油井用不銹鋼及油井用不銹鋼管的制作方法
【專利摘要】本發明提供具有優異的高溫耐蝕性、能夠穩定地得到758MPa以上的強度的油井用不銹鋼。油井用不銹鋼以質量％計含有C：0.05％以下、Si：小于1.0％、Mn：0.01～1.0％、P：0.05％以下、S：0.002％以下、Cr：16～18％、Mo：1.8～3％、Cu：1.0～3.5％、Ni：3.0～5.5％、Co：0.01～1.0％、Al：0.001～0.1％、O：0.05％以下、和N：0.05％以下，余量由Fe和雜質組成；滿足式(1)和式(2)。Cr+4Ni+3Mo+2Cu≥44(1)Cr+3Ni+4Mo+2Cu/3≤46(2)其中，式(1)和式(2)中的各元素符號代入對應的元素的含量(質量％)。
【專利說明】油井用不銹鋼及油井用不銹鋼管

【技術領域】
[0001] 本發明涉及油井用不銹鋼及油井用不銹鋼管，更詳細而言，涉及能夠在高溫的油 井環境、天燃氣井環境（以下，稱為高溫環境）下使用的油井用不銹鋼和油井用不銹鋼管。

【背景技術】
[0002] 本說明書中，將油井和天燃氣井統稱為"油井"。因此，本說明書中，"油井用不銹 鋼"包括油井用不銹鋼和天燃氣井用不銹鋼。"油井用不銹鋼管"包括油井用不銹鋼管和天 燃氣井用不銹鋼管。
[0003] 本說明書中，只要沒有特別的限定，"高溫"是指150°C以上的溫度。本說明書中， 只要沒有特別的限定，涉及元素的" ％ "是指"質量％ "。
[0004] 以往的油井環境含有二氧化碳（C02)和/或氯離子（C1-)。因此，以往的油井環境 下，通常利用含有13 %的Cr的馬氏體系不銹鋼（以下，稱為13% Cr鋼）。13% Cr鋼的二 氧化碳腐蝕耐性優異。
[0005] 最近開展了深層油井的開發。深層油井具有高溫環境。高溫環境包含二氧化碳或 者二氧化碳和硫化氫氣體。這些氣體為腐蝕性氣體。因此，對于深層油井所使用的油井用 鋼要求有高于13% Cr鋼的強度和耐蝕性。
[0006] 二相不銹鋼的Cr含量高于13% Cr鋼。因此，二相不銹鋼具有高于13% Cr鋼的 強度和耐蝕性。二相不銹鋼例如為含有22%的Cr的22% Cr鋼、含有25%的Cr的25% Cr 鋼。二相不銹鋼雖然具有高的強度和高的耐蝕性，但大量含有合金元素，所以價格昂貴。
[0007] 日本特開2002-4009號公報、日本特開2005-336595號公報、日本特開2006-16637 號公報、日本特開2007-332442號公報、國際公開第2010/050519號和國際公開第 2010/134498號提出了與上述二相不銹鋼不同的其他的不銹鋼。這些文獻所公開的不銹鋼 含有最大17?18. 5%的Cr。
[0008] 日本特開2002-4009號公報中提出了具有860MPa以上的屈服強度、高溫 環境下具有二氧化碳腐蝕耐性的油井用高強度馬氏體系不銹鋼。該文獻所公開 的不銹鋼的化學組成含有11. 0?17. 0 %的Cr、和2. 0?7. 0 %的Ni，此外滿足 Cr+Mo+0. 3Si-40C-10N-Ni-0. 3Mn彡10。該不銹鋼的金相組織主要為馬氏體，還含有10%以 下的殘留奧氏體。
[0009] 日本特開2005-336595號公報提出了具有高強度、230°C的高溫環境下具有二氧 化碳腐蝕耐性的不銹鋼管。該文獻所公開的不銹鋼管的化學組成含有15. 5?18%的Cr、 1. 5 ?5% 的 Ni、和 1 ?3. 5% 的 Mo,滿足 Cr+0. 65Ni+0. 6Μ〇+0· 55CU-20C 彡 19. 5,滿足 Cr+M 〇+0. 3Si-43. 5C-0. 4Mn-Ni-0. 3Cu-9N彡11. 5。該不銹鋼管的金相組織含有10?60%的鐵素 體相和30 %以下的奧氏體相，剩余部分為馬氏體相。
[0010] 日本特開2006-16637號公報提出了具有高強度、在超過170°C的高溫環境下具有 二氧化碳腐蝕耐性的不銹鋼管。該文獻所公開的不銹鋼管的化學組成含有15. 5?18. 5% 的 Cr、和 1. 5 ?5%的 Ni，滿足 Cr+0. 65Ni+0. 6Μ〇+0· 55CU-20C 彡 18. 0,滿足 Cr+Mo+0. 3Si- 43. 5C-0. 4Mn-Ni-0. 3Cu-9N彡11. 5。該不銹鋼管的金相組織可以含有奧氏體相，也可以不含 有奧氏體相。
[0011] 日本特開2007-332442號公報提出了具有965MPa以上的高強度、在超過170°C的 高溫環境下具有二氧化碳腐蝕耐性的不銹鋼管。該文獻所公開的不銹鋼管的化學組成以質 量％計含有14. 0?18. 0%的Cr、5. 0?8. 0%的Ni、L 5?3. 5%的Mo和0· 5?3. 5%的 Cu，滿足Cr+2Ni+l. IMo+O. 7Cu < 32. 5。該不銹鋼管的金相組織含有3?15%的奧氏體相， 剩余部分為馬氏體相。
[0012] 國際公開第2010/050519號提出了即便在200°C這樣高溫的二氧化碳環境中也具 有充分的耐蝕性、此外即便在原油或氣體的回收被暫時停止而導致油井或天燃氣井的環境 溫度降低時也具有充分的硫化物應力開裂耐性的不銹鋼管。該文獻所公開的不銹鋼管的化 學組成含有大于16%?18%的Cr、大于2%?3%的Mo、1?3. 5%的Cu、和3?小于5% 的Ni，Μη和N滿足[Μη] X ([N]-0. 0045)彡0. 001。該不銹鋼管的金相組織以馬氏體相為主 體，含有以體積分數計為10?40%的鐵素體相和以體積分數計為10%以下的殘留γ相。
[0013] 國際公開第2010/134498號提出了高溫環境下具有優異的耐蝕性、常溫下具 有優異的SSC耐性的高強度的不銹鋼。該文獻所公開的不銹鋼的化學組成含有超過 16%?18%的Cr、L 6?4. 0%的Mo、L 5?3. 0%的Cu和超過4. 0?5. 6%的Ni，滿足 Cr+Cu+Ni+Mo 彡 25. 5 和-8 彡 30(C+N)+0. 5Mn+Ni+Cu/2+8. 2-1. 1 (Cr+Mo)彡-4。該不銹鋼 的金相組織含有馬氏體相、10?40%的鐵素體相和殘留奧氏體相，鐵素體相分布率高于 85%。


【發明內容】

[0014] 然而，上述專利文獻所公開的不銹鋼存在并不一定容易穩定地得到所希望的金相 組織、不能穩定地得到所希望的屈服強度的情況。工業生產不銹鋼的情況下，為了提高生產 率，對熱處理工序、冷卻工序所耗費的時間有所限制。因此，存在不能穩定地得到758MPa以 上的高強度的情況。
[0015] 本發明的目的在于提供具有優異的高溫耐蝕性、能夠穩定地得到758MPa以上的 強度的油井用不銹鋼。
[0016] 本發明的油井用不銹鋼以質量％計含有C :0.05 %以下、Si :1.0%以下、Μη: 0· 01 ?1. 0%、Ρ :0· 05% 以下、S :小于 0· 002%、Cr :16 ?18%、Μο :1. 8 ?3%、Cu :1. 0 ? 3. 5%、Ni :3· 0 ?5. 5%、Co :0· 01 ?1. 0%、A1 :0· 001 ?0· 1%、0 :0· 05% 以下、和 N :0· 05% 以下，余量由Fe和雜質組成；滿足式（1)和式（2)。
[0017] Cr+4Ni+3Mo+2Cu ^ 44 (1)
[0018] Cr+3Ni+4Mo+2Cu/3 ^ 46 (2)
[0019] 其中，式（1)和式（2)中的各元素符號代入對應的元素的含量（質量％ )。
[0020] 上述油井用不銹鋼也可以含有選自V :0. 3%以下、Ti :0. 3%以下、Nb :0. 3%以下 和Zr :0.3%以下所組成的組中的一種以上來代替一部分Fe。上述油井用不銹鋼也可以含 有選自W :1. 0%以下和稀土元素（REM) :0. 3%以下所組成的組中的一種以上來代替一部分 Fe。上述不銹鋼也可以含有選自Ca :0. 01 %以下和B :0. 01 %以下所組成的組中的一種以上 來代替一部分Fe。
[0021] 上述不銹鋼的金相組織優選以體積分數計含有10%以上且小于60%的鐵素體 相、10%以下的殘留奧氏體相和40%以上的馬氏體相。
[0022] 本發明的油井用不銹鋼管是由上述油井用不銹鋼制造的。
[0023] 本發明的油井用不銹鋼管具有高強度和優異的高溫耐蝕性。

【具體實施方式】
[0024] 以下，對于本發明的實施方式詳細地進行說明。本發明人等經過調查和研究，結果 得到以下的見解。
[0025] ㈧為了得到高溫環境下的應力腐蝕開裂耐性（SCC耐性），除了 Cr之外，優選含 有Ni、Mo和Cu。更具體而言，只要滿足下面的式（1)，則在高溫環境下能夠得到優異的SCC 耐性。
[0026] Cr+4Ni+3Mo+2Cu ^ 44 (1)
[0027] 其中，式（1)中的各元素符號代入對應的元素的含量（質量％ )。
[0028] (B)如果Cr、Ni、Mo和Cu等合金元素的含量增加，則難以穩定地得到高強度。如 果滿足以下的式（2)，則強度的波動被抑制，能夠穩定地得到758MPa以上的屈服強度。
[0029] Cr+3Ni+4Mo+2Cu/3 ^ 46 (2)
[0030] 其中，式（2)中的各元素符號代入對應的元素的含量（質量％ )。
[0031] (C) Co使強度和耐蝕性穩定化。如果滿足式（1)和式（2)并且含有0· 01?1. 0% 的Co,則能夠得到穩定的金相組織，能夠得到穩定的高強度和高溫環境下優異的耐蝕性。
[0032] 本發明是基于以上的見解而完成的。以下，對于本實施方式的油井用不銹鋼的詳 細內容進行說明。
[0033] [化學組成]
[0034] 本發明的實施方式的油井用不銹鋼具有以下的化學組成。
[0035] C :0.05% 以下
[0036] 碳（C)有助于強度的提高，然而回火時生成Cr碳化物。Cr碳化物降低對于高溫 的二氧化碳的耐蝕性。因此，C含量越少越優選。C含量為0.05%以下。C含量優選小于 0. 05%，更優選為0. 03%以下，進一步優選為0. 01 %以下。
[0037] Si :1.0% 以下
[0038] 硅（Si)使鋼脫氧。然而，如果Si含量過多，則熱加工性降低。此外，鐵素體生成 量增加，屈服強度（屈服應力）降低。因此，Si含量為1.0%以下。Si含量優選為0.8%以 下，更優選為〇. 5%以下，進一步優選為0. 4%以下。如果Si含量為0. 05%以上，則Si作為 脫氧劑特別起效。然而，即便Si含量小于0. 05%，Si也會使鋼某種程度地脫氧。
[0039] Mn :0.01 ?1.0%
[0040] 錳（Μη)使鋼脫氧和脫硫，提高熱加工性。然而，如果Μη含量過多，則在鋼中容易發 生偏析，韌性和高溫氯化物水溶液中的SCC耐性降低。此外，Μη為奧氏體形成元素。因此， 鋼含有屬于奧氏體形成元素的Ni和Cu的情況下，如果Μη含量過多，則殘留奧氏體增加，屈 服強度（屈服應力）降低。因此，Μη含量為0.01?1.0%。Μη含量的下限優選為0.03%， 更優選為〇. 05 %，進一步優選為0. 07 %。Μη含量的上限優選為0. 5 %，更優選小于0. 2 %， 進一步優選為〇. 14%。
[0041] P :0.05% 以下
[0042] 磷（P)為雜質。P降低鋼的硫化物應力開裂耐性（SSC耐性）和高溫氯化物水溶 液環境中的SCC耐性。因此，P含量優選盡可能少。P含量為0.05%以下。P含量優選小于 0. 05%，更優選為0. 025%以下，進一步優選為0. 015%以下。
[0043] S:小于 0.002%
[0044] 硫（S)為雜質。S降低鋼的熱加工性。本實施方式的不銹鋼的金相組織在熱加工時 成為包含鐵素體相和奧氏體相的二相組織。S降低這種二相組織的熱加工性。此外，S與Μη 等鍵合形成夾雜物。所形成的夾雜物成為點蝕、SCC的起點，鋼的耐蝕性降低。因此，S含量 優選盡可能少。S含量小于0.002%。S含量優選為0.0015%以下，進一步優選為0.001 % 以下。
[0045] Cr:16 ?18%
[0046] 鉻（Cr)提高高溫氯化物水溶液環境下的SCC耐性。然而，Cr為鐵素體形成元素， 所以如果Cr含量過多，則鋼中的鐵素體量過度增加，鋼的屈服強度降低。因此，Cr含量為 16?18%。Cr含量的下限優選高于16%，更優選為16. 3%，進一步優選為16. 5%。Cr含 量的上限優選小于18%，更優選為17. 8%，進一步優選為17. 5%。
[0047] Mo :1. 8 ?3%
[0048] 油井中流體的生產暫時停止時，油井管內的流體的溫度降低。此時，高強度材料的 硫化物應力腐蝕開裂感受性通常變高。鑰（Mo)改善硫化物應力腐蝕開裂感受性。此外，Mo 在與Cr的共存下提高鋼的SCC耐性。然而，Mo為鐵素體形成元素，所以如果Mo含量過多， 則鋼中的鐵素體量增加，鋼的強度降低。因此，Mo含量為1. 8?3%。Mo含量的下限優選 高于1.8%，更優選為2.0%，進一步優選為2. 1%。Mo含量的上限優選小于3%，更優選為 2. 7%，進一步優選為2. 6%。
[0049] Cu: 1.0 ?3. 5%
[0050] 銅（Cu)通過時效析出（age precipitation)而強化鐵素體相、提高鋼的強度。Cu 還降低高溫氯化物水溶液環境下的鋼的溶出速度、提高鋼的耐蝕性。然而，如果Cu含量過 多，則鋼的熱加工性降低、鋼的韌性降低。因此，Cu含量為1.0?3.5%。Cu含量的下限優 選高于1. 0 %，更優選為1. 5 %，進一步優選為2. 2 %。Cu含量的上限優選小于3. 5%，更優 選為3. 2 %，進一步優選為3. 0 %。
[0051] Ni:3.0?5.5%
[0052] 鎳（Ni)為奧氏體形成元素，因而高溫下穩定奧氏體、常溫下增加馬氏體量。因此， Ni提高鋼的強度。Ni還提高高溫氯化物水溶液環境下的耐蝕性。然而，如果Ni含量過多， 則殘留Y相容易增加，特別是在工業生產時難以穩定地得到高強度。因此，Ni含量為3. 0? 5. 5 %。Ni含量的下限優選高于3. 0 %，更優選為3. 5 %，進一步優選為4. 0 %，更進一步優 選為4. 2 %。Ni含量的上限優選小于5. 5 %，更優選為5. 2 %，進一步優選為4. 9 %。
[0053] Co :0.01 ?1.0%
[0054] 鈷（Co)提高鋼的淬透性，特別是在工業生產時確保穩定的高強度。更具體而言， Co抑制殘留奧氏體，抑制強度的波動。然而，如果Co含量過多，則鋼的韌性降低。因此，Co 含量為0.01?1.0%。Co含量的下限優選高于0.01%，更優選為0.02%，進一步優選為 0. 1%，更進一步優選為0.25 %。Co含量的上限優選小于1.0%，更優選為0.95%，進一步 優選為0. 75%。
[0055] A1 :0· 001 ?0· 1%
[0056] 鋁（A1)使鋼脫氧。然而，如果A1含量過多，則鋼中的鐵素體量增加而鋼的強度 降低。此外，氧化鋁系夾雜物在鋼中大量地生成，鋼的韌性降低。因此，A1含量為0.001? 0. 1 %。A1含量的下限優選高于0. 001 %，更優選為0. 01 %。A1含量的上限優選小于0. 1 % , 更優選為0.06%。
[0057] 本說明書中，A1含量是指酸可溶A1 (sol. A1)的含量。
[0058] 0(氧）：0.05% 以下
[0059] 氧（0)降低鋼的韌性和耐蝕性。因此，0含量越少越優選。0含量為0.05%以下。 〇含量優選小于〇. 05%，更優選為0. 01 %以下，進一步優選為0. 005%以下。
[0060] N :0.05% 以下
[0061] 氮（N)提高鋼的強度。N還使奧氏體穩定化，提高點蝕耐性。只要含有一點兒N， 就能夠某種程度地得到上述效果。另一方面，如果N含量過多，則鋼中生成大量的氮化物， 鋼的韌性降低。此外，奧氏體容易殘留，鋼的強度容易降低。因此，N含量為0.05%以下。 N含量的下限優選為0. 002 %，更優選為0. 005 %。N含量的上限優選為0. 03 %，更優選為 0. 02%，進一步優選為0. 015%，更進一步優選為0. 010%。
[0062] 油井用不銹鋼的化學組成的余量由Fe和雜質組成。此處所述的雜質是指從作為 鋼的原料使用的礦石、廢料中或者從制造過程的環境等中混入的元素。
[0063][關于選擇元素]
[0064] 油井用不銹鋼還可以含有選自V :0. 3%以下、Ti :0. 3%以下、Nb :0. 3%以下和Zr : 0. 3%以下所組成的組中的一種以上來代替一部分Fe。
[0065] V :0.3% 以下
[0066] Nb :0.3 % 以下
[0067] Ti :0.3 % 以下
[0068] Zr :0.3 % 以下
[0069] 釩（V)、鈮（Nb)、鈦（Ti)和鋯（Zr)均為選擇元素。這些元素均形成碳化物而提高 鋼的強度和韌性。這些元素還通過固定C而抑制Cr碳化物的生成。因此，鋼的點蝕耐性 提高、SCC感受性降低。只要含有一點兒這些元素，就能夠某種程度地得到上述效果。另一 方面，如果這些元素的含量過多，則碳化物粗大化，所以鋼的韌性和耐蝕性降低。因此，V含 量、Nb含量、Ti含量和Zr含量各自為0. 3%以下。V、Nb、Ti和Zr含量的下限各自優選為 0. 005%。V、Nb、Ti和Zr含量的上限各自優選小于0. 3%。
[0070] 油井用不銹鋼也可以含有選自W :0. 5%以下和稀土元素（REM) :0. 3%以下所組成 的組中的一種以上來代替一部分Fe。
[0071] W :1.0% 以下
[0072] REM:0.3% 以下
[0073] 鎢（W)和稀土元素（REM)均為選擇元素。其中，REM為選自原子序號39號的釔 (Y)、屬于鑭系元素的原子序號57號的鑭（La)?原子序號71號的镥（Lu)以及屬于錒系元 素的原子序號89號的錒（Ac)?103號的鎊（Lr)所組成的組中的一種以上的元素。
[0074] W和REM均提高高溫環境下的SCC耐性。只要含有一點兒這些元素，就能夠某種 程度地得到上述效果。另一方面，如果這些元素含量過多，則該效果飽和。因此，W含量為 1. 0%以下，REM含量為0. 3 %以下。REM包含選自上述組中的多種元素的情況下，REM含量 是指這些元素的總計含量。W含量的下限優選為0.01 %。REM含量的下限優選為0.001 %。
[0075] 油井用不銹鋼也可以進一步含有選自Ca :0.01 %以下和B :0.01 %以下所組成的 組中的一種以上來代替一部分Fe。
[0076] Ca :0.01 % 以下
[0077] B :0.01 % 以下
[0078] 鈣（Ca)和硼素（B)均為選擇元素。熱加工時的油井用不銹鋼具有鐵素體和奧氏 體的二相組織。因此，熱加工有可能使不銹鋼產生劃痕、缺陷。Ca和B抑制熱加工時的劃 痕、缺陷的產生。只要含有一點兒這些元素，就能夠某種程度地得到上述效果。
[0079] 另一方面，如果Ca含量過多，則鋼中的夾雜物增加而鋼的韌性和耐蝕性降低。另 夕卜，如果B含量過多，則Cr的碳硼化物在晶界析出，鋼的韌性降低。因此，Ca含量和B含量 均為0. 01%以下。
[0080] Ca含量和B含量的下限均優選為0. 0002%。該情況下，能夠顯著地得到上述效果。 Ca含量和B含量的上限均優選小于0. 01 %，均進一步優選為0. 005%。
[0081] [關于式⑴和式⑵]
[0082] 油井用不銹鋼的化學組成進而滿足式（1)和式（2)。
[0083] Cr+4Ni+3Mo+2Cu ^ 44 (1)
[0084] Cr+3Ni+4Mo+2Cu/3 ^ 46 (2)
[0085] 其中，式（1)和式（2)中的各元素符號代入對應的元素的含量（％)。
[0086] [關于式⑴]
[0087] 定義為FI = Cr+4Ni+3Mo+2Cu。F1越大則高溫油井環境下的SCC耐性提高。如果 F1值為44以上，則在150°C?200°C的高溫油井環境下能夠得到優異的SCC耐性。F1值優 選為45以上，進一步優選為48以上。
[0088] 對于F1值的上限沒有特別的限定。然而，如果F1值超過52,則難以滿足式（2)， 屈服強度的穩定性降低。
[0089] [關于式⑵]
[0090] 定義為F2 = Cr+3Ni+4Mo+2Cu/3。對于本實施方式的油井用不銹鋼管，為了穩定地 確保強度，含有上述的Co并且將F2值設為46以下。如果F2值超過46,則殘留奧氏體過度 地形成，難以穩定地確保屈服強度。
[0091] F2值優選為44以下，更優選為43以下，進一步優選為42以下。對于F2值的下限 沒有特別的限定。然而，只要F2值為36以下，則存在F1值難以成為44以上的情況。
[0092] [C和N的關系]
[0093] 優選的是，油井用不銹鋼的化學組成滿足式（3)。
[0094] 2. 7C+N 彡 0· 060 (3)
[0095] 其中，式⑶中的C、N分別代入C含量)、N含量（％ )。
[0096] 定義為F3 = 2. 7C+N。F3值為0. 060以下的情況下，殘留奧氏體的生成被進一步 抑制。因此，輔以式（2)的效果，能夠進一步穩定地確保強度。F3值優選為0.050以下，進 一步優選為0.045以下。
[0097] [金相組織]
[0098] 油井用不銹鋼的金相組織優選以體積分數計含有10?小于60%的鐵素體相、 10%以下的殘留奧氏體相、和馬氏體相。
[0099] 鐵素體相：以體積分數計為10%以上且小于60%
[0100] 本實施方式的油井用不銹鋼的屬于鐵素體形成元素的Cr和Mo含量多。另一方 面，從高溫下穩定化奧氏體和常溫下確保馬氏體的觀點出發而含有Ni，然而作為奧氏體生 成元素的Ni含量被抑制在殘留奧氏體的量不過剩的程度。因此，本發明的不銹鋼在常溫下 不成為馬氏體單相組織，而在常溫下成為包含至少馬氏體相和鐵素體相的混合組織。金相 組織中的馬氏體相有助于強度的提高，但如果鐵素體相的體積分數過高，則鋼的強度降低。 因此，鐵素體相的體積分數優選為10%以上且小于60%。鐵素體相的體積分數的下限更優 選高于10%，進一步優選為12%，更進一步優選為14%。鐵素體相的體積分數的上限更優 選為48 %，進一步優選為45 %，更進一步優選為40 %。
[0101] 鐵素體相的體積分數由以下的方法確定。從不銹鋼的任意位置采集樣品。所采 集的樣品中，對相當于不銹鋼的截面的樣品表面進行研磨。研磨后使用王水和甘油的混 合溶液，對經過研磨的樣品表面進行蝕刻。使用光學顯微鏡（觀察倍率100倍），用根據 JISG0555的點算法測定經過蝕刻的表面中鐵素體相的面積分數。將測定得到的面積分數定 義為鐵素體相的體積分數。
[0102] 殘留奧氏體相：以體積分數計為10%以下
[0103] 少量的殘留奧氏體相招致顯著的強度降低并且顯著地提高鋼的韌性。然而，如果 殘留奧氏體相的體積分數過高，則鋼的強度顯著地降低。因此，殘留奧氏體相的體積分數為 10%以下。從確保強度的觀點出發，殘留奧氏體相的體積分數更優選為8%以下。
[0104] 如果殘留奧氏體相的體積分數為0. 5%以上，則能夠特別有效地得到上述的韌性 提高效果。然而，即便殘留奧氏體相的體積分數小于〇. 5%，也能夠某種程度地得到上述效 果。
[0105] 殘留奧氏體相的體積分數通過X射線衍射法而確定。具體而言，從不銹鋼的任意 位置采集樣品。樣品的大小設為15mmX15mmX2mm。使用樣品測定鐵素體相（α相）的 (200)面和（211)面、殘留奧氏體相U相）的（200)面、（220)面和（311)面的各自的X 射線強度。接著，算出各面的積分強度。算出后，對于α相的各面與Υ相的各面的每個組 合（總計6組），使用式（1)算出體積分數V γ (% )。接著，將6組的體積分數V γ的平均 值定義為殘留奧氏體的體積分數（％)。
[0106] Vy = 100/(1+(1 aXRy)/(IyXRa)) (1)
[0107] 其中，"Ια "為a相的積分強度。"Ra "為a相的結晶學的理論計算值。"IY" 為Υ相的積分強度。"RY"為Υ相的結晶學的理論計算值。
[0108] 馬氏體相：剩余部分
[0109] 本發明的不銹鋼的金相組織中，上述的鐵素體相以及殘留奧氏體相以外的部分主 要為回火的馬氏體相。更具體而言，本發明的不銹鋼的金相組織優選含有以體積分數計為 40%以上的馬氏體相。馬氏體的體積分數的下限更優選為48%，進一步優選為52%。馬氏 體相的體積分數為由100 %減去用上述方法確定的鐵素體相的體積分數和殘留奧氏體相的 體積分數而求出的。
[oho] 油井用不銹鋼的金相組織除了鐵素體相、殘留奧氏體相、馬氏體相之外，還可以含 有碳化物、氮化物、硼化物、Cu相等析出物和/或夾雜物。
[0111] [制造方法]
[0112] 作為油井用不銹鋼的制造方法的一例，說明無縫鋼管的制造方法。
[0113] 準備具有上述化學組成的原材料。原材料可以為通過連鑄法（包括圓坯連鑄）制 造的鑄述。另外，還可以為將通過鑄錠法（ingot-making process)制造的鋼錠熱加工而制 造的鋼坯。還可以為由鑄坯制造而成的鋼坯。
[0114] 將所準備的原材料裝入加熱爐或均熱爐進行加熱。接著，將加熱了的原材料熱加 工而制造管述。例如，作為熱加工實施曼內斯曼法（Mannesmann process)。具體而言，使 用穿孔機將原材料穿孔乳制而制成管述。接著，使用芯棒式無縫管乳機、定徑機（sizing mill)將管坯進一步軋制。作為熱加工既可以實施熱擠出，也可以實施熱鍛造。
[0115] 熱加工時，優選的是原材料溫度為850?1250°C下的原材料的截面收縮率為50% 以上。本發明的鋼的化學組成的范圍內，如果進行熱加工以使原材料溫度為850?1250°C 下的原材料的截面收縮率為50%以上，則包含馬氏體相和沿軋制方向伸長的（例如50? 200μπι左右）鐵素體相的組織形成在鋼的表層部分。由于鐵素體相比馬氏體更容易含有 Cr等，所以有助于有效地防止高溫下的SCC的加劇。如上所述，如果鐵素體相沿軋制方向伸 長，則假使高溫下表面發生SCC，則在裂紋的加劇過程中到達鐵素體相的概率變高。因此，高 溫下的SCC耐性提商。
[0116] 將熱加工后的管坯冷卻至常溫。冷卻方法既可以為空冷，也可以為水冷。本發明 的不銹鋼即便是采用空冷，只要冷卻至Ms點以下則產生馬氏體相變，所以能夠制成包含馬 氏體和鐵素體的混合組織。然而，想要穩定地確保758MPa以上的高強度、特別是862MPa以 上的高強度的情況下，優選的是，將熱制管而成的管坯空冷之后，再加熱至相變點以上， 實施浸漬法、噴灑法等水冷進行淬火。
[0117] 通過減小F2值或提高Co含量，存在即便空冷也能夠得到高強度的情況，卻存在欠 缺強度的穩定性的情況。為了穩定地得到高強度，通過水冷，管坯的表面溫度優選冷卻至 60°C以下。即，優選將熱加工后的管坯水冷，水冷停止溫度為60°C以下。水冷停止溫度更優 選為45°C以下，進一步優選為30°C以下。
[0118] 在八^點以下對經過淬火的管坯進行回火，將屈服強度調整為758MPa以上。如果 回火溫度超過Α ε1點，則殘留奧氏體的體積分數急劇增加，強度降低。
[0119] 通過以上的工序制造的高強度油井用不銹鋼具有758MPa以上的屈服應力，并且 由于其中含有的Cr、Mo、Ni、Cu的效果，在200°C的高溫油井環境下也具有優異的耐蝕性。
[0120] 實施例
[0121] 熔煉表1所示化學組成的標號1?28的鋼，通過連鑄制造鑄坯。
[0122] [表 1]
[0123]

【權利要求】
1. 一種油井用不銹鋼， 以質量％計含有C :0. 05%以下、Si :1. 0%以下、Μη :0. 01?1. 0%、P :0. 05%以下、S : 小于 0· 002%、Cr :16 ?18%、Mo :1· 8 ?3%、Cu :1· 0 ?3. 5%、Ni :3· 0 ?5. 5%、Co :0· 01 ? 1. 0%、A1 :0. 001?0. 1%、0 :0. 05%以下、和N :0. 05%以下，余量由Fe和雜質組成； 滿足式⑴和式（2)， Cr+4Ni+3Mo+2Cu ^ 44 (1) Cr+3Ni+4Mo+2Cu/3 ^ 46 (2) 其中，式（1)和式（2)中的各元素符號代入對應的元素的含量（質量％ )。
2. 根據權利要求1所述的油井用不銹鋼，其中， 含有選自V :〇. 3%以下、Ti :0. 3%以下、Nb :0. 3%以下、和Zr :0. 3%以下所組成的組 中的一種以上來代替一部分Fe。
3. 根據權利要求1或權利要求2所述的油井用不銹鋼，其中， 含有選自W :1. 0%以下和稀土元素（REM) :0. 3%以下所組成的組中的一種以上來代替 一部分Fe。
4. 根據權利要求1?權利要求3的任一項所述的油井用不銹鋼，其中， 含有選自Ca :0.01 %以下和B :0.01 %以下所組成的組中的一種以上來代替一部分Fe。
5. 根據權利要求1?權利要求4的任一項所述的油井用不銹鋼，其中， 所述油井用不銹鋼的金相組織以體積分數計含有10%以上且小于60%的鐵素體相、 10%以下的殘留奧氏體相和40%以上的馬氏體相。
6. 根據權利要求1?權利要求5的任一項所述的油井用不銹鋼，其中， 屈服強度為862MPa以上。
7. -種由權利要求1?權利要求6的任一項所述的油井用不銹鋼制造的油井管。
【文檔編號】C22C38/54GK104204253SQ201380014977
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年2月27日 優先權日:2012年3月26日
【發明者】中塚信二郎, 大江太郎, 天谷尚, 高部秀樹, 乙咩陽平, 富尾悠索, 妹尾昌尚, 大村朋彥, 近藤邦夫 申請人:新日鐵住金株式會社