[发明专利]双相不锈钢钢材和双相不锈钢钢管

说明书

技术领域

本发明涉及在含有氯化物、硫化氢、二氧化碳等腐蚀性物质的环境(以下称为腐蚀环境)中使用的双相不锈钢钢材和双相不锈钢钢管。

背景技术

不锈钢钢材是在腐蚀环境下会自然形成被称为钝态皮膜的以Cr的氧化物为主体的稳定的表面皮膜，显现出耐腐蚀性的材料。特别是由铁素体相和奥氏体相构成的双相不锈钢钢材相对于奥氏体系不锈钢钢、铁素体系不锈钢钢来说，强度特性优异，耐点蚀性和耐应力腐蚀裂纹性良好。因为有这样的特征，所以双相不锈钢钢材以脐带缆、海水淡化工厂、LNG气化器等海水环境的结构材料为代表，被作为油井管、各种化学工厂等腐蚀性严重的环境的结构材料使用。

但是，使用环境中大量含有氯化物(氯化物离子)等的腐蚀性物质时，存在以双相不锈钢钢材中的夹杂物、钝态皮膜的缺陷等为起点，在双相不锈钢钢材上发生局部腐蚀的所谓点蚀的情况。另外，在双相不锈钢钢材的间隙部分存在的情况是，氯化物离子等的腐蚀性物质在间隙内部浓缩而成为更严酷的腐蚀环境，此外在间隙外部与内部之间形成氧浓差电池，间隙内部的局部腐蚀被进一步促进，发生所谓的间隙腐蚀。此外，点蚀、间隙腐蚀等局部腐蚀在大部分情况下会成为应力腐蚀裂纹(SCC)的起点，从安全性的观点出发，要求进一步提高耐腐蚀性，特别是耐局部腐蚀特性。

特别是在用于石油和天然气的挖掘的油井管材料中，近年来，更深层的油井和气井的开发推进，曝露在比以往更高温，且大量含有硫化氢、二氧化碳、氯化物等腐蚀性物质的环境中的情况变多，因此，就要求有比以往更优异的耐腐蚀性。

不锈钢的耐点蚀性，已知设Cr量(质量％)为[Cr]，Mo量(质量％)为[Mo]，W量(质量％)为[W]，N量(质量％)为[N]时，由[Cr]+3.3[Mo]+16[N]所计算的点蚀指数PRE(Pitting Resistance Equivalent)表示，在含有W时，由[C]+3.3([Mo]+0.5[W])+16[N]所计算的PREW表示，如果增多Cr、Mo、N的含量，则能够得到优异的耐点蚀性。在通常的双相不锈钢中以使PRE(或PREW)为35以上的方式，此外在超级双相不锈钢中以使之为40以上的方式调整Cr、Mo、N、W添加量。另外，已知Cr、Mo、N的含量的增加，也有助于耐间隙腐蚀性的提高。

例如，在专利文献1中，公开有一种通过Cr、Mo、N、W的含量的控制，PREW为40以上的耐腐蚀性优异的双相不锈钢。另外，在专利文献2中，公开有一种耐腐蚀性和热加工性优异的双相不锈钢，其除了控制Cr、Mo、W、N的含量以外，还控制B、Ta的含量。在专利文献3中公开有一种耐腐蚀性和热加工性优异的双相不锈钢，其除了控制Cr、Mo、W、N的含量以外，还控制Ti、V、Nb、Ta、Zr、B等的含量。

在专利文献4中，特别地认为Cr和N对于耐间隙腐蚀性的提高有效，从而提出一种既可减少会使成本上升的Ni，耐间隙腐蚀性和耐胀出成形性又优异的双相系不锈钢。在专利文献5中，公开有一种添加Cu、A1，并控制O、S、Ca量，而使耐间隙腐蚀性提高的双相系不锈钢。

在专利文献6中，为了减少对热加工性和耐腐蚀性造成不良影响的钢中的硫化物系夹杂物，在真空熔解炉中使用CaO坩埚和CaO-CaF₂-Al₂O₃系的炉渣，使S量减低至3ppm以下。

在专利文献7中公开有一种双相不锈钢，作为控制作为点蚀的起点的氧化物系夹杂物的技术，控制氧化物系夹杂物中的Ca和Mg的合计含量，并控制S含量，此外调整了夹杂物形态、密度。并且，在专利文献7中公开有一种双相不锈钢，在不溶性的Al氧化物中含有一定量以上的Ca、Mg、S的物质会成为局部腐蚀起点，因此，通过最恰当地组合还原处理时的炉渣碱度、铸桶中的脱氧温度与时间、铸造后的总加工率，来控制上述夹杂物的大小和个数，抑制局部腐蚀的发生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开平5-132741号公报

专利文献2：日本国特开平8-170153号公报

专利文献3：日本国特开昭61-157626号公报

专利文献4：日本国特开2006-200035号公报

专利文献5：日本国特开昭63-157838号公报

专利文献6：日本国特开平3-291358号公报

专利文献7：国际公开第2005/014872号

发明要解决的课题