JPH0639650B2

JPH0639650B2 - 靭性の優れた高耐食性Ｎｉ基合金

Info

Publication number: JPH0639650B2
Application number: JP61001204A
Authority: JP
Inventors: 史朗向井; 昭夫池田; 康孝岡田; 正晃五十嵐
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-01-07
Filing date: 1986-01-07
Publication date: 1994-05-25
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: JPS62158849A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞この発明は、腐食環境下、特に従来から注目されていた
所謂サワーガス環境（Ｈ_２Ｓ−ＣＯ_２−Ｃｌ⁻環境）よ
りも更に腐食性が苛酷な、イオウ（Ｓ）がＦｅＳやＮｉ
Ｓ等の硫化物としてではなく車体として混入するサワー
ガス環境下においても良好な耐応力腐食割れ性及び耐水
素割れ性を有する、靭性に優れた油井管用高強度Ｎｉ基
合金に関するものである。

＜従来技術並びにその問題点＞近年のエネルギー事情は、油井の深井戸化やサワーガス
環境下での井が余儀なくされるところまできており、
高価ではあるが、上記苛酷な環境に十分耐えられるよう
な油井管用高強度・高耐性Ｎｉ基合金が開発され、適用
されるようになつてきた（例えば、特開昭５４−１０７
８２８号公報や特開昭５４−１２７８３１号公報参
照）。

ところが、最近の油井情報によれば、腐食性が苛酷であ
るとされてきた上記サワーガス環境とは別に、該サワー
ガス環境に更にイオウ（Ｓ）が単体として混入している
環境が見出され、このような環境においては、これまで
に提案された如き耐サワーガス用Ｎｉ基合金をもつてし
ても耐食性の点で十分に満足できるものでないことが明
らかとなつた。

この点について更に詳述すると、先にも説明した如く、
近年の新しい油井やガス井では油や天然ガスのほか、水
や塩類（Ｃｌ⁻，Ｂｒ⁻等）と一緒にＨ_２Ｓや▲ＣＯ^２
_２▼等の腐食性ガスの混在した環境が多くなる傾向にあ
つたが、地上にて実施されることか環境成分の分析結果
によると、最近、上記腐食性ガスや、水、塩類等にまじ
つてイオウ（Ｓ）が単体（ＦｅＳやＮｉＳ等の硫化物形
態をとつていない）で認められるような新たな環境に属
する油井の存在も確認されるようになつたのである。こ
のような環境に存在するイオウ（Ｓ）は、地中深くにお
いてＨ_２ＳｘＨ_２Ｓ＋Ｓ_ｘ−１なる式で示される如く、ポリサルフアイド（Ｈ_２Ｓ_ｘ）
になるとも、Ｓ単体のまま存在するとも言われている
が、温度や圧力（特にＨ_２Ｓ分圧）の状態によつては、４Ｓ＋４Ｈ_２Ｏ３Ｈ_２Ｓ＋Ｈ_２ＳＯ_４なる式の如くにＳ或いはＨ_２ＳＯ_４等の形態となつてい
ることも否定できない。

このうち、Ｈ_２Ｓ_ｘはＨ_２Ｓガスのリザーバー（貯蔵
役）としてＨ_２Ｓ濃度を増大させる働きがあり、一方、
Ｈ_２ＳＯ_４はｐＨを低下させる働きがある。

ところで、これらの現象を確認するため、本発明者等も
Ｈ_２Ｓ−ＣＯ_２−Ｃｌ⁻環境下とＨ_２Ｓ−ＣＯ_２−Ｃｌ
⁻−Ｓ環境下でのＮｉ基合金（含オーステナイト系合
金）に及ぼす耐食性の差異に関する調査実験を行つた
が、その結果、イオウ（Ｓ）添加の有無によつてＮｉ基
合金の耐食性に及ぼす影響が異なり、イオウ（Ｓ）の存
在がＮｉ基合金の耐食性を著しく劣化すると言う事実の
確認はなされたが、イオウ（Ｓ）が共存した場合の腐食
機構については明析な解明がなされず、大別してＨ_２Ｓ_ｘ＝Ｈ_２Ｓのリザーバー説式「Ｈ_２Ｓ＋Ｓ_ｘ−１Ｈ_２Ｓ_ｘ」に従つてポリサルフ
アイド（Ｈ_２Ｓ_ｘ）が高温環境で発生し、Ｈ_２Ｓのリザ
ーバーとして働くので、Ｈ_２Ｓ_ｘが材料に接すると高Ｈ
_２Ｓ環境と同様の作用をする。

Ｈ_２ＳＯ_４による低ｐＨ化説Ｈ_２Ｓが存在しない単体Ｓのみの環境下でも、水があれ
ば「４Ｓ＋４Ｈ_２Ｏ３Ｈ_２Ｓ＋Ｈ_２ＳＯ_４」なる式に
従つてＨ_２Ｓが発生すると同時にＨ_２ＳＯ_４も生成さ
れ、これがｐＨを低下させる、と言う２つの説のいずれかが有力であるとの推測の域を
脱することはできなかつた。

＜問題点を解決するための手段＞本発明者等は、上述のような観点から、通常のサワーガ
ス環境（Ｈ_２Ｓ−ＣＯ_２−Ｃｌ⁻環境）のみならず、こ
れにイオウ（Ｓ）が単体で混入している環境においても
十分に満足し得る耐食性を有した、靭性の良好な高強度
合金を提供すべく研究を続けた結果、以下に示される知
見を得るに至つたのである。即ち、（ａ）サワーガス環境に更にイオウ（Ｓ）の単体が混
入する環境においては、間違いなく従来のサワーガス環
境におけるＮｉ基合金の腐食機構と異なつた腐食形態が
存在し、単体Ｓは温度及び圧力（特にＨ_２Ｓ分圧）に依
存して「Ｓ_ｘ−１＋Ｈ_２ＳＨ_２Ｓ_ｘ」の反応に従い３
態（Ｓ_ｘ−１，Ｈ_２Ｓ及びＨ_２Ｓ_ｘ）に変化することと
なり、Ｓ_ｘ−１として遊離したイオウ（Ｓ）若しくはＨ
_２Ｓ_ｘが存在すると、これが油井管部材に局所的に付着
し、その部分において著しい孔食が発生し、応力腐食割
れを引き起すこと、（ｂ）従来のサワーガス環境においては上記反応式に
示されるようなイオウ（Ｓ）の形態変化がほとんど認め
られず、従つてＳ_ｘ−１或いはＨ_２Ｓ_ｘによる特異な腐
食形態は生じないが、イオウ（Ｓ）の単体が混入するサ
ワーガス環境で上記のような特異な腐食形態が起きる理
由は、このような環境中においては「４Ｓ＋４Ｈ_２Ｏ
３Ｈ_２Ｓ＋Ｈ_２ＳＯ_４」なる反応もなされて、Ｈ_２Ｓが
発生すると同時にＨ_２ＳＯ_４も生じることとなり、該環
境のｐＨを低下させるためと考えられること、（ｃ）このような特異な腐食形態を呈する環境におい
て油井管用材料に十分な腐食性を発揮させるためには、
従来の耐サワーガス用Ｎｉ基合金において形成される耐
食性皮膜よりも更に強硬で、かつ修復性の良好な保護皮
膜を形成させることが不可欠であり、一方では、合金部
材の耐破壊特性（靭性等）を向上させて孔食の進展を阻
止し、応力腐食割れを未然に防ぐ手立てを講じる必要が
あること、（ｄ）サワーガス環境における従来のＮｉ基油井管用
材料の保護皮膜強度やその修復能は、概ねＣｒ，Ｍｏ，
Ｗの含有量に比例して向上するが、単体Ｓを含む環境で
は、これらに加えてＣｕの役割が極めて重要であり、
０．３０％（以下、成分割合を示す％は重量％とする）
以上のＣｕを含有させた上で、環境温度が２５０℃以下
の場合にはＣｒ（％）＋１０Ｍｏ（％）＋５Ｗ（％）≧１４０を確保し、また環境温度がより高い３００℃以下の場合
にはＣｒ（％）＋１０Ｍｏ（％）＋５Ｗ（％）≧１８０を確保しなければ、十分に強硬でしかも修復性の良好な
保護皮膜が形成されないこと、（ｅ）更に、前記（ｃ）項でも述べたように、特異な
腐食形態を緩和し合金部材の耐食性を向上させるには保
護皮膜強化策のみでは不十分であり、孔食の進展を阻止
する内質的改善が不可欠であるが、このためには前記
（ｄ）項で示した成分調整に加えてＮｂの添加をも実施
し、これらによつてＭｏ−Ｗ−Ｃｒ−Ｃ系炭化物の析出
及びそのクラスター化を抑制することが極めて有効であ
る。

しかしながら、これらの方策に加えて、通常脱酸剤とし
て添加される元素であるＳｉの含有量を極力（多くとも
０．０５０％まで）低減し、かつＭｎ含有量を特定範囲
に調整すると、合金の凝固時におけるミクロ偏析や金属
間化合物の析出が激減する上、炭・窒化物等の粒界部へ
の２次析出も抑制されて粒界強度が高まり、この結果、
合金の靭性、加工性並びに耐食性がより一層向上するこ
と。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、Ｎｉ基合金を、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：０．０５０％以下、Ｍｎ：０．１０〜１．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ｎｉ：５０〜６０％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｍｏ及びＷの１種以上：Ｍｏは２０％以下、Ｗは５．０％以下であつて、かつを満足する量、Ｃｕ：０．３０〜３．０％、Ｔｉ：０．０５０％以下、Ｎｂ：０．３０〜３．０％、Ａｌ：１．０％以下、Ｎ：０．０５０％以下、を含有し、必要により、更にＣｏ：５．０％以下、Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ及びＨｆの１種以上：各々１．０％以
下、希土類元素：０．１０％以下、Ｍｇ：０．１０％以下、Ｃａ：０．１０％以下、Ｙ：０．２０％以下のうちの１種以上をも含み、Ｆｅ及び他の不可避的不純物：残りから成るとともに、Ｃｒ（％）＋１０Ｍｏ（％）＋５Ｗ（％）≧１８０なる式を満足する成分組成に構成することにより、優れ
た靭性と高強度とを備えしめるとともに、最近見出され
た油井やガス井における如き、イオウ（Ｓ）を単体とし
て含むところの３００℃以下程度のサワーガス環境下に
おいても極めて優れた耐応力腐食割れ性及び耐水素割れ
性を発揮せしめるようにした点に特徴を有するものである。

次いで、この発明において、Ｎｉ基合金の成分組成を前
述のように数値限定した理由を説明する。

ア）Ｃ合金中のＣ含有量が０．１０％を超えるとＭ_６Ｃタイプ
の炭化物量（但し、ＭはＭｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ等であ
る）が著しく増加し、合金の延性並びに靭性を劣化する
ことから、Ｃ含有量は０．１０％以下と定めた。なお、
好ましくはＣ含有量を０．０２０％以下にまで低減する
ことが推奨されるが、特にその含有量を０．０１０％以
下に抑制すると延性、靭性並びに耐食性はより一層顕著
に改善される。

イ）ＳｉＳｉは、脱酸剤として有効な元素であるため、この種の
合金には普通に添加される成分であるが、Ｓｉの添加に
よつてミクロ偏析の増加や、σ，Ｐ，Ｌａｖｅｓ相等の
延性・靭性に対して好ましくない金属間化合物（以下、
“ＴＣＰ相”と略称する）が生成すやすくなる。その
上、Ｓｉ含有量が多くなると合金凝固時のミクロ偏析が
助長され、前記Ｍ_６Ｃ及びＰ相の形成が著しく促進され
る傾向がみられる。このような観点からは、Ｓｉ含有量
は０．３０％以下程度に制限すべきと考えられるが、こ
のＳｉ含有量を特に０．０５０％以下にまで低減すると
ともに、Ｍｎの適量添加実施すると、凝固時におけるミ
クロ偏析が飛躍的に改善され、しかも炭・窒化物等の粒
界部への２次析出を抑制して粒界強度を高める効果も加
わつて、合金の靭性、加工性、耐食性並びに冷間加工に
伴う機械的性質の不均一性が一層顕著に向上することと
なる。そして、これらの効果は、Ｓｉ含有量が０．０５
０％を越える領域では十分でないことから、Ｓｉ含有量
は０．０５０％以下と定めた。

なお、第１図は、この発明で規定される成分内にてＳｉ
量及びＭｎ量のみ変化させた合金を調整し、冷間加工に
よつて強度（０．２％耐力）を８５〜９０ｋｇｆ／ｍｍ
^２とほぼ一定にしたものについて靭性（０℃における衝
撃吸収エネルギー値）を比較したものであるが、この第
１図からも、Ｓｉ含有量が０．０５０％以下でかつＭｎ
含有量が０．１０〜１．００％の領域になると優れた靭
性を発揮することがわかる。従つて、このようなＮｉ基
合金を油井管用に適用した場合には、寒冷地における油
井の一時生産停止時の靭性保証が確実になされることも
明らかである。

また、第２図は、同様にＳｉ量及びＭｎ量を変化させた
Ｎｉ基合金を真空溶製した後高温引張試験片（６ｍｍ
φ）を採取し、ε＝１０^−２ｓｅｃ^−１の歪速度で試験
を行つて高温絞り率を求め、熱間加工性を比較したグラ
フであるが、この第２図からも、Ｓｉ含有量が０．０５
０％以下でかつＭｎ含有量が０．１０〜１．００％の領
域の合金が良好な熱間加工性を示すことを確認できる。

更に、第３図は、同様にＳｉ量及びＭｎ量を変化させた
Ｎｉ基合金を３５ｍｍ厚にまで熱間加工後、表面脱スケ
ールして３１ｍｍ厚とし、その後冷間圧延を施して得ら
れた２５ｍｍ厚の板材について、その肉厚方向の硬度分
布を比較したものであり（なお、板材の“０．２％耐
力”は約８５〜９０ｋｇｆ／ｍｍ^２程度であつた）、次
に示す第１表は、この板材のシヤルピー衝撃試験での吸
収エネルギーの異方性を比較したものである。

この第３図及び第１表からも、Ｓｉ含有量が０．０５０
％以下でかつＭｎ含有量が０．１０〜１．００％の領域
のＮｉ基合金では冷間加工に伴う不均一性の少ないこと
がわかり、厚肉大径材として使用しても、また極薄材と
して使用しても極めて優れた均一性を確保し得ることが
明らかである。

ウ）ＭｎＭｎは、通常、脱硫剤として添加される成分であるが、
その含有量が０．１０％を下回つても、また１．００％
を上回つても、極低Ｓｉ化とともに相乗的に醸し出され
る前記効果を確保できないばかりか、Ｍｎ含有量が１．
００％を超えた場合にはＴＣＰ相の生成が促進される傾
向がみられることから、Ｍｎ含有量は０．１０〜１．０
０％と定めた。

エ）Ｐ，及びＳＰ及びＳは不可避的に混入してくる不純物であり、合金
中に多量に存在すると粒界偏析により熱間加工性を低下
させ、また耐食性をも劣化させることから、Ｐ含有量は
０．０３０％以下、Ｓ含有量は０．００５０％以下とそ
れぞれ定めた。

しかしながら、Ｓ含有量を特に０．０００７％以下に抑
制すると合金の熱間加工性が飛躍的に向上し、またＰ含
有量を０．００３０％に抑制することで合金の耐水素割
れ性が著しく改善されるので、好ましくはＰ及びＳの含
有量をこのようなレベルにまで低減するのが良い。

なお、第４図は、この発明で規定される成分内にてＰ量
のみ変化させた合金を調整し、３０％程度の冷間加工に
よつて高強度としたものより、平行部が４０ｍｍφでＧ
Ｌ（ゲージレンクス）が３０ｍｍの試験片を採取し、こ
れに対して１０気圧でＨ_２Ｓを飽和させたところのＨ_２
Ｓ−５％ＮａＣｌ溶液（２５℃）中にて５ｍＡ／ｃｍ^２
の陰極電流を付加した状態で１×１０^−７１／ｓｅｃ
の定歪速度での引張試験を行い、その耐水素割れ性を評
価したものである。

また、第５図は、この発明で規定される成分内にてＳ量
のみ変化させた合金を調整し、１１５０℃にて高温延性
試験（試験片１０ｍｍφ、歪み速度：１ｓｅｃ^−１）を
行つて熱間加工性に及ぼす影響を示したものである。

この第４図及び第５図からも、Ｐ及びＳ含有量は、でき
れば極低域にまで低減するのが好ましいことが明らかで
ある。

オ）Ｎｉこの発明の合金は、Ｎｉマトリツクスに固溶強化及び加
工硬化能の良好な元素たるＭｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｎｂ等を添
加して強化することを基本としているが、上記元素の多
量添加はオーステナイトの不安定化を招くため、オース
テナイト基地を安定化するに足るＮｉ量である５０％を
その含有量の下限と定めた。一方、Ｎｉはそれ自身加工
硬化能を向上させる元素であるが、６０％を超えて含有
させると耐水素割れ性が劣化することから、Ｎｉ含有量
の上限を６０％と定めた。

カ）ＣｒＣｒは、Ｍｏと共に合金の耐食性及び強度を向上させる
成分であるが、この効果は１５％以上の割合で含有させ
ることにより顕著する。一方、２５％を超えてＣｒを含
有させると合金の熱間加工性が低下し、更にＴＣＰ相が
生成しやすくなることから、Ｃｒ含有量は１５〜２５％
と定めた。

キ）Ｍｏ，及びＷこれらの成分は、Ｃｒとの共存下で合金の強度と耐食
性、特に耐孔食性を著しく向上させる作用を有している
ので１種以上添加含有せしめられるものであるが、その
含有量がの値で１６未満であると上記作用に所望の効果が得られ
ず、他方、Ｍｏ含有量が２０％を越えたり、Ｗ含有量が
５．０％を超えたり、或いはの値が２０を超える場合には、Ｃｒの多量添加の場合に
みられるようなオーステナイト基地の不安定化を招く。
従つて、Ｍｏ及びＷの１種以上の添加においては、Ｍｏ
は２０％以下、Ｗは５．０％以下であつて、かつを満足する値にその含有量を定めた。

ク）Ｃｕイオウ（Ｓ）が単体で認められるサワーガス環境下で
は、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗと共にＣｕは耐食性向上に極めて有
効な成分であるが、Ｃｕ含有量が０．３０％未満では所
望の耐食性が得られず、一方、３．０％を超えてＣｕを
含有させてもその効果が飽和してしまうことから、Ｃｕ
含有量は０．３０〜３．０％と定めた。

ケ）ＴｉＴｉは、合金中の微量Ｃの安定化に有効であるが、その
含有量が２．０％を超えるとＴＣＰ相が生成し易くなる
ことから、Ｔｉ含有量は２．０％以下と定めた。なお、
必要Ｔｉ量はＣ含有量に応じて定まるものであり、特に
その下限値が定まるものではない。

コ）ＮｂＮｂは、イオウ（Ｓ）が単体で認められるサワーガス環
境下での合金の耐食性能を著しく向上させる成分であ
り、その上Ｔｉと同様にＣの安定化作用を有し、また強
度上昇にも寄与するものであるが、その含有量が０．３
０％未満では上記作用に所望の効果が得られず、一方、
３．０％を超えて含有させるとＴＣＰ相が生成しやすく
なることから、Ｎｂ含有量は０．３０〜３．０％と定め
た。

なお、第６図は、この発明で規定される成分内にてＮｂ
量のみを変化させ、耐応力腐食割れに及ぼすＮｂの効果
をみたものである。供試材は、強度（０．２％耐力）を
８０〜８５ｋｇｆ／ｍｍ^２にほぼ一定としたものを用
い、４．０ｍｍφ、ＧＬ：３０ｍｍの試験片を作成した
後、２０％ＮａＣｌ−０．５％ＣＨ_３ＣＯＯＨ−１ｇ／
ｌＳ−１０ａｔｍＨ_２Ｓ−２０ａｔｍＣＯ_２の溶液（２
５０℃）中にて１×１０^−７１／ｓｅｃの定歪速度引張
試験を行つて伸びを測定し、これを大気中での伸びと比
較して耐応力腐食割れ性を評価した。

この第６図からも、Ｎｂ含有量が０．３０％を越えた場
合に優れた耐応力腐食割れ性が得られることは明らかで
ある。

サ）ＡｌＡｌは有効な脱酸剤として添加されるものであるが、そ
の含有量が１．０％を越えるとＴＣＰ相が生成しやすく
なることから、Ａｌ含有量は１．０％以下と定めた。

シ）Ｎ合金中のＮ含有量が０．０５０％を超えると粗大な窒化
物が形成されて延性並びに靭性が劣化するようになるこ
とから、Ｎ含有量は０．０５０％以下と定めた。

ス）Ｃｏ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，及びＨｆこれらの成分には、合金の延性・靭性を改善するととと
もに耐食性をも改善する作用があるので、必要により１
種以上含有せしめられるものであるが、以下、個々の元
素について含有割合を限定した理由を特徴的な作用とと
もに説明する。

ｉ）ＣｏＣｏ成分は、特に合金の耐水素割れ性の向上に有効なも
のであるが、その含有量が５．０％を超えるＴＣＰ相が
生成しやすくなることから、Ｃｏ含有量は５．０％以下
と定めた。

ｉｉ）Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，及びＨｆこれらの成分はＣの安定化に有効なものであるが、それ
ぞれ１％を超えて含有させるとＴＣＰ相が生成しやすく
なることから、Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ及びＨｆのうちの１種以
上の含有量は１．０％以下と定めた。

セ）希土類元素（ＰＥＭ）、Ｍｇ，Ｃａ，及びＹこれらの成分は、少なくとも１種の微量添加により合金
の熱間加工性を向上させる作用を有しているので、必要
により１種以上含有せしめられるものであるが、希土類
元素含有量が０．１０％を、Ｍｇ含有量が０．１０％
を、Ｃａ含有量が０．１０％を、そしてＹ含有量が０．
２０％をそれぞれ越えた場合には、低融点化合物を生成
しやすくなつて逆に熱間加工性を劣化するようになるこ
とから、希土類元素含有量は０．１０％以下と、Ｍｇ含
有量は０．１０％以下と、Ｃａ含有量は０．１０％以下
と、そしてＹ含有量は０．２０％以下とそれぞれ定め
た。

ソ）ＦｅＦｅには、合金の強度を確保するとともに、Ｎｉ含有量
を低減ならしめて合金価格を引き下げる効果があるの
で、残部成分は実質的にＦｅとした。

タ）Ｃｒ，Ｍｏ及びＷの含有量バランスＨ_２Ｓ−ＣＯ_２−Ｃｌ⁻−Ｓ環境でのＮｉ合金の溶出
（腐食）は、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗ，並びにＣｕ及びＮ
ｂに依存する。即ち、耐食性はこれらの元素から成る表
面皮膜によつて確保されるものであり、この表面皮膜中
のこれらの元素の含有バランスが耐食性を左右する上で
最も重要な因子となる。上記油井環境下での応力腐食割
れに対しては、ＭｏはＣｒの１０倍の効果があり、また
ＷはＣｒの５倍の効果をもつており、このＣｒ，Ｍｏ及
びＷが、式Ｃｒ（％）＋１０Ｍｏ（％）＋５Ｗ（％）≧１８０がそれぞれ満たすとともに、Ｃｒが１５〜２５％，Ｃｕ
が０．３０〜３．０％，Ｎｂが０．３０〜３．０％，Ｎ
ｉが５０％以上であれば、単位イオウ（Ｓ）を含んだ環
境においても応力腐食割れに対して優れた抵抗性を有す
る耐食性皮膜を得ることができる。

つまり、Ｃｒ，Ｍｏ及びＷの含有量バランスがＣｒ（％）＋１０Ｍｏ（％）＋５Ｗ（％）＜１８０の範囲では、３００℃以下程度のＨ_２Ｓ−ＣＯ_２−Ｃｌ
⁻−Ｓ環境において十分な耐食性能を示さなくなる。

なお、その他のＢ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂ等の元素は、微量
ではこの発明の合金の特性に何ら悪影響を与えることが
ないので、不純物としてそれぞれ０．１０％まで許容さ
れるが、この上限値を越えると加工性や耐食性に悪影響
を与えることになるので注意を要する。

続いて、この発明を、実施例によつて比較例と対比しな
がら説明する。

＜実施例＞まず、第２表に示される化学成分組成の各合金を溶製し
た後、熱間加工によつて板材とし、これに１５％程度の
冷間加工を施して所望の強度（室温での０．２％耐力に
て７０〜１１０ｋｇｆ／ｍｍ^２）を得た。この板材か
ら、引張試験、衝撃試験及び腐食試験に供する各試験片
を採取し、下記要領にて各種試験を実施した。

なお、耐水素割れ試験に供した材料は、３００℃にて１
０００ｈｒの長時間加熱処理を施した後試験片とした。

（Ａ）引張試験試験温度：室温、試験片：４．０ｍｍφで、ＧＬが２０ｍｍ、（Ｂ）シヤルピー衝撃試験試験温度：０℃、試験片：１０ｍｍ×１０ｍｍ×５５ｍｍの２ｍｍＶノツ
チ付、（Ｃ）耐応力腐食割れ試験腐食溶液：２０％ＮａＣｌ−１ｇ／ｌＳ− （０．１，１，１０）ａｔｍＨ_２Ｓ−２０ａｔｍＣ
Ｏ_２、試験温度：３００℃、浸漬時間：５００ｈｒ、付加応力：１σｙ、試験片：１０ｍｍ幅×２ｍｍ厚×７５ｍｍ長のＲ０．２
５Ｕノツチ付、（Ｄ）耐水素割れ試験ＮＡＣＥ条件：５％ＮａＣｌ−０．５％ＣＨ_３ＣＯＯＨ
−１ａｔｍＨ_２Ｓ、試験温度：２５℃、浸漬時間：７２０ｈｒ、付加応力：１σｙ、試験片：１０ｍｍ幅×２ｍｍ厚×７５ｍｍ長のＲ０．２
５Ｕノツチ付。

このようにして得られた試験結果を、第１表に併せて示
す。

なお、腐食試験の結果は、“割れ又は孔食のみられなか
つたもの”を「○」、“試験後の割れ又は孔食の発生し
たもの”を「×」で示した。

第１表に示される結果からも、本発明合金は苛酷な腐食
環境下であつても優れた耐食性を示すことが明らかであ
るのに対して、合金の成分組成が本発明で規定する条件
から外れた比較合金では、いずれも十分な耐食性を示さ
ないことがわかる。

また、同時に、本発明合金が極めて優れた靭性を有して
いることも確認できる。

＜総括的な効果＞以上に説明した如く、この発明によれば、イオウ（Ｓ）
が単体として存在する３００℃程度のサワーガス環境下
においても抜群に優れた耐食性、特に耐応力腐食割れ性
及び耐水素割れ性を示し、しかも良好な靭性を有してい
て、油井管用として好適な高強度Ｎｉ基合金が得られる
など、産業上の有用性は極めて大きなものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｓｉ及びＭｎを除いては本発明と同様組成の
合金におけるＳｉ量及びＭｎ量と靭性（ｖＥｏ）との関
係を示すグラフ、第２図は、同様合金における熱間加工
性（高温絞り率）を比較したグラフ、第３図は、同様合
金から得た冷延板における肉厚方向の硬度分布を、Ｓｉ
量及びＭｎ量として整理して比較したグラフ、第４図
は、本発明合金におけるＰ含有量と耐水素割れ性（腐食
性溶液中での伸び／大気中での伸び）との関係を示すグ
ラフ、第５図は、本発明合金におけるＳ含有量と熱間加
工性（１１５０℃における絞り率）との関係を示すグラ
フ、第６図は、Ｎｂを除いては本発明と同様組成の合金
におけるＮｂ含有量と耐応力腐食割れ性（腐食性溶液中
での伸び／大気中での伸び）との関係を示すグラフであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者五十嵐正晃兵庫県尼崎市西長洲本通１丁目３番地住友金属工業株式会社中央技術研究所内 (56)参考文献特開昭60−110856（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−2653（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量割合にて、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：０．０５０％以下、Ｍｎ：０．１０〜１．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ｎｉ：５０〜６０％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｍｏ及びＷの１種以上：Ｍｏは２０％以下、Ｗは５．０％以下であつて、かつを満足する量、Ｃｕ：０．３０〜３．０％、Ｔｉ：２．０％以下、Ｎｂ：０．３０〜３．０％、Ａｌ：１．０％以下、Ｎ：０．０５０％以下、Ｆｅ及び他の不可避的不純物：残りから成るとともに、Ｃｒ（％）＋１０Ｍｏ（％）＋５Ｗ（％）≧１８０なる式を満足する成分組成に構成されたことを特徴とす
る、靭性の優れた高耐食性Ｎｉ基合金。
【請求項２】重量割合にて、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：０．０５０％以下、Ｍｎ：０．１０〜１．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ｎｉ：５０〜６０％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｍｏ及びＷの１種以上：Ｍｏは２０％以下、Ｗは５．０％以下であつて、かつを満足する量、Ｃｕ：０．３０〜３．０％、Ｔｉ：２．０％以下、Ｎｂ：０．３０〜３．０％、Ａｌ：１．０％以下、Ｎ：０．０５０％以下を含有し、更にＣｏ：５．０％以下、Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ及びＨｆの１種以上：各々１．０％以下
のうちの１種以上をも含み、Ｆｅ及び他の不可避的不純物：残りから成るとともに、Ｃｒ（％）＋１０Ｍｏ（％）＋５Ｗ（％）≧１８０なる式を満足する成分組成に構成されたことを特徴とす
る、靭性の優れた高耐食性Ｎｉ基合金。
【請求項３】重量割合にて、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：０．０５０％以下、Ｍｎ：０．１０〜１．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ｎｉ：５０〜６０％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｍｏ及びＷの１種以上：Ｍｏは２０％以下、Ｗは５．０％発下であつて、かつを満足する量、Ｃｕ：０．３０〜３．０％、Ｔｉ：２．０％以下、Ｎｂ：０．３０〜３．０％、Ａｌ：１．０％以下、Ｎ：０．０５０％以下を含有し、更に希土類元素：０．１０％以下、Ｍｇ：０．１０％以下、Ｃａ：０．１０％以下、Ｙ：０．２０％以下のうちの１種以上をも含み、Ｆｅ及び他の不可避的不純物：残りから成るとともに、Ｃｒ（％）＋１０Ｍｏ（％）＋５Ｗ（％）≧１８０なる式を満足する成分組成に構成されたことを特徴とす
る、靭性の優れた高耐食性Ｎｉ基合金。
【請求項４】重量割合にて、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：０．０５０％以下、Ｍｎ：０．１０〜１．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ｎｉ：５０〜６０％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｍｏ及びＷの１種以上：Ｍｏは２６％以下、Ｗは５．０％以下であつて、かつを満足する量、Ｃｕ：０．３０〜３．０％、Ｔｉ：０．０５０％以下、Ｎｂ：０．３０〜３．０％、Ａｌ：１．０％以下Ｎ：０．０５０％以下を含有し、更にＣｏ：５．０％以下，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ及びＨｆの１種以上：各々１．０％以下
のうちの１種以上、並びに希土類元素：０．１０％以下、Ｍｇ：０．１０％以下、Ｃａ：０．１０％以下、Ｙ：０．２０％以下のうちの１種以上をも含み、Ｆｅ及び他の不可避的不純物：残りから成るとともに、Ｃｒ（％）＋１０Ｍｏ（％）＋５Ｗ（％）≧１８０なる式を満足する成分組成に構成されたことを特徴とす
る、靭性の優れた高耐食性Ｎｉ基合金。