马氏体类不锈钢管制造技术

提供一种马氏体类不锈钢管，焊接热影响部的耐晶界应力腐蚀裂纹性优良。具体的解决方法为，组成如下：以质量％计，含有Ｃ：不足０．０１００％、Ｎ：不足０．０１００％、Ｃｒ：１０～１４％、Ｎｉ：３～８％，或者进一步含有适当范围的Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ，进一步含有选自Ｃｕ：４％以下、Ｃｏ：４％以下、Ｍｏ：４％以下、Ｗ：４％以下中的１种以上，以及选自Ｔｉ：０．１５％以下、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ｚｒ：０．１０％以下、Ｈｆ：０．２０％以下、Ｔａ：０．２０％以下中的１种以上，并满足Ｃｓｏｌ＝Ｃ－１／３×Ｃｐｒｅ（其中，Ｃｐｒｅ＝１２．０｛Ｔｉ／４７．９＋１／２（Ｎｂ／９２．９＋Ｚｒ／９１．２）＋１／３（Ｖ／５０．９＋Ｈｆ／１７８．５＋Ｔａ／１８０．９）－Ｎ／１４．０｝，其中，Ｃｐｒｅ＜０时，Ｃｐｒｅ＝０）定义的Ｃｓｏｌ不足０．００５０％。也可以进一步含有Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭ、Ｂ中的１种以上。由此，能够防止在焊接热影响部发生的晶界应力腐蚀裂纹。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适用于天然气、石油的管道的马氏体类不锈钢管，特别涉及焊接热影响部的耐晶界应力腐蚀裂纹性的改善。
技术介绍
近年来，为了应付原油价格的急剧上涨、近期可预想的石油资源的枯竭，在世界范围内大规模对以前未考虑过的深层油田、暂时放弃开发的强腐蚀性的酸气田等进行开发。在这种油田、天然气田中使用的钢管要求强耐腐蚀性。以往，例如在大量地含有二氧化碳的环境中，作为防腐蚀方法添加抑制剂。但是由于抑制剂的添加不仅导致高成本，在高温下不能得到充分的效果，因而最近的趋势是不使用抑制剂，而使用耐腐蚀性优良的钢管。在API标准中，作为管道钢管用材料，规定降低C量的12％Cr马氏体类不锈钢。最近，作为含有CO2的天然气用管道钢管，广泛使用马氏体类不锈钢管。但是，马氏体类不锈钢管存在进行圆周焊接时需要预热、焊接后处理，并且焊接部韧性变差的问题。对于这种问题，例如在特开平9-316611号公报中，提出了一种马氏体不锈钢，C、N量降低至C0.02％以下、N0.07％以下，并且将Cr、Ni、Mo量以与C量的关系调整为适当量，将Cr、Ni、Mo量以与C、N量的关系调整为适当量，并且将Ni、Mn量以与C、N量的关系调整为适当量。通过该公报中记载的技术制造出的马氏体类不锈钢管是耐二氧化碳腐蚀性、耐应力腐蚀裂纹性、焊接性、高温强度以及焊接部韧性都优良的钢管。但是，最近，在含有CO2的环境下，马氏体类不锈钢管的进行圆周焊接的焊接热影响部(以下还称为HAZ)产生裂纹，成为新的问题。以往，作为在含有CO2的环境下发生的腐蚀，公知的有伴随母材减厚的所谓二氧化碳腐蚀或母材的应力腐蚀裂纹。但是，最近成为问题的裂纹只在圆周焊接部的HAZ发生。并且，具有所谓二氧化碳腐蚀完全不会发生的较弱的腐蚀环境中也发生的特征。并且，该裂纹由于呈现晶界裂纹，因而推测是晶界应力腐蚀裂纹(Intergranular StressCorrosion Cracking)(以下还称为IGSCC)。为了防止在圆周焊接的HAZ发生的这种IGSCC，已知在600～650℃保持3～5分钟短时间的焊接后热处理是有效的。但是，焊接后热处理虽然是短时间，也存在使管道铺设工序变得复杂，并且使工期延长，使铺设成本上升的问题。根据这些情况，要求不进行焊接后热处理而就能够在含有CO2的环境下防止HAZ的IGSCC的马氏体类不锈钢管。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述要求作出的，目的在于提供焊接热影响部的耐晶界应力腐蚀裂纹性优良的马氏体类不锈钢管。本专利技术人们为了达成上述课题，首先对在马氏体类不锈钢管圆周焊接部的HAZ发生的IGSCC的发生原因进行了锐意研究。结果得知，由于分散在基体中的碳化物通过焊接时的热循环暂时固溶到基体中，在其后的焊接热循环中在原奥氏体晶界作为Cr碳化物析出，在原奥氏体晶界附近形成Cr缺乏层，因而发生IGSCC。基于这种机理的应力腐蚀裂纹，虽然在奥氏体类不锈钢中是已知的，但没想到在马氏体类不锈钢中也发生。这是因为，认为由于马氏体组织中的Cr扩散速度与奥氏体组织中的Cr扩散速度相比非常大，因而在马氏体类不锈钢中，即使生成Cr碳化物，由于连续地供给Cr，因而不形成Cr缺乏层。但是，本专利技术人们初次发现即使在马氏体类不锈钢中，在特定的焊接条件下也形成Cr缺乏层，较弱的腐蚀环境下也导致IGSCC。由此，本专利技术人们等人发现为了防止IGSCC，在原奥氏体晶界中防止Cr碳化物的形成是很重要的，为此，需要尽量降低C含量本身，或进一步添加Ti、Nb、V、Zr等碳化物形成能比Cr更大的碳化物形成元素，使有助于形成Cr碳化物的有效固溶C量Csol不足0.0050质量％。本专利技术是根据上述发现，进一步进行研究后完成的。即，本专利技术的要旨如下所述(1)一种马氏体类不锈钢管，焊接热影响部的耐晶界应力腐蚀裂纹性优良，其特征在于，具有下述组成以质量％计，含有C不足0.0100％、N不足0.0100％、Cr10～14％、Ni3～8％，且满足下面(1)式定义的Csol不足0.0050％，Csol＝C-1/3×Cpre……(1)其中，Cpre＝12.0{Ti/47.9+1/2(Nb/92.9+Zr/91.2)+1/3(V/50.9+Hf/178.5+Ta/180.9)-N/14.0}，C、Ti、Nb、Zr、V、Hf、Ta、N为各元素的含量(质量％)，Cpre＜0时，令Cpre＝0。(2)一种马氏体类不锈钢管，在(1)中，其特征在于，所述组成以质量％计含有C不足0.0100％、N不足0.0100％、Cr10～14％、Ni3～8％、Si1.0％以下、Mn2.0％以下、P0.03％以下、S0.010％以下、Al0.10％以下，进一步含有选自Cu4％以下、Co4％以下、Mo4％以下、W4％以下中的1种或2种以上、以及选自Ti0.15％以下、Nb0.10％以下、V0.10％以下、Zr0.10％以下、Hf0.20％以下、Ta0.20％以下中的1种或2种以上，且满足上述(1)式中定义的Csol不足0.0050％，余量由Fe和不可避免的杂质构成。(3)一种马氏体类不锈钢管，在(2)中，其特征在于，除了所述组成以外，以质量％计，进一步含有选自Ca0.010％以下、Mg0.010％以下、REM0.010％以下、B0.010％以下中的1种或2种以上。(4)一种马氏体类不锈钢管，在(1)中，其特征在于，所述组成以质量％计含有C不足0.0100％、N不足0.0100％、Cr10～14％、Ni3～8％、Si0.05～1.0％、Mn0.1～2.0％、P0.03％以下、S0.010％以下、Al0.001～0.10％、V0.02～0.10％、Ca0.0005～0.010％，进一步含有选自Cu4％以下、Co4％以下、Mo4％以下、W4％以下中的1种或2种以上，且满足上述(1)式中定义的Csol不足0.0050％，余量由Fe和不可避免的杂质构成。(5)一种马氏体类不锈钢管，在(4)中，其特征在于，除了所述组成以外，以质量％计，进一步含有选自Ti0.15％以下、Nb0.10％以下、Zr0.10％以下、Hf0.20％以下、Ta0.20％以下中的1种或2种以上。(6)一种马氏体类不锈钢管，在(1)至(5)中任一项中，其特征在于，其用于管道钢管。(7)一种焊接构造物，焊接接合(1)至(6)中任一项所述的马氏体类不锈钢管而形成。附图说明图1是示意性地表示在实施例中使用的焊接再现热循环的说明图。图2是示意性地表示在实施例中使用的U弯曲应力腐蚀裂纹试验用试样的弯曲状况的说明图。具体实施例方式首先，对本专利技术钢管的组成限定理由进行说明。以下，仅将质量％记作％。C不足0.0100％C固溶于钢中，是有助于增加钢强度的元素，含量高时，由于使HAZ硬化，产生焊接裂纹，或使HAZ的韧性变差，因而在本专利技术中优选尽量降低。在本专利技术中，特别为了防止HAZ的IGSCC，将作为Cr碳化物析出而导致形成Cr缺乏层的C限定在不足0.0100％。C的含量在0.0100％以上时，难以防止HAZ的IGSCC。并且，优选不足0.0050％。在本专利技术中，对各元素含量进行调整，以使C处于上述C含量范围内，并使有效固溶C量Csol不足0.0050％。由此，抑制Cr缺乏层的形成，从而能够实质上抑制HAZ的IG本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马氏体类不锈钢管，焊接热影响部的耐晶界应力腐蚀裂纹性优良，其特征在于，具有下述组成：以质量％计，含有Ｃ：不足０．０１００％、Ｎ：不足０．０１００％、Ｃｒ：１０～１４％、Ｎｉ：３～８％，且满足下面（１）式定义的Ｃｓｏｌ不足０．００ ５０％，Ｃｓｏｌ＝Ｃ－１／３×Ｃｐｒｅ……（１）其中，Ｃｐｒｅ＝１２．０｛Ｔｉ／４７．９＋１／２（Ｎｂ／９２．９＋Ｚｒ／９１．２）＋１／３（Ｖ／５０．９＋Ｈｆ／１７８．５＋Ｔａ／１８０．９）－Ｎ／１４．０｝，Ｃ、 Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎ为各元素的含量（质量％），Ｃｐｒｅ＜０时，令Ｃｐｒｅ＝０。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫田由纪夫，木村光男，板仓教次，正村克身，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]