钢材以及油井用钢管制造技术

本发明专利技术提供在高压H2S环境下也具有优异的耐SSC性的钢材以及油井用钢管。基于本发明专利技术的钢材以质量％计含有C：0.15～0.45％、Si：0.10～1.0％、Mn：0.10～0.8％、P：0.050％以下、S：0.010％以下、Al：0.01～0.1％、N：0.010％以下、Cr：0.1～2.5％、Mo：0.35～3.0％、Co：0.05～2.0％、Ti：0.003～0.040％、Nb：0.003～0.050％、Cu：0.01～0.50％以及Ni：0.01～0.50％，满足下式。显微组织的原奥氏体粒径低于5μm、块径低于2μm。含有总计90体积％以上的回火马氏体以及回火贝氏体。C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15‑Co/6+α≥0.70 (1)(3C+Mo+3Co)/(3Mn+Cr)≥1.0 (2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钢材以及油井用钢管
本专利技术涉及钢材以及油井用钢管，更详细而言，涉及适于酸性环境下使用的钢材以及油井用钢管。
技术介绍
由于油井、气井(以下，将油井以及气井一并简称为“油井”)的深井化而要求油井用钢管的高强度化。具体而言，广泛使用80ksi级(屈服应力为80～95ksi、即551～655MPa)、95ksi级(屈服应力为95～110ksi、即655～758MPa)的油井用钢管，最近进一步开始谋求110ksi级(屈服应力为110～125ksi、即758～862MPa)、以及125ksi级(屈服强度为125～140ksi、即862～965MPa)的油井用钢管。深井大多为含有具有腐蚀性的硫化氢的酸性环境。在这样的酸性环境下所使用的油井用钢管不仅要求高强度，而且也要求耐硫化物应力破裂性(耐SulfideStressCracking性：以下，也称为耐SSC性)以及耐延迟断裂性(一并称为耐氢脆化特性)。在日本特开昭56-5949号公报(专利文献1)以及日本特开昭57-35622号公报(专利文献2)中提出了提高了耐氢脆化特性的钢。这些文献中所公开的钢含有Co，从而提高耐氢脆化特性(耐SSC性、耐延迟断裂性)。具体而言，专利文献1中所公开的高张力钢是将具有含有C：0.05～0.50％、Si：0.10～0.28％、Mn：0.10～2.0％、Co：0.05～1.50％、Al：0.01～0.10％，余量为Fe以及不可避免的杂质的化学组成的钢淬火回火而成的，具有60kg/mm2以上的耐力。专利文献2所公开的高强度油井用钢是将具有含有C：0.27～0.50％、Si：0.08～0.30％、Mn：0.90～1.30％、Cr：0.5～0.9％、Ni：0.03％以下、V：0.04～0.11％、Nb：0.01～0.10％、Mo：0.60～0.80％、Al：0.1％以下、以及Co：3％以下、余量为Fe以及不可避免的杂质，杂质中的P：0.005％以下、S：0.003％以下的化学组成的钢在880～980℃下进行淬火、接着在650～700℃下进行回火而成的。然而，在专利文献1以及专利文献2的含Co钢中，C含量低的情况下，存在强度不充分的情况。因此，在实用的油井用钢管中，还未实现稳定地制造具有在NACE(NationalAssociationofCorrosionEngineers)TM0177MethodA的恒定载荷试验的标准条件(1atm的H2S环境)中可以耐久的耐SSC性的125ksi级(屈服强度为862MPa以上)的油井管。日本特开2006-265657号公报(专利文献3)提出了为了得到高强度而提高C含量的油井用钢管。专利文献3中所公开的油井用钢管通过对具有以质量％计含有C：0.30～0.60％、Si：0.05～0.5％、Mn：0.05～1.0％、Al：0.005～0.10％、Cr+Mo：1.5～3.0％(其中，Mo为0.5％以上)、V：0.05～0.3％、余量为Fe以及杂质，杂质中的P为0.025％以下、S为0.01％以下、B为0.0010％以下、O(氧)为0.01％以下的化学组成、具有贝氏体单相的金相组织的低合金钢实施油冷淬火或等温淬火后实施回火而制造的。专利文献3中记载了通过上述制造方法可以抑制在高C低合金钢的淬火时容易产生的淬火裂纹，得到具有优异的耐SSC性的油井用钢或油井用钢管。然而，以往的钢材的耐SSC性评价例如是基于NACETM0177中所规定的MethodA试验或MethodB试验等的拉伸试验或弯曲试验的评价。这些试验使用平滑试验片，因此对于SSC的传播停止特性并未考虑。因此，即便为在这些试验中评价为耐SSC性优异的钢材，也存在由于钢中的潜在裂纹传播而产生SSC的情况。由于近年来油井等的深井化，油井管钢材要求与以往相比更优异的耐SSC性。因此，为了进一步提高耐SSC性，优选不仅防止SSC的产生还抑制SSC的传播。为了抑制钢的SSC传播，需要提高钢的韧性。从该观点出发，NACETM0177中所规定的MethodD的DCB(双悬臂梁、DoubleCantileverBeam)试验成为课题。对于在高腐蚀环境下所使用的油井管钢材，要求在DCB试验中的高断裂韧性值(以下，称为KISSC)。然而，专利文献1～专利文献3中并未研究DCB试验中的断裂韧性值。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开昭56-5949号公报专利文献2：日本特开昭57-35622号公报专利文献3：日本特开2006-265657号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于提供具有862MPa以上的高强度以及优异的耐SSC性的钢材以及油井用钢管。用于解决问题的方案基于本专利技术的钢材具有以质量％计含有C：0.15～0.45％、Si：0.10～1.0％、Mn：0.10～0.8％、P：0.050％以下、S：0.010％以下、Al：0.01～0.1％、N：0.010％以下、Cr：0.1～2.5％、Mo：0.35～3.0％、Co：0.05～2.0％、Ti：0.003～0.040％、Nb：0.003～0.050％、Cu：0.01～0.50％、Ni：0.01～0.50％、V：0～0.5％、B：0～0.003％、W：0～1.0％、Ca：0～0.004％、Mg：0～0.004％、以及、稀土元素：0～0.004％、余量为Fe以及杂质，且满足式(1)以及(2)的化学组成。显微组织的原奥氏体粒径低于5μm。显微组织的块径低于2μm。显微组织含有总计90体积％以上的回火马氏体以及回火贝氏体。C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15-Co/6+α≥0.70(1)(3C+Mo+3Co)/(3Mn+Cr)≥1.0(2)有效B＝B-11(N-Ti/3.4)/14(3)其中，由式(3)定义的有效B(质量％)为0.0003％以上的情况下，式(1)的α为0.250，有效B低于0.0003％的情况下，式(1)的α为0。在式(1)～式(3)中的各元素标记处代入对应元素的含量(质量％)。专利技术的效果基于本专利技术的钢材以及油井用钢管具有高强度以及优异的耐SSC性。附图说明图1为示出各试验编号的钢的屈服强度与断裂韧性值KISSC的关系的图。图2A为在实施例的DCB试验中使用的DCB试验片的侧视图以及截面图。图2A中的数值表示对应部位的尺寸(单位为mm)。图2B为在实施例的DCB试验中使用的楔的立体图。图2B中的数值表示对应部位的尺寸(单位为mm)。具体实施方式通常若钢的强度高则耐SSC性降低。因此，本专利技术人等对于在钢材以及油井用钢管中兼具862MPa以上的高强度和耐SSC性的方法进行了调查研究，得到以下的见解。[基于Co的耐SSC性](1)Co提高耐SSC性。特别是，在具有以质量％计含有C：0.15～0.45％、Si：0.10～1.0％、Mn：0.10～0.8％、P：0.050％以下、S：0.010％以下、Al：0.01～0.1％、N：0.010％以下、Cr：0.1～2.5％、Mo：0.35～3.0％、Co：0.05～2.0％、Ti：0.003～0.040％、Nb：0.003～0.050％、Cu：0.01～0.50％、Ni：0.01～0.50％、V：0～0.5％、B：0～0.003％、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢材，其具有如下的化学组成：以质量％计含有C：0.15～0.45％、Si：0.10～1.0％、Mn：0.10～0.8％、P：0.050％以下、S：0.010％以下、Al：0.01～0.1％、N：0.010％以下、Cr：0.1～2.5％、Mo：0.35～3.0％、Co：0.05～2.0％、Ti：0.003～0.040％、Nb：0.003～0.050％、Cu：0.01～0.50％、Ni：0.01～0.50％、V：0～0.5％、B：0～0.003％、W：0～1.0％、Ca：0～0.004％、Mg：0～0.004％、以及稀土元素：0～0.004％，余量为Fe以及杂质，且满足式(1)以及(2)；显微组织的原奥氏体粒径低于5μm，所述显微组织的块径低于2μm，所述显微组织含有总计90体积％以上的回火马氏体以及回火贝氏体，C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15‑Co/6+α≥0.70   (1)(3C+Mo+3Co)/(3Mn+Cr)≥1.0   (2)有效B＝B‑11(N‑Ti/3.4)/14   (3)其中，在由式(3)定义的有效B以质量％计为0.0003％以上的情况下，式(1)的α为0.250，在所述有效B低于0.0003％的情况下，式(1)的α为0，在式(1)～式(3)中的各元素标记处代入对应元素的质量％含量。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.01 JP 2016-1705061.一种钢材，其具有如下的化学组成：以质量％计含有C：0.15～0.45％、Si：0.10～1.0％、Mn：0.10～0.8％、P：0.050％以下、S：0.010％以下、Al：0.01～0.1％、N：0.010％以下、Cr：0.1～2.5％、Mo：0.35～3.0％、Co：0.05～2.0％、Ti：0.003～0.040％、Nb：0.003～0.050％、Cu：0.01～0.50％、Ni：0.01～0.50％、V：0～0.5％、B：0～0.003％、W：0～1.0％、Ca：0～0.004％、Mg：0～0.004％、以及稀土元素：0～0.004％，余量为Fe以及杂质，且满足式(1)以及(2)；显微组织的原奥氏体粒径低于5μm，所述显微组织的块径低于2μm，所述显微组织含有总计90体积％以上的回火马氏体以及回火贝氏体，C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15-Co...

【专利技术属性】
技术研发人员：荒井勇次，畑显吾，
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