JPS62158849A - 靭性の優れた高耐食性Ｎｉ基合金 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、贋金環境下、持Ｃ：従来から注目されてい
た所謂サワーガス環境（Ｈ２Ｓ　−Ｃｏ２−　ＣＡ−環
境）よりも更にｗｘ食性が苛酷な、イオウ（Ｓ）がＦｐ
ＳやＮｉＳ等の硫ｆヒ物としてではなく単体として混入
するサワーガス環境上（二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（二階れた油井管
用高強邸Ｎｉ某合金に関するものである。

〈従来技術並びに七の問題点〉 近年のエネルギー事情は、油井の深井戸（ヒやサワーガ
ス世壇上での　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
うな油井管用高強変・高耐性Ｎｉ基合金が開発され、適
用されろようになってきた（　１５１１えは、特開昭５
４−１０７８２８号公報や特開昭５４−１２７８３１号
公報参照）、ところが、最近の油井ｌＷ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Ｃニイオウ（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
基合金をもっ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った。

この点（二ついて更（二詳述すると、先にも説明した卯
＜、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（Ｃｌ２−　、　Ｂｒ−等）と−緒（二Ｈ８
やＣＯ：専の腐食性ガスの混在した環境が多くなる傾向
；二あったが、地上にて実旋されることか環境成分の分
析結果τ二よると、最近、上記腐食性ガスや、水、塩類
等にまじってイオウ（Ｓ）が単体（ＦｅＳやＮｉＳ等の
硫（ヒ物杉態をとっていない）で認められるような新た
な環境に属する油井の存在す確認されるようになったの
である。このような環境に存在するイオウ（Ｓ）は、地
中深くにおいでＨ２Ｓ工；：ｎ２ｓ＋ｓよ−１ なる式で示される如く、ポリサルファイド（Ｈ２Ｓ、ｒ
　）になるとも、Ｓ単体のまま存在するとも言われてい
るが、温闇や圧力（特にＨ２Ｓ分圧）の状態によっては
、 ４　Ｓ　＋　４　Ｈ２Ｏ：３　Ｈ２Ｓ　＋　Ｈ２ＳＯ４
なる式の如くにＳ或いはＨ２ＳＯ４等の形態となってい
ることも否定できない。

このうち、　Ｈ２ｓ！はＨ２Ｓガスのりデーバー（貯蔵
役）としてＨ２Ｓ？７ＩＩ’ｆを増大させる働きがあり
、一方、Ｈ２ＳＯ４ｓ’ｃ　ｐ　Ｈ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Ｈ２Ｓ　−ＣＯ２−（Ｊ−環境下とＨ２Ｓ−Ｃ０
２−Ｃｌ−−Ｓ　ｍ地上での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
行ったが、その結果、イオウ（Ｓ）添ＩＪＯの有倶によ
って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（ヒする
と言う事実の確認はなされたが、イオウ（８）が共存し
た場合の腐食機構【二ついては明所な解明がなされず、
大別して ■　Ｈ２Ｓ□−Ｈ２Ｓのリザーバー脱 酸ｒ　Ｈ２Ｓ　＋　８よ一１２Ｈ２Ｒ，Ｊ　ｌ＝従って
ポリサルファイド（８２８□）が高温環境で発生し、Ｈ
２Ｓの・リザーバーとして働くので、Ｈ２Ｓよが材料に
接すると高Ｈ２Ｓ環境と同様の作用をする、 ■　Ｈ２ＳＯ４による低ｏＨ（ヒ説 Ｈ２Ｓが存在しない単体Ｓのみの環境下でも、水があれ
ばｒ　４　Ｓ　＋　４　Ｈ２Ｏ：３　Ｈ２Ｓ　＋　Ｈ２
ＳＯ４Ｊなる式に従ってＨ２Ｓが発生すると同時１：ｌ
−Ｈ２ＳＯ４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
税することりまできなかった。

〈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、逼常のサワーガ
ス環境（Ｈ２Ｓ　−Ｃｏ２−　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
強変合金を提供すべく研究を続けた結果、以下（二示さ
れる知見を得るに至ったのである。即ち、 ｆａｌ　　サワーガス環境；：更【ニイオウ（Ｓ）の単
体が混入する環境においては、間違いな〈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は温間及び圧力（特ＣＨ２Ｓ分圧
）Ｃ二依存してｒ　５ｒ−１＋　Ｈ２Ｓ　：：　Ｈ２Ｓ
ｘ　Ｊの反応に従い３態（Ｓ３ニー１．　Ｈ２Ｓ及びＨ
２Ｓ３：）に変ｆヒすることとなり、Ｓよ−１として遊
離したイオウ（Ｓ）若しくはＨ２Ｓ工が存在すると、こ
れが油井管部材に局所的に付着し、その部分（＝おいて
著しい孔食が発生し、応力腐食割れを引き起丁こと、（
ｂｌ　　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ｆヒがほとんど認
められず、従ってＳよ−１或いはＨ２Ｓ工による持異な
腐食形態は生じないが、イオウ（８）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ばｒ　４　Ｓ　＋　
４　Ｈ２０コ３　Ｈ２Ｓ　＋　Ｈ２ＳＯ４Ｊなる反応も
なされて、Ｈ２Ｓが発生すると同時にＨ２Ｓ０４も生じ
ることとなり、該環境のＩ）Ｈを低下させるためと考え
られること、 （ｃｌ　　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（二十分な耐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１ｌｉｔ度性皮膜よりも更に強硬で、かつ修復性の良
好な保瑣皮模を形成させろ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）を同上させて孔度
の進展を阻止し、応力腐食割れを未然【；防ぐ手車てを
講じる必要があること、 （ｄｌ　　廿ワーガス穣境に二おける従来のＮｉ基基油
骨管用材料保論皮膜強Ｖやその修復能″・ま、概ねＣｒ
。

１Ｖｌｏ、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ＩＪ［］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Ｔ％１
ま１被もとする）以上のＣｕを含有させた上で、由境温
度が２５０°Ｃ以下の場合には、 Ｃｒ（％）＋１０Ｍｏ（％）−１−５Ｗ（％）≧１４０
を（亜１呆し、また壇境幌邸がより高い３００℃以下の
場合には Ｃｒ（％）　＋　１０　Ｍｏ（％）　＋　５　Ｗ（％）
≧１８０を確保しなければ、十分に強硬でしかち修復性
の良好な（呆り皮膜が形成されないこと。

ｔｅｌ　　更（二、前記ｆｃ１項でも述べたように、持
異な腐度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１ヒ策のみでしま不十分であり、孔度の進
展を阻止ｆる内質的改善が不可欠であるが、このために
は前記ｆｄ１項で示し宅成分虚整に１〕口えて歯の添υ
０をも実施し、これらによってＭｏ　−Ｗ　−Ｃｒ−Ｃ
糸炭（ヒ物の析出及びそのクラスター（ヒを押部ｊ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０口えて、通常税酸剤と
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含有蝋を特定範
囲に調整すると、合金の凝固時（：おけるミクロ偏析や
今属間七合物の析出が微減する上、炭・窒１ヒ物等の粒
界部への２次析出も抑制されて粒界強闇が高まり、この
結果、合金の靭性、輪重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（＝基づいてなされたちのであり
、 Ｎ１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：ｏ、ｏｏｓｏ％思下、Ｎｉ　：　５０〜６０鴨、
Ｃｒ：１５−？　２５　　％、 Ｍｏ及びＷの１種以上： Ｍｏは２０％以下％Ｗは５．０働以下であって、かつ １６≦Ｍｏ　（％　）　＋　２　Ｗ（％）≦２０を満足
する電、 Ｃｕ：　０．３０〜３．０％、　Ｔｉ：０．０５０％以
下、Ｎｂ：０．３０〜３．０％、　Ａ６：１．０％以下
、Ｎ：０．０５０％以下。

を含有し、必′建：二より、更に Ｃｏ：５．０％以下、 Ｖ　、　Ｔａ　、　Ｚｒ及びＨｆの１棟以上：各々１．
ｏｏｂｎ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棟以上をも含み、 Ｆｅ及び他の不可避的不純物：残り から成るととも（二、 Ｃｒ（％）　＋　１　０　Ｍｏ（％）　＋　５　Ｗ（％
）≧１８０なる式を満足する成分組成ζ二構成すること
により、浸れた靭性と高強変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３０００Ｃ以下程変のサワ
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【二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％を超えろとＭａＣダイブ
の炭ｊヒ物ｔ（但し、ＭはＭｎ　＊　Ｎｉ　＊　Ｃｒ　
＋　Ｗ等である）が著しく増１３１１し、合金の延性並
びに靭性を劣（にすることから、Ｃ含有重ｔオ０．１０
％α丁と定めた。なお、好ましくはＣ含有量を０．０２
０％以下（二まで低減することが推奨されるが、持（二
その會有實を０．０１０％以下ζ二抑制すると延性、靭
性並びに耐食性しまより一１傅顕著に改善される。

イ）Ｓｉ Ｓ＋は、謄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、Ｓ　ｉ　ｆ）
添υ口Ｃ二よっ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Ｃヒ合ｖＡ（［下、”ＴＣＰ相”と略称する）が生成
しや丁くなろ。その上、Ｓ＋含有量が多くなると合金凝
固時のミクロ偏析が助畏され、前記Ｍ、Ｃ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、Ｓｌ含有１ｄ：は０．３０％以下程変に制限丁
べきと考えられるが、このＳｉ含有賃を持に０．０５０
％思下τ二まで低減するとともに、Ｍｎ（１）適ｔ　ｇ
’ｓ　ＱＤ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１ヒ物等の粒界部への２
次析出を抑制して粒界強変を高めろ効果も加わって１合
金の靭性、υロエ性、耐食性並びに冷間加工Ｃ二伴う機
械的性質の不均一性が−Ｉｆａ顕著に向上下ることとな
る。そして、これらの効果は、Ｓｉ含有量が０．０５０
％を越える領域では十分でないことから、Ｓｉ含有゛越
は０．０５０％以下と定めた・ なお、第１図１ｉ、この発明で規定される成分内にてＳ
ｊｆ及びＭｎ１Ｊｌのみ変ｆヒさせた合金を調整し、冷
間ＩＪＯ工によって強１１２′（０，２％耐力）を８５
〜９０Ｋｑｆ／ｍｊとほぼ一定にしたちのＣ二ついて靭
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０．０５
０％以下でかつＭｎ會有童が０．１０〜１．００％の領
域になると命れｔ靭性を発揮することがわかる。従って
、このようなＮｉ基合金を油井管用Ｃ二適用した場合【
二は、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τ：なされることも明らかである。

また、第２図は、同様にＳｉ１を及びＭｎｔを変ｒヒさ
せたＮｉ基合金を真空溶装した逢高温引張試験片（６渭
φ）を採取し、　　ｅ　−１０−２ｓｅｃ−’の歪連間
で試験を行って普温絞り率を求め、熱間ＩＪ［］工性を
比較しにグラフであるが、この第２図からも、Ｓｓ含含
有が０．０５０％以下でかつＭｎ言有重が０．１０〜１
．００％の領域の合金が良好な熱間叩工性を示すことを
確認できる。

気に、第３図は、同様に５ｉｉｌｔ及びＭｎ　ｉｌを変
化させたＮｉ基合金を３５醪厚【二まで熱間ｊＪＯ工後
、表面税スケールして３１霞厚とし、その後冷間圧延を
旌して得られた２５醪厚の板材Ｃ二ついて、その肉厚方
向の硬實分布を比較したものであり（なお、板材の“０
．２％耐力”は約８５〜９０　Ｋｇｆ／−程闇であった
）１次に示す第１表は、この板材のシャルピー衝撃試験
での吸収エネルギーの異方性を比較したものである。

第　　１　　表 この第３図及び第１表からもｓ　Ｓ１含有童が０．０５
０％以下でかツＭｎ含有重が０．１０〜１．００鴨の領
域のＮｉ基合金では冷間ＩＪロエ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。

つ）　　Ｍｎ Ｍｎは、通常、税硫剤として添加される成分であるが、
その含有ｔが０．１０％を下回っても、また１、００％
を上回っても、極低Ｓ＋化とともＣ二相乗的に醸し出さ
れる前記効果を確保できないばかりか、■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、Ｍｎ３有ｔは０１１０〜１．０
０％と定めた。

工）Ｐ、及びＳ Ｐ及びＳは不可避的（二混入してくる不純物であり、合
金中Ｃ：矛量に存在下ると粒界偏析（二より熱間叩工性
を低下させ、また耐な性をち劣ｆヒさせることから、Ｐ
含有量は０．０３０％以下、Ｓ含有量＋−ｉｏ、ｏｏｓ
ｏ％以下とそれぞれ定めた。

しかしながら、Ｓ含有量を持（二０．０００７％以下（
＝抑制すると合金の熱間加工性が飛躍的（二向上し、ま
たＰ含有量を０．００３０％（二抑制することで合金の
耐水素割れ性が著しく教養されるので、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Ｐｉ
σ）み変ｆヒさせた合金を調整し、３０％程闇の冷間加
工によって高強変としたものより、平行部が４．０謂φ
でＧＬ（ゲージレンクス）が３０廖の試験片を採取し、
これに対して１０気圧でＨ２Ｓを飽和させたところのＩ
（２Ｓ　−５％ＮａＣ／！溶液（２５℃）中にて５ｍＡ
／−の陰極電流を付加した拭動でｌＸｌ０−７１／９Ｂ
−の定歪連間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Ｃ二てＳ
霊＆ｌみ変（ヒさせた合金を調整し、１１５０℃にて島
温延性試験（試験片１０口φ、歪み速変：１ビ１）を行
って熱間加工性に及ぼす影響を示したものである。

こび）第４図及び第５図からも、Ｐ及びＳ含有量しま、
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 こグ）発明の合金は、Ｎｉマトリックスに固溶強（ヒ及
びυロエ硬（ヒ能の良好な元素たるＭｏ　、　Ｃｒ　、
　Ｗ、　Ｎｂ等を添Ｕ口して強Ｃヒすることを基体とし
ているが、上記元素の多重撚ｌＴＯはブーステナイトσ
）不安定（ヒを招くため、オーステナイト基地を安定（
ヒするに足るＮｉ量である５０％をその含有量の下限と
定めた。一方、Ｎｉハ七れ目身加工硬ｆヒ能を向上させ
る元素であるが、６０％を超えて含有させろと耐水素割
れ性が劣ｆヒすることから、Ｎｉ３有曾の上限を６０％
と定めた。

力）　　　Ｃｒ Ｃｒは、ＩＶＩＯ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鳴を超えてＣｒ
を含有させると合金の熱間Ｉノロエ性が低下し、更にＴ
ＣＰ相が生成しやすくなることから、Ｃｒ含有量は１５
〜２５もと定めた。

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な有しているの
で１種以上添ＩＪＯ含有せしめられるも■ のであるが、そσ）含有量が［ＭＯ〔％）　＋　２　Ｗ
（％）〕の値で１６未満であると上記作用（：所望の効
果が得られず、他方、Ｍｏ含有量が２０％を超えたり。

Ｗ含有量が５．０％を超えたり、或いνまｒ　Ｍｏ（％
）　＋！−Ｗ（％）〕σ）値が２０を超える場合には、
Ｃｒの多量添り口σ）場合にみられるようなオーステナ
イト基地σ）不安定ｆヒ乞招く。従って、　Ｍｏ及びＷ
の１種以上σ）添ＩＪ［］　Ｃおいては、　Ｍｏは２０
１以下、Ｗは５．０％以下であって、かつ １６≦Ｍｏ（％＞　＋　Ｌ　Ｗ（％）≦２０を満足する
値（二七の含有量を定めた。

り）　　Ｃｕ イオウ（Ｓ）が単体で認められるナワーガス環壇上でし
す、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗと共にＣｕはｉｔ食性向上に極めて
有効な成分であるが、Ｃｕ含有重が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含有直は０．３０〜３．０もと定めた。

ケ）Ｔ１ Ｔｉは、合金中の？ｊ＆量Ｃの安定ｒヒに有効であるが
、七の含有量が２．０％を超えるとＴＣＰ相が生成し易
くなることから、Ｔｉ含有１Ｇｔ２．０％以下と定めた
。なお、必要ＴｉｔはＣ含有ｉｉ１に応じて定まるもの
であＩ）、特にその下限値が定まるものではない。

フ）　　Ｎｂ Ｎｂは、イオウ（Ｓ）が単体で認められるサワーガス積
項上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ｆヒ作用を有し、また強
ｑ上昇（二ち寄与するものであるが、その含有量が０．
３０％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ｆ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
童のみを変ｆヒさせ、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８０〜８５　Ｋｇｆ／ｍｊにほぼ一定としたものを用
い、４．０博φ、ＧＬ：３０ｒＷＩの試験片を作成した
後、２０％ＮａＣＡ　−０，５％Ｃ’Ｈ３ＣＯＯＨ−１
　ｆ　／　／　Ｓ　−１０ａｔｍＨ２Ｓ　−２０ａｔｍ
ｃ０２の溶液（２５０℃）中：二でｌＸｌ０−７１／式
の定歪速度引張試験を行って伸びを測定し、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Ｃ：滑れた耐応力腐食割れ性が得られることは明らか
である。

チ）Ｍ Ｍは有効な税酸剤として添１１０されるものであるが、
その含有量が１．０％を越えるとＴＣＰ相が生成しや丁
くなることから、Ｍ含有量は１．０％以下と定めたー シ）　Ｎ 合金中のＮ含有量が０．０５０％を超えろと粗大な窒１
ヒ物が形成されて延性並びｆ二靭性が劣１ヒするように
なることから、Ｎ含有量は０．０５０％以下と定めた。

ス）　　Ｃｏ、Ｖ、Ｔａ１ｒ、及びｆ（ｆこれらの成分
（＝は、合金の延性・靭性を改善するとともＣ二耐食性
をも改善する作用があるので、必要により１種以上含有
せしめられろものであるが、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。

ｌ）　　Ｃ。

Ｃｏ成分は、持Ｃ：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％を超えると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。

ｉｆ）　　Ｖ＊Ｔａ、Ｚｒ、及びＨｆ これらの成分＋、−ｊ　Ｃの安定（ヒに有効なものであ
るが、それぞれ１％を超えて含有させろとＴＣＰ相が生
成しや丁くなることから、Ｖ　、　Ｔａ　、　ｌｒ及び
Ｈｆのうちの１種以上の含有ｔは１．０％以下と定めた
。

セ）希土類元素（ＲＥＭ）＋ＭｇｖＣａｚ及びＹこれら
の成分は、少なくとも１種の微祉添卯により合金の熱間
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÷あるが、希土類元素含
有量が０．１０％を、Ｍｇ含有電が０．１０％を、Ｃａ
含有蓋が０．１０％を。

そしてＹ含有量が０．２０％をそれぞれ越えた場合こり
、低融点ｆヒ合物を生成しやすくなって逆に熱間加工性
を劣ｆヒするようになることから、希土類元素含有量し
嘘０．１０％以下と、　Ｍｇ含有量は０．１０％以下と
、Ｃａ含有蓋は０．１０％以下と、セしてＹ・含有址Ｇ
ｔ０．２０％以下とそれぞれ定めた。

ソ）　　　Ｆｅ Ｆｅには、合金の強変を確＠するとともに、Ｎｉ含有債
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。

り）　　Ｃｒ　＋　Ｍｏ及びＷの含有量バランスＨ５−
Ｃｏ２−ＣＡ”−−Ｓ環境でのＮｉ合金の溶出（腐度）
　’ｉ　、　Ｃｒ　＋　Ｎｒ　＋　Ｍｏ　＋　Ｗ　、　
韮び【二Ｃｕ及びＮｂｌ二依存する。即ち、耐食性はこ
れらの元素から成る表面皮膜によっ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１
０倍の効果があり、まｐＷｌまＣｒの５倍グ）効果６を
もっており、このＣｒ、Ｍｏ及びＷが、式 １式％） を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％、　
Ｎｉが５０％以上であれば、単体イオウ（Ｓ）を含んだ
環境τ二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　ｅ　Ｍｏ及びＷの含有量バランスがＣｒ
（％ｌ　＋　１０　Ｍｎ（％）　＋　５　Ｗ（％）＜１
８０の範囲テｃｔ、３００′ｃｎ下程変のＨ８−ＣＯ２
−ｃｚ−−ｓ　ｍ境（二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　Ｔ　Ｐｂ等の
元素は、微量ではこの発明の合金ｆ）特性に何ら悪影響
を与えろことかないので、不純物としてそれぞれ０．１
０鴨まで許容されるが、この上限値を越えるとり０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ζ二よって比較例と対比し
ながら説明する。

〈実施例〉 まず、第２表（＝示されるｒヒ学成分組成の各合金を浴
・裂した後、熱間加工によって板材とし、これに１５鶴
程変グ）冷間Ｔ′ＪＯ工を施して所望の強闇（室温での
０．２％耐力にて７０〜１１０９ｆ／Ｎｊ）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、下記要碩にて各種試験を実施した。

なお、耐水素′Ｍｌｌれ試験に供した材料は、３０００
Ｃ＋二て１０００ｈｒの長時間θ０熱処理を施した後試
験片とした・ （４）　引張試験 試鹸温囃：室温、 試験片：４．０醪φで、ＧＬが２０請。

ｆ１３１　　シャルピー衝撃試験 試験温度二〇℃、 試験片：ｌＯ旙×１０鰭×５５１の２順Ｖノツチ付。

ｆｃｌ　　耐応力腐食削れ試験 腐食浴液：２０％ＮａＣＡ　−１ｆ／Ａ　Ｓ　−（０，
１、１、１０）　ａｔｍＨ２Ｓ ２０　ａ　ｔｍ　ＣＯ２、 試験温度：３００℃、 浸漬時間：５００ｈｒ。

付１ａ応力＝１σｙ。

試験片：１０■幅Ｘ２ｗ＊厚Ｘ７５Ｍ長のＲｏ、２５Ｕ
ノツチ付。

０　耐水素割れ試験 ＮＡＣＥ条件：　５　％　ＮａＣ／−０，５％ＣＨ３Ｃ
（Ｘ）Ｈｌ　ａ　ｔｍ　Ｈ２Ｓ　。

試験温度：２５°Ｃ１ 浸漬時間ニア２０ｈｒ。

付ｊｌ［］応カニ１σｙ、 試験片：１０ｍ５幅×２園厚×７５−長のＲｏ、２５Ｕ
ノツチ付。

このようＬニジて得られた試験結果を、第１表；二併せ
て示す。

なお、腐食試験の結果は、”割れ又しま孔食のみられな
かったもの”を「○」、”試験後に叩］れ又は孔食の発
生したものヲ「×」で示した〇第１表に示される結果か
らも、本発明合金は苛酷な腐ｆｋ壌壇上、であらても優
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τ石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１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６ 〈総括的な効果〉 以上Ｃ：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°Ｃ程嘲のナワーガス壕
壇上Ｌ：おいても抜群に侵れた削度性、持（二耐応力腐
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富強１’ｆＮｉ基合
金が得られるなど、産業上の有用性は極めて大きなちび
）である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、８１及びＭｎを除いては本発明と同様組成の
合金τ二おけるＳ＋量及びＭｎｔと靭性（ｖＥｏ）との
関係を示すグラフ、 第２図は、同様合金（−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ｔ：おける肉厚方向
の硬変分布を、Ｓｉ童及びＭｎｉ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７：１Ｐ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σ）
関係を示Ｔグラフ、 第５図は１本発明合金Ｃ二おけるＳ含有量と熱間叩工性
（’１１５０℃（＝おけろ絞り率）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。 出願人　　住友金属工業株式会社 代理人　　富　１）和　夫　外１名 り１図 Ｓ’ｒｌｊ４量（重量％） 拭駈混邊　（０Ｃ〕 第３図 Ｉ胃 拶、、’ｊ　（ｍｍ） 第４図 Ｐ檜遺量（ｉｔ％） ０　　　　　　　　　　　　０．０１　　　　　　　　
　　　　ＧＯ２８夕膚量（ｉ量％） Ｎｂ４有ｔ（重量％）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （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：１５〜２
   ５％、 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 １６≦Ｍｏ（％）＋１／２Ｗ（％）≦２０ 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。
2. （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：１５〜２
   ５％、 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 １６≦Ｍｏ（％）＋１／２Ｗ（％）≦２０ 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。
3. （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：１５〜２
   ５％、 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 １６≦Ｍｏ（％）＋１／２（％）≦２０ 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。
4. （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：１５〜２
   ５％、 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 １６≦Ｍｏ（％）＋１／２Ｗ（％）≦２０ 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、 Ｃｕ：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。