Ni-Cr合金材料以及使用其的油井用无缝管的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明设及Ni-Cr合金材料W及使用其的油井用无缝管（seamless oil COiinhy 化bular goods)。更详细而言，本发明设及热加工性W及耐冲击特性优异并且耐腐蚀性(其 中，在溫度超过200°C那样的高溫下、而且在包含大量的硫化氨的环境下的耐应力腐蚀裂纹 性)也优异的、高强度Ni-化合金材料W及使用其的油井用无缝管。
[0002] 本说明书中的"高强度"是指屈服强度(0.2%耐力）为965MPa(140ksi似上。需要 说明的是，"油井管（oil counhy Uibular goods)"是指例如，如JIS 60203(2009)的编号 3514的。油井用钢管（steel pipe for oil well casing, tubing and 化illing)"的定义 栏中所记载的那样，为油井或气井的挖掘、原油或天然气的采取等中使用的壳体、管道、W 及钻管的总称。"油井用无缝管"为例如可W用于油井或气井的挖掘、原油或天然气的采取 等的无缝管。
【背景技术】
[0003] 伴随近年来的原油价格的高涨，推进在更高深度且严苛的腐蚀环境下的油井W及 天然气井的开发。伴随在运样的严苛的环境下的石油W及天然气的采掘，在该采掘等中使 用的油井管也要求高强度且优异的耐腐蚀性。
[0004] 在石油W及天然气中，包含二氧化碳(C〇2)、硫化氨化S)、W及氯化物离子(CD等 腐蚀性物质。因此，石油或天然气的采掘中所使用的油井管的材料对于运些腐蚀性物质要 求优异的耐腐蚀性。其中，在为150°C W上的高溫并且包含多至IatmW上的硫化氨的环境 下，油井管的主要腐蚀要素为应力腐蚀裂纹。因此，在高溫、并且包含硫化氨的环境下所使 用的油井管的材料要求高耐应力腐蚀裂纹性。
[0005] 进而，石油W及天然气的需求高，带来用于采掘它们的油井W及气井的高深度化 W及高溫化。相对于运样的井中所使用的油井管的材料，在维持对于二氧化碳、硫化氨、W 及氯化物离子的耐腐蚀性的同时要求高强度化。因此，近年来，对于具备屈服强度(0.2%耐 力)为965MPaW上的高强度的高强度油井管的需求也变大。
[0006] 对于不能应用低合金钢、马氏体系不诱钢W及双相不诱钢的如上述那样严苛的腐 蚀环境，尝试使用如在专利文献1~3中所公开的那样的Ni-化合金材料。
[0007] 例如，专利文献1的油井管用合金中，将Ni W及Cr的含量调整到特定的范围，并且 将Cr( % )+10Mo( % )+抓（％ ) W及Mo( % ) + (1/2)W( % )的值调整到特定的范围。专利文献1中 公开了：根据上述的合金，即便为冷加工材料，若溫度为150°CW下，贝柯W确保在"也S-C02-C1-"环境下的耐应力腐蚀裂纹性。此外，专利文献1中公开了 W质量％计在0.05~0.30%的 范围内含有N、并且在固溶化处理后进行冷加工，从而能够实现965MPaW上的0.2%耐力。 [000引专利文献2的油井管用合金中，将Ni W及Cr的含量调整到特定的范围，并且将Cr (%)+1010(%)+抓（％似及齡（％) + (1/2)胖（％)的值调整到特定的范围。专利文献2中公开 了：根据上述的合金，即便为冷加工材料，也可W确保在腐蚀性极强的巧2S-C化-Cr"环境 下、尤其是在150°C W下的恶劣环境下的耐应力腐蚀裂纹性。此外，专利文献2中公开了 W质 量％计在0.05~0.25%的范围内含有N、并且与固溶化处理后的冷加工W及时效处理的并 用，从而可W实现965MPaW上的0.2%耐力。
[0009] 专利文献3的油井管用合金中，将Mn、Ni W及Cr的含量调整到特定的范围，并且将 (1/2)1〇(%)+化（％)、吐（％)+1〇(%) + (1/2)胖（％似及齡（％) + (1/2)胖（％)的值调整到特 定的范围。专利文献3中公开了：根据上述的合金，即便为冷加工材料，也可W确保在腐蚀性 极强的巧2S-C化-Cr"环境下、尤其是在150°C W下的恶劣环境下的耐应力腐蚀裂纹性。此 夕h专利文献3中公开了 W质量％计在0.1~0.4 %的范围内含有N，与固溶化处理后的冷加 工的并用，从而可W实现940MPa程度的0.2 %耐力。
[0010] 需要说明的是，如上述的专利文献1~3那样增加 N的含量而进行强化的情况，容易 产生合金的热加工性降低的问题。因此，专利文献1~3公开了 W质量％计将S的含量减低至 0.0007% W下、或含有化、Mg、Ti或稀±元素（W下，称为"REM")来改善热加工性的技术。
[00川专利文献4的高Cr-高Ni合金材料中，将化、Ni W及化的含量调整到特定的范围，并 且将化+0.4(M0-1.4)2的值调整到特定的范围。专利文献4中公开了：根据上述的合金，即便 在实施25%的冷加工，使0.2%耐力成为861~964]?化（87.75~98.284旨'/111111 2)的所谓 "側ksi级"的强度水平的情况下，也可W在"出s-c〇2-cr'的腐蚀环境下确保良好的耐应力 腐蚀裂纹性。
[0012] 需要说明的是，专利文献4中还公开了 W质量％计将S的含量减低至0.0007% W 下、或含有化、Mg或REM来改善热加工性的技术。
[0013] 此外，专利文献5中公开了将灯、化、1〇、111、^及加勺含量调整到特定的范围，并且 含有Mg、CaW及Ce等元素，从而在酸性环境W及海水环境下具有优异的耐腐蚀性，热加工性 也优异的超奥氏体不诱钢。
[0014] 专利文献6的化-化合金材料中，将Cu、Ni、化、Mo、N、AlW及REM的含量调整到特定 的范围、并且将N( % ) XP( % )/REM( % )的值调整到特定的范围。专利文献6中公开了 ：根据 上述的合金材料，可W确保良好的热加工性，并且即便在实施W截面减少率计为40%的冷 社而具有941~1176M化的较高的0.2%耐力的情况下，在包含出S、Cr等的腐蚀环境下、在溫 度177°C下，也可W确保良好的耐应力腐蚀裂纹性。
[0015] 专利文献7中公开了使用将化、Ni、Si、Mn、C、N、Mo、S、B、P、W及0的含量调整到特定 的范围的合金的不诱钢的制造方法。专利文献7中记载了上述的不诱钢的强度W及耐应力 腐蚀裂纹性优异。
[0016] 专利文献8中公开了将(：、51、]?11、吐、化、]\1〇、1^曰、41、化、0、？、^及5的含量调整到特 定的范围的奥氏体合金。专利文献8中记载了上述的奥氏体合金在硫化氨的存在的环境下 具有高裂纹抵抗。
[0017] 现有技术文献 [0018]专利文献
[0019] 专利文献1:日本特开昭57-203735号公报
[0020] 专利文献2:日本特开昭57-207149号公报
[0021] 专利文献3:日本特开昭58-210155号公报
[0022] 专利文献4:日本特开平11-302801号公报
[0023] 专利文献5:日本特表2005-509751号公报
[0024] 专利文献6:日本特开2009-84668号公报 [00巧]专利文献7:日本特开平1-262048号公报 [00%] 专利文献8:日本特开昭63-274743号公报 [0027]非专利文献
[002引非专利文献1:中岛孝一等:CAMP-ISIJ、17(2004)、396
[00巧]非专利文献2:G.K.Williamson and W.H.化 11 :Acta Metall.、1(1953)、22
[0030]非专利文献 3:H.M.Rietveld:J.Appl.Cryst.、2(1969)、65
【发明内容】
[00川发明要解决的问题
[0032] 若使用前述的专利文献IW及2中所公开的合金，则即便0.2%耐力为965MPaW上， 在溫度为150°C W下的情况下、在包含硫化氨的腐蚀环境下，也可W确保良好的耐应力腐蚀 裂纹性。
[0033] 此外，若使用前述的专利文献3中所公开的合金，则若0.2%耐力为940MPa左右，即 便在包含硫化氨的腐蚀环境下、在溫度为150°C W下的情况下，也可W确保良好的耐应力腐 蚀裂纹性。
[0034] 进而，若使用前述的专利文献4中所公开的合金，则确实在0.2%耐力为861~ 964MPa的所谓"125ksi级"的强度水平的情况下，即便在包含硫化氨的腐蚀环境下，也可W 确保良好的耐应力腐蚀裂纹性。而且，Mo的含量W质量％计为1.5% W下的情况下，热加工 性显著地改善、即便应用曼内斯曼制管法也可W没有任何问题地制作制品管。
[0035] 同样地若使用前述的专利文献6中所公开的合金，则确实即便在包含硫化氨的腐 蚀环境下，若溫度为177°CW下，贝卿便在具有965MPaW上的较高的0.2%耐力的情况下，也 可W确保良好的耐应力腐蚀裂纹