(57)【要約】【課題】耐食性、耐圧潰性能及び靱性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼管及び上記鋼管を熱処理することなく製造する方法の提供。【解決手段】▲１▼Ｃ：０．０１〜０．１０％、Ｃｒ：９．０〜１５．０％、Ｎｉ：０．１〜７．０％、Ｎ：０．００５〜０．１％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．０５〜１．５％、Ｃｕ：０．１〜５．０％、Ｍｏ：０．１〜３．０％、Ｖ：０．０１〜０．２０％及びＡｌ：０．０００５％から０．０５％未満を含み、残部がＦｅと不純物から成り、不純物中のＰとＳがそれぞれ０．０３％以下、０．０１％以下で、組織に占めるオーステナイトの割合が０．３〜１．３％で円周方向の圧縮残留応力の絶対値が１．０ＭＰａ以下であるマルテンサイト系ステンレス鋼管。▲２▼Ａｃ３点以上の温度を有する鋼材に、断面積加工度で５〜６５％の仕上げ加工を施して７５０℃以上で仕上げた後、常温まで０．５〜１０℃／秒の冷却速度で冷却し、１〜５％の加工度で冷間矯正する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１０％、Ｃｒ：９．０〜１５．０％、Ｎｉ：０．１〜７．０％、Ｎ：０．００５〜０．１％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．０５〜１．５％、Ｃｕ：０．１〜５．０％、Ｍｏ：０．１〜３．０％、Ｖ：０．０１〜０．２０％及びＡｌ：０．０００５％から０．０５％未満を含み、残部がＦｅ及び不純物から成り、不純物中のＰ及びＳがそれぞれ０．０３％以下及び０．０１％以下で、組織に占めるオーステナイトの割合が０．３〜１．３％、且つ円周方向の圧縮残留応力の絶対値が１．０ＭＰａ以下であるマルテンサイト系ステンレス鋼管。
【請求項２】
質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１０％、Ｃｒ：９．０〜１５．０％、Ｎｉ：０．１〜７．０％、Ｎ：０．００５〜０．１％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．０５〜１．５％、Ｃｕ：０．１〜５．０％、Ｍｏ：０．１〜３．０％、Ｖ：０．０１〜０．２０％及びＡｌ：０．０００５％から０．０５％未満を含み、残部がＦｅ及び不純物から成り、不純物中のＰ及びＳがそれぞれ０．０３％以下及び０．０１％以下で、下記▲１▼式で表されるｆｎ１の値が０．００５〜０．０１６を満たし、且つ、Ａｃ３  点以上の温度を有する鋼材に、断面積加工度で５〜６５％の熱間仕上げ加工を施して７５０℃以上の温度で仕上げた後、常温まで０．５〜１０℃／秒の冷却速度で冷却し、次いで、１〜５％の加工度で冷間矯正することを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法。
なお、
ｆｎ１＝０．００７９×Ｎｉｂａｌ＋０．０２２５・・・▲１▼、
であり、
Ｎｉｂａｌ  ＝Ｎｉｅｑ  −１．１Ｃｒｅｑ＋８．２・・・▲２▼、
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ（％）＋３０｛Ｃ（％）＋Ｎ（％）｝  ＋０．５Ｍｎ（％）・・・▲３▼、
Ｃｒｅｑ  ＝Ｃｒ（％）＋１．５Ｓｉ（％）＋Ｍｏ（％）・・・▲４▼、
である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルテンサイト系ステンレス鋼管及びその製造方法に関し、詳しくは、耐食性、耐圧潰性能及び靱性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼管、なかでもマルテンサイト系ステンレス油井管と、上記特性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼管を通常実施される熱処理を省略して製造する方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、深度が大きく、更には、炭酸ガスや硫化水素といった腐食性のガスを含む、過酷な環境にある油井やガス井の開発が行われている。このため、油やガスの採取に用いられる鋼管、つまり油井管には、耐圧潰性能と耐食性が要求され、又、良好な靱性も要求されている。
【０００３】
炭酸ガスによる腐食の抑制に対してはＣｒの添加が効果的であり、したがって、質量％で９％や１３％のＣｒを含む、いわゆる「９％Ｃｒ鋼」や「１３％Ｃｒ鋼」といったマルテンサイト系のＣｒ鋼が多用されている。又、硫化水素を含む環境、特に湿潤硫化水素を含む環境では、硫化物応力腐食割れ（以下、ＳＳＣという）が生じるので、ＳＳＣの発生防止のために、強度（硬さ）を抑制することが行われている。
【０００４】
一方、耐圧潰性能を高めるためには、強度を高めることが有効である。しかし、強度を高めれば耐ＳＳＣ性が低下してしまう。このため、鋼管の厚さ（肉厚）を大きくすることで耐圧潰性能を向上させることが行われているが、鋼管の肉厚を大きくすることは製品である油井管の材料コスト上昇につながる。
【０００５】
鋼管の肉厚を大きくすることなく、しかも、強度（硬さ）上昇による耐ＳＳＣ性の低下を招くことなく耐圧潰性能を高めるためには、製品の降伏比、すなわち「耐力／引張強さ」（以下、降伏比、耐力及び引張強さをそれぞれ、ＹＲ、ＰＳ及びＴＳという）を高めるか、或いは、ＡＰＩ（米国石油協会）規格のようにＰＳを０．５〜０．６５％程度の全伸びで判定する場合には、ＹＲの値が同じであってもより弾完全塑性体に近いＳ−Ｓ曲線（応力−歪曲線）を得ることが有効である。
【０００６】
特許文献１には、重量％で、０．０５〜０．１％のＡｌを含む１３％Ｃｒ鋼を焼ならし処理し、ＡｌＮを析出させてオーステナイト粒を細粒化することで、より弾完全塑性体に近いＳ−Ｓ曲線を得、これによってＹＲを高め、マルテンサイト系ステンレス鋼管に高い圧潰強度を確保させる「マルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法」が開示されている。しかし、この公報で提案された技術は、焼ならし及び焼戻しを必須の工程とするものであるため熱処理コストが嵩む。更に、高Ｃｒ鋼の場合には熱処理によって、厚さが大きくしかも密着性の悪いスケールが形成され、こうしたスケールが残存したままでは、油井やガス井での使用中にスケールが剥離して油井下部の機器や付属のフィルターに目詰まりを生じたり、油やガス採取時のワイヤー処理に使用するワイヤーに摩耗が生じる。このため、油井機器などの目詰まりやワイヤーの摩耗を防止するために鋼管内面の脱スケール処理を行うことが必要になるので、工程が増えて製造コストが嵩んでしまう。
【０００７】
したがって、熱処理が省略できて鋼管内面に前記したようなスケールを生じることが少なく、熱間での製管後に冷間矯正を行うだけで、良好な耐食性と耐圧潰性能とを有し、しかも、靱性にも優れた高Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼管に対する要望が大きくなっている。
【０００８】
しかし、一般に熱間製管後の高Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼管は、同じ化学組成の焼入れ焼戻しの熱処理や、焼ならし焼戻しの熱処理を施した鋼管に比べてＹＲが低い。このため、構造物の設計上必要となる目標のＰＳに対して、ＴＳ、したがって硬さが高くなってしまう。特に、油井管の場合には、強度特性がＰＳで規定されるため、ＰＳレベルが同じであってもＹＲが低い分ＴＳ、したがって硬さが高くなり、耐食性、なかでも耐ＳＳＣ性の大きな低下が生じる。
【０００９】
更に、ＹＲが低いということは、同じ硬さレベル、つまり、同じＴＳレベルで比較すれば、ＰＳが低いということであり、ＰＳと比例関係にある耐圧潰強度が低下してしまう。
【００１０】
【特許文献１】
特開平８−１０９４４４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の現状に鑑みてなされたもので、その目的は、良好な耐食性と耐圧潰性能とを有し、しかも、靱性にも優れたマルテンサイト系ステンレス鋼管と、上記の特性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼管を熱間での製管後に冷間矯正を行うだけで熱処理することなく製造する方法とを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、下記（１）に示すマルテンサイト系ステンレス鋼管及び（２）に示すマルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法にある。
【００１３】
（１）質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１０％、Ｃｒ：９．０〜１５．０％、Ｎｉ：０．１〜７．０％、Ｎ：０．００５〜０．１％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．０５〜１．５％、Ｃｕ：０．１〜５．０％、Ｍｏ：０．１〜３．０％、Ｖ：０．０１〜０．２０％及びＡｌ：０．０００５％から０．０５％未満を含み、残部がＦｅ及び不純物から成り、不純物中のＰ及びＳがそれぞれ０．０３％以下及び０．０１％以下で、組織に占めるオーステナイトの割合が０．３〜１．３％、且つ円周方向の圧縮残留応力の絶対値が１．０ＭＰａ以下であるマルテンサイト系ステンレス鋼管。
【００１４】
（２）質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１０％、Ｃｒ：９．０〜１５．０％、Ｎｉ：０．１〜７．０％、Ｎ：０．００５〜０．１％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．０５〜１．５％、Ｃｕ：０．１〜５．０％、Ｍｏ：０．１〜３．０％、Ｖ：０．０１〜０．２０％及びＡｌ：０．０００５％から０．０５％未満を含み、残部がＦｅ及び不純物から成り、不純物中のＰ及びＳがそれぞれ０．０３％以下及び０．０１％以下で、下記▲１▼式で表されるｆｎ１の値が０．００５〜０．０１６を満たし、且つ、Ａｃ３  点以上の温度を有する鋼材に、断面積加工度で５〜６５％の熱間仕上げ加工を施して７５０℃以上の温度で仕上げた後、常温まで０．５〜１０℃／秒の冷却速度で冷却し、次いで、１〜５％の加工度で冷間矯正することを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法。
【００１５】
なお、ｆｎ１＝０．００７９×Ｎｉｂａｌ＋０．０２２５・・・▲１▼、であり、Ｎｉｂａｌ  ＝Ｎｉｅｑ  −１．１Ｃｒｅｑ＋８．２・・・▲２▼、Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ（％）＋３０｛Ｃ（％）＋Ｎ（％）｝＋０．５Ｍｎ（％）・・・▲３▼、Ｃｒｅｑ  ＝Ｃｒ（％）＋１．５Ｓｉ（％）＋Ｍｏ（％）・・・▲４▼、である。
【００１６】
ここで、本発明で規定する温度及び冷却速度は、鋼材や熱間仕上げ加工して得た鋼管の外表面における値をいう。
【００１７】
又、本発明でいう「断面積加工度」とは、熱間仕上げ加工で減肉される場合には「面積減少率」を、熱間仕上げ加工で増肉される場合には「面積増加率」を指す。
【００１８】
更に、本発明でいう「熱間仕上げ加工」とは、例えば、通常の継目無鋼管製造におけるレデューサー、ストレッチレデューサー、サイザーやロータリーサイザーでの加工をいう。
【００１９】
ここで、断面積加工度で５〜６５％の熱間仕上げ加工が施されるＡｃ３  点以上の温度を有する鋼材とは、鋼塊や鋼片が熱間加工を受けて、中間段階の鋼管形状になったものを指す。
【００２０】
冷間矯正における加工度とは、「荷重付加方向の圧下量（ｍｍ）／鋼管の外径（ｍｍ）」で表される値をいう。
【００２１】
なお、或る相の体積割合は、面積割合に等しい。したがって、本発明で規定するオーステナイトが組織に占める割合は、例えば、Ｘ線回折法によるオーステナイト（γ）とフェライト（α）のピーク面積比から、下記▲５▼式によって求めればよい。
【００２２】
γ（１１１）／｛γ（１１１）＋α（１１０）｝・・・▲５▼。
【００２３】
ここで、γ（１１１）はオーステナイト（γ）相の（１１１）面のＸ線積分強度を指し、α（１１０）はフェライト（α）相の（１１０）面のＸ線積分強度を指す。
【００２４】
以下、上記（１）のマルテンサイト系ステンレス鋼管及び（２）のマルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法に係る発明をそれぞれ（１）及び（２）の発明という。
【００２５】
本発明者らは、熱間での製管後に冷間矯正を行うだけで、熱処理を施さなくても、良好な耐食性、耐圧潰性能及び靱性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼管を得るために種々検討を行った。その結果、下記（ａ）〜（ｆ）の知見が得られた。
【００２６】
（ａ）オーステナイト領域に加熱された後に熱間での仕上げ加工を受けて最終形状にされ、その後に大気中で放冷された高Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼管には、一般に、オーステナイトが未変態のままで残存する。なお、未変態のままで残存するオーステナイトを、以下、残留オーステナイトともいう。
【００２７】
（ｂ）化学組成が本発明で規定する範囲内のマルテンサイト系ステンレス鋼管において、組織に占めるオーステナイトの割合が１．３％以下であれば、７３％以上の高いＹＲが確保できる。
【００２８】
（ｃ）マルテンサイト系ステンレス鋼管の組織に占めるオーステナイトの割合が０．３％以上であれば、Ｖノッチ試験片を用いたシャルピー衝撃試験における破面遷移温度が０℃以下という靱性が確保できる。
【００２９】
（ｄ）熱間での製管後に冷間矯正を行うことで、残留オーステナイトが加工誘起変態してマルテンサイトになり、マルテンサイト系ステンレス鋼管のＹＲを高めることができる。
【００３０】
（ｅ）特に、マルテンサイト系ステンレス鋼管が特定の条件での熱間仕上げ加工と冷却を施された特定の化学組成からなるものであれば、加工度で１％以上の冷間矯正を行うことで、高いＹＲを付与することができる。
【００３１】
なお、既に述べたように、冷間矯正における加工度とは、「荷重付加方向の圧下量（ｍｍ）／鋼管の外径（ｍｍ）」で表される値をいう。
【００３２】
（ｆ）冷間矯正の加工度が５％を超える場合には、マルテンサイト系ステンレス鋼管に高いＹＲを付与することができるものの、鋼管の円周方向の圧縮残留応力の絶対値が増大して１．０ＭＰａを超えるので、却って圧潰強度が小さくなって耐圧潰性能が低下してしまう。成分の含有量、例えばＣの含有量を上げれば強度が上昇するため、残留応力が大きくなっても圧潰強度は所望の性能を満足する。しかし、それでは耐食性が劣化してしまう。耐圧潰性能に優れ、且つ、耐食性を劣化させないためには、強度を所望の圧潰強度が得られるまで低下させ、且つ、残留応力を低減させることが重要である。
【００３３】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、（１）及び（２）の発明の各要件について詳しく説明する。なお、各元素の含有量の「％」表示は「質量％」を意味する。
【００３５】
Ｉ．（１）の発明に係るマルテンサイト系ステンレス鋼管の要件について
（Ａ）化学組成
Ｃ：０．０１〜０．１％
Ｃは、マルテンサイト系ステンレス鋼管の強度を高めるのに有効な元素である。しかし、その含有量が０．０１％未満では所望の強度である７５８ＭＰａ以上のＰＳが得られない。一方、Ｃの含有量が０．１％を超えると、強度上昇が大きくなって靱性が大きく低下し、Ｖノッチ試験片を用いたシャルピー衝撃試験における破面遷移温度が０℃以下という目標とする靱性が確保できない。したがって、Ｃの含有量を０．０１〜０．１％とした。なお、Ｃの含有量は０．０２〜０．０６％であることが好ましい。
【００３６】
Ｃｒ：９．０〜１５．０％
Ｃｒは、炭酸ガスを含む環境での耐食性を高めるのに有効な元素であり、孔食や隙間腐食を防止するために９．０％以上含有させる必要がある。しかし、Ｃｒを１５．０％を超えて含有させても炭酸ガスを含む環境での耐食性改善効果が飽和してコストが嵩むし、熱間加工の加熱時にデルタフェライトが生成して熱間加工性の低下が生じる。したがって、Ｃｒの含有量を９．０〜１５．０％とした。なお、Ｃｒの含有量は１２．０〜１３．５％とすることが好ましい。
【００３７】
Ｎｉ：０．１〜７．０％
Ｎｉは、オーステナイト安定化元素であり、熱間加工性を著しく高める作用がある。しかし、その含有量が０．１％未満では前記の効果が得られず、Ｃｒの含有量が上記の範囲であれば７．０％を超えて含有させてもその効果が飽和してコストが嵩む上に、組織に占めるオーステナイトの割合が増加してＹＲの低下をきたす。したがって、Ｎｉの含有量を０．１〜７．０％とした。なお、Ｎｉの含有量は０．５０〜２．０％とすることが好ましい。
【００３８】
Ｎ：０．００５〜０．１％
Ｎは、オーステナイト安定化元素で、高価なＮｉの代替元素として有効な元素であり、この効果を得るために０．００５％以上を含有させる必要がある。しかし、その含有量が多くなれば強度上昇が大きくなって靱性の低下をきたす。特に、Ｎの含有量が０．１％を超えれば靱性の低下が大きくなって、所望の靱性であるＶノッチ試験片を用いたシャルピー衝撃試験における破面遷移温度が０℃以下という靱性が確保できない。したがって、Ｎの含有量を０．００５〜０．１％とした。
【００３９】
Ｓｉ：０．０５〜１．０％
Ｓｉは、脱酸作用を有する。しかし、Ｓｉの含有量が０．０５％未満では添加効果に乏しい。一方、その含有量が１．０％を超えると、靱性が低下して、Ｖノッチ試験片を用いたシャルピー衝撃試験における破面遷移温度が０℃以下という所望の靱性が確保できない。したがって、Ｓｉの含有量を０．０５〜１．０％とした。
【００４０】
Ｍｎ：０．０５〜１．５％
Ｍｎも、添加すれば、脱酸作用を有する。Ｍｎは、オーステナイト安定化元素であるので、熱間加工の加熱時にデルタフェライトの生成を抑制して熱間加工性を高める作用も有する。これらの効果は、Ｍｎの含有量が０．０５％以上の場合に得られる。しかし、その含有量が１．５％を超えると、靱性が低下して、Ｖノッチ試験片を用いたシャルピー衝撃試験における破面遷移温度が０℃以下という所望の靱性が確保できない。したがって、Ｍｎの含有量を０．０５〜１．５％とした。なお、熱間加工性の向上のためにはＭｎを０．４０％以上含有させることが好ましく、又、靱性及び耐孔食性の向上のためにはＭｎ含有量を１．０％以下とすることが好ましい。
【００４１】
Ｃｕ：０．１〜５．０％
Ｃｕは、Ｃｌ２、Ｈ２Ｓ及び炭酸ガスを含む環境における耐食性を高める作用を有する。又、Ｃｕはオーステナイト安定化元素であるので、熱間加工の加熱時にデルタフェライトの生成を抑制して熱間加工性を高める作用も有する。しかし、Ｃｕの含有量が０．１％未満では、こうした効果が得られない。一方、Ｃｕは融点が低いため多量に含有させると却って熱間加工性の低下をきたし、特にその含有量が５．０％を超えると熱間加工性の低下が著しくなる。したがって、Ｃｕの含有量を０．１〜５．０％とした。
【００４２】
Ｍｏ：０．１〜３．０％
Ｍｏは、Ｃｒと同様に炭酸ガスを含む環境での耐食性を高めるのに有効であり、特に、耐食性皮膜を保護する作用を有する。しかし、Ｍｏの含有量が０．１％未満では前記の効果が十分に得られない。一方、Ｍｏの含有量が３．０％を超えると熱間加工性の低下をきたす。したがって、Ｍｏの含有量を０．１〜３．０％とした。
【００４３】
Ｖ：０．０１〜０．２０％
Ｖは、炭化物を形成して強度を高める作用を有する。しかし、Ｖの含有量が０．０１％未満では添加効果に乏しく、一方、０．２０％を超えると靱性の大幅な低下をきたす。したがって、Ｖの含有量を０．０１〜０．２０％とした。
【００４４】
Ａｌ：０．０００５％から０．０５％未満
Ａｌは、脱酸作用とともに、Ｎと結合してＡｌＮを形成して結晶粒を微細化する作用を有する。しかし、Ａｌの含有量が０．０００５％未満ではこうした効果が十分に得られない。一方、Ａｌを０．０５％以上含有させても前記の効果が飽和するし、清浄度が低下したり連続鋳造時のノズル詰まりが発生したりする。したがって、Ａｌの含有量を０．０００５％から０．０５％未満とした。
【００４５】
（１）の発明においては、前記のＣからＡｌまでの元素を含有させるとともに、不純物中のＰ及びＳの含有量を以下のとおり規定する。
【００４６】
Ｐ：０．０３％以下
Ｐは、不純物として鋼中に含有される元素で、粒界に偏析しやすく靱性を低下させてしまう。特に、その含有量が０．０３％を超えると、靱性の低下が著しくなる。したがって、不純物中のＰの含有量を０．０３％以下とした。
【００４７】
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、不純物として鋼中に含有される元素で、熱間加工性及び靱性を低下させてしまう。特に、その含有量が０．０１％を超えると、熱間加工性及び靱性の低下が著しくなる。したがって、不純物中のＳの含有量を０．０１％以下とした。
【００４８】
（Ｂ）組織
特に、ＰＳが７５８ＭＰａ以上のマルテンサイト系ステンレス鋼管の場合、組織に占めるオーステナイトの割合が０．３％未満になると、靱性が低下してＶノッチ試験片を用いたシャルピー衝撃試験における破面遷移温度が０℃以下という所望の靱性が確保できない。一方、組織に占めるオーステナイトの割合が１．３％を超えると７３％以上の高いＹＲが確保できない。
【００４９】
したがって、（１）の発明においてはマルテンサイト系ステンレス鋼管の組織に占めるオーステナイトの割合を０．３〜１．３％と規定した。
【００５０】
なお、既に述べたように、或る相の体積割合は面積割合に等しいので、上記のオーステナイトが組織に占める割合は、例えば、Ｘ線回折法によるオーステナイト（γ）とフェライト（α）のピーク面積比から、前記の▲５▼式によって求めればよい。
【００５１】
（Ｃ）鋼管の円周方向の圧縮残留応力
鋼管を冷間矯正した場合には円周方向の圧縮残留応力の絶対値が増大し、特にその値が１．０ＭＰａを超えると圧潰強度が小さくなって耐圧潰性能が低下してしまう。したがって、鋼管の円周方向の圧縮残留応力を１．０ＭＰａ以下と規定した。
【００５２】
ＩＩ．（２）の発明に係るマルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法の要件について
（Ｄ）（２）の発明の製造対象となる鋼材の化学組成
Ｃ：０．０１〜０．１％
Ｃは、マルテンサイト系ステンレス鋼管の強度を高めるのに有効な元素であるが、その含有量が０．０１％未満では所望の強度である７５８ＭＰａ以上のＰＳが得られず、一方、０．１％を超えると、強度上昇が大きくなって靱性が大きく低下し、マルテンサイト系ステンレス鋼管に所望の靱性を付与することができない。したがって、（２）の発明の製造対象となる鋼材が含有するＣの量を０．０１〜０．１％とした。なお、Ｃの含有量は０．０２〜０．０６％であることが好ましい。
【００５３】
Ｃｒ：９．０〜１５．０％
Ｃｒは、炭酸ガスを含む環境での耐食性を高めるのに有効な元素であり、孔食や隙間腐食を防止するためには９．０％以上の含有量が必要である。しかし、Ｃｒを１５．０％を超えて含有させても炭酸ガスを含む環境での耐食性改善効果が飽和してコストが嵩むし、熱間加工の加熱時にデルタフェライトが生成して熱間加工性の低下が生じる。したがって、（２）の発明の製造対象となる鋼材が含有するＣｒの量を９．０〜１５．０％とした。なお、Ｃｒの含有量は１２．０〜１３．５％であることが好ましい。
【００５４】
Ｎｉ：０．１〜７．０％
Ｎｉは、オーステナイト安定化元素であり、熱間加工性を著しく高める作用があるが、その含有量が０．１％未満では前記の効果が得られず、上記のＣｒ含有量の範囲であれば７．０％を超えて含有させてもその効果が飽和してコストが嵩む上に、組織に占めるオーステナイトの割合が増加してＹＲの低下をきたす。したがって、（２）の発明の製造対象となる鋼材が含有するＮｉの量を０．１〜７．０％とした。なお、Ｎｉの含有量は０．５０〜２．０％であることが好ましい。
【００５５】
Ｎ：０．００５〜０．１％
Ｎは、オーステナイト安定化元素で、高価なＮｉの代替元素として有効な元素であり、この効果を得るために０．００５％以上を含有させる必要がある。しかし、その含有量が多くなれば強度上昇が大きくなって靱性の低下をきたす。特に、Ｎの含有量が０．１％を超えれば靱性の低下が大きくなって、マルテンサイト系ステンレス鋼管に所望の靱性を付与することができない。したがって、（２）の発明の製造対象となる鋼材が含有するＮの量を０．００５〜０．１％とした。
【００５６】
Ｓｉ：０．０５〜１．０％
Ｓｉは、脱酸作用を有する。しかし、Ｓｉの含有量が０．０５％未満では添加効果に乏しく、一方、その含有量が１．０％を超えると、靱性が低下して、マルテンサイト系ステンレス鋼管に所望の靱性を付与することができない。したがって、（２）の発明の製造対象となる鋼材が含有するＳｉの量を０．０５〜１．０％とした。
【００５７】
Ｍｎ：０．０５〜１．５％
Ｍｎも脱酸作用を有する。Ｍｎは、オーステナイト安定化元素であるので、熱間加工の加熱時にデルタフェライトの生成を抑制して熱間加工性を高める作用も有する。これらの効果を得るには、Ｍｎの含有量を０．０５％以上とする必要がある。しかし、その含有量が１．５％を超えると、靱性が低下して、マルテンサイト系ステンレス鋼管に所望の靱性を付与できない。したがって、（２）の発明の製造対象となる鋼材が含有するＭｎの量を０．０５〜１．５％とした。なお、熱間加工性の向上のためにはＭｎの含有量は０．４０％以上であることが好ましく、又、靱性及び耐孔食性の向上のためにはＭｎの含有量は１．０％以下であることが好ましい。
【００５８】
Ｃｕ：０．１〜５．０％
Ｃｕは、Ｃｌ２、Ｈ２Ｓ及び炭酸ガスを含む環境における耐食性を高める作用を有する。又、Ｃｕはオーステナイト安定化元素であるので、熱間加工の加熱時にデルタフェライトの生成を抑制して熱間加工性を高める作用も有する。これらの効果を得るには、Ｃｕの含有量を０．１％以上とする必要がある。しかし、Ｃｕは融点が低いため多量に含有させると却って熱間加工性の低下をきたし、特に、その含有量が５．０％を超えると熱間加工性の低下が著しくなる。したがって、（２）の発明の製造対象となる鋼材が含有するＣｕの量を０．１〜５．０％とした。
【００５９】
Ｍｏ：０．１〜３．０％
Ｍｏは、Ｃｒと同様に炭酸ガスを含む環境での耐食性を高めるのに有効であり、特に、耐食性皮膜を保護する作用を有する。前記の効果はＭｏの含有量が０．１％以上の場合に得られる。しかし、Ｍｏの含有量が３．０％を超えると熱間加工性の低下をきたす。したがって、（２）の発明の製造対象となる鋼材が含有するＭｏの量を０．１〜３．０％とした。
【００６０】
Ｖ：０．０１〜０．２０％
Ｖは、炭化物を形成して強度を高める作用を有する。しかし、Ｖの含有量が０．０１％未満では添加効果に乏しく、一方、０．２０％を超えると靱性の大幅な低下をきたす。したがって、（２）の発明の製造対象となる鋼材が含有するＶの含有量を０．０１〜０．２０％とした。
【００６１】
Ａｌ：０．０００５％から０．０５％未満
Ａｌは、脱酸作用とともに、Ｎと結合してＡｌＮを形成して結晶粒を微細化する作用を有する。これらの効果を得るには、Ａｌの含有量を０．０００５％以上とする必要がある。しかし、Ａｌを０．０５％以上含有させても前記の効果が飽和するし、清浄度が低下したり連続鋳造時のノズル詰まりが発生したりする。したがって、（２）の発明の製造対象となる鋼材が含有するＡｌの量を０．０００５％から０．０５％未満とした。
【００６２】
（２）の発明の製造対象となる鋼材が含有する不純物中のＰ及びＳの量は以下のとおりである。
【００６３】
Ｐ：０．０３％以下
Ｐは、不純物として鋼中に含有される元素で、粒界に偏析しやすく靱性を低下させてしまう。特に、その含有量が０．０３％を超えると、靱性の低下が著しくなる。したがって、（２）の発明の製造対象となる鋼材が含有する不純物中のＰの量を０．０３％以下とした。
【００６４】
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、不純物として鋼中に含有される元素で、熱間加工性及び靱性を低下させてしまう。特に、その含有量が０．０１％を超えると、熱間加工性及び靱性の低下が著しくなる。したがって、（２）の発明の製造対象となる鋼材が含有する不純物中のＳの量を０．０１％以下とした。
【００６５】
ｆｎ１：０．００５〜０．０１６
（２）の発明の製造対象となる鋼材は、前記▲１▼式で表されるｆｎ１の値が０．００５〜０．０１６を満たすものとする。
【００６６】
（２）の発明の製造対象となる鋼材のｆｎ１の値が０．００５未満の場合には、熱間での仕上げ加工後の冷間矯正で、残留オーステナイトが加工誘起変態してマルテンサイトになり、組織に占めるオーステナイトの割合が０．３％未満となって、マルテンサイト系ステンレス鋼管に所望の靱性を付与することができない。
【００６７】
一方、上記ｆｎ１の値が０．０１６を超える場合には、鋼管の円周方向の圧縮残留応力の絶対値を小さくして耐圧潰性能の低下を防止する目的から、後述の熱間での仕上げ加工後の冷間矯正における加工量を５％以下に制限すると、組織に占めるオーステナイトの割合が１．３％を超えてしまうので７３％以上の高いＹＲをマルテンサイト系ステンレス鋼管に付与できない。
【００６８】
したがって、（２）の発明においてはその製造対象となる鋼材は、前記▲１▼式で表されるｆｎ１の値が、０．００５〜０．０１６を満たすものとした。
【００６９】
（Ｅ）（２）の発明の製造対象となる鋼材の温度
（２）の発明において、熱間での仕上げ加工を施される鋼材の温度はＡｃ３  点以上とする。これは、オーステナイトの単相組織からなる鋼材に熱間での仕上げ加工を施し、マルテンサイト系ステンレス鋼管に所望の特性を付与するためである。
【００７０】
なお、既に述べたように、（２）の発明の製造対象となる鋼材とは、鋼塊や鋼片が熱間加工を受けて、中間段階の鋼管形状に加工されたものである。上記の鋼材はＡｃ３  点以上の温度を有しておりさえすればよいので、中間段階の鋼管形状に加工された後に直接熱間での仕上げ加工を受けてもよい。又、中間段階の鋼管形状に加工された後でＡｃ３  点以上の温度に再加熱され、その後で熱間での仕上げ加工を受けてもよい。
【００７１】
なお、本発明で規定する温度が、鋼材や熱間仕上げ加工して得た鋼管の外表面におけるものを指すことは既に述べたとおりである。
【００７２】
（Ｆ）（２）の発明の熱間仕上げ加工及び熱間仕上げ加工後の冷却
（Ｆ−１）熱間仕上げ加工
前記（Ｄ）項で述べた化学組成を満たすＡｃ３  点以上の温度を有する鋼材に、断面積加工度で５〜６５％の熱間仕上げ加工を施す。
【００７３】
断面積加工度が５％未満の場合には、加工による強度上昇の効果が少なく、このため、マルテンサイト系ステンレス鋼管に所望の強度を付与することができない。一方、断面積加工度が６５％を超える場合には、造管後の集合組織による異方性のために、強度上昇とともにマルテンサイト系ステンレス鋼管の靱性が低下してしまう。
【００７４】
したがって、前記の鋼材に施す熱間仕上げ加工の断面積加工度を５〜６５％とした。
【００７５】
なお、既に述べたように、本発明でいう「熱間仕上げ加工」とは、例えば、通常の継目無鋼管製造におけるレデューサー、ストレッチレデューサー、サイザーやロータリーサイザーでの加工を指す。又、「断面積加工度」とは、熱間仕上げ加工で減肉される場合には「面積減少率」を、熱間仕上げ加工で増肉される場合には「面積増加率」を指す。
【００７６】
上記の熱間仕上げ加工は７５０℃以上の温度で仕上げることが重要である。
【００７７】
仕上げ温度が７５０℃未満の場合には、造管後の集合組織による異方性のために、強度上昇とともにマルテンサイト系ステンレス鋼管の靱性が低下してしまう。
【００７８】
したがって、前記の鋼材に施す断面積加工度が５〜６５％での熱間仕上げ加工を、７５０℃以上の温度で仕上げることとした。
【００７９】
（Ｆ−２）熱間仕上げ加工後の冷却
前記（Ｆ−１）項で述べた熱間仕上げ加工で最終形状に加工されたマルテンサイト系ステンレス鋼管を、次に常温まで０．５〜１０℃／秒の冷却速度で冷却する。
【００８０】
熱間仕上げ加工後の常温までの冷却速度が１０℃／秒を超える場合には、次の工程である後述の（Ｇ）項の冷間矯正で、残留オーステナイトが加工誘起変態してマルテンサイトになり、組織に占めるオーステナイトの割合が０．３％未満となって、マルテンサイト系ステンレス鋼管に所望の靱性を付与することができない。
【００８１】
一方、上記常温までの冷却速度が０．５／秒未満である場合には、鋼管の円周方向の圧縮残留応力の絶対値を小さくして耐圧潰性能の低下を防止する目的から、次の工程である冷間矯正における加工量を５％以下に制限すると、組織に占めるオーステナイトの割合が１．３％を超えてしまうので、７３％以上の高いＹＲをマルテンサイト系ステンレス鋼管に付与できないことになる。更に、生産効率も低下してしまう。
【００８２】
したがって、熱間仕上げ加工後のマルテンサイト系ステンレス鋼管を冷却する際の常温までの冷却速度を０．５〜１０℃／秒とした。
【００８３】
なお、本発明で規定する冷却速度が、熱間仕上げ加工して得た鋼管の外表面におけるものを指すことは既に述べたとおりである。
【００８４】
（Ｇ）（２）の発明の冷間矯正
前記（Ｆ）項に記載した条件で熱間での仕上げ加工と冷却を施されたマルテンサイト系ステンレス鋼管に対して、次に加工度で１〜５％の冷間矯正を施す。
【００８５】
冷間矯正時の加工度が１％未満である場合には、組織に占めるオーステナイトの割合が１．３％を超えてしまうので、７３％以上の高いＹＲをマルテンサイト系ステンレス鋼管に付与できない。
【００８６】
一方、冷間矯正時の加工度が５％を超える場合には、マルテンサイト系ステンレス鋼管に高いＹＲを付与することができるものの、鋼管の円周方向の圧縮残留応力の絶対値が増大して１．０ＭＰａを超えてしまうので却って圧潰強度が小さくなり、耐圧潰性能が低下してしまう。
【００８７】
したがって、冷間矯正する際の加工度を１〜５％とした。
【００８８】
なお、既に述べたように、冷間矯正における加工度とは、「荷重付加方向の圧下量（ｍｍ）／鋼管の外径（ｍｍ）」で表される値をいう。
【００８９】
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。
【００９０】
【実施例】
表１に示す化学組成を有する鋼塊を１２３０℃に加熱した後、通常の方法でピアサーによる穿孔とマンドレルミルによる圧延を行った。次に、再加熱炉で１０５０℃に加熱し、レデューサーによって断面積加工度で５９％の仕上げ加工を施し、外径が７３．０ｍｍ、肉厚が５．５１ｍｍの鋼管を各鋼について５本製造した。なお、レデューサーによる仕上げ温度は８９０〜９５０℃の範囲にあり、仕上げ加工後の常温までの冷却速度は１．８〜８℃／秒とした。
【００９１】
【表１】
2004238662.tif 000002
【００９２】
各鋼の５本の鋼管のうち４本にそれぞれ加工度で１％、３％、５％及び６％の冷間矯正を施した。なお、残りの各１本には冷間矯正を施さなかった。
【００９３】
上記のようにして得た各鋼管について、曲がり、組織に占めるオーステナイトの割合、残留応力、引張特性、圧潰特性、耐食性及び靱性を調査した。
【００９４】
すなわち、各鋼管について、ＡＰＩ規格に準じて、ワイヤーとストレッチゲージによる曲がり測定を実施した。
【００９５】
又、Ｘ線回折法によってオーステナイトの量を求めた。すなわち、各鋼管の肉厚中央部から幅が１０ｍｍ、長さが５０ｍｍで厚さが２ｍｍの試験片を採取し、Ｘ線回折して得たオーステナイト（γ）とフェライト（α）のピーク面積比から、前記の▲５▼式によってオーステナイトが組織に占める割合を求めた。
【００９６】
各鋼管の長手方向の中央部から長さ５００ｍｍの試験片を採取し、クリンプトン法によって残留応力を測定することも行った。
【００９７】
又、各鋼管から通常の方法でＡＰＩ規格に準じた引張試験片を採取して引張試験を行い、ＰＳとＴＳを測定した。なお、ＰＳは全伸びが０．６％でのものとした。
【００９８】
更に、各鋼管について、その長手方向中央部から長さが２７９０ｍｍの試験片（試験鋼管）を採取し、長尺コラプステスターを用いて圧潰強度を測定した。
【００９９】
すなわち、試験鋼管の外面から水によって圧力を加え、加圧後にその鋼管が圧潰した際の水圧を圧潰強度とした。
【０１００】
なお、上記の長尺コラプステスターの境界条件は試験鋼管の長手方向に片端を拘束、他端を自由とするもので、圧潰試験中に長手方向の変位が可能なものである。又、円周方向はシールのためにパッキングを使用しているだけで拘束していないため、圧潰試験中は両端とも自由に変位することができるものである。管端外面をシールしているため。水圧をかけても管内面に水が浸入するすることはない。
【０１０１】
耐食性は、各鋼管の肉厚中央部からコルテスト用の試験片を採取し、ＮＡＣＥ（米国腐食協会）の規定したコルテスト  ＮＡＣＥ  Ａ法によってＳＳＣ特性調査を行った。
【０１０２】
靱性は、各鋼管についてその長手方向中央部から幅３．３ｍｍのＶノッチシャルピー試験片を採取し、破面遷移温度（ｖＴｒｓ）、つまり延性破面率が５０％となる温度を求めた。
【０１０３】
表２〜７に、上記の各試験結果をまとめて示す。なお、上記の表２〜７においては、冷間矯正を施さなかった場合の加工度を０（ゼロ）と記載した。
【０１０４】
上記表２〜７の「曲がり」欄における「○」印は曲がりが２／１０００未満であったことを、「×」印は曲がりが２／１０００以上であったこと示す。
【０１０５】
「残留応力」の欄における負の数値は、残留応力が圧縮残留応力であることを示すものである。
【０１０６】
「引張特性」の「評価」欄において、「○」印はＰＳが７５８ＭＰａ以上、且つ、ＹＲが７３％以上であることを、又、「×」印はＰＳが７５８ＭＰａ以上とＹＲが７３％以上の少なくともいずれかを満たしていないことを示す。
【０１０７】
「圧潰強度」の「評価」欄における「○」印は圧潰強度が目標の１００ＭＰａ以上であって耐圧潰性能に優れていることを示し、「×」印は圧潰強度が目標の１００ＭＰａに達しておらず耐圧潰性能が劣っていることを示す。
【０１０８】
「耐食性」の「ＳＳＣ」欄における「○」印は、倍率を１００倍及び５００倍とした光学顕微鏡を用いた観察で「割れ」がなかったことを、「×」印は上記観察で割れが認められたことを示す。又、その「評価」欄の「○」印は割れがなく耐食性に優れていることを、「×」印は割れが生じて耐食性に劣ることを示す。
【０１０９】
「靱性」の「評価」欄において、「○」印は破面遷移温度が目標の０℃以下で良好な靱性を有することを示し、「×」印は破面遷移温度が目標の０℃を超えて靱性が低いことを示す。
【０１１０】
「総合評価」欄における「○」印は曲がりが少なく、しかも、耐食性、耐圧潰性能及び靱性の全てが目標に達していることを示し、「△」印は耐食性、耐圧潰性能及び靱性は目標に達しているが曲がりの面で劣っていることを、「×」印は耐食性、耐圧潰性能及び靱性の少なくともいずれかが目標に達していないことを示す。
【０１１１】
【表２】
2004238662.tif 000003
【０１１２】
【表３】
2004238662.tif 000004
【０１１３】
【表４】
2004238662.tif 000005
【０１１４】
【表５】
2004238662.tif 000006
【０１１５】
【表６】
2004238662.tif 000007
【０１１６】
【表７】
2004238662.tif 000008
【０１１７】
表２〜７から（１）の発明で規定する条件を満たすマルテンサイト系ステンレス鋼管は、良好な耐食性と耐圧潰性能とを有し、しかも、靱性にも優れていることが明らかである。
【０１１８】
更に、（２）の発明で規定する方法によって、熱間での製管後に冷間矯正を行うだけで熱処理を施さなくても、良好な耐食性、耐圧潰性能及び靱性を有し、曲がりも少ないマルテンサイト系ステンレス鋼管を製造できることが明らかである。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼管は良好な耐食性と耐圧潰性能とを有し、しかも、靱性にも優れているので、深度が大きく、炭酸ガスや硫化水素といった腐食性のガスを含む過酷な環境にある油井やガス井に用いることができる。更に、本発明の方法によって、熱処理や鋼管内面の脱スケール処理を省略することができる。