JPH04268043A - High cr steel for high strength line pipe excellent in weldability - Google Patents

High cr steel for high strength line pipe excellent in weldability

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JPH04268043A
JPH04268043A JP2895891A JP2895891A JPH04268043A JP H04268043 A JPH04268043 A JP H04268043A JP 2895891 A JP2895891 A JP 2895891A JP 2895891 A JP2895891 A JP 2895891A JP H04268043 A JPH04268043 A JP H04268043A
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JP
Japan
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steel
less
strength line
affected zone
line pipe
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JP2895891A
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Japanese (ja)
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Akihiro Miyasaka
明博 宮坂
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

PURPOSE:To provide a high Cr steel for high strength line pipe having high corrosion resistance to wet carbon dioxide and wet hydrogen sulfide and excellent in impact toughness in a weld heat-affected zone. CONSTITUTION:The steel has a composition consisting of 0.02-0.08% C, <=1% Si, <=2% Mn, 11-14% Cr, 1.1-4.0% Co, 0.005-0.2% Al, N by the amount reduced to <=0.015%, and the balance Fe with inevitable impurities, or further, respective contents of P and S are reduced or, if necessary, Ni, Cu, Mo, W, V, Ti, Nb, Ta, Zr, Hf, Ca, and REM are incorporated.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は溶接性の優れた高強度ラ
インパイプ用高Cr鋼に係り、さらに詳しくは例えば石
油・天然ガスの輸送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を有するとともに、溶接
熱影響部の衝撃靱性に優れ、溶接熱影響部の硬さを低減
した高強度ラインパイプ用鋼に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a high Cr steel for high strength line pipes with excellent weldability. The present invention relates to a high-strength line pipe steel that has corrosion resistance, excellent impact toughness in the welded heat affected zone, and reduced hardness in the welded heat affected zone.

【0002】0002

【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、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。ラインパイプとして使用
される材料には、耐食性のほかに内部を流れる輸送流体
の圧力に耐える高い強度を持ち、溶接性に優れることが
要求される。溶接性の代表的な特性としては、溶接部の
衝撃靱性が優れていることが必要である。また、硫化水
素を含有する流体を輸送する場合には、溶接部の硬さが
低いことも要求される。勿論、母材の衝撃靱性も優れて
いることが必要である。
[Prior Art] Oil and natural gas produced in recent years include
Cases containing a large amount of wet carbon dioxide gas are increasing. It is well known that carbon steel and low alloy steel corrode significantly in such environments. For this reason, corrosion inhibitors have traditionally been added as a corrosion prevention measure for line pipes used for transportation. However, corrosion inhibitors often lose their effectiveness at high temperatures, and in addition to the fact that the cost of adding and recovering corrosion inhibitors is enormous, they are often not applicable to submarine pipelines. Therefore,
Recently, there has been an increasing need for corrosion-resistant materials that do not require the addition of corrosion inhibitors. In addition to corrosion resistance, materials used for line pipes are required to have high strength to withstand the pressure of the transport fluid flowing inside them, and to have excellent weldability. As a typical characteristic of weldability, it is necessary that the welded part has excellent impact toughness. Furthermore, when transporting a fluid containing hydrogen sulfide, it is also required that the hardness of the welded part be low. Of course, it is also necessary that the base material has excellent impact toughness.

【0003】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
まず検討された。例えばL.J.クライン、コロージョ
ン(Corrosion)’84、ペーパーナンバー2
11にあるように、溶接構造のない油井管には、高強度
で比較的コストの安い鋼としてAISI(米国鉄鋼協会
)410鋼あるいは420鋼といった、Cを0.1ある
いは0.2%含有し、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Cの含有量が高いので、
溶接部が非常に硬くなるとともに溶接部の衝撃靱性が悪
いために、ラインパイプとして使用することは困難であ
る。AISI410鋼を使用したラインパイプが最近A
PI(米国石油協会)で規格化されてはいるものの、例
えば須賀正孝ほか著、NKK技報1989年発行、第1
29号、第15〜22頁にあるように、現地溶接部の衝
撃靱性が悪いという難点を有している。これは彼らの報
告にあるように溶接熱影響部が粗大なフェライト主体の
組織となるためである。
[0003] As a corrosion-resistant material for petroleum and natural gas containing a large amount of carbon dioxide, the use of stainless steel, which has good corrosion resistance, was first considered. For example, L. J. Klein, Corrosion '84, Paper No. 2
11, oil country tubular goods without a welded structure contain 0.1 or 0.2% C, such as AISI (American Iron and Steel Institute) 410 steel or 420 steel, which are high-strength and relatively low-cost steels. , martensitic stainless steels containing 12-13% Cr are beginning to be widely used. However, since these steels have a high C content,
It is difficult to use it as a line pipe because the welded part becomes very hard and the impact toughness of the welded part is poor. Line pipes using AISI410 steel have recently received an A.
Although it has been standardized by PI (American Petroleum Institute), for example, Masataka Suga et al., NKK Technical Report, published in 1989, Vol.
As stated in No. 29, pages 15 to 22, the problem is that the impact toughness of the on-site welded part is poor. This is because, as reported by them, the weld heat affected zone becomes a coarse ferrite-based structure.

【0004】ラインパイプ用鋼としては、特開昭61−
119654号公報において、CおよびNを低減し、A
lまたはCaさらにはVを含有させ、かつNiおよびM
oを含有させた鋼が提案されている。しかし、この鋼は
高価な合金元素であるNiを多量に含有しているために
コストが高い上に特性も十分とは言えない。
[0004] As steel for line pipes, JP-A-61-
In Japanese Patent No. 119654, C and N are reduced, and A
1 or Ca and V, and Ni and M
Steel containing o has been proposed. However, since this steel contains a large amount of Ni, which is an expensive alloying element, it is expensive and its properties are not satisfactory.

【0005】[0005]

【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、炭酸ガス環境でも充分な耐食性を有し、溶接性
に優れる高強度ラインパイプ用高Cr鋼を提供すること
を目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the current situation, it is an object of the present invention to provide a high Cr steel for high strength line pipes that has sufficient corrosion resistance even in a carbon dioxide environment and has excellent weldability.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者は、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。まず、Crを11〜14%含有する鋼のC量を0.
08%以下に低減し、かつNを0.015%以下に低減
すると、溶接部の硬さを低下させることができるととも
に、炭酸ガス含有食塩水中における耐食性が改善される
ことを見出した。そしてかかる鋼にCoを1.1〜4.
0%添加すると溶接部の硬さをあまり上げることなく溶
接部のミクロ組織を実質的にマルテンサイト単相とする
ことができ、溶接部の衝撃靱性を著しく改善できること
を見出した。
[Means for Solving the Problems] The present inventor has studied various components of martensitic stainless steel in order to achieve the above object, and has finally found the following knowledge. First, the amount of C in steel containing 11 to 14% Cr is 0.
It has been found that when N is reduced to 0.08% or less and N is reduced to 0.015% or less, the hardness of the welded part can be reduced and the corrosion resistance in carbon dioxide-containing saline solution is improved. Co is added to the steel in an amount of 1.1 to 4.
It has been found that when added in an amount of 0%, the microstructure of the weld can be substantially made into a martensite single phase without increasing the hardness of the weld, and the impact toughness of the weld can be significantly improved.

【0007】さらに本発明者は検討をすすめ、上記のよ
うなCrを11〜14%含有し、CおよびNを低減し、
Coを1.1〜4.0%含有する鋼の不純物のうちPお
よびSを低減すると靱性が一段と向上すること、Niあ
るいはCuのいずれか1種または2種を添加すると溶接
熱影響部の衝撃靱性をさらに改善するのに効果があるこ
と、MoあるいはWのいずれか1種または2種を添加す
ると湿潤炭酸ガス環境の耐食性を改善するのに効果があ
ること、V、Ti、Nb、Ta、Zr、Hfの1種以上
を添加すると耐食性を一段と向上させるのに有効である
こと、Caおよび希土類元素の1種以上を添加すると熱
間加工性の向上、耐食性の向上に効果のあることを見出
した。
Further, the inventor of the present invention further investigated, and found that the above-mentioned Cr content was reduced by 11 to 14%, and C and N were reduced.
Of the impurities in steel containing 1.1 to 4.0% Co, reducing P and S will further improve the toughness, and adding one or both of Ni or Cu will reduce the impact of the weld heat-affected zone. that it is effective in further improving toughness; that adding one or both of Mo or W is effective in improving corrosion resistance in a wet carbon dioxide environment; It was discovered that adding one or more of Zr and Hf is effective in further improving corrosion resistance, and that adding one or more of Ca and rare earth elements is effective in improving hot workability and corrosion resistance. Ta.

【0008】本発明は主に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、C0.02〜0.08%、Si1%以下、Mn2%
以下、Cr11〜14%、Co1.1〜4.0%、Al
0.005〜0.2%を含有し、Nを0.015%以下
に低減し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
特徴とする溶接性の優れた高強度ラインパイプ用高Cr
鋼にあり、第2発明の要旨とするところは、第1発明の
ラインパイプ用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0.010%以下に低
減したことを特徴とする高強度ラインパイプ用高Cr鋼
にあり、第3発明の要旨とするところは、第1発明およ
び第2発明のラインパイプ用鋼においてさらに、重量%
で、Ni4%以下、Cu3%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ラインパイプ用高C
r鋼にあり、第4発明の要旨とするところは、第1発明
、第2発明および第3発明の各ラインパイプ用鋼におい
て、重量%で、Mo2%以下、W4%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ラインパイ
プ用高Cr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発明および第4発明の各ライ
ンパイプ用鋼において、重量%で、V0.5%以下、T
i0.2%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高強度ラインパ
イプ用高Cr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発明および第5
発明の各ラインパイプ用鋼において、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高強度ラインパ
イプ用高Cr鋼にある。
The present invention has been made mainly based on the above findings, and the gist of the first invention is that
So, C0.02~0.08%, Si1% or less, Mn2%
Below, Cr11-14%, Co1.1-4.0%, Al
High Cr for high-strength line pipes with excellent weldability, characterized by containing 0.005 to 0.2%, reducing N to 0.015% or less, and the remainder consisting of Fe and unavoidable impurities.
The gist of the second invention is that the weight percent of the inevitable impurities in the steel for line pipes of the first invention is
The gist of the third invention is a high Cr steel for high-strength line pipes characterized by reducing P to 0.025% or less and S to 0.010% or less. In the line pipe steel of the second invention, further, weight%
A high C for high-strength line pipe characterized by containing one or two of 4% or less Ni and 3% or less Cu.
r steel, and the gist of the fourth invention is that in each of the line pipe steels of the first, second, and third inventions, one of Mo2% or less, W4% or less, or The gist of the fifth invention resides in a high Cr steel for high strength line pipes characterized by containing two types:
In each of the line pipe steels of the first invention, second invention, third invention, and fourth invention, V0.5% or less, T
For high-strength line pipes containing one or more of i0.2% or less, Nb0.5% or less, Ta0.2% or less, Zr0.2% or less, and Hf0.2% or less The gist of the sixth invention is high Cr steel, and the gist of the sixth invention is the first invention, the second invention, the third invention, the fourth invention, and the fifth invention.
In each line pipe steel of the invention, Ca0
.. 0.008% or less, and one or two of rare earth elements and 0.02% or less.

【0009】[0009]

【作用】以下に本発明で成分を限定した理由を述べる。 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と、過度に低減すると逆に溶接
熱影響部の衝撃靱性を低下させるので、0.02%以上
を添加する。一方、0.08%を超えて添加すると溶接
熱影響部の衝撃靱性を低下させるとともに溶接熱影響部
の硬さを著しく上昇させることから、上限含有量は0.
08%とすべきである。
[Operation] The reasons for limiting the ingredients in the present invention will be described below. C: Since C is the most stable and low-cost element that increases the strength of martensitic stainless steel, it is necessary to ensure the necessary strength, and if it is reduced excessively, it will decrease the impact toughness of the weld heat affected zone. Therefore, add 0.02% or more. On the other hand, if added in excess of 0.08%, the impact toughness of the weld heat-affected zone decreases and the hardness of the weld heat-affected zone increases significantly, so the upper limit content is 0.08%.
It should be 0.8%.

【0010】Si: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衝撃靱性を低下させることから
、上限含有量は1%とする。 Mn: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。 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、炭酸ガス環境での
耐食性を付与するために必要な元素であるが、含有量が
11%未満では耐食性が充分ではなく、一方14%を超
えて添加すると他の合金元素をいかに調整しても溶接熱
影響部のミクロ組織をマルテンサイト単相にし難くなる
ので、上限含有量は14%とすべきである。
[0010]Si: An element necessary for deoxidation,
If added in an amount exceeding 1%, the impact toughness is reduced, so the upper limit content is 1%. Mn: An effective element for deoxidizing and ensuring strength, but if added in an amount exceeding 2%, the effect is saturated, so the upper limit content is set to 2%. Cr: Cr is the most basic and essential element constituting martensitic stainless steel, and is necessary to provide corrosion resistance in a carbon dioxide environment, but if the content is less than 11%, the corrosion resistance will deteriorate. On the other hand, if it is added in excess of 14%, it will be difficult to make the microstructure of the weld heat affected zone into a single phase of martensite no matter how you adjust other alloying elements, so the upper limit content should be 14%. .

【0011】Co:CoはCおよびNの含有量を低減さ
せた鋼の母材は言うまでもなく溶接熱影響部のミクロ組
織をもマルテンサイト組織として衝撃靱性を改善すると
ともに湿潤炭酸ガス環境における耐食性を改善するのに
極めて有用な元素であるが、含有量が1.1%未満では
これらの効果が不充分であり、4.0%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
上昇させるだけであるから、1.1〜4.0%の範囲に
限定する。
[0011] Co: Co improves the impact toughness of not only the base metal of steel with reduced C and N content but also the microstructure of the weld heat-affected zone by forming a martensitic structure, and also improves the corrosion resistance in a humid carbon dioxide environment. Although it is an extremely useful element for improving health, if the content is less than 1.1%, these effects are insufficient, and if it is added in excess of 4.0%, the effect will not only be saturated, but also be harmful. Since this only increases the cost, it is limited to a range of 1.1 to 4.0%.

【0012】Al:脱酸のために必要な元素であって含
有量が0.005%未満ではその効果が充分ではなく、
0.2%を超えて添加すると粗大な酸化物系介在物が鋼
中に残留して靱性を低下させるので、含有量範囲は0.
005〜0.2%とした。 N:Nは0.015%を超えて存在すると溶接熱影響部
の硬さを上昇させるとともに母材および溶接熱影響部の
衝撃靱性を低下させるので、上限含有量は0.015%
とすべきである。
[0012] Al: An element necessary for deoxidation, and if the content is less than 0.005%, the effect is not sufficient.
If added in excess of 0.2%, coarse oxide inclusions will remain in the steel and reduce toughness, so the content range should be 0.2%.
0.005 to 0.2%. N: If N exceeds 0.015%, it increases the hardness of the weld heat affected zone and reduces the impact toughness of the base metal and the weld heat affected zone, so the upper limit content is 0.015%.
Should be.

【0013】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
加あるいは低減して特性を一段と向上させることができ
る。 P:Pは靱性を低下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靱性
を確保するのに必要充分なほど少ない含有量として0.
025%以下に低減すると靱性が一段と改善される。
The above are the basic components of the present invention, but in the present invention, the following elements can be further added or reduced as necessary to further improve the characteristics. P: Since P is an element that reduces toughness, it is preferable to reduce it to a low level, but reducing it to an excessively low level will only unnecessarily increase costs and the effect of improving properties will be saturated, which is the purpose of the present invention. The content is as low as necessary and sufficient to ensure the desired toughness.
When the steel is reduced to 0.025% or less, the toughness is further improved.

【0014】S:SはPと同様に靱性を低下させる元素
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靱性を確保するのに必要充分なほど
少ない含有量として0.010%以下に低減すると靱性
が一段と改善される。
S: Like P, S is an element that reduces toughness, so it is preferable to reduce it to a too low level, but reducing it to an excessively low level will only unnecessarily increase costs and the effect of improving properties will be saturated. because there is,
When the content is reduced to 0.010% or less, which is a sufficiently small amount to ensure the toughness targeted by the present invention, the toughness is further improved.

【0015】Ni:Niは1.1〜4.0%のCoと共
存して溶接熱影響部の衝撃靱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、かつ溶接熱
影響部の硬さを上昇させるだけであるので、上限含有量
は4%とする。 Cu:Cuも1.1〜4.0%のCoと共存して溶接熱
影響部の衝撃靱性をさらに改善するのに効果があるが、
3%を超えて添加してもその効果は飽和するばかりか、
熱間加工性を低下させるだけであるので、上限含有量は
3%とする。
Ni: Ni coexists with 1.1 to 4.0% Co and is effective in further improving the impact toughness of the weld heat affected zone, but even if it is added in an amount exceeding 4%, the effect is The upper limit content is set at 4% because not only does it become saturated, but it also unnecessarily increases costs and increases the hardness of the weld heat-affected zone. Cu: Cu is also effective in coexisting with 1.1 to 4.0% Co to further improve the impact toughness of the weld heat affected zone.
Even if it is added in excess of 3%, the effect will not only be saturated, but also
Since it only reduces hot workability, the upper limit content is set at 3%.

【0016】Mo:Moは1.1〜4.0%のCo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、母材および溶接熱影響部の靱性など他の特性を
低下させるようになるので上限含有量は2%とする。 W:Wも1.1〜4.0%のCo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、母材およ
び溶接熱影響部の靱性など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。
Mo: Mo coexists with 1.1 to 4.0% Co and is effective in improving corrosion resistance in a wet carbon dioxide environment, but the effect is saturated even when added in excess of 2%. In addition, the upper limit content is set at 2% because it also reduces other properties such as the toughness of the base metal and the weld heat-affected zone. W: W also coexists with 1.1 to 4.0% Co and is effective in improving corrosion resistance in a wet carbon dioxide environment, but if it is added in excess of 4%, the effect will not only be saturated. , the upper limit content is set at 4% because other properties such as the toughness of the base metal and the weld heat-affected zone are deteriorated.

【0017】V、Ti、Nb、Ta、Zr、Hf:V、
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・介在物を生成して硫化水素含
有環境におけるSSC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%とした。
[0017] V, Ti, Nb, Ta, Zr, Hf:V,
Ti, Nb, Ta, Zr, and Hf are effective elements for further improving corrosion resistance;
If added in excess of 0.2% for Nb and 0.5% for Nb and V, coarse precipitates and inclusions will be generated and the SSC resistance will decrease in an environment containing hydrogen sulfide, so the upper limit content is 0.2% for Ti, Zr, Ta, and Hf;
For Nb and V, it was set to 0.5%.

【0018】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0.00
8%、希土類元素では0.02%とした。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。
Ca and rare earth elements: Ca and rare earth elements (REM) are elements that are effective in improving hot workability and corrosion resistance. If more than 0.02% of Ca is added, coarse nonmetallic inclusions will be generated and the hot workability and corrosion resistance will be deteriorated, so the upper limit content is 0.00% for Ca.
8%, and 0.02% for rare earth elements. In the present invention, the rare earth elements refer to elements having atomic numbers of 57 to 71 and 89 to 103, and Y.

【0019】上記の成分を有するステンレス鋼を熱処理
して焼戻しマルテンサイト組織とし、所定の強度を付与
するに際しては、目的とする強度、靱性、耐食性などの
諸特性に応じて適切な熱処理を施せばよい。熱処理条件
を記述することは本発明が本来目的とするところではな
いが、参考までに付言するならば、オーステナイト化温
度は920〜1100℃とし、オーステナイト化後の冷
却における冷却速度は水冷以上の冷却速度とし、焼戻し
温度は580℃以上AC1温度以下とし、焼戻し後の冷
却における冷却速度は空冷以上の冷却速度とするのが好
ましい。
[0019] In order to heat-treat stainless steel having the above components to give it a tempered martensitic structure and impart it with a predetermined strength, it is necessary to carry out appropriate heat treatment according to the desired properties such as strength, toughness, and corrosion resistance. good. It is not the original purpose of the present invention to describe the heat treatment conditions, but for reference, the austenitizing temperature is 920 to 1100°C, and the cooling rate after austenitizing is faster than water cooling. It is preferable that the tempering temperature be 580°C or higher and AC1 temperature or lower, and the cooling rate in cooling after tempering be higher than air cooling.

【0020】本発明鋼は、通常の熱間圧延によって鋼板
とした後に造管・溶接してラインパイプとすることが可
能であるし、通常の熱間押出あるいは熱間圧延によって
直接鋼管とすることも可能である。この場合、熱処理は
鋼管としての最終形状が形成された後に行う、即ち溶接
や矯正などが完了したのちに行うことが好ましい。
The steel of the present invention can be made into a steel plate by ordinary hot rolling, and then made into a line pipe by forming and welding, or it can be made directly into a steel pipe by ordinary hot extrusion or hot rolling. is also possible. In this case, the heat treatment is preferably performed after the final shape of the steel pipe is formed, that is, after welding, straightening, etc. are completed.

【0021】[0021]

【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。表
1、表3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14mmの鋼板とした後、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49kg
/mm2 以上のマルテンサイト系ステンレス鋼とした
。本発明鋼の焼入れ時の冷却はいずれも水冷とし、焼戻
し時の冷却はいずれも空冷とした。次にラインパイプの
敷設における現地円周溶接に相当する溶接として、これ
らの鋼を手溶接によって溶接して継手を作製した。溶接
入熱は17kJ/cmであった。母材および該溶接部の
溶接熱影響部からJIS4号衝撃試験片(フルサイズ)
を採取して衝撃試験を行った。また溶接熱影響部の最高
硬さを荷重5kgのビッカース測定で求めた。また母材
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
験を行った。湿潤炭酸ガス環境における腐食試験として
は、厚さ3mm、幅15mm、長さ50mmの試験片を
用い、試験温度120℃のオートクレーブ中で炭酸ガス
分圧40気圧の条件で3%NaCl水溶液中に30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mm/yで表示したが、一般的にあ
る環境におけるある材料の腐食速度が0.1mm/y未
満の場合、材料は充分耐食的であり使用可能であると考
えられている。
[Examples] Examples of the present invention will be described below. Stainless steel with the ingredients shown in Tables 1 and 3 is melted and hot-rolled into a 14 mm thick steel plate, which is then quenched and tempered to have a 0.2% offset yield strength of 49 kg.
/mm2 or more of martensitic stainless steel. The cooling during quenching of the steel of the present invention was done by water cooling, and the cooling during tempering was done by air cooling. Next, these steels were welded by hand to create a joint, which corresponds to on-site circumferential welding when laying line pipes. Welding heat input was 17 kJ/cm. JIS No. 4 impact test piece (full size) from the base metal and the weld heat affected zone of the welded part
were sampled and subjected to an impact test. Further, the maximum hardness of the weld heat affected zone was determined by Vickers measurement with a load of 5 kg. In addition, test pieces were taken from the base metal and subjected to corrosion tests in a humid carbon dioxide environment. For the corrosion test in a humid carbon dioxide environment, a test piece with a thickness of 3 mm, a width of 15 mm, and a length of 50 mm was used, and the test piece was immersed in a 3% NaCl aqueous solution at a carbon dioxide partial pressure of 40 atm in an autoclave at a test temperature of 120°C. The corrosion rate was calculated from the weight change before and after the test after immersion for one day. The unit of corrosion rate is mm/y, but it is generally considered that if the corrosion rate of a material in a certain environment is less than 0.1 mm/y, the material is sufficiently corrosion resistant and can be used. .

【0022】試験結果を表2、表4に示した。両表の衝
撃試験結果において○は破面遷移温度が−30℃以下、
×は破面遷移温度が−30℃を超え0℃以下、××は破
面遷移温度が0℃超であったことをそれぞれ表わしてお
り、溶接熱影響部最高硬さにおいて○は最高硬さが30
0未満、×は最高硬さが300以上450未満、××は
最高硬さが450以上であったことをそれぞれ表わして
おり、腐食試験結果において◎は腐食速度が0.05m
m/y未満、○は腐食速度が0.05mm/y以上0.
10mm/y未満、×は腐食速度が0.1mm/y以上
0.5mm/y未満、××は腐食速度が0.5mm/y
以上であったことをそれぞれ表わしている。なお、表1
において、比較鋼のNo.29はAISI420鋼であ
り、No.30は9Cr−1Mo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。
The test results are shown in Tables 2 and 4. In the impact test results in both tables, ○ indicates that the fracture surface transition temperature is -30°C or lower;
× indicates that the fracture surface transition temperature exceeded -30℃ and below 0℃, XX indicates that the fracture surface transition temperature exceeded 0℃, and ○ indicates the maximum hardness of the weld heat affected zone. is 30
Less than 0;
Less than m/y, ○ indicates corrosion rate of 0.05 mm/y or more.
Less than 10 mm/y, × indicates corrosion rate of 0.1 mm/y or more and less than 0.5 mm/y, XX indicates corrosion rate of 0.5 mm/y
Each of these represents the above. In addition, Table 1
In the comparative steel No. 29 is AISI420 steel, No. No. 30 is a 9Cr-1Mo steel, and all of them are conventional steels that have been conventionally used in a humid carbon dioxide environment.

【0023】表1〜4から明らかなように本発明鋼であ
る鋼No.1〜28は、母材および溶接熱影響部の衝撃
靱性が格段に優れ、溶接熱影響部の硬さが充分低く、湿
潤炭酸ガス環境において120℃というラインパイプと
しては非常な高温であっても、実用的に使用可能な腐食
速度である0.1mm/yよりも腐食速度が小さく、優
れた耐食性と溶接性とを有していることがわかる。これ
に対して比較鋼のうち鋼No.29〜33は湿潤炭酸ガ
ス環境において120℃でも既に腐食速度が0.1mm
/yを大きく上回っており、かつ比較鋼No.29〜3
4はいずれも母材および溶接熱影響部の衝撃靱性が悪く
、また比較鋼No.29〜33は溶接熱影響部の硬さが
高い。
As is clear from Tables 1 to 4, steel No. 1, which is the steel of the present invention. Nos. 1 to 28 have extremely excellent impact toughness of the base metal and weld heat affected zone, and the hardness of the weld heat affected zone is sufficiently low, even at extremely high temperatures of 120°C for a line pipe in a humid carbon dioxide environment. It can be seen that the corrosion rate is lower than the practically usable corrosion rate of 0.1 mm/y, and it has excellent corrosion resistance and weldability. On the other hand, among the comparative steels, steel No. 29-33 already has a corrosion rate of 0.1 mm even at 120°C in a wet carbon dioxide environment.
/y, and comparative steel No. 29-3
No. 4 had poor impact toughness in the base metal and weld heat affected zone, and comparative steel No. 4 had poor impact toughness in the base metal and weld heat affected zone. Nos. 29 to 33 have high hardness of the weld heat affected zone.

【0024】[0024]

【表1】[Table 1]

【0025】[0025]

【表2】[Table 2]

【0026】[0026]

【表3】[Table 3]

【0027】[0027]

【表4】[Table 4]

【0028】[0028]

【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優れた溶接性を有する高
強度ラインパイプ用高Cr鋼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。
As described above, the present invention makes it possible to provide a high Cr steel for high-strength line pipes that has excellent corrosion resistance and excellent weldability in a humid carbon dioxide environment, and is suitable for industrial use. The contribution it makes to the development of the world is extremely large.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  重量%で、 C0.02〜0.08%、 Si1%以下、 Mn2%以下、 Cr11〜14%、 Co1.1〜4.0%、 Al0.005〜0.2% を含有し、Nを0.015%以下に低減し、残部Feお
よび不可避不純物からなることを特徴とする溶接性の優
れた高強度ラインパイプ用高Cr鋼。
Claim 1: Contains, in weight percent, 0.02 to 0.08% of C, 1% or less of Si, 2% or less of Mn, 11 to 14% of Cr, 1.1 to 4.0% of Co, and 0.005 to 0.2% of Al. A high Cr steel for high-strength line pipes with excellent weldability, characterized in that N is reduced to 0.015% or less, and the remainder consists of Fe and unavoidable impurities.
【請求項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に記載の高強度ラ
インパイプ用高Cr鋼。
2. The high Cr for high-strength line pipe according to claim 1, characterized in that among the inevitable impurities, P is reduced to 0.025% or less and S to 0.010% or less. steel.
【請求項3】  付加成分として、重量%で、Ni4%
以下、 Cu3%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または2に記載の高強度ラインパイプ用高Cr鋼。
[Claim 3] 4% Ni by weight as an additional component
The high Cr steel for high strength line pipes according to claim 1 or 2, characterized in that it contains one or two of the following: 3% or less of Cu.
【請求項4】  付加成分として、重量%で、Mo2%
以下、 W4%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または3に記載の高強度ラインパイプ用高Cr
鋼。
Claim 4: Mo2% by weight as an additional component
The high Cr for high strength line pipe according to claim 1, 2 or 3, characterized in that it contains one or two of the following W4% or less:
steel.
【請求項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に記載の高強度ラインパイプ
用高Cr鋼。
Claim 5: As an additional component, V0.5 in weight%
% or less, Ti0.2% or less, Nb0.5% or less, Ta0.2% or less, Zr0.2% or less, and Hf0.2% or less. The high Cr steel for high strength line pipes according to 1, 2, 3 or 4.
【請求項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に記載の高強度ラインパイプ
用高Cr鋼。
6. As an additional component, Ca0.
The high Cr steel for high-strength line pipes according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that it contains one or two of the following: 0.008% or less, and 0.02% or less of rare earth elements.
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