Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7759016B2 - steel material - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7759016B2 - steel material - Google Patents

steel material

Info

Publication number
JP7759016B2
JP7759016B2 JP2025503427A JP2025503427A JP7759016B2 JP 7759016 B2 JP7759016 B2 JP 7759016B2 JP 2025503427 A JP2025503427 A JP 2025503427A JP 2025503427 A JP2025503427 A JP 2025503427A JP 7759016 B2 JP7759016 B2 JP 7759016B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steel
content
oxides
steel material
coarse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2025503427A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2025033003A1 (en
Inventor
裕紀 神谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Publication of JPWO2025033003A1 publication Critical patent/JPWO2025033003A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7759016B2 publication Critical patent/JP7759016B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

本開示は鋼材に関する。 This disclosure relates to steel materials.

油井及びガス井(以下、油井及びガス井を総称して、単に「油井」という)の深井戸化により、油井用鋼管に代表される油井用鋼材の高強度化が要求されている。具体的には、80ksi級(降伏強度が80~95ksi未満、つまり、552~655MPa未満)や、95ksi級(降伏強度が95~110ksi未満、つまり、655~758MPa未満)の油井用鋼材が広く利用されており、最近ではさらに、110ksi級(降伏強度が110~125ksi未満、つまり、758~862MPa未満)の油井用鋼材が求められ始めている。As oil and gas wells (hereinafter, collectively referred to as "oil wells") become deeper, there is a demand for higher strength oil well steel materials, such as oil well steel pipes. Specifically, 80 ksi grade (yield strength of 80 to less than 95 ksi, i.e., 552 to less than 655 MPa) and 95 ksi grade (yield strength of 95 to less than 110 ksi, i.e., 655 to less than 758 MPa) oil well steel materials are widely used, and recently there has been an increasing demand for 110 ksi grade (yield strength of 110 to less than 125 ksi, i.e., 758 to less than 862 MPa) oil well steel materials.

油井ではさらに、腐食性を有する硫化水素ガス(H2S)や炭酸ガス(CO2)等を含有する場合がある。そのため、油井用鋼材としての使用が想定される鋼材には、高強度だけでなく、優れた耐食性も求められる。また、油井用鋼材では、使用中の鋼材には応力が負荷される。そのため、油井用鋼材の優れた耐食性の指標として耐硫化物応力割れ性(耐Sulfide Stress Cracking性:以下、耐SSC性という)が用いられてきた。 Oil wells may also contain corrosive gases such as hydrogen sulfide gas (H 2 S) and carbon dioxide gas (CO 2 ). Therefore, steel materials intended for use as oil well steel materials are required to have not only high strength but also excellent corrosion resistance. Furthermore, oil well steel materials are subjected to stress during use. For this reason, sulfide stress cracking resistance (hereinafter referred to as SSC resistance) has been used as an indicator of the excellent corrosion resistance of oil well steel materials.

鋼材の強度と耐SSC性とを高める技術が、特開2006-28612号公報(特許文献1)、国際公開第2008/123422号(特許文献2)、及び、特開2017-166060号公報(特許文献3)に提案されている。 Technologies for improving the strength and SSC resistance of steel materials have been proposed in JP 2006-28612 A (Patent Document 1), WO 2008/123422 A (Patent Document 2), and JP 2017-166060 A (Patent Document 3).

特許文献1に開示される鋼材は、鋼管用鋼であって、質量%で、C:0.2~0.7%、Si:0.01~0.8%、Mn:0.1~1.5%、S:0.005%以下、P:0.03%以下、Al:0.0005~0.1%、Ti:0.005~0.05%、Ca:0.0004~0.005%、N:0.007%以下、Cr:0.1~1.5%、Mo:0.2~1.0%、残部がFe及び不純物からなる。この鋼材はさらに、Ca、Al、Ti、N、O及びSを含む非金属介在物の介在物中の(Ca%)/(Al%)が0.55~1.72、かつ、(Ca%)/(Ti%)が0.7~19である。この鋼材は、758MPaを超える高い降伏強度と、優れた耐SSC性とを有する、と特許文献1には記載されている。The steel material disclosed in Patent Document 1 is a steel for steel pipes, and consists, by mass, of C: 0.2-0.7%, Si: 0.01-0.8%, Mn: 0.1-1.5%, S: 0.005% or less, P: 0.03% or less, Al: 0.0005-0.1%, Ti: 0.005-0.05%, Ca: 0.0004-0.005%, N: 0.007% or less, Cr: 0.1-1.5%, Mo: 0.2-1.0%, and the balance being Fe and impurities. This steel material further contains non-metallic inclusions containing Ca, Al, Ti, N, O, and S, with a (Ca%)/(Al%) ratio of 0.55-1.72 and a (Ca%)/(Ti%) ratio of 0.7-19. Patent Document 1 describes that this steel has a high yield strength exceeding 758 MPa and excellent SSC resistance.

特許文献2に開示される鋼材は、低合金鋼であって、質量%で、C:0.10~0.20%、Si:0.05~1.0%、Mn:0.05~1.5%、Cr:1.0~2.0%、Mo:0.05~2.0%、Al:0.10%以下、及び、Ti:0.002~0.05%を含有し、かつ、Ceq(=C+(Mn/6)+(Cr+Mo+V)/5)が0.65以上であり、残部がFe及び不純物からなり、不純物中において、P:0.025%以下、S:0.010%以下、N:0.007%以下、B:0.0003%未満である。この鋼材はさらに、粒径が1μm以上のM236型析出物が0.1個/mm2以下である。この鋼材は、654~793MPaの降伏強度を有し、高圧の硫化水素環境でも優れた耐SSC性を有する、と特許文献2には記載されている。 The steel disclosed in Patent Document 2 is a low-alloy steel containing, by mass%, 0.10 to 0.20% C, 0.05 to 1.0% Si, 0.05 to 1.5% Mn, 1.0 to 2.0% Cr, 0.05 to 2.0% Mo, 0.10% or less Al, and 0.002 to 0.05% Ti, with Ceq (=C + (Mn/6) + (Cr + Mo + V)/5) being 0.65 or more, the balance being Fe and impurities, including 0.025% or less P, 0.010% or less S, 0.007% or less N, and less than 0.0003% B. This steel further contains 0.1 or less M23C6 type precipitates having a grain size of 1 μm or more per mm2. Patent Document 2 states that this steel has a yield strength of 654 to 793 MPa and has excellent SSC resistance even in a high-pressure hydrogen sulfide environment.

特許文献3に開示される鋼材は、高強度油井用鋼管用素材であって、質量%で、C:0.20~0.45%、Si:0.05~0.40%、Mn:0.3~0.9%、P:0.015%以下、S:0.005%以下、Al:0.005~0.10%、N:0.001~0.006%、Cr:0.1~0.8%、Mo:0.1~1.6%、V:0.02~0.2%、Nb:0.001~0.04%、B:0.0003~0.0030%、O(酸素):0.0030%以下、残部がFe及び不可避的不純物からなる。この鋼材はさらに、ロックウェル硬さHRCが式(15.6×[%C]+29.2≦HRC<60.5×[%C]+31.1)を満たす。この鋼材によれば、758~862MPa未満の降伏強度と、優れた耐SSC性とを有する鋼管が得られる、と特許文献3には記載されている。 The steel material disclosed in Patent Document 3 is a material for high-strength oil well steel pipes, and consists, by mass, of C: 0.20-0.45%, Si: 0.05-0.40%, Mn: 0.3-0.9%, P: 0.015% or less, S: 0.005% or less, Al: 0.005-0.10%, N: 0.001-0.006%, Cr: 0.1-0.8%, Mo: 0.1-1.6%, V: 0.02-0.2%, Nb: 0.001-0.04%, B: 0.0003-0.0030%, O (oxygen): 0.0030% or less, with the balance being Fe and unavoidable impurities. This steel material further has a Rockwell hardness HRC that satisfies the formula (15.6 × [%C] + 29.2 ≦ HRC < 60.5 × [%C] + 31.1). Patent Document 3 states that this steel material makes it possible to obtain steel pipes having a yield strength of 758 to less than 862 MPa and excellent SSC resistance.

特開2006-28612号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-28612 国際公開第2008/123422号WO 2008/123422 特開2017-166060号公報JP 2017-166060 A

上記特許文献1~3に開示される技術によれば、優れた耐SSC性を有する油井用鋼材を得ることができる。しかしながら、上記特許文献1~3に開示される技術以外の技術によって、優れた耐SSC性を有する油井用鋼材を得られてもよい。 The techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3 above make it possible to obtain oil well steel materials with excellent SSC resistance. However, oil well steel materials with excellent SSC resistance may also be obtained using techniques other than those disclosed in Patent Documents 1 to 3 above.

さらに、近年、油井環境の過酷化に伴い、油井用鋼材にはさらに高い降伏強度が求められてきている。具体的に、150ksi級(降伏強度が150超~170ksi、つまり、1034超~1172MPa)の油井用鋼材が求められてきている。一方、上記特許文献1~3では、150ksi級の高い降伏強度と、優れた耐SSC性とを両立することについて、検討されていない。Furthermore, in recent years, as oil well environments have become more severe, there has been a demand for even higher yield strength in oil well steel materials. Specifically, there is a demand for 150 ksi-class oil well steel materials (yield strength greater than 150 to 170 ksi, i.e., greater than 1034 to 1172 MPa). However, Patent Documents 1 to 3 do not consider achieving both a high 150 ksi-class yield strength and excellent SSC resistance.

本開示の目的は、150ksi級(1034超~1172MPa)の高い強度と、優れた耐SSC性とを両立する鋼材を提供することである。 The purpose of this disclosure is to provide a steel material that combines high strength of the 150 ksi grade (over 1034 to 1172 MPa) with excellent SSC resistance.

本開示による鋼材は、
質量%で、
C:0.15~0.45%、
Si:0.05~1.00%、
Mn:0.05~1.00%、
P:0.030%以下、
S:0.0050%以下、
Al:0.005~0.100%、
Cr:0.30~1.50%、
Mo:0.40~2.00%、
Ti:0.002~0.020%、
Nb:0.002~0.100%、
V:0.05~0.30%、
B:0.0005~0.0040%、
N:0.0100%以下、
O:0.0040%以下、
Cu:0~0.50%、
Ni:0~0.50%、
W:0~0.50%、
Ca:0~0.0100%、
Mg:0~0.0100%、
Zr:0~0.0100%、
希土類元素:0~0.0100%、及び、
残部がFe及び不純物からなり、
降伏強度が1034超~1172MPaであり、
前記鋼材中において、
質量%で、Al含有量が20%以上であり、O含有量が10%以上であり、長径が5.0μm以上のAl酸化物の個数密度が、30個/200mm2未満であり、
質量%で、Al含有量が20%未満であり、Si含有量が20%以上であり、O含有量が10%以上であり、長径が5.0μm以上のSi酸化物の個数密度が、5個/200mm2以下である。
The steel material according to the present disclosure is
In mass%,
C: 0.15-0.45%,
Si: 0.05-1.00%,
Mn: 0.05-1.00%,
P: 0.030% or less,
S: 0.0050% or less,
Al: 0.005-0.100%,
Cr: 0.30-1.50%,
Mo: 0.40-2.00%,
Ti: 0.002 to 0.020%,
Nb: 0.002-0.100%,
V: 0.05-0.30%,
B: 0.0005-0.0040%,
N: 0.0100% or less,
O: 0.0040% or less,
Cu: 0 to 0.50%,
Ni: 0 to 0.50%,
W: 0-0.50%,
Ca: 0-0.0100%,
Mg: 0 to 0.0100%,
Zr: 0 to 0.0100%,
Rare earth elements: 0 to 0.0100%, and
the balance being Fe and impurities;
The yield strength is greater than 1034 to 1172 MPa,
In the steel material,
The Al content is 20% or more, the O content is 10% or more, and the number density of Al oxide particles having a major axis of 5.0 μm or more is less than 30 particles/200 mm2 , in terms of mass %,
In terms of mass%, the Al content is less than 20%, the Si content is 20% or more, the O content is 10% or more, and the number density of Si oxides having a major axis of 5.0 μm or more is 5 pieces/200 mm2 or less.

本開示による鋼材は、150ksi級(1034超~1172MPa)の高い強度と、優れた耐SSC性とを両立できる。 The steel material disclosed herein combines high strength of 150 ksi grade (over 1034 to 1172 MPa) with excellent SSC resistance.

図1は、本実施例における粗大Si酸化物(長径が5.0μm以上のSi酸化物)の個数密度(個/200mm2)と、耐SSC性の指標であるSSC発生本数(本)との関係を示す図である。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the number density (pieces/200 mm 2 ) of coarse Si oxides (Si oxides with a major axis of 5.0 μm or more) and the number of SSC occurrences (pieces), which is an index of SSC resistance, in this example.

まず本発明者らは、化学組成に着目して、150ksi級の降伏強度と、優れた耐SSC性とを両立する鋼材を得ることを検討した。その結果、本発明者らは、質量%で、C:0.15~0.45%、Si:0.05~1.00%、Mn:0.05~1.00%、P:0.030%以下、S:0.0050%以下、Al:0.005~0.100%、Cr:0.30~1.50%、Mo:0.40~2.00%、Ti:0.002~0.020%、Nb:0.002~0.100%、V:0.05~0.30%、B:0.0005~0.0040%、N:0.0100%以下、O:0.0040%以下、Cu:0~0.50%、Ni:0~0.50%、W:0~0.50%、Ca:0~0.0100%、Mg:0~0.0100%、Zr:0~0.0100%、希土類元素:0~0.0100%、及び、残部がFe及び不純物からなる鋼材であれば、150ksi級の降伏強度と、優れた耐SSC性とを両立できる可能性があると考えた。First, the inventors focused on the chemical composition and investigated how to obtain a steel material that combines 150 ksi-class yield strength with excellent SSC resistance. As a result, the inventors discovered a composition, by mass, of C: 0.15-0.45%, Si: 0.05-1.00%, Mn: 0.05-1.00%, P: 0.030% or less, S: 0.0050% or less, Al: 0.005-0.100%, Cr: 0.30-1.50%, Mo: 0.40-2.00%, Ti: 0.002-0.020%, Nb: 0.002-0.100%, V: 0.05-0.30%, B: 0.0005-0. It was thought that if a steel material consisting of the following composition was used, it would be possible to achieve both a 150 ksi-class yield strength and excellent SSC resistance: 0.0040%, N: 0.0100% or less, O: 0.0040% or less, Cu: 0 to 0.50%, Ni: 0 to 0.50%, W: 0 to 0.50%, Ca: 0 to 0.0100%, Mg: 0 to 0.0100%, Zr: 0 to 0.0100%, rare earth elements: 0 to 0.0100%, and the balance being Fe and impurities.

次に本発明者らは、上述の化学組成と、150ksi級の降伏強度とを有する鋼材について、耐SSC性を高める手法を種々検討した。具体的に本発明者らは、粗大な酸化物系介在物を低減できれば、降伏強度を維持したまま、耐SSC性を高められる可能性があると考えた。ここで、上述の化学組成を有する鋼材では、Al23を主体とするAl酸化物が粗大化しやすい。そのため、まず本発明者らは、粗大なAl酸化物に着目した。 Next, the inventors investigated various methods for improving the SSC resistance of steel materials having the above-mentioned chemical composition and a 150 ksi-class yield strength. Specifically, the inventors considered that if coarse oxide-based inclusions could be reduced, it might be possible to improve SSC resistance while maintaining yield strength. Here, in steel materials having the above-mentioned chemical composition, Al oxides, mainly Al2O3 , tend to coarsen. Therefore, the inventors first focused on coarse Al oxides.

本発明者らによる検討の結果、上述の化学組成と、150ksi級の降伏強度とを有する鋼材では、長径が5.0μm以上のAl酸化物の個数密度が30個/200mm2未満であれば、耐SSC性を高められる可能性があることが明らかになった。ここで、本明細書では、質量%で、Al含有量が20%以上であり、O含有量が10%以上の粒子を「Al酸化物」ともいう。本明細書ではさらに、長径が5.0μm以上のAl酸化物を「粗大Al酸化物」ともいう。 As a result of studies by the present inventors, it has become clear that in a steel material having the above-mentioned chemical composition and a 150 ksi-class yield strength, if the number density of Al oxides having a major axis of 5.0 μm or more is less than 30 particles/200 mm2 , SSC resistance may be improved. Herein, particles having an Al content of 20% or more and an O content of 10% or more, in mass%, are also referred to as "Al oxides." Furthermore, in this specification, Al oxides having a major axis of 5.0 μm or more are also referred to as "coarse Al oxides."

ここで、Al酸化物は硬質な酸化物であり、鋼材の耐食性を低下させやすい。特に、150ksi級にまで降伏強度を高めた場合、粗大Al酸化物の影響が顕在化しやすく、耐SSC性が顕著に低下しやすい。そこで、上述の化学組成と、150ksi級の降伏強度とを有する本実施形態による鋼材では、粗大Al酸化物の個数密度を30個/200mm2未満とする。 Here, Al oxides are hard oxides and tend to reduce the corrosion resistance of steel materials. In particular, when the yield strength is increased to 150 ksi class, the effect of coarse Al oxides tends to become apparent, and SSC resistance tends to decrease significantly. Therefore, in the steel material according to this embodiment having the above-described chemical composition and a 150 ksi-class yield strength, the number density of coarse Al oxides is set to less than 30 particles/200 mm2 .

一方、上述の化学組成を有し、粗大Al酸化物の個数密度が30個/200mm2未満の鋼材であっても、150ksi級の降伏強度を有する場合、安定して優れた耐SSC性を得られない場合があった。そこで本発明者らは、上述の化学組成と、150ksi級の降伏強度とを有し、粗大Al酸化物の個数密度が30個/200mm2未満の鋼材について、優れた耐SSC性を安定して得るための手法を種々検討した。本発明者らによる詳細な検討の結果、上述の化学組成と、150ksi級の降伏強度とを有し、粗大Al酸化物の個数密度が30個/200mm2未満の鋼材では、鋼材中の粗大Al酸化物だけでなく、粗大なSi酸化物も低減できれば、優れた耐SSC性を安定して得られる可能性があることが明らかになった。 On the other hand, even in steel materials having the above-mentioned chemical composition and a number density of coarse Al oxides of less than 30 particles/200 mm2 , when the steel material has a yield strength of 150 ksi, it has sometimes been impossible to obtain stable and excellent SSC resistance. Therefore, the present inventors have investigated various methods for stably obtaining excellent SSC resistance for steel materials having the above-mentioned chemical composition, a yield strength of 150 ksi, and a number density of coarse Al oxides of less than 30 particles/200 mm2. As a result of detailed investigations by the present inventors, it has become clear that in steel materials having the above-mentioned chemical composition, a yield strength of 150 ksi, and a number density of coarse Al oxides of less than 30 particles/200 mm2 , excellent SSC resistance may be stably obtained if not only the coarse Al oxides but also the coarse Si oxides in the steel material can be reduced.

ここで、本明細書では、質量%で、Al含有量が20%未満であり、Si含有量が20%以上であり、O含有量が10%以上の粒子を「Si酸化物」ともいう。本明細書ではさらに、長径が5.0μm以上のSi酸化物を「粗大Si酸化物」ともいう。以下、上述の化学組成と、150ksi級の降伏強度とを有し、粗大Al酸化物の個数密度が30個/200mm2未満の鋼材について、粗大Si酸化物と、耐SSC性との関係について、図面を用いて具体的に説明する。 Herein, in this specification, particles having an Al content of less than 20%, a Si content of 20% or more, and an O content of 10% or more, in mass%, are also referred to as "Si oxides." Furthermore, in this specification, Si oxides having a major axis of 5.0 μm or more are also referred to as "coarse Si oxides." Hereinafter, the relationship between coarse Si oxides and SSC resistance will be specifically explained with reference to the drawings for a steel material having the above-mentioned chemical composition, a 150 ksi-class yield strength, and a number density of coarse Al oxides of less than 30 particles/200 mm2 .

図1は、本実施例における粗大Si酸化物(長径が5.0μm以上のSi酸化物)の個数密度(個/200mm2)と、耐SSC性の指標であるSSC発生本数(本)との関係を示す図である。図1は、後述する実施例のうち、上述の化学組成を満たし、150ksi級の降伏強度を有し、粗大Al酸化物の個数密度が30個/200mm2未満の鋼材について、後述する方法で求めた粗大Si酸化物の個数密度(個/200mm2)と、後述する方法で求めたSSC発生本数(本)とを用いて作成した。 Fig. 1 is a diagram showing the relationship between the number density (particles/200 mm) of coarse Si oxides (Si oxides with a major axis of 5.0 µm or more) and the number of SSC occurrences (particles), which is an index of SSC resistance, in this example. Fig. 1 was created using the number density (particles/200 mm ) of coarse Si oxides determined by a method described later and the number of SSC occurrences (particles), also determined by a method described later, for steel materials among the examples described later that satisfy the above-mentioned chemical composition, have a 150 ksi-class yield strength, and have a number density of coarse Al oxides of less than 30 particles/200 mm.

図1を参照して、上述の化学組成と、150ksi級の降伏強度とを有し、粗大Al酸化物の個数密度が30個/200mm2未満の鋼材では、粗大Si酸化物の個数密度が5個/200mm2以下であれば、SSC発生本数が0本となり、優れた耐SSC性を示した。したがって、本実施形態では、上述の化学組成と、150ksi級の降伏強度とを有し、粗大Al酸化物の個数密度を30個/200mm2未満とし、さらに、粗大Si酸化物の個数密度を5個/200mm2以下とする。その結果、本実施形態による鋼材は、150ksi級の降伏強度と、優れた耐SSC性とを両立することができる。 1 , in a steel material having the above-described chemical composition, a 150 ksi-class yield strength, and a number density of coarse Al oxides of less than 30 particles/200 mm2 , the number of SSC occurrences was zero when the number density of coarse Si oxides was 5 particles/200 mm2 or less, demonstrating excellent SSC resistance. Therefore, in this embodiment, the steel material has the above-described chemical composition and a 150 ksi-class yield strength, the number density of coarse Al oxides is less than 30 particles/200 mm2 , and the number density of coarse Si oxides is 5 particles/200 mm2 or less . As a result, the steel material according to this embodiment can achieve both a 150 ksi-class yield strength and excellent SSC resistance.

粗大Si酸化物の個数密度を低減することによって、鋼材の耐SSC性が高められる理由について、詳細は明らかになっていない。しかしながら、本発明者らは次のように推察している。上述の化学組成を有する鋼材を製造する場合、製鋼工程において、主としてアルミニウム(Al)による脱酸が実施される。そのため、上述の化学組成を有する鋼材では、Al23に代表されるAl酸化物について検討され、数の少ないSi酸化物には着目されてこなかった。しかしながら、150ksi級にまで降伏強度を高めた場合、粗大Al酸化物だけでなく、数の少ない粗大Si酸化物であっても、耐SSC性の低下が顕在化しやすい可能性がある。そのため、粗大Al酸化物の個数密度を30個/200mm2未満にするだけでなく、粗大Si酸化物の個数密度を5個/200mm2以下にもすることで、150ksi級の降伏強度を有していても、優れた耐SSC性を安定して得られるのではないか、と本発明者らは推察している。 The details of why reducing the number density of coarse Si oxides improves the SSC resistance of steel materials are not clear. However, the present inventors speculate as follows: When manufacturing steel materials having the above-mentioned chemical composition, deoxidation using aluminum (Al) is mainly performed in the steelmaking process. Therefore, for steel materials having the above-mentioned chemical composition, Al oxides, typified by Al2O3 , have been studied, and the few Si oxides have not been given much attention. However, when the yield strength is increased to the 150 ksi class, there is a possibility that the deterioration of SSC resistance is likely to become apparent not only from coarse Al oxides but also from the few coarse Si oxides. Therefore, the present inventors speculate that by not only reducing the number density of coarse Al oxides to less than 30/200 mm2 but also reducing the number density of coarse Si oxides to 5/200 mm2 or less, excellent SSC resistance can be stably obtained even with a 150 ksi-class yield strength.

なお、本発明者らの推察とは異なるメカニズムによって、鋼材の耐SSC性が高まっている可能性はあり得る。しかしながら、上述の化学組成と、150ksi級の降伏強度とを有し、粗大Al酸化物の個数密度が30個/200mm2未満の鋼材では、粗大Si酸化物の個数密度を5個/200mm2以下とすることで、優れた耐SSC性が得られることは、後述の実施例によって証明されている。 It is possible that the SSC resistance of steel materials is enhanced by a mechanism different from that conjectured by the present inventors. However, it has been proven by the examples described below that in steel materials having the above-mentioned chemical composition, a 150 ksi-class yield strength, and a number density of coarse Al oxides of less than 30 particles/200 mm2 , excellent SSC resistance can be obtained by setting the number density of coarse Si oxides to 5 particles/200 mm2 or less.

以上の知見に基づいて完成した本実施形態による鋼材の要旨は、次のとおりである。 The gist of the steel material of this embodiment, which was completed based on the above findings, is as follows:

[1]
鋼材であって、
質量%で、
C:0.15~0.45%、
Si:0.05~1.00%、
Mn:0.05~1.00%、
P:0.030%以下、
S:0.0050%以下、
Al:0.005~0.100%、
Cr:0.30~1.50%、
Mo:0.40~2.00%、
Ti:0.002~0.020%、
Nb:0.002~0.100%、
V:0.05~0.30%、
B:0.0005~0.0040%、
N:0.0100%以下、
O:0.0040%以下、
Cu:0~0.50%、
Ni:0~0.50%、
W:0~0.50%、
Ca:0~0.0100%、
Mg:0~0.0100%、
Zr:0~0.0100%、
希土類元素:0~0.0100%、及び、
残部がFe及び不純物からなり、
降伏強度が1034超~1172MPaであり、
前記鋼材中において、
質量%で、Al含有量が20%以上であり、O含有量が10%以上であり、長径が5.0μm以上のAl酸化物の個数密度が、30個/200mm2未満であり、
質量%で、Al含有量が20%未満であり、Si含有量が20%以上であり、O含有量が10%以上であり、長径が5.0μm以上のSi酸化物の個数密度が、5個/200mm2以下である、
鋼材。
[1]
A steel material,
In mass%,
C: 0.15-0.45%,
Si: 0.05-1.00%,
Mn: 0.05-1.00%,
P: 0.030% or less,
S: 0.0050% or less,
Al: 0.005-0.100%,
Cr: 0.30-1.50%,
Mo: 0.40-2.00%,
Ti: 0.002 to 0.020%,
Nb: 0.002-0.100%,
V: 0.05-0.30%,
B: 0.0005-0.0040%,
N: 0.0100% or less,
O: 0.0040% or less,
Cu: 0 to 0.50%,
Ni: 0 to 0.50%,
W: 0-0.50%,
Ca: 0-0.0100%,
Mg: 0 to 0.0100%,
Zr: 0 to 0.0100%,
Rare earth elements: 0 to 0.0100%, and
the balance being Fe and impurities;
The yield strength is greater than 1034 to 1172 MPa,
In the steel material,
The Al content is 20% or more, the O content is 10% or more, and the number density of Al oxide particles having a major axis of 5.0 μm or more is less than 30 particles/200 mm2 , in terms of mass %,
The Al content is less than 20%, the Si content is 20% or more, and the O content is 10% or more, in mass%, and the number density of Si oxides having a major axis of 5.0 μm or more is 5 pieces/200 mm2 or less.
Steel material.

[2]
[1]に記載の鋼材であって、
Cu:0.01~0.50%、
Ni:0.01~0.50%、
W:0.01~0.50%、
Ca:0.0001~0.0100%、
Mg:0.0001~0.0100%、
Zr:0.0001~0.0100%、及び、
希土類元素:0.0001~0.0100%からなる群から選択される1元素以上を含有する、
鋼材。
[2]
The steel material according to [1],
Cu: 0.01 to 0.50%,
Ni: 0.01-0.50%,
W: 0.01-0.50%,
Ca: 0.0001-0.0100%,
Mg: 0.0001-0.0100%,
Zr: 0.0001 to 0.0100%, and
Rare earth elements: containing one or more elements selected from the group consisting of 0.0001 to 0.0100%;
Steel material.

[3]
[1]又は[2]に記載の鋼材であって、
前記鋼材は継目無鋼管である、
鋼材。
[3]
The steel material according to [1] or [2],
The steel material is a seamless steel pipe.
Steel material.

本実施形態による鋼材の形状は特に限定されない。本実施形態による鋼材は、鋼管であってもよく、丸鋼(中実材)であってもよく、鋼板であってもよい。なお、丸鋼とは、軸方向に垂直な断面が円形状の棒鋼を意味する。また、鋼管は継目無鋼管であってもよく、溶接鋼管であってもよい。 The shape of the steel material according to this embodiment is not particularly limited. The steel material according to this embodiment may be a steel pipe, a round bar (solid material), or a steel plate. Note that round bar refers to a steel bar having a circular cross section perpendicular to the axial direction. The steel pipe may also be a seamless steel pipe or a welded steel pipe.

以下、本実施形態による鋼材について詳述する。元素に関する「%」は、特に断りがない限り、質量%を意味する。 The steel material according to this embodiment will be described in detail below. Unless otherwise specified, "%" for elements means mass %.

[化学組成]
本実施形態による鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。
[Chemical composition]
The chemical composition of the steel material according to this embodiment contains the following elements.

C:0.15~0.45%
炭素(C)は鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Cはさらに、製造工程中の焼戻しにおいて、炭化物の球状化を促進し、鋼材の耐SSC性を高める。C含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、C含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、炭化物が多くなりすぎ、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、C含有量は0.15~0.45%である。C含有量の好ましい下限は0.18%であり、さらに好ましくは0.20%であり、さらに好ましくは0.22%であり、さらに好ましくは0.23%である。C含有量の好ましい上限は0.40%であり、さらに好ましくは0.38%であり、さらに好ましくは0.35%であり、さらに好ましくは0.30%である。
C: 0.15-0.45%
Carbon (C) improves the hardenability of steel and increases its strength. Furthermore, C promotes the spheroidization of carbides during tempering during the manufacturing process, thereby improving the SSC resistance of the steel. If the C content is too low, the above effects cannot be fully achieved, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the C content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the amount of carbides will be too large, and the SSC resistance of the steel will decrease. Therefore, the C content is 0.15 to 0.45%. The preferred lower limit of the C content is 0.18%, more preferably 0.20%, even more preferably 0.22%, and even more preferably 0.23%. The preferred upper limit of the C content is 0.40%, more preferably 0.38%, even more preferably 0.35%, and even more preferably 0.30%.

Si:0.05~1.00%
ケイ素(Si)は、鋼を脱酸する。Si含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Si含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大Si酸化物が多数形成され、鋼材の耐SSC性が低下する場合がある。したがって、Si含有量は0.05~1.00%である。Si含有量の好ましい下限は0.10%であり、さらに好ましくは0.15%であり、さらに好ましくは0.20%である。Si含有量の好ましい上限は0.85%であり、さらに好ましくは0.75%であり、さらに好ましくは0.60%であり、さらに好ましくは0.50%であり、さらに好ましくは0.40%である。
Si: 0.05-1.00%
Silicon (Si) deoxidizes steel. If the Si content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Si content is too high, a large number of coarse Si oxides are formed, and the SSC resistance of the steel may decrease, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Si content is 0.05 to 1.00%. A preferred lower limit of the Si content is 0.10%, more preferably 0.15%, and even more preferably 0.20%. A preferred upper limit of the Si content is 0.85%, more preferably 0.75%, even more preferably 0.60%, even more preferably 0.50%, and even more preferably 0.40%.

Mn:0.05~1.00%
マンガン(Mn)は鋼を脱酸する。Mnはさらに、鋼材の焼入れ性を高める。Mn含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Mn含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な硫化物系介在物が形成され、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Mn含有量は0.05~1.00%である。Mn含有量の好ましい下限は0.06%であり、さらに好ましくは0.08%であり、さらに好ましくは0.10%である。Mn含有量の好ましい上限は0.90%であり、さらに好ましくは0.80%であり、さらに好ましくは0.70%であり、さらに好ましくは0.60%であり、さらに好ましくは0.50%である。
Mn: 0.05-1.00%
Manganese (Mn) deoxidizes steel. Mn also improves the hardenability of steel. If the Mn content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Mn content is too high, coarse sulfide-based inclusions are formed, reducing the SSC resistance of the steel, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Mn content is 0.05 to 1.00%. A preferred lower limit of the Mn content is 0.06%, more preferably 0.08%, and even more preferably 0.10%. A preferred upper limit of the Mn content is 0.90%, more preferably 0.80%, even more preferably 0.70%, even more preferably 0.60%, and even more preferably 0.50%.

P:0.030%以下
燐(P)は不純物である。すなわち、P含有量の下限は0%超である。P含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Pが粒界に偏析し、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、P含有量は0.030%以下である。P含有量の好ましい上限は0.025%であり、さらに好ましくは0.020%であり、さらに好ましくは0.015%であり、さらに好ましくは0.010%である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、P含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、P含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.002%であり、さらに好ましくは0.003%である。
P: 0.030% or less Phosphorus (P) is an impurity. That is, the lower limit of the P content is greater than 0%. If the P content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, P segregates at grain boundaries, reducing the SSC resistance of the steel material. Therefore, the P content is 0.030% or less. A preferred upper limit of the P content is 0.025%, more preferably 0.020%, even more preferably 0.015%, and even more preferably 0.010%. The P content is preferably as low as possible. However, an extreme reduction in the P content significantly increases manufacturing costs. Therefore, considering industrial production, a preferred lower limit of the P content is 0.001%, more preferably 0.002%, and even more preferably 0.003%.

S:0.0050%以下
硫黄(S)は不純物である。すなわち、S含有量の下限は0%超である。S含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Sが粒界に偏析し、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、S含有量は0.0050%以下である。S含有量の好ましい上限は0.0040%であり、さらに好ましくは0.0032%であり、さらに好ましくは0.0030%であり、さらに好ましくは0.0020%であり、さらに好ましくは0.0015%である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、S含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、S含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0002%であり、さらに好ましくは0.0003%である。
S: 0.0050% or less Sulfur (S) is an impurity. That is, the lower limit of the S content is greater than 0%. If the S content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, S segregates at grain boundaries, reducing the SSC resistance of the steel material. Therefore, the S content is 0.0050% or less. A preferred upper limit of the S content is 0.0040%, more preferably 0.0032%, even more preferably 0.0030%, even more preferably 0.0020%, and even more preferably 0.0015%. The S content is preferably as low as possible. However, an extreme reduction in the S content significantly increases manufacturing costs. Therefore, considering industrial production, a preferred lower limit of the S content is 0.0001%, more preferably 0.0002%, and even more preferably 0.0003%.

Al:0.005~0.100%
アルミニウム(Al)は鋼を脱酸する。Al含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られず、鋼材の耐SSC性が低下する。一方、Al含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大Al酸化物が多数形成され、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Al含有量は0.005~0.100%である。Al含有量の好ましい下限は0.010%であり、さらに好ましくは0.015%であり、さらに好ましくは0.020%である。Al含有量の好ましい上限は0.080%であり、さらに好ましくは0.060%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%である。本明細書にいう「Al」含有量は「酸可溶Al」、つまり、「sol.Al」の含有量を意味する。
Al: 0.005-0.100%
Aluminum (Al) deoxidizes steel. If the Al content is too low, the above effect is not sufficiently obtained, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, and the SSC resistance of the steel material is reduced. On the other hand, if the Al content is too high, a large number of coarse Al oxides are formed, and the SSC resistance of the steel material is reduced, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Al content is 0.005 to 0.100%. A preferred lower limit of the Al content is 0.010%, more preferably 0.015%, and even more preferably 0.020%. A preferred upper limit of the Al content is 0.080%, more preferably 0.060%, even more preferably 0.040%, and even more preferably 0.035%. As used herein, the "Al" content refers to the content of "acid-soluble Al," that is, "sol. Al."

Cr:0.30~1.50%
クロム(Cr)は鋼材の焼入れ性を高める。Crはさらに、鋼材の焼戻し軟化抵抗を高め、高温焼戻しを可能にする。その結果、鋼材の耐SSC性が高まる。Cr含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Cr含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Cr含有量は0.30~1.50%である。Cr含有量の好ましい下限は0.35%であり、さらに好ましくは0.40%であり、さらに好ましくは0.50%である。Cr含有量の好ましい上限は1.40%であり、さらに好ましくは1.30%であり、さらに好ましくは1.20%であり、さらに好ましくは1.10%であり、さらに好ましくは1.05%である。
Cr: 0.30~1.50%
Chromium (Cr) improves the hardenability of steel. Cr also increases the temper softening resistance of steel, enabling high-temperature tempering. As a result, the SSC resistance of the steel is improved. If the Cr content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Cr content is too high, the SSC resistance of the steel decreases even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Cr content is 0.30 to 1.50%. A preferred lower limit of the Cr content is 0.35%, more preferably 0.40%, and even more preferably 0.50%. A preferred upper limit of the Cr content is 1.40%, more preferably 1.30%, even more preferably 1.20%, even more preferably 1.10%, and even more preferably 1.05%.

Mo:0.40~2.00%
モリブデン(Mo)は鋼材の焼入れ性を高める。Moはさらに、鋼材の焼戻し軟化抵抗を高め、高温焼戻しを可能にする。その結果、鋼材の耐SSC性が高まる。Mo含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Mo含有量が高すぎれば、上記効果が飽和する。したがって、Mo含有量は0.40~2.00%である。Mo含有量の好ましい下限は0.45%であり、さらに好ましくは0.50%であり、さらに好ましくは0.51%であり、さらに好ましくは0.55%であり、さらに好ましくは0.60%である。Mo含有量の好ましい上限は1.80%であり、さらに好ましくは1.60%であり、さらに好ましくは1.40%であり、さらに好ましくは1.30%である。
Mo: 0.40~2.00%
Molybdenum (Mo) improves the hardenability of steel. Mo also increases the temper softening resistance of steel, enabling high-temperature tempering. As a result, the SSC resistance of steel is improved. If the Mo content is too low, the above effects cannot be fully achieved even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Mo content is too high, the above effects saturate. Therefore, the Mo content is 0.40 to 2.00%. A preferred lower limit of the Mo content is 0.45%, more preferably 0.50%, even more preferably 0.51%, even more preferably 0.55%, and even more preferably 0.60%. A preferred upper limit of the Mo content is 1.80%, even more preferably 1.60%, even more preferably 1.40%, and even more preferably 1.30%.

Ti:0.002~0.020%
チタン(Ti)はNと結合して窒化物を形成し、ピンニング効果により鋼材の結晶粒を微細化する。その結果、鋼材の強度が高まる。Ti含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ti含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Ti窒化物が粗大化して、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Ti含有量は0.002~0.020%である。Ti含有量の好ましい下限は0.003%であり、さらに好ましくは0.004%である。Ti含有量の好ましい上限は0.018%であり、さらに好ましくは0.015%であり、さらに好ましくは0.010%であり、さらに好ましくは0.008%である。
Ti: 0.002-0.020%
Titanium (Ti) bonds with N to form nitrides, which refine the grains of the steel material through a pinning effect. As a result, the strength of the steel material is increased. If the Ti content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Ti content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the Ti nitrides become coarse, and the SSC resistance of the steel material decreases. Therefore, the Ti content is 0.002 to 0.020%. The preferred lower limit of the Ti content is 0.003%, and more preferably 0.004%. The preferred upper limit of the Ti content is 0.018%, more preferably 0.015%, even more preferably 0.010%, and even more preferably 0.008%.

Nb:0.002~0.100%
ニオブ(Nb)はC及び/又はNと結合して、炭化物、窒化物又は炭窒化物(以下、「炭窒化物等」という)を形成する。炭窒化物等はピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化し、鋼材の耐SSC性を高める。Nbはさらに、焼戻し時に微細な炭化物を形成して鋼材の焼戻し軟化抵抗を高め、鋼材の強度を高める。Nb含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Nb含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、炭窒化物等が過剰に形成され、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Nb含有量は0.002~0.100%である。Nb含有量の好ましい下限は0.005%であり、さらに好ましくは0.010%であり、さらに好ましくは0.015%であり、さらに好ましくは0.020%である。Nb含有量の好ましい上限は0.080%であり、さらに好ましくは0.060%であり、さらに好ましくは0.040%である。
Nb: 0.002-0.100%
Niobium (Nb) combines with C and/or N to form carbides, nitrides, or carbonitrides (hereinafter referred to as "carbonitrides, etc."). Carbonitrides, etc., refine the grains of steel through a pinning effect, thereby improving the SSC resistance of the steel. Nb also forms fine carbides during tempering, thereby improving the temper softening resistance of the steel and increasing its strength. If the Nb content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Nb content is too high, excessive carbonitrides, etc. are formed, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, and the SSC resistance of the steel decreases. Therefore, the Nb content is 0.002 to 0.100%. A preferred lower limit of the Nb content is 0.005%, more preferably 0.010%, even more preferably 0.015%, and still more preferably 0.020%. The upper limit of the Nb content is preferably 0.080%, more preferably 0.060%, and even more preferably 0.040%.

V:0.05~0.30%
バナジウム(V)は炭窒化物等を形成する。炭窒化物等はピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化し、鋼材の耐SSC性を高める。Vはさらに、焼戻し時に微細な炭化物を形成して鋼材の焼戻し軟化抵抗を高め、鋼材の強度を高める。V含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、V含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、炭窒化物等が過剰に形成され、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、V含有量は0.05~0.30%である。V含有量の好ましい下限は0.06%であり、さらに好ましくは0.07%であり、さらに好ましくは0.08%である。V含有量の好ましい上限は0.25%であり、さらに好ましくは0.20%であり、さらに好ましくは0.15%である。
V: 0.05-0.30%
Vanadium (V) forms carbonitrides and the like. Carbonitrides and the like have a pinning effect, refining the grain size of the steel material and improving the SSC resistance of the steel material. V also forms fine carbides during tempering, increasing the temper softening resistance of the steel material and improving the strength of the steel material. If the V content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the V content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, excessive carbonitrides and the like are formed, reducing the SSC resistance of the steel material. Therefore, the V content is 0.05 to 0.30%. A preferred lower limit of the V content is 0.06%, more preferably 0.07%, and even more preferably 0.08%. A preferred upper limit of the V content is 0.25%, more preferably 0.20%, and even more preferably 0.15%.

B:0.0005~0.0040%
ホウ素(B)は鋼に固溶して鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。B含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、B含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な窒化物が形成され、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、B含有量は0.0005~0.0040%である。B含有量の好ましい下限は0.0006%であり、さらに好ましくは0.0008%である。B含有量の好ましい上限は0.0035%であり、さらに好ましくは0.0030%であり、さらに好ましくは0.0025%であり、さらに好ましくは0.0020%である。
B: 0.0005-0.0040%
Boron (B) dissolves in steel to improve the hardenability and strength of the steel. If the B content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the B content is too high, coarse nitrides are formed, reducing the SSC resistance of the steel, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the B content is 0.0005 to 0.0040%. The preferred lower limit of the B content is 0.0006%, and more preferably 0.0008%. The preferred upper limit of the B content is 0.0035%, more preferably 0.0030%, even more preferably 0.0025%, and even more preferably 0.0020%.

N:0.0100%以下
窒素(N)は不可避に含有される。すなわち、N含有量の下限は0%超である。NはTiと結合して窒化物を形成し、ピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化する。その結果、鋼材の強度が高まる。しかしながら、N含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な窒化物が形成され、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、N含有量は0.0100%以下である。N含有量の好ましい上限は0.0080%であり、さらに好ましくは0.0060%であり、さらに好ましくは0.0050%であり、さらに好ましくは0.0040%である。上記効果をより有効に得るためのN含有量の好ましい下限は0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%であり、さらに好ましくは0.0015%であり、さらに好ましくは0.0020%である。
N: 0.0100% or less Nitrogen (N) is unavoidably contained. That is, the lower limit of the N content is greater than 0%. N combines with Ti to form nitrides, which refine the grains of the steel material through a pinning effect. As a result, the strength of the steel material is increased. However, if the N content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, coarse nitrides are formed, and the SSC resistance of the steel material is reduced. Therefore, the N content is 0.0100% or less. A preferred upper limit of the N content is 0.0080%, more preferably 0.0060%, even more preferably 0.0050%, and even more preferably 0.0040%. To more effectively obtain the above effects, a preferred lower limit of the N content is 0.0005%, more preferably 0.0010%, even more preferably 0.0015%, and even more preferably 0.0020%.

O:0.0040%以下
酸素(O)は不純物である。すなわち、O含有量の下限は0%超である。O含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物が形成され、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、O含有量は0.0040%以下である。O含有量の好ましい上限は0.0035%であり、さらに好ましくは0.0033%であり、さらに好ましくは0.0030%であり、さらに好ましくは0.0025%であり、さらに好ましくは0.0020%である。O含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、O含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、O含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0002%であり、さらに好ましくは0.0003%である。
O: 0.0040% or less Oxygen (O) is an impurity. That is, the lower limit of the O content is greater than 0%. If the O content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, coarse oxides are formed, and the SSC resistance of the steel material decreases. Therefore, the O content is 0.0040% or less. A preferred upper limit of the O content is 0.0035%, more preferably 0.0033%, even more preferably 0.0030%, even more preferably 0.0025%, and even more preferably 0.0020%. The O content is preferably as low as possible. However, an extreme reduction in the O content significantly increases manufacturing costs. Therefore, considering industrial production, a preferred lower limit of the O content is 0.0001%, more preferably 0.0002%, and even more preferably 0.0003%.

本実施形態による鋼材の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は、製造環境などから混入されるものであって、本実施形態による鋼材に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。The remainder of the chemical composition of the steel material according to this embodiment consists of Fe and impurities. Here, "impurities" refers to substances that are mixed in from raw materials such as ore or scrap, or the manufacturing environment, during the industrial production of steel material, and are acceptable to the extent that they do not adversely affect the steel material according to this embodiment.

[任意元素]
上述の鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Cu、及び、Niからなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼材の焼入れ性を高める。
[Optional element]
The chemical composition of the steel material may further contain one or more elements selected from the group consisting of Cu and Ni in place of a portion of Fe. These elements are optional elements and improve the hardenability of the steel material.

Cu:0~0.50%
銅(Cu)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Cu含有量は0%であってもよい。含有される場合、Cuは鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Cuが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Cu含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Cu含有量は0~0.50%である。Cu含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.02%である。Cu含有量の好ましい上限は0.35%であり、さらに好ましくは0.25%であり、さらに好ましくは0.15%であり、さらに好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.05%である。
Cu: 0-0.50%
Copper (Cu) is an optional element and may not be contained. That is, the Cu content may be 0%. When contained, Cu improves the hardenability of the steel material and increases the strength of the steel material. Even if even a small amount of Cu is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the Cu content is too high, the SSC resistance of the steel material will decrease even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Cu content is 0 to 0.50%. The preferred lower limit of the Cu content is more than 0%, more preferably 0.01%, and even more preferably 0.02%. The preferred upper limit of the Cu content is 0.35%, more preferably 0.25%, even more preferably 0.15%, even more preferably 0.10%, and even more preferably 0.05%.

Ni:0~0.50%
ニッケル(Ni)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ni含有量は0%であってもよい。含有される場合、Niは鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Niはさらに、鋼に固溶して、鋼材の耐SSC性を高める。Niが少しでも含有されれば、これらの効果がある程度得られる。しかしながら、Ni含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、局部的な腐食が促進され、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Ni含有量は0~0.50%である。Ni含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.02%である。Ni含有量の好ましい上限は0.30%であり、さらに好ましくは0.20%であり、さらに好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.05%である。
Ni: 0-0.50%
Nickel (Ni) is an optional element and may not be contained. That is, the Ni content may be 0%. When contained, Ni improves the hardenability and strength of the steel material. Ni also dissolves in the steel to improve the SSC resistance of the steel material. Even if even a small amount of Ni is contained, these effects can be obtained to some extent. However, if the Ni content is too high, localized corrosion is promoted and the SSC resistance of the steel material decreases, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Ni content is 0 to 0.50%. The preferred lower limit of the Ni content is more than 0%, more preferably 0.01%, and even more preferably 0.02%. The preferred upper limit of the Ni content is 0.30%, more preferably 0.20%, even more preferably 0.10%, and even more preferably 0.05%.

上述の鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Wを含有してもよい。 The chemical composition of the above-mentioned steel may further contain W instead of part of the Fe.

W:0~0.50%
タングステン(W)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、W含有量は0%であってもよい。含有される場合、Wはサワー環境において、保護性の腐食被膜を形成し、鋼材への水素の侵入を抑制する。これにより、鋼材の耐SSC性を高める。Wが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、W含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中に粗大な炭化物が形成され、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、W含有量は0~0.50%である。W含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは0.05%である。W含有量の好ましい上限は0.50%未満であり、さらに好ましくは0.48%である。
W: 0 to 0.50%
Tungsten (W) is an optional element and may not be included. That is, the W content may be 0%. When W is included, it forms a protective corrosion film in sour environments and suppresses hydrogen penetration into the steel material. This improves the SSC resistance of the steel material. Even if even a small amount of W is included, the above effect can be achieved to some extent. However, if the W content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, coarse carbides will form in the steel material, reducing the SSC resistance of the steel material. Therefore, the W content is 0 to 0.50%. The preferred lower limit of the W content is more than 0%, more preferably 0.01%, even more preferably 0.03%, and even more preferably 0.05%. The preferred upper limit of the W content is less than 0.50%, even more preferably 0.48%.

上述の鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Ca、Mg、Zr、及び、希土類元素からなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼材中のSを硫化物として無害化する。その結果、これらの元素は鋼材の耐SSC性を高める。The chemical composition of the above-mentioned steel may further contain, in place of a portion of the Fe, one or more elements selected from the group consisting of Ca, Mg, Zr, and rare earth elements. All of these elements are optional and render the S in the steel harmless as sulfides. As a result, these elements enhance the SSC resistance of the steel.

Ca:0~0.0100%
カルシウム(Ca)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ca含有量は0%であってもよい。含有される場合、Caは鋼材中のSを硫化物として無害化し、鋼材の耐SSC性を高める。Caが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ca含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Ca含有量は0~0.0100%である。Ca含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.0001%であり、さらに好ましくは0.0003%であり、さらに好ましくは0.0006%である。Ca含有量の好ましい上限は0.0040%であり、さらに好ましくは0.0025%であり、さらに好ましくは0.0020%である。
Ca: 0~0.0100%
Calcium (Ca) is an optional element and may not be contained. That is, the Ca content may be 0%. When contained, Ca renders S in the steel harmless as sulfides, thereby improving the SSC resistance of the steel. Even if even a small amount of Ca is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Ca content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, oxides in the steel will coarsen, reducing the SSC resistance of the steel. Therefore, the Ca content is 0 to 0.0100%. The preferred lower limit of the Ca content is more than 0%, more preferably 0.0001%, even more preferably 0.0003%, and even more preferably 0.0006%. The preferred upper limit of the Ca content is 0.0040%, even more preferably 0.0025%, and even more preferably 0.0020%.

Mg:0~0.0100%
マグネシウム(Mg)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Mg含有量は0%であってもよい。含有される場合、Mgは鋼材中のSを硫化物として無害化し、鋼材の耐SSC性を高める。Mgが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Mg含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Mg含有量は0~0.0100%である。Mg含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.0001%であり、さらに好ましくは0.0003%であり、さらに好ましくは0.0006%である。Mg含有量の好ましい上限は0.0040%であり、さらに好ましくは0.0025%であり、さらに好ましくは0.0020%である。
Mg: 0-0.0100%
Magnesium (Mg) is an optional element and may not be contained. That is, the Mg content may be 0%. When contained, Mg neutralizes S in the steel material as sulfides, improving the SSC resistance of the steel material. Even if even a small amount of Mg is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Mg content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, oxides in the steel material will coarsen, reducing the SSC resistance of the steel material. Therefore, the Mg content is 0 to 0.0100%. The preferred lower limit of the Mg content is more than 0%, more preferably 0.0001%, even more preferably 0.0003%, and even more preferably 0.0006%. The preferred upper limit of the Mg content is 0.0040%, even more preferably 0.0025%, and even more preferably 0.0020%.

Zr:0~0.0100%
ジルコニウム(Zr)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Zr含有量は0%であってもよい。含有される場合、Zrは鋼材中のSを硫化物として無害化し、鋼材の耐SSC性を高める。Zrが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Zr含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、Zr含有量は0~0.0100%である。Zr含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.0001%であり、さらに好ましくは0.0003%であり、さらに好ましくは0.0006%である。Zr含有量の好ましい上限は0.0040%であり、さらに好ましくは0.0025%であり、さらに好ましくは0.0020%である。
Zr: 0~0.0100%
Zirconium (Zr) is an optional element and does not necessarily need to be contained. That is, the Zr content may be 0%. When contained, Zr neutralizes S in the steel material by converting it into sulfides, thereby improving the SSC resistance of the steel material. Even if even a small amount of Zr is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Zr content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, oxides in the steel material will coarsen, reducing the SSC resistance of the steel material. Therefore, the Zr content is 0 to 0.0100%. The preferred lower limit of the Zr content is more than 0%, more preferably 0.0001%, even more preferably 0.0003%, and even more preferably 0.0006%. The preferred upper limit of the Zr content is 0.0040%, even more preferably 0.0025%, and even more preferably 0.0020%.

希土類元素(REM):0~0.0100%
希土類元素(REM)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、REM含有量は0%であってもよい。含有される場合、REMは鋼材中のSを硫化物として無害化し、鋼材の耐SSC性を高める。REMはさらに、鋼材中のPと結合して、結晶粒界におけるPの偏析を抑制する。そのため、Pの偏析に起因した鋼材の耐SSC性の低下が抑制される。REMが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、REM含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、REM含有量は0~0.0100%である。REM含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.0001%であり、さらに好ましくは0.0003%であり、さらに好ましくは0.0006%である。REM含有量の好ましい上限は0.0040%であり、さらに好ましくは0.0025%であり、さらに好ましくは0.0020%である。
Rare earth elements (REM): 0 to 0.0100%
Rare earth elements (REM) are optional elements and may not be included. That is, the REM content may be 0%. When included, REM neutralizes S in the steel material as sulfides, thereby improving the SSC resistance of the steel material. REM also combines with P in the steel material to suppress P segregation at grain boundaries. Therefore, a decrease in the SSC resistance of the steel material due to P segregation is suppressed. Even if even a small amount of REM is included, the above effects can be achieved to some extent. However, if the REM content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, oxides in the steel material will coarsen, reducing the SSC resistance of the steel material. Therefore, the REM content is 0 to 0.0100%. The preferred lower limit of the REM content is more than 0%, more preferably 0.0001%, even more preferably 0.0003%, and even more preferably 0.0006%. The upper limit of the REM content is preferably 0.0040%, more preferably 0.0025%, and even more preferably 0.0020%.

なお、本明細書におけるREMとは、原子番号21番のスカンジウム(Sc)、原子番号39番のイットリウム(Y)、及び、ランタノイドである原子番号57番のランタン(La)~原子番号71番のルテチウム(Lu)からなる群から選択される1種以上の元素を意味する。また、本明細書におけるREM含有量とは、これら元素の合計含有量を意味する。 In this specification, REM refers to one or more elements selected from the group consisting of scandium (Sc), atomic number 21; yttrium (Y), atomic number 39; and the lanthanides lanthanum (La), atomic number 57, to lutetium (Lu), atomic number 71. In addition, in this specification, REM content refers to the total content of these elements.

[降伏強度]
本実施形態による鋼材の降伏強度は1034超~1172MPa(150超~170ksi)である。本明細書でいう降伏強度は、ASTM E8/E8M(2021)に準拠した常温(25℃)での引張試験で得られた0.65%伸び時の応力(0.65%耐力)を意味する。本実施形態による鋼材は、上述の化学組成を有し、後述する粗大Al酸化物の個数密度、及び、粗大Si酸化物の個数密度を満たすことで、降伏強度が1034超~1172MPaであっても、優れた耐SSC性を有する。
[Yield strength]
The steel material according to this embodiment has a yield strength of more than 1034 to 1172 MPa (more than 150 to 170 ksi). Yield strength as used herein means the stress at 0.65% elongation (0.65% proof stress) obtained in a tensile test at room temperature (25°C) in accordance with ASTM E8/E8M (2021). The steel material according to this embodiment has the above-mentioned chemical composition and satisfies the number density of coarse Al oxides and the number density of coarse Si oxides described below, and thereby has excellent SSC resistance even when the yield strength is more than 1034 to 1172 MPa.

本実施形態による鋼材の降伏強度は、次の方法で求める。まず、本実施形態による鋼材から、丸棒試験片を作製する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から丸棒試験片を作製する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、鋼板の圧延方向に平行な方向とする。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から丸棒試験片を作製する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、鋼管の管軸方向に平行な方向とする。鋼材が丸鋼である場合、R/2位置から丸棒試験片を作製する。本明細書において、R/2位置とは、丸鋼の軸方向に垂直な断面における半径Rの中心位置を意味する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、丸鋼の軸方向に平行な方向とする。丸棒試験片の大きさは、たとえば、平行部直径8.9mm、標点距離35.6mmである。作製された丸棒試験片を用いて、ASTM E8/E8M(2021)に準拠した方法で、常温(25℃)、大気中で引張試験を実施して、得られた0.65%伸び時の応力(0.65%耐力)を降伏強度(MPa)と定義する。なお、本実施形態において降伏強度(MPa)は、得られた数値の小数第一位を四捨五入して求める。 The yield strength of the steel material according to this embodiment is determined by the following method. First, a round bar test specimen is prepared from the steel material according to this embodiment. If the steel material is a steel plate, the round bar test specimen is prepared from the center of the plate thickness. In this case, the axial direction of the round bar test specimen is parallel to the rolling direction of the steel plate. If the steel material is a steel pipe, the round bar test specimen is prepared from the center of the wall thickness. In this case, the axial direction of the round bar test specimen is parallel to the axial direction of the steel pipe. If the steel material is a round bar, the round bar test specimen is prepared from the R/2 position. In this specification, the R/2 position refers to the center position of the radius R in a cross section perpendicular to the axial direction of the round bar. In this case, the axial direction of the round bar test specimen is parallel to the axial direction of the round bar. The size of the round bar test specimen is, for example, 8.9 mm in parallel diameter and 35.6 mm in gauge length. Using the prepared round bar test specimen, a tensile test is performed at room temperature (25°C) in the air according to a method in accordance with ASTM E8/E8M (2021), and the obtained stress at 0.65% elongation (0.65% proof stress) is defined as the yield strength (MPa). In this embodiment, the yield strength (MPa) is calculated by rounding the obtained value to one decimal place.

[粗大Al酸化物の個数密度]
本実施形態による鋼材は、上述の化学組成と、1034超~1172MPaの降伏強度を有し、さらに、粗大Al酸化物の個数密度が30個/200mm2未満である。上述のとおり、本明細書では、質量%で、Al含有量が20%以上であり、O含有量が10%以上の粒子を「Al酸化物」ともいう。上述のとおり、本明細書ではさらに、長径が5.0μm以上のAl酸化物を「粗大Al酸化物」ともいう。つまり、粗大Al酸化物とは、質量%で、Al含有量が20%以上であり、O含有量が10%以上であり、長径が5.0μm以上の粒子を意味する。
[Number density of coarse Al oxide particles]
The steel material according to this embodiment has the above-described chemical composition and a yield strength of more than 1034 to 1172 MPa, and further has a number density of coarse Al oxides of less than 30 particles/200 mm2 . As described above, in this specification, particles having an Al content of 20% or more and an O content of 10% or more, by mass%, are also referred to as "Al oxides." As described above, in this specification, Al oxides having a major axis of 5.0 μm or more are also referred to as "coarse Al oxides." In other words, coarse Al oxides refer to particles having an Al content of 20% or more, an O content of 10% or more, and a major axis of 5.0 μm or more, by mass%.

上述のとおり、上述の化学組成を有する鋼材を製造する場合、製鋼工程において、主としてアルミニウム(Al)による脱酸が実施される。そのため、上述の化学組成を有する鋼材では、Al酸化物が多数形成されやすい。さらに、Al酸化物は硬質な酸化物であり、鋼材の耐食性を低下させやすい。特に、150ksi級の高い降伏強度を有する場合、粗大Al酸化物の影響が顕在化しやすく、耐SSC性が顕著に低下しやすくなる。そこで、上述の化学組成と、1034超~1172MPaの降伏強度とを有する本実施形態による鋼材では、粗大Al酸化物の個数密度を30個/200mm2未満とする。 As described above, when manufacturing a steel material having the above-described chemical composition, deoxidation using mainly aluminum (Al) is carried out in the steelmaking process. Therefore, a large amount of Al oxides is likely to form in a steel material having the above-described chemical composition. Furthermore, Al oxides are hard oxides and are likely to reduce the corrosion resistance of the steel material. In particular, when the steel material has a high yield strength of 150 ksi class, the effect of coarse Al oxides is likely to become apparent, and SSC resistance is likely to be significantly reduced. Therefore, in the steel material according to this embodiment, which has the above-described chemical composition and a yield strength of more than 1034 to 1172 MPa, the number density of coarse Al oxides is set to less than 30 particles/200 mm² .

本実施形態において、粗大Al酸化物の個数密度の好ましい上限は28個/200mm2であり、さらに好ましくは25個/200mm2であり、さらに好ましくは22個/200mm2である。本実施形態において、粗大Al酸化物の個数密度の下限は特に限定されず、0個/200mm2であってもよい。粗大Al酸化物の個数密度の下限は、たとえば、5個/200mm2であってもよく、7個/200mm2であってもよく、9個/200mm2であってもよい。粗大Al酸化物の個数密度を求める方法は、後述する。 In this embodiment, the upper limit of the number density of coarse Al oxides is preferably 28 particles/200 mm² , more preferably 25 particles/200 mm² , and even more preferably 22 particles/200 mm² . In this embodiment, the lower limit of the number density of coarse Al oxides is not particularly limited and may be 0 particles/200 mm² . The lower limit of the number density of coarse Al oxides may be, for example, 5 particles/200 mm² , 7 particles/200 mm² , or 9 particles/200 mm² . A method for determining the number density of coarse Al oxides will be described later.

[粗大Si酸化物の個数密度]
本実施形態による鋼材は、上述の化学組成と、1034超~1172MPaの降伏強度を有し、粗大Al酸化物の個数密度が30個/200mm2未満であり、さらに、粗大Si酸化物の個数密度が5個/200mm2以下である。上述のとおり、本明細書では、質量%で、Al含有量が20%未満であり、Si含有量が20%以上であり、O含有量が10%以上の粒子を「Si酸化物」ともいう。上述のとおり、本明細書ではさらに、長径が5.0μm以上のSi酸化物を「粗大Si酸化物」ともいう。つまり、粗大Si酸化物とは、質量%で、Al含有量が20%未満であり、Si含有量が20%以上であり、O含有量が10%以上であり、長径が5.0μm以上の粒子を意味する。
[Number density of coarse Si oxide particles]
The steel material according to this embodiment has the above-described chemical composition and a yield strength of more than 1034 to 1172 MPa, the number density of coarse Al oxides is less than 30 particles/200 mm2 , and the number density of coarse Si oxides is 5 particles/200 mm2 or less . As described above, in this specification, particles having an Al content of less than 20%, a Si content of 20% or more, and an O content of 10% or more, by mass%, are also referred to as "Si oxides." As described above, in this specification, Si oxides having a major axis of 5.0 μm or more are also referred to as "coarse Si oxides." In other words, coarse Si oxides refer to particles having an Al content of less than 20%, a Si content of 20% or more, an O content of 10% or more, and a major axis of 5.0 μm or more, by mass%.

上述のとおり、これまでSi酸化物は、その数の少なさから着目されてこなかった。しかしながら、150ksi級の高い降伏強度を有する場合、粗大Al酸化物だけでなく、数の少ない粗大Si酸化物であっても、耐SSC性の低下が顕在化しやすい可能性がある。そのため、粗大Al酸化物の個数密度を30個/200mm2未満にするだけでなく、粗大Si酸化物の個数密度を5個/200mm2以下にもすることで、150ksi級にまで降伏強度を高めても、優れた耐SSC性を安定して得られる可能性がある。そこで、本実施形態による鋼材は、上述の化学組成と、1034超~1172MPaの降伏強度とを有し、鋼材中の粗大Al酸化物の個数密度を30個/200mm2未満とし、さらに、粗大Si酸化物の個数密度を5個/200mm2以下とする。 As described above, silicon oxides have not received much attention until now due to their small number. However, when a steel has a high yield strength of 150 ksi class, not only coarse Al oxides but also a small number of coarse Si oxides may be prone to a significant decrease in SSC resistance. Therefore, by not only reducing the number density of coarse Al oxides to less than 30 particles/200 mm2 but also reducing the number density of coarse Si oxides to 5 particles/200 mm2 or less , it is possible to stably obtain excellent SSC resistance even when the yield strength is increased to 150 ksi class. Therefore, the steel material according to this embodiment has the above-described chemical composition and a yield strength of more than 1034 to 1172 MPa, and the number density of coarse Al oxides in the steel material is less than 30 particles/200 mm2 and further the number density of coarse Si oxides is 5 particles/200 mm2 or less.

本実施形態において、粗大Si酸化物の個数密度の好ましい上限は4個/200mm2であり、さらに好ましくは3個/200mm2である。本実施形態において、粗大Si酸化物の個数密度の下限は特に限定されず、0個/200mm2であってもよい。粗大Si酸化物の個数密度の下限は、たとえば、1個/200mm2であってもよい。 In this embodiment, the upper limit of the number density of the coarse Si oxides is preferably 4 particles/200 mm² , and more preferably 3 particles/200 mm² . In this embodiment, the lower limit of the number density of the coarse Si oxides is not particularly limited and may be 0 particles/200 mm² . The lower limit of the number density of the coarse Si oxides may be, for example, 1 particle/200 mm² .

本実施形態において、鋼材中の粗大Al酸化物の個数密度、及び、粗大Si酸化物の個数密度は、次の方法で求めることができる。まず、本実施形態による鋼材から、圧延方向及び圧下方向を含む面を観察面とする試験片を作製する。具体的に、鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から、圧延方向と板厚方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から、管軸方向と管径方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。鋼材が丸鋼である場合、R/2位置を中央に含み、軸方向と径方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。 In this embodiment, the number density of coarse Al oxides and the number density of coarse Si oxides in a steel material can be determined by the following method. First, a test piece is prepared from the steel material according to this embodiment, with the observation surface being a surface including the rolling direction and the reduction direction. Specifically, if the steel material is a steel plate, a test piece is prepared from the center of the plate thickness, with the observation surface being a surface including the rolling direction and the plate thickness direction. If the steel material is a steel pipe, a test piece is prepared from the center of the wall thickness, with the observation surface being a surface including the pipe axial direction and the pipe radial direction. If the steel material is a round bar, a test piece is prepared with the R/2 position in the center and the observation surface being a surface including the axial and radial directions.

作製した試験片の観察面を鏡面に研磨した後、測定を行う。観察面の面積は限定されないが、たとえば、300mm2(20mm×15mm)とする。観察面において、長径が5.0μm以上のSi酸化物の個数を求める。具体的には、まず観察面における粒子をコントラストから特定する。特定した各粒子について、元素濃度分析(EDS分析)を実施する。EDS分析では、加速電圧を20kVとし、対象元素をN、O、Mg、Al、Si、P、S、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Cu、Zr、Nbとして定量する。各粒子のEDS分析結果に基づいて、質量%でAl含有量が20%以上であり、かつ、O含有量が10%以上である場合、その粒子を「Al酸化物」と特定する。各粒子のEDS分析結果に基づいてさらに、質量%でAl含有量が20%未満であり、Si含有量が20%以上であり、かつ、O含有量が10%以上である場合、その粒子を「Si酸化物」と特定する。 The observation surface of the prepared test piece is polished to a mirror finish, and then measurements are performed. The area of the observation surface is not limited, but may be, for example, 300 mm 2 (20 mm × 15 mm). The number of Si oxides with a major axis of 5.0 μm or more on the observation surface is determined. Specifically, particles on the observation surface are first identified based on contrast. Element concentration analysis (EDS analysis) is performed on each identified particle. In EDS analysis, an acceleration voltage is set to 20 kV, and the target elements are quantified as N, O, Mg, Al, Si, P, S, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Cu, Zr, and Nb. Based on the EDS analysis results of each particle, if the Al content is 20% or more and the O content is 10% or more by mass, the particle is identified as an "Al oxide." Based on the EDS analysis results of each particle, if the Al content is less than 20%, the Si content is 20% or more, and the O content is 10% or more, in mass%, the particle is identified as a "Si oxide."

観察面において特定されたAl酸化物のうち、長径が5.0μm以上のAl酸化物(粗大Al酸化物)を特定し、粗大Al酸化物の総個数を求める。さらに、観察面において特定されたSi酸化物のうち、長径が5.0μm以上のSi酸化物(粗大Si酸化物)を特定し、粗大Si酸化物の総個数を求める。なお、Al酸化物及びSi酸化物の長径は、周知の方法で求めることができる。また、本明細書において、Al酸化物及びSi酸化物の長径とは、観察面において、Al酸化物及びSi酸化物の外周の任意の2点を結ぶ線分のうち、最大の線分(μm)を意味する。 Of the Al oxides identified on the observation surface, Al oxides with a major axis of 5.0 μm or more (coarse Al oxides) are identified, and the total number of coarse Al oxides is calculated. Furthermore, of the Si oxides identified on the observation surface, Si oxides with a major axis of 5.0 μm or more (coarse Si oxides) are identified, and the total number of coarse Si oxides is calculated. The major axes of Al oxides and Si oxides can be calculated using well-known methods. In this specification, the major axis of Al oxides and Si oxides refers to the longest line segment (μm) connecting any two points on the periphery of Al oxides and Si oxides on the observation surface.

粗大Al酸化物の総個数と、観察面の総面積とに基づいて、粗大Al酸化物の個数密度(個/200mm2)を求める。さらに、粗大Si酸化物の総個数と、観察面の総面積とに基づいて、粗大Si酸化物の個数密度(個/200mm2)を求める。なお、本実施形態において、粗大Al酸化物の個数密度(個/200mm2)、及び、粗大Si酸化物の個数密度(個/200mm2)はいずれも、得られた数値の小数第一位を四捨五入して求める。また、粗大Al酸化物及び粗大Si酸化物の個数密度の測定は、走査電子顕微鏡に組成分析機能を付与された装置(SEM-EDS装置)を用いて行うことができる。SEM-EDS装置としてたとえば、FEI(ASPEX)社製の自動分析装置である商品名:Metals Quality Analyzerを用いることができる。 The number density of the coarse Al oxides (particles/200 mm 2 ) is determined based on the total number of coarse Al oxides and the total area of the observation surface. Furthermore, the number density of the coarse Si oxides (particles/200 mm 2 ) is determined based on the total number of coarse Si oxides and the total area of the observation surface. In this embodiment, the number density of the coarse Al oxides (particles/200 mm 2 ) and the number density of the coarse Si oxides (particles/200 mm 2 ) are both determined by rounding the obtained values to the nearest tenth. The number densities of the coarse Al oxides and the coarse Si oxides can be measured using a scanning electron microscope equipped with a composition analysis function (SEM-EDS device). For example, an automatic analyzer manufactured by FEI (ASPEX) under the trade name Metals Quality Analyzer can be used as the SEM-EDS device.

[耐SSC性]
本実施形態による鋼材の耐SSC性は、NACE TM0177-2016 Method Aに準拠した方法で実施する耐SSC性試験によって評価できる。具体的に、次の方法で評価することができる。
[SSC resistance]
The SSC resistance of the steel material according to this embodiment can be evaluated by an SSC resistance test performed in accordance with NACE TM0177-2016 Method A. Specifically, it can be evaluated by the following method.

塩酸でpH5.0に調整した、5.0質量%塩化ナトリウムと0.4質量%酢酸ナトリウムとの混合水溶液(NACE solution D)を、試験溶液とする。本実施形態による鋼材から、丸棒試験片を作製する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から丸棒試験片を作製する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、鋼板の圧延方向に平行な方向とする。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から丸棒試験片を作製する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、鋼管の管軸方向に平行な方向とする。鋼材が丸鋼である場合、R/2位置から丸棒試験片を作製する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、丸鋼の軸方向に平行な方向とする。丸棒試験片の大きさは、たとえば、径6.35mm、平行部の長さ25.4mmである。 The test solution is a mixed aqueous solution (NACE solution D) of 5.0 mass% sodium chloride and 0.4 mass% sodium acetate, adjusted to pH 5.0 with hydrochloric acid. Round bar test specimens are prepared from the steel material according to this embodiment. When the steel material is a steel plate, the round bar test specimen is prepared from the center of the plate thickness. In this case, the axial direction of the round bar test specimen is parallel to the rolling direction of the steel plate. When the steel material is a steel pipe, the round bar test specimen is prepared from the center of the wall thickness. In this case, the axial direction of the round bar test specimen is parallel to the axial direction of the steel pipe. When the steel material is a round bar, the round bar test specimen is prepared from the R/2 position. In this case, the axial direction of the round bar test specimen is parallel to the axial direction of the round bar. The size of the round bar test specimen is, for example, 6.35 mm in diameter and 25.4 mm in length of the parallel portion.

作製された丸棒試験片に対し、実降伏応力の90%に相当する応力を負荷する。試験容器に24℃の試験溶液を、応力を付加した丸棒試験片が浸漬するように注入し、試験浴とする。試験浴を脱気した後、0.01atmのH2Sガスと0.99atmのCO2ガスとの混合ガスを試験浴に吹き込み、試験浴に飽和させる。混合ガスを飽和させた試験浴を、24℃で720時間、保持する。本実施形態による鋼材は、上記条件で実施した耐SSC性試験において、720時間経過後に、割れが確認されない。なお、本明細書において、「割れが確認されない」とは、試験後の試験片を肉眼によって観察した場合、割れが確認されないことを意味する。 A stress equivalent to 90% of the actual yield stress is applied to the prepared round bar test specimen. A test solution at 24°C is poured into a test vessel so that the stressed round bar test specimen is immersed, forming a test bath. After degassing the test bath, a mixed gas of 0.01 atm H2S gas and 0.99 atm CO2 gas is blown into the test bath to saturate it. The test bath saturated with the mixed gas is maintained at 24°C for 720 hours. In the SSC resistance test conducted under the above conditions, the steel material according to this embodiment shows no cracks after 720 hours. In this specification, "no cracks are observed" means that no cracks are observed when the test specimen is observed with the naked eye after the test.

[ミクロ組織]
本実施形態による鋼材のミクロ組織は、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率の合計が90%以上である。ミクロ組織の残部はたとえば、フェライト、又は、パーライトである。上述の化学組成を有する鋼材のミクロ組織が、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率の合計が90%以上を含有すれば、本実施形態の他の構成を満たすことを条件に、150ksi級の降伏強度と、優れた耐SSC性とを両立できる。すなわち、本実施形態では、鋼材が150ksi級の降伏強度と、優れた耐SSC性とを両立していれば、ミクロ組織は焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率の合計が90%以上であると判断する。
[Microstructure]
The microstructure of the steel material according to this embodiment has a total volume fraction of tempered martensite and tempered bainite of 90% or more. The remainder of the microstructure is, for example, ferrite or pearlite. If the microstructure of a steel material having the above-described chemical composition contains a total volume fraction of tempered martensite and tempered bainite of 90% or more, it can achieve both a 150 ksi-class yield strength and excellent SSC resistance, provided that the other configurations of this embodiment are satisfied. In other words, in this embodiment, if a steel material achieves both a 150 ksi-class yield strength and excellent SSC resistance, it is determined that the microstructure has a total volume fraction of tempered martensite and tempered bainite of 90% or more.

なお、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率を観察により求める場合、以下の方法で求めることができる。まず、本実施形態による鋼材から、観察面を有する試験片を作製する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から、圧延方向と板厚方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から、管軸方向と管径方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。鋼材が丸鋼である場合、R/2位置を中央に含み、軸方向と径方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。 When determining the volume fraction of tempered martensite and tempered bainite by observation, they can be determined by the following method. First, a test piece having an observation surface is prepared from the steel material according to this embodiment. If the steel material is a steel plate, a test piece is prepared from the center of the plate thickness, with the observation surface being a plane including the rolling direction and the plate thickness direction. If the steel material is a steel pipe, a test piece is prepared from the center of the wall thickness, with the observation surface being a plane including the pipe axial direction and the pipe radial direction. If the steel material is a round bar, a test piece is prepared with the R/2 position in the center and the observation surface being a plane including the axial and radial directions.

試験片の観察面を鏡面に研磨した後、ナイタール腐食液に10秒程度浸漬して、エッチングによる組織現出を行う。エッチングした観察面を、走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて、二次電子像にて10視野観察する。視野面積は、たとえば、0.01mm2(倍率1000倍)である。各視野において、コントラストから焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトを特定する。特定した焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの面積率を求める。面積率を求める方法は特に限定されず、周知の方法でよい。たとえば、画像解析によって、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの面積率を求めることができる。本実施形態では、全ての視野で求めた、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの面積率の算術平均値を、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率と定義する。 The observation surface of the test specimen is polished to a mirror finish, and then immersed in a nital etching solution for approximately 10 seconds to reveal the structure by etching. The etched observation surface is observed using a scanning electron microscope (SEM) to obtain secondary electron images from 10 fields of view. The field area is, for example, 0.01 mm 2 (magnification: 1000x). In each field of view, tempered martensite and tempered bainite are identified based on contrast. The area fractions of the identified tempered martensite and tempered bainite are calculated. The method for calculating the area fractions is not particularly limited, and any known method may be used. For example, the area fractions of tempered martensite and tempered bainite can be calculated by image analysis. In this embodiment, the arithmetic mean value of the area fractions of tempered martensite and tempered bainite calculated in all fields of view is defined as the volume fraction of tempered martensite and tempered bainite.

[製造方法]
本実施形態による鋼材の製造方法を説明する。以下、本実施形態による鋼材の一例として、継目無鋼管の製造方法を説明する。継目無鋼管の製造方法は、素材を準備する工程(製鋼工程)と、素材を熱間加工して素管を製造する工程(熱間加工工程)と、素管に対して焼入れ及び焼戻しを実施して、継目無鋼管とする工程(焼入れ工程及び焼戻し工程)とを備える。なお、本実施形態による製造方法は、以下に説明する製造方法に限定されない。以下、各工程について詳述する。
[Manufacturing method]
A method for manufacturing a steel material according to this embodiment will be described. Below, a method for manufacturing a seamless steel pipe will be described as an example of a steel material according to this embodiment. The method for manufacturing a seamless steel pipe includes a step of preparing a material (steelmaking step), a step of hot-working the material to manufacture a mother pipe (hot-working step), and a step of quenching and tempering the mother pipe to produce a seamless steel pipe (quenching step and tempering step). Note that the manufacturing method according to this embodiment is not limited to the manufacturing method described below. Each step will be described in detail below.

[製鋼工程]
製鋼工程では、初めに、周知の方法で製造された溶銑に対して、転炉での精錬(一次精錬)を実施する。一次精錬された溶鋼に対して、二次精錬を実施する。二次精錬において、成分調整の合金元素の添加を実施して、上述の化学組成を満たす溶鋼を製造する。
[Steelmaking process]
In the steelmaking process, first, molten pig iron produced by a known method is refined in a converter (primary refining). The molten steel produced by the primary refining is then subjected to secondary refining. In the secondary refining, alloy elements are added to adjust the composition, thereby producing molten steel that satisfies the above-mentioned chemical composition.

二次精錬は、たとえば、RH(Ruhrstahl-Hausen)真空脱ガス処理を実施する。その後、合金成分の最終調整を行う。二次精錬では、複合精錬を実施してもよい。この場合、RH真空脱ガス処理の前にたとえば、LF(Ladle Furnace)、又は、VAD(Vacuum Arc Degassing)を用いた精錬処理を実施する。 Secondary refining involves, for example, RH (Ruhrstahl-Hausen) vacuum degassing treatment. Final adjustment of the alloy composition is then carried out. Combined refining may also be carried out during secondary refining. In this case, prior to the RH vacuum degassing treatment, refining is carried out using, for example, an LF (Ladle Furnace) or VAD (Vacuum Arc Degassing) treatment.

二次精錬が実施された溶鋼を用いて、素材を製造する。具体的には、二次精錬が実施された溶鋼を用いて連続鋳造法により鋳片(スラブ、ブルーム、又は、ビレット)を製造する。連続鋳造法では、まず、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注湯する。このとき、取鍋のノズルを封止するため、ノズルには通常、詰め砂が封入されている。そのため、取鍋からタンディッシュへ、溶鋼と一緒に詰め砂が混入する場合がある。また、上述の化学組成を有する素材を製造する際、詰め砂としてSi酸化物が用いられる場合がある。この場合、製造された素材には、Si酸化物が導入される懸念がある。 Materials are manufactured using molten steel that has undergone secondary refinement. Specifically, cast pieces (slabs, blooms, or billets) are produced using continuous casting using molten steel that has undergone secondary refinement. In continuous casting, molten steel is first poured from a ladle into a tundish. At this time, packing sand is usually enclosed in the ladle nozzle to seal it. As a result, packing sand may be mixed in with the molten steel from the ladle to the tundish. Furthermore, when manufacturing materials with the above-mentioned chemical composition, silicon oxides may be used as packing sand. In this case, there is a concern that silicon oxides may be introduced into the manufactured material.

そこで、本実施形態では、取鍋のノズルに封入されるSi酸化物がタンディッシュ内に導入されるのを防止するため、溶鋼と、Si酸化物とを分離する。Si酸化物を分離する方法は特に限定されないが、たとえば、次の方法を用いることができる。取鍋のノズルの下方であって、タンディッシュの開口部の上方に、傾斜をつけた金属板を配置する。取鍋のノズルを開放した際、まず、Si酸化物がノズルから排出され、続いて溶鋼が排出される。ここで、Si酸化物は溶鋼と比較して軽い。そのため、ノズルから排出されるSi酸化物は、金属板の傾斜に沿って、タンディッシュの開口部の外へと誘導される。金属板の傾斜は、たとえば、底面の無い錐体状に加工した金属板を、取鍋のノズルの直下に頂点が来るように配置することによって設けられてもよく、他の方法によって設けられてもよい。また、金属板は1枚で用いてもよく、複数の金属板を重ねて用いてもよい。さらに、金属板の厚さは特に限定されないが、たとえば、1~10mm程度である。Therefore, in this embodiment, the molten steel and the Si oxide are separated to prevent the Si oxide sealed in the ladle nozzle from being introduced into the tundish. The method for separating the Si oxide is not particularly limited, but the following method can be used, for example. A sloped metal plate is placed below the ladle nozzle and above the opening of the tundish. When the ladle nozzle is opened, the Si oxide is discharged first from the nozzle, followed by the molten steel. Here, Si oxide is lighter than the molten steel. Therefore, the Si oxide discharged from the nozzle is guided along the slope of the metal plate and out of the opening of the tundish. The slope of the metal plate can be achieved, for example, by placing a metal plate machined into a bottomless cone shape with its apex directly below the ladle nozzle, or by other methods. Furthermore, a single metal plate can be used, or multiple metal plates can be stacked. Furthermore, the thickness of the metal plate is not particularly limited, but is, for example, approximately 1 to 10 mm.

ノズルからSi酸化物が排出された後、溶鋼が排出される。このとき、ノズルから排出される溶鋼は、金属板とともに開口部を通ってタンディッシュへ導入される。すなわち、本実施形態において、金属板の一部又は全部はタンディッシュへ導入され、溶鋼に混入してもよい。そのため、本実施形態における金属板は、溶鋼に含まれる合金元素からなる金属板とするのが好ましい。溶鋼に含まれる合金元素からなる金属板として、たとえば、アルミニウム板を用いることができる。なお、本明細書において、アルミニウム板とは、アルミニウム及び残部が不純物からなる金属板を意味する。 After the silicon oxides are discharged from the nozzle, the molten steel is discharged. At this time, the molten steel discharged from the nozzle is introduced into the tundish through the opening together with the metal plate. That is, in this embodiment, part or all of the metal plate may be introduced into the tundish and mixed into the molten steel. Therefore, in this embodiment, it is preferable that the metal plate be a metal plate made of alloy elements contained in the molten steel. As a metal plate made of alloy elements contained in the molten steel, for example, an aluminum plate can be used. Note that in this specification, aluminum plate means a metal plate made of aluminum and the remainder made of impurities.

好ましくは、ノズルからSi酸化物が排出された後、溶鋼が排出される前に、ノズルの下方から金属板を除去する。この場合、金属板に付着したSi酸化物が溶鋼に混入するのを防ぐことができる。なお、金属板をノズルの下方から除去する方法は特に限定されないが、たとえば、金属板の一部に孔を形成しておき、先端にフックが形成された棒を用いて除去してもよい。この場合、棒の先端のフックを金属板の孔に引っ掛け、棒を引っ張ることによって金属板を除去することができる。以上の方法により、Si酸化物を溶鋼から分離して、溶鋼をタンディッシュへ導入することができる。なお、Si酸化物を溶鋼から分離する方法は、上述の方法に限定されない。Preferably, after the Si oxides are discharged from the nozzle and before the molten steel is discharged, the metal plate is removed from below the nozzle. In this case, Si oxides adhering to the metal plate can be prevented from being mixed into the molten steel. The method for removing the metal plate from below the nozzle is not particularly limited. For example, a hole may be formed in part of the metal plate and the metal plate may be removed using a rod with a hook at its tip. In this case, the hook at the tip of the rod can be hooked into the hole in the metal plate and the rod can be pulled to remove the metal plate. In this way, the Si oxides can be separated from the molten steel and the molten steel can be introduced into the tundish. The method for separating Si oxides from molten steel is not limited to the above method.

次に、準備された溶鋼を鋳造して、素材を製造する。鋳造する方法は、特に限定されないが、たとえば、連続鋳造法である。連続鋳造法により素材を製造する場合、次の方法で実施するのが好ましい。Next, the prepared molten steel is cast to produce the raw material. The casting method is not particularly limited, but an example is continuous casting. When producing the raw material using continuous casting, it is preferable to carry out the following method.

連続鋳造機における鋳造速度は1.0~3.0m/分とするのが好ましい。鋳造速度が遅すぎれば、素材中にAl酸化物の集積帯が形成する場合がある。この場合、製造された鋼材中に粗大Al酸化物が多数含有し、鋼材の耐SSC性が低下する。一方、鋳造速度が速すぎれば、Al酸化物が溶鋼の表面へ浮上できず、素材中に多数のAl酸化物が残存する場合がある。この場合、製造された鋼材中に粗大Al酸化物が多数含有し、鋼材の耐SSC性が低下する。したがって、連続鋳造機における鋳造速度は、1.0~3.0m/分とするのが好ましい。 The casting speed in a continuous casting machine is preferably 1.0 to 3.0 m/min. If the casting speed is too slow, an accumulation zone of Al oxides may form in the material. In this case, the produced steel will contain a large number of coarse Al oxides, reducing the SSC resistance of the steel. On the other hand, if the casting speed is too fast, the Al oxides may not rise to the surface of the molten steel, leaving a large number of Al oxides in the material. In this case, the produced steel will contain a large number of coarse Al oxides, reducing the SSC resistance of the steel. Therefore, the casting speed in a continuous casting machine is preferably 1.0 to 3.0 m/min.

連続鋳造法により素材を製造する場合さらに、鋳型内において、溶鋼を電磁撹拌するのが好ましい。具体的には、鋳型内の電磁撹拌を、電流値330~450Aとして実施することにより、素材中にAl酸化物の集積帯が形成されにくくなる。鋳型内での電磁撹拌における電流値が低すぎれば、溶鋼の撹拌が不足して、素材中にAl酸化物の集積帯が形成する場合がある。この場合、製造された鋼材中に粗大Al酸化物が多数含有し、鋼材の耐SSC性が低下する。一方、鋳型内での電磁撹拌における電流値が高すぎれば、製造設備に負荷がかかりすぎる場合がある。したがって、本実施形態では、鋳型内の電磁撹拌を、電流値330~450Aとするのが好ましい。以上の方法により、溶鋼を鋳造して、素材を製造する。 When producing a material using the continuous casting method, it is preferable to further electromagnetically stir the molten steel in the mold. Specifically, by performing electromagnetic stirring in the mold at a current value of 330 to 450 A, it becomes less likely that an aluminum oxide accumulation zone will form in the material. If the current value for electromagnetic stirring in the mold is too low, the molten steel will not be stirred sufficiently, and an aluminum oxide accumulation zone may form in the material. In this case, the produced steel will contain a large amount of coarse aluminum oxide, reducing the SSC resistance of the steel. On the other hand, if the current value for electromagnetic stirring in the mold is too high, it may place too much strain on the manufacturing equipment. Therefore, in this embodiment, it is preferable to electromagnetically stir in the mold at a current value of 330 to 450 A. Molten steel is cast using the above method to produce a material.

[熱間加工工程]
熱間加工工程では、準備された素材を熱間加工して中間鋼材を製造する。鋼材が継目無鋼管である場合、中間鋼材は素管に相当する。始めに、ビレットを加熱炉で加熱する。加熱温度は特に限定されないが、たとえば、1100~1300℃である。加熱炉から抽出されたビレットに対して熱間加工を実施して、素管(継目無鋼管)を製造する。熱間加工の方法は、特に限定されず、周知の方法でよい。
[Hot working process]
In the hot working process, the prepared material is hot worked to produce an intermediate steel material. When the steel material is a seamless steel pipe, the intermediate steel material corresponds to a mother pipe. First, the billet is heated in a heating furnace. The heating temperature is not particularly limited, but is, for example, 1100 to 1300°C. The billet extracted from the heating furnace is hot worked to produce a mother pipe (seamless steel pipe). The hot working method is not particularly limited, and a well-known method may be used.

たとえば、熱間加工としてマンネスマン法を実施して、素管を製造してもよい。この場合、穿孔機により丸ビレットを穿孔圧延する。穿孔圧延する場合、穿孔比は特に限定されないが、たとえば、1.0~4.0である。穿孔圧延された丸ビレットをさらに、マンドレルミル、レデューサー、サイジングミル等により熱間圧延して素管にする。熱間加工工程での累積の減面率はたとえば、20~70%である。 For example, a mother pipe may be manufactured by carrying out the Mannesmann process as hot working. In this case, a round billet is pierced and rolled using a piercing mill. When piercing and rolling, the piercing ratio is not particularly limited, but is, for example, 1.0 to 4.0. The pierced and rolled round billet is further hot rolled using a mandrel mill, reducer, sizing mill, etc. to produce a mother pipe. The cumulative area reduction rate in the hot working process is, for example, 20 to 70%.

他の熱間加工方法を実施して、ビレットから素管を製造してもよい。たとえば、カップリングのように短尺の厚肉鋼材である場合、エルハルト法等の鍛造により素管を製造してもよい。以上の工程により素管が製造される。素管の肉厚は特に限定されないが、たとえば、9~60mmである。 Other hot working methods may also be used to produce a blank pipe from the billet. For example, in the case of short, thick-walled steel material such as a coupling, the blank pipe may be produced by forging using the Erhardt method or other methods. The blank pipe is produced through the above process. The wall thickness of the blank pipe is not particularly limited, but is, for example, 9 to 60 mm.

鋼材が丸鋼の場合、初めに、素材を加熱炉で加熱する。加熱温度は特に限定されないが、たとえば、1100~1300℃である。加熱炉から抽出された素材に対して熱間加工を実施して、軸方向に垂直な断面が円形の中間鋼材を製造する。熱間加工はたとえば、分塊圧延機による分塊圧延、又は、連続圧延機による熱間圧延である。連続圧延機は、上下方向に並んで配置された一対の孔型ロールを有する水平スタンドと、水平方向に並んで配置された一対の孔型ロールを有する垂直スタンドとが交互に配列されている。 When the steel material is round steel, the material is first heated in a heating furnace. There are no particular restrictions on the heating temperature, but it is, for example, 1100 to 1300°C. The material extracted from the heating furnace is hot processed to produce intermediate steel material with a circular cross section perpendicular to the axial direction. Hot processing is, for example, blooming using a blooming mill, or hot rolling using a continuous rolling mill. A continuous rolling mill has an alternating arrangement of horizontal stands each having a pair of grooved rolls arranged side by side in the vertical direction, and vertical stands each having a pair of grooved rolls arranged side by side in the horizontal direction.

鋼材が鋼板の場合、初めに、素材を加熱炉で加熱する。加熱温度は特に限定されないが、たとえば、1100~1300℃である。加熱炉から抽出された素材に対して、分塊圧延機、及び、連続圧延機を用いて熱間圧延を実施して、鋼板形状の中間鋼材を製造する。 When the steel material is a steel plate, the raw material is first heated in a heating furnace. The heating temperature is not particularly limited, but is, for example, 1100 to 1300°C. The raw material extracted from the heating furnace is hot rolled using a blooming mill and a continuous rolling mill to produce intermediate steel in the shape of a steel plate.

熱間加工により製造された素管は空冷されてもよい(As-Rolled)。熱間加工により製造された素管は、常温まで冷却せずに、熱間加工後に直接焼入れを実施してもよく、熱間加工後に補熱(再加熱)した後、焼入れを実施してもよい。 The mother pipe produced by hot working may be air-cooled (as-rolled). The mother pipe produced by hot working may be quenched directly after hot working without being cooled to room temperature, or may be quenched after being reheated after hot working.

熱間加工後に直接焼入れ、又は、補熱した後焼入れを実施する場合、焼入れ途中に冷却の停止、又は、緩冷却を実施してもよい。この場合、素管に焼割れが発生するのを抑制できる。熱間加工後に直接焼入れ、又は、補熱した後焼入れを実施する場合さらに、焼入れ後であって次工程の熱処理前に、応力除去焼鈍(SR)を実施してもよい。この場合、素管の残留応力が除去される。 When quenching is performed directly after hot working, or after reheating and then quenching, cooling may be stopped or slow cooling may be performed during quenching. In this case, the occurrence of quench cracks in the mother pipe can be suppressed. When quenching is performed directly after hot working, or after reheating and then quenching, stress relief annealing (SR) may also be performed after quenching and before the next heat treatment step. In this case, residual stress in the mother pipe is removed.

以上のとおり、熱間加工工程では、準備された素材を熱間加工して、中間鋼材を製造する。以下、焼入れ工程について詳述する。 As described above, in the hot working process, the prepared material is hot worked to produce intermediate steel. The quenching process is described in detail below.

[焼入れ工程]
焼入れ工程では、準備された中間鋼材(素管)に対して、焼入れを実施する。本明細書において、「焼入れ」とは、A3点以上の中間鋼材を急冷することを意味する。好ましい焼入れ温度は800~1000℃である。焼入れ温度が高すぎれば、旧γ粒の結晶粒が粗大になり、鋼材の耐SSC性が低下する場合がある。したがって、焼入れ温度は800~1000℃であるのが好ましい。
[Quenching process]
In the quenching process, the prepared intermediate steel material (blank pipe) is quenched. In this specification, "quenching" means rapidly cooling the intermediate steel material at or above the A3 point. The preferred quenching temperature is 800 to 1000°C. If the quenching temperature is too high, the prior γ grains may become coarse, which may reduce the SSC resistance of the steel material. Therefore, the quenching temperature is preferably 800 to 1000°C.

本明細書において、焼入れ温度とは、熱間加工後に直接焼入れを実施する場合、最終の熱間加工を実施する装置の出側に設置された温度計で測定された、中間鋼材の表面温度に相当する。焼入れ温度とはさらに、熱間加工後に補熱又は再加熱した後、焼入れを実施する場合、補熱又は再加熱を実施する炉の温度に相当する。In this specification, the quenching temperature corresponds to the surface temperature of the intermediate steel material measured with a thermometer installed at the outlet of the equipment that performs the final hot working, when quenching is performed directly after hot working. Furthermore, when quenching is performed after supplementary heating or reheating after hot working, the quenching temperature corresponds to the temperature of the furnace where supplementary heating or reheating is performed.

焼入れ方法はたとえば、焼入れ開始温度から中間鋼材(素管)を連続的に冷却し、素管の表面温度を連続的に低下させる。連続冷却処理の方法は特に限定されず、周知の方法でよい。連続冷却処理の方法はたとえば、水槽に素管を浸漬して冷却する方法や、シャワー水冷又はミスト冷却により素管を加速冷却する方法である。 The quenching method involves, for example, continuously cooling the intermediate steel material (raw pipe) from the quenching start temperature, thereby continuously lowering the surface temperature of the raw pipe. The method of continuous cooling is not particularly limited and may be any well-known method. Examples of continuous cooling methods include immersing the raw pipe in a water tank for cooling, or accelerating the cooling of the raw pipe by shower water cooling or mist cooling.

焼入れ時の冷却速度が遅すぎれば、マルテンサイト及びベイナイト主体のミクロ組織とならず、本実施形態で規定する機械的特性(1034超~1172MPaの降伏強度)が得られない。この場合さらに、優れた耐SSC性が得られない。 If the cooling rate during quenching is too slow, the microstructure will not be primarily martensite and bainite, and the mechanical properties specified in this embodiment (yield strength of over 1034 to 1172 MPa) will not be obtained. In this case, excellent SSC resistance will also not be obtained.

したがって、上述のとおり、本実施形態による鋼材の製造方法では、焼入れ時に中間鋼材を急冷する。具体的には、焼入れ工程において、焼入れ時の中間鋼材(素管)の表面温度が800~500℃の範囲における平均冷却速度を、焼入れ時冷却速度CR800-500と定義する。より具体的には、焼入れ時冷却速度CR800-500は、焼入れされる中間鋼材の断面内で最も遅く冷却される部位(たとえば、両表面を強制冷却する場合、中間鋼材厚さの中心部)において測定された温度から決定される。 Therefore, as described above, in the steel manufacturing method according to this embodiment, the intermediate steel is rapidly cooled during quenching. Specifically, in the quenching process, the average cooling rate in the range of 800 to 500°C in the surface temperature of the intermediate steel (blank pipe) during quenching is defined as the cooling rate during quenching CR 800-500 . More specifically, the cooling rate during quenching CR 800-500 is determined from the temperature measured at the location within the cross section of the intermediate steel to be quenched that cools the slowest (for example, the center of the thickness of the intermediate steel when both surfaces are forcibly cooled).

好ましい焼入れ時冷却速度CR800-500は300℃/分以上である。より好ましい焼入れ時冷却速度CR800-500の下限は450℃/分であり、さらに好ましくは600℃/分である。焼入れ時冷却速度CR800-500の上限は特に規定しないが、たとえば、60000℃/分である。 The preferred cooling rate during quenching, CR 800-500 , is 300°C/min or more. The lower limit of the cooling rate during quenching, CR 800-500 , is more preferably 450°C/min, and even more preferably 600°C/min. The upper limit of the cooling rate during quenching, CR 800-500, is not particularly specified, but is, for example, 60,000°C/min.

好ましくは、素管に対してオーステナイト域での加熱を複数回実施した後、焼入れを実施する。この場合、焼入れ前のオーステナイト粒が微細化されるため、鋼材の耐SSC性が高まる。複数回焼入れを実施することにより、オーステナイト域での加熱を複数回繰り返してもよいし、焼準及び焼入れを実施することにより、オーステナイト域での加熱を複数回繰り返してもよい。また、焼入れと後述する焼戻しとを組合せて、複数回実施してもよい。すなわち、複数回の焼入れ焼戻しを実施してもよい。この場合、鋼材の耐SSC性がさらに高まる。以下、焼戻し工程について詳述する。 Preferably, the mother pipe is heated multiple times in the austenite region and then quenched. In this case, the austenite grains before quenching are refined, thereby improving the SSC resistance of the steel material. By quenching multiple times, heating in the austenite region may be repeated multiple times, or by performing normalizing and quenching, heating in the austenite region may be repeated multiple times. Quenching and tempering, as described below, may also be combined and performed multiple times. In other words, quenching and tempering may be performed multiple times. In this case, the SSC resistance of the steel material is further improved. The tempering process is described in detail below.

[焼戻し工程]
焼戻し工程では、上述の焼入れが実施された素管に対して、焼戻しを実施する。本明細書において、「焼戻し」とは、焼入れ後の中間鋼材をAc1点未満の温度で再加熱して、保持することを意味する。ここで、焼戻し温度とは、焼入れ後の中間鋼材を加熱して、保持する際の炉の温度に相当する。焼戻し時間とは、中間鋼材を焼戻し温度で保持する時間を意味する。
[Tempering process]
In the tempering process, the quenched mother pipe is tempered. In this specification, "tempering" means reheating the quenched intermediate steel material to a temperature below the A c1 point and holding the temperature. The tempering temperature corresponds to the furnace temperature when the quenched intermediate steel material is heated and held. The tempering time means the time for which the intermediate steel material is held at the tempering temperature.

焼戻し温度は、継目無鋼管の化学組成、及び、得ようとする降伏強度に応じて適宜調整する。つまり、本実施形態の化学組成を有する素管に対して、焼戻し温度を調整して、継目無鋼管の降伏強度を1034超~1172MPaに調整する。なお、当業者であれば、焼戻し温度を調整して、継目無鋼管の降伏強度を1034超~1172MPaに調整することは、当然に可能である。具体的に、本実施形態による焼戻し工程において、好ましい焼戻し温度は640~660℃である。 The tempering temperature is adjusted appropriately depending on the chemical composition of the seamless steel pipe and the desired yield strength. In other words, for a base pipe having the chemical composition of this embodiment, the tempering temperature is adjusted to adjust the yield strength of the seamless steel pipe to greater than 1034 to 1172 MPa. It is naturally possible for a person skilled in the art to adjust the yield strength of a seamless steel pipe to greater than 1034 to 1172 MPa by adjusting the tempering temperature. Specifically, in the tempering process according to this embodiment, the preferred tempering temperature is 640 to 660°C.

焼戻し時間が短すぎれば、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイト主体のミクロ組織が得られない場合がある。一方、焼戻し時間が長すぎれば、上記効果は飽和する。したがって、本実施形態の焼戻し工程において、焼戻し時間は10~90分とするのが好ましい。焼戻し時間のより好ましい下限は15分である。焼戻し時間のより好ましい上限は80分である。 If the tempering time is too short, a microstructure mainly composed of tempered martensite and tempered bainite may not be obtained. On the other hand, if the tempering time is too long, the above effects will saturate. Therefore, in the tempering process of this embodiment, the tempering time is preferably 10 to 90 minutes. A more preferred lower limit for the tempering time is 15 minutes. A more preferred upper limit for the tempering time is 80 minutes.

以上の製造方法によって、本実施形態による鋼材を製造することができる。なお、上述の製造方法では、一例として継目無鋼管の製造方法を説明した。しかしながら、本実施形態による鋼材は、鋼板や他の形状であってもよい。鋼板や他の形状の製造方法も、上述の製造方法と同様に、たとえば、準備工程と、焼入れ工程と、焼戻し工程とを備える。さらに、上述の製造方法は一例であり、他の製造方法によって製造されてもよい。 The steel material according to this embodiment can be manufactured using the above manufacturing method. Note that the above manufacturing method has been described as an example of a method for manufacturing a seamless steel pipe. However, the steel material according to this embodiment may be a steel plate or other shape. Similar to the above manufacturing method, manufacturing methods for steel plate or other shapes also include, for example, a preparation process, a quenching process, and a tempering process. Furthermore, the above manufacturing method is an example, and the steel material may be manufactured using other manufacturing methods.

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。 The present invention will now be explained in more detail with reference to the following examples.

表1-1及び表1-2に示す化学組成を有する溶鋼を製造した。なお、表1-2中の「-」は、各元素の含有量が不純物レベルであることを意味する。具体的に、鋼AのCu含有量、Ni含有量、及び、W含有量は、小数第三位を四捨五入して、0%であったことを意味する。さらに、鋼AのCa含有量、Mg含有量、Zr含有量、及び、希土類元素(REM)含有量は、小数第五位を四捨五入して、0%であったことを意味する。 Molten steel was produced having the chemical composition shown in Tables 1-1 and 1-2. Note that "-" in Table 1-2 indicates that the content of each element was at the impurity level. Specifically, the Cu content, Ni content, and W content of Steel A were rounded to two decimal places to mean 0%. Furthermore, the Ca content, Mg content, Zr content, and rare earth element (REM) content of Steel A were rounded to five decimal places to mean 0%.

上記溶鋼を用いて、連続鋳造法によって丸ビレットを製造した。連続鋳造法において、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を導入する際、タンディッシュの開口部上方に、底面の無い錐体状に加工した金属板を、取鍋のノズルの直下に頂点が来るように配置した。タンディッシュの開口部上方に、上記形状の金属板を配置したか否かを、表2に示す。具体的に、タンディッシュの開口部上方に、上記形状の金属板を配置した場合、表2の「金属板」欄に「A」と示す。タンディッシュの開口部上方に、上記形状の金属板を配置しなかった場合、表2の「金属板」欄に「B」と示す。なお、タンディッシュの開口部上方に配置した、上記形状の金属板は、アルミニウム板とした。具体的に、厚さ2mmのアルミニウム板を3枚重ねて使用した。また、金属板を配置した場合、ノズルからSi酸化物が排出された後、溶鋼が排出される前に、先端にフックの形成された棒を用いてノズルの下方から金属板を除去した。さらに、表2に記載の鋳造速度で、溶鋼から丸ビレットに鋳造した。なお、このとき、鋳型内に対して、表2に記載の電流値で電磁撹拌を実施した。The molten steel was used to produce round billets by continuous casting. During continuous casting, when molten steel was introduced from the ladle into the tundish, a metal plate processed into a baseless cone shape was placed above the opening of the tundish, with its apex positioned directly below the nozzle of the ladle. Table 2 indicates whether or not a metal plate of the above shape was placed above the opening of the tundish. Specifically, when a metal plate of the above shape was placed above the opening of the tundish, an "A" is indicated in the "Metal Plate" column of Table 2. When a metal plate of the above shape was not placed above the opening of the tundish, a "B" is indicated in the "Metal Plate" column of Table 2. The metal plate of the above shape placed above the opening of the tundish was an aluminum plate. Specifically, three 2 mm thick aluminum plates were used, stacked one on top of the other. When a metal plate was placed, it was removed from below the nozzle using a rod with a hook at its tip after silicon oxide was discharged from the nozzle and before the molten steel was discharged. Furthermore, the molten steel was cast into a round billet at the casting speed shown in Table 2. At this time, electromagnetic stirring was carried out in the mold at the current value shown in Table 2.

製造した各試験番号の丸ビレットを1250℃で1時間保持した後、マンネスマン-マンドレル方式による熱間圧延を実施して、各試験番号の素管(継目無鋼管)を製造した。さらに、得られた各試験番号の素管に対して、焼入れを実施した。具体的には、各試験番号の素管を、表2の「焼入れ工程」欄に記載の温度(℃)で時間(分)だけ保持した後、シャワー水冷による焼入れを実施した。また、試験番号3については、上述の焼入れを実施した後、900℃で10分だけ保持した後、シャワー水冷による焼入れをさらに実施した。なお、各試験番号において、焼入れ時冷却速度CR800-500は、いずれも480~30000℃/分の範囲内であった。ここで、焼入れ工程の温度(℃)は、素管を加熱した熱処理炉の温度(℃)とした。さらに、焼入れ工程の時間(分)は、素管を焼入れ温度で保持した時間(分)とした。 The produced round billet for each test number was held at 1,250°C for 1 hour and then hot-rolled using the Mannesmann-mandrel method to produce a mother pipe (seamless steel pipe) for each test number. The resulting mother pipe for each test number was then quenched. Specifically, the mother pipe for each test number was held at the temperature (°C) for the time (minutes) listed in the "Quenching Process" column of Table 2, followed by quenching by shower water cooling. For test number 3, after the above-mentioned quenching, the mother pipe was held at 900°C for 10 minutes, followed by further quenching by shower water cooling. The cooling rate during quenching, CR 800-500 , for each test number was within the range of 480 to 30,000°C/min. The temperature (°C) in the quenching process was the temperature (°C) of the heat treatment furnace in which the mother pipe was heated. The time (minutes) in the quenching process was the time (minutes) the mother pipe was held at the quenching temperature.

得られた各試験番号の素管に対して、焼戻しを実施した。具体的には、各試験番号の素管を、表2の「焼戻し工程」欄に記載の温度(℃)で時間(分)だけ保持する焼戻しを実施した。ここで、表2に記載の焼戻しの温度(℃)は、素管を加熱した焼戻し炉の温度(℃)とした。さらに、表2に記載の焼戻しの時間(分)は、素管を焼戻し温度で保持した時間(分)とした。以上の製造工程により、各試験番号の継目無鋼管を得た。 The obtained blank pipes of each test number were tempered. Specifically, the blank pipes of each test number were tempered by holding them at the temperature (°C) for the time (minutes) listed in the "Tempering Process" column of Table 2. Here, the tempering temperature (°C) listed in Table 2 is the temperature (°C) of the tempering furnace in which the blank pipes were heated. Furthermore, the tempering time (minutes) listed in Table 2 is the time (minutes) the blank pipes were held at the tempering temperature. Through the above manufacturing process, seamless steel pipes of each test number were obtained.

[評価試験]
上記の焼戻し後の各試験番号の継目無鋼管に対して、以下に説明する引張試験、粗大Al酸化物及び粗大Si酸化物の個数密度測定試験、及び、耐SSC性試験を実施した。
[Evaluation test]
The seamless steel pipes having the respective test numbers after tempering were subjected to a tensile test, a test for measuring the number density of coarse Al oxides and coarse Si oxides, and an SSC resistance test, all of which will be described below.

[引張試験]
各試験番号の継目無鋼管に対して、引張試験を実施して、降伏強度を求めた。引張試験はASTM E8/E8M(2021)に準拠して行った。各試験番号の継目無鋼管の肉厚中央部から、平行部直径8.9mm、標点距離35.6mmの丸棒試験片を作製した。丸棒試験片の軸方向は、継目無鋼管の管軸方向と平行であった。作製した丸棒試験片を用いて、常温(25℃)、大気中にて引張試験を実施して、各試験番号の継目無鋼管の降伏強度(MPa)を得た。なお、本実施例では、引張試験で得られた0.65%伸び時の応力(0.65%耐力)を、降伏強度と定義した。得られた降伏強度(MPa)を「YS(MPa)」として表3に示す。
[Tensile test]
A tensile test was conducted on each seamless steel pipe to determine its yield strength. The tensile test was conducted in accordance with ASTM E8/E8M (2021). A round bar test specimen with a parallel section diameter of 8.9 mm and a gauge length of 35.6 mm was prepared from the center of the wall thickness of each seamless steel pipe. The axial direction of the round bar test specimen was parallel to the axial direction of the seamless steel pipe. A tensile test was conducted at room temperature (25°C) in air using the prepared round bar test specimen to obtain the yield strength (MPa) of each seamless steel pipe. In this example, the stress at 0.65% elongation (0.65% proof stress) obtained in the tensile test was defined as the yield strength. The obtained yield strength (MPa) is shown in Table 3 as "YS (MPa)."

[粗大Al酸化物及び粗大Si酸化物の個数密度測定試験]
各試験番号の継目無鋼管に対して、粗大Al酸化物及び粗大Si酸化物の個数密度測定試験を実施して、長径5.0μm以上のAl酸化物(粗大Al酸化物)、及び、長径5.0μm以上のSi酸化物(粗大Si酸化物)の個数密度を求めた。各試験番号の継目無鋼管の肉厚中央部から作製した試験片を用いて、上述の方法で、粗大Al酸化物及び粗大Si酸化物の個数密度を求めた。得られた粗大Al酸化物の個数密度(個/200mm2)を、表3の「粗大Al酸化物(個/200mm2)」欄に示す。得られた粗大Si酸化物の個数密度(個/200mm2)を、表3の「粗大Si酸化物(個/200mm2)」欄に示す。
[Number density measurement test of coarse Al oxides and coarse Si oxides]
A number density measurement test for coarse Al oxides and coarse Si oxides was conducted on the seamless steel pipes of each test number to determine the number densities of Al oxides (coarse Al oxides) with a major diameter of 5.0 μm or more and Si oxides (coarse Si oxides) with a major diameter of 5.0 μm or more. The number densities of coarse Al oxides and coarse Si oxides were determined by the above-described method using test specimens prepared from the central portion of the wall thickness of the seamless steel pipes of each test number. The obtained number densities (particles/200 mm2 ) of coarse Al oxides are shown in the "Coarse Al oxides (particles/200 mm2 ) " column of Table 3. The obtained number densities (particles/200 mm2 ) of coarse Si oxides are shown in the "Coarse Si oxides (particles/200 mm2 )" column of Table 3.

[耐SSC性試験]
各試験番号の継目無鋼管に対して、NACE TM0177-2016 Method Aに準拠した方法で耐SSC性試験を実施して、耐SSC性を評価した。具体的には、各試験番号の継目無鋼管の肉厚中央部から、径6.35mm、平行部の長さ25.4mmの丸棒試験片を作製した。作製した試験片のうち3本に対して、耐SSC性試験を実施した。なお、試験片の軸方向は、管軸方向に平行であった。
[SSC resistance test]
For each seamless steel pipe with each test number, an SSC resistance test was performed in accordance with NACE TM0177-2016 Method A to evaluate the SSC resistance. Specifically, a round bar test piece with a diameter of 6.35 mm and a parallel portion length of 25.4 mm was prepared from the center of the wall thickness of each seamless steel pipe with each test number. The SSC resistance test was performed on three of the prepared test pieces. The axial direction of the test piece was parallel to the pipe axis direction.

各試験番号の丸棒試験片の軸方向に引張応力を負荷した。このとき、与えられる応力が各鋼板の実降伏応力の90%になるように調整した。試験溶液は、塩酸でpH5.0に調整した、5.0質量%塩化ナトリウムと0.4質量%酢酸ナトリウムとの混合水溶液(NACE solution D)を用いた。3つの試験容器に24℃の試験溶液をそれぞれ注入し、試験浴とした。応力が付加された3本の丸棒試験片を、1本ずつ異なる試験容器の試験浴に浸漬した。各試験浴を脱気した後、0.01atmのH2Sガスと0.99atmのCO2ガスとの混合ガスを試験浴に吹き込み、試験浴に飽和させた。混合ガスが飽和した試験浴を、24℃で720時間保持した。 Tensile stress was applied to the round bar specimens of each test number in the axial direction. The applied stress was adjusted to 90% of the actual yield stress of each steel plate. The test solution used was a mixed aqueous solution of 5.0 mass% sodium chloride and 0.4 mass% sodium acetate (NACE solution D), adjusted to pH 5.0 with hydrochloric acid. The test solution at 24°C was poured into three test vessels to form test baths. The three stressed round bar specimens were immersed in the test baths of different test vessels. After degassing each test bath, a mixed gas of 0.01 atm H2S gas and 0.99 atm CO2 gas was blown into the test bath to saturate it. The test baths saturated with the mixed gas were maintained at 24°C for 720 hours.

720時間保持後の各試験番号の丸棒試験片に対して、硫化物応力割れ(SSC)の発生の有無を観察した。具体的には、720時間保持後の丸棒試験片を、肉眼で観察した。各試験番号について、3本の丸棒試験片のうちSSCが発生した本数を、表3の「SSC発生本数(本)」欄に示す。After 720 hours of holding, the round bar test specimens of each test number were observed for the occurrence of sulfide stress cracking (SSC). Specifically, after 720 hours of holding, the round bar test specimens were visually inspected. For each test number, the number of round bar test specimens in which SSC occurred out of the three test specimens is shown in the "Number of SSC-Induced Specimens" column in Table 3.

[評価結果]
表1-1、表1-2、表2、及び、表3を参照して、試験番号1~12の継目無鋼管の化学組成は適切であり、製造方法も上述の好ましい条件を満たしていた。その結果、これらの継目無鋼管は、降伏強度が1034超~1172MPaであり、粗大Al酸化物の個数密度が30個/200mm2未満であり、さらに、粗大Si酸化物の個数密度が5個/200mm2以下であった。その結果、これらの継目無鋼管は、耐SSC性試験において、SSC発生本数が0本となった。すなわち、試験番号1~12の継目無鋼管は、1034超~1172MPaの降伏強度と、優れた耐SSC性とを有していた。なお、これらの継目無鋼管は、ミクロ組織において、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率の合計が90%以上であると判断した。
[Evaluation results]
With reference to Tables 1-1, 1-2, 2, and 3, the seamless steel pipes of test numbers 1 to 12 had appropriate chemical compositions, and their manufacturing methods also satisfied the above-mentioned preferred conditions. As a result, these seamless steel pipes had yield strengths of more than 1034 to 1172 MPa, coarse Al oxide number densities of less than 30 particles/200 mm² , and coarse Si oxide number densities of 5 particles/200 mm² or less. As a result, the number of SSC occurrences in these seamless steel pipes was zero in the SSC resistance test. That is, the seamless steel pipes of test numbers 1 to 12 had yield strengths of more than 1034 to 1172 MPa and excellent SSC resistance. It was determined that the sum of the volume fractions of tempered martensite and tempered bainite in the microstructure of these seamless steel pipes was 90% or more.

一方、試験番号13及び14の継目無鋼管は、製鋼工程における鋳造速度が速すぎた。その結果、これらの継目無鋼管は、粗大Al酸化物の個数密度が30個/200mm2以上となった。その結果、これらの継目無鋼管は、耐SSC性試験においてSSC発生本数が1本以上となり、優れた耐SSC性を有していなかった。 On the other hand, the casting speed in the steelmaking process for the seamless steel pipes of test numbers 13 and 14 was too fast. As a result, the number density of coarse Al oxides in these seamless steel pipes was 30 particles/200 mm2 or more . As a result, the number of SSC occurrences in these seamless steel pipes was one or more in the SSC resistance test, and these seamless steel pipes did not have excellent SSC resistance.

試験番号15~17の継目無鋼管は、製鋼工程において金属板を使用しなかった。その結果、これらの継目無鋼管は、粗大Si酸化物の個数密度が5個/200mm2を超えた。その結果、これらの継目無鋼管は、耐SSC性試験においてSSC発生本数が1本以上となり、優れた耐SSC性を有していなかった。 For seamless steel pipes of test numbers 15 to 17, no metal plate was used in the steelmaking process. As a result, the number density of coarse Si oxides in these seamless steel pipes exceeded 5 particles/200 mm2 . As a result, these seamless steel pipes showed one or more SSC occurrences in the SSC resistance test, and did not have excellent SSC resistance.

試験番号18の継目無鋼管は、O含有量が高すぎた。その結果、この継目無鋼管は、耐SSC性試験においてSSC発生本数が1本以上となり、優れた耐SSC性を有していなかった。 The seamless steel pipe of test number 18 had an excessively high O content. As a result, this seamless steel pipe experienced one or more SSC occurrences in the SSC resistance test, and did not have excellent SSC resistance.

試験番号19の継目無鋼管は、Mo含有量が低すぎた。その結果、この継目無鋼管は、耐SSC性試験においてSSC発生本数が1本以上となり、優れた耐SSC性を有していなかった。 The seamless steel pipe of test number 19 had an excessively low Mo content. As a result, this seamless steel pipe experienced one or more SSC occurrences in the SSC resistance test, and did not have excellent SSC resistance.

試験番号20の継目無鋼管は、S含有量が高すぎた。その結果、この継目無鋼管は、耐SSC性試験においてSSC発生本数が1本以上となり、優れた耐SSC性を有していなかった。 The seamless steel pipe of test number 20 had an excessively high S content. As a result, this seamless steel pipe experienced one or more SSC occurrences in the SSC resistance test, and did not have excellent SSC resistance.

以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示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更して実施することができる。 The above describes embodiments of the present disclosure. However, the above-described embodiments are merely examples for implementing the present disclosure. Therefore, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented by modifying the above-described embodiments as appropriate within the scope of the spirit of the present disclosure.

Claims (3)

鋼材であって、
質量%で、
C:0.15~0.45%、
Si:0.05~1.00%、
Mn:0.05~1.00%、
P:0.030%以下、
S:0.0050%以下、
Al:0.005~0.100%、
Cr:0.30~1.50%、
Mo:0.40~2.00%、
Ti:0.002~0.020%、
Nb:0.002~0.100%、
V:0.05~0.30%、
B:0.0005~0.0040%、
N:0.0100%以下、
O:0.0040%以下、
Cu:0~0.50%、
Ni:0~0.50%、
W:0~0.50%、
Ca:0~0.0100%、
Mg:0~0.0100%、
Zr:0~0.0100%、
希土類元素:0~0.0100%、及び、
残部がFe及び不純物からなり、
降伏強度が1034超~1172MPaであり、
前記鋼材のミクロ組織において、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率の合計が90%以上であり、
前記鋼材中において、
質量%で、Al含有量が20%以上であり、O含有量が10%以上であり、長径が5.0μm以上のAl酸化物の個数密度が、30個/200mm未満であり、
質量%で、Al含有量が20%未満であり、Si含有量が20%以上であり、O含有量が10%以上であり、長径が5.0μm以上のSi酸化物の個数密度が、5個/200mm以下である、
鋼材。
A steel material,
In mass%,
C: 0.15-0.45%,
Si: 0.05-1.00%,
Mn: 0.05-1.00%,
P: 0.030% or less,
S: 0.0050% or less,
Al: 0.005-0.100%,
Cr: 0.30-1.50%,
Mo: 0.40-2.00%,
Ti: 0.002 to 0.020%,
Nb: 0.002-0.100%,
V: 0.05-0.30%,
B: 0.0005-0.0040%,
N: 0.0100% or less,
O: 0.0040% or less,
Cu: 0 to 0.50%,
Ni: 0 to 0.50%,
W: 0-0.50%,
Ca: 0-0.0100%,
Mg: 0 to 0.0100%,
Zr: 0 to 0.0100%,
Rare earth elements: 0 to 0.0100%, and
the balance being Fe and impurities;
The yield strength is greater than 1034 to 1172 MPa,
In the microstructure of the steel material, the total volume fraction of tempered martensite and tempered bainite is 90% or more,
In the steel material,
The Al content is 20% or more, the O content is 10% or more, and the number density of Al oxide particles having a major axis of 5.0 μm or more is less than 30 particles/200 mm2 , in terms of mass %,
In terms of mass%, the Al content is less than 20%, the Si content is 20% or more, and the O content is 10% or more, and the number density of Si oxides having a major axis of 5.0 μm or more is 5 pieces/200 mm2 or less.
Steel material.
請求項1に記載の鋼材であって、
Cu:0.01~0.50%、
Ni:0.01~0.50%、
W:0.01~0.50%、
Ca:0.0001~0.0100%、
Mg:0.0001~0.0100%、
Zr:0.0001~0.0100%、及び、
希土類元素:0.0001~0.0100%からなる群から選択される1元素以上を含有する、
鋼材。
The steel material according to claim 1,
Cu: 0.01 to 0.50%,
Ni: 0.01-0.50%,
W: 0.01-0.50%,
Ca: 0.0001-0.0100%,
Mg: 0.0001-0.0100%,
Zr: 0.0001 to 0.0100%, and
Rare earth elements: containing one or more elements selected from the group consisting of 0.0001 to 0.0100%;
Steel material.
請求項1又は請求項2に記載の鋼材であって、
前記鋼材は継目無鋼管である、
鋼材。
The steel material according to claim 1 or claim 2,
The steel material is a seamless steel pipe.
Steel material.
JP2025503427A 2023-08-07 2024-06-25 steel material Active JP7759016B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023128553 2023-08-07
JP2023128553 2023-08-07
PCT/JP2024/023045 WO2025033003A1 (en) 2023-08-07 2024-06-25 Steel material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2025033003A1 JPWO2025033003A1 (en) 2025-02-13
JP7759016B2 true JP7759016B2 (en) 2025-10-23

Family

ID=94534524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2025503427A Active JP7759016B2 (en) 2023-08-07 2024-06-25 steel material

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7759016B2 (en)
CN (1) CN121646649A (en)
AR (1) AR133422A1 (en)
MX (1) MX2026000567A (en)
WO (1) WO2025033003A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003245756A (en) 2002-02-25 2003-09-02 Nippon Steel Corp Tundish for continuous casting
WO2017149571A1 (en) 2016-02-29 2017-09-08 Jfeスチール株式会社 Low-alloy, high-strength seamless steel pipe for oil well
WO2018074109A1 (en) 2016-10-17 2018-04-26 Jfeスチール株式会社 High-strength seamless steel pipe for oil well and method for producing same
WO2019131036A1 (en) 2017-12-26 2019-07-04 Jfeスチール株式会社 Low alloy high strength seamless steel pipe for oil wells
JP7406177B1 (en) 2022-02-17 2023-12-27 日本製鉄株式会社 Steel suitable for use in sour environments
JP7633586B1 (en) 2023-04-06 2025-02-20 日本製鉄株式会社 Steel

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4135691B2 (en) 2004-07-20 2008-08-20 住友金属工業株式会社 Nitride inclusion control steel
JP4305681B2 (en) 2007-03-30 2009-07-29 住友金属工業株式会社 Seamless steel pipe manufacturing method
JP6468302B2 (en) 2016-03-10 2019-02-13 Jfeスチール株式会社 Material for steel pipe for high strength oil well and method for producing steel pipe for high strength oil well using the material

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003245756A (en) 2002-02-25 2003-09-02 Nippon Steel Corp Tundish for continuous casting
WO2017149571A1 (en) 2016-02-29 2017-09-08 Jfeスチール株式会社 Low-alloy, high-strength seamless steel pipe for oil well
WO2018074109A1 (en) 2016-10-17 2018-04-26 Jfeスチール株式会社 High-strength seamless steel pipe for oil well and method for producing same
WO2019131036A1 (en) 2017-12-26 2019-07-04 Jfeスチール株式会社 Low alloy high strength seamless steel pipe for oil wells
JP7406177B1 (en) 2022-02-17 2023-12-27 日本製鉄株式会社 Steel suitable for use in sour environments
JP7633586B1 (en) 2023-04-06 2025-02-20 日本製鉄株式会社 Steel

Also Published As

Publication number Publication date
CN121646649A (en) 2026-03-10
WO2025033003A1 (en) 2025-02-13
MX2026000567A (en) 2026-03-02
AR133422A1 (en) 2025-09-24
JPWO2025033003A1 (en) 2025-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11078558B2 (en) Steel material, oil-well steel pipe, and method for producing steel material
JP7406177B1 (en) Steel suitable for use in sour environments
JP7036238B2 (en) Steel material suitable for use in sour environment
WO2021199368A1 (en) Steel material
JP7036237B2 (en) Steel material suitable for use in sour environment
EP4134462A1 (en) Martensitic stainless seamless steel pipe
JP7633586B1 (en) Steel
JP6981527B2 (en) Steel material suitable for use in sour environment
JP7239086B1 (en) Martensitic stainless steel pipe
JP7759016B2 (en) steel material
US11905580B2 (en) Seamless steel pipe suitable for use in sour environment
JP7534676B2 (en) Steel
US12435401B2 (en) Steel material
JP7759015B2 (en) steel material
JP7741467B1 (en) Martensitic stainless steel
JP2024148631A (en) Steel
WO2026013963A1 (en) Martensitic stainless steel material
WO2025215963A1 (en) Steel material
WO2026094452A1 (en) Steel material
WO2025211036A1 (en) Steel material
JP2024125075A (en) Steel

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20250122

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20250122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250430

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250610

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250909

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250922

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7759016

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150