KR102123201B1

KR102123201B1 - 분말 및 hip 처리된 물체 및 그의 제조

Info

Publication number: KR102123201B1
Application number: KR1020197030342A
Authority: KR
Inventors: 한스 쇠데르베리; 토마스 블롬펠트; 울프 키비세크; 라르스-올로브 노르드베리; 지량 저우
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2020-06-15
Also published as: SI3600732T1; US11035028B2; WO2018172437A1; CN110430954B; EP3600732B1; JP2020512485A; ES2886848T3; US20200024711A1; DK3600732T3; KR20190121398A; JP6781350B2; CN110430954A; EP3600732A1

Abstract

본 발명은 오스테나이트계 합금의 분말 및 그로 제조된 HIP 처리된 물체 및 HIP 처리된 물체를 제조하기 위한 프로세스 및 부식 환경에서의 그의 용도에 관한 것이다.

Description

분말 및 HIP 처리된 물체 및 그의 제조

이중 스테인리스 강으로부터 제조된 컴포넌트는 그의 높은 항복 강도 및 일반적으로 양호한 내부식성으로 인해 오일 및 가스 적용에서, 특히 해저 환경에서 일반적으로 사용된다. 하지만, 이중 스테인리스 강의 일 문제는 이러한 강이 수소 유기 응력 균열 (HISC) 에 취약할 수도 있다는 것이다. 오스테나이트계 합금으로부터 제조된 컴포넌트가 또한 사용되지만, 이러한 합금은 HISC 에 의해 영향을 받지 않는 것으로 공지되어 있을지라도 너무 낮은 항복 강도를 가질 수도 있다. 또한, 석출 경화된 Ni 계 합금으로부터 제조된 컴포넌트가 사용될 수도 있지만, 이러한 합금은 수소 취화에 취약할 수도 있다.

따라서, 여기에는 HISC 에 의해 영향을 받지 않고 또한 높은 항복 강도를 가지고 또한 수소 취화에 대한 저항성이 있는 합금을 포함하는 물체 (컴포넌트) 에 대한 필요성이 있다. 따라서, 본 발명의 양태는 전술한 문제들을 해결하거나 적어도 감소시키는 것이다.

본 발명은 오스테나이트계 합금의 분말을 제공하고, 상기 분말은 중량% (wt%) 로 하기 조성을 갖는다:

C 0.03 이하;

Si 0.5 이하;

Mn 2.0 이하;

P 0.01 이하;

S 0.05 이하;

Cr 25 ~ 28;

Ni 33 ~ 36;

Mo 6 ~ 7.5;

N 0.20 ~ 0.60;

Cu 0.4 이하;

잔부 Fe 및 불가피한 불순물들.

본 발명은 또한 분말로부터 제조된 HIP 처리된 물체에 관한 것으로, 상기 분말은 중량% 로 하기 조성을 갖는다:

C 0.03 이하;

Si 0.5 이하;

Mn 2.0 이하;

P 0.01 이하;

S 0.05 이하;

Cr 25 ~ 28;

Ni 33 ~ 36;

Mo 6 ~ 7.5;

N 0.20 ~ 0.60;

Cu 0.4 이하;

잔부 Fe 및 불가피한 불순물들.

따라서, 본 발명은 이전에 또는 이후에 규정된 바와 같은 분말과 동일한 범위의 동일한 원소를 포함하는 오스테나이트계 합금을 포함하는 HIP 처리된 물체에 관한 것이다. 오스테나이트계 합금을 함유하는 것에 더하여, 얻어진 HIP 처리된 물체는, HIP 처리된 물체가 HISC 에 대한 저항성을 가질 것이고 또한 모든 방향으로 동일한 기계적 강도를 가질 것이라는 것을 의미하는 상들 (즉, 미세조직) 의 분포 및 형상에 관하여 등방성일 것이다.

본 발명은 추가로 HIP 처리된 물체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 이하의 단계들을 포함한다:

a) 상기 물체의 형상의 적어도 일부를 규정하는 형태를 제공하는 단계;

b) 이전에 또는 이후에 규정된 바와 같은 분말을 제공하는 단계;

c) 상기 형태의 적어도 일부를 상기 분말로 충전하는 단계;

d) 분말 입자들이 야금학적으로 서로 결합되도록, 미리 정해진 온도 및 미리 정해진 등압에서 미리 정해진 시간 동안 상기 형태에 열간 등압 프레싱을 가하는 단계.

전술한 바와 같이, 본 발명은 중량% (wt%) 로 하기 조성을 가지는 분말에 관한 것이다:

C 0.03 이하;

Si 0.5 이하;

Mn 2.0 이하;

P 0.01 이하;

S 0.05 이하;

Cr 25 ~ 28;

Ni 33 ~ 36;

Mo 6 ~ 7.5;

N 0.20 ~ 0.60;

Cu 0.4 이하;

잔부 Fe 및 불가피한 불순물들.

또한, 본 발명은 중량% (wt%) 로 하기 조성을 갖는 분말로부터 제조된 HIP 처리된 물체에 관한 것이다:

C 0.03 이하;

Si 0.5 이하;

Mn 2.0 이하;

P 0.01 이하;

S 0.05 이하;

Cr 25 ~ 28;

Ni 33 ~ 36;

Mo 6 ~ 7.5;

N 0.20 ~ 0.60;

Cu 0.4 이하;

잔부 Fe 및 불가피한 불순물들.

따라서, 본 발명은 중량% (wt%) 로 하기 조성을 가지는 오스테나이트계 합금을 포함하는 HIP 처리된 물체에 관한 것이다:

C 0.03 이하;

Si 0.5 이하;

Mn 2.0 이하;

P 0.01 이하;

S 0.05 이하;

Cr 25 ~ 28;

Ni 33 ~ 36;

Mo 6 ~ 7.5;

N 0.20 ~ 0.60;

Cu 0.4 이하;

잔부 Fe 및 불가피한 불순물들.

대안적으로, HIP 처리된 물체는 할로우 또는 빌렛 또는 바아일 수도 있고, 이는 그런 다음 압출과 같은 열간 가공에 의해 튜브 또는 파이프로 가공될 수도 있다.

또한, 본 발명은 HIP 처리된 물체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 하기 단계들을 포함한다:

c) 상기 형태의 적어도 일부를 상기 분말로 충전하는 단계;

d) 분말 입자들이 서로 야금학적으로 결합되도록, 미리 정해진 온도 및 미리 정해진 등압에서 미리 정해진 시간 동안 상기 형태에 열간 등압 프레싱을 가하는 단계.

본 발명의 일 실시형태에 따라, 얻어진 HIP 처리된 물체는 HIP 처리된 물체의 강도를 증가시키기 위해 예컨대 용체화 풀림에 의해 열처리될 것이다.

또한, 본 발명은 HIP 처리된 물체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 물체는 튜브이고, 상기 방법은 하기 단계들을 포함한다:

a) 빌릿 또는 할로우 또는 바아 형상을 규정하는 형태를 제공하는 단계;

c) 상기 형태의 적어도 일부를 상기 분말로 충전하는 단계;

d) 분말 입자들이 서로 야금학적으로 결합되도록, 미리 정해진 온도 및 미리 정해진 등압에서 미리 정해진 시간 동안 상기 형태에 열간 등압 프레싱을 가하는 단계;

e) 얻어진 빌릿, 할로우 또는 바아를 열간 가공하는 단계.

일 실시형태에 따라, 열간 가공 프로세스는 압출이다. 다른 열간 가공 프로세스들의 예들은 열간 압연 및 열간 피어싱이다. 열간 가공 단계는 선택적으로 하나 이상의 열간 가공 프로세스들을 포함할 수도 있다.

다른 실시형태에 따라, 상기 방법은 열간 가공 단계 이후에 수행될 수도 있는 냉간 가공 단계를 포함한다. 열간 가공 프로세스들의, 그러나 이들에 한정되지 않은 예들은 냉간 압연, 냉간 인발, 냉간 필거링 및 스트레이트닝 (cold pilgering and straightening) 이다. 냉간 가공 단계는 하나 이상의 냉간 가공 프로세스들을 포함할 수도 있다. 또한, 냉간 가공 프로세스들은 동일하거나 상이할 수도 있다.

다른 실시형태에 따라, 방법은 열간 가공 단계 후에 또는 냉간 가공 단계 후에 수행되는 열처리 단계를 포함할 수도 있다. 열처리 프로세스의, 그러나 이에 한정되지 않는 예는 풀림, 예컨대 용체화 풀림이다.

열간 등압 프레싱 (HIP) 은 기술 분야에 공지된 기법이다. 당업자가 알고 있는 바와 같이, 합금들에 열간 등압 프레싱을 가하기 위해서, 이들은 분말 형태로 제공되어야 한다. 이러한 분말은 고온 합금을 원자화 (atomizing) 함으로써, 즉 액체 상태에 있으면서 (따라서, 오리피스를 통해 용융된 합금을 강제하면서) 노즐을 통해 고온 합금을 분무하고 또한 합금을 그 직후에 고체화하는 것을 허용함으로써 얻어질 수 있다.

원자화는 압력이 원자화를 수행하기 위해 사용되는 장비에 의존하므로 당업자에게 공지된 압력에서 수행된다. 일 실시형태에 따라, 가스 원자화의 기법이 사용되고, 여기에서 고온 금속 합금 스트림이 노즐을 빠져 나오기 직전에 고온 금속 합금 스트림 내로 가스가 도입되어 난류를 발생시키는 역할을 하는데, 왜냐하면 비말 동반된 가스가 (가열로 인해) 팽창하고 또한 오리피스 외부의 큰 수집 체적으로 빠져 나가기 때문이다. 수집 체적은 바람직하게는 용융 금속 제트의 추가 난류를 촉진시키기 위해 가스로 충전된다.

입자들의 크기 분포의 D50 은 일반적으로 80 ~ 130 ㎛ 이다. 그런 다음, 최종 분말은 몰드로 이동된다.

이전에 또는 이후에 규정된 바와 같은 방법에 따라, 몰드 또는 캡슐로도 지칭되는 형태가 제공된다. 형태는 적어도 얻어질 물체의 형상 또는 윤곽의 일부로서 규정된다. 형태는 일반적으로 함께 용접되는 강 시트들로부터 제조된다. 형태는 예를 들어 산세 또는 기계가공에 의해 HIP 후에 제거된다.

형태의 적어도 일부는 충전되지만, 이는 전체 물체가 단일 HIP 단계에서 제조되는지의 여부에 의존할 것이다. 몰드는 상기 분말의 입자들이 서로 야금학적으로 접착되도록 열간 등압 프레싱 (HIP) 을 받게 된다. 일 실시형태에 따라, 몰드는 완전히 충전되고, 물체는 단일 HIP 단계에서 제조된다.

HIP 방법은 오스테나이트계 합금의 융점 미만의 미리 정해진 온도에서, 바람직하게는 1000 ~ 1200 ℃ 에서 수행된다. 미리 정해진 등압은 900 bar 초과, 예컨대 약 1000 bar 이고, 미리 정해진 시간은 1 ~ 5 시간이다. HIP 프로세스 후에, 물체는 몰드로부터 제거된다. 일반적으로, 이는 몰드 자체를 제거함으로써, 예컨대 기계가공 또는 산세에 의해 수행된다. 얻어진 물체의 형태는 몰드의 형태 및 충전 정도에 의해 결정된다.

HIP 방법에는 또한 후속 켄칭과 함께 얻어진 물체가 1000 ~ 1300 ℃, 예컨대 1100 ~ 1200 ℃ 의 온도 범위에서 1 ~ 5 h 동안 열처리된다는 것을 의미하는 열처리, 예컨대 용체화 풀림이 후속될 수도 있다.

이후에, 이전에 또는 이후에 규정된 바와 같이 오스테나이트계 합금의 합금 원소들은 그들의 효과에 관하여 논의된다. 하지만, 이는 제한하는 것으로서 해석되지 않아야 한다. 원소들은 또한 언급되지 않은 다른 효과들을 가질 수도 있다. 용어 "중량%" 또는 "wt.%" 가 상호교환가능하게 사용된다.

탄소 (C): 0.03 wt.% 이하

C 는 오스테나이트계 합금 내에 함유된 불순물이다. C 의 함량이 0.03 wt.% 을 초과하면, 입계에서의 탄화 크롬의 침전으로 인해 내식성이 저하된다. 따라서, C 의 함량은 0.03 wt.% 이하, 예컨대 0.02 wt.% 이하이다.

규소 (Si): 0.5 wt.% 이하

Si 는 탈산 (deoxidization) 을 위해 첨가될 수도 있는 원소이다. 그러나, Si 는 시그마 상과 같은 금속간 상들의 침전을 촉진시킬 것이고, 따라서 Si 는 0.5 wt.% 이하, 예컨대 0.1 ~ 0.5 wt.% 의 함량으로 함유된다.

망간 (Mn): 2.0 wt.% 이하

Mn 은 대부분 스테인리스 합금에서 사용되는데, 왜냐하면 Mn 이 불순물인 황과 결합하는 능력을 가지고 황과 결합함으로써 고온 연성이 유리하기 때문이다. 2.0 wt.% 초과의 레벨에서, Mn 은 기계적 특성을 감소시킬 것이다. 따라서, Mn 의 함량은 2.0 wt.% 이하, 예컨대 1.1 wt.% 미만, 예컨대 0.1 ~ 1.1 wt.% 이다.

니켈 (Ni): 33 ~ 36 wt.%

Ni 는 오스테나이트 안정화 원소이고, 또한 Cr 및 Mo 와 함께 스테인리스 합금에서 응력 부식 균열을 감소시키는데 유리하다. 구조적 안정성 및 그로 인한 내식성을 달성하기 위하여, Ni 의 함량은 33 wt.% 이상인 것이 요구된다. 하지만, 증가된 Ni 의 함량은 N 의 용해도를 감소시킬 것이다. 그러므로, Ni 의 최대 함량은 36 wt.% 이하이다. 일 실시형태에 따라, Ni 의 함량은 34 ~ 36 wt.% 이다.

크롬 (Cr): 25 ~ 28 wt.%

Cr 은 Cr 이 스테인리스 합금을 부식으로부터 보호하는 부동태 피막 (passive film) 을 형성하는데 필수적이므로 스테인리스 합금에서 가장 중요한 원소이다. 또한, Cr 의 첨가는 N 의 용해도를 증가시킬 것이다. Cr 의 함량이 25 wt.% 미만이면, 본 발명의 오스테나이트계 합금에 대한 내식성은 충분하지 않을 것이고, Cr 의 함량이 28 wt.% 초과이면, 질화물 및 시그마 상과 같은 2 차 상들이 형성될 것이고, 이는 내식성에 악영향을 미칠 것이다. 따라서, Cr 의 함량은 그러므로 25 ~ 28 wt.%, 예컨대 26 ~ 28 wt.% 이다.

몰리브덴 (Mo): 6.0 ~ 7.5 wt.%

Mo 는 오스테나이트계 합금의 표면에 형성된 부동태 피막을 안정화하는데 있어서 효과적이고, 또한 피팅 저항성을 향상시키는데 있어서 또한 효과적이다. Mo 의 함량이 6.0 wt.% 미만이면, 피팅에 대한 내식성이 이전에 또는 이후에 규정된 바와 같이 오스테나이트계 합금에 대해 충분히 높지 않다. 그러나, 매우 높은 함량의 Mo 는 시그마 상과 같은 금속간 상들의 침전을 촉진시킬 것이고, 또한 열간 가공성을 악화시킬 것이다. 따라서, Mo 의 함량은 6.0 ~ 7.5 wt.%, 예컨대 6.1 ~ 7.1 wt.%, 예컨대 6.1 ~ 6.7 wt.% 이다.

질소 (N): 0.25 ~ 0.6 wt.%

N 은 특히 열처리, 예컨대 고용 강화가 제조 프로세스 중에 사용될 때 오스테나이트계 합금의 강도를 증가시키는데 효과적인 원소이다. 또한, N 은 구조적 안정성에 유리하다. 더욱이, N 은 냉간 가공 동안 변형 경화를 향상시킬 것이다. N 의 함량이 0.25 wt.% 미만인 경우, 이전에 또는 이후에 규정된 바와 같은 오스테나이트계 합금은 충분히 높은 강도를 갖지 않을 것이다. N 의 함량이 0.6 wt.% 초과인 경우, 합금 내에 N 을 추가로 용해시킬 수 없을 것이다. 일 실시형태에 따라, N 의 양은 예컨대 0.25 ~ 0.40 wt.%, 예컨대 0.30 ~ 0.38 wt.% 이다.

인 (P): 0.05 wt.% 이하

P 은 오스테나이트계 합금들 내에 함유된 불순물이고, 또한 P 가 열간 가공성에 부정적으로 영향을 미친다는 것이 충분히 공지되어 있다. 따라서, P 의 함량은 0.05 wt.% 이하, 예컨대 0.03 wt.% 이하, 예컨대 0.010 wt.% 로 설정된다.

황 (S): 0.05 wt.% 이하

S 는 오스테나이트계 합금들 내에 함유된 불순물이고, 또한 이는 열간 가공성을 악화시킬 것이다. 따라서, S 의 허용가능한 함량은 0.05 wt.% 이하, 예컨대 0.02 wt.% 이하, 예컨대 0.005 wt% 이다.

구리 (Cu): 0.4 wt.% 이하

Cu 는 선택적 원소이고 또한 0.4 wt.% 초과에서 기계적 특성에 부정적으로 영향을 미칠 것이다. 일 실시형태에 따라, Cu 의 함량은 0.3 wt.% 이하, 예컨대 0.25 wt.% 이하이다.

산소 (O): 200 ppm 이하

O 는 이것이 의도적으로 첨가되지 않더라도 오스테나이트계 합금 내에 존재할 수도 있는 원소이다. 목표는 이것이 충격 강도에 부정적으로 영향을 미치기 때문에 산소를 회피하는 것이다. 200 ppm 보다 높은 레벨에서, HIP 처리된 물체의 충격 강도는 너무 낮아질 것이고, 따라서 상기 물체는 어떠한 적용에서도 사용될 수 없다.

본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "불순물" 은, 광석 및 스크랩과 같은 원료로 인해 그리고 제조 프로세스에서 여러 다른 인자들로 인해 이것이 산업적으로 제조될 때에 오스테나이트계 합금을 오염시키고, 그리고 이전에 또는 이후에 규정된 바와 같은 오스테나이트계 합금에 악영향을 미치지 않는 범위 내에서 오염시키도록 허용되는 물질들을 의미하는 것으로 의도된다. 일 실시형태에 따라, 이전에 또는 이후에 규정된 바와 같은 합금은 본원에서 언급된 범위 내의 원소들로 이루어진다. 더욱이, 용어 "최대" 또는 "미만" 은 범위의 가장 낮은 값이 "0" 이라는 것을 의미한다.

본 발명의 추가된 이점은 얻어진 HIP 처리된 물체들이 매우 부식성의 환경에서 사용되어야 할 때 특히 유용할 것이다. 특히 매우 부식성의 환경의, 그러나 이에 한정되지 않는 예들은 오일 및 가스를 수집하는데 사용된 해저 구조물들인데, 왜냐하면 그들은 외부가 해수에 노출되고 내부가 웰 스트림 (well stream) 에 노출되고, 그리고 또한 이러한 환경들은 석유화학 산업 및 화학 산업에 존재하기 때문이다.

본 발명은, 예를 들어 석유화학 산업, 화학 산업에서 컴포넌트를 위한 구성 재료로서, HUB:들 또는 매니폴드들과 같은 해저 구조물로서, 이전에 또는 이후에 개시된 바와 같은 방법에 의해 제조된 바와 같은, 또는 이전에 또는 이후에 규정된 바와 같은 본 발명에 따른 HIP 처리된 물체의 용도에 관한 것이다. 일 실시형태에 따라, 이러한 물체의 일 실시형태는 이전에 또는 이후에 규정된 바와 같은 분말을 포함하는 2 개 이상의 튜브들로 이루어지는 용접된 튜브 (종래의 물체) 이고, 또한 이전에 또는 이후에 규정된 바와 같은 방법들에 따라 제저되었다. 2 개 이상의 튜브들은 용접에 의해 각 튜브의 단부에서 서로 연결된다. 튜브들은 열간 가공되거나 냉간 가공되었고, 그런 다음 접합이 수행되기 전에 열처리되었다. 당업자는 본 발명의 HIP 처리된 물체가 컴포넌트로서 유용한 다른 기술 분야를 또한 고려할 것이다.

대안적으로, 일 실시형태에 따라, 얻어진 HIP 처리된 물체는 블록 (또는 임의의 다른 무관한 형상) 이고, 이 때 원하는 최종 컴포넌트는 선삭, 나사가공 (threading), 드릴링, 쏘잉 (sawing) 및 밀링과 같은 다양한 기계가공 기술, 또는 이들의 조합, 예컨대 밀링 또는 쏘잉 후 선삭을 이용함으로써 만들어질 수 있다.

본 발명은 이하의 비제한적인 실시예들에 의해 추가로 설명된다.

실시예

실시예 1

따라서 5 개의 히트들이 제조되었다: 버진 원료 (virgin raw material) 의 150 kg 히트들의 원자화. 3 개의 히트들에 대해, 원자화를 위한 재료가 HF-히트들로부터 얻어졌다. 원자화가 수행되는 방법은 최종 물체의 특성에 영향을 미치지 않는다. 얻어진 분말은 캡슐 내에 충전되었고, 또한 3 시간 동안 100 MPa 로 1150℃ 에서 열간 등압 프레싱되었다. 캡슐들은 서서히 냉각되었고, 30 분 동안 1200℃ 에서 열처리되었고, 그런 다음 워터 켄칭되었다. 화학 조성은 표 1 에 나타내어 진다. 표에서, 일부 히트들이 2 개 이상의 샘플로 만들어졌다. 당업자가 알고 있는 바와 같이, HIP 가 제조 프로세스로서 사용될 때, O 및 N 의 함량은 히트들이 상이한 배치들에서 제조될 때 동일한 히트들에 대해 상이할 수도 있다. 열처리된 재료로부터 인장 시편들이 얻어졌고, 입자 크기는 ASTM E112 에 따라 측정되었다.

기계적 특성들은 평가되었고, 또한 표 2 에서 볼 수 있는 바와 같이, 높은 항복 강도들이 얻어졌다. HIP 처리된 재료에 대한 항복 강도들은 유사한 조성을 갖는 종래의 재료들에 비해 더 높았다.

표 1

표 2

특정 적용에서, 표 1 및 표 2 에서 볼 수 있는 바와 같이, 65 ksi (448 MPa) 의 재료를 얻는 것이 바람직하고, 이러한 적용에서, 질소 함량은 0.25% 초과일 것이다. 추가로, 특정 적용들에서, 100 J 초과의 -46 ℃ 에서의 충격 강도를 갖는 것이 바람직하고, 이러한 적용에서, 산소 함량은 200 ppm 미만이어야 한다.

실시예 2

분말은 270 kg HF-노에서 제조된 잉곳들로부터 원자화되었고, 그런 다음 캡슐은 충전되었고, 또한 3 시간 동안 100 MPa 로 1150℃ 에서 HIP 처리되었고, 또한 약 1200℃ 에서 용체화 풀림되었고, 사용된 재료는 히트 890273 샘플 2 및 히트 890274 샘플 2 였다. 캡슐 크기는 140x850 mm 였다. 캡슐들은 제거되었고, 바아는 130 mm 의 직경을 갖는 바아로 기계가공되었다. 바아로부터, HIP 컨디션의 특성 평가를 위한 샘플들이 취해졌다. 이러한 샘플들은 10 분의 홀딩시간 동안 1150℃ 에서 용체화 풀림 (열처리) 되었고, 그런 다음 워터 켄칭되었다.

얻어진 압출 빌릿들은 121 mm 의 치수 외경 및 32 mm 의 벽 두께를 갖고서 제조되었다. 그런 다음, 빌릿들은 1200℃ 에서 64 mm 의 치수 외경 및 7 mm 의 벽 두께를 갖는 튜브들로 압출되었다. 용체화 풀림된 바아 및 압출된 튜브로부터 인장 시편들이 얻어졌고, 입자 크기는 ASTM E112 에 따라 측정되었다.

표 3 으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 냉간 가공되지 않거나 침출 경화되지 않은 컨디션에서 압출된 튜브에 대해 놀랍게도 높은 항복 강도 및 양호한 연신율이 관찰되었다. 표 3 으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 놀랍게도 높은 항복 강도는 압출 후에 임의의 추가의 냉간 가공 없이 이미 존재했다.

표 3

실시예 3

표 4 에 따른 조성을 가지는 분말은 270 kg HF-노에서 제조된 잉곳들로부터 원자화되었다. 그런 다음 캡슐은 충전되었고, 3 시간 동안 100 MPa 로 1150℃ 에서 HIP 처리되었고, 그런 다음 1200℃ 의 온도에서 용체화 풀림되었다. 캡슐 크기는 140x850 mm 였다. 얻어진 압출 빌릿들은 121 mm 의 치수 외경 및 32 mm 의 벽 두께를 갖고서 제조되었다. 캡슐은 제거되었다. 그런 다음, 빌릿들은 1200℃ 에서 64 mm 의 치수 외경 및 7 mm 의 벽 두께를 갖는 튜브들로 압출되었다. 산세 후에, 튜브들은 실온에서 25,4 x 2,11 mm 로 냉간 필거링되었고, 그런 다음 1200℃ 의 온도에서 용체화 풀림되었다.

65°베벨, 1.2 mm 갭 및 1.0 mm 랜드를 갖는 V 유형의 조인트가 필러 재료에 사용되었다. 용접은 차폐 가스 및 루트 가스로서 아르곤 및 2 ~ 5% 의 N₂ 로 이루어지는 가스를 사용하여 수동 가스 텅스텐 아크 용접 (GTAW) 프로세스에 의해 튜브 회전으로 1G 용접 위치에서 수행되었다.

인장 시편들은 튜브 용접부에 횡방향으로 취해졌고, ASME IX QW-462.1(C) 따라 제조되었다. 튜브로부터 2 개의 시편들은 참조로서 튜브 압연 방향에 종방향으로 추출되었다. 인장 시험은 ASTM E8M 에 따라 실온에서 수행되었다. CPT 는 3 M 의 MgCl₂ 을 갖는 개정된 ASTM G150 에 따라 수행되었다.

결과들로부터 볼 수 있는 바와 같이, 냉간 필거링 및 풀림된 튜브들은 용접 시에 극도로 높은 항복 강도, 즉 533 MPa 항복 강도를 갖는다. 높은 항복 강도와 함께 높은 내공식성 및 H₂S 에 대한 양호한 내성이 튜브들 및 필러의 조합과 같이 엄빌리칼 (umbilical) 에 대해 매우 양호한 선택을 한다.

표 4

표 5

Claims

중량% 로 하기의 조성을 가지는 오스테나이트계 합금을 포함하는 분말:
C 0.03 이하;
Si 0.1 ~ 0.5;
Mn 0.1 ~ 2.0;
P 0.04 이하;
S 0.05 이하;
Cr 25 ~ 28;
Ni 33 ~ 36;
Mo 6 ~ 7.5;
N 0.27 ~ 0.36;
Cu 0.4 이하;
잔부 Fe 및 불가피한 불순물들.
제 1 항에 있어서,
Si 의 함량은 0.1 ~ 0.3 중량% 인, 분말.
제 1 항에 있어서,
Mn 의 함량은 0.1 ~ 1.1 중량%, 또는 0.1 ~ 0.5 중량% 인, 분말.
제 1 항에 있어서,
Ni 의 함량은 34 ~ 36 중량% 인, 분말.
제 1 항에 있어서,
Mo 의 함량은 6.1 ~ 7.1 중량% 인, 분말.
제 1 항에 있어서,
N 의 함량은 0.30 ~ 0.36 중량% 인, 분말.
제 1 항에 있어서,
상기 분말은 200 ppm 이하의 O 를 포함하는, 분말.
제 1 항에 있어서,
중량% 로,
C 0.03 이하;
Si 0.1 ~ 0.3;
Mn 0.1 ~ 1.1, 또는 0.1 ~ 0.5;
P 0.04 이하;
S 0.05 이하;
Cr 25 ~ 28;
Ni 34 ~ 36;
Mo 6.1 ~ 7.1;
N 0.27 ~ 0.36;
Cu 0.4 이하;
잔부 Fe 및 불가피한 불순물들
을 가지는 오스테나이트계 합금을 포함하는, 분말.
중량% 로 하기의 조성을 가지는 오스테나이트계 합금을 포함하는 HIP 처리된 물체:
C 0.03 이하;
Si 0.1 ~ 0.5;
Mn 0.1 ~ 2.0;
P 0.01 이하;
S 0.05 이하;
Cr 25 ~ 28;
Ni 33 ~ 36;
Mo 6 ~ 7.5;
N 0.27 ~ 0.36;
Cu 0.4 이하;
잔부 Fe 및 불가피한 불순물들.
제 9 항에 있어서,
Si 의 함량은 0.1 ~ 0.3 중량% 인, HIP 처리된 물체.
제 9 항에 있어서,
Mn 의 함량은 0.1 중량% 이상 1.1 중량% 미만, 또는 0.1 ~ 0.5 중량% 인, HIP 처리된 물체.
제 9 항에 있어서,
Ni 의 함량은 34 ~ 36 중량% 인, HIP 처리된 물체.
제 9 항에 있어서,
Mo 의 함량은 6.1 ~ 7.1 중량% 인, HIP 처리된 물체.
제 9 항에 있어서,
N 의 함량은 0.30 ~ 0.36 중량% 인, HIP 처리된 물체.
제 9 항에 있어서,
상기 물체는 200 ppm 이하의 O 를 포함하는, HIP 처리된 물체.
제 9 항에 있어서,
중량% 로,
C 0.03 이하;
Si 0.1 ~ 0.3;
Mn 0.1 ~ 1.1, 또는 0.1 ~ 0.5;
P 0.04 이하;
S 0.05 이하;
Cr 25 ~ 28;
Ni 34 ~ 36;
Mo 6.1 ~ 7.1;
N 0.27 ~ 0.36;
Cu 0.4 이하;
잔부 Fe 및 불가피한 불순물들
을 가지는 오스테나이트계 합금을 포함하는, HIP 처리된 물체.
제 9 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 HIP 처리된 물체를 제조하는 방법으로서,
a) 상기 물체의 형상의 적어도 일부를 규정하는 형태를 제공하는 단계;
b) 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 분말을 제공하는 단계;
c) 상기 형태의 적어도 일부를 상기 분말로 충전하는 단계;
d) 분말 입자들이 서로 야금학적으로 결합되도록, 미리 정해진 온도 및 미리 정해진 등압에서 미리 정해진 시간 동안 상기 형태에 열간 등압 프레싱 (hot isostatic pressing) 을 가하는 단계
를 포함하는, HIP 처리된 물체를 제조하는 방법.
제 17 항에 있어서,
얻어진 HIP 처리된 물체는 열처리되는, HIP 처리된 물체를 제조하는 방법.
제 17 항에 있어서,
얻어진 HIP 처리된 물체는 열간 가공되는, HIP 처리된 물체를 제조하는 방법.
HIP 처리된 물체를 제조하는 방법으로서,
상기 HIP 처리된 물체는 튜브이고, 상기 방법은
a) 빌릿 또는 할로우 (hollow) 또는 바아 (bar) 의 형상을 규정하는 형태를 제공하는 단계;
b) 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에서 규정된 바와 같은 분말을 제공하는 단계;
c) 상기 형태의 적어도 일부를 상기 분말로 충전하는 단계;
d) 분말 입자들이 서로 야금학적으로 결합되도록, 미리 정해진 온도 및 미리 정해진 등압에서 미리 정해진 시간 동안 상기 형태에 열간 등압 프레싱을 가하는 단계;
e) 얻어진 빌릿, 할로우 또는 바아를 열간 가공하는 단계
를 포함하는, HIP 처리된 물체를 제조하는 방법.
제 20 항에 있어서,
열간 가공 프로세스는 압출인, HIP 처리된 물체를 제조하는 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 방법은 열간 가공 단계 후에 수행되는 냉간 가공 단계를 포함하는, HIP 처리된 물체를 제조하는 방법.
제 22 항에 있어서,
상기 방법은 열간 가공 단계 후에 또는 냉간 가공 단계 후에 수행되는 열처리 단계를 선택적으로 포함하는, HIP 처리된 물체를 제조하는 방법.
제 23 항에 있어서,
열처리 프로세스는 용체화 풀림인, HIP 처리된 물체를 제조하는 방법.
제 20 항에 따라 제조된 둘 이상의 튜브들로 이루어진 튜브로서,
상기 둘 이상의 튜브들은 용접에 의해 접합된, 튜브.
제 25 항에 있어서,
상기 용접은 질소 함유 차폐 가스와 함께 UNS N6022 표준에 따른 필러를 사용함으로써 수행된, 튜브.
제 25 항에 따른 튜브를 포함하는 엄빌리칼 (umbilical).
제 9 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 HIP 처리된 물체는 부식 환경에서 사용되는, HIP 처리된 물체.
제 25 항에 있어서,
상기 튜브는 부식 환경에서 사용되는, 튜브.