JPS634047A - 耐硫化物割れ性に優れた高張力油井用鋼 - Google Patents
耐硫化物割れ性に優れた高張力油井用鋼Info
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- JPS634047A JPS634047A JP14591586A JP14591586A JPS634047A JP S634047 A JPS634047 A JP S634047A JP 14591586 A JP14591586 A JP 14591586A JP 14591586 A JP14591586 A JP 14591586A JP S634047 A JPS634047 A JP S634047A
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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】
く産業上の利用分野〉
この発明は、湿潤な硫化水素を含んだ所謂”サワー環境
”下で引き起こされる硫化物割れ（以下ＳＳＣと略称す
る）に対して高い抵抗性を示し、特にサワー環境で使用
される油井用鋼として好適な高張力鋼に関するものであ
る。
”下で引き起こされる硫化物割れ（以下ＳＳＣと略称す
る）に対して高い抵抗性を示し、特にサワー環境で使用
される油井用鋼として好適な高張力鋼に関するものであ
る。
ＳＳＣは、サワー環境下で鋼材に応力が作用して生じる
一種の環境脆化現象で、例えば油井管にこれが起きると
、場合によっては油井の放棄にまで至る大きな経済的損
失を余儀側（される上、有毒ガスの漏洩等により重大事
故につながる危険も大きい。このため、サワー油井やサ
ワーガス井で用いられる鋼材には、まず第一に優れた耐
ＳＳＣ性が必要とされている。
一種の環境脆化現象で、例えば油井管にこれが起きると
、場合によっては油井の放棄にまで至る大きな経済的損
失を余儀側（される上、有毒ガスの漏洩等により重大事
故につながる危険も大きい。このため、サワー油井やサ
ワーガス井で用いられる鋼材には、まず第一に優れた耐
ＳＳＣ性が必要とされている。
一方、井戸の設計に当っては、鋼材の自重による引つ張
り応力や使用するリグの能力を考慮する必要があり、こ
のためには鋼材の軽量化、即ち真張力化が要求されるこ
とになり、近年の深井戸開発はこの要求を益々切実なも
のとしている。
り応力や使用するリグの能力を考慮する必要があり、こ
のためには鋼材の軽量化、即ち真張力化が要求されるこ
とになり、近年の深井戸開発はこの要求を益々切実なも
のとしている。
ところが、−般に鋼材の強度と耐ＳＳＣ性とは互いに両
立し難い特性であるため、これまで地層深部のサワー油
井やサワーガス井の開発は大きな制約を受けていた。
立し難い特性であるため、これまで地層深部のサワー油
井やサワーガス井の開発は大きな制約を受けていた。
〈従来技術とその問題点〉
ところで、従来、鋼材の耐ＳＳＣ性に影響を及ぼす冶金
学的因子の解明にも多大な努力が払われて来ており、次
に示すような事項が一最的に知られていた。即ち、 ｔａ） 鋼の耐ＳＳＣ特性は材料強度が高くなるほど
劣化し、逆に材料強度が低くなるほど向上するが、ロッ
クウェル硬さのＣスケールで２０〜２２（抗張力で７７
〜７９ ｋｇｆ／ｍｉ”）以下の材料では一般にＳＳＣ
は生じ難い。
学的因子の解明にも多大な努力が払われて来ており、次
に示すような事項が一最的に知られていた。即ち、 ｔａ） 鋼の耐ＳＳＣ特性は材料強度が高くなるほど
劣化し、逆に材料強度が低くなるほど向上するが、ロッ
クウェル硬さのＣスケールで２０〜２２（抗張力で７７
〜７９ ｋｇｆ／ｍｉ”）以下の材料では一般にＳＳＣ
は生じ難い。
（ｂｌ 同一強度レベルで比較した場合、鋼材組織と
して“焼戻しマルテンサイト組織”を有する材料が最も
耐ＳＳＣ性が良好であり、これはｍ織の均質性が高いこ
とによるものである。また、鋼材をこのような組織とす
れば、比較的少量の合金元素の添加で高強度が得られる
利点もある。
して“焼戻しマルテンサイト組織”を有する材料が最も
耐ＳＳＣ性が良好であり、これはｍ織の均質性が高いこ
とによるものである。また、鋼材をこのような組織とす
れば、比較的少量の合金元素の添加で高強度が得られる
利点もある。
そして、焼入れ・焼戻し処理で鋼材組織を均質化するに
は、まず完全に焼きを入れて組織をマルテンサイト化す
る必要があり、そのためにはＣ１Ｓｉ、 Ｍｎ−、Ｃｒ
ｓ Ｍｏ及びＢの添加が有効である。
は、まず完全に焼きを入れて組織をマルテンサイト化す
る必要があり、そのためにはＣ１Ｓｉ、 Ｍｎ−、Ｃｒ
ｓ Ｍｏ及びＢの添加が有効である。
（Ｃ） 焼戻し温度は、Ａｃｌ変態点を越えない範囲
で高温はど耐ＳＳＣ性同上に有利であり、これは転位等
の内部歪の減少と炭化物の球状化によると考えられる。
で高温はど耐ＳＳＣ性同上に有利であり、これは転位等
の内部歪の減少と炭化物の球状化によると考えられる。
（ｄ） −１’ｆｆｌに結晶粒が細かいほど鋼材の耐
ＳＳＣ性は向上するので、Ｎｂ等の添加や、急速加熱焼
入れ等の熱処理による細粒化が耐ＳＳＣ性の改善に有効
である。
ＳＳＣ性は向上するので、Ｎｂ等の添加や、急速加熱焼
入れ等の熱処理による細粒化が耐ＳＳＣ性の改善に有効
である。
（ｅ） ！Ｐａｌ材中の不純物元素に関しては、介在
物や粒界偏析の増大により耐ＳＳＣ性を劣化させる場合
が多く、特にＰやＳは低い方が良い。
物や粒界偏析の増大により耐ＳＳＣ性を劣化させる場合
が多く、特にＰやＳは低い方が良い。
以上のように、耐ＳＳＣ性と冶金学的因子との関係は十
分とは言えないまでも定性的にはかなり明らかとなって
きており、ＡＰＩ（米国石油協会）において、これらを
考慮したサワー環境用油井管の規格化が“Ｃ−９０グレ
ード（降伏強度： ６３．３〜７３．８ｋｇｆ／ｍｍ２
）”の強度レベルのものについてまでなされるに至って
いる。
分とは言えないまでも定性的にはかなり明らかとなって
きており、ＡＰＩ（米国石油協会）において、これらを
考慮したサワー環境用油井管の規格化が“Ｃ−９０グレ
ード（降伏強度： ６３．３〜７３．８ｋｇｆ／ｍｍ２
）”の強度レベルのものについてまでなされるに至って
いる。
しかしながら、銅材の冶金学的因子と酎ＳＳＣとの間の
関係がある程度解明されたとは言っても、ＳＳＣ対策を
完璧ならしめるほど十分に的を得た知見は得られておら
ず、その後の研究は、（ａ′）腐食環境や応力条件が厳
しくなると低強度鋼であうでもＳＳＣを生じることが明
らかとなり、上述したｒｓｓｃ防止のための強度上限の
基準」は、サワー環境での使用に際しての単に−般的な
材料選択の目安に過ぎないもので、耐ＳＳＣ性改善の指
針を与えるものではない、 （ｂ゛）焼戻しマルテンサイト組織を有する鋼材が良好
な耐ＳＳＣ性を示すとは言っても、高強度鋼の場合には
、単に焼戻しマルテンサイト組織とするだけでは必ずし
も実用的に十分な１ｔｓｓｃ性を付与出来ない。また焼
入れ性の改善は均質な焼戻しマルテンサイト′ｌＪｉ織
を得て良好な耐ＳＳＣ性を実現するために有効な手段で
あり、Ｃ％Ｓｌ、ｉｎ、Ｃｒｓ Ｍｏ及びＢの添加によ
って焼入れ性を改善することはこれまでの油井用鋼にも
利用されてきた手段ではあるが、前記元素はその添加量
によっては耐ＳＳＣ性を劣化させる場合が多く、焼入れ
性の改善と耐ＳＳＣ性の向上とを両立させることは実際
上極めて困難である、 （Ｃ′）焼戻し温度を高（すると耐ＳＳＣ性が向上する
とは言っても、高温で焼戻すことは材料強度を低下させ
ることになり、高温焼戻しで如何に必要な強度を確保す
るかは実際上極めて困難な問題である。このため各種の
固溶元素や炭化物形成元素を添加することが考えられる
が、耐ＳＳＣ性を確保する上で必要な元素９種類や添加
量についての明確な知見はない、 （ｄ′）結晶粒の微細化は確かに耐ＳＳＣ性向上に有効
ではあるか、これは鋼材の耐ＳＳＣ性改善の必要条件で
はあっても十分条件ではない、（Ｃ′）不純物元素であ
るｐＪ？）ｓの低減も鋼材の耐ＳＳＣ性改善の必要条件
ではあっても十分条件ではない、 ことを明らかとし、強度グレードが規格化されたものよ
りも更に高くなると従来の知見に基づくのみでは十分な
耐ＳＳＣ性が安定して達成できないことを示唆するとと
もに、更なる研究は、既に規格化されたグレードのもの
であっても局部的な塑性変形を受けると耐ＳＳＣ性が大
幅に劣化して実用に耐えない場合があることをも明らか
にしたのである。
関係がある程度解明されたとは言っても、ＳＳＣ対策を
完璧ならしめるほど十分に的を得た知見は得られておら
ず、その後の研究は、（ａ′）腐食環境や応力条件が厳
しくなると低強度鋼であうでもＳＳＣを生じることが明
らかとなり、上述したｒｓｓｃ防止のための強度上限の
基準」は、サワー環境での使用に際しての単に−般的な
材料選択の目安に過ぎないもので、耐ＳＳＣ性改善の指
針を与えるものではない、 （ｂ゛）焼戻しマルテンサイト組織を有する鋼材が良好
な耐ＳＳＣ性を示すとは言っても、高強度鋼の場合には
、単に焼戻しマルテンサイト組織とするだけでは必ずし
も実用的に十分な１ｔｓｓｃ性を付与出来ない。また焼
入れ性の改善は均質な焼戻しマルテンサイト′ｌＪｉ織
を得て良好な耐ＳＳＣ性を実現するために有効な手段で
あり、Ｃ％Ｓｌ、ｉｎ、Ｃｒｓ Ｍｏ及びＢの添加によ
って焼入れ性を改善することはこれまでの油井用鋼にも
利用されてきた手段ではあるが、前記元素はその添加量
によっては耐ＳＳＣ性を劣化させる場合が多く、焼入れ
性の改善と耐ＳＳＣ性の向上とを両立させることは実際
上極めて困難である、 （Ｃ′）焼戻し温度を高（すると耐ＳＳＣ性が向上する
とは言っても、高温で焼戻すことは材料強度を低下させ
ることになり、高温焼戻しで如何に必要な強度を確保す
るかは実際上極めて困難な問題である。このため各種の
固溶元素や炭化物形成元素を添加することが考えられる
が、耐ＳＳＣ性を確保する上で必要な元素９種類や添加
量についての明確な知見はない、 （ｄ′）結晶粒の微細化は確かに耐ＳＳＣ性向上に有効
ではあるか、これは鋼材の耐ＳＳＣ性改善の必要条件で
はあっても十分条件ではない、（Ｃ′）不純物元素であ
るｐＪ？）ｓの低減も鋼材の耐ＳＳＣ性改善の必要条件
ではあっても十分条件ではない、 ことを明らかとし、強度グレードが規格化されたものよ
りも更に高くなると従来の知見に基づくのみでは十分な
耐ＳＳＣ性が安定して達成できないことを示唆するとと
もに、更なる研究は、既に規格化されたグレードのもの
であっても局部的な塑性変形を受けると耐ＳＳＣ性が大
幅に劣化して実用に耐えない場合があることをも明らか
にしたのである。
例えば、油井管では、冷間変形を避けるため細心の注意
を払って製造し、かつ取り扱ったとしても、油井現場に
おいてこれを継手で接続する際などではある程度の局部
的塑性変形は避は難いものである。従って、これらを考
慮するとサワー用途には塑性変形に対して耐ＳＳＣ性の
劣化の小さい鋼が必要になるが、従来の鋼ではこの劣化
が大きく、しかも高強度になるほど塑性変形の影響を受
は易いと言う問題を回避できなかった。
を払って製造し、かつ取り扱ったとしても、油井現場に
おいてこれを継手で接続する際などではある程度の局部
的塑性変形は避は難いものである。従って、これらを考
慮するとサワー用途には塑性変形に対して耐ＳＳＣ性の
劣化の小さい鋼が必要になるが、従来の鋼ではこの劣化
が大きく、しかも高強度になるほど塑性変形の影響を受
は易いと言う問題を回避できなかった。
〈問題点を解決するための手段〉
本発明者等は、上述のような観点から、優れた耐ＳＳＣ
性と高強度とを兼ね備え、しかも塑性変形による耐ＳＳ
Ｃ性の劣化を伴うことのない高張力油井用鋼を捷供すべ
く更なる研究を重ねた結果、以下に示される如き知見が
得られたのである。
性と高強度とを兼ね備え、しかも塑性変形による耐ＳＳ
Ｃ性の劣化を伴うことのない高張力油井用鋼を捷供すべ
く更なる研究を重ねた結果、以下に示される如き知見が
得られたのである。
ｉ）油井用鋼においては、所望強度と焼入れ性を確保す
るため所定量のＣ，Ｓｉ、 Ｍｎ、 Ｃｒ及び４ｏの添
加は不可欠である上、ｌ５ｓｃ性向上のために均質性の
高い焼戻しマルテンサイトを主体とした組織が必要であ
るが、塑性変形による耐ＳＳＣ性の劣化は焼戻し組織中
の炭化物分布に大きく左右されるものであり、前記強度
確保成分であるＳｉ、Ｍｎ、 Ｃｒ及びＭｏはこの炭化
物分布を不均一にしがちであるので、それらの含有量は
総合的に十分な調整を行う必要があること。
るため所定量のＣ，Ｓｉ、 Ｍｎ、 Ｃｒ及び４ｏの添
加は不可欠である上、ｌ５ｓｃ性向上のために均質性の
高い焼戻しマルテンサイトを主体とした組織が必要であ
るが、塑性変形による耐ＳＳＣ性の劣化は焼戻し組織中
の炭化物分布に大きく左右されるものであり、前記強度
確保成分であるＳｉ、Ｍｎ、 Ｃｒ及びＭｏはこの炭化
物分布を不均一にしがちであるので、それらの含有量は
総合的に十分な調整を行う必要があること。
ｉｉ ）つまり、鋼材内部歪の減少と炭化物を球状化し
て靭性を改善するためには、油井用鋼材の焼戻しはでき
るだけ高温で行う必要があるが、従来の油井用鋼では高
温焼戻しにより旧オーステナイト粒界の炭化物が粗大化
する傾向にあり、塑性変形を受けるとその近傍に歪が集
中して耐ＳＳＣ性の大幅な劣化が引き起こされるもので
あること。
て靭性を改善するためには、油井用鋼材の焼戻しはでき
るだけ高温で行う必要があるが、従来の油井用鋼では高
温焼戻しにより旧オーステナイト粒界の炭化物が粗大化
する傾向にあり、塑性変形を受けるとその近傍に歪が集
中して耐ＳＳＣ性の大幅な劣化が引き起こされるもので
あること。
しかも、上記炭化物の粗大化傾向には、ｎ中のＳｉ、Ｍ
ｎ、 Ｃｒ及びＭｏ量が大きな影響を与えており、これ
らの含有量が多くなると粗大炭化物の形成傾向も強くな
ること。
ｎ、 Ｃｒ及びＭｏ量が大きな影響を与えており、これ
らの含有量が多くなると粗大炭化物の形成傾向も強くな
ること。
ｉｉｉ ）従って、高温焼戻しを行ったとしても、旧オ
ーステナイト粒界の炭化物の粗大化を抑えれば塑性変形
による耐ＳＳＣ性の劣化が極力抑制されるものであり、
そのためには前記Ｓｉ、 Ｍｎ、 Ｃｒ及びＭｏの含有
量を制限するのが有効であること、ｉｖ）ところで、Ｓ
ｉ、 Ｍｎ、 Ｃｒ及び恥の含有量を１ｊｉｌｌ躍する
と鋼材に所望の強度、焼入れ性を確保出来なくなる恐れ
があるが、これに適量のＢと極く微量のＴｉを添加する
とともに、Ｚｒ又はＨｆを含有させると、Ｂによる焼入
れ性改善効果が加味されて前記懸念が緩和される上、微
量のＴｉの粒界炭化物粗大化防止作用と、Ｚｒ又はＨｆ
が微細な窒化物を形成して粒界炭化物の粗大化を防止す
る作用とが相乗的な影響を及ぼすこととなるのでＳｉ、
Ｍｎ、 Ｃｒ及びＭｏの含有量制限も幾分緩和され、
強度や焼入れ性に対する実際上の不都合は無くなること
。
ーステナイト粒界の炭化物の粗大化を抑えれば塑性変形
による耐ＳＳＣ性の劣化が極力抑制されるものであり、
そのためには前記Ｓｉ、 Ｍｎ、 Ｃｒ及びＭｏの含有
量を制限するのが有効であること、ｉｖ）ところで、Ｓ
ｉ、 Ｍｎ、 Ｃｒ及び恥の含有量を１ｊｉｌｌ躍する
と鋼材に所望の強度、焼入れ性を確保出来なくなる恐れ
があるが、これに適量のＢと極く微量のＴｉを添加する
とともに、Ｚｒ又はＨｆを含有させると、Ｂによる焼入
れ性改善効果が加味されて前記懸念が緩和される上、微
量のＴｉの粒界炭化物粗大化防止作用と、Ｚｒ又はＨｆ
が微細な窒化物を形成して粒界炭化物の粗大化を防止す
る作用とが相乗的な影響を及ぼすこととなるのでＳｉ、
Ｍｎ、 Ｃｒ及びＭｏの含有量制限も幾分緩和され、
強度や焼入れ性に対する実際上の不都合は無くなること
。
■）更に、不可避不純物中のＳやＰは勿論のことＮＩＸ
Ｎ、０及びＣｕも鋼材の耐ＳＳＣ性に悪影響を及ぼすの
で、前述した対策に加え、上記不純物元素の含有量をも
総合規制すると局部的塑性変形の有無に関わらず鋼材の
耐ＳＳＣ性は一段と改善され、実際上十分に満足できる
強度と耐ＳＳＣ性とを備えた油井用鋼材が得られること
。
Ｎ、０及びＣｕも鋼材の耐ＳＳＣ性に悪影響を及ぼすの
で、前述した対策に加え、上記不純物元素の含有量をも
総合規制すると局部的塑性変形の有無に関わらず鋼材の
耐ＳＳＣ性は一段と改善され、実際上十分に満足できる
強度と耐ＳＳＣ性とを備えた油井用鋼材が得られること
。
ｖｉ）その上、上記対策を施した油井用口材にＣａ又は
希土類元素（ＲＥＭ）の所定量を添加すると、鋼中の硫
化物系介在物の形状が球状化されることによる耐ＳＳＣ
性改善効果も加味され、耐ＳＳＣ性が一層優れた油井用
鋼材が得られること。
希土類元素（ＲＥＭ）の所定量を添加すると、鋼中の硫
化物系介在物の形状が球状化されることによる耐ＳＳＣ
性改善効果も加味され、耐ＳＳＣ性が一層優れた油井用
鋼材が得られること。
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、
油井用鋼を、
Ｃ：０．１５〜０．４５％（以下、成分割合を表す％は
重量割合とする）、 Ｓｉ ： ０．１〜０．８％、Ｍｎ ： ０．２〜０．
８％、Ｃｒ ： ０．２％以上１．０％未満、Ｍｏ ：
０．１〜０．８％、 Ｔｉ ： ０．００１％以上０．０１０％未満、Ａ ｌ
： ０．００５〜０．０６０％、Ｂ ： ０．０００
１〜０．００３０％を含み、更に Ｚｒ ： ０．０１〜０．１５％、 Ｈｆ ： ０．００１〜０．１５０％ の１種以上と、 Ｎｂ ： ０．０１〜０．１５％、 Ｖ ： ０．０１〜０．１５％ のうちの１種以上とを含有するか、或いは更にＣａ ：
０．００１〜０．０１０％、希土類元素： ０．００
１〜０．０３０％の１種以上をも含有するとともに残部
が実質的にＦｅから成り、かつ不可避不純物として規制
されるＰ 、、 Ｓ ％ Ｃｕ、 Ｎｉ−Ｎ及びＯの含
有量がそれぞれＰ ： ０．０１％以下、 Ｓ ： ０
．００５％以下、Ｃｕ ： ０．１５％未満、 Ｎｉ
： ０．０５％以下、Ｎ ： ０．０１５０％以下、Ｏ
： ０．００５０％以下を満足している如くに構成する
ことによって、焼戻し温度や局部的な塑性変形に格別な
影響を受けることなく優れた耐ＳＳＣ性と高強度とを発
揮せしめ得るようにした点、 に特徴を有するものである。
重量割合とする）、 Ｓｉ ： ０．１〜０．８％、Ｍｎ ： ０．２〜０．
８％、Ｃｒ ： ０．２％以上１．０％未満、Ｍｏ ：
０．１〜０．８％、 Ｔｉ ： ０．００１％以上０．０１０％未満、Ａ ｌ
： ０．００５〜０．０６０％、Ｂ ： ０．０００
１〜０．００３０％を含み、更に Ｚｒ ： ０．０１〜０．１５％、 Ｈｆ ： ０．００１〜０．１５０％ の１種以上と、 Ｎｂ ： ０．０１〜０．１５％、 Ｖ ： ０．０１〜０．１５％ のうちの１種以上とを含有するか、或いは更にＣａ ：
０．００１〜０．０１０％、希土類元素： ０．００
１〜０．０３０％の１種以上をも含有するとともに残部
が実質的にＦｅから成り、かつ不可避不純物として規制
されるＰ 、、 Ｓ ％ Ｃｕ、 Ｎｉ−Ｎ及びＯの含
有量がそれぞれＰ ： ０．０１％以下、 Ｓ ： ０
．００５％以下、Ｃｕ ： ０．１５％未満、 Ｎｉ
： ０．０５％以下、Ｎ ： ０．０１５０％以下、Ｏ
： ０．００５０％以下を満足している如くに構成する
ことによって、焼戻し温度や局部的な塑性変形に格別な
影響を受けることなく優れた耐ＳＳＣ性と高強度とを発
揮せしめ得るようにした点、 に特徴を有するものである。
次いで、この発明において鋼の成分割合を前記の如くに
数値限定した理由を説明する。
数値限定した理由を説明する。
ａ）Ｃ
Ｃ成分には、鋼に油井用鋼として必要な強度を付与する
とともに焼入れ性を向上させる作用があるが、その含有
量が０．１５％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、−方、０．４５％を越えて含有させると靭性に悪影
響がでて（る上、焼入れ時に焼き割れを生じ易くなるこ
とから、Ｃ含有量は０．１５〜０．４５％と定めた。但
し、より安定な性能を確保し、かつ製造が容易であると
の観点からは、Ｃ含有量を０．２５〜０．３５％に調整
することが好ましい。
とともに焼入れ性を向上させる作用があるが、その含有
量が０．１５％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、−方、０．４５％を越えて含有させると靭性に悪影
響がでて（る上、焼入れ時に焼き割れを生じ易くなるこ
とから、Ｃ含有量は０．１５〜０．４５％と定めた。但
し、より安定な性能を確保し、かつ製造が容易であると
の観点からは、Ｃ含有量を０．２５〜０．３５％に調整
することが好ましい。
ｂ）Ｓｉ
Ｓｉ成分は鋼の脱酸剤としても焼入れ性向上元素として
も必要なものであるが、その含有量が０．１％未満では
所望の脱酸効果並びに焼入れ性向上効果を得ることがで
きず、−方、０゜８％を越えて含有させると結晶粒の粗
粒化を招いて耐ＳＳＣ性や靭性を劣化することから、Ｓ
ｉ含有量は０．１〜０．８％と定めた。但し、好ましく
は、Ｓｉ含有量は０．１５％以上に調整するのが良い。
も必要なものであるが、その含有量が０．１％未満では
所望の脱酸効果並びに焼入れ性向上効果を得ることがで
きず、−方、０゜８％を越えて含有させると結晶粒の粗
粒化を招いて耐ＳＳＣ性や靭性を劣化することから、Ｓ
ｉ含有量は０．１〜０．８％と定めた。但し、好ましく
は、Ｓｉ含有量は０．１５％以上に調整するのが良い。
ｃ）Ｍｎ
Ｍｎ成分は主として強度と焼入れ性を高めるために添加
されるものであり、その含有量が０．２％未満では所望
の効果が確保できない。−方、０．８％を越えてＭｎを
含有せしめると鋼中で偏析して局部的に硬化組織を生じ
、耐ＳＳＣ性を劣化させるため、Ｍｎ含有量は０．２〜
０．８％と定めた。
されるものであり、その含有量が０．２％未満では所望
の効果が確保できない。−方、０．８％を越えてＭｎを
含有せしめると鋼中で偏析して局部的に硬化組織を生じ
、耐ＳＳＣ性を劣化させるため、Ｍｎ含有量は０．２〜
０．８％と定めた。
ｄ）Ｃｒ
Ｃｒ成分にも強度と焼入れ性を商める作用があるが、そ
の含有量が０．２％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、−方、１．０％以上を含有させると、高温焼戻
しを施した場合結晶粒界に粗大な炭化物が形成されて耐
ＳＳＣ性が劣化することから、Ｃｒ含有量は０．２％以
上１．０％未満と定めた。
の含有量が０．２％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、−方、１．０％以上を含有させると、高温焼戻
しを施した場合結晶粒界に粗大な炭化物が形成されて耐
ＳＳＣ性が劣化することから、Ｃｒ含有量は０．２％以
上１．０％未満と定めた。
ｅ）Ｍ。
Ｍｏも強度と焼入れ性を向上させるために添加するもの
で、特に高温焼戻しによって必要な強度を確保するため
に欠かせないものであるが、その含有量が０．１％未満
では所望の効果を得ることができず、−方、０．８％を
越えて含有させると粗大炭化物が形成されて耐ＳＳＣ性
の劣化を招くので、ｉｏ含有量は０．１〜０．８％と定
めた。
で、特に高温焼戻しによって必要な強度を確保するため
に欠かせないものであるが、その含有量が０．１％未満
では所望の効果を得ることができず、−方、０．８％を
越えて含有させると粗大炭化物が形成されて耐ＳＳＣ性
の劣化を招くので、ｉｏ含有量は０．１〜０．８％と定
めた。
ｆ）Ｔｉ
Ｔｉ成分は、極く微量の添加と言う条件下において始め
て粒界炭化物の粗大化を防止し耐ＳＳＣ性を向上せしめ
る効果を発揮するが、その含有量が０．００１％未満で
は所望の効果を得ることができず、−方、０．０１０％
以上含有させると粗大でかつ安定なＴｉＮが形成されて
逆に耐ＳＳＣ性を劣化するようになることから、Ｔｉ含
有量は０．００１以上０．０１０％未満と定めた。
て粒界炭化物の粗大化を防止し耐ＳＳＣ性を向上せしめ
る効果を発揮するが、その含有量が０．００１％未満で
は所望の効果を得ることができず、−方、０．０１０％
以上含有させると粗大でかつ安定なＴｉＮが形成されて
逆に耐ＳＳＣ性を劣化するようになることから、Ｔｉ含
有量は０．００１以上０．０１０％未満と定めた。
ｇ）ＡＩ
へ！成分は鋼の脱酸と細粒化のため添加されるものであ
るが、その含有量がｏ、ｏｏｓ％未満では所望の効果を
得ることができず、−方、０．０６０％を越えて含有せ
しめると酸化物系の非金属介在物が増加して耐ＳＳＣ性
が劣化することから、Ａ！含有量は０．００５〜０．０
６０％と定めた。
るが、その含有量がｏ、ｏｏｓ％未満では所望の効果を
得ることができず、−方、０．０６０％を越えて含有せ
しめると酸化物系の非金属介在物が増加して耐ＳＳＣ性
が劣化することから、Ａ！含有量は０．００５〜０．０
６０％と定めた。
ｈ）Ｂ
Ｂ成分には微量添加で鋼の焼入れ性を顕著に改善する作
用があり、この発明の鋼の場合には焼入れ性向上に有効
なＳｉ、 Ｍｎｓ Ｃｒ及びＭｏの添加量が耐ＳＳＣ性
の点から制限されるため、これらに変わって所望の焼入
れ性を確保する上で不可欠なものである。しかし、その
含有量が０．００１％未満では上記作用に所望の効果が
得られず、−方、０．００３０％を越えて含有させると
結晶粒界に粗大な炭化物が形成されて耐ＳＣＣ性と靭性
が劣化することから、Ｓ含有量は０．００１〜０．００
３０％と定めた。
用があり、この発明の鋼の場合には焼入れ性向上に有効
なＳｉ、 Ｍｎｓ Ｃｒ及びＭｏの添加量が耐ＳＳＣ性
の点から制限されるため、これらに変わって所望の焼入
れ性を確保する上で不可欠なものである。しかし、その
含有量が０．００１％未満では上記作用に所望の効果が
得られず、−方、０．００３０％を越えて含有させると
結晶粒界に粗大な炭化物が形成されて耐ＳＣＣ性と靭性
が劣化することから、Ｓ含有量は０．００１〜０．００
３０％と定めた。
ｉ ） Ｚｒ、及びＨｆ
これらの成分には、微細な窒化物を形成して粒界炭化物
の粗大化を防ぐことにより耐ＳＳＣ性を向上させる作用
を発揮するので、それぞれ′単独で或いは両者を複合し
て添加されるものであるが、その含有量がＺｒの場合に
は０．０１％未満になると、そしてＩｆの場合にはｏ、
ｏｏｉ％未満になると前記作用に所望の効果が得られず
、−方、Ｚｒ及びＨｆとも０．１５％を越えて含有させ
てもそれ以上の耐ＳＳＣ性改善効果が達せられないばか
りか、逆に靭性劣化を招（ことから、Ｚｒ含有量は０．
０１〜０．１５％と、）Ｉｆ含有量は０．００１〜０．
１５０％とそれぞれ定めた。
の粗大化を防ぐことにより耐ＳＳＣ性を向上させる作用
を発揮するので、それぞれ′単独で或いは両者を複合し
て添加されるものであるが、その含有量がＺｒの場合に
は０．０１％未満になると、そしてＩｆの場合にはｏ、
ｏｏｉ％未満になると前記作用に所望の効果が得られず
、−方、Ｚｒ及びＨｆとも０．１５％を越えて含有させ
てもそれ以上の耐ＳＳＣ性改善効果が達せられないばか
りか、逆に靭性劣化を招（ことから、Ｚｒ含有量は０．
０１〜０．１５％と、）Ｉｆ含有量は０．００１〜０．
１５０％とそれぞれ定めた。
ｊ）Ｎｂ、及び■
これらの成分には、いずれも鋼組織の微細化と強度向上
作用があるのでそれぞれ単独で又は２種を複合して添加
されるものであるが、いずれの成分も０．０１％未満で
は前記作用に所望の効果が得ろれず、−方、それぞれ０
．１５％を越えて含有させると靭性の劣化を招くことか
ら、Ｎｂ及び■含有量はそれぞれ０．０１〜０．１５％
と定めた。
作用があるのでそれぞれ単独で又は２種を複合して添加
されるものであるが、いずれの成分も０．０１％未満で
は前記作用に所望の効果が得ろれず、−方、それぞれ０
．１５％を越えて含有させると靭性の劣化を招くことか
ら、Ｎｂ及び■含有量はそれぞれ０．０１〜０．１５％
と定めた。
ｋ） Ｐ
Ｐは鋼の結晶粒界に偏析して耐ＳＳＣ性を劣化させる傾
向を示す不純物元素であるが、その含有量が０．０１５
％以下であれば実際上格別な問題を生じないことから、
Ｐ含有量は０．０１５％以下と定めた。
向を示す不純物元素であるが、その含有量が０．０１５
％以下であれば実際上格別な問題を生じないことから、
Ｐ含有量は０．０１５％以下と定めた。
１） Ｓ
Ｓは硫化物系介在物を増加して鋼の耐ＳＳＣ性を劣化さ
せる不純物元素であるが、その含有量が０．０１５％以
下であれば上記不都合を容認できることから、Ｓ含有量
は０．０１５％以下と定めた。
せる不純物元素であるが、その含有量が０．０１５％以
下であれば上記不都合を容認できることから、Ｓ含有量
は０．０１５％以下と定めた。
ｍ）（：ｕ
Ｃｕは鋼の圧延加熱時に粒界を脆化させる不純物元素で
あるが、その含有量が０．１５％未満であれば実際上液
不都合を容認できることから、Ｃｕ含有屋は０．１５％
未満と定めた。
あるが、その含有量が０．１５％未満であれば実際上液
不都合を容認できることから、Ｃｕ含有屋は０．１５％
未満と定めた。
ｎ）Ｎｉ
Ｎｉはサワー環境下での孔食発生を助長して耐ＳＳＣ性
を劣化させる不純物元素であるが、その含有量が０．０
５％以下であれば実際上の不都合を容認できることから
、Ｎｉ含有量は０．０５％以下と限定した。
を劣化させる不純物元素であるが、その含有量が０．０
５％以下であれば実際上の不都合を容認できることから
、Ｎｉ含有量は０．０５％以下と限定した。
０）Ｎ
鋼中に不純物元素であるＮが多量に含まれると粗大窒化
物の増加を招いて耐ＳＳＣ性を劣化させるが、その含有
量が０．０１５０％までは許容限度を越えた不都合を引
き起こすことがないので、Ｎ含有量は０．０１５０％以
下と定めた。
物の増加を招いて耐ＳＳＣ性を劣化させるが、その含有
量が０．０１５０％までは許容限度を越えた不都合を引
き起こすことがないので、Ｎ含有量は０．０１５０％以
下と定めた。
ｐ）０
鋼中に不純物元素であるＯが多量に含まれると酸化物系
介在物が増加して耐ＳＳＣ性を劣化させるが、その含有
量が０．００５０％までは許容限度を越えた不都合を引
き起こすことがないので、Ｏ含有量は０．００５０％以
下と定めた。
介在物が増加して耐ＳＳＣ性を劣化させるが、その含有
量が０．００５０％までは許容限度を越えた不都合を引
き起こすことがないので、Ｏ含有量は０．００５０％以
下と定めた。
ｑ）Ｃａ、及び希土類元素（ＲＥＭ）
これらの成分は、いずれも硫化物系介在物の形状を球状
化して鋼の耐ＳＳＣ性を改善する作用を有しているので
必要に応じて１種以上含有せしめられるものであるが、
いずれもｏ、ｏｏｉ％未満では前記作用に所望の効果が
得られず、−方、Ｃａの場合には０．０１０％を越えて
、また希土類元素の場合には０．０３０％を越えて含有
させると、いずれの場合も鋼中の介在物が増加して逆に
耐ＳＳＣ性や靭性を劣化させるようになることから、Ｃ
ａ含有量は０．００１〜０．０１０％と、そして希土類
元素は０．００１〜０．０３０％とそれぞれ定めた。
化して鋼の耐ＳＳＣ性を改善する作用を有しているので
必要に応じて１種以上含有せしめられるものであるが、
いずれもｏ、ｏｏｉ％未満では前記作用に所望の効果が
得られず、−方、Ｃａの場合には０．０１０％を越えて
、また希土類元素の場合には０．０３０％を越えて含有
させると、いずれの場合も鋼中の介在物が増加して逆に
耐ＳＳＣ性や靭性を劣化させるようになることから、Ｃ
ａ含有量は０．００１〜０．０１０％と、そして希土類
元素は０．００１〜０．０３０％とそれぞれ定めた。
鋼を以上のような構成とすることにより、局部的な組成
変形を受けても耐ＳＳＣ性劣化の極めて小さい、即ちサ
ワー環境での耐久性や実用上の取り扱い性が非常に良好
な高張力油井側柵を得ることができるが、このような効
果は、咳鋼中にそれぞれ０．５％以下のＴａ、Ｓｎ、Ｓ
ｂ、ＡＳ％ Ｔｅ−、Ｂｉ、５ｅｓＺｎｓ Ｐｂｓ Ｍ
ｇ、Ｙ及びＣｏの１種以上が含まれていても何ら損なわ
れることがない。また、焼戻しマルテンサイトの前身で
ある旧オーステナイト粒の粒径が大きいと焼戻し後の鋼
材の粒界炭化物が粗大化して耐ＳＳＣ性の劣化を招く傾
向があり、そのため旧オーステナイト粒の平均粒径を１
６μｍに調整することが好ましい。
変形を受けても耐ＳＳＣ性劣化の極めて小さい、即ちサ
ワー環境での耐久性や実用上の取り扱い性が非常に良好
な高張力油井側柵を得ることができるが、このような効
果は、咳鋼中にそれぞれ０．５％以下のＴａ、Ｓｎ、Ｓ
ｂ、ＡＳ％ Ｔｅ−、Ｂｉ、５ｅｓＺｎｓ Ｐｂｓ Ｍ
ｇ、Ｙ及びＣｏの１種以上が含まれていても何ら損なわ
れることがない。また、焼戻しマルテンサイトの前身で
ある旧オーステナイト粒の粒径が大きいと焼戻し後の鋼
材の粒界炭化物が粗大化して耐ＳＳＣ性の劣化を招く傾
向があり、そのため旧オーステナイト粒の平均粒径を１
６μｍに調整することが好ましい。
次に、この発明を実施例により比較例と対比しながら説
明する。
明する。
〈実施例〉
まず、１５０ｋｇの高周波炉で第１表に示される如き成
分組成の泪を溶製後、熱間圧延によって１２１識厚の板
材を製造した。続いて、これを８８０℃或いは９３０℃
に加熱して１時間保持した後水中に焼入れし、更に６４
０〜７２０℃で３０分の焼戻し処理を施して“焼戻しマ
ルテンサイトを主体とした組織”を有する鋼材とした。
分組成の泪を溶製後、熱間圧延によって１２１識厚の板
材を製造した。続いて、これを８８０℃或いは９３０℃
に加熱して１時間保持した後水中に焼入れし、更に６４
０〜７２０℃で３０分の焼戻し処理を施して“焼戻しマ
ルテンサイトを主体とした組織”を有する鋼材とした。
このようにして得られた鋼材に関して旧オーステナイト
の結晶粒径、強度及び耐ＳＳＣ性を調査し、その結果を
第２表に示した。
の結晶粒径、強度及び耐ＳＳＣ性を調査し、その結果を
第２表に示した。
耐ＳＳＣ性は、第１図に示されるような“シェルタイブ
試験”と呼ばれる一種の３点曲げ応力付加試験を行って
ＳＳＣの発生する限界付加応力を求め、その値で評価し
た。この試験法は、第２図に示されるような長手方向中
央部にキリ孔を設け２表 １１〜Ｌソ亜ＵにＪ４ん４１はソ５す℃鳩さ入れ−Ｃゐ
る。
試験”と呼ばれる一種の３点曲げ応力付加試験を行って
ＳＳＣの発生する限界付加応力を求め、その値で評価し
た。この試験法は、第２図に示されるような長手方向中
央部にキリ孔を設け２表 １１〜Ｌソ亜ＵにＪ４ん４１はソ５す℃鳩さ入れ−Ｃゐ
る。
た試験片１を使用するものであり、中央部の小孔部分が
応力集中により塑性変形するため、実用上の耐ＳＳＣ性
が評価できるものである。なお、試験液としては硫化水
素を飽和した０、５％酢酸溶液（２０℃）が使用され、
浸漬時間は５００時間であった。
応力集中により塑性変形するため、実用上の耐ＳＳＣ性
が評価できるものである。なお、試験液としては硫化水
素を飽和した０、５％酢酸溶液（２０℃）が使用され、
浸漬時間は５００時間であった。
第２表に示される結果からも明らかなように、本発明の
条件を満足する鋼はいずれも貰い強度と優れた耐ＳＳＣ
性とを兼備しているのに対して、成分組成や旧オーステ
ナイト粒の粒径が本発明で規定する条件から外れている
鋼では十分な耐ＳＳＣ性を示さないことが分かる。
条件を満足する鋼はいずれも貰い強度と優れた耐ＳＳＣ
性とを兼備しているのに対して、成分組成や旧オーステ
ナイト粒の粒径が本発明で規定する条件から外れている
鋼では十分な耐ＳＳＣ性を示さないことが分かる。
上述のように、この発明によれば、高い強度を有する上
、優れた耐ＳＳＣ性をも安定して発揮する高張力鋼を比
較的コスト安く実現することができ、サワー環境下で使
用される油井部材の性能を一段と向上することが可能と
なるなど、産業上極めて有用な効果がもたらされるので
ある。
、優れた耐ＳＳＣ性をも安定して発揮する高張力鋼を比
較的コスト安く実現することができ、サワー環境下で使
用される油井部材の性能を一段と向上することが可能と
なるなど、産業上極めて有用な効果がもたらされるので
ある。
第１図は、シェルタイブ試験における試験片の支持状態
を示す概略模式図、 第２図は、シェルタイブ試験の試験片形状を示しており
、第２図（ａ）はその正面図、第２図（′ｂ）は側面図
である。 図面において、 １・・・試験片、 ２・・・ガラス丸棒、３・
・・応力付加ボルト。
を示す概略模式図、 第２図は、シェルタイブ試験の試験片形状を示しており
、第２図（ａ）はその正面図、第２図（′ｂ）は側面図
である。 図面において、 １・・・試験片、 ２・・・ガラス丸棒、３・
・・応力付加ボルト。
Claims (2)
- （１）重量割合にて、 Ｃ：０．１５〜０．４５％、Ｓｉ：０．１〜０．８％、 Ｍｎ：０．２〜０．８％、Ｃｒ：０．２％以上１．０％
未満、 Ｍｏ：０．１〜０．８％、 Ｔｉ：０．００１以上０．０１０％未満、 Ａｌ：０．００５〜０．０６０％、 Ｂ：０．０００１〜０．００３０％ を含み、更に Ｚｒ：０．０１〜０．１５％、 Ｈｆ：０．００１〜０．１５０％ の１種以上、並びに Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、 Ｖ：０．０１〜０．１５％ のうちの１種以上をも含有するとともに残部が実質的に
Ｆｅから成り、かつ不可避不純物として規制されるＰ、
Ｓ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎ及びＯの含有量がそれぞれ Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．００５％以下、 Ｃｕ：０．１５％未満、Ｎｉ：０．０５％以下、 Ｎ：０．０１５０％以下、Ｏ：０．００５０％以下 を満足していることを特徴とする、耐硫化物割れ性に優
れた高張力油井用鋼。 - （２）重量割合にて、 Ｃ：０．１５〜０．４５％、Ｓｉ：０．１〜０．８％、 Ｍｎ：０．２〜０．８％、Ｃｒ：０．２％以上１．０％
未満、 Ｍｏ：０．１〜０．８％、 Ｔｉ：０．００１％以上〜０．０１０％未満、 Ａｌ：０．００５〜０．０６０％、 Ｂ：０．０００１〜０．００３０％ を含み、更に Ｚｒ：０．０１〜０．１５％、 Ｈｒ：０．００１〜０．１５０％ の１種以上と、 Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、 Ｖ：０．０１〜０．１５％ のうちの１種以上、並びに Ｃａ：０．００１〜０．０１０％、 希土類元素：０．００１〜０．０３０％ の１種以上をも含有するとともに残部が実質的にＦｅか
ら成り、かつ不可避不純物として規制されるＰ、Ｓ、Ｃ
ｕ、Ｎｉ、Ｎ及びＯの含有量がそれぞれ Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．００５％以下、 Ｃｕ：０．１５％未満、Ｎｉ：０．０５％以下、 Ｎ：０．０１５０％以下、Ｏ：０．００５０％以下 を満足していることを特徴とする、耐硫化物割れ性に優
れた高張力油井用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14591586A JPS634047A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 耐硫化物割れ性に優れた高張力油井用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14591586A JPS634047A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 耐硫化物割れ性に優れた高張力油井用鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS634047A true JPS634047A (ja) | 1988-01-09 |
Family
ID=15396015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14591586A Pending JPS634047A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 耐硫化物割れ性に優れた高張力油井用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS634047A (ja) |
Cited By (17)
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- 1986-06-20 JP JP14591586A patent/JPS634047A/ja active Pending
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