JPH0813084A - 耐硫化物応力腐食割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 - Google Patents
耐硫化物応力腐食割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼Info
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- JPH0813084A JPH0813084A JP14360494A JP14360494A JPH0813084A JP H0813084 A JPH0813084 A JP H0813084A JP 14360494 A JP14360494 A JP 14360494A JP 14360494 A JP14360494 A JP 14360494A JP H0813084 A JPH0813084 A JP H0813084A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐硫化物応力腐食割れ性に優れたマルテンサ
イト鋼を提供する。 【構成】 Ｃ：０．００５〜０．１％、Ｓｉ：０．０５
〜１％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｃｒ：８〜１１％、Ｍ
ｏ：０．１〜３％、かつＣｒ＋Ｍｏ≦１２％、Ａｌ：
０．００５〜０．２％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：
０．０１０％以下、Ｎ：０．００５〜０．１５％、残部
はＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする
マルテンサイト系ステンレス鋼。
イト鋼を提供する。 【構成】 Ｃ：０．００５〜０．１％、Ｓｉ：０．０５
〜１％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｃｒ：８〜１１％、Ｍ
ｏ：０．１〜３％、かつＣｒ＋Ｍｏ≦１２％、Ａｌ：
０．００５〜０．２％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：
０．０１０％以下、Ｎ：０．００５〜０．１５％、残部
はＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする
マルテンサイト系ステンレス鋼。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐硫化物応力腐食割れ
性に優れた油井管用Ｃｒ鋼に関するものであり、さらに
詳しく述べれば、油井、ガス井の湿潤炭酸ガスや湿潤硫
化水素を含む環境中では高い硫化物応力腐食割れ抵抗性
を有するマルテンサイト系ステンレス鋼に関するもので
ある。
性に優れた油井管用Ｃｒ鋼に関するものであり、さらに
詳しく述べれば、油井、ガス井の湿潤炭酸ガスや湿潤硫
化水素を含む環境中では高い硫化物応力腐食割れ抵抗性
を有するマルテンサイト系ステンレス鋼に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】石油または天然ガスを採取するための井
戸の環境は、近年ますます過酷なものとなっており、採
掘深さの増大に加えて湿潤な炭酸ガス（ＣＯ2 ）や硫化
水素（Ｈ2 Ｓ）、塩素イオン（Ｃｌ- ）等の腐食性の成
分を含む井戸も多くなってきている。
戸の環境は、近年ますます過酷なものとなっており、採
掘深さの増大に加えて湿潤な炭酸ガス（ＣＯ2 ）や硫化
水素（Ｈ2 Ｓ）、塩素イオン（Ｃｌ- ）等の腐食性の成
分を含む井戸も多くなってきている。
【０００３】こうした環境中では、炭素鋼や低合金鋼は
著しく腐食するため、この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く、また腐食抑制剤の
添加・回収処理に要する費用は膨大なものとなり、適用
できない場合もある。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は最近大きなものがあ
る。
著しく腐食するため、この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く、また腐食抑制剤の
添加・回収処理に要する費用は膨大なものとなり、適用
できない場合もある。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は最近大きなものがあ
る。
【０００４】炭酸ガスを多く含む油井環境で使用される
合金鋼としては、比較的安価なものでは、ＡＩＳＩ４２
０鋼のように、Ｃを０．２％含有し、１２〜１３％のＣ
ｒを含有するマルテンサイト系ステンレス鋼がある。し
かし、このようなマルテンサイト系ステンレス鋼も、硫
化水素が存在するような環境下では硫化物応力腐食割れ
を起こす可能性がある。
合金鋼としては、比較的安価なものでは、ＡＩＳＩ４２
０鋼のように、Ｃを０．２％含有し、１２〜１３％のＣ
ｒを含有するマルテンサイト系ステンレス鋼がある。し
かし、このようなマルテンサイト系ステンレス鋼も、硫
化水素が存在するような環境下では硫化物応力腐食割れ
を起こす可能性がある。
【０００５】従って、Ｈ2 Ｓを含むＣＯ2 環境下におい
ては２相ステンレス鋼を使用しているのが現状である。
しかしながら、２相ステンレス鋼は価格の面でＡＩＳＩ
４２０鋼の価格の２．５倍にもなり、コスト的にも高価
となる。そこで、ＡＩＳＩ４２０鋼とＣＯ2 腐食性に関
しては同等（１２０℃以下のＣＯ2 環境における使用に
耐える）で、かつ硫化水素が存在するＣＯ2 環境中でＡ
ＩＳＩ４２０鋼よりも耐硫化物応力腐食割れ性に優れた
グレードの鋼の開発が望まれている。
ては２相ステンレス鋼を使用しているのが現状である。
しかしながら、２相ステンレス鋼は価格の面でＡＩＳＩ
４２０鋼の価格の２．５倍にもなり、コスト的にも高価
となる。そこで、ＡＩＳＩ４２０鋼とＣＯ2 腐食性に関
しては同等（１２０℃以下のＣＯ2 環境における使用に
耐える）で、かつ硫化水素が存在するＣＯ2 環境中でＡ
ＩＳＩ４２０鋼よりも耐硫化物応力腐食割れ性に優れた
グレードの鋼の開発が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、油井管に使
用することを目的として、耐硫化物応力腐食割れ性に優
れたマルテンサイト系ステンレス鋼を提供することを目
的とする。
用することを目的として、耐硫化物応力腐食割れ性に優
れたマルテンサイト系ステンレス鋼を提供することを目
的とする。
【０００７】
【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
を種々検討した結果、ついに以下の知見を見出すに至っ
た。まず、Ｃｒを８〜１１％含有し、かつＭｏ量が３％
以下でＣｒ＋Ｍｏ量の合計が１２％以下の鋼のＣ量を
０．１％以下に低減し、Ｎを０．１５％以下にすると、
１気圧の硫化水素が飽和した５％食塩水および０．５％
酢酸中における硫化物応力腐食割れ抵抗性が著しく改善
され、１２０℃以下のＣＯ2 環境中での耐食性がＡＩＳ
Ｉ４２０鋼と同等であることを見出した。
的を達成すべく、マルテンサイト系ステンレス鋼の成分
を種々検討した結果、ついに以下の知見を見出すに至っ
た。まず、Ｃｒを８〜１１％含有し、かつＭｏ量が３％
以下でＣｒ＋Ｍｏ量の合計が１２％以下の鋼のＣ量を
０．１％以下に低減し、Ｎを０．１５％以下にすると、
１気圧の硫化水素が飽和した５％食塩水および０．５％
酢酸中における硫化物応力腐食割れ抵抗性が著しく改善
され、１２０℃以下のＣＯ2 環境中での耐食性がＡＩＳ
Ｉ４２０鋼と同等であることを見出した。
【０００８】本発明は、重量％で、Ｃ：０．００５〜
０．１％、Ｓｉ：０．０５〜１％、Ｍｎ：０．１〜２
％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃ
ｒ：８〜１１％、Ｍｏ：０．１〜３％かつＣｒ＋Ｍｏ≦
１２％、Ａｌ：０．００５〜０．２％、Ｎ：０．００５
〜０．１５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純
物からなることを特徴とする耐硫化物応力腐食割れ性に
優れたマルテンサイト系ステンレス鋼を要旨とするもの
である。
０．１％、Ｓｉ：０．０５〜１％、Ｍｎ：０．１〜２
％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃ
ｒ：８〜１１％、Ｍｏ：０．１〜３％かつＣｒ＋Ｍｏ≦
１２％、Ａｌ：０．００５〜０．２％、Ｎ：０．００５
〜０．１５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純
物からなることを特徴とする耐硫化物応力腐食割れ性に
優れたマルテンサイト系ステンレス鋼を要旨とするもの
である。
【０００９】
【作用】上記のような構成からなる本発明鋼の耐硫化物
応力腐食割れ性が大幅に良好になった理由については、
本発明者らは以下のように推測している。一般にＮｉお
よびＣｕを添加すると硫化物応力腐食割れ感受性は増大
することが知られている。従って、まずＮｉおよびＣｕ
を無添加とした。さらにＣを低減し、マトリクス中のＣ
ｒ量をＡＩＳＩ４２０鋼のそれよりも多くした。さらに
Ｍｏを添加すると耐孔食性を良好にする性質があること
が知られている。従って、硫化水素に有害な元素Ｎｉ、
Ｃｕを添加せずにＣを低減し、Ｍｏを添加することによ
って耐食性さらには耐孔食性を上げ、硫化物応力腐食割
れ抵抗性を向上させたと本発明者は推測している。
応力腐食割れ性が大幅に良好になった理由については、
本発明者らは以下のように推測している。一般にＮｉお
よびＣｕを添加すると硫化物応力腐食割れ感受性は増大
することが知られている。従って、まずＮｉおよびＣｕ
を無添加とした。さらにＣを低減し、マトリクス中のＣ
ｒ量をＡＩＳＩ４２０鋼のそれよりも多くした。さらに
Ｍｏを添加すると耐孔食性を良好にする性質があること
が知られている。従って、硫化水素に有害な元素Ｎｉ、
Ｃｕを添加せずにＣを低減し、Ｍｏを添加することによ
って耐食性さらには耐孔食性を上げ、硫化物応力腐食割
れ抵抗性を向上させたと本発明者は推測している。
【００１０】さらに、耐ＣＯ2 腐食性は母相中のＣｒ、
Ｍｏ量で決まることが知られている。従って、本発明鋼
では、前述したように０．２％Ｃ−１３％Ｃｒステンレ
ス鋼のＣ量を半分以下にし、ＡＩＳＩ４２０鋼の母相中
のＣｒ量と同等にした。このためにＡＩＳＩ４２０鋼と
ＣＯ2 環境中での耐食性が同等になったものと本発明者
らは推測している。しかしながら、低Ｃ化することによ
り高温でオーステナイト相とフェライト相の２相となっ
て圧延が困難になるため、オーステナイト形成元素であ
るＮを添加した。
Ｍｏ量で決まることが知られている。従って、本発明鋼
では、前述したように０．２％Ｃ−１３％Ｃｒステンレ
ス鋼のＣ量を半分以下にし、ＡＩＳＩ４２０鋼の母相中
のＣｒ量と同等にした。このためにＡＩＳＩ４２０鋼と
ＣＯ2 環境中での耐食性が同等になったものと本発明者
らは推測している。しかしながら、低Ｃ化することによ
り高温でオーステナイト相とフェライト相の２相となっ
て圧延が困難になるため、オーステナイト形成元素であ
るＮを添加した。
【００１１】次に成分の限定範囲について以下に説明す
る。 Ｃ：Ｃはマルテンサイト系ステンレス鋼を製造するのに
必須の元素である。Ｃが０．００５％未満では組織をマ
ルテンサイト単相にすることが困難になり、また０．１
％を超えるとＣｒ炭化物が多く存在し、耐ＣＯ2 腐食性
が劣化するので、含有量範囲を０．００５〜０．１％と
した。
る。 Ｃ：Ｃはマルテンサイト系ステンレス鋼を製造するのに
必須の元素である。Ｃが０．００５％未満では組織をマ
ルテンサイト単相にすることが困難になり、また０．１
％を超えるとＣｒ炭化物が多く存在し、耐ＣＯ2 腐食性
が劣化するので、含有量範囲を０．００５〜０．１％と
した。
【００１２】Ｓｉ：Ｓｉは脱酸のため必要な元素であ
る。Ｓｉが０．０５％未満ではその効果が十分でなく、
一方１％を超えて添加すると衝撃靱性を低下させること
から、含有量範囲を０．０５〜１％とした。 Ｍｎ：Ｍｎは脱酸および強度確保のために有効な元素で
ある。Ｍｎが０．１％未満ではその効果が十分でなく、
一方２％を超えて添加するとその効果は飽和するので、
含有量範囲は０．１〜２％とした。
る。Ｓｉが０．０５％未満ではその効果が十分でなく、
一方１％を超えて添加すると衝撃靱性を低下させること
から、含有量範囲を０．０５〜１％とした。 Ｍｎ：Ｍｎは脱酸および強度確保のために有効な元素で
ある。Ｍｎが０．１％未満ではその効果が十分でなく、
一方２％を超えて添加するとその効果は飽和するので、
含有量範囲は０．１〜２％とした。
【００１３】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。１２０℃以下で
のＣＯ2 環境で油井管として使用するためには、Ｃｒ含
有量が８％未満では耐食性が十分でなく、一方１１％を
超えて添加すると圧延が困難になること、および上記環
境下では１１％以下の添加で十分使用に耐え、またＣｒ
が高価であることから上限量は１１％とすべきである。
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。１２０℃以下で
のＣＯ2 環境で油井管として使用するためには、Ｃｒ含
有量が８％未満では耐食性が十分でなく、一方１１％を
超えて添加すると圧延が困難になること、および上記環
境下では１１％以下の添加で十分使用に耐え、またＣｒ
が高価であることから上限量は１１％とすべきである。
【００１４】Ａｌ：Ａｌは脱酸のために必要な元素であ
る。Ａｌ含有量が０．００５％未満ではその効果が十分
でなく、一方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はオーステナイト形成元素であるが、０．００５
％未満ではフェライトが生成する。一方、Ｎが０．１５
％を超えて存在すると母材の衝撃靱性を低下させるの
で、含有量範囲を０．００５〜０．１５％とした。
る。Ａｌ含有量が０．００５％未満ではその効果が十分
でなく、一方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はオーステナイト形成元素であるが、０．００５
％未満ではフェライトが生成する。一方、Ｎが０．１５
％を超えて存在すると母材の衝撃靱性を低下させるの
で、含有量範囲を０．００５〜０．１５％とした。
【００１５】Ｐ：Ｐは靱性を低下させる元素であるの
で、上限含有量を０．０２５％にした。 Ｓ：ＳはＰと同様に靱性を低下させる元素であるので、
上限含有量を０．０１５％とした。 Ｍｏ：Ｍｏは耐食性および耐孔食性を向上させる元素で
ある。Ｍｏが０．１％未満ではその効果が十分でなく、
一方３％を超えて添加するとフェライト生成元素である
ために室温でマルテンサイト単相にし難くなるので、含
有量範囲を０．１〜３％とした。
で、上限含有量を０．０２５％にした。 Ｓ：ＳはＰと同様に靱性を低下させる元素であるので、
上限含有量を０．０１５％とした。 Ｍｏ：Ｍｏは耐食性および耐孔食性を向上させる元素で
ある。Ｍｏが０．１％未満ではその効果が十分でなく、
一方３％を超えて添加するとフェライト生成元素である
ために室温でマルテンサイト単相にし難くなるので、含
有量範囲を０．１〜３％とした。
【００１６】Ｃｒ＋Ｍｏ≦１２％としたのは上記環境下
ではＣｒ＋Ｍｏ≦１２％の添加で十分使用に耐え、また
ＣｒおよびＭｏが高価であることから、Ｃｒ＋Ｍｏの上
限量を１２％とした。
ではＣｒ＋Ｍｏ≦１２％の添加で十分使用に耐え、また
ＣｒおよびＭｏが高価であることから、Ｃｒ＋Ｍｏの上
限量を１２％とした。
【００１７】
【実施例】表１に供試鋼の化学成分、および１００℃、
１２０℃ＣＯ2 環境中での腐食速度、および１気圧の硫
化水素飽和５％食塩＋０．５％酢酸溶液中で８５％の降
状応力下で７２０時間以内に破断したかしないかを調べ
た結果を示す。表１に示す鋼のうちＮｏ．１〜６鋼は本
発明鋼であり、Ｎｏ．７は比較鋼である。本発明鋼は、
既存のＡＩＳＩ４２０鋼、すなわち表１Ｎｏ．７鋼と比
較して１００℃、１２０℃での腐食速度がほぼ同等であ
る。さらに１気圧の硫化水素飽和５％食塩＋０．５％酢
酸溶液中で８５％の降状応力下で比較鋼は７２０時間以
内で破断してしまうのに対し、表１中の本発明鋼は全て
７２０時間まで破断しない。
１２０℃ＣＯ2 環境中での腐食速度、および１気圧の硫
化水素飽和５％食塩＋０．５％酢酸溶液中で８５％の降
状応力下で７２０時間以内に破断したかしないかを調べ
た結果を示す。表１に示す鋼のうちＮｏ．１〜６鋼は本
発明鋼であり、Ｎｏ．７は比較鋼である。本発明鋼は、
既存のＡＩＳＩ４２０鋼、すなわち表１Ｎｏ．７鋼と比
較して１００℃、１２０℃での腐食速度がほぼ同等であ
る。さらに１気圧の硫化水素飽和５％食塩＋０．５％酢
酸溶液中で８５％の降状応力下で比較鋼は７２０時間以
内で破断してしまうのに対し、表１中の本発明鋼は全て
７２０時間まで破断しない。
【００１８】以上のことから、本発明鋼は硫化水素が存
在する環境中で耐硫化物応力腐食割れ性が良好であり、
しかもＣＯ2 環境中での腐食速度も既存のＡＩＳＩ４２
０鋼と同等であることがわかる。
在する環境中で耐硫化物応力腐食割れ性が良好であり、
しかもＣＯ2 環境中での腐食速度も既存のＡＩＳＩ４２
０鋼と同等であることがわかる。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、湿潤硫化水素および湿潤炭酸ガス環境にお
ける優れた耐硫化物応力腐食割れ性を有し、さらには製
造コストも安価な油井管用Ｃｒ鋼を提供することを可能
にするという効果を奏する。
ているので、湿潤硫化水素および湿潤炭酸ガス環境にお
ける優れた耐硫化物応力腐食割れ性を有し、さらには製
造コストも安価な油井管用Ｃｒ鋼を提供することを可能
にするという効果を奏する。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．００５〜０．１％、
Ｓｉ：０．０５〜１％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｐ：０．
０２５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃｒ：８〜１１
％、Ｍｏ：０．１〜３％かつＣｒ＋Ｍｏ≦１２％、Ａ
ｌ：０．００５〜０．２％、Ｎ：０．００５〜０．１５
％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる
ことを特徴とする耐硫化物応力腐食割れ性に優れたマル
テンサイト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14360494A JPH0813084A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 耐硫化物応力腐食割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14360494A JPH0813084A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 耐硫化物応力腐食割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0813084A true JPH0813084A (ja) | 1996-01-16 |
Family
ID=15342597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14360494A Withdrawn JPH0813084A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 耐硫化物応力腐食割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0813084A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001061064A1 (en) * | 2000-02-16 | 2001-08-23 | Sandvik Ab; (Publ) | Elongated element and steel for percussive rock drilling |
| JP2017020086A (ja) * | 2015-07-13 | 2017-01-26 | 新日鐵住金株式会社 | マルテンサイト鋼材 |
-
1994
- 1994-06-24 JP JP14360494A patent/JPH0813084A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001061064A1 (en) * | 2000-02-16 | 2001-08-23 | Sandvik Ab; (Publ) | Elongated element and steel for percussive rock drilling |
| US6547891B2 (en) | 2000-02-16 | 2003-04-15 | Sandvik Ab | Elongated percussive rock drilling element |
| JP2017020086A (ja) * | 2015-07-13 | 2017-01-26 | 新日鐵住金株式会社 | マルテンサイト鋼材 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010904 |