油井管用钢及其制造方法

油井管用钢及其制造方法
【专利摘要】一种油井管用钢，其化学组成含有C、Si、Mn、Al、Mo、P、S、O、N以及余量的Fe和杂质，与α相的(211)晶面相当的晶面的半值宽度HW与化学组成中以质量％表示的碳含量满足HW×C1/2≤0.38，化学组成中的以质量％表示的碳含量与钼含量满足C×Mo≥0.6，当量圆直径为1nm以上且具有六方结构的M2C碳化物的个数为每平方微米5个以上，屈服强度为758MPa以上。
【专利说明】油井管用钢及其制造方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及油井管用钢及其制造方法。更具体地涉及用于油井和气井用的套管、 油管等油井管的低合金油井管用钢及其制造方法。
[0002] 本申请要求2012年6月20日在日本申请的日本特愿2012-138650号的优先权， 将其内容援用至此。

【背景技术】
[0003] 由于油井或气井（W下将油井和气井简单统称为"油井"）的深井化，要求油井管 的高强度化。W往，广泛利用80ksi级（屈服强度80?95ksi，即551?654MPa)、9化si级 (屈服强度95?11化si,即654?758MPa)的油井管。然而，最近开始利用11化si级（屈 服强度110?125ksi，即758?862MPa)的油井管。
[0004] 此外，最近开发的深井大多含有具有腐蚀性的硫化氨。因此，不仅要求油井管有高 强度，而且还要求有硫化物应力开裂耐性（Sulfide Stress Cracking Resistance 下称 为SSC耐性）。
[000引作为W往的95?IWksi级的油井管的SSC耐性的改善对策，已知有将钢清洁化 或将钢组织微细化的方法。例如，日本特开昭62-253720号公报提出了减低Mn、P等杂质元 素而改善SSC耐性的方法。日本特开昭59-232220号公报提出了通过实施2次浑火处理而 将晶粒微细化，从而改善SSC耐性的方法。
[0006] 应对油井管的高强度化的要求，最近提出了 12化si级（屈服强度862?965MPa) 的油井管用钢。然而，强度越高，硫化物应力开裂（SSC)越容易发生。因此，与W往的95ksi 级、llOksi级的油井管用钢相比，对于12化si级W上的油井管用钢要求进一步改善SSC耐 性。
[0007] 日本特开平6-322478号公报、日本特开平8-311551号公报、日本特开平 11-335731号公报、日本特开2000-178682号公报、日本特开2000-256783号公报、日本特 开2000-297344号公报、日本特开2000-119798号公报、日本特开2005-350754号公报、日 本特开2006-265657号公报、日本特开2000-313919号公报和国际公开第2007/007678号 公报提出了高强度的油井管用钢的SSC耐性的改善对策。
[0008] 日本特开平6-322478号公报提出了通过感应加热热处理将钢组织微细化而改善 12化si级的钢材的SSC耐性的方法。日本特开平8-311551号公报提出了利用直接浑火法 来提高浑透性、提高回火温度时，改善IWksi级?14化si级的钢管的SSC耐性的方法。日 本特开平11-335731号公报通过调整为最适的合金成分来改善IWksi级?14化si级的低 合金钢的SSC耐性的方法。日本特开2000-178682号公报、日本特开2000-256783号公报 和日本特开2000-297344号公报提出了控制碳化物的形态来改善IWksi级?14化si级 的低合金油井管用钢的SSC耐性的方法。日本特开2000-119798号公报提出了使微细的V 碳化物大量析出而延缓IWksi级?12化si级的钢材的SSC的发生时间的方法。日本特开 2005-350754号公报提出了将位错密度和氨扩散系数控制为期望值，从而改善12化si级W 上的油井管的SSC耐性的方法。日本特开2006-265657号公报提出了通过大量含有C，且 水冷时在400?60(TC停止水冷，在400?60(TC实施等温相变热处理（奧氏体等温浑火处 理）来生成贝氏体单相组织，从而改善12化si级W上的油井管用钢的SSC耐性的方法。日 本特开2000-313919号公报和国际公开第2007/007678号公报公开了相比于W往的油井管 用钢通过提高Mo含量而改善钢管的SSC耐性的方法。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 ;日本特开昭62-253720号公报
[0012] 专利文献2 ;日本特开昭59-232220号公报
[0013] 专利文献3 ;日本特开平6-322478号公报
[0014] 专利文献4 ;日本特开平8-311551号公报
[0015] 专利文献5 :日本特开平11-335731号公报
[0016] 专利文献6 ;日本特开2000-178682号公报
[0017] 专利文献7 ;日本特开2000-256783号公报
[0018] 专利文献8 ;日本特开2000-297344号公报
[0019] 专利文献9 :日本特开2000-119798号公报
[0020] 专利文献10 :日本特开2005-350754号公报
[0021] 专利文献11 :日本特开2006-265657号公报
[0022] 专利文献12 :日本特开2000-313919号公报
[0023] 专利文献13 ;国际公开第2007/007678号公报


【发明内容】

[0024] 发明要解决的巧颖
[00巧]如上所述，最近要求进一步提高IWksi级（屈服强度758MPa W上）或12化si级 W上（屈服强度862MPa W上）的油井管用钢的SSC耐性。该是由于最近的油井和气井含 有大量的硫化氨。例如，日本特开2005-350754号公报和日本特开2006-265657号公报公 开了屈服强度12化si级的SSC耐性优异的油井管用钢。然而，耐SSC评价试验中利用的试 验浴均是0. latm的硫化氨饱和的试验浴。因此，对于高强度的油井管用钢，在更高压力的 硫化氨饱和的试验浴中也要求有优异的SSC耐性。
[002引另外，W往的具有IWksi级W上的屈服强度的油井管不适合利用于油管（tubing pipe)。具有95ksi级W下的屈服强度的油井管利用于套管和油管。然而，对于屈服强度 为IWksi级W上的油井管，被赋予缺口时的SSC耐性（硫化氨环境中的应力扩大系数Kissc 值）变低。因此，直接暴露于生产流体的油管利用IWksi级W上的W往的油井管时，具有 W潜在的缺陷或点蚀为起点发生SSC的可能性。因此，对于强度为IWksi级W上的油井管 用钢，还期望Kisse值较高，使得能够利用于油管。
[0027] 本发明的目的是提供SSC耐性优异的低合金油井管用钢。具体而言，其目的是提 供具有llOksi级W上（758MPa W上）或12化si级W上巧62MPa W上）的屈服强度（0. 2% 弹性极限应力）且包括高压硫化氨环境下的SSC耐性、被赋予缺口时的SSC耐性等在内的 SSC耐性优异的低合金油井管用钢。
[0028] 巧于解决巧颖的方案
[0029] 本发明的要旨如下所述。
[0030] (1)本发明的一个方式的低合金油井管用钢如下；化学组成按质量％计为C;超 过 0. 35%?1. 00%、Si ;0. 05%?0. 5%、Mn ;0. 05%?1. 0%、A1 ;0. 005%?0. 10%、M〇 : 超过 1. 0%?10%、P ;0. 025% W下、S ;0. 010% W下、0 ;〇. 01% W下、N ;0. 03% W下、Cr : 0 % ?2. 0 %、V ;0 % ?0. 30 %、佩；0 % ?0. 1 %、Ti ;0 % ?0. 1 %、Zr ;0 % ?0. 1 %、Ca : 0%?0.01 %、B;0%?0.003%、余量由化和杂质构成，将通过X射线衍射获得的、与a相 的（211)晶面相当的晶面的半值宽度为单位表示成HW时，上述半值宽度HW与上述化 学组成中的W质量％表示的碳含量满足下述的式1，上述化学组成中的W质量％表示的碳 含量与钢含量满足下述的式2,当量圆直径为Inm W上且具有六方结构的M,C碳化物的个数 为每平方微米5个W上，屈服强度为758MPa W上。
[00引]HWXC1/2《0. 38 (式 1)
[0032] CXMo^O. 6 (式。
[0033] 本发明的上述方式的低合金油井管用钢具有优异的SSC耐性。
[0034] (2)在上述（1)所述的低合金油井管用钢中，上述化学组成按质量％计可W含有 Cr ;0. 1%?2. 0%。
[00巧](3)在上述（1)或（2)所述的低合金油井管用钢中，上述化学组成按质量％计可W 含有 V ;0. 05%?0. 30%。
[0036] (4)在上述（1)?（3)的任一项所述的低合金油井管用钢中，上述化学组成按质 量％计可 W含有佩；0.002%?0. l%、Ti ;0.002%?0. l%、Zr ;0.002%?0. 1%中的至少 一种。
[0037] (5)在上述（1)?（4)的任一项所述的低合金油井管用钢中，上述化学组成按质 量％计可W含有Ca ;〇. 0003%?0. 01%。
[0038] (6)在上述（1)?巧）的任一项所述的低合金油井管用钢中，上述化学组成按质 量％计可W含有B ;0. 0003%?0. 003%。
[0039] (7)本发明的一个方式的低合金油井管用钢的制造方法具备：对钢逐进行热加工 而获得钢材的热加工工序，所述钢逐的化学组成按质量％计为C ;超过0. 35%?1. 00%、 Si ;0. 05%?0. 5%、Mn ;0. 05%?1. 0%、A1 ;0. 005%?0. 10%、Mo ;超过 1. 0%?10%、 P ;0. 025% W下、S ;0. 010% W下、0 ;〇. 01% W下、N ;0. 03% W下、Cr ;〇%?2. 0%、V ;0%? 0. 30%、佩；0%?0. 1%、Ti ;0%?0. 1%、Zr ;0%?0. 1%、Ca ;0%?0. 01%、B ;0%? 0.003%、余量由化和杂质构成，上述化学组成中的W质量％表示的碳含量与钢含量满足 下述的式2 ;将上述热加工工序后的上述钢材浑火的浑火工序；将上述浑火工序后的上述 钢材在68(TCW上且Aci点W下的温度范围回火的回火工序。
[0040] CXMo^O. 6 (式。
[0041] (8)在上述（7)所述的低合金油井管用钢的制造方法中，在上述浑火工序中，可W 采用从浑火开始温度截至马氏体相变开始温度的时间为100砂W上且600砂W下的条件将 上述热加工工序后的上述钢材连续冷却而浑火。
[0042] (9)在上述（7)所述的低合金油井管用钢的制造方法中，在上述浑火工序中，作为 第一冷却处理，可W采用从浑火开始温度截至超过Ms点且30(TCW下的温度范围的冷却速 度为0. 7°C /砂w上的条件将上述热加工工序后的上述钢材冷却；作为恒温处理，采用达到 超过Ms点且30(TCW下的上述温度范围的条件保持上述第一冷却处理后的上述钢材；作为 第二冷却处理，将上述恒温处理后的上述钢材冷却。
[004引 （10)在上述（7)?（9)的任一项所述的低合金油井管用钢的制造方法中，将上述 浑火工序后且上述回火工序前的上述钢材的壁厚中央部的C标尺洛氏硬度表示成HRC时， 在上述浑火工序中，可W采用上述洛氏硬度HRC满足下述的式3的条件将上述钢材浑火。 [0044] HRC > 50 X C+26 (式 3)
[004引 （11)在上述（7)?（10)的任一项所述的低合金油井管用钢的制造方法中，还可W 具备在上述热加工工序后且上述浑火工序前将上述钢材正火处理的正火工序。
[004引在上述（7)?（11)的任一项所述的低合金油井管用钢的制造方法中，上述钢 逐的上述化学组成按质量％计可W含有化；0. 1 %?2.0%。
[0047](蝴在上述（7)?（。）的任一项所述的低合金油井管用钢的制造方法中，上述钢 逐的上述化学组成按质量％计可W含有V ;0. 05 %?0. 30%。
[004引 （14)在上述（7)?（蝴的任一项所述的低合金油井管用钢的制造方法中，上述 钢逐的上述化学组成按质量％计可W含有佩；0. 002%?0. l%、Ti ;0. 002%?0. l%、Zr ; 0. 002 %?0. 1 %中的至少一种。
[004引（巧）在上述（7)?（14)的任一项所述的低合金油井管用钢的制造方法中，上述钢 逐的上述化学组成按质量％计可W含有化；0. 0003%?0. 01%。
[0050] (16)在上述（7)?（巧）的任一项所述的低合金油井管用钢的制造方法中，上述钢 逐的上述化学组成按质量％计可W含有B ;0. 0003 %?0. 003%。
[00引] 发明的效果
[0052] 本发明的上述方式的低合金油井管用钢具有优异的SSC耐性。
[0053] 通过本发明的上述方式制造的低合金油井管用钢具有优异的SSC耐性。
[0054] 具体而言，可W提供具有llOksi级W上（758MPa W上）或12化si级W上巧62MPa W上）的屈服强度（0.2%弹性极限应力）且包括高压硫化氨环境下的SSC耐性、被赋予缺 口时的SSC耐性等在内的SSC耐性优异的低合金油井管用钢。

【专利附图】

【附图说明】
[00巧]图1A是本发明的一个实施方式的低合金油井管用钢中含有的六方MsC碳化物的 透射电子显微镜图像。
[0056] 图1B所示为上述实施方式的低合金油井管用钢中含有的六方MsC碳化物的电子 衍射图像照片和鉴定结果图。
[0057] 图2是上述实施方式的低合金油井管用钢的电解提炼残渣碳化物的X射线衍射获 得的衍射图形的一个例子。
[0058] 图3是本发明的一个实施方式的低合金油井管用钢的制造方法的浑火工序的说 明图，即用于说明基于连续冷却处理的浑火工序和包括恒温处理的浑火工序的图。
[0059] 图4所示为基于连续冷却处理的浑火中的钢管的壁厚t (mm)与不发生浑裂所需的 冷却速度crs_5 rc /砂）的关系图。

【具体实施方式】
[0060] W下参照附图来详细说明本发明的优选实施方式。对于图中同一或相当部分给予 同一附图标记，并援用其说明。涉及化学组成的元素的％是指质量％。
[0061] 本发明人等进行了有关低合金油井管用钢的SSC耐性的调查和研究，获得了 W下 的认识。
[0062] (A)由于在低合金油井管用钢中生成六方化exagonaDMgC碳化物，SSC耐性提高。 其中，六方MaC碳化物是晶体结构为六方（六方晶）的MaC碳化物。MaC的"M"是Mo、或Mo 和V。
[0063] Mo和C促进作为微细碳化物的六方MsC碳化物的生成。图1A是本发明的上述实施 方式的低合金油井管用钢的透射电子显微镜（TEM transmission Electron Microscope) 图像。六方M2C碳化物是圆盘状的微细碳化物，其粒径按当量圆直径计大概为Inm?50nm。 六方M2C碳化物与立方晶的M2C碳化物不同。六方M2C碳化物由于是圆盘状的，因此容易捕 集扩散性的氨。认为由于六方M,C碳化物强力地捕集氨，所捕集的氨变成非活性，因此SSC 的发生被抑制。此外，由于六方MsC碳化物是微细的，不容易成为SSC的起点。因此，六方 MsC碳化物有助于SSC耐性的提高。六方MsC碳化物可W通过下述的电子显微镜观察和电子 束衍射来鉴定。另外，六方M,C碳化物的存在本身还可如下所述通过电解提炼物的残渣的X 射线衍射来确认。
[0064] 如果粒径（当量圆直径）Inm W上的六方MsC碳化物在1平方微米（ym2)中为5 个W上，则低合金油井管用钢的SSC耐性增高。需要说明的是，粒径小于Inm的六方MsC碳 化物也有存在的可能性。然而，小于Inm的六方MsC碳化物用电子显微镜和电子束衍射来鉴 定在技术上是有困难的。因此，在本发明中，用每单位面积的粒径为Inm W上的六方MsC碳 化物的个数来规定。
[00财 炬）将Mo含量设定为高于1 %且10% W下。在该情况下，不仅促进上述六方MsC 碳化物的生成，而且在硫化氨环境中抑制氨侵入到钢中。具体而言，在硫化氨环境下的钢的 表面上，生成属于腐蚀广物的化硫化物。Mo富集在化硫化物中，提局化硫化物对钢表面 的保护性能。因此，抑制氨从硫化氨环境中侵入到钢中，SSC耐性增高。
[0066] (C)低合金油井管用钢中，在浑火回火时，除了六方MsC碳化物W外还生成其 他各种碳化物。在碳化物当中，本发明中将主要在晶界或马氏体组织的板条界面（lath inte计ace)生成的M3C碳化物和MssCe碳化物定义为"晶界碳化物"。其中，M3C碳化物和MssCe 碳化物的"M"是化、化或Mo。
[0067] 晶界碳化物明显大于六方M2C碳化物，具有数百nm的尺寸。由于晶界碳化物大，因 此晶界碳化物的形状越扁平，越容易W晶界碳化物作为起点而发生硫化物应力开裂（SSC)。 另一方面，晶界碳化物的形状越接近球状，越不容易由晶界碳化物发生SSC，SSC耐性提高。 因此，为了提高SSC耐性，优选将晶界碳化物球状化。
[0068] 通过提高回火温度，可朗尋晶界碳化物一定程度球状化。然而，利用回火温度的高 温化将晶界碳化物球状化是有限的。因此，优选的是，通过提高回火温度的方法W外的其他 方法，能够将晶界碳化物进一步球状化。
[0069] 如果提高C含量、具体而言使C含量高于0.35%，则可W将钢中的晶界碳化物进一 步球状化。因此，SSC耐性进一步增高。关于通过提高C含量而使晶界碳化物球状化的理 由，推断如下。如果c含量增高，则晶界碳化物的总量也增加。因此，各晶界碳化物中的& 和Mo浓度降低，晶界碳化物球状化。
[0070] 值）钢中的位错密度高时，SSC耐性降低。该是由于位错起着氨的捕集位点的作 用。认为位错通过科特雷尔效应较弱地捕集氨，所捕集的氨可W再次扩散，因而扩散到硫化 物应力开裂（SSC)的龟裂前端部，引起氨脆性。目P，含有六方MsC碳化物且位错密度低时， 钢中的氨优先地被六方MsC碳化物强力地捕集。结果，SSC耐性提高。因此，位错密度低是 优选的。
[0071] 顺便提一下，X射线衍射的晶面的半值宽度受位错密度的影响。具体而言，位错密 度的增加导致半值宽度扩大。因此，在本发明中，将通过X射线衍射获得的（211)晶面的衍 射峰的半值宽度HW(° )作为表示晶体应变的程度的指标。晶格的应变越大，错位密度越 高。C含量高于0.35%、Mo含量高于1 %时，如果半值宽度HW满足式1，则钢中的位错密度 足够低，获得了优异的SSC耐性。
[0072] HWXC1/2《0. 38 (式 1)
[0073] 其中，式1的C代入碳含量（质量％)。
[0074] 本实施方式的低合金油井管用钢作为金相组织主要包含回火马氏体和回火贝氏 体。然而，铁素体、马氏体和贝氏体均对应于BCC(Body Centered化bic)的晶体结构或含 有其的组织，因此难W通过X射线衍射来区分铁素体、马氏体和贝氏体。在本发明中，将铁 素体、马氏体和贝氏体视为a相。目P，上述（211)晶面的衍射峰的半值宽度HW是指与a 相的（211)晶面相当的晶面的半值宽度HW。
[007引根据W上，在本实施方式规定的化学组成的范围内，如果粒径为Inm W上的六方 MsC碳化物在1平方微米（y m2)中析出5个W上，且半值宽度HW满足式1，则可获得优异的 SSC耐性。
[0076] 根据W上的认识，本发明人等完成了本发明。W下说明本实施方式的低合金油井 管用钢。
[0077] [化学组成]
[0078] 本实施方式的低合金油井管用钢具有W下所示的化学组成。需要说明的是，在W 下的说明中，各元素的含量的"％"是指"质量％"。另外，对于下述的各元素的数值限定范 围，下限值和上限值包括在该范围内。然而，下限值表示为"超过"的数值限定范围不包含 下限值，上限值表示为"低于"的数值限定范围不包含上限值。
[0079] 本实施方式的低合金油井管用钢含有C、Si、Mn、Al、Mo作为基本元素。
[0080] C ;超过 0. 35 % ?1. 00 %
[0081] 在本实施方式的低合金油井管用钢中，碳（C)的含量多于W往的低合金油井管用 钢。通过含有较多的C，晶界碳化物的球状化得到促进，钢的SSC耐性提高。另一方面，如果 过量含有C，则其效果饱和。因此，C含量高于0.35%且为1.00%w下。C含量的下限优选 为0. 45%，进一步优选为0. 51 %，进一步优选为0. 56%。C含量的上限优选低于1. 00%，更 优选是0. 80 %，进一步优选为0. 70 %。
[0082] Si ;0. 05%?0. 5%
[0083] 娃（Si)将钢脱氧。另一方面，如果过量含有Si,则其效果饱和。因此，Si含量为 0.05%?0.5%。Si含量的下限优选高于0.05%，更优选为0. 1%，进一步优选为0. 13%。 Si含量的上限优选低于0. 5 %，更优选为0. 40 %，进一步优选为0. 30 %。
[0084] Mn ;0. 05%?1. 0%
[0085] 猛（Mn)提高钢的浑透性。另一方面，如果过量含有Mn，则与磯（巧和硫（巧等杂 质一起在晶界偏析。结果，钢的SSC耐性降低。因此，Mn含量为0.05%?1.0%。Mn含量的 下限优选高于0. 05 %，更优选0. 10 %，进一步优选0. 35 %。Mn含量的上限优选低于1. 0 %， 更优选0. 70 %，进一步优选0. 65 %，进一步优选0. 50 %。
[0086] Al;0.005%?0.10%
[0087] 铅（A1)将钢脱氧。另一方面，如果过量含有A1，则其效果饱和，并且夹杂物增加。 因此，A1含量为0.005%?0. 10%。A1含量的下限优选高于0.005%，更优选0.010%，进 一步优选0. 020 %。A1含量的上限优选低于0. 10 %，更优选0. 06 %，进一步优选0. 05 %。 本实施方式中所述"A1"的含量是指"可溶于酸的A1"即"sol. A1"的含量。
[0088] Mo ;超过 1. 0%?10%
[008引钢（Mo)提高浑透性，提高组织中的马氏体率。因此，Mo提高钢的强度。Mo还在硫 化氨环境中富集在钢表面上形成的化硫化物（腐蚀产物）中，提高化硫化物对钢表面的 保护性能。由此，抑制氨侵入到钢中，钢的SSC耐性提高。Mo还形成作为微细碳化物的六 方化exagonal)M02C碳化物。由于六方MogC碳化物将扩散性氨牢固地固定（捕集），因此氨 导致的SSC的发生被抑制。另一方面，如果过量含有Mo,则其效果饱和。因此，Mo含量高于 1.0%且10% W下。Mo含量的下限优选为1. 20%，更优选为1. 30%，进一步优选为1. 55%。 Mo含量的上限优选低于10 %，更优选4. 0 %，进一步优选3. 0 %。
[0090] 本实施方式的低合金油井管用钢含有杂质。其中，"杂质"是指，在工业上制造钢 时，从作为原料的矿石、废料或从制造环境等中混入的物质。在该些杂质当中，为了充分发 挥上述效果，P、S、0、N优选如下地进行限制。另外，杂质的含量少是优选的，因此不需要限 制下限值，杂质的下限值可W是0%。
[0091] P;0. 025%W下
[009引磯（巧是杂质。P在晶界偏析，降低钢的SSC耐性。因此，P含量少是优选的。因 此，P含量为0.025% W下。P含量优选低于0.025%，更优选为0.020% W下，进一步优选 为 0. 015% W下。
[0093] S;0. 010%W下
[0094] 硫做与P同样是杂质。S在晶界偏析，降低钢的SSC耐性。因此，S含量少是优 选的。因此，S含量为0.010%^下。S含量优选低于0.010%，更优选为0.005%^下，进 一步优选为0.003% W下。
[0095] 0;0. 01%W下
[0096] 氧（0)是杂质。如果过量含有0,则生成粗大的氧化物，降低钢的初性和SSC耐性。 因此，0含量少是优选的。因此，0含量为0. 01% W下，更优选为0. 005% W下。
[0097] N;0. 03%W下
[0098] 氮（脚是杂质。如果过量含有N，则会形成粗大的氮化物。粗大的氮化物成为点蚀 的起点，SSC耐性容易降低。因此，N含量为0.03% W下。N含量的上限优选低于0.03%， 更优选0.025%，进一步优选0.02%。另一方面，微量含有的氮（脚与Nb、Ti、Zr键合形成 氮化物、碳氮化物，通过钉扎效应而将钢的组织细粒化。因此，可W有意在钢中含有微量的 N。用于获得该种效果的N含量的下限优选为0. 003%，更优选为0. 004%。
[0099] 需要说明的是，在钢铁的制造中，N是杂质。在不积极地寻求上述那般的氮化物或 碳氮化物的效果时，N作为杂质可W低于0. 003%。
[0100] 本实施方式的低合金油井管用钢的化学组成含有上述基本元素和下述的任选元 素，余量由化和上述杂质构成。如上所述，此处所述的杂质是从作为钢的原料利用的矿石、 废料或者从制造过程的环境等中混入的元素。
[0101] [关于任选元素]
[0102] 本实施方式的低合金油井管用钢的化学组成可W进一步含有化、V、Nb、Ti、Zr、Ca、 B中的至少一种任选元素代替一部分上述化。该些任选元素可W根据目的来含有。因此， 不需要限制该些任选元素的下限值，下限值可W是0%。另外，即使该些任选元素作为杂质 含有，也不损害上述效果。
[0103] 低合金油井管用钢可W进一步含有化来代替一部分化。
[0104] Cr;0%?2%
[0105] 铅（化）是任选元素。化提高钢的浑透性。即使少量含有化，也可获得上述效果。 另一方面，如果过量含有化，则其效果饱和。因此，根据需要，化含量设定为0%?2%。化 含量的下限优选为0. 1%，更优选为0. 2%，进一步优选为0. 5%。化含量的上限优选低于 2%，更优选1. 5%，进一步优选1. 0%，进一步优选低于0. 8%，进一步优选0. 7%。
[0106] 低合金油井管用钢可W进一步含有V来代替一部分化。
[0107] V;0%?0. 30%
[0108] 饥（V)与Mo -起生成作为微细碳化物的六方MsC碳化物，提高SSC耐性。此处所 述的六方M2C碳化物的"M"是Mo和V。V还形成立方晶的MC碳化物（M是Mo和V)，提高用 于获得高屈服强度的钢的回火温度。该立方晶的MC碳化物不同于晶界碳化物，是微细的， 因此不容易成为SSC的起点。即使少量含有V，也可获得上述效果。另一方面，如果过量含 有V，则浑火时固溶的V量饱和，提高回火温度的效果也饱和。因此，根据需要，V含量设定 为0%?0.30%。V含量的下限优选是0.05%，更优选0.07%，进一步优选0.1%。V含量 的上限优选低于0. 30%，更优选0. 25%，进一步优选0. 20%。
[0109] 低合金油井管用钢可W含有选自Nb、Ti、Zr所组成的组中的一种或两种W上来代 替一部分化。
[0110] 佩；0%?0.!%
[0111] Ti ;0%?0.!%
[011引 Zr ;0%?0.!%
[0113] 魄（Nb)、铁（Ti)和铅狂r)均为任选元素。该些元素与C、N键合形成碳化物、氮化 物或碳氮化物。该些析出物（碳化物、氮化物和碳氮化物）通过钉扎（pinning)效应而将 钢的组织细粒化。即使少量含有选自Nb、Ti和Zr所组成的组中的一种或两种W上，也可获 得上述效果。另一方面，如果过量含有佩、1'1、21'，则其效果饱和。因此，根据需要，佩含量 设定为0%?0. l%，Ti含量设定为0%?0. l%，Zr含量设定为0%?0. 1%。如果Nb含 量为0. 002% W上或者Ti含量为0. 002% W上或者Zr含量为0. 002% W上，则可显著地获 得上述效果。Nb含量、Ti含量和Zr含量的下限均进一步优选为0.005%。Nb含量、Ti含 量和Zr含量的上限均优选为0. 05%。
[0114] 低合金油井管用钢可W进一步含有化来代替一部分化。
[01 巧]Ca;0%?0.01%
[0116] 巧（Ca)是任选元素。化与钢中的S键合形成硫化物，改善夹杂物的形状，提高 SSC耐性。即使少量含有化，也可获得上述效果。另一方面，如果过量含有化，则其效果饱 和。因此，根据需要，化含量设定为0%?0.01%。化含量的下限优选为0.0003%，更优 选0. 0005%。化含量的上限优选为0. 0030%，更优选为0. 002%。
[0117] 低合金油井管用钢可W进一步含有B来代替一部分化。
[011 引 B;0%?0.003%
[0119] 测任）是任选元素。B提高钢的浑透性。即使少量含有B，也可获得上述效果。另 一方面，如果过量含有B，则其效果饱和。因此，根据需要，B含量设定为0%?0.003%。B 含量的下限优选为0. 0003%，更优选为0. 0005%。B含量的上限优选为0. 0015%，更优选 为 0. 0012%。
[0120] 本实施方式的低合金油井管用钢的金相组织主要包含回火马氏体和回火贝氏体， 另外包含具有六方结构的M,C碳化物等析出物。
[0121] [关于六方MaC碳化物]
[0122] 低合金油井管用钢每平方微米含有5个（即5个/ym2) W上的六方MsC碳化物。 其中，六方MaC碳化物是六方（六方晶）的碳化物，与立方晶的MaC碳化物不同。六方MaC碳 化物的"M"是Mo、或Mo和V。
[0123] 六方MsC碳化物的个数用W下的方法来测定。从低合金油井管用钢的任意部位例 如包括钢板或钢管的厚度的中央部在内的区域采取TEM(透射电子显微镜）用样品。样品 的采取方法使用薄膜法或萃取复型法（extraction r巧lica method)等方法。用TEM观察 所采取的样品中的10个视场，获得各视场的TEM图像。各视场的面积设定为lym2。确认 各视场的碳化物的电子束衍射图案，鉴定碳化物的种类。图1B示出了电子显微镜观察时的 六方M,C碳化物的衍射图案的典型例子。另外，六方M,C碳化物通过X射线衍射也能与包括 立方晶的M2C碳化物在内的其他碳化物明确区分。因此，六方M2C碳化物析出的确认本身 还可通过电解提炼钢材中的碳化物之后进行提炼残渣的X射线衍射来实现。图2所示为X 射线衍射的一个例子的图。图2的横轴表示X射线的20 (° )(其中，0是入射角），纵轴 表示衍射强度。图2中的"M02C"、"MC"表示碳化物的种类。"M02C"表示六方M02C碳化物。 "MC"表示立方晶的MC碳化物（M是Mo和V)或立方晶的M2C碳化物。图2中的"（021)"、 "(112)"等表示晶面（密勒指数（Miller indices))。如图2所示，六方MsC碳化物通过X 射线衍射可W与包括立方晶的MC碳化物或立方晶的M2C碳化物在内的其他碳化物明确区 分。
[0124] 对电子显微镜观察的各视场中鉴定的粒径Inm W上的六方MsC碳化物的个数计 数，算出每1 y m2的平均个数。将所算出的平均个数定义为每1 y m2的六方M,C碳化物的个 数（个/ y m2)。如果六方MsC碳化物的个数为5个/ y m2 W上，则可获得优异的SSC耐性。 [012引六方MsC碳化物的粒径是大致1皿?50皿。其中，六方MsC碳化物的粒径用W下 方法测定。通过图像分析，求出各六方M,C碳化物的面积。将求出的面积的当量圆直径定义 为该六方M2C碳化物的粒径。如上所述，在本实施方式中，计数粒径Inm W上的六方M2C碳 化物的个数。
[0126] 六方MsC碳化物的粒径和个数的上限值没有特别限定。然而，由于基本上没有观察 到粒径超过50nm的六方MsC碳化物，因此将六方MsC碳化物的粒径的上限值设定为50nm。
[0127] 另外，本实施方式的低合金油井管用钢如上所述优选晶界碳化物的形状为球状。 具体而言，碳化物当中，在晶界或马氏体组织的板条界面生成的MsC碳化物和M23Q碳化物等 晶界碳化物的长径比的平均值优选为3 W下，进一步优选为2 W下。其中，长径比是观察面 上的晶界碳化物的长径除W其短径而获得的值。长径比用W下的方法来测定。从低合金油 井管用钢的任意部位例如包括钢板或钢管的厚度的中央部在内的区域采取样品。使用光学 显微镜、扫描电子显微镜或透射电子显微镜观察所采取的样品中的10个视场。测定各视场 中包含的晶界碳化物的长径比，计算其平均值即可。
[012引另外，本实施方式的低合金油井管用钢如上所述优选在包含六方MsC碳化物的同 时位错密度低。
[0129] [关于半值宽度HW]
[0130] 在本实施方式的低合金油井管用钢中，通过X射线衍射法获得的、与a相的（211) 晶面相当的的晶面的衍射峰的半值宽度HW(° )满足式1。
[01 引]HWXC1/2《0. 38 (式 1)
[0132] 其中，元素符号C代入C含量（质量％)。
[013引半值宽度HW通过X射线衍射法如下来测定。具体地，从低合金油井管用钢的任意 部位例如包括钢板或钢管的厚度的中央部在内的区域采取样品。将所采取的样品的表面化 学研磨。对于经过化学研磨的表面，使用CoK a射线化a 1)作为入射X射线，实施X射线 衍射。然后，为单位测定与a相的（211)晶面相当的晶面的半值宽度。
[0134] 具体而言，通过拟合将CoKa射线中的Ka 1与Ka2分离，仅提取Ka 1，求出试验 片的（211)晶面的Kal射线的衍射获得的半值宽度（° )。其中，半值宽度是在达到峰高 的半值的高度下测定的（峰顶法）。另外，关于装置来源的半值宽度，使用LaBe (六测化铜） 的单晶（没有半值宽度的理想单晶），测定装置来源的半值宽度，从实测的值中将其减去而 进行校正即可。
[0135] 位错起着氨的弱捕集位点的作用，所捕集的氨可能再次扩散，因此降低SSC耐性。 因此，位错密度低是优选的。认为如果半值宽度满足式1，则错位密度被抑制，可在钢中扩 散的氨不容易蓄积。因此，可获得优异的SSC耐性。另一方面，认为如果半值宽度不满足式 1，则错位密度的抑制不充分，SSC耐性低。
[0136] HWXCi/2的下限值没有特别限巧IJ。为了优选提高SSC耐性，HWXCi/2的值越小越好。
[0137] 另外，本实施方式的低合金油井管用钢为了进一步优选获得本发明的一个方式的 效果，上述化学组成中的W质量％表示的碳含量和钢含量优选满足规定的关系。
[0138] [关于C含量和Mo含量的关系]
[0139] 优选地，低合金油井管用钢的化学组成进一步满足式2。
[0140] CXMo^O. 6 (式。
[0141] 其中，式2中的元素符号C代入C含量（质量％ )，元素符号Mo代入Mo含量（质 量％ )。
[0142] 如果C含量和Mo含量满足式2,则采用下述的制造条件进行制造时，生成六方MsC 碳化物，其个数达到5个/ym2W上。因此，可获得优异的SSC耐性。更具体而言，125ksi 级W上可获得充分的SSC耐性，且IWksi级w上可获得高Kisse值。
[0143] 为了进一步提高SSC耐性，C含量和Mo含量的关系优选为CXMo > 0. 65,更优选 为 CXMo > 0. 7。
[0144] [关于组织]
[0145] 如上所述，本实施方式的低合金油井管用钢的组织包含回火马氏体和回火贝氏体 的混合组织。更具体地，低合金油井管用钢的组织主要包含回火马氏体和回火贝氏体，此 外可W含有碳化物、氮化物、碳氮化物等析出物、夹杂物、残留奧氏体。其中，残留奧氏体率 (残留奧氏体相对于全体组织的体积分数；单位是％)为5% W下。该是因为残留奧氏体产 生强度波动。
[0146] 残留奧氏体率通过X射线衍射法如下来测定。具体而言，采取包括所制造的钢板 或钢管的厚度的中央部在内的样品。将所采取的样品的表面化学研磨。对于经过化学研磨 的表面，使用CoK a射线化a 1)作为入射X射线，实施X射线衍射。根据与a相的（211) 晶面、（200)晶面、（110)晶面相当的晶面的积分衍射强度和奧氏体的（220)晶面、（200)晶 面、（111)晶面的积分衍射强度来定量残留奧氏体率。
[0147] 另外，如本实施方式的低合金油井管用钢那样，如果提高C含量，则容易发生马氏 体相变导致的浑裂。作为抑制浑裂的方法，有将浑火时的水冷在途中停止、使油井管用钢的 组织为贝氏体主体的组织的方法。然而，组织为贝氏体主体时，在浑火时生成相当量的碳化 物。该些碳化物使回火时的位错的恢复延缓。因此，在组织为贝氏体主体的情况下，位错密 度增高，不满足式1。
[014引如果浑火后的组织内的马氏体率提高，则通过回火可减低位错密度。现状是难W 定量地测定浑火后的钢中的马氏体的体积分数和贝氏体的体积分数。然而，钢中的马氏体 率越高，则浑火后的钢（即，浑火状态材料）的硬度越高。因此，优选地，如果浑火后、回火 前的低合金油井管用钢（即，浑火状态材料）的壁厚中央部（钢板或钢管的厚度的中央部） 的C标尺洛氏硬度（HRC)满足W下的式3,则在钢中生成了足量的马氏体W确保通过回火而 减低位错密度。
[0149] 洛氏硬度化RC) > 50XC+26 (式 3)
[0150] 例如，在C含量为0. 6%的钢的情况下，如果浑火状态的洛氏硬度（HRC)为56 W 上，则在回火后，位错充分恢复（即，满足式1)，SSC耐性提高。
[0151] 本实施方式的低合金油井管用钢由于同时满足上述化学组成和金相组织，可W获 得屈服强度和SSC耐性同时优异的显著效果。具体而言，同时满足上述化学组成和金相组 织的本实施方式的低合金油井管用钢具有758MPa W上的屈服强度，且在高压硫化氨环境 下的SSC耐性、被赋予缺口时的SSC耐性等的SSC耐性也优异。
[0152] 接着，说明本发明的一个实施方式的低合金油井管用钢的制造方法。本实施方式 的制造方法涉及上述低合金油井管用钢的制造方法。
[0153] [制造方法]
[0154] 在本实施方式的低合金油井管用钢的制造方法中，作为一个例子，说明无缝钢管 (低合金油井管）的制造方法。
[0巧5] 本实施方式的低合金油井管用钢的制造方法具有制钢工序、铸造工序、开逐加工 工序、热加工工序、浑火工序和回火工序。
[0156] 作为制钢工序，烙炼上述化学组成的钢，用公知的方法精炼。接着，作为铸造工序， 通过连铸法将钢水制成连铸材料（铸逐）。连铸材料例如是板逐（slab)或初社逐化loom)。 另外，可W通过连铸法将钢水制成圆逐（round billet)。另外，可W通过铸锭法将钢水制成 钢锭（ingot)。
[0157] 根据需要，作为开逐加工工序，将板逐、初社逐、钢锭热开逐加工，形制成钢逐（无 缝钢管制管用钢逐）。可W通过热社来制成钢逐，也可W通过热锻来制成钢逐。
[0158] 作为热加工工序，将由连铸或热开逐加工获得的钢逐热加工来制造钢材。在本 实施方式中，钢材的形状是管逐。例如，在热加工工序中，作为热加工，实施曼内斯曼法 (Mannesmann process),制成管逐。也可W通过其他的热加工方法来制造管逐。
[0159] 作为浑火工序，对于经过热加工的钢材（管逐）实施浑火。浑火工序中的浑火例 如可W采用图3所示的基于连续冷却处理的浑火CIO和包括恒温处理的浑火C11的任何一 种。在本发明中，将基于连续冷却处理的浑火CIO和包括恒温处理的浑火C11均定义为"浑 火"。对于本实施方式该样的C含量高的钢，采用一般的浑火方法的情况下，若管的壁厚达 到约10mm W上，则在浑火时容易发生浑裂。因此，采用如图3所示的浑火方法。其中，图3 中的"Ms点"是指马氏体相变开始温度。
[0160] 在所有的浑火（基于连续冷却处理的浑火、包括恒温处理的浑火）中，优选将钢材 的浑火开始温度（钢材的浑火开始时的表面温度）设定为85(TC?92(TC。
[0161] 另外，马氏体相变开始温度（Ms点）是取决于钢的化学组成而变化的值。各化学 组成的Ms点也可W通过一般的推断式例如W下的式4而W不太大的误差来推断。关于下 述的推断式，化学组成中不包含的元素代入零即可。
[016引 Ms(°C ) = 521-353XC-22XSi-24. 3XMn-7. 7XCU-17. 3XNi-17. 7XCr-25. 8XM 0 (式 4)
[0163] W下详细说明基于连续冷却处理的浑火和包括恒温处理的浑火。
[0164] [浑火工序中利用基于连续冷却处理的浑火的情况]
[0165] 在基于连续冷却处理的浑火的情况下，如图3的曲线CIO所示，将钢材从浑火开始 温度连续地冷却，连续地降低钢材的表面温度。连续冷却处理例如有将钢材在水槽或油槽 中浸溃而冷却的方法，通过喷淋水冷、喷雾冷却、或空冷将钢材冷却的方法。
[0166] 在连续冷却处理中，钢材的表面温度从浑火开始温度截至马氏体相变开始温度 (Ms点）的时间（称为Ms点通过时间）优选为100砂W上且600砂W下。Ms点通过时间 超过600砂时，难W获得满足式3的硬度，浑火后的钢组织中的马氏体率降低。因此，不满 足式1，不能获得优异的SSC耐性。
[0167] 另外，Ms点通过时间超过600砂时，在冷却中生成了晶界碳化物。若生成了该些 晶界碳化物，则在回火时碳化物W它们为核生长，钢中的C、Mo等被消耗。因此，很难优选生 成六方MsC碳化物。结果，不能获得优异的SSC耐性。
[016引另一方面，Ms点通过时间低于100砂时，浑火时容易发生浑裂。因此，Ms点通过时 间优选为100砂W上。
[0169] 在钢材为管逐（钢管）的情况下，实施基于上述连续冷却处理的浑火时，将钢管外 表面温度从80(TC至达到50(TC之间的冷却速度定义为CRs_e rc /砂）。管逐的C含量为约 0. 6%时，优选地，冷却速度CRs_e满足W下的式5。
[0170] CRs_5《2837 X t-2.2 (式 W
[0171] 其中，t是钢管的壁厚（单位是mm)。
[0172] 如果冷却速度CRs_e满足式5,则在实施了基于连续冷却处理的浑火的钢管中，浑 裂的发生被优选地抑制。在浑火时，在钢管的外表面侧与内表面侧，马氏体相变的发生上出 现时间差。因此，认为在钢管内产生了构成浑裂的原因的残留应力。浑火时的残留应力可W 通过基于有限元法（FEM;Finite Element Method)的应力应变分布分析来求出。使由FEM 分析结果获得的残留应力值与实际的钢管的浑裂行为对应，结果确认了如果拉伸残留应力 为200MPa W下，则本实施方式的钢管的浑裂被抑制。
[0173] 钢管的壁厚t(mm)越大，钢管的内外表面的马氏体相变出现时间差，拉伸残留应 力越大。如果减慢冷却速度，则上述的马氏体相变的时间差变小。因此，拉伸残留应力也变 小，浑裂的发生也被抑制。
[0174] 图4所示为基于连续冷却处理的浑火中的钢管的壁厚t (mm)与不发生浑裂所需的 冷却速度CIVsCC/砂）的关系图。图4中的曲线C4是指式5的右边（ = 2837Xf2'2)。曲 线C4表示拉伸残留应力达到200M化的冷却速度CIVsCC/砂）与钢管壁厚t(mm)的关系。 [01巧]参照图4,在曲线C4的下侧，浑裂被抑制。另一方面，在曲线C4的上侧，容易发生 浑裂。因此，优选地，在冷却时，W冷却速度CRs_e满足式5的方式将钢管冷却。在该情况下， 尤其可制造在具有100?400mm的外径和5?100mm的壁厚的无缝钢管中没有浑裂缺陷或 浑裂的发生被抑制的无缝钢管。需要说明的是，式5的右边值（ = 2837Xt^2)是钢中的C 含量为约0. 6%的情况，但如果C含量增加，则比用式5的右边计算的更小的冷却速度为用 于防止浑裂的上限冷却速度，相反，如果C含量减少，则比用式5的右边计算的更大的冷却 速度为用于防止浑裂的上限冷却速度。
[0176] 目P，浑火工序中进行基于连续冷却处理的浑火时，通过控制Ms点通过时间，可W 提高低合金油井管用钢的SSC耐性，另外，通过由CRs_e《2837Xt^2的关系类推优选的制 造条件，可W优选地防止制造时的浑裂。
[0177] [浑火工序中利用包括恒温处理的浑火的情况]
[017引图3中的包括恒温处理的浑火（曲线C11)包括第一冷却处理（初期冷却）、恒温 处理和第二冷却处理（最终冷却）。
[0179] 在初期冷却中，将热加工后的钢材（管逐）从浑火开始温度冷却到超过Ms点? 30(TC的温度范围内，在超过Ms点?30(TC的温度范围内停止冷却。冷却停止温度超过 30(TC时，钢组织中的贝氏体率过度增高，生成了大量的碳化物。因此，在回火处理中，位错 难W恢复，位错密度难W降低。因此，冷却后的钢的硬度不满足式3,也不满足式1。因此， 没有获得优异的SSC耐性。
[0180] 另外，冷却停止温度超过30(TC时，生成了晶界碳化物。若生成了该些晶界碳化物， 则在回火时碳化物W它们为核生长，钢中的C、Mo等被消耗。因此，难W优选生成六方MsC碳 化物。结果，不能获得优异的SSC耐性。
[0181] 另一方面，冷却停止温度为Ms点W下时，冷却速度大的情况下，容易发生浑裂。另 夕F，冷却停止温度为Ms点W下时，实质上等于进行连续冷却处理。
[0182] 在恒温处理中，将初期冷却后的钢材在超过Ms点?30(TC的温度范围内保持一定 时间。在恒温处理中，将钢材保持在上述的温度范围即可，不限于将钢材保持在恒定温度。 恒温处理中的保持时间优选为5分钟?60分钟。
[0183] 在最终冷却中，将恒温处理后的钢材冷却。最终冷却可W是水冷，也可W是空冷。 总之，最终冷却时的冷却速度没有特别限制。
[0184] 在包括恒温处理的浑火工序中，恒温处理的温度（超过Ms点?30(TC )比容易发 生贝氏体相变的温度域低。因此，包括恒温处理的浑火工序与日本特开2006-265657号公 报中记载的奧氏体等温浑火不同。
[0185] 从控制浑裂的观点考虑，在超过Ms点且30(TCW下进行恒温处理。在该情况下，可 W充分增大初期冷却的冷却速度。虽然详细的机理是不明确的，但推断该情况下是恒温处 理的过程中若干量析出的贝氏体抑制了最终冷却中浑裂的发生。
[0186] 在利用包括恒温处理的浑火的情况下，初期冷却中的冷却速度优选为0. 7C /砂 W上。低于0.7C/砂时，有可能生成铁素体-珠光体或大量的贝氏体。需要说明的是，在 利用包括恒温处理的浑火的情况下，只要是适当的恒温处理，就可W避免浑裂，因此初期冷 却速度没有特定的上限。
[0187] 另外，涵盖基于连续冷却处理的浑火和包括恒温处理的浑火的浑火工序中，将浑 火工序后且回火工序前的钢材的壁厚中央部的C标尺洛氏硬度表示成HRC时，优选的是，采 用洛氏硬度HRC满足下述的式3的条件将钢材浑火。如果洛氏硬度HRC满足下述的式3,则 在钢中生成足量的马氏体W确保通过回火而减少位错密度。
[0188] HRC ^ 50 X C+26 (式 3)
[0189] [回火工序]
[0190] 实施基于连续冷却处理的浑火或者包括恒温处理的浑火之后，对钢材实施回火。 回火温度根据钢材的化学组成和所要获得的屈服强度来适当调整。换而言之，通过调整回 火温度，可W将屈服强度调整为758MPa W上，更优选862MPa W上。
[0191] 回火温度优选为68(TC?Aa点。回火温度的下限更优选为69(TC，回火温度的下 限进一步优选超过70(TC，回火温度的下限进一步优选的是71(TC。如果回火温度为Aa点 W下，则回火温度越高，越能够优选生成六方MsC碳化物。回火时间在均热下优选为10分 钟?90分钟。
[0192] 其中，上述Au点是加热时奧氏体相变开始的温度。Au点是取决于钢的化学组成 而变化的值。各化学组成的Aa点可W根据一般的推断式例如W下的式6 W不太大的误差 来推断。关于下述推断式，化学组成中不包含的元素代入零即可。
[0193] Aci(°C ) = 750. 8-26. 6XC+17. 6XSi-ll. 6XMn-22. 9XCu-23XNi-24. IXCr巧2. SXMo-39. 7XV-5. 7XTi巧32. 4XNb-169. 4XA1-894. 7XB (式 6)
[0194] 钢材的化学组成满足上述式2时，通过在上述优选的回火温度下实施回火，钢中 析出5个/ y m2 W上的粒径1皿W上的六方M2C碳化物，SSC耐性提高。
[0195] 通过W上的工序，可制造屈服强度和SSC耐性均优异的低合金油井管（无缝钢管） 用钢。尤其，通过综合控制上述浑火工序和回火工序，可W同时控制六方MsC碳化物的生成 和位错密度的控制。
[0196] 在上述制造方法例中，在热加工工序后实施浑火工序。然而，在热加工工序与浑火 工序之间可W实施将钢材正火（normalizing)处理的正火工序。具体而言，将热加工工序 后的钢材（管逐）在Ac3点W上的高温下保持一定时间，此后放冷。保持温度优选为90(TC? 92(TC。保持时间例如为5分钟?60分钟。需要说明的是，上述Ac3点是加热时奧氏体相变 结束的温度。
[0197] 正火处理通常在热加工工序后将钢材冷却到常温之后加热至Ac3点W上。然而，正 火处理也可W通过在热加工工序后将钢材直接保持在Ars点W上的温度来实施。其中，上 述的Ars点是冷却时铁素体相变开始的温度。
[0198] 如果实施正火处理，则钢的晶粒微细化。具体而言，在正火处理后的浑火之后 (即，在浑火状态材料中），原奧氏体晶粒的粒度号数达到ASTM E112中规定的10 W上。通 过晶粒的微细化，SSC耐性进一步提高。
[0199] 在上述制造方法例中，W钢材为管逐或钢管来说明了无缝钢管的制造方法。然而， 对钢材的形状没有特别限制。钢材可W是板材、棒钢、线材。
[0200] 此外，在上述制造方法例中，使用满足式2的化学组成的钢材，规定回火温度，在 钢中生成5个/ y m2 W上的粒径Inm W上的六方MsC碳化物。然而，采用其他的制造条件， 也可W在钢中析出5个/y m2 W上的粒径1皿W上的六方M2C。
[0201] 实施例1
[020引制造具有表1和表2中所示的化学组成的钢A?Z和钢AA?AG的钢锭。另外， 在表2中示出了由上述式4计算的Ms点和由式6计算的A。点。需要说明的是，在表中，带 下划线的数值表示在本发明的范围外，空白表示未有意添加合金元素。
[0203] [表 1]
[0204]

【权利要求】
1. 一种油井管用钢，其特征在于，化学组成按质量％计为 C :超过 0? 35%?1. 00%、 Si :0? 05%?0? 5%、 Mn :0. 05%?1. 0%、 A1 :0? 005%?0? 10%、 Mo :超过 1. 0%?10%、 P :0. 025% 以下、 S :0. 010% 以下、 0 :0. 01% 以下、 N :0. 03% 以下、 Cr :0%?2. 0%、 V :0%?0? 30%、 Nb :0%?0? 1%、 Ti :0%?0? 1%、 Zr :0%?0? 1%、 Ca :0%?0? 01%、 B :0%?0? 003%、 余量由Fe和杂质构成， 将通过X射线衍射获得的、与a相的（211)晶面相当的晶面的半值宽度以°为单位表 示成HW时，所述半值宽度HW与所述化学组成中的以质量％表示的碳含量满足下述的式1， 所述化学组成中的以质量％表示的所述碳含量与钥含量满足下述的式2， 当量圆直径为lnm以上且具有六方结构的M2C碳化物的个数为每平方微米5个以上， 屈服强度为758MPa以上， HWXC172 ^ 0. 38 (式 1) CXMo 彡 0.6 (式 2)。
2. 根据权利要求1所述的油井管用钢，其特征在于，所述化学组成按质量％计含有Cr : 0? 1%?2. 0%。
3. 根据权利要求1或2所述的油井管用钢，其特征在于，所述化学组成按质量％计含有 V :0. 05%?0. 30%。
4. 根据权利要求1?3的任一项所述的油井管用钢，其特征在于，所述化学组成按质 量％计含有 Nb :0? 002%?0? 1%、Ti :0? 002%?0? 1%、Zr :0? 002%?0? 1% 中的至少一 种。
5. 根据权利要求1?4的任一项所述的油井管用钢，其特征在于，所述化学组成按质 量％计含有 Ca :0? 0003%?0? 01%。
6. 根据权利要求1?5的任一项所述的油井管用钢，其特征在于，所述化学组成按质 量％计含有 B :0? 0003%?0? 003%。
7. -种油井管用钢的制造方法，其特征在于，具备： 对钢坯进行热加工而获得钢材的热加工工序，所述钢坯的化学组成按质量％计为 C :超过 0? 35%?1. 00%、 Si :0? 05%?0? 5%、 Mn :0. 05%?1. 0%、 A1 :0? 005%?0? 10%、 Mo :超过 1. 0%?10%、 P :0. 025% 以下、 S :0. 010% 以下、 0 :0. 01% 以下、 N :0. 03% 以下、 Cr :0%?2. 0%、 V :0%?0? 30%、 Nb :0%?0? 1%、 Ti :0%?0? 1%、 Zr :0%?0? 1%、 Ca :0%?0? 01%、 B :0%?0? 003%、 余量由Fe和杂质构成，所述化学组成中的以质量％表示的碳含量与钥含量满足下述 的式2 ; 将上述热加工工序后的上述钢材淬火的淬火工序； 将上述淬火工序后的上述钢材在680°C以上且AClA以下的温度范围回火的回火工序， CXMo 彡 0.6 (式 2)。
8. 根据权利要求7所述的油井管用钢的制造方法，其特征在于，在上述淬火工序中，采 用从淬火开始温度截至马氏体相变开始温度的时间为100秒以上且600秒以下的条件将上 述热加工工序后的上述钢材连续冷却而淬火。
9. 根据权利要求7所述的油井管用钢的制造方法，其特征在于，在上述淬火工序中， 作为第一冷却处理，采用从淬火开始温度截至超过Ms点且300°C以下的温度范围的冷 却速度为〇. 7°C /秒以上的条件将上述热加工工序后的上述钢材冷却； 作为恒温处理，采用达到超过Ms点且300°C以下的上述温度范围的条件保持上述第一 冷却处理后的上述钢材； 作为第二冷却处理，将上述恒温处理后的上述钢材冷却。
10. 根据权利要求7?9的任一项所述的油井管用钢的制造方法，其特征在于，将上述 淬火工序后且上述回火工序前的上述钢材的壁厚中央部的C标尺洛氏硬度表示成HRC时， 在上述淬火工序中，采用上述洛氏硬度HRC满足下述的式3的条件将上述钢材淬火， HRC 彡 50 X C+26 (式 3)。
11. 根据权利要求7?10的任一项所述的油井管用钢的制造方法，其特征在于，还具备 在上述热加工工序后且上述淬火工序前将上述钢材正火处理的正火工序。
12. 根据权利要求7?11的任一项所述的油井管用钢的制造方法，其特征在于，上述钢 坯的上述化学组成按质量％计含有Cr :0.
13. 根据权利要求7?12的任一项所述的油井管用钢的制造方法，其特征在于，上述钢 坯的上述化学组成按质量％计含有V 05%?0. 30%。
14. 根据权利要求7?13的任一项所述的油井管用钢的制造方法，其特征在于，上 述钢坯的上述化学组成按质量％计含有Nb :0.002%?0. 1%、Ti :0.002%?0. 1%、Zr : 0? 002 %?0? 1 %中的至少一种。
15. 根据权利要求7?14的任一项所述的油井管用钢的制造方法，其特征在于，上述钢 坯的上述化学组成按质量％计含有Ca 0003%?0. 01%。
16. 根据权利要求7?15的任一项所述的油井管用钢的制造方法，其特征在于，上述钢 坯的上述化学组成按质量％计含有B 0003 %?0. 003%。
【文档编号】C22C38/00GK104395489SQ201380032353
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2012年6月20日
【发明者】大村朋彦, 荒井勇次, 河野佳织, 坂本明洋, 冈村一男, 山本宪司, 近藤桂一, 永桥浩二, 妹尾昌尚 申请人:新日铁住金株式会社