JPS61223166A - 耐硫化物応力腐食割れ性に優れた高強度鋼 - Google Patents
耐硫化物応力腐食割れ性に優れた高強度鋼Info
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- JPS61223166A JPS61223166A JP6514485A JP6514485A JPS61223166A JP S61223166 A JPS61223166 A JP S61223166A JP 6514485 A JP6514485 A JP 6514485A JP 6514485 A JP6514485 A JP 6514485A JP S61223166 A JPS61223166 A JP S61223166A
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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。
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〕
この発明は、湿潤な硫化水素を含む環境によって引起こ
される硫化物応力腐食割れ（以下、５ＳＣＣで表わす）
に対して高い抵抗性を有する高強度鋼に関し、特に、油
井やガス井で使用される構造部材、例えば油井管やライ
ンパイプ、あるいは油井やガス井の周囲に使用される装
置部材として好適な上記高強度鋼に関するものである。
される硫化物応力腐食割れ（以下、５ＳＣＣで表わす）
に対して高い抵抗性を有する高強度鋼に関し、特に、油
井やガス井で使用される構造部材、例えば油井管やライ
ンパイプ、あるいは油井やガス井の周囲に使用される装
置部材として好適な上記高強度鋼に関するものである。
近年における油田やガス田の開発においては、急速に増
大しつつある需要と、それに応える技術の進歩によって
、従来放置されていたか、あるいは開発困難であった、
地中深く埋蔵され、かつ硫化水素（ＨｔＳ）などの硫化
物でかなり汚染されている、所謂サワー環境下にある油
やガスまで次第に開発の目が向けられるようになってき
ており、したがって、石油および天然ガスの生産分野に
おいては、土庄（地層の圧力）や流体圧（油やガスの圧
力）、あるいは鋼材の自重による引張シ荷重等の外力に
耐えるとともに、サワー環境下で使用しても十分に所望
性能を発揮できる、高強度にして、８１３ＣＧにも強い
抵抗力を備えた鋼の出現が、近年、一段と要望されてい
る。
大しつつある需要と、それに応える技術の進歩によって
、従来放置されていたか、あるいは開発困難であった、
地中深く埋蔵され、かつ硫化水素（ＨｔＳ）などの硫化
物でかなり汚染されている、所謂サワー環境下にある油
やガスまで次第に開発の目が向けられるようになってき
ており、したがって、石油および天然ガスの生産分野に
おいては、土庄（地層の圧力）や流体圧（油やガスの圧
力）、あるいは鋼材の自重による引張シ荷重等の外力に
耐えるとともに、サワー環境下で使用しても十分に所望
性能を発揮できる、高強度にして、８１３ＣＧにも強い
抵抗力を備えた鋼の出現が、近年、一段と要望されてい
る。
鋼の耐硫化物応力腐食割れ性（以下、耐５ＳＣＣ性で示
す）を向上させる手段については、１９５０年来種々の
検討が加えられ、現在では、例えばＮ Ａ ＣＢ Ｓ
ｔ、ａｎｄａｒｄ ＭＲ−（Ｈ−７５（１ｇ〕７Ｒｅｖ
ｉｓｉｏｎ ）に示された硬度（強度）の上限以下に鋼
の強度を抑えることが５ｓｃｃ防止に最も有効であると
され、使用者の要望に応えるため、これに基づ（Ｌ−ｓ
ｏ［降伏強さの下限が８００００ｐａ１（５６，２ｋｒ
ｆ／ｉｓｌ ） ：ｌがＡＰ工規格に加えられている。
す）を向上させる手段については、１９５０年来種々の
検討が加えられ、現在では、例えばＮ Ａ ＣＢ Ｓ
ｔ、ａｎｄａｒｄ ＭＲ−（Ｈ−７５（１ｇ〕７Ｒｅｖ
ｉｓｉｏｎ ）に示された硬度（強度）の上限以下に鋼
の強度を抑えることが５ｓｃｃ防止に最も有効であると
され、使用者の要望に応えるため、これに基づ（Ｌ−ｓ
ｏ［降伏強さの下限が８００００ｐａ１（５６，２ｋｒ
ｆ／ｉｓｌ ） ：ｌがＡＰ工規格に加えられている。
しかしながら、上述のようなサワー深井戸においては、
油井管として強度を抑えたものを用いると、その肉厚を
必然的に厚くせざるを得ないために、経済上並びに作業
上着しい不利を招くという問題を生じ、このような点か
ら、従来、上記のＬ−８０よりもさらに強度が高く、か
つ耐５ｓｃｃ性にも優れた鋼材が切望されておシ、最近
では特に、降伏強さの下限が９００００１）８１ （６
３，３ｋＰｆ／５ｎＪ）を越す高強度油井管に対する要
望も高まっている。
油井管として強度を抑えたものを用いると、その肉厚を
必然的に厚くせざるを得ないために、経済上並びに作業
上着しい不利を招くという問題を生じ、このような点か
ら、従来、上記のＬ−８０よりもさらに強度が高く、か
つ耐５ｓｃｃ性にも優れた鋼材が切望されておシ、最近
では特に、降伏強さの下限が９００００１）８１ （６
３，３ｋＰｆ／５ｎＪ）を越す高強度油井管に対する要
望も高まっている。
このような状況を背景にして、高強度鋼の耐５ＢＣＣ性
を改善するため、従来種々の手段が検討されており、そ
の結果鋼の材質としては、完全な焼入れをして均一な組
織とした後、高温で十分な焼戻しを施して得た組織が最
も適していること、およびその組織が微細で不純物元素
が少ないほど耐５ｓｃｃ性が向上することがわかってい
る。
を改善するため、従来種々の手段が検討されており、そ
の結果鋼の材質としては、完全な焼入れをして均一な組
織とした後、高温で十分な焼戻しを施して得た組織が最
も適していること、およびその組織が微細で不純物元素
が少ないほど耐５ｓｃｃ性が向上することがわかってい
る。
したがって、これらの知見に基づいて、焼入れ性並びに
焼戻し軟化抵抗性を改善する方法や、組織を微細化させ
る種々の成分系および製造法、例えば焼入れ、焼戻し処
理によって形成された均一な焼戻しマルテンサイト組織
を有するＡ工Ｓ工 ４１３０系鋼の使用や、特開昭５９
−２２２５２６号特開昭５６−３３４５９号および特開
昭５９−１２３７１６号に開示された製造法が提案され
ているけれども、前記のＡＩＳ’Ｉ ４１３０ 系鋼
では、依然として十分に満足できる耐５ｓｃｃ性を得る
ことができず、最初の特開昭５９−２２２５２６号に記
載された方法は専ら粒界偏析の防止とＺｒ添加による硫
化物形態制御を追求しているだけで、それによって得ら
れた鋼はＳ１含有量が低く、Ｍが添加されていないため
に、前述のサワー環境下における耐５ＳＣＣ性が十分で
なく、次の特開昭５６−３３４５９号に記載された鋼も
、Ｍｎ含有量を低下させて耐５ＳＣＣ性の向上を図って
はいるが、Ｚｒを添加していないために、前記環境下に
おける耐５ｓｃｃ性が低く、また最後の特開昭５９−１
２３７１６号記載の方法によって得られた鋼には、強度
調整のた、 めにＺｒが添加されているけれども、
！ｎとＮｉの含有量を低く抑えていないので、この鋼も
やはシ前記環境下で十分な耐５ｓｃｃ性を発揮すること
ができない。
焼戻し軟化抵抗性を改善する方法や、組織を微細化させ
る種々の成分系および製造法、例えば焼入れ、焼戻し処
理によって形成された均一な焼戻しマルテンサイト組織
を有するＡ工Ｓ工 ４１３０系鋼の使用や、特開昭５９
−２２２５２６号特開昭５６−３３４５９号および特開
昭５９−１２３７１６号に開示された製造法が提案され
ているけれども、前記のＡＩＳ’Ｉ ４１３０ 系鋼
では、依然として十分に満足できる耐５ｓｃｃ性を得る
ことができず、最初の特開昭５９−２２２５２６号に記
載された方法は専ら粒界偏析の防止とＺｒ添加による硫
化物形態制御を追求しているだけで、それによって得ら
れた鋼はＳ１含有量が低く、Ｍが添加されていないため
に、前述のサワー環境下における耐５ＳＣＣ性が十分で
なく、次の特開昭５６−３３４５９号に記載された鋼も
、Ｍｎ含有量を低下させて耐５ＳＣＣ性の向上を図って
はいるが、Ｚｒを添加していないために、前記環境下に
おける耐５ｓｃｃ性が低く、また最後の特開昭５９−１
２３７１６号記載の方法によって得られた鋼には、強度
調整のた、 めにＺｒが添加されているけれども、
！ｎとＮｉの含有量を低く抑えていないので、この鋼も
やはシ前記環境下で十分な耐５ｓｃｃ性を発揮すること
ができない。
一方、鋼材に冷間加工による塑性変形が加わると耐５ｓ
ｃｃ性が劣化するところから、サワー環境下で使用され
る鋼材では一般に最終の熱処理工程後は冷間加工を受け
ないように細心の注意が払われているが、それでも、鋼
材の運搬や建設現場における取扱い時に、当り疵や把み
疵などの塑性変形を受ける可能性を全く無くすことはで
きないので、製品として必要な上記の耐５ｓｃｃ性を保
証するためには、このような冷間塑性変形の影響も考慮
して鋼材の耐５ｓｃｃ性を評価する必要がある。本発明
者等がこのような観点から従来技術を検討してみても、
前記従来技術では、冷間塑性変形を受けた鋼材に十分に
耐８ＳＣＣ性を付与できないことがわかった。
ｃｃ性が劣化するところから、サワー環境下で使用され
る鋼材では一般に最終の熱処理工程後は冷間加工を受け
ないように細心の注意が払われているが、それでも、鋼
材の運搬や建設現場における取扱い時に、当り疵や把み
疵などの塑性変形を受ける可能性を全く無くすことはで
きないので、製品として必要な上記の耐５ｓｃｃ性を保
証するためには、このような冷間塑性変形の影響も考慮
して鋼材の耐５ｓｃｃ性を評価する必要がある。本発明
者等がこのような観点から従来技術を検討してみても、
前記従来技術では、冷間塑性変形を受けた鋼材に十分に
耐８ＳＣＣ性を付与できないことがわかった。
ところで、耐５ＳＣＣ性を確認する方法として、Ｈ，Ｓ
を飽和した０、 ５ ％ ＣＨ３ＣＯ０Ｈ溶液からなる
腐食液中で行うシェルタイブ試験法が多数の現場実績と
の対比による研究の積み重ねによって開発されており、
この試験によって測定される５ｓｃｃ限界応力値（ｓｃ
値）が、式、 を満足すれば割れの発生がないとされているけれども、
従来の低コスト型低合金高強度鋼においては、このよう
な厳しい基準を満足するものがなかつた。
を飽和した０、 ５ ％ ＣＨ３ＣＯ０Ｈ溶液からなる
腐食液中で行うシェルタイブ試験法が多数の現場実績と
の対比による研究の積み重ねによって開発されており、
この試験によって測定される５ｓｃｃ限界応力値（ｓｃ
値）が、式、 を満足すれば割れの発生がないとされているけれども、
従来の低コスト型低合金高強度鋼においては、このよう
な厳しい基準を満足するものがなかつた。
なお、シェルタイブ試験法とは、第１図に示されるよう
な、長さ方向の中央部に２個のキリ孔を設けた試験片１
に、第２図に示す如く３点支持曲げでその中央部に応力
を付加して腐食液中に浸漬し、割れ率が５０％となる見
掛けの応力を測定してこれをＳｃ値とするものである。
な、長さ方向の中央部に２個のキリ孔を設けた試験片１
に、第２図に示す如く３点支持曲げでその中央部に応力
を付加して腐食液中に浸漬し、割れ率が５０％となる見
掛けの応力を測定してこれをＳｃ値とするものである。
第２図において、符号２で示されるものは試験片支持具
、符号３で示されるものは直径４Ｈのガラス丸棒、符号
４で示されるものは荷重（応力）を付加するためのボル
トである。
、符号３で示されるものは直径４Ｈのガラス丸棒、符号
４で示されるものは荷重（応力）を付加するためのボル
トである。
また、こうした材料自身の改良のほかに、鋼材をコーテ
ィングしたシ、腐食環境にインヒビターを注入する等の
方法も講じられているが、いずれの方法も十分な効果を
期待できるものではなかった。
ィングしたシ、腐食環境にインヒビターを注入する等の
方法も講じられているが、いずれの方法も十分な効果を
期待できるものではなかった。
本発明者等は、上述のような状況に鑑みて、冷間塑性変
形を受けても、湿潤硫化物環境下におい１゛て十分な耐
５ｓｃｃ性を発揮する高強度鋼を得べく研究を進めた結
果、以下（ａ）〜（ｆ）に示すような知見を得た。
形を受けても、湿潤硫化物環境下におい１゛て十分な耐
５ｓｃｃ性を発揮する高強度鋼を得べく研究を進めた結
果、以下（ａ）〜（ｆ）に示すような知見を得た。
（ａ）鋼中の炭化物は水素の集積場所となり、したがっ
てこの炭化物が針状または棒状等の切欠欠陥形状を呈し
たシ、あるいは粗大に凝集したシする場合には、そこが
起点となって５ｓｃｃが発生し易くなるが、鋼中にＺｒ
を添加すると、炭化物は球状となって微細に分散される
結果、上記の現象は阻止されて耐５ＳＣＣ性が著しく改
善されるが、その場合、ｚｒと共に添加されるＭｎの含
有量を低く抑えると、そのＭｎが炭化物の均一かつ微細
な分散化に一層寄与して、鋼材が冷間塑性変形を受けた
場合でも、耐５ｓｃｃ性が一段と向上すること、（１）
）鋼中に含まれるＮｉは湿潤硫化物環境下で孔食の発生
を促して、そこを起点とするＢＢＣＣを発生させるが、
そのＮｉ含有量を０．０３４Ｊｇ下に抑えると、孔食の
発生が抑えられ、したがって耐５ＳＣＣ性も改善される
こと、 （ｃ） Ｂ 含有量の増大は５ＳＣＣの起点となる硫化
物系介在物を増加して耐５ＳＣＣ性の劣化を招くととも
に、このＳと親和性の強いＺｒやＣａと結合してそれら
の有用な作用が現われるのを妨げること、（ｄ）適当量
のＣｒ％Ｍｏ、Ｂを共に添加すると、それによって形成
され、Ｃｒ −Ｍｏ−Ｂ系の共同作用によって優れた焼
入れ性が確保できること、（ｅ）鋼中に添加されるＭは
非金属介在物を減少させて鋼の清浄度を向上させること
によシ耐５ＳＣＣ性を改善すること、 （ｆ）以上（ａ）〜（ｅ）の複合作用により、冷間塑性
変形、 を受けた場合でも鋼に優れた耐５ＳＣＧを
付与できること。
てこの炭化物が針状または棒状等の切欠欠陥形状を呈し
たシ、あるいは粗大に凝集したシする場合には、そこが
起点となって５ｓｃｃが発生し易くなるが、鋼中にＺｒ
を添加すると、炭化物は球状となって微細に分散される
結果、上記の現象は阻止されて耐５ＳＣＣ性が著しく改
善されるが、その場合、ｚｒと共に添加されるＭｎの含
有量を低く抑えると、そのＭｎが炭化物の均一かつ微細
な分散化に一層寄与して、鋼材が冷間塑性変形を受けた
場合でも、耐５ｓｃｃ性が一段と向上すること、（１）
）鋼中に含まれるＮｉは湿潤硫化物環境下で孔食の発生
を促して、そこを起点とするＢＢＣＣを発生させるが、
そのＮｉ含有量を０．０３４Ｊｇ下に抑えると、孔食の
発生が抑えられ、したがって耐５ＳＣＣ性も改善される
こと、 （ｃ） Ｂ 含有量の増大は５ＳＣＣの起点となる硫化
物系介在物を増加して耐５ＳＣＣ性の劣化を招くととも
に、このＳと親和性の強いＺｒやＣａと結合してそれら
の有用な作用が現われるのを妨げること、（ｄ）適当量
のＣｒ％Ｍｏ、Ｂを共に添加すると、それによって形成
され、Ｃｒ −Ｍｏ−Ｂ系の共同作用によって優れた焼
入れ性が確保できること、（ｅ）鋼中に添加されるＭは
非金属介在物を減少させて鋼の清浄度を向上させること
によシ耐５ＳＣＣ性を改善すること、 （ｆ）以上（ａ）〜（ｅ）の複合作用により、冷間塑性
変形、 を受けた場合でも鋼に優れた耐５ＳＣＧを
付与できること。
この発明は、上記知見に基づいて発明されたものであっ
て、 Ｃ：０．２０〜０．４０％、 Ｓｉ： ０．０５〜１．０％１ Ｍｎ：０．０５〜０．３％、 Ｃｒ：０．１〜１．５％、 Ｍｏ ： Ｑ、 １〜０．８％、 Ｚｒ ： ０．０ １〜０．１ ５ ％、Ｂ ：
０．０００３〜０．００３０％、Ａ１１：０．０１〜
０．１０％、 Ｎｂ、 ＶおよびＴｉのうちの１種または２種以上：そ
れぞれ０．０１〜０．１％、 ただし、合計＜０．２チ を含有し、さらに必要に応じて ｃａ： ｏ、ｏ Ｏｌ〜０．００５ ％、を含有し、残
りがＦｅおよび不可避不純物からなるとともに、前記不
可避不純物中のｐ、ｓおよびＮｉの含有量が、それぞれ Ｐ：０．０２０−以下、 Ｅｌ：０．００５％以下、 Ｎｉ：０．０３チ以下、 である、組成（以上重量％、以下、特に断わらないかぎ
り、チはすべて重量％を意味する）と、焼入れによって
形成されたＡＳＴＭ番号８．５以上の微細な結晶粒度を
有するオーステナイトが焼戻されて形成されたマルテン
サイトを主体とする組織とを有することを特徴とする、
耐硫化物応力腐食割れ性に優れた高強度鋼を提供するも
のである。
て、 Ｃ：０．２０〜０．４０％、 Ｓｉ： ０．０５〜１．０％１ Ｍｎ：０．０５〜０．３％、 Ｃｒ：０．１〜１．５％、 Ｍｏ ： Ｑ、 １〜０．８％、 Ｚｒ ： ０．０ １〜０．１ ５ ％、Ｂ ：
０．０００３〜０．００３０％、Ａ１１：０．０１〜
０．１０％、 Ｎｂ、 ＶおよびＴｉのうちの１種または２種以上：そ
れぞれ０．０１〜０．１％、 ただし、合計＜０．２チ を含有し、さらに必要に応じて ｃａ： ｏ、ｏ Ｏｌ〜０．００５ ％、を含有し、残
りがＦｅおよび不可避不純物からなるとともに、前記不
可避不純物中のｐ、ｓおよびＮｉの含有量が、それぞれ Ｐ：０．０２０−以下、 Ｅｌ：０．００５％以下、 Ｎｉ：０．０３チ以下、 である、組成（以上重量％、以下、特に断わらないかぎ
り、チはすべて重量％を意味する）と、焼入れによって
形成されたＡＳＴＭ番号８．５以上の微細な結晶粒度を
有するオーステナイトが焼戻されて形成されたマルテン
サイトを主体とする組織とを有することを特徴とする、
耐硫化物応力腐食割れ性に優れた高強度鋼を提供するも
のである。
そしてこの発明における熱処理は、上記組成となるよう
に溶製された鋼塊を、例えば管材に加工した後、一般に
ＡＣ３変態点以上でしかもオーステナイト粒の粗大化を
生じない温度域に加熱した後焼入れして、これをＡＳＴ
Ｍ番号８．５以上の微細なオーステナイト結晶粒度を有
する均一なマルテンサイト組織とし、ついでこれを通常
Ａｃ、変態点以下でなるべく高い温度例えば６４０℃〜
フＯＯ℃の条件下で焼戻して、普通９０チ以上の焼戻し
マルテンサイト組織を有する鋼材とする。
に溶製された鋼塊を、例えば管材に加工した後、一般に
ＡＣ３変態点以上でしかもオーステナイト粒の粗大化を
生じない温度域に加熱した後焼入れして、これをＡＳＴ
Ｍ番号８．５以上の微細なオーステナイト結晶粒度を有
する均一なマルテンサイト組織とし、ついでこれを通常
Ａｃ、変態点以下でなるべく高い温度例えば６４０℃〜
フＯＯ℃の条件下で焼戻して、普通９０チ以上の焼戻し
マルテンサイト組織を有する鋼材とする。
ついで、この発明において、成分組成範囲、オーステナ
イト結晶粒度および組織を上記の通りに限定した理由を
説明する。
イト結晶粒度および組織を上記の通りに限定した理由を
説明する。
１、鋼の成分組成
（ａ） Ｃ
Ｃ成分は、鋼の焼入れ性の向上、強度確保のほかに、焼
戻し軟化抵抗性向上のために欠くことができない成分で
あるが、その含有量が０．２０ ％未満では強度低下と
焼入れ性劣化をきたし、したがつて所望強度に対して低
温における焼戻しを余儀なくされるために５ｓｃｃ感受
性が大となり、一方０．４０％を越えて含有させると、
靭性が劣化する上に、熱処理時の焼割れ感受性が増大す
るところから、その含有量を０．２０〜０．４０ ％と
定めた。
戻し軟化抵抗性向上のために欠くことができない成分で
あるが、その含有量が０．２０ ％未満では強度低下と
焼入れ性劣化をきたし、したがつて所望強度に対して低
温における焼戻しを余儀なくされるために５ｓｃｃ感受
性が大となり、一方０．４０％を越えて含有させると、
靭性が劣化する上に、熱処理時の焼割れ感受性が増大す
るところから、その含有量を０．２０〜０．４０ ％と
定めた。
（ｂ） １３１
Ｓｉ成分は脱酸作用を有するほか、鋼の強度および焼入
れ性向上に有効な成分であるが、その含有量が０．０５
％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方１
．０％を越えると靭性劣化と、粗粒化による耐５ｓｃｃ
性の劣化を招くことから、その含有量を０．０５〜１．
０チと定めた。
れ性向上に有効な成分であるが、その含有量が０．０５
％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方１
．０％を越えると靭性劣化と、粗粒化による耐５ｓｃｃ
性の劣化を招くことから、その含有量を０．０５〜１．
０チと定めた。
（ｃ） Ｍｎ
Ｍｎ成分は強度と焼入れ性を向上させるのに有効で、そ
のような目的のために広く利用されている成分であるが
、Ｓによる粒界脆化を防ぐためにはその含有量が０．０
５％以上であることが必要であり、一方それが０．３チ
を越えると炭化物析出が不均一となって、特に鋼材が冷
間塑性変形を受けた場合、耐５ｓｃｃ性が劣化し易くな
るところから、その含有量を０．０５〜０．３チと定め
た。
のような目的のために広く利用されている成分であるが
、Ｓによる粒界脆化を防ぐためにはその含有量が０．０
５％以上であることが必要であり、一方それが０．３チ
を越えると炭化物析出が不均一となって、特に鋼材が冷
間塑性変形を受けた場合、耐５ｓｃｃ性が劣化し易くな
るところから、その含有量を０．０５〜０．３チと定め
た。
（ｄ） Ｃｒ
Ｃｒ成分には、鋼の強度、焼入れ性および焼戻し軟化抵
抗性を向上させる作用があり、高強度化のために極めて
有効であるほか、５ＳＣＧＳＣ性改善作用もあるが、そ
の含有量がＯ，１４未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方１．５チを越えて含有させると、靭性を劣
化させる上に、粗大炭化物形成による耐５ｓｃｃ性劣化
も招くところから、その含有量を０．１〜１．５％と定
めた。
抗性を向上させる作用があり、高強度化のために極めて
有効であるほか、５ＳＣＧＳＣ性改善作用もあるが、そ
の含有量がＯ，１４未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方１．５チを越えて含有させると、靭性を劣
化させる上に、粗大炭化物形成による耐５ｓｃｃ性劣化
も招くところから、その含有量を０．１〜１．５％と定
めた。
（ｅ） Ｍ。
Ｍｏ酸成分、鋼の強度、焼入れ性および焼戻し軟化抵抗
性を向上させる作用を有し、前述のように特にＣｒおよ
びＢと共同して焼入れ性を改善する成分であるが、その
含有量がｏ、１１１未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方０．８チを越えて含有させると、脆化を招
く上に、炭化物の析出形態が適正でなくなって耐ＢＢＣ
Ｃ性が劣化するところから、その含有量を０．１〜ｏ、
８ ％と定めた。
性を向上させる作用を有し、前述のように特にＣｒおよ
びＢと共同して焼入れ性を改善する成分であるが、その
含有量がｏ、１１１未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方０．８チを越えて含有させると、脆化を招
く上に、炭化物の析出形態が適正でなくなって耐ＢＢＣ
Ｃ性が劣化するところから、その含有量を０．１〜ｏ、
８ ％と定めた。
（ｆ） Ｚｒ
Ｚｒ成分は、鋼中に炭化物を球状に、かつ均一１微細に
分散させて耐５ＩＣＣ性を著しく改善する作用を有する
が、その含有量が０．０１％未満ではその作用に所望の
効果が得られず、一方０．１５％を越えて含有させると
、靭性および耐５ＳＣＣ性の劣化を招くことから、その
含有量を０．０１〜０、１５ ％と定めた。なお、Ｚｒ
は本来Ｃ，Ｎ、Ｏ１Ｓとの親和性に富む元素であり、本
発明においてはこのうちのＮと０についてはその含有量
を特に規定していないが、通常の転炉溶製Ｍキルド鋼の
Ｎ、Ｏ含有量に対しては、所望の耐５ＥＩＣＣ性を得る
上で、上記のＺｒ添加量に全く問題がない。
分散させて耐５ＩＣＣ性を著しく改善する作用を有する
が、その含有量が０．０１％未満ではその作用に所望の
効果が得られず、一方０．１５％を越えて含有させると
、靭性および耐５ＳＣＣ性の劣化を招くことから、その
含有量を０．０１〜０、１５ ％と定めた。なお、Ｚｒ
は本来Ｃ，Ｎ、Ｏ１Ｓとの親和性に富む元素であり、本
発明においてはこのうちのＮと０についてはその含有量
を特に規定していないが、通常の転炉溶製Ｍキルド鋼の
Ｎ、Ｏ含有量に対しては、所望の耐５ＥＩＣＣ性を得る
上で、上記のＺｒ添加量に全く問題がない。
（ロ）） Ｂ
Ｂ成分は、焼入れ性を向上させる作用があって、所望の
焼入れ性を確保するためにはＯ，０Ｏ０３％以上添加す
る必要があるが、一方その含有量が０、 ＯＯ３０％を
越えると靭性および熱間加工性が損なわれる上に、粒界
に粗大析出物を形成してＢＳＣＧ発生を促すところから
、その含有量を０、 ＯＯＯ３〜０．００３０チと定め
た。
焼入れ性を確保するためにはＯ，０Ｏ０３％以上添加す
る必要があるが、一方その含有量が０、 ＯＯ３０％を
越えると靭性および熱間加工性が損なわれる上に、粒界
に粗大析出物を形成してＢＳＣＧ発生を促すところから
、その含有量を０、 ＯＯＯ３〜０．００３０チと定め
た。
色） Ｍ
Ｍ成分は、脱酸剤として作用して鋼の清浄度を向上させ
、もって耐ＢＢＣＣ性の改善に寄与する作用を有するが
、その含有量がＯ，Ｏｌ ４未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方０． ｌ Ｏ％を越えて含有させ
ると、介在物が増加し、靭性および耐５ｓｃｃ性が劣化
することから、その含有量を０．０１〜０．１０チと定
めた。
、もって耐ＢＢＣＣ性の改善に寄与する作用を有するが
、その含有量がＯ，Ｏｌ ４未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方０． ｌ Ｏ％を越えて含有させ
ると、介在物が増加し、靭性および耐５ｓｃｃ性が劣化
することから、その含有量を０．０１〜０．１０チと定
めた。
（ｉ） Ｎｂ、Ｖオ！びＴｉ
これらの成分は、強度の向上と組織の細粒化に有効に作
用するが、その含有量がＯ，０１４未満ではこれらの作
用に所望の効果が得られず、一方０．１チを越えて含有
させると靭性および加工性の低下を招くことから、それ
ぞれの含有量を０．０１〜０、１ ％とし、かつ合計含
有量を０．２％以下と定めた。
用するが、その含有量がＯ，０１４未満ではこれらの作
用に所望の効果が得られず、一方０．１チを越えて含有
させると靭性および加工性の低下を招くことから、それ
ぞれの含有量を０．０１〜０、１ ％とし、かつ合計含
有量を０．２％以下と定めた。
（ｊ） Ｐ
Ｐ成分は、偏析し易く、それによって形成された粒界偏
析あるいは偏析帯が耐５ＳＣＣ性の劣化を招き、その含
有量が０．０２０％を越えるとその影響が無視できなく
なるところから、その上限を０、０２０％と定めた。
析あるいは偏析帯が耐５ＳＣＣ性の劣化を招き、その含
有量が０．０２０％を越えるとその影響が無視できなく
なるところから、その上限を０、０２０％と定めた。
伽）ｉ
日成分は、ＢＳＣＧの起点となる硫化物系介在物を増加
させて耐ＢＢＣＣ性の劣化を招き、その゛含有量がＯ，
ＯＯ５％を越えるとその影響が著しくなるところから、
その上限をＯ，ＯＯ５％と定めた。
させて耐ＢＢＣＣ性の劣化を招き、その゛含有量がＯ，
ＯＯ５％を越えるとその影響が著しくなるところから、
その上限をＯ，ＯＯ５％と定めた。
２、 オーステナイト結晶粒度および組織上記組成を有
する高強度鋼に対して十分な耐５ＳＣＣ性を付与するた
めには、微細な結晶粒度を有するオーステナイト組織と
した鋼を焼戻して、これをマルテンサイトを主体とした
組織にする必要があシ、とのオーステナイトの結晶粒度
がＡＳＴＭ番号８．５よりも粗い粒度となるか、あるい
は鋼の組織が焼戻しマルテンサイトを主体としていない
と、その耐５ＳＣＣ性が極端に悪化するところから、焼
戻し前のオーステナイト結晶粒度をＡＳＴＭ４８．５以
上の微細な粒度と限定するとともに、鋼の組織を、焼戻
しマルテンサイトを主体とする組織に規定した。
する高強度鋼に対して十分な耐５ＳＣＣ性を付与するた
めには、微細な結晶粒度を有するオーステナイト組織と
した鋼を焼戻して、これをマルテンサイトを主体とした
組織にする必要があシ、とのオーステナイトの結晶粒度
がＡＳＴＭ番号８．５よりも粗い粒度となるか、あるい
は鋼の組織が焼戻しマルテンサイトを主体としていない
と、その耐５ＳＣＣ性が極端に悪化するところから、焼
戻し前のオーステナイト結晶粒度をＡＳＴＭ４８．５以
上の微細な粒度と限定するとともに、鋼の組織を、焼戻
しマルテンサイトを主体とする組織に規定した。
ついで、この発明を実施例によシ比較例と対比しながら
説明するが、これらの実施例はこの発明を具体化した例
を単に示すためのものであって、この発明の技術的範囲
を制限することを意図するものでない。
説明するが、これらの実施例はこの発明を具体化した例
を単に示すためのものであって、この発明の技術的範囲
を制限することを意図するものでない。
まず、実験室的な真空溶解法によシ、第１表に示される
成分組成を有する鋼Ａ、Ｏを溶製した。
成分組成を有する鋼Ａ、Ｏを溶製した。
ここで、溶製鋼Ａ、Ｈはこの発明の範囲内の成分組成を
有し、溶製鋼重〜０は第１表中の※印を付２ した
点においてこの発明の範囲から外れた成分組成を有する
、比較のために溶製された鋼である。
有し、溶製鋼重〜０は第１表中の※印を付２ した
点においてこの発明の範囲から外れた成分組成を有する
、比較のために溶製された鋼である。
ついで、これらの鋼に熱間圧延を施すことによって製造
された厚さ：１５ｆｌ、幅：１２０ｍの板材を９２０℃
において３０分間加熱して完全にオーステナイト化した
後水中に焼入れ、その後さらに、７００℃において３０
分間保持する焼戻し処理を施し、それによって、板状の
本発明鋼１〜８および比較鋼３〜９を製造するとともに
、焼入後に形成されるオーステナイト粒度が耐５ｓｃｃ
性に及ぼす影響を調べるために、一部の材料（溶製鋼Ａ
およびＢ）については焼入れ加熱温度を９８０℃として
オーステナイト粒度を粗大化させ、それによって同じく
板状の比較鋼１および２を製造した。
された厚さ：１５ｆｌ、幅：１２０ｍの板材を９２０℃
において３０分間加熱して完全にオーステナイト化した
後水中に焼入れ、その後さらに、７００℃において３０
分間保持する焼戻し処理を施し、それによって、板状の
本発明鋼１〜８および比較鋼３〜９を製造するとともに
、焼入後に形成されるオーステナイト粒度が耐５ｓｃｃ
性に及ぼす影響を調べるために、一部の材料（溶製鋼Ａ
およびＢ）については焼入れ加熱温度を９８０℃として
オーステナイト粒度を粗大化させ、それによって同じく
板状の比較鋼１および２を製造した。
つぎに、このようにして得られた本発明鋼と比較鋼の耐
５ｓｃｃ性を評価するために、前述のシェルタイブ試験
法によって割れ応力限界比を測定するとともに、降伏強
さを測定し、さらにこれらの鋼を製造する途中、焼入れ
後で、まだ焼戻されていない状態にある鋼のオーステナ
イトの粒度をピクリン酸エッチ法によって測定して、こ
れをＡＳＴＭＡで表わした。
５ｓｃｃ性を評価するために、前述のシェルタイブ試験
法によって割れ応力限界比を測定するとともに、降伏強
さを測定し、さらにこれらの鋼を製造する途中、焼入れ
後で、まだ焼戻されていない状態にある鋼のオーステナ
イトの粒度をピクリン酸エッチ法によって測定して、こ
れをＡＳＴＭＡで表わした。
以上の測定結果をまとめて第２表に示す。
なお、耐ＢＢＣＣ性については、上記の本発明鋼および
比較鋼からなる各板材をそれぞれ２つの部分に分け、そ
の一方からはそのまま、そしてその他方からは、圧延率
５％の冷間圧延を施した後に、それぞれ第１図に示され
るような試験片ｌを切シ出し、そして第２図に示される
試験片支持具２によって試験片１に応力を付加しながら
、液温：２０℃の、硫化水素を飽和させた０、 ５９ｇ
酢酸水溶液中に試験片１を２００時間浸漬するという処
理によって割れ応力限界比を測定し、その値で示した。
比較鋼からなる各板材をそれぞれ２つの部分に分け、そ
の一方からはそのまま、そしてその他方からは、圧延率
５％の冷間圧延を施した後に、それぞれ第１図に示され
るような試験片ｌを切シ出し、そして第２図に示される
試験片支持具２によって試験片１に応力を付加しながら
、液温：２０℃の、硫化水素を飽和させた０、 ５９ｇ
酢酸水溶液中に試験片１を２００時間浸漬するという処
理によって割れ応力限界比を測定し、その値で示した。
なお、第２表中の壷印は、それの付いた条件がこの発明
の範囲から外れた条件であることを示している。
の範囲から外れた条件であることを示している。
分な耐５ｓｃｃ性が得られないのに対し、本発明鋼では
十分な強度を確保しながら高い割れ応力限界比、すなわ
ち冷間圧延を施していない場合は勿論、それを受けた場
合でも、著しく高い割れ応力限界比を示すことがわかる
。
十分な強度を確保しながら高い割れ応力限界比、すなわ
ち冷間圧延を施していない場合は勿論、それを受けた場
合でも、著しく高い割れ応力限界比を示すことがわかる
。
上述のように、この発明によると、高い強度とともに、
特に冷間塑性変形を受けた場合でも、優れた耐５ｓｃｃ
性を備えた鋼を提供できるので、前述のよのなサワー環
境下において、特に冷間塑性変形を受けても優れた耐５
ＢＣＣ性を発揮する高強度の鋼が要求される、例えば油
井用鋼として好適な鋼を提供できるという、産業上有用
な効果が得られる。
特に冷間塑性変形を受けた場合でも、優れた耐５ｓｃｃ
性を備えた鋼を提供できるので、前述のよのなサワー環
境下において、特に冷間塑性変形を受けても優れた耐５
ＢＣＣ性を発揮する高強度の鋼が要求される、例えば油
井用鋼として好適な鋼を提供できるという、産業上有用
な効果が得られる。
第１図はシェルタイブ腐食試験において使用される試験
片の例を示すもので、第１図中、（ａ）はその正面図、
ψ）はその側面図であシ、第２図は前記試験片を試験片
支持具で支持した状態を示す概略正面図である。図にお
いて １・・・試験片、 ２・・・支持具、３・・・
ガラス棒、 ４・・・応力付加ボルト。
片の例を示すもので、第１図中、（ａ）はその正面図、
ψ）はその側面図であシ、第２図は前記試験片を試験片
支持具で支持した状態を示す概略正面図である。図にお
いて １・・・試験片、 ２・・・支持具、３・・・
ガラス棒、 ４・・・応力付加ボルト。
Claims (2)
- （１）Ｃ：０．２０〜０．４０％、 Ｓｉ：０．０５〜１．０％、 Ｍｎ：０．０５〜０．３％、 Ｃｒ：０．１〜１．５％、 Ｍｏ：０．１〜０．８％、 Ｚｒ：０．０１〜０．１５％、 Ｂ：０．０００３〜０．００３０％、 Ａｌ：０．０１〜０．１０％、 Ｎｂ、ＶおよびＴｉのうちの１種または２種以上：それ
ぞれ０．０１〜０．１％、 ただし、合計≦０．２％ を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなるとと
もに、前記不可避不純物中のＰ、ＳおよびＮｉの含有量
が、それぞれ Ｐ：０．０２０％以下、 Ｓ：０．００５％以下、 Ｎｉ：０．０３％以下、 である、組成（以上重量％）と、焼入れによって形成さ
れたＡＳＴＭ番号８．５以上の微細な結晶粒度を有する
オーステナイトが焼戻されて形成されたマルテンサイト
を主体とする組織とを有することを特徴とする、耐硫化
物応力腐食割れ性に優れた高強度鋼。 - （２）Ｃ：０．２０〜０．４０％、 Ｓｉ：０．０５〜１．０％、 Ｍｎ：０．０５〜０．３％、 Ｃｒ：０．１〜１．５％、 Ｍｏ：０．１〜０．８％、 Ｚｒ：０．０１〜０．１５％、 Ｂ：０．０００３〜０．００３０％、 Ａｌ：０．０１〜０．１０％、 Ｎｂ、ＶおよびＴｉのうちの１種または２種以上：それ
ぞれ０．０１〜０．１％、 ただし、合計≦０．２％ を含有し、さらに Ｃａ：０．００１〜０．００５％、 を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなるとと
もに、前記不可避不純物中のＰ、ＳおよびＮｉの含有量
が、それぞれ Ｐ：０．０２０％以下、 Ｓ：０．００５％以下、 Ｎｉ：０．０３％以下、 である、組成（以上重量％）と、焼入れによって形成さ
れたＡＳＴＭ番号８．５以上の微細な結晶粒度を有する
オーステナイトが焼戻されて形成されたマルテンサイト
を主体とする組織とを有することを特徴とする、耐硫化
物応力腐食割れ性に優れた高強度鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6514485A JPS61223166A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 耐硫化物応力腐食割れ性に優れた高強度鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6514485A JPS61223166A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 耐硫化物応力腐食割れ性に優れた高強度鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61223166A true JPS61223166A (ja) | 1986-10-03 |
| JPH0366384B2 JPH0366384B2 (ja) | 1991-10-17 |
Family
ID=13278392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6514485A Granted JPS61223166A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 耐硫化物応力腐食割れ性に優れた高強度鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61223166A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7083686B2 (en) | 2004-07-26 | 2006-08-01 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Steel product for oil country tubular good |
| US9512498B2 (en) | 2011-12-22 | 2016-12-06 | Akebono Brake Industry Co., Ltd. | Process for producing spheroidal-graphite cast iron, and spheroidal-graphite cast iron member obtained from said spheroidal-graphite cast iron |
-
1985
- 1985-03-29 JP JP6514485A patent/JPS61223166A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7083686B2 (en) | 2004-07-26 | 2006-08-01 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Steel product for oil country tubular good |
| US9512498B2 (en) | 2011-12-22 | 2016-12-06 | Akebono Brake Industry Co., Ltd. | Process for producing spheroidal-graphite cast iron, and spheroidal-graphite cast iron member obtained from said spheroidal-graphite cast iron |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0366384B2 (ja) | 1991-10-17 |
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