JPS622009B2 - - Google Patents
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- JPS622009B2 JPS622009B2 JP58130750A JP13075083A JPS622009B2 JP S622009 B2 JPS622009 B2 JP S622009B2 JP 58130750 A JP58130750 A JP 58130750A JP 13075083 A JP13075083 A JP 13075083A JP S622009 B2 JPS622009 B2 JP S622009B2
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/10—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
この発明は圧漬強度が高くかつ耐サワー性にす
ぐれた電縫鋼管を製造する方法である。 近年、ガス、オイルの油井はますます深くなる
傾向にあり、高圧漬型油井管の要求が年々高まり
つつある。更に、深井戸はすべてサワーガス環境
であるとする見解がある。たとえば9000ｍの深さ
では静水圧としても約900気圧となる。NACEの
定義では硫化水素分圧が0.05psi以上の環境をサ
ワーと呼ぶので、仮に5ppm以上含んでいれば
900気圧では分圧0.064psi以上となり、サワー環
境となつてしまう。 そこで深井戸の油井管には耐サワー性と耐圧漬
性の両方にすぐれていることが必須条件である。
ところが耐サワー性を向上するためには硬度や強
度を下げる必要であるが、耐圧漬性を向上するた
めには強度を上げる必要があり、従来の製法では
この両立は非常に困難であつた。従来より耐サワ
ー性と耐圧漬性の両方を満足するために焼入・焼
戻を行ない、その後のパイプの真直度、真円度を
向上させるために温間にて矯正しているが、歩留
が悪く製造コストが高い欠点を持つていた。 この発明では上記の欠点を解消するために、焼
入・焼戻を行なわずに逆に従来の常識では悪いと
考えられていたストレインエージングを利用する
ことにより、耐サワー性と耐圧漬性の両方にすぐ
れた高強度電縫油井管の製造方法を得ようとする
ものである。 この発明は上記のように熱間圧延を低温で行な
うことにより、結晶粒を微細化し、その後急冷と
低温捲取により固溶炭素及び固溶窒素を安定的に
保存し、更にパイプ成形時の塑性歪を従来より増
加させることにより多数の転位を導入し、その後
低温短時間の熱処理によりこの転位に固溶窒素や
固溶炭素が固着することを特徴とし、従来のよう
な焼入・焼戻を行なわない、耐サワー性と耐圧漬
性の両方にすぐれた高強度電縫鋼管の製造方法で
ある。 この発明の電縫鋼管の製造方法では、Ｃ：0.08
〜0.15％、Mn：1.0〜1.5％、Si：0.10〜0.25％、
Ｐ：0.001〜0.030％、Ｓ：0.020％以下、Nb：
0.05％以下、Ｖ：0.05％以下、Ti：0.030％以下
を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる
鋼を740〜830℃の温度で熱間圧延を行い、その後
の捲取るまでの平均冷却速度を15℃／sec〜50
℃／secとし、100〜500℃で捲取り、その後の電
縫鋼管成形時に長手方向歪量として３％〜10％に
なるように強圧下しながら造管し、その後に100
〜450℃に加熱して30秒、30分間保持するものと
する。 以下この発明を詳細に説明する。 圧漬圧力を向上するには降伏強度を上昇すれば
よいことは従来よりよく知られているが、単純に
降伏強度のみを上昇するとそれにともない引張強
さも上昇する。耐サワー性は引張強さの上昇によ
り低下するため、耐サワー性と耐圧漬性を両立す
るためには降伏強度が高く引張強さのなるべく低
いものがよいことになり、換言すれば降伏比（降
伏強度／引張強さ×100（％））を高くすることが
重要になる。更にそのバラツキをできるだけ小さ
くすることにより、耐サワー性と耐圧漬性の両方
を満足することができる。 そこでこの発明では熱間圧延及び冷却条件を制
限し、更に鋼管成形時の歪量と歪時効温度と時間
を制限することにより、高降伏比でしかもバラツ
キを極めて小さくコントロールすることにより、
耐サワー性と耐圧漬性の両立をはかるものであ
る。 先ず素材の成分について述べるると、この発明
はどのような素材成分でも適用可能であるが、次
のようにすればより効果的である。 Ｃは必要な強度の確保のために、0.08％以上必
要とし、0.15％を超えると熱延での急冷により中
間組織が発生するため、靭性が著しく悪化し、さ
らに降伏比も低下するため、0.08〜0.15％とす
る。Mnも必要な強度の確保のために1.0％以上必
要とし、1.5％超ではパーライトバンド組織の増
大、偏析の増大、中間組織の発生の点で望ましく
ない。Siも必要な強度の確保のために必要である
が、Mn／Siの関係から最低0.10％必要であり、
0.25％超になると溶接性を害するので0.10〜0.25
％とする。Ｐは偏析による靭性劣化のため低い方
が望ましく、0.030％超は望ましくない。又、Ｐ
を低下させるには、かなりの製造コストが必要で
あり、下限は0.001％とする。ＳはMnSの長く伸
ばされた介在物により、低温靭性が劣化するた
め、低い方が望ましく0.020％以下とする。Nb、
Ｖ、Ti等の析出型元素は必要な強度の確保のた
めに添加されるものであり、又、フエライト粒内
の析出強化による降伏強度の向上、並びにフエラ
イト粒の細粒化による降伏強度の向上に有効な元
素である。従つて、Nb：0.05％以下、Ｖ：0.05％
以下、Ti：0.03％以下の固溶限界値を添加する。 鋼片の製造は、造塊分塊圧延あるいは連続鋳造
のいずれによつてもよいが、連続鋳造法がより有
利である。 次に熱間圧延条件について述べると、熱間圧延
終了温度はなるべく低温が望ましい。その理由は
低温圧延してγ粒を細粒化した方が中間組織が発
生しにくく、この中間組織は降伏比を低下するの
で防止した方がよい。また、低温圧延した方がフ
エライト粒が細粒になり降伏比が上昇する。そこ
で熱間圧延終了温度を830℃以下とした。しかし
740℃未満ではフエライト粒の粗大化により降伏
比は上昇する。 次に冷却条件について述べる。冷却条件は強度
バラツキをミニマムにすることと、固溶炭素と固
溶窒素を保存することのためにきわめて重要であ
る。そこで平均冷却速度を15℃／sec〜50℃／sec
の急冷とした。この理由はパーライト変態をラン
ナウトテーブル上である一定速度で終了しておく
ことが強度バラツキを減少することであり、パー
ライト変態時に急冷することにより、固溶窒素、
固溶炭素を確保できることである。又、50℃／
sec超になるとベイナイト組織の発生により耐サ
ワー性に著しく悪影響を及ぼすので上限を50℃／
secとする。 次に捲取温度について述べると、100℃〜500℃
で捲取ることにより、固溶窒素、固溶炭素を安定
に確保できる。500℃超で捲取ると、窒素や炭素
は時効析出して後での歪時効に有効に働かない。 又、100℃未満になると強度が急激に上昇し、
捲取り能力の限界及び疵等の問題が発生し、好ま
しくなく従つて、下限を100℃とした。 次の電縫鋼管成形について述べる。この発明に
おける電縫鋼管成形の意味は、パイプ成形ではな
く後で行う歪時効のための歪を適当量導入するこ
とである。この歪量はパイプ長手方向の歪であ
る。それは油井管の引張試験がパイプ長手方向よ
り行なわれるためである。その長手方向歪ε３を
3.0％以上にすれば、第１図の示すごとく歪時効
を有効活用することができる。 歪時効に利用する転位を導入するという点で
は、歪量の制限はないが、10％超になると成形時
にロール疵等が生じるため、適正な範囲としては
最低限必要な３％から上限10％とする。 パイプ長手方向伸び率ε３は材料幅W0を決定
すれば決まるもので、従つてε３を３％以上にす
るようにW0を選べば安定した低降伏比の油井用
電縫鋼管が製造できる。その材料幅W0の決定に
ついて述べると次式から算出するものである。 すなわち、ε１：パイプ円周方向絞り率
（％）、ε２：パイプ肉厚方向増肉率（％）、ε
３：パイプ長手方向伸び率（％）、Ｄ：外径、
ｔ：肉厚、W0：材料幅とすると ε３＝｛ε１−ε２＋ε１ε２／（１−ε１）（１＋ε
２）｝ （×100（％）） …(1) ε２＝（３．９７／Ｄ−０．０４７６／ｔ）（×100（
％））…(2) ε１＝｛Ｗ０−π（Ｄ−ｔ）／π（Ｄ−ｔ）｝（×100
（％））…(3) の式が成り立ち上記式より材料幅W0をε３が３
％以上になるように決定するものである。尚、ε
３とε１は論理式であるがε２はミル固有の定数
を含んだ経験式である。 次に歪時効処理の条件について述べる。歪時効
処理条件は、固溶炭素量、固溶窒素量、歪量によ
り変化するが、温度は100〜450℃、時間は30秒か
ら30分間が最も良い。この中でも低温長時間側が
望ましいが、経済的理由をパイプ真円度、真直度
の変化の理由から、温度と時間のバランスを決定
することができる。 第１表に、パイプサイズ５1/2″×0.034″のサン
プル材を用いて試験を行なつた場合のその条件と
結果を本発明と比較材に分けて示した。圧漬値及
び耐サワー性共に本発明の範囲内であれば良好で
あつた。
ぐれた電縫鋼管を製造する方法である。 近年、ガス、オイルの油井はますます深くなる
傾向にあり、高圧漬型油井管の要求が年々高まり
つつある。更に、深井戸はすべてサワーガス環境
であるとする見解がある。たとえば9000ｍの深さ
では静水圧としても約900気圧となる。NACEの
定義では硫化水素分圧が0.05psi以上の環境をサ
ワーと呼ぶので、仮に5ppm以上含んでいれば
900気圧では分圧0.064psi以上となり、サワー環
境となつてしまう。 そこで深井戸の油井管には耐サワー性と耐圧漬
性の両方にすぐれていることが必須条件である。
ところが耐サワー性を向上するためには硬度や強
度を下げる必要であるが、耐圧漬性を向上するた
めには強度を上げる必要があり、従来の製法では
この両立は非常に困難であつた。従来より耐サワ
ー性と耐圧漬性の両方を満足するために焼入・焼
戻を行ない、その後のパイプの真直度、真円度を
向上させるために温間にて矯正しているが、歩留
が悪く製造コストが高い欠点を持つていた。 この発明では上記の欠点を解消するために、焼
入・焼戻を行なわずに逆に従来の常識では悪いと
考えられていたストレインエージングを利用する
ことにより、耐サワー性と耐圧漬性の両方にすぐ
れた高強度電縫油井管の製造方法を得ようとする
ものである。 この発明は上記のように熱間圧延を低温で行な
うことにより、結晶粒を微細化し、その後急冷と
低温捲取により固溶炭素及び固溶窒素を安定的に
保存し、更にパイプ成形時の塑性歪を従来より増
加させることにより多数の転位を導入し、その後
低温短時間の熱処理によりこの転位に固溶窒素や
固溶炭素が固着することを特徴とし、従来のよう
な焼入・焼戻を行なわない、耐サワー性と耐圧漬
性の両方にすぐれた高強度電縫鋼管の製造方法で
ある。 この発明の電縫鋼管の製造方法では、Ｃ：0.08
〜0.15％、Mn：1.0〜1.5％、Si：0.10〜0.25％、
Ｐ：0.001〜0.030％、Ｓ：0.020％以下、Nb：
0.05％以下、Ｖ：0.05％以下、Ti：0.030％以下
を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる
鋼を740〜830℃の温度で熱間圧延を行い、その後
の捲取るまでの平均冷却速度を15℃／sec〜50
℃／secとし、100〜500℃で捲取り、その後の電
縫鋼管成形時に長手方向歪量として３％〜10％に
なるように強圧下しながら造管し、その後に100
〜450℃に加熱して30秒、30分間保持するものと
する。 以下この発明を詳細に説明する。 圧漬圧力を向上するには降伏強度を上昇すれば
よいことは従来よりよく知られているが、単純に
降伏強度のみを上昇するとそれにともない引張強
さも上昇する。耐サワー性は引張強さの上昇によ
り低下するため、耐サワー性と耐圧漬性を両立す
るためには降伏強度が高く引張強さのなるべく低
いものがよいことになり、換言すれば降伏比（降
伏強度／引張強さ×100（％））を高くすることが
重要になる。更にそのバラツキをできるだけ小さ
くすることにより、耐サワー性と耐圧漬性の両方
を満足することができる。 そこでこの発明では熱間圧延及び冷却条件を制
限し、更に鋼管成形時の歪量と歪時効温度と時間
を制限することにより、高降伏比でしかもバラツ
キを極めて小さくコントロールすることにより、
耐サワー性と耐圧漬性の両立をはかるものであ
る。 先ず素材の成分について述べるると、この発明
はどのような素材成分でも適用可能であるが、次
のようにすればより効果的である。 Ｃは必要な強度の確保のために、0.08％以上必
要とし、0.15％を超えると熱延での急冷により中
間組織が発生するため、靭性が著しく悪化し、さ
らに降伏比も低下するため、0.08〜0.15％とす
る。Mnも必要な強度の確保のために1.0％以上必
要とし、1.5％超ではパーライトバンド組織の増
大、偏析の増大、中間組織の発生の点で望ましく
ない。Siも必要な強度の確保のために必要である
が、Mn／Siの関係から最低0.10％必要であり、
0.25％超になると溶接性を害するので0.10〜0.25
％とする。Ｐは偏析による靭性劣化のため低い方
が望ましく、0.030％超は望ましくない。又、Ｐ
を低下させるには、かなりの製造コストが必要で
あり、下限は0.001％とする。ＳはMnSの長く伸
ばされた介在物により、低温靭性が劣化するた
め、低い方が望ましく0.020％以下とする。Nb、
Ｖ、Ti等の析出型元素は必要な強度の確保のた
めに添加されるものであり、又、フエライト粒内
の析出強化による降伏強度の向上、並びにフエラ
イト粒の細粒化による降伏強度の向上に有効な元
素である。従つて、Nb：0.05％以下、Ｖ：0.05％
以下、Ti：0.03％以下の固溶限界値を添加する。 鋼片の製造は、造塊分塊圧延あるいは連続鋳造
のいずれによつてもよいが、連続鋳造法がより有
利である。 次に熱間圧延条件について述べると、熱間圧延
終了温度はなるべく低温が望ましい。その理由は
低温圧延してγ粒を細粒化した方が中間組織が発
生しにくく、この中間組織は降伏比を低下するの
で防止した方がよい。また、低温圧延した方がフ
エライト粒が細粒になり降伏比が上昇する。そこ
で熱間圧延終了温度を830℃以下とした。しかし
740℃未満ではフエライト粒の粗大化により降伏
比は上昇する。 次に冷却条件について述べる。冷却条件は強度
バラツキをミニマムにすることと、固溶炭素と固
溶窒素を保存することのためにきわめて重要であ
る。そこで平均冷却速度を15℃／sec〜50℃／sec
の急冷とした。この理由はパーライト変態をラン
ナウトテーブル上である一定速度で終了しておく
ことが強度バラツキを減少することであり、パー
ライト変態時に急冷することにより、固溶窒素、
固溶炭素を確保できることである。又、50℃／
sec超になるとベイナイト組織の発生により耐サ
ワー性に著しく悪影響を及ぼすので上限を50℃／
secとする。 次に捲取温度について述べると、100℃〜500℃
で捲取ることにより、固溶窒素、固溶炭素を安定
に確保できる。500℃超で捲取ると、窒素や炭素
は時効析出して後での歪時効に有効に働かない。 又、100℃未満になると強度が急激に上昇し、
捲取り能力の限界及び疵等の問題が発生し、好ま
しくなく従つて、下限を100℃とした。 次の電縫鋼管成形について述べる。この発明に
おける電縫鋼管成形の意味は、パイプ成形ではな
く後で行う歪時効のための歪を適当量導入するこ
とである。この歪量はパイプ長手方向の歪であ
る。それは油井管の引張試験がパイプ長手方向よ
り行なわれるためである。その長手方向歪ε３を
3.0％以上にすれば、第１図の示すごとく歪時効
を有効活用することができる。 歪時効に利用する転位を導入するという点で
は、歪量の制限はないが、10％超になると成形時
にロール疵等が生じるため、適正な範囲としては
最低限必要な３％から上限10％とする。 パイプ長手方向伸び率ε３は材料幅W0を決定
すれば決まるもので、従つてε３を３％以上にす
るようにW0を選べば安定した低降伏比の油井用
電縫鋼管が製造できる。その材料幅W0の決定に
ついて述べると次式から算出するものである。 すなわち、ε１：パイプ円周方向絞り率
（％）、ε２：パイプ肉厚方向増肉率（％）、ε
３：パイプ長手方向伸び率（％）、Ｄ：外径、
ｔ：肉厚、W0：材料幅とすると ε３＝｛ε１−ε２＋ε１ε２／（１−ε１）（１＋ε
２）｝ （×100（％）） …(1) ε２＝（３．９７／Ｄ−０．０４７６／ｔ）（×100（
％））…(2) ε１＝｛Ｗ０−π（Ｄ−ｔ）／π（Ｄ−ｔ）｝（×100
（％））…(3) の式が成り立ち上記式より材料幅W0をε３が３
％以上になるように決定するものである。尚、ε
３とε１は論理式であるがε２はミル固有の定数
を含んだ経験式である。 次に歪時効処理の条件について述べる。歪時効
処理条件は、固溶炭素量、固溶窒素量、歪量によ
り変化するが、温度は100〜450℃、時間は30秒か
ら30分間が最も良い。この中でも低温長時間側が
望ましいが、経済的理由をパイプ真円度、真直度
の変化の理由から、温度と時間のバランスを決定
することができる。 第１表に、パイプサイズ５1/2″×0.034″のサン
プル材を用いて試験を行なつた場合のその条件と
結果を本発明と比較材に分けて示した。圧漬値及
び耐サワー性共に本発明の範囲内であれば良好で
あつた。
【表】
第１図は熱処理材のパイプ長手方向歪と使用特
性との関係を表わしている。
性との関係を表わしている。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｃ：0.08〜0.15％、Mn：1.0〜1.5％、Si：
0.10〜0.25％、Ｐ：0.001〜0.030％、Ｓ：0.020％
以下、Nb：0.05％以下、Ｖ：0.05％以下、Ti：
0.030％以下 を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる
鋼を740〜830℃の温度で熱間圧延を行い、その後
の捲取るまでの平均冷却速度を15℃／sec〜50
℃／secとし、100〜500℃で捲取り、その後の電
縫鋼管成形時に長手方向歪量として３％〜10％に
なるように強圧下しながら造管し、その後に100
〜450℃に加熱して30秒〜30分間保持することを
特徴とする耐サワー性と耐圧潰性にすぐれた高強
度電縫油井管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13075083A JPS6024321A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 耐サワ−性と耐圧潰性にすぐれた高強度電縫油井管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13075083A JPS6024321A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 耐サワ−性と耐圧潰性にすぐれた高強度電縫油井管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6024321A JPS6024321A (ja) | 1985-02-07 |
| JPS622009B2 true JPS622009B2 (ja) | 1987-01-17 |
Family
ID=15041741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13075083A Granted JPS6024321A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 耐サワ−性と耐圧潰性にすぐれた高強度電縫油井管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6024321A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60187663A (ja) * | 1984-03-01 | 1985-09-25 | Nippon Steel Corp | 低硬度で降伏強度の高い電縫油井管及びその製造方法 |
| JPS60187664A (ja) * | 1984-03-01 | 1985-09-25 | Nippon Steel Corp | 低硬度で降伏強度の高い電縫油井管及びその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS607007B2 (ja) * | 1980-07-04 | 1985-02-21 | 新日本製鐵株式会社 | 低降伏比高張力電縫鋼管の製造方法 |
| JPS57131319A (en) * | 1981-02-06 | 1982-08-14 | Nippon Steel Corp | Manufacture of high strength seam welded steel pipe for oil well |
-
1983
- 1983-07-20 JP JP13075083A patent/JPS6024321A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6024321A (ja) | 1985-02-07 |
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