马氏体系不锈钢管及其制造方法技术

一种韧性以及热加工性优异的高强度的马氏体系不锈钢管，含有特定量的Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｂ以及Ｃａ，剩余部分由Ｆｅ以及杂质构成，在屈服强度为６５０ＭＰａ以上的高强度下具有良好韧性，热加工性优异。因此，能够作为在不含有硫化氢而含有二氧化碳的油井、气井环境下进行使用的耐二氧化碳腐蚀性用的高强度马氏体系不锈钢管进行使用。此高强度马氏体系不锈钢管，不需大量添加高价的Ｎｉ、Ｍｏ等元素，而且，不需控制Ｐ的含量为低于０．０１０质量％的低值，是一种廉价的马氏体系不锈钢管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，详细地说，涉及一种韧性以及热加工性优异的13Cr系的高强度。
技术介绍
在含有二氧化碳的油井、气井环境下使用13Cr系的马氏体系不锈钢管，在API(美国石油协会)也得到标准化。但是，基于API标准的13Cr系的油井管(以下称为“API-13Cr油井管”)韧性低。特别是，在通常的API-13Cr油井管的情况下，因为如果其强度变高则韧性的下降变得显著，所以目前为止几乎没有把API-13Cr油井管大量作为屈服强度(以下称为“YS”)为95～120ksi(656～827MPa)的95ksi级的油井管或其以上强度级别的高强度油井管进行使用的先例，大多作为85ksi级(YS85～100ksi(552～689MPa))以下的油井管进行使用。因此，在现状中，在含有二氧化碳的油井、气井的环境下，要求95ksi级以上的高强度13Cr油井管时，使用添加了Ni、Mo等元素的所谓以“super13Cr”为原材料的高价的油井管，以确保其韧性。但是，上述的以“super13Cr”为原材料的油井管，在具有良好的韧性之外，在含有二氧化碳以及微量的硫化氢的环境下的耐蚀性也很优异。因此，在只要确保耐二氧化碳腐蚀性和高强度以及良好的韧性即可的情况下，即，在没有必要确保耐硫化物裂纹性的情况下，作为油井管的原材料，非常希望使用与“super13Cr”相比更低价的材料。还有，在海上的油井和气井中，从生产·运输成本的观点出发，为了尽量减少质量，需要一种在全体的强度相同的条件下通过薄壁化而能够达到轻量化的高强度钢管，此外，从经济性的角度也希望一种能够取代以“super13Cr”为原材料的油井管的、低成本的高强度13Cr油井管。但是，现状为，通常的API-13Cr油井管，虽然原材料的成本低，但如上所述因为韧性差，所以不能够作为高强度油井管进行实用化。因此，在专利文献1以及专利文献2中提出了，在API-13Cr油井管中，通过降低P的含量至低于0.010质量％而提高韧性的技术。专利文献1特开平11-310822号公报专利文献2特开2001-323339号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种由廉价的成分体系构成的耐二氧化碳腐蚀性用的高强度马氏体系不锈钢管，根据该高强度马氏体系不锈钢管，不进行如“super13Cr”那样的大量添加高价的Ni和Mo，也能够确保高强度以及良好的韧性，并且其热加工性优异。本专利技术的另一个目的在于，提供一种降低矫直机的矫正处理的影响，稳定并且可靠地制造韧性优异并且热加工性也优异的、廉价成分体系的高强度马氏体系不锈钢管的方法。上述的专利文献以及专利文献2所提出的技术，有必要分别将P的含量降低为低于0.008质量％和0.008质量％以下，但在现有的精炼技术中，为了将13Cr系的马氏体系不锈钢中的P的含量，在工业的大量生产规模中稳定并且可靠地降低到0.008质量％以下，只有增加脱P的次数的方法，从而成本大幅度提高。而且，即增加脱P的次数，也很难将P的含量可靠地控制在0.008质量％以下。因此，希望开发出一种不需要进行高成本的低P化，而且可以不进行高价的Ni和Mo的大量添加的廉价马氏体系不锈钢管。本专利技术者们，为了满足这样的期望，对马氏体系不锈钢管、尤其是13Cr系的马氏体系不锈钢管的化学成分对热加工性、韧性、回火温度、矫直机的矫正处理的影响进行了各种讨论，其结果，得出如下(a)～(c)的认识。(a)在化学成分中，特别是通过对C、Mn、N以及Al的含量的控制，能够提高马氏体系不锈钢管的热加工性以及韧性。(b)在上述元素中、如果特别是把Al含量降低至特定的区域，可以使在晶界析出的碳化物、尤其是M23C6型碳化物变得极少，从而大幅提高韧性。(c)微量添加Nb、Mo以及V时可以提高回火温度，所以即使回火后继而进行矫直机的矫正处理时，也能确保超过510℃的高温，能够抑制矫直机对加工的影响。本专利技术，基于上述认识而完成。本专利技术的特征在于下述(1)以及(2)所示的马氏体系不锈钢管和(3)以及(4)所示的马氏体系不锈钢管的制造方法。(1)一种韧性以及热加工性优异的高强度马氏体系不锈钢管，其特征在于，以质量％计，含有C0.18～0.22％、Si0.1～0.5％、Mn0.40～1.00％、P0.011～0.018％、S0.003％以下、Cr11.50～13.50％、Ni0.5％以下、Al0.0005～0.003％、N0.012～0.040％、Cu0.25％以下、Ti0.05％以下、V0.02～0.18％、Mo0～0.05％、Nb0～0.009％、B0.0010％以下以及Ca0.0050％以下，剩余部由Fe以及杂质构成，且该高强度马氏体系不锈钢管具有650MPa以上的屈服强度、以及使用V型槽口试验片在0℃进行的摆锤冲击试验的冲击值超过70J/cm2的韧性。(2)一种韧性以及热加工性优异的高强度马氏体系不锈钢管，其特征在于，以质量％计，含有C0.18～0.21％、Si0.1～0.5％、Mn0.40～0.70％、P0.011～0.018％、S0.003％以下、Cr11.50～13.50％、Ni0.5％以下、Al0.0005～0.003％、N0.012～0.032％、Cu0.25％以下、Ti0.05％以下、V0.04～0.18％、Mo0～0.05％、Nb0.002～0.009％、B0.0010％以下以及Ca0.0050％以下，剩余部由Fe以及杂质构成，并且下述(A)式所表示的fn的值满足0～80，且该高强度马氏体系不锈钢管具有750MPa以上的屈服强度以及使用V型槽口试验片在0℃进行的摆锤冲击试验的冲击值超过50J/cm2的韧性。fn＝50Mo+500(V-0.04)+5000Nb(A)这里，(A)式中的元素符号表示其元素的以质量％表示的钢中含量。(3)根据上述(1)记载的高强度马氏体系不锈钢管的制造方法，其特征在于，以具有上述(1)中所记载的化学成分的马氏体系不锈钢为原材料进行制管，将自然冷却或空气冷却至常温的钢管在930～980℃的温度区域的温度T1下加热5～30分钟后，以1～40℃/秒的冷却速度从温度T1冷却到600～350℃的温度区域的温度T2，接着，分别以低于1℃/秒以及5～40℃/秒的冷却速度从温度T2冷却到300～150℃的温度区域的温度T3以及从低于温度T3的温度区域冷却到常温，进而，在610～750℃下进行回火后，接着进行弯曲矫正处理，并使矫直机的出口温度在510℃以上。(4)根据上述(2)记载的高强度马氏体系不锈钢管的制造方法，其特征在于，以具有上述(2)中所记载的化学成分的马氏体系不锈钢为原材料进行制管，将自然冷却或空气冷却至常温的钢管在930～980℃的温度区域的温度T1下加热5～30分钟后，以1～40℃/秒的冷却速度从温度T1冷却到600～350℃的温度区域的温度T2，接着，分别以低于1℃/秒以及5～40℃/秒的冷却速度从温度T2冷却到300～150℃的温度区域的温度T3以及从低于温度T3的温度区域冷却到常温，进而，在610～750℃下进行回火后，接着进行弯曲矫正处理，并使矫直机的出口温度在510℃以上。以下，将上述(1)和(2)中记载的高强度马氏体系不锈钢管所涉及的专利技术、以及(3)和(4)的高强度马氏体系不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种韧性以及热加工性优异的高强度的马氏体系不锈钢管，其特征在于，以质量％计，含有Ｃ：０．１８～０．２２％、Ｓｉ：０．１～０．５％、Ｍｎ：０．４０～１．００％、Ｐ：０．０１１～０．０１８％、Ｓ：０．００３％以下、Ｃｒ：１１．５０～１３．５０％、Ｎｉ：０．５％以下、Ａｌ：０．０００５～０．００３％、Ｎ：０．０１２～０．０４０％、Ｃｕ：０．２５％以下、Ｔｉ：０．０５％以下、Ｖ：０．０２～０．１８％、Ｍｏ：０～０．０５％、Ｎｂ：０～０．００９％、Ｂ：０．００１０％以下以及Ｃａ：０．００５０％以下，剩余部分由Ｆｅ以及杂质构成，其具有６５０ＭＰａ以上的屈服强度以及使用Ｖ型槽口试验片在０℃进行的摆锤冲击试验的冲击值超过７０Ｊ／ｃｍ↑［２］的韧性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：谷田睦，森伸行，中村圭一，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]