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公開番号2024148631
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-18
出願番号2023061948
出願日2023-04-06
発明の名称鋼材
出願人日本製鉄株式会社
代理人アセンド弁理士法人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20241010BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】110ksi級の降伏強度と、-100℃の極低温環境における優れた破壊靭性とを両立する鋼材を提供する。
【解決手段】本開示による鋼材は、質量%で、C:0.15～0.45%、Si:0.05～1.00%、Mn:0.05～1.00%、P:0.030%以下、S:0.0050%以下、Al:0.005～0.100%、Cr:0.30～1.50%、Mo:0.40～2.00%、Ti:0.002～0.020%、Nb:0.002～0.100%、V:0.05～0.30%、B:0.0005～0.0040%、N:0.0100%以下、O:0.0040%以下、及び、残部がFe及び不純物からなり、降伏強度が758～862MPa未満であり、鋼材中において、長径が5.0μm以上のAl酸化物の個数密度が30個/200mm²未満であり、長径が5.0μm以上のSi酸化物の個数密度が5個/200mm²以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
鋼材であって、
質量％で、
Ｃ：０．１５～０．４５％、
Ｓｉ：０．０５～１．００％、
Ｍｎ：０．０５～１．００％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．００５０％以下、
Ａｌ：０．００５～０．１００％、
Ｃｒ：０．３０～１．５０％、
Ｍｏ：０．４０～２．００％、
Ｔｉ：０．００２～０．０２０％、
Ｎｂ：０．００２～０．１００％、
Ｖ：０．０５～０．３０％、
Ｂ：０．０００５～０．００４０％、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｏ：０．００４０％以下、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
Ｗ：０～０．５０％、
Ｃａ：０～０．０１００％、
Ｍｇ：０～０．０１００％、
Ｚｒ：０～０．０１００％、
希土類元素：０～０．０１００％、及び、
残部がＦｅ及び不純物からなり、
降伏強度が７５８～８６２ＭＰａ未満であり、
前記鋼材中において、
質量％で、Ａｌ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上のＡｌ酸化物の個数密度が、３０個／２００ｍｍ
2
未満であり、
質量％で、Ａｌ含有量が２０％未満であり、Ｓｉ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物の個数密度が、５個／２００ｍｍ
2
以下である、
鋼材。
続きを表示（約 270 文字）【請求項２】
請求項１に記載の鋼材であって、
Ｃｕ：０．０１～０．５０％、
Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
Ｗ：０．０１～０．５０％、
Ｃａ：０．０００１～０．０１００％、
Ｍｇ：０．０００１～０．０１００％、
Ｚｒ：０．０００１～０．０１００％、及び、
希土類元素：０．０００１～０．０１００％からなる群から選択される１元素以上を含有する、
鋼材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の鋼材であって、
前記鋼材は継目無鋼管である、
鋼材。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は鋼材に関し、さらに詳しくは、ＣＯ
2
貯留技術に用いられる鋼材に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、地上での二酸化炭素（ＣＯ
2
）の濃度上昇が世界的に問題となっている。そのため、ＣＯ
2
の排出を抑制する取り組みが進められてきている。このようなＣＯ
2
の排出を抑制する取り組みの中で、特に、ＣＣＵＳが注目されてきている。
【０００３】
ＣＣＵＳは、ＣａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅＣａｐｔｕｒｅ，ＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＳｔｏｒａｇｅの略称である。すなわち、ＣＣＵＳは、ＣＯ
2
の回収、利用、及び、貯留の３つの技術を含む。このうち、ＣＯ
2
を貯留する技術として、発電所や工場等の産業施設から排出されたＣＯ
2
を回収し、枯渇油井にＣＯ
2
を圧入して貯留する技術が注目されてきている。
【０００４】
このようなＣＯ
2
貯留技術に用いられる鋼材には、たとえば、１１０ｋｓｉ級（１１０～１２５ｋｓｉ未満、つまり、７５８～８６２ＭＰａ未満）の降伏強度が求められる。これまでに、１１０ｋｓｉ以上の降伏強度を有する鋼材が、国際公開第２０１５／１９０３７７号（特許文献１）、国際公開第２０１６／０３８８０９号（特許文献２）、及び、国際公開第２０１７／１４９５７２号（特許文献３）に提案されている。
【０００５】
特許文献１に開示される鋼材は、低合金油井用鋼管であって、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．１５％以上０．３０％未満、Ｓｉ：０．０５～１．００％、Ｍｎ：０．０５～１．００％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ａｌ：０．００５～０．１００％、Ｏ：０．００５％以下、Ｎ：０．００７％以下、Ｃｒ：０．１０％以上１．００％未満、Ｍｏ：１．０％超２．５％以下、Ｖ：０．０１～０．３０％、Ｔｉ：０．００２～０．００９％、Ｎｂ：０～０．０５０％、Ｂ：０～０．００５０％、Ｃａ：０～０．００５０％、残部：Ｆｅ及び不純物であり、式（Ｍｏ／Ｃｒ≧２．０）を満たす。この鋼材はさらに、ＡＳＴＭＥ１１２に準拠した旧オーステナイト粒の結晶粒度番号が７．０以上であり、２００ｎｍ以上の円相当径を持つセメンタイトが母相１００μｍ
2
あたり５０個以上存在し、Ｍ
2
Ｃ型の合金炭化物の数密度が２５個／μｍ
2
以上であり、降伏強度が７５８ＭＰａ以上である。この鋼材によれば、１１０ｋｓｉ（７５８ＭＰａ）以上の降伏強度と、優れた耐硫化物応力腐食割れ性とを有する、と特許文献１には開示されている。
【０００６】
特許文献２に開示される鋼材は、油井用高強度継目無鋼管であって、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．２０～０．５０％、Ｓｉ：０．０５～０．４０％、Ｍｎ：０．３～０．９％、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．００５～０．１％、Ｎ：０．００８％以下、Ｃｒ：０．６～１．７％、Ｍｏ：０．４～１．０％、Ｖ：０．０１～０．３０％、Ｎｂ：０．０１～０．０６％、Ｂ：０．０００３～０．００３０％、Ｏ：０．００３０％以下を含有し、残部：Ｆｅ及び不可避的不純物からなる。この鋼材はさらに、焼戻マルテンサイト相を体積率で９５％以上とし、旧オーステナイト粒が粒度番号で８．５以上である組織を有し、鋼管の内面から１／４ｔ位置（ｔ：管厚）を中心に、電子線マイクロアナライザーによる各元素の面分析を行って得られた偏析部含有量と平均含有量との比であるＸ
M
を用いて定義される、偏析度指数Ｐｓ（＝８．１（Ｘ
Si
＋Ｘ
Mn
＋Ｘ
Mo
）＋１．２Ｘ
P
）が６５未満であり、降伏強度が７５８ＭＰａ以上である。この鋼材は、降伏強度が７５８ＭＰａ以上を有し、耐硫化物応力腐食割れ性に優れる、と特許文献２に開示されている。
【０００７】
特許文献３に開示される鋼材は、油井用低合金高強度厚肉継目無鋼管であって、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．２５～０．３１％、Ｓｉ：０．０１～０．３５％、Ｍｎ：０．５５～０．７０％、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．００１％以下、Ｏ：０．００１５％以下、Ａｌ：０．０１５～０．０４０％、Ｃｕ：０．０２～０．０９％、Ｃｒ：０．８～１．５％、Ｍｏ：０．９～１．６％、Ｖ：０．０４～０．１０％、Ｎｂ：０．００５～０．０５％、Ｂ：０．００１５～０．００３０％、Ｔｉ：０．００５～０．０２０％、Ｎ：０．００５％以下、を含有し、Ｎ含有量に対するＴｉ含有量の比の値（Ｔｉ／Ｎ）が３．０～４．０であり、残部：Ｆｅ及び不可避的不純物からなる。この鋼材はさらに、管長手直交断面全厚でのＭｏ偏析度１．５以上となる測定点の累積度数率が１％以下であり、応力－歪曲線における０．４％歪時の応力に対する０．７％歪時の応力の比の値が１．０２以下であり、肉厚４０ｍｍ以上、かつ、降伏強度が７５８ＭＰａ以上である。この鋼材によれば、７５８ＭＰａ以上の降伏強度を有しつつ、優れた耐硫化物応力腐食割れ性を示す、と特許文献３には開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
国際公開第２０１５／１９０３７７号
国際公開第２０１６／０３８８０９号
国際公開第２０１７／１４９５７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、枯渇油井にＣＯ
2
を圧入する際、圧入効率を高めるために、ＣＯ
2
ガスを圧縮及び昇圧して超臨界状態にする場合がある。一方、ＣＯ
2
が漏洩した場合、超臨界状態から気体となったＣＯ
2
ガスは、圧力の急激な低下により温度が急激に低下する。この場合、環境の温度が通常をはるかに下回り、－８０℃以下にまで低下する可能性もあり得る。そのため、このような二酸化炭素の貯留技術への適用が想定された鋼材には、高強度だけでなく、－８０℃以下、具体的には－１００℃の極低温環境における破壊靭性も求められる。一方、上記特許文献１～３では、－１００℃の極低温環境における破壊靭性について、何ら検討されていない。
【００１０】
本開示の目的は、１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）の降伏強度と、－１００℃の極低温環境における優れた破壊靭性とを両立する鋼材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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