 JFE スチール株式会社 1)スチール研究所主任研究員 2)知多製所 商品技術部主任部員 3)知多製所 製部主任部員 17Cr Stainless Seamless OCTG ``UHP 17CR'' with High Corrosion Resistance at High Temperature and at High CO 2 Pressure; Yasuhide Ishiguro, Takeshi Suzuki, Tetsu Nakahashi, Kazutoshi Ishikawa and Hideo Sato (JFE Steel Corporation). 2012年10月31日受理  ま て り あ Materia Japan 第52巻第 3 号(2013) 高温・高 CO 2 ガス環境で優れた耐食性を有する シームレス17Cr ステンレス油井用鋼管 UHP 17CR 石 黒 康 英 1) 鈴 木 健 史 1) 中橋 哲 2) 石 川 和 俊 3) 佐 藤 秀 雄 2) . は じ め に 世界的にエネルギー需要が増え，石油・天然ガスの開発 は，これまで以上に，深井戸化かつ酷化した腐食環境へ挑 戦する方向へ向かっている．シームレス油井管材料には，こ うした使用環境に十分に対応できるよう期待されている． 具体的には，耐 CO 2 腐食に強い材料，および，H 2 S が含 まれた環境での耐 SSC 性を有し，高強度を有する材料が求 められている．もはや汎用的になってきた 13Cr マルテン サイト系ステンレス(API 13Cr)では対応できない井戸も増 加し (1) ，改良型 13Cr マルテンサイト系ステンレス(Mod 13Cr) (2)(3) でも使用に耐えない環境が目立つようになった． その上位鋼種の，15Cr マルテンサイト系ステンレス鋼管 (UHP 15CR)も開発され，用され始めている (4) ． しかしながら，年々，腐食環境が厳しくなり，つまり，高 温，高 CO 2 分圧，高塩化物イオン濃度の条件が厳しくなる 条件下では，これらの材料でも十分に対応できない環境が増 えてきている．そのため，22Cr 以上の 2 相ステンレス， Ni 基合金を提案せざるをえない状況も多くなっている．こ れらの材料は，汎用的なシームレス圧延技術であるマンネン マン穿孔法では製が困難であることが多い．また，マルテ ンサイトを含まないため，110 ksi 級( YS758 MPa ～)， 125 ksi 級(YS862 MPa～)強度を実現するには，焼入焼戻 プロセス(QT)では実現できず，冷牽(冷間にて外径縮径加工 および減肉・肉厚を均質化)して強度を増加させる必要があ る．そのため，これらの材料の需要は限定されたものになっ ている． この解決策として，UHP 15CR よりも厳しい腐食環境 で使用可能なシームレス油井用鋼管の開発を目標に，耐食性 の向上を図り，冷牽なしでの 110 ksi 級，125 ksi 級の高強 度化を検討した．17Cr 成分を主とした材料開発により， この両立を図ることに成功したので紹介する． . 開発のコンセプト UHP 15CR よりも苛酷な腐食環境で利用可能な鋼材が 必要となっており，この特性を凌駕すると共に，冷牽無しで 高強度化を実現するため，マルテンサイト主体の組織の作り みが目標になる．具体的な開発ターゲットは以下のりで ある．   YS≧110 ksi 級(≧758 MPa)   製方法冷牽なしで YS を実現する (マンネスマン穿孔法，および QT プロセスで製可 能とする)   組織マルテンサイト主体の組織とする   高 CO 2 腐食での使用限界温度＞200° C(CO 2 分圧 10 MPa)   耐 SSC 性pH 4～4.5(H 2 S 分圧 0.01 MPa)にて SSC 無し 本開発の課題は，UHP 15CR をもとに成分の最化を 図るとしても，従来の延長線上の成分設計を実質的に使えな い点である．これまで実施してきた耐食性向上の手段は，製 性を確保しつつ，不動態皮膜の改良を図るに際し，Cr 当 量，Ni 当量も，共に増量してきた歴史に立っている．図 に示すように，このまま，Cr 当量，Ni 当量を増量すると， SUS329J3L, J4L(順に 22Cr, 25Cr)のような 2 相ステンレス 鋼と同様に，焼入れ・焼戻しプロセス(以下では QT と略す) では作りみができず，冷牽無しという目標が成しえない． よって，図 1 の UHP 15CR に対して，新開発材 UHP 17CR では，右下向きの方向性を成分設計の主体とした．つ まり，フェライト安定元素の Cr, Mo の増量を図って不動態 皮膜を安定させると共に，オーステナイト安定元素の Ni を 減量してオーステナイトが主体な組織にならないように工夫 した．一方で，耐 CO 2 腐食性および耐 SSC 性の低下は，W