(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：0.05％以下、Ｓｉ：0.05〜1.0％、Ｍｎ：0.01％以上3.0％未満、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.005％以下、Ｃｕ：0.01〜4％、Ｎｉ：25％以上35％未満、Ｃｒ：20〜30％、Ｍｏ：0.01％以上4.0％未満、Ｎ：0.10〜0.30％、Ａｌ：0.03〜0.30％、Ｏ（酸素）：0.01％以下、ＲＥＭ（希土類元素）：0.01〜0.20％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、かつ下記(1)式の条件を満足することを特徴とする高強度Ｃｒ−Ｎｉ合金材。
Ｎ×Ｐ／ＲＥＭ≦0.40  ・・・・・・  (1)式
ただし、(1)式中のＰ、Ｎ、ＲＥＭはそれぞれＰ、Ｎ、ＲＥＭの含有量（質量％）を表す。
【請求項２】
Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｗを8.0％未満含有することを特徴とする、請求項１に記載の高強度Ｃｒ−Ｎｉ合金材。
【請求項３】
Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖの１種または２種以上を合計で0.5％以下含有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の高強度Ｃｒ−Ｎｉ合金材。
【請求項４】
Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃａ、Ｍｇの１種または２種を合計で0.01％以下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高強度Ｃｒ−Ｎｉ合金材。
【請求項５】
冷間加工後の降伏強度が、0.2％耐力で900ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれかに記載の高強度Ｃｒ−Ｎｉ合金材。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれかに記載のＣｒ−Ｎｉ合金材からなることを特徴とする油井用継目無管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間加工性と耐応力腐食割れ性に優れた高強度Ｃｒ−Ｎｉ合金材およびそれを用いた油井用継目無管に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の原油価格の高騰に伴い、より高深度で苛酷な腐食環境下にある油井や天然ガス井の開発が進められている。このような厳しい環境下での石油や天然ガスの採掘に伴い、その採掘に使用される油井管も高強度で優れた耐食性および耐応力腐食割れ性が求められるようになってきている。
【０００３】
石油や天然ガス中には炭酸ガス、硫化水素、塩素イオンなどの腐食性物質が含まれ、石油や天然ガスの採掘に用いられる材料にはこれらに対する優れた耐食性が要求される。中でも150℃以上の高温であってかつ硫化水素を１ａｔｍ以上と多く含んだ環境においては、その主たる腐食要因は応力腐食割れである。従って硫化水素を含む環境で用いられる材料には高い耐応力腐食割れ性が求められる。
【０００４】
近年の石油や天然ガスのニーズの高まりから、これらを採掘するための油井やガス井は高深度化する傾向にある。井戸の高深度化に伴い、このような井戸で使用される材料には、炭酸ガスや硫化水素、塩素イオンに対する耐食性を維持しつつ、更なる高強度化が求められてきている。腐食環境で優れた耐食性を示す材料としては、特許文献１、特許文献２および特許文献３に開示されたＣｒ−Ｎｉ合金材がある。また、ここには、Ｃｒ−Ｎｉ合金材の強度を高めるためにＮ含有量を増加させることが有効であることが開示されているが、この方法で強化した合金は熱間加工性が十分ではないという問題点があり、熱間加工性を改善するためにＣａやＭｇ、Ｓｉなどの元素やＲＥＭ（希土類元素）を含有させるとしている。
【０００５】
次に、特許文献４に開示されたＣｒ−Ｎｉ合金材においては、Ｍｏ含有量を低減することによって熱間加工性を改善しているが、Ｎ含有量が低く、かつより高い強度を求められる場合には高加工度の冷間加工を行う必要があり、その際に延性や靭性の低下を伴うといった問題がある。
【０００６】
また、特許文献５には、酸性環境や海水環境で優れた耐食性を有し、熱間加工性にも優れた材料として、ＭｎとＭｏの含有量を増加した上で、Ｃe、Ｃａ等を添加してなる超オーステナイトステンレス鋼が開示されている。しかし、より高い熱間加工性を求められる場合には不十分であり、さらに高強度化のため加工度が高い冷間加工を行った場合は、延性や靭性の低下を伴うという問題がある。
【特許文献１】特開昭57-203735号公報
【特許文献２】特開昭57-207149号公報
【特許文献３】特開昭58-210155号公報
【特許文献４】特開平11-302801号公報
【特許文献５】特表2005-509751号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、高強度と、優れた熱間加工性や耐応力腐食割れ性とをともに兼ね備えた材料は従来提供されていない。
【０００８】
本発明は、この問題点を解決するためのものであって、高強度化に伴う熱間加工性と耐応力腐食割れ性の低下を防止してなるＣｒ−Ｎｉ合金材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】
【０００９】
本発明者らは、上記の課題を解決するために、Ｎの含有量を増加させることによって、従来よりも高強度の材料とすることを試みた。しかしながら、単純にＮの含有量を増加させるだけでは熱間加工性や耐応力腐食割れ性が低下してしまうので、油井用継目無鋼管を製造することができない。そこで、高Ｎ化に伴う熱間加工性と耐応力腐食割れ性の低下を防止する手段として、ＲＥＭ（希土類元素）に着目した。ＲＥＭは合金中のＯ、Ｓ、Ｐなどの元素を固定することによって、熱間加工性を改善することができることは知られている。しかしながら、ＲＥＭの耐応力腐食割れ性への影響については、着目されていない。
【００１０】
本発明者らは、様々な化学組成を有する高Ｎ合金を試作し、その性能を評価した。その結果、ＲＥＭを含有させることで耐応力腐食割れ性が改善されることを発見した。ＲＥＭが耐応力腐食割れ性を改善する原因については、ＲＥＭが耐応力腐食割れ性に有害なＰを固定することであると推測される。
【００１１】
ただし、ＲＥＭを含有させた高Ｎ合金では、ＣａやＭｇ、Ｓｉなどの、従来から熱間加工性に有効であると言われている元素を含有させても熱間加工性が低下することが判明した。このため更に鋭意研究したところ、Ａｌを含有させることによってＲＥＭを含有させた高Ｎ合金においても良好な熱間加工性を得ることができることを発見した。したがって、ＲＥＭを含有した高Ｎ合金において良好な熱間加工性を得るためにはＡｌを共に含有させることが必須であることが分かった。
【００１２】
本発明者らは、このような新たな発見の下にさらに検討を実験を重ねた結果、次の(a)〜(f)に示す知見を得た。
【００１３】
(a) Ｃｒ−Ｎｉ合金材において、強度確保のためにＮ含有量を0.10〜0.30％と高くし、そして、熱間加工性確保のためにＡｌ含有量を0.03〜0.3％とする必要がある。
【００１４】
(b) Ｃｒ−Ｎｉ合金材中のＮ含有量を0.10〜0.30％と高くすると、熱間加工性や耐応力腐食割れ性が低下する。
【００１５】
(c) しかし、ＲＥＭを含有させて合金中のＰをＰ化物として固定することで、熱間加工性が改善されるだけでなく耐応力腐食割れ性も改善できる。
【００１６】
(d) したがって、ＲＥＭの含有量はＰをＰ化物として固定するための必要量との観点から定めることができる。すなわち、ＲＥＭの含有量に対するＰの含有量の比［Ｐ／ＲＥＭ］が重要となる。
【００１７】
(e) さらに、［Ｐ/ＲＥＭ］が小さいほどＰによる熱間加工性への悪影響が抑制されるため、Ｎ含有量を高目にしても熱間加工性の低下を抑制できる。
【００１８】
(f) この結果、Ｎの含有量とＰの含有量とＲＥＭの含有量の関係を、次の(1)式を満たす範囲に規定することによって、耐応力腐食割れ性の良好なＣｒ−Ｎｉ合金材が得られる
Ｎ×Ｐ／ＲＥＭ≦0.40  ・・・・・・  (1)式
ただし、(1)式中のＰ、Ｎ、ＲＥＭはそれぞれＰ、Ｎ、ＲＥＭの含有量（質量％）を表す。
【００１９】
図１は、後述する実施例において用いた種々の化学組成を有するＣｒ−Ｎｉ合金材（本発明例１〜３０と比較例Ｌ〜Ｓ）について、Ｎの含有量をＸ軸に、そして、ＲＥＭの含有量に対するＰの含有量の比［Ｐ／ＲＥＭ］をＹ軸にプロットしたものである。
【００２０】
強度確保のために必要なＮ含有量が0.10〜0.30％の範囲においては、Ｎ×Ｐ／ＲＥＭ＝０．４０の曲線を境にして、本発明例と比較例が区分されていることが分かる。すなわち、後述する実施例に示すように、Ｎ含有量が0.10〜0.30％であって、かつＮとＰとＲＥＭの含有量の関係が上記(1)式を満足する本発明例では、高強度に加えて、熱間加工性と耐応力腐食割れ性が良好であり、高強度と、優れた熱間加工性や耐応力腐食割れ性とをともに兼ね備えたＣｒ−Ｎｉ合金材であることが分かる。
【００２１】
本発明は上記の知見により完成したものであり、その要旨は次の(1)〜(5)のＣｒ−Ｎｉ合金材および次の(6)の油井用継目無管にある。以下、それぞれ、本発明(1)〜本発明(6)という。本発明(1)〜本発明(6)を総称して、本発明ということがある。
【００２２】
(1) 質量％で、Ｃ：0.05％以下、Ｓｉ：0.05〜1.0％、Ｍｎ：0.01％以上3.0％未満、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.005％以下、Ｃｕ：0.01〜4％、Ｎｉ：25％以上35％未満、Ｃｒ：20〜30％、Ｍｏ：0.01％以上4.0％未満、Ｎ：0.10〜0.30％、Ａｌ：0.03〜0.30％、Ｏ（酸素）：0.01％以下、ＲＥＭ（希土類元素）：0.01〜0.20％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、かつ下記(1)式の条件を満足することを特徴とする高強度Ｃｒ−Ｎｉ合金材。
Ｎ×Ｐ／ＲＥＭ≦0.40  ・・・・・・  (1)式
ただし、(1)式中のＰ、Ｎ、ＲＥＭはそれぞれＰ、Ｎ、ＲＥＭの含有量（質量％）を表す。
【００２３】
(2) Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｗを8.0％未満含有することを特徴とする、上記(1)の高強度Ｃｒ−Ｎｉ合金材。
【００２４】
(3) Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖの１種または２種以上を合計で0.5％以下含有することを特徴とする、上記(1)又は(2)の高強度Ｃｒ−Ｎｉ合金材。
【００２５】
(4) Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃａ、Ｍｇの１種または２種を合計で0.01％以下含有することを特徴とする、上記(1)〜(3)のいずれかの高強度Ｃｒ−Ｎｉ合金材。
【００２６】
(5) 冷間加工後の降伏強度が、0.2％耐力で900ＭＰａ以上であることを特徴とする、上記(1)〜(4)のいずれかの高強度Ｃｒ−Ｎｉ合金材。
【００２７】
(6) 上記(1)〜(5)のいずれかのＣｒ−Ｎｉ合金材からなることを特徴とする油井用継目無管。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、Ｃｒ−Ｎｉ合金材の高Ｎ化によって高強度であっても熱間加工性と耐応力腐食割れ性の低下を防止することができるので、高強度で熱間加工性、耐食性の優れた油井用継目無鋼管を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明に係るＣｒ−Ｎｉ合金材の化学組成の限定理由について述べる。なお、各元素の含有量の「％」は「質量％」を表す。
【００３０】
Ｃ：0.05％以下
Ｃは不純物として含有される。その含有量が0.05％を超えるとＭ23Ｃ6型炭化物(Ｍ：Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅなどの元素)の析出による粒界破壊を伴う応力腐食割れが生じやすくなることから、Ｃの上限値を0.05％と定めた。好ましくは上限値が0.03％である。
【００３１】
Ｓｉ： 0.05〜1.0％
Ｓｉは脱酸のために必要な成分であるが、その含有量が0.05％未満では脱酸の効果が充分に発揮されず、一方1％を超えると熱間加工性が低下するようになる。したがって、Ｓｉの含有量を0.05〜1.0％とした。好ましくは0.05〜0.5％である。
【００３２】
Ｍｎ：0.01以上3.0％未満
Ｍｎは脱酸や脱硫剤として必要な成分であるが、その含有量が0.01％未満では効果が充分に発揮されず、一方含有量が3.0％以上であると熱間加工性が低下する。したがって、Ｍｎの範囲を0.01％以上3.0％未満とした。好ましくは0.1％以上2.0％未満、更に好ましくは0.2％〜1.0％である。
【００３３】
Ｐ：0.05％以下
Ｐは鋼中に含まれる不純物であり、熱間加工性及び耐応力腐食割れ性を著しく低下させる。したがって、Ｐの上限値を0.05％とした。好ましくは上限値が0.03％である。
【００３４】
Ｓ：0.005％以下
ＳもＰと同様、熱間加工性を著しく低下させる不純物である。熱間加工性の低下を防止する観点からできる限り低いことが望ましいが、許容できるＳの上限値は0.005％である。好ましくは0.002％、更に好ましくは0.001％である。
【００３５】
Ｃｕ：0.01〜4.0％
Ｃｕは、ステンレス鋼表面に形成される不動体皮膜の安定化に効果があり、耐孔食性や耐全面腐食性を向上させるのに必要である。ただし、その含有量が0.01％未満では効果が無く、4.0％を超えると熱間加工性が低下するため、Ｃｕの含有量を0.01〜4.0％とした。好ましくは0.1〜2.0％、更に好ましくは0.6〜1.4％である。
【００３６】
Ｎｉ：25％以上35％未満
Ｎｉはオーステナイト安定化元素として含有させる。耐食性の観点から25％以上含有させるが、35％以上の含有はコストの増加を招くことから、Ｎｉの含有量を25％以上35％未満とした。好ましくは28％以上33％未満である。
【００３７】
Ｃｒ：20〜30％
Ｃｒは耐応力腐食割れ性を著しく改善する成分であるが、含有量が20％未満ではその効果が充分ではなく、一方30％を超えて含有させると粒界破壊を伴う応力腐食割れに有害なＣｒＮ、Ｃｒ2Ｎ等の窒化物、Ｍ23Ｃ6型炭化物を生じやすくなる。したがって、Ｃｒの含有量を20〜30％とした。好ましくは23〜28％である。
【００３８】
Ｍｏ：0.01％以上4.0％未満
Ｍｏは、Ｃｕと同様に、ステンレス鋼表面に形成される不動体皮膜の安定化に効果があり、耐応力腐食割れ性を改善する効果があるが、Ｍｏが0.01％未満では効果が無く、一方で4％以上含有させると熱間加工性や経済性を悪化させるので、Ｍｏの含有量を0.01％以上4％未満とした。好ましくは0.1％以上3.5％未満である。
【００３９】
Ｎ：0.10〜0.30％
Ｎは本発明において重要な元素である。Ｎは鋼の強度を高める作用があるが、その含有量が0.10％未満では所望の高強度を確保できず、一方0.30％を超えた含有は熱間加工性や耐応力腐食割れ性の悪化を招くことから、Ｎの含有量を0.10〜0.30％とした。Ｎ含有量の好ましい範囲は0.16〜0.25％である。なお、Ｎの含有量に関しては、さらに、ＰおよびＲＥＭの含有量との関係で上記(1)式を満たす必要がある。
【００４０】
Ａｌ：0.03〜0.30％
Ａｌは本発明において重要な元素である。また鋼中のＯ（酸素）を固定し熱間加工性を改善するだけでなく、ＲＥＭの酸化を防ぐ効果もある。ＲＥＭを含有させて、Ａｌを含有させない鋼は多量の介在物を生成するので、熱間加工性が大きく低下する。したがって、ＲＥＭを含有させる場合には、Ａｌを併せて含有させることが必須である。ただし、Ａｌの含有量が0.03％未満ではその効果は充分でなく、一方でＡｌを0.30％を超えて含有させると却って熱間加工性を低下させることから、Ａｌの含有量を0.03〜0.30％とした。好ましくは0.05％を超えて0.30％以下、更に好ましくは0.10％を超えて0.20％以下である。
【００４１】
Ｏ(酸素)：0.01％以下
Ｏ(酸素)は鋼中に含まれる不純物であり、熱間加工性を著しく低下させる。従ってＯ(酸素)の上限値を0.01％とした。好ましくは上限値が0.005％である。
【００４２】
ＲＥＭ：0.01〜0.20％
ＲＥＭは本発明において重要な元素である。これらの成分には熱間加工性や耐応力腐食割れ性を改善する効果があるので含有させる。ただし、ＲＥＭは酸化しやすいため、Ａｌを共に含有させることが必須である。そして、ＲＥＭの合計の含有量が0.01％未満ではその充分な効果が無く、一方で0.20％を超えて含有しても熱間加工性や耐応力腐食割れ性に改善効果は見られず、むしろ低下現象さえ現れるようになる。したがって、その癌流量を0.01〜0.20％とした。好ましくは0.02〜0.10％である。
なお、本発明においてＲＥＭとはＳc、Y及びランタノイドの合計17元素を指す。添加方法はＲＥＭを１種または２種以上添加するか、工業的にはミッシュメタルの形で添加しても良い。
【００４３】
Ｎ×Ｐ／ＲＥＭ≦0.40  ・・・・・・  (1)式
ここで、Ｐ、Ｎ、ＲＥＭはそれぞれＰ、Ｎ、ＲＥＭの含有量（質量％）を表す。
Ｎ含有量が0.10〜0.30％であって、かつＮとＰとＲＥＭの含有量の関係が上記(1)式を満足する場合には、高強度に加えて、熱間加工性と耐応力腐食割れ性が良好である。より優れた耐応力腐食割れ性が求められる場合にはＮ×Ｐ／ＲＥＭ≦0.30であることが好ましい。更に好ましくはＮ×Ｐ／ＲＥＭ≦0.20である。
【００４４】
本発明に係るＣｒ−Ｎｉ合金材は、上記の合金元素の他に、さらに、次の第１グループ〜第３グループのうちの少なくとも一つのグループから選択される元素の１種または２種以上を含有させてもよい。
第１グループ：Ｗ ： 8.0％未満
第２グループ：Ｔｉ、 Ｎｂ、 Ｖ、 Ｚｒ ： 0.5％以下
第３グループ：Ｃａ、 Ｍｇ ： 0.01％以下
以下、これらの任意元素について、詳述する。
【００４５】
第１グループ：Ｗ：8.0％未満
Ｗは、必要に応じて含有させることができる。含有させれば、耐応力腐食割れ性を向上させる効果がある。しかしながら、8.0％以上含有させると熱間加工性や経済性を悪化させるので、Ｗを含有させる場合の含有量の上限は8.0％とする。なお、この耐応力腐食割れ性の向上効果を確実に発現させるためには、Ｗを0.01％以上含有させるのが好ましい。Ｗの含有量は、さらに好ましくは0.1％以上7.0％未満である。
【００４６】
第２グループ：Ｔｉ：0.5％以下、Ｎｂ：0.5％以下、Ｖ：0.5％以下、Ｚｒ：0.5％以下のうちから選択される１種以上を、単独又は合計で0.5％以下
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ又はＺｒは、必要に応じて含有させることができる。これらのうち１種以上を含有させれば、結晶粒を微細化し延性を向上させる効果があるため、さらなる延性が求められる場合に含有させてもよい。しかしながら、0.5％を超えると介在物を多量に生じ延性の低下現象が現れるので、これらの元素を含有させる場合の含有量の上限は、これらの元素の合計でも0.5％とする。なお、この延性の向上効果を確実に発現させるためには、これらの元素を単独又は合計で0.005％以上含有させるのが好ましい。これらの元素の含有量は、より好ましくは0.01〜0.5％、更に好ましくは0.05〜0.3％である。
【００４７】
第３グループ：Ｃａ：0.01％以下、Ｍｇ：0.01％以下の１種又は２種
Ｃａ又はＭｇは、必要に応じて含有させることができる。これらのうち１種又は２種を含有させれば、熱間加工性を向上させる効果がある。
【００４８】
しかしながら、0.01％を超えると粗大介在物を生じて熱間加工性の低下現象が現れるので、これらの元素を含有させる場合の含有量の上限は、これらの元素の合計でも0.01％とする。なお、この熱間加工性の向上効果を確実に発現させるためには、これらの元素を単独又は合計で0.0003％以上含有させるのが好ましい。これらの元素の含有量は、より好ましくは0.0003〜0.01％、更に好ましくは0.0005〜0.005％である。
【００４９】
本発明にかかる継目無管は、上記の必須元素あるいはさらに上記の任意元素を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなるものである。
【００５０】
高深度の油井やガス井で使用するためには、Ｃｒ−Ｎｉ合金材からなる継目無管は、その降伏強度は0.2％耐力で900ＭＰａ以上を必要とする。より好ましくは964ＭＰａ以上である。900ＭＰａ以上の降伏強度を有するＣｒ−Ｎｉ合金材を製造するためには、熱間加工により製造した冷間加工用素材を溶体化処理し、更に冷間加工する製造プロセスが望ましい。
【００５１】
本発明のＣｒ−Ｎｉ合金の溶製は、電気炉、ＡＯＤ炉、ＶＯＤ炉などを利用することができる。溶製された溶湯は、インゴットに鋳造した場合はその後の鍛造により、スラブ、ブルーム、ビレットにすることができる。あるいは、連続鋳造法により、スラブ、ブルーム、ビレットにすることができる。また、板材に加工する場合は熱間圧延でプレートやコイル状に、また管材に加工する場合は熱間押出製管法やマンネスマン製管法で管状に熱間加工することができる。
【００５２】
上述の降伏強度を有する高強度Ｃｒ−Ｎｉ合金材を得るためには、板材の場合は熱間加工された素材を溶体化熱処理後に冷間圧延したり、管材の場合は熱間加工された素管を溶体化熱処理後に冷間引抜やピルガー圧延等の冷間圧延による冷間加工を施すことが好ましい。なお、冷間加工は１回又は複数回で行ってよいし、あるいは必要に応じて熱処理を行った後に１回又は複数回の冷間加工を行ってもよい。
【００５３】
冷間加工で得られた降伏強度が900ＭＰａ以上の高強度Ｃｒ−Ｎｉ合金管は、高深度の油井やガス井で使用する油井用継目無管として好適である。そして、溶体化熱処理後の最終の冷間加工を冷間引抜で行う場合は、その冷間加工度としては、断面減少率で20〜35％とするのが望ましい。冷間加工度が20％未満では所望の高強度が得られない場合があり、そして、35％を超えると高強度にはなるが延性や靭性が低下する場合がある。
【実施例１】
【００５４】
表１に本発明例（合金No.1〜30）の化学組成（質量％）を、そして、表２に比較例（合金No.Ａ〜Ｓ）の化学組成（質量％）を、それぞれ示す。本発明例に係る合金No.1〜29及び比較例に係る合金No.Ａ〜Ｓは、真空誘導溶解炉を用いて溶解と造塊を行い、外径180ｍｍの50ｋｇインゴットとした。得られたインゴットを熱間鍛造したのち熱間圧延して板厚15ｍｍの板材にし、その後1050℃で１時間加熱保持後に水冷する条件で溶体化処理した。その板材を断面減少率40％で冷間圧延てし、本発明例及び比較例に係る合金材を得た。
【００５５】
【表１】
0004288528.tif 000002
【００５６】
【表２】
0004288528.tif 000003
【００５７】
一方、本発明例に係る合金Ｎo.30は電気炉で溶解し、6トンのインゴットに鋳造した。このインゴットを分塊圧延したのち、熱間で押出製管し、外径238ｍｍ、肉厚22ｍｍの管に成形した。この管を冷間抽伸して、外径194ｍｍ、肉厚12ｍｍの管にし、1090℃で５分間加熱保持後に水冷する条件で溶体化処理した。その管を断面減少率28％で冷間抽伸し、本発明例に係る合金材30-ａを得た。
【００５８】
また、管と板材の性能を比較するために、本発明例に係る合金Ｎo.30についてはインゴットから板材を切り出し、熱間鍛造後に熱間圧延して板厚15ｍｍの板材とした。この板材を1050℃で１時間加熱保持後に水冷する条件で溶体化処理した。その板材を断面減少率40％で冷間圧延し、本発明例に係る合金材30-ｂを得た。
【００５９】
これらの鋼の熱間加工性を評価するために、熱間圧延後の板材および分塊圧延後のビレットの長手方向から直径10ｍｍ、長さ130ｍｍの試験片を切り出し、熱間引張試験を行った。試験は試験片を３分間で1250℃まで加熱した後３分間保持し、100℃／秒の降温速度で1250℃、1200℃、1100℃又は1000℃のいずれかの温度まで冷却した後、歪み速度10sec-1で引張破断させた。その引張破断材の断面減少率を熱間加工性の指標として用い、いずれの温度の破断材も断面減少率が70％以上であれば熱間加工性が良好（○）、一部でも70％未満のものがあれば熱間加工性が不良である（×）と判断した。
【００６０】
また、冷間圧延後の板材および冷間抽伸後の管の長手方向から平行部の直径6ｍｍ、長さ40ｍｍの室温引張試験片を切り出し、室温大気中にて引張試験を行い、0.2％耐力を測定した。更に、耐応力腐食割れ性を評価するために、同じ冷間圧延後の板材および冷間抽伸後の管長手方向から平行部の直径3.81ｍｍ、長さ25.4ｍｍの試験片を切り出し、低歪み速度引張試験を実施した。低歪み速度引張試験は25％ＮａＣl＋0.5％ＣＨ２ＣＯＯＨ＋７atmＨ２Ｓ、177℃の腐食環境中で歪み速度4×10-6sec-1で引張破断させ、破断材の断面減少率を測定した。併せて、不活性環境中で同様の低歪み速度引張試験を行い、破断材の断面減少率を測定した。腐食環境中と不活性環境中の断面減少率の比を耐応力腐食割れ性の指標として用い、その比が0.8以上であれば耐応力腐食割れ性が良好（○）、0.8未満であれば不良（×）であると判断した。
【００６１】
表３に、本発明例の0.2％耐力での降伏応力及び熱間加工性と耐応力腐食割れ性の試験結果とＮ×Ｐ/ＲＥＭの値を、そして、表４に比較例（合金No.Ａ〜Ｓ）の0.2％耐力での降伏応力及び熱間加工性と耐応力腐食割れ性の試験結果とＮ×Ｐ/ＲＥＭの値を、それぞれ、示す。
【００６２】
【表３】
0004288528.tif 000004
【００６３】
【表４】
0004288528.tif 000005
【００６４】
表３に示すとおり、本発明例に係る合金材（合金No.1〜29、30-aおよび30-b）は、いずれも前記(1)式を満足し、そして、熱間加工性及び耐応力腐食割れ性が良好であった。また、本発明例30-ａ、30-ｂのいずれも0.2％耐力がほぼ同一の値を示した。これらのことから、管の性能は、本実施例で示した方法で製造した板材と同等と評価することができる。
【００６５】
一方で、比較例Ａは熱間加工性と耐応力腐食割れ性が良好であるが、Ｎ量が本発明で規定範囲外であるから、強度（0.2％耐力）が低い。比較例ＢおよびＣは、0.2％耐力を増加させる目的でＮ含有量を増加させたが、ＲＥＭを含有しないため、熱間加工性及び耐応力腐食割れ性が不良である。比較例Ｄ〜Ｆは、ＲＥＭの含有量が不足しているので、耐応力腐食割れ性が不良である。比較例Ｇは、逆にＲＥＭを過剰に含有させたため、熱間加工性が不良である。比較例Ｈ〜Ｊは、Ａｌ含有量が不十分であるため、熱間加工性および耐応力腐食割れ性が不良である。比較例Ｋは、Ｎｉ含有量が不足しているので耐応力腐食割れ性が不良である。そして、比較例Ｌ〜Ｓは、各成分は本発明で規定する化学組成範囲内であるが、(1)式を満たしていないため、耐応力腐食割れ性が不良である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明に係る高強度Ｃｒ−Ｎｉ合金材は、熱間加工性と耐応力腐食割れ性にも優れている。従来採掘不能であった高深度で苛酷な腐食環境下にある石油や天然ガスの採掘や、鋼管の薄肉化による安価な油井用継目無管に用いることができるので、エネルギー安定供給に大きく貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施例において用いた種々の化学組成を有するＣｒ−Ｎｉ合金材について、Ｎの含有量をＸ軸に、そして、ＲＥＭの含有量に対するＰの含有量の比［Ｐ／ＲＥＭ］をＹ軸にプロットしたものである。
【図１】
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