[发明专利]不锈钢和油井用不锈钢材

说明书

本发明提供耐腐蚀性和低温韧性优异的不锈钢。不锈钢以质量％计含有Cr：15.5～18.0％，以满足式(1)的范围含有选自由Mo和W组成的组中的1种或2种。基体组织以体积率计具有：40～80％的回火马氏体相、10～50％的铁素体相和1～15％的奥氏体相。将以100倍的倍率拍摄基体组织而得到的显微组织图像配置于xy坐标系，以灰度表示1024×1024的各像素时，用式(2)定义的β为1.55以上。1.0≤Mo+0.5W≤3.5(1)此处，Mo、W是以质量％表示的Mo、W的含量。

技术领域

本发明涉及不锈钢，特别是涉及油井用不锈钢材。

背景技术

一直以来，在油井环境下，广泛使用有马氏体系不锈钢。以往的油井环境含有二氧化碳气体(CO₂)和/或氯离子(Cl^-)。含有13质量％左右的Cr的马氏体系不锈钢(以下，称为13％Cr钢)在这样的以往的油井环境下具有优异的耐腐蚀性。

近年来，源自原油价格的高涨而深层油井的开发推进。深层油井的深度较深。而且，深层油井的腐蚀性高，为高温。更具体而言，深层油井含有高温的腐蚀性气体。腐蚀性气体含有CO₂和/或Cl^-，进而，也有含有硫化氢气体的情况。高温下的腐蚀反应比常温下的腐蚀反应激烈。因此，深层油井中使用的油井用钢要求比13％Cr钢还高的强度和耐腐蚀性。

此处，二相不锈钢的Cr含量高于13％Cr钢。因此，二相不锈钢具有比13％Cr钢高的耐腐蚀性。二相不锈钢例如为含有22％的Cr的22％Cr钢、含有25％的Cr的25％Cr钢等。然而，二相不锈钢含有大量合金元素因此昂贵。因此，寻求具有比13％Cr钢还高的耐腐蚀性、比二相不锈钢还廉价的不锈钢。

根据该要求提出了一种不锈钢，其含有15.5～18％的Cr，在高温的油井环境下具有高的耐腐蚀性。日本特开2005-336595号公报(专利文献1)提出了一种不锈钢管，其具有高强度，在230℃的高温环境下具有耐二氧化碳气体腐蚀性。该钢管的化学组成如下：含有15.5～18％的Cr、1.5～5％的Ni和1～3.5％的Mo，满足Cr+0.65Ni+0.6Mo+0.55Cu-20C≥19.5，进而，满足Cr+Mo+0.3Si-43.5C-0.4Mn-Ni-0.3Cu-9N≥11.5。该钢管的金相组织含有10～60％的铁素体相和30％以下的奥氏体相，余量由马氏体相构成。

国际公开第2010/050519号(专利文献2)提出了一种不锈钢管，其为在200℃的高温二氧化碳气体环境下具有耐腐蚀性，进而，在通过暂时停止原油或气体的回收而使油井或气井的环境温度降低的情况下也具有高的抗硫化物应力腐蚀裂纹性的不锈钢管。该钢管的化学组成如下：含有超过16％～18％的Cr、超过2％～3％的Mo、1～3.5％的Cu和3～低于5％的Ni，满足[Mn]×([N]-0.0045)≤0.001。该钢管的金相组织以体积率计含有：10～40％的铁素体相和10％以下的残留奥氏体相，余量为马氏体相。

国际公开第2010/134498号(专利文献3)提出了一种在高温环境下具有优异的耐腐蚀性、在常温下具有优异的耐SSC性的高强度的不锈钢。该钢的化学组成如下：含有超过16％～18％的Cr、1.6～4.0％的Mo、1.5～3.0的Cu和超过4.0～5.6％的Ni，满足Cr+Cu+Ni+Mo≥25.5，满足-8≤30(C+N)+0.5Mn+Ni+Cu/2+8.2-1.1(Cr+Mo)≤-4。该钢的金相组织含有：马氏体相、10～40％的铁素体相和残留奥氏体相，铁素体相分布率高于85％。