通常の電気炉、アルボl酸素脱炭炉(AOD炉
)、エレクトロスラグ溶解炉(ESR炉)、すどを使用
して所定の成分組成を有する溶鋼を溶製し、重量: 2
ton程度の一塊とした後、1050〜1250℃の
温度に均熱した状態で、直径二150〜300 mmφ
のビレットに分塊し、引続いて1050〜1250℃の
温度に加熱し、熱間加工によって管材とされるが、その
際、強度を付与する目的で、再結晶の進まない1000
’C以下の温度範囲での肉厚減少率が30%以上とな
る条件で熱間加工することによって管材とする工程が好
ましい。この結果の管材は、熱間加工ままの状態か、あ
るいは850〜1150”Cの温度で溶体化処理した状
態で、さらに肉厚減少率:5〜70チ、望ましくは10
〜50%の検量加工を施した状態で実用に供されるが、
この状態の管材は、降伏強さく 、0.2 qb耐力)
: 70kgf/mat以上の高強度を有し、かつ延
性および靭性は勿論のこと耐応力腐食割れ性にHaたも
のである。
つぎ・°て、こ())9明の考金禰を実施例・τより比
較例と対比しながら説明する。
較例と対比しながら説明する。
実施例
それぞれ第1表1F−示される1に分組成をもった浴イ
鋼を通常の溶解法にて4周硬しt技、−塊となし、この
鋼塊を1050〜1200−Cの温度に均熱し、熱間鍛
造を施してビレットとし、この場合・・“八)トη加工
性を評価する目的でビレットに割れの二中生かめるか否
かを観察し、さらにビンットffi甲ぐりした後105
0〜1200℃の温度に加熱し、熱間押出加工を施して
、に材とし、さらにこの・直材に、強晩を付与する目的
で、熱間加工ままの状態も(−<はfoso〜1125
“Cの温度で溶体化した状態で、同じく第1表に示され
る閃厚減少率(Cて冷間抽伸加工を幅丁ことによって、
外径:61)、3mmφ×閤厚:5出厚:5)本発明合
金・U材1〜25、比較合金管材1〜9、dよび従来合
金9材1〜4合それぞれ製造した。
鋼を通常の溶解法にて4周硬しt技、−塊となし、この
鋼塊を1050〜1200−Cの温度に均熱し、熱間鍛
造を施してビレットとし、この場合・・“八)トη加工
性を評価する目的でビレットに割れの二中生かめるか否
かを観察し、さらにビンットffi甲ぐりした後105
0〜1200℃の温度に加熱し、熱間押出加工を施して
、に材とし、さらにこの・直材に、強晩を付与する目的
で、熱間加工ままの状態も(−<はfoso〜1125
“Cの温度で溶体化した状態で、同じく第1表に示され
る閃厚減少率(Cて冷間抽伸加工を幅丁ことによって、
外径:61)、3mmφ×閤厚:5出厚:5)本発明合
金・U材1〜25、比較合金管材1〜9、dよび従来合
金9材1〜4合それぞれ製造した。
°lお、比軟合金管材1〜9は、いずれも構成成分のう
ちのいずれかの成分含有社のるいは栄件式(第1表に※
印を付して表示)がこの発明の範囲から外れた組成をも
つものであり、また従来合金、管材1はSUS 316
に、従来合金管材2は5US310Sに、従来合金管材
3は5US329J1(C1さらに従来合金管材4はイ
ンコロイ800にそれぞれ相当する組成をもつものであ
る。
ちのいずれかの成分含有社のるいは栄件式(第1表に※
印を付して表示)がこの発明の範囲から外れた組成をも
つものであり、また従来合金、管材1はSUS 316
に、従来合金管材2は5US310Sに、従来合金管材
3は5US329J1(C1さらに従来合金管材4はイ
ンコロイ800にそれぞれ相当する組成をもつものであ
る。
ついで、この結果得られた各種の管材より長さ:20.
の試験片をそれぞれ切出し、この試験片より長さ方向に
そって中心角で60°に相当する部分を切落し、この状
態の試験片に第3図に正面図で示されるようにボルトを
貫通し、ナツトで締めつけて管外表面に降伏強さく 0
.2 %耐力)に相当する引張応力を付加し、この状態
の試験片S1で対して、I(、!Sをそれぞれ0.1気
圧、1気圧、および10気圧で、CO2をいずれも10
気圧で含有させた3種のH2S−CO2含有の10チN
aCl溶液(液温:150℃)中に960時間浸漬の応
力腐食割れ試験全行ない、試験後における応力i・−6
食割れの有無を観察した。こ7jtらの結果を、上記の
熱間鍛造時の割れ発生の有無、降伏強さく0.2%耐力
)、および伸びと共に、第2表に合せて示した。なお、
第2表に〉いて、○印はいずれも影1れ発生のない場合
、X印は割れ発生のある場合を示すものである。
の試験片をそれぞれ切出し、この試験片より長さ方向に
そって中心角で60°に相当する部分を切落し、この状
態の試験片に第3図に正面図で示されるようにボルトを
貫通し、ナツトで締めつけて管外表面に降伏強さく 0
.2 %耐力)に相当する引張応力を付加し、この状態
の試験片S1で対して、I(、!Sをそれぞれ0.1気
圧、1気圧、および10気圧で、CO2をいずれも10
気圧で含有させた3種のH2S−CO2含有の10チN
aCl溶液(液温:150℃)中に960時間浸漬の応
力腐食割れ試験全行ない、試験後における応力i・−6
食割れの有無を観察した。こ7jtらの結果を、上記の
熱間鍛造時の割れ発生の有無、降伏強さく0.2%耐力
)、および伸びと共に、第2表に合せて示した。なお、
第2表に〉いて、○印はいずれも影1れ発生のない場合
、X印は割れ発生のある場合を示すものである。
第2表に示される結果から、比較合金管材1〜9(仁、
熱間加工性、耐応力腐食割れ性、および強度のうちの少
なくともいずれかの性質が劣ったものであるのに対して
、本発明合金管材1〜25は、い′?′才しも高強度お
よび高延性、並ひに優れた熱間加工性および耐応力・贋
大割れ性を有し、特に腐食条件の厳しい10気圧山5−
10気圧CO2−10チNa(J溶液中でも割rし発生
は皆無であり、相対的に耐応力腐食割れ性11:’劣る
従来合金管材1〜4と比較しても一段とすぐれた特性を
有することが明らかである。
熱間加工性、耐応力腐食割れ性、および強度のうちの少
なくともいずれかの性質が劣ったものであるのに対して
、本発明合金管材1〜25は、い′?′才しも高強度お
よび高延性、並ひに優れた熱間加工性および耐応力・贋
大割れ性を有し、特に腐食条件の厳しい10気圧山5−
10気圧CO2−10チNa(J溶液中でも割rし発生
は皆無であり、相対的に耐応力腐食割れ性11:’劣る
従来合金管材1〜4と比較しても一段とすぐれた特性を
有することが明らかである。
上述のように、この発明の合金は、特に高強度並びに優
れた耐応力腐食割れ性を有しているので、これらの特性
が要求される苛酷な環境下での石油および天然ガス採掘
に用いられる油井管として、ネらに地熱井管などとして
使用しLm合にされめて優れた性能を発揮するのである
。
れた耐応力腐食割れ性を有しているので、これらの特性
が要求される苛酷な環境下での石油および天然ガス採掘
に用いられる油井管として、ネらに地熱井管などとして
使用しLm合にされめて優れた性能を発揮するのである
。
第1図は合金の耐応力腐食割れ性に関し、7IvIr1
(%) +Ni (%)とCr (%) 十Mo (*
) + −TW (%)との関係を示した図、第2図お
よび第3図はそれぞれ板状および管状試験片を用いる応
力腐食割れ試験の態様を示す正面図である。 出願人 住友金属工業株式会社 代理人 富 1) 和 夫(はが1名)第°/に
− Cr(%鳥Mo(%丹工W(%]
(%) +Ni (%)とCr (%) 十Mo (*
) + −TW (%)との関係を示した図、第2図お
よび第3図はそれぞれ板状および管状試験片を用いる応
力腐食割れ試験の態様を示す正面図である。 出願人 住友金属工業株式会社 代理人 富 1) 和 夫(はが1名)第°/に
− Cr(%鳥Mo(%丹工W(%]
Claims (2)
- (1) C:0.1%以下、Si:1.0%以下、M
n:&0〜15.0チ、P:0.030%以下、S :
0.010チ以下、soA! 、 l’J : 0.
5 %以下、Cr : 2゛2.5 %超〜30.0%
、Ni:15.0〜25.Ots%N:0.1〜0.4
チを含有し、Mo:4−0%以下およびW : S、O
チ以下のうちの1種また゛は2種を含有し、かつ、’M
n(n +Ni (969: 201以上、Mo (@
+ 2 W (n : 1.5〜4 、O% −を満足
し、残りが、Feとその他の不可避不純物からなる組成
(以上重量%)を有することを特徴とする耐食性の優れ
た油井管用高強度合金。 - (2) C: 0.1 %以下、8i : 1.0
%以下、Mn :3.0〜15.0チ、P : 0.0
30%以下、S : 0.010チ以下、gol、 A
l : 0.5%以下、Cr:22.5%超〜30.0
チ、Ni : 1 5.0〜25.Osl N :
0.1〜0.4%を含有し、Mo:4.0%以下およ
びW : S、O−以下のうちの1種または2種を含有
し、さらにCo: 0.05〜3.04を含有し、かつ
、Mo (%)+TW(%) : 1.5〜4.0 %
、を満足し、残りが、Feとその他の不可避不純物から
なる組成(以上重量%)を有することを特徴とする耐食
性の優れた油井管用高強度合金。 t、’()c:o、1%以下、Si’1.0%以下・、
MnS&0〜15.0チ、P:0.030チ以下、S
: 0.010チ以下、so1%A/ : u−5%以
下、Cr:22.5%超〜30.0チ、Ni : 15
.0〜25.0チ、N : 0.1〜α4チを含有し、
Mo : 4.0 %以下およびW:8.0%以下のう
ちの1種または24を含有し、さらにCu:0.05〜
3.(lを含有し、かつ、 1 2 Mn C係) + Ni(%): 20%以上、M
o (%) + −!−W (%):1.5〜4.0%
。 を満足し、残りがFeとその他の不可避不純物からなる
組成(以上重量%)を有することを特徴とする耐食性の
優れた油井管用高強度合金。 +4)C:0.1%以下、Si:1.0%以下、Mn
:3.0−−15.Q%、P : 0.030%以下、
S:0.010チ以下、so7.AA:、0.5%以下
、Cr:22.5%超〜30.0 %、Ni : 15
.0〜25.0 %、N:0.1〜0.4%を含有し、
Mo:4−0%以下およびW : 8.0%以下のうち
の1種または2種を含有し、さらに希土類元素: 0.
001〜0.10 %、Y : 0.001〜0.20
%、Mg: 0.001〜0.10%、Ca:0−00
1〜0.10%、およびTi : 0.005〜0.5
0 Sノうちの1種または2種以上を含有し、かつ、i
Mn(%) 十Ni (%)=20%以上、Mo (%
)十−!−W(%) : 1.5〜4.0 ’Iy、
を満准し、残りがFeとその他の不可避不純物からなる
組成(以上重量%)を有することを特徴とする耐食性の
優れた油井管用高強度合金。 (51C:0.1%以下、Sj : 1.0%以下、M
n:3.0〜15.0%、P:0.030%以下、S:
0O10チ以下、sob 、 Al: 0.5%以下、
Cr:22.5%超〜30.O%、Ni:15.O〜2
5.0%、N:0.1〜0.4チを含有し、Mo:4.
0%以下およびW : S、Oチ以下のうちの1種また
は2種を含有し、さらにCo: 0.05〜3.0%と
、Cu : 0.05〜3.0%とを含有し、かつ、 ”Mn (%) +Ni (%):2o%以上、Mo
(%)+−!−W (%) : 1.5〜4.Os、を
満足し、残りがFeとその他の不可避不純物からなる組
成(以上重量%)を有することを特徴とする耐食性の優
れた油井管用高強度合金。 f6)C:o、t%%以下Si : 1.04以下、M
n : 10〜15.0チ、P : 0.030%以下
、S : 0.010チ以下、SOA! 、 l’J
: 0.5 %以下、Cr:22.5%超〜3o、o*
、Ni : 15.0〜25.0%、N:01〜0.4
チを含有し、AIIo:4.0%以下およびW : 8
.0チ以下のうちの1種または2糧を含有し、さらにC
o: 0.05〜3.0 %と、希土類元素:0.00
1〜0.10%、Y:0.OO1〜0.20チ、Mg
: 0.001〜o、io%、Ca: 0.001〜0
.10 qb、およびTi: 0.005〜0.50%
のうちの1種または2種以上とを含有し、かつ、 麦Mn(%)+Ni(%):20’S以上、Mo (%
) 十” W (%) : 1.5〜4.0 %、を満
足し、残シがFeとその他の不可避不純物からなる組成
(以上重量t4)を有することを特徴とする耐食性の優
れた油井管用高強度合金。 (71C: 0.1 %以下、Si : 1.0 %以
下、Mn:&0〜15.0チ、P : 0.030チ以
下、S : 0.010チ以下、sol、 IJ :
0.5%以下、Cr:22.5%超〜30.0チ、Ni
: 15.0〜25.0チ、N:0.1〜0.4チを
含有し、Mo:4.0チ以下およびW:S、Oチ以下の
うちの1種または2種を含有し、さらにCo: 0−0
5〜3.0%と、希土類元素: 0.001〜0.10
%、 Y: 0.001〜0.20%、 Mg: 0
001〜α10 % 、Ca: (LO01〜0.1
+’) %、およびTi :(1,005〜0.50%
のうちの1種または2種以上とを含有し、かつ、 2M11(旬+ N+ (4) : 2041J、 上
、Mo (%) + 2 W(% ) ’ 1.5〜4
.01を匈足し、残りがFeとその他の不可避不純物か
らなる組成(以上重量%)を有することを特徴とする耐
食性の優れた油井管用高強度合金。 81C:0.1%以下、Si:1.0%以下、IVin
:3.0〜15.0%、P : 0.030 %以下、
S : 0.010係以下、sob 、 Al: 0.
5 %以下、Cr:22.54超〜30.0%1.Ni
: 15.0〜25.0%、N:0.1〜0.4%を
含有し、Mo : 4.0 % la下オヨびW:S、
Oチ以下のうちの1種または2種を含有し、さらにC!
11: 0.05〜3.0 %と、Cu : 0.05
〜3.0%と、希土類元素: 0.001〜0.10%
、Y:0.001〜0.20%、Mg: o、o o
1〜o、t 04、Ca:0.001〜0.10%、お
よびTi: 0.005〜0.50 %のうちの1種ま
たは2種以上とを含有し、かつ、Mつ (チ) 十
−!−W(%) : 1.5 〜4.0 q
6 、を満足し、残りがFeとその他の不可避不純物か
らなる組成(以上重量%)を有することを特徴とする耐
食性の優れた油井管用高強度合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9232882A JPS58210156A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | 耐食性の優れた油井管用高強度合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9232882A JPS58210156A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | 耐食性の優れた油井管用高強度合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58210156A true JPS58210156A (ja) | 1983-12-07 |
JPH0372699B2 JPH0372699B2 (ja) | 1991-11-19 |
Family
ID=14051314
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9232882A Granted JPS58210156A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | 耐食性の優れた油井管用高強度合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58210156A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102465234A (zh) * | 2010-11-18 | 2012-05-23 | 中国石油天然气集团公司 | 一种低合金n80钢级实体可膨胀管材料的制备方法 |
JP2015507697A (ja) * | 2011-12-20 | 2015-03-12 | エイティーアイ・プロパティーズ・インコーポレーテッド | 高強度の耐腐食性オーステナイト系合金 |
JP2020041221A (ja) * | 2013-11-12 | 2020-03-19 | エイティーアイ・プロパティーズ・エルエルシー | 金属合金の加工方法 |
US11319616B2 (en) | 2015-01-12 | 2022-05-03 | Ati Properties Llc | Titanium alloy |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS581044A (ja) * | 1981-06-24 | 1983-01-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐応力腐食割れ性に優れた高強度油井管用合金 |
JPS581043A (ja) * | 1981-06-24 | 1983-01-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐応力腐食割れ性に優れた高強度油井管用合金 |
JPS581042A (ja) * | 1981-06-24 | 1983-01-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐応力腐食割れ性に優れた高強度油井管用合金 |
-
1982
- 1982-05-31 JP JP9232882A patent/JPS58210156A/ja active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS581044A (ja) * | 1981-06-24 | 1983-01-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐応力腐食割れ性に優れた高強度油井管用合金 |
JPS581043A (ja) * | 1981-06-24 | 1983-01-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐応力腐食割れ性に優れた高強度油井管用合金 |
JPS581042A (ja) * | 1981-06-24 | 1983-01-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐応力腐食割れ性に優れた高強度油井管用合金 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102465234A (zh) * | 2010-11-18 | 2012-05-23 | 中国石油天然气集团公司 | 一种低合金n80钢级实体可膨胀管材料的制备方法 |
JP2015507697A (ja) * | 2011-12-20 | 2015-03-12 | エイティーアイ・プロパティーズ・インコーポレーテッド | 高強度の耐腐食性オーステナイト系合金 |
JP2018080381A (ja) * | 2011-12-20 | 2018-05-24 | エイティーアイ・プロパティーズ・エルエルシー | 高強度の耐腐食性オーステナイト系合金 |
JP2020041221A (ja) * | 2013-11-12 | 2020-03-19 | エイティーアイ・プロパティーズ・エルエルシー | 金属合金の加工方法 |
US11111552B2 (en) | 2013-11-12 | 2021-09-07 | Ati Properties Llc | Methods for processing metal alloys |
US11319616B2 (en) | 2015-01-12 | 2022-05-03 | Ati Properties Llc | Titanium alloy |
US11851734B2 (en) | 2015-01-12 | 2023-12-26 | Ati Properties Llc | Titanium alloy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0372699B2 (ja) | 1991-11-19 |
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