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JP2019073789A - Stainless steel and stainless steel pipe - Google Patents

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JP2019073789A
JP2019073789A JP2017202885A JP2017202885A JP2019073789A JP 2019073789 A JP2019073789 A JP 2019073789A JP 2017202885 A JP2017202885 A JP 2017202885A JP 2017202885 A JP2017202885 A JP 2017202885A JP 2019073789 A JP2019073789 A JP 2019073789A
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

To provide a stainless steel that has high strength only by heat treatment, and further has excellent strong acid resistance and carbon dioxide corrosiveness under a high temperature environment.SOLUTION: A stainless steel according to an embodiment has a chemical composition that comprises, in mass%, C: 0.040% or less, Si: 0.05-1.0%, Mn: 0.010-0.30%, Cr: more than 18.0% and 21.0% or less, Cu: 1.5-4.0%, Ni: 3.0-6.0%, sol. Al: 0.001-0.100%, with the balance being Fe and impurities, satisfying formula (1) and formula (2), and has a micro structure that comprises, by volume fraction, 20.0-60.0% of a ferrite phase and 1.0-10.0% of an austenite phase, with the balance being martensite. 15.0≤616-706(C+N)-22Si-24Mn-26 Ni-18Cr-8Cu-16Mo (1) and 20.0≤Cr+Cu≤24.5 (2).SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ステンレス鋼材及びステンレス鋼管に関し、さらに詳しくは油井や地熱井向けステンレス鋼材及びステンレス鋼管に関する。   The present invention relates to a stainless steel material and a stainless steel pipe, and more particularly to a stainless steel material and a stainless steel pipe for oil wells and geothermal wells.

石油や天然ガスの採掘や採取、及び、地熱発電用の蒸気の採取のために鋼管が使用される。石油や天然ガスは地中深くに存在するため、油井に使用される鋼管には高強度が要求される。また、油井は地域や深度等に応じて全く異なる環境を有する。特に、炭酸ガス(CO)の含有量及び硫化水素ガス(HS)の含有量は油井ごとに大きく異なる。たとえばある油井では、炭酸ガスの含有量及び硫化水素ガスの含有量の両方が高い。一方で別の油井では、炭酸ガスの含有量は高いものの硫化水素ガスの含有量は顕著に低い場合等がある。これら油井の環境に応じて、鋼管に求められる特性は異なる。 Steel pipes are used for the extraction and extraction of oil and natural gas, and the extraction of steam for geothermal power generation. Because oil and natural gas exist deep underground, steel pipes used in oil wells are required to have high strength. Also, oil wells have completely different environments depending on the area and depth. In particular, the content of carbon dioxide gas (CO 2 ) and the content of hydrogen sulfide gas (H 2 S) greatly vary from one well to another. For example, in an oil well, both the content of carbon dioxide gas and the content of hydrogen sulfide gas are high. On the other hand, in another oil well, the content of hydrogen sulfide gas may be remarkably low although the content of carbon dioxide gas is high. The characteristics required for steel pipes differ depending on the environment of these oil wells.

近年、原油価格や天然ガス価格の高騰に対処するために、従来よりも深層の油井及び従来よりも深層の天然ガス井の開発が進められている。さらに、再生可能エネルギーに対する意識の高まりを背景に、地熱発電用の蒸気を採取する地熱井においても、従来よりも深層の地熱井の開発が進められている。   In recent years, in order to cope with the soaring price of crude oil and natural gas, the development of deeper oil wells and deeper natural gas wells has been promoted. Furthermore, with the background of rising awareness of renewable energy, the development of geothermal wells deeper than before has also been promoted in geothermal wells that collect steam for geothermal power generation.

このような大深度油井及び大深度天然ガス井(以下、両者をまとめて「大深度油井」と略記する)や大深度地熱井は一般に、深度が極めて深い。さらに、大深度油井及び大深度地熱井の雰囲気は、高温でかつ炭酸ガス(CO)を含み、加えて塩化物イオン(Cl)又は硫酸(HSO)等の酸を含有する厳しい腐食環境となっている。従って、このような大深度油井及び大深度地熱井で使用される鋼管の素材となる鋼材には、優れた耐炭酸ガス腐食性が求められる。 Such deep oil wells and deep natural gas wells (hereinafter, both are collectively referred to as "deep oil wells") and deep geothermal wells are generally extremely deep. Furthermore, the atmosphere of deep oil wells and deep geothermal wells is high temperature and contains carbon dioxide gas (CO 2 ), and additionally contains an acid such as chloride ion (Cl ) or sulfuric acid (H 2 SO 4 ). It is a corrosive environment. Therefore, excellent carbon dioxide gas corrosion resistance is required for steel materials used as materials of steel pipes used in such deep oil wells and deep geothermal wells.

大深度油井や大深度地熱井等の腐食環境下では、耐炭酸ガス腐食性に優れた、質量%で13%程度のCrを含有するマルテンサイト系ステンレス鋼(いわゆる「13%Cr鋼」)を用いた鋼管が使用されてきた。しかしながら、油井や地熱井がさらに深くなるに従って、環境がさらに高温及び高圧になり、加えて、CO分圧もさらに高くなる。そのため、より厳しい炭酸ガス環境でも十分な耐炭酸ガス腐食性を有する鋼管が求められている。 In corrosive environments such as deep oil wells and deep geothermal wells, martensite stainless steel (so-called "13% Cr steel"), which is excellent in carbon dioxide corrosion resistance, contains about 13% Cr by mass% The used steel pipe has been used. However, as the oil and geothermal wells become deeper, the environment becomes even higher temperature and pressure, and additionally, the CO 2 partial pressure also becomes higher. Therefore, a steel pipe having sufficient carbon dioxide gas corrosion resistance even in a more severe carbon dioxide gas environment is required.

高温での耐炭酸ガス腐食性は、一般的にCr含有量を高めることによって改善できることが知られている。そのため、近年、マルテンサイト系ステンレス鋼をベースにして、従来よりもさらにCr量を増加させることで、高温での耐炭酸ガス腐食性を高めた鋼材が提案されている。   It is known that carbon dioxide corrosion resistance at high temperatures can generally be improved by increasing the Cr content. Therefore, in recent years, based on martensitic stainless steel, a steel material is proposed in which the carbon dioxide gas corrosion resistance at high temperature is improved by increasing the amount of Cr more than ever before.

特開2005−336599号公報(特許文献1)では、Cr、Ni、Mo、Cu及びCの含有量を適正化し、さらにCとNの含有量を一定以下に調整することにより、150℃以上の耐CO腐食性に優れ、硫化水素環境下でも優れた耐硫化物応力腐食割れ性を示し、溶接性にも優れたラインパイプ用高強度ステンレス鋼管が提案されている。 In JP 2005-336599 A (patent document 1), the contents of Cr, Ni, Mo, Cu and C are made appropriate, and the contents of C and N are adjusted to a certain level or less, thereby achieving 150 ° C. or higher A high strength stainless steel pipe for line pipe has been proposed which is excellent in CO 2 corrosion resistance, shows excellent sulfide stress corrosion cracking resistance even in a hydrogen sulfide environment, and is also excellent in weldability.

特開2006−016637号公報(特許文献2)では、13%Cr鋼をベースとし、C、Ni、Si、Mn、V、Al、N及びOの含有量を適正化し、さらにMo、Cu、Nb及びTiを添加することで、170℃以上の耐CO腐食性に優れた油井用高強度ステンレス鋼管が提案されている。 In JP 2006-016637 A (patent document 2), based on 13% Cr steel, the contents of C, Ni, Si, Mn, V, Al, N and O are optimized, and further Mo, Cu, Nb High-strength stainless steel tubes for oil wells that are excellent in CO 2 corrosion resistance of 170 ° C. or higher by adding Ti and Ti have been proposed.

特開2007−332431号公報(特許文献3)では、Ni、Mo及びVを添加したうえで、S、Si、Al及びOの含有量を低減することで、耐CO腐食性と拡管性とを両立した油井用ステンレス鋼管が提案されている。 In JP 2007-332431 A (patent document 3), after adding Ni, Mo and V, the contents of S, Si, Al and O are reduced to thereby reduce the CO 2 corrosion resistance and the pipe expansion property. A stainless steel pipe for oil wells that is compatible with the above has been proposed.

特許文献1〜特許文献3で提案されているステンレス鋼は、いずれも200℃程度のCO環境において良好な耐炭酸ガス腐食性を示す。しかしながら、従来よりもさらに深井戸化が進んだ大深度油井や大深度地熱井では、特許文献1〜特許文献3で想定されているよりもさらに高温の環境となる。大深度油井や大深度地熱井ではたとえば、250℃を超える高温環境となる。さらに、このような高温環境においては、COだけでなく、塩化物イオンや硫酸を含有する環境が存在する。したがって、特許文献1〜特許文献3に開示されているような従来の鋼管では、たとえば250℃程度でCOとClとを含む大深度油井環境、又は、250℃程度でCOと硫酸とを含む大深度地熱井環境のような高温・強酸のCO環境では、所望の耐食性(ここでは特に、塩化物イオン又は硫酸を含む強酸環境下における耐炭酸ガス腐食性をいう)を安定して示さないという問題があった。 The stainless steels proposed in Patent Literature 1 to Patent Literature 3 all exhibit good carbon dioxide gas corrosion resistance in a CO 2 environment of about 200 ° C. However, in the case of deep oil wells and deep geothermal wells in which deep wells are further advanced than in the past, the environment becomes a higher temperature than assumed in Patent Documents 1 to 3. For deep oil wells and deep geothermal wells, for example, the high temperature environment exceeds 250 ° C. Furthermore, in such a high temperature environment, an environment containing not only CO 2 but also chloride ions and sulfuric acid exists. Therefore, in a conventional steel pipe as disclosed in Patent Document 1 to Patent Document 3, for example, a deep oil well environment including CO 2 and Cl at about 250 ° C., or CO 2 and sulfuric acid at about 250 ° C. In high-temperature, strong-acid CO 2 environments such as deep-depth geothermal well environments, including stable water, the desired corrosion resistance (here, particularly, carbon dioxide corrosion resistance under strong acid environments containing chloride ions or sulfuric acid) is stabilized There was a problem of not showing.

このような問題を解決すべく、特開2008−297599号公報(特許文献4)では、CrとCuとを含有するステンレス鋼を高圧CO環境下に浸漬し、表層に防食機能を有する皮膜を形成させることで、250℃の高温CO環境であっても優れた耐食性を示すステンレス鋼材が提案されている。 In order to solve such a problem, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-297599 (patent document 4), a stainless steel containing Cr and Cu is immersed in a high pressure CO 2 environment to form a film having an anticorrosive function on the surface. A stainless steel material which exhibits excellent corrosion resistance even in a high temperature CO 2 environment of 250 ° C. by being formed has been proposed.

一方で、Crの含有量をさらに高めた、フェライト相とオーステナイト相とからなる二相ステンレス鋼は、鋼材ままで高温CO腐食環境下における十分な耐食性を有することが知られている。 On the other hand, a duplex stainless steel composed of a ferrite phase and an austenite phase, in which the content of Cr is further increased, is known to have sufficient corrosion resistance under high temperature CO 2 corrosion environment as a steel material.

特開2005−336599号公報JP 2005-336599 A 特開2006−016637号公報JP, 2006-016637, A 特開2007−332431号公報JP 2007-332431 A 特開2008−297599号公報JP 2008-297599 A

しかしながら、特許文献4で提案されているステンレス鋼は、優れた耐食性を発揮するために、高圧CO環境での防食皮膜形成処理が必要であり、製造コストが高くなるという問題がある。 However, stainless steel has been proposed in Patent Document 4, in order to exhibit excellent corrosion resistance, it is necessary anticorrosive film formation process in the high-pressure CO 2 environment, there is a problem that manufacturing cost becomes high.

また、フェライト相とオーステナイト相とからなる二相ステンレス鋼は、熱処理ままで大深度油井や大深度地熱井に使用される鋼管に求められる強度である125ksi級(862MPa以上)の強度を出すことはできない。そのため、この二相ステンレス鋼を大深度油井や大深度地熱井に用いる場合には冷間加工が必要であり、マルテンサイト系ステンレス鋼をベースとした鋼材と比べて製造コストが高いという問題がある。   In addition, duplex stainless steel consisting of a ferrite phase and austenite phase can achieve the strength of 125 ksi class (862 MPa or more) which is the strength required for steel pipes used for deep oil wells and deep geothermal wells as heat treated. Can not. Therefore, when using this duplex stainless steel for deep oil wells and deep geothermal wells, it is necessary to cold work, and there is a problem that the manufacturing cost is higher than steel materials based on martensitic stainless steel. .

したがって、上述の250℃程度の高温・強酸のCO環境において十分な耐炭酸ガス腐食性、特に、塩化物イオン又は硫酸を含む強酸環境下における耐炭酸ガス腐食性(以下、耐強酸・炭酸ガス腐食性という)を有し、熱処理ままで125ksi級(862MPa以上)の強度を有する鋼材が求められていた。 Therefore, carbon dioxide corrosion resistance sufficient in the above-described high temperature / strong acid CO 2 environment of about 250 ° C., particularly carbon dioxide corrosion resistance in a strong acid environment containing chloride ions or sulfuric acid (hereinafter referred to as strong acid / carbon dioxide gas) There is a demand for a steel material which is corrosive and has a strength of 125 ksi class (862 MPa or more) as it is heat treated.

本発明の目的は、熱処理ままで高強度を有し、さらに、高温環境下において優れた耐強酸・炭酸ガス腐食性を有するステンレス鋼材を提供することである。   An object of the present invention is to provide a stainless steel material having high strength as it is heat treated and further having excellent strong acid and carbon dioxide gas corrosion resistance under high temperature environment.

本実施形態のステンレス鋼材は、質量%で、C:0.040%以下、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.010〜0.30%、Cr:18.0%を超えて21.0%以下、Cu:1.5〜4.0%、Ni:3.0〜6.0%、sol.Al:0.001〜0.100%、Mo:0〜0.60%、W:0〜2.0%、Co:0〜0.30%、Ti:0〜0.10%、V:0〜0.15%、Zr:0〜0.10%、Nb:0〜0.10%、Ca:0〜0.010%、Mg:0〜0.010%、REM:0〜0.05%、B:0〜0.005%、及び、残部はFe及び不純物からなり、不純物のうち、P、S、O、Nはそれぞれ、P:0.050%以下、S:0.0020%未満、O:0.020%以下、及び、N:0.020%以下であり、式(1)及び式(2)を満たす化学組成と、体積率で、20.0〜60.0%のフェライト相、1.0〜10.0%のオーステナイト相、及び、残部がマルテンサイトからなるミクロ組織とを有する。
15.0≦616−706(C+N)−22Si−24Mn−26Ni−18Cr−8Cu−16Mo・・・(1)
20.0≦Cr+Cu≦24.5・・・(2)
ここで、式(1)及び式(2)中の各元素記号には、各元素の含有量(質量%)が代入される。
The stainless steel material of the present embodiment is, by mass%, C: 0.040% or less, Si: 0.05 to 1.0%, Mn: 0.010 to 0.30%, Cr: 18.0% or more 21.0% or less, Cu: 1.5 to 4.0%, Ni: 3.0 to 6.0%, sol. Al: 0.001 to 0.100%, Mo: 0 to 0.60%, W: 0 to 2.0%, Co: 0 to 0.30%, Ti: 0 to 0.10%, V: 0 ~ 0.15%, Zr: 0 to 0.10%, Nb: 0 to 0.10%, Ca: 0 to 0.010%, Mg: 0 to 0.010%, REM: 0 to 0.05% , B: 0 to 0.005%, and the balance is Fe and impurities, and among impurities, P, S, O, and N respectively are P: 0.050% or less, S: less than 0.0020%, O: not more than 0.020%, and not more than N: not more than 0.020%, and the chemical composition satisfying the formulas (1) and (2), and the ferrite phase of 20.0 to 60.0% in volume ratio , An austenite phase of 1.0 to 10.0%, and a microstructure in which the balance is martensite.
15.0 ≦ 616-706 (C + N) -22 Si-24 Mn-26 Ni-18 Cr-8 Cu-16 Mo (1)
20.0 ≦ Cr + Cu ≦ 24.5 (2)
Here, content (mass%) of each element is substituted to each element symbol in Formula (1) and Formula (2).

本実施形態のステンレス鋼管は、上記化学組成を有するステンレス鋼材からなる。   The stainless steel pipe of the present embodiment is made of stainless steel having the above-described chemical composition.

本実施形態のステンレス鋼材及びステンレス鋼管は、熱処理ままで高強度を有し、さらに、高温環境下において優れた耐強酸・炭酸ガス腐食性を有する。   The stainless steel material and stainless steel pipe of the present embodiment have high strength as they are heat treated, and further have excellent strong acid and carbon dioxide gas corrosion resistance under high temperature environment.

図1は、ステンレス鋼材のCr含有量、Ni及びCuの合計含有量、及び、焼入れ後の組織との関係を示す図である。FIG. 1 is a view showing the relationship between the Cr content of a stainless steel material, the total content of Ni and Cu, and the structure after quenching. 図2は、図1中の線分L1を線分L2に移動させた図である。FIG. 2 is a diagram in which the line segment L1 in FIG. 1 is moved to the line segment L2.

以下、図面を参照して、本実施形態を詳しく説明する。   Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

本発明者らはステンレス鋼材の強度、及び、高温環境下における耐炭酸ガス腐食性、特に、塩化物イオン又は硫酸を含む強酸環境での耐強酸・炭酸ガス腐食性について検討を行った。その結果、以下の知見を得た。   The present inventors examined the strength of stainless steel materials and carbon dioxide gas corrosion resistance under high temperature environments, in particular, strong acid and carbon dioxide gas corrosion resistance in a strong acid environment containing chloride ions or sulfuric acid. As a result, the following findings were obtained.

高温環境下における耐炭酸ガス腐食性を高めるためにはCr含有量の増加が有効であることが知られている。Cr含有量を高めれば、塩化物イオン又は硫酸を含有する環境における、耐強酸・炭酸ガス腐食性も高めることができる。しかしながらフェライト安定化元素であるCrの含有量を単純に高めただけの場合、ミクロ組織が、フェライトとオーステナイトとからなる二相組織、又は、オーステナイト単相組織となってしまう。この場合、熱処理ままで125ksi級(862MPa以上)の強度を得ることは難しい。つまり、耐強酸・炭酸ガス腐食性との関係を考慮すれば、Cr含有量は高い方が好ましいが、強度との関係を考慮すれば、Cr含有量には限界がある。   It is known that an increase in the Cr content is effective for enhancing the carbon dioxide gas corrosion resistance under a high temperature environment. If the Cr content is increased, the strong acid / carbon dioxide gas corrosion resistance in an environment containing chloride ions or sulfuric acid can also be enhanced. However, when the content of Cr, which is a ferrite stabilizing element, is simply increased, the microstructure becomes a two-phase structure consisting of ferrite and austenite or an austenite single-phase structure. In this case, it is difficult to obtain the strength of 125 ksi class (862 MPa or more) as it is heat treated. That is, in consideration of the relationship with strong acid and carbon dioxide gas corrosion resistance, the higher the Cr content, the better, but in view of the relationship with strength, the Cr content is limited.

そこで本発明者らは、ステンレス鋼材の化学組成と、組織と、強度とについて検討を行った。   Therefore, the present inventors examined the chemical composition, the structure, and the strength of the stainless steel material.

図1は、ステンレス鋼材のCr含有量、Ni及びCuの合計含有量、及び、焼入れ後の組織との関係を示す図である。図1中の横軸はCr含有量を表す。図1中の縦軸は、Ni及びCuの合計含有量を表す。図1を参照して、フェライト安定化元素であるCrの含有量増加に伴って、焼入れ後の組織がマルテンサイト単相(図1中、領域M)から、マルテンサイト及びフェライトの二相組織(図1中、領域M+F)、フェライト単相(図1中、領域F)へと変化する。また、図1中の線分L1は、焼入れによってマルテンサイト変態を生じる化学組成の境界を示す線である。線分L1より上の領域は、焼入れによってマルテンサイト変態を生じない。つまり、オーステナイト安定化元素であるNi及びCuの含有量が高すぎる場合、焼入れによってマルテンサイト変態を生じなくなる(つまり、オーステナイト単相になる)(図1中、領域A)。フェライト及びオーステナイトの二相組織(図1中、領域F及び領域A)、又は、オーステナイト単相(図1中、領域A)では強度が低い。一方、マルテンサイト及びフェライトの二相組織(図1中、領域M+F)であれば、熱処理ままで125ksi級(862MPa以上)の強度を得ることができる。   FIG. 1 is a view showing the relationship between the Cr content of a stainless steel material, the total content of Ni and Cu, and the structure after quenching. The horizontal axis in FIG. 1 represents the Cr content. The vertical axis in FIG. 1 represents the total content of Ni and Cu. Referring to FIG. 1, as the content of Cr, which is a ferrite stabilizing element, increases, the structure after quenching changes from a martensite single phase (region M in FIG. 1) to a two phase structure of martensite and ferrite (FIG. In FIG. 1, the region M + F) changes to a ferrite single phase (region F in FIG. 1). Line segment L1 in Drawing 1 is a line which shows a boundary of a chemical composition which produces martensitic transformation by hardening. The region above the line segment L1 does not undergo martensitic transformation by quenching. That is, when the contents of Ni and Cu, which are austenite stabilizing elements, are too high, quenching does not cause martensitic transformation (that is, it becomes austenite single phase) (region A in FIG. 1). The strength is low in the dual phase structure of ferrite and austenite (area F and area A in FIG. 1) or austenite single phase (area A in FIG. 1). On the other hand, if it is a dual phase structure of martensite and ferrite (region M + F in FIG. 1), a strength of 125 ksi class (862 MPa or more) can be obtained without heat treatment.

従来、マルテンサイト及びフェライトの二相組織を得るためには、Cr含有量は18.0%程度が限界であると考えられてきた。それ以上Crを含有させれば、フェライト及び/又はオーステナイト主体のミクロ組織となり、強度が得られない。そのため、従来は、マルテンサイト及びフェライトの二相組織を得られる化学組成の範囲内で、Cr含有量を最大の18.0%程度とし(図1中、領域Y)、特許文献4のように防食被膜を形成する等して耐食性を高める以外にさらに耐食性を高めることは難しいと考えられてきた。   Conventionally, in order to obtain a two phase structure of martensite and ferrite, the Cr content has been considered to be about 18.0% at the limit. If more Cr is contained, it becomes a ferrite and / or austenite-based microstructure and strength can not be obtained. Therefore, conventionally, the Cr content is about 18.0% at the maximum within the range of the chemical composition that can obtain a two phase structure of martensite and ferrite (region Y in FIG. 1), as in Patent Document 4 It has been considered difficult to further enhance the corrosion resistance other than enhancing the corrosion resistance by forming an anticorrosive film or the like.

しかしながら本発明者らは、従来とは異なり、Cr以外の化学組成を調整することで、Cr含有量を18.0%よりもさらに高めた場合であっても高強度を得る方法を見出した。本発明者らは、これまで検討されてこなかった、マルテンサイト変態を生じる化学組成(図1中、線分L1)と、Cr含有量との関係に着目した。   However, unlike the prior art, the present inventors found a method of obtaining high strength by adjusting the chemical composition other than Cr, even when the Cr content is further increased to more than 18.0%. The present inventors paid attention to the relationship between the chemical composition (line segment L1 in FIG. 1) causing the martensitic transformation and the Cr content, which has not been studied so far.

本発明者らは種々検討を行った結果、C、Si、Mn、Ni、Cr、Cu、Mo及びNの含有量を調整することで、線分L1の位置を変化できることを見出した。この知見に基づき、本発明者らは、上述の元素の含有量を調整して線分L1を移動させ、Cr含有量18.0%超の化学組成(図1中、領域X)において、マルテンサイト及びフェライトの二相組織を得られると知見するに至った。   As a result of conducting various studies, the present inventors have found that the position of the line segment L1 can be changed by adjusting the contents of C, Si, Mn, Ni, Cr, Cu, Mo and N. Based on this finding, the present inventors adjust the content of the above-mentioned element to move the line segment L1, and marten in the chemical composition with Cr content of 18.0% (region X in FIG. 1). It has been found that two-phase structure of site and ferrite can be obtained.

図2は、上述の各元素の含有量を調整して、線分L1を線分L2に移動させた図である。図2を参照して、上述のC、Si、Mn、Ni、Cr、Cu、Mo及びNの含有量を調整することで、これまでマルテンサイトを得られなかった化学組成において、マルテンサイトが得られるようになる。(図1中、領域X)。これにより、従来難しいと考えられてきた、Cr含有量18.0%超と、マルテンサイト及びフェライトの二相組織との両立を実現できる。つまり、ステンレス鋼材の高強度と耐強酸・炭酸ガス腐食性とを両立できる。   FIG. 2 is a diagram in which the line segment L1 is moved to the line segment L2 by adjusting the content of each element described above. Referring to FIG. 2, by adjusting the contents of C, Si, Mn, Ni, Cr, Cu, Mo and N described above, martensite is obtained in a chemical composition in which martensite has not been obtained so far. Be able to (In FIG. 1, area X). As a result, it is possible to realize the coexistence of a Cr content of more than 18.0% and a two-phase structure of martensite and ferrite, which have been considered to be difficult. That is, both the high strength of stainless steel and the strong acid and carbon dioxide gas corrosion resistance can be achieved.

化学組成が、線分L1の位置に影響する元素の関係を規定した式(1)を満たすことで、Cr含有量が18.0%超であっても、マルテンサイトを十分に含む組織とすることができる。
15.0≦616−706(C+N)−22Si−24Mn−26Ni−18Cr−8Cu−16Mo・・・(1)
ここで、式(1)中の各元素記号には、各元素の含有量(質量%)が代入される。
By satisfying the equation (1) which defines the relationship of the elements that affect the position of the line segment L1 as the chemical composition, even if the Cr content is more than 18.0%, the structure sufficiently contains martensite be able to.
15.0 ≦ 616-706 (C + N) -22 Si-24 Mn-26 Ni-18 Cr-8 Cu-16 Mo (1)
Here, the content (mass%) of each element is substituted into each element symbol in the formula (1).

一方で、耐強酸・炭酸ガス腐食性を高めるには、Crに加えてCuを含有させることが有効である。したがって、化学組成がCr及びCuの合計含有量を規定した式(2)を満たすことで、塩化物イオン又は硫酸を含有する耐強酸・炭酸ガス腐食性が高まる。
20.0≦Cr+Cu≦24.5・・・(2)
ここで、式(2)中の各元素記号には、各元素の含有量(質量%)が代入される。
On the other hand, it is effective to contain Cu in addition to Cr in order to enhance the resistance to strong acid and carbon dioxide gas corrosion. Therefore, when the chemical composition satisfies the formula (2) which defines the total content of Cr and Cu, the resistance to strong acid and carbon dioxide gas corrosion containing chloride ion or sulfuric acid is enhanced.
20.0 ≦ Cr + Cu ≦ 24.5 (2)
Here, the content (mass%) of each element is substituted into each element symbol in the formula (2).

また一方で、従来の油井用ステンレス鋼材の多くは、耐硫化物応力割れ性を高めるために多量のMoを含有する場合が多い。しかしながら、硫化水素の含有量が顕著に低い油井環境で使用するステンレス鋼材に対しては、Moはコストアップの要因であった。本実施形態のステンレス鋼材は、耐硫化物応力割れ性よりもむしろ、耐強酸・炭酸ガス腐食性を高めることを目的としている。そのため、Mo含有量については、耐硫化物応力割れ性の改善を主目的としたステンレス鋼材と比較して低くてもよい。   On the other hand, many conventional oil well stainless steel materials often contain a large amount of Mo in order to improve resistance to sulfide stress cracking. However, for stainless steel materials used in oil well environments where the content of hydrogen sulfide is extremely low, Mo was a factor in cost increase. The stainless steel material of the present embodiment is intended to enhance resistance to strong acid and carbon dioxide gas corrosion, rather than resistance to sulfide stress cracking. Therefore, the Mo content may be lower than that of stainless steel intended mainly to improve the resistance to sulfide stress cracking.

上述のとおり、式(1)に従って線分L1の位置に影響する元素の含有量を調節することで、Cr含有量18.0%超と、マルテンサイトを十分に含む組織との両立が可能となる。これにより、熱処理のみで125ksi級(862MPa以上)の強度と、250℃を超える高温環境下における耐強酸・炭酸ガス腐食性とを両立させることが可能となる。さらに、式(2)に従って、Crに加えてCuを含有させることで、耐強酸・炭酸ガス腐食性が高まる。そのため、大深度油井又は大深度地熱井に適したステンレス鋼材を提供することが可能となる。   As described above, by adjusting the content of elements affecting the position of the line segment L1 according to the formula (1), it is possible to achieve a balance between Cr content of more than 18.0% and a structure sufficiently containing martensite. Become. Thereby, it becomes possible to reconcile the strength of 125 ksi class (862 MPa or more) and the resistance to strong acid and carbon dioxide gas corrosion in a high temperature environment exceeding 250 ° C. only by heat treatment. Further, by including Cu in addition to Cr according to the formula (2), the resistance to strong acid and carbon dioxide gas corrosion is enhanced. Therefore, it is possible to provide a stainless steel material suitable for deep oil wells or deep geothermal wells.

以上の知見に基づいて完成した本実施形態のステンレス鋼材は、質量%で、C:0.040%以下、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.010〜0.30%、Cr:18.0%を超えて21.0%以下、Cu:1.5〜4.0%、Ni:3.0〜6.0%、sol.Al:0.001〜0.100%、Mo:0〜0.60%、W:0〜2.0%、Co:0〜0.30%、Ti:0〜0.10%、V:0〜0.15%、Zr:0〜0.10%、Nb:0〜0.10%、Ca:0〜0.010%、Mg:0〜0.010%、REM:0〜0.05%、B:0〜0.005%、及び、残部はFe及び不純物からなり、不純物のうち、P、S、O、Nはそれぞれ、P:0.050%以下、S:0.0020%未満、O:0.020%以下、及び、N:0.020%以下であり、式(1)及び式(2)を満たす化学組成と、体積率で、20.0〜60.0%のフェライト相、1.0〜10.0%のオーステナイト相、及び、残部がマルテンサイトからなるミクロ組織とを有する。
15.0≦616−706(C+N)−22Si−24Mn−26Ni−18Cr−8Cu−16Mo・・・(1)
20.0≦Cr+Cu≦24.5・・・(2)
ここで、式(1)及び式(2)中の各元素記号には、各元素の含有量(質量%)が代入される。
The stainless steel material of the present embodiment completed based on the above findings is, by mass%, C: 0.040% or less, Si: 0.05 to 1.0%, Mn: 0.010 to 0.30%, Cr: more than 18.0% and not more than 21.0%, Cu: 1.5 to 4.0%, Ni: 3.0 to 6.0%, sol. Al: 0.001 to 0.100%, Mo: 0 to 0.60%, W: 0 to 2.0%, Co: 0 to 0.30%, Ti: 0 to 0.10%, V: 0 ~ 0.15%, Zr: 0 to 0.10%, Nb: 0 to 0.10%, Ca: 0 to 0.010%, Mg: 0 to 0.010%, REM: 0 to 0.05% , B: 0 to 0.005%, and the balance is Fe and impurities, and among impurities, P, S, O, and N respectively are P: 0.050% or less, S: less than 0.0020%, O: not more than 0.020%, and not more than N: not more than 0.020%, and the chemical composition satisfying the formulas (1) and (2), and the ferrite phase of 20.0 to 60.0% in volume ratio , An austenite phase of 1.0 to 10.0%, and a microstructure in which the balance is martensite.
15.0 ≦ 616-706 (C + N) -22 Si-24 Mn-26 Ni-18 Cr-8 Cu-16 Mo (1)
20.0 ≦ Cr + Cu ≦ 24.5 (2)
Here, content (mass%) of each element is substituted to each element symbol in Formula (1) and Formula (2).

本実施形態のステンレス鋼材は、熱処理ままで高強度を有し、さらに、高温環境下において優れた耐強酸・炭酸ガス腐食性を有する。   The stainless steel material of the present embodiment has high strength as it is heat treated, and further has excellent strong acid / carbon dioxide gas corrosion resistance under high temperature environment.

好ましくは、上記化学組成は、Mo:0.02〜0.60%、W:0.01〜2.0%、及び、Co:0.01〜0.30%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する。   Preferably, the chemical composition is selected from the group consisting of Mo: 0.02 to 0.60%, W: 0.01 to 2.0%, and Co: 0.01 to 0.30%. Contains a species or two or more species.

この場合、ステンレス鋼材の耐食性がさらに高まる。   In this case, the corrosion resistance of the stainless steel material is further enhanced.

好ましくは、上記化学組成は、Ti:0.005〜0.10%、V:0.005〜0.15%、Zr:0.005〜0.10%、及び、Nb:0.005〜0.10%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する。   Preferably, the chemical composition is Ti: 0.005 to 0.10%, V: 0.005 to 0.15%, Zr: 0.005 to 0.10%, and Nb: 0.005 to 0 .1 or 2 or more selected from the group consisting of 10%.

この場合、ステンレス鋼材の強度がさらに高まる。   In this case, the strength of the stainless steel material is further enhanced.

好ましくは、上記化学組成は、Ca:0.0005〜0.010%、Mg:0.0005〜0.010%、REM:0.0005〜0.05%、及び、B:0.0005%〜0.005%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する。   Preferably, the chemical composition is such that Ca: 0.0005 to 0.010%, Mg: 0.0005 to 0.010%, REM: 0.0005 to 0.05%, and B: 0.0005% to It contains one or more selected from the group consisting of 0.005%.

この場合、ステンレス鋼材の熱間加工性が高まる。   In this case, the hot workability of the stainless steel material is enhanced.

本実施形態のステンレス鋼管は、上記いずれかの化学組成を有するステンレス鋼材からなる。   The stainless steel pipe of the present embodiment is made of a stainless steel material having any of the above chemical compositions.

以下、本実施形態のステンレス鋼材について詳述する。   Hereinafter, the stainless steel material of the present embodiment will be described in detail.

[化学組成]
本実施形態のステンレス鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。特に断りがない限り、元素に関する%は質量%を意味する。
[Chemical composition]
The chemical composition of the stainless steel material of the present embodiment contains the following elements. Unless otherwise stated,% with respect to an element means mass%.

C:0.040%以下
炭素(C)は不可避的に含有される。Cは、焼戻し時に炭化物として析出する。この場合、ステンレス鋼材の高温での耐炭酸ガス腐食性が低下する。さらに、C含有量が高すぎれば、焼入れ時の残留オーステナイトの生成量が多くなる。この場合、残留オーステナイトの生成量を低減するために、強度及び靭性に有効なCu及びNi含有量を低下しなければならない。したがって、C含有量は0.040%以下である。C含有量の上限は、好ましくは0.030%であり、より好ましくは0.020%であり、さらに好ましくは0.015%であり、最も好ましくは0.010%である。C含有量は低い方が好ましい。しかしながら、製鋼工程における脱炭処理にかかるコストを考慮すれば、C含有量の下限は、好ましくは0.001%であり、より好ましくは0.002%であり、さらに好ましくは0.004%であり、最も好ましくは0.005%である。
C: 0.040% or less Carbon (C) is unavoidably contained. C precipitates as carbides during tempering. In this case, the carbon dioxide gas corrosion resistance of the stainless steel material at high temperatures is reduced. Furthermore, if the C content is too high, the amount of retained austenite produced during quenching increases. In this case, in order to reduce the formation amount of retained austenite, the Cu and Ni content effective for strength and toughness must be reduced. Therefore, the C content is 0.040% or less. The upper limit of the C content is preferably 0.030%, more preferably 0.020%, still more preferably 0.015%, and most preferably 0.010%. The lower the C content, the better. However, in consideration of the cost of decarburizing treatment in the steel making process, the lower limit of the C content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%, and still more preferably 0.004%. And most preferably 0.005%.

Si:0.05〜1.0%
シリコン(Si)はステンレス鋼材を脱酸する。Si含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Si含有量が高すぎれば、ステンレス鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Si含有量は0.05〜1.0%である。Si含有量の上限は、好ましくは0.9%であり、より好ましくは0.7%であり、さらに好ましくは0.6%であり、最も好ましくは0.5%である。Si含有量の下限は、好ましくは0.06%であり、より好ましくは0.08%であり、さらに好ましくは0.10%であり、最も好ましくは0.12%である。
Si: 0.05 to 1.0%
Silicon (Si) deoxidizes stainless steel. If the Si content is too low, this effect can not be obtained. On the other hand, if the Si content is too high, the hot workability of the stainless steel material is reduced. Therefore, the Si content is 0.05 to 1.0%. The upper limit of the Si content is preferably 0.9%, more preferably 0.7%, still more preferably 0.6%, and most preferably 0.5%. The lower limit of the Si content is preferably 0.06%, more preferably 0.08%, still more preferably 0.10%, and most preferably 0.12%.

Mn:0.010〜0.30%
マンガン(Mn)はステンレス鋼材を脱酸する。Mn含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Mn含有量が高すぎれば、焼入れ焼戻し後にオーステナイトが過剰に残留しやすくなり、残留オーステナイトの体積率が10%を超えるおそれがある。この場合、焼戻し後のステンレス鋼材の強度が低下する。したがって、Mn含有量は0.010〜0.30%である。Mn含有量の上限は、好ましくは0.27%であり、より好ましくは0.25%であり、さらに好ましくは0.22%であり、最も好ましくは0.20%未満である。Mn含有量の下限は、好ましくは0.015%であり、より好ましくは0.030%であり、さらに好ましくは0.035%であり、最も好ましくは0.050%である。
Mn: 0.010 to 0.30%
Manganese (Mn) deoxidizes stainless steel. If the Mn content is too low, this effect can not be obtained. On the other hand, if the Mn content is too high, austenite tends to remain excessively after quenching and tempering, and the volume fraction of retained austenite may exceed 10%. In this case, the strength of the stainless steel material after tempering is reduced. Therefore, the Mn content is 0.010 to 0.30%. The upper limit of the Mn content is preferably 0.27%, more preferably 0.25%, still more preferably 0.22%, and most preferably less than 0.20%. The lower limit of the Mn content is preferably 0.015%, more preferably 0.030%, still more preferably 0.035%, and most preferably 0.050%.

Cr:18.0%を超えて21.0%以下
クロム(Cr)は250℃程度でCOと塩化物イオン又は硫酸とを含むような環境における耐強酸・炭酸ガス腐食性確保に欠かせない元素である。Cr含有量が低すぎればこの効果が得られない。一方、Crはフェライト形成元素であるため、Cr含有量が高すぎれば、ステンレス鋼材中のフェライト量が過剰に多くなり、ステンレス鋼材の強度が低下する。したがって、Cr含有量は18.0%を超えて21.0%以下である。Cr含有量の上限は、好ましくは20.8%であり、より好ましくは20.5%であり、さらに好ましくは20.3%であり、最も好ましくは20.2%である。Cr含有量の下限は、好ましくは18.3%であり、より好ましくは18.5%であり、さらに好ましくは18.7%であり、最も好ましくは18.8%である。
Cr: more than 18.0% and 21.0% or less Chromium (Cr) is essential for securing strong acid and carbon dioxide corrosion resistance in an environment containing CO 2 and chloride ion or sulfuric acid at about 250 ° C. It is an element. If the Cr content is too low, this effect can not be obtained. On the other hand, since Cr is a ferrite forming element, if the content of Cr is too high, the amount of ferrite in the stainless steel material becomes excessively large, and the strength of the stainless steel material is lowered. Therefore, the Cr content is more than 18.0% and not more than 21.0%. The upper limit of the Cr content is preferably 20.8%, more preferably 20.5%, still more preferably 20.3%, and most preferably 20.2%. The lower limit of the Cr content is preferably 18.3%, more preferably 18.5%, still more preferably 18.7%, and most preferably 18.8%.

Cu:1.5〜4.0%
銅(Cu)は、焼き戻し時に微細なCu粒子として析出して、ステンレス鋼材の強度を高める。さらに、Cuは塩化物イオン又は硫酸を含むような高温環境における耐強酸・炭酸ガス腐食性を高める。Cu含有量が低すぎればこれらの効果が得られない。一方、Cu含有量が高すぎれば、焼き入れ時にマルテンサイト変態が十分に進行せず、残留オーステナイト量が過剰に多くなる。この場合、ステンレス鋼材の強度が低下する。したがって、Cu含有量は1.5〜4.0%である。Cu含有量の上限は、好ましくは3.8%であり、より好ましくは3.5%であり、さらに好ましくは3.2%であり、最も好ましくは3.0%である。Cu含有量の下限は、好ましくは1.6%であり、より好ましくは1.7%であり、さらに好ましくは1.8%であり、最も好ましくは1.9%である。
Cu: 1.5 to 4.0%
Copper (Cu) precipitates as fine Cu particles during tempering to enhance the strength of the stainless steel material. Furthermore, Cu improves the resistance to strong acid and carbon dioxide gas corrosion in high temperature environments such as containing chloride ions or sulfuric acid. These effects can not be obtained if the Cu content is too low. On the other hand, if the Cu content is too high, martensitic transformation does not proceed sufficiently during quenching, and the amount of retained austenite becomes excessively large. In this case, the strength of the stainless steel material is reduced. Therefore, the Cu content is 1.5 to 4.0%. The upper limit of the Cu content is preferably 3.8%, more preferably 3.5%, still more preferably 3.2%, and most preferably 3.0%. The lower limit of the Cu content is preferably 1.6%, more preferably 1.7%, still more preferably 1.8%, and most preferably 1.9%.

Ni:3.0〜6.0%
ニッケル(Ni)はオーステナイト形成元素であり、高温でのオーステナイトを安定化する。そのため、Niは常温でのマルテンサイト量を増加させ、ステンレス鋼材の強度を高める。Niはさらに、塩化物イオン又は硫酸を含むような高温環境における耐強酸・炭酸ガス腐食性を高める。Ni量が低すぎればこれらの効果が得られない。一方、Ni含有量が高すぎれば、安定なフェライト及びマルテンサイトの二相組織が得られなくなる。つまり、焼入れ焼戻し後にオーステナイトが過剰に残留しやすくなり、焼戻し後のステンレス鋼材の強度が低下する。したがって、Ni含有量は3.0〜6.0%である。Ni含有量の上限は、好ましくは5.8%であり、より好ましくは5.5%であり、さらに好ましくは5.2%であり、最も好ましくは5.0%である。Ni含有量の下限は、好ましくは3.2%であり、より好ましくは3.4%であり、さらに好ましくは3.6%であり、最も好ましくは3.8%である。
Ni: 3.0 to 6.0%
Nickel (Ni) is an austenite-forming element and stabilizes austenite at high temperatures. Therefore, Ni increases the amount of martensite at normal temperature and enhances the strength of the stainless steel material. Ni further enhances strong acid and carbon dioxide corrosion resistance in high temperature environments such as those containing chloride ions or sulfuric acid. If the amount of Ni is too low, these effects can not be obtained. On the other hand, if the Ni content is too high, stable ferrite and martensite dual phase structures can not be obtained. That is, austenite tends to remain excessively after quenching and tempering, and the strength of the stainless steel material after tempering is reduced. Therefore, the Ni content is 3.0 to 6.0%. The upper limit of the Ni content is preferably 5.8%, more preferably 5.5%, still more preferably 5.2%, and most preferably 5.0%. The lower limit of the Ni content is preferably 3.2%, more preferably 3.4%, still more preferably 3.6%, and most preferably 3.8%.

sol.Al:0.001〜0.100%
アルミニウム(Al)はステンレス鋼材を脱酸する。sol.Al含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、sol.Al含有量が高すぎれば、その効果は飽和する。sol.Al含有量が高すぎればさらに、介在物が過剰に生成して、塩化物イオン又は硫酸を含むような高温環境における耐強酸・炭酸ガス腐食性及び靭性が低下する。したがって、sol.Al含有量は0.001〜0.100%である。sol.Al含有量の上限は、好ましくは0.080%であり、より好ましくは0.060%であり、さらに好ましくは0.055%であり、最も好ましくは0.050%である。sol.Al含有量の下限は、好ましくは0.005%であり、より好ましくは0.008%であり、さらに好ましくは0.010%であり、最も好ましくは0.015%である。
sol. Al: 0.001 to 0.100%
Aluminum (Al) deoxidizes the stainless steel material. sol. If the Al content is too low, this effect can not be obtained. Meanwhile, sol. If the Al content is too high, the effect is saturated. sol. If the Al content is too high, inclusions are further formed in excess, and the resistance to strong acid / carbon dioxide gas corrosion and toughness in a high temperature environment containing chloride ions or sulfuric acid decreases. Therefore, sol. The Al content is 0.001 to 0.100%. sol. The upper limit of the Al content is preferably 0.080%, more preferably 0.060%, still more preferably 0.055%, and most preferably 0.050%. sol. The lower limit of the Al content is preferably 0.005%, more preferably 0.008%, still more preferably 0.010%, and most preferably 0.015%.

本実施形態によるステンレス鋼材の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、化学組成における不純物とは、ステンレス鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、本実施形態のステンレス鋼材に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。   The balance of the chemical composition of the stainless steel material according to the present embodiment consists of Fe and impurities. Here, the impurities in the chemical composition are mixed from ore as a raw material, scrap, or manufacturing environment when industrially manufacturing stainless steel materials, and the stainless steel materials of the present embodiment are adversely affected. It means what is permitted without giving it.

[任意元素について]
本実施形態のステンレス鋼材は、以下の任意元素を含有してもよい。
[About any element]
The stainless steel material of the present embodiment may contain the following optional elements.

Mo:0〜0.60%
モリブデン(Mo)は任意元素であり、含有されなくてもよい。Moは塩化物イオン又は硫酸を含むような高温環境における耐強酸・炭酸ガス腐食性を高める。Moが少しでも含有されれば、上記効果が得られる。一方、Moはフェライト形成元素であるため、Mo含有量が高すぎれば、ステンレス鋼材中にフェライトが過剰に生成する。この場合、ステンレス鋼材の強度が低下する。したがって、Mo含有量は0〜0.60%である。Mo含有量の上限は、好ましくは0.58%であり、より好ましくは0.56%であり、さらに好ましくは0.54%であり、最も好ましくは0.52%である。Mo含有量の下限は、好ましくは0.02%であり、より好ましくは0.04%であり、さらに好ましくは0.05%であり、最も好ましくは0.06%である。
Mo: 0 to 0.60%
Molybdenum (Mo) is an optional element and may not be contained. Mo improves the resistance to strong acid and carbon dioxide in a high temperature environment containing chloride ions or sulfuric acid. The above effect can be obtained if Mo is contained in any amount. On the other hand, since Mo is a ferrite forming element, if the content of Mo is too high, ferrite is excessively formed in the stainless steel material. In this case, the strength of the stainless steel material is reduced. Therefore, the Mo content is 0 to 0.60%. The upper limit of the Mo content is preferably 0.58%, more preferably 0.56%, still more preferably 0.54%, and most preferably 0.52%. The lower limit of the Mo content is preferably 0.02%, more preferably 0.04%, still more preferably 0.05%, and most preferably 0.06%.

W:0〜2.0%
タングステン(W)は任意元素であり、含有されなくてもよい。WはMoと同様に塩化物イオン又は硫酸を含むような高温環境における耐強酸・炭酸ガス腐食性を高める。Wが少しでも含有されれば、上記効果が得られる。一方、Wはフェライト形成元素であるため、W含有量が高すぎれば、ステンレス鋼材中にフェライトが過剰に生成し、ステンレス鋼材の強度が低下する。したがって、W含有量は0〜2.0%である。W含有量の上限は、好ましくは1.8%であり、より好ましくは1.5%であり、さらに好ましくは1.3%であり、最も好ましくは1.0%である。W含有量の下限は、好ましくは0.01%であり、より好ましくは0.02%である。
W: 0 to 2.0%
Tungsten (W) is an optional element and may not be contained. W, like Mo, increases resistance to strong acid and carbon dioxide gas corrosion in high temperature environments containing chloride ions or sulfuric acid. The above effect can be obtained as long as W is contained. On the other hand, since W is a ferrite forming element, if the W content is too high, ferrite is excessively formed in the stainless steel material, and the strength of the stainless steel material is lowered. Therefore, the W content is 0 to 2.0%. The upper limit of the W content is preferably 1.8%, more preferably 1.5%, still more preferably 1.3%, and most preferably 1.0%. The lower limit of the W content is preferably 0.01%, more preferably 0.02%.

Co:0〜0.30%
コバルト(Co)は任意元素であり、含有されなくてもよい。CoはMoやWと同様に塩化物イオン又は硫酸を含むような高温環境における耐強酸・炭酸ガス腐食性を高める。しかしながら、Co含有量が高すぎれば、製造性が低下すると同時に製造コストも高くなる。したがって、Co含有量は0〜0.30%である。Co含有量の上限は、好ましくは0.25%であり、より好ましくは0.23%であり、さらに好ましくは0.20%であり、最も好ましくは0.18%である。Co含有量の下限は、好ましくは0.01%であり、より好ましくは0.02%である。
Co: 0 to 0.30%
Cobalt (Co) is an optional element and may not be contained. Co, like Mo and W, increases the resistance to strong acid and carbon dioxide gas corrosion in high temperature environments containing chloride ions or sulfuric acid. However, if the Co content is too high, the manufacturability is lowered and the manufacturing cost is also increased. Therefore, the Co content is 0 to 0.30%. The upper limit of the Co content is preferably 0.25%, more preferably 0.23%, still more preferably 0.20%, and most preferably 0.18%. The lower limit of the Co content is preferably 0.01%, more preferably 0.02%.

Ti:0〜0.10%
チタン(Ti)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Tiは焼戻し時に微細な析出物として析出してステンレス鋼材の強度を高める。Tiが少しでも含有されれば、上記効果が得られる。一方、Ti含有量が高すぎれば、塩化物イオン又は硫酸を含むような高温環境における耐強酸・炭酸ガス腐食性及び靭性が低下する。したがって、Ti含有量は0〜0.10%である。Ti含有量の上限は、好ましくは0.08%、より好ましくは0.05%である。Ti含有量の下限は、好ましくは0.005%、より好ましくは0.010%である。
Ti: 0 to 0.10%
Titanium (Ti) is an optional element and may not be contained. When it is contained, Ti precipitates as fine precipitates during tempering to increase the strength of the stainless steel material. The above effects can be obtained as long as Ti is contained. On the other hand, if the Ti content is too high, the resistance to strong acid and carbon dioxide gas corrosion and toughness in a high temperature environment containing chloride ions or sulfuric acid decreases. Therefore, the Ti content is 0 to 0.10%. The upper limit of the Ti content is preferably 0.08%, more preferably 0.05%. The lower limit of the Ti content is preferably 0.005%, more preferably 0.010%.

V:0〜0.15%
バナジウム(V)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Vは焼戻し時に微細な析出物として析出してステンレス鋼材の強度を高める。Vが少しでも含有されれば、上記効果が得られる。一方、V含有量が高すぎれば、塩化物イオン又は硫酸を含むような高温環境における耐強酸・炭酸ガス腐食性及び靭性が低下する。したがって、V含有量は0〜0.15%である。V含有量の上限は、好ましくは0.13%であり、より好ましくは0.12%である。V含有量の下限は、好ましくは0.005%であり、より好ましくは0.010%であり、さらに好ましくは0.020%である。
V: 0 to 0.15%
Vanadium (V) is an optional element and may not be contained. When it is contained, V precipitates as fine precipitates during tempering to increase the strength of the stainless steel material. The above effect can be obtained as long as V is contained. On the other hand, if the V content is too high, the resistance to strong acid and carbon dioxide gas corrosion and toughness in a high temperature environment containing chloride ions or sulfuric acid decreases. Therefore, the V content is 0 to 0.15%. The upper limit of the V content is preferably 0.13%, more preferably 0.12%. The lower limit of the V content is preferably 0.005%, more preferably 0.010%, and still more preferably 0.020%.

Zr:0〜0.10%
ジルコニウム(Zr)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、ZrはTiやVと同様に焼戻し時に微細な析出物として析出しステンレス鋼材の強度を高める。Zrが少しでも含有されれば、上記効果が得られる。一方、Zr含有量が高すぎれば、ステンレス鋼材の靭性が低下する。したがって、Zr含有量は0〜0.10%である。Zr含有量の上限は、好ましくは0.08%であり、より好ましくは0.05%である。Zr含有量の下限は、好ましくは0.005%であり、より好ましくは0.010%である。
Zr: 0 to 0.10%
Zirconium (Zr) is an optional element and may not be contained. When it is contained, similarly to Ti and V, Zr precipitates as fine precipitates during tempering and enhances the strength of the stainless steel material. The above effect can be obtained if any of Zr is contained. On the other hand, if the Zr content is too high, the toughness of the stainless steel material decreases. Therefore, the Zr content is 0 to 0.10%. The upper limit of the Zr content is preferably 0.08%, more preferably 0.05%. The lower limit of the Zr content is preferably 0.005%, more preferably 0.010%.

Nb:0〜0.10%
ニオブ(Nb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Nbは焼戻し時に微細な析出物として析出してステンレス鋼材の強度を高める。Nbが少しでも含有されれば、上記効果が得られる。一方、Nb含有量が高すぎれば、塩化物イオン又は硫酸を含むような高温環境における耐強酸・炭酸ガス腐食性及び靭性が低下する。したがって、Nb含有量は0〜0.10%である。Nb含有量の上限は、好ましくは0.08%であり、より好ましくは0.05%である。Nb含有量の下限は、好ましくは0.005%であり、より好ましくは0.010%である。
Nb: 0 to 0.10%
Niobium (Nb) is an optional element and may not be contained. When it is contained, Nb precipitates as fine precipitates during tempering to increase the strength of the stainless steel material. The above effect can be obtained if Nb is contained even in small amounts. On the other hand, if the Nb content is too high, resistance to strong acid and carbon dioxide gas corrosion and toughness in a high temperature environment containing chloride ions or sulfuric acid decreases. Therefore, the Nb content is 0 to 0.10%. The upper limit of the Nb content is preferably 0.08%, more preferably 0.05%. The lower limit of the Nb content is preferably 0.005%, more preferably 0.010%.

Ca:0〜0.010%
カルシウム(Ca)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Caはステンレス鋼材の熱間加工性を高める。Caが少しでも含有されれば、上記効果が得られる。一方、Ca含有量が高すぎれば、介在物が過剰に生成する。この場合、ステンレス鋼材の靭性及び硫酸を含むような高温環境における耐強酸腐食性が低下する。したがって、Ca含有量は0〜0.010%である。Ca含有量の上限は、好ましくは0.008%であり、より好ましくは0.005%である。Ca含有量の下限は、好ましくは0.0005%である。
Ca: 0 to 0.010%
Calcium (Ca) is an optional element and may not be contained. When it is contained, Ca improves the hot workability of the stainless steel material. The above effect can be obtained if any amount of Ca is contained. On the other hand, if the Ca content is too high, inclusions will be generated in excess. In this case, the toughness of the stainless steel and the strong acid corrosion resistance in a high temperature environment containing sulfuric acid are reduced. Therefore, the Ca content is 0 to 0.010%. The upper limit of the Ca content is preferably 0.008%, more preferably 0.005%. The lower limit of the Ca content is preferably 0.0005%.

Mg:0〜0.010%
マグネシウム(Mg)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Mgはステンレス鋼材の熱間加工性を高める。Mgが少しでも含有されれば、上記効果が得られる。一方、Mg含有量が高すぎれば、介在物が過剰に生成する。この場合、ステンレス鋼材の靭性及び硫酸を含むような高温環境における耐強酸腐食性が低下する。したがって、Mg含有量は0〜0.010%である。Mg含有量の上限は、好ましくは0.008%であり、より好ましくは0.005%である。Mg含有量の下限は、好ましくは0.0005%である。
Mg: 0 to 0.010%
Magnesium (Mg) is an optional element and may not be contained. When it is contained, Mg enhances the hot workability of the stainless steel material. The above effects can be obtained as long as Mg is contained. On the other hand, if the Mg content is too high, inclusions are generated in excess. In this case, the toughness of the stainless steel and the strong acid corrosion resistance in a high temperature environment containing sulfuric acid are reduced. Therefore, the Mg content is 0 to 0.010%. The upper limit of the Mg content is preferably 0.008%, more preferably 0.005%. The lower limit of the Mg content is preferably 0.0005%.

REM:0〜0.05%
希土類元素(REM)は任意元素であり、含有されなくてもよい。REMはCaやMgと同様にステンレス鋼材の熱間加工性を高める。一方、REM含有量が高すぎれば、酸化物や硫化物の介在物が過剰に生成し、ステンレス鋼材の靭性及び硫酸を含むような高温環境における耐強酸腐食性が低下する。したがって、REM含有量は0〜0.05%である。REM含有量の上限は、好ましくは0.03%であり、より好ましくは0.02%である。REM含有量の下限は、好ましくは0.0005%である。ここで、REMとは、周期表において元素番号57のランタン(La)から元素番号71のルテチウム(Lu)までの元素に、イットリウム(Y)及びスカンジウム(Sc)を加えた17元素を意味する。REM含有量とは、これらの元素の合計含有量を意味する。
REM: 0 to 0.05%
The rare earth element (REM) is an optional element and may not be contained. REM, like Ca and Mg, enhances the hot workability of stainless steel materials. On the other hand, if the REM content is too high, inclusions of oxides and sulfides are excessively formed, and the toughness of the stainless steel material and the strong acid corrosion resistance in a high temperature environment containing sulfuric acid are lowered. Therefore, the REM content is 0 to 0.05%. The upper limit of the REM content is preferably 0.03%, more preferably 0.02%. The lower limit of the REM content is preferably 0.0005%. Here, REM means 17 elements obtained by adding yttrium (Y) and scandium (Sc) to elements from lanthanum (La) of element number 57 to lutetium (Lu) of element number 71 in the periodic table. The REM content means the total content of these elements.

B:0〜0.005%
ボロン(B)は任意元素であり、含有されなくてもよい。Bは添加されることでCa、Mg、REMと同様にステンレス鋼材の熱間加工性を高める。一方、B含有量が高すぎれば、Crの炭硼化物が粒界に析出し、ステンレス鋼材の靭性が低下する。したがって、B含有量は0〜0.005%である。B含有量の上限は、好ましくは0.004%であり、より好ましくは0.003%である。B含有量の下限は、好ましくは0.0005%である。
B: 0 to 0.005%
Boron (B) is an optional element and may not be contained. B is added to enhance the hot workability of the stainless steel like Ca, Mg and REM. On the other hand, if the B content is too high, Cr carbides precipitate at grain boundaries and the toughness of the stainless steel decreases. Therefore, the B content is 0 to 0.005%. The upper limit of the B content is preferably 0.004%, more preferably 0.003%. The lower limit of the B content is preferably 0.0005%.

[不純物元素について]
本実施形態のステンレス鋼材の化学組成には、以下の元素が不純物として含有される場合がある。これらの元素は、次の理由によりその含有量が制限される。
[About impurity elements]
The following elements may be contained as impurities in the chemical composition of the stainless steel material of the present embodiment. The content of these elements is limited for the following reasons.

P:0.050%以下
燐(P)は不純物である。Pは粒界に偏析して、ステンレス鋼材の耐強酸・炭酸ガス腐食性を低下する。したがって、P含有量は0.050%以下である。P含有量の上限は、好ましくは0.045%であり、より好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.035%であり、最も好ましくは0.030%である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。P含有量の下限は特に限定されないが、たとえば0.001%である。
P: 0.050% or less Phosphorus (P) is an impurity. P segregates at grain boundaries to reduce the strong acid and carbon dioxide gas corrosion resistance of stainless steel materials. Therefore, the P content is 0.050% or less. The upper limit of the P content is preferably 0.045%, more preferably 0.040%, still more preferably 0.035%, and most preferably 0.030%. The P content is preferably as low as possible. The lower limit of the P content is not particularly limited, and is, for example, 0.001%.

S:0.0020%未満
硫黄(S)は不純物である。Sは粒界に偏析して、ステンレス鋼材の耐強酸・炭酸ガス腐食性を低下する。Sはさらに、ステンレス鋼材の熱間加工性を低下する。したがって、S含有量は0.0020%未満である。S含有量の上限は、好ましくは0.0017%であり、より好ましくは0.0015%である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。S含有量の下限は特に限定されないが、たとえば0.0003%である。
S: less than 0.0020% Sulfur (S) is an impurity. S segregates at grain boundaries to reduce the strong acid and carbon dioxide gas corrosion resistance of stainless steel materials. S further reduces the hot workability of the stainless steel material. Therefore, the S content is less than 0.0020%. The upper limit of the S content is preferably 0.0017%, more preferably 0.0015%. The S content is preferably as low as possible. The lower limit of the S content is not particularly limited, and is, for example, 0.0003%.

O:0.020%以下
酸素(O)は不純物である。Oは粗大な酸化物を形成して、ステンレス鋼材の靭性及び硫酸を含むような高温環境における耐強酸腐食性を低下する。したがって、O含有量は0.020%以下である。O含有量の上限は、好ましくは0.015%、より好ましくは0.010%である。O含有量はなるべく低い方が好ましい。O含有量の下限は特に限定されないが、たとえば0.001%である。
O: 0.020% or less Oxygen (O) is an impurity. O forms a coarse oxide to lower the toughness of stainless steel and the resistance to strong acid corrosion in a high temperature environment containing sulfuric acid. Therefore, the O content is 0.020% or less. The upper limit of the O content is preferably 0.015%, more preferably 0.010%. The O content is preferably as low as possible. The lower limit of the O content is not particularly limited, and is, for example, 0.001%.

N:0.020%以下
窒素(N)は不純物である。Nは粗大な窒化物を形成する。粗大な窒化物は孔食の起点となりステンレス鋼材の硫酸を含むような高温環境における耐強酸腐食性を低下する。したがって、N含有量は0.020%以下である。N含有量の上限は、好ましくは0.018%であり、より好ましくは0.015%である。N含有量はなるべく低い方が好ましい。N含有量の下限は特に限定されないが、たとえば0.001%である。
N: 0.020% or less Nitrogen (N) is an impurity. N forms a coarse nitride. Coarse nitrides become a starting point of pitting corrosion and lower the strong acid corrosion resistance in a high temperature environment such as that containing sulfuric acid of stainless steel. Therefore, the N content is 0.020% or less. The upper limit of the N content is preferably 0.018%, more preferably 0.015%. It is preferable that the N content be as low as possible. The lower limit of the N content is not particularly limited, and is, for example, 0.001%.

[式について]
本実施形態のステンレス鋼材の化学組成は、上記各元素の含有量が適切であり、且つ、次の式(1)及び式(2)を満たす。これにより、熱処理のみでの高強度と、高温環境下における優れた耐強酸・炭酸ガス腐食性とを両立できる。
[About the formula]
The chemical composition of the stainless steel material of the present embodiment has an appropriate content of each element described above, and satisfies the following formulas (1) and (2). This makes it possible to simultaneously achieve high strength only by heat treatment and excellent strong acid / carbon dioxide gas corrosion resistance under a high temperature environment.

[式(1)について]
上記化学組成は、式(1)を満たす。
15.0≦616−706(C+N)−22Si−24Mn−26Ni−18Cr−8Cu−16Mo・・・(1)
ここで、式(1)中の各元素記号には、各元素の含有量(質量%)が代入される。
[About formula (1)]
The chemical composition satisfies the formula (1).
15.0 ≦ 616-706 (C + N) -22 Si-24 Mn-26 Ni-18 Cr-8 Cu-16 Mo (1)
Here, the content (mass%) of each element is substituted into each element symbol in the formula (1).

Fn1=616−706(C+N)−22Si−24Mn−26Ni−18Cr−8Cu−16Moと定義する。Fn1は、マルテンサイトを得られる化学組成を示す指標である。上記各元素の含有量が適切であり、且つ、Fn1が適切であれば、Cr含有量が18.0%を超えても後述するマルテンサイト及びフェライトの二相組織が得られる。この組織は、マルテンサイト相の体積率(以下、マルテンサイト分率という)が十分に高い。これにより、ステンレス鋼材の強度が高まる。つまり、Fn1を調整することによってはじめて、塩化物イオン又は硫酸を含むような高温環境における耐強酸・炭酸ガス腐食性と、熱処理のみで125ksi級(862MPa以上)の強度とを両立できる。Fn1が15.0未満であれば、マルテンサイト分率が低下し、ステンレス鋼材の強度が低下する。したがって、15.0≦Fn1である。Fn1の下限は、好ましくは40.0であり、より好ましくは50.0であり、さらに好ましくは60.0であり、最も好ましくは70.0である。Fn1の上限は特に限定されないが、製造コストを考慮した場合、好ましくは300であり、より好ましくは250であり、さらに好ましくは200であり、最も好ましくは150である。   It defines as Fn1 = 616-706 (C + N) -22Si-24Mn-26Ni-18Cr-8Cu-16Mo. Fn1 is an index indicating the chemical composition that can obtain martensite. If the content of each of the above elements is appropriate and Fn1 is appropriate, a two-phase structure of martensite and ferrite described later can be obtained even if the Cr content exceeds 18.0%. This structure has a sufficiently high volume fraction of martensite phase (hereinafter referred to as martensite fraction). This increases the strength of the stainless steel material. That is, only by adjusting Fn1, it is possible to achieve both strong acid and carbon dioxide gas corrosion resistance in a high temperature environment containing chloride ions or sulfuric acid and strength of 125 ksi class (862 MPa or more) only by heat treatment. If Fn1 is less than 15.0, the martensite fraction decreases and the strength of the stainless steel material decreases. Therefore, 15.0 ≦ Fn1. The lower limit of Fn1 is preferably 40.0, more preferably 50.0, still more preferably 60.0, and most preferably 70.0. The upper limit of Fn1 is not particularly limited, but is preferably 300, more preferably 250, still more preferably 200, and most preferably 150, in consideration of the production cost.

[式(2)について]
上記化学組成は、式(2)を満たす。
20.0≦Cr+Cu≦24.5・・・(2)
ここで、式(2)中の各元素記号には、各元素の含有量(質量%)が代入される。
[About formula (2)]
The chemical composition satisfies the formula (2).
20.0 ≦ Cr + Cu ≦ 24.5 (2)
Here, the content (mass%) of each element is substituted into each element symbol in the formula (2).

Fn2=Cr+Cuと定義する。Fn2は塩化物イオン又は硫酸を含むような高温環境における耐強酸・炭酸ガス腐食性を示す指標である。上記各元素の含有量が適切であり、且つ、Fn2が適切であれば、耐強酸・炭酸ガス腐食性が高まる。Fn2が20.0未満であれば、ステンレス鋼材の耐強酸・炭酸ガス腐食性が低下する。一方、Fn2が24.5を超えれば、フェライト分率又は残留オーステナイト分率が過剰に高くなり、ステンレス鋼材の強度が低下する。したがって、20.0≦Fn2≦24.5である。Fn2の上限は、好ましくは24.2であり、より好ましくは24.0であり、さらに好ましくは23.8であり、最も好ましくは23.5である。Fn2の下限は、好ましくは20.3である。   It defines as Fn2 = Cr + Cu. Fn2 is an index showing strong acid and carbon dioxide gas corrosion resistance in a high temperature environment containing chloride ion or sulfuric acid. If the content of each of the above elements is appropriate and if Fn 2 is appropriate, strong acid and carbon dioxide gas corrosion resistance is enhanced. If Fn2 is less than 20.0, the strong acid / carbon dioxide gas corrosion resistance of the stainless steel material is lowered. On the other hand, if Fn2 exceeds 24.5, the ferrite fraction or the retained austenite fraction becomes excessively high, and the strength of the stainless steel material decreases. Therefore, 20.0 ≦ Fn2 ≦ 24.5. The upper limit of Fn2 is preferably 24.2, more preferably 24.0, still more preferably 23.8, and most preferably 23.5. The lower limit of Fn2 is preferably 20.3.

[式(3)について]
好ましくは、上記化学組成はさらに、式(3)を満たす。
0.35≦Cu/Ni≦1.0・・・(3)
ここで、式(3)中の各元素記号には、各元素の含有量(質量%)が代入される。
[Formula (3)]
Preferably, the chemical composition further satisfies the formula (3).
0.35 ≦ Cu / Ni ≦ 1.0 (3)
Here, the content (mass%) of each element is substituted for each element symbol in the formula (3).

Fn3=Cu/Niと定義する。Fn3はステンレス鋼材の強度及び熱間加工性を示す指標である。上記各元素の含有量が適切であり、且つ、Fn3が適切であれば、ステンレス鋼材の強度及び熱間加工性がさらに高まる。Fn3が1.0以下であれば、Cu含有量に対するNi含有量の比が十分に高く、ステンレス鋼材の熱間加工性が高まる。一方、Fn3が0.35以上であれば、Ni含有量に対するCu含有量の比が十分に高く、焼戻し時にCuの析出強化の効果が高まり、ステンレス鋼材の強度がさらに高まる。したがって、0.35≦Fn3≦1.0であることが好ましい。Fn3の上限は、より好ましくは0.9であり、さらに好ましくは0.8であり、最も好ましくは0.7である。Fn3の下限は、より好ましくは0.40であり、さらに好ましくは0.45であり、最も好ましくは0.50である。   It defines as Fn3 = Cu / Ni. Fn3 is an index showing the strength and hot workability of stainless steel materials. If the content of each element is appropriate and Fn 3 is appropriate, the strength and hot workability of the stainless steel material are further enhanced. If Fn3 is 1.0 or less, the ratio of the Ni content to the Cu content is sufficiently high, and the hot workability of the stainless steel material is enhanced. On the other hand, if Fn3 is 0.35 or more, the ratio of the Cu content to the Ni content is sufficiently high, the effect of precipitation strengthening of Cu at tempering is enhanced, and the strength of the stainless steel material is further enhanced. Therefore, it is preferable that 0.35 ≦ Fn3 ≦ 1.0. The upper limit of Fn3 is more preferably 0.9, still more preferably 0.8, and most preferably 0.7. The lower limit of Fn3 is more preferably 0.40, still more preferably 0.45, and most preferably 0.50.

[ミクロ組織について]
本実施形態のステンレス鋼材はフェライト及びマルテンサイトの二相系ステンレス鋼材である。具体的には、ステンレス鋼材のミクロ組織は、体積率で、20.0〜60.0%のフェライト相及び1.0〜10.0%のオーステナイト相を含有し、残部がマルテンサイトからなる。
[About Microstructure]
The stainless steel material of the present embodiment is a two-phase stainless steel material of ferrite and martensite. Specifically, the microstructure of the stainless steel material contains 20.0 to 60.0% of a ferrite phase and 1.0 to 10.0% of an austenite phase in volume ratio, and the balance is made of martensite.

ミクロ組織中のフェライト相は、塩化物イオン又は硫酸を含むような高温環境における耐強酸・炭酸ガス腐食性を高める。フェライト相の体積率(以下、フェライト分率とする)が低すぎれば、上記効果は得られない。一方、フェライト分率が高すぎれば、ステンレス鋼材の強度及び靭性が低下する。したがって、フェライト分率は20.0〜60.0%である。フェライト分率の上限は、好ましくは58.0%、より好ましくは55.0%、さらに好ましくは52.0%である。フェライト分率の下限は、好ましくは20.5%、より好ましくは21.0%である。   The ferrite phase in the microstructure enhances the strong acid and carbon dioxide corrosion resistance in high temperature environments such as those containing chloride ions or sulfuric acid. If the volume fraction of the ferrite phase (hereinafter referred to as ferrite fraction) is too low, the above effect can not be obtained. On the other hand, if the ferrite fraction is too high, the strength and toughness of the stainless steel material decrease. Therefore, the ferrite fraction is 20.0 to 60.0%. The upper limit of the ferrite fraction is preferably 58.0%, more preferably 55.0%, still more preferably 52.0%. The lower limit of the ferrite fraction is preferably 20.5%, more preferably 21.0%.

焼戻し後の残留オーステナイトは、ステンレス鋼材の靭性を高める。残留オーステナイトの体積率(オーステナイト相の体積率、以下、残留オーステナイト分率ともいう)が低すぎれば、上記効果は得られない。一方、残留オーステナイト分率が高すぎれば、ステンレス鋼材の降伏強度が低下し、862MPa以上の降伏強度が安定的に得られない。したがって、残留オーステナイト分率は1.0〜10.0%である。残留オーステナイト分率の上限は、好ましくは9.5%、より好ましくは9.0%である。残留オーステナイト分率の下限は、好ましくは1.5%、より好ましくは2.0%である。   The retained austenite after tempering improves the toughness of the stainless steel material. If the volume fraction of retained austenite (the volume fraction of the austenite phase, hereinafter also referred to as the retained austenite fraction) is too low, the above effect can not be obtained. On the other hand, if the retained austenite fraction is too high, the yield strength of the stainless steel material decreases, and a yield strength of 862 MPa or more can not be stably obtained. Therefore, the retained austenite fraction is 1.0 to 10.0%. The upper limit of the retained austenite fraction is preferably 9.5%, more preferably 9.0%. The lower limit of the retained austenite fraction is preferably 1.5%, more preferably 2.0%.

[ミクロ組織中の各相の体積率の測定方法]
本実施形態におけるステンレス鋼材のミクロ組織中のフェライト分率(体積%)、残留オーステナイト分率(体積%)及びマルテンサイト分率(体積%)は次の方法で測定する。
[Method of measuring volume fraction of each phase in microstructure]
The ferrite fraction (volume%), the retained austenite fraction (volume%) and the martensite fraction (volume%) in the microstructure of the stainless steel material in the present embodiment are measured by the following method.

[フェライト分率の測定方法]
はじめに、ステンレス鋼材からミクロ組織観察用の試験片を採取する。ステンレス鋼材が鋼板であれば、試験片の表面のうち、鋼板の板幅方向に垂直な断面(以下、観察面という)を研磨する。ステンレス鋼材が鋼管、棒鋼又は線材であれば、試験片の表面のうち、ステンレス鋼材の軸方向に垂直な断面(観察面)を研磨する。次に、王水とグリセリンとの混合液を用いて、研磨後の観察面をエッチングする。エッチングされた観察面において、フェライトを特定する。そして、特定されたフェライトの面積率を、JIS G0555(2003)に準拠した点算法で測定する。測定された面積率は、体積分率に等しいとして、これをフェライト分率(体積%)と定義する。
[Measuring method of ferrite fraction]
First, a specimen for microstructure observation is collected from a stainless steel material. If the stainless steel material is a steel plate, a cross section (hereinafter referred to as an observation surface) perpendicular to the plate width direction of the steel plate is polished among the surfaces of the test pieces. If the stainless steel material is a steel pipe, a bar steel or a wire rod, a cross section (observation surface) perpendicular to the axial direction of the stainless steel material is polished among the surfaces of the test pieces. Next, the observation surface after polishing is etched using a mixed solution of aqua regia and glycerin. The ferrite is identified in the etched observation surface. And the area ratio of the specified ferrite is measured by the point calculation method based on JISG0555 (2003). The area fraction measured is defined as the ferrite fraction (volume%), assuming that it is equal to the volume fraction.

[残留オーステナイト分率の測定方法]
残留オーステナイト分率は、X線回折法を用いて求める。はじめに、ステンレス鋼材から15mm×15mm×2mmの試験片を採取する。次に、採取された試験片を用いて、フェライト(α相)の(200)面及び(211)面、オーステナイト(γ相)の(200)面、(220)面及び(311)面の各々のX線回折プロファイルを測定し、各面の積分強度を算出する。算出後、α相の各面と、γ相の各面との組み合わせ(合計6組)ごとに、次式を用いて残留オーステナイト分率Vγを求める。
Vγ=100/(1+(Iα×Rγ)/(Iγ×Rα))
ここで、式中の「Iα」はα相の積分強度であり、「Iγ」はγ相の積分強度である。「Rα」はα相の結晶学的理論計算値であり、「Rγ」はγ相の結晶学的理論計算値である。上記各面の体積率Vγの平均値を、残留オーステナイト分率(体積%)と定義する。
[Method of measuring retained austenite fraction]
The retained austenite fraction is determined using X-ray diffraction. First, a test piece of 15 mm × 15 mm × 2 mm is collected from a stainless steel material. Next, using the collected test pieces, each of the (200) plane and the (211) plane of the ferrite (α phase), the (200) plane, the (220) plane and the (311) plane of the austenite (γ phase) The X-ray diffraction profile of is measured, and the integrated intensity of each surface is calculated. After calculation, the residual austenite fraction Vγ is determined using the following equation for each combination (total 6 sets) of each face of the α phase and each face of the γ phase.
Vγ = 100 / (1+ (Iα × Rγ) / (Iγ × Rα))
Here, “Iα” in the formula is the integrated intensity of the α phase, and “Iγ” is the integrated intensity of the γ phase. “Rα” is a crystallographic theoretical calculation value of the α phase, and “Rγ” is a crystallographic theoretical calculation value of the γ phase. An average value of the volume fraction Vγ of each surface is defined as a retained austenite fraction (volume%).

[マルテンサイト分率の測定方法]
本実施形態のステンレス鋼材のミクロ組織のうち、フェライト及び残留オーステナイト以外の残部は、マルテンサイトからなる。マルテンサイト分率は次の式で求める。
マルテンサイト分率=100−(フェライト分率+残留オーステナイト分率)
[Measuring method of martensite fraction]
Of the microstructure of the stainless steel material of the present embodiment, the balance other than ferrite and retained austenite is made of martensite. The martensite fraction is determined by the following equation.
Martensite fraction = 100-(ferrite fraction + retained austenite fraction)

[ステンレス鋼材]
本実施形態のステンレス鋼材の形状は、特に限定されない。ステンレス鋼材はたとえば、鋼管であってもよいし、鋼板であってもよいし、棒鋼であってもよいし、線材であってもよい。
[Stainless steel]
The shape of the stainless steel material of the present embodiment is not particularly limited. The stainless steel material may be, for example, a steel pipe, a steel plate, a steel bar, or a wire rod.

[製造方法]
本実施形態のステンレス鋼材の製造方法の一例として、継目無鋼管の製造方法を説明する。上述の各元素の含有量、式(1)及び式(2)を満たす化学組成を有する素材を準備する。素材は、連続鋳造法(ラウンドCCを含む)により製造された鋳片であってもよいし、鋳片から製造された鋼片でもよい。また、造塊法により製造されたインゴットを熱間加工して製造された鋼片でもよい。
[Production method]
A method of producing a seamless steel pipe will be described as an example of the method of producing a stainless steel material of the present embodiment. A material having a chemical composition that satisfies the content of each of the above-described elements and the formulas (1) and (2) is prepared. The material may be a slab produced by a continuous casting method (including round CC) or a steel slab produced from a slab. Moreover, it may be a billet manufactured by hot working an ingot manufactured by the ingot method.

準備された素材を加熱炉又は均熱炉に装入し、たとえば1100〜1300℃に加熱する。続いて、加熱した素材を熱間加工して素管を製造する。たとえば、熱間加工としてマンネスマン法を実施する。具体的には、素材を穿孔機により穿孔圧延して素管にする。続いて、マンドレルミルやサイジングミルにより、素管をさらに圧延する。熱間加工として熱間押出を実施してもよいし、熱間鍛造を実施してもよい。熱間加工の温度はたとえば、1000〜1300℃である。   The prepared material is charged into a heating furnace or a soaking furnace and heated to, for example, 1100 to 1300 ° C. Subsequently, the heated material is hot-worked to produce a raw pipe. For example, the Mannesmann method is implemented as hot working. Specifically, the material is pierced and rolled by a piercing machine to form a raw pipe. Subsequently, the blank is further rolled by a mandrel mill or a sizing mill. Hot extrusion may be performed as hot working, or hot forging may be performed. The temperature for hot working is, for example, 1000 to 1300 ° C.

熱間加工後の素管を焼入れ及び焼戻しして、降伏強度が862MPa以上(125ksi級)になるように強度を調整する。焼入れ温度は800〜1050℃である。好ましい焼戻し温度は650℃以下である。   The core pipe after hot working is quenched and tempered to adjust the strength so that the yield strength is 862 MPa or more (125 ksi class). The quenching temperature is 800 to 1050 ° C. The preferred tempering temperature is 650 ° C. or less.

以上の工程により製造されたステンレス鋼材は、熱処理ままで高強度を有し、好ましくは862MPa以上の降伏強度を有する。ステンレス鋼材はさらに、塩化物イオン又は硫酸を含むような高温環境における耐強酸・炭酸ガス腐食性に優れる。   The stainless steel material manufactured by the above steps has high strength as it is heat treated, and preferably has a yield strength of 862 MPa or more. Stainless steel materials are further excellent in strong acid and carbon dioxide gas corrosion resistance in a high temperature environment containing chloride ions or sulfuric acid.

上記ステンレス鋼材の製造方法では、一例として継目無鋼管の製造方法を説明した。しかしながら、本実施形態のステンレス鋼材の製造方法は上記製造方法に限定されない。ステンレス鋼材が継目無鋼管ではない場合には、上記製造方法と同様の温度範囲の熱間加工、及び、焼入れ及び焼戻し処理により本実施形態のステンレス鋼材が製造できる。また、本実施形態のステンレス鋼材は、冷間加工せず、熱処理ままでも高強度を得ることができる。しかしながら、必要に応じて冷間加工や熱処理等を実施してもよい。   In the method of manufacturing stainless steel, the method of manufacturing a seamless steel pipe has been described as an example. However, the method of manufacturing the stainless steel material of the present embodiment is not limited to the above manufacturing method. When the stainless steel material is not a seamless steel pipe, the stainless steel material of the present embodiment can be manufactured by hot working, quenching and tempering treatment in the same temperature range as the above-mentioned manufacturing method. In addition, the stainless steel material of the present embodiment is not cold-worked, and high strength can be obtained even with heat treatment. However, cold working, heat treatment or the like may be performed as necessary.

表1に示す化学組成を有する溶鋼を真空高周波溶解炉にて溶解し、50kgのインゴットを製造した。表1に示す化学組成のうち、試験番号1〜20は本発明例、試験番号21〜26は本発明の範囲を外れる比較例である。   A molten steel having the chemical composition shown in Table 1 was melted in a vacuum high frequency melting furnace to produce a 50 kg ingot. Among the chemical compositions shown in Table 1, Test Nos. 1 to 20 are inventive examples, and Test Nos. 21 to 26 are comparative examples outside the scope of the present invention.

Figure 2019073789
Figure 2019073789

各インゴットを1200℃で3時間加熱した。加熱されたインゴットに対して、熱間鍛造を実施して、厚さ45mm、幅60mmの鋼材とした。鋼材を1230℃で1時間加熱した。加熱後の鋼材を熱間圧延して、板厚が13mmの鋼板を製造した。熱間圧延後の鋼板に対して焼入れ焼戻しを実施した。焼入れでは、鋼板を950℃で15分間加熱してから水焼入れした。焼入れ後の鋼板に対して、550℃で30分焼戻しを実施し、その後空冷した。   Each ingot was heated at 1200 ° C. for 3 hours. The heated ingot was subjected to hot forging to obtain a steel material having a thickness of 45 mm and a width of 60 mm. The steel was heated at 1230 ° C. for 1 hour. The steel material after heating was hot-rolled to produce a steel plate having a thickness of 13 mm. Quenching and tempering was performed on the steel sheet after hot rolling. In quenching, the steel plate was heated at 950 ° C. for 15 minutes and then water quenched. The steel sheet after quenching was tempered at 550 ° C. for 30 minutes, and then air-cooled.

焼入れ焼戻し後の各試験番号の鋼板を用いて、ミクロ組織観察試験、引張試験、高温強酸CO環境における腐食試験を実施した。 A microstructure observation test, a tensile test, and a corrosion test in a high temperature strong acid CO 2 environment were performed using the steel plate of each test number after quenching and tempering.

[ミクロ組織観察試験(各相の体積率の測定)]
各試験番号の鋼板からミクロ組織観察用の試験片を採取した。採取した試験片の表面のうち、鋼板の板幅方向に垂直な断面(観察面)を研磨した。王水とグリセリンとの混合液を用いて、研磨後の観察面をエッチングした。エッチングされた観察面を用いて、上述の測定方法により、フェライト分率(体積%)を求めた。結果を表2に示す。
[Microstructure observation test (measurement of volume fraction of each phase)]
The test piece for microstructure observation was extract | collected from the steel plate of each test number. Among the surfaces of the collected test pieces, a cross section (viewing surface) perpendicular to the plate width direction of the steel plate was polished. The observation surface after polishing was etched using a mixture of aqua regia and glycerin. The ferrite fraction (volume%) was determined by the above-mentioned measurement method using the etched observation surface. The results are shown in Table 2.

各試験番号の鋼板から15mm×15mm×2mmの試験片を採取した。採取された試験片を用いて、上述の測定方法により、残留オーステナイト分率(体積%)を求めた。結果を表2に示す。   A test piece of 15 mm × 15 mm × 2 mm was collected from the steel plate of each test number. The retained austenite fraction (volume%) was determined by the measurement method described above using the collected test pieces. The results are shown in Table 2.

得られたフェライト分率及び残留オーステナイト分率に基づいて、上記方法により、マルテンサイト分率(体積%)を求めた。結果を表2に示す。   Based on the obtained ferrite fraction and retained austenite fraction, the martensite fraction (volume%) was determined by the above method. The results are shown in Table 2.

[引張試験]
各試験番号の鋼板の厚さ中央部から、丸棒引張試験片を採取した。丸棒引張試験片の長手方向は、鋼板の圧延方向に平行な方向(L方向)であった。丸棒引張試験片の平行部の直径は6mmであり、標点間距離は40mmであった。採取された丸棒引張試験片に対して、室温で引張試験を実施し、降伏強度(0.2%耐力)を求めた。結果を表2に示す。
[Tension test]
Round bar tensile test specimens were collected from the center of thickness of the steel plate of each test number. The longitudinal direction of the round bar tensile test piece was a direction (L direction) parallel to the rolling direction of the steel plate. The diameter of the parallel part of the round bar tensile test piece was 6 mm, and the distance between marks was 40 mm. The tensile test was carried out at room temperature on the collected round bar tensile test pieces to determine the yield strength (0.2% proof stress). The results are shown in Table 2.

[高温強酸CO環境における腐食試験]
はじめに、各試験番号の鋼板から、腐食試験片を採取した。試験片は、長さ40mm、幅10mm、厚さ3mmであり、治具に吊り下げるための直径3mmの穴を有していた。次に、この試験片の重量を測定した。続いて、試験片を試験条件A又は試験条件Bに示す試験溶液に浸漬し、試験溶液に浸漬したまま試験片をオートクレーブ内に収納した。オートクレーブの内部は試験条件A又は試験条件Bに示す試験ガス雰囲気及び試験温度にそれぞれ調整した。試験時間は336時間であった。
[Corrosion test in high temperature strong acid CO 2 environment]
First, corrosion test specimens were taken from the steel plate of each test number. The test piece had a length of 40 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 3 mm, and had a hole with a diameter of 3 mm for hanging on a jig. Next, the weight of this test piece was measured. Subsequently, the test piece was immersed in the test solution shown in Test Condition A or Test Condition B, and the test piece was housed in an autoclave while being immersed in the test solution. The inside of the autoclave was adjusted to the test gas atmosphere and the test temperature shown in Test Condition A or Test Condition B, respectively. The test time was 336 hours.

試験条件A
試験溶液:25mass%NaCl水溶液
試験ガス:30barCO
試験温度:250℃
Test condition A
Test solution: 25 mass% NaCl aqueous solution Test gas: 30 bar CO 2
Test temperature: 250 ° C

試験条件B
試験溶液:0.01mol/L HSO水溶液
試験ガス:30barCO
試験温度:250℃
Test condition B
Test solution: 0.01 mol / L H 2 SO 4 aqueous solution Test gas: 30 bar CO 2
Test temperature: 250 ° C

試験時間終了後の試験片の重量を測定し、試験前後の重量の変化量に基づいて、各試験片の腐食減量を求めた。得られた腐食減量から、各試験番号の鋼板の年間腐食量(mm/y)を計算した。結果を表2に示す。   The weight of the test piece after the test time was measured, and the corrosion loss of each test piece was determined based on the amount of change in weight before and after the test. The annual amount of corrosion (mm / y) of the steel plate of each test number was calculated from the obtained corrosion loss. The results are shown in Table 2.

さらに、腐食条件Aでは、試験後の各試験片について、倍率10倍のルーペを用いて試験片表面の孔食発生の有無を確認した。結果を表2に示す。   Furthermore, under corrosion condition A, with respect to each test piece after the test, the presence or absence of pitting corrosion on the surface of the test piece was confirmed using a loupe with a magnification of 10 times. The results are shown in Table 2.

Figure 2019073789
Figure 2019073789

[評価結果]
試験条件Aにおいては、年間腐食量が0.050(mm/y)未満であれば、耐強酸・炭酸ガス腐食性が良好であると判定した。試験条件Bにおいては、年間腐食量が0.100(mm/y)未満であれば、耐強酸・炭酸ガス腐食性が良好であると判定した。
[Evaluation results]
Under test condition A, when the annual corrosion amount was less than 0.050 (mm / y), it was determined that strong acid and carbon dioxide gas corrosion resistance was good. Under test condition B, when the annual corrosion amount was less than 0.100 (mm / y), it was determined that strong acid and carbon dioxide gas corrosion resistance was good.

表1及び表2を参照して、試験番号1〜20の鋼板は、各元素の含有量が適切であり、且つ、式(1)及び式(2)を満たす化学組成を有した。そのため、試験番号1〜20の鋼板は降伏強度が862MPa以上の高強度を有した。試験番号1〜20の鋼板はさらに、大深度油井及び大深度地熱井の環境を想定した試験条件A及び試験条件Bのいずれにおいても、腐食速度が小さく、孔食の発生が無かった。したがって、試験番号1〜20の鋼板は、熱処理ままで高強度を有し、さらに、250℃でCOと塩化物イオン又は硫酸とを含むような環境における優れた耐強酸・炭酸ガス腐食性を示した。 With reference to Table 1 and Table 2, the steel plates of Test Nos. 1 to 20 had chemical compositions in which the content of each element was appropriate, and the formulas (1) and (2) were satisfied. Therefore, the steel plates of test numbers 1 to 20 had high strengths with a yield strength of 862 MPa or more. Further, the steel plates of test numbers 1 to 20 had a low corrosion rate and no pitting corrosion under any of the test conditions A and the test conditions B assuming the environments of deep oil wells and deep geothermal wells. Therefore, the steel plates of test numbers 1 to 20 have high strength as they are heat-treated, and further have excellent acid and carbon dioxide corrosion resistance in an environment containing CO 2 and chloride ions or sulfuric acid at 250 ° C. Indicated.

さらに、式(3)を満たす化学組成を有する試験番号1〜19の鋼板は、式(3)を満たさない(Fn3=0.32の)化学組成を有する試験番号20の鋼板と比較して、降伏強度(YS)がさらに高かった。   Furthermore, the steel plate of the test numbers 1 to 19 having the chemical composition satisfying the equation (3) is compared with the steel plate of the test number 20 having the chemical composition (of Fn3 = 0.32) not satisfying the equation (3), The yield strength (YS) was even higher.

一方で、試験番号21では、Cr含有量が低過ぎた。試験番号21ではさらに、Fn2が18.9と低く、式(2)を満たさなかった。そのため、試験番号21の鋼板は、腐食試験において、試験条件Aの年間腐食量が0.120mm/yとなり、さらに孔食が発生した。試験番号21の鋼板はさらに、試験条件Bの年間腐食量が0.280mm/yとなった。試験番号21では、耐強酸・炭酸ガス腐食性が劣った。   On the other hand, in Test No. 21, the Cr content was too low. In Test No. 21, Fn2 was as low as 18.9, and did not satisfy Formula (2). Therefore, in the corrosion test, the annual corrosion amount of the test condition A was 0.120 mm / y in the corrosion test, and pitting corrosion further occurred. Furthermore, the annual corrosion amount of test condition B became 0.280 mm / y of the steel plate of test number 21. In Test No. 21, resistance to strong acid and carbon dioxide gas was inferior.

試験番号22では、Cu含有量が低過ぎた。試験番号22ではさらに、Fn2が19.9と低く、式(2)を満たさなかった。そのため、試験番号22の鋼板は降伏強度が351.3MPaと低かった。試験番号22の鋼板はさらに、腐食試験において、試験条件Bで年間腐食量が0.160mm/yとなり、耐強酸・炭酸ガス腐食性が劣った。   In Test No. 22, the Cu content was too low. In Test No. 22, Fn2 was as low as 19.9, and did not satisfy Formula (2). Therefore, the steel plate of test number 22 had a low yield strength of 351.3 MPa. Further, in the corrosion test, the steel plate of Test No. 22 had an annual corrosion amount of 0.160 mm / y under the test condition B, and the strong acid and carbon dioxide gas corrosion resistance was inferior.

試験番号23では、Ni含有量が多過ぎた。試験番号23ではさらに、Fn1が14.3と低く、式(1)を満たさなかった。そのため、試験番号23の鋼板は、残留オーステナイト分率が32.5体積%と高くなり、降伏強度が405.4MPaと低かった。   In Test No. 23, the Ni content was too high. In Test No. 23, Fn1 was as low as 14.3 and did not satisfy Formula (1). Therefore, the residual austenite fraction of the steel plate of Test No. 23 was as high as 32.5% by volume, and the yield strength was as low as 405.4 MPa.

試験番号24の鋼板の化学組成は、各元素の含有量は適切であったものの、Fn1が7.5と低く、式(1)を満たさなかった。そのため、試験番号24の鋼板は、残留オーステナイト分率が47.2体積%と高くなり、降伏強度が386.7MPaと低かった。   Although the chemical composition of the steel plate of the test number 24 had Fn1 as low as 7.5, although content of each element was appropriate, it did not satisfy Formula (1). Therefore, the steel plate of test No. 24 had a high retained austenite fraction of 47.2% by volume and a low yield strength of 386.7 MPa.

試験番号25の鋼板の化学組成は、各元素の含有量は適切であったものの、Fn2が24.7と高く、式(2)を満たさなかった。そのため、試験番号25の鋼板は、残留オーステナイト分率が11.7体積%と高くなり、降伏強度が537.9MPaと低かった。   Although the content of each element was appropriate, the chemical composition of the steel plate of the test number 25 had Fn2 as high as 24.7, and did not satisfy Formula (2). Therefore, the steel plate of test No. 25 had a high retained austenite fraction of 11.7% by volume and a low yield strength of 537.9 MPa.

試験番号26の鋼板の化学組成は、各元素の含有量は適切であったものの、Fn2が19.8と低く、式(2)を満たさなかった。そのため、試験番号26の鋼板は、腐食試験において、試験条件Aの年間腐食量が0.142mm/yとなり、さらに孔食が発生した。試験番号26の鋼板はさらに、試験条件Bの年間腐食量が0.268mm/yとなった。試験番号26では、耐強酸・炭酸ガス腐食性が劣った。   Although the content of each element was appropriate, the chemical composition of the steel plate of the test number 26 had Fn2 as low as 19.8, and did not satisfy Formula (2). Therefore, in the corrosion test, the annual corrosion amount of the test condition A was 0.142 mm / y in the corrosion test, and pitting corrosion further occurred. Furthermore, the annual corrosion amount of test condition B became 0.268 mm / y of the steel plate of test number 26. In Test No. 26, resistance to strong acid and carbon dioxide gas was inferior.

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the embodiments described above are merely examples for implementing the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the above-described embodiment can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the invention.

M マルテンサイト相
M+F マルテンサイト相及びフェライト相の二相組織
F フェライト相
A オーステナイト相
M Martensite phase M + F Dual phase structure of martensite phase and ferrite phase F ferrite phase A austenite phase

Claims (5)

質量%で、
C:0.040%以下、
Si:0.05〜1.0%、
Mn:0.010〜0.30%、
Cr:18.0%を超えて21.0%以下、
Cu:1.5〜4.0%、
Ni:3.0〜6.0%、
sol.Al:0.001〜0.100%、
Mo:0〜0.60%、
W:0〜2.0%、
Co:0〜0.30%、
Ti:0〜0.10%、
V:0〜0.15%、
Zr:0〜0.10%、
Nb:0〜0.10%、
Ca:0〜0.010%、
Mg:0〜0.010%、
REM:0〜0.05%、
B:0〜0.005%、及び、
残部はFe及び不純物からなり、
前記不純物のうち、P、S、O、Nはそれぞれ、
P:0.050%以下、
S:0.0020%未満、
O:0.020%以下、及び、
N:0.020%以下であり、
式(1)及び式(2)を満たす化学組成と、
体積率で、
20.0〜60.0%のフェライト相、1.0〜10.0%のオーステナイト相、及び、残部がマルテンサイトからなるミクロ組織とを有する、ステンレス鋼材。
15.0≦616−706(C+N)−22Si−24Mn−26Ni−18Cr−8Cu−16Mo・・・(1)
20.0≦Cr+Cu≦24.5・・・(2)
ここで、式(1)及び式(2)中の各元素記号には、各元素の含有量(質量%)が代入される。
In mass%,
C: 0.040% or less,
Si: 0.05 to 1.0%,
Mn: 0.010 to 0.30%,
Cr: over 18.0% and under 21.0%,
Cu: 1.5 to 4.0%,
Ni: 3.0 to 6.0%,
sol. Al: 0.001 to 0.100%,
Mo: 0 to 0.60%,
W: 0 to 2.0%,
Co: 0 to 0.30%,
Ti: 0 to 0.10%,
V: 0 to 0.15%,
Zr: 0 to 0.10%,
Nb: 0 to 0.10%,
Ca: 0 to 0.010%
Mg: 0 to 0.010%
REM: 0 to 0.05%,
B: 0 to 0.005%, and
The balance consists of Fe and impurities,
Among the impurities, P, S, O and N are each
P: 0.050% or less,
S: less than 0.0020%,
O: 0.020% or less, and
N: 0.020% or less,
A chemical composition satisfying the formula (1) and the formula (2),
In volume ratio,
A stainless steel material having 20.0 to 60.0% of a ferrite phase, 1.0 to 10.0% of an austenite phase, and a microstructure having a balance of martensite.
15.0 ≦ 616-706 (C + N) -22 Si-24 Mn-26 Ni-18 Cr-8 Cu-16 Mo (1)
20.0 ≦ Cr + Cu ≦ 24.5 (2)
Here, content (mass%) of each element is substituted to each element symbol in Formula (1) and Formula (2).
請求項1に記載のステンレス鋼材であって、
前記化学組成は、
Mo:0.02〜0.60%、
W:0.01〜2.0%、及び、
Co:0.01〜0.30%
からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、ステンレス鋼材。
The stainless steel material according to claim 1, wherein
The chemical composition is
Mo: 0.02 to 0.60%,
W: 0.01 to 2.0%, and
Co: 0.01 to 0.30%
A stainless steel material containing one or more selected from the group consisting of
請求項1又2に記載のステンレス鋼材であって、
前記化学組成は、
Ti:0.005〜0.10%、
V:0.005〜0.15%、
Zr:0.005〜0.10%、及び、
Nb:0.005〜0.10%
からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、ステンレス鋼材。
It is the stainless steel material according to claim 1 or 2,
The chemical composition is
Ti: 0.005 to 0.10%,
V: 0.005 to 0.15%,
Zr: 0.005 to 0.10%, and
Nb: 0.005 to 0.10%
A stainless steel material containing one or more selected from the group consisting of
請求項1〜3のいずれか1項に記載のステンレス鋼材であって、
Ca:0.0005〜0.010%、
Mg:0.0005〜0.010%、
REM:0.0005〜0.05%、及び、
B:0.0005%〜0.005%
からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、ステンレス鋼材。
The stainless steel material according to any one of claims 1 to 3,
Ca: 0.0005 to 0.010%,
Mg: 0.0005 to 0.010%,
REM: 0.0005 to 0.05%, and
B: 0.0005% to 0.005%
A stainless steel material containing one or more selected from the group consisting of
請求項1〜4のいずれか1項に記載のステンレス鋼材からなる、ステンレス鋼管。   The stainless steel pipe which consists of a stainless steel material of any one of Claims 1-4.
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