(57)【要約】    【課題】高強度で耐ＳＳＣ性にも優れる油井管用鋼、およびこれらの特性を有する油井用継目無鋼管の製造方法の提供。    【解決手段】(1)質量％で、Ｃ：0.30〜0.60％、Si：0.05〜0.5％、Mn：0.05〜1.0％、Al：0.005〜0.10％、Cr＋Mo：1.5〜3.0％（Moは0.5％以上）、Ｖ：0.05〜0.3％、残部がFeと不純物からなり、不純物中のＰは0.025％以下、Ｓは0.01％以下、Ｂは0.0010％以下、Ｏ（酸素）は0.01％以下である耐硫化物応力割れ性に優れた油井管用鋼。この鋼は更にNb、Ti、Zr、ＮおよびCaのうちの１種以上を含有してもよい。(2)上記の化学組成を有する鋼塊を1150℃以上の温度に加熱した後、熱間圧延により継目無鋼管とし、圧延終了後、直ちに400〜600℃の温度域まで水冷し、そのまま400〜600℃の温度域でベイナイト等温変態熱処理を行うことを特徴とする油井用継目無鋼管の製造方法。水冷の前に900〜950℃で補熱処理をしてもよい。【選択図】なし。【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．３０〜０．６０％、Ｓｉ：０．０５〜０．５％、Ｍｎ：０．０５〜１．０％、Ａｌ：０．００５〜０．１０％、Ｃｒ＋Ｍｏ：１．５〜３．０％、ただし、Ｍｏは０．５％以上、Ｖ：０．０５〜０．３％、残部がＦｅおよび不純物からなり、不純物中のＰは０．０２５％以下、Ｓは０．０１％以下、Ｂは０．００１０％以下、Ｏ（酸素）は０．０１％以下であることを特徴とする耐硫化物応力割れ性に優れた油井管用鋼。
【請求項２】
Ｆｅの一部に代えて、Ｎｂ：０．００２〜０．１質量％、Ｔｉ：０．００２〜０．１質量％およびＺｒ：０．００２〜０．１質量％のうちから選んだ１種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の耐硫化物応力割れ性に優れた油井管用鋼。
【請求項３】
Ｆｅの一部に代えて、Ｎ（窒素）：０．００３〜０．０３質量％を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の耐硫化物応力割れ性に優れた油井管用鋼。
【請求項４】
Ｆｅの一部に代えて、Ｃａ：０．０００３〜０．０１質量％を含有することを特徴とする、請求項１から３までのいずれかに記載の耐硫化物応力割れ性に優れた低合金油井管用鋼。
【請求項５】
降伏応力が１２５ｋｓｉ（８６１ＭＰａ）以上である請求項１から４までのいずれかに記載の耐硫化物応力割れ性に優れた油井管用鋼。
【請求項６】
請求項１から４までのいずれかに記載の化学組成を有する鋼塊を、１１５０℃以上の温度に加熱した後、熱間圧延により継目無鋼管とし、圧延終了後、直ちに４００〜６００℃の温度域まで水冷し、そのまま４００〜６００℃に保持して、その温度域でベイナイト等温変態熱処理を行うことを特徴とする油井用継目無鋼管の製造方法。
【請求項７】
請求項１から４までのいずれかに記載の化学組成を有する鋼塊を、１１５０℃以上の温度に加熱した後、熱間圧延により継目無鋼管とし、圧延終了後、９００〜９５０℃で補熱処理し、次いで４００〜６００℃の温度域まで水冷し、そのまま４００〜６００℃に保持して、その温度域でベイナイト等温変態熱処理を行うことを特徴とする油井用継目無鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油井やガス井用のケーシングやチュービングとして用いて好適な、耐硫化物応力割れ性に優れた低合金油井管用鋼およびその鋼を用いる油井用継目無鋼管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
油井の深井戸化に伴い、油井管には高強度化が要求されている。すなわち、油井管として従来広く用いられてきた８０ｋｓｉ級（降伏応力（ＹＳ）が８０〜９５ｋｓｉ，すなわち５５１〜６５４ＭＰａ）や９５ｋｓｉ級(ＹＳが９５〜１１０ｋｓｉ，すなわち６５４〜７５８ＭＰａ)に代わって、最近では１１０ｋｓｉ級（ＹＳが１１０〜１２５ｋｓｉ，すなわち７５８〜８６１ＭＰａ）の油井管が使用されることが多い。
【０００３】
一方、近年開発される深井やガス井は、腐食性を有する硫化水素を含む場合が多く、このような環境では高強度鋼は硫化物応力割れ（Sulfide Stress Cracking、以下ＳＳＣと略記する）と呼ばれる水素脆化を起こして破壊に到ることから、ＳＳＣの克服が高強度油井管の最大の課題である。
【０００４】
ＹＳ９５〜１１０ｋｓｉ級（６５４〜７５８ＭＰａ級）の油井管の耐ＳＳＣ性を改善する方法としては「鋼を高清浄化する」、「組織を細粒化する」等の手法が広く用いられてきた。例えば、特許文献１（特開昭６２−２５３７２０号公報）には、Ｍｎ、Ｐ等の不純物元素を低減することによる耐ＳＳＣ性の改善方法が開示されている。また、特許文献２（特開昭５９−２３２２２０号公報）には、２回焼入れにより結晶粒を微細化させ、耐ＳＳＣ性を改善する方法が開示されている。
【０００５】
さらに近年は、１２５ｋｓｉ級（ＹＳが１２５〜１４０ｋｓｉ，すなわち８６２〜９６５ＭＰａ）といった、今まで適用されていなかった高強度の油井管が検討され始めている。ＳＳＣは高強度鋼となるほど起こりやすくなるので、従来の９５〜１１０ｋｓｉ級（６５４〜７５８ＭＰａ級）の油井管よりも、より一層の材質改善が要求される。
【０００６】
特許文献３（特開平６−３２２４７８号公報）には、誘導加熱を行う熱処理により、組織を微細化させた耐ＳＳＣ性に優れた１２５ｋｓｉ級（８６２ＭＰａ級）の鋼材を得る方法が開示されている。また、特許文献４（特開平８−３１１５５１号公報）には、直接焼入れ法を用いる鋼管の製造方法が開示されている。その方法では、高温から焼き入れることによってマルテンサイト率の増加を図り、ＮｂやＶ等の合金元素を焼入れ時に十分固溶させ、これらの元素をその後の焼戻し時に析出強化に活用し、焼戻し温度を高めることにより、耐ＳＳＣ性に優れた１１０〜１４０ｋｓｉ級（７５８〜９６５ＭＰａ級）の鋼管が得られるという。
【０００７】
特許文献５（特開平１１−３３５７３１号公報）には、合金成分の最適化により１１０〜１４０ｋｓｉ級（７５８〜９６５ＭＰａ級）の耐ＳＳＣ性に優れた低合金鋼を得る技術が開示されている。特許文献６（特開２０００−１７８６８２号公報）、特許文献７（特開２０００−２５６７８３号公報）および特許文献８（特開２０００−２９７３４４号公報）には、炭化物の形態を制御して１１０〜１４０ｋｓｉ級（７５８〜９６５ＭＰａ級）の低合金油井用鋼の耐ＳＳＣ性を改善する方法が開示されている。また、特許文献９（特開２０００−１１９７９８号公報）には、微細なＶ系炭化物を多量に析出させることにより、１１０〜１２５ｋｓｉ級（７５８〜８６２ＭＰａ級）の鋼材のＳＳＣの発生時間を遅らせる技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−２５３７２０号公報
【特許文献２】特開昭５９−２３２２２０号公報
【特許文献３】特開平６−３２２４７８号公報
【特許文献４】特開平８−３１１５５１号公報
【特許文献５】特開平１１−３３５７３１号公報
【特許文献６】特開２０００−１７８６８２号公報
【特許文献７】特開２０００−２５６７８３号公報
【特許文献８】特開２０００−２９７３４４号公報
【特許文献９】特開２０００−１１９７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、高強度鋼の耐ＳＳＣ性を改善する技術は種々提案されているが、それらの技術によっても、１２５ｋｓｉ級以上の油井管では必ずしも安定して優れた耐ＳＳＣ性を確保できるとは言い難く、さらなる耐ＳＳＣ性の改善・安定化が要求されている。
【００１０】
本発明は、高強度でありながら、耐ＳＳＣ性にも優れる油井管用鋼を提供すること、および上記の特性を有する油井用継目無鋼管の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
焼入れ−焼戻しの熱処理で強度を調整される低合金油井管用鋼では、高強度を得るためには低い温度で焼戻す必要が生じる。しかし、低温焼戻しは、水素トラップサイトとなる転位密度を増大させ、さらに粒界に選択的に粗大炭化物を生成させ、これらが粒界破断型のＳＳＣを起こしやすくする。即ち、低温焼戻しは、鋼の耐ＳＳＣ性を低下させる。
【００１２】
そこで、本発明者は、高温焼戻しを行っても高強度を維持することを可能とするべく、添加元素としてＣ（炭素）に着目した。Ｃ含有量を増すことにより焼入れ後の強度を上げることができ、従来の油井管よりも高温焼戻しが可能となることから、耐ＳＳＣ性の改善が期待される。ただし、従来の知見ではＣを過剰に含有させると炭化物が多量に生成し、耐ＳＳＣ性を低下させると言われてきたため、通常の低合金油井管用鋼ではＣの含有量は０．３％以下に抑えられている。また、Ｃを過剰に含有する鋼では、水焼入れ時に焼割れが起こりやすくなる。この理由からもＣの多量添加は敬遠されてきた。
【００１３】
本発明では、Ｃｒ、ＭｏおよびＶの含有量の最適化と、粒界粗大炭化物の生成を促進するＢの含有量を低く抑えることとにより、Ｃを高めても耐ＳＳＣ性を大きく改善する手法を見出した。以下に本発明の基礎となった知見を詳述する。
【００１４】
(1)  Ｃ含有量を増加させることによる耐ＳＳＣ性の低下は、主としてＭ3Ｃ（セメンタイト、ＭはＦｅ、Ｃｒ、Ｍｏ）やＭ23Ｃ6（ＭはＦｅ、Ｃｒ、Ｍｏ）等の粗大炭化物が、粒界に析出することに起因すると考えられる。従って、Ｃ含有量を増加しても、炭化物を微細化すれば耐ＳＳＣ性は確保できると考えられる。このためには、所定量のＶを含有させ、過剰のＣを微細炭化物のＭＣ（ＭはＶ、Ｍｏ）として析出させればよい。また、ＭｏもＭＣ中に固溶して微細なＭＣの生成に寄与するため、所定量以上のＭｏも含有させる必要がある。
【００１５】
(2)  従来の０．３％未満のＣを含有する油井管では、焼入れ性を確保するためＢを含有させていたが、ＢはＣと置換して粒界の粗大炭化物、即ちＭ3ＣやＭ23Ｃ6、の生成を促進する。従って、Ｂ含有量は極力低く抑えるのがよい。Ｂを低減することによる焼入れ性低下の補完は、Ｃに加えて、Ｍｏ単独またはＭｏとＣｒを合わせて含有させることで行うことができる。従って、ＣｒとＭｏの合計含有量を所定量以上とする必要がある。
【００１６】
ただし、過剰のＣｒおよびＭｏの含有は、かえって粗大炭化物のＭ23Ｃ6の生成を促進することから、ＣｒおよびＭｏの合計含有量は所定量以内に抑える必要がある。
【００１７】
(3)  継目無鋼管の製造方法としては、通常の焼入れ−焼戻し、あるいは継目無製管の直後に焼入れを行う直接焼入れ−焼戻しが望ましい。しかし、Ｃ含有量の高い鋼では焼入れ時に焼割れが起こりやすくなる。焼割れを防止するためには、シャワー水冷や油冷のような冷却速度が速すぎない方法で焼入れを行うのが望ましい。
【００１８】
また、Ｃ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ等の炭化物生成元素を焼入れ時に完全に固溶させ、その後の焼戻し時に有効に活用するためには、焼入れ温度は９００℃以上とするのがよい。より望ましいのは９２０℃以上である。ただし、シャワー水冷や油冷では特殊な設備を設ける必要があり、かつ継目無鋼管の製管においては生産能率が低下する欠点がある。
【００１９】
(4)  Ｃ含有量の高い継目無鋼管を高生産率で製造するには、直接焼入れ法によるのがよい。その場合、耐ＳＳＣ性能も確保するには、直接焼入れ時に水冷の途中止めを行い、その後ベイナイト変態をさせる方法が有効である。この方法では、１１５０℃以上に鋼塊を加熱した後に継目無製管を行い、水冷を行う。水冷は製管直後に行ってもよいし、製管直後に９００〜９５０℃での補熱工程を入れて組織を再結晶させた後、水冷を行ってもよい。
【００２０】
(5)  水冷の際に、室温まで冷却してしまうとマルテンサイト変態が起こり、焼割れが起こってしまう。従って、マルテンサイト変態の開始温度よりも高い４００〜６００℃で水冷を停止する。ただし、この水冷停止温度から空冷をするとマルテンサイトとベイナイトの混合組織となり耐ＳＳＣ性が低下するため、水冷停止直後に４００〜６００℃に加熱した炉で等温変態熱処理（オーステンパ処理）を行い、ベイナイト単相組織に変態させる。等温変態熱処理後の強度が高すぎる場合は、再度６００〜７２０℃の温度域で焼戻しを行い、強度を調整すればよい。
【００２１】
(6)  上記(5)の方法で得られたベイナイト単相組織では、炭化物が微細分散しており、その組織を持つ鋼管は、従来の焼入れ−焼戻し処理で生成するマルテンサイト単相組織と同等の耐ＳＳＣ性を有する。また、ビレットを１１５０℃以上に加熱した後、直接製管に移行するため、Ｃ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ等の炭化物生成元素を水冷時まで十分に固溶させることができ、その後のベイナイト変態熱処理および焼戻し時に十分に活用することができる利点もある。
【００２２】
本発明は、上記の知見を基礎としてなされたもので、下記の油井管用鋼およびその製造方法を要旨とする。
【００２３】
（１）質量％で、Ｃ：０．３０〜０．６０％、Ｓｉ：０．０５〜０．５％、Ｍｎ：０．０５〜１．０％、Ａｌ：０．００５〜０．１０％、Ｃｒ＋Ｍｏ：１．５〜３．０％、ただし、Ｍｏは０．５％以上、Ｖ：０．０５〜０．３％、残部がＦｅおよび不純物からなり、不純物中のＰは０．０２５％以下、Ｓは０．０１％以下、Ｂは０．００１０％以下、Ｏ（酸素）は０．０１％以下であることを特徴とする耐硫化物応力割れ性に優れた油井管用鋼。
【００２４】
（２）Ｆｅの一部に代えて、Ｎｂ：０．００２〜０．１質量％、Ｔｉ：０．００２〜０．１質量％およびＺｒ：０．００２〜０．１質量％のうちから選んだ１種以上を含有することを特徴とする上記（１）の耐硫化物応力割れ性に優れた油井管用鋼。
【００２５】
（３）Ｆｅの一部に代えて、Ｎ（窒素）：０．００３〜０．０３質量％を含有することを特徴とする上記（１）または（２）の耐硫化物応力割れ性に優れた油井管用鋼。
【００２６】
（４）Ｆｅの一部に代えて、Ｃａ：０．０００３〜０．０１質量％を含有することを特徴とする上記（１）から（３）までのいずれかの耐硫化物応力割れ性に優れた油井管用鋼。
【００２７】
（５）降伏応力が１２５ｋｓｉ（８６１ＭＰａ）以上である上記（１）から（４）までのいずれかの耐硫化物応力割れ性に優れた油井管用鋼。
【００２８】
（６）上記（１）から（４）までのいずれかに記載の化学組成を有する鋼塊を、１１５０℃以上の温度に加熱した後、熱間圧延により継目無鋼管とし、圧延終了後、直ちに４００〜６００℃の温度域まで水冷し、そのまま４００〜６００℃に保持してその温度域でベイナイト等温変態熱処理を行うことを特徴とする油井用継目無鋼管の製造方法。
【００２９】
（７）上記（１）から（４）までのいずれかに記載の化学組成を有する鋼塊を、１１５０℃以上の温度に加熱した後、熱間圧延により継目無鋼管とし、圧延終了後、９００〜９５０℃で補熱処理し、次いで４００〜６００℃の温度域まで水冷し、そのまま４００〜６００℃に保持してその温度域でベイナイト等温変態熱処理を行うことを特徴とする油井用継目無鋼管の製造方法。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（Ａ）鋼の化学組成
まず、本発明の油井管用鋼の化学組成の限定理由を各成分の作用効果とともに説明する。以下、成分含有量の「％」は「質量％」を意味する。
【００３１】
Ｃ：０．３０〜０．６０％
Ｃは、本発明鋼において重要な元素である。従来の油井管材料よりも多く含有させることにより、焼入れ性を高めて強度を向上させるのに有効である。この効果を得るためには、０．３０％以上含有させる必要がある。一方、０．６０％を超えて含有させてもその効果は飽和するため、その上限を０．６０％とした。より好ましい範囲は、０．３５〜０．５５％である。
【００３２】
Ｓｉ：０．０５〜０．５％
Ｓｉは、鋼の脱酸に有効な元素であり、焼戻し軟化抵抗を高める効果も有する。脱酸の目的からは、０．０５％以上含有させる必要がある。一方、その含有量が０．５％を超えると、軟化相であるフェライト相の析出を促進し、耐ＳＳＣ性を低下させる。従って、Ｓｉの含有量を０．０５〜０．５％とする。より好ましい範囲は０．０５〜０．３５％である。
【００３３】
Ｍｎ：０．０５〜１．０％
Ｍｎは、鋼の焼入れ性を確保するのに有効な元素である。この目的からは、０．０５％以上含有させる必要がある。一方、Ｍｎの含有量が１．０％を超えると、Ｐ、Ｓ等の不純物元素と共に粒界に偏析して耐ＳＳＣ性を低下させる。従って、Ｍｎの含有量を０．０５〜１．０％とした。より好ましい範囲は０．１〜０．５％である。
【００３４】
Ａｌ：０．００５〜０．１０％
Ａｌは鋼の脱酸に有効な元素であり、含有量が０．００５％未満だとその効果が得られない。一方、０．１０％を超えて含有させてもその効果は飽和するため、その上限を０．１０％とした。より好ましい範囲は０．０１〜０．０５％である。なお、本発明のＡｌ含有量とは酸可溶Ａｌ（いわゆる「ｓｏｌ．Ａｌ」）を指す。
【００３５】
Ｃｒ＋Ｍｏ：１．５〜３．０％、ただしＭｏ：０．５％以上
ＣｒおよびＭｏは、鋼の焼入れ性を高めるのに有効な元素であり、この効果を得るためにはＣｒおよびＭｏの合計含有量で１．５％以上含有させる必要がある。一方、ＣｒおよびＭｏの合計含有量が３．０％を超えると、粗大炭化物であるＭ23Ｃ6（ＭはＦｅ、Ｃｒ、Ｍｏ）の生成を促進し、耐ＳＳＣ性が低下する。従って、ＣｒとＭｏの合計含有量を１．５〜３．０％とする。ＣｒとＭｏの合計含有量のより好ましい範囲は１．８〜２．２％である。なお、Ｃｒは、無添加でもよい。その場合は、Ｍｏ単独で１．５〜３．０％とする。
【００３６】
また、Ｍｏは、Ｖと共に含有させることにより微細炭化物であるＭＣ（ＭはＶおよびＭｏ）の生成を促進し、焼戻し温度を高める効果を有する。この観点からは、少なくとも０．５％以上の含有が必要であり、０．７％以上含有させるのがより好ましい。
【００３７】
Ｖ：０．０５〜０．３％
ＶはＭｏと共に微細炭化物であるＭＣ（ＭはＶおよびＭｏ）を生成し、焼戻し温度を高める効果を有する。この効果を得るには少なくとも０．０５％以上の含有が必要である。一方、０．３％を超えても、焼入れ時に固溶するＶは飽和し、焼戻し温度を高める効果は飽和することから、その上限を０．３％とする。より好ましい範囲は０．１％〜０．２５％である。
【００３８】
本発明の油井管用鋼の一つは、上記の成分の他、残部がＦｅおよび不純物からなるものである。ただし、不純物中のＰ、Ｓ、ＢおよびＯ（酸素）は、下記のように抑制する必要がある。
【００３９】
Ｐ：０．０２５％以下
Ｐは粒界に偏析して、耐ＳＳＣ性を低下させる。その含有量が０．０２５％を超えるとその影響が顕著になるため、上限を０．０２５％とした。Ｐの含有量は極力低い方が望ましい。
【００４０】
Ｓ：０．０１％以下
ＳもＰと同様に粒界に偏析して、耐ＳＳＣ性を低下させる。その含有量が０．０１％を超えるとその影響が顕著になるため、上限を０．０１％とした。Ｓの含有量も極力低い方が望ましい。
【００４１】
Ｂ：０．００１０％以下
従来の低合金油井管では、焼入れ性を向上させるために、Ｂが用いられてきた。しかし、Ｂは、高強度鋼では粒界粗大炭化物Ｍ23Ｃ6（ＭはＦｅ、Ｃｒ、Ｍｏ）の生成を促進する作用を有し、耐ＳＳＣ性を低下させる。このため、本発明ではＢは無添加とし、不純物として混入する場合でも０．００１０％以下に低減することとした。より好ましいのは０．０００５％以下とすることである。
【００４２】
Ｏ（酸素）：０．０１％以下
Ｏ（酸素）は不純物として鋼中に存在するが、その含有量が０．０１％を超えると粗大な酸化物を形成して靭性や耐ＳＳＣ性を低下させる。従って、その上限を０．０１％とした。Ｏ（酸素）の含有量は極力低減することが望ましい。
【００４３】
本発明の油井管用鋼の他の一つは、ここまでに述べた成分に加えて、さらにＴｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＮおよびＣａのうちの１種以上を含有する鋼である。それぞれの作用効果と含有量の適正範囲は下記のとおりである。
【００４４】
Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ：それぞれ０．００２〜０．１％
Ｎｂ、ＴｉおよびＺｒは、ＣおよびＮと結びついて炭窒化物を形成し、そのピニング効果により結晶粒の細粒化に有効に働き、靭性等の機械的特性を改善する。この効果を確実に得るためには、それぞれ０．００２％以上含有させる必要がある。一方、いずれも０．１％を超えて含有させても効果が飽和することから、その上限をそれぞれ０．１％とした。より望ましい含有量は、いずれも０．０１〜０．０５％である。
【００４５】
Ｎ：０．００３〜０．０３％
Ｎは、ＣとともにＡｌ、Ｎｂ、ＴｉおよびＺｒに結びつき、炭窒化物を形成し、そのピニング効果により結晶粒の細粒化に寄与し、靭性等の機械的特性を改善する。この効果を確実に得るためには、０．００３％以上含有させる必要がある。一方、０．０３％を超えて含有させてもこの効果は飽和するため、その上限を０．０３％とした。より望ましい範囲は０．０１〜０．０２％である。
【００４６】
Ｃａ：０．０００３〜０．０１％
Ｃａは鋼中のＳと結合して硫化物を形成し、介在物の形状を改善して耐ＳＳＣ性の改善に寄与する。この効果を得るためには、０．０００３％以上含有させる必要がある。一方、０．０１％を超えて含有させてもその効果は飽和することから、その上限を０．０１％とした。より好ましい範囲は０．００１〜０．００３％である。
【００４７】
（Ｂ）継目無鋼管の製造方法
Ｃ含有量の高い継目無鋼管を高生産率で製管し、かつ耐ＳＳＣ性能も確保するためには、直接焼入れ時に水冷の途中止めを行い、その後ベイナイト変態をさせる熱処理方法が望ましい。
【００４８】
ビレットの加熱温度は、良好な製管性の確保のため１１５０℃以上が望ましい。加熱温度の上限は、スケールの成長防止のために１３００℃程度にとどめるのがよい。
【００４９】
加熱したビレットを通常の方法、例えばマンネスマン−マンドレルミル法等の方法にて継目無鋼管に製管した後、水冷による直接焼入れを行う。直接焼入れは、製管直後に行ってもよいし、製管直後に９００〜９５０℃の補熱工程を入れて組織を再結晶させた後、水冷を行ってもよい。焼割れを防止するために、水冷は４００〜６００℃の温度域で停止し、水冷停止後は４００〜６００℃に保持し、この温度域でベイナイト等温変態熱処理を行う。さらに必要に応じて、再度６００〜７２０℃の温度域で焼戻しを行って強度を調整する。
【００５０】
水冷停止温度を４００〜６００℃とするのは次の理由による。即ち、４００℃よりも低いと、マルテンサイトが一部生成し、マルテンサイトとベイナイトの混合組織となって耐ＳＳＣ性が低下する。一方、６００℃よりも高温では羽毛状の高温ベイナイト組織となり、粗大炭化物の生成により耐ＳＳＣ性が低下する。ベイナイト等温変態処理の均熱温度を４００〜６００℃とするのも、上記と同様の理由による。
【００５１】
なお、水冷の前に補熱する場合、その温度を９００〜９５０℃とする理由は、オーステナイト単相組織に再結晶させる下限温度が９００℃であり、９５０℃を超える温度で加熱すると粗粒化が起きるからである。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例によって本発明の効果を具体的に説明する。
【００５３】
表１に示す化学組成の鋼を各々１５０トン溶製し、この一部から４０ｍｍの厚さのブロックを採取した。これらのブロックを１２５０℃に加熱した後、熱間鍛造および熱間圧延により１５ｍｍの厚さの板材を作製した。
【００５４】
(1)ＱＴ処理
上記の板材を用いて、９００〜９２０℃で４５分保持後、油冷する焼入れ、および６００〜７２０℃で１時間保持した後、放冷する焼戻しを行った。強度は１１０ｋｓｉ級（７５８ＭＰａ級）の上限である１２５ｋｓｉ（８６２ＭＰａ）近傍、および１２５ｋｓｉ級（８６２ＭＰａ級）の上限である１４０ｋｓｉ（９６５ＭＰａ）近傍の２水準に調整した。この熱処理をＱＴ処理と呼ぶ。
【００５５】
(2)ＡＴ処理
表１中の鋼種Ａ〜Ｖに関しては、外径が２２５〜３１０ｍｍのビレットとした後、これらのビレットを１２５０℃に加熱し、マンネスマン−マンドレル製管法にて、種種の寸法の継目無鋼管に成形した。鋼種Ａ、ＣおよびＥに関しては、成形直後に水冷を行った。鋼種Ｂ、ＤおよびＦからＶまでについては、９００〜９５０℃で５分保持の補熱を行い、その直後に水冷を行った。水冷は、管の温度が４００〜６００℃となった時点で停止し、停止直後に４００〜６００℃の温度に調節した炉に装入し、炉中で３０分保持した後、放冷するベイナイト等温変態熱処理を施した。その後、６００〜７２０℃で１時間保持後、放冷する焼戻しを行い、強度を１１０ｋｓｉ級（７５８ＭＰａ級）の上限である１２５ｋｓｉ（８６２ＭＰａ）近傍、および１２５ｋｓｉ級（８６２ＭＰａ級）の上限である１４０ｋｓｉ（９６５ＭＰａ）近傍の２水準に調整した。以後、この熱処理をＡＴ処理と呼ぶ。
【００５６】
上記の熱処理後の板材および管材（それぞれ、強度は２水準に調整してある）から、平行部径６ｍｍ、平行部長さ４０ｍｍの丸棒引張試験片を圧延方向に採取し、常温で引張試験を行い、ＹＳを求めた。耐ＳＳＣ性は、下記の定荷重試験およびＤＣＢ試験の２種類の試験により評価した。
【００５７】
(1)定荷重試験
板材および管材から平行部径６．３５ｍｍ、平行部長さ２５．４ｍｍの丸棒引張試験片を圧延方向に採取し、NACE (National Association of Corrosion Engineers) TM 0177 A法に従って、定荷重試験により耐ＳＳＣ性を評価した。試験浴には、１atmの硫化水素ガスを飽和させた常温の５％食塩＋０．５％酢酸水溶液(以後ａ浴と呼ぶ)、および０．１atmの硫化水素ガス(炭酸ガスバランス)を飽和させた常温の５％食塩＋０．５％酢酸水溶液(以後ｂ浴と呼ぶ)の二種類を用いて、実ＹＳの９０％を負荷した。
【００５８】
上記の試験で、７２０時間破断しなかった試材を耐ＳＳＣ性が良好と判断し、表２の「○」で示した。ＹＳ１２５ｋｓｉ（８６２ＭＰａ）近傍の鋼材の評価にはａ浴、ＹＳ１４０ｋｓｉ（９６５ＭＰａ）近傍の鋼材の評価にはｂ浴を用いた。
【００５９】
(2)ＤＣＢ試験
板材および管材から厚さ１０ｍｍ、幅２０ｍｍ、長さ１００ｍｍのDCB(Double Cantilever Bent Beam)試験片を採取し、NACE TM 0177 D法に従って、ＤＣＢ試験を行った。ａ浴またはｂ浴に３３６ｈ浸漬し、応力拡大係数（KISSC値）を測定し、KISSC値が２７以上の試材を耐ＳＳＣ性が良好と判断した。
【００６０】
以上の試験結果を表２にまとめて示す。
【００６１】
【表１】
2006265657.tif 000002
【００６２】
【表２】
2006265657.tif 000003
【００６３】
前述のように、表２中の熱処理欄のＱＴは、板材を用いて油焼入れ−焼戻しを行った条件、ＡＴは継目無製管において直接焼入れ、途中止め、およびベイナイト等温変態熱処理を行った条件を示す。
【００６４】
鋼種Ａ〜Ｖを用いてＱＴ処理およびＡＴ処理を行った試験番号１〜４４では、ａ浴およびｂ浴いずれの環境の評価でも定荷重試験においてＳＳＣは起こらなかった。また、ＤＣＢ試験で測定したKISSC値はいずれも２７以上であり、耐ＳＳＣ性は良好であった。
【００６５】
一方、比較例の中のＣ含有量の低い鋼種Ｗ、Ｓｉ含有量の高い鋼種Ｘ、Ｍｎ含有量の高い鋼種Ｙ、Ｐ含有量の高い鋼種Ｚ、Ｓ含有量の高い鋼種１、Ｍｏ含有量の低い鋼種２、ＣｒとＭｏの合計含有量の低い鋼種３、ＣｒとＭｏの合計含有量の高い鋼種４、Ｖ含有量の低い鋼種５、Ｏ（酸素）含有量の高い鋼種６、Ｂ含有量の高い鋼種７では、いずれも耐ＳＳＣ性は不良であった。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、降伏応力（ＹＳ）が１２５ｋｓｉ（８６２ＭＰａ）以上という高強度でも、耐ＳＳＣ性が良好な油性管用鋼を得ることができる。この鋼は、硫化水素を含む油田等で使用する油井用鋼管の材料としてきわめて有用である。また、本発明の製造方法によれば、上記の特性を備えた油井用継目無鋼管が、高い効率で製造できる。