JPH02228456A

JPH02228456A - 冷間加工ニッケル基合金の強化法

Info

Publication number: JPH02228456A
Application number: JP1313095A
Authority: JP
Inventors: Jimmy C England; ジミー、キャロル、イングランド; Jr Hugh H Ruble; ヒュー、ハイラム、ラブル、ジュニア; Jon M Poole; ジョン、マイクル、プール
Original assignee: Inco Alloys International Inc
Current assignee: Huntington Alloys Corp
Priority date: 1989-02-21
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 1990-09-11
Also published as: EP0384013A1; US4909860A; CA2000383A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、一般にニッケル基合金に関し、より詳細には
、これらの合金の強化法に関する。

背景技術オイルカントリー製品は、しばしば苛酷な条件を受けや
すい。特に、サワーガス井および成る油田は、存在する
高温と組み合わせた時に金属部材を破壊する高度に腐食
性のものを含有する。

従って、ニッケル基合金は、これらの苛酷な応用のため
に繰り返して選択されてきた。

例えば、インコ（ＩＮｃＯ■）合金Ｇ−３およびＣ−２
７６およびインコロイ（Ｉ　ＮＣ０ＬＯＹ■）合金８２
５（インコおよびインコロイは譲受人の商標である）は
、深いサワーガス井で使用するために特定されており、
そしてまた油田で継目なしパイプおよびライナーに特定
されている。これらの応用の場合には、材料は、室温引
張性、硬さ、マクロ組織、微細構造および耐食性の許容
可能な範囲を決定する厳しい仕様を満たさなければなら
ない。

通常狭い範囲に制限される室温０．　２％降伏強さ〔即
ち、７５８．４〜８９６．３ＭＰａ　（１１０〜１３０
ｋｓ　ｉ）　、８６１．９〜９９９．　７ＭＰａ　（１
２５〜１４５ｋｓ　ｉ）　、８９６．３〜１０３４ＭＰ
ａ　（１３０＝１５０ｋｓ　ｉ））は、エネルギー会社
に特に興味がある。

インコ合金Ｇ−３は、モリブデンおよび銅が添加された
ニッケルークロム−鉄合金である。それは、良好な溶接
性および溶接状態における粒界腐食に対する抵抗性を有
する。低い炭素含量は、鋭敏化およびその結果としての
溶接熱影響帯の粒界腐食を防止するのに役立つ。それは
、腐食環境で最も有用である。合金Ｇ−３の公称組成は
、クロム約２１〜２３．５％、鉄１８〜２１％、モリブ
デン６〜８％、コバルト５％まで、銅１，５〜２．５％
、タングステン１．５％まで、ケイ素１％まで、マンガ
ン１％までであり、残部はニッケルおよび他の元素の痕
跡である。

インコ合金Ｃ−２７６は、広範囲の厳しい環境で優秀な
耐食性を有するタングステンが添加されたニッケルーモ
リブデン−クロム合金である。モリブデン含量は、合金
を特に耐孔食性および耐すき間腐食性にさせる。低い炭
素含量は、溶接時に炭化物析出を最小限にして、溶接し
たままの構造物で耐食性を維持する。公称組成は、モリ
ブデン約１５〜１７％、クロム約１４．５〜１６．５％
、鉄４〜７％、タングステン３〜４．５％、コバルト２
．５％まで、マンガン１．０％までであり、残部はニッ
ケルおよび他の元素の痕跡成分からなる。

インコロイ合金８２５は、モリブデンおよび銅が添加さ
れたニッケルー鉄−クロム合金である。

それは、還元酸および酸化酸、応力腐食割れおよび局在
化攻撃、例えば、孔食およびすき間腐食に対して優秀な
抵抗性を有する。公称組成は、クロム約１９．５〜２３
．５％、ニッケル３８〜４６％、モリブデン２，５〜３
．５％、銅１．５〜３％、チタン０．６〜１．２％、マ
ンガン１％まで、鉄少なくとも２２％および他の元素の
痕跡である。

かなりの量の鉄を有する合金８２５は、従来、チューブ
を強化するために譲受人によって熱処理されてきた。最
終的に圧下されたチューブを約４８２℃（９００丁）の
温度を有する塩浴中に約１／２時間挿入することによっ
て、得られた室温降伏強さおよび引張強さは、初期の引
張強さ１５０ｋｓｉ　　（１０３４，１ＭＰａ）および
降伏強さ１３０ｋｓ　ｉ　　（８９６，２ＭＰａ）を仮
定すると、それぞれ平均して約５％および７％改良する
。

合金Ｇ−３および合金８２５には直線的な予想比較を可
能にしない差がある。異なる化学組成に加えて、合金８
２５はＭ２３Ｃ６相を形成する一方、合金Ｇ−３は（Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ）　　　（Ｍｏ、Ｗ）２ｕ（
ミュー）相を形成する。これらの相および化学組成差は
、異なる腐食および加工硬化挙動を生ずる。

油田およびガス田バイブの製造のための典型的加工ルー
トは、ビレットを製造し、ビレットを押出してチューブ
とし、チューブを溶体化焼鈍し、チューブを圧下し、チ
ューブを溶体化焼鈍し、チューブを最終チューブ圧下に
付す方法である。最終チューブ圧下は、所望の降伏強さ
を達成するために制御水準の冷間加工で実施する。第１
図（実線）参照。不幸なことに、これらの合金の場合に
は、禁止的高水準の冷間加工が、所望の高い降伏強さ水
準に達するのに必要である。この限定を解消するために
は、焼鈍温度は、焼鈍温度が固定水準の冷間加工で低下
するにつれて材料の強度が増大するであろうので、低下
させることができる。

しかしながら、このブラクティスは、（１）低温で形成
された望ましくない相の析出；　（２）材料の耐食性の
低下；および（３）若干の場合には室温延性の低下によ
って限定される。従って、他の性質（即ち、耐食性）を
犠牲にせずに材料の強度を増大するために加工法を規定
することが望ましい。

発明の概要従って本発明によれば、延性または耐食性の損失なしの
強化法が、提供される。最終冷間加工操作後の３１６〜
７６９℃（６００〜１１００丁）熱処理は、約１時間以
内の時間実施する。

発明を実施するための好ましい形態前記のように、油およびガスバイブ用チューブは、ビレ
ットを製造し、ビレットを押出してチューブとし、チュ
ーブを溶体化焼鈍し、チューブを圧下し、チューブを溶
体化焼鈍し、最後にチューブを圧下して所望の直径およ
び壁厚とすることによって製造してもよい。最終圧下工
程は、冷間加工をチューブに施して、チューブの物性お
よび化学的性質を決定的にする。

チューブの強度は、延性または腐蝕性の有意な損失なし
に高めることができる。鉄量約２２％以下を有するニッ
ケル基合金の場合には、このことは、一般に最終冷間加
工操作後に３１６〜７６９’Ｃ（６００〜１１００下）
熱処理を使用することによって容易に達成することがで
きる。第２図および第３図参照。これらの２つの図は、
合金Ｇ−３の室温引張性に対する露出温度の効果を示す
。

観察された強度増大は、最終冷間圧下に応じた増大の大
きさで約０〜２０７ＭＰ　ａ　（０〜３０ｋｓｉ）であ
ることができる。一般に、それは、約１５分〜１時量定
行できる露出時間に無関係である。強化熱処理は、標準
装置、炉、溶融浴などで行ってもよい。

より詳細には、鉄含量約２２％以下を有するニッケル基
合金、例えば、合金Ｇ−３から調製された冷間加工チュ
ーブを約４８２．２℃（９００丁）〜５１０℃（９５０
丁）で約３０分まで処理することが好ましい。得られた
チューブは、同様の未処理冷間加工チューブと比較して
増大された強度を示すが、所望の耐食特性を保持する。

塩浴の場合の経験から、４８２℃（９００丁）熱処理が
、最も満足する条件である。

本発明者等は下記説明に限定されることを欲しないが、
強度増大を説明する機構は、ひずみ時効であると信じら
れる。これは、溶質原子（Ｍｏ、ＷまたはＣ，Ｎ）が合
金中で高エネルギー転位位置に偏析し且つそれらの運動
（溶質雰囲気）を制限する現象である。マクロ効果は、
観察された強度増大である。更に、ＭＯおよびＷまたは
ＣおよびＮ偏析が原子スケールであり且つ未結合形態で
あるので、この現象は、耐食性の劣化を通常もたらすＭ
ｏおよびＷまたはＣおよびＮの欠乏を引き起こさない。

従って、材料の強度は、耐食性の損失なしに中位の冷間
加工水準（一般に２０％よりも高い冷間加工）で高めら
れる。このことを第１図中で破線曲線によって示す。合
金Ｃ−２７６を比較のために示す。

法令の条項に従って、本発明の特定の態様をここに例示
し且つ説明したが、当業者は、変更を請求の範囲によっ
てカバーされる発明の形態で施すことができること、お
よび本発明の成る特徴が他の特徴の対応使用なしに時々
有利に使用できることを理解するであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶体化焼鈍合金の場合の０．　２％降伏強さｖ
ｓ冷間加工率をプロットする加工硬化曲線、第２図は室
温引張強さｖｓ露出温度をプロットするグラフ、第３図
で室温降伏強さｖｓ露出温度をプロットするグラフある
。

Claims

【特許請求の範囲】１、鉄を約２２％以下の量含有する冷間加工耐食性ニッ
ケル基製品であって、製品を約６００〜１１００°Ｆ（
３１６〜７６９℃）の後冷間加工熱処理に約５分〜約１
時間付すことによって得られた、増大された製品強度に
よって特徴づけられる冷間加工耐食性ニッケル基製品。２、製品を約９００〜９５０°Ｆ（４８２．２〜５１０
℃）で熱処理する、請求項１に記載の製品。３、製品を約９００°Ｆ（４８２．２℃）で約１／２時
間まで熱処理する、請求項１に記載の製品。４、クロム約２１〜２３．５％、鉄約１８〜２１％、モ
リブデン６〜８％、コバルト約５％まで、銅約１．５〜
２．５％、タングステン約１．５％まで、ケイ素約１％
まで、マンガン約１％までを含有し、残部がニッケルお
よび痕跡元素からなる製品を約１時間以内の時間約６０
０〜１１００°Ｆ（３１６〜７６９℃）の後冷間加工熱
処理に付すことによって得られた、請求項１に記載の製
品。５、ビレットを製造し、ビレットからチューブを成形し
、チューブを熱処理し、チューブを所定の寸法に冷間加
工し、冷間加工されたチューブを請求項１に従って熱処
理することによって得られた、請求項１に記載の製品。