双相不锈钢及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种兼具优异的耐二氧化碳气体腐蚀性、优异的耐硫化物应力腐蚀断裂性及优异的耐硫化物应力断裂性的耐腐蚀性优异的双相不锈钢。该双相不锈钢具有以下组成，以质量％计含有C：0.03％以下、Si：1.0％以下、Mn：0.10～1.5％、P：0.030％以下、S：0.005％以下、Cr：20.0～30.0％、Ni：5.0～10.0％、Mo：2.0～5.0％、Cu：2.0～6.0％、N：低于0.07％，且含有选自Al：0.05～1.0％、Ti：0.02～1.0％、Nb：0.02～1.0％中的1种或2种以上，余量由Fe及不可避免的杂质构成，所述双相不锈钢的组织具有以体积率计为20～70％的奥氏体相、30～80％的铁素体相。

Duplex Stainless Steel and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双相不锈钢及其制造方法
本专利技术涉及适合用于原油或天然气的油井、气井等(以下，也简称为油井)的双相不锈钢及其制造方法。本专利技术的双相不锈钢能够适用于作为油井用途的合适的不锈钢无缝钢管，其具有高强度及耐腐蚀性，特别是在含有二氧化碳气体(CO2)及氯离子(Cl-)且高温的极其严苛的腐蚀环境下的耐二氧化碳气体腐蚀性、以及在含有硫化氢(H2S)的环境下的高温下耐硫化物应力腐蚀断裂性(耐SCC性)和常温下耐硫化物应力断裂性(耐SSC性)分别优异。
技术介绍
近年来，从原油价格的高涨、预想在不久的将来石油资源枯竭的观点考虑，正在进行以往无法忽视的深度深的油田、含有硫化氢等的处于所谓酸性环境下的严苛腐蚀环境的油田、气田等的开发。这样的油田、气田通常深度极深，而且其气体氛围也是高温、且含有CO2及Cl-、以及进一步含有H2S的严苛的腐蚀环境。在这样的环境下使用的油井用钢管要求具有高强度且耐腐蚀性(耐二氧化碳气体腐蚀性、耐硫化物应力腐蚀断裂性及耐硫化物应力断裂性)优异的材质。目前，在含有CO2及Cl-等的环境的油田及气田中，大多使用了双相不锈钢管作为开采所使用的油井管。例如，在专利文献1中公开了一种双相不锈钢，其将钢的组成以质量％计设为C≤0.03％、Si≤1.0％、Mn≤1.5％、P≤0.03％、S≤0.0015％、Cr：24.0～26.0％、Ni：9.0～13.0％、Mo：4.0～5.0％、N：0.03～0.20％、Al：0.01～0.04％、O≤0.005％、Ca：0.001～0.005％，且限制S、O、Ca的添加量，并且通过限制大幅有助于对热加工性产生影响的相平衡的Cr、Ni、Mo、N的添加量，在保持与现有钢同等水平的热加工性的同时，在其限制范围内对Cr、Ni、Mo、N的添加量进行最优化，改善了耐H2S腐蚀性。然而，在专利文献1中记载的技术中，屈服强度仅能达到最高80ksi级左右，存在作为油井管用途仅能适用于一部分钢管的问题。针对上述问题，目前为止提出了适用于油井管用的高强度双相不锈钢。例如，在专利文献2中公开了一种双相不锈钢管的制造方法，该方法包括：将以质量％计含有C：0.03％以下、Si：1％以下、Mn：0.1～2％、Cr：20～35％、Ni：3～10％、Mo：0～4％、W：0～6％、Cu：0～3％、N：0.15～0.35％、且余量由Fe及不可避免的杂质构成的双相不锈钢材通过热加工或进一步通过固溶化热处理而形成冷加工用坯管，并通过冷拔加工制造钢管，其中，通过在以最终的冷拔加工的截面减少率计的加工度Rd为5～35％的范围内、且满足式(Rd(％)≥(MYS-55)/17.2-{1.2×Cr+3.0×(Mo+0.5×W)})的条件下进行冷拔加工，从而使双相不锈钢管兼具油井管所要求的耐腐蚀性及强度。在专利文献3中公开了一种高强度双相不锈钢的制造方法，在该方法中，将含有Cu的双相不锈钢加热至1000℃以上进行热加工，接着，在该状态下从800℃以上的温度快速冷却，然后进行时效处理，由此提高了耐腐蚀性。在专利文献4中公开了一种通过将耐海水性用析出强化型双相不锈钢在1000℃以上进行固溶处理、并接着在450～600℃下进行时效热处理而得到的耐海水性用析出强化型双相不锈钢的制造方法，所述耐海水性用析出强化型双相不锈钢以重量％计含有C：0.03％以下、Si：1％以下、Mn：1.5％以下、P：0.04％以下、S：0.01％以下、Cr：20～26％、Ni：3～7％、Sol.Al：0.03％以下、N：0.25％以下、Cu：1～4％，且含有Mo：2～6％及W：4～10％中的1种或2种、Ca：0～0.005％、Mg：0～0.05％、B：0～0.03％、Zr：0～0.3％、总含量为0～0.03％的Y、La及Ce，且耐海水性的指标PT值满足PT≥35、奥氏体分率G值满足70≥G≥30。在专利文献5中公开了一种高强度双相不锈钢材的制造方法，该方法包括：在对含有Cu的奥氏/铁素体系双相不锈钢的固溶处理材料实施了截面减少率35％以上的冷加工后，暂时以50℃/秒以上的加热速度加热至800～1150℃的温度范围，然后对其进行快速冷却，接着，在实施了300～700℃下的温热加工后再次实施冷加工、或者在该冷加工后在450～700℃下进行时效处理，从而能够作为深层油井、气井用的油井测井管线等来使用。在专利文献6中公开了一种酸气油井管用双相不锈钢的制造方法，该方法包括：将钢在1000～1150℃下进行固溶热处理后，在450～500℃下进行30～120分钟的时效热处理，所述钢含有C：0.02重量％以下、Si：1.0重量％以下、Mn：1.5重量％以下、Cr：21～28重量％、Ni：3～8重量％、Mo：1～4重量％、N：0.1～0.3重量％、Cu：2重量％以下、W：2重量％以下、Al：0.02重量％以下、Ti、V、Nb、Ta：均为0.1重量％以下、Zr、B：均为0.01重量％以下、P：0.02重量％以下、S：0.005重量％以下。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5-302150号公报专利文献2：日本特开2009-46759号公报专利文献3：日本特开昭61-23713号公报专利文献4：日本特开平10-60526号公报专利文献5：日本特开平7-207337号公报专利文献6：日本特开昭61-157626号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题随着最近的严苛腐蚀环境下的油田、气田等的开发，希望油井用钢管保持高强度及耐腐蚀性。这里，耐腐蚀性是指兼具特别在含有CO2、Cl-、以及进一步含有H2S的严苛的腐蚀环境下的、200℃以上高温下的优异的耐二氧化碳气体腐蚀性和80℃以下低温下的优异的耐硫化物应力腐蚀断裂性(耐SCC性)、以及20～30℃的常温下的优异的耐硫化物应力断裂性(耐SSC性)。而且，存在要求改善经济性(成本及效率)的倾向。但是，在专利文献2所记载的技术中，虽然可看到耐腐蚀性及强度的改善，但仍不充分。而且，进行冷拔加工的制造方法是高成本的。另外，由于效率低，因此存在制造中需要长时间的问题。在专利文献3所记载的技术中，未进行冷拔加工而获得屈服强度78.9kgf/mm2左右的强度。但是，存在80℃以下的低温下的耐硫化物应力腐蚀断裂性及耐硫化物应力断裂性变差的问题。在专利文献4～6所记载的技术中，未进行冷拔加工而获得屈服强度758MPa以上的高强度。但是，存在80℃以下的低温下的耐硫化物应力腐蚀断裂性及耐硫化物应力断裂性变差的问题。鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种适合作为原油或天然气的油井、气井等的高强度且耐腐蚀性(特别是即使在上述那样的严苛的腐蚀环境下，也兼具耐二氧化碳气体腐蚀性、耐硫化物应力腐蚀断裂性及耐硫化物应力断裂性的耐腐蚀性)优异的双相不锈钢及其制造方法。需要说明的是，在本专利技术中，“高强度”是指：根据API-5CT标准而具有屈服强度为110ksi以上、即屈服强度为758MPa以上的强度。另外，在本专利技术中，“优异的耐二氧化碳气体腐蚀性”是指，在保持在高压釜中的试验液：20质量％的NaCl水溶液(液体温度：200℃、30个大气压的CO2气体氛围)中浸渍试验片，并将浸渍时间设为336小时来实施时，腐蚀速度为0.125mm/y以下的情况。另外，在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双相不锈钢，其具有以下组成，以质量％计含有：C：0.03％以下、Si：1.0％以下、Mn：0.10～1.5％、P：0.030％以下、S：0.005％以下、Cr：20.0～30.0％、Ni：5.0～10.0％、Mo：2.0～5.0％、Cu：2.0～6.0％、N：低于0.07％，且含有选自以下元素中的1种或2种以上：Al：0.05～1.0％、Ti：0.02～1.0％、Nb：0.02～1.0％，余量由Fe及不可避免的杂质构成，所述双相不锈钢的组织具有以体积率计为20～70％的奥氏体相、30～80％的铁素体相，所述双相不锈钢的屈服强度YS为758MPa以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.10 JP 2017-0016831.一种双相不锈钢，其具有以下组成，以质量％计含有：C：0.03％以下、Si：1.0％以下、Mn：0.10～1.5％、P：0.030％以下、S：0.005％以下、Cr：20.0～30.0％、Ni：5.0～10.0％、Mo：2.0～5.0％、Cu：2.0～6.0％、N：低于0.07％，且含有选自以下元素中的1种或2种以上：Al：0.05～1.0％、Ti：0.02～1.0％、Nb：0.02～1.0％，余量由Fe及不可避免的杂质构成，所述双相不锈钢的组织具有以体积率计为20～70％的奥氏体相、30～80％的铁素体相，所述双相不锈钢的屈服强度YS为758MPa以上。2.根据权利要求1所述的双相不锈钢，其中，除了所述组成以外，还含有选自以下A组～E组中的1种...

【专利技术属性】
技术研发人员：江口健一郎，柚贺正雄，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP