油井管用马氏体类无缝不锈钢管及其制造方法技术

提供兼具屈服强度为１１０ｋｓｉ级的高强度和优良的低温韧性的油井管用无缝钢管及其制造方法。在具有如下组成的无缝不锈钢管上，施行加热至Ａｃ↓［３］相变点以上的淬火温度后，从该淬火温度开始以气冷以上的冷却速度冷却至１００℃以下的温度区域的淬火处理，紧接着该淬火处理，施行加热至超过４５０℃、５５０℃以下的回火温度并冷却的回火处理，其中，所述不锈钢管，以质量％计，含有Ｃ：不足０．１０％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．１～２．０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｃｒ：１０～１４％、Ｎｉ：０．１～４．０％、Ｎ：０．０５％以下，余量由Ｆｅ和不可避免的杂质构成。由此，成为兼具屈服强度为１１０ｋｓｉ级的高强度和ｖＴｒｓ：－６０℃以下的优良的低温韧性的油井管用马氏体类无缝不锈钢管。除了上述组成以外，还可以含有选自Ｃｕ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ中的１种或２种以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及油井管用马氏体类无缝不锈钢管，特别涉及兼具屈服强度YS在110ksi (758MPa)以上的高强度和优良的低温韧性的油井 管用无缝钢管及其制造方法。
技术介绍
近年来，从原油价格的急剧上涨、预想到的不久的将来石油资源 枯竭等观点出发，现大举开发了如未考虑过的深油田、含有二氧化碳、 氯离子等的腐蚀环境严峻的油田、天然气田，甚至位于寒冷地带或海 底等挖掘环境严峻的油田等。在这种环境下使用的油井用钢管，要求 具有高强度且兼具优良的耐腐蚀性和优良的韧性的材质。以往，在含有二氧化碳co2、氯离子cr等环境的油田、天然气田中，作为采掘中使用的油井管，多使用13y。Cr马氏体类不锈钢管。例如，在专利文献1中公开了如下马氏体类不锈钢含有C:0.01 0.1%、 Cr: 9 15%、 N: 0.1%以下，尽管由于C含量较高而具有高强 度，但具有较高的韧性，适合于油井管等。在专利文献1记载的技术 中，可通过抑制M23Ce型碳化物的析出，积极析出M3C型碳化物而大 幅度改善韧性，其中，所述M23C6型碳化物使存在于原奥氏体晶界上 的碳化物量减少至0.5体积％以下，使碳化物的最大短径长度在10 200nm，使碳化物中的平均Cr浓度和平均Fe浓度之比在0.4以下。为 了将这种碳化物的结构和组成调整为所希望的范围，在专利文献1记 载的技术中，进行热加工后气冷(空冷)或固溶处理后直接气冷(空 冷)，或者固溶处理后气冷(空冷)，并以45(TC以下的低温进行回火。专利文献1:日本特开2002 — 363708号公报但是，在专利文献1记载的技术中，在热轧后直接气冷(空冷) 或固溶处理后直接气冷(空冷)的情况下，存在不能兼具所希望的屈 服强度110ksi级(758 862MPa)的强度和优良的低温韧性的问题。 并且，在专利文献1记载的技术中为了确保屈服强度在110ksi级的强 度，C含量必须要在0.01质量％以上。但是，C含量在0.01质量。/。以 上时低温韧性降低，存在不能确保断裂转变温度vTrs在-60'C以下的优 良的低温韧性的问题。并且，在将专利文献1记载的技术应用到钢管 中并进行45(TC以下的低温回火的情况下，在刚结束回火处理的加热后 的矫正中会导入加工应变，存在钢管特性的偏差变多的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，解决上述现有技术的问题，提供兼具屈服强 度为110ksi级的高强度和优良的低温韧性的油井管用无缝钢管及其稳 定的制造方法。其中，在这里所称的"优良的低温韧性"是指摆锤冲 击试验(Charpy impact test)的断裂转变温度vTrs在-60。C以下的情况。为了达成上述目的，本专利技术人关于13Cr类马氏体类不锈钢管的成 分组成、热处理条件对伴随高强度化的韧性的变化产生的影响进行了 锐意研究。其结果发现，在将C含量限制为不足0.010%，将Cr含量 设为ll%Cr左右的较低的含量，并且设Ni含量在4.0%以下的较低含 量的成分系中，通过施行加热至超过450°C、 55(TC以下的回火温度并 冷却的适当的回火处理，即使不添加Mo也能够确保屈服强度为110ksi 级的高强度，并且可得到vTrs在-6(TC以下的高韧性。首先，对本专利技术 人进行的基础实验结果进行说明。对组成为以质量。/o(mass^)计，含0.008%C、 0.12%Si、 1.14%Mn、 0.019%P、 0.001%S、 0.04%A1、 10.9%Cr、 2.3%Ni、 0.5%Cu、 0.01%N、 余量由Fe构成的无缝钢管，施行淬火处理(81(TCX15min)后，施行5加热至425 575'C的温度并空冷的回火处理。另外，在回火处理的冷 却中途施行矫正处理。关于所得到的无缝钢管，实施拉伸试验、摆锤 冲击试验，求出拉伸特性(屈服强度YS、拉伸强度TS)和低温韧性(断 裂转变温度vTrs)。所得到的结果如图1所示。从图1可知，在该成 分系中，通过淬火处理后在超过450°C、 55(TC以下的温度进行回火而 可兼具高韧性和高强度。即，可知即使是ll%Cr-2%Ni类的组成，通 过在淬火处理后在超过45(TC、 55(TC以下的温度进行回火，能够稳定 地确保vTrs在-60'C以下的高韧性和YS为110ksi级的高强度。本专利技术 是根据上述发现，进一步进行研究后完成的。即，本专利技术的要旨如下(1) 一种油井管用马氏体类无缝不锈钢管，其特征在于，具有如下组成以质量％计，含有C:不足0.010%、 Si: 1.0%以下、Mn: 0.1 2.0%、 P: 0.020%以下、S: 0.010%以下、Al: 0.10%以下、Cr: 10 14%、 Ni: 0.1 4.0%、 N: 0.05%以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成； 并且兼具屈服强度为110ksi级的高强度和摆锤冲击试验的断裂转变温 度vTrs在-6(TC以下的优良的低温韧性。(2) 如(1)中的油井管用马氏体类无缝不锈钢管，其特征在于， 其组成为除了上述组成以外，以质量％计，还含有选自Cu: 2.0%以 下、Mo: 2.0%以下中的1种或2种。(3) 如(1)或(2)中的油井管用马氏体类无缝不锈钢管，其特征在于，其组成为除了上述组成以外，以质量％计，还含有选自V:0.10%以下、Nb: 0.10%以下、Ti: 0.10%以下中的1种或2种以上。(4) 一种油井管用马氏体类无缝不锈钢管的制造方法，该不锈钢 管兼具屈服强度为110ksi级的高强度和优良的低温韧性，其特征在于，在具有如下组成的无缝不锈钢管上，施行加热至AC3相变点以上的淬火温度后，从该淬火温度开始以气冷以上的冷却速度冷却至IO(TC以下的 温度区域的淬火处理，紧接着该淬火处理，施行加热至超过45(TC、 5506'C以下的回火温度并冷却的回火处理，其中，所述不锈钢管，以质量％计，含有C:不足0.010%、 Si: 1.0%以下、Mn: 0.1 2.0%、 P: 0.020% 以下、S: 0.010%以下、Al: 0.10%以下、Cr: 10 14%、 Ni: 0.1 4.0%、 N: 0.05%以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成。(5) 如(4)中的油井管用马氏体类无缝不锈钢管的制造方法， 其特征在于，所述不锈钢管的组成为除了上述组成以外，以质量％计， 含有选自Cu: 2.0%以下、Mo: 2.0%以下中的1种或2种。(6) 如(4)或(5)中的油井管用马氏体类无缝不锈钢管的制造 方法，其特征在于，所述不锈钢管的组成为除了上述组成以外，以 质量％计，含有选自V: 0.10%以下、Nb: 0.10%以下、Ti: 0.10%以下 中的l种或2种以上。(7) 如(4)至(6)中的任一项中的油井管用马氏体类无缝不锈 钢管的制造方法，其特征在于，在上述回火处理中的冷却中途，在400 °C以上的温度区域进行矫正处理。根据本专利技术，能够容易且稳定地制造兼具屈服强度为110ksi级的 高强度和断裂转变温度vTrs在-6(TC以下的优良的低温韧性的油井管用 无缝钢管，在产业上具有非常大的效果。附图说明图1是表示屈服强度YS、拉伸强度TS、断裂转变温度vTrs与回 火温度之间的关系的图表。具体实施例方式首先，对本专利技术的油井管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油井管用马氏体类无缝不锈钢管，其特征在于，　具有如下组成：　以质量％计，含有　Ｃ：不足０．０１０％、Ｓｉ：１．０％以下、　Ｍｎ：０．１～２．０％、Ｐ：０．０２０％以下、　Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．１０ ％以下、　Ｃｒ：１０～１４％、Ｎｉ：０．１～４．０％、　Ｎ：０．０５％以下，　余量由Ｆｅ和不可避免的杂质构成；并且　兼具屈服强度为１１０ｋｓｉ级的高强度和摆锤冲击试验的断裂转变温度ｖＴｒｓ在－６０℃以下的优良的低温韧 性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫田由纪夫，木村光男，田中全人，岛本健，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]