Ni-Cr合金材料以及使用其的油井用无缝管的制作方法_2

文档序号:9932347阅读:来源:国知局
性。
[0036] 然而,即便使用专利文献1~4W及专利文献6中提出的合金,也存在如下现状:在 进行冷加工使0.2%耐力提高至965MPaW上的情况下,在溫度超过200°C那样的高溫区域, 依然不能确保包含硫化氨的腐蚀环境下的良好的耐应力腐蚀裂纹性。
[0037] 进而,即便是奥氏体系的Ni-Cr合金,在进行冷加工使0.2%耐力提高至965MPaW 上的情况下,初性(耐冲击特性)也必然降低。因此,在制品搬送时或者使用中也能设想制品 破损的情况。
[0038] 需要说明的是,专利文献3中提出的合金的情况,有时也为了避免Mn与P的共偏析, P的含量限制为W质量%计为0.030% W下。然而,由于W质量%计包含3.0~15.0%的Mn, 即便将P的含量限制为0.030% W下,也存在难W避免Mn与P共偏析的情况。并且,产生Mn与P 的共偏析时,产生初性的降低,因此为了高强度化而进行强冷加工的情况下,例如,如上所 述,很有可能在制品搬送时带来阻碍。
[0039] 此外,专利文献5中提出的合金的情况下,为了高强度化而进行加工度高的冷加工 的情况下,存在伴随延展性W及初性的降低的问题。进而,上述的合金的情况,尽管W质 量%计包含1.0~6.0%、优选为2.0~6.0%、更优选为3.0~6.0%、极其优选为4.0~6.0% 的Mn,但对于P的含量完全没有考虑。因此,即便在冷加工量低的情况下,也难W避免由Mn与 P的共偏析导致的初性的显著降低。此外,专利文献5的合金特别是在进行强冷加工而将 0.2%耐力提高至965MPaW上的情况下,不是能够稳定确保在包含硫化氨的腐蚀环境下、溫 度超过20(TC那样的高溫区域中的良好的耐应力腐蚀裂纹性的合金。
[0040] 此外,专利文献7的不诱钢中,并未考虑冷加工。换言之,专利文献7中,对于进行强 冷加工而将0.2%耐力提高到965MPa W上的情况下,在高溫的腐蚀环境下,可W稳定地确保 良好的耐应力腐蚀裂纹性的合金成分没有记载。
[0041] 此外,在专利文献8的奥氏体合金中,为了将0.2%耐力提高至lj965MPaW上,而需要 含有N,但在专利文献8中没有对于N含量的记载。此外,专利文献8中,对于可W实现965MPa W上的高强度,并且在高溫的腐蚀环境下发挥优异的耐腐蚀性的合金组成并未言及。
[0042] 本发明是鉴于上述现状而成的,因此其目的在于,提供可W防止伴随高强度化的 热加工性、耐腐蚀性W及初性的降低的Ni-Cr合金材料W及使用其的油井用无缝管。更详细 而言,本发明的目的在于提供热加工性W及初性优异并且耐腐蚀性(更具体而言,在溫度超 过200°C那样的高溫下而且在包含硫化氨的环境下的耐应力腐蚀裂纹性)也优异,屈服强度 (0.2 %耐力)为965MPa W上的高强度Ni-化合金材料W及使用其的油井用无缝管。
[00创用于解决问题的方案
[0044] 本发明人等为了解决前述的问题,首先,使用W W往所提出的Ni-Cr合金材料为基 础,对化学组成进行各种调整的Ni-Cr合金材料,实施为了提高屈服强度(0.2%耐力)的基 础性的调查。其结果可W确认下述(a)~(e)的事项。
[0045] (a)为了使Ni-Cr合金材料的屈服强度增加,有力的手段是提高冷加工率、使合金 材料的位错密度增加、或者使其N含量、尤其是W固溶状态的N含量增加。
[0046] (b)另一方面,大量地含有N的情况下,不仅初性而且热加工性也降低。因此,例如 制管等制品加工时,难W避免产生大量的瑕疵。此外,大量地含有N的情况下,即便在烙体化 后,也存在在组织中残存Cr氮化物的情况。该情况下,在高溫并且高压硫化氨环境下的耐腐 蚀性显著地降低。
[0047] (C)为了抑制热加工性的降低,有效的是阻止在900°C附近引起的S向晶界的偏析。
[0048] (d)即便通过冷加工来增加位错密度,也导致合金材料的初性降低。
[0049] (e) W往提出的那样的不含氮的Ni-Cr合金材料的情况下,提高冷加工率而使 0.2%耐力成为965MPaW上时,不能确保在200°C下的包含硫化氨的环境下的耐应力腐蚀裂 纹性。
[0050] 接着,本发明人等为了抑制特别是含有氮的材料中的低溫区域下的热加工性降低 W及提高冷加工率而高强度化时的初性降低,施加了各种研究。其结果,得到下述(f)~化) 的见解。
[0051] (f)仅为W往的基于化和/或Mg的脱硫,则难W稳定地抑制低溫区域下的热加工性 的降低。另一方面,REM具有与Ca或者Mg同等或其W上的脱硫作用,但容易被氧化。因此,作 为用于脱硫的元素,单独含有REM时,不能发挥足够的脱硫效果,难W稳定地抑制在低溫区 域下的热加工性的降低。
[0052] (g)通过使REM与化和/或Mg复合含有来进行脱硫,从而能够稳定地抑制在低溫区 域下的热加工性的降低。
[0053] 化)其中,含有REM的情况下,夹杂物的量变多,因此若提高冷加工率来进行高强度 化,则合金材料的初性降低变得显著。
[0054] 因此,本发明人等施加更详细的研究的结果,明确了下述(i)的重要事实。
[0055] (i)将N含量调整到特定的范围,与化和/或Mg复合而含有REM的情况下,可W稳定 地抑制在低溫区域的热加工性的降低,而且,能够实现具备高强度、在低溫区域的良好初 性、W及包含硫化氨的高溫环境下的优异的耐应力腐蚀裂纹性的Ni-Cr合金。具体而言,存 在具备965MPaW上的0.2%耐力、-10°C下的冲击值超过63J/cm 2运样良好的低溫初性(耐冲 击特性)、W及在溫度超过200°C那样的高溫并且包含硫化氨的环境下优异的耐应力腐蚀裂 纹性的Ni-化合金。运样的合金在化学组成的基础上,位错密度满足特定的条件。
[0056] 本发明是基于上述的内容而完成的,其主旨在于下述示出的Ni-Cr合金材料W及 使用其的油井用无缝管。
[0化7] (1)-种Ni-Cr合金材料,其具有下述化学组成:W质量%计51:0.0 l~0.5 %、Mn: 0.01% W上且不足1.0%、〇!:0.Ol % W上且不足1.0%、Ni :48% W上且不足55%、吐:22~ 28%、Mo:5.6% W上且不足7.0%、N:0.04~0.16%、sol.Al:0.03~0.20%、REM:0.01~ 0.074%、胖:0%^上且不足8.0%和(:〇:0~2.0%、
[0化引 Ca和Mg的巧中W上:总计为0.0003~0.0 l %、
[0化9] 11、佩、2巧0¥的巧中^上:总计为0~0.5%、^及
[0060] 余量为化W及杂质,
[0061] 杂质中的(:、?、5和0为。0.03%^下、口:0.03%^下、5:0.001%^下^及0:0.01% W下,
[0062] 进而,位错密度满足下述式子。
[006;3] 7.0X1〇15<p<2.7X 1〇16-2.67 X 10" X REM( % )
[0064] 所述的式子中,P意味着单位为m 2的位错密度、REM( % )意味着W质量%计的REM含 量。
[0065] (2)根据上述(1)所述的Ni-Cr合金材料,其中,W质量%计含有0.1% W上且不足 8.0%的胖。
[0066] (3)根据上述(1)或(2)所述的Ni-Cr合金材料,其中,W质量%计含有总计为0.01 ~0.5%的Ti、Nb、Zr和V的1种W上。
[0067] (4)根据上述(1)~(3)中任一项所述的Ni-Cr合金材料,其中,W质量%计含有 0.01 ~2.0%的 Co。
[0068] (5)-种油井用无缝管,其由上述(1)~(4)中任一项所述的Ni-化合金材料形成。
[0069] 发明的效果
[0070] 本发明的Ni-Cr合金材料的热加工性W及初性(耐冲击特性)优异。此外,本发明的 Ni-Cr合金材料的屈服强度(0.2 %耐力)即便为965MPa W上的高强度,在溫度超过200°C的 高溫、而且包含硫化氨的环境下的、W耐应力腐蚀裂纹性为代表的耐腐蚀性也优异。因此, 本发明的Ni-化合金材料可W适宜地用作高强度的油井用无缝管的原材料。
【附图说明】
[0071] 图1为示出在实施例中使用的合金中,由于REM的含量与位错密度的变化而使屈服 强度W及初性变化的样子的图,将表2的结果总结于图中。其中,在实施例中使用的合金之 中,对于合金1~5W及8~13,REMW外的至少巧中元素的含量在本发明的范围外,并且,对于 合金6,热加工性自身劣化、不进行初性等的评价,因此运些合金的结果排除在外。需要说明 的是,图中的直线表示P = 2.7 X 1〇16-2.67 X 10" X [REM( % )]。
【具体实施方式】
[0072] W下,对于本发明的各要件进行详细说明。需要说明的是,各元素的含量的"%"意 味着"质量%"。
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