JPH03120335A - 鋳造用高ニッケル鉄基合金 - Google Patents

鋳造用高ニッケル鉄基合金

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JPH03120335A
JPH03120335A JP25632689A JP25632689A JPH03120335A JP H03120335 A JPH03120335 A JP H03120335A JP 25632689 A JP25632689 A JP 25632689A JP 25632689 A JP25632689 A JP 25632689A JP H03120335 A JPH03120335 A JP H03120335A
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JP
Japan
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corrosion resistance
casting
based alloy
nickel iron
alloy
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JP25632689A
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English (en)
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Takeshi Torigoe
鳥越 猛
Shinji Amako
尼子 晋二
Akira Yoshitake
吉竹 晃
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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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〕 本発明は、高ニッケル鉄基合金、詳しくは熱間成形性を
維持しつつ耐食性を改良した鋳造用高ニッケル鉄基合金
に関する。
〔従来の技術〕
高ニッケル鉄基合金である「インコロイ825」(38
〜46Ni−19,5〜23.5Cr−2,5〜3.5
Mo−1,5〜3Cu−0,6〜1.2Ti−Fe)(
以下、r I N825J )は一般に圧延や鍛造等に
より所定の製品形状に成形される。高ニッケル合金にな
ると熱間鍛造性が低下するものであるが、この合金は0
.6〜1.2%のTiの添加により良好な熱間加工性が
与えられており、その塑性加工品は、高耐食性と高強度
が要求される用途、例えば、サワー油井用配管構成材と
して使用されている。
上記lN825合金は、鋳造による管材等の製造も可能
な合金であるが、熱間塑性加工品と異なって鋳造品の耐
食性および強度は十分でない。その改良材として、Ti
の添加に代え、068〜1.1%のNbを添加した合金
(以下、rNb入りr N825J )が提案されてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
Nb入りlN825合金は、耐食性と強度を兼ね備えた
鋳造品の製造を可能とする合金であるが、その鋳造品に
更に熱間加工を加える場合の加工性が悪く、例えば遠心
力鋳造された直管を熱間総量加工に付してT字型管を制
作する場合、クラック等が発生し易く、所定形状に成形
することは極めて困難である。なお、Ti0.6〜1.
2%を含むINB25合金の鋳造管はT字型管等への成
形が充分に可能であるが、耐食性や強度等に問題がある
ことは前述したとおりである。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、耐食性にす
ぐれ、かつその鋳造品をT字型管等に成形する場合の熱
間成形性を備えた鋳造用高ニッケル鉄基合金を提供する
〔課題を解決するための手段および作用〕本発明の鋳造
用高ニッケル鉄基合金は、C:0゜05%以下、Si:
1%以下、Mn:1%以下、pro。
03%以下、S:0.03%以下、 Ni:38〜46
%、  Cr:19.5〜23.5%、 M o : 
2 、5〜3 、5%、  Cu:1.5〜3%。
Ti:0.6〜1゜2%、 Nb:0.15〜0.8%
、残部実質的にFeからなり、Nb/C比は5〜20で
あることを特徴としている。
本発明の鋳造用高ニッケル鉄基合金の成分限定理由につ
いて説明すれば次のとおりである。
C:0.05%以下 Cは合金の強度を高める効果を有するが、反面耐食性の
低下を招くので、耐食性確保のため0.05%を上限と
する。
Si:1%以下 Stは合金溶湯の脱酸作用を有し、また鋳造性を高める
効果を有する。そのための添加量は1%までで十分であ
り、それをこえる必要はない。
Mn:1%以下 Mnは合金溶湯の脱酸作用を有し、またSをMnSとし
て固定する働きを有する。このための添加量は1%まで
で十分であり、それをこえる必要はない。
P:0.03%以下、S:0.03%以下PおよびSは
合金の耐食性の低下を招く不純分であるが、それぞれ0
.03%をこえなければ、実質的な悪影響をもたらすこ
とはない。
Ni:38〜46% Niは、本発明合金の基本元素の1つであり、安定なオ
ーステナイト地を形成する。Ntの添加は、不働態の強
化、塩素イオンを含む溶液や非酸化性酸に対する腐食抵
抗性の強化等、に奏効し、またその増量により応力腐食
割れに対する抵抗性が高められる。しかし、多量添加に
よりその効果はほぼ飽和しそれ以上の添加は経済性を損
なう。このため、38〜46%とする。
Cr : 19.5〜23.5% Crは合金の不働態化に必要な元素であり、酸化性酸に
対する抵抗性を高めると共に、耐孔食性の向上等に著効
を示す。Moとの共存により、19゜5〜23.5%の
範囲内で孔食等に対する充分な抵抗性が付与され、それ
を越えて増量しても効果は殆ど変わらない。このため、
19.5〜23.5%とする。
Mo:2.5〜3.5% Moは基地の固溶強化や炭化物の形成により強度を高め
、また不働態の安定化、塩素イオンを含む腐食環境にお
ける孔食抵抗性の向上等の効果を有する。しかし、多量
の添加は応力腐食割れ感受性を高める。このため、2.
5〜3.5%とする。
Cu;1.5〜3% Cuは基地の固溶強化、非酸化性酸に対する耐食性の向
上等に奏効する。またMoとの共存下に耐孔食性の改善
に大きな効果を示す。反面、多量添加に伴って、基地の
靭性が低下する。このため、1.5〜3%とする。
Ti:0.6〜1.2% Tiは不働態化の助長、粒界腐食抵抗性の向上等に奏効
する。また、炭化物等として微細析出することにより強
度を高める。しかし、あまり多く添加すると、靭性の低
下や溶接性の低下をきたす。
このため、0.6〜1.2%とする。
Nb:0.15〜0.8% Nbは、前記Tiとの複合添加により、合金の熱間加工
性を損なわずに耐食性、殊に粒界腐食抵抗性の向上に奏
効する。またNbは微細炭化物となって転位上に優先析
出し強度を高める。この効果は0.15%以上の添加に
より得られる。添加増量によりその効果を増すが、あま
り多くなると溶接性の低下、および熱間加工性の低下傾
向を生じるので0.8%を上限とする。なお、Nb添加
による耐粒界腐食性改善効果の点から、Nb/C比は5
以上とするのが好ましい。しかし、その比が約20を越
えても効果は殆ど変わらなくなる。
本発明の高ニッケル鉄基合金からなる鋳造材、例えば遠
心力鋳造管材は、m質熱処理として、温度約1050”
C±50°Cに適当時間(例えば2〜3Hr)加熱保持
したのち水冷する溶体化処理が施される。その鋳造材は
、サワー油井用配管構成材として必要な高耐食性と高強
度とを兼備し、しかも熱間総型成形等によるT字型管等
の成形加工に耐える良好な熱間成形性を有している。
また、本発明の高ニッケル鉄基合金は、他種金属との組
合せになるクラッド製品の鋳造に使用される。その代表
例として、炭素鋼(例えば、APIX60等)からなる
外側層と、本発明の高ニッケル鉄基合金からなる内側層
とが、遠心力鋳造により同心円状に積層形成された二層
管が挙げられる。
その内側層(高ニッケル鉄基台金)の溶体化処理後の外
側層(炭素鋼)に対する調質処理として、焼入れ(95
0”C±30゛C・水冷又は空冷)と焼もどし処理(6
70″C±30゛C・空冷)を施すことにより、内側層
に材質上の好ましくない変化をきたすことなく外側層に
所要の強度が付与される。
〔実施例〕
1施1土 遠心力鋳造により高ニッケル鉄基合金からなる管材(外
径:ts”、肉厚: 1.6’ 、  管長ニア00m
m)を鋳造し、総量成形によるT字型管の熱間成形加工
試験に供した。また供試管に溶体化処理(1050’C
X2Hr・水冷)、および600%XIHr・空冷の焼
なまし処理を施したのち、粒間腐食試験、およヒJIS
z2241による引張試験を行った。なお、上記焼なま
し処理は、実際の配管施工において溶接部に行われる応
力除去焼鈍に相当する熱処理である。
塾澗迩は肋LL仄翳 供試管を、炉中1000°C±25°Cに加熱したのち
、玉抜き法により管壁面に、口径6インチの開口を形成
葺五息皇拭呈 ASTM  A262 C法の規定に準拠し、試験片を
65%硝酸溶液(沸騰)中、48時間浸漬する操作を5
回反復実施し、試験後の腐食減量を測定。
第1表に供試管材の化学組成と併せて、各試験結果を示
す。黒11および12は発明例、No、101、Na1
02は比較例であり、比較例No、101は従来の鋳造
用Nb入りI N825相当材の例、Nα102は従来
の熱間加工用Ti入りI N825相当材の例である。
表中、「熱間成形加工試験J欄の×マークは割れ発生、
○マークは割れ等の発生がなく所定のT字型管の成形が
行われたことをそれぞれ意味している。また「粒界腐食
試験」欄のrMPYJは、腐食による試験片の重量減少
量から換算した減肉厚さ(mi1/year)である。
災施貫1 遠心力鋳造により、炭素m (C: 0.2O−Qo、
26%。
Mn:1.O〜1.35%、  P :0.01〜0.
03%、s:o、ot〜0.03%、  API X6
0相当材)からなる外側層と高ニッケル鉄基合金からな
る内側層との積層構造を有する二層管を得、実施例1と
同じ熱間成形加工条件によるT字型管の成形を行った。
また、供試管材に、溶体化処理(1050’c X2H
r・水冷)を施し、更に外側層の調質のための焼入れ(
950’CX2Hr・水冷)と焼もどしく690’CX
3Hr ・空冷)、および焼なましく600’CX I
 Hr・空冷〕を行ったのち、その内側層(高ニッケル
鉄基合金層)について実施例1と同じ粒界腐食試験およ
び引張試験を行った。なお、上記焼なまし処理は実施例
1で述べたように、管材溶接部に対する応力除去処理を
想定した熱処理である。
第2表に供試管材の化学組成と併せて、各試験結果を示
す。表中、Nα21と阻22は発明例、No、201〜
203は比較例である。比較例Nα201は従来の鋳造
用Nb入りlN825相当材、Na 202とNo、2
03は従来の熱間加工用Ti入りlN825相当材をそ
れぞれ内側層とする例である。表中、「熱間成形加工試
験」欄のOおよび×マーク、並びに「粒界腐食試験」欄
のrMPY、はそれぞれ前記と同義である。
上記実施例1および2に示したように、従来の鋳造用N
b入りlN825相当合金を使用したN(11n t(
単層管)およびNα201(二層管)では、粒界腐食抵
抗性は良好であるが、T字型管の成形加工において割れ
が発生し、一方従来の熱間加工用Ti入りlN825相
当合金を用いたNo、102 (単層管)およびNo、
202. k203 (二層管)は良好な熱間成形性を
示すものの、耐粒界腐食性に著しく劣る。これに対し、
発明例No、11. No、12 (単層管)およびN
o、21 。
阻22(二層管)は、良好な熱間成形性を有し、割れの
発生を伴うことなく所定のT字型管の成形が達成され、
かつ粒界腐食環境での腐食減量も掻くわずかであり、良
好な耐食性を兼備している。
〔発明の効果〕
本発明の高ニッケル鉄基合金からなる鋳造材は、高耐食
性と高強度を兼備し、しかもT字型管等の異形管の成形
に必要な熱間成形性をも有している。
従って本発明の高ニッケル鉄基合金は、サワー油井用配
管構成材等、高耐食性と高強度が要求される管材等の鋳
造品の製造に有用である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、C:0.05%以下、Si:1%以下、Mn:1%
    以下、P:0.03%以下、S:0.03%以下、Ni
    :38〜46%、Cr:19.5〜23.5%、Mo:
    2.5〜3.5%、Cu:1.5〜3%、Ti:0.6
    〜1.2%、Nb:0.15〜0.8%、残部実質的に
    Feからなり、Nb/C比は5〜20であることを特徴
    とする鋳造用高ニッケル鉄基合金。
JP25632689A 1989-09-30 1989-09-30 鋳造用高ニッケル鉄基合金 Pending JPH03120335A (ja)

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