JP2006519313A - 海水装置に使用する2相ステンレス鋼 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はステンレス鋼に関し、さらに具体的にはフェライト−オーステナイト母相と高耐食性とを有し、良好な組織安定性と熱間加工性とが組み合わされた2相ステンレス鋼に関し、特に2相ステンレス鋼は、40〜65vol%のフェライト含有量と、以前から可能であることが分かっていたよりもさらに塩化物含有環境の用途にさらに適切な材料耐食性を与える良くバランスした化学組成と、を有する。
海での油生産においては、穴が海底から油層まで掘り下げられる。原油の流れの制御のため、さらにこの原油を使用可能な製品または半製品に処理して精製する装置への輸送のため、海底に装置が配備される。海底のこの装置には、その他のものの中で採掘、圧力及び流速などを制御する弁、及び化学物質を油田に注入可能にするパイプ継手がある。さらに、原油が凝固して製造パイプの中で望ましくない停止を避ける目的で、注入のためにメタノールが使用される。
PRE=%Cr+3.3%Mo+16%N
各元素のパーセント数字はwt%を示す。
PREW=%Cr+3.3(%Mo+0.5%W)+16%N
これは、EP0545753に記載するように、例えば、一般的に改良された腐食特性を有する2相ステンレス鋼に関する。
性質 要求 UNS S32750 UNS S32906 UNS S32654 UNS S32001
本発明の合金
PRE 最小46 42.5 42 55 22
引張Rp0.2の 720 550 650 430 450
降伏点(N/mm2)
孔食CPT:℃ >90℃ 50 50 >95 <20
隙間腐食 60℃ 35 35 60 <20
CCT:℃
組織安定性 最大0.5% 良 良 良 良
のσ相
製造 従来技術で 良 良 良 良
溶接可
したがって、本発明の目的は、改良された機械的性質と組み合わせされた高い耐食性を有するとともに、一般的な腐食及び例えば塩化物含有環境のような局部腐食に対して要求される高い耐性が要求される環境での使用が最も適していて、良好な機械的性質を有する2相ステンレス合金を提供することである。
C:0を越え最大0.03%
Si:最大0.5%
Mn:0〜3.0%
Cr:24.0〜30.0%
Ni:4.9〜10.0%
Mo:3.0〜5.0%
N:0.28〜0.5%
B:0〜0.0030%
S:最大0.010%
Co:0〜3.5%
W:0〜3.0%
Cu:0〜2.0%
Ru:0〜0.3%
Al:0〜0.03%
Ca:0〜0.010%
且つ不可避的不純物とFeからなる残部を有する。
系統的な改良作業が驚くべきことを示した。すなわち、良好に釣り合わされた元素Cr、Mo、Ni、N、Mn及びCoによって、フェライト及びオーステナイト中に最適に分布した元素を得ることができ、材料中に無視しうる程度のシグマ相のみを有する優れた耐食性材料を可能にする。またこの材料は、溶接無しのパイプ対して押し出し加工が可能である良好な加工性が得られる。良好な組織安定性とともに高耐食性との組み合わせを得るために、この材料においては非常に狭い組み合わせが必要である。したがって、本発明の合金は、重量%で次の組成を有する。
Si:最大0.5%
Mn:0〜3.0%
Cr:24.0〜30.0%
Ni:4.9〜10.0%
Mo:3.0〜5.0%
N:0.28〜0.5%
B:0〜0.0030%
S:最大0.010%
Co:0〜3.5%
W:0〜3.0%
Cu:0〜2.0%
Ru:0〜0.3%
Al:0〜0.03%
Ca:0〜0.010%
且つ通常の不純物と添加物とFeとからなる残部を有し、フェライト含有量が40〜65Vol%である。
合金化元素の影響を次に記載する。
与えられたPREの数または値は、明白に定義されていなくても、PREW式にしたがい計算された値である。
この実施例にしたがう実験室的チャージは、丸棒に熱間鍛造された170kgのインゴットである研究室的鋳物によって作られた。同じものが、棒状(丸棒ならびに平坦な棒)に熱間押し出し加工され、この試験材料は丸棒から採取された。さらに、平坦な棒は冷間圧延が行なわれる前に熱処理され、その後追加試験材料が採取された。この工程は、材料の技術的観点から、例えば、冷間加工が続けられる押出し加工法による継ぎ目なしパイプの製造のような、大規模な製造の代替と考える。表2は第1のバッチのこれらの実験室的なチャージの組成を示す。
チャージ Mn Cr Ni Mo W Co V La Ti N
605193 1.03 27.90 8.80 4.00 0.01 0.02 0.04 0.01 0.01 0.36
605195 0.97 27.90 9.80 4.00 0.01 0.97 0.55 0.01 0.35 0.48
605197 1.07 28.40 8.00 4.00 1.00 1.01 0.04 0.01 0.01 0.44
605178 0.91 27.94 7.26 4.01 0.99 0.10 0.07 0.01 0.03 0.44
605183 1.02 28.71 6.49 4.03 0.01 1.00 0.04 0.01 0.04 0.28
605184 0.99 28.09 7.83 4.01 0.01 0.03 0.54 0.01 0.01 0.44
605187 2.94 27.74 4.93 3.98 0.01 0.98 0.06 0.01 0.01 0.44
605153 2.78 27.85 6.93 4.03 0.01 0.02 0.06 0.02 0.01 0.34
605182 0.17 23.48 7.88 5.75 0.01 0.05 0.04 0.01 0.10 0.26
チャージ 加熱温度 シグマの品質(vol%) Tmaxσ
605193 1100℃、5分 7.5% 1016
605195 1150℃、5分 32% 1047
605197 1100℃、5分 18% 1061
605178 1100℃、5分 14% 1038
605183 1050℃、5分 0.4% 997
605184 1100℃、5分 0.4% 999
605187 1050℃、5分 0.3% 962
605153 1100℃、5分 3.5% 1032
605182 1100℃、5分 2.0% 1028
チャージ PREα PREγ PREα/PREγ PRE CPT℃ CPT℃ CPT℃
改良ASTM G48C,6% NACL(600mv)
G48C Green FeCl3 SEC
605193 51.3 49.0 0.9552 46.9 90/90 64
605195 51.5 48.9 0.9495 48.7 90/90 95
605197 53.3 53.7 1.0075 50.3 90/90 >95 >95
605178 50.7 52.5 1.0355 49.8 75/80 94
605183 48.9 48.9 1.0000 46.5 85/85 90 93
605184 48.9 51.7 1.0573 48.3 80/80 72
605187 48.0 54.4 1.1333 48.0 70/75 77
605153 49.6 51.9 1.0464 48.3 80/85 85 90
605182 54.4 46.2 0.8493 46.6 75/70 85 62
SAF2507 39.4 42.4 1.0761 41.1 70/70 80 95
SAF2906 39.6 46.4 1.1717 41.0 60/50 75 75
チャージ 温度 Rp0.2 Rp0.1 Rm A5 Z
(Mpa) (Mpa) (Mpa) (%) (%)
605193 RT 652 791 916 29.7 38
100℃ 513 646 818 30.4 36
200℃ 511 583 756 29.8 36
605195 RT 671 773 910 38.0 66
100℃ 563 637 825 39.3 68
200℃ 504 563 769 38.1 64
605197 RT 701 799 939 38.4 66
100℃ 564 652 844 40.7 69
200℃ 502 577 802 35.0 65
605178 RT 712 828 925 27.0 37
100℃ 596 677 829 31.9 45
200℃ 535 608 763 27.1 36
605183 RT 677 775 882 32.4 67
100℃ 560 642 788 33.0 59
200℃ 499 578 737 29.9 52
605184 RT 702 793 915 32.5 60
100℃ 569 657 821 34.5 61
200℃ 526 581 774 31.6 56
605187 RT 679 777 893 35.7 61
100℃ 513 628 799 38.9 64
200℃ 505 558 743 35.8 58
605153 RT 715 845 917 20.7 24
100℃ 572 692 817 29.3 27
200℃ 532 611 749 23.7 31
605182 RT 627 754 903 28.4 43
100℃ 493 621 802 31.8 42
チャージ 焼鈍 冷却 衝撃抵抗 焼鈍 冷却 衝撃抵抗
(℃/分) (ジュール) (℃/分) (ジュール)
605193 1100/20 大気 35 1100/20 水 35
605195 1150/20 水 223
605197 1100/20 水 254 1130/20 水 259
605178 1100/20 大気 62 1100/20 水 234
605183 1050/20 大気 79 1050/20 水 244
605184 1100/20 水 81 1100/20 水 78
605187 1050/20 大気 51 1100/20 大気 95
605153 1100/20 大気 50 1100/20 水 246
605182 1100/20 大気 22 1100/20 水 324
チャージ 析出保護ガス、Ar(99.99%)
605193 HAZ:良
605195 HAZ:大量のTiN及びσ相
605197 HAZ:小量のδ粒中のCr2N、しかしながら多くない
605178 HAZ:δ粒中のCr2N、その他は良
605183 HAZ:良
605184 HAZ:良
605187 HAZ:溶融する粒界に相当近いCr2N、さらに遠く析出なし
605153 HAZ:良
605182 HAZ:TiN並びに装飾された粒界δ/デルタ
以下の実施例においては、この化学組成は、最適化学組成を見つける目的で製造さられたさらに追加の実験室的チャージを示す。上記のチャージは、実施例1に示された結果から、良好な組織安定性と並びに高い耐食性を有するこれらのチャージの性質を基に改良された。表8の全てのチャージは、本発明にしたがう化学組成を含み、チャージ1〜8は統計的な実験計画に含まれ、一方チャージeからnは、本発明範囲内の追加の実験室的チャージの化学組成を示す。
チャージ Mn Cr Ni Mo W Co Cu Ru B N
1 605258 1.1 29.0 6.5 4.23 1.5 0.0018 0.46
2 605249 1.0 28.8 7.0 4.23 1.5 0.0026 0.38
3 605259 1.1 29.0 6.8 4.23 0.6 0.0019 0.45
4 605260 1.1 27.5 5.9 4.22 1.5 0.0020 0.44
5 605250 1.1 28.8 7.6 4.24 0.6 0.0019 0.40
6 605251 1.0 28.1 6.5 4.24 1.5 0.0021 0.38
7 605261 1.0 27.8 6.1 4.22 0.6 0.0021 0.43
8 605252 1.1 28.4 6.9 4.23 0.5 0.0018 0.37
e 605254 1.1 26.9 6.5 4.8 1.0 0.0021 0.38
f 605255 1.0 28.6 6.5 4.0 3.0 0.0020 0.31
g 605262 2.7 27.6 6.9 3.9 1.0 1.0 0.0019 0.36
h 605263 1.0 28.7 6.6 4.0 1.0 1.0 0.0020 0.40
i 605253 1.0 28.8 7.0 4.16 1.5 0.0019 0.37
j 605266 1.1 30.0 7.1 4.02 0.0018 0.38
k 605269 1.0 28.5 7.0 3.97 1.0 1.0 0.0020 0.45
l 605268 1.1 28.2 6.6 4.0 1.0 1.0 1.0 0.0021 0.43
m 605270 1.0 28.8 7.0 4.2 1.5 0.1 0.0021 0.41
n 605267 1.1 29.3 6.5 4.23 1.5 0.0019 0.38
チャージ 相 Cr Mn Ni Mo W Co Cu N
605258 フェライト 29.8 1.3 4.8 5.0 1.4 0.11
オーステナイト 28.3 1.4 7.3 3.4 1.5 0.60
605249 フェライト 29.8 1.1 5.4 5.1 1.3 0.10
オーステナイト 27.3 1.2 7.9 3.3 1.6 0.53
605259 フェライト 29.7 1.3 5.3 5.3 0.5 0.10
オーステナイト 28.1 1.4 7.8 3.3 0.58 0.59
605260 フェライト 28.4 1.3 4.4 5.0 1.4 0.08
オーステナイト 26.5 1.4 6.3 3.6 1.5 0.54
605250 フェライト 30.1 1.3 5.6 5.1 0.46 0.07
オーステナイト 27.3 1.4 8.8 3.4 0.53 0.52
605251 フェライト 29.6 1.2 5.0 5.2 1.3 0.08
オーステナイト 26.9 1.3 7.6 3.5 1.5 0.53
605261 フェライト 28.0 1.2 4.5 4.9 0.45 0.07
オーステナイト 26.5 1.4 6.9 3.3 0.56 0.56
605252 フェライト 29.6 1.3 5.3 5.2 0.42 0.09
オーステナイト 27.1 1.4 8.2 3.3 0.51 0.48
605254 フェライト 28.1 1.3 4.9 5.8 0.89 0.08
オーステナイト 26.0 1.4 7.6 3.8 1.0 0.48
605255 フェライト 30.1 1.3 5.0 4.7 2.7 0.08
オーステナイト 27.0 1.3 7.7 3.0 3.3 0.45
605262 フェライト 28.8 3.0 5.3 4.8 1.4 0.9 0.08
オーステナイト 26.3 3.2 8.1 3.0 0.85 1.1 0.46
605263 フェライト 29.7 1.3 5.1 5.1 1.3 0.91 0.07
オーステナイト 27.8 1.4 7.7 3.2 0.79 1.1 0.51
605253 フェライト 30.2 1.3 5.4 5.0 1.3 0.09
オーステナイト 27.5 1.4 8.4 3.1 1.5 0.48
605266 フェライト 31.0 1.4 5.7 4.8 0.09
オーステナイト 29.0 1.5 8.4 3.1 0.52
605269 フェライト 28.7 1.3 5.2 5.1 1.4 0.9 0.11
オーステナイト 26.6 1.4 7.8 3.2 0.87 1.1 0.52
605268 フェライト 29.1 1.3 5.0 4.7 1.3 0.91 0.84 0.12
オーステナイト 26.7 1.4 7.5 3.2 0.97 1.0 1.2 0.51
605270 フェライト 30.2 1.2 5.3 5.0 1.3 0.11
オーステナイト 27.7 1.3 8.0 3.2 1.4 0.47
605267 フェライト 30.1 1.3 5.1 4.9 1.3 0.08
オーステナイト 27.8 1.4 7.6 3.1 1.8 0.46
チャージ α含有量 合計PREW PREα PREγ PREα/REγ CPT℃、グリーン
デスの温度
605258 48.2 50.3 48.1 49.1 1.021 65/70
605249 59.8 48.9 48.3 46.6 0.976 75/80
605259 49.2 50.2 48.8 48.4 0.991 75/75
605260 53.4 48.5 46.1 47.0 1.019 75/80
605250 53.6 49.2 48.1 46.9 0.974 95/80
605251 54.2 48.2 48.1 46.9 0.976 90/80
605261 50.8 48.6 45.2 46.3 1.024 80/70
605252 56.6 48.2 48.2 45.6 0.946 80/75
605254 53.2 48.8 48.5 46.2 0.953 90/75
605255 57.4 46.9 46.9 44.1 0.940 90/80
605262 57.2 47.9 48.3 45.0 0.931 70/85
605263 53.6 49.7 49.8 47.8 0.959 80/75
605253 52.6 48.4 48.2 45.4 0.942 85/75
605266 62.6 49.4 48.3 47.6 0.986 70/65
605269 52.8 50.5 49.6 46.9 0.945 80/90
605268 52.0 49.9 48.7 47.0 0.965 85/75
605270 50.0 49.2 48.5 45.7 0.944 80/85
605267 59.8 49.3 47.6 45.4 0.953 60/65
チャージ CPT平均 CCT平均 RP0.12RT RmRT ART ZRT
605258 84 68 725 929 40 73
605249 74 78 706 922 38 74
605259 90 85 722 928 39 73
605260 93 70 709 917 40 73
605250 89 83 698 923 38 75
605251 95 65 700 909 37 74
605261 93 78 718 918 40 73
605252 87 70 704 909 38 74
605254 93 80 695 909 39 73
605255 84 65 698 896 37 74
605262 80 83 721 919 36 75
605263 83 75 731 924 37 73
605253 96 75 707 908 38 73
605266 63 78 742 916 34 71
605269 95 90 732 932 39 73
605268 75 85 708 926 38 73
605270 95 80 711 916 38 74
605267 58 73 759 943 34 71
チャージ シグマ相 Cr Mo W Co Cu N Ru
605249 1 28.8 4.23 1.5 0.38
605250 2 28.8 4.24 0.6 0.40
605251 1 28.1 4.24 1.5 0.38
605252 1 28.4 4.23 0.5 0.37
605253 1 28.8 4.16 1.5 0.37
605254 1 26.9 4.80 1.0 0.38
605255 1 28.6 4.04 3.0 0.31
605258 2 29.0 4.23 1.5 0.46
605259 1 29.0 4.23 0.6 0.45
605260 1 27.5 4.22 1.5 0.44
605261 2 27.8 4.22 0.6 0.43
605262 4 27.6 3.93 1.0 1.0 0.36
605263 5 28.7 3.96 1.0 1.0 0.40
605266 1 30.0 4.02 0.38
605267 1 29.3 4.23 1.5 0.38
605268 2 28.2 3.98 1.0 1.0 1.0 0.43
605269 3 28.5 3.97 1.0 1.0 0.45
605270 3 28.8 4.19 1.5 0.41 0.1
チャージ 焼鈍 冷却 衝撃抵抗 衝撃抵抗 衝撃抵抗
(℃/分) (J) (J) (J)
605249 1100/20 水 >300 >300 >300
605250 1100/20 水 >300 >300 >300
605251 1100/20 水 >300 >300 >300
605252 1100/20 水 >300 >300 >300
605253 1100/20 水 258 267 257
605254 1100/20 水 >300 >300 >300
605255 1100/20 水 >300 >300 >300
将来の供給パイプラインのパイプに求められ且つ上記に従う最適合金により満足される要求は、孔食と隙間との十分な腐食性質を得るために、オーステナイトまたはフェライトのPREが45を越えることと組み合わせ、この合金に最小46のPREが必要であることである。すなわち、次の値を必要とする。
6%のFeCl3におけるCPT:>90℃
6%のFeCl3におけるCCT:≧60℃
引張Rp0.2における降伏点:最低720N/mm2
供給パイプラインのパイプを製造可能にするため、及び孔食と隙間との耐食性並びに維持される機械的性質を保障するために、次のものが組織安定性に関して必要である。
合金が従来の溶接方法で溶接可能である。
組織内のシグマ相が最大で0.5%
シグマ相の最高分解温度が1010℃である。
Claims (14)
- 重量%で、
C:0を越え最大0.03%
Si:最大0.5%
Mn:0〜3.0%
Cr:24.0〜30.0%
Ni:4.9〜10.0%
Mo:3.0〜5.0%
N:0.28〜0.5%
B:0〜0.0030%
S:最大0.010%
Co:0〜3.5%
W:0〜3.0%
Cu:0〜2.0%
Ru:0〜0.3%
Al:0〜0.03%
Ca:0〜0.010%
の化学組成を有し、通常の不純物と添加物とFeからなる残部を有し、且つ
フェライト含有量が40〜65vol%であり、式PRE=%Cr+3.3%Mo+16%Nが前記鋼全体について46より大であり、オーステナイト相とフェライト相中のPREが45より大であり、前記鋼の引張りRp0.2での降伏点が720N/mm2より大であり、且つCPT>90℃ならびにCCT≧60℃である
フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼。 - 前記クロムの含有量が26.5〜29.0wt%であることを特徴とする請求項1に記載の鋼。
- 前記マンガンの含有量が0.5〜1.2wt%であることを特徴とする請求項1または2に記載の鋼。
- 前記ニッケルの含有量が5.0〜8.0wt%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の鋼。
- 前記モリブデンの含有量が3.6〜4.9wt%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の鋼。
- 前記窒素の含有量が0.35〜0.45wt%であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の鋼。
- 前記ルテニウムの含有量が0〜0.3wt%好ましくは0より多く0.1wt%までであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の鋼。
- 前記コバルトの含有量が、0.5〜3.5wt%好ましくは1.0〜3.0wt%であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の鋼。
- 前記銅の含有量が、0.5〜2.0wt%好ましくは1.0〜1.5wt%であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の鋼。
- 前記フェライトの含有量が、42〜46vol%好ましくは45〜55vo%であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の鋼。
- %がwt%であり、PRE=%Cr+3.3%Mo+16N及びPREW=%Cr+3.3(%Mo+0.5%W)+16Nにおいて、前記鋼全体のPRE値またはPREW値が46を超えることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の鋼。
- フェライト相及びオーステナイト相の双方の前記PRE値及び前記PREW値が、45より大きく、且つ前記鋼全体の前記PRE値及び前記PREW値が、46より大きいことを特徴とする請求項11に記載の鋼。
- 塩化物を含有する環境特に海水環境において、供給コードパイプとする請求項1に記載の鋼の使用。
- 棒、溶接管及び非溶接管のようなパイプ、溶接材、例えばフランジ及び継手のような構造部品、の製造のための請求項1〜13のいずれか1項に記載の鋼の使用。
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