JPH1060571A - 強化し得るエチレン熱分解用合金 - Google Patents

強化し得るエチレン熱分解用合金

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JPH1060571A
JPH1060571A JP9153720A JP15372097A JPH1060571A JP H1060571 A JPH1060571 A JP H1060571A JP 9153720 A JP9153720 A JP 9153720A JP 15372097 A JP15372097 A JP 15372097A JP H1060571 A JPH1060571 A JP H1060571A
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alloy
balance
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nickel
iron
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JP9153720A
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Pasupathy Ganesan
パスパシー、ガネサン
Gaylord Darrell Smith
ガイロード、ダレル、スミス
Charles R Conder
チャールズ、アール．コンダー
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Huntington Alloys Corp
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Inco Alloys International Inc
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
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    • C22C19/053—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 30% but less than 40%
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用により高くなる強度特性を有するニッケ
ル系合金の提供。 【解決手段】 必須成分として約０．０６〜０．１４％
の炭素、３５〜４６％のニッケル、２２．５〜２６．５
％のクロム、０〜１．５％のマンガン、０．５〜２％の
ケイ素、０．１〜１％のチタン、０．０５〜２％のアル
ミニウム、１〜３％のモリブデン、０．２〜１％のニオ
ブ、０．１〜１％のタンタル、０〜０．３％のタングス
テン、０〜０．００８％のホウ素、０〜０．０５％のジ
ルコニウムを含み、残りが鉄および微量の商業的不純物
からなることを特徴とするニッケル基合金。エチレン熱
分解条件にさらした時、この合金は、合金を強化するＭ
6 ＣおよびＭＣ炭化物を形成する。この合金は内側にひ
れの付いたチューブに加工することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】技術分野 本合金は、一般的にはニッケル基の合金に関し、より詳
しくはエチレン熱分解用途に特に有用な合金に関するも
のである。
【０００２】背景技術 エチレン熱分解では、炭化水素および蒸気の混合物を炉
中でクラッキングして、重合体および合成繊維工業で使
用される原料であるエチレンを製造する。この方法は通
常、約８００〜１０００℃に加熱されたチューブコイル
中で行なわれる。
【０００３】現在、鋳造合金HK40または鋳造合金800 製
のチューブが使用されている。この業界では、温度を高
くし、滞留時間を短縮して処理量を向上させるのが最近
の傾向である。これらの需要から、クリープ強度および
耐加炭性を約１１００℃まで改良した合金が必要とされ
ている。
【０００４】配管の表面積を増加するために、内側にひ
れを付けたチューブを使用するのも効果的である。この
技術により、熱分解工程の効率がさらに向上する。
【０００５】現在の合金は、場合によってコークス化す
る傾向がある。脱コークス処理には経費のかかる休止時
間が必要である。
【０００６】エチレン熱分解工程に使用する合金を開発
および／または設計する試みがなされている。合金ＨＫ
４０、ＨＰＭおよび８００シリーズは、種々の度合の成
功をおさめている。
【０００７】使用中に主としてコークス化のために合金
が加炭されるのが問題である。
【０００８】そのため、エチレン熱分解用に特に設計さ
れた合金が必要とされている。
【０００９】発明の概要 本発明は、エチレン熱分解工程で優れた性能を発揮する
改良された特性を有する組成物を提供するものである。
これらの研究は、（１）コークス化傾向を抑えながら耐
加炭性を高め、（２）チューブの外側に適当な耐酸化性
を与え、高温（約１０３８℃〜１１４９℃）にさらすこ
とができる様にし、（３）有害相により合金を脆化させ
ることなく、適当な寿命（少なくとも約５０，０００時
間）を確保するためにクリープおよび応力破壊特性を改
良することを目標としている。さらに、この合金は内側
にひれを付けたチューブの製造にも適している。
【００１０】発明を実施するための好ましい態様 本発明の合金は、約０．０６〜０．１４重量％のＣ、約
３５〜４６重量％のＮｉ、約２２．５〜２６．５重量％
のＣｒ、約０〜１．５重量％のＭｎ、約０．５〜２重量
％のＳｉ、約０．１〜１重量％のＴｉ、約０．０５〜２
重量％のＡｌ、約１〜３重量％のＭｏ、約０．２〜１重
量％のＮｂ、約０．１〜１重量％のＴａ、約０〜０．３
重量％のＷ、約０〜０．００８重量％のＢ、および０〜
０．０５重量％のＺｒを含み、残りが本質的に鉄であ
り、商業的に一般的な量の微量元素およびトランプエレ
メントを含む。
【００１１】本明細書では、一連の数の少なくとも一つ
の構成員の前にある形容詞「約」は、それらの数の、後
に続く構成員にもかかるものと解釈すべきである。
【００１２】合金は、電気炉で融解させ、アルゴン−酸
素−脱炭（ＡＯＤ）により精製し、鍛造または熱間圧延
による押出しビレットの製造に適したインゴットに加工
する様に設計されている。重要なのは、合金は内側にひ
れの付いたチューブに冷間加工できることである。その
様な幾何学的構造は、最新の高速エチレン熱分解製造炉
における急速な熱伝達に不可欠である。最後に、炉の現
場製造には、ある程度の溶接および修理が可能であるこ
とも必要である。
【００１３】得られる合金は、現在市販されているエチ
レン熱分解合金、例えばINCOLOY R合金 800HTR 、803
、HK40およびHPM 、と比較して、優れた耐加炭性を有
する（INCOLOY および 800HTはInco family of compani
esの商標である）。
【００１４】比較し易い様に、下記の表１は、現在市販
されているエチレン熱分解合金の幾つかのおおまかな組
成を重量％で示す。 表１ ＨＰＭ ８０３ ８００ＨＴR ＨＫ４０ ％Ｃ ０．１２ ０．０９ ０．０８ ０．４ ％Ｍｎ １．１１ ０．８７ − １．５ ％Ｆｅ ３２ ３５．２ ４６ ５６．３５ ％Ｓ ＜０．０３ ０．０００２ − − ％Ｓｉ １．８３ ０．６６ ＜１．００ １．７５ ％Ｎｉ ３８ ３５．９１ ３２．５ １５ ％Ｃｒ ２４．４ ２５．６１ ２１．０ ２５ ％Ａｌ ０．０２ ０．５７ １．０ − ％Ｔｉ ０．５ ０．５６ − − ％Ｃｏ − ０．０７ − − ％Ｍｏ １．４３ ０．０７ − − ％Ｎｂ ０．０１ ０．３７ − − ％Ｐ ＜０．０２ ０．０１６ − − ％Ｔａ − ０．００３ − − ％Ｗ − ０．０３５ − − ％Ｂ − ０．００１３ − − ％Ｃｕ − ＜０．７５ − −
【００１５】さらに、上記範囲にある本合金が、エチレ
ン熱分解環境にさらされることにより、すでに優れてい
る応力破壊強度を強化できる独特な能力を有することは
明らかに重要である。知られている限り、他の合金範囲
ではこの効果を、本発明の合金が示す程度に発揮するこ
とはできない。他のエチレン熱分解合金は、問題とする
温度範囲（１０３８℃〜１１４９℃）およびエチレン熱
分解環境でこの発見を十分に利用できる様には処方され
ていない。使用することにより高くなる強度（“ＳＥ
Ｓ”）は、意図する使用温度（１０３８℃〜１１４９
℃）でＭ6 ＣおよびＭＣ炭化物を形成する高融点金属元
素（Ｍｏ、Ｎｂ、ＷおよびＴａ）をバランス良く添加し
て、合金のクリープおよび最終的に応力破壊を引き起こ
す転位クリープおよび粒界滑りを防止することにより達
成される。
【００１６】炭素の範囲は臨界的である。高品質のひれ
付きチューブを確実に製造するには、室温における延性
を確保するために、炭素含有量は約０．１４％を超える
べきではなく、最も好ましくは約０．１２％未満にすべ
きである。他方、炭素含有環境により強度が高くなって
いる間、合金の寸法安定性（クリープ耐性）を持続する
のに必要な高温強度は最少限でよい。これは約０．０６
％の最少炭素量で達成される。従来の最終焼鈍温度範囲
約１１７７℃〜１２３２℃によって結晶粒度が、応力破
壊強度および耐熱疲労性の両方を強化するのに理想的と
考えられているＡＳＴＭ結晶粒度範囲＃４〜＃２に成長
することが発見されていることから、炭素の最適含有量
範囲は約０．０６％〜０．１２％であると規定される。
高融点元素は、固溶強化、加速された加工硬化速度およ
び脆化相の形成に本質的に貢献するので、ひれ付きチュ
ーブの製造、溶接性および耐熱疲労性を下げる合金の脆
化を犠牲にすることなく、これらの元素を狭い範囲内に
調整し、ＳＥＳにより加速される加工硬化速度および脆
化相の形成を達成すべきである。炭素／高融点金属元素
の範囲を本発明の範囲内に維持すれば、合金中に本質的
な延性が維持され、耐熱衝撃性および修理性が強化され
る。
【００１７】これに関して、Ｃｒ含有量も臨界的であ
る。約２６．５％を超えるＣｒを含む合金は、組成およ
び環境条件に応じてシグマ相を形成し、修復が不可能に
なることがある。逆に約２２．５％のＣｒは耐酸化性お
よび耐加炭性が優れた合金を与え、コークス化傾向を最
少に抑える、緻密な密着性クロミア（Ｃｒ2 Ｏ3 ）スケ
ールの発達に不可欠である。クロムは炭素と反応し、高
ニッケルオーステナイト系合金（その例としてはINCOLO
Y R 合金 800HTR および803 、HK40、およびHPMがあ
る）中にクロム濃度の高いＭ23Ｃ6 を形成する。この炭
化物は、約５４０℃〜９００℃で安定しており、元から
あった炭素の析出により、またはエチレン熱分解雰囲気
から炭素が進入することにより、炭化物の量が時間と共
に増加するにつれて、その温度範囲における合金の強度
増加に寄与する。しかし、炭化物析出物の大きさが増加
するにつれて、それらの高温強度に対する寄与度は低下
する。約９００℃を超えると、この炭化物は不安定にな
り、マトリックス中に再溶解するか、またはマトリック
スとの反応を通じて他の相に変態する。そのため、この
炭化物は、約９００℃を超えた場合、経年強化には不十
分である。
【００１８】高融点元素のＭｏ、Ｗ、ＮｂおよびＴａか
ら生じるＭ6 ＣおよびＭＣ型の炭化物は、約９００℃を
超える温度でも安定しており、粒子の粗大化に対して比
較的耐性がある。これらの炭化物は、転位ボイド、双晶
およびスリップライン、および粒界に形成され、クリー
プおよび最終的な応力破壊を遅延させる移動転位にしき
い応力を与える。エチレン熱分解雰囲気から進入する炭
素が、使用温度で、合金中に貯蔵されている高融点元素
と漸進的に反応し、安定したＭ6 ＣおよびＭ23Ｃ6 （こ
れはＭ7 Ｃ3 に転化することがある）炭化物を形成し
て、これによってＳＥＳが得られる、というのが本発明
の概念である。
【００１９】合金に含まれるＳｉはサブスケールシリカ
（ＳｉＯ2 ）層を形成し、この層が炭素の進入を遅延さ
せ、長期間にわたってゆっくりした、一定のＳＥＳをも
たらし、同じ期間にわたって修復を可能にする。約２．
０％を超えるＳｉは、加炭および酸化に対する耐性を大
きく向上させることなく、焼鈍時の延性、加工性および
修復性を低下させる。
【００２０】約１．０％までのＭｎは、耐硫化性および
溶接性に貢献する。しかし、Ｍｎの量を徐々に増加させ
ると、耐酸化性が低下する傾向があることが分かってい
る。したがって、Ｍｎの最大量は約１．０％に制限され
る。
【００２１】好ましい中間領域合金は、約０．０７〜
０．１２％の炭素、３８〜４５％のニッケル、２３〜２
６％のクロム、０．５〜１％のマンガン、０．８〜２％
のケイ素、０．２〜１％のアルミニウム、１〜２％のモ
リブデン、０．２〜０．８％のニオブ、０．１５〜０．
６％のタンタル、０〜０．２５％のタングステン、０〜
０．００６％のホウ素、０．００５〜０．０４％のジル
コニウムを含み、残りが鉄である。
【００２２】好ましい、より狭い範囲の合金は、約０．
０８〜０．１１％の炭素、４１〜４４％のニッケル、２
４〜２６％のクロム、０．６〜０．９％のマンガン、１
〜１．７％のケイ素、０．２〜０．６％のチタン、０．
２５〜０．５５％のアルミニウム、１．３〜１．７％の
モリブデン、０．２５〜０．６％のニオブ、０．１５〜
０．４５％のタンタル、０〜０．２％のタングステン、
０．００１〜０．００５％のホウ素、０．０１〜０．０
３％のジルコニウムを含み、残りが鉄である。
【００２３】本発明の有効性を試験するために、幾つか
の試験組成物を製造した。
【００２４】例１ 約０．１１％Ｃ、０．０２％Ｍｎ、１．８％Ｓｉ、０．
２８％Ｔｉ、０．２１％Ａｌ、４４％Ｎｉ、２６．２％
Ｃｒ、１．５％Ｍｏ、０．４％Ｎｂ、０．２２％Ｔａ、
０．００９％Ｚｒ、０．００５％Ｂを含み、残りが鉄で
ある合金を鋳造し、厚さ０．６３５cm（０．２５イン
チ）の板に熱間および冷間加工し、１２０４℃で３０分
間焼鈍し、水で急冷した。９８０℃／２０．６８ MPaに
おける応力破壊特性は下記の通りである。
【００２５】例２ 最適炭素範囲（約０．０６％〜０．１２％）内にある合
金を、約０．０８２％Ｃ、０．０１５％Ｍｎ、１．５１
％Ｓｉ、４４．１６％Ｎｉ、２５．２２％Ｃｒ、０．４
５％Ｔｉ、０．１３％Ａｌ、１．５４％Ｍｏ、０．３９
６％Ｎｂ、０．２１％Ｔａ、０．００３７％Ｂを含み、
残りが鉄である組成物により得て、この合金を鋳造し、
厚さ０．６３５cm（０．２５インチ）の板に熱間および
冷間加工し、１１２１℃／２０分間、続いて１２３２℃
／３０分間焼鈍し、水で急冷した。９８０℃／２０．６
８ MPaにおける応力破壊特性は下記の通りである。 焼鈍した状態 Ｈ2 −１％ＣＨ4 中１０００℃で３００時間後 破壊寿命（時間） 伸長（％） 破壊寿命（時間） 伸長（％） １２５３ ４５ ３６９６ ４０ ３７４８ ３８ 寿命が３倍に増加しているにも関わらず、延性が保持さ
れていることに注意。
【００２６】例３ 最適炭素範囲（約０．０６％〜０．１２％）内にある別
の合金を、約０．０６１％Ｃ、０．２９５％Ｍｎ、１．
５３％Ｓｉ、４４．１３％Ｎｉ、２５．１８％Ｃｒ、
０．４６％Ｔｉ、０．１２％Ａｌ、１．５４％Ｍｏ、
０．３９１％Ｎｂ、０．２３％Ｔａ、０．００２６％Ｂ
を含み、残りが鉄である組成物により得て、この合金を
鋳造し、厚さ０．６３５cm（０．２５インチ）の板に熱
間および冷間加工し、１２３２℃／３０分間焼鈍し、水
で急冷した。９８０℃／２０．６８ MPaにおける応力破
壊特性は下記の通りである。 焼鈍した状態 Ｈ2 −１％ＣＨ4 中１０００℃で３００時間後 破壊寿命（時間） 伸長（％） 破壊寿命（時間） 伸長（％） ７６３ ４８ ２３０３ ４５ ２８７５ ３７ 寿命が３倍に増加しているにも関わらず、延性が保持さ
れていることに注意。
【００２７】例４ 水蒸気メタンリフォーミング用に加工された合金チュー
ブは、エチレン熱分解用のチューブとしても重要である
ので、最適炭素範囲（約０．０６％〜０．１２％）内に
ある、約０．１０４％Ｃ、０．３０１％Ｍｎ、１．９６
％Ｓｉ、４３．９６％Ｎｉ、２５．１２％Ｃｒ、０．４
４％Ｔｉ、０．１２％Ａｌ、１．５３％Ｍｏ、０．３８
７％Ｎｂ、０．２３％Ｔａ、０．００３％Ｗ、０．００
２９％Ｂを含み、残りが鉄である組成物を鋳造し、厚さ
０．６３５cm（０．２５インチ）の板に熱間および冷間
加工し、１２３２℃／３０分間焼鈍し、水で急冷した。
応力破壊特性は下記の通りである。 焼鈍した状態 Ｈ2 −１％ＣＨ4 中１０００℃で３００時間後 ９８０℃／２０．６８ MPa ９８０℃／２０．６８ MPa破壊寿命（時間） 伸長（％） 破壊寿命（時間） 伸長（％） ６７０ − ３７３３ ４７ Ｈ2 −５．５％ＣＨ4 −４．５％ＣＯ2 中１０００℃で３００時間後 ９８０℃／２０．６８ MPa 破壊寿命（時間） 伸長（％） １７０６ ３３
【００２８】試験試料中への炭素のに進入速度がより大
きい雰囲気に関連する応力破壊寿命が大幅に改良されて
いることに注意。Ｈ2 −５．５％ＣＨ4 −４．５％ＣＯ
2 雰囲気は、その炭素および酸素ポテンシャルに関し
て、代表的な水蒸気メタンリフォーミング雰囲気を模擬
している。 焼鈍した状態 Ｈ2 −１％ＣＨ4 中１０００℃で３００時間後 １０９３℃／１０．３４ MPa １０９３℃／１０．３４ MPa破壊寿命（時間） 伸長（％） 破壊寿命（時間） 伸長（％） １４５ ３２ ４５４１ １０ Ｈ2 −５．５％ＣＨ4 −４．５％ＣＯ2 中１０００℃で３００時間後 １０９３℃／１０．３４ MPa 破壊寿命（時間） 伸長（％） ７６５ ５６ 雰囲気の影響がやはり明瞭であることに注意。
【００２９】例５ ＳＥＳを達成できない組成物の例として、下記の組成、
すなわち約０．０８１％Ｃ、０．８８％Ｍｎ、０．７０
％Ｓｉ、３５．１３％Ｎｉ、２５．５％Ｃｒ、０．６０
％Ｔｉ、０．５７％Ａｌ、０．０７％Ｍｏ、０．０７％
Ｎｂ、＜０．０１％Ｔａ、０．０００５％Ｂを含み、残
りが鉄である組成物を鋳造し、厚さ０．６３５cm（０．
２５インチ）の板に熱間および冷間加工し、１２３２℃
／３０分間焼鈍し、水で急冷した。応力破壊特性は下記
の通りである。 焼鈍した状態 Ｈ2 −５．５％ＣＨ4 −４．５％ＣＯ2 中 １０００℃で３００時間後 ９８０℃／２０．６８ MPa ９８０℃／２０．６８ MPa破壊寿命（時間） 伸長（％） 破壊寿命（時間） 伸長（％） ３５７ ３０ ２０６ ８０ １９０ ８３ 焼鈍した状態 Ｈ2 −５．５％ＣＨ4 −４．５％ＣＯ2 中 １０００℃で３００時間後 １０９３℃／１０．３４ MPa １０９３℃／１０．３４ MPa破壊寿命（時間） 伸長（％） 破壊寿命（時間） 伸長（％） １４２ ５４ １３７ ８６ ２２１ ９７
【００３０】本発明の実用性をさらに試験するために、
本発明により製造した一連の組成物に対して耐酸化性お
よび耐加炭性の試験を行なった。表２は、本発明の範囲
内にある組成物Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの組成を重量％で示
す。
【００３１】図１および２は、空気＋５％水蒸気からな
る雰囲気中、それぞれ１０００℃および１１００℃にお
ける耐酸化性を示すものである。合金800HT 、803 およ
びHPM は、現在製造されている組成物である。１０００
℃および１１００℃における酸化試験の結果は、本発明
の合金がエチレン熱分解に十分に使用できることを示す
ものである。 表２ Ａ Ｂ Ｃ Ｄ ％Ｃ ０．０８２ ０．０８２ ０．１１４ ０．０８６ ％Ｍｎ ０．０１５ ０．２９９ ０．０６１ ０．２２ ％Ｆｅ ２６．２３ ２５．７７ ２６．０８ ２９．９３ ％Ｓ ０．０００７ ０．０００９ ０．０００６ ０．００１ ％Ｓｉ １．５１ １．９７ １．８１ １．６２ ％Ｎｉ ４４．１６ ４３．９０ ４４．０１ ４１．５６ ％Ｃｒ ２５．２２ ２５．１４ ２５．１３ ２３．６３ ％Ａｌ ０．１３ ０．１２ ０．０５５ ０．１１ ％Ｔｉ ０．４５ ０．４５ ０．５０１ ０．４１ ％Ｃｏ ０．００２３ ０．００４０ ０．００６５ ０．０５ ％Ｍｏ １．５４ １．５３ １．４６ １．４３ ％Ｂ ０．００３７ ０．００２６ ０．００２４ ＜０．００１ ％Ｎｂ ０．３９６ ０．３９２ ０．３８７ ０．３７ ％Ｐ ０．０００１ ０．０００３ ０．０００７ ０．０１４ ％Ｔａ ０．２１ ０．２３ ０．２２ ０．２５ ％Ｗ ０．００３ ０．００３ ０．００４ ０．１１
【００３３】Ｈ2 −５．５％ＣＨ4 −４．５％ＣＯ2 か
らなる雰囲気中、１０００℃および１１００℃における
加炭試験の結果はそれぞれ図３および図４に示す通りで
ある。この加炭雰囲気はエチレン熱分解環境を最も良く
模擬している。本発明の合金に対する加炭データは、各
試験温度に対する質量変化が小さいことを示している。
この小さな質量増加は、合金HPM および803 が、高温
で、より短時間内に炭素で飽和され、これらの合金が脆
くなり、最終的に破損を引き起こすことから、本発明の
合金の寿命の方が長いことを示している。
【００３４】Ｈ2 −１％ＣＨ4 からなるより厳しい加炭
雰囲気中、１０００ＳＤおよび１１００℃で、本発明の
合金と合金HPM の質量変化は大体同じである。
【００３５】しかし、より厳しい還元性加炭雰囲気（Ｈ
2 −１％ＣＨ4 ）は、合金が使用されるエチレン熱分解
環境を最も良く模擬したものではない。前に説明した加
炭／酸化性環境（Ｈ2 −５．５％ＣＨ4 −４．５％ＣＯ
2 ）は、耐加炭性を強化する保護性の酸化物スケールを
形成させる相対的な量の酸素が存在するので、より現実
的な試験環境である。しかし、これは本合金の有用性を
立証している。
【００３６】ヒートＡ、ＢおよびＣを、真空誘導融解お
よび熱間圧延により１．５５cm（５／８”）ロッドに加
工した。ヒートＤは、押出しビレットにＡＯＤ融解さ
せ、標準的なエチレン７cm（２．７５”）ＯＤ直線ひれ
付きチューブに加工された生成ヒートであった。ヒート
Ｄは、厚さ１．０cm（３／４”）の板にも加工された。
【００３７】この新規な合金がエチレン熱分解用途で好
ましい耐腐食性を示すことは明らかである。データは、
図に示されている通りに、このことを明瞭に支持するも
のである。これらのデータは、本合金の強度能力が他の
エチレン熱分解合金よりも優れていることを示すもので
ある。
【００３８】法律の規定により、本発明の具体的な実施
態様を例示し、説明したが、当業者には明らかな様に、
請求項により規定される本発明の態様の範囲内で変形が
可能であり、本発明のある特定の特徴を、それに応じて
他の態様を使用せずに、有利に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】１０００℃における酸化試験のグラフである。
【図２】１１００℃における酸化試験のグラフである。
【図３】１０００℃における加炭試験のグラフである。
【図４】１１００℃における加炭化試験のグラフであ
る。
【図５】１０００℃における加炭試験のグラフである。
【図６】１１００℃における加炭化試験のグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２Ｚ 38/58 38/58 (72)発明者 ガイロード、ダレル、スミス アメリカ合衆国ウエストバージニア州、ハ ンチントン、スタムフォード、パーク、ド ライブ、120 (72)発明者 チャールズ、アール．コンダー アメリカ合衆国オハイオ州、プロクトロビ ル、ルート、４、ボックス、543エイ２

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】必須成分として約０．０６〜０．１４％の
    炭素、３５〜４６％のニッケル、２２．５〜２６．５％
    のクロム、０〜１．５％のマンガン、０．５〜２％のケ
    イ素、０．１〜１％のチタン、０．０５〜２％のアルミ
    ニウム、１〜３％のモリブデン、０．２〜１％のニオ
    ブ、０．１〜１％のタンタル、０〜０．３％のタングス
    テン、０〜０．００８％のホウ素、０〜０．０５％のジ
    ルコニウムを含み、残りが鉄および微量の商業的不純物
    からなることを特徴とする、使用により強度が高くなる
    ニッケル基合金。
  2. 【請求項２】約０．０６〜０．１２％の炭素を含む、請
    求項１に記載の合金。
  3. 【請求項３】約０．０７〜０．１２％の炭素、３８〜４
    ５％のニッケル、２３〜２６％のクロム、０．５〜１％
    のマンガン、０．８〜２％のケイ素、０．２〜０．８％
    のチタン、０．２〜１％のアルミニウム、１〜２％のモ
    リブデン、０．２〜０．８％のニオブ、０．１５〜０．
    ６％のタンタル、０〜０．２５％のタングステン、０〜
    ０．００６％のホウ素、０．００５〜０．０４％のジル
    コニウムを含み、残りが鉄である、請求項１に記載の合
    金。
  4. 【請求項４】約０．０８〜０．１１％の炭素、４１〜４
    ４％のニッケル、２４〜２６％のクロム、０．６〜０．
    ９％のマンガン、１〜１．７％のケイ素、０．２〜０．
    ６％のチタン、０．２５〜０．５５％のアルミニウム、
    １．３〜１．７％のモリブデン、０．２５〜０．６％の
    ニオブ、０．１５〜０．４５％のタンタル、０〜０．２
    ％のタングステン、０．００１〜０．００５％のホウ
    素、０．０１〜０．０３％のジルコニウムを含み、残り
    が鉄である、請求項１に記載の合金。
  5. 【請求項５】約０．０８２〜０．１１４％のＣ、０．０
    １５〜０．２９％のＭｎ、２５．７７〜２９．９３％の
    Ｆｅ、０．０００６〜０．００１％のＳ、１．５１〜
    １．９７％のＳｉ、４１．５６〜４４．１６％のＮｉ、
    ２３．６３〜２５．２２％のＣｒ、０．０５５〜０．１
    ３％のＡｌ、０．４１〜０．５％のＴｉ、０．００２３
    〜０．０５％のＣｏ、１．４３〜１．５４％のＭｏ、
    ０．００２４〜０．００１％のＢ、０．３７０〜０．３
    ９６％のＮｂ、０．０００１〜０．０１４％のＰ、０．
    ２１〜０．２５％のＴａ、および０．００３〜０．１１
    ％のＷを含む、請求項１に記載の合金。
  6. 【請求項６】約０．１１％のＣ、０．０２％のＭｎ、
    １．８％のＳｉ、０．２８％のＴｉ、０．２１％のＡ
    ｌ、２６．２％のＣｒ、１．５％のＭｏ、０．４％のＮ
    ｂ、０．２２％のＴａ、０．００９％のＺｒ、４４％の
    Ｎｉを含み、残りが鉄である、請求項１に記載の合金。
  7. 【請求項７】約０．０８２％のＣ、０．０１５％のＭ
    ｎ、１．５１％のＳｉ、４４．１６％のＮｉ、２５．２
    ２％のＣｒ、０．４５％のＴｉ、０．１３％のＡｌ、
    １．５４％のＭｏ、０．３９％のＮｂ、０．２１％のＴ
    ａ、０．００３７％のＢを含み、残りが鉄である、請求
    項１に記載の合金。
  8. 【請求項８】約０．０６１％のＣ、０．２９５％のＭ
    ｎ、１．５３％のＳｉ、４４．１３％のＮｉ、２５．１
    ８％のＣｒ、０．４６％のＴｉ、０．１２％のＡｌ、
    １．５４％のＭｏ、０．３９１％のＮｂ、０．２３％の
    Ｔａ、０．００２６％のＢを含み、残りがＦｅである、
    請求項１に記載の合金。
  9. 【請求項９】約０．１０４％のＣ、０．３０１％のＭ
    ｎ、１．９６％のＳｉ、４３．９６％のＮｉ、２５．１
    ２％のＣｒ、０．４４％のＴｉ、０．１２％のＡｌ、
    １．５３％のＭｏ、０．３８７％のＮｂ、０．２３％の
    Ｔａ、０．００３％Ｗ、０．００２９％のＢを含み、残
    りがＦｅである、請求項１に記載の合金。
  10. 【請求項１０】約０．６１〜０．１１％のＣ、０．０２
    〜０．３％のＭｎ、１．５１〜１．９６％のＳｉ、０．
    ２８〜０．４６％のＴｉ、０．１２〜０．２１％のＡ
    ｌ、４３．９６〜４４．１６％のＮｉ、２５．１２〜２
    ６．２％のＣｒ、１．５〜１．５３％のＭｏ、０．３８
    ７〜０．４％のＮｂ、０．２１〜０．２３％のＴａ、
    ０．００２６〜０．００５％のＢを含み、残りがＦｅで
    ある、請求項１に記載の合金。
  11. 【請求項１１】チューブの形態の、請求項１に記載の合
    金。
  12. 【請求項１２】ひれの付いたチューブの形態の、請求項
    １１に記載の合金。
  13. 【請求項１３】少なくとも約９００℃の温度で炭素含有
    環境中に配置される、請求項１に記載の合金。
  14. 【請求項１４】下記のａ）〜ｃ）の工程を含んでなるこ
    とを特徴とする、Ｍ6 ＣおよびＭＣ炭化物の形成により
    ニッケル基合金を強化する方法。 ａ）約０．０６〜０．１４％の炭素、３５〜４６％のニ
    ッケル、２２．５〜２６．５％のクロム、０〜１．５％
    のマンガン、０．５〜２％のケイ素、０．１〜１％のチ
    タン、０．０５〜２％のアルミニウム、１〜３％のモリ
    ブデン、０．２〜１％のニオブ、０．１〜１％のタンタ
    ル、０〜０．３％のタングステン、０〜０．００８％の
    ホウ素、０〜０．０５％のジルコニウムを含み、残りが
    本質的に鉄および微量の商業的不純物である合金を製造
    する工程、 ｂ）合金を炭素含有環境に露出する工程、および ｃ）合金を少なくとも９００℃の温度にさらして、強化
    する工程。
  15. 【請求項１５】合金をチューブに加工する、請求項１４
    に記載の方法。
  16. 【請求項１６】合金をエチレン熱分解クラッキング炉中
    に配置する、請求項１４に記載の方法。
  17. 【請求項１７】合金を使用条件下で強化する、請求項１
    ４に記載の方法。
  18. 【請求項１８】合金を水蒸気メタンリフォーミングに使
    用する、請求項１４に記載の方法。
  19. 【請求項１９】合金を約１１７７℃〜１２３２℃の温度
    で少なくとも約２０分間最終焼鈍する、請求項１４に記
    載の方法。
  20. 【請求項２０】ＡＳＴＭ結晶粒度が約２である、請求項
    １４に記載の方法。
  21. 【請求項２１】合金を溶融し、ＡＯＤ精製し、冷却され
    てインゴットを形成させる、請求項１４に記載の方法。
  22. 【請求項２２】合金をひれの付いたチューブに加工す
    る、請求項１４に記載の方法。
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