专利名称：马氏体不锈钢无缝钢管的制造方法
技术领域：
本发明是关于马氏体不锈钢无缝钢管的制造方法，更详细地说就是关于油井管以及联结器用马氏体不锈钢无缝钢管的制造方法。
背景技术：
钢中含约12～15％Cr的不锈钢一般称作13％Cr钢，由于其容许应力及屈服应力等机械特性和耐热性等方面的优秀性能，被用于如油井管等材料。
发明内容
为了得到具有优异耐气候性的13％Cr钢，各种制造方法的研究在进行。
本发明的目的是为了提供一种具有优异耐气候性的马氏体不锈钢无缝钢管的制造方法。
根据本发明的马氏体不锈钢无缝钢管的制造方法，所述马氏体不锈钢无缝钢管的化学成分中含有以质量％为基准，C0.15～0.22％，Si0.18～1.0％，Mn0.05～1.0％，Cr10.5～14.0％，余量基本为Fe和杂质，所述杂质包括Ni0.20％以下、Al0.05％以下、N0.100％以下、S0.015％以下、以及P0.020％以下，该方法包括以下步骤将具有上述化学成分的钢坯穿孔轧制成其横断面积为上述钢坯的10％～95％的无缝管；将该无缝管在850℃～980℃加热后淬火；随后在下式中的P值18500～22200条件下回火P＝T·(17.7+log t)式中T表示均热温度(K)、t表示均热时间(秒)、log t表示t的常用对数值。
另外，根据本发明的马氏体不锈钢无缝钢管的制造方法，所述马氏体不锈钢无缝钢管可用于油井管联结管，此时，P值可是18500～21500。
具体实施例方式
下面分别详细说明本发明相关的(1)钢(母材)的化学组成、(2)加工条件、以及(3)淬火和回火。
(1)钢(母材)的化学组成钢的化学组成中，作为必须成分包含C、Si、Mn以及Cr，作为其它杂质也可以包含Ni等。下面说明钢的化学组成和限定化学组成的理由。另外，以下化学组成的“％”都表示“质量％”。
C0.15～0.22％CC是具有提高强度效果的元素。为确保80ksi(551.58MPa)等级以上的强度，C含量必须在0.15％以上。但是，C含量过高将降低耐腐蚀性，因此，C含量必须在0.22％以下。
Si0.18～1.0％Si是在制钢阶段中作为脱氧剂的必要元素，该脱氧剂能够减少造成热加工性劣化的氧气。此外，Si还能抑制铁鳞的形成，并能提高其密接性。为得到这种效果，Si含量必须在0.18％以上。但是，Si含量过高将降低韧性，因此，Si含量必须在1.0％以下。
Mn0.05～1.0％MnMn与Si相同是作为脱氧剂必要的元素。此外，Mn还有以MnS的形式固定钢中的固溶S从而提高热加工性的效果。为得到这种效果，Mn的含量必须在0.05％以上。但是，Mn含量过高将降低韧性，且在内层铁鳞形成FeO·Mn2O3系尖晶石氧化物，使内层铁鳞脆化易发生剥离。因此，Mn含量必须在1.0％以下。若想进一步提高韧性，Mn含量优选0.85％以下。
Cr10.5～14.0％Cr是提高耐腐蚀性的元素，特别是优异的耐CO2腐蚀性元素。为防止点腐蚀和裂隙腐蚀，Cr含量必须在10.5％以上。一方面，Cr是铁素体的形成元素，当Cr含量超过14.0％时，在高温加热条件下形成δ铁素体降低热加工性，同时，由于铁素体增多，即使为了不使耐应力腐蚀裂缝性受损而进行回火，但也不能达到规定的强度。因此，Cr含量必须在14％以下。
Ni0.20％以下
Ni是引起硫化氢应力裂缝的元素。因此，Ni含量需在0.20％以下。另一方面，Ni具有提高母材和内层铁鳞之间密接性的效果，因此优选Ni含量在0.02％以上。
Al0.05％以下Al是引起钢清净度劣化的元素。并且，以连续铸造制造母材时，它是浇口堵塞的原因，因此Al含量需在0.05％以下。另一方面，Al是有效的脱氧剂，因此优选Al含量在0.0005％以上。
N0.100％以下N是在高含量时导致韧性下降的元素，因此N含量需在0.100％以下。另一方面，N具有通过强化固溶体提高钢的强度的效果，因此优选N含量在0.010％以上。
S0.015％以下S是钢中存在的杂质元素。钢中含大量S将显著降低热加工性。例如，其影响在用自动轧管机(plug mill)或者芯棒式无缝轧管机进行延压时，或者用穿孔机穿孔时表现显著。S含量高将不能制造无缺陷的钢管。因此S含量必须在0.015％以下。
P0.020％以下P同S一样也是钢中存在的杂质元素，钢中含大量P将不能防止缺陷的发生。并且，韧性显著下降，因此P含量优选0.020％以下。
(2)本发明的马氏体不锈钢无缝钢管制造方法包括以下步骤(A)及步骤(B)。
(A)制钢坯及制管首先，制备含有前述化学成分的钢坯。其次，加热该钢坯进行穿孔轧制。此穿孔轧制加工可使用曼内斯曼轧管机、自动轧管机等。接下来，用芯棒式无缝轧管机、拉力减径机(stretch reducer)等进行定径轧制，制造具有规定外径及壁厚的马氏体不锈钢无缝钢管。此步骤得到的无缝钢管的横断面积为钢坯横断面积的10％～95％。
(B)对步骤(A)得到的无缝钢管实施淬火以及回火。
(a)进行淬火时，首先在淬火炉内加热母材。此时，淬火炉内的氛围是LNG、LOG、重油、丁烷等气体氛围即可，更具体地说，淬火炉内的气体氛围优选为O20.01～8.0％、H2O3.0～20.0％、CO21.0～20.0％、N2和其它余量。若淬火炉内的氛围不是如此，为由于不完全燃烧或O2过剩将导致单位产品所需原料等的增大，或由于需要注入额外的气体和水蒸气而导致成本上升。
在淬火炉内加热母材到850～980℃。此时，若加热温度达不到850℃，母材不能成为奥氏体单相，同时无缝钢管的韧性降低。加热温度达不到850℃将难以除去铁鳞层。
在上述加热后，通过如空气冷却等方式对母材实施淬火，使母材变成马氏体组织的形态。
(b)进行回火时，所使用的回火炉内的氛围最好与淬火时相同。气体氛围的组成如上述所述。
无缝钢管在回火炉内的均热条件是，其均热温度和均热时间定为使下式中P值为18500～22200。
P＝T·(17.7+log t)式中T表示均热温度(K)、t表示均热时间(秒)、log t表示t的常用对数值。
在上述规定的温度及时间均热后，通过如空气冷却等方式进行回火。
通过这种制造方法可得到高耐气候性的马氏体不锈钢无缝钢管。
另外，为了制造用于以螺丝接头连接油井管的联结器的无缝钢管，均热温度及均热时间可定为使P值达18500～21500。
根据本发明的制造方法，可得到高耐候性的马氏体不锈钢无缝钢管。
权利要求
1.一种马氏体不锈钢无缝钢管的制造方法，所述马氏体不锈钢无缝钢管的化学成分中含有以质量％为基准，C0.15～0.22％，Si0.18～1.0％，Mn0.05～1.0％，Cr10.5～14.0％，余量基本为Fe和杂质，所述杂质包括Ni0.20％以下、Al0.05％以下、N0.100％以下、S0.015％以下、以及P0.020％以下，所述方法包括以下步骤将具有上述化学成分的钢坯穿孔轧制成其横断面积为上述钢坯的10％～95％的无缝管；将该无缝管在850℃～980℃加热后淬火；随后在下式中的P值为18500～22200条件下回火P＝T·(17.7+log t)式中T表示均热温度(K)、t表示均热时间(秒)、log t表示t的常用对数值。
2.根据权利要求1所述的马氏体不锈钢无缝钢管的制造方法，其特征为，所述马氏体不锈钢无缝钢管用于油井管联结管，所述P值为18500～21500。
全文摘要
本发明是关于油井管以及联结器用马氏体不锈钢无缝钢管的制造方法。所述马氏体不锈钢无缝钢管的化学成分中含有以质量％为基准，C0.15～0.22％，Si0.18～1.0％，Mn0.05～1.0％，Cr10.5～14.0％，余量基本为Fe和杂质，所述杂质包括Ni0.20％以下、Al0.05％以下、N0.100％以下、S0.015％以下、以及P0.020％以下。本发明的方法包括以下步骤将具有上述化学成分的钢坯穿孔轧制成其横断面积为上述钢坯的10％～95％的无缝管；将该无缝管在850℃～980℃加热后淬火；随后在下式中的P值为18500～22200条件下回火P＝T·(17.7+log t)，式中T表示均热温度(K)、t表示均热时间(秒)、logt表示t的常用对数值。根据本发明的制造方法，可得到高耐候性的马氏体不锈钢无缝钢管。
文档编号B21B19/04GK1891398SQ20051008078
公开日2007年1月10日 申请日期2005年7月5日 优先权日2005年7月5日
发明者高野隆宽 申请人:住友金属工业株式会社