双相不锈钢管及其制造方法技术

本发明专利技术提供具有高强度、并且钢管内外表面的耐磨损性、耐凹陷性优良的双相不锈钢管及其制造方法。所述钢管具有以质量％计含有C：0.005～0.150％、Si：1.0％以下、Mn：10.0％以下、Cr：11.5～35.0％、Ni：0.5～15.0％、Mo：0.5～6.0％、N：小于0.400％、且余量由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成，具有具备铁素体相和奥氏体相的钢组织，管轴向拉伸屈服强度为689MPa以上，并且在钢管外表面和钢管内表面具有平均厚度为1.0μm以上的氧化物层。有平均厚度为1.0μm以上的氧化物层。有平均厚度为1.0μm以上的氧化物层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双相不锈钢管及其制造方法


[0001]本专利技术涉及管轴向的拉伸屈服强度优良、并且耐磨损性、耐凹陷性优良的不锈钢管及其制造方法。需要说明的是，管轴向的拉伸屈服强度优良是指以屈服强度计为689MPa以上。

技术介绍

[0002]对于油井/气井采掘用(以下，也简记为油井用)或者地热井用的钢管而言，需要具有在高温且高压下可耐受高腐蚀环境的耐腐蚀性能；以及可耐受连结到高深度时由自重引起的拉伸应力、伴随高温的热应力、高压的高强度特性。其中，为了具有优良的耐腐蚀性能，需要在钢中调整Cr、Mo、W、N等耐腐蚀性提高元素的添加量。例如，使用含有22质量％的Cr的SUS329J3L、含有25质量％的Cr的SUS329J4L、以及添加了大量Mo的ISO S32750、S32760等双相不锈钢。
[0003]另一方面，为了确保高的强度特性，需要调整管轴向拉伸屈服强度，该值为产品强度规格的代表值。作为其理由，可以列举在将管连结到高深度时可耐受由管自身的自重引起的拉伸应力很重要。对于由自重引起的拉伸应力，通过具备充分大的管轴向拉伸屈服强度，能够抑制塑性变形，防止对于维持管表面的耐腐蚀性重要的钝态覆膜的损伤。
[0004]关于这点，上述双相不锈钢在组织中由铁素体相和晶体结构上屈服强度低的奥氏体相这两相构成，仅进行热成形、热处理不能确保油井管用或地热井用所需的拉伸强度。
[0005]因此，对于用于油井用或地热井用的双相不锈钢管而言，利用由各种冷轧引起的位错强化来提高管轴向拉伸屈服强度。在用于油井用或地热井用的管的冷轧方法中，有冷拔轧制和皮尔格式冷轧两种，在作为关于油井管的利用的国际标准的NACE(美国国际腐蚀工程师协会，National Association of Corrosion Engineers)中，定义了Cold drawing(冷拔轧制)和Cold pilgering(皮尔格式冷轧)。这两种冷轧都是通过减薄、缩管而向管长度方向延伸的加工。进行这些冷轧时，为了抑制产品的瑕疵、工具保护，对于冷轧前的钢管，需要利用酸的清洗、利用化学处理形成润滑覆膜。其中，在形成润滑覆膜的情况下，冷轧后需要利用酸的清洗。
[0006]但是，用于油井用或地热井用的钢管在室外使用，也多被用在未平整的场所，在采掘时、在钢管的内部通有油或热水的情况下，频繁地发生与石子等硬物的碰撞。此外，在钢管中穿过钢管的情况下、钢管的输送中，频繁地发生钢管彼此的摩擦、碰撞。另外，钢管的连结时，因由紧固夹具引起的夹紧而在钢管表面产生高的接触压力。这样的与硬质的物体的碰撞、钢管彼此的碰撞、摩擦、由紧固夹具引起的接触压力使得在钢管内外表面产生刮划瑕疵、凹陷。
[0007]这些刮划瑕疵、凹陷成为腐蚀的起点。进而，过大的凹陷对产品尺寸带来影响，例如，壁厚减少与刮划瑕疵、凹陷的深度对应的量，导致对于钢管而言重要的管轴向拉伸强度特性的降低。
[0008]如此，作为用于油井用或地热井用的双相不锈钢管，要求不仅具有高强度和高耐
腐蚀性，而且能够抑制钢管内外表面的刮划瑕疵、凹陷、即钢管内外表面的耐磨损性和耐凹陷性优良。
[0009]关于这点，对于双相不锈钢管而言，如上所述，为了得到高的管轴向拉伸屈服强度，经过基于冷轧的位错强化工序而得到。而且，在冷轧前，以抑制冷轧时的轧制工具的损伤等为目的，对钢管表面利用酸进行清洗，除去表面的氧化物层。或者，在为了防止冷轧时的烧结而形成具有高润滑性的化学处理覆膜的情况下，冷轧后，将表面的氧化物层与化学处理覆膜一起除去。此外，由于由冷轧引起的减薄和管轴向的延伸，钢管的表面积增大。如此，在冷轧后的钢管表面，氧化物层被除去，且表面积增加，由此成为具有金属光泽的金属表面露出的状态。
[0010]但是，在这样的金属表面露出的状态下，容易产生如上所述的刮划瑕疵、凹陷。即，通过以往的冷轧制造的双相不锈钢管为了得到高强度而成为金属表面露出的状态，因此容易产生刮划瑕疵、凹陷。
[0011]作为以往关于钢管的技术，例如，在专利文献1、2中公开了使钢管内表面的硬度、耐磨损性提高的钢管。另外，在专利文献3中公开了具有高硬度和耐磨损性的将其它材料与母材接合的包层钢管。
[0012]现有技术文献
[0013]专利文献
[0014]专利文献1：日本特开昭57
‑
194213号公报
[0015]专利文献2：日本特开平1
‑
15323号公报
[0016]专利文献3：日本特开昭63
‑
290616号公报

技术实现思路

[0017]专利技术所要解决的问题
[0018]但是，在上述专利文献1～3记载的技术中，并未考虑使如上所述的作为油井用或地热井用所要求的强度特性、耐磨损性和耐凹陷性全部提高，期望进一步改良。
[0019]本专利技术是鉴于上述实际情况而完成的，目的在于提供具有高强度、并且钢管内外表面的耐磨损性、耐凹陷性优良的双相不锈钢管及其制造方法。
[0020]需要说明的是，在本专利技术中，“高强度”是指：按照JIS Z2241，与管轴向平行地从管的壁厚中心部切割出平行部直径为5.0mm的圆棒拉伸试验片，在常温(25℃)下以1.0mm/分钟的十字头速度实施拉伸试验直至断裂而得到的管轴向拉伸屈服强度为689MPa以上。
[0021]另外，优良的“耐磨损性和耐凹陷性”是指：使压头为超硬尖端(圆锥状(作为与圆锥底面垂直的截面的三角形状的顶端(与钢管的接触部)的角度：60
°
))，与管轴向平行地以3mm/s扫掠管表面，在59N的载荷下进行30mm的划痕试验，从由划痕形成的凹陷部的长度方向中央部测定凸部的凹凸差，凹陷高度差为50μm以下。
[0022]用于解决问题的方法
[0023]本专利技术人为了实现上述目的，对双相不锈钢管进行了深入研究。
[0024]首先，为了提高双相不锈钢管的耐腐蚀性，需要添加作为耐腐蚀性元素的Cr、Mo，并减少引起耐腐蚀性降低的C。添加Cr、Mo和减少C使产品组织中的铁素体相增加，但如果铁素体相过度增加，则得不到由双相组织带来的优良的耐腐蚀性能，进而低温韧性降低。因
此，为了保护双相不锈钢管以防各种腐蚀形态，均衡地添加使奥氏体相增加的Ni、N、Mn等元素而使产品组织为铁素体相和奥氏体相的适当的双相状态很重要。
[0025]为了使双相不锈钢管为适当的双相状态，除了适当地添加形成铁素体相、奥氏体相的化学成分以外，还需要固溶热处理。
[0026]在通过固溶热处理得到适当的双相分率的基础上，使从凝固后的冷却开始在热成形中生成的对耐腐蚀性有害的析出物、脆化相溶入钢中，使耐腐蚀性元素均匀地分散在钢中，能够实现耐腐蚀性能的稳定化。
[0027]通过化学成分的调整和固溶热处理，可得到具有高耐腐蚀性能的双相不锈钢管，另一方面，奥氏体相使双相不锈钢管的屈服强度降低。因此，仅进行化学成分的调整、固溶热处理，得不到油井用或地热井用钢管所需的689MPa以上的管轴向拉伸屈服本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种双相不锈钢管，其具有以质量％计含有C：0.005～0.150％、Si：1.0％以下、Mn：10.0％以下、Cr：11.5～35.0％、Ni：0.5～15.0％、Mo：0.5～6.0％、N：小于0.400％、且余量由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成，具有具备铁素体相和奥氏体相的钢组织，管轴向拉伸屈服强度为689MPa以上，并且在钢管外表面和钢管内表面各自具有平均厚度为1.0μm以上的氧化物层。2.根据权利要求1所述的双相不锈钢管，其中，所述氧化物层以面积率计被覆钢管外表面和钢管内表面各自的50％以上。3.根据权利要求1或2所述的双相不锈钢管，其中，管轴向压缩屈服强度/管轴向拉伸屈服强度为0.85～1.15。4.根据权利要求1～3中任一项所述的双相不锈钢管，其中，作为所述成分组成，以质量％计还含有选自W：6.0％以下、Cu：4.0％以下、V：1.0％以下、Nb：1.0％以下中的一种或两种以上。5.根据权利要求1～4中任一项所述的双相不锈钢管，其中，作为所述成分组成，以质量％计还含有选自Ti：0.30％以下、Al：0.30％以下中的一种或两种。6.根据权利要求1～5中任一项所述的双相不锈钢管，其中，作为所述成分组成，以质量％计还含有选自B：0.010％以下、Zr：0.010％以下、Ca：0.010％以下、Ta：0.30％以下、Sb：0.30％以下、S...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木俊辅，后藤城吾，柚贺正雄，胜村龙郎，木岛秀夫，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：