WO2023157897A1 - サワー環境での使用に適した鋼材 - Google Patents

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勇次 荒井
陣 川▲崎▼
桂一 近藤
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Definitions

  • the present disclosure relates to steel, and more particularly to steel suitable for use in sour environments.
  • oil wells Due to the deepening of oil wells and gas wells (hereinafter collectively referred to as "oil wells"), there is a demand for higher strength steel materials for oil wells, represented by steel pipes for oil wells.
  • oil well steel pipes of 80 ksi class yield strength of 80 to less than 95 ksi, that is, 552 to 655 MPa
  • 95 ksi class yield strength of 95 to less than 110 ksi, that is, 655 to 758 MPa
  • yield strength of 758 MPa yield strength of 758 MPa or more.
  • a sour environment means an acidified environment containing hydrogen sulfide.
  • the sour environment may contain carbon dioxide.
  • Oil well steel pipes used in such a sour environment are required to have not only high strength but also sulfide stress cracking resistance (hereinafter referred to as SSC resistance). Thus, steel materials with high strength and excellent SSC resistance are beginning to be demanded.
  • Patent Document 1 JP-A-2000-297344
  • Patent Document 2 JP-A-2001-271134
  • Patent Document 3 International Publication No. 2008/ No. 123422
  • the oil well steel disclosed in Patent Document 1 contains, in mass %, C: 0.15 to 0.3%, Cr: 0.2 to 1.5%, Mo: 0.1 to 1%, V: 0.05-0.3%, Nb: 0.003-0.1%.
  • the total amount of precipitated carbides is 1.5 to 4% by mass
  • the proportion of MC type carbides in the total amount of carbides is 5 to 45% by mass
  • M 23 C 6 type carbides are The ratio is not more than (200/t) mass % when the thickness of the product is t (mm).
  • Patent Document 1 describes that this oil well steel has excellent SSC resistance.
  • the low-alloy steel material disclosed in Patent Document 2 has, in mass %, C: 0.2 to 0.35%, Si: 0.05 to 0.5%, Mn: 0.1 to 1%, P: 0.025% or less, S: 0.01% or less, Cr: 0.1-1.2%, Mo: 0.1-1%, B: 0.0001-0.005%, Al: 0.005 ⁇ 0.1%, N: 0.01% or less, V: 0.05-0.5%, Ni: 0.1% or less, W: 1.0% or less, O: 0.01% or less
  • the remainder is composed of Fe and impurities, satisfies the formula (0.03 ⁇ Mo x V ⁇ 0.3) and the formula (0.5 x Mo-V + GS / 10 ⁇ 1), and has a yield strength of 1060 MPa or more .
  • GS in the formula means the ASTM grain size number of prior austenite grains. Patent Document 2 describes that this low-alloy steel material has excellent SSC resistance.
  • This low-alloy steel has 0.1/mm 2 or less of M 23 C 6 type precipitates with a grain size of 1 ⁇ m or more. Patent Document 3 describes that this low-alloy steel has improved SSC resistance.
  • An object of the present disclosure is to provide a steel material that has high strength and excellent SSC resistance in a sour environment.
  • the steel according to the present disclosure is in % by mass, C: 0.15 to 0.45%, Si: 0.05 to 1.00%, Mn: 0.05-0.30%, P: 0.030% or less, S: 0.0050% or less, Al: 0.005 to 0.100%, Cr: 0.30 to 1.10%, Mo: 0.40-2.00%, Ti: 0.002 to 0.020%, Nb: 0.002 to 0.100%, B: 0.0005 to 0.0040%, N: 0.0100% or less, O: less than 0.0040%, V: 0 to 0.30%, Cu: 0-0.50%, Ni: 0 to 0.50%, W: 0 to 1.50%, Ca: 0 to 0.0100%, Mg: 0-0.0100%, Zr: 0 to 0.0100%, Rare earth element: 0 to 0.0100%, and The balance consists of Fe and impurities, Yield strength is 862 MPa or more, In the steel material, In mass %, the Si content is 20% or more, the O content is
  • the steel material according to the present disclosure has high strength and excellent SSC resistance in sour environments.
  • FIG. 1 shows the number density (pieces/100 mm 2 ) of coarse Si oxides with a major axis of 5.0 ⁇ m or more in steel materials with a yield strength of less than 862 to 931 MPa, and the occurrence of SSC in the SSC resistance test. It is a figure which shows the relationship with the number (book).
  • FIG. 2 shows the number density (pieces/200 mm 2 ) of coarse Si oxides having a major axis of 5.0 ⁇ m or more and the number of SSCs generated in the SSC resistance test ( It is a diagram showing the relationship with the book).
  • the inventors considered obtaining a steel material having a yield strength of 125 ksi (862 MPa) or more as high strength.
  • the present inventors investigated and examined methods for obtaining a yield strength of 125 ksi or more and excellent SSC resistance in sour environments in steel materials that are assumed to be used in sour environments. As a result, the inventors obtained the following knowledge.
  • the inventors focused on the chemical composition and studied obtaining a steel material having a yield strength of 125 ksi or more and excellent SSC resistance in a sour environment.
  • Mn manganese
  • S sulfur
  • Mn sulfide is easily stretched by rolling, and tends to become inclusions having a long major diameter.
  • Mn sulfides with long major diameters tend to be starting points of destruction in sour environments. Therefore, by reducing the Mn content to 0.30% or less, it is possible to suppress the formation of Mn sulfides and improve the SSC resistance of the steel material.
  • the present inventors in mass%, C: 0.15 to 0.45%, Si: 0.05 to 1.00%, Mn: 0.05 to 0.30%, P: 0.030 % or less, S: 0.0050% or less, Al: 0.005-0.100%, Cr: 0.30-1.10%, Mo: 0.40-2.00%, Ti: 0.002- 0.020%, Nb: 0.002-0.100%, B: 0.0005-0.0040%, N: 0.0100% or less, O: less than 0.0040%, V: 0-0.30 %, Cu: 0-0.50%, Ni: 0-0.50%, W: 0-1.50%, Ca: 0-0.0100%, Mg: 0-0.0100%, Zr: 0
  • a steel material consisting of up to 0.0100%, rare earth elements: 0 to 0.0100%, and the balance being Fe and impurities has a yield strength of 125 ksi or more, and furthermore, excellent SSC resistance in a sour environment. I thought it might be possible.
  • the present inventors have made a detailed study of the factors that reduce the SSC resistance of the steel material having the chemical composition described above and a yield strength of 125 ksi or more. As a result, it became clear that there is a concern that coarse Si oxides may be contained in the steel material having the chemical composition described above. If the steel material contains coarse Si oxides, the SSC resistance of the steel material may decrease.
  • a Si oxide having a Si content of 20% or more, an O content of 10% or more, and a major axis of 5.0 ⁇ m or more is also referred to as a "coarse Si oxide".
  • the inventors of the present invention have further studied in detail the factors that reduce the SSC resistance for each yield strength of the steel material having the chemical composition described above. As a result, the present inventors obtained the following findings.
  • the number density of coarse Si oxides is set to 5/100 mm 2 or less, so that a high yield strength of 125 ksi or more and excellent SSC resistance can be compatible. This point will be specifically described with reference to the drawings.
  • FIG. 1 shows the number density (pieces/100 mm 2 ) of coarse Si oxides (Si oxides having a major axis of 5.0 ⁇ m or more) and the SSC resistance in steel materials with a yield strength of less than 125 to 135 ksi in this example.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship with the number of SSCs (lines) generated in a sex test.
  • FIG. 1 shows the number density of coarse Si oxides obtained by the method described later and the number density of coarse Si oxides obtained by the method described later for the steel material having the above chemical composition and the yield strength of less than 125 to 135 ksi among the examples described later. As a result of the SSC resistance test, it was created using the number of SSCs generated.
  • steel materials with a yield strength of 125 ksi or more steel materials with a yield strength of 135 ksi or more (931 MPa or more) have excellent SSC resistance in a sour environment even if the number density of coarse Si oxides is 5 pieces/100 mm 2 or less. Sometimes it wasn't.
  • steel materials with a yield strength of 135 ksi or more by further reducing the number density of coarse Si oxides to 5 pieces/200 mm 2 or less, high yield strength and excellent It became clear that both the SSC resistance and the SSC resistance can be achieved. This point will be specifically described with reference to the drawings.
  • FIG. 2 shows the number density (pieces/200 mm 2 ) of coarse Si oxides (Si oxides having a major axis of 5.0 ⁇ m or more) in steel materials with a yield strength of 135 ksi or more in this example, and the SSC resistance test.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the number of SSCs (lines) generated in .
  • FIG. 2 shows the number density of coarse Si oxides obtained by the method described later, and the number density of coarse Si oxides obtained by the method described later, and the endurance It was created using the number of SSC generated as a result of the SSC property test.
  • the steel material according to the present embodiment has the chemical composition described above, a yield strength of 862 MPa or more, a number density of coarse Si oxides in the steel material of 5 pieces/100 mm 2 or less, and a yield strength of 931 MPa or more.
  • the number density of coarse Si oxides in the steel material is 5 pieces/200 mm 2 or less.
  • the gist of the steel material according to this embodiment completed based on the above knowledge is as follows.
  • [1] is steel, in % by mass, C: 0.15 to 0.45%, Si: 0.05 to 1.00%, Mn: 0.05-0.30%, P: 0.030% or less, S: 0.0050% or less, Al: 0.005 to 0.100%, Cr: 0.30 to 1.10%, Mo: 0.40-2.00%, Ti: 0.002 to 0.020%, Nb: 0.002 to 0.100%, B: 0.0005 to 0.0040%, N: 0.0100% or less, O: less than 0.0040%, V: 0 to 0.30%, Cu: 0-0.50%, Ni: 0 to 0.50%, W: 0 to 1.50%, Ca: 0 to 0.0100%, Mg: 0-0.0100%, Zr: 0 to 0.0100%, Rare earth element: 0 to 0.0100%, and The balance consists of Fe and impurities, Yield strength is 862 MPa or more, In the steel material, In mass %, the Si content is 20% or more, the O content is 10% or
  • the steel material according to [1] or [2] is an oil well steel pipe, steel.
  • oil country tubular goods may be oil country tubular goods.
  • the oil well steel pipe may be a seamless steel pipe or a welded steel pipe.
  • Oil country tubular goods are, for example, steel pipes used for casing and tubing applications.
  • the oil well steel pipe according to this embodiment is preferably a seamless steel pipe. If the oil well steel pipe according to the present embodiment is a seamless steel pipe, it has a yield strength of 125 ksi or more and excellent SSC resistance in a sour environment even if the wall thickness is 15 mm or more.
  • the shape of the steel material according to this embodiment is not particularly limited. That is, the steel material according to the present embodiment may be a steel pipe, a round steel (solid material), or a steel plate.
  • the round steel means a bar having a circular cross section perpendicular to the axial direction.
  • the steel pipe may be a seamless steel pipe or a welded steel pipe.
  • C 0.15-0.45% Carbon (C) enhances the hardenability of the steel material and enhances the strength of the steel material. Further, C promotes spheroidization of carbides during tempering during the manufacturing process and enhances the SSC resistance of the steel material. Dispersed carbides further increase the strength of the steel material. If the C content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the C content is too high, even if the contents of the other elements are within the ranges of the present embodiment, the amount of carbides will be too large and the toughness of the steel material will be lowered. If the C content is too high, quench cracks may easily occur during quenching during the manufacturing process.
  • the C content is 0.15-0.45%.
  • the lower limit of the C content is preferably 0.18%, more preferably 0.20%, still more preferably 0.22%, still more preferably 0.25%.
  • a preferable upper limit of the C content is 0.40%, more preferably 0.38%, and still more preferably 0.35%.
  • Si 0.05-1.00% Silicon (Si) deoxidizes steel. If the Si content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Si content is too high, the SSC resistance of the steel deteriorates even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the Si content is 0.05-1.00%.
  • the lower limit of the Si content is preferably 0.10%, more preferably 0.15%, still more preferably 0.20%.
  • the preferred upper limit of the Si content is 0.85%, more preferably 0.75%, still more preferably 0.60%, still more preferably 0.50%, still more preferably 0.40 %.
  • Mn 0.05-0.30%
  • Manganese (Mn) deoxidizes steel. Mn further enhances the hardenability of the steel material. If the Mn content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Mn content is too high, coarse sulfide-based inclusions are formed even if the contents of other elements are within the ranges of the present embodiment, and the SSC resistance of the steel is lowered. Therefore, the Mn content is 0.05-0.30%. A preferable lower limit of the Mn content is 0.06%, more preferably 0.08%, and still more preferably 0.10%. A preferable upper limit of the Mn content is 0.28%, more preferably 0.25%, and still more preferably 0.20%.
  • Phosphorus (P) is an impurity. That is, the lower limit of the P content is over 0%. If the P content is too high, even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, P will segregate at the grain boundaries and the SSC resistance of the steel material will decrease. Therefore, the P content is 0.030% or less.
  • a preferable upper limit of the P content is 0.025%, more preferably 0.020%, and still more preferably 0.015%. The lower the P content is, the better. However, an extreme reduction in the P content greatly increases manufacturing costs. Therefore, considering industrial production, the preferable lower limit of the P content is 0.001%, more preferably 0.002%, and still more preferably 0.003%.
  • S 0.0050% or less Sulfur (S) is an impurity. That is, the lower limit of the S content is over 0%. If the S content is too high, even if the contents of other elements are within the range of the present embodiment, S will segregate at the grain boundaries and the SSC resistance of the steel material will decrease. Therefore, the S content is 0.0050% or less.
  • a preferable upper limit of the S content is 0.0040%, more preferably 0.0030%, and still more preferably 0.0020%. It is preferable that the S content is as low as possible. However, an extreme reduction in the S content greatly increases manufacturing costs. Therefore, considering industrial production, the preferred lower limit of the S content is 0.0001%, more preferably 0.0002%, and still more preferably 0.0003%.
  • Al 0.005-0.100%
  • Aluminum (Al) deoxidizes steel. If the Al content is too low, even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, the above effects cannot be obtained sufficiently, and the SSC resistance of the steel material is lowered. On the other hand, if the Al content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of the present embodiment, coarse oxide-based inclusions are formed, and the SSC resistance of the steel is lowered. Therefore, the Al content is 0.005-0.100%.
  • a preferable lower limit of the Al content is 0.010%, more preferably 0.015%, and still more preferably 0.020%.
  • a preferable upper limit of the Al content is 0.080%, more preferably 0.060%, and still more preferably 0.040%.
  • the "Al" content referred to in this specification means the content of "acid-soluble Al", that is, "sol. Al".
  • Chromium (Cr) enhances the hardenability of steel materials. Cr also increases the resistance to temper softening of the steel and enables high temperature tempering. As a result, the SSC resistance of the steel is enhanced. If the Cr content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Cr content is too high, the SSC resistance of the steel deteriorates even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the Cr content is 0.30-1.10%. A preferable lower limit of the Cr content is 0.35%, more preferably 0.40%, and still more preferably 0.50%. A preferable upper limit of the Cr content is 1.00%, more preferably 0.90%, and still more preferably 0.80%.
  • Mo 0.40-2.00%
  • Molybdenum (Mo) enhances the hardenability of steel materials. Mo also increases the resistance to temper softening of the steel material and enables high temperature tempering. As a result, the SSC resistance of the steel is enhanced. If the Mo content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Mo content is too high, the above effects are saturated. Therefore, the Mo content is 0.40-2.00%.
  • a preferable lower limit of the Mo content is 0.45%, more preferably 0.50%, and still more preferably 0.60%.
  • a preferable upper limit of the Mo content is 1.80%, more preferably 1.60%, and still more preferably 1.40%.
  • Ti 0.002-0.020% Titanium (Ti) combines with N to form nitrides, and refines the crystal grains of the steel due to the pinning effect. As a result, the strength of the steel material increases. If the Ti content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Ti content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of the present embodiment, Ti nitrides will coarsen and the SSC resistance of the steel material will deteriorate. Therefore, the Ti content is 0.002-0.020%. A preferable lower limit of the Ti content is 0.003%, more preferably 0.004%. A preferable upper limit of the Ti content is 0.018%, more preferably 0.015%, and still more preferably 0.010%.
  • Niobium combines with C and/or N to form carbides, nitrides, or carbonitrides (hereinafter referred to as “carbonitrides, etc.”). Carbonitrides and the like refine the crystal grains of the steel due to the pinning effect, and improve the low-temperature toughness and SSC resistance of the steel. Nb also forms fine carbides during tempering to increase the resistance to temper softening of the steel material and increase the strength of the steel material. If the Nb content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment.
  • the Nb content is 0.002-0.100%.
  • the lower limit of the Nb content is preferably 0.005%, more preferably 0.010%, still more preferably 0.015%, still more preferably 0.020%.
  • a preferable upper limit of the Nb content is 0.080%, more preferably 0.060%, and still more preferably 0.040%.
  • B 0.0005 to 0.0040% Boron (B) forms a solid solution in steel to enhance the hardenability of the steel and increase the strength of the steel. If the B content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the B content is too high, even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, coarse nitrides are formed and the SSC resistance of the steel material is lowered. Therefore, the B content is 0.0005-0.0040%. A preferable lower limit of the B content is 0.0006%, more preferably 0.0008%. The preferred upper limit of the B content is 0.0035%, more preferably 0.0030%, still more preferably 0.0025%, still more preferably 0.0020%.
  • N Nitrogen (N) is inevitably contained. That is, the lower limit of the N content is over 0%. N combines with Ti to form nitrides, and refines the crystal grains of the steel due to the pinning effect. As a result, the strength of the steel material increases. However, if the N content is too high, coarse nitrides are formed even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, and the SSC resistance of the steel is lowered. Therefore, the N content is 0.0100% or less. A preferable upper limit of the N content is 0.0080%, more preferably 0.0060%, and still more preferably 0.0040%. A preferable lower limit of the N content for obtaining the above effect more effectively is 0.0005%, more preferably 0.0010%, still more preferably 0.0015%, still more preferably 0.0020% is.
  • Oxygen (O) is an impurity. That is, the lower limit of the O content is over 0%. If the O content is too high, coarse oxides are formed even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, and the SSC resistance of the steel is lowered. Therefore, the O content is less than 0.0040%.
  • the upper limit of the O content is preferably 0.0035%, more preferably 0.0030%, still more preferably 0.0025%, still more preferably 0.0020%. It is preferable that the O content is as low as possible. However, the drastic reduction of the O content greatly increases the manufacturing cost. Therefore, considering industrial production, the lower limit of the O content is preferably 0.0001%, more preferably 0.0002%, and still more preferably 0.0003%.
  • the remainder of the chemical composition of the steel material according to this embodiment consists of Fe and impurities.
  • the impurities are those that are mixed from ore, scrap, or the manufacturing environment as raw materials when the steel material is industrially manufactured, and are within a range that does not adversely affect the steel material according to the present embodiment. means acceptable.
  • V 0-0.30% Vanadium (V) is an optional element and may not be contained. That is, the V content may be 0%.
  • V forms carbonitrides and the like. Carbonitrides and the like refine the crystal grains of the steel due to the pinning effect, and improve the SSC resistance of the steel. V also forms fine carbides during tempering to increase the resistance to temper softening of the steel material and increase the strength of the steel material. If even a small amount of V is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the V content is too high, carbonitrides and the like are excessively formed even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, and the SSC resistance of the steel material is lowered.
  • the V content is 0-0.30%.
  • the preferred lower limit of the V content is more than 0%, more preferably 0.01%, more preferably 0.02%, still more preferably 0.05%, still more preferably 0.07% is.
  • a preferable upper limit of the V content is 0.25%, more preferably 0.20%, and still more preferably 0.15%.
  • the chemical composition of the steel material described above may further contain one or more elements selected from the group consisting of Cu and Ni in place of part of Fe. All of these elements are optional elements and enhance the hardenability of the steel material.
  • Cu 0-0.50% Copper (Cu) is an optional element and may not be contained. That is, the Cu content may be 0%. When contained, Cu enhances the hardenability of the steel material and enhances the strength of the steel material. If even a small amount of Cu is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the Cu content is too high, the hardenability of the steel becomes too high and the SSC resistance of the steel deteriorates even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the Cu content is 0-0.50%.
  • the lower limit of the Cu content is preferably over 0%, more preferably 0.01%, still more preferably 0.02%, still more preferably 0.05%.
  • a preferred upper limit of the Cu content is 0.35%, more preferably 0.25%, still more preferably 0.15%, still more preferably 0.10%.
  • Ni 0-0.50%
  • Nickel (Ni) is an optional element and may not be contained. That is, the Ni content may be 0%. When contained, Ni enhances the hardenability of the steel material and enhances the strength of the steel material. Furthermore, Ni dissolves in steel and enhances the low-temperature toughness of the steel material. These effects can be obtained to some extent if even a small amount of Ni is contained. However, if the Ni content is too high, even if the content of the other elements is within the range of the present embodiment, local corrosion is promoted and the SSC resistance of the steel is lowered. Therefore, the Ni content is 0-0.50%. A preferable lower limit of the Ni content is more than 0%, more preferably 0.01%, and still more preferably 0.02%. A preferable upper limit of the Ni content is 0.30%, more preferably 0.20%, and still more preferably 0.10%.
  • the chemical composition of the steel material described above may further contain W instead of part of Fe.
  • W 0-1.50% Tungsten (W) is an optional element and may not be contained. That is, the W content may be 0%. When included, W forms a protective corrosion film in a sour environment and inhibits the penetration of hydrogen into the steel material. This enhances the SSC resistance of the steel material. If even a small amount of W is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the W content is too high, coarse carbides are formed in the steel material even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, and the low temperature toughness and SSC resistance of the steel material are lowered. Therefore, the W content is 0-1.50%.
  • the lower limit of the W content is preferably over 0%, more preferably 0.01%, still more preferably 0.03%, still more preferably 0.05%.
  • a preferable upper limit of the W content is 1.30%, more preferably 1.10%.
  • the chemical composition of the steel material described above may further contain one or more elements selected from the group consisting of Ca, Mg, Zr, and rare earth elements instead of part of Fe. All of these elements are optional elements, and detoxify S in the steel material as sulfides. As a result, these elements enhance the SSC resistance of the steel.
  • Ca 0-0.0100% Calcium (Ca) is an optional element and may not be contained. That is, the Ca content may be 0%. When Ca is contained, it detoxifies S in the steel material as sulfide, and enhances the SSC resistance of the steel material. If even a little Ca is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Ca content is too high, even if the contents of other elements are within the range of the present embodiment, the oxides in the steel material will coarsen and the SSC resistance of the steel material will decrease. Therefore, the Ca content is 0-0.0100%.
  • the lower limit of the Ca content is preferably over 0%, more preferably 0.0001%, still more preferably 0.0003%, still more preferably 0.0006%.
  • a preferable upper limit of the Ca content is 0.0040%, more preferably 0.0025%, and still more preferably 0.0020%.
  • Mg 0-0.0100%
  • Mg Magnesium (Mg) is an optional element and may not be contained. That is, the Mg content may be 0%. When contained, Mg detoxifies S in the steel material as sulfide and enhances the SSC resistance of the steel material. If even a small amount of Mg is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Mg content is too high, even if the contents of other elements are within the range of the present embodiment, the oxides in the steel material will coarsen and the SSC resistance of the steel material will decrease. Therefore, the Mg content is 0-0.0100%.
  • a preferable lower limit of the Mg content is more than 0%, more preferably 0.0001%, still more preferably 0.0003%, still more preferably 0.0006%.
  • a preferable upper limit of the Mg content is 0.0040%, more preferably 0.0025%, and still more preferably 0.0020%.
  • Zr Zirconium
  • Zr Zirconium
  • Zr is an optional element and may not be contained. That is, the Zr content may be 0%.
  • Zr detoxifies S in the steel material as sulfides and enhances the SSC resistance of the steel material. If even a small amount of Zr is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Zr content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of the present embodiment, the oxides in the steel material will coarsen, and the SSC resistance of the steel material will decrease. Therefore, the Zr content is 0-0.0100%.
  • a preferable lower limit of the Zr content is more than 0%, more preferably 0.0001%, still more preferably 0.0003%, still more preferably 0.0006%.
  • a preferable upper limit of the Zr content is 0.0040%, more preferably 0.0025%, and still more preferably 0.0020%.
  • Rare earth element 0-0.0100%
  • a rare earth element (REM) is an optional element and may not be contained. That is, the REM content may be 0%.
  • REM detoxifies S in the steel material as sulfides and enhances the SSC resistance of the steel material.
  • REM further binds with P in the steel material and suppresses the segregation of P at grain boundaries. Therefore, deterioration of the SSC resistance of the steel due to the segregation of P is suppressed.
  • the above effect can be obtained to some extent even if the content of other elements is within the range of the present embodiment.
  • the REM content is 0-0.0100%.
  • a preferable lower limit of the REM content is more than 0%, more preferably 0.0001%, more preferably 0.0003%, still more preferably 0.0006%.
  • a preferable upper limit of the REM content is 0.0040%, more preferably 0.0025%, and still more preferably 0.0020%.
  • REM refers to scandium (Sc) with atomic number 21, yttrium (Y) with atomic number 39, and lanthanoid (La) with atomic number 57 to atomic number 71. It means one or more elements selected from the group consisting of lutetium (Lu). Moreover, the REM content in this specification means the total content of these elements.
  • yield strength of the steel material according to this embodiment is 862 MPa or more. Yield strength as used herein means the stress at 0.65% elongation (0.65% proof stress) obtained in a tensile test.
  • the steel material according to the present embodiment has the chemical composition described above and satisfies the number density of coarse Si oxides described later, so that even if the yield strength is 862 MPa or more, it has excellent SSC resistance in a sour environment.
  • the upper limit of the yield strength of the steel material is not particularly limited, but is, for example, 1069 MPa (155 ksi), preferably 1034 MPa (150 ksi).
  • the yield strength of the steel material according to this embodiment can be obtained by the following method. Specifically, a tensile test is performed by a method conforming to ASTM E8/E8M (2021). A round bar test piece is produced from the steel material according to the present embodiment. When the steel material is a steel plate, a round bar test piece is produced from the central portion of the plate thickness. In this case, the axial direction of the round bar test piece is parallel to the rolling direction of the steel plate. When the steel material is a steel pipe, a round bar test piece is produced from the center of the wall thickness. In this case, the axial direction of the round bar test piece is parallel to the axial direction of the steel pipe.
  • the steel material is a round bar
  • a round bar specimen is produced from the R/2 position.
  • the R/2 position means the center position of the radius R in the cross section perpendicular to the axial direction of the round bar.
  • the axial direction of the round bar test piece is parallel to the axial direction of the round bar.
  • the size of the round bar test piece is, for example, a parallel portion diameter of 8.9 mm and a gauge length of 35.6 mm.
  • yield strength (MPa) is obtained by rounding off the obtained numerical value to the first decimal place.
  • the steel material according to the present embodiment has the above-described chemical composition and the above-described yield strength, and further has a Si content of 20% or more and an O content of 10% or more in terms of mass% in the steel material.
  • the number density of Si oxides (coarse Si oxides) having a major axis of 5.0 ⁇ m or more is 5 pieces/100 mm 2 or less. Further, in the steel material according to the present embodiment, when the yield strength is 931 MPa or more, the number density of coarse Si oxides is 5 pieces/200 mm 2 or less.
  • the steel material according to the present embodiment when the yield strength is less than 862 to 931 MPa, the number density of coarse Si oxides is 5/100 mm 2 or less (that is, 10/200 mm 2 or less), and the yield strength is In the case of 931 MPa or more, the number density of coarse Si oxides is 5 pieces/200 mm 2 or less.
  • the steel material according to this embodiment can achieve both a yield strength of 125 ksi or more and excellent SSC resistance.
  • the upper limit of the number density of coarse Si oxides is preferably 4/100 mm 2 , more preferably 3/100 mm 2 .
  • the upper limit of the number density of coarse Si oxides is preferably 4/200 mm 2 , more preferably 3/200 mm 2 .
  • the lower limit of the number density of coarse Si oxides is not particularly limited, and may be 0/100 mm 2 , that is, 0/200 mm 2 .
  • the number density of coarse Si oxides in the steel material can be obtained by the following method.
  • a test piece having a surface including the rolling direction and the rolling direction as an observation surface is produced.
  • the steel material is a steel plate
  • a test piece is prepared from the central portion of the plate thickness, the observation surface being a plane including the rolling direction and the plate thickness direction.
  • the steel material is a steel pipe
  • a test piece is prepared from the center of the wall thickness, the observation surface being a plane including the pipe axial direction and the pipe radial direction.
  • the steel material is a round bar
  • a test piece is prepared whose observation surface is a plane including the R/2 position in the center and including the axial direction and the radial direction.
  • the measurement is performed.
  • the area of the viewing surface is not limited, it is assumed to be 300 mm 2 (20 mm ⁇ 15 mm), for example.
  • the number of Si oxides having a major axis of 5.0 ⁇ m or more on the observed surface is determined.
  • the particles on the observation plane are identified from the contrast.
  • An elemental concentration analysis (EDS analysis) is performed on each identified particle.
  • EDS analysis the acceleration voltage is set to 20 kV, and the target elements are quantified as N, O, Mg, Al, Si, P, S, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Cu, Zr, and Nb. Based on the EDS analysis results of each particle, if the Si content is 20% or more and the O content is 10% or more in mass %, the particle is specified as "Si oxide".
  • Si oxides (coarse Si oxides) having a major axis of 5.0 ⁇ m or more are identified, and the total number of coarse Si oxides is determined.
  • the major axis of the Si oxide can be determined by a well-known method.
  • the major axis of the Si oxide means the largest line segment ( ⁇ m) among the line segments connecting any two points on the outer periphery of the Si oxide on the viewing surface. Based on the total number of coarse Si oxides and the total area of the observation surface, the number density of coarse Si oxides (pieces/100 mm 2 or pieces/200 mm 2 ) is obtained.
  • the number density of coarse Si oxides is obtained by rounding off the obtained numerical value to the first decimal place.
  • the number density of coarse Si oxides can be measured using a scanning electron microscope equipped with a composition analysis function (SEM-EDS apparatus).
  • SEM-EDS apparatus for example, an automatic analyzer manufactured by FEI (ASPEX) under the trade name of Metals Quality Analyzer can be used.
  • the SSC resistance of the steel material according to this embodiment can be evaluated by an SSC resistance test carried out in accordance with NACE TM0177-2016 Method A. Specifically, it can be evaluated by the following method.
  • a mixed aqueous solution of 5.0% by mass sodium chloride and 0.4% by mass sodium acetate (NACE solution B) adjusted to pH 3.5 with acetic acid is used as the test solution.
  • a round bar test piece is produced from the steel material according to the present embodiment.
  • the steel material is a steel plate
  • a round bar test piece is produced from the central portion of the plate thickness. In this case, the axial direction of the round bar test piece is parallel to the rolling direction of the steel plate.
  • the steel material is a steel pipe
  • a round bar test piece is produced from the center of the wall thickness. In this case, the axial direction of the round bar test piece is parallel to the axial direction of the steel pipe. If the steel material is a round bar, a round bar specimen is produced from the R/2 position.
  • the axial direction of the round bar test piece is parallel to the axial direction of the round bar.
  • the size of the round bar test piece is, for example, a diameter of 6.35 mm and a parallel portion length of 25.4 mm.
  • the axial direction of the round bar test piece is parallel to the rolling direction of the steel material.
  • the total volume fraction of tempered martensite and tempered bainite is 90% or more.
  • the remainder of the microstructure is for example ferrite or perlite. If the microstructure of the steel material having the above chemical composition contains 90% or more of the total volume fraction of tempered martensite and tempered bainite, it is excellent in a sour environment on the condition that other configurations of the present embodiment are satisfied. It shows SSC resistance. That is, in the present embodiment, if the steel material has excellent SSC resistance, the microstructure is judged to have a total volume fraction of tempered martensite and tempered bainite of 90% or more.
  • a test piece having an observation surface is produced from the steel material according to the present embodiment.
  • the steel material is a steel plate
  • a test piece is prepared from the central portion of the plate thickness, the observation surface being a plane including the rolling direction and the plate thickness direction.
  • the steel material is a steel pipe
  • a test piece is prepared from the center of the wall thickness, the observation surface being a plane including the pipe axial direction and the pipe radial direction.
  • the steel material is a round bar
  • a test piece is prepared whose observation surface is a plane including the R/2 position in the center and including the axial direction and the radial direction.
  • the etched observation surface is observed in 10 fields of view with secondary electron images using a scanning electron microscope (SEM).
  • SEM scanning electron microscope
  • the visual field area is, for example, 0.01 mm 2 (1000 times magnification).
  • Tempered martensite and tempered bainite are identified from the contrast in each field.
  • the area ratios of the specified tempered martensite and tempered bainite are determined.
  • a method for obtaining the area ratio is not particularly limited, and a well-known method may be used.
  • image analysis can determine the area ratio of tempered martensite and tempered bainite.
  • the arithmetic average value of the area ratios of tempered martensite and tempered bainite obtained in all fields of view is defined as the volume ratio of tempered martensite and tempered bainite.
  • the shape of the steel material according to this embodiment is not particularly limited.
  • Steel materials are, for example, steel pipes, steel plates, and round steel.
  • the wall thickness is preferably 9 to 60 mm. More preferably, the steel material according to this embodiment is a seamless steel pipe.
  • the steel material according to the present embodiment is a seamless steel pipe, even a thick seamless steel pipe having a wall thickness of 15 mm or more has a yield strength of 125 ksi or more and excellent SSC resistance in a sour environment.
  • a method for manufacturing a steel material according to this embodiment will be described.
  • a method for manufacturing a seamless steel pipe will be described below as an example of the steel material according to the present embodiment.
  • the manufacturing method of seamless steel pipes consists of a process of preparing materials (steelmaking process), a process of hot working the materials to manufacture mother pipes (hot working process), and performing quenching and tempering of the mother pipes. and a process (quenching process and tempering process) to form a seamless steel pipe.
  • the manufacturing method according to the present embodiment is not limited to the manufacturing method described below. Each step will be described in detail below.
  • Stepmaking process In the steelmaking process, first, molten iron manufactured by a known method is subjected to refining (primary refining) in a converter. Secondary refining is performed on the primary refined molten steel. In secondary refining, addition of alloying elements for component adjustment is performed to produce molten steel that satisfies the chemical composition described above.
  • RH Rasterstahl-Hausen vacuum degassing
  • VAD Vauum Arc Degassing
  • Materials are manufactured using molten steel that has undergone secondary refining.
  • a slab (slab, bloom, or billet) is produced by a continuous casting method using molten steel that has undergone secondary refining.
  • the continuous casting method first, molten steel is poured from a ladle into a tundish. At this time, in order to seal the nozzle of the ladle, the nozzle is usually filled with packing sand. Therefore, packing sand may be mixed with the molten steel from the ladle to the tundish.
  • Si oxide may be used as packing sand when manufacturing a material having the chemical composition described above. In this case, there is a concern that Si oxide may be introduced into the manufactured material.
  • the molten steel and the Si oxide are separated in order to prevent the Si oxide enclosed in the nozzle of the ladle from being introduced into the tundish.
  • the method for separating the Si oxide is not particularly limited, the following method can be used, for example.
  • a beveled metal plate is placed below the nozzle of the ladle and above the opening of the tundish.
  • Si oxide is discharged from the nozzle first, and then molten steel is discharged.
  • Si oxide is lighter than molten steel. Therefore, the Si oxide discharged from the nozzle is guided out of the opening of the tundish along the slope of the metal plate.
  • the inclination of the metal plate may be provided, for example, by arranging a metal plate processed into a conical shape without a bottom so that the apex is directly below the nozzle of the ladle, or provided by other methods. good too. Also, one metal plate may be used, or a plurality of metal plates may be stacked and used. Furthermore, although the thickness of the metal plate is not particularly limited, it is, for example, about 1 to 10 mm.
  • the metal plate in the present embodiment is preferably a metal plate made of an alloying element contained in molten steel.
  • an aluminum plate can be used as the metal plate made of an alloy element contained in molten steel.
  • the aluminum plate means a metal plate composed of aluminum and impurities.
  • the metal plate is removed from below the nozzle after the Si oxide is discharged from the nozzle and before the molten steel is discharged.
  • the number density of coarse Si oxides can sometimes be reduced to 5 pieces/200 mm 2 or less. Therefore, in this embodiment, it is preferable to remove the metal plate from below the nozzle after the Si oxide is discharged from the nozzle and before the molten steel is discharged.
  • the method of removing the metal plate from below the nozzle is not particularly limited, but for example, a hole may be formed in a part of the metal plate and a rod having a hook formed at the tip thereof may be used to remove the metal plate.
  • the metal plate can be removed by hooking the hook at the tip of the rod to the hole in the metal plate and pulling the rod.
  • the Si oxide can be separated from the molten steel and the molten steel can be introduced into the tundish.
  • the method for separating Si oxide from molten steel is not limited to the method described above.
  • molten steel is cast to manufacture materials.
  • the material is preferably a billet with a circular cross section (round billet).
  • a method for manufacturing the material is not particularly limited. For example, a continuous casting process may be used to cast molten steel into round billets. Alternatively, a billet having a rectangular cross section may be produced by casting molten steel, or a bloom may be produced. In these cases, blooming is preferably performed to produce a round billet from a billet having a rectangular cross section or a bloom.
  • the prepared material is hot worked to produce an intermediate steel material. If the steel material is a seamless steel pipe, the intermediate steel material corresponds to the base pipe.
  • the billet is heated in a heating furnace.
  • the heating temperature is not particularly limited, it is, for example, 1100 to 1300.degree.
  • a billet extracted from a heating furnace is subjected to hot working to produce a blank pipe (seamless steel pipe).
  • the method of hot working is not particularly limited, and a known method may be used.
  • the Mannesmann method may be carried out as hot working to produce a mother tube.
  • the round billet is pierced and rolled by a piercing machine.
  • the piercing ratio is not particularly limited, but is, for example, 1.0 to 4.0.
  • the pierced-rolled round billet is further hot-rolled by a mandrel mill, a reducer, a sizing mill, or the like to form a mother pipe.
  • the cumulative area reduction rate in the hot working process is, for example, 20 to 70%.
  • a blank tube may be manufactured from a billet by implementing other hot working methods.
  • a blank pipe may be manufactured by forging such as the Ehrhardt method.
  • a blank pipe is manufactured by the above steps.
  • the wall thickness of the blank tube is not particularly limited, it is, for example, 9 to 60 mm.
  • the blank tube manufactured by hot working may be air-cooled (As-Rolled).
  • a mother tube manufactured by hot working may be quenched directly after hot working without cooling to room temperature, or may be quenched after supplementary heating (reheating) after hot working. good.
  • SR stress relief annealing
  • the material is first heated in a heating furnace.
  • the heating temperature is not particularly limited, it is, for example, 1100 to 1300.degree.
  • the raw material extracted from the heating furnace is subjected to hot working to produce an intermediate steel material having a circular cross section perpendicular to the axial direction.
  • Hot working is, for example, blooming by a blooming mill or hot rolling by a continuous rolling mill.
  • a horizontal stand having a pair of grooved rolls arranged vertically and a vertical stand having a pair of grooved rolls arranged horizontally are arranged alternately.
  • the material is first heated in a heating furnace.
  • the heating temperature is not particularly limited, it is, for example, 1100 to 1300.degree.
  • the raw material extracted from the heating furnace is subjected to hot rolling using a blooming mill and a continuous rolling mill to produce an intermediate steel material in the form of a steel plate.
  • the prepared materials are hot worked to produce intermediate steel materials.
  • the hardening process will be described in detail below.
  • quenching means quenching an intermediate steel material having a point of A3 or higher.
  • a preferred quenching temperature is 800-1000°C. If the quenching temperature is too high, the crystal grains of the prior ⁇ grains become coarse, and the SSC resistance of the steel material may deteriorate. Therefore, the quenching temperature is preferably 800-1000°C.
  • the quenching temperature is the surface temperature of the intermediate steel measured by a thermometer installed on the delivery side of the device that performs the final hot working when quenching is performed directly after hot working. Equivalent to.
  • the quenching temperature further corresponds to the temperature of the furnace in which the supplementary heating or reheating is carried out when the quenching is carried out after supplementary heating or reheating after hot working.
  • the intermediate steel material (base pipe) is continuously cooled from the quenching start temperature, and the surface temperature of the base pipe is continuously lowered.
  • a method of continuous cooling treatment is not particularly limited, and a known method may be used.
  • the method of continuous cooling treatment includes, for example, a method of cooling the tube by immersing it in a water tank, and a method of accelerating cooling the tube by shower water cooling or mist cooling.
  • the microstructure will not be mainly composed of martensite and bainite, and the mechanical properties specified in this embodiment (yield strength of 125 ksi or more) cannot be obtained. Furthermore, good low temperature toughness and good SSC resistance are not obtained in this case.
  • the intermediate steel is rapidly cooled during quenching.
  • the average cooling rate when the surface temperature of the intermediate steel material (base tube) during quenching is in the range of 800 to 500° C. is defined as the cooling rate during quenching CR 800-500 .
  • the cooling rate during quenching, CR 800-500 is the slowest cooling part in the cross section of the intermediate steel material to be quenched (for example, when forced cooling is performed on both surfaces, the central part of the intermediate steel thickness) determined from the temperature measured at
  • a preferable cooling rate during quenching CR 800-500 is 300° C./min or more.
  • a more preferable lower limit of the cooling rate during quenching CR 800-500 is 450°C/min, more preferably 600°C/min.
  • the upper limit of the cooling rate CR 800-500 during quenching is not specified, it is, for example, 60000° C./min.
  • the blank pipe is heated in the austenitic region multiple times, and then quenched.
  • the SSC resistance of the steel is enhanced.
  • heating in the austenite region may be repeated multiple times, and by performing normalizing and quenching, heating in the austenite region may be repeated multiple times.
  • quenching and tempering which will be described later, may be combined and performed multiple times. That is, quenching and tempering may be performed multiple times. In this case, the SSC resistance of the steel is further enhanced.
  • the tempering process will be described in detail below.
  • tempering is performed on the shell that has been quenched as described above.
  • the term "tempering” means reheating the intermediate steel material after quenching at a temperature lower than the Ac1 point and maintaining it.
  • the tempering temperature corresponds to the temperature of the furnace when the intermediate steel material after quenching is heated and held.
  • the tempering time means the time from when the temperature of the intermediate steel material reaches a predetermined tempering temperature to when it is extracted from the heat treatment furnace.
  • the tempering temperature is appropriately adjusted according to the chemical composition of the seamless steel pipe and the desired yield strength. That is, the yield strength of the seamless steel pipe is adjusted to 862 MPa or more by adjusting the tempering temperature for the mother pipe having the chemical composition of the present embodiment.
  • a person skilled in the art can naturally adjust the tempering temperature to adjust the yield strength of the seamless steel pipe to 862 MPa or more and 931 MPa or more.
  • the preferred tempering temperature is 650-690°C.
  • a more preferable lower limit of the tempering temperature is 655°C.
  • a more preferable upper limit of the tempering temperature is 685°C.
  • the tempering time is preferably 10 to 90 minutes.
  • a more preferable lower limit of the tempering time is 15 minutes.
  • a more preferable upper limit of the tempering time is 80 minutes.
  • the steel material according to this embodiment can be manufactured by the manufacturing method described above.
  • the method for manufacturing a seamless steel pipe has been described as an example.
  • the steel material according to this embodiment may be a steel plate or other shapes.
  • a method of manufacturing a steel sheet or other shape may also comprise, for example, a preparation step, a quenching step, and a tempering step, similar to the manufacturing method described above.
  • the manufacturing method described above is merely an example, and other manufacturing methods may be used.
  • Example 1 steel materials with a yield strength of less than 862 to 931 MPa were evaluated. Specifically, first, molten steel having chemical compositions shown in Tables 1-1 and 1-2 was produced. "-" in Table 1-2 means that the content of each element is at the impurity level. Specifically, it means that the V content, Cu content, Ni content, and W content of Steel A were 0% after rounding off to the third decimal place. Furthermore, the Ca content, Mg content, Zr content, and rare earth element (REM) content of Steel A were rounded off to the fifth decimal place, meaning that they were 0%.
  • REM rare earth element
  • a round billet was manufactured by continuous casting.
  • a metal plate processed into a conical shape with no bottom is placed above the opening of the tundish so that the apex is directly below the nozzle of the ladle. placed.
  • Table 2 shows whether or not the metal plate having the above shape was placed above the opening of the tundish. Specifically, when a metal plate having the above shape is arranged above the opening of the tundish, it is indicated as "A" in the "metal plate” column of Table 2. When the metal plate having the above shape was not arranged above the opening of the tundish, "B" is shown in the "metal plate” column of Table 2.
  • the metal plate having the shape described above and placed above the opening of the tundish was an aluminum plate. Specifically, three aluminum plates with a thickness of 2 mm were stacked and used. In test numbers 3, 8 to 10, and 12, after the Si oxide was discharged from the nozzle and before the molten steel was discharged, a rod with a hook formed at the tip was used to pour metal from below the nozzle. Removed the plate.
  • test numbers 1 to 19 After holding the produced round billets of test numbers 1 to 19 at 1250° C. for 1 hour, hot rolling was performed by the Mannesmann-mandrel system to produce blank pipes (seamless steel pipes) of test numbers 1 to 19. Further, quenching was performed on the obtained blank pipes of test numbers 1 to 19. Specifically, the blank pipes of test numbers 1 to 19 were held at the quenching temperature (°C) listed in the "quenching" column of Table 2 for the quenching time (minutes), and then quenched by shower water cooling. In test numbers 1 to 19, the cooling rate CR 800-500 during quenching was all within the range of 480 to 30000° C./min.
  • the quenching temperature (°C) described in Table 2 was the temperature (°C) of the heat treatment furnace in which the mother tube was heated. Furthermore, the quenching time (minutes) listed in Table 2 was the time (minutes) during which the blank tube was held at the quenching temperature.
  • Tempering was performed on the obtained blank pipes of test numbers 1 to 19. Specifically, the blank pipes of test numbers 1 to 19 were tempered at the tempering temperature (°C) listed in the "Tempering" column of Table 2 for the tempering time (minutes).
  • the tempering temperature (°C) described in Table 2 was the temperature (°C) of the tempering furnace in which the tube was heated.
  • the tempering time (minutes) listed in Table 2 was the time (minutes) during which the tube was held at the tempering temperature. Seamless steel pipes of test numbers 1 to 19 were obtained through the above manufacturing process.
  • the SSC resistance test was performed on the seamless steel pipes of test numbers 1 to 19 by a method conforming to NACE TM0177-2016 Method A to evaluate the SSC resistance. Specifically, a round bar test piece having a diameter of 6.35 mm and a parallel portion length of 25.4 mm was prepared from the thickness central portion of the seamless steel pipes of test numbers 1 to 19. An SSC resistance test was performed on three of the prepared test pieces. The axial direction of the test piece was parallel to the tube axial direction.
  • a tensile stress was applied in the axial direction of the round bar test pieces of test numbers 1 to 19. At this time, the applied stress was adjusted to 90% of the actual yield stress of each steel plate.
  • the test solution used was a mixed aqueous solution of 5.0% by mass sodium chloride and 0.4% by mass sodium acetate adjusted to pH 3.5 with acetic acid (NACE solution B).
  • a test solution at 24° C. was poured into each of three test containers to form a test bath. Three stressed round bar specimens were immersed in test baths of different test containers. After degassing each test bath, a mixed gas of 0.1 atm H 2 S gas and 0.9 atm CO 2 gas was blown into the test bath to saturate it. A test bath saturated with a mixed gas of 0.01 atm H 2 S gas and 0.99 atm CO 2 gas was held at 24° C. for 1440 hours.
  • SSC sulfide stress cracking
  • the Mn content of the seamless steel pipe of test number 15 was too high. As a result, SSC occurred in the test piece in the SSC resistance test. That is, the seamless steel pipe of test number 15 did not have excellent SSC resistance.
  • the Mo content of the seamless steel pipe of test number 16 was too low. As a result, SSC occurred in the test piece in the SSC resistance test. That is, the seamless steel pipe of test number 16 did not have excellent SSC resistance.
  • the S content of the seamless steel pipe of test number 17 was too high. As a result, SSC occurred in the test piece in the SSC resistance test. That is, the seamless steel pipe of test number 17 did not have excellent SSC resistance.
  • the P content of the seamless steel pipe of test number 18 was too high. As a result, SSC occurred in the test piece in the SSC resistance test. That is, the seamless steel pipe of test number 18 did not have excellent SSC resistance.
  • the seamless steel pipe of test number 19 had too high an O content. As a result, SSC occurred in the test piece in the SSC resistance test. That is, the seamless steel pipe of test number 19 did not have excellent SSC resistance.
  • Example 2 steel materials with a yield strength of 931 MPa or more were evaluated. Specifically, first, molten steel having chemical compositions shown in Tables 3-1 and 3-2 was produced. "-" in Table 3-2 means that the content of each element is at the impurity level. Specifically, it means that the Cu content, Ni content, and W content of Steel R were 0% after rounding off to the third decimal place. Furthermore, the Ca content, Mg content, Zr content, and rare earth element (REM) content of steel R were rounded to the fifth decimal place, meaning that they were 0%.
  • REM rare earth element
  • a round billet was manufactured by continuous casting.
  • a metal plate processed into a conical shape with no bottom is placed above the opening of the tundish so that the apex is directly below the nozzle of the ladle. placed.
  • Table 4 shows whether or not the metal plate having the above shape was placed above the opening of the tundish. Specifically, when a metal plate having the above shape is arranged above the opening of the tundish, it is shown as "A" in the "metal plate” column of Table 4. When the metal plate having the above shape was not arranged above the opening of the tundish, "B" is indicated in the "metal plate” column of Table 4.
  • the metal plate having the shape described above and placed above the opening of the tundish was an aluminum plate. Specifically, three aluminum plates with a thickness of 2 mm were stacked and used.
  • a rod having a hook formed at the tip is used to push the metal plate from below the nozzle. removed.
  • test numbers 20 to 40 After holding the manufactured round billets of test numbers 20 to 40 at 1250° C. for 1 hour, hot rolling was performed by the Mannesmann-mandrel system to manufacture blank pipes (seamless steel pipes) of test numbers 20 to 40. Furthermore, hardening was performed on the obtained blank pipes of test numbers 20 to 40. Specifically, the blank pipes of test numbers 20 to 40 were held at the quenching temperature (°C) listed in the "quenching" column of Table 4 for the quenching time (minutes), and then quenched by shower water cooling. In test numbers 20 to 40, the cooling rates CR 800 to 500 during quenching were all within the range of 480 to 30000°C/min.
  • the quenching temperature (°C) described in Table 4 was the temperature (°C) of the heat treatment furnace in which the mother tube was heated. Furthermore, the quenching time (minutes) shown in Table 4 was the time (minutes) during which the tube was held at the quenching temperature.
  • the second quenching was performed on the blank pipe of test number 22.
  • the blank pipe of Test No. 3 was held in a heat treatment furnace at 900° C. for 10 minutes, and then quenched by shower water cooling.
  • the cooling rates CR800-500 during quenching were all within the range of 480 to 30000°C/min.
  • Tempering was performed on the obtained blank pipes with test numbers 20 to 40. Specifically, the blank pipes of test numbers 20 to 40 were tempered at the tempering temperature (°C) listed in the "Tempering" column of Table 4 for the tempering time (minutes).
  • the tempering temperature (°C) described in Table 4 was the temperature (°C) of the tempering furnace in which the tube was heated.
  • the tempering time (minutes) listed in Table 4 was the time (minutes) during which the tube was held at the tempering temperature. Seamless steel pipes with test numbers 20 to 40 were obtained through the above manufacturing process.
  • the SSC resistance test was performed on the seamless steel pipes of test numbers 20 to 40 by a method conforming to NACE TM0177-2016 Method A to evaluate the SSC resistance. Specifically, a round bar test piece having a diameter of 6.35 mm and a parallel portion length of 25.4 mm was prepared from the thickness central portion of the seamless steel pipes of test numbers 20 to 40. An SSC resistance test was performed on three of the prepared test pieces. The axial direction of the test piece was parallel to the tube axial direction.
  • Tensile stress was applied in the axial direction of round bar test pieces of test numbers 20 to 40. At this time, the applied stress was adjusted to 90% of the actual yield stress of each steel plate.
  • the test solution used was a mixed aqueous solution of 5.0% by mass sodium chloride and 0.4% by mass sodium acetate adjusted to pH 3.5 with acetic acid (NACE solution B).
  • a test solution at 24° C. was poured into each of three test containers to form a test bath. Three stressed round bar specimens were immersed in test baths of different test containers. After degassing each test bath, a mixed gas of 0.01 atm H 2 S gas and 0.99 atm CO 2 gas was blown into the test bath to saturate it. A test bath saturated with a mixed gas of 0.01 atm H 2 S gas and 0.99 atm CO 2 gas was held at 24° C. for 1440 hours.
  • SSC sulfide stress cracking
  • the O content of the seamless steel pipe of test number 38 was too high. As a result, SSC occurred in the test piece in the SSC resistance test. That is, the seamless steel pipe of Test No. 38 did not have excellent SSC resistance.
  • the Mo content of the seamless steel pipe of test number 39 was too low. As a result, SSC occurred in the test piece in the SSC resistance test. That is, the seamless steel pipe of Test No. 39 did not have excellent SSC resistance.
  • the S content of the seamless steel pipe of test number 40 was too high. As a result, SSC occurred in the test piece in the SSC resistance test. That is, the seamless steel pipe of test number 40 did not have excellent SSC resistance.

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Abstract

高強度と、サワー環境における優れた耐ＳＳＣ性とを有する、鋼材を提供する。本開示による鋼材は、質量％で、Ｃ：０．１５～０．４５％、Ｓｉ：０．０５～１．００％、Ｍｎ：０．０５～０．３０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ａｌ：０．００５～０．１００％、Ｃｒ：０．３０～１．１０％、Ｍｏ：０．４０～２．００％、Ｔｉ：０．００２～０．０２０％、Ｎｂ：０．００２～０．１００％、Ｂ：０．０００５～０．００４０％、Ｎ：０．０１００％以下、Ｏ：０．００４０％未満、及び、残部がＦｅ及び不純物からなり、降伏強度が８６２ＭＰａ以上である。鋼材中において、質量％で、Ｓｉ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物の個数密度が、５個／１００ｍｍ2以下であり、降伏強度が９３１ＭＰａ以上の場合、Ｓｉ酸化物の個数密度が、５個／２００ｍｍ2以下である。

Description

サワー環境での使用に適した鋼材
　本開示は、鋼材に関し、さらに詳しくは、サワー環境での使用に適した鋼材に関する。
　油井及びガス井（以下、油井及びガス井を総称して、単に「油井」という）の深井戸化により、油井用鋼管に代表される油井用の鋼材の高強度化が要求されている。具体的には、８０ｋｓｉ級（降伏強度が８０～９５ｋｓｉ未満、つまり、５５２～６５５ＭＰａ未満）や、９５ｋｓｉ級（降伏強度が９５～１１０ｋｓｉ未満、つまり、６５５～７５８ＭＰａ未満）の油井用鋼管が広く利用されており、最近ではさらに、１１０ｋｓｉ以上（降伏強度が７５８ＭＰａ以上）の油井用鋼管が求められ始めている。
　さらに、深井戸の多くは、腐食性を有する硫化水素を含有するサワー環境である。本明細書において、サワー環境とは、硫化水素を含み、酸性化した環境を意味する。なお、サワー環境では、二酸化炭素を含む場合もある。このようなサワー環境で使用される油井用鋼管は、高強度だけでなく、耐硫化物応力割れ性（耐Ｓｕｌｆｉｄｅ　Ｓｔｒｅｓｓ　Ｃｒａｃｋｉｎｇ性：以下、耐ＳＳＣ性という）も要求される。このように、高強度であり、優れた耐ＳＳＣ性を有する、鋼材が求められ始めている。
　油井用鋼管に代表される鋼材の耐ＳＳＣ性を高める技術が、特開２０００－２９７３４４号公報（特許文献１）、特開２００１－２７１１３４号公報（特許文献２）、及び、国際公開第２００８／１２３４２２号（特許文献３）に提案されている。
　特許文献１に開示されている油井用鋼は、質量％で、Ｃ：０．１５～０．３％、Ｃｒ：０．２～１．５％、Ｍｏ：０．１～１％、Ｖ：０．０５～０．３％、Ｎｂ：０．００３～０．１％を含有する。この油井用鋼は、析出している炭化物の総量が１．５～４質量％であり、炭化物の総量に占めるＭＣ型炭化物の割合が５～４５質量％であり、Ｍ23Ｃ6型炭化物の割合が製品の、肉厚をｔ（ｍｍ）とした時（２００／ｔ）質量％以下である。この油井用鋼は耐ＳＳＣ性に優れる、と特許文献１には記載されている。
　特許文献２に開示されている低合金鋼材は、質量％で、Ｃ：０．２～０．３５％、Ｓｉ：０．０５～０．５％、Ｍｎ：０．１～１％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：０．１～１．２％、Ｍｏ：０．１～１％、Ｂ：０．０００１～０．００５％、Ａｌ：０．００５～０．１％、Ｎ：０．０１％以下、Ｖ：０．０５～０．５％、Ｎｉ：０．１％以下、Ｗ：１．０％以下、Ｏ：０．０１％以下を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなり、式（０．０３≦Ｍｏ×Ｖ≦０．３）、及び、式（０．５×Ｍｏ－Ｖ＋ＧＳ／１０≧１）を満たし、降伏強度が１０６０ＭＰａ以上である。なお、式中のＧＳとは、旧オーステナイト粒のＡＳＴＭ粒度番号を意味する。この低合金鋼材は耐ＳＳＣ性に優れる、と特許文献２には記載されている。
　特許文献３に開示されている低合金鋼は、質量％で、Ｃ：０．１０～０．２０％、Ｓｉ：０．０５～１．０％、Ｍｎ：０．０５～１．５％、Ｃｒ：１．０～２．０％、Ｍｏ：０．０５～２．０％、Ａｌ：０．１０％以下、及び、Ｔｉ：０．００２～０．０５％を含有し、かつ、Ｃｅｑ（＝Ｃ＋（Ｍｎ／６）＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５）が０．６５以上であり、残部がＦｅ及び不純物からなり、不純物中、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．００７％以下、Ｂ：０．０００３％未満である。この低合金鋼は、粒径が１μｍ以上のＭ23Ｃ6型析出物が０．１個／ｍｍ2以下である。この低合金鋼は耐ＳＳＣ性が向上されている、と特許文献３には記載されている。
特開２０００－２９７３４４号公報 特開２００１－２７１１３４号公報 国際公開第２００８／１２３４２２号
　上述のとおり、近年、油井環境の過酷化に伴い、優れた耐ＳＳＣ性を有する鋼材が要求されつつある。具体的に、高強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立する鋼材が要求されつつある。そのため、上記特許文献１～３に開示された技術以外の他の技術によって、高強度と優れた耐ＳＳＣ性とを両立する鋼材（たとえば油井用鋼材）が得られてもよい。
　本開示の目的は、高強度と、サワー環境における優れた耐ＳＳＣ性とを有する、鋼材を提供することである。
　本開示による鋼材は、
　質量％で、
　Ｃ：０．１５～０．４５％、
　Ｓｉ：０．０５～１．００％、
　Ｍｎ：０．０５～０．３０％、
　Ｐ：０．０３０％以下、
　Ｓ：０．００５０％以下、
　Ａｌ：０．００５～０．１００％、
　Ｃｒ：０．３０～１．１０％、
　Ｍｏ：０．４０～２．００％、
　Ｔｉ：０．００２～０．０２０％、
　Ｎｂ：０．００２～０．１００％、
　Ｂ：０．０００５～０．００４０％、
　Ｎ：０．０１００％以下、
　Ｏ：０．００４０％未満、
　Ｖ：０～０．３０％、
　Ｃｕ：０～０．５０％、
　Ｎｉ：０～０．５０％、
　Ｗ：０～１．５０％、
　Ｃａ：０～０．０１００％、
　Ｍｇ：０～０．０１００％、
　Ｚｒ：０～０．０１００％、
　希土類元素：０～０．０１００％、及び、
　残部がＦｅ及び不純物からなり、
　降伏強度が８６２ＭＰａ以上であり、
　前記鋼材中において、
　質量％で、Ｓｉ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物の個数密度が、５個／１００ｍｍ2以下であり、
　前記降伏強度が９３１ＭＰａ以上の場合、前記Ｓｉ酸化物の個数密度が、５個／２００ｍｍ2以下である。
　本開示による鋼材は、高強度と、サワー環境における優れた耐ＳＳＣ性とを有する。
図１は、本実施例のうち、降伏強度が８６２～９３１ＭＰａ未満の鋼材における、長径が５．０μｍ以上の粗大Ｓｉ酸化物の個数密度（個／１００ｍｍ2）と、耐ＳＳＣ性試験におけるＳＳＣ発生本数（本）との関係を示す図である。 図２は、本実施例のうち、降伏強度が９３１ＭＰａ以上の鋼材における、長径が５．０μｍ以上の粗大Ｓｉ酸化物の個数密度（個／２００ｍｍ2）と、耐ＳＳＣ性試験におけるＳＳＣ発生本数（本）との関係を示す図である。
　まず本発明者らは、高強度として１２５ｋｓｉ（８６２ＭＰａ）以上の降伏強度を有する鋼材を得ることを検討した。つまり本発明者らは、サワー環境での使用が想定された鋼材において、１２５ｋｓｉ以上の降伏強度と、サワー環境において優れた耐ＳＳＣ性とを得る方法について、調査及び検討を行った。その結果、本発明者らは、次の知見を得た。
　初めに本発明者らは、化学組成に着目して、１２５ｋｓｉ以上の降伏強度と、サワー環境において優れた耐ＳＳＣ性とを有する鋼材を得ることを検討した。その結果、マンガン（Ｍｎ）含有量を０．３０％以下にまで低減することで、鋼材の強度を維持しつつ、鋼材の耐ＳＳＣ性を高められる可能性があると考えた。Ｍｎは、鋼材中の硫黄（Ｓ）と結合して、Ｍｎ硫化物を形成する。Ｍｎ硫化物は圧延により延伸しやすく、長径が長い介在物になりやすい。さらに、長径の長いＭｎ硫化物は、サワー環境において破壊の起点となりやすい。そのため、Ｍｎ含有量を０．３０％以下にまで低減することで、Ｍｎ硫化物の形成を抑制し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高められる可能性がある。
　つまり、本発明者らは、質量％で、Ｃ：０．１５～０．４５％、Ｓｉ：０．０５～１．００％、Ｍｎ：０．０５～０．３０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ａｌ：０．００５～０．１００％、Ｃｒ：０．３０～１．１０％、Ｍｏ：０．４０～２．００％、Ｔｉ：０．００２～０．０２０％、Ｎｂ：０．００２～０．１００％、Ｂ：０．０００５～０．００４０％、Ｎ：０．０１００％以下、Ｏ：０．００４０％未満、Ｖ：０～０．３０％、Ｃｕ：０～０．５０％、Ｎｉ：０～０．５０％、Ｗ：０～１．５０％、Ｃａ：０～０．０１００％、Ｍｇ：０～０．０１００％、Ｚｒ：０～０．０１００％、希土類元素：０～０．０１００％、及び、残部がＦｅ及び不純物からなる鋼材であれば、１２５ｋｓｉ以上の降伏強度を有し、さらにサワー環境において優れた耐ＳＳＣ性を得られる可能性があると考えた。
　一方、上述の化学組成を有する鋼材であっても、１２５ｋｓｉ以上の降伏強度を有する場合、サワー環境において優れた耐ＳＳＣ性を得られない場合があった。そこで本発明者らは、上述の化学組成を有し、１２５ｋｓｉ以上の降伏強度を有する鋼材について、耐ＳＳＣ性が低下する要因について、詳細に検討した。その結果、上述の化学組成を有する鋼材では、鋼材中に粗大なＳｉ酸化物が含まれる懸念があることが明らかになった。鋼材中に粗大なＳｉ酸化物が含まれれば、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する可能性がある。
　本明細書において、質量％で、Ｓｉ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物を、「粗大Ｓｉ酸化物」ともいう。本発明者らはさらに、上述の化学組成を有する鋼材について、降伏強度ごとに、耐ＳＳＣ性が低下する要因について、詳細に検討した。その結果、本発明者らは次の知見を得た。
　具体的に、上述の化学組成を有する鋼材では、降伏強度が１３５ｋｓｉ未満（９３１ＭＰａ未満）の場合、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を５個／１００ｍｍ2以下とすることで、１２５ｋｓｉ以上の高い降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立できることが明らかになった。この点について、図面を用いて具体的に説明する。
　図１は、本実施例のうち、降伏強度が１２５～１３５ｋｓｉ未満の鋼材における、粗大Ｓｉ酸化物（長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物）の個数密度（個／１００ｍｍ2）と、耐ＳＳＣ性試験におけるＳＳＣ発生本数（本）との関係を示す図である。図１は、後述する実施例のうち、上述の化学組成と、１２５～１３５ｋｓｉ未満の降伏強度とを有する鋼材について、後述する方法で求めた粗大Ｓｉ酸化物の個数密度と、後述する方法で実施した耐ＳＳＣ性試験の結果、ＳＳＣが発生した本数とを用いて作成した。
　図１を参照して、上述の化学組成と、１２５～１３５ｋｓｉ未満の降伏強度とを有する鋼材では、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が５個／１００ｍｍ2以下であれば、耐ＳＳＣ性試験においてＳＳＣが発生せず、優れた耐ＳＳＣ性が得られることが確認できる。したがって、本実施形態では、上述の化学組成と、１２５～１３５ｋｓｉ未満の降伏強度とを有し、さらに、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を５個／１００ｍｍ2以下とする。その結果、１２５ｋｓｉ以上の降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立することができる。
　一方、降伏強度が１２５ｋｓｉ以上の鋼材のうち、１３５ｋｓｉ以上（９３１ＭＰａ以上）の鋼材では、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が５個／１００ｍｍ2以下であっても、サワー環境において優れた耐ＳＳＣ性を得られない場合があった。本発明者らのさらなる詳細な検討の結果、降伏強度が１３５ｋｓｉ以上の鋼材では、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度をさらに低減し、５個／２００ｍｍ2以下とすることで、高い降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立できることが明らかになった。この点について、図面を用いて具体的に説明する。
　図２は、本実施例のうち、降伏強度が１３５ｋｓｉ以上の鋼材における、粗大Ｓｉ酸化物（長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物）の個数密度（個／２００ｍｍ2）と、耐ＳＳＣ性試験におけるＳＳＣ発生本数（本）との関係を示す図である。図２は、後述する実施例のうち、上述の化学組成と、１３５ｋｓｉ以上の降伏強度とを有する鋼材について、後述する方法で求めた粗大Ｓｉ酸化物の個数密度と、後述する方法で実施した耐ＳＳＣ性試験の結果、ＳＳＣが発生した本数とを用いて作成した。
　図２を参照して、上述の化学組成と、１３５ｋｓｉ以上の降伏強度とを有する鋼材では、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が５個／２００ｍｍ2以下であれば、耐ＳＳＣ性試験においてＳＳＣが発生せず、優れた耐ＳＳＣ性が得られることが確認できる。したがって、本実施形態では、上述の化学組成と、１３５ｋｓｉ以上の降伏強度とを有し、さらに、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を５個／２００ｍｍ2以下とする。その結果、１３５ｋｓｉ以上の降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立することができる。
　粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を低減することによって、鋼材の耐ＳＳＣ性が高められる理由について、詳細は明らかになっていない。しかしながら、本発明者らは次のように推察している。上述の化学組成を有する鋼材を製造する場合、製鋼工程において、主としてアルミニウム（Ａｌ）による脱酸が実施される。そのため、上述の化学組成を有する鋼材では、Ａｌ2Ｏ3に代表されるＡｌ酸化物について検討されてきたものの、Ｓｉ酸化物には着目されてこなかった。しかしながら、数の少ないＳｉ酸化物、特に長径が５．０μｍ以上の粗大Ｓｉ酸化物は、Ａｌ酸化物よりも鋼材の耐ＳＳＣ性を低下させやすい可能性がある。そのため、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を５個／１００ｍｍ2以下、さらには５個／２００ｍｍ2以下にまで低下することで、鋼材の耐ＳＳＣ性を高められるのではないか、と本発明者らは推察している。
　なお、本発明者らの推察とは異なるメカニズムによって、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まっている可能性はあり得る。上述の化学組成を有し、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が５個／１００ｍｍ2以下である結果、１２５～１３５ｋｓｉ未満の降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立できる点は、後述する実施例によって証明されている。さらに、上述の化学組成を有し、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が５個／２００ｍｍ2以下である結果、１３５ｋｓｉ以上の降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立できる点は、後述する実施例によって証明されている。したがって、本実施形態による鋼材は、上述の化学組成と、８６２ＭＰａ以上の降伏強度とを有し、鋼材中の粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が５個／１００ｍｍ2以下であり、降伏強度が９３１ＭＰａ以上の場合、鋼材中の粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が５個／２００ｍｍ2以下である。その結果、本実施形態による鋼材は、１２５ｋｓｉ以上の降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立することができる。
　以上の知見に基づいて完成した本実施形態による鋼材の要旨は、次のとおりである。
　［１］
　鋼材であって、
　質量％で、
　Ｃ：０．１５～０．４５％、
　Ｓｉ：０．０５～１．００％、
　Ｍｎ：０．０５～０．３０％、
　Ｐ：０．０３０％以下、
　Ｓ：０．００５０％以下、
　Ａｌ：０．００５～０．１００％、
　Ｃｒ：０．３０～１．１０％、
　Ｍｏ：０．４０～２．００％、
　Ｔｉ：０．００２～０．０２０％、
　Ｎｂ：０．００２～０．１００％、
　Ｂ：０．０００５～０．００４０％、
　Ｎ：０．０１００％以下、
　Ｏ：０．００４０％未満、
　Ｖ：０～０．３０％、
　Ｃｕ：０～０．５０％、
　Ｎｉ：０～０．５０％、
　Ｗ：０～１．５０％、
　Ｃａ：０～０．０１００％、
　Ｍｇ：０～０．０１００％、
　Ｚｒ：０～０．０１００％、
　希土類元素：０～０．０１００％、及び、
　残部がＦｅ及び不純物からなり、
　降伏強度が８６２ＭＰａ以上であり、
　前記鋼材中において、
　質量％で、Ｓｉ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物の個数密度が、５個／１００ｍｍ2以下であり、
　前記降伏強度が９３１ＭＰａ以上の場合、前記Ｓｉ酸化物の個数密度が、５個／２００ｍｍ2以下である、
　鋼材。
　［２］
　［１］に記載の鋼材であって、
　Ｖ：０．０１～０．３０％、
　Ｃｕ：０．０１～０．５０％、
　Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
　Ｗ：０．０１～１．５０％、
　Ｃａ：０．０００１～０．０１００％、
　Ｍｇ：０．０００１～０．０１００％、
　Ｚｒ：０．０００１～０．０１００％、及び、
　希土類元素：０．０００１～０．０１００％からなる群から選択される１元素以上を含有する、
　鋼材。
　［３］
　［１］又は［２］に記載の鋼材であって、
　前記鋼材は油井用鋼管である、
　鋼材。
　本明細書において、油井用鋼管は、油井管であってもよい。油井用鋼管は、継目無鋼管であってもよく、溶接鋼管であってもよい。油井管は、たとえば、ケーシングやチュービング用途で用いられる鋼管である。
　本実施形態による油井用鋼管は、好ましくは継目無鋼管である。本実施形態による油井用鋼管が継目無鋼管であれば、肉厚が１５ｍｍ以上であっても、１２５ｋｓｉ以上の降伏強度と、サワー環境における優れた耐ＳＳＣ性とを有する。
　本実施形態による鋼材の形状は特に限定されない。すなわち、本実施形態による鋼材は鋼管であってもよく、丸鋼（中実材）であってもよく、鋼板であってもよい。なお、丸鋼とは、軸方向に垂直な断面が円形状の棒鋼を意味する。また、鋼管は継目無鋼管であってもよく、溶接鋼管であってもよい。
　以下、本実施形態による鋼材について詳述する。元素に関する「％」は、特に断りがない限り、質量％を意味する。
　［化学組成］
　本実施形態による鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。
　Ｃ：０．１５～０．４５％
　炭素（Ｃ）は鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Ｃはさらに、製造工程中の焼戻しにおいて、炭化物の球状化を促進し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。炭化物が分散されればさらに、鋼材の強度が高まる。Ｃ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｃ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、炭化物が多くなりすぎ、鋼材の靭性が低下する。Ｃ含有量が高すぎればさらに、製造工程中の焼入れにおいて、焼割れが発生しやすくなる場合がある。したがって、Ｃ含有量は０．１５～０．４５％である。Ｃ含有量の好ましい下限は０．１８％であり、さらに好ましくは０．２０％であり、さらに好ましくは０．２２％であり、さらに好ましくは０．２５％である。Ｃ含有量の好ましい上限は０．４０％であり、さらに好ましくは０．３８％であり、さらに好ましくは０．３５％である。
　Ｓｉ：０．０５～１．００％
　ケイ素（Ｓｉ）は、鋼を脱酸する。Ｓｉ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｓｉ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．０５～１．００％である。好ましいＳｉ含有量の下限は０．１０％であり、さらに好ましくは０．１５％であり、さらに好ましくは０．２０％である。Ｓｉ含有量の好ましい上限は０．８５％であり、さらに好ましくは０．７５％であり、さらに好ましくは０．６０％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．４０％である。
　Ｍｎ：０．０５～０．３０％
　マンガン（Ｍｎ）は鋼を脱酸する。Ｍｎはさらに、鋼材の焼入れ性を高める。Ｍｎ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｍｎ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な硫化物系介在物が生成して、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は０．０５～０．３０％である。Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．０６％であり、さらに好ましくは０．０８％であり、さらに好ましくは０．１０％である。Ｍｎ含有量の好ましい上限は０．２８％であり、さらに好ましくは０．２５％であり、さらに好ましくは０．２０％である。
　Ｐ：０．０３０％以下
　燐（Ｐ）は不純物である。すなわち、Ｐ含有量の下限は０％超である。Ｐ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Ｐが粒界に偏析し、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｐ含有量は０．０３０％以下である。Ｐ含有量の好ましい上限は０．０２５％であり、さらに好ましくは０．０２０％であり、さらに好ましくは０．０１５％である。Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、Ｐ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｐ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％である。
　Ｓ：０．００５０％以下
　硫黄（Ｓ）は不純物である。すなわち、Ｓ含有量の下限は０％超である。Ｓ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Ｓが粒界に偏析し、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｓ含有量は０．００５０％以下である。Ｓ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、Ｓ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｓ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．０００３％である。
　Ａｌ：０．００５～０．１００％
　アルミニウム（Ａｌ）は鋼を脱酸する。Ａｌ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られず、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。一方、Ａｌ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物系介在物が生成して、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ａｌ含有量は０．００５～０．１００％である。Ａｌ含有量の好ましい下限は０．０１０％であり、さらに好ましくは０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。Ａｌ含有量の好ましい上限は０．０８０％であり、さらに好ましくは０．０６０％であり、さらに好ましくは０．０４０％である。本明細書にいう「Ａｌ」含有量は「酸可溶Ａｌ」、つまり、「ｓｏｌ．Ａｌ」の含有量を意味する。
　Ｃｒ：０．３０～１．１０％
　クロム（Ｃｒ）は鋼材の焼入れ性を高める。Ｃｒはさらに、鋼材の焼戻し軟化抵抗を高め、高温焼戻しを可能にする。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｃｒ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｃｒ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｃｒ含有量は０．３０～１．１０％である。Ｃｒ含有量の好ましい下限は０．３５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．５０％である。Ｃｒ含有量の好ましい上限は１．００％であり、さらに好ましくは０．９０％であり、さらに好ましくは０．８０％である。
　Ｍｏ：０．４０～２．００％
　モリブデン（Ｍｏ）は鋼材の焼入れ性を高める。Ｍｏはさらに、鋼材の焼戻し軟化抵抗を高め、高温焼戻しを可能にする。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｍｏ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｍｏ含有量が高すぎれば、上記効果が飽和する。したがって、Ｍｏ含有量は０．４０～２．００％である。Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．４５％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．６０％である。Ｍｏ含有量の好ましい上限は１．８０％であり、さらに好ましくは１．６０％であり、さらに好ましくは１．４０％である。
　Ｔｉ：０．００２～０．０２０％
　チタン（Ｔｉ）はＮと結合して窒化物を形成し、ピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化する。その結果、鋼材の強度が高まる。Ｔｉ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｔｉ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Ｔｉ窒化物が粗大化して、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｔｉ含有量は０．００２～０．０２０％である。Ｔｉ含有量の好ましい下限は０．００３％であり、さらに好ましくは０．００４％である。Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．０１８％であり、さらに好ましくは０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
　Ｎｂ：０．００２～０．１００％
　ニオブ（Ｎｂ）はＣ及び／又はＮと結合して、炭化物、窒化物又は炭窒化物（以下、「炭窒化物等」という）を形成する。炭窒化物等はピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化し、鋼材の低温靭性及び耐ＳＳＣ性を高める。Ｎｂはさらに、焼戻し時に微細な炭化物を形成して鋼材の焼戻し軟化抵抗を高め、鋼材の強度を高める。Ｎｂ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｎｂ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、炭窒化物等が過剰に生成して、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｎｂ含有量は０．００２～０．１００％である。Ｎｂ含有量の好ましい下限は０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％であり、さらに好ましくは０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。Ｎｂ含有量の好ましい上限は０．０８０％であり、さらに好ましくは０．０６０％であり、さらに好ましくは０．０４０％である。
　Ｂ：０．０００５～０．００４０％
　ホウ素（Ｂ）は鋼に固溶して鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Ｂ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｂ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な窒化物が生成して、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｂ含有量は０．０００５～０．００４０％である。Ｂ含有量の好ましい下限は０．０００６％であり、さらに好ましくは０．０００８％である。Ｂ含有量の好ましい上限は０．００３５％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
　Ｎ：０．０１００％以下
　窒素（Ｎ）は不可避に含有される。すなわち、Ｎ含有量の下限は０％超である。ＮはＴｉと結合して窒化物を形成し、ピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化する。その結果、鋼材の強度が高まる。しかしながら、Ｎ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な窒化物が形成され、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｎ含有量は０．０１００％以下である。Ｎ含有量の好ましい上限は０．００８０％であり、さらに好ましくは０．００６０％であり、さらに好ましくは０．００４０％である。上記効果をより有効に得るためのＮ含有量の好ましい下限は０．０００５％であり、さらに好ましくは０．００１０％であり、さらに好ましくは０．００１５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
　Ｏ：０．００４０％未満
　酸素（Ｏ）は不純物である。すなわち、Ｏ含有量の下限は０％超である。Ｏ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物が形成し、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｏ含有量は０．００４０％未満である。Ｏ含有量の好ましい上限は０．００３５％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。Ｏ含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、Ｏ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｏ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．０００３％である。
　本実施形態による鋼材の化学組成の残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。ここで、不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は、製造環境などから混入されるものであって、本実施形態による鋼材に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
　［任意元素］
　上述の鋼材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｖを含有してもよい。
　Ｖ：０～０．３０％
　バナジウム（Ｖ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｖ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｖは炭窒化物等を形成する。炭窒化物等はピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｖはさらに、焼戻し時に微細な炭化物を形成して鋼材の焼戻し軟化抵抗を高め、鋼材の強度を高める。Ｖが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｖ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、炭窒化物等が過剰に生成して、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｖ含有量は０～０．３０％である。Ｖ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．０７％である。Ｖ含有量の好ましい上限は０．２５％であり、さらに好ましくは０．２０％であり、さらに好ましくは０．１５％である。
　上述の鋼材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｃｕ、及び、Ｎｉからなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼材の焼入れ性を高める。
　Ｃｕ：０～０．５０％
　銅（Ｃｕ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｃｕ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｃｕは鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Ｃｕが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｃｕ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の焼入れ性が高くなりすぎ、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｃｕ含有量は０～０．５０％である。Ｃｕ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０５％である。Ｃｕ含有量の好ましい上限は０．３５％であり、さらに好ましくは０．２５％であり、さらに好ましくは０．１５％であり、さらに好ましくは０．１０％である。
　Ｎｉ：０～０．５０％
　ニッケル（Ｎｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｎｉ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｎｉは鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Ｎｉはさらに、鋼に固溶して、鋼材の低温靭性を高める。Ｎｉが少しでも含有されれば、これらの効果がある程度得られる。しかしながら、Ｎｉ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、局部的な腐食が促進され、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｎｉ含有量は０～０．５０％である。Ｎｉ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％である。Ｎｉ含有量の好ましい上限は０．３０％であり、さらに好ましくは０．２０％であり、さらに好ましくは０．１０％である。
　上述の鋼材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｗを含有してもよい。
　Ｗ：０～１．５０％
　タングステン（Ｗ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｗ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｗはサワー環境において、保護性の腐食被膜を形成し、鋼材への水素の侵入を抑制する。これにより、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｗが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｗ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中に粗大な炭化物が生成して、鋼材の低温靭性及び耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｗ含有量は０～１．５０％である。Ｗ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％である。Ｗ含有量の好ましい上限は１．３０％であり、さらに好ましくは１．１０％である。
　上述の鋼材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、及び、希土類元素からなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼材中のＳを硫化物として無害化する。その結果、これらの元素は鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。
　Ｃａ：０～０．０１００％
　カルシウム（Ｃａ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｃａ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｃａは鋼材中のＳを硫化物として無害化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｃａが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｃａ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｃａ含有量は０～０．０１００％である。Ｃａ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００６％である。Ｃａ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
　Ｍｇ：０～０．０１００％
　マグネシウム（Ｍｇ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｍｇ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｍｇは鋼材中のＳを硫化物として無害化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｍｇが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｍｇ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｍｇ含有量は０～０．０１００％である。Ｍｇ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００６％である。Ｍｇ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
　Ｚｒ：０～０．０１００％
　ジルコニウム（Ｚｒ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｚｒ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｚｒは鋼材中のＳを硫化物として無害化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｚｒが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｚｒ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｚｒ含有量は０～０．０１００％である。Ｚｒ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００６％である。Ｚｒ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
　希土類元素（ＲＥＭ）：０～０．０１００％
　希土類元素（ＲＥＭ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、ＲＥＭ含有量は０％であってもよい。含有される場合、ＲＥＭは鋼材中のＳを硫化物として無害化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。ＲＥＭはさらに、鋼材中のＰと結合して、結晶粒界におけるＰの偏析を抑制する。そのため、Ｐの偏析に起因した鋼材の耐ＳＳＣ性の低下が抑制される。ＲＥＭが少しでも含有されれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果がある程度得られる。しかしながら、ＲＥＭ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、ＲＥＭ含有量は０～０．０１００％である。ＲＥＭ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００６％である。ＲＥＭ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
　なお、本明細書におけるＲＥＭとは、原子番号２１番のスカンジウム（Ｓｃ）、原子番号３９番のイットリウム（Ｙ）、及び、ランタノイドである原子番号５７番のランタン（Ｌａ）～原子番号７１番のルテチウム（Ｌｕ）からなる群から選択される１種以上の元素を意味する。また、本明細書におけるＲＥＭ含有量とは、これら元素の合計含有量を意味する。
　［降伏強度］
　本実施形態による鋼材の降伏強度は８６２ＭＰａ以上である。本明細書でいう降伏強度は、引張試験で得られた０．６５％伸び時の応力（０．６５％耐力）を意味する。本実施形態による鋼材は、上述の化学組成を有し、後述する粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を満たすことで、降伏強度が８６２ＭＰａ以上であっても、サワー環境における優れた耐ＳＳＣ性を有する。なお、本実施形態において、鋼材の降伏強度の上限は特に限定されないが、たとえば、１０６９ＭＰａ（１５５ｋｓｉ）であり、好ましくは１０３４ＭＰａ（１５０ｋｓｉ）である。
　本実施形態による鋼材の降伏強度は、次の方法で求めることができる。具体的に、ＡＳＴＭ　Ｅ８／Ｅ８Ｍ（２０２１）に準拠した方法で、引張試験を行う。本実施形態による鋼材から、丸棒試験片を作製する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から丸棒試験片を作製する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、鋼板の圧延方向に平行な方向とする。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から丸棒試験片を作製する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、鋼管の管軸方向に平行な方向とする。鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２位置から丸棒試験片を作製する。本明細書において、Ｒ／２位置とは、丸鋼の軸方向に垂直な断面における半径Ｒの中心位置を意味する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、丸鋼の軸方向に平行な方向とする。丸棒試験片の大きさは、たとえば、平行部直径８．９ｍｍ、標点距離３５．６ｍｍである。丸棒試験片を用いて、常温（２５℃）、大気中で引張試験を実施して、得られた０．６５％伸び時の応力（０．６５％耐力）を降伏強度（ＭＰａ）と定義する。なお、本実施形態において降伏強度（ＭＰａ）は、得られた数値の小数第一位を四捨五入して求める。
　［粗大Ｓｉ酸化物の個数密度］
　上述のとおり、本明細書において、質量％で、Ｓｉ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物を、「粗大Ｓｉ酸化物」ともいう。本実施形態による鋼材は、上述の化学組成と上述の降伏強度とを有し、さらに、鋼材中において、質量％で、Ｓｉ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物（粗大Ｓｉ酸化物）の個数密度が、５個／１００ｍｍ2以下である。本実施形態による鋼材はさらに、降伏強度が９３１ＭＰａ以上の場合、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が、５個／２００ｍｍ2以下である。
　すなわち、本実施形態による鋼材では、降伏強度が８６２～９３１ＭＰａ未満の場合、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が、５個／１００ｍｍ2以下（つまり、１０個／２００ｍｍ2以下）であり、降伏強度が９３１ＭＰａ以上の場合、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が、５個／２００ｍｍ2以下である。その結果、本実施形態による鋼材は、１２５ｋｓｉ以上の降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立することができる。本実施形態による鋼材において、降伏強度が８６２～９３１ＭＰａ未満の場合、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度の好ましい上限は、４個／１００ｍｍ2であり、さらに好ましくは３個／１００ｍｍ2である。本実施形態による鋼材において、降伏強度が９３１ＭＰａ以上の場合、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度の好ましい上限は、４個／２００ｍｍ2であり、さらに好ましくは３個／２００ｍｍ2である。なお、本実施形態による鋼材において、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度の下限は特に限定されず、０個／１００ｍｍ2、すなわち、０個／２００ｍｍ2であってもよい。
　本実施形態において、鋼材中の粗大Ｓｉ酸化物の個数密度は、次の方法で求めることができる。まず、本実施形態による鋼材から、圧延方向及び圧下方向を含む面を観察面とする試験片を作製する。具体的に、鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から、圧延方向と板厚方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から、管軸方向と管径方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２位置を中央に含み、軸方向と径方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。
　作製した試験片の観察面を鏡面に研磨した後、測定を行う。観察面の面積は限定されないが、たとえば、３００ｍｍ2（２０ｍｍ×１５ｍｍ）とする。観察面において、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物の個数を求める。具体的には、まず観察面における粒子をコントラストから特定する。特定した各粒子について、元素濃度分析（ＥＤＳ分析）を実施する。ＥＤＳ分析では、加速電圧を２０ｋＶとし、対象元素をＮ、Ｏ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂとして定量する。各粒子のＥＤＳ分析結果に基づいて、質量％でＳｉ含有量が２０％以上であり、かつ、Ｏ含有量が１０％以上である場合、その粒子を「Ｓｉ酸化物」と特定する。
　観察面において特定されたＳｉ酸化物のうち、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物（粗大Ｓｉ酸化物）を特定し、粗大Ｓｉ酸化物の総個数を求める。なお、Ｓｉ酸化物の長径は、周知の方法で求めることができる。なお、本明細書において、Ｓｉ酸化物の長径とは、観察面において、Ｓｉ酸化物の外周の任意の２点を結ぶ線分のうち、最大の線分（μｍ）を意味する。粗大Ｓｉ酸化物の総個数と、観察面の総面積とに基づいて、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度（個／１００ｍｍ2、又は、個／２００ｍｍ2）を求める。なお、本実施形態において粗大Ｓｉ酸化物の個数密度（個／１００ｍｍ2、又は、個／２００ｍｍ2）は、得られた数値の小数第一位を四捨五入して求める。また、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度の測定は、走査電子顕微鏡に組成分析機能を付与された装置（ＳＥＭ－ＥＤＳ装置）を用いて行うことができる。ＳＥＭ－ＥＤＳ装置としてたとえば、ＦＥＩ（ＡＳＰＥＸ）社製の自動分析装置である商品名：Ｍｅｔａｌｓ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ａｎａｌｙｚｅｒを用いることができる。
　［耐ＳＳＣ性］
　本実施形態による鋼材の耐ＳＳＣ性は、ＮＡＣＥ　ＴＭ０１７７－２０１６　Ｍｅｔｈｏｄ　Ａに準拠した方法で実施する耐ＳＳＣ性試験によって評価できる。具体的に、次の方法で評価することができる。
　酢酸でｐＨ３．５に調整した、５．０質量％塩化ナトリウムと０．４質量％酢酸ナトリウムとの混合水溶液（ＮＡＣＥ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　Ｂ）を、試験溶液とする。本実施形態による鋼材から、丸棒試験片を作製する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から丸棒試験片を作製する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、鋼板の圧延方向に平行な方向とする。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から丸棒試験片を作製する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、鋼管の管軸方向に平行な方向とする。鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２位置から丸棒試験片を作製する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、丸鋼の軸方向に平行な方向とする。丸棒試験片の大きさは、たとえば、径６．３５ｍｍ、平行部の長さ２５．４ｍｍである。なお、丸棒試験片の軸方向は、鋼材の圧延方向と平行である。
　［降伏強度が９３１ＭＰａ未満の場合］
　鋼材の降伏強度が９３１ＭＰａ未満の場合、作製した丸棒試験片に対し、実降伏応力の９０％に相当する応力を負荷する。試験容器に２４℃の試験溶液を、応力を付加した丸棒試験片が浸漬するように注入し、試験浴とする。試験浴を脱気した後、０．１ａｔｍのＨ2Ｓガスと０．９ａｔｍのＣＯ2ガスとの混合ガスを試験浴に吹き込み、試験浴に飽和させる。混合ガスを飽和させた試験浴を、２４℃で１４４０時間、保持する。本実施形態による鋼材は、降伏強度が９３１ＭＰａ未満の場合、上記条件で実施した耐ＳＳＣ性試験において、１４４０時間経過後に、割れが確認されない。
　［降伏強度が９３１ＭＰａ以上の場合］
　鋼材の降伏強度が９３１ＭＰａ以上の場合、作製した丸棒試験片に対し、実降伏応力の９０％に相当する応力を負荷する。試験容器に２４℃の試験溶液を、応力を付加した丸棒試験片が浸漬するように注入し、試験浴とする。試験浴を脱気した後、０．０１ａｔｍのＨ2Ｓガスと０．９９ａｔｍのＣＯ2ガスとの混合ガスを試験浴に吹き込み、試験浴に飽和させる。混合ガスを飽和させた試験浴を、２４℃で１４４０時間、保持する。本実施形態による鋼材は、降伏強度が９３１ＭＰａ以上の場合、上記条件で実施した耐ＳＳＣ性試験において、１４４０時間経過後に、割れが確認されない。
　［ミクロ組織］
　本実施形態による鋼材のミクロ組織は、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率の合計が９０％以上である。ミクロ組織の残部はたとえば、フェライト、又は、パーライトである。上述の化学組成を有する鋼材のミクロ組織が、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率の合計が９０％以上を含有すれば、本実施形態の他の構成を満たすことを条件に、サワー環境において優れた耐ＳＳＣ性を示す。すなわち、本実施形態では、鋼材が優れた耐ＳＳＣ性を有していれば、ミクロ組織は焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率の合計が９０％以上であると判断する。
　なお、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率を観察により求める場合、以下の方法で求めることができる。まず、本実施形態による鋼材から、観察面を有する試験片を作製する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から、圧延方向と板厚方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から、管軸方向と管径方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２位置を中央に含み、軸方向と径方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。
　試験片の観察面を鏡面に研磨した後、ナイタール腐食液に１０秒程度浸漬して、エッチングによる組織現出を行う。エッチングした観察面を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて、二次電子像にて１０視野観察する。視野面積は、たとえば、０．０１ｍｍ2（倍率１０００倍）である。各視野において、コントラストから焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトを特定する。特定した焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの面積率を求める。面積率を求める方法は特に限定されず、周知の方法でよい。たとえば、画像解析によって、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの面積率を求めることができる。本実施形態では、全ての視野で求めた、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの面積率の算術平均値を、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率と定義する。
　［鋼材の形状］
　上述のとおり、本実施形態による鋼材の形状は特に限定されない。鋼材は、たとえば、鋼管、鋼板、及び、丸鋼である。鋼材が油井用鋼管である場合、好ましい肉厚は９～６０ｍｍである。より好ましくは、本実施形態による鋼材は、継目無鋼管である。本実施形態による鋼材が継目無鋼管である場合、肉厚が１５ｍｍ以上の厚肉の継目無鋼管であっても、１２５ｋｓｉ以上の降伏強度と、サワー環境における優れた耐ＳＳＣ性を有する。
　［製造方法］
　本実施形態による鋼材の製造方法を説明する。以下、本実施形態による鋼材の一例として、継目無鋼管の製造方法を説明する。継目無鋼管の製造方法は、素材を準備する工程（製鋼工程）と、素材を熱間加工して素管を製造する工程（熱間加工工程）と、素管に対して焼入れ及び焼戻しを実施して、継目無鋼管とする工程（焼入れ工程及び焼戻し工程）とを備える。なお、本実施形態による製造方法は、以下に説明する製造方法に限定されない。以下、各工程について詳述する。
　［製鋼工程］
　製鋼工程では、初めに、周知の方法で製造された溶銑に対して、転炉での精錬（一次精錬）を実施する。一次精錬された溶鋼に対して、二次精錬を実施する。二次精錬において、成分調整の合金元素の添加を実施して、上述の化学組成を満たす溶鋼を製造する。
　二次精錬は、たとえば、ＲＨ（Ｒｕｈｒｓｔａｈｌ－Ｈａｕｓｅｎ）真空脱ガス処理を実施する。その後、合金成分の最終調整を行う。二次精錬では、複合精錬を実施してもよい。この場合、ＲＨ真空脱ガス処理の前にたとえば、ＬＦ（Ｌａｄｌｅ　Ｆｕｒｎａｃｅ）、又は、ＶＡＤ（Ｖａｃｕｕｍ　Ａｒｃ　Ｄｅｇａｓｓｉｎｇ）を用いた精錬処理を実施する。
　二次精錬が実施された溶鋼を用いて、素材を製造する。具体的には、二次精錬が実施された溶鋼を用いて連続鋳造法により鋳片（スラブ、ブルーム、又は、ビレット）を製造する。連続鋳造法では、まず、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注湯する。このとき、取鍋のノズルを封止するため、ノズルには通常、詰め砂が封入されている。そのため、取鍋からタンディッシュへ、溶鋼と一緒に詰め砂が混入する場合がある。また、上述の化学組成を有する素材を製造する際、詰め砂としてＳｉ酸化物が用いられる場合がある。この場合、製造された素材には、Ｓｉ酸化物が導入される懸念がある。
　そこで、本実施形態では、取鍋のノズルに封入されるＳｉ酸化物がタンディッシュ内に導入されるのを防止するため、溶鋼と、Ｓｉ酸化物とを分離する。Ｓｉ酸化物を分離する方法は特に限定されないが、たとえば、次の方法を用いることができる。取鍋のノズルの下方であって、タンディッシュの開口部の上方に、傾斜をつけた金属板を配置する。取鍋のノズルを開放した際、まず、Ｓｉ酸化物がノズルから排出され、続いて溶鋼が排出される。ここで、Ｓｉ酸化物は溶鋼と比較して軽い。そのため、ノズルから排出されるＳｉ酸化物は、金属板の傾斜に沿って、タンディッシュの開口部の外へと誘導される。金属板の傾斜は、たとえば、底面の無い錐体状に加工した金属板を、取鍋のノズルの直下に頂点が来るように配置することによって設けられてもよく、他の方法によって設けられてもよい。また、金属板は１枚で用いてもよく、複数の金属板を重ねて用いてもよい。さらに、金属板の厚さは特に限定されないが、たとえば、１～１０ｍｍ程度である。
　ノズルからＳｉ酸化物が排出された後、溶鋼が排出される。このとき、ノズルから排出される溶鋼は、金属板とともに開口部を通ってタンディッシュへ導入される。すなわち、本実施形態において、金属板の一部又は全部はタンディッシュへ導入され、溶鋼に混入してもよい。そのため、本実施形態における金属板は、溶鋼に含まれる合金元素からなる金属板とするのが好ましい。溶鋼に含まれる合金元素からなる金属板として、たとえば、アルミニウム板を用いることができる。なお、本明細書において、アルミニウム板とは、アルミニウム及び残部不純物からなる金属板を意味する。
　好ましくは、ノズルからＳｉ酸化物が排出された後、溶鋼が排出される前に、ノズルの下方から金属板を除去する。この場合、金属板に付着したＳｉ酸化物が溶鋼に混入するのを防ぐことができる。その結果、製造された鋼材において、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を５個／２００ｍｍ2以下にまで低減できる場合がある。したがって、本実施形態では、ノズルからＳｉ酸化物が排出された後、溶鋼が排出される前に、ノズルの下方から金属板を除去するのが好ましい。
　金属板をノズルの下方から除去する方法は特に限定されないが、たとえば、金属板の一部に孔を形成しておき、先端にフックが形成された棒を用いて除去してもよい。この場合、棒の先端のフックを金属板の孔に引っ掛け、棒を引っ張ることによって金属板を除去することができる。以上の方法により、Ｓｉ酸化物を溶鋼から分離して、溶鋼をタンディッシュへ導入することができる。なお、Ｓｉ酸化物を溶鋼から分離する方法は、上述の方法に限定されない。
　以上の方法により、溶鋼を鋳造して、素材を製造する。素材は、断面円形状のビレット（丸ビレット）が好ましい。素材を製造する方法は、特に限定されない。たとえば、連続鋳造法により、溶鋼を丸ビレットに鋳造してもよい。又は、溶鋼を鋳造して、断面矩形状のビレットを製造してもよく、ブルームを製造してもよい。これらの場合、分塊圧延を実施して、断面矩形状のビレット、又は、ブルームから、丸ビレットを製造するのが好ましい。
　［熱間加工工程］
　熱間加工工程では、準備された素材を熱間加工して中間鋼材を製造する。鋼材が継目無鋼管である場合、中間鋼材は素管に相当する。始めに、ビレットを加熱炉で加熱する。加熱温度は特に限定されないが、たとえば、１１００～１３００℃である。加熱炉から抽出されたビレットに対して熱間加工を実施して、素管（継目無鋼管）を製造する。熱間加工の方法は、特に限定されず、周知の方法でよい。
　たとえば、熱間加工としてマンネスマン法を実施して、素管を製造してもよい。この場合、穿孔機により丸ビレットを穿孔圧延する。穿孔圧延する場合、穿孔比は特に限定されないが、たとえば、１．０～４．０である。穿孔圧延された丸ビレットをさらに、マンドレルミル、レデューサー、サイジングミル等により熱間圧延して素管にする。熱間加工工程での累積の減面率はたとえば、２０～７０％である。
　他の熱間加工方法を実施して、ビレットから素管を製造してもよい。たとえば、カップリングのように短尺の厚肉鋼材である場合、エルハルト法等の鍛造により素管を製造してもよい。以上の工程により素管が製造される。素管の肉厚は特に限定されないが、たとえば、９～６０ｍｍである。
　熱間加工により製造された素管は空冷されてもよい（Ａｓ－Ｒｏｌｌｅｄ）。熱間加工により製造された素管は、常温まで冷却せずに、熱間加工後に直接焼入れを実施してもよく、熱間加工後に補熱（再加熱）した後、焼入れを実施してもよい。
　熱間加工後に直接焼入れ、又は、補熱した後焼入れを実施する場合、焼入れ途中に冷却の停止、又は、緩冷却を実施してもよい。この場合、素管に焼割れが発生するのを抑制できる。熱間加工後に直接焼入れ、又は、補熱した後焼入れを実施する場合さらに、焼入れ後であって次工程の熱処理前に、応力除去焼鈍（ＳＲ）を実施してもよい。この場合、素管の残留応力が除去される。
　鋼材が丸鋼の場合、初めに、素材を加熱炉で加熱する。加熱温度は特に限定されないが、たとえば、１１００～１３００℃である。加熱炉から抽出された素材に対して熱間加工を実施して、軸方向に垂直な断面が円形の中間鋼材を製造する。熱間加工はたとえば、分塊圧延機による分塊圧延、又は、連続圧延機による熱間圧延である。連続圧延機は、上下方向に並んで配置された一対の孔型ロールを有する水平スタンドと、水平方向に並んで配置された一対の孔型ロールを有する垂直スタンドとが交互に配列されている。
　鋼材が鋼板の場合、初めに、素材を加熱炉で加熱する。加熱温度は特に限定されないが、たとえば、１１００～１３００℃である。加熱炉から抽出された素材に対して、分塊圧延機、及び、連続圧延機を用いて熱間圧延を実施して、鋼板形状の中間鋼材を製造する。
　以上のとおり、熱間加工工程では、準備された素材を熱間加工して、中間鋼材を製造する。以下、焼入れ工程について詳述する。
　［焼入れ工程］
　焼入れ工程では、準備された中間鋼材（素管）に対して、焼入れを実施する。本明細書において、「焼入れ」とは、Ａ3点以上の中間鋼材を急冷することを意味する。好ましい焼入れ温度は８００～１０００℃である。焼入れ温度が高すぎれば、旧γ粒の結晶粒が粗大になり、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する場合がある。したがって、焼入れ温度は８００～１０００℃であるのが好ましい。
　本明細書において、焼入れ温度とは、熱間加工後に直接焼入れを実施する場合、最終の熱間加工を実施する装置の出側に設置された温度計で測定された、中間鋼材の表面温度に相当する。焼入れ温度とはさらに、熱間加工後に補熱又は再加熱した後、焼入れを実施する場合、補熱又は再加熱を実施する炉の温度に相当する。
　焼入れ方法はたとえば、焼入れ開始温度から中間鋼材（素管）を連続的に冷却し、素管の表面温度を連続的に低下させる。連続冷却処理の方法は特に限定されず、周知の方法でよい。連続冷却処理の方法はたとえば、水槽に素管を浸漬して冷却する方法や、シャワー水冷又はミスト冷却により素管を加速冷却する方法である。
　焼入れ時の冷却速度が遅すぎれば、マルテンサイト及びベイナイト主体のミクロ組織とならず、本実施形態で規定する機械的特性（１２５ｋｓｉ以上の降伏強度）が得られない。この場合さらに、優れた低温靭性及び優れた耐ＳＳＣ性が得られない。
　したがって、上述のとおり、本実施形態による鋼材の製造方法では、焼入れ時に中間鋼材を急冷する。具体的には、焼入れ工程において、焼入れ時の中間鋼材（素管）の表面温度が８００～５００℃の範囲における平均冷却速度を、焼入れ時冷却速度ＣＲ800-500と定義する。より具体的には、焼入れ時冷却速度ＣＲ800-500は、焼入れされる中間鋼材の断面内で最も遅く冷却される部位（たとえば、両表面を強制冷却する場合、中間鋼材厚さの中心部）において測定された温度から決定される。
　好ましい焼入れ時冷却速度ＣＲ800-500は３００℃／分以上である。より好ましい焼入れ時冷却速度ＣＲ800-500の下限は４５０℃／分であり、さらに好ましくは６００℃／分である。焼入れ時冷却速度ＣＲ800-500の上限は特に規定しないが、たとえば、６００００℃／分である。
　好ましくは、素管に対してオーステナイト域での加熱を複数回実施した後、焼入れを実施する。この場合、焼入れ前のオーステナイト粒が微細化されるため、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。複数回焼入れを実施することにより、オーステナイト域での加熱を複数回繰り返してもよいし、焼準及び焼入れを実施することにより、オーステナイト域での加熱を複数回繰り返してもよい。また、焼入れと後述する焼戻しとを組合せて、複数回実施してもよい。すなわち、複数回の焼入れ焼戻しを実施してもよい。この場合、鋼材の耐ＳＳＣ性がさらに高まる。以下、焼戻し工程について詳述する。
　［焼戻し工程］
　焼戻し工程では、上述の焼入れが実施された素管に対して、焼戻しを実施する。本明細書において、「焼戻し」とは、焼入れ後の中間鋼材をＡc1点未満の温度で再加熱して、保持することを意味する。ここで、焼戻し温度とは、焼入れ後の中間鋼材を加熱して、保持する際の炉の温度に相当する。焼戻し時間とは、中間鋼材の温度が所定の焼戻し温度に到達してから、熱処理炉から抽出されるまでの時間を意味する。
　焼戻し温度は、継目無鋼管の化学組成、及び、得ようとする降伏強度に応じて適宜調整する。つまり、本実施形態の化学組成を有する素管に対して、焼戻し温度を調整して、継目無鋼管の降伏強度を８６２ＭＰａ以上に調整する。なお、当業者であれば、焼戻し温度を調整して、継目無鋼管の降伏強度を８６２ＭＰａ以上、及び、９３１ＭＰａ以上に調整することは、当然に可能である。具体的に、本実施形態による焼戻し工程において、好ましい焼戻し温度は６５０～６９０℃である。焼戻し温度のより好ましい下限は６５５℃である。焼戻し温度のより好ましい上限は６８５℃である。
　焼戻し時間が短すぎれば、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイト主体のミクロ組織が得られない場合がある。一方、焼戻し時間が長すぎれば、上記効果は飽和する。したがって、本実施形態の焼戻し工程において、焼戻し時間は１０～９０分とするのが好ましい。焼戻し時間のより好ましい下限は１５分である。焼戻し時間のより好ましい上限は８０分である。
　以上の製造方法によって、本実施形態による鋼材を製造することができる。なお、上述の製造方法では、一例として継目無鋼管の製造方法を説明した。しかしながら、本実施形態による鋼材は、鋼板や他の形状であってもよい。鋼板や他の形状の製造方法も、上述の製造方法と同様に、たとえば、準備工程と、焼入れ工程と、焼戻し工程とを備える。さらに、上述の製造方法は一例であり、他の製造方法によって製造されてもよい。
　以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。
　実施例１では、降伏強度が８６２～９３１ＭＰａ未満の鋼材について評価した。具体的に、まず、表１－１及び表１－２に示す化学組成を有する溶鋼を製造した。なお、表１－２中の「－」は、各元素の含有量が不純物レベルであることを意味する。具体的に、鋼ＡのＶ含有量、Ｃｕ含有量、Ｎｉ含有量、及び、Ｗ含有量は、小数第三位を四捨五入して、０％であったことを意味する。さらに、鋼ＡのＣａ含有量、Ｍｇ含有量、Ｚｒ含有量、及び、希土類元素（ＲＥＭ）含有量は、小数第五位を四捨五入して、０％であったことを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記溶鋼を用いて、連続鋳造法によって丸ビレットを製造した。連続鋳造法において、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を導入する際、タンディッシュの開口部上方に、底面の無い錐体状に加工した金属板を、取鍋のノズルの直下に頂点が来るように配置した。タンディッシュの開口部上方に、上記形状の金属板を配置したか否かを、表２に示す。具体的に、タンディッシュの開口部上方に、上記形状の金属板を配置した場合、表２の「金属板」欄に「Ａ」と示す。タンディッシュの開口部上方に、上記形状の金属板を配置しなかった場合、表２の「金属板」欄に「Ｂ」と示す。なお、タンディッシュの開口部上方に配置した、上記形状の金属板は、アルミニウム板とした。具体的に、厚さ２ｍｍのアルミニウム板を３枚重ねて使用した。また、試験番号３、８～１０、及び、１２では、ノズルからＳｉ酸化物が排出された後、溶鋼が排出される前に、先端にフックの形成された棒を用いてノズルの下方から金属板を除去した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　製造した試験番号１～１９の丸ビレットを１２５０℃で１時間保持した後、マンネスマン－マンドレル方式による熱間圧延を実施して、試験番号１～１９の素管（継目無鋼管）を製造した。さらに、得られた試験番号１～１９の素管に対して、焼入れを実施した。具体的には、試験番号１～１９の素管を、表２の「焼入れ」欄に記載の焼入れ温度（℃）で焼入れ時間（分）だけ保持した後、シャワー水冷による焼入れを実施した。なお、試験番号１～１９において、焼入れ時冷却速度ＣＲ800-500は、いずれも４８０～３００００℃／分の範囲内であった。ここで、表２に記載の焼入れ温度（℃）は、素管を加熱した熱処理炉の温度（℃）とした。さらに、表２に記載の焼入れ時間（分）は、素管を焼入れ温度で保持した時間（分）とした。
　得られた試験番号１～１９の素管に対して、焼戻しを実施した。具体的には、試験番号１～１９の素管を、表２の「焼戻し」欄に記載の焼戻し温度（℃）で焼戻し時間（分）だけ保持する焼戻しを実施した。ここで、表２に記載の焼戻し温度（℃）は、素管を加熱した焼戻し炉の温度（℃）とした。さらに、表２に記載の焼戻し時間（分）は、素管を焼戻し温度で保持した時間（分）とした。以上の製造工程により、試験番号１～１９の継目無鋼管を得た。
　［評価試験］
　上記の焼戻し後の試験番号１～１９の継目無鋼管に対して、以下に説明する引張試験、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度測定試験、及び、耐ＳＳＣ性試験を実施した。
　［引張試験］
　試験番号１～１９の継目無鋼管に対して、引張試験を実施して、降伏強度を求めた。引張試験はＡＳＴＭ　Ｅ８／Ｅ８Ｍ（２０２１）に準拠して行った。試験番号１～１９の継目無鋼管の肉厚中央部から、平行部直径８．９ｍｍ、標点距離３５．６ｍｍの丸棒試験片を作製した。丸棒試験片の軸方向は、継目無鋼管の管軸方向と平行であった。作製した丸棒試験片を用いて、常温（２５℃）、大気中にて引張試験を実施して、試験番号１～１９の継目無鋼管の降伏強度（ＭＰａ）を得た。なお、本実施例では、引張試験で得られた０．６５％伸び時の応力（０．６５％耐力）を、降伏強度と定義した。試験番号１～１９について、得られた降伏強度（ＭＰａ）を「ＹＳ（ＭＰａ）」として表２に示す。
　［粗大Ｓｉ酸化物の個数密度測定試験］
　試験番号１～１９の継目無鋼管に対して、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度測定試験を実施して、長径５．０μｍ以上のＳｉ酸化物（粗大Ｓｉ酸化物）の個数密度を求めた。試験番号１～１９の継目無鋼管の肉厚中央部から作製した試験片を用いて、上述の方法で、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を求めた。試験番号１～１９について、得られた粗大Ｓｉ酸化物の個数密度（個／１００ｍｍ2）を、表２の「粗大Ｓｉ酸化物（個／１００ｍｍ2）」欄に示す。
　［耐ＳＳＣ性試験］
　試験番号１～１９の継目無鋼管に対して、ＮＡＣＥ　ＴＭ０１７７－２０１６　Ｍｅｔｈｏｄ　Ａに準拠した方法で耐ＳＳＣ性試験を実施して、耐ＳＳＣ性を評価した。具体的には、試験番号１～１９の継目無鋼管の肉厚中央部から、径６．３５ｍｍ、平行部の長さ２５．４ｍｍの丸棒試験片を作製した。作製した試験片のうち３本に対して、耐ＳＳＣ性試験を実施した。なお、試験片の軸方向は、管軸方向に平行であった。
　試験番号１～１９の丸棒試験片の軸方向に引張応力を負荷した。このとき、与えられる応力が各鋼板の実降伏応力の９０％になるように調整した。試験溶液は、酢酸でｐＨ３．５に調整した、５．０質量％塩化ナトリウムと０．４質量％酢酸ナトリウムとの混合水溶液（ＮＡＣＥ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　Ｂ）を用いた。３つの試験容器に２４℃の試験溶液をそれぞれ注入し、試験浴とした。応力が付加された３本の丸棒試験片を、１本ずつ異なる試験容器の試験浴に浸漬した。各試験浴を脱気した後、０．１ａｔｍのＨ2Ｓガスと０．９ａｔｍのＣＯ2ガスとの混合ガスを試験浴に吹き込み、飽和させた。０．０１ａｔｍのＨ2Ｓガスと０．９９ａｔｍのＣＯ2ガスとの混合ガスが飽和した試験浴を、２４℃で１４４０時間保持した。
　１４４０時間保持後の試験番号１～１９の丸棒試験片に対して、硫化物応力割れ（ＳＳＣ）の発生の有無を観察した。具体的には、１４４０時間保持後の丸棒試験片を、肉眼で観察した。試験番号１～１９について、３本の丸棒試験片のうちＳＳＣが発生した本数を、表２の「ＳＳＣ発生本数（本）」欄に示す。
　［試験結果］
　表１－１、表１－２、及び、表２を参照して、試験番号１～１２の継目無鋼管の化学組成は適切であり、製造方法も上述の好ましい条件を満たしていた。その結果、これらの継目無鋼管は、降伏強度が８６２～９３１ＭＰａ未満であり、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が５個／１００ｍｍ2以下であった。その結果、これらの継目無鋼管は、耐ＳＳＣ性試験において、ＳＳＣが発生しなかった。すなわち、試験番号１～１２の継目無鋼管は、８６２～９３１ＭＰａ未満の降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを有していた。
　一方、試験番号１３及び１４の継目無鋼管は、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が５個／１００ｍｍ2を超えた。その結果、耐ＳＳＣ性試験において、試験片にＳＳＣが発生した。すなわち、試験番号１３及び１４の継目無鋼管は、優れた耐ＳＳＣ性を有していなかった。
　試験番号１５の継目無鋼管は、Ｍｎ含有量が高すぎた。その結果、耐ＳＳＣ性試験において、試験片にＳＳＣが発生した。すなわち、試験番号１５の継目無鋼管は、優れた耐ＳＳＣ性を有していなかった。
　試験番号１６の継目無鋼管は、Ｍｏ含有量が低すぎた。その結果、耐ＳＳＣ性試験において、試験片にＳＳＣが発生した。すなわち、試験番号１６の継目無鋼管は、優れた耐ＳＳＣ性を有していなかった。
　試験番号１７の継目無鋼管は、Ｓ含有量が高すぎた。その結果、耐ＳＳＣ性試験において、試験片にＳＳＣが発生した。すなわち、試験番号１７の継目無鋼管は、優れた耐ＳＳＣ性を有していなかった。
　試験番号１８の継目無鋼管は、Ｐ含有量が高すぎた。その結果、耐ＳＳＣ性試験において、試験片にＳＳＣが発生した。すなわち、試験番号１８の継目無鋼管は、優れた耐ＳＳＣ性を有していなかった。
　試験番号１９の継目無鋼管は、Ｏ含有量が高すぎた。その結果、耐ＳＳＣ性試験において、試験片にＳＳＣが発生した。すなわち、試験番号１９の継目無鋼管は、優れた耐ＳＳＣ性を有していなかった。
　実施例２では、降伏強度が９３１ＭＰａ以上の鋼材について評価した。具体的に、まず、表３－１及び表３－２に示す化学組成を有する溶鋼を製造した。なお、表３－２中の「－」は、各元素の含有量が不純物レベルであることを意味する。具体的に、鋼ＲのＣｕ含有量、Ｎｉ含有量、及び、Ｗ含有量は、小数第三位を四捨五入して、０％であったことを意味する。さらに、鋼ＲのＣａ含有量、Ｍｇ含有量、Ｚｒ含有量、及び、希土類元素（ＲＥＭ）含有量は、小数第五位を四捨五入して、０％であったことを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　上記溶鋼を用いて、連続鋳造法によって丸ビレットを製造した。連続鋳造法において、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を導入する際、タンディッシュの開口部上方に、底面の無い錐体状に加工した金属板を、取鍋のノズルの直下に頂点が来るように配置した。タンディッシュの開口部上方に、上記形状の金属板を配置したか否かを、表４に示す。具体的に、タンディッシュの開口部上方に、上記形状の金属板を配置した場合、表４の「金属板」欄に「Ａ」と示す。タンディッシュの開口部上方に、上記形状の金属板を配置しなかった場合、表４の「金属板」欄に「Ｂ」と示す。なお、タンディッシュの開口部上方に配置した、上記形状の金属板は、アルミニウム板とした。具体的に、厚さ２ｍｍのアルミニウム板を３枚重ねて使用した。また、上記形状の金属板を配置した実施例では、ノズルからＳｉ酸化物が排出された後、溶鋼が排出される前に、先端にフックの形成された棒を用いてノズルの下方から金属板を除去した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　製造した試験番号２０～４０の丸ビレットを１２５０℃で１時間保持した後、マンネスマン－マンドレル方式による熱間圧延を実施して、試験番号２０～４０の素管（継目無鋼管）を製造した。さらに、得られた試験番号２０～４０の素管に対して、焼入れを実施した。具体的には、試験番号２０～４０の素管を、表４の「焼入れ」欄に記載の焼入れ温度（℃）で焼入れ時間（分）だけ保持した後、シャワー水冷による焼入れを実施した。なお、試験番号２０～４０において、焼入れ時冷却速度ＣＲ800-500は、いずれも４８０～３００００℃／分の範囲内であった。ここで、表４に記載の焼入れ温度（℃）は、素管を加熱した熱処理炉の温度（℃）とした。さらに、表４に記載の焼入れ時間（分）は、素管を焼入れ温度で保持した時間（分）とした。
　さらに、試験番号２２の素管に対して、２回目の焼入れを実施した。具体的に、試験番号３の素管を９００℃の熱処理炉で１０分間保持した後、シャワー水冷による焼入れを実施した。なお、試験番号２２の素管に対して実施した２回目の焼入れについても、焼入れ時冷却速度ＣＲ800-500は、いずれも４８０～３００００℃／分の範囲内であった。
　得られた試験番号２０～４０の素管に対して、焼戻しを実施した。具体的には、試験番号２０～４０の素管を、表４の「焼戻し」欄に記載の焼戻し温度（℃）で焼戻し時間（分）だけ保持する焼戻しを実施した。ここで、表４に記載の焼戻し温度（℃）は、素管を加熱した焼戻し炉の温度（℃）とした。さらに、表４に記載の焼戻し時間（分）は、素管を焼戻し温度で保持した時間（分）とした。以上の製造工程により、試験番号２０～４０の継目無鋼管を得た。
　［評価試験］
　上記の焼戻し後の試験番号２０～４０の継目無鋼管に対して、以下に説明する引張試験、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度測定試験、及び、耐ＳＳＣ性試験を実施した。
　［引張試験］
　試験番号２０～４０の継目無鋼管に対して、引張試験を実施して、降伏強度を求めた。引張試験はＡＳＴＭ　Ｅ８／Ｅ８Ｍ（２０２１）に準拠して行った。試験番号２０～４０の継目無鋼管の肉厚中央部から、平行部直径８．９ｍｍ、標点距離３５．６ｍｍの丸棒試験片を作製した。丸棒試験片の軸方向は、継目無鋼管の管軸方向と平行であった。作製した丸棒試験片を用いて、常温（２５℃）、大気中にて引張試験を実施して、試験番号２０～４０の継目無鋼管の降伏強度（ＭＰａ）を得た。なお、本実施例では、引張試験で得られた０．６５％伸び時の応力（０．６５％耐力）を、降伏強度と定義した。試験番号２０～４０について、得られた降伏強度（ＭＰａ）を「ＹＳ（ＭＰａ）」として表４に示す。
　［粗大Ｓｉ酸化物の個数密度測定試験］
　試験番号２０～４０の継目無鋼管に対して、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度測定試験を実施して、長径５．０μｍ以上のＳｉ酸化物（粗大Ｓｉ酸化物）の個数密度を求めた。試験番号２０～４０の継目無鋼管の肉厚中央部から作製した試験片を用いて、上述の方法で、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を求めた。試験番号２０～４０について、得られた粗大Ｓｉ酸化物の個数密度（個／２００ｍｍ2）を、表４の「粗大Ｓｉ酸化物（個／２００ｍｍ2）」欄に示す。
　［耐ＳＳＣ性試験］
　試験番号２０～４０の継目無鋼管に対して、ＮＡＣＥ　ＴＭ０１７７－２０１６　Ｍｅｔｈｏｄ　Ａに準拠した方法で耐ＳＳＣ性試験を実施して、耐ＳＳＣ性を評価した。具体的には、試験番号２０～４０の継目無鋼管の肉厚中央部から、径６．３５ｍｍ、平行部の長さ２５．４ｍｍの丸棒試験片を作製した。作製した試験片のうち３本に対して、耐ＳＳＣ性試験を実施した。なお、試験片の軸方向は、管軸方向に平行であった。
　試験番号２０～４０の丸棒試験片の軸方向に引張応力を負荷した。このとき、与えられる応力が各鋼板の実降伏応力の９０％になるように調整した。試験溶液は、酢酸でｐＨ３．５に調整した、５．０質量％塩化ナトリウムと０．４質量％酢酸ナトリウムとの混合水溶液（ＮＡＣＥ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　Ｂ）を用いた。３つの試験容器に２４℃の試験溶液をそれぞれ注入し、試験浴とした。応力が付加された３本の丸棒試験片を、１本ずつ異なる試験容器の試験浴に浸漬した。各試験浴を脱気した後、０．０１ａｔｍのＨ2Ｓガスと０．９９ａｔｍのＣＯ2ガスとの混合ガスを試験浴に吹き込み、飽和させた。０．０１ａｔｍのＨ2Ｓガスと０．９９ａｔｍのＣＯ2ガスとの混合ガスが飽和した試験浴を、２４℃で１４４０時間保持した。
　１４４０時間保持後の試験番号２０～４０の丸棒試験片に対して、硫化物応力割れ（ＳＳＣ）の発生の有無を観察した。具体的には、１４４０時間保持後の丸棒試験片を、肉眼で観察した。試験番号２０～４０について、３本の丸棒試験片のうちＳＳＣが発生した本数を、表４の「ＳＳＣ発生本数（本）」欄に示す。
　［試験結果］
　表３－１、表３－２、及び、表４を参照して、試験番号２０～３２の継目無鋼管の化学組成は適切であり、製造方法も上述の好ましい条件を満たしていた。その結果、これらの継目無鋼管は、降伏強度が９３１ＭＰａ以上であり、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が５個／２００ｍｍ2以下であった。その結果、これらの継目無鋼管は、耐ＳＳＣ性試験において、ＳＳＣが発生しなかった。すなわち、試験番号２０～３２の継目無鋼管は、９３１ＭＰａ以上の降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを有していた。
　一方、試験番号３３～３７の継目無鋼管は、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が５個／２００ｍｍ2を超えた。その結果、耐ＳＳＣ性試験において、試験片にＳＳＣが発生した。すなわち、試験番号３３～３７の継目無鋼管は、優れた耐ＳＳＣ性を有していなかった。
　試験番号３８の継目無鋼管は、Ｏ含有量が高すぎた。その結果、耐ＳＳＣ性試験において、試験片にＳＳＣが発生した。すなわち、試験番号３８の継目無鋼管は、優れた耐ＳＳＣ性を有していなかった。
　試験番号３９の継目無鋼管は、Ｍｏ含有量が低すぎた。その結果、耐ＳＳＣ性試験において、試験片にＳＳＣが発生した。すなわち、試験番号３９の継目無鋼管は、優れた耐ＳＳＣ性を有していなかった。
　試験番号４０の継目無鋼管は、Ｓ含有量が高すぎた。その結果、耐ＳＳＣ性試験において、試験片にＳＳＣが発生した。すなわち、試験番号４０の継目無鋼管は、優れた耐ＳＳＣ性を有していなかった。
　以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

Claims (3)

  1. 　鋼材であって、
    　質量％で、
    　Ｃ：０．１５～０．４５％、
    　Ｓｉ：０．０５～１．００％、
    　Ｍｎ：０．０５～０．３０％、
    　Ｐ：０．０３０％以下、
    　Ｓ：０．００５０％以下、
    　Ａｌ：０．００５～０．１００％、
    　Ｃｒ：０．３０～１．１０％、
    　Ｍｏ：０．４０～２．００％、
    　Ｔｉ：０．００２～０．０２０％、
    　Ｎｂ：０．００２～０．１００％、
    　Ｂ：０．０００５～０．００４０％、
    　Ｎ：０．０１００％以下、
    　Ｏ：０．００４０％未満、
    　Ｖ：０～０．３０％、
    　Ｃｕ：０～０．５０％、
    　Ｎｉ：０～０．５０％、
    　Ｗ：０～１．５０％、
    　Ｃａ：０～０．０１００％、
    　Ｍｇ：０～０．０１００％、
    　Ｚｒ：０～０．０１００％、
    　希土類元素：０～０．０１００％、及び、
    　残部がＦｅ及び不純物からなり、
    　降伏強度が８６２ＭＰａ以上であり、
    　前記鋼材中において、
    　質量％で、Ｓｉ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物の個数密度が、５個／１００ｍｍ2以下であり、
    　前記降伏強度が９３１ＭＰａ以上の場合、前記Ｓｉ酸化物の個数密度が、５個／２００ｍｍ2以下である、
    　鋼材。
  2. 　請求項１に記載の鋼材であって、
    　Ｖ：０．０１～０．３０％、
    　Ｃｕ：０．０１～０．５０％、
    　Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
    　Ｗ：０．０１～１．５０％、
    　Ｃａ：０．０００１～０．０１００％、
    　Ｍｇ：０．０００１～０．０１００％、
    　Ｚｒ：０．０００１～０．０１００％、及び、
    　希土類元素：０．０００１～０．０１００％からなる群から選択される１元素以上を含有する、
    　鋼材。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の鋼材であって、
    　前記鋼材は油井用鋼管である、
    　鋼材。
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