钢材、油井用钢管以及钢材的制造方法技术

提供具有屈服强度为862MPa以上且小于965MPa的高强度和优异的耐SSC性的钢材和油井用钢管。本发明专利技术提供的钢材具有以下的化学组成，以质量％计含有C：0.25～0.50％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.05～1.00％、P：0.025％以下、S：0.0100％以下、Al：0.005～0.100％、Cr：0.30～1.50％、Mo：0.25～1.50％、Ti：0.002～0.050％、B：0.0001～0.0050％、N：0.002～0.010％和O：0.0100％以下，余量由Fe和杂质组成。进一步含有0.010～0.050质量％的固溶C。屈服强度为862MPa以上且小于965MPa，屈服比为90％以上。

Manufacturing Method of Steel, Steel Pipe for Oil Well and Steel

Provide high strength and excellent SSC resistance steel and oil well steel pipes with yield strength above 862 MPa and less than 965 MPa. The steel provided by the invention has the following chemical compositions: C:0.25-0.50%, Si:0.05-0.50%, Mn:0.05-1.00%, P:0.025%, S:0.0100%, Al:0.005-0.100%, Cr:0.30-1.50%, Mo:0.25-1.50%, Ti:0.002-0.050%, B:0.0001-0.0050%, N:0.002-0.010% and O:0% in mass percent, and the rest are below. The amount consists of Fe and impurities. It further contains 0.010-0.050% solid solution C. The yield strength is more than 862 MPa and less than 965 MPa, and the yield ratio is more than 90%.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钢材、油井用钢管以及钢材的制造方法
本专利技术涉及钢材、油井用钢管以及钢材的制造方法，更详细而言，涉及适用于酸性环境的钢材、油井用钢管以及钢材的制造方法。
技术介绍
由于油井、天然气井(以下将油井和天然气井总称为“油井”)的深井化，要求油井用钢管的高强度化。具体而言，80ksi级(屈服强度为80～95ksi，即，551～655MPa)、95ksi级(屈服强度为95～110ksi，即，655～758MPa)的油井用钢管被广泛利用，最近进一步要求110ksi级(屈服强度为110～125ksi，即，758～862MPa)和125ksi级(屈服强度为125ksi～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。在这种酸性环境下使用的油井用钢管不仅要求具备高强度，还要求耐硫化物应力裂纹性(耐SulfideStressCracking性：以下称为耐SSC性)。用于提高以油井用钢管为代表的钢材的耐SSC性的技术在日本特开昭62-253720号公报(专利文献1)、日本特开昭59-232220号公报(专利文献2)、日本特开平6-322478号公报(专利文献3)、日本特开平8-311551号公报(专利文献4)，日本特开2000-256783号公报(专利文献5)、日本特开2000-297344号公报(专利文献6)、日本特开2005-350754号公报(专利文献7)、日本特表2012-519238号公报(专利文献8)和日本特开2012-26030号公报(专利文献9)中有公开。专利文献1提出了降低Mn、P等杂质以提高油井用钢的耐SSC性的方法。专利文献2提出了实施2次淬火使晶粒微细化以提高钢的耐SSC性的方法。专利文献3提出了通过感应加热的热处理使钢组织微细化，以提高125ksi级钢材的耐SSC性的方法。专利文献4提出了利用直接淬火法提高钢的淬火性，进而通过提高回火温度来提高110ksi级～140ksi级钢管的耐SSC性的方法。专利文献5和专利文献6提出了控制碳化物的形态以提高110ksi级～140ksi级低合金油井管用钢的耐SSC性的方法。专利文献7提出了将位错密度和氢扩散系数控制到所期望的值，以提高125ksi(862MPa)级以上的钢材的耐SSC性的方法。专利文献8提出了对于含有0.3～0.5％的C的低合金钢，通过实施多次淬火来提高125ksi(862MPa)级钢的耐SSC性的方法。专利文献9提出了采用两段热处理的回火工序以控制碳化物的形态、个数的方法。更具体而言，专利文献9中，抑制大型的M3C或M2C的个数密度，以提高125ksi(862MPa)级钢的耐SSC性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开昭62-253720号公报专利文献2：日本特开昭59-232220号公报专利文献3：日本特开平6-322478号公报专利文献4：日本特开平8-311551号公报专利文献5：日本特开2000-256783号公报专利文献6：日本特开2000-297344号公报专利文献7：日本特开2005-350754号公报专利文献8：日本特表2012-519238号公报专利文献9：日本特开2012-26030号公报但是，即使应用上述专利文献1～9所公开的技术，对于屈服强度为125ksi(YS为862MPa)以上的油井用钢管，还是存在无法稳定地获得优异的耐SSC性的情况。
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，提供具有屈服强度为862MPa以上且小于965MPa(125ksi以上且小于140ksi)的高强度和优异的耐SSC性的钢材和油井用钢管。用于解决问题的方案本专利技术提供的钢材具有以下的化学组成：以质量％计含有C：0.25～0.50％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.05～1.00％、P：0.025％以下、S：0.0100％以下、Al：0.005～0.100％、Cr：0.30～1.50％、Mo：0.25～1.50％、Ti：0.002～0.050％、B：0.0001～0.0050％、N：0.002～0.010％、O：0.0100％以下、V：0～0.30％、Nb：0～0.100％、Ca：0～0.0100％、Mg：0～0.0100％、Zr：0～0.0100％、Co：0～0.50％、W：0～0.50％、Ni：0～0.50％和Cu：0～0.50％，余量由Fe和杂质组成。本专利技术提供的钢材含有0.010～0.050质量％的固溶C。屈服强度为862MPa以上且小于965MPa，屈服比为90％以上。本专利技术提供的钢材的制造方法包括准备工序、淬火工序和回火工序。准备工序中，准备具有上述化学组成的中间钢材。淬火工序中，在准备工序后，将800～1000℃的中间钢材以300℃/分钟以上的冷却速度进行冷却。回火工序中，将淬火后的中间钢材以670℃～Ac1点保持10～180分钟后，以600～200℃的平均冷却速度为5～100℃/秒的方式进行冷却。专利技术的效果本专利技术提供的钢材和油井用钢管具有屈服强度为862MPa以上且小于965MPa(125ksi以上且小于140ksi)的高强度和优异的耐SSC性。附图说明图1为示出各试验编号的固溶C量与断裂韧性值K1SSC之间的关系的图。图2为示出实施例的各试验编号的固溶C量与断裂韧性值K1SSC之间的关系的图。图3A为实施例的DCB试验中使用的DCB试验片的侧视图和截面图。图3B为实施例的DCB试验中使用的楔子的立体图。具体实施方式本专利技术人等针对在钢材和油井用钢管中兼顾屈服强度为862MPa以上且小于965MPa(125ksi以上且小于140ksi)的高强度和耐SSC性的方法进行了调查研究，得到了以下见解。(a)具有高强度的钢材中，强度越高，钢材的位错密度越大。另一方面，位错会贮存氢。因此，如果钢材的位错密度增大，则钢材贮存的氢量就会增加。其结果，钢材的氢浓度升高，钢材的耐SSC性下降。即，如果降低钢材的位错密度，则钢材贮存的氢量会下降。其结果，钢材的氢浓度下降，钢材的耐SSC性提升。(b)另一方面，为了提高屈服强度YS(YieldStrength)，提高钢材的位错密度是有效的。但是，如上所述，如果提高钢材的位错密度，则钢材的耐SSC性会下降。另一方面，如果使钢材的位错不为可动位错，就可以抑制位错的湮灭，抑制位错密度的下降。此时，可维持钢材的强度。因此，本专利技术人等思考通过使钢材的位错为不动位错来提高钢材的屈服强度。具体而言，本专利技术人等研究了通过钢材中固溶的C(以下称为固溶C)使位错变成固溶C不动位错。其结果，本专利技术人等发现，调整钢材中的固溶C量时，有时不仅钢材的屈服强度增加，钢材的耐SSC性也会提升。即，如果调整钢材中的固溶C量，则可维持钢材的位错密度，并提高钢材的耐SSC性。因此，本专利技术人等想到，为了兼顾钢材的高强度和耐SSC性，或许需要通过恰当地控制固溶C量，来实现位错密度和固溶C不动位错密度之间的平衡。因此，本专利技术人等针对通过恰当地控制固溶C量来实现位错密度的平衡的方法进行了进一步调查研究。[固溶C量与耐SSC性之间的关系]对具有表1所示的化学组成的钢实施热轧，制造板厚度15mm的钢板。[表1]表1使热轧后的钢板自然冷却，使钢板温度为常温。对钢板以920℃的加热进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢材，其具有以下的化学组成：以质量％计含有C：0.25～0.50％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.05～1.00％、P：0.025％以下、S：0.0100％以下、Al：0.005～0.100％、Cr：0.30～1.50％、Mo：0.25～1.50％、Ti：0.002～0.050％、B：0.0001～0.0050％、N：0.002～0.010％、O：0.0100％以下、V：0～0.30％、Nb：0～0.100％、Ca：0～0.0100％、Mg：0～0.0100％、Zr：0～0.0100％、Co：0～0.50％、W：0～0.50％、Ni：0～0.50％、和Cu：0～0.50％，余量由Fe和杂质组成，所述钢材含有0.010～0.050质量％的固溶C，具有862MPa以上且小于965MPa的屈服强度和90％以上的屈服比。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.06 JP 2016-1978091.一种钢材，其具有以下的化学组成：以质量％计含有C：0.25～0.50％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.05～1.00％、P：0.025％以下、S：0.0100％以下、Al：0.005～0.100％、Cr：0.30～1.50％、Mo：0.25～1.50％、Ti：0.002～0.050％、B：0.0001～0.0050％、N：0.002～0.010％、O：0.0100％以下、V：0～0.30％、Nb：0～0.100％、Ca：0～0.0100％、Mg：0～0.0100％、Zr：0～0.0100％、Co：0～0.50％、W：0～0.50％、Ni：0～0.50％、和Cu：0～0.50％，余量由Fe和杂质组成，所述钢材含有0.010～0.050质量％的固溶C，具有862MPa以上且小于965MPa的屈服强度和90％以上的屈服比。2.根据权利要求1所述的钢材，其中，所述化学组成含有选自由V：0.01～0.30％、和Nb：0.002～0.100％组成的组中的1种以上。3.根据权利要求1或权利要求2所述的钢材，其中，所述化学组成含有选自由Ca：0.0001～0.0100％、Mg：0.0001～0.0100％、和Zr：...

【专利技术属性】
技术研发人员：荒井勇次，吉田晋士，相马贵志，神谷裕纪，
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