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JPS61223166A - High strength steel having superior resistance to sulfide stress corrosion cracking - Google Patents

High strength steel having superior resistance to sulfide stress corrosion cracking

Info

Publication number
JPS61223166A
JPS61223166A JP6514485A JP6514485A JPS61223166A JP S61223166 A JPS61223166 A JP S61223166A JP 6514485 A JP6514485 A JP 6514485A JP 6514485 A JP6514485 A JP 6514485A JP S61223166 A JPS61223166 A JP S61223166A
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JP
Japan
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steel
resistance
strength
less
content
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Granted
Application number
JP6514485A
Other languages
Japanese (ja)
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Inventor
Teruo Kaneko
金子 輝雄
Terutaka Tsumura
津村 輝隆
Akio Ikeda
昭夫 池田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP6514485A priority Critical patent/JPS61223166A/en
Publication of JPS61223166A publication Critical patent/JPS61223166A/en
Publication of JPH0366384B2 publication Critical patent/JPH0366384B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the strength of a steel and the resistance to sulfide stress corrosion cracking by hardening the steel contg. prescribed percentages of C, Si, Mn, Cr, Mo, Zr, etc. and restricted percentages of P, S and Ni. CONSTITUTION:A steel contg., by weight, 0.2-0.4% C, 0.05-1% Si, 0.05-0.3% Mn, 0.1-1.5% Cr, 0.1-0.8% Mo, 0.01-0.15% Zr, 0.0003-0.003% B, 0.01-0.1% Al and <=0.2% in total of one or more among 0.01-0.1% each of Nb, V and Ti is produced. The amounts of P, S and Ni as impurities in the steel are restricted to <=0.02% P, <=0.005% S and <=0.03% Ni. The steel is hardened to form austenite having a grain size represented by ASTM grain size No. >=8.5. The austenite is then tempered to form a martensite-base structure.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、湿潤な硫化水素を含む環境によって引起こ
される硫化物応力腐食割れ(以下、5SCCで表わす)
に対して高い抵抗性を有する高強度鋼に関し、特に、油
井やガス井で使用される構造部材、例えば油井管やライ
ンパイプ、あるいは油井やガス井の周囲に使用される装
置部材として好適な上記高強度鋼に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention is directed to sulfide stress corrosion cracking (hereinafter referred to as 5SCC) caused by a humid environment containing hydrogen sulfide.
Regarding high-strength steels having high resistance to It concerns high strength steel.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

近年における油田やガス田の開発においては、急速に増
大しつつある需要と、それに応える技術の進歩によって
、従来放置されていたか、あるいは開発困難であった、
地中深く埋蔵され、かつ硫化水素(HtS)などの硫化
物でかなり汚染されている、所謂サワー環境下にある油
やガスまで次第に開発の目が向けられるようになってき
ており、したがって、石油および天然ガスの生産分野に
おいては、土庄(地層の圧力)や流体圧(油やガスの圧
力)、あるいは鋼材の自重による引張シ荷重等の外力に
耐えるとともに、サワー環境下で使用しても十分に所望
性能を発揮できる、高強度にして、813CGにも強い
抵抗力を備えた鋼の出現が、近年、一段と要望されてい
る。
In the development of oil and gas fields in recent years, the rapidly increasing demand and the advancement of technology to meet this demand have led to the development of oil and gas fields that were previously neglected or difficult to develop.
Increasingly, attention is being focused on developing oil and gas in so-called sour environments, which are buried deep underground and are heavily contaminated with sulfides such as hydrogen sulfide (HtS). In the field of natural gas production, it can withstand external forces such as tonosho (pressure of the formation), fluid pressure (pressure of oil and gas), and tensile loads due to the weight of the steel material, and is also suitable for use in sour environments. In recent years, there has been an increasing demand for a steel with high strength and strong resistance to 813CG, which can exhibit the desired performance.

鋼の耐硫化物応力腐食割れ性(以下、耐5SCC性で示
す)を向上させる手段については、1950年来種々の
検討が加えられ、現在では、例えばN A CB  S
t、andard MR−(H−75(1g〕7Rev
ision )に示された硬度(強度)の上限以下に鋼
の強度を抑えることが5scc防止に最も有効であると
され、使用者の要望に応えるため、これに基づ(L−s
o[降伏強さの下限が80000pa1(56,2kr
f/isl ) :lがAP工規格に加えられている。
Since 1950, various studies have been conducted on ways to improve the sulfide stress corrosion cracking resistance (hereinafter referred to as 5SCC resistance) of steel, and currently, for example, N A C B S
t, andard MR-(H-75 (1g) 7Rev
It is said that keeping the strength of steel below the upper limit of hardness (strength) shown in
o [The lower limit of yield strength is 80,000 pa1 (56,2kr
f/isl) :l has been added to the AP engineering standard.

しかしながら、上述のようなサワー深井戸においては、
油井管として強度を抑えたものを用いると、その肉厚を
必然的に厚くせざるを得ないために、経済上並びに作業
上着しい不利を招くという問題を生じ、このような点か
ら、従来、上記のL−80よりもさらに強度が高く、か
つ耐5scc性にも優れた鋼材が切望されておシ、最近
では特に、降伏強さの下限が900001)81 (6
3,3kPf/5nJ)を越す高強度油井管に対する要
望も高まっている。
However, in the sour deep well as mentioned above,
If OCTG with reduced strength is used, the wall thickness must be increased, which brings about economic and operational disadvantages.From this point of view, conventional , there is a strong desire for a steel material that is even higher in strength than the above-mentioned L-80 and also has excellent 5scc resistance.
Demand for high-strength oil country tubular goods exceeding 3.3 kPf/5 nJ) is also increasing.

〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by conventional technology and invention]

このような状況を背景にして、高強度鋼の耐5BCC性
を改善するため、従来種々の手段が検討されており、そ
の結果鋼の材質としては、完全な焼入れをして均一な組
織とした後、高温で十分な焼戻しを施して得た組織が最
も適していること、およびその組織が微細で不純物元素
が少ないほど耐5scc性が向上することがわかってい
る。
Against this background, various methods have been studied to improve the 5BCC resistance of high-strength steel, and as a result, the steel material has been completely hardened to have a uniform structure. It has been found that a structure obtained by sufficient tempering at a high temperature is most suitable, and that the finer the structure and the fewer impurity elements, the better the 5 SCC resistance.

したがって、これらの知見に基づいて、焼入れ性並びに
焼戻し軟化抵抗性を改善する方法や、組織を微細化させ
る種々の成分系および製造法、例えば焼入れ、焼戻し処
理によって形成された均一な焼戻しマルテンサイト組織
を有するA工S工 4130系鋼の使用や、特開昭59
−222526号特開昭56−33459号および特開
昭59−123716号に開示された製造法が提案され
ているけれども、前記のAIS’I 4130  系鋼
では、依然として十分に満足できる耐5scc性を得る
ことができず、最初の特開昭59−222526号に記
載された方法は専ら粒界偏析の防止とZr添加による硫
化物形態制御を追求しているだけで、それによって得ら
れた鋼はS1含有量が低く、Mが添加されていないため
に、前述のサワー環境下における耐5SCC性が十分で
なく、次の特開昭56−33459号に記載された鋼も
、Mn含有量を低下させて耐5SCC性の向上を図って
はいるが、Zrを添加していないために、前記環境下に
おける耐5scc性が低く、また最後の特開昭59−1
23716号記載の方法によって得られた鋼には、強度
調整のた、   めにZrが添加されているけれども、
!nとNiの含有量を低く抑えていないので、この鋼も
やはシ前記環境下で十分な耐5scc性を発揮すること
ができない。
Therefore, based on these findings, methods for improving hardenability and temper softening resistance, various component systems and manufacturing methods for refining the structure, such as uniform tempered martensitic structures formed by quenching and tempering treatments, are proposed. The use of A/S 4130 series steel and JP-A-59
Although the manufacturing methods disclosed in JP-A-222526, JP-A-56-33459 and JP-A-59-123716 have been proposed, the AIS'I 4130 series steel still has a sufficiently satisfactory 5scc resistance. However, the method first described in JP-A-59-222526 only sought to prevent grain boundary segregation and control the sulfide morphology by adding Zr, and the steel obtained by this method only sought to prevent grain boundary segregation and control the sulfide morphology by adding Zr. Because the S1 content is low and M is not added, the 5SCC resistance in the sour environment described above is insufficient, and the steel described in the following JP-A-56-33459 also has a reduced Mn content. However, since Zr is not added, the 5SCC resistance under the above environment is low, and the last Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-1
Although Zr is added to the steel obtained by the method described in No. 23716 for strength adjustment,
! Since the contents of n and Ni are not kept low, this steel cannot exhibit sufficient 5scc resistance under the above environment.

一方、鋼材に冷間加工による塑性変形が加わると耐5s
cc性が劣化するところから、サワー環境下で使用され
る鋼材では一般に最終の熱処理工程後は冷間加工を受け
ないように細心の注意が払われているが、それでも、鋼
材の運搬や建設現場における取扱い時に、当り疵や把み
疵などの塑性変形を受ける可能性を全く無くすことはで
きないので、製品として必要な上記の耐5scc性を保
証するためには、このような冷間塑性変形の影響も考慮
して鋼材の耐5scc性を評価する必要がある。本発明
者等がこのような観点から従来技術を検討してみても、
前記従来技術では、冷間塑性変形を受けた鋼材に十分に
耐8SCC性を付与できないことがわかった。
On the other hand, when plastic deformation is applied to steel materials due to cold working, it can withstand up to 5 seconds.
Due to the deterioration of CC properties, great care is generally taken to ensure that steel materials used in sour environments are not subjected to cold working after the final heat treatment process. Since it is impossible to completely eliminate the possibility of plastic deformation such as hitting or gripping scratches occurring during handling in It is necessary to evaluate the 5scc resistance of steel materials, taking into account the influence. Even if the present inventors examine the prior art from this perspective,
It has been found that the above-described prior art cannot sufficiently impart 8SCC resistance to steel materials that have undergone cold plastic deformation.

ところで、耐5SCC性を確認する方法として、H,S
を飽和した0、 5 % CH3CO0H溶液からなる
腐食液中で行うシェルタイブ試験法が多数の現場実績と
の対比による研究の積み重ねによって開発されており、
この試験によって測定される5scc限界応力値(sc
値)が、式、 を満足すれば割れの発生がないとされているけれども、
従来の低コスト型低合金高強度鋼においては、このよう
な厳しい基準を満足するものがなかつた。
By the way, as a method to confirm 5SCC resistance, H,S
The shell type test method, which is carried out in a corrosive liquid consisting of a 0.5% CH3CO0H solution saturated with
5scc critical stress value (sc
Although it is said that cracking does not occur if the value (value) satisfies the formula,
None of the conventional low-cost, low-alloy, high-strength steels satisfied such strict standards.

なお、シェルタイブ試験法とは、第1図に示されるよう
な、長さ方向の中央部に2個のキリ孔を設けた試験片1
に、第2図に示す如く3点支持曲げでその中央部に応力
を付加して腐食液中に浸漬し、割れ率が50%となる見
掛けの応力を測定してこれをSc値とするものである。
In addition, the shell type test method is a test piece 1 with two drilled holes in the center of the length, as shown in Figure 1.
As shown in Fig. 2, stress is applied to the central part by three-point support bending, and the specimen is immersed in a corrosive liquid, and the apparent stress at which the cracking rate is 50% is measured, and this is taken as the Sc value. It is.

第2図において、符号2で示されるものは試験片支持具
、符号3で示されるものは直径4Hのガラス丸棒、符号
4で示されるものは荷重(応力)を付加するためのボル
トである。
In Figure 2, the reference numeral 2 is a test specimen support, the reference numeral 3 is a glass round rod with a diameter of 4H, and the reference numeral 4 is a bolt for applying load (stress). .

また、こうした材料自身の改良のほかに、鋼材をコーテ
ィングしたシ、腐食環境にインヒビターを注入する等の
方法も講じられているが、いずれの方法も十分な効果を
期待できるものではなかった。
In addition to these improvements to the materials themselves, methods such as coating steel and injecting inhibitors into the corrosive environment have been used, but none of these methods have been expected to be sufficiently effective.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明者等は、上述のような状況に鑑みて、冷間塑性変
形を受けても、湿潤硫化物環境下におい1゛て十分な耐
5scc性を発揮する高強度鋼を得べく研究を進めた結
果、以下(a)〜(f)に示すような知見を得た。
In view of the above-mentioned circumstances, the present inventors have conducted research in order to obtain a high-strength steel that exhibits sufficient resistance to 5 SCC in a wet sulfide environment even when subjected to cold plastic deformation. As a result, the findings shown in (a) to (f) below were obtained.

〔知見事項〕[Knowledge]

(a)鋼中の炭化物は水素の集積場所となり、したがっ
てこの炭化物が針状または棒状等の切欠欠陥形状を呈し
たシ、あるいは粗大に凝集したシする場合には、そこが
起点となって5sccが発生し易くなるが、鋼中にZr
を添加すると、炭化物は球状となって微細に分散される
結果、上記の現象は阻止されて耐5SCC性が著しく改
善されるが、その場合、zrと共に添加されるMnの含
有量を低く抑えると、そのMnが炭化物の均一かつ微細
な分散化に一層寄与して、鋼材が冷間塑性変形を受けた
場合でも、耐5scc性が一段と向上すること、(1)
)鋼中に含まれるNiは湿潤硫化物環境下で孔食の発生
を促して、そこを起点とするBBCCを発生させるが、
そのNi含有量を0.034Jg下に抑えると、孔食の
発生が抑えられ、したがって耐5SCC性も改善される
こと、 (c) B 含有量の増大は5SCCの起点となる硫化
物系介在物を増加して耐5SCC性の劣化を招くととも
に、このSと親和性の強いZrやCaと結合してそれら
の有用な作用が現われるのを妨げること、(d)適当量
のCr%Mo、Bを共に添加すると、それによって形成
され、Cr −Mo−B系の共同作用によって優れた焼
入れ性が確保できること、(e)鋼中に添加されるMは
非金属介在物を減少させて鋼の清浄度を向上させること
によシ耐5SCC性を改善すること、 (f)以上(a)〜(e)の複合作用により、冷間塑性
変形、   を受けた場合でも鋼に優れた耐5SCGを
付与できること。
(a) Carbides in steel serve as a place for hydrogen to accumulate. Therefore, if these carbides exhibit a notch defect shape such as a needle or rod shape, or coarsely agglomerate, this becomes the starting point and the 5scc However, Zr in steel
When Zr is added, the carbides become spherical and are finely dispersed, thereby preventing the above phenomenon and significantly improving the 5SCC resistance. However, in this case, if the content of Mn added together with Zr is kept low , the Mn further contributes to uniform and fine dispersion of carbides, further improving the 5scc resistance even when the steel material undergoes cold plastic deformation; (1)
) Ni contained in steel promotes pitting corrosion in a wet sulfide environment and causes BBCC to occur from there, but
If the Ni content is kept below 0.034 Jg, the occurrence of pitting corrosion will be suppressed, and the 5SCC resistance will also be improved. (d) Adding an appropriate amount of Cr%Mo, B (e) M added to steel reduces non-metallic inclusions and improves the cleanliness of the steel. (f) Through the combined effect of (a) to (e) above, the steel has excellent 5SCG resistance even when subjected to cold plastic deformation. What you can do.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明は、上記知見に基づいて発明されたものであっ
て、 C:0.20〜0.40%、 Si: 0.05〜1.0%1 Mn:0.05〜0.3%、 Cr:0.1〜1.5%、 Mo : Q、 1〜0.8%、 Zr :  0.0 1〜0.1 5 %、B  : 
 0.0003〜0.0030%、A11:0.01〜
0.10%、 Nb、 VおよびTiのうちの1種または2種以上:そ
れぞれ0.01〜0.1%、 ただし、合計<0.2チ を含有し、さらに必要に応じて ca: o、o Ol〜0.005 %、を含有し、残
りがFeおよび不可避不純物からなるとともに、前記不
可避不純物中のp、sおよびNiの含有量が、それぞれ P:0.020−以下、 El:0.005%以下、 Ni:0.03チ以下、 である、組成(以上重量%、以下、特に断わらないかぎ
り、チはすべて重量%を意味する)と、焼入れによって
形成されたASTM番号8.5以上の微細な結晶粒度を
有するオーステナイトが焼戻されて形成されたマルテン
サイトを主体とする組織とを有することを特徴とする、
耐硫化物応力腐食割れ性に優れた高強度鋼を提供するも
のである。
This invention was invented based on the above findings, and includes: C: 0.20 to 0.40%, Si: 0.05 to 1.0%, Mn: 0.05 to 0.3%, Cr: 0.1-1.5%, Mo: Q, 1-0.8%, Zr: 0.01-0.15%, B:
0.0003-0.0030%, A11: 0.01-
0.10%, one or more of Nb, V and Ti: 0.01 to 0.1% each, with a total of <0.2 Ti, and if necessary, ca: o , o Ol ~ 0.005%, the remainder consists of Fe and unavoidable impurities, and the contents of p, s and Ni in the unavoidable impurities are P: 0.020- or less, El: 0 0.005% or less, Ni: 0.03% or less, composition (more than % by weight, hereinafter, unless otherwise specified, all % means weight%) and ASTM number 8.5 formed by quenching. characterized by having a structure mainly composed of martensite formed by tempering austenite having a fine grain size of
The present invention provides a high-strength steel with excellent resistance to sulfide stress corrosion cracking.

そしてこの発明における熱処理は、上記組成となるよう
に溶製された鋼塊を、例えば管材に加工した後、一般に
AC3変態点以上でしかもオーステナイト粒の粗大化を
生じない温度域に加熱した後焼入れして、これをAST
M番号8.5以上の微細なオーステナイト結晶粒度を有
する均一なマルテンサイト組織とし、ついでこれを通常
Ac、変態点以下でなるべく高い温度例えば640℃〜
フOO℃の条件下で焼戻して、普通90チ以上の焼戻し
マルテンサイト組織を有する鋼材とする。
The heat treatment in the present invention involves processing a steel ingot melted to have the above composition into, for example, a pipe material, heating it to a temperature range that is generally above the AC3 transformation point and not causing coarsening of austenite grains, and then quenching. and AST this
A uniform martensitic structure having a fine austenite crystal grain size with an M number of 8.5 or more is formed, and then this is usually heated under Ac, at a temperature as high as possible below the transformation point, e.g. 640°C ~
It is tempered under conditions of 00°C to obtain a steel material having a tempered martensitic structure of usually 90 cm or more.

ついで、この発明において、成分組成範囲、オーステナ
イト結晶粒度および組織を上記の通りに限定した理由を
説明する。
Next, in this invention, the reason why the component composition range, austenite crystal grain size, and structure are limited as described above will be explained.

1、鋼の成分組成 (a)  C C成分は、鋼の焼入れ性の向上、強度確保のほかに、焼
戻し軟化抵抗性向上のために欠くことができない成分で
あるが、その含有量が0.20 %未満では強度低下と
焼入れ性劣化をきたし、したがつて所望強度に対して低
温における焼戻しを余儀なくされるために5scc感受
性が大となり、一方0.40%を越えて含有させると、
靭性が劣化する上に、熱処理時の焼割れ感受性が増大す
るところから、その含有量を0.20〜0.40 %と
定めた。
1. Composition of steel (a) C The C component is an indispensable component for improving the hardenability of steel, ensuring strength, and improving temper softening resistance. If the content is less than 20%, the strength will decrease and the hardenability will deteriorate, and the desired strength will be forced to be tempered at a low temperature, resulting in a high 5scc sensitivity.On the other hand, if the content exceeds 0.40%,
The content was determined to be 0.20 to 0.40% because it not only deteriorates toughness but also increases susceptibility to quench cracking during heat treatment.

(b)  131 Si成分は脱酸作用を有するほか、鋼の強度および焼入
れ性向上に有効な成分であるが、その含有量が0.05
 %未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方1
.0%を越えると靭性劣化と、粗粒化による耐5scc
性の劣化を招くことから、その含有量を0.05〜1.
0チと定めた。
(b) The 131 Si component has a deoxidizing effect and is an effective component for improving the strength and hardenability of steel, but when its content is 0.05
If it is less than 1%, the desired effect cannot be obtained;
.. If it exceeds 0%, toughness will deteriorate and the resistance to 5scc will decrease due to coarse graining.
The content should be set at 0.05 to 1.
It was set as 0chi.

(c)  Mn Mn成分は強度と焼入れ性を向上させるのに有効で、そ
のような目的のために広く利用されている成分であるが
、Sによる粒界脆化を防ぐためにはその含有量が0.0
5%以上であることが必要であり、一方それが0.3チ
を越えると炭化物析出が不均一となって、特に鋼材が冷
間塑性変形を受けた場合、耐5scc性が劣化し易くな
るところから、その含有量を0.05〜0.3チと定め
た。
(c) Mn The Mn component is effective in improving strength and hardenability, and is widely used for such purposes. However, in order to prevent grain boundary embrittlement due to S, its content must be increased. 0.0
It needs to be 5% or more; on the other hand, if it exceeds 0.3 inches, carbide precipitation becomes uneven and the 5scc resistance tends to deteriorate, especially when the steel material undergoes cold plastic deformation. Therefore, the content was determined to be 0.05 to 0.3 chi.

(d)  Cr Cr成分には、鋼の強度、焼入れ性および焼戻し軟化抵
抗性を向上させる作用があり、高強度化のために極めて
有効であるほか、5SCGSC性改善作用もあるが、そ
の含有量がO,14未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方1.5チを越えて含有させると、靭性を劣
化させる上に、粗大炭化物形成による耐5scc性劣化
も招くところから、その含有量を0.1〜1.5%と定
めた。
(d) Cr The Cr component has the effect of improving the strength, hardenability, and temper softening resistance of steel, and is extremely effective for increasing the strength. It also has the effect of improving 5SCGSC properties, but its content If the content is less than 0.14, the desired effect cannot be obtained, while if the content exceeds 1.5, the toughness is deteriorated and the 5SCC resistance is also deteriorated due to the formation of coarse carbides. The content was determined to be 0.1 to 1.5%.

(e)  M。(e) M.

Mo酸成分、鋼の強度、焼入れ性および焼戻し軟化抵抗
性を向上させる作用を有し、前述のように特にCrおよ
びBと共同して焼入れ性を改善する成分であるが、その
含有量がo、111未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方0.8チを越えて含有させると、脆化を招
く上に、炭化物の析出形態が適正でなくなって耐BBC
C性が劣化するところから、その含有量を0.1〜o、
 8 %と定めた。
Mo acid component has the effect of improving the strength, hardenability, and temper softening resistance of steel, and as mentioned above, it is a component that improves hardenability especially in cooperation with Cr and B. If the content is less than 111, the desired effect cannot be obtained; on the other hand, if the content exceeds 0.8 h, not only will it cause embrittlement, but the precipitation form of carbides will not be appropriate, resulting in poor BBC resistance.
Since the C property deteriorates, the content should be increased from 0.1 to 0.
It was set at 8%.

(f)  Zr Zr成分は、鋼中に炭化物を球状に、かつ均一1微細に
分散させて耐5ICC性を著しく改善する作用を有する
が、その含有量が0.01%未満ではその作用に所望の
効果が得られず、一方0.15%を越えて含有させると
、靭性および耐5SCC性の劣化を招くことから、その
含有量を0.01〜0、15 %と定めた。なお、Zr
は本来C,N、O1Sとの親和性に富む元素であり、本
発明においてはこのうちのNと0についてはその含有量
を特に規定していないが、通常の転炉溶製Mキルド鋼の
N、O含有量に対しては、所望の耐5EICC性を得る
上で、上記のZr添加量に全く問題がない。
(f) Zr The Zr component has the effect of significantly improving the ICC resistance by dispersing carbides in spherical and uniform fine particles in the steel, but if its content is less than 0.01%, the desired effect may not be achieved. However, if the content exceeds 0.15%, the toughness and 5SCC resistance deteriorate, so the content was set at 0.01 to 0.15%. In addition, Zr
is an element that originally has a high affinity with C, N, and O1S, and in the present invention, the content of N and 0 is not particularly specified, but it is With respect to the N and O contents, there is no problem with the above-mentioned amount of Zr added in order to obtain the desired 5EICC resistance.

(ロ)) B B成分は、焼入れ性を向上させる作用があって、所望の
焼入れ性を確保するためにはO,0O03%以上添加す
る必要があるが、一方その含有量が0、 OO30%を
越えると靭性および熱間加工性が損なわれる上に、粒界
に粗大析出物を形成してBSCG発生を促すところから
、その含有量を0、 OOO3〜0.0030チと定め
た。
(b)) B The B component has the effect of improving hardenability, and in order to secure the desired hardenability, it is necessary to add 3% or more of O,0O0. The content was determined to be 0.003 to 0.0030 Chi, since if it exceeds 0.000%, toughness and hot workability will be impaired, and coarse precipitates will be formed at the grain boundaries, promoting the generation of BSCG.

色) M M成分は、脱酸剤として作用して鋼の清浄度を向上させ
、もって耐BBCC性の改善に寄与する作用を有するが
、その含有量がO,Ol 4未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方0. l O%を越えて含有させ
ると、介在物が増加し、靭性および耐5scc性が劣化
することから、その含有量を0.01〜0.10チと定
めた。
Color) M The M component acts as a deoxidizing agent and improves the cleanliness of steel, thereby contributing to improving the BBCC resistance, but if its content is less than O, Ol 4, the desired effect is not achieved. However, the effect of 0. If the content exceeds 10%, inclusions will increase and the toughness and 5scc resistance will deteriorate, so the content was set at 0.01 to 0.10%.

(i)  Nb、Vオ!びTi これらの成分は、強度の向上と組織の細粒化に有効に作
用するが、その含有量がO,014未満ではこれらの作
用に所望の効果が得られず、一方0.1チを越えて含有
させると靭性および加工性の低下を招くことから、それ
ぞれの含有量を0.01〜0、1 %とし、かつ合計含
有量を0.2%以下と定めた。
(i) Nb, V-o! These components have an effective effect on improving strength and refining the structure, but if the content is less than O.014, the desired effects cannot be obtained; If the content exceeds that amount, the toughness and workability will deteriorate, so each content was set at 0.01 to 0.1%, and the total content was set at 0.2% or less.

(j)  P P成分は、偏析し易く、それによって形成された粒界偏
析あるいは偏析帯が耐5SCC性の劣化を招き、その含
有量が0.020%を越えるとその影響が無視できなく
なるところから、その上限を0、020%と定めた。
(j) P The P component is easy to segregate, and the resulting grain boundary segregation or segregation bands cause deterioration of 5SCC resistance, and if its content exceeds 0.020%, the effect cannot be ignored. Therefore, the upper limit was set at 0.020%.

伽)i 日成分は、BSCGの起点となる硫化物系介在物を増加
させて耐BBCC性の劣化を招き、その゛含有量がO,
OO5%を越えるとその影響が著しくなるところから、
その上限をO,OO5%と定めた。
佽)i) The content of O,
As the effect becomes significant when OO exceeds 5%,
The upper limit was set at 5%.

2、 オーステナイト結晶粒度および組織上記組成を有
する高強度鋼に対して十分な耐5SCC性を付与するた
めには、微細な結晶粒度を有するオーステナイト組織と
した鋼を焼戻して、これをマルテンサイトを主体とした
組織にする必要があシ、とのオーステナイトの結晶粒度
がASTM番号8.5よりも粗い粒度となるか、あるい
は鋼の組織が焼戻しマルテンサイトを主体としていない
と、その耐5SCC性が極端に悪化するところから、焼
戻し前のオーステナイト結晶粒度をASTM48.5以
上の微細な粒度と限定するとともに、鋼の組織を、焼戻
しマルテンサイトを主体とする組織に規定した。
2. Austenite grain size and structure In order to impart sufficient 5SCC resistance to high-strength steel having the above composition, the steel with an austenitic structure having a fine grain size is tempered, and this is made into a structure mainly composed of martensite. If the grain size of the austenite is coarser than ASTM number 8.5, or if the steel structure is not mainly composed of tempered martensite, its 5SCC resistance will be extremely low. Therefore, the austenite grain size before tempering was limited to a fine grain size of ASTM 48.5 or higher, and the structure of the steel was defined as a structure mainly composed of tempered martensite.

〔実施例〕〔Example〕

ついで、この発明を実施例によシ比較例と対比しながら
説明するが、これらの実施例はこの発明を具体化した例
を単に示すためのものであって、この発明の技術的範囲
を制限することを意図するものでない。
Next, this invention will be explained by comparing it with Examples and Comparative Examples, but these Examples are merely to show examples embodying this invention, and do not limit the technical scope of this invention. It is not intended to.

まず、実験室的な真空溶解法によシ、第1表に示される
成分組成を有する鋼A、Oを溶製した。
First, steels A and O having the compositions shown in Table 1 were melted using a laboratory vacuum melting method.

ここで、溶製鋼A、Hはこの発明の範囲内の成分組成を
有し、溶製鋼重〜0は第1表中の※印を付2   した
点においてこの発明の範囲から外れた成分組成を有する
、比較のために溶製された鋼である。
Here, the molten steels A and H have compositions within the scope of this invention, and the molten steel weight ~0 has a composition that is outside the scope of this invention in the points marked with * in Table 1. This is a melted steel for comparison.

ついで、これらの鋼に熱間圧延を施すことによって製造
された厚さ:15fl、幅:120mの板材を920℃
において30分間加熱して完全にオーステナイト化した
後水中に焼入れ、その後さらに、700℃において30
分間保持する焼戻し処理を施し、それによって、板状の
本発明鋼1〜8および比較鋼3〜9を製造するとともに
、焼入後に形成されるオーステナイト粒度が耐5scc
性に及ぼす影響を調べるために、一部の材料(溶製鋼A
およびB)については焼入れ加熱温度を980℃として
オーステナイト粒度を粗大化させ、それによって同じく
板状の比較鋼1および2を製造した。
Next, a plate material with a thickness of 15 fl and a width of 120 m manufactured by hot rolling these steels was heated to 920°C.
After being completely austenitized by heating for 30 minutes at
A tempering treatment is carried out by holding the steel for 5 minutes, thereby producing plate-shaped steels of the present invention 1 to 8 and comparative steels 3 to 9, and the austenite grain size formed after quenching is
In order to investigate the effect on the properties of some materials (molten steel A
As for and B), the quenching heating temperature was set at 980° C. to coarsen the austenite grain size, and thereby comparative steels 1 and 2 in the same plate shape were manufactured.

つぎに、このようにして得られた本発明鋼と比較鋼の耐
5scc性を評価するために、前述のシェルタイブ試験
法によって割れ応力限界比を測定するとともに、降伏強
さを測定し、さらにこれらの鋼を製造する途中、焼入れ
後で、まだ焼戻されていない状態にある鋼のオーステナ
イトの粒度をピクリン酸エッチ法によって測定して、こ
れをASTMAで表わした。
Next, in order to evaluate the 5scc resistance of the inventive steel and comparative steel obtained in this way, the cracking stress limit ratio was measured by the above-mentioned shell tie test method, and the yield strength was also measured. During the production of the steel, the grain size of austenite in the steel which had not yet been tempered after quenching was measured by the picric acid etching method, and this was expressed in ASTMA.

以上の測定結果をまとめて第2表に示す。The above measurement results are summarized in Table 2.

なお、耐BBCC性については、上記の本発明鋼および
比較鋼からなる各板材をそれぞれ2つの部分に分け、そ
の一方からはそのまま、そしてその他方からは、圧延率
5%の冷間圧延を施した後に、それぞれ第1図に示され
るような試験片lを切シ出し、そして第2図に示される
試験片支持具2によって試験片1に応力を付加しながら
、液温:20℃の、硫化水素を飽和させた0、 59g
酢酸水溶液中に試験片1を200時間浸漬するという処
理によって割れ応力限界比を測定し、その値で示した。
Regarding BBCC resistance, each plate made of the above-mentioned inventive steel and comparative steel was divided into two parts, and one part was left as is, and the other part was cold rolled at a rolling reduction of 5%. After that, test pieces 1 as shown in FIG. 0.59g saturated with hydrogen sulfide
The cracking stress limit ratio was measured by immersing the test piece 1 in an acetic acid aqueous solution for 200 hours, and the value is shown.

なお、第2表中の壷印は、それの付いた条件がこの発明
の範囲から外れた条件であることを示している。
Note that the bottle mark in Table 2 indicates that the conditions marked with it are outside the scope of the present invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

分な耐5scc性が得られないのに対し、本発明鋼では
十分な強度を確保しながら高い割れ応力限界比、すなわ
ち冷間圧延を施していない場合は勿論、それを受けた場
合でも、著しく高い割れ応力限界比を示すことがわかる
On the other hand, the steel of the present invention has a high cracking stress limit ratio while ensuring sufficient strength. It can be seen that it exhibits a high cracking stress limit ratio.

上述のように、この発明によると、高い強度とともに、
特に冷間塑性変形を受けた場合でも、優れた耐5scc
性を備えた鋼を提供できるので、前述のよのなサワー環
境下において、特に冷間塑性変形を受けても優れた耐5
BCC性を発揮する高強度の鋼が要求される、例えば油
井用鋼として好適な鋼を提供できるという、産業上有用
な効果が得られる。
As mentioned above, according to this invention, along with high strength,
Excellent resistance to 5scc, especially when subjected to cold plastic deformation
As we can provide steel with excellent properties, it has excellent resistance to cold plastic deformation under the above-mentioned sour environment.
Industrially useful effects can be obtained, such as being able to provide a steel suitable for use in oil wells, which requires high-strength steel exhibiting BCC properties, for example.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はシェルタイブ腐食試験において使用される試験
片の例を示すもので、第1図中、(a)はその正面図、
ψ)はその側面図であシ、第2図は前記試験片を試験片
支持具で支持した状態を示す概略正面図である。図にお
いて 1・・・試験片、     2・・・支持具、3・・・
ガラス棒、    4・・・応力付加ボルト。
Figure 1 shows an example of a test piece used in a shell-type corrosion test. In Figure 1, (a) is its front view;
ψ) is a side view thereof, and FIG. 2 is a schematic front view showing the test piece supported by a test piece support. In the figure, 1... test piece, 2... support, 3...
Glass rod, 4... Stress adding bolt.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)C:0.20〜0.40%、 Si:0.05〜1.0%、 Mn:0.05〜0.3%、 Cr:0.1〜1.5%、 Mo:0.1〜0.8%、 Zr:0.01〜0.15%、 B:0.0003〜0.0030%、 Al:0.01〜0.10%、 Nb、VおよびTiのうちの1種または2種以上:それ
ぞれ0.01〜0.1%、 ただし、合計≦0.2% を含有し、残りがFeおよび不可避不純物からなるとと
もに、前記不可避不純物中のP、SおよびNiの含有量
が、それぞれ P:0.020%以下、 S:0.005%以下、 Ni:0.03%以下、 である、組成(以上重量%)と、焼入れによって形成さ
れたASTM番号8.5以上の微細な結晶粒度を有する
オーステナイトが焼戻されて形成されたマルテンサイト
を主体とする組織とを有することを特徴とする、耐硫化
物応力腐食割れ性に優れた高強度鋼。
(1) C: 0.20-0.40%, Si: 0.05-1.0%, Mn: 0.05-0.3%, Cr: 0.1-1.5%, Mo: 0 .1 to 0.8%, Zr: 0.01 to 0.15%, B: 0.0003 to 0.0030%, Al: 0.01 to 0.10%, one of Nb, V and Ti Species or two or more species: 0.01 to 0.1% each, however, total ≦0.2%, with the remainder consisting of Fe and unavoidable impurities, and the inclusion of P, S, and Ni in the unavoidable impurities. The composition (in weight% or more) has the following amounts: P: 0.020% or less, S: 0.005% or less, Ni: 0.03% or less, and the ASTM number 8.5 or more formed by quenching. A high-strength steel with excellent resistance to sulfide stress corrosion cracking, characterized by having a structure mainly composed of martensite formed by tempering austenite having a fine grain size of .
(2)C:0.20〜0.40%、 Si:0.05〜1.0%、 Mn:0.05〜0.3%、 Cr:0.1〜1.5%、 Mo:0.1〜0.8%、 Zr:0.01〜0.15%、 B:0.0003〜0.0030%、 Al:0.01〜0.10%、 Nb、VおよびTiのうちの1種または2種以上:それ
ぞれ0.01〜0.1%、 ただし、合計≦0.2% を含有し、さらに Ca:0.001〜0.005%、 を含有し、残りがFeおよび不可避不純物からなるとと
もに、前記不可避不純物中のP、SおよびNiの含有量
が、それぞれ P:0.020%以下、 S:0.005%以下、 Ni:0.03%以下、 である、組成(以上重量%)と、焼入れによって形成さ
れたASTM番号8.5以上の微細な結晶粒度を有する
オーステナイトが焼戻されて形成されたマルテンサイト
を主体とする組織とを有することを特徴とする、耐硫化
物応力腐食割れ性に優れた高強度鋼。
(2) C: 0.20-0.40%, Si: 0.05-1.0%, Mn: 0.05-0.3%, Cr: 0.1-1.5%, Mo: 0 .1 to 0.8%, Zr: 0.01 to 0.15%, B: 0.0003 to 0.0030%, Al: 0.01 to 0.10%, one of Nb, V and Ti Species or two or more species: 0.01 to 0.1% each, but total ≦0.2%, further containing Ca: 0.001 to 0.005%, and the remainder being Fe and unavoidable impurities and the contents of P, S and Ni in the inevitable impurities are respectively P: 0.020% or less, S: 0.005% or less, Ni: 0.03% or less, % by weight) and a structure mainly composed of martensite formed by tempering austenite having a fine grain size of ASTM number 8.5 or higher formed by quenching. High-strength steel with excellent stress corrosion cracking resistance.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7083686B2 (en) 2004-07-26 2006-08-01 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Steel product for oil country tubular good
US9512498B2 (en) 2011-12-22 2016-12-06 Akebono Brake Industry Co., Ltd. Process for producing spheroidal-graphite cast iron, and spheroidal-graphite cast iron member obtained from said spheroidal-graphite cast iron

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7083686B2 (en) 2004-07-26 2006-08-01 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Steel product for oil country tubular good
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