(57)【要約】【課題】大径の中Ｃ−マルテンサイトステンレス継目無鋼管を得るために冷間または温間で拡管される素管として用いられる軟質なステンレス継目無鋼管の製造方法を提供する。【解決手段】重量％でＣ：０．１５％〜０．３％、Ｃｒ：１２〜１４％を含有するステンレス継目無鋼管に対して、（Ａｃ１変態温度＋Ａｃ３変態温度）／２以上で（Ａｃ３変態温度＋５０℃）以下の温度で加熱した後、Ｍｓ温度以下にすることなく、（Ａｃ１変態温度−５０℃）以上でＡｃ１変態温度以下の温度に２０分以上保持した後、冷却することを特徴とする軟質なステンレス継目無鋼管の製造方法。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％でＣ：０．１５％〜０．３％、Ｃｒ：１２〜１４％を含有するステンレス継目無鋼管に対して、（Ａｃ１変態温度＋Ａｃ３変態温度）／２以上で（Ａｃ３変態温度＋５０℃）以下の温度で加熱した後、Ｍｓ温度以下にすることなく、（Ａｃ１変態温度−５０℃）以上でＡｃ１変態温度以下の温度に２０分以上保持した後、冷却することを特徴とする軟質なステンレス継目無鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油井、ガス井用に用いられる大径のマルテンサイトステンレス継目無鋼管を得るために冷間もしくは温間で拡管される素管として用いられる軟質なステンレス継目無鋼管の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油井・ガス井用に用いられるマルテンサイトステンレス継目無鋼管は、一般にビレットを穿孔後、マンドレルミル圧延やプラグミル圧延により延伸され、所定のサイズに仕上げられる。しかしこれらの圧延法では、圧延機の能力的な制約から、おおよそ外径１６ｉｎまでの鋼管しか得られない。このサイズを超えるような大径の継目無鋼管を製造する方法としては、熱押し法やプッシュベンチ法がある。しかしながら、いずれの方法も前記の圧延方法に比べて著しく生産性が低い。また、熱押し法では１６ｉｎを超える外径の鋼管を製造するためには多大な押し圧を必要とし、プッシュベンチ法は大径サイズの製造は容易だが２０ｍｍ以下の薄肉の鋼管の製造には適さない。
【０００３】
また、大径の継目無鋼管を得る方法として、小径サイズの鋼管を圧延した後、冷間や温間で拡管する方法も知られている。しかし１回の拡管では所定のサイズに達せずに、中間焼鈍および拡管を２回以上繰り返さなければ拡管できない場合もあり、製造性やコストの面で問題がある。
【０００４】
従来、この冷間・温間拡管用のマルテンサイトステンレス鋼素管は、ステンレス鋼を熱間圧延後、焼戻し処理もしくは（焼入れ＋焼戻し）処理を施して製造されていた。中Ｃ（０．１５〜０．３％）−１３Ｃｒ系マルテンサイトステンレス鋼は非常に焼入れ性が高く、一度Ａｃ３温度以上に昇温すると、０．２℃／ｓ程度の徐冷処理をしてもＨＶ４００以上の高硬度のマルテンサイト組織になってしまい、容易に軟化することはできない。さらに冷却速度を低下させ０．０５℃／ｓ程度にすればＨＶ２００以下となるが、多大な時間を要し、生産性を著しく損ねる。また、マルテンサイト組織となったものに焼戻し処理を施しても、ＨＶ２３０程度までしか軟化できず、冷間や温間での拡管用の素管としては軟化が不十分である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、大径の中Ｃ−マルテンサイトステンレス継目無鋼管を得るために冷間または温間で拡管される素管として用いられる軟質なステンレス継目無鋼管の製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、中Ｃ−１３Ｃｒ鋼の軟化のための熱処理方法を種々検討した結果、この鋼に対して、以下に示す適切な条件下で熱処理を施す事により、冷間・温間で拡管するために十分に軟質な素管が得られることを見出した。
【０００７】
すなわち、この発明は、重量％でＣ：０．１５％〜０．３％、Ｃｒ：１２〜１４％を含有するステンレス継目無鋼管に対して、（Ａｃ１変態温度＋Ａｃ３変態温度）／２以上で（Ａｃ３変態温度＋５０℃）以下の温度で加熱した後、Ｍｓ温度以下にすることなく、（Ａｃ１変態温度−５０℃）以上でＡｃ１変態温度以下の温度に２０分以上保持した後、冷却することを特徴とする軟質なステンレス継目無鋼管の製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
まず、本発明における鋼の各成分の限定理由について述べる。
Ｃ：Ｃは焼戻し時に炭化物として析出し、強度を確保する上で重要な元素である。０．１５％未満では最終の焼入れ・焼戻し熱処理後に耐力で８０ｋｓｉ（５４９ＭＰａ）以上の強度が得られない。一方、０．３％を超える添加は焼戻し熱処理後の炭化物の析出量が増大し、それにともない母相中に含有するＣｒ量が低下するため、耐食性が劣化する。従ってＣ量は０．１５〜０．３％に限定した。
【０００９】
Ｃｒ：Ｃｒは油井・ガス井で要求される炭酸ガス腐食に対して必須の元素であり、十分な耐食性を確保するためには少なくとも１２％は必要である。一方、１４％を超える添加は、高温でのδフェライトの生成を促し、熱間加工性を劣化させる。従ってＣｒ量は１２〜１４％に限定した。
【００１０】
次に本発明における熱処理の限定理由について述べる。
上述の中Ｃ−１３Ｃｒ鋼を、冷間・温間で拡管するために十分に軟質なものとするためには、ＨＶ２００以下の硬さにまで軟化させなければならない。こうするためには、できる限り炭化物を粗大化させることおよび母相の組織をマルテンサイトやベイナイトのような硬質なものにしないことが重要である。
【００１１】
そのためにはまず１段目の温度Ｔ１の加熱時にオーステナイト化し、粗大な炭化物としてできる限り析出させる。その際、Ｔ１を、変態させるオーステナイトの量が５０％以上となるように、すなわち（Ａｃ１温度＋Ａｃ３温度）／２以上の温度にすれば、粗大な炭化物となる。しかしＴ１の温度を高くし過ぎると炭化物は逆に徐々に固溶し、特に（Ａｃ３温度＋５０℃）を超える加熱では、引き続き行なう２段目の熱処理を施しても十分に軟質化することはできなくなる。なお、１段目の加熱時間は、たとえば５〜１５分である。
【００１２】
この１段目の熱処理の後、オーステナイト中に固溶したＣを炭化物として十分に粗大析出させるための２段目の熱処理（温度Ｔ２）を施す。１段目の熱処理の後、Ｍｓ温度（オーステナイトからマルテンサイトへの変態が始まる温度）以下に一旦下げてしまうと、部分的にマルテンサイト組織となり、その部分は２段目の熱処理を施しても微細な炭化物が析出し、軟化が不十分になる。従って、１段目から２段目の熱処理に移る際にはＭｓ温度を超える温度を維持する必要がある。
【００１３】
２段目の温度Ｔ２での熱処理は、主にオーステナイト中に固溶したＣを十分に粗大析出させる目的であり、Ｔ２がＡｃ１温度を超える温度ではオーステナイトが残存するため、その部分が冷却時にマルテンサイト化して十分に軟化しない。また、Ｔ２温度が（Ａｃ１温度−５０℃）未満の温度ではオーステナイト中の炭化物の析出に長時間を要する。さらに、２段目の熱処理温度が（Ａｃ１温度−５０℃）以上でＡｃ１温度以下であっても、その保持時間が２０分以下では炭化物の粗大析出が不十分となって軟化しない。なお２段目の保持時間の上限は、たとえば１２０分である。
【００１４】
以上のことから、１段目の熱処理温度Ｔ１を（Ａｃ１温度＋Ａｃ３温度）／２以上で（Ａｃ３温度＋５０℃）以下、２段目の熱処理温度Ｔ２を（Ａｃ１温度−５０℃）以上でＡｃ１温度以下、２段目の保持時間を２０分以上とし、１段目から２段目へ移る際の最低温度はＭｓ温度を上回るとした。このような熱処理条件によって、大径の中Ｃ−マルテンサイトステンレス継目無鋼管を得るために冷間または温間で拡管される素管として用いられる軟質なステンレス継目無鋼管が製造される。
【００１５】
【実施例】
（実施例１〜３）
下表１に示す本発明の組成を有する鋼１を熱間圧延した後、小片を切り出した。この小片に、表２に示す種々の熱処理を施した後、硬度を測定した。硬度の測定結果も表２に示す。
【００１６】
【表１】
2004285433.tif 000002
【００１７】
【表２】
2004285433.tif 000003
【００１８】
鋼１のＡｃ１温度は７８０℃、Ａｃ３温度は８７０℃、Ｍｓ温度は３１０℃であった。従って表２に示すように、鋼１の場合、本発明のＴ１、Ｔ２の温度範囲は、各々８２５〜９２０℃、７３０〜７８０℃となる。また、昇温速度は約１℃／ｓ、冷却速度は０．５〜１℃／ｓであった。
【００１９】
表２から明らかなように、全ての実施例１〜３において、鋼１の硬さはＨＶ２００以下であり、冷間または温間で拡管するために十分に軟質となっている。こうして、実施例において本発明の効果が確認された。
【００２０】
（比較例４〜９）
実施例と同様に上表１に示す組成の鋼１の小片を用いて、表２に示す種々の熱処理を施し、その後、硬度を測定した。測定結果を表２に示す。
【００２１】
比較例４では、１段目の熱処理から２段目の熱処理の間の最低温度がＭｓ温度以下であった。また比較例８では、１段目の温度Ｔ１が本発明の範囲外であるとともに、１段目から２段目の間の最低温度がＭｓ以下であった。その結果、これらの比較例では、ＨＶ２３０程度までは軟化することはできたが、軟質化はまだ不十分であった。
【００２２】
比較例５では、１段目だけの熱処理を行なった。比較例６では、１段目の熱処理温度Ｔ１および２段目の保持時間が、それぞれ本発明の範囲外であった。比較例７では、１段目の温度Ｔ１および２段目の温度Ｔ２が、それぞれ本発明の範囲外であった。比較例９では、１段目の温度Ｔ１および２段目の保持時間が、それぞれ本発明の範囲外であった。その結果、これらの比較例では、ＨＶ４５０以上の高い硬さになっていた。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の製造方法によって製造されるマルテンサイトステンレス継目無鋼素管は、その成分が規制されて所定の熱処理が施される結果、硬さでＨＶ２００以下の軟質な管となっている。これにより、最終熱処理前に施す冷間・温間拡管等の加工が容易になる。