RU2468112C1

RU2468112C1 - Oil and gas field seamless pipe from martensite stainless steel and method of its manufacturing

Info

Publication number: RU2468112C1
Application number: RU2011112690/02A
Authority: RU
Inventors: Кенитиро ЕГУТИ; Юкио МИЯТА; Мицуо КИМУРА
Original assignee: ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2012-11-27
Also published as: WO2010026672A1; EP2322679A1; CN102144041A; CN102144041B; EP2322679A4; EP2322679B1; US20110132501A1; RU2011112690A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: pipe is produced from steel containing the following, wt %: 0.020 or less C, 10 - 14 Cr, 3 or less Ni, 0.05 or less N, 0.03 - 0.2 Nb or, not necessarily, 1.0 or less Si, 0.1 - 2.0 Mn, 0.020 or less P, 0.010 or less S, 0.10 or less Al, Fe and unavoidable admixtures - balance. A pipe is heated to hardening temperature equal to temperature A_c3 of conversion or higher, and then cooled down to the range of temperatures of 100°C or below with the cooling speed, appropriate speed of cooling on air or higher. Tempering is carried out, heating the pipe at 550°C or higher with subsequent cooling. Produced pipes have a tempered martensite structure, in which the amount of the released Nb makes 0.020 % or higher, high strength at the level of 95 sq. pound/sq. inch (665-758 MPa) and higher low-temperature impact strength with transition temperature from viscous damage to brittle vTrs -40°C or lower, and may be exposed to hot straightening, after which heterogeneity of yield point makes not more than 15 MPa.

EFFECT: production of an oil and gas field seamless pipe from martensite stainless steel of higher strength and higher low-temperature impact strength.

18 cl, 5 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к нефтегазопромысловой трубе из мартенситной нержавеющей стали, в частности к бесшовной стальной трубе для нефтегазовой промышленности (OCTG) с высокой прочностью 95 кфунт/кв.дюйм (655 МПа) в плане предела текучести (YS) и превосходной ударной вязкостью при низкой температуре и способу ее изготовления.The present invention relates to a martensitic stainless steel oil and gas pipe, in particular to a seamless steel pipe for the oil and gas industry (OCTG) with a high strength of 95 kPi / sq. Inch (655 MPa) in terms of yield strength (YS) and excellent impact strength at low temperature and the method of its manufacture.

Известный уровень техникиPrior art

Недавно, ввиду резкого повышения цены на нефть и ожидаемого в ближайшем будущем истощения нефти, были начаты бурение нефтяных скважин, которые не рассматривались как перспективные из-за их чрезвычайной глубины, разработка нефтяных скважин или месторождений газа в сильно коррозионной среде, которая содержит газообразный диоксид углерода, ионы хлора или подобное, бурение нефтяных скважин в жестких условиях, таких как местность с холодным климатом или морское дно и т.п. Стальная труба для нефтяной скважины, используемая в таких жестких условиях, должна быть выполнена из материала, который обладает высокой прочностью, превосходной коррозионной стойкостью, превосходной ударопрочностью.Recently, due to a sharp increase in oil prices and the expected near-future depletion of oil, drilling of oil wells began, which were not considered promising due to their extreme depth, the development of oil wells or gas fields in a highly corrosive environment that contains gaseous carbon dioxide , chlorine ions or the like, drilling oil wells in harsh conditions, such as in cold climates or the seabed, etc. The steel pipe for an oil well used in such harsh conditions should be made of a material that has high strength, excellent corrosion resistance, and excellent impact resistance.

Обычно в нефтяных скважинах и месторождениях газа, которые содержат диоксид углерода СO₂, ионы хлора Сl^- или подобные, широко использовались трубы из 13%-Сr мартенситной нержавеющей стали в качестве нефтегазопромысловой трубы при разработке месторождений.Typically, in oil wells and gas fields that contain carbon dioxide CO ₂ , chlorine ions Cl ^- or the like, pipes of 13% Cr martensitic stainless steel have been widely used as an oil and gas field pipe for field development.

Например, JP-A-2002-363708 предлагает мартенситную нержавеющую сталь, содержащую 0,01-0,1% С, 9-15% Сr и 0,1% или менее Ni. Хотя в нержавеющей стали относительно высокое содержание С, чтобы нержавеющая сталь обладала высокой прочностью, нержавеющая сталь обладает высокой ударопрочностью. Соответственно, нержавеющая сталь предпочтительно используется для изготовления нефтегазопромысловых труб. В способе, раскрытом в JP-A-2002-363708, утверждается, что снижением количества карбида, присутствующего в межзеренной границе предшествующего аустенита до 0,5 об.% или менее, с максимумом малой оси карбида, равным 10-200 нм, и с отношением средней концентрации Сr и средней концентрации Fe в карбиде, равным 0,4 или менее, подавлено выделение карбида М₂₃С₆-типа и ускорено выделение карбида М₃С-типа, таким образом в значительной степени улучшается ударопрочность. Для получения структуры и состава такого карбида в искомых диапазонах, в соответствии со способом, раскрытым в JP-A-2002-363708, нержавеющую сталь подвергают отпуску при температуре 450ºС или ниже так, что нержавеющую сталь охлаждают на воздухе (выдержка до охлаждения) после деформации в горячем состоянии, выдерживают на воздухе (выдержка до охлаждения) после отжига на твердый раствор или подвергают охлаждению на воздухе (выдержка до охлаждения) после отжига на твердый раствор.For example, JP-A-2002-363708 proposes martensitic stainless steel containing 0.01-0.1% C, 9-15% Cr and 0.1% or less Ni. Although stainless steel has a relatively high C content so that stainless steel has high strength, stainless steel has high impact resistance. Accordingly, stainless steel is preferably used for the manufacture of oil and gas field pipes. The method disclosed in JP-A-2002-363708 states that by reducing the amount of carbide present in the grain boundary of the previous austenite to 0.5 vol.% Or less, with a maximum minor axis of carbide equal to 10-200 nm, and with by the ratio of the average Cr concentration and the average Fe concentration in the carbide equal to 0.4 or less, the precipitation of M ₂₃ C ₆ -type carbide is suppressed and the precipitation of M ₃ C-type carbide is accelerated, thereby greatly improving the impact resistance. To obtain the structure and composition of such carbide in the desired ranges, in accordance with the method disclosed in JP-A-2002-363708, the stainless steel is tempered at a temperature of 450 ° C or lower so that the stainless steel is cooled in air (holding to cool) after deformation in a hot state, incubated in air (exposure to cooling) after annealing to a solid solution or subjected to cooling in air (exposure to cooling) after annealing in a solid solution.

Однако, когда нержавеющую сталь подвергают низкотемпературному отпуску при 450ºС или ниже способом, раскрытым в JP-A-2002-363708, правка, которая следует за отпуском, выполняется при низкой температуре и, следовательно, вызывает напряжения в нержавеющей стали при правке, что таким образом приводит к такому недостатку, как неоднородность свойств стальных труб, в частности, увеличивается неоднородность предела текучести YS.However, when stainless steel is subjected to low temperature tempering at 450 ° C or lower by the method disclosed in JP-A-2002-363708, the dressing that follows the tempering is performed at a low temperature and therefore causes stress in the stainless steel when dressing, which thus leads to such a disadvantage as the heterogeneity of the properties of steel pipes, in particular, the heterogeneity of the yield strength YS increases.

Настоящее изобретение выполнено для преодоления таких недостатков известного уровня техники, и целью настоящего изобретения является создание стальной бесшовной трубы OCTG с высоким пределом текучести YS на уровне 95 кфунт/кв.дюйм (655-758 МПа) или более и превосходной ударопрочностью при низкой температуре и способ непрерывного изготовления стальной бесшовной трубы. В описании "превосходная ударопрочность при низкой температуре" подразумевает случай, когда температура перехода от вязкого разрушения к хрупкому vTrs в испытании на ударную вязкость по Шарпи составляет -40ºС или ниже.The present invention has been made to overcome such drawbacks of the prior art, and it is an object of the present invention to provide an OCTG seamless steel pipe with a high yield strength of YS of 95 kPi (655-758 MPa) or more and excellent impact resistance at low temperature and a method continuous manufacturing of seamless steel pipe. In the description, “excellent impact resistance at low temperature” means the case where the transition temperature from viscous fracture to brittle vTrs in the Charpy impact test is -40 ° C or lower.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Таким образом, существо настоящего изобретения состоит в следующем.Thus, the essence of the present invention is as follows.

(1) Бесшовная труба из мартенситной нержавеющей стали для нефтегазопромысловой трубы и с высокой прочностью с пределом текучести 95 кфунт/кв.дюйм или более и превосходной ударопрочностью при низкой температуре, у которой температура перехода от вязкого разрушения к хрупкому vTrs в испытании на ударную вязкость по Шарпи составляет -40ºС или ниже, содержит композицию, мас.%: 0,020% или менее С, 10-14% Cr, 3% или менее Ni, 0,03-0,2% Nb, 0,05% или менее N, Fe и неизбежные примеси остальное, и со структурой, в которой количество выделенного Nb составляет 0,020% или более в пересчете на Nb.(1) Seamless martensitic stainless steel pipe for oil and gas field pipe with high strength with a yield strength of 95 psi or more and excellent impact resistance at low temperature, which has a transition temperature from ductile to brittle fracture vTrs in the impact test Charpy is -40 ° C or lower, contains the composition, wt.%: 0.020% or less C, 10-14% Cr, 3% or less Ni, 0.03-0.2% Nb, 0.05% or less N, Fe and the unavoidable impurities are the rest, and with a structure in which the amount of Nb released is 0.020% or more per lead Nb.

(2) Бесшовная труба из мартенситной нержавеющей стали для нефтегазопромысловой трубы и с высокой прочностью с пределом текучести 95 кфунт/кв.дюйм или более и превосходной ударопрочностью при низкой температуре, у которой температура перехода от вязкого разрушения к хрупкому vTrs в испытании на ударную вязкость по Шарпи составляет -40ºС или ниже, имеет состав, мас.%: 0,020% или менее С, 1,0% или менее Si, 0,1-2,0% Mn, 0,020% или менее Р, 0,010% или менее S, 0,10% или менее Аl, 10-14% Cr, 3% или менее Ni, 0,03-0,2% Nb, 0,05% или менее N, Fe и неизбежные примеси остальное, и со структурой, в которой количество выделенного Nb составляет 0,020% или более в пересчете на Nb.(2) Seamless martensitic stainless steel pipe for oil and gas field pipe with high strength with a yield strength of 95 psi or more and excellent impact resistance at low temperature, which has a transition temperature from ductile fracture to brittle vTrs in the impact test Charpy is -40 ° C or lower, has a composition, wt.%: 0.020% or less C, 1.0% or less Si, 0.1-2.0% Mn, 0.020% or less P, 0.010% or less S, 0.10% or less Al, 10-14% Cr, 3% or less Ni, 0.03-0.2% Nb, 0.05% or less N, Fe and unavoidable impurities the rest, and with the structure in The amount of Nb isolated is 0.020% or more, calculated on Nb.

(3) Бесшовная труба из мартенситной нержавеющей стали для нефтегазопромысловой трубы состава (1) или (2) содержит указанный Nb в таком количестве, что следующее условие (1) выполняется в отношении С, Аl и N.(3) A seamless martensitic stainless steel pipe for an oil and gas field pipe of composition (1) or (2) contains the indicated Nb in such quantity that the following condition (1) is satisfied for C, Al and N.

(Здесь, С, Nb, N, Аl: содержание соответствующих элементов, мас.%). Нержавеющая сталь состава (1) обработана так, что содержание Аl составляет 0 мас.%.(Here, C, Nb, N, Al: content of the corresponding elements, wt.%). The stainless steel composition (1) is processed so that the Al content is 0 wt.%.

(4) Бесшовная труба из мартенситной нержавеющей стали для нефтегазопромысловой трубы любого состава из (1)-(3) содержит, мас.%, в дополнение к вышеуказанному составу один или два элемента, выбранных из 2,0% или менее Сu, и 2,0% или менее Мо.(4) A seamless martensitic stainless steel pipe for an oil and gas field pipe of any composition from (1) to (3) contains, wt.%, In addition to the above composition, one or two elements selected from 2.0% or less Cu, and 2 0% or less Mo.

(5) Бесшовная труба из мартенситной нержавеющей стали для нефтегазопромысловой трубы любого состава из (1)-(4) содержит, мас.%, в дополнение к вышеуказанному составу один, два или более элементов, выбранных из 0,20% или менее V, 0,10% или менее Ti и 0,005% или менее В.(5) A seamless martensitic stainless steel pipe for an oil and gas field pipe of any composition from (1) to (4) contains, wt.%, In addition to the above composition, one, two or more elements selected from 0.20% or less V, 0.10% or less Ti and 0.005% or less B.

(6) Способ изготовления бесшовной трубы из мартенситной нержавеющей стали для нефтегазопромысловой трубы с высокой прочностью и превосходной ударопрочностью при низкой температуре включает закалку, при которой бесшовную трубу с содержанием, мас.%: 0,020% или менее С, 10-14% Cr, 3% или менее Ni, 0,03-0,2% Nb, 0,05% или менее N и Fe и неизбежные примеси остальное, нагревают до температуры закалки температуры превращения А_С3 или выше и затем бесшовную трубу охлаждают в диапазоне 100ºС или менее от температуры закалки со скоростью охлаждения при охлаждении на воздухе или более; и отпуск, который следует за закалкой и при котором бесшовную трубу нагревают при температуре отпуска 550ºС или выше и температуре A_c1 превращения или ниже и охлаждают.(6) A method of manufacturing a martensitic stainless steel seamless pipe for an oil and gas field pipe with high strength and excellent impact resistance at low temperature includes quenching in which a seamless pipe with a content, wt.%: 0.020% or less of C, 10-14% Cr, 3 % or less Ni, 0.03-0.2% Nb, 0.05% or less N and Fe and the inevitable impurities, the rest are heated to a quenching temperature of transformation temperature A _C3 or higher and then the seamless pipe is cooled in the range of 100 ° C or less from quenching temperatures with cooling rate during cooling on air xe or more; and tempering that follows quenching and in which the seamless pipe is heated at a tempering temperature of 550 ° C or higher and a transformation temperature A _c1 or lower and cooled.

(7) Способ изготовления бесшовной трубы из мартенситной нержавеющей стали для нефтегазопромысловой трубы с высокой прочностью и превосходной ударопрочностью при низкой температуре, включает закалку, при которой бесшовную трубу с содержанием, мас.%: 0,020% или менее С, 1,0% или менее Si, 0,1-2,0% Mn, 0,020% или менее Р, 0,010% или менее S, 0,10% или менее Аl, 10-14% Cr, 3% или менее Ni, 0,03-0,2% Nb, 0,05% или менее N, Fe и неизбежные примеси остальное, нагревают до температуры закалки температуры А_С3 превращения или выше и затем бесшовную трубу охлаждают в диапазоне 100ºС или менее от температуры закалки со скоростью охлаждения при охлаждении на воздухе или более; и отпуск, который следует за закалкой и при котором бесшовную трубу нагревают при температуре отпуска 550ºС или выше и температуре A_c1 превращения или ниже и охлаждают.(7) A method for manufacturing a martensitic stainless steel seamless pipe for an oil and gas field pipe with high strength and excellent impact resistance at low temperature, includes hardening in which a seamless pipe with a content, wt.%: 0.020% or less of C, 1.0% or less Si, 0.1-2.0% Mn, 0.020% or less P, 0.010% or less S, 0.10% or less Al, 10-14% Cr, 3% or less Ni, 0.03-0, 2% Nb, 0.05% or less N, Fe and the inevitable impurities, the rest are heated to a quenching temperature of a conversion temperature A _C3 or higher and then the seamless pipe is cooled in the range of 100 ° C or less from quenching temperatures with cooling rate when cooling in air or more; and tempering that follows quenching and in which the seamless pipe is heated at a tempering temperature of 550 ° C or higher and a transformation temperature A _c1 or lower and cooled.

(8) В способе изготовления бесшовной трубы из мартенситной нержавеющей стали для нефтегазопромысловой трубы состава (6) или (7), композиция стальной бесшовной трубы содержит указанный Nb в таком количестве, что следующее условие (1) выполняется в отношении С, Аl и N.(8) In the method for manufacturing a martensitic stainless steel seamless pipe for an oil and gas field pipe of composition (6) or (7), the steel seamless pipe composition contains the indicated Nb in such quantity that the following condition (1) is satisfied for C, Al and N.

(Здесь С, Nb, N, Al: содержание соответствующих элементов, мас.%). Нержавеющая сталь состава (6) обработана так, что содержание Аl составляет 0 мас.%.(Here C, Nb, N, Al: the content of the corresponding elements, wt.%). The stainless steel composition (6) is processed so that the Al content is 0 wt.%.

(9) В способе изготовления бесшовной трубы из мартенситной нержавеющей стали для нефтегазопромысловой трубы состава (6)-(8), композиция стальной бесшовной трубы, мас.%, в дополнение к указанному составу содержит один или два вида элементов, выбранных из 2,0% или менее Сu и 2,0% или менее Мо.(9) In the method of manufacturing a seamless pipe from martensitic stainless steel for an oil and gas field pipe of composition (6) - (8), the composition of a seamless steel pipe, wt.%, In addition to the specified composition contains one or two kinds of elements selected from 2.0 % or less Cu and 2.0% or less Mo.

(10) В способе изготовления бесшовной трубы из мартенситной нержавеющей стали для нефтегазопромысловой трубы состава (6)-(9), композиция стальной бесшовной трубы, мас.%, в дополнение к указанному составу содержит один, два или более видов элементов, выбранных из 0,20% или менее V, 0,10% или менее Ti и 0,005% или менее В.(10) In the method for manufacturing a martensitic stainless steel seamless pipe for an oil and gas field pipe of composition (6) to (9), a steel seamless pipe composition, wt.%, In addition to the composition contains one, two or more kinds of elements selected from 0 20% or less of V, 0.10% or less of Ti and 0.005% or less of B.

(11) В способе изготовления бесшовной трубы из мартенситной нержавеющей стали для нефтегазопромысловой трубы состава (6)-(10) правку проводят в диапазоне температуры 450ºС или выше во время охлаждения после указанного отпуска.(11) In a method for manufacturing a seamless martensitic stainless steel pipe for an oil and gas field pipe of composition (6) to (10), dressing is carried out in a temperature range of 450 ° C or higher during cooling after said holiday.

(12) Бесшовная труба из мартенситной нержавеющей стали для нефтегазопромысловой трубы получена способом изготовления бесшовной трубы из мартенситной нержавеющей стали для нефтегазопромысловой трубы, описанным в (11), причем приращение ΔYS предела текучести составляет 15 МПа или менее.(12) A martensitic stainless steel seamless pipe for an oil and gas field pipe was obtained by the method of producing a martensitic stainless steel seamless pipe for an oil and gas field field described in (11), the increment ΔYS of the yield strength of 15 MPa or less.

Достигаемый технический результатAchievable technical result

В соответствии с настоящим изобретением может проводиться горячая правка (деформация). Соответственно, даже при выполнении правки увеличение предела текучести такое небольшое, что можно легко и бесперебойно изготавливать стальную бесшовную трубу для OCTG, которая обладает как высокой прочностью с пределом текучести на уровне YS 95 кфунт/кв.дюйм (655-758 МПа) или более, так и превосходной низкотемпературной ударопрочностью, при которой температура перехода от вязкого разрушения к хрупкому vTrs составляет -40ºС или ниже, проявляя таким образом замечательные промышленные положительные эффекты.In accordance with the present invention, hot straightening (deformation) can be carried out. Accordingly, even when editing, the increase in the yield strength is so small that it is easy and trouble-free to produce a seamless steel pipe for OCTG, which has both high strength and yield strength of 95 KPI (YPS) (655-758 MPa) or more, and excellent low-temperature impact resistance, at which the temperature of the transition from viscous fracture to brittle vTrs is -40 ° C or lower, thus exhibiting remarkable industrial positive effects.

Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention

Авторы настоящего изобретения для осуществления вышеуказанной цели тщательно изучили влияние состава и условий термообработки, влияющих на изменение ударопрочности, вызванной увеличением прочности трубы из 13Сr мартенситной нержавеющей стали. В результате исследования изобретатели установили, что можно предотвратить ухудшение ударопрочности, объясняемое выделением по границам зерен карбида на основе Сr М₂₃С₆ типа, за счет изменения состава системы, в которой содержание С ограничено 0,02% или менее, содержание Сr находится в интервале около 10-14% Сr, в котором коррозионная стойкость не ухудшена, содержание Ni установлено относительно низким 3% или менее, и относительно большое количество, то есть 0,03% или более, Nb содержится в составе системы. Также установлено, что благодаря такому составу композиции, даже когда применяется отпуск стальной трубы при высокой температуре 550ºС или более после закалки, можно изготавливать стальную трубу, которая обеспечивает высокую прочность с пределом текучести на уровне YS 95 кфунт/кв.дюйм (655-758 МПа) или более и обладает высокой ударопрочностью при vTrs, равной -40ºС. Кроме того, температура правки может быть установлена высокой, 450ºС или более, и, следовательно, увеличение предела текучести YS после правки снижается до 15 МПа или менее.The authors of the present invention, to achieve the above goal, carefully studied the influence of the composition and heat treatment conditions affecting the change in impact resistance caused by an increase in the strength of a 13Cr martensitic stainless steel pipe. As a result of the study, the inventors have found that it is possible to prevent the deterioration of impact resistance due to the precipitation of grain boundaries of carbide based on Cr M ₂₃ C ₆ type by changing the composition of the system in which the C content is limited to 0.02% or less, the Cr content is in the range about 10-14% Cr, in which the corrosion resistance is not impaired, the Ni content is set relatively low 3% or less, and a relatively large amount, i.e. 0.03% or more, Nb is contained in the system. It was also found that due to this composition composition, even when tempering a steel pipe at a high temperature of 550 ° C or more after quenching is used, it is possible to produce a steel pipe that provides high strength with a yield strength of 95 kPi / psi (655-758 MPa) ) or more and has high impact resistance at vTrs equal to -40ºС. In addition, the temperature of the dressing can be set high, 450 ° C or more, and therefore, the increase in the yield strength YS after dressing is reduced to 15 MPa or less.

Настоящее изобретение было завершено дополнительными продолжающимися исследованиями, основанными на вышеуказанных результатах.The present invention has been completed by further ongoing studies based on the above results.

Во-первых, были объяснены ограничения состава бесшовной стальной трубы для OCTG согласно настоящему изобретению. Далее мас.% для простоты обозначается как %, если не оговорено иное.First, the compositional limitations of the seamless steel pipe for OCTG of the present invention have been explained. Further, wt.% For simplicity is denoted as%, unless otherwise specified.

Стальная бесшовная труба для OCTG согласно настоящему изобретению является бесшовной трубой из мартенситной нержавеющей стали, в композиции которой содержится 0,020% или менее С, 10-14% Сr, 3% или менее Ni, 0,03-0,2% Nb, 0,05% или менее N, Fe и неизбежные примеси остальное, в качестве основной композиции. Бесшовная труба из мартенситной нержавеющей стали может быть композицией состава, содержащего 0,020% или менее С, 1,0% или менее Si, 0,1-2,0% Mn, 0,020% или менее Р, 0,010% или S, 0,10% или менее Аl, 10-14% Сr, 3% или менее Ni, 0,03-0,2% Nb, 0,05% или менее N, Fe и неизбежные примеси остальное, в качестве основной композиции.The seamless steel pipe for OCTG according to the present invention is a martensitic stainless steel seamless pipe, the composition of which contains 0.020% or less C, 10-14% Cr, 3% or less Ni, 0.03-0.2% Nb, 0, 05% or less of N, Fe and unavoidable impurities rest, as the main composition. A seamless martensitic stainless steel pipe may be a composition containing 0.020% or less C, 1.0% or less Si, 0.1-2.0% Mn, 0.020% or less P, 0.010% or S, 0.10 % or less Al, 10-14% Cr, 3% or less Ni, 0.03-0.2% Nb, 0.05% or less N, Fe and unavoidable impurities, the rest, as the main composition.

С:0,020% или менееC: 0.020% or less

С является важным элементом, относящимся к прочности мартенситной нержавеющей стали. Хотя желательно, чтобы нержавеющая сталь содержала 0,003% или более С для обеспечения желательной высокой прочности, когда содержание С превышает 0,020%, ударная прочность, а также коррозионная стойкость понижаются. Соответственно, в настоящем изобретении содержание С ограничено 0,020% или менее. С точки зрения стабильного обеспечения прочности и ударной прочности содержание С предпочтительно ограничено 0,003-0,015%.C is an important element related to the strength of martensitic stainless steel. Although it is desirable that stainless steel contain 0.003% or more C to provide the desired high strength when the C content exceeds 0.020%, impact strength as well as corrosion resistance are reduced. Accordingly, in the present invention, the content of C is limited to 0.020% or less. From the point of view of stable strength and impact strength, the C content is preferably limited to 0.003-0.015%.

Cr:10-14%Cr: 10-14%

Cr является элементом, который увеличивает коррозионную стойкость за счет образования защитной пленки и является элементом, который эффективно способствует повышению коррозионной стойкости по отношению к СO₂ и стойкости к коррозионному растрескиванию в СO₂. Когда нержавеющая сталь содержит 10% или более Cr, нержавеющая сталь может обеспечить требуемую коррозионную стойкость нефтегазопромысловой трубы и, следовательно, низший предел содержания Cr в настоящем изобретении установлен в 10% или более. С другой стороны, когда нержавеющая сталь содержит большое количество Cr, превышающее 14%, легко образуется феррит так, что становится необходимым добавление большого количества дорогого элемента, образующего аустенит, для обеспечения стабильности фазы мартенсита или для предотвращения снижения способности к горячей обработке, поэтому содержание Cr, превышающее 14%, экономически невыгодно. Соответственно, содержание Cr ограничено диапазоном 10-14%. С точки зрения обеспечения более устойчивой структуры и способности к горячей обработке, содержание Cr предпочтительно ограничено диапазоном 10,5-11,5%.Cr is an element that increases corrosion resistance due to the formation of a protective film and is an element that effectively contributes to increase corrosion resistance with respect to CO ₂ and resistance to corrosion cracking in CO ₂ . When stainless steel contains 10% or more Cr, stainless steel can provide the required corrosion resistance of the oil and gas pipe and, therefore, the lower limit of the Cr content in the present invention is set to 10% or more. On the other hand, when stainless steel contains a large amount of Cr in excess of 14%, ferrite is easily formed so that it becomes necessary to add a large amount of an expensive austenite-forming element to ensure the stability of the martensite phase or to prevent a decrease in hot working ability, therefore the Cr content exceeding 14% is economically disadvantageous. Accordingly, the Cr content is limited to a range of 10-14%. In terms of providing a more stable structure and hot working ability, the Cr content is preferably limited to a range of 10.5-11.5%.

Ni:3% или менееNi: 3% or less

Ni является элементом, который усиливает защитную пленку и увеличивает коррозионную стойкость, например коррозионную стойкость по отношению к СO₂. Хотя желательно, чтобы труба из нержавеющей стали содержала 0,1% или более Ni для достижения такого положительного эффекта, когда содержание Ni превышает 3%, это приводит только к резкому повышению стоимости производства. Соответственно, содержание Ni ограничено величиной не более 3%. Содержание Ni предпочтительно ограничено диапазоном 1,5-2,5%.Ni is an element that enhances the protective film and increases the corrosion resistance, for example, corrosion resistance with respect to CO ₂ . Although it is desirable that the stainless steel pipe contains 0.1% or more Ni to achieve such a beneficial effect when the Ni content exceeds 3%, this only leads to a sharp increase in production costs. Accordingly, the Ni content is limited to not more than 3%. The Ni content is preferably limited to a range of 1.5-2.5%.

N:0.05% или менееN: 0.05% or less

N является элементом, который заметно увеличивает стойкость к питтинговой коррозии, и такой положительный эффект становится заметным, когда содержание N становится 0,003% или более. С другой стороны, когда содержание N превышает 0,05%, образуются различные нитриды, снижая таким образом ударную прочность. Соответственно, содержание N ограничено 0,05% или менее. Содержание N предпочтительно ограничено диапазоном 0,01-0,02%.N is an element that markedly increases pitting corrosion resistance, and such a positive effect becomes noticeable when the N content becomes 0.003% or more. On the other hand, when the N content exceeds 0.05%, various nitrides are formed, thereby reducing the impact strength. Accordingly, the N content is limited to 0.05% or less. The N content is preferably limited to a range of 0.01-0.02%.

Nb:0,03-0,2%Nb: 0.03-0.2%

Nb является важным элемент в настоящем изобретении. Nb является элементом, который образует карбид, и увеличивает прочность стали за счет дисперсионного упрочнения карбидом Nb. Кроме того, в настоящем изобретении Nb играет важную роль в предотвращении выделения по границам зерен карбида на основе Сr М₂₃С₆ типа, увеличивая таким образом ударную прочность. Для достижения такого положительного эффекта необходимо содержание Nb 0,03% или более, более предпочтительно более 0,03%. Кроме того, с точки зрения достижения более высокой прочности и более высокой ударной прочности, предпочтительно содержание Nb 0,06% или более. С другой стороны, когда содержание Nb превышает 0,2%, ударная прочность снижается. Соответственно, содержание Nb ограничено диапазоном 0,03-0,2%. Содержание Nb предпочтительно ограничено диапазоном 0,03-0,15%. Содержание Nb более предпочтительно ограничено диапазоном 0,06-0,15%.Nb is an important element in the present invention. Nb is an element that forms carbide and increases the strength of steel due to dispersion hardening with Nb carbide. In addition, in the present invention, Nb plays an important role in preventing the separation of grain boundaries of carbide based on Cr M ₂₃ C ₆ type, thereby increasing impact strength. To achieve such a beneficial effect, an Nb content of 0.03% or more, more preferably more than 0.03%, is required. In addition, from the point of view of achieving higher strength and higher impact strength, the Nb content is preferably 0.06% or more. On the other hand, when the Nb content exceeds 0.2%, the impact strength decreases. Accordingly, the Nb content is limited to a range of 0.03-0.2%. The Nb content is preferably limited to a range of 0.03-0.15%. The Nb content is more preferably limited to a range of 0.06-0.15%.

Хотя вышеупомянутые компоненты являются основными компонентами нержавеющей стали настоящего изобретения, в настоящем изобретении предпочтительна композиция, в состав которой входит 1,0% или менее Si, 0,1-2,0% Mn, 0,020% или менее Р, 0,010% или менее S и 0,10% или менее Аl в дополнение к этим основным компонентам основной композиции.Although the above components are the main components of the stainless steel of the present invention, in the present invention, a composition comprising 1.0% or less Si, 0.1-2.0% Mn, 0.020% or less P, 0.010% or less S is included. and 0.10% or less Al in addition to these main components of the main composition.

Si:1,0% или менееSi: 1.0% or less

Si - элемент, который действует как раскислитель в обычном процессе производства стали. Хотя желательное содержание Si составляет 0,1% или более, когда содержание Si превышает 1,0%, ударная прочность снижается и также снижается способность поддаваться обработке в холодном состоянии. Соответственно содержание Si ограничено 1,0% или менее. Содержание Si предпочтительно ограничено диапазоном 0,1-0,3%.Si is an element that acts as a deoxidizing agent in the normal steelmaking process. Although the desired Si content is 0.1% or more when the Si content exceeds 1.0%, the impact strength is reduced and the ability to cold work is also reduced. Accordingly, the Si content is limited to 1.0% or less. The Si content is preferably limited to a range of 0.1-0.3%.

Mn:0,1-2,0%Mn: 0.1-2.0%

Mn является элементом, который повышает прочность нержавеющей стали. В настоящем изобретении, хотя желательно, чтобы содержание Mn составляло 0,1% или более, для обеспечения необходимой прочности нержавеющей стали для стальной трубы для нефтегазопромысловой трубы, когда содержание Mn превышает 2,0%, ударная прочность ухудшается под действием Мn. Соответственно, содержание Мn ограничено диапазоном 0,1-2,0%. Содержание Мn предпочтительно ограничено диапазоном 0,5-1,5%.Mn is an element that enhances the strength of stainless steel. In the present invention, although it is desirable that the Mn content is 0.1% or more, in order to provide the required strength of stainless steel for the steel pipe for the oil and gas field pipe, when the Mn content exceeds 2.0%, the impact strength is deteriorated by Mn. Accordingly, the Mn content is limited to a range of 0.1-2.0%. The Mn content is preferably limited to a range of 0.5-1.5%.

Р:0,020% или менееP: 0.020% or less

Р - элемент, который ухудшает коррозионную стойкость, например коррозионную стойкость к СO₂, и следовательно, желательно снизить содержание Р в настоящем изобретении настолько, насколько это возможно. Однако чрезмерное снижение содержания Р увеличивает стоимость производства. В диапазоне содержания Р, допустимого при относительно недорогом промышленном производстве нержавеющей стали, которое предотвращает ухудшение коррозионной стойкости, например коррозионной стойкости к CO₂, содержание Р ограничено 0,020% или менее. Содержание Р предпочтительно ограничено 0,015% или менее.P is an element that degrades corrosion resistance, for example, corrosion resistance to CO ₂ , and therefore, it is desirable to reduce the content of P in the present invention as much as possible. However, an excessive decrease in the content of P increases the cost of production. In the range of the P content acceptable in the relatively inexpensive industrial production of stainless steel, which prevents the deterioration of corrosion resistance, such as corrosion resistance to CO ₂ , the content of P is limited to 0.020% or less. The content of P is preferably limited to 0.015% or less.

S:0,010% или менееS: 0.010% or less

S является элементом, который заметно ухудшает обрабатываемость в горячем состоянии на стадии изготовления трубы. Хотя желательно уменьшить содержание S настолько, насколько это возможно, труба может быть изготовлена обычным образом при снижении содержания S до 0,010% или менее, и, следовательно, содержание S ограничено величиной 0,010% или менее. В изобретении содержание S предпочтительно ограничено 0,003% или менее.S is an element that markedly degrades hot workability at the pipe manufacturing stage. Although it is desirable to reduce the S content as much as possible, the pipe can be manufactured in the usual way by reducing the S content to 0.010% or less, and therefore, the S content is limited to 0.010% or less. In the invention, the content of S is preferably limited to 0.003% or less.

Аl:0,10% или менееAl: 0.10% or less

Аl является элементом, который обладает сильным раскисляющим действием. Для достижения такого положительного эффекта, желательно, чтобы нержавеющая сталь содержала 0,001% или более Аl. Однако, когда содержание Аl превышает 0,10%, Аl неблагоприятно влияет на ударную прочность. Соответственно, содержание Аl ограничено 0,10% или менее. Содержание Аl предпочтительно ограничено 0,05% или менее.Al is an element that has a strong deoxidizing effect. To achieve such a beneficial effect, it is desirable that the stainless steel contains 0.001% or more Al. However, when the Al content exceeds 0.10%, Al adversely affects the impact strength. Accordingly, the Al content is limited to 0.10% or less. The Al content is preferably limited to 0.05% or less.

В настоящем изобретении предпочтительно чтобы содержание Nb находилось в пределах вышеуказанного диапазона содержания и, кроме того, условие, выраженное формулой (1), выполняется относительно содержания Nb и содержания С, Аl и N.In the present invention, it is preferable that the Nb content is within the above content range and, in addition, the condition expressed by formula (1) is satisfied with respect to the Nb content and the contents of C, Al and N.

(Здесь С, Nb, N, Аl: содержание соответствующих элементов, мас.%).(Here C, Nb, N, Al: the content of the corresponding elements, wt.%).

В формуле (1), когда содержание Аl на уровне неизбежных примесей, расчет проводят, принимая содержание Аl равным 0 мас.%.In the formula (1), when the Al content is at the level of inevitable impurities, the calculation is carried out taking the Al content equal to 0 wt.%.

Когда содержание Nb не соответствует вышеуказанной формуле (1), нержавеющая сталь не может обладать и желательной высокой прочностью (предел текучести: 95 кфунт/кв.дюйм или более) и высокой ударной прочностью (температура перехода от вязкого разрушения к хрупкому в испытании по Шарпи составляет -40ºС или ниже).When the Nb content does not correspond to the above formula (1), stainless steel cannot have both the desired high strength (yield strength: 95 kp / sq. Inch or more) and high impact strength (transition temperature from ductile to brittle fracture in the Charpy test is -40ºС or lower).

В настоящем изобретении, в дополнение к вышеуказанным основным компонентам, нержавеющая сталь может включать один или два вида компонентов в группе А и группе В, описанных далее.In the present invention, in addition to the above main components, stainless steel may include one or two kinds of components in group A and group B, described below.

Группа А: один вид или два вида, выбранные из 2,0% или менее Сu, 2,0% или менее Мо.Group A: one species or two species selected from 2.0% or less Cu, 2.0% or less Mo.

Группа В: один вид или два, или более видов, выбранных из 0,20% или менее V, 0,10% или менее Ti, 0,005% или менее В.Group B: one species or two or more species selected from 0.20% or less V, 0.10% or less Ti, 0.005% or less B.

И Сu, и Мо являются элементами, которые усиливают коррозионную стойкость, и нержавеющая сталь при необходимости может выборочно содержать эти элементы.Both Cu and Mo are elements that enhance corrosion resistance, and stainless steel may optionally contain these elements.

Сu является элементом, который упрочняет защитную пленку, увеличивая таким образом стойкость к питтингу, и желательно обеспечить содержание Сu 0,2% или более для достижения такого положительного эффекта. С другой стороны, когда содержание Сu превышает 2,0%, Сu или часть соединений Сu выделяется, понижая таким образом ударную прочность. Соответственно, когда в нержавеющей стали присутствует Сu, содержание Сu предпочтительно ограничено 2,0% или менее. Содержание Сu более предпочтительно ограничено диапазоном 0,2-1,0%.Cu is an element that strengthens the protective film, thereby increasing pitting resistance, and it is desirable to provide a Cu content of 0.2% or more to achieve such a beneficial effect. On the other hand, when the content of Cu exceeds 2.0%, Cu or part of the compounds of Cu is released, thereby lowering the impact strength. Accordingly, when Cu is present in stainless steel, the content of Cu is preferably limited to 2.0% or less. The content of Cu is more preferably limited to a range of 0.2-1.0%.

Кроме того, Мо является элементом, который повышает стойкость к питтинговой коррозии под действием Сl^-, и желательно обеспечить содержание Мо 0,2% или более для достижения такого положительного эффекта. С другой стороны, когда содержание Мо превышает 2,0%, снижается прочность нержавеющей и, в то же время, стоимость производства резко повышается. Соответственно, содержание Мо предпочтительно ограничено 2,0% или менее. Содержание Мо более предпочтительно ограничено диапазоном 0,2-1,0%.In addition, Mo is an element that increases the resistance to pitting corrosion under the action of Cl ^- , and it is desirable to provide a Mo content of 0.2% or more to achieve such a positive effect. On the other hand, when the Mo content exceeds 2.0%, the strength of stainless decreases, and at the same time, the cost of production rises sharply. Accordingly, the Mo content is preferably limited to 2.0% or less. The Mo content is more preferably limited to a range of 0.2-1.0%.

Все из V, Ti и В являются элементами, которые повышают прочность нержавеющей стали, и при необходимости нержавеющая сталь может выборочно содержать один вид или два, или более видов этих элементов.All of V, Ti, and B are elements that increase the strength of stainless steel, and if necessary, stainless steel may optionally contain one type or two or more types of these elements.

Для достижения такого положительного эффекта, желательно, чтобы нержавеющая сталь содержала 0,02 или более V, 0,02% или более Ti, 0,0015% или более В. С другой стороны, когда содержание V превышает 0,20%, содержание Ti превышает 0,10% или содержание В превышает 0,005%, снижается ударная прочность. Соответственно, когда нержавеющая сталь содержит эти элементы, желательно обеспечить содержание V 0,20% или менее, содержание Ti 0,10% или менее и содержание В 0,005% или менее. Более предпочтительно обеспечить содержание V 0,02-0,10%, содержание Ti 0,02-0,05% и содержание В 0,0015-0,0040%.To achieve such a beneficial effect, it is desirable that the stainless steel contains 0.02 or more V, 0.02% or more Ti, 0.0015% or more B. On the other hand, when the V content exceeds 0.20%, the Ti content exceeds 0.10% or B content exceeds 0.005%, impact strength decreases. Accordingly, when stainless steel contains these elements, it is desirable to provide a V content of 0.20% or less, a Ti content of 0.10% or less, and a B content of 0.005% or less. It is more preferable to provide a V content of 0.02-0.10%, a Ti content of 0.02-0.05% and a B content of 0.0015-0.0040%.

Остальное в нержавеющей стали за исключением вышеуказанных компонентов составляют Fe и неизбежные примеси. В качестве неизбежных примесей допустимо 0,010% или менее О (кислорода).The rest in stainless steel, with the exception of the above components, is Fe and unavoidable impurities. As inevitable impurities, 0.010% or less of O (oxygen) is permissible.

Далее описана структура бесшовной стальной трубы для OCTG настоящего изобретения.The following describes the seamless steel pipe structure for the OCTG of the present invention.

Структура бесшовной стальной трубы для OCTG настоящего изобретения главным образом состоит из фазы отпущенного мартенсита, в которой диспергирован выделившийся Nb. В качестве структуры, отличной от фазы отпущенного мартенсита, структура может содержать 5 об.% или менее дельта-феррита и 5 об.% или менее аустенита соответственно. Кроме того, с точки зрения обрабатываемости, содержание дельта-феррита может предпочтительно составлять 2 об.% или менее. Также с точки зрения постоянства прочности, содержание аустенита может предпочтительно составлять 2 об.% или менее. Благодаря такой структуре, можно создать стальную трубу с искомой высокой прочностью (предел текучести 95 кфунт/кв.дюйм или более) и высокой ударной прочностью (температура перехода от вязкого разрушения к хрупкому в испытании по Шарпи составляет -40ºС или ниже) и, в то же время, также с коррозионной стойкостью достаточной для нефтегазопромысловой трубы. Количество выделившегося Nb составляет 0,020 мас.% или более в пересчете на Nb. Когда количество выделившегося Nb менее 0,020 мас.%, выделение зерен карбида Сr М₂₃С₆ типа, который неблагоприятно влияет на ударную прочность, не может быть подавлено, так что ударная прочность понижается. Количество выделившегося Nb предпочтительно составляет 0,025 мас.% или более в пересчете на Nb. Стальная бесшовная труба для OCTG настоящего изобретения не содержит карбида Сr типа М₃С.The seamless steel pipe structure for the OCTG of the present invention mainly consists of a tempered martensite phase in which the liberated Nb is dispersed. As a structure different from the tempered martensite phase, the structure may contain 5 vol.% Or less delta ferrite and 5 vol.% Or less austenite, respectively. In addition, from the point of view of workability, the content of delta ferrite may preferably be 2 vol.% Or less. Also from the point of view of constancy of strength, the austenite content may preferably be 2 vol.% Or less. Due to this structure, it is possible to create a steel pipe with the desired high strength (yield strength 95 kp / sq. Inch or more) and high impact strength (the temperature of transition from viscous to brittle fracture in the Charpy test is -40 ° C or lower) and the same time, also with corrosion resistance sufficient for the oil and gas field pipe. The amount of released Nb is 0.020 wt.% Or more in terms of Nb. When the amount of Nb released is less than 0.020 wt.%, The precipitation of type Cr M ₂₃ C ₆ carbide grains, which adversely affects the impact strength, cannot be suppressed, so that the impact strength decreases. The amount of released Nb is preferably 0.025 wt.% Or more in terms of Nb. The seamless steel pipe for OCTG of the present invention does not contain Cr carbide type M ₃ C.

Здесь количество выделившегося Nb определяют таким образом, что проводят химический анализ электролитического остатка, полученного электролитическим извлечением, при использовании электролитического метода извлечения, получая таким образом количество Nb, содержавшегося в электролитическом остатке, и полученное количество Nb определяется как количество выделившегося Nb, содержавшееся в образце.Here, the amount of released Nb is determined in such a way that a chemical analysis of the electrolytic residue obtained by electrolytic extraction is carried out using the electrolytic extraction method, thereby obtaining the amount of Nb contained in the electrolytic residue, and the obtained amount of Nb is determined as the amount of released Nb contained in the sample.

Выделившийся Nb в основном образуется в виде карбида Nb или карбонитрида Nb. Выделившийся Nb представляет собой выделившийся материал сферической формы со средним размером частиц 3-15 нм.The released Nb is mainly formed as Nb carbide or Nb carbonitride. The released Nb is a released spherical material with an average particle size of 3-15 nm.

Далее описан способ производства бесшовной стальной трубы для OCTG настоящего изобретения. Используя бесшовную трубу из нержавеющей стали вышеуказанного состава в качестве исходного материала, применяют закалку и отпуск стальной бесшовной трубы. Кроме того, также при необходимости может быть применена правка формы деформированной стальной бесшовной трубы.The following describes a method of manufacturing a seamless steel pipe for OCTG of the present invention. Using a stainless steel seamless pipe of the above composition as a starting material, hardening and tempering of a seamless steel pipe is used. In addition, also if necessary, dressing of the shape of the deformed steel seamless pipe can be applied.

Хотя способ изготовления исходного материала вышеуказанной композиции в настоящем изобретении особенно не ограничен, предпочтительно, чтобы расплавленную сталь вышеуказанной композиции получали обычным известным способом плавки, например бессемеровским процессом, в электрической печи, вакуумной плавкой, в состоянии расплава формуется сырье для стальной трубы, например в виде заготовки обычным способом, например, непрерывной разливкой, разливкой в слиток или на обжимном стане. Затем эту стальную заготовку трубы нагревают и формуют в стальную бесшовную трубу желательного размера деформацией в горячем состоянии с использованием обычных технологических стадий Mannesmann-стана для прокатки труб на оправке или Mannesmann-стана для прокатки бесшовных труб на оправке, и стальная бесшовная труба используется в качестве заготовки. Стальная бесшовная труба может быть изготовлена горячей экструзией с применением метода прессования. Кроме того, после формования бесшовной стальной трубы, бесшовную стальную трубу желательно охладить до комнатной температуры со скоростью охлаждения, соответствующей охлаждению на воздухе или большей.Although the method of manufacturing the starting material of the above composition in the present invention is not particularly limited, it is preferable that the molten steel of the above composition is obtained by the usual known melting method, for example, the Bessemer process, in a state of melt, the raw material for the steel pipe is molded in the state of melt, for example in the form billets in the usual way, for example, by continuous casting, casting in an ingot or on a crimping mill. This steel billet is then heated and molded into a seamless steel pipe of the desired size by hot deformation using the conventional process steps of the Mannesmann mandrel mill or the Mannesmann mandrel mill and seamless steel tubing is used as the blank . Seamless steel pipe can be manufactured by hot extrusion using the pressing method. Furthermore, after forming the seamless steel pipe, it is desirable to cool the seamless steel pipe to room temperature with a cooling rate corresponding to air cooling or greater.

Заготовку (стальная бесшовная труба) сначала подвергают закалке.The billet (seamless steel pipe) is first quenched.

Закалка в настоящем изобретении заключается в обработке, при которой стальную бесшовную трубу повторно нагревают до температуры закалки до температуры А_с3 превращения или выше и затем стальную бесшовную трубу охлаждают до температурной зоны на 100ºС или ниже температуры закалки со скоростью охлаждения, соответствующей охлаждению на воздухе или большей. Благодаря такой закалке можно сформировать структуру исходного материала в виде тонкой мартенситной структуры. Когда температура нагрева закалки ниже температуры А_с3 превращения, температура бесшовной стальной трубы не может быть нагрета до зоны однофазного аустенита, так что достаточная мартенситная структура не может быть сформирована охлаждением после нагревания и, следовательно, не может быть обеспечена искомая прочность стальной бесшовной трубы (предел текучести: 95 кфунт/кв.дюйм или более). Соответственно, температура нагрева при закалке ограничена температурой А_с3 превращения или выше. Температура нагрева предпочтительно составляет 1000ºС или ниже.Quenching in the present invention consists in a treatment in which a steel seamless pipe is reheated to a quenching temperature to a conversion temperature A _c3 or higher, and then the seamless steel pipe is cooled to a temperature zone of 100 ° C or lower than the quenching temperature with a cooling rate corresponding to cooling in air or higher . Thanks to this hardening, it is possible to form the structure of the starting material in the form of a fine martensitic structure. When the quenching heating temperature is lower than the transformation temperature A _c3 , the temperature of the seamless steel pipe cannot be heated to the single-phase austenite zone, so that a sufficient martensitic structure cannot be formed by cooling after heating and, therefore, the desired strength of the seamless steel pipe cannot be ensured (limit yield strength: 95 kf / sq. inch or more). Accordingly, the heating temperature during quenching is limited by the transformation temperature A _c3 or higher. The heating temperature is preferably 1000 ° C or lower.

Далее охлаждение от температуры нагрева при закалке проводят до температурной зоны 100ºС или ниже со скоростью охлаждения, соответствующей охлаждению на воздухе или большей. Исходный материал, используемый в настоящем изобретении, легко закаливается, и, следовательно, когда исходный материал охлаждают до температурной зоны 100ºС или ниже со скоростью охлаждения, соответствующей охлаждению на воздухе, стальная бесшовная труба может приобрести достаточную структуру после закалки (мартенситная структура). Далее предпочтительно установить время выдерживания исходного материала при температуре закалки 10 минут или более с точки зрения гомогенного нагревания.Further, cooling from the heating temperature during quenching is carried out to a temperature zone of 100 ° C or lower with a cooling rate corresponding to cooling in air or greater. The starting material used in the present invention is easily quenched, and therefore, when the starting material is cooled to a temperature zone of 100 ° C or lower with a cooling rate corresponding to cooling in air, the seamless steel pipe can acquire a sufficient structure after quenching (martensitic structure). Further, it is preferable to set the holding time of the starting material at a quenching temperature of 10 minutes or more from the point of view of homogeneous heating.

Стальная бесшовная труба, которая прошла закалку, затем подвергается отпуску. В настоящем изобретении отпуск является важной обработкой для обеспечения превосходной низкотемпературной ударной прочности. При отпуске, выполняемом в настоящем изобретении, стальную бесшовную трубу нагревают до температуры отпуска, которая составляет 550ºС или более, и предпочтительно до температуры A_c1 превращения или ниже, нагревание предпочтительно проводят в течение 30 минут или более и после этого стальную бесшовную трубу охлаждают предпочтительно до комнатной температуры предпочтительно со скоростью охлаждения, соответствующей скорости охлаждения на воздухе или большей. Благодаря такому отпуску можно изготовить стальную бесшовную трубу, которая обладает и высокой прочностью YS 95 кфунт/кв.дюйм или более и превосходной низкотемпературной ударной прочностью vTrs -40ºС или ниже. Когда температура правки равна или выше температуры отпуска, структура меняется и, следовательно, остается только установить температуру при правке равной температуре отпуска или ниже, когда температура отпуска менее 550ºС. Соответственно, как описано далее, имеется тенденция в появлении неравномерности предела текучести YS. С другой стороны, когда температура отпуска превышает температуру A_c1 превращения, формируется аустенитная фаза и аустенитная фаза превращается в закаленный мартенсит во время охлаждения. Так как в закаленном мартенсите много подвижных дислокаций, когда закаленный мартенсит выделяется, предел текучести YS снижается. Далее, с точки зрения получения удовлетворительного мартенсита, предпочтительно выполнять охлаждение от температуры отпуска со скоростью охлаждения, соответствующей охлаждению на воздухе или большей.A seamless steel pipe that has been quenched and then tempered. In the present invention, tempering is an important treatment for providing excellent low temperature impact strength. In the tempering performed in the present invention, the seamless steel pipe is heated to a tempering temperature of 550 ° C. or more, and preferably to a conversion temperature A _c1 or lower, the heating is preferably carried out for 30 minutes or more, and then the seamless steel pipe is preferably cooled to room temperature, preferably with a cooling rate corresponding to or faster in air. Thanks to this tempering, it is possible to produce a seamless steel pipe that has both a high strength of YS 95 psi or more and an excellent low temperature impact strength of vTrs of -40 ° C or lower. When the dressing temperature is equal to or higher than the tempering temperature, the structure changes and, therefore, it remains only to set the temperature when dressing is equal to the tempering temperature or lower when the tempering temperature is less than 550 ° C. Accordingly, as described below, there is a tendency in the appearance of non-uniformity of the yield strength YS. On the other hand, when the tempering temperature exceeds the transformation temperature A _c1 , an austenitic phase is formed and the austenitic phase turns into quenched martensite during cooling. Since in quenched martensite there are many mobile dislocations, when quenched martensite is released, the yield strength YS decreases. Further, from the point of view of obtaining satisfactory martensite, it is preferable to perform cooling from the tempering temperature with a cooling rate corresponding to cooling in air or greater.

Далее в настоящем изобретении, при необходимости может быть применена правка стальной бесшовной трубы для правки формы деформированной стальной трубы после отпуска. Предпочтительно выполнять правку в температурной зоне 450ºС или выше. Когда температура правки менее 450ºС, при обработке возникают локальные напряжения в стальной трубе во время выполнения правки так, что имеется тенденция возникновения неоднородности в механических свойствах и, в частности, пределе текучести YS. Соответственно, при выполнении правки, правку проводят в пределах температурной зоны 450ºС или выше. Здесь желательная неоднородность (ΔYS) предела текучести YS в настоящем изобретении составляет 15 МПа или менее.Further, in the present invention, if necessary, straightening of the seamless steel pipe can be applied to straighten the shape of the deformed steel pipe after tempering. It is preferable to carry out dressing in a temperature zone of 450 ° C or higher. When the dressing temperature is less than 450 ° C, during processing, local stresses arise in the steel pipe during the dressing, so that there is a tendency for heterogeneity in the mechanical properties and, in particular, the yield strength YS. Accordingly, when editing, the editing is carried out within the temperature zone of 450 ° C or higher. Here, the desired heterogeneity (ΔYS) of the YS yield strength in the present invention is 15 MPa or less.

Стальную бесшовную трубу, изготовленную вышеуказанным способом, формуют в бесшовную трубу из мартенситовой нержавеющей стали вышеуказанного состава и структуры, с высокой прочностью с пределом текучести 95 кфунт/кв.дюйм или более (655 МПа или более), с превосходной низкотемпературной ударопрочностью с температурой перехода от вязкого разрушения к хрупкому vTrs -40ºC или ниже по испытанию Шарпи и дополнительно достаточной коррозионной стойкостью в качестве нефтегазопромысловой трубы.A seamless steel pipe made by the above method is molded into a martensitic stainless steel seamless pipe of the above composition and structure, with high strength with a yield strength of 95 kp / square inch or more (655 MPa or more), with excellent low temperature impact resistance with a transition temperature of ductile fracture to brittle vTrs -40ºC or lower according to Charpy test and additionally sufficient corrosion resistance as an oil and gas field pipe.

ОсуществлениеExercise

Расплавленную сталь состава, представленного в таблице 1, дегазируют, затем формуют заготовки (размер: 207 мм Ø) способом непрерывной разливки и используют в качестве стальных заготовок трубы. Эти заготовки стальной трубы нагревают, формуют в трубы горячей обработкой по технологии фирмы Mannesmann и затем трубы охлаждают на воздухе для получения бесшовных стальных труб (внешний диаметр 177,8 мм Ø × толщина стенки 12,65 мм).The molten steel of the composition shown in Table 1 is degassed, then blanks (size: 207 mm Ø) are formed by continuous casting and used as steel pipe blanks. These steel pipe blanks are heated, formed into pipes by hot working according to Mannesmann technology, and then the pipes are cooled in air to obtain seamless steel pipes (outer diameter 177.8 mm Ø × wall thickness 12.65 mm).

Образцы (стальные трубы) выбирают из полученных бесшовных стальных труб, применяют закалку и отпуск и необязательно применяют правку к образцам (стальные трубы) в условиях, представленных в таблице 2 и таблице 3.Samples (steel pipes) are selected from the resulting seamless steel pipes, hardening and tempering are applied, and optionally dressing is applied to the samples (steel pipes) under the conditions shown in Table 2 and Table 3.

Образцы для электролитического извлечения отбирают из образцов (стальные трубы), к которым дополнительно применяли закалку, отпуск и необязательно правку. Используя выбранный образец для электролитического извлечения, определяют количество Nb, содержавшегося в полученном электролитическом остатке, и принимают за количество выделившегося Nb, содержавшегося в образце.Samples for electrolytic extraction are taken from samples (steel pipes), to which quenching, tempering, and optionally dressing were additionally applied. Using the selected sample for electrolytic extraction, determine the amount of Nb contained in the obtained electrolytic residue, and take the amount of released Nb contained in the sample.

Далее из образца (стальные трубы), к которому применены закалка и отпуск, и необязательно правка, получают образец в виде полосы, по стандарту API 5CT, и проводят испытание на растяжение образца в виде полосы, определяя таким образом прочностные характеристики (предел текучести YS, предел прочности TS) образца в виде полосы. На образце (стальная труба), к которому применена правка, определяют увеличение ΔYS предела текучести YS. Испытание на растяжение выполняют на стальных трубах, не прошедших правку, изготовленных в тех же условиях за исключением правки, получая таким образом прочностные характеристики (предел текучести YS, предел прочности TS) образца в виде полосы. Увеличение ΔYS предела текучести YS при правке вычисляют по следующей формуле:Next, from the sample (steel pipes), to which quenching and tempering, and optionally dressing, are applied, a strip-shaped sample is obtained according to API 5CT, and a tensile test of the strip-shaped sample is carried out, thereby determining the strength characteristics (yield strength YS, tensile strength TS) of the strip sample. On the sample (steel pipe) to which the dressing is applied, the increase ΔYS of the yield strength YS is determined. The tensile test is performed on non-straightened steel pipes manufactured under the same conditions except for straightening, thereby obtaining strength characteristics (yield strength YS, tensile strength TS) of the sample in the form of a strip. The increase ΔYS yield strength YS when editing is calculated by the following formula:

ΔYS=(YS стальной трубы после правки) - (YS стальной трубы без правки).ΔYS = (YS steel pipe after straightening) - (YS steel pipe without straightening).

Далее образец с V-образным надрезом (толщина: 10 мм) отбирают из образцов, к которым применены закалка и отпуск и необязательно правка в соответствии с условиями JIS Z 2242. Образцы с V-образным надрезом подвергают испытанию на ударную вязкость по Шарпи, в котором определяют температуру перехода vTrs и оценивают ударную прочность.A V-notch specimen (thickness: 10 mm) is then taken from samples to which quenching and tempering are applied and optionally dressing in accordance with JIS Z 2242. V-notch specimens are subjected to a Charpy impact test in which determine the transition temperature vTrs and evaluate the impact strength.

Далее готовят образец для коррозионных испытаний толщиной 3 мм, шириной 30 мм и длиной 40 мм, механической обработкой образцов и проводят коррозионные испытания на образце.Next, prepare a sample for corrosion testing with a thickness of 3 mm, a width of 30 mm and a length of 40 mm, machining the samples and carry out corrosion tests on the sample.

Коррозионные испытания выполняют так, что образец погружают в контрольный раствор: 20% водный раствор NaCl (температура контрольного раствора: 80ºС в атмосфере газообразного CO₂ под давлением 30 атмосфер), выдерживаемый в автоклаве, и продолжительность испытаний составляет 1 неделю (168 ч). После коррозионных испытаний измеряют вес образца и скорость коррозии вычисляют на основе снижения веса до и после коррозионных испытаний.Corrosion tests are performed so that the sample is immersed in a control solution: 20% aqueous NaCl solution (temperature of the control solution: 80 ° C in an atmosphere of gaseous CO ₂ under a pressure of 30 atmospheres), maintained in an autoclave, and the test duration is 1 week (168 h). After corrosion tests, the weight of the sample is measured and the corrosion rate is calculated based on the weight loss before and after the corrosion tests.

Полученный результат испытаний представлен в таблице 4 и таблице 5.The obtained test result is presented in table 4 and table 5.

Все примеры настоящего изобретения (стальные трубы №4-13, 18-23, 29 и 30) являются бесшовными трубами из мартенситной нержавеющей стали, которые демонстрируют достаточную коррозионную стойкость, с высокой прочностью с YS 95 кфунт/кв.дюйм или более (655 МПа или более) и превосходной низкотемпературной ударной прочностью vTrs -40ºС или менее, и допускают горячую правку при температуре 450ºС или более, так что увеличение предела текучести небольшое и разница ΔYS среднего YS небольшая (15 МПа или менее), даже при применении правки. С другой стороны, в примерах сравнения (стальные трубы №1-3, 14-17, 24-28), которые не входят в настоящее изобретение, наблюдается недостаточная прочность (YS: менее 95 кфунт/кв.дюйм) или низкотемпературная ударная прочность низкая (vTrs превышающая -40ºС), так что не могут быть достигнуты искомая высокая прочность и искомая высокая ударопрочность. Кроме того, увеличение предела текучести (ΔYS превышает 15 МПа) после правки возрастает.All examples of the present invention (steel pipes No. 4-13, 18-23, 29 and 30) are seamless martensitic stainless steel pipes that exhibit sufficient corrosion resistance, with high strength, with YS 95 kPi / sq. Inch or more (655 MPa or more) and an excellent low temperature impact strength of vTrs of -40 ° C or less, and allow hot dressing at a temperature of 450 ° C or more, so that the increase in yield strength is small and the difference ΔYS of average YS is small (15 MPa or less), even when applying dressing. On the other hand, in the comparison examples (steel pipes No. 1-3, 14-17, 24-28), which are not included in the present invention, insufficient strength is observed (YS: less than 95 kPi / square inch) or low temperature impact strength is low (vTrs exceeding -40ºС), so that the desired high strength and the desired high impact resistance cannot be achieved. In addition, the increase in yield strength (ΔYS exceeds 15 MPa) after dressing increases.

Claims

1. A seamless tube for the oil and gas industry made of martensitic stainless steel, which has a strength with a yield strength of 95 kp / square inch (655 MPa) or more and an increased low-temperature impact strength at which the transition temperature from viscous fracture to brittle vTrs in an impact test Charpy viscosity is -40 ° C or lower, while the seamless pipe is made of a composition that contains, wt.%: 0.020% or less C, 10-14% Cr, 3% or less Ni, 0.03-0, 2% Nb, 0.05% or less N, Fe and inevitable impurities - the rest, and which has a structure where the amount of Nb released is 0.020% or more in terms of Nb.

2. A seamless pipe for the oil and gas industry made of martensitic stainless steel, which has a strength with a yield strength of YS 95 kPi / sq. Inch (655 MPa) or more and an increased low-temperature impact strength at which the transition temperature from viscous to brittle fracture vTrs in a test Charpy impact strength is -40 ° C or lower, while the seamless pipe is made of a composition that contains, wt.%: 0.020% or less C, 1.0% or less Si, 0.1-2.0% Mn , 0.020% or less P, 0.010% or less S, 0.10% or less Al, 10-14% Cr, 3% or less Ni, 0.03-0.2% Nb, 0.05% or less of N, Fe and unavoidable impurities are the rest, and which has a structure where the amount of Nb released is 0.020% or more in terms of Nb.

3. Seamless pipe for the oil and gas industry from martensitic stainless steel according to claim 1 or 2, in which the content of said Nb in the composition is such that the following condition (1) is met for C, Al and N:

where C, Nb, N, Al is the content of the corresponding elements in wt.%.

4. Seamless pipe for the oil and gas industry from martensitic stainless steel according to one of claims 1 or 2, in which the composition additionally contains, wt.%, One or two features selected from the group consisting of (A) and (B):
(A) one or two kinds of elements selected from 2.0% or less Cu and 2.0% or less Mo;
(B) one, two or more kinds of elements selected from 0.20% or less V, 0.10% or less Ti and 0.005% or less B.

5. Seamless pipe for the oil and gas industry from martensitic stainless steel according to claim 3, in which the composition additionally contains, wt.%, One or two features selected from the group consisting of (A) and (B):
(A) one or two kinds of elements selected from 2.0% or less Cu and 2.0% or less Mo;
(B) one, two or more kinds of elements selected from 0.20% or less V, 0.10% or less Ti and 0.005% or less B.

6. A method of manufacturing a seamless steel pipe from martensitic stainless steel for the oil and gas industry, which includes hardening, in which a seamless steel pipe from stainless steel for the oil and gas industry, made from a composition that contains, wt.%: 0,020% or less C, 10- 14% Cr, 3% or less Ni, 0.03-0.2% Nb, 0.05% or less N, Fe and unavoidable impurities - the rest is heated at a temperature of quenching equal to the temperature A _c3 conversion or higher, and then cooled from quenching temperature to a temperature range of 100 ° C or less from Stu cooling corresponding to cooling in air or larger, and carry leave, which follows the quenching and in which the seamless tube is heated at a tempering temperature equal to 550 ° C or more and A _c1 transformation temperature or below and is cooled.

7. A method of manufacturing a seamless steel pipe from martensitic stainless steel for the oil and gas industry, which includes: hardening, in which a seamless steel pipe from stainless steel for the oil and gas industry, made from a composition that contains, wt.%: 0,020% or less C, 1 , 0% or less Si, 0.1-2.0% Mn, 0.020% or less P, 0.010% or less S, 0.10% or less Al, 10-14% Cr, 3% or less Ni, 0 , 03-0,2% Nb, 0,05% or less N, Fe and unavoidable impurities - the rest, heated at a quenching temperature equal to A _c3 transformation temperature or higher and then cooled t quench temperature to a temperature range of 100 ° C or less at a cooling rate corresponding to cooling in air or larger, and carry leave, which follows the quenching and in which the seamless tube is heated at a tempering temperature of 550 ° C or more and a temperature of A _c1 transformation or lower and cool.

8. A method of manufacturing a seamless steel pipe from martensitic stainless steel for the oil and gas industry according to one of claims 6 to 7, in which the content of said Nb in the composition is such that the following condition (1) is fulfilled for C, Al and N:

where C, Nb, N, Al is the content of the corresponding elements in wt.%.

9. A method of manufacturing a seamless steel pipe from martensitic stainless steel for the oil and gas industry according to one of claims 6 to 7, in which the composition further comprises, wt.%: One or two features selected from the group consisting of (A) and (B ):
(A) one or two kinds of elements selected from 2.0% or less Cu and 2.0% or less Mo;
(B) one, two or more kinds of elements selected from 0.20% or less V, 0.10% or less Ti and 0.005% or less B.

10. A method of manufacturing a seamless steel pipe from martensitic stainless steel for the oil and gas industry according to claim 8, in which the composition further comprises, wt.%: One or two features selected from the group consisting of (A) and (B):
(A) one or two kinds of elements selected from 2.0% or less Cu and 2.0% or less Mo;
(B) one, two or more kinds of elements selected from 0.20% or less V, 0.10% or less Ti and 0.005% or less B.

11. A method of manufacturing a seamless steel pipe from martensitic stainless steel for the oil and gas industry according to one of claims 6 to 7, in which dressing is carried out in the temperature range of 450 ° C. or more during cooling after said vacation.

12. A method of manufacturing a seamless steel pipe from martensitic stainless steel for the oil and gas industry of claim 8, in which dressing is carried out in the temperature range of 450 ° C or more during cooling after the specified vacation.

13. A method of manufacturing a seamless steel pipe from martensitic stainless steel for the oil and gas industry according to claim 9, in which dressing is carried out in the temperature range of 450 ° C or more during cooling after the specified vacation.

14. A method of manufacturing a seamless steel pipe from martensitic stainless steel for the oil and gas industry of claim 10, in which dressing is carried out in the temperature range of 450 ° C or more during cooling after the specified vacation.

15. Seamless pipe for the oil and gas industry from martensitic stainless steel, manufactured by the method according to claim 11, in which, after editing, the increase in AYS of the yield strength of steel is 15 MPa or less.

16. Seamless pipe for the oil and gas industry from martensitic stainless steel, manufactured by the method according to item 12, in which, after editing, the increase in AYS of the yield strength of steel is 15 MPa or less.

17. Seamless pipe for the oil and gas industry from martensitic stainless steel, manufactured by the method according to item 13, in which, after editing, the increase in AYS of the yield strength of steel is 15 MPa or less.

18. Seamless pipe for the oil and gas industry from martensitic stainless steel, manufactured by the method according to 14, in which, after editing, the increase in AYS of the yield strength of steel is 15 MPa or less.