JPH0527702B2 - - Google Patents
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- JPH0527702B2 JPH0527702B2 JP62268215A JP26821587A JPH0527702B2 JP H0527702 B2 JPH0527702 B2 JP H0527702B2 JP 62268215 A JP62268215 A JP 62268215A JP 26821587 A JP26821587 A JP 26821587A JP H0527702 B2 JPH0527702 B2 JP H0527702B2
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- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は石油、天然ガスを生産する際に使用さ
れる油井用管または、これらを搬送するために使
用されるラインパイプ用のオーステナイト合金に
係り、特に、H2S、CO2、Cl-が存在する200℃以
下の環境で耐孔食性を有するオーステナイト合金
に関する。 （従来の技術） 石油または天然ガスを産出する油井・ガス井の
中には、サワー油井またはサワーガス井と呼ばれ
る石油または天然ガスに硫化水素を混入して産出
する井戸が多数存在する。H2Sの存在する高温高
圧の環境ではNiを含有したNi−Cr−Mo−Feオ
ーステナイト合金が高い耐食性を有することが知
られている。例えば、特開昭57−207149号公報に
開示された技術は、使用環境の温度条件に対応し
て、耐応力腐食割れを付与せしめるために、有効
成分（Ni、Cr、Mo、Ｗ）の範囲を設定し、さら
に、Cu、Coを添加して耐食性を高めた上に、Ｎ、
Nb、Ｖを添加して析出硬化により高強度化を行
なつたことを特徴とする合金が開示されている。 また、特開昭57−203739号公報に開示された技
術は、特開昭57−207149号公報に開示された技術
と同様に、耐応力腐食割れ性を付与せしめるため
に、有効成分（Ni、Cr、Mo、Ｗ）の範囲を設定
し、さらに、Cu、Coを添加して耐食性を高めた
上に、Al、Nb、Ti、Ta、Zr、Ｖを添加して、
析出硬化により高強度化を行なつたことを特徴と
する合金が開示されている。 （発明が解決しようとする問題点） H2Sの存在する油井・ガス井の環境条件は、金
属材料の使用環境としては非常に苛酷である。こ
れらの井戸の環境は、種々の温度、硫化水素分圧
を示し、それぞれの環境に対応して耐食性の高い
油井管の使用が必要である。 一方、耐食性を油井管に付与せしめるために
は、種々の合金の添加が必要であるが、環境から
要求される必要成分量より多量の合金成分を含有
する合金を使用することは、油井管のコストを高
くして、実用性を低める。 本発明は、H2S、CO2、Cl-の存在する油井、
ガス井の環境で200℃以下の温度に対応して、優
れた耐応力腐食割れ性と耐孔食性を備えたオース
テナイト合金を提供することを目的としている。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、上記環境において不働態を形成しう
るように基本成分を構成する。しかし、通常の
H2Sを含有する油井・ガス井環境は、Cl-イオン
を含有するために、孔食、応力腐食性割れ等の局
部腐食を発生する。合金が上記H2S環境で使用さ
れるためには、応力腐食割れの発生を抑制するこ
とが必要であるが、本発明者等の研究結果では、
合金に局部腐食を発生する限界環境条件下におい
ては、応力腐食割れは、孔食を起点として発生す
ることがわかつた。すなわち、第１図の概念図で
示したように、局部腐食を発生する環境の中で、
最初に発生する腐食形態は孔食である。このた
め、孔食の発生を抑制することにより、実効的に
応力腐食性割れの発生を抑制しうる。 孔食が発生する条件は、合金の孔食電位が、環
境条件できまる自然電位、すなわち、合金が環境
中におかれたときに示す初期の浸漬電位より卑で
あることである。 通常、サワー環境における合金の初期浸漬電位
は、H2Sの酸化還元電位にはほゞ等しく、環境中
のH2S分圧が、数気圧から数10気圧の間では、
H2S分圧、温度が変化しても、ほゞ−300〜−350
ｍＶ vs SCE（Saturated Calomel Electrode、
飽和甘汞電極）である。 従つて、環境条件（H2S分圧、温度）によつて
きまる初期浸漬電位は−300ｍＶ vs SCEとし
て、各環境条件に合金がおかれたとき、その環境
における合金の孔食発生電位が−300ｍＶ vs
SCEより貴となるように、合金成分が設定されて
いれば、孔食を発生しない。 次に、合金は不可避不純物として、Ｃ、Ｎを含
有している。金属組織に固溶しうるＣ含有量およ
びＮ含有量に相当する以上のＣ、Ｎは、粒界に析
出してCr、Moと炭窒化物を形成し、粒界にCr、
Moの欠乏層を形成する。このため、Cr、Moの
欠乏部分に孔食を発生する。Cr、Moの欠乏層の
形成を抑制するためには、Cr、Moより強力な炭
窒化物形成元素を添加することが必要である。こ
の目的で本発明においては、Nbが添加される。
しかし、Nbは多量に添加されると、Nb−Fe−
Ｃ系の低融点化合物を形成するために、熱間加工
時において、溶融部分が破断することにより、熱
間割れを発生する。従つて、Nb添加量は熱間加
工性の低下を抑制するために添加量が制限され
る。 さらに、H2Sの存在する環境においては、オー
ステナイト組織凝固時に形成される微細なフエラ
イト組織（δ−フエライト）は、相対的に耐孔食
性が低く、孔食の起点になる。このため、δ−フ
エライトの形成を抑制することが必要である。 また、油井管は、その使用形態において、石油
等の生産を円滑ならしめるために、アシダイジン
グと称せられ、濃厚な酸を注入して、油層の一部
を溶解する処理を行なうことがある。このため濃
厚な酸に対して耐食性を高めるために、本発明に
おいてはCu、Sn、Sbの添加を行なう。 以上に述べた知見に基づいて、本発明の要旨
は、以下の通りである。 すなわち、重量％で、Ｃ：0.03％以下、Si：
0.02〜1.0％、Mn：0.02〜1.0％、Cr：19〜26％未
満、Ni：40〜55％未満、Mo：3.5〜９％未満、
Nb：0.03〜0.3％、Ｓ：0.01％以下、Ｐ：0.03以
下、またはこれに必要に応じて、Cu2％以下、
Sn0.15％以下、Sb0.15％以下のうち１種または２
種を含有し、その他脱酸剤と不可避不純物、残部
鉄よりなり、かつ、下記の各式の条件を満足する
ことを特徴とする、硫化水素の存在する環境で高
い耐孔食性を有するオーステナイト合金にある。 H2Sの存在する環境において、環境温度Teが、
Te200℃の場合、 135＞Cr＋2Ni＋1.5Mo120 Ni＋161.5（Cr＋Mo） 以下に本発明の詳細について説明する。 （作用） 第２図は、孔食発生電位、Vcと合金元素の関
係を示している。 第２図においてEcが合金の初期浸漬電位で、
Ecより孔食発生電位が貴であれば、孔食を発生
しない。従つて、200℃以下の温度において必要
とされる合金量は、200℃以下の温度に対応する
孔食発生電位と合金元素量の関係を示す直線Ａと
初期浸漬電位Ecとの交点を求めることで決定す
ることができる。 孔食発生電位は環境温度の上昇とともに卑にな
るので、ＡとEcとの交点に対応するＰの値、す
なわち合金元素量、より高いＰの値となる合金元
素量を含有していれば、その環境温度より低い環
境温度では孔食を発生しない。 従つて、環境温度が200℃以下では、 Ｐ＝Cr＋2Ni＋1.5Mo120 を満足すれば、孔食を発生しない。 また、Ｐの上限は135未満としたが、これは前
述したように、サワー環境における本発明合金の
初期浸漬電位がほぼ−300〜−350ｍＶ vs SCE
であり、ほぼ50ｍＶの変動幅が想定されることが
ら、−300ｍＶ vs SCEを使用環境の下限条件と
設定した場合、第２図において、この下限から電
位幅50ｍＶに相当するＰの値はほぼ135となると
いう理由による。 第３図は、本発明の合金を600℃×60minの時
効を行なつた後に、測定した孔食発生電位と時効
しない状態で測定した孔食発生電位との差 ΔVc＝焼鈍まゝの合金の孔食発生電位−時効
後の合金の孔食発生電位 とNb／（Ｃ＋0.8N）の関係を示している。第３
図の結果から、孔食発生電位の値は通常10ｍＶ
（±５ｍＶ）vs SCEのばらつきは存在するので、
Nb／（Ｃ＋0.8N）が２以上であれば、Nb添加
によつて、耐孔食性の劣化は抑制しうる。 次に、第４図は、Nbを添加した場合のNb含有
量の熱間加工法の劣化の関係を示している。熱間
押出、圧延等により、油井管を造管するとき、グ
リーブル試験の断面絞り値が80％を越えていれ
ば、造管するために必要な熱間加工性を保有して
いる。従つて、第４図から、Nb含有量が0.3％を
越えなければ、熱間加工法は劣化しない。 第５図は、微細なδ−フエライトの析出による
耐孔食性の劣化を抑制するために、（Cr＋Mo）
含有量に対して必要なNi添加量の関係を示して
いる。 第５図から、Ni添加量と（Cr＋Mo）含有量の
関係は、 Ni＋161.5（Cr＋Mo） である。 次に、各成分限定の理由を以下に示す。 Ｃ：粒界に炭化物を析出して、（Cr、Mo）欠乏
層を形成するために、孔食の起点となる。本発
明では、Cr、MoよりＣに対して炭化物を優先
的に形成するNbを添加しているが、過剰のＣ
はNb炭化物以外に、（Cr、Mo）炭化物を形成
する可能性があるので、0.03％を限界として、
製造時に低減する。 Si：Siは脱酸成分として必要であるが、0.02％未
満では効果が低い。また、１％超では脱酸効果
が飽和するので、添加量は0.02％以上、１％以
下とした。 Mn：脱酸剤として添加される。0.02％未満では
効果が低く、１％超では脱酸効果が飽和するの
で、0.02％以上、１％以下とした。 Cr：合金に不働態皮膜を形成して耐孔食性を付
与せしめる主要成分の一つで、第２図のＰ値に
おいて、孔食発生電位とＰの関係を成立せしめ
るCr含有量の下限は19％である。また、26％
以上添加されると、Ｐ値に対するCrの貢献度
は減少し（Crの係数値は１より小さくなる）、
耐孔食性に対する効果は飽和する。一方、第５
図に示されるδ−フエライトを形成させないた
めに必要な（Cr＋Mo）含有量に対するNi含有
量はCr含有量に対して変化せず、従つて、過
剰のCr添加は、同時にNi添加量を増加せしめ
ることになる。このため、Cr含有量は19％以
上、26％未満とした。 Ni、Mo：H2Sの存在する環境ではCrとともに、
不働態皮膜を形成し、合金に耐孔食性を付与す
る。Ni含有量の上下限は、第２図の孔食発生
電位とＰ値の関係を成立せしめる環境温度およ
び第５図の関係によつて、（Cr＋Mo）含有量
に対応して変化する。 また、Moは環境温度に対応して下限および上
限がきまる。従つて、Ni、Moは環境温度に対応
して、成分量が限定される。 環境温度：200℃以下の場合 第２図のＰ値において、孔食発生電位とＰ値の
関係を成立せしめるMoの下限は3.5％である。ま
た、９％を越えて添加されると、Ｐ値に対する貢
献度は減少し（Moの係数値は1.5より小さくな
る）、耐孔食性に対する効果は飽和する。このた
め、Mo含有量は3.5％以上、９％未満とした。 第２図のＰ値を成立せしめるNi含有量の下限
は40％である。また、55％以上添加されるとＰ値
に対する貢献度が減少するので、Niは下限40％、
上限は55％未満とした。 Nb：第３図は孔食発生電位におよぼすNb添加の
効果により、 Nb／（Ｃ＋0.8N）２ また、第４図に示した熱間加工性は劣化に基
づく制限により、Nb含有量の上限は0.3％であ
る。さらに、本発明において、0.03％未満の
Nbの添加は、Ｃ、Ｎ含有量において、炭窒化
物の形成が認められない。このため、下限は
0.03％とした。 Cu、Sn、Sb：これらの１種または２種を添加す
ることにより、本発明合金の濃厚な酸に対する
耐食性が改善されることが認められた。しか
し、その効果は、Cu：２％、Sn：0.15％、
Sb：0.15％以上添加すると飽和するので、それ
ぞれの上限を、Cu：２％、Sn：0.15％、Sb：
0.15％とした。 この他に、不可避不純物としてのＰ、Ｓは、そ
れぞれ耐孔食性を劣化せしめるので、その上限を
Ｐ：0.03％、Ｓ：0.01％とした。また、脱酸剤と
して、Al0.1％以下、Ca0.03％以下、必要に応じ
てLa0.1％以下、Mg0.1％以下が添加される。さ
らに炭窒化物を形成せしめるNbの効果は、Ti、
Zr、Ｖでも代替可能であるが、巨大介在物を生
成して材質を劣化せしめる等の不都合が生ずるの
で、本発明には含めなかつた。 本発明の合金は、油井管として使用される場合
には、強度を付与することが要求される。通常、
強度を付与する方法として、加工硬化、析出硬
化、固溶硬化等の方法が用いられるが、本発明で
は加工硬化により、強度を付与する。過大な加工
硬化は耐孔食性を劣化するが、30％まで冷間加工
によつて耐孔食性は劣化しないので、本発明で
は、最終焼鈍後に、30％以下の冷間加工を行な
う。 （実施例） 第１表に実施例を示した。実施例の合金管は、
製造法の一例である真空溶解−熱間押出製管−溶
体化−冷間加工の工程により製造した。 熱間加工性はグリーブル試験により評価した
が、試験片は鋳塊から加工した。耐孔食性は、製
管後の製品管から採取した試験片を用いて、分圧
５気圧のH2Sガスと平衡している20％NaCl溶液
中において、種々の温度で孔食電位を測定するこ
とにより評価した。本発明は、合金成分によつて
孔食発生電位が−300ｍＶ vs SCEに達する温度
がきめられており、目標温度がα欄、評価結果が
Ｘ欄に示されている。 また、熱間加工法の評価はグリーブル試験の断
面絞り値で行なわれるが、目標値はすべての合金
グループについて、80％が最低限界値であり、評
価結果はＹ欄に示されている。
れる油井用管または、これらを搬送するために使
用されるラインパイプ用のオーステナイト合金に
係り、特に、H2S、CO2、Cl-が存在する200℃以
下の環境で耐孔食性を有するオーステナイト合金
に関する。 （従来の技術） 石油または天然ガスを産出する油井・ガス井の
中には、サワー油井またはサワーガス井と呼ばれ
る石油または天然ガスに硫化水素を混入して産出
する井戸が多数存在する。H2Sの存在する高温高
圧の環境ではNiを含有したNi−Cr−Mo−Feオ
ーステナイト合金が高い耐食性を有することが知
られている。例えば、特開昭57−207149号公報に
開示された技術は、使用環境の温度条件に対応し
て、耐応力腐食割れを付与せしめるために、有効
成分（Ni、Cr、Mo、Ｗ）の範囲を設定し、さら
に、Cu、Coを添加して耐食性を高めた上に、Ｎ、
Nb、Ｖを添加して析出硬化により高強度化を行
なつたことを特徴とする合金が開示されている。 また、特開昭57−203739号公報に開示された技
術は、特開昭57−207149号公報に開示された技術
と同様に、耐応力腐食割れ性を付与せしめるため
に、有効成分（Ni、Cr、Mo、Ｗ）の範囲を設定
し、さらに、Cu、Coを添加して耐食性を高めた
上に、Al、Nb、Ti、Ta、Zr、Ｖを添加して、
析出硬化により高強度化を行なつたことを特徴と
する合金が開示されている。 （発明が解決しようとする問題点） H2Sの存在する油井・ガス井の環境条件は、金
属材料の使用環境としては非常に苛酷である。こ
れらの井戸の環境は、種々の温度、硫化水素分圧
を示し、それぞれの環境に対応して耐食性の高い
油井管の使用が必要である。 一方、耐食性を油井管に付与せしめるために
は、種々の合金の添加が必要であるが、環境から
要求される必要成分量より多量の合金成分を含有
する合金を使用することは、油井管のコストを高
くして、実用性を低める。 本発明は、H2S、CO2、Cl-の存在する油井、
ガス井の環境で200℃以下の温度に対応して、優
れた耐応力腐食割れ性と耐孔食性を備えたオース
テナイト合金を提供することを目的としている。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、上記環境において不働態を形成しう
るように基本成分を構成する。しかし、通常の
H2Sを含有する油井・ガス井環境は、Cl-イオン
を含有するために、孔食、応力腐食性割れ等の局
部腐食を発生する。合金が上記H2S環境で使用さ
れるためには、応力腐食割れの発生を抑制するこ
とが必要であるが、本発明者等の研究結果では、
合金に局部腐食を発生する限界環境条件下におい
ては、応力腐食割れは、孔食を起点として発生す
ることがわかつた。すなわち、第１図の概念図で
示したように、局部腐食を発生する環境の中で、
最初に発生する腐食形態は孔食である。このた
め、孔食の発生を抑制することにより、実効的に
応力腐食性割れの発生を抑制しうる。 孔食が発生する条件は、合金の孔食電位が、環
境条件できまる自然電位、すなわち、合金が環境
中におかれたときに示す初期の浸漬電位より卑で
あることである。 通常、サワー環境における合金の初期浸漬電位
は、H2Sの酸化還元電位にはほゞ等しく、環境中
のH2S分圧が、数気圧から数10気圧の間では、
H2S分圧、温度が変化しても、ほゞ−300〜−350
ｍＶ vs SCE（Saturated Calomel Electrode、
飽和甘汞電極）である。 従つて、環境条件（H2S分圧、温度）によつて
きまる初期浸漬電位は−300ｍＶ vs SCEとし
て、各環境条件に合金がおかれたとき、その環境
における合金の孔食発生電位が−300ｍＶ vs
SCEより貴となるように、合金成分が設定されて
いれば、孔食を発生しない。 次に、合金は不可避不純物として、Ｃ、Ｎを含
有している。金属組織に固溶しうるＣ含有量およ
びＮ含有量に相当する以上のＣ、Ｎは、粒界に析
出してCr、Moと炭窒化物を形成し、粒界にCr、
Moの欠乏層を形成する。このため、Cr、Moの
欠乏部分に孔食を発生する。Cr、Moの欠乏層の
形成を抑制するためには、Cr、Moより強力な炭
窒化物形成元素を添加することが必要である。こ
の目的で本発明においては、Nbが添加される。
しかし、Nbは多量に添加されると、Nb−Fe−
Ｃ系の低融点化合物を形成するために、熱間加工
時において、溶融部分が破断することにより、熱
間割れを発生する。従つて、Nb添加量は熱間加
工性の低下を抑制するために添加量が制限され
る。 さらに、H2Sの存在する環境においては、オー
ステナイト組織凝固時に形成される微細なフエラ
イト組織（δ−フエライト）は、相対的に耐孔食
性が低く、孔食の起点になる。このため、δ−フ
エライトの形成を抑制することが必要である。 また、油井管は、その使用形態において、石油
等の生産を円滑ならしめるために、アシダイジン
グと称せられ、濃厚な酸を注入して、油層の一部
を溶解する処理を行なうことがある。このため濃
厚な酸に対して耐食性を高めるために、本発明に
おいてはCu、Sn、Sbの添加を行なう。 以上に述べた知見に基づいて、本発明の要旨
は、以下の通りである。 すなわち、重量％で、Ｃ：0.03％以下、Si：
0.02〜1.0％、Mn：0.02〜1.0％、Cr：19〜26％未
満、Ni：40〜55％未満、Mo：3.5〜９％未満、
Nb：0.03〜0.3％、Ｓ：0.01％以下、Ｐ：0.03以
下、またはこれに必要に応じて、Cu2％以下、
Sn0.15％以下、Sb0.15％以下のうち１種または２
種を含有し、その他脱酸剤と不可避不純物、残部
鉄よりなり、かつ、下記の各式の条件を満足する
ことを特徴とする、硫化水素の存在する環境で高
い耐孔食性を有するオーステナイト合金にある。 H2Sの存在する環境において、環境温度Teが、
Te200℃の場合、 135＞Cr＋2Ni＋1.5Mo120 Ni＋161.5（Cr＋Mo） 以下に本発明の詳細について説明する。 （作用） 第２図は、孔食発生電位、Vcと合金元素の関
係を示している。 第２図においてEcが合金の初期浸漬電位で、
Ecより孔食発生電位が貴であれば、孔食を発生
しない。従つて、200℃以下の温度において必要
とされる合金量は、200℃以下の温度に対応する
孔食発生電位と合金元素量の関係を示す直線Ａと
初期浸漬電位Ecとの交点を求めることで決定す
ることができる。 孔食発生電位は環境温度の上昇とともに卑にな
るので、ＡとEcとの交点に対応するＰの値、す
なわち合金元素量、より高いＰの値となる合金元
素量を含有していれば、その環境温度より低い環
境温度では孔食を発生しない。 従つて、環境温度が200℃以下では、 Ｐ＝Cr＋2Ni＋1.5Mo120 を満足すれば、孔食を発生しない。 また、Ｐの上限は135未満としたが、これは前
述したように、サワー環境における本発明合金の
初期浸漬電位がほぼ−300〜−350ｍＶ vs SCE
であり、ほぼ50ｍＶの変動幅が想定されることが
ら、−300ｍＶ vs SCEを使用環境の下限条件と
設定した場合、第２図において、この下限から電
位幅50ｍＶに相当するＰの値はほぼ135となると
いう理由による。 第３図は、本発明の合金を600℃×60minの時
効を行なつた後に、測定した孔食発生電位と時効
しない状態で測定した孔食発生電位との差 ΔVc＝焼鈍まゝの合金の孔食発生電位−時効
後の合金の孔食発生電位 とNb／（Ｃ＋0.8N）の関係を示している。第３
図の結果から、孔食発生電位の値は通常10ｍＶ
（±５ｍＶ）vs SCEのばらつきは存在するので、
Nb／（Ｃ＋0.8N）が２以上であれば、Nb添加
によつて、耐孔食性の劣化は抑制しうる。 次に、第４図は、Nbを添加した場合のNb含有
量の熱間加工法の劣化の関係を示している。熱間
押出、圧延等により、油井管を造管するとき、グ
リーブル試験の断面絞り値が80％を越えていれ
ば、造管するために必要な熱間加工性を保有して
いる。従つて、第４図から、Nb含有量が0.3％を
越えなければ、熱間加工法は劣化しない。 第５図は、微細なδ−フエライトの析出による
耐孔食性の劣化を抑制するために、（Cr＋Mo）
含有量に対して必要なNi添加量の関係を示して
いる。 第５図から、Ni添加量と（Cr＋Mo）含有量の
関係は、 Ni＋161.5（Cr＋Mo） である。 次に、各成分限定の理由を以下に示す。 Ｃ：粒界に炭化物を析出して、（Cr、Mo）欠乏
層を形成するために、孔食の起点となる。本発
明では、Cr、MoよりＣに対して炭化物を優先
的に形成するNbを添加しているが、過剰のＣ
はNb炭化物以外に、（Cr、Mo）炭化物を形成
する可能性があるので、0.03％を限界として、
製造時に低減する。 Si：Siは脱酸成分として必要であるが、0.02％未
満では効果が低い。また、１％超では脱酸効果
が飽和するので、添加量は0.02％以上、１％以
下とした。 Mn：脱酸剤として添加される。0.02％未満では
効果が低く、１％超では脱酸効果が飽和するの
で、0.02％以上、１％以下とした。 Cr：合金に不働態皮膜を形成して耐孔食性を付
与せしめる主要成分の一つで、第２図のＰ値に
おいて、孔食発生電位とＰの関係を成立せしめ
るCr含有量の下限は19％である。また、26％
以上添加されると、Ｐ値に対するCrの貢献度
は減少し（Crの係数値は１より小さくなる）、
耐孔食性に対する効果は飽和する。一方、第５
図に示されるδ−フエライトを形成させないた
めに必要な（Cr＋Mo）含有量に対するNi含有
量はCr含有量に対して変化せず、従つて、過
剰のCr添加は、同時にNi添加量を増加せしめ
ることになる。このため、Cr含有量は19％以
上、26％未満とした。 Ni、Mo：H2Sの存在する環境ではCrとともに、
不働態皮膜を形成し、合金に耐孔食性を付与す
る。Ni含有量の上下限は、第２図の孔食発生
電位とＰ値の関係を成立せしめる環境温度およ
び第５図の関係によつて、（Cr＋Mo）含有量
に対応して変化する。 また、Moは環境温度に対応して下限および上
限がきまる。従つて、Ni、Moは環境温度に対応
して、成分量が限定される。 環境温度：200℃以下の場合 第２図のＰ値において、孔食発生電位とＰ値の
関係を成立せしめるMoの下限は3.5％である。ま
た、９％を越えて添加されると、Ｐ値に対する貢
献度は減少し（Moの係数値は1.5より小さくな
る）、耐孔食性に対する効果は飽和する。このた
め、Mo含有量は3.5％以上、９％未満とした。 第２図のＰ値を成立せしめるNi含有量の下限
は40％である。また、55％以上添加されるとＰ値
に対する貢献度が減少するので、Niは下限40％、
上限は55％未満とした。 Nb：第３図は孔食発生電位におよぼすNb添加の
効果により、 Nb／（Ｃ＋0.8N）２ また、第４図に示した熱間加工性は劣化に基
づく制限により、Nb含有量の上限は0.3％であ
る。さらに、本発明において、0.03％未満の
Nbの添加は、Ｃ、Ｎ含有量において、炭窒化
物の形成が認められない。このため、下限は
0.03％とした。 Cu、Sn、Sb：これらの１種または２種を添加す
ることにより、本発明合金の濃厚な酸に対する
耐食性が改善されることが認められた。しか
し、その効果は、Cu：２％、Sn：0.15％、
Sb：0.15％以上添加すると飽和するので、それ
ぞれの上限を、Cu：２％、Sn：0.15％、Sb：
0.15％とした。 この他に、不可避不純物としてのＰ、Ｓは、そ
れぞれ耐孔食性を劣化せしめるので、その上限を
Ｐ：0.03％、Ｓ：0.01％とした。また、脱酸剤と
して、Al0.1％以下、Ca0.03％以下、必要に応じ
てLa0.1％以下、Mg0.1％以下が添加される。さ
らに炭窒化物を形成せしめるNbの効果は、Ti、
Zr、Ｖでも代替可能であるが、巨大介在物を生
成して材質を劣化せしめる等の不都合が生ずるの
で、本発明には含めなかつた。 本発明の合金は、油井管として使用される場合
には、強度を付与することが要求される。通常、
強度を付与する方法として、加工硬化、析出硬
化、固溶硬化等の方法が用いられるが、本発明で
は加工硬化により、強度を付与する。過大な加工
硬化は耐孔食性を劣化するが、30％まで冷間加工
によつて耐孔食性は劣化しないので、本発明で
は、最終焼鈍後に、30％以下の冷間加工を行な
う。 （実施例） 第１表に実施例を示した。実施例の合金管は、
製造法の一例である真空溶解−熱間押出製管−溶
体化−冷間加工の工程により製造した。 熱間加工性はグリーブル試験により評価した
が、試験片は鋳塊から加工した。耐孔食性は、製
管後の製品管から採取した試験片を用いて、分圧
５気圧のH2Sガスと平衡している20％NaCl溶液
中において、種々の温度で孔食電位を測定するこ
とにより評価した。本発明は、合金成分によつて
孔食発生電位が−300ｍＶ vs SCEに達する温度
がきめられており、目標温度がα欄、評価結果が
Ｘ欄に示されている。 また、熱間加工法の評価はグリーブル試験の断
面絞り値で行なわれるが、目標値はすべての合金
グループについて、80％が最低限界値であり、評
価結果はＹ欄に示されている。
【表】
【表】
【表】
（発明の効果）
本発明は、高温のH2S環境において、優れた耐
孔食性を有する合金を提供することを可能にした
ものであり、産業の発展に貢献すること極めて大
である。
孔食性を有する合金を提供することを可能にした
ものであり、産業の発展に貢献すること極めて大
である。
第１図は合金に発生する腐食形態と環境条件の
関係を示す概念図、第２図は孔食発生電位（Vc）
におよぼす環境温度と合金元素量の影響を示すグ
ラフ、第３図は孔食発生電位におよぼすNb添加
の効果を示すグラフ、第４図は1200℃における絞
り値におよぼすNbの影響を示すグラフ、第５図
はδ−フエライトを起点とする孔食発生におよぼ
す合金元素の影響を示すグラフである。
関係を示す概念図、第２図は孔食発生電位（Vc）
におよぼす環境温度と合金元素量の影響を示すグ
ラフ、第３図は孔食発生電位におよぼすNb添加
の効果を示すグラフ、第４図は1200℃における絞
り値におよぼすNbの影響を示すグラフ、第５図
はδ−フエライトを起点とする孔食発生におよぼ
す合金元素の影響を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％で Ｃ：0.03％以下 Si：0.02％以上、1.0％以下 Mn：0.02％以上、1.0％以下 Cr：19％以上、26％未満 Ni：40％以上、55％未満 Mo：3.5％以上、９％未満 Nb：0.03％以上、0.3％未満 Ｐ：0.03％以下 Ｓ：0.01％以下 その他、脱酸剤等の不可避難不純物と残部鉄よ
りなり、かつ、下記各式の条件を満足することを
特徴とする、硫化水素の存在する環境で高耐孔食
性を有するオーステナイト合金。 135＞Cr＋2Ni＋1.5Mo120 Ni＋161.5（Cr＋Mo） ２ 重量％で Ｃ：0.03％以下 Si：0.02％以上、1.0％以下 Mn：0.02％以上、1.0％以下 Cr：19％以上、26％未満 Ni：40％以上、55％未満 Mo：3.5％以上、９％未満 Nb：0.03％以上、0.3％未満 Ｐ：0.03％以下 Ｓ：0.01％以下 さらに、Cu2％以下、Sn0.15％以下、Sb0.15％
以下のうち、１種または２種を添加し、その他、
脱酸剤等の不可避不純物と残部鉄よりなり、か
つ、下記各式の条件を満足することを特徴とす
る、硫化水素の存在する環境で高耐孔食性を有す
るオーステナイト合金。 135＞Cr＋2Ni＋1.5Mo120 Ni＋161.5（Cr＋Mo）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26821587A JPH01111838A (ja) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | 硫化水素の存在する環境で高耐孔食性を有するオーステナイト合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26821587A JPH01111838A (ja) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | 硫化水素の存在する環境で高耐孔食性を有するオーステナイト合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01111838A JPH01111838A (ja) | 1989-04-28 |
| JPH0527702B2 true JPH0527702B2 (ja) | 1993-04-22 |
Family
ID=17455513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26821587A Granted JPH01111838A (ja) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | 硫化水素の存在する環境で高耐孔食性を有するオーステナイト合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01111838A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3104622B2 (ja) * | 1996-07-15 | 2000-10-30 | 住友金属工業株式会社 | 耐食性と加工性に優れたニッケル基合金 |
| JP4978070B2 (ja) * | 2006-06-16 | 2012-07-18 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 拡管性に優れる油井用ステンレス鋼管 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57203740A (en) * | 1981-06-11 | 1982-12-14 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Precipitation hardening alloy of high stress corrosion cracking resistance for high strength oil well pipe |
| JPS6199660A (ja) * | 1984-10-22 | 1986-05-17 | Sumitomo Metal Ind Ltd | ラインパイプ用高強度溶接鋼管 |
| JPH0674474B2 (ja) * | 1986-01-07 | 1994-09-21 | 住友金属工業株式会社 | 耐食性に優れた高強度Ｎｉ基合金 |
-
1987
- 1987-10-26 JP JP26821587A patent/JPH01111838A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01111838A (ja) | 1989-04-28 |
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