(57)【要約】【課題】耐水素脆化特性に優れた高強度油井用低合金継目無鋼管を提供する。【解決手段】高強度油井用低合金継目無鋼管は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．５０〜０．６０％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ａｌ：０．０１〜０．１％、Ｎ：０．００６％以下、Ｃｒ：０．４〜１．５％、Ｍｏ：０．５〜２．５％、Ｖ：０．０２〜０．３％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％、Ｔｉ：０．０１％以下、Ｂ：０〜０．０００５％、Ｃａ：０〜０．００３％、Ｎｉ：０〜０．１％、Ｃｕ：０〜０．０５％、Ｃｏ：０〜１．０％、残部：Ｆｅ及び不純物であり、１１０３ＭＰａ以上の降伏強度を有し、Ｘ線回折により得られるα相の（２１１）面の半価幅が０．４°以下であり、ＡＳＴＭ  Ｅ１１２−１０に準拠した結晶粒度番号で８．５以上の旧オーステナイト粒を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学組成が、質量％で、
Ｃ  ：０．５０〜０．６０％、
Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、
Ｍｎ：０．１〜１．０％、
Ｐ  ：０．０２％以下、
Ｓ  ：０．００２％以下、
Ａｌ：０．０１〜０．１％、
Ｎ  ：０．００６％以下、
Ｃｒ：０．４〜１．５％、
Ｍｏ：０．５〜２．５％、
Ｖ  ：０．０２〜０．３％、
Ｎｂ：０．０１〜０．２％、
Ｔｉ：０．０１％以下、
Ｂ  ：０〜０．０００５％、
Ｃａ：０〜０．００３％、
Ｎｉ：０〜０．１％、
Ｃｕ：０〜０．０５％、
Ｃｏ：０〜１．０％、
残部：Ｆｅ及び不純物であり、
１１０３ＭＰａ以上の降伏強度を有し、
Ｘ線回折により得られるα相の（２１１）面の半価幅が０．４°以下であり、
ＡＳＴＭ  Ｅ１１２−１０に準拠した結晶粒度番号で８．５以上の旧オーステナイト粒を有する、耐水素脆化特性に優れた高強度油井用低合金継目無鋼管。
【請求項２】
請求項１に記載の高強度油井用低合金継目無鋼管であって、
前記化学組成が、質量％で、
Ｂ  ：０．０００１〜０．０００５％
Ｎｉ：０．０１〜０．１％、及び
Ｃｕ：０．０１〜０．０５％、
からなる群から選択される１又は２以上の元素を含有する、高強度油井用低合金継目無鋼管。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の高強度油井用低合金継目無鋼管であって、
前記化学組成が、質量％で、
Ｃａ：０．００１〜０．００３％、
を含有する、高強度油井用低合金継目無鋼管。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の高強度油井用低合金継目無鋼管であって、
前記化学組成が、質量％で、
Ｃｏ：０．０１〜１．０％、
を含有する、高強度油井用低合金継目無鋼管。
【請求項５】
化学組成が、質量％で、Ｃ：０．５０〜０．６０％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ａｌ：０．０１〜０．１％、Ｎ：０．００６％以下、Ｃｒ：０．４〜１．５％、Ｍｏ：０．５〜２．５％、Ｖ：０．０２〜０．３％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％、Ｔｉ：０．０１％以下、Ｂ：０〜０．０００５％、Ｃａ：０〜０．００３％、Ｎｉ：０〜０．１％、Ｃｕ：０〜０．０５％、Ｃｏ：０〜１．０％、残部：Ｆｅ及び不純物である素管を準備する工程と、
前記素管を８５０〜９２０℃で焼入れする工程と、
焼入れされた前記素管を焼戻しする工程とを備え、
前記焼戻しする工程において、下記の式で定義される焼戻しパラメータＴＰが、前記素管のＭｏ含有量が１．０質量％以下の場合は１８２００〜１８５００であり、前記素管のＭｏ含有量が１．０質量％を超える場合は１８３００〜１８６５０である、耐水素脆化特性に優れた高強度油井用低合金継目無鋼管の製造方法。
ＴＰ＝（Ｔ＋２７３）×（２０＋ｌｏｇ（ｔ））
ここで、Ｔは焼戻し温度、ｔは保持時間を表わす。Ｔの単位は℃であり、ｔの単位は時間である。
【請求項６】
請求項５に記載の高強度油井用低合金継目無鋼管の製造方法であって、
焼入れする前の前記素管を８５０〜９５０℃でノルマライズする工程をさらに備える、高強度油井用低合金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、高強度油井用低合金継目無鋼管及びその製造方法に関し、より詳しくは、耐水素脆化特性に優れた高強度油井用低合金継目無鋼管及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油や天然ガス等のエネルギー確保の必要性から、油田開発は高深度化が進んでいる。油田開発に用いられる油井用鋼管は、地中で連結されて使用されるが、地中数千メートルの深度に達する場所での開発が行われおり、深度が増すにつれて油井用鋼管にかかる外圧も増加する。そのため、油井用鋼管の降伏強度を高める必要があり、従来使用されてきた９５〜１２５ｋｓｉ（６５５〜８６２ＭＰａ）級を超える、１６０ｋｓｉ（１１０３ＭＰａ）級の高強度を有する油井用鋼管にニーズが生じつつある。
【０００３】
特許第５３３３７００号公報には、８６２ＭＰａ以上の降伏強度を有する低合金油井管用鋼が記載されている。特許第５５２２３２２号公報には、７５８ＭＰａ以上の降伏強度を有する油井管用鋼が記載されている。
【０００４】
降伏強度を向上させる方法として、焼戻しの条件を調整することが考えられる。しかし、一般的に鋼材の降伏強度を１６０ｋｓｉ以上のような高強度とした場合、遅れ破壊に代表される水素脆化が発生することが知られている。油井用鋼管においても、硫化水素を含まない環境であっても水素の影響は少なからずあり、高強度ゆえの水素脆化の発生を抑制することが重要になる。
【０００５】
特開昭６１−６４８１５号公報には、所定の化学組成の鋼をオーステナイト粒度が８．５以上となるように調整して焼入れし、焼戻しパラメータＰＬＭが１６８００以上となる条件で焼戻しをする高強度鋼の製造方法が記載されている。同公報によれば、この製造方法で製造された鋼は、１５０ｋｓｉを超える降伏強度を有し、かつ遅れ破壊性にも優れるとされている。
【０００６】
特開昭６２−４０３４５号公報には、（Ｍｏ×１／１６＋Ｖ×３／１７）／Ｃ＝Ｘなる式におけるＸが０．５≦Ｘ≦１．５を満足する高張力油井用鋼管が記載されている。同公報によれば、この油井用鋼管は、１５０ｋｓｉを超える降伏強度を有し、かつ遅れ破壊性にも優れるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５３３３７００号公報
【特許文献２】特許第５５２２３２２号公報
【特許文献３】特開昭６１−６４８１５号公報
【特許文献４】特開昭６２−４０３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特開昭６１−６４８１５号公報や特開昭６２−４０３４５号公報に記載された技術をもってしても、安定した耐水素脆化特性を得ることができない場合がある。
【０００９】
本発明の目的は、耐水素脆化特性に優れた高強度油井用低合金継目無鋼管及びその製造方法を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態による高強度油井用低合金継目無鋼管は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．５０〜０．６０％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ａｌ：０．０１〜０．１％、Ｎ：０．００６％以下、Ｃｒ：０．４〜１．５％、Ｍｏ：０．５〜２．５％、Ｖ：０．０２〜０．３％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％、Ｔｉ：０．０１％以下、Ｂ：０〜０．０００５％、Ｃａ：０〜０．００３％、Ｎｉ：０〜０．１％、Ｃｕ：０〜０．０５％、Ｃｏ：０〜１．０％、残部：Ｆｅ及び不純物であり、１１０３ＭＰａ以上の降伏強度を有し、Ｘ線回折により得られるα相の（２１１）面の半価幅が０．４°以下であり、ＡＳＴＭ  Ｅ１１２−１０に準拠した結晶粒度番号で８．５以上の旧オーステナイト粒を有する。
【００１１】
本発明の一実施形態による高強度油井用低合金継目無鋼管の製造方法は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．５０〜０．６０％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ａｌ：０．０１〜０．１％、Ｎ：０．００６％以下、Ｃｒ：０．４〜１．５％、Ｍｏ：０．５〜２．５％、Ｖ：０．０２〜０．３％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％、Ｔｉ：０．０１％以下、Ｂ：０〜０．０００５％、Ｃａ：０〜０．００３％、Ｎｉ：０〜０．１％、Ｃｕ：０〜０．０５％、Ｃｏ：０〜１．０％、残部：Ｆｅ及び不純物である素管を準備する工程と、前記素管を８５０〜９２０℃で焼入れする工程と、焼入れされた前記素管を焼戻しする工程とを備える。前記焼戻しする工程において、下記の式で定義される焼戻しパラメータＴＰが、前記素管のＭｏ含有量が１．０質量％以下の場合は１８２００〜１８５００であり、前記素管のＭｏ含有量が１．０質量％を超える場合は１８３００〜１８６５０である。
ＴＰ＝（Ｔ＋２７３）×（２０＋ｌｏｇ（ｔ））
ここで、Ｔは焼戻し温度、ｔは保持時間を表わす。Ｔの単位は℃であり、ｔの単位は時間である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、耐水素脆化特性に優れた高強度油井用低合金継目無鋼管及びその製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、高強度油井用低合金継目無鋼管の製造方法の一例を示すフロー図である。
【図２】図２は、焼入れ工程における素管の表面温度の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者らは、１６０ｋｓｉ（１１０３ＭＰａ）以上の高強度を維持しつつ、耐水素脆化特性を向上させる方法を検討した。
【００１５】
特開昭６１−６４８１５号公報や特開昭６２−４０３４５号公報に記載された高強度鋼の耐水素脆化特性を向上させる方法として、焼戻し温度を高くしたり焼戻し時間を長くしたりすることが考えられる。焼戻し温度を高くしたり焼戻し時間を長くしたりすることで、水素のトラップサイトである転位の密度を減らせるためである。一方、転位は、鋼の高強度化にも寄与する。そのため、単純に焼戻し温度を高くしたり焼戻し時間を長くしたりすれば、必要な降伏強度を維持できなくなる。
【００１６】
特許第５３３３７００号公報や特許第５５２２３２２号公報に記載された耐サワー性を有する油井用鋼管から出発して、これらの油井用鋼管を高強度化することも考えられる。高強度化の方法として、上記とは反対に、焼戻し温度を低くしたり焼戻し時間を短くしたりすることが考えられる。しかしこの場合も、単純に焼戻し温度を低くしたり焼戻し時間を短くしたりすれば、転位密度が増加し、必要な耐水素脆化特性が得られない。
【００１７】
本発明者らは、種々の検討の結果、鋼のＣ含有量を高くし、さらにＣｒとＶとを含有させたうえで焼戻し条件を適切に調整すれば、１１０３ＭＰａ以上の高強度と優れた耐水素脆化特性とを両立できることを見いだした。
【００１８】
上述のとおり、高温で長時間の焼戻しをすると、転位密度が低下して強度が低下する。一方、Ｃは、焼戻し中に炭化物を形成して析出し、鋼の強度を向上させる。Ｃ含有量の高い鋼では、析出した炭化物が降伏強度を担うため、高温で長時間の焼戻しをしても必要な降伏強度を維持することができる。またＶは、鋼の焼戻し軟化抵抗を向上させる。Ｖを含有させることで、必要な降伏強度を維持したまま、より高温で長時間の焼戻しをすることができる。
【００１９】
Ｃ含有量を高くすると、焼戻しの温度によっては、アスペクト比（長径／短径）の高い炭化物が形成される場合がある。アスペクト比の高い炭化物は、割れの起点となるため、鋼の耐水素脆化特性を低下させる。Ｃｒは、適切な量のＭｏとともに含有されれば、炭化物を球状化する作用を有する。そのため、適切な量のＣｒを含有させることによって、Ｃ含有量を高くしても、アスペクト比の高い炭化物の形成を抑制することができる。
【００２０】
以上の知見に基づいて、本発明は完成された。以下、本発明の一実施形態による高強度油井用低合金継目無鋼管を詳述する。
【００２１】
［化学組成］
本実施形態による高強度油井用低合金継目無鋼管は、以下に説明する化学組成を有する。以下の説明において、元素の含有量の「％」は、質量％を意味する。
【００２２】
Ｃ：０．５０〜０．６０％
炭素（Ｃ）は、焼戻し中に炭化物を形成して析出し、鋼の強度を向上させる。そのため、転位密度に依存せずに高強度が得られる。Ｃ含有量が０．５０％未満では、この効果が十分に得られない。一方、Ｃ含有量が０．６０％を超えると、効果が飽和する。したがって、Ｃ含有量は０．５０〜０．６０％である。Ｃ含有量の下限は、好ましくは０．５２％である。Ｃ含有量の上限は、好ましくは０．５８％であり、さらに好ましくは０．５５％である。
【００２３】
Ｓｉ：０．０５〜０．５０％
シリコン（Ｓｉ）は、鋼を脱酸する。Ｓｉ含有量が０．０５％未満では、この効果が十分に得られない。一方、Ｓｉ含有量が０．５０％を超えると、鋼の耐水素脆化特性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．０５〜０．５０％である。Ｓｉ含有量の下限は、好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．２０％である。Ｓｉ含有量の上限は、好ましくは０．４５％であり、さらに好ましくは０．４０％である。
【００２４】
Ｍｎ：０．１〜１．０％
マンガン（Ｍｎ）は、鋼の焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する。Ｍｎ含有量が０．１％未満では、この効果が十分に得られない。一方、Ｍｎ含有量が１．０％を超えると、鋼の耐水素脆化特性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は０．１〜１．０％である。Ｍｎ含有量の下限は、好ましくは０．２％であり、さらに好ましくは０．３％である。Ｍｎ含有量の上限は、好ましくは０．８％であり、さらに好ましくは０．６％である。
【００２５】
Ｐ：０．０２％以下
燐（Ｐ）は不純物である。Ｐは粒界に偏析して、鋼の耐水素脆化特性を低下させる。したがって、Ｐ含有量は０．０２％以下である。Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。Ｐ含有量は、好ましくは０．０１５％以下である。
【００２６】
Ｓ：０．００２％以下
硫黄（Ｓ）は不純物である。Ｓは鋼の耐水素脆化特性を低下させる。したがって、Ｓ含有量は０．００２％以下である。Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。Ｓ含有量は、好ましくは０．００１５％以下である。
【００２７】
Ａｌ：０．０１〜０．１％
アルミニウム（Ａｌ）は、鋼を脱酸する。Ａｌ含有量が０．０１％未満では、この効果が十分に得られない。一方、Ａｌ含有量が０．１％を超えると、介在物が粗大化して鋼の耐水素脆化特性が低下する。したがって、Ａｌ含有量は０．０１〜０．１％である。Ａｌ含有量の下限は、好ましくは０．０２％である。Ａｌ含有量の上限は、好ましくは０．０８％であり、さらに好ましくは０．０６％である。本明細書におけるＡｌ含有量は、酸可溶Ａｌ（いわゆるＳｏｌ．Ａｌ）の含有量を意味する。
【００２８】
Ｎ：０．００６％以下
窒素（Ｎ）は不純物である。Ｎは窒化物系介在物を形成し、鋼の耐水素脆化特性を低下させる。したがって、Ｎ含有量は０．００６％以下である。Ｎ含有量はなるべく少ない方が好ましい。Ｎ含有量の上限は、好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．００４％である。コストの観点から、Ｎ含有量の下限は、好ましくは０．００１％である。
【００２９】
Ｃｒ：０．４〜１．５％
クロム（Ｃｒ）は、鋼の焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する。Ｃｒはまた、適切な量のＭｏとともに含有されれば、炭化物を球状化する作用を有する。そのため、Ｃ含有量の高い鋼において耐水素脆化特性の向上に寄与する。Ｃｒ含有量が０．４％未満では、この効果が十分に得られない。一方、Ｃｒ含有量が１．５％を超えると、効果が飽和する。したがって、Ｃｒ含有量は０．４〜１．５％である。Ｃｒ含有量の下限は、好ましくは０．４５％であり、さらに好ましくは０．８％である。Ｃｒ含有量の上限は、好ましくは１．３％であり、さらに好ましくは１．２％である。
【００３０】
Ｍｏ：０．５〜２．５％
モリブデン（Ｍｏ）は、合金炭化物を形成する。合金炭化物は、水素を強くトラップし、鋼の耐水素脆化特性を向上させる。Ｍｏ含有量が０．５％未満では、この効果が十分に得られない。一方、Ｍｏ含有量が２．５％を超えると、効果が飽和する。したがって、Ｍｏ含有量は０．５〜２．５％である。Ｍｏ含有量の下限は、好ましくは０．６％であり、さらに好ましくは０．７％である。Ｍｏ含有量の上限は、好ましくは２．０％であり、さらに好ましくは１．８％である。
【００３１】
Ｖ：０．０２〜０．３％
バナジウム（Ｖ）は、微細な合金炭化物を形成し、鋼の焼戻し軟化抵抗を高める。Ｖ含有量が０．０２％未満では、この効果が十分に得られない。一方、Ｖ含有量が０．３％を超えると、効果が飽和する。したがって、Ｖ含有量は０．０２〜０．３％である。Ｖ含有量の下限は、好ましくは０．０４％であり、さらに好ましくは０．０６％である。Ｖ含有量の上限は、好ましくは０．２％であり、さらに好ましくは０．１％である。
【００３２】
Ｎｂ：０．０１〜０．２％
ニオブ（Ｎｂ）は、炭化物を形成して鋼の強度を向上させる。Ｎｂの炭化物はまた、ピン止め効果によって結晶粒の微細化にも寄与する。Ｎｂ含有量が０．０１％未満では、この効果が十分に得られない。一方、Ｎｂ含有量が０．２％を超えると、窒化物系介在物が粗大化し、鋼の耐水素脆化特性が低下する。したがって、Ｎｂ含有量は０．０１〜０．２％である。Ｎｂ含有量の下限は、好ましくは０．０１２％である。Ｎｂ含有量の上限は、好ましくは０．１％であり、さらに好ましくは０．０８％である。
【００３３】
Ｔｉ：０．０１％以下
チタン（Ｔｉ）は、窒化物又は炭窒化物を形成し、ピン止め効果によって結晶粒の微細化に寄与する。Ｔｉが少しでも含有されていれば、この効果が得られる。一方、Ｔｉ含有量が０．０１％を超えると、窒化物系介在物が粗大化し、鋼の耐水素脆化特性が低下する。したがって、Ｔｉ含有量は０．０１％以下である。Ｔｉ含有量の下限は、好ましくは０．００１％である。Ｔｉ含有量の上限は、好ましくは０．００９％であり、さらに好ましくは０．００８％である。
【００３４】
本実施形態による高強度油井用低合金継目無鋼管の化学組成の残部は、Ｆｅ及び不純物である。ここでいう不純物は、鋼の原料として利用される鉱石やスクラップから混入される元素、あるいは製造過程の環境等から混入される元素をいう。
【００３５】
本実施形態による高強度油井用低合金継目無鋼管の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、以下に説明する元素を含有してもよい。以下に説明する元素は、すべて選択元素である。すなわち、本実施形態による高強度油井用低合金継目無鋼管の化学組成は、以下の元素の一部又は全部を含有していなくてもよい。
【００３６】
Ｂ：０〜０．０００５％
ボロン（Ｂ）は、鋼の焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する。Ｂが少しでも含有されていれば、この効果が得られる。一方、Ｂ含有量が０．０００５％を超えると、窒化物系介在物が形成され、鋼の耐水素脆化特性が低下する。したがって、Ｂ含有量は０〜０．０００５％である。Ｂ含有量の下限は、好ましくは０．０００１％である。Ｂ含有量の上限は、好ましくは０．０００４％である。
【００３７】
Ｃａ：０〜０．００３％
カルシウム（Ｃａ）は、硫化物系介在物の形状を改善し、耐水素脆化特性の向上に寄与する。Ｃａが少しでも含有されていれば、この効果が得られる。一方、Ｃａ含有量が０．００３％を超えると、酸化物系介在物が形成され、鋼の耐水素脆化特性が低下する。したがって、Ｃａは０〜０．００３％である。Ｃａ含有量の下限は、好ましくは０．００１％である。Ｃａ含有量の上限は、好ましくは０．００２５％である。
【００３８】
Ｎｉ：０〜０．１％
ニッケル（Ｎｉ）は、鋼の焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する。Ｎｉが少しでも含有されていれば、この効果が得られる。一方、Ｎｉ含有量が０．１％を超えると、効果が飽和する。したがって、Ｎｉ含有量は０〜０．１％である。Ｎｉ含有量の下限は、好ましくは０．０１％である。Ｎｉ含有量の上限は、好ましくは０．０８％である。
【００３９】
Ｃｕ：０〜０．０５％
銅（Ｃｕ）は、鋼の焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する。Ｃｕが少しでも含有されていれば、この効果が得られる。一方、Ｃｕ含有量が０．０５％を超えると、効果が飽和する。したがって、Ｃｕ含有量は０〜０．０５％である。Ｃｕ含有量の下限は、好ましくは０．０１％である。Ｃｕ含有量の上限は、好ましくは０．０４％である。
【００４０】
Ｃｏ：０〜１．０％
コバルト（Ｃｏ）は、腐食速度を低減し、鋼の耐水素脆化特性を高める。Ｃｏが少しでも含有されていれば、この効果が得られる。一方、Ｃｏ含有量が１．０％を超えると、効果が飽和する。したがって、Ｃｏ含有量は０〜１．０％である。Ｃｏ含有量の下限は、好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％である。
【００４１】
［組織、降伏強度、及び転位密度］
本実施形態による高強度油井用低合金継目無鋼管の組織は、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイト、又は焼戻しマルテンサイトと焼戻しベイナイトとの混合組織を有する。より具体的には、高強度油井用低合金継目無鋼管の組織は、主として焼戻しマルテンサイト及び／又は焼戻しベイナイトからなり、さらに焼戻し中に析出した炭化物を含む。高強度油井用低合金継目無鋼管の組織は、窒化物や炭窒化物等の炭化物以外の析出物、介在物、並びに残留オーステナイトを含んでいてもよい。ただし、残留オーステナイトは強度のばらつきを生じさせるため、体積分率で５％以下であることが好ましい。
【００４２】
残留オーステナイトの体積分率は、次のように測定する。鋼管の厚さ方向の中央部を含む試験片を採取する。採取した試験片の表面を研磨する。研磨した試験片に対して、ＣｏＫα線を入射Ｘ線として使用し、Ｘ線回折を実施する。α相の（２２０）面、（２００）面、（１１１）面の積分強度と、オーステナイトの（２２０）面、（２００）面、（１１１）面の積分強度とから、残留オーステナイトの体積分率を定量する。
【００４３】
本実施形態による高強度油井用低合金継目無鋼管の組織はさらに、ＡＳＴＭ  Ｅ１１２−１０に準拠した結晶粒度番号で８．５以上の旧オーステナイト粒を有する。旧オーステナイト粒が結晶粒度番号で８．５未満の粗粒の場合、必要な降伏強度を得ることが難しくなる。また、耐水素脆化特性が低下する。旧オーステナイト粒は、好ましくは結晶粒度番号で９．０以上、より好ましくは９．２以上である。
【００４４】
本実施形態による高強度油井用低合金継目無鋼管は、１６０ｋｓｉ（１１０３ＭＰａ）以上の降伏強度を有する。本実施形態による高強度油井用低合金継目無鋼管の降伏強度は、好ましくは１６５ｋｓｉ（１１３８ＭＰａ）以上である。一方、降伏強度が高すぎると、耐水脆化特性を維持することが困難になる。本実施形態による高強度油井用低合金継目無鋼管の降伏強度は、好ましくは１７５ｋｓｉ（１２０７ＭＰａ）以下である。
【００４５】
本実施形態による高強度油井用低合金継目無鋼管は、Ｘ線回折法により得られるα相の（２１１）面の半価幅が０．４°以下である。α相の（２１１）面の半価幅が０．４°以下であれば、転位密度が低いため鋼中に水素が蓄積しにくく、耐水素脆化特性が向上する。α相の（２１１）面の半価幅は、好ましくは０．３８°以下であり、さらに好ましくは０．３６°以下である。
【００４６】
半価幅は、次のように測定する。鋼管の厚さ方向の中央部を含む試験片を採取する。採取した試験片の表面を研磨する。研磨した試験片に対して、ＣｏＫα線を入射Ｘ線として使用し、Ｘ線回折を実施する。α相の（２１１）面に相当する結晶面の回折線の半価幅を測定する。
【００４７】
より具体的には、ＣｏＫα線中のＫα１とＫα２とに起因する回折線をフィッティングによって分離し、Ｋα１に起因する回折線のみを抽出して半価幅を求める。半価幅は、ピーク高さの半価になる高さを測定する。なお、ＬａＢ６の単結晶（半値幅を持たない理想結晶）を用いて装置由来の半価幅を測定し、実測された値から差し引く補正を行う。なお、半価幅は、半価全幅（ＦＷＨＭ）である。
【００４８】
［製造方法］
以下、本実施形態による高強度油井用低合金継目無鋼管の製造方法の一例を説明する。本実施形態による高強度油井用低合金継目無鋼管の製造方法は、これに限定されない。
【００４９】
図１は、高強度油井用低合金継目無鋼管の製造方法の一例を示すフロー図である。この製造方法は、素管を準備する工程（ステップＳ１）、素管をノルマライズする工程（ステップＳ２）、ノルマライズした素管を焼入れする工程（ステップＳ３）、及び焼入れした素管を焼戻しする工程（ステップＳ４）を備えている。
【００５０】
［素管準備工程（ステップＳ１）］
上述の化学組成の鋼を溶製し、周知の方法で精錬する。続いて、溶鋼を連続鋳造法によって連続鋳造材にする。連続鋳造材は例えば、スラブ、ブルーム、又はビレットである。溶鋼を造塊法によってインゴットにしてもよい。スラブ、ブルーム、又はインゴットは、熱間加工によってビレットにする。連続鋳造又は熱間加工によって得られたビレットを熱間加工して素管を製造する。熱間加工は例えば、マンネスマン法である。他の熱間加工によって素管を製造してもよい。
【００５１】
［ノルマライズ工程（ステップＳ２）］
本発明の製造方法では、素管準備工程後であって焼入れ工程前に、他の熱処理（中間熱処理）を実施してもよい。例えば、熱間加工後の素管に対してノルマライズ（焼準）処理を実施してもよい。具体的には、熱間加工後の素管をＡ３点よりも高い温度（例えば、８５０〜９５０℃）で一定時間保持し、その後放冷する。保持時間は例えば、１５〜１３０分である。
【００５２】
ノルマライズ処理では通常、熱間加工後、素管を常温に冷却した後、Ａｃ３点以上に加熱する。しかしながら、本発明においてノルマライズ処理は、熱間加工後、素管をそのままＡｃ３点以上の温度に保持することにより実施されてもよい。
【００５３】
［焼入れ工程（ステップＳ３）］
準備された素管、又はノルマライズされた素管に対して、焼入れを実施する（ステップＳ３）。焼入れとして例えば、以下に説明する連続冷却処理による焼入れ、又は恒温処理を含む焼入れを採用することができる。
【００５４】
図２は、焼入れ工程における素管の表面温度の時間変化を示す図である。曲線Ｃ１０は連続冷却処理による焼入れの場合を、曲線Ｃ１１は恒温処理を含む焼入れの場合を、それぞれ示している。いずれの焼入れにおいても、焼入れ温度（素管の焼入れ時の表面温度）は８５０〜９２０℃である。
【００５５】
連続冷却処理による焼入れでは、図２の曲線Ｃ１０に示すとおり、焼入れ温度から素管の表面温度を連続的に低下させる。連続冷却処理としては例えば、水槽や油槽に素管を浸漬して冷却する方法や、シャワーやミストにより素管を冷却する方法がある。素管の表面温度が焼入れ温度からＭｓ点に到達するまでの時間（以下、Ｍｓ点通過時間という。）は、１００〜６００秒であることが好ましい。Ｍｓ点通過時間が６００秒を超えると、十分な焼入れ組織が得られない場合がある。一方、Ｍｓ点通過時間が１００秒未満になると、焼割れが発生しやすくなる。
【００５６】
恒温処理を含む焼入れでは、図２の曲線Ｃ１１に示すとおり、初期冷却により素管を例えば１００℃超３００℃以下の温度に冷却した後、その温度範囲内で一定時間保持する。初期冷却の冷却停止温度が３００℃を超えると、焼戻しの際に転位が回復しにくくなる。恒温処理の保持時間は例えば、５〜６０分である。高温処理後の冷却は、水冷でも空冷でもよい。
【００５７】
［焼戻し工程（ステップＳ４）］
焼入れされた素管を焼戻しする（ステップＳ４）。具体的には、焼入れされた素管を所定の焼戻し温度で所定の保持時間保持する。焼戻し温度は、例えば６００〜７００℃であり、好ましくは６３０〜６９０℃であり、さらに好ましくは６５０〜６８０℃である。
【００５８】
焼戻しの条件は、素管の化学組成に応じて決定する。具体的には、下記の式で定義される焼戻しパラメータＴＰを、素管のＭｏ含有量が１．０質量％以上の場合は１８２００〜１８５００とし、素管のＭｏ含有量が１．０質量％を超える場合は１８３００〜１８６５０とする。
ＴＰ＝（Ｔ＋２７３）×（２０＋ｌｏｇ（ｔ））
ここで、Ｔは焼戻し温度、ｔは保持時間を表わす。Ｔの単位は℃であり、ｔの単位は時間である。ｌｏｇ（ｔ）はｔの常用対数である。
【００５９】
焼戻しパラメータＴＰの値が低すぎると、転位が十分に回復せず、十分な耐水素脆化特性が得られなくなる。一方、焼戻しパタメータＴＰの値が高すぎると、必要な降伏強度が得られなくなる。
【００６０】
以上、高強度油井用低合金継目無鋼管の製造方法の一例を説明した。この製造方法によって製造された高強度油井用低合金継目無鋼管は、１１０３ＭＰａ以上の降伏強度を有し、Ｘ線回折により得られるα相の（２１１）面の半価幅が０．４°以下であり、ＡＳＴＭ  Ｅ１１２−１０に準拠した結晶粒度番号で８．５以上の旧オーステナイト粒を有する。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。本発明は、これらの実施例に限定されない。
【００６２】
表１に示す化学組成を有する鋼Ａ〜Ｓを熱間加工して、外径２４４．４８ｍｍ×肉厚１３．８４ｍｍ、又は外径１８５．０ｍｍ×肉厚７．０ｍｍの継目無鋼管を製造した。表１の「−」は、該当する元素の含有量が不純物レベルであることを示す。
【００６３】
【表１】
2017166019.tif 000002
【００６４】
これらの継目無鋼管に対して、ミスト冷却を用いた連続冷却処理による焼入れを実施した。一部の継目無鋼管に対しては、ノルマライズを実施した。さらに、焼戻し温度及び保持時間を変えて、焼戻しを実施した。熱処理の条件を表２に示す。
【００６５】
【表２】
2017166019.tif 000003
【００６６】
表２の「ノルマ」の欄は、ノルマライズでの保持温度を示す。「ノルマ」の欄の「−」は、ノルマライズを実施していないことを示す。表２の「ＴＰ」は、焼戻しパラメータＴＰを示す。
【００６７】
［引張試験］
焼戻し後の各継目無鋼管から、ＡＰＩ  ５ＣＴの規定に準拠してＡＰＩ弧状試験片を採取し、引張試験を実施して降伏強度を求めた。結果を表２の「ＹＳ」の欄に示す。
【００６８】
［オーステナイト粒度測定］
焼入れ後、焼戻し前の各継目無鋼管から、長さ方向（製管方向）に垂直な断面が被検面になるように試験片を切り出した。切り出した試験片を樹脂に埋め込み、ピクリン酸飽和水溶液で腐食するＢｅｃｈｅｔ−Ｂｅａｕｊａｒｄ法によって旧オーステナイト粒界を現出させた。これを光学顕微鏡（２００倍）で観察して、ＡＳＴＭ  Ｅ１１２−１０に準じて旧オーステナイト粒度番号を測定した。結果を表２の「旧γ粒度」の欄に示す。
【００６９】
［半価幅測定］
焼戻し後の各継目無鋼管から、厚さ方向の中央部を含む試験片を採取した。採取した試験片の表面をエメリー紙で研磨した。研磨が進むほど、粒度の細かいエメリー紙を使用した。１２００番のエメリー紙で試験片の表面を研磨した後、微量の弗酸を含有した常温の過酸化水素水中に試験片を浸漬し、研磨によって試験片の表面に形成された加工硬化層を除去した。この試験片を用いて、実施形態で説明した方法によって、α相の（２１１）面に相当する結晶面の回折線の半価幅を測定した。結果を表２の「半価幅」の欄に示す。
【００７０】
［ＨＩＣ試験］
ＮＡＣＥ−ＴＭ０２８４に準拠したＨＩＣ試験を実施して、耐水素脆化特性を評価した。具体的には、２４℃の温度環境下で、Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｂ液（５．０ｗｔ％ＮａＣｌ＋２．５ｗｔ％ＣＨ３ＣＯＯＨ＋０．４１ｗｔ％ＣＨ３ＣＯＯＮａ）に分圧０．０３ｂａｒのＨ２Ｓガス、及び０．１ｂａｒのＨ２Ｓガスを飽和させた試験液を準備した。焼戻し後の継目無鋼管から採取した試験片を、各試験液に３３６時間浸漬した。浸漬後、試験片の断面をＣＴスキャンにより観察し、欠陥面積率を求めた。分圧０．０３ｂａｒのＨ２Ｓガスを飽和させた試験液に浸漬した試験片の欠陥面積率を表２の「Ｄ１」の欄に、分圧０．１ｂａｒのＨ２Ｓガスを飽和させた試験液に浸漬した試験片の欠陥面積率を表２の「Ｄ２」の欄に、それぞれ示す。
【００７１】
表２に示すとおり、試験番号１〜３、６〜１０、１２〜１７、２０、２１、２５〜２７、３０及び３１の継目無鋼管は、１６０ｋｓｉ（１１０３ＭＰａ）以上の降伏強度を有し、かつ優れた耐水素脆化特性を有していた。具体的には、これらの継目無鋼管では、どちらの試験液に浸漬した試験片においてもＨＩＣが観察されなかった。
【００７２】
試験番号４、５、１１、２４及び３４の継目無鋼管には、ＨＩＣが発生した。これは、これらの継目無鋼管の転位密度が高すぎたためと考えられる。また、転位密度が高かったのは、焼戻しパラメータＴＰの値が低すぎたためと考えられる。
【００７３】
試験番号１８、１９、２２、２３、２８、２９、３２、及び３３の継目無鋼管は、降伏強度が１６０ｋｓｉ未満であった。これは、これらの継目無鋼管の転位密度が低すぎたためと考えられる。また、転位密度が低かったのは、焼戻しパラメータＴＰの値が高すぎたためと考えられる。
【００７４】
試験番号３５〜４４の継目無鋼管には、ＨＩＣが発生した。これは、これらの継目無鋼管の転位密度が高かったためと考えられる。また、これらの継目無鋼管はＣ含有量が低かったため、合金炭化物が十分に形成されなかったためと考えられる。
【００７５】
以上、本発明の実施の形態を説明した。上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【図１】
2017166019.tif 000004
【図２】
2017166019.tif 000005