JP2006519314A - 海水装置に使用する2相ステンレス鋼 - Google Patents

海水装置に使用する2相ステンレス鋼 Download PDF

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Abstract

本発明はステンレス鋼に関し、さらに具体的には、フェライトとオーステナイト母層及び良好な組織安定性と組み合わせた高耐食性を備えた2相ステンレス鋼に関し、特に、2相ステンレス鋼は40〜65%のフェライト含有量及び高極限強さと良好な延性のような良好な機械的性質とを組み合わせたよく釣り合った分析値を有し、特に、この鋼はワイヤライン適用の強化ワイヤーのような油及びガスの探査の装置の使用に適切である。これらの目的は、本発明にしたがい2相ステンレス鋼によって達成され、2相ステンレス鋼は、wt%でCを0〜0.03%、Siを最大0.5%、Mnを0〜3.0%、Crを24.0〜30.0%、Niを4.9〜10.0%、Moを3.0〜5.0%、Nを0.28〜0.5%、硫黄を最大0.010%、Coを0〜3.5%、Wを0〜3.0%、Cuを0〜2.0%、Ruを0〜0.3%、Alを0〜0.03%、Caを0〜0.010%、残部Fe及び不可避的不純物を含む。

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を有する2相ステンレス鋼に関し、高温度の使用とともに塩化物含有環境に対して良好な組織安定性と熱間加工性が組み合わされ、高耐食性及び高極限強さと良好な靭性と強度のような機械的性質が組み合わされ、スリックライン、ワイヤライン及び検層ラインのワイヤー、ロープ及びラインのような、油、ガスの探査におけるワイヤー装置の用途に特に適切である。
<発明の背景>
油及びガスのような天然資源への非常に限られた接近方法に関しては、天然資源が少なく且つ品位が劣る場合、新しい天然資源、或いは過度に高い採掘費用、輸送のようなその後の処理、及び原材料と天然資源の維持と測定装置との組み合わせのため現在まで利用されていない天然資源を見つける努力をしている。
深い海底からの油及びガスの探査は確立された技術である。装置、供給源まで或いは供給地までの物品、信号伝達、及びエネルギの輸送は、水上から成し遂げることができる。非常に深いところでは、そのような作業は1万メートルにもなる。ステンレス鋼のワイヤー、ロープまたはケーブルが、油及びガスの区域外探査の適用に大量に使用される。
今日ワイヤラインと呼ばれるラインは、ワイヤライン全体が螺旋状に延在する鋼線の一層または複数層で覆われた繊維状の光学ケーブルのような幾つかに隔離された電気リードまたはケーブルを含むように作られる。これらの鋼グレードの選択は、油とガスの探査のために変化する種々の条件の下で、特に適切な腐食特性と組み合わせて強度と極限強さに対する要求によって先ず決定される。
この使用方法は、特に、スリックライン、ワイヤラインまたは掘削登録ケーブルとして使用するときの油及びガス工業において、及びいわゆるプーリホイルを超えた繰り返し巻き取り輸送装置において、繰返し使用することにより、疲労よる抵抗力に非常に制限される。この材料の使用可能性は、使用されるワイヤー材料のこの分野の極限強度内に制限される。冷間変形の程度が、延性に付いて通常最適化する。しかしながら、特にオーステナイト材料は、実用的な要求を満足させない。
近年、耐食性金属材料の使用環境がさらに要求される場合、この材料の腐食性質ならびにそれらの機械的性質についての要求が増加するようになった。オーステナイト鋼、ニッケル記号金またはその他の高合金化鋼のような今まで使用された鋼合金の代わりとする2相鋼合金は、この開発からは排除される。ポリウレタンのような周囲を隔離するプラスチック材料が繰り返し巻き取りの際の損傷及び非常に早く使用不能になる場合の非常に高い機械的性質と厳しい腐食環境に、ストリング、ロープまたはラインが曝されるとき、耐食性にたして高い要求がなされる。さらに最近の開発は、したがって、最外層のような強化ワイヤーを使用するときを目的としている。
その上に、所定の程度の冷間変形に対して今日の技術で達成されるよりも著しく高い強度が望まれる。
今日使用されている2相合金が有する欠点は、特に製造する際或いはその後の加工の際の熱処理後のシグマ相のような、鋼中の硬くて脆い金属間化合物の析出物の存在である。これが、悪い加工性と、最終的に悪い耐食性と、割れ伝播の可能性と、を有するさらに硬い材料をもたらす。
2相ステンレス鋼の耐食性をさらに改良するために、この材料の組織安定性と加工性を同時に失うことなく、フェライト相ならびにオーステナイト相の双方のPRE数の増加が要求される。この二つの相の分析がこの活性な合金構成物に関して等しくないならば、一つの相が、こぶ状または隙間腐食の影響を受けやすくなる。したがって、さらに腐食感受性相が合金の抵抗力を支配し、それによって、組織安定性が最も合金化された相によって支配される。
<発明の要約>
本発明の目的は、高い耐食性、及び高い衝撃強さと良好な延性と強さのような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。
さらに、本発明の目的は、スリックライン、ワイヤライン及び検層ラインのワイヤー、ロープ及びラインのような、油、ガスの探査におけるワイヤー装置の用途に特に適切である2相ステンレス合金を提供することである。
さらに、本発明の目的は、フェライト・オーステナイト母相及び塩化物含有環境において高耐食性を有し、良好な組織安定性と熱間加工性とを備え高温での使用と組み合わせた2相ステンレス合金を提供することである。
本発明にしたがう材料は、非常に多量の合金元素を含有したことにより、良好な加工性を発現し、そのため、ワイヤーの製造に使用するのに非常に適切である。
本発明の合金は、スリックライン適用における分離した線、及び同一或いは異なる直径の数本のワイヤーを互いに詰め合わせたブレード線、に有利に使用することができる。
これらの目的は、後述するwt%を含有する本発明の合金で実現される。
<本発明の詳細>
本発明にしたがう合金化元素量を含む合金がこれらの要求を満足すると言う驚くべきことが、系統的な改良作業で示された。
<本発明の合金元素の重要性>
炭素はフェライト及びオーステナイトの双方において制限された溶解度を有する。この制限された溶解度は、クロム炭化物の析出の危険を意味し、したがって、この含有量は0.03wt%を越えるべきでなく、好ましくは0.02wt%を越えるべきでない。
ケイ素は、鋼の製造において脱酸材として用いられ、製造及び溶接の際に流動性を増加させる。しかしながらあまり高いSi含有量は、望ましくない金属間化合物相の析出の原因となり、この含有量は、そのために最大0.5wt%好ましくは最大0.3wt%に制限すべきである。
マンガンは、材料中のN溶解度を増加させるために添加される。しかしながら、Mnは、実用タイプの合金中のN溶解度への影響力は限定的であることが分かった。この溶解度に大きな影響力を有する他の代わりの元素がある。さらに、高硫黄含有量と組み合わされたMnは、点食の初期スポットとして作用する硫化マンガンを生成しうる。したがって、Mn含有量は、0〜3.0wt%好ましくは0.5〜1.2wt%の範囲に制限する必要がある。
クロムは、ほとんどの腐食形式についての耐性を増加するために非常に効果的な元素である。さらに、高クロム含有量は、非常に良好なN溶解度をこの材料に与える。すなわち、耐食性を改良するために可能な限り多いCr含有量を維持することが望ましい。非常に良好な耐食性値を達成するために、クロム含有量を少なくとも24.0wt%好ましくは26.5〜29.0wt%の量にする必要がある。しかしながら、高Cr含有量は、金属間化合物の析出する傾向を増加させるので、クロム含有量は最大30.0wt%までに制限する必要がある。
ニッケルは、オーステナイト安定化元素として使用され、望ましいフェライト含有量を達成するために、適切な含有量で添加される。フェライトが40〜65vol%であるオーステナイト相とフェライト相との望ましい関係を達成するために、4.9〜10.0wt%の範囲のニッケル添加が必要であり、好ましくは4.9〜9.0wt%特に6.0〜9.0wt%である。
モリブデンは、塩化物環境において及び好ましくは還元性の酸中での耐食性を改良する効果的元素である。高含有量のMoがあまりにも多いCr含有量と組み合わされた場合、金属間化合物の析出が増加する可能性がある。したがってMo含有量は、3.0〜5.0wt%好ましくは3.6〜4.9wt%最も好ましくは4.4〜4.9wt%の範囲にすべきである。
窒素は、材料の耐食性、組織安定性及び強度を増加させる非常に効果的な元素である。さらにその上に、高含有量の窒素は、溶接後にオーステナイトの再形成を促進し、これが良好な性質を備える良好な溶接接合部を与える。窒素の良好な効果を達成するために、その含有量は、少なくとも0.28wt%とする必要がある。N含有量が多い場合、溶融物中のNの溶解度を越えるため、こポロシティー(気孔)の増加をもたらす。そのため、Nの含有量は、最大0.5wt%までに制限し、好ましくは0.35〜0.45wt%のNの量を添加すべきである。
クロム及び窒素の含有量があまり多い場合、CrNの析出を生じるが、特に加熱処理例えば溶接時に材料の性質の劣化の原因となるので、この析出は避けるべきである。
ボロンは、材料の熱間加工性を増加させるために添加する。あまり多いボロン含有量が存在する場合、溶接性及び耐食性にマイナスに影響するであろう。したがって、ボロン含有量は0を越え且つ0.0030wt%以下とする。
硫黄は、容易に溶融する硫化物を形成することによって、耐食性にマイナスの影響を有する。これは熱間加工性を低下させるので、硫黄含有量は最大0.010wt%に制限する。
コバルトは、主として組織安定性並びに耐食性を改良するために添加される。Coはオーステナイト安定化元素である。その効果を達成するために、少なくとも0.5wt%好ましくは少なくとも1.0wt%を添加すべきである。コバルトは比較的高価な元素であるので、コバルト量は最大3.5wt%に制限する。
タングステンは、孔食及び隙間腐食にたいして耐性を増加する。しかし、高Cr及びMo量と組み合わせたタングステンのあまり多い添加は、金属間化合物の析出物の危険を増加する。本発明にしたがうタングステンの含有量は、0〜3.0wt%好ましくは0〜1.8wt%にする必要がある。
銅は、硫酸のような酸性環境において一般的な耐食性を改良するために添加される。またCuは組織安定性に影響する。しかしながら、高含有量のCuは過度の安定した溶解度をもたらす。このために、Cuの含有量は、最大2.0wt%好ましくは0.1〜1.5wt%に制限する。
ルテニウムは、耐食性を増加させるために合金に添加される。しかしながら、ルテニウムは非常に高価な元素であるので、その含有量は、最大0.3wt%好ましくは0.1wt%以下にする。
アルミニウム並びにカルシウムは、鋼製造の際の脱酸元素として用いられる。Al含有量は、窒化物形成を制限するために最大0.03wt%に制限する必要がある。Caは熱間延性にプラスの効果を有するが、Ca含有量は、望ましくないスラグ量を回避するために0.01wt%に制限すべきである。
フェライトの含有量は、良好な機械的性質、耐食性及び良好な溶接性を得るために重要である。腐食性の見地及び溶接性の見地から、良好な性質を得るために40〜65%のフェライト含有量を有することが望ましい。フェライトの高含有量はさらに、水素環境に対する低温度衝撃靭性と耐性が低下する危険を生じる。したがって、フェライト含有量は、40〜65vol%好ましくは42〜65vol%最も好ましくは45〜55vol%である。
以下の実施例には、多くの試験チャージの分析が記載され、それらには種々の合金化元素が諸性質に及ぼす影響力を示す。チャージ605182は比較例分析を示し、すなわち本発明以外の範囲に含まれない。また、その他の全てのチャージが本発明を限定するとして考慮しないが、むしろ特許請求項にしたがう発明を説明する実施例チャージを示す。与えられたようなPRE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。
<実施例1>
この実施例にしたがう試験チャージは、170kgのインゴットである研究室的鋳物によって作られ、それは丸棒に熱間鍛造された。これは、その後棒状(丸棒及び板状の棒)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。板状の棒は冷間圧延前に熱処理が施され、その後追加試験材料が採取された。材料の技術的観点から、この工程は、大規模な製造の代替と考える。表1はこれらの試験チャージの分析を示す。
表1
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
検査のために、組織安定性試料が全てのチャージから採取され、50度のステップで900〜1150℃の間で熱処理され、且つ大気及び水冷のそれぞれで急冷された。最も低温度で、金属間化合物相が得られた。金属間化合物相の量が無視される最も低い温度は、光学顕微鏡の検査によって決定した。それぞれのチャージの新しい試料は、先の温度で5分間熱処理され、その後試料は、−140℃降下させる冷却速度で室温まで冷却された。
全てのチャージの点食性質は、1%FeCl、1%CuCl、11%HSO、1.2%HClからなるいわゆる「Green Death」溶液においてランク付けするために試験された。この試験手順は、ASTM G48Cにしたがう点食試験相当するが、さらに活性な「Green Death」溶液において行なわれた。さらに、幾つかのチャージはASTM G48C(チャージ当たり2個の試験)にしたがう試験を行なった。また、3%NaCl(チャージ当たり6個の試験)における電気化学試験が行なわれた。全ての試験からの臨界点食温度(CPT)の形の結果が表2に、全合金分析及びフェライト及びオーステナイトのPREW数(Cr+3.3(Mo+0.5W)+16N)のように示される。示されるアルファはフェライトに関し、且つガンマはオーステナイトに関する。
表2
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
室温(RT)、100℃及び200℃での強度、及び室温での衝撃強度は、全てのチャージに対して決定され、且つ3個の試験から平均値として示す。
引張り試験片(DR−5C50)は、直径20mmの押出し棒から作られ、それは表2にしたがう室温で20分間熱処理され引き続き大気または水中で冷却することが続けられた(605195、605197、605184)。この検査の結果を表3に示す。引張り強度試験の検査からの結果は、クロム、窒素及びタングステンの成分がこの材料の引張り強度に強く影響することが示された。605153を除き全てのチャージが、室温(RT)において引っ張り試験をした場合、25%増加の要求を満足する。
表3
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
<実施例2>
次の実施例においては、この分析は、最適分析を見つける目的のために作られたさらに別の試験チャージを示す。これらのチャージは、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4の全てのチャージは、本発明にしたがう分析を含み、チャージ1〜8は統計的な実験計画の一部であるのにたいして、さらにチャージeからnは、本発明範囲内の試験合金である。
多くの試験チャージは、270kgのインゴットを鋳造することにより製造され、このインゴットは円柱状の棒に熱間鍛造された。これらは棒に押出され、これらの棒から試験片が採取された。その後これらは、板状の棒の折り畳み圧延をする前に加熱され、その後さらに試験片が採取された。表4はこれらの試験チャージの分析を示す。
表4
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
フェライト及びオーステナイトの相中の合金元素の分布は、マイクロ音響分析法によって検査され、その結果を表5に示す。
表5
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
全てのチャージの点食の性質を、「グリーンデス(green death)」溶液(1%FeCl、1%CuCl、11%HSO、1.2%HCl)により順位付けするために試験をした。
この試験手順は、6%FeClのいわゆる「グリーンデス(green death)」溶液よりさらに活性である使用溶液を除きATSM G48Cにしたがう点食試験方法と同じであった。また、一般的な2%HCl中の腐食試験(チャージ当たり2個の試験片)が、露点試験の前に順位付けのために行われた。すべての試験結果は、表6、図2及び図3に示す。すべての試験をしたチャージは、「グリーンデス(green death)」溶液中でSAF2507より良好に機能する。すべてのチャージは、PREオーステナイト及びPREフェライト比に関して、定義された間隔0.9〜1.15好ましくは0.9〜1.05の間隔のあり、且つ同時にオーステナイト及びフェライトの双方のPREは44を越え、最も好ましいチャージに関しては本質的に44を越える。この幾つかのチャージは、完全に限界値PRE50まで広がる。1.5%のコバルトで合金化されたチャージ605251が、低クロム含有量のチャージ605251を除き「グリーンデス(green death)」溶液中で0.6%コバルトで合金化されたチャージ605250のように良好にほとんど等しく機能することが興味深い。これが特に驚くべきことであり且つ興味があるのは、チャージ605251は、市販の2相合金より高くてほぼ48のPRE値を有し、かつ同時に1010℃以下のTmaxシグマ値が実施例1の表2の値に基づき良好な組織安定性を示すことにある。
表6
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
表11
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
組織安定性をさらに詳細に検査するために、試料が20分間1080℃、1100℃及び1150℃で焼鈍され、その後それらは水焼入れされた。
金属間化合物相の量が無視し得る温度は、光学顕微鏡の検査によって決定された。1080℃での焼鈍後引き続く水焼入をしたチャージの組織比較が、望ましくないシグマ相を含む傾向があるチャージを明らかにする。その結果が表8に示される。組織制御の結果は、チャージ605249、605251、605252、605253、605254、605255、605259、605260、605266及び605267が、望ましくないシグマ相が無かった。さらに、コバルトで1.5wt%合金化されたチャージ605249はシグマ相が無くて、一方コバルトで0.6wt%合金化されたチャージ605250はシグマ相を少し含む。双方のチャージは、ほとんど29wt%の高パーセンテージのクロム及びほとんど4.25wt%のモリブデン含有量で合金化された。チャージ605249、605250、605251及び605252の分析値をシグマ相の含有量に関して比較した時、この場合組織安定性に関する分析の範囲はかなり狭いことは明確である。さらに、チャージ605268は、多くのシグマ相を含むチャージ605263と比較して少量のシグマ相のみを含むことが分かる。これらのチャージの実質的な相違は、チャージ605268に対する銅の添加である。チャージ605266及び605267において、シグマ相は高クロム含有量でなく、後者のチャージは銅で合金化される。さらに、タングステンを1.0wt%添加されるチャージ605262、605263は、多量のシグマ相を含む組織を有すると思われ、一方タングステンを1.0wt%含むが605262及び605263より多量の窒素含有量のチャージ605269は、実質的に少しのシグマ相を含むと思われる。すなわち、良好な組織安定性を得るために、例えばクロム及びモリブデンに関するようなこれらの多量の元素で、種々の合金化元素の間で注意深く釣り合わせる必要がある。
表8
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
<実施例3>
ワイヤライン適用のワイヤーの応力状態は、表9に示されるように3つの成分から主に構成され、すなわち、式(1)にしたがうワイヤーのデッドロード、式(2)にしたがう衝撃荷重、式(3)にしたがう供給装置の種々の支持ホイールによって誘起される応力、及び部分引っ張りの合計のように表わせる式(4)にしたがう合計引張りである。以下に記載されるように種々の引張りに対する式から考えられるように、高引張り/極限強さは、より小さな供給ホイール並びに単位面性あたりのより大きな付加荷重の使用を可能にする。
表9
誘起引張りに対する式
(1)ワイヤーのデッドロード σ=ρgl/2=材料密度
g=重力加速度、
l=ドリル孔中のワイヤーの長さ
(2)付加荷重 σ=F/A、F=付加荷重
A=ワイヤー
(3)支持ホイール σ=dE/R、d=ワイヤー直径
E=ヤング率、R=支持ワイヤー半径
(4)合計 σ=σ +σ +σ
長いワイヤーは30000フィート長さまでのスッリクラインのような適用を意図し、このワイヤーに付加される著しいデッドロードとなる。このデッドロードは、ワイヤーに荷重衝撃を付加する曲率半径の変化するホイールによって行なわれる。より大きなホイールに用いる小さな曲率半径は、このワイヤーに含まれる曲げ過重である。同時に、より小さなワイヤー直径は大きな巻取り量に持ちこたえる。
本発明の合金は、ワイヤラインの適用に関係のある環境において、非常に高い耐食性を有することが驚くことに分かった。
この合金の高い強度は、従来の合金と比較して本発明にしたがう所定の圧下で達成される。したがって、2.08mmの寸法の商品の製造量は次の試料で達成される。
チャージ:456904
最終寸法:2.08mm
ヤング率:195266N/mm
Rm:1858N/mm
破断荷重:6344N=1426lbf
シグマ相の存在なし
延性:受託可能
表10は、これまで使用された合金と比較した本発明の合金の強度と破断荷重を示す。
表10
引張り強さ 破断荷重(lbf)
大きさあたり(inch
合金 PRE kis Mpa .072" .082" .092" .108" .125" .14" .15"
GD22 225 1550 916 1495 2061 2761
GD31MO 2822
高強度
Briden 1240 1550 2030 2560
SUPA75
Sandvik 35 250 1700 1010 1310 1650 2275 3045 3795 4356
SAF2205
Sandvik 43 255 1750 1035 1345 1690 2330 3120
SAF
本発明の 46 1858 1426
合金
これらの性質は、本発明の合金から作られ、スリックライン、ワイヤラインまたは制御ケーブルの適用のような、O及びG工業の使用に非常に適切である。
<要約>
本発明は、高耐食性、熱間加工状態並びに冷間加工後の双方での高強度、良好な延性、良好な組織安定性と制御温度条件が維持されて備わる金属間化合物相析出の最小リスク、及び良好な熱間加工性、との独特な組み合わせを有する。
図1は、「Green Death」溶液中の改良ASTM G48C試験におけるヒートの試験のCPT値を、2相鋼SAF2507及びSAF2906と比較して示す。 図2は、「Green Death」溶液中の改良ASTM G48C試験により得られたCPT値を、2相鋼SAF2507及びSAF2906と比較して試験ヒートについて示す。 図3は、75℃の2%HCl中での序量ロスの腐食平均値(mm/年)を示す。 図4は、合金タイプSAF2205について衝撃強さと降伏点に関するデータを示す。 図5は、本発明にしたがう合金について衝撃強さと降伏点に関するデータを示す。

Claims (10)

  1. 重量%で、
    C:0より大きくて最大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:0.2〜0.5%
    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%
    を含有し、残部がFe及び通常の不純物と添加物であり、且つ
    フェライト含有量が40〜65vol%であり、熱間加工状態及び冷間加工後の双方における高い強度と、良好な靭性と、良好な組織安定性とを有し、制御された温度環境下で金属間化合物相が析出する危険性が最小化され、良好な熱間加工性を備える、
    フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼。
  2. 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。
  3. 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または2に記載の鋼。
  4. 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。
  5. 前記モリブデンの含有量が3.6〜4.7wt%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。
  6. 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。
  7. 前記ルテニウムの含有量が0〜0.3wt%好ましくは0より多くて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。
  8. 前記コバルトの含有量が、0.5〜3.5wt%好ましくは0より大きく0.1wt%まで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。
  9. 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。
  10. 塩化物を含有する環境特に海水環境において、潤滑ライン、ワイヤライン及びボーリング検層ケーブルのためのワイヤー、ロープ及びラインのような油及びガスの探査用のワイヤー用途に使用する請求項1に記載の鋼の用途。
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