本發(fā)明涉及油井管用低合金鋼和低合金鋼油井管的制造方法，更詳細而言，涉及抗硫化物應力裂紋性優(yōu)異的油井管用低合金鋼和低合金鋼油井管的制造方法。

背景技術：

油井管作為油井、氣井用的包裝或管材而被利用。由于油井、氣井(以下，統(tǒng)稱油井和氣井，簡單稱為“油井”)的深井化而要求油井管的高強度化。以往，已經廣泛利用了80ksi級(屈服應力為80～95ksi、即、551～654mpa)、95ksi級(屈服應力為95～110ksi、即、654～758mpa)的油井管。最近，開始利用110ksi級(屈服應力為110～125ksi、即、758～862mpa)的油井管，認為今后高強度化的需求進一步提高。

最近開發(fā)的深井大多含有具有腐蝕性的硫化氫。因此，油井管不僅要求高強度，還要求抗硫化物應力裂紋性(耐ssc性)。

日本特開2004-2978號公報中公開了，耐孔蝕性優(yōu)異的低合金鋼。日本特表2013-534563號公報中公開了，具有963mpa以上的屈服強度的低合金鋼。日本專利第5522322號中公開了，具有758mpa以上的屈服強度的油井用鋼管。日本專利第5333700號中公開了，具有862mpa以上的屈服強度的油井管用低合金鋼。日本特開昭62-54021號公報中記載了，具有75kgf/mm²以上的屈服強度的高強度無縫鋼管的制造方法。日本特開昭63-203748號公報中公開了，具有78kgf/mm²以上的屈服強度的高強度鋼。

技術實現(xiàn)要素：

已知通過在高溫下進行回火，可以提高鋼的耐ssc性。這是由于，通過在高溫下進行回火，從而可以降低成為氫的捕獲點的位錯的密度。另一方面，位錯密度減少時，鋼的強度降低。嘗試了增加提高回火軟化阻力的合金元素的含量，但存在限度。

強度越變高，ssc越容易發(fā)生。即使應用上述專利文獻中公開的技術，具有965mpa以上的屈服強度的低合金鋼油井管中，有時也無法穩(wěn)定地得到優(yōu)異的耐ssc性。

本發(fā)明的目的在于，提供穩(wěn)定地得到高強度和優(yōu)異的耐ssc性的油井管用低合金鋼、和低合金鋼油井管的制造方法。

本發(fā)明的油井管用低合金鋼的化學組成以質量％計為：c：超過0.45％且0.65％以下、si：0.05～0.50％、mn：0.10～1.00％、p：0.020％以下、s：0.0020％以下、cu：0.1％以下、cr：0.40～1.50％、ni：0.1％以下、mo：0.50～2.50％、ti：0.01％以下、v：0.05～0.25％、nb：0.005～0.20％、al：0.010～0.100％、b:0.0005％以下、ca：0～0.003％、o：0.01％以下、n：0.007％以下、余量：fe和雜質，組織由回火馬氏體和以體積分率計低于2％的殘留奧氏體構成，前述組織中的原奧氏體晶粒的晶粒度編號為9.0以上，具有50μm以上粒徑的碳氮化物系夾雜物的數(shù)密度為10個/100mm²以下，屈服強度為965mpa以上。

本發(fā)明的低合金鋼油井管的制造方法具備如下工序：準備工序，準備化學組成以質量％計為c：超過0.45％且0.65％以下、si：0.05～0.50％、mn：0.10～1.00％、p：0.020％以下、s：0.0020％以下、cu：0.1％以下、cr：0.40～1.50％、ni：0.1％以下、mo：0.50～2.50％、ti：0.01％以下、v：0.05～0.25％、nb：0.005～0.20％、al：0.010～0.100％、b：0.0005％以下、ca：0～0.003％、o：0.01％以下、n：0.007％以下、余量：fe和雜質的原料；鑄造工序，將前述原料鑄造而制造鑄造材料；熱加工工序，將前述鑄造材料熱加工而制造管坯；淬火工序，將前述管坯淬火；和，回火工序，將經過前述淬火的管坯回火。前述鑄造工序中，前述鑄造材料的壁厚1/4位置在1500～1000℃的溫度區(qū)域的冷卻速度為10℃/分鐘以上。

根據(jù)本發(fā)明，可以獲得穩(wěn)定地得到高強度和優(yōu)異的耐ssc性的油井管用低合金鋼和低合金鋼油井管。

附圖說明

圖1a為用于說明簇狀的夾雜物的圖。

圖1b為用于說明簇狀的夾雜物的圖。

圖2為亞組織的粒徑為2.6μm的組織的原奧氏體晶界映射。

圖3為亞組織的粒徑為2.6μm的組織的大角晶界映射。

圖4為亞組織的粒徑為4.1μm的組織的原奧氏體晶界映射。

圖5為亞組織的粒徑為4.1μm的組織的大角晶界映射。

圖6為本發(fā)明的一個實施方式的低合金鋼油井管的制造方法的流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明人等對油井管用低合金鋼的強度和耐ssc性進行了各種研究，得到以下(a)～(e)的見解。

(a)為了穩(wěn)定地得到高強度和優(yōu)異的耐ssc性，有效的是，使用c含量多的鋼。如果增加c含量，則鋼的淬火性提高，而且鋼中析出的碳化物的量增加。由此，可以提高鋼的強度而不依賴于位錯密度。

(b)為了穩(wěn)定地得到優(yōu)異的耐ssc性，重要的是，控制碳氮化物系夾雜物的粒徑。認為這是由于，在龜裂傳播的前方形成的塑性區(qū)域中存在粗大的碳氮化物系夾雜物時，以其為起點產生裂紋，龜裂的傳播變容易。

具體而言，如果使具有50μm以上粒徑的碳氮化物系夾雜物的數(shù)密度為10個/100mm²以下，則可以得到優(yōu)異的斷裂韌性。更優(yōu)選的是，在上述基礎上，使具有5μm以上粒徑的碳氮化物系夾雜物的數(shù)密度為600個/100mm²以下。需要說明的是，本發(fā)明中，碳氮化物系夾雜物是指，jisg0555(2003)附帶文件1、4.3節(jié)“夾雜物的種類”中規(guī)定的b2系夾雜物和c2系夾雜物。

碳氮化物系夾雜物的粒徑可以根據(jù)鑄造鋼時的冷卻速度而控制。具體而言，使鑄造材料的壁厚1/4位置在1500～1000℃的溫度區(qū)域的冷卻速度為10℃/分鐘以上。此期間的冷卻速度如果過小，則碳氮化物系夾雜物粗大化。另一方面，此期間的冷卻速度如果過大，有時在鑄造材料表面產生裂紋。因此，冷卻速度優(yōu)選設為50℃/分鐘以下、更優(yōu)選設為30℃/分鐘以下。

(c)對于油井管用低合金鋼，在制管后進行淬火、回火，調整為以回火馬氏體為主體的組織。殘留奧氏體的體積分率變高時，難以穩(wěn)定地得到高強度。為了穩(wěn)定地得到高強度，使殘留奧氏體的體積分率低于2％。

(d)回火馬氏體由多個原奧氏體晶粒構成。原奧氏體晶粒越微細，越可以穩(wěn)定地得到優(yōu)異的耐ssc性。具體而言，原奧氏體晶粒的依據(jù)astme112的晶粒度編號如果為9.0以上，則即使具有965mpa以上的屈服強度的情況下，也可以穩(wěn)定地得到優(yōu)異的耐ssc性。

(e)為了得到更優(yōu)異的耐ssc性，在上述的基礎上，優(yōu)選使原奧氏體晶粒內的亞組織為微細。具體而言，優(yōu)選使以下所定義的亞組織的圓當量直徑為3μm以下。

原奧氏體晶粒分別由多個包構成。多個包分別由多個塊構成，多個塊分別由多個板條構成。包邊界、塊邊界和板條邊界中，將晶體取向差為15°以上的邊界定義為“大角晶界”?；鼗瘃R氏體中，包邊界、塊邊界和板條邊界的各邊界所劃分的區(qū)域中，將大角晶界所圍成的區(qū)域定義為“亞組織”。

亞組織的圓當量直徑可以根據(jù)淬火條件而控制。具體而言，使淬火開始溫度為ac3點以上的溫度，使淬火停止溫度為100℃以下。即，將管坯加熱至ac3點以上的溫度后，將經過加熱的管坯冷卻至100℃以下。進而，該冷卻時，使500℃至100℃的溫度區(qū)域的冷卻速度為1℃/秒以上且低于15℃/秒。由此，可以使亞組織的圓當量直徑為3μm以下。

基于以上的見解，完成了本發(fā)明。以下，對本發(fā)明的一個實施方式的油井管用低合金鋼、和低合金鋼油井管的制造方法進行詳細說明。

[化學組成]

本實施方式的油井管用低合金鋼具有以下說明的化學組成。以下的說明中，元素的含量的“％”是指質量％。

c：超過0.45％且0.65％以下

碳(c)使碳化物在鋼中析出，提高鋼的強度。碳化物例如為滲碳體、合金碳化物(mo碳化物、v碳化物、nb碳化物、ti碳化物等)。進而，使亞組織微細化，提高耐ssc性。c含量如果過少，則無法得到上述效果。另一方面，c含量變得過剩時，鋼的韌性降低，裂紋靈敏性提高。因此，c含量為超過0.45％且0.65％以下。c含量的優(yōu)選下限為0.47％、更優(yōu)選為0.50％、進一步優(yōu)選為0.55％。c含量的優(yōu)選上限為0.62％、進一步優(yōu)選為0.60％。

si：0.05～0.50％

硅(si)使鋼脫氧。si含量如果過少，則無法得到該效果。另一方面，si含量變得過剩時，耐ssc性降低。因此，si含量為0.05～0.50％。優(yōu)選的si含量的下限為0.10％、進一步優(yōu)選為0.20％。優(yōu)選的si含量的上限為0.40％、進一步優(yōu)選為0.35％。

mn：0.10～1.00％

錳(mn)使鋼脫氧。mn含量如果過少，則無法得到該效果。另一方面，mn含量變得過剩時，與磷(p)和硫(s)等雜質元素一起在晶界中發(fā)生偏析，鋼的耐ssc性降低。因此，mn含量為0.10～1.00％。優(yōu)選的mn含量的下限為0.20％、進一步優(yōu)選為0.28％。優(yōu)選的mn含量的上限為0.80％、進一步優(yōu)選為0.50％。

p：0.020％以下

磷(p)為雜質。p在晶界中發(fā)生偏析而降低鋼的耐ssc性。因此，優(yōu)選p含量少。因此，p含量為0.020％以下。優(yōu)選的p含量為0.015％以下、進一步優(yōu)選為0.012％以下。

s：0.0020％以下

硫(s)為雜質。s在晶界中發(fā)生偏析而降低鋼的耐ssc性。因此，優(yōu)選s含量少。因此，s含量為0.0020％以下。優(yōu)選的s含量為0.0015％以下、進一步優(yōu)選為0.0010％以下。

cr：0.40～1.50％

鉻(cr)提高鋼的淬火性、提高鋼的強度。另一方面，cr含量變得過剩時，鋼的韌性降低，鋼的耐ssc性降低。因此，cr含量為0.40～1.50％。cr含量的優(yōu)選下限為0.45％。cr含量的優(yōu)選上限為1.30％、進一步優(yōu)選為1.00％。

mo：0.50～2.50％

鉬(mo)形成碳化物、提高回火軟化阻力。mo含量如果過少，則無法得到該效果。另一方面，mo含量變得過剩時，上述效果飽和。因此，mo含量為0.50～2.50％。mo含量的優(yōu)選下限為0.60％、進一步優(yōu)選為0.65％。mo含量的優(yōu)選上限為2.0％、進一步優(yōu)選為1.6％。

v：0.05～0.25％

釩(v)形成碳化物、提高回火軟化阻力性。v含量如果過少，則無法得到該效果。另一方面，v含量變得過剩時，鋼的韌性降低。因此，v含量為0.05～0.25％。v含量的優(yōu)選下限為0.07％。v含量的優(yōu)選上限為0.15％、進一步優(yōu)選為0.12％。

ti：0.01％以下

鈦(ti)為雜質。ti形成碳氮化物系夾雜物、使鋼的耐ssc性不穩(wěn)定。因此，優(yōu)選ti含量少。因此，ti含量為0.01％以下。優(yōu)選的ti含量的上限為0.008％、進一步優(yōu)選為0.006％。

nb：0.005～0.20％

鈮(nb)形成碳化物、氮化物或碳氮化物。這些析出物由于釘扎(pinning)效應而使鋼的亞組織細粒化，提高鋼的耐ssc性。nb含量如果過少，則無法得到該效果。另一方面，nb含量變得過剩時，碳氮化物系夾雜物過剩地生成，使鋼的耐ssc性不穩(wěn)定。因此，nb含量為0.005～0.20％。nb含量的優(yōu)選下限為0.010％、進一步優(yōu)選為0.012％。nb含量的優(yōu)選上限為0.10％、進一步優(yōu)選為0.050％。

al：0.010～0.100％

鋁(al)使鋼脫氧。al含量如果過少，則鋼的脫氧不足，鋼的耐ssc性降低。另一方面，al含量變得過剩時，氧化物生成，鋼的耐ssc性降低。因此，al含量為0.010～0.100％。al含量的優(yōu)選下限為0.015％、進一步優(yōu)選為0.020％。al含量的優(yōu)選上限為0.080％、進一步優(yōu)選為0.050％。本說明書中所謂“al”的含量是指“酸溶鋁”、即“sol.al”的含量。

b：0.0005％以下

硼(b)為雜質。b在晶界中形成m23cb6，使鋼的耐ssc性降低。因此，優(yōu)選b含量少。因此，b含量為0.0005％以下。優(yōu)選的b含量的上限為0.0003％、進一步優(yōu)選為0.0002％。

o：0.01％以下

氧(o)為雜質。o形成粗大的氧化物、或氧化物的簇，使鋼的韌性降低。因此，優(yōu)選o含量少。因此，o含量為0.01％以下。優(yōu)選的o含量為0.005％以下、進一步優(yōu)選為0.003％以下。

n：0.007％以下

氮(n)為雜質。n形成氮化物，使鋼的耐ssc性不穩(wěn)定。因此，優(yōu)選n含量少。因此，n含量為0.007％以下。優(yōu)選的n含量為0.005％以下、進一步優(yōu)選為0.004％以下。

cu：0.1％以下

銅(cu)在本發(fā)明中是雜質。cu有提高鋼的淬火性使鋼強化的作用，但是含量高于0.1％時，局部地產生硬化組織，或者成為鋼表面不均勻的腐蝕的原因。因此，cu含量為0.1％以下。優(yōu)選的cu含量為0.05％以下、進一步優(yōu)選為0.03％以下。

ni：0.1％以下

鎳(ni)在本發(fā)明中是雜質。ni也有提高鋼的淬火性使鋼強化的作用，但是含量高于0.1％時，耐ssc性降低。因此，ni含量為0.1％以下。優(yōu)選的ni含量為0.05％以下、進一步優(yōu)選為0.03％以下。

本實施方式的油井管用低合金鋼的化學組成的余量由fe和雜質構成。此處所謂雜質是指，作為鋼的原料利用的礦石、廢料、或從制造過程的環(huán)境等混入的元素。

[關于選擇元素]

本實施方式的油井管用低合金鋼可以含有ca來代替上述fe的一部分。

ca：0～0.003％

鈣(ca)為選擇元素。ca與鋼中的s結合而形成硫化物，改善夾雜物的形狀，提高鋼的韌性。ca只要較少地含有，就可以得到上述效果。另一方面，ca含量變得過剩時，其效果飽和。因此，ca含量為0～0.003％。優(yōu)選的ca含量的下限為0.0005％、進一步優(yōu)選為0.0010％。優(yōu)選的ca含量的上限為0.0025％、進一步優(yōu)選為0.0020％。

[組織(microstructure)]

本實施方式的油井管用低合金鋼的組織主要為回火馬氏體。具體而言，組織中的母相由回火馬氏體和以體積分率計低于2％的殘留奧氏體構成。

除回火馬氏體以外的組織、例如貝氏體等混入時，強度變得不穩(wěn)定。另外，殘留奧氏體產生強度不均，因此，優(yōu)選其體積分率低。殘留奧氏體的體積分率例如利用x射線衍射法如下測定。采集包含所制造的低合金鋼油井管的壁厚中央部的樣品。對所采集的樣品的表面進行化學研磨。對于經過化學研磨的表面，使用cokα射線作為入射x射線，實施x射線衍射。根據(jù)鐵氧體的(211)面、(200)面、(110)面的積分強度與奧氏體的(220)面、(200)面、(111)面的積分強度，定量殘留奧氏體的體積分率而求出。

需要說明的是，回火馬氏體和貝氏體的晶體結構與鐵氧體相同，為bcc結構。如上述那樣，本實施方式的油井管用低合金鋼的組織主要為回火馬氏體。因此，上述鐵氧體的(211)面、(200)面、(110)面的積分強度通過測定回火馬氏體而得到。

[原奧氏體晶粒的晶粒度]

本實施方式的油井管用低合金鋼的原奧氏體晶粒的晶粒度編號為9.0以上。原奧氏體晶粒的晶粒度編號是依據(jù)astme112測定的。原奧氏體晶粒的晶粒度編號為9.0以上時，即使為具有965mpa以上的屈服強度的鋼，也可以得到優(yōu)異的耐ssc性。原奧氏體晶粒的優(yōu)選的晶粒度編號大于9.0，進一步優(yōu)選為10.0以上。

原奧氏體晶粒的晶粒度編號可以使用淬火后、回火前的鋼材(所謂保持淬火狀態(tài)的材料)而測定，也可以使用經過回火的鋼材而測定。使用任意鋼材，原奧氏體晶粒的晶粒度編號均不會改變。

[碳氮化物系夾雜物的數(shù)密度]

對于本實施方式的油井管用低合金鋼，進而，具有50μm以上粒徑的碳氮化物系夾雜物的數(shù)密度為10個/100mm²以下。如上所述，在形成于龜裂傳播的前方的塑性區(qū)域中存在粗大的碳氮化物系夾雜物時，以其為起點而產生裂紋，龜裂的傳播變容易。因此，優(yōu)選粗大夾雜物的數(shù)密度低。具有50μm以上粒徑的碳氮化物系夾雜物的個數(shù)如果為10個/100mm²以下，則可以得到優(yōu)異的斷裂韌性。

夾雜物的粒徑和數(shù)密度利用如下方法測定。與低合金鋼油井管的軸向平行的截面中，采集包含壁厚中央且包含面積為100mm²的觀察區(qū)域的樣品。對包含觀察區(qū)域的面(觀察面)進行鏡面研磨。通過光學顯微鏡而特定經研磨的樣品的觀察面的、觀察區(qū)域內的夾雜物(硫化物系夾雜物(mns等)、氧化物系夾雜物(al2o3等)、和碳氮化物系夾雜物)。具體而言，觀察區(qū)域中，基于光學顯微鏡的對比度和形狀，特定氧化物系夾雜物、硫化物系夾雜物和碳氮化物系夾雜物。

所特定的各夾雜物中，測定碳氮化物系夾雜物的粒徑。本說明書中，所謂粒徑是指，連接夾雜物與母相的界面上的不同2點的直線中最大者(μm)。其中，簇狀的顆粒組視為一個夾雜物而確定粒徑。更詳細而言，如圖1a和圖1b所示那樣，各夾雜物無論是否在直線上，以其間隔d為40μm以下、中心間距離s為10μm以下存在時，將它們視為一個夾雜物。以下，將具有50μm以上粒徑的碳氮化物系夾雜物稱為粗大夾雜物。

各觀察區(qū)域中，計數(shù)粗大夾雜物的總數(shù)。然后，求出全部觀察區(qū)域中的粗大夾雜物的總數(shù)tn?；谇蟪龅目倲?shù)tn，根據(jù)如下式(a)，求出每100mm²的粗大夾雜物的數(shù)密度n。

n＝tn/觀察區(qū)域的總面積×100···(a)

更優(yōu)選的是，在上述基礎上，使具有5μm以上粒徑的碳氮化物系夾雜物的數(shù)密度為600個/100mm²以下。具有5μm以上粒徑的碳氮化物系夾雜物的數(shù)密度可以與具有50μm以上粒徑的碳氮化物系夾雜物的數(shù)密度的情況同樣地求出。

[亞組織的圓當量直徑]

本實施方式的油井管用低合金鋼優(yōu)選的是，回火馬氏體中的板條束(packet)、板條塊(block)和板條(lath)的邊界中，晶體取向差為15°以上的邊界所圍成的亞組織的圓當量直徑為3μm以下。

具有965mpa以上的高強度的鋼中，耐ssc性不僅依賴于原奧氏體晶粒的粒徑，還依賴于亞組織的尺寸。如果原奧氏體晶粒的晶粒度編號為9.0以上，進而亞組織的圓當量直徑為3μm以下，則在具有965mpa以上的高強度的油井管用低合金鋼中，可以穩(wěn)定地得到優(yōu)異的耐ssc性。亞組織的進一步優(yōu)選的圓當量直徑為2.5μm以下、進一步優(yōu)選為2.0μm以下。

亞組織的圓當量直徑利用如下方法測定。與低合金鋼油井管的軸向垂直的截面中，采集具有以壁厚中央為中心的100μm×100μm的觀察面的樣品。對于上述觀察面，實施基于電子背散射衍射圖像法(ebsp)的晶體取向解析。然后，基于解析結果，描繪在觀察面中具有15°以上的晶體取向差的邊界，特定多個亞組織。多個亞組織的特定例如可以通過使用計算機的圖像處理而實施。

測定所特定的各亞組織的圓當量直徑。圓當量直徑是指，將亞組織的面積換算為相同面積的圓時的圓的直徑。圓當量直徑的測定例如可以通過圖像處理而實施。將得到的各亞組織的圓當量直徑的平均定義為亞組織的圓當量直徑。

圖2和圖3中示例亞組織的粒徑為2.6μm的組織。圖2為原奧氏體晶界映射，圖3為大角晶界映射。圖2和圖3為原奧氏體晶粒的晶粒度編號為10.5、且由c：0.51％、si：0.31％、mn：0.47％、p：0.012％、s：0.0014％、cu：0.02％、cr：1.06％、mo：0.67％、v：0.098％、ti：0.008％、nb：0.012％、ca：0.0018％、b：0.0001％、sol.al：0.029％、n：0.0034％的鋼得到的組織。

圖4和圖5中示例亞組織的粒徑為4.1μm的組織。圖4為原奧氏體晶界映射，圖5為大角晶界映射。圖4和圖5為原奧氏體晶粒的晶粒度編號為11.5、且由c：0.26％、si：0.19％、mn：0.82％、p：0.013％、s：0.0008％、cu：0.01％、cr：0.52％、mo：0.70％、v：0.11％、ti：0.018％、nb：0.013％、ca：0.0001％、b：0.0001％、sol.al：0.040％、n：0.0041％的鋼得到的組織。

[制造方法]

以下，對本發(fā)明的一個實施方式的低合金鋼油井管的制造方法進行說明。

圖6為本實施方式的低合金鋼油井管的制造方法的流程圖。本實施方式的低合金鋼油井管的制造方法具備如下工序：準備原料的工序(步驟s1)；將原料鑄造而制造鑄造材料的工序(步驟s2)；將鑄造材料熱加工而制造管坯的工序(步驟s3)；將管坯進行中間熱處理的工序(步驟s4)；將經過中間熱處理的管坯淬火的工序(步驟s5)；和，將經過淬火的管坯回火的工序(步驟s6)。

準備上述化學組成的原料(步驟s1)。具體而言，將上述化學組成的鋼熔煉、精煉。

將原料鑄造而形成鑄造材料(步驟s2)。鑄造例如為連續(xù)鑄造。鑄造材料例如為板坯、大鋼坯、鋼坯。連續(xù)鑄造材料可以為經過連續(xù)鑄造的圓鋼坯。

此時，在鑄造材料的壁厚1/4位置，使1500～1000℃的溫度區(qū)域的冷卻速度為10℃/分鐘以上。此期間的冷卻速度過小時，碳氮化物系夾雜物粗大化。另一方面，此期間的冷卻速度如果過大，則有時在鑄造材料表面產生裂紋。因此，冷卻速度優(yōu)選設為50℃/分鐘以下、更優(yōu)選設為30℃/分鐘以下。壁厚1/4位置處的冷卻速度可以通過模擬計算而求出。實際制造中，相反地，可以預先以模擬計算求出達到適當?shù)睦鋮s速度的冷卻條件，應用該條件。低于1000℃的溫度區(qū)域的冷卻速度可以設為任意的速度。

需要說明的是，壁厚1/4位置是指，距離鑄造材料的表面、鑄造材料的厚度的1/4深度的位置。例如鑄造材料為經過連續(xù)鑄造的圓鋼坯的情況下，是指距離表面的深度為半徑的二分之一的位置，矩形大鋼坯的情況下，是指距離表面的深度為長邊的四分之一的長度的位置。

將鑄造材料初軋或鍛造而形成圓鋼坯的形狀。將圓鋼坯熱加工而制造管坯(步驟s3)。如果使用經過連續(xù)鑄造的圓鋼坯，則可以省略初軋、鍛造工序。熱加工例如為曼內斯曼制管。具體而言，將圓鋼坯利用穿軋機穿孔，利用芯棒式無縫管軋機、減徑機、定徑機等熱軋而形成管坯?？梢岳闷渌麩峒庸し椒?，由圓鋼坯制造管坯。

可以對利用熱加工制造的管坯進行中間熱處理(步驟s4)。中間熱處理為任意工序。即，中間熱處理也可以不實施。如果實施中間熱處理，則可以使鋼的晶粒(原奧氏體晶粒)進一步微細化，耐ssc性進一步提高。

中間熱處理例如為正火(normalizing)。具體而言，將管坯以ac3點以上的溫度、例如850～950℃保持一定時間后，放置冷卻。保持時間例如為15～120分鐘。正火通常在熱加工后將管坯冷卻至常溫后而實施。然而，本實施方式中，也可以在熱加工后不冷卻至室溫，而將管坯保持為ac3點以上的溫度后，放置冷卻。

作為中間熱處理，也可以實施淬火代替上述正火。該淬火為與步驟s5的淬火分開進行的熱處理。即，作為中間熱處理進行淬火時，淬火可以實施多次。對于淬火，具體而言，將管坯以ac3點以上的溫度、例如850～950℃保持一定時間后，驟冷。上述情況下，可以在熱加工后迅速將管坯從ac3點以上的溫度驟冷(以下，將該處理稱為“直接淬火”)。

中間熱處理也具有與鐵氧體+奧氏體這2相域溫度下的熱處理(以下，稱為“2相域加熱”)同樣的效果。中間熱處理中，如果鋼組織的至少一部分相變?yōu)閵W氏體，則由于晶粒的微細化而可以得到優(yōu)選的效果。因此，中間熱處理中，優(yōu)選的是，至少將管坯以ac1點以上的溫度均熱。

對于經過中間熱處理的管坯，實施淬火(步驟s5)。需要說明的是，不實施中間熱處理時，對于由熱加工(步驟s3)制造的管坯，實施淬火(步驟s5)。

淬火優(yōu)選的是，使淬火開始溫度為ac3點以上的溫度、淬火停止溫度為100℃以下。即，優(yōu)選的是，將管坯加熱至ac3點以上的溫度后，將經過加熱的管坯冷卻至100℃以下。該冷卻時，優(yōu)選使500℃至100℃的溫度區(qū)域的冷卻速度為1℃/秒以上且低于15℃/秒。由此，可以使亞組織的圓當量直徑為3μm以下。冷卻速度低于1℃/秒時，難以使亞組織的圓當量直徑為3μm以下。冷卻速度超過15℃/秒時，產生淬火裂紋的可能性變大。冷卻速度的下限優(yōu)選為2℃/秒、進一步優(yōu)選為5℃/秒以上。

將經過淬火的管坯回火(步驟s6)。具體而言，將經過淬火的管坯以低于ac1點的回火溫度均熱?；鼗饻囟雀鶕?jù)管坯的化學組成和目標屈服強度而調整。優(yōu)選的回火溫度為650℃以上且低于700℃，優(yōu)選的均熱時間為15～120分鐘?；鼗饻囟热绻陀赼c1點，則優(yōu)選更高的溫度。

以上，對本發(fā)明的一個實施方式的油井管用低合金鋼、和油井管用低合金鋼的制造方法進行了說明。根據(jù)本實施方式，可以獲得穩(wěn)定地得到高強度和優(yōu)異的耐ssc性的油井管用低合金鋼和低合金鋼油井管。

實施例

以下，根據(jù)實施例對本發(fā)明更具體地進行說明。本發(fā)明不限定于這些實施例。

將具有表1所示的化學組成的鋼a～f進行熔煉。

[表1]

通過圓坯連鑄(roundcontinuouscasting)，由鋼a～f分別制造多個外徑310mm的圓鋼坯?；蛘?，對由連續(xù)鑄造法得到的大鋼坯進行熱加工，制造多個外徑310mm的圓鋼坯。通過熱加工自各圓鋼坯制造管坯。具體而言，將圓鋼坯在加熱爐中加熱至1150～1200℃后，利用穿軋機實施穿孔，利用芯棒式無縫管軋機實施拉伸軋制，利用減徑機實施定徑軋制，制造管坯。對各管坯實施各種熱處理，制造編號1～44的低合金鋼油井管。各編號的低合金鋼油井管的外形為244.48mm、壁厚為13.84mm。表2中示出各編號的低合金鋼油井管的制造條件。

[表2]

表2

表2中，“鑄造條件”欄的“○”表示，1500～1000℃的溫度區(qū)域的冷卻速度為10～30℃/分鐘。同一欄的“×”表示，同溫度區(qū)域中的冷卻速度低于10℃/分鐘?！爸虚g熱處理”欄的“920℃正火”表示，作為中間處理，實施均熱溫度920℃的正火?！爸虚g熱處理”欄的“在線q”表示，作為中間熱處理，熱加工后從管坯溫度未達到ar3點以下的狀態(tài)起，實施以920℃進行均熱后進行水冷的淬火?！爸虚g熱處理”欄的“-”表示，不實施中間熱處理?！按慊饤l件”的“方式”欄的“噴霧q”表示，作為淬火時的冷卻，實施噴霧冷卻。同一欄的“wq”表示，作為淬火時的冷卻，實施水冷?！盎鼗饤l件”欄的“-”表示，不實施回火。編號42的低合金鋼油井管在淬火時產生裂紋，因此未實施回火。

[拉伸試驗]

從各編號的低合金鋼油井管采集弧狀拉伸試驗片。弧狀拉伸試驗片的橫截面為孤狀，弧狀拉伸試驗片的長度方向與鋼管的長度方向平行。利用弧狀拉伸試驗片，依據(jù)api(美國石油組織(americanpetroleuminstitute))標準的5ct的規(guī)定，在常溫下實施拉伸試驗?；谠囼灲Y果，求出各鋼管的屈服強度ys(mpa)、拉伸強度ts(mpa)和屈服比yr(％)。

[dcb試驗]

從各編號的低合金鋼油井管采集厚度9.53±0.05mm、寬度25.4±0.05mm、長度101.6±1.59mm的dcb試驗片。使用采集的dcb試驗片，依據(jù)nace(美國腐蝕工程師協(xié)會(nationalassociationofcorrosionengineers))tm0177-2005methodd，實施dcb試驗。試驗浴使用飽和有0.03atm的硫化氫氣體的常溫的50g/lnacl+4g/lch3coona水溶液。試驗液的ph使用鹽酸調節(jié)至ph3.5。將dcb試驗片浸漬于試驗浴720小時，實施dcb試驗。對于試驗片，使用對dcb試驗片的2個臂施加0.51mm(+0.03/-0.05mm)的位移的楔子，置于開口應力下，暴露于試驗液中30天。試驗后，測定dcb試驗片中產生的龜裂進展長度a。由測定的龜裂進展長度a和楔形開放應力p，基于式(b)求出應力擴大系數(shù)kissc(ksi√inch)。式(b)中，h為dcb試驗片的各臂的高度，b為dcb試驗片的厚度，bn為dcb試驗片的腹部厚度。它們被規(guī)定在nacetm0177-2005methodd中。

[組織觀察]

從各編號的低合金鋼油井管的壁厚中央部采集樣品，通過x射線衍射法測定殘留奧氏體的體積分率。

[夾雜物的計數(shù)]

以研磨面與軋制方向平行、且包含鋼管的壁厚中心部的方式，從各低合金鋼油井管采集夾雜物定量用試驗片。將采集的試驗片以倍率200倍進行觀察。在成為簇狀時，以200～1000倍測定，判定是否為簇。分別以2視野計數(shù)具有50μm以上粒徑的碳氮化物系夾雜物的數(shù)量、和具有5μm以上粒徑的碳氮化物系夾雜物的數(shù)量。將計數(shù)的數(shù)除以視野的面積而求出數(shù)密度，將以2視野求出的數(shù)密度的大者作為各低合金鋼油井管的碳氮化物系夾雜物的數(shù)密度。

[原奧氏體晶粒度試驗]

從各編號的低合金鋼油井管采集具有與軸向正交的表面(以下，稱為觀察面)的試驗片。對各試驗片的觀察面進行機械研磨。研磨后，使用苦醛(picral)腐蝕液，使觀察面內的原奧氏體結晶界呈現(xiàn)。之后，依據(jù)astme112，求出觀察面的原奧氏體晶粒的晶粒度編號。

[亞組織的圓當量直徑測定]

從各編號的低合金鋼油井管的橫截面采集樣品，實施基于ebsp的晶體取向解析，求出亞組織的圓當量直徑。

將各試驗的結果示于表3。需要說明的是，任意編號的低合金鋼油井管均具有由回火馬氏體、和以體積分率計低于2％的奧氏體構成的組織。

[表3]

表3

分別地，表3的“ys”欄中記載了屈服強度，“ts”欄中記載了拉伸強度，“yr”欄中記載了屈服比。“原γ晶粒編號”欄中記載了原奧氏體晶粒的晶粒度編號。需要說明的是，表3的各欄的“-”表示不實施該試驗或測定。

編號1、2、4、10、11、13、19、21、33、35、37～39的低合金鋼油井管具有140ksi(965mpa)以上的屈服強度、和22ksi√inch以上的應力擴大系數(shù)。對于這些編號的低合金鋼油井管，具有50μm以上粒徑的碳氮化物系夾雜物的數(shù)密度為10個/100mm²以下，具有5μm以上粒徑的碳氮化物系夾雜物的數(shù)密度為600個/100mm²以下。

編號6～9、15～18、23～25的低合金鋼油井管的屈服強度低于140ksi。認為這是由于，回火溫度過高。

編號26～32的低合金鋼油井管的屈服強度低于140ksi。認為這是由于，鋼e的碳含量過少。

編號3、5、12、14、20、22、34、36、40的低合金鋼油井管的屈服強度為140ksi以上，但是應力擴大系數(shù)低于22ksi√inch。認為這是由于，具有50μm以上粒徑的碳氮化物系夾雜物的數(shù)密度高于10個/100mm²，或者具有5μm以上粒徑的碳氮化物系夾雜物的數(shù)密度高于600個/100mm²。粗大的碳氮化物系夾雜物的數(shù)密度高是由于，鑄造工序中的、冷卻速度過小。

編號41、43、44的低合金鋼油井管的屈服強度為140ksi以上，但是應力擴大系數(shù)低于22ksi√inch。認為這是由于，亞組織的圓當量直徑大于3μm。認為亞組織的圓當量直徑大于3μm是由于，淬火條件不適當。另外，編號42的低合金鋼油井管在淬火時產生了裂紋。認為這是由于，淬火時的冷卻速度過大。