本发明专利技术提供一种具有优异的耐腐蚀性、耐SSC性和耐IGHIC性的马氏体系含Cr钢。本发明专利技术的马氏体系含Cr钢具有：化学组成，以质量％计含有Si：0.05～1.0％、Mn：0.1～1.0％、Cr：8～12％、V：0.01～1.0％、sol.Al：0.005～0.10％，余量由Fe和杂质组成，由“Cr‑16.6×C”定义的有效Cr量为8％以上，由“Mo+0.5×W”定义的Mo当量为0.03～2％；显微组织，原始奥氏体晶粒的粒度编号为8.0以上，含有以体积率计为0～5％的铁氧体和以体积率计为0～5％的奥氏体，余量由回火马氏体组成；和屈服强度，为379～低于551MPa，Mo和W的晶界偏析比为1.5以上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含Cr钢和钢管，更详细而言，涉及马氏体系含Cr钢和油井用钢管。
技术介绍
本说明书中，“油井用钢管”是指例如JIS G 0203(2009)的编号3514的定义栏中记载的油井用钢管。具体而言，“油井用钢管”是指在油井或天然气井的挖掘、原油或天然气的采集等中使用的套管、管道、钻杆(drill pipe)的统称。伴随腐蚀性低的井(油井和天然气井)的枯竭，腐蚀性高的井(以下，称为“高腐蚀性井”)的开发正在推进。高腐蚀性井大量含有腐蚀性物质。腐蚀性物质例如为硫化氢和二氧化碳等腐蚀性气体等。硫化氢会引起高强度的低合金钢的油井用钢管的硫化物应力开裂(Sulfide Stress Cracking，以下称为“SSC”。)。另一方面，二氧化碳会使钢的耐二氧化碳腐蚀性降低。因此，对于在高腐蚀性井中使用的油井用钢管，要求有高耐SSC性和高耐二氧化碳腐蚀性。已知铬(Cr)对于提高钢的耐二氧化碳腐蚀性是有效的。因此，在大量含有二氧化碳的井中，可以根据二氧化碳的分压、温度，使用以API L80 13Cr钢(普通的13Cr钢)、超级13Cr钢等为代表的、含13％左右Cr的马氏体系不锈钢、二相不锈钢等。然而，马氏体系不锈钢、二相不锈钢与低合金钢相比，在低分压(例如0.1气压以下)下便引起由硫化氢导致的SSC。因此，这些不锈钢不适合在含有大量硫化氢的环境(例如硫化氢的分压为1气压以上的环境)中使用。日本特开2000-63994号公报(专利文献1)和日本特开平7-76722号公报(专利文献2)提出了耐二氧化碳腐蚀性和耐SSC性优异的钢。专利文献1中，关于油井用含Cr钢管，记载了如下内容。油井用含Cr钢管以质量％计含有C：0.30％以下、Si：0.60％以下、Mn：0.30～1.50％、P：0.03％以下、S：0.005％以下、Cr：3.0～9.0％、Al：0.005％以下、余量由Fe和不可避免的杂质组成。油井用含Cr钢管还具有80ksi级(551～655MPa)的屈服强度。专利文献1中记载了：上述油井用含Cr钢管在二氧化碳分压1Mpa、温度100℃下的二氧化碳腐蚀试验中，腐蚀速度为0.100mm/年以下。专利文献1中还记载了：在依据NACE-TM0177-96method A的恒定载荷试验中，在试验溶液A(pH2.7)、附加应力551Mpa的条件下上述钢管未发生SSC。专利文献2中，关于油井用钢管用马氏体系不锈钢的制造方法，记载了如下内容。准备如下以马氏体为主体的钢：以质量％计含有C：0.1～0.3％、Si：<1.0％、Mn：0.1～1.0％、Cr：11～14％、Ni：<0.5％。使该钢加热至Ac3点与Ac1点之间的温度后，冷却至Ms点以下。然后，使钢加热至Ac1点以下的温度，冷却至常温。该制造方法是在淬火与回火的中间进行两相域热处理。由该制造方法制造的钢具有50kgf/mm2(490Mpa、71.1ksi)以下的低屈服强度。通常，碳钢和低合金钢的强度越低则抗硫化物开裂性越优异，认为马氏体系不锈钢也是同样的。以往的钢的热处理方法(实施正火和回火的方法)无法使钢的屈服强度(耐力)成为55～60kgf/mm2(539～588Mpa、78.2～85.3ksi)以下。与此相对，专利文献2中记载的包含两相域热处理的制造方法能得到低屈服强度。因此，专利文献2中记载了，由该制造方法得到的钢的耐SSC性和耐二氧化碳腐蚀性优异。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-63994号公报专利文献2：日本特开平7-76722号公报非专利文献非专利文献1：櫛田隆弘，工藤赳夫，“水素拡散以及水素吸收挙動の観点からの鉄钢材料の水素脆化についての考察”，まてりあ，社团法人日本金属学会，1994年，第33卷，第7号，p.932-939
技术实现思路
专利技术要解决的问题专利文献1的油井用含Cr钢管的屈服强度高。因此，有时耐SSC性低。该油井用含Cr钢中Cr含量也少。因此，有时耐二氧化碳腐蚀性不充分。专利文献2的马氏体系不锈钢管含有高温回火的马氏体或再结晶铁氧体和碳含量高的马氏体。这些组织具有不同的强度。因此，有时耐二氧化碳腐蚀性低。本专利技术的目的在于，提供具有优异的耐二氧化碳腐蚀性和优异的耐SSC性的马氏体系含Cr钢。本专利技术的马氏体系含Cr钢的化学组成以质量％计含有：Si：0.05～1.00％、Mn：0.1～1.0％、Cr：8～12％、V：0.01～1.0％、sol.Al：0.005～0.10％、N：0.100％以下、Nb：0～1％、Ti：0～1％、Zr：0～1％、B：0～0.01％、Ca：0～0.01％、Mg：0～0.01％、和稀土元素(REM)：0～0.50％，还含有选自由Mo：0～2％和以及W：0～4％组成的组中的1种或2种，余量由Fe和杂质组成。杂质中，C：0.10％以下、P：0.03％以下、S：0.01％以下、Ni：0.5％以下、以及O：0.01％以下。进而，由式(1)定义的有效Cr量为8％以上，由式(2)定义的Mo当量为0.03～2％。上述马氏体系含Cr钢的显微组织的原始奥氏体晶粒的粒度编
号(ASTM E112)为8.0以上，含有以体积率计为0～5％的铁氧体和以体积率计为0～5％的奥氏体，余量由回火马氏体组成。上述马氏体系含Cr钢具有379～低于551MPa的屈服强度，在含有Mo和W中的任一者时，由所含有的元素在晶界的最大含量相对于在粒内的平均含量的比定义的晶界偏析比为1.5以上；在含有Mo和W时，由各元素在晶界的最大含量相对于在粒内的平均含量的比的平均定义的晶界偏析比为1.5以上。有效Cr量＝Cr-16.6×C (1)Mo当量＝Mo+0.5×W (2)其中，式(1)和式(2)中的元素符号代入对应的元素含量(质量％)。本专利技术的马氏体系含Cr钢具有优异的耐二氧化碳腐蚀性和耐SSC性。具体实施方式以下，对本专利技术的实施方式进行详细说明。本专利技术人等对钢的耐二氧化碳腐蚀性和耐SSC性进行调查和研究，得到如下见解。(A)钢中的固溶Cr对于提高钢的耐二氧化碳腐蚀性是有效的。对于含有C和13％以下Cr的钢(上述Cr钢、13Cr钢)，由式(1)定义的有效Cr量(％)成为在包含100℃左右的高温的二氧化碳的环境下的耐二氧化碳腐蚀性的指标。有效Cr量＝Cr-16.6×C (1)式(1)中的元素符号代入对应的元素的含量(质量％)。钢中的固溶Cr含量随着Cr碳化物(Cr23C6)的生成而减少。有效Cr量是指实际上对耐二氧化碳腐蚀性有效的Cr含量。若由式(1)定义的有效Cr量为8.0％以上，则在100℃左右的高温的高腐蚀性井(油井和天然气井)中，得到优异的耐二氧化碳腐蚀性。(B)以Cr钢和13Cr钢为代表的马氏体系不锈钢的耐SSC性低于碳钢和低合金钢。认为其理由如下。除Fe之外的Cr、Mn、Ni、Mo等固溶合金元素使钢的氢扩散系数D变小。氢扩散系数D(m2/s)为表示钢中的氢扩散的容易度的指标。若使氢扩散系数D变小，则在含有硫化氢的环境中，钢的吸收氢量增加，变得容易发生SSC。钢根据环境，含有与氢扩散系数D的倒数(1/D)成比例的氢量。该见解在非专利文献1中公开过。也就是说，Cr、Mn、Ni和Mo等固溶合金元素的含量越高，钢本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种马氏体系含Cr钢，其具有：化学组成：以质量％计含有Si：0.05～1.00％、Mn：0.1～1.0％、Cr：8～12％、V：0.01～1.0％、sol.Al：0.005～0.10％、N：0.100％以下、Nb：0～1％、Ti：0～1％、Zr：0～1％、B：0～0.01％、Ca：0～0.01％、Mg：0～0.01％、和稀土元素即REM：0～0.50％，还含有选自由Mo：0～2％和W：0～4％组成的组中的1种或2种，余量由Fe和杂质组成，所述杂质中，C：0.10％以下、P：0.03％以下、S：0.01％以下、Ni：0.5％以下、以及O：0.01％以下，由式(1)定义的有效Cr量为8％以上，由式(2)定义的Mo当量为0.03～2％；显微组织：原始奥氏体晶粒的粒度编号(ASTM E112)为8.0以上，含有以体积率计为0～5％的铁氧体和以体积率计为0～5％的奥氏体，余量由回火马氏体组成；和屈服强度：为379～低于551MPa，在含有Mo和W中的任一者时，由所含有的元素在晶界的最大含量相对于在粒内的平均含量的比定义的晶界偏析比为1.5以上；在含有Mo和W时，由各元素在晶界的最大含量相对于在粒内的平均含量的比的平均定义的晶界偏析比为1.5以上，有效Cr量＝Cr‑16.6×C (1)Mo当量＝Mo+0.5×W (2)其中，式(1)和式(2)中的元素符号代入对应的元素含量(质量％)。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.17 JP 2014-0072011.一种马氏体系含Cr钢，其具有：化学组成：以质量％计含有Si：0.05～1.00％、Mn：0.1～1.0％、Cr：8～12％、V：0.01～1.0％、sol.Al：0.005～0.10％、N：0.100％以下、Nb：0～1％、Ti：0～1％、Zr：0～1％、B：0～0.01％、Ca：0～0.01％、Mg：0～0.01％、和稀土元素即REM：0～0.50％，还含有选自由Mo：0～2％和W：0～4％组成的组中的1种或2种，余量由Fe和杂质组成，所述杂质中，C：0.10％以下、P：0.03％以下、S：0.01％以下、Ni：0.5％以下、以及O：0.01％以下，由式(1)定义的有效Cr量为8％以上，由式(2)定义的Mo当量为0.03～2％；显微组织：原始奥氏体晶粒的粒度编号(ASTM E112)为8.0以上，含有以体积率计为0～5％的铁氧体和以体积率计为0～5％的奥氏体，余量由回火马氏体组成；和屈服强度：为379～低于551MPa，在含...
【专利技术属性】
技术研发人员：大村朋彦，富尾悠索，高部秀树，饼月俊雄，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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