油井用高合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供為高強(qiáng)度、且熱加工性及耐SCC性優(yōu)異的油井用高合金。本實(shí)施方式的油井用高合金以質(zhì)量％計(jì)含有C：0.03％以下、Si：1.0％以下、Mn：0.05～1.5％、P：0.03％以下、S：0.03％以下、Ni：26.0～40.0％、Cr：22.0～30.0％、Mo：0.01％以上且不足5.0％、Cu：0.1～3.0％、Al：0.001～0.30％、N：超過0.05％且0.30％以下、O：0.010％以下、Ag：0.005～1.0％、Ca：0～0.01％、Mg：0～0.01％、及稀土元素：0～0.2％，余量由Fe及雜質(zhì)組成，滿足下述式(1)及式(2)，屈服強(qiáng)度為758MPa以上。5×Cu+(1000×Ag)2≥40 (1)Cu+6×Ag?500×(Ca+Mg+REM)≤3.5 (2)此處，各式中的各元素符號(hào)中代入各元素的含量(質(zhì)量％)。
【專利說明】
油井用高合金
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及高合金，進(jìn)一步詳細(xì)而言涉及油井及氣井（以下，將油井及氣井統(tǒng)稱為 油井）中使用的油井用高合金。
【背景技術(shù)】
[0002] 最近，進(jìn)行深層油井的開發(fā)。深層油井中使用的合金材料要求高強(qiáng)度。另外，深層 油井具有高溫腐蝕環(huán)境。高溫腐蝕環(huán)境是指具有200°C左右的溫度、含有硫化氫的環(huán)境。高 溫腐蝕環(huán)境中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)。因此，高溫腐蝕環(huán)境的油井中利用的套管、管 道之類的油井用合金材料要求高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐SCC性。
[0003] 但是，油井用合金材料的強(qiáng)度變高時(shí)，熱加工性降低。因此，油井用合金材料除了 要求高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐SCC性之外，還要求優(yōu)異的熱加工性。
[0004] 高溫腐蝕環(huán)境中使用的高合金材料被公開于日本特公平2-14419號(hào)公報(bào)（專利文 獻(xiàn)1)、日本特開昭63-83248號(hào)公報(bào)（專利文獻(xiàn)2)、日本特許第3650951號(hào)（專利文獻(xiàn)3)、及日 本特許第3235383號(hào)(專利文獻(xiàn)4)。
[0005] 專利文獻(xiàn)1中公開的高合金不銹鋼以重量％計(jì)含有C:0.005~0.3%、Si :5%以下、 Mn:8% 以下、Ρ:0·04% 以下、Cr:15~35%、Ni:5~40%、Ν:0·01 ~0.5%、S:30ppm以下、0: 50ppm以下、A1或Ti的1種或2種：0.01~0.1%、Ca或Ce的1種或2種：0.001~0.03%，余量由 Fe及雜質(zhì)組成。該高合金不銹鋼中，3(Cr+l · 5Si+Mo)-2 · 8(Ni+0 · 5Mn+0 · 5Cu)-84(C+N)-19 · 8 為-10%以上，S+0-0.8Ca-0.3Ce為40ppm以下。專利文獻(xiàn)1中記載了，該高合金不銹鋼具有上 述的化學(xué)組成，因此具有優(yōu)異的耐腐蝕性及熱加工性。
[0006] 專利文獻(xiàn)2中公開的油井管用高Ni合金以重量％計(jì)含有C :0.02%以下、Si:1.0% 以下、]^:1.0%以下、？:0.01%以下、5:0.01%以下、0 :18~28%、]\1〇:3.0~4.5%、附：18~ 35%』:0.08~0.20%、0&:0~0.01%、]\%:0~0.01%，余量由？6及雜質(zhì)組成。該油井管用高 Ni合金具有優(yōu)異的耐SCC性。進(jìn)而，專利文獻(xiàn)2中記載了含有Ca及/或Mg時(shí)，熱加工性得以改 善。
[0007] 專利文獻(xiàn)3中公開的油井用無(wú)縫鋼管以重量％計(jì)包含Si :0.05~1 %、Mn :0.1~ 1.5%、Cr:20~35%、Ni:25~50%、Cu:0.5~8%、Mo:0.01~1.5%、sol.Al:0.01~0.3%、 10.15%以下、1^]\1:0~0.1%、￥:0~0.2%、]\%:0~0.1%丄3 :0~0.1%，余量由卩6和不可避 免的雜質(zhì)組成。該油井用無(wú)縫鋼管還滿足雜質(zhì)中的C、P、S分別為0.05%以下、0.03%以下、 0.01%以下。該油井用無(wú)縫鋼管還滿足Cu彡1.2-0.4(M〇-1.4)2。專利文獻(xiàn)3中記載了該油井 用無(wú)縫鋼管具有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕開裂性及優(yōu)異的熱加工性。
[0008] 專利文獻(xiàn)4中公開的高Cr-高Ni合金以重量％計(jì)含有Si:0.05~1.0%、Mn:0.1~ 1.5%、Cr:20.0~30.0%、Ni:20.0~40.0%、sol-Al:0.01~0.3%、Cu :0.5~5.0%、REM:0 ~0.10%、丫:0~0.20%、]\%:0~0.10%、〇3:0~0.10%，余量由卩6和不可避雜質(zhì)組成，雜質(zhì) 中的C、P、S分別為0.05%以下、0.03%以下、0.01 %以下。該高Cr-高Ni合金具有優(yōu)異的耐硫 化氫腐蝕性。專利文獻(xiàn)4中記載了該高Cr-高Ni合金含有1^1、￥、1%、0&時(shí)，還有優(yōu)異的熱加工 性。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)1:日本特公平2-14419號(hào)公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)2:日本特開昭63-83248號(hào)公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)3:日本特許第3650951號(hào)
[0014] 專利文獻(xiàn)4:日本特許第3235383號(hào)
[0015] 專利文獻(xiàn)5:日本特開平11-189848號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 發(fā)明要解決的問題
[0017] 但是，即使為專利文獻(xiàn)1~4所述的合金依然有時(shí)發(fā)生SCC、熱加工性低。
[0018] 本發(fā)明的目的在于提供為高強(qiáng)度、且具有優(yōu)異的熱加工性及優(yōu)異的耐SCC性的油 井用高合金。
[0019] 用于解決問題的方案
[0020] 本實(shí)施方式的油井用高合金具有如下的化學(xué)組成：以質(zhì)量％計(jì)，含有C:0.03%以 下、511.0%以下、]?11:0.05~1.5%、？：0.03%以下、5:0.03%以下、附 ：26.0~40.0%、0:22.0~30.0%、]?〇:0.01%以上且不足5.0%、〇1:0.1~3.0%、厶1 :0.001~0.30%、隊(duì)超過 0.05%且0.30%以下、0:0.010%以下、厶8:0.005~1.0%、〇3:0~0.01%、]\% :0~0.01%、及 稀土元素:0~0.2%，余量由Fe及雜質(zhì)組成，滿足下述式（1)及式（2);該油井用高合金的屈 服強(qiáng)度為758MPa以上。
[0021] 5XCu+(1000XAg)2 彡 40 (1)
[0022] Cu+6 XAg-500 X (Ca+Mg+REM)^3.5 (2)
[0023] 此處，式（1)及式(2)中的各元素符號(hào)中代入各元素的含量(質(zhì)量％ )，REM中代入稀 土元素的總含量(質(zhì)量％)。
[0024] 發(fā)明的效果
[0025] 本實(shí)施方式的油井用高合金為高強(qiáng)度、且具有優(yōu)異的熱加工性及優(yōu)異的耐SCC性。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 本發(fā)明人等針對(duì)高合金的耐SCC性及熱加工性進(jìn)行調(diào)查和研究。其結(jié)果，本發(fā)明人 等得到以下見解。
[0027] 以質(zhì)量％計(jì)，含有22.0~30.0%的0、26.0~40.0%的附、0.01%以上且不足 5.0%的Mo的尚合金具有尚強(qiáng)度，在尚溫腐蝕環(huán)境具有尚耐腐蝕性。
[0028] 上述的高合金中還含有Cu時(shí)，利用Ni、Mo及Cu提高耐SCC性。Ni、Mo及Cu與硫化氫反 應(yīng)而在高合金表面形成硫化物。硫化物抑制硫化氫向合金中的侵入。因此，高合金表面變得 容易形成Cr氧化覆膜。其結(jié)果，提高高合金的耐SCC性。
[0029]但是，Cu含量過高時(shí)，高合金的熱加工性降低。因此，Cu含量的上限為3.0 %時(shí)，可 維持熱加工性。
[0030] 上述高合金中含有Ag時(shí)，進(jìn)一步提高耐SCC性。Ag與Ni、Mo及Cu同樣地，在高合金的 表面形成硫化物(AgS)。因此，通過含有Ag更穩(wěn)定地形成Cr氧化覆膜。其結(jié)果，提高高合金的 耐SCC性。
[0031] 基于以上見解完成的本實(shí)施方式的油井用高合金具有如下的化學(xué)組成：以質(zhì)量％ 計(jì)，含有C:0.03% 以下、Si:1.0%WT、Mn:0.05~1.5%、P:0.03%WT、S :0.03%WT、Ni:26 ·0~40.0%、Cr: 22.0~30.0%、Mo :0.01 % 以上且不足5.0%、Cu:0.1 ~3.0%、A1:0.001 ~0.30%、N:超過 0.05%且0.30% 以下、0:0.010% 以下、Ag: 0.005~1.0%、Ca:0~0.01 %、 Mg:0~0.01 %、及稀土元素:0~0.2%，余量由Fe及雜質(zhì)組成，滿足下述式（1)及式(2);該油 井用高合金的屈服強(qiáng)度為758MPa以上。
[0032] 5XCu+(1000XAg)2 彡 40 (1)
[0033] Cu+6 XAg-500 X (Ca+Mg+REM)^3.5 (2)
[0034] 此處，式（1)及式(2)中的各元素符號(hào)中代入各元素的含量(質(zhì)量％ )，REM中代入稀 土元素的總含量(質(zhì)量％)。
[0035] 上述油井用高合金也可以含有選自由Ca:0.0005~0.01 %、Mg:0.0005~0.01 %、 及稀土元素:0.001~0.2 %組成的組中的1種或2種以上。
[0036] 以下，針對(duì)本實(shí)施方式的油井用高合金詳細(xì)地進(jìn)行說明。各元素的含量的"％"是 指"質(zhì)量％"。
[0037][化學(xué)組成]
[0038] 本實(shí)施方式的油井用高合金的化學(xué)組成含有以下元素。
[0039] C:0.03% 以下
[0040] 碳(C)不可避免地被含有。C在晶界形成Cr碳化物，提高合金的應(yīng)力腐蝕開裂敏感 性。即，C降低合金的耐SCC性。因此，C含量為0.03%以下。C含量的優(yōu)選上限為不足0.03%， 進(jìn)一步優(yōu)選為〇. 028 %、進(jìn)一步優(yōu)選為0.025 %。
[0041 ] Si :1.0% 以下
[0042] 硅(Si)使合金脫氧。但是，Si含量過高時(shí)，合金的熱加工性降低。因此，Si含量為 1.0%以下。Si含量的優(yōu)選的下限為0.01 %、更優(yōu)選為0.05% 含量的優(yōu)選上限為不足 1.0%，更優(yōu)選為0.9%、進(jìn)一步優(yōu)選為0.7%。
[0043] Μη:0·05 ~1.5%
[0044] 錳(Μη)使合金脫氧。Μη含量過低時(shí)，得不到該效果。另一方面，Μη含量過高時(shí)，合金 的熱加工性降低。因此，Μη含量為0.05~1.5% Jn含量的優(yōu)選下限高于0.05%、更優(yōu)選為 0.1 %、進(jìn)一步優(yōu)選為0.2% Jn含量的優(yōu)選上限為不足1.5%、更優(yōu)選為1.4%、進(jìn)一步優(yōu)選 為 1.2% 〇
[0045] Ρ:〇·〇3% 以下
[0046] 磷(Ρ)為雜質(zhì)。硫化氫環(huán)境中，Ρ提高合金的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。因此，合金的耐 SCC性降低。因此，Ρ含量為0.03 %以下。優(yōu)選的Ρ含量為不足0.03 %、進(jìn)一步優(yōu)選為0.027 % 以下。Ρ含量?jī)?yōu)選盡量低。
[0047] S:0.03% 以下
[0048]硫(S)為雜質(zhì)。S降低合金的熱加工性。因此，S含量為0.03%以下。優(yōu)選的S含量為 不足0.03 %、更優(yōu)選為0.01 %以下、進(jìn)一步優(yōu)選為0.005 %以下。S含量?jī)?yōu)選盡量低。
[0049] Ni :26.0~40.0%
[0050] 鎳(Ni)與Cr 一同提高合金的耐SCC性。硫化氫環(huán)境中，Ni在合金的表面形成Ni硫化 物。利用Ni硫化物抑制硫化氫向合金中的侵入。因此，合金的表層容易形成Cr氧化覆膜，提 高合金的耐SCC性。Ni含量過低時(shí)，得不到上述效果。另一方面，Ni含量過高時(shí)，合金的成本 提高。因此，Ni含量為26.0~40.0%含量的優(yōu)選下限高于27.0%、更優(yōu)選為28.0%含 量的優(yōu)選上限為不足40.0%、更優(yōu)選為37.0%。
[0051] Cr :22.0~30.0%
[0052] 鉻(Cr)與Ni、Mo、Cu及Ag-同提高合金的耐SCC性。Ni、Mo、Cu及Ag通過形成硫化物， 從而使Cr在合金的表面形成氧化覆膜。Cr氧化覆膜提高合金的耐SCC性。Cr含量過低時(shí)，得 不到上述效果。另一方面，Cr含量過高時(shí)，上述效果飽和、進(jìn)而降低合金的熱加工性。因此， Cr含量為22.0~30.0% <Xr含量的優(yōu)選下限高于22.0%、更優(yōu)選為23.0%、進(jìn)一步優(yōu)選為 24.0%。Cr含量的優(yōu)選上限為不足30.0%、更優(yōu)選為29.0%、進(jìn)一步優(yōu)選為28.0%。
[0053] Mo:0.01% 以上且不足5.0%
[0054] 鉬(Mo)與Cr 一同提高合金的耐SCC性。具體而言，Mo在合金的表面形成硫化物、抑 制硫化氫向合金中的侵入。因此，在合金表面容易形成Cr氧化覆膜，提高合金的耐SCC性。Mo 含量過低時(shí)，得不到上述效果。另一方面，Mo含量過高時(shí)，上述效果飽和、進(jìn)而降低合金的熱 加工性。因此，Mo含量為0.01 %以上且不足5.0% Jo含量的優(yōu)選下限高于0.01 %、更優(yōu)選為 0.05%、進(jìn)一步優(yōu)選為0.1%。]?〇含量的優(yōu)選上限為4.5%、更優(yōu)選為4.2%、進(jìn)一步優(yōu)選為 3.6%〇
[0055] Cu:0.1 ~3.0%
[0056] 銅(Cu)與Cr 一同提高合金的耐SCC性。具體而言，Cu在硫化氫的存在下的腐蝕反應(yīng) 中富集在合金表面。因此，在合金表面容易形成硫化物。Cu在合金的表面形成穩(wěn)定的硫化 物、抑制硫化氫向合金中的侵入。因此，合金表面容易形成Cr氧化覆膜，提高合金的耐SCC 性。Cu含量過低時(shí)，得不到上述效果。另一方面，Cu含量過高時(shí)，上述效果飽和、進(jìn)而降低合 金的熱加工性。因此，Cu含量為0.1~3.0 % Xu含量的優(yōu)選下限高于0.1 %、更優(yōu)選為0.2 %、 進(jìn)一步優(yōu)選為0.3 % Xu含量的優(yōu)選上限為不足3.0 %、更優(yōu)選為2.5%、進(jìn)一步優(yōu)選為 1.5%〇
[0057] Al:0.001 ~0.30%
[0058] 鋁(A1)使合金脫氧，抑制Si及Μη氧化物的生成。A1含量過低時(shí)，得不到上述效果。 另一方面，Α1含量過高時(shí)，合金的熱加工性降低。因此，Α1含量為0.001~0.30% 含量的 優(yōu)選下限高于0.001 %、更優(yōu)選為0.002%、進(jìn)一步優(yōu)選為0.005% 含量的優(yōu)選上限為不 足0.30 %、更優(yōu)選為0.25 %、進(jìn)一步優(yōu)選為0.20 %。本說明書中，A1含量是指酸溶A1 (sol .A1)的含量。
[0059] N:超過0.05%且0.30% 以下
[0060] 氮(N)在合金中固溶，提高強(qiáng)度而不降低合金的耐腐蝕性。C也提高合金的強(qiáng)度。但 是，C形成Cr碳化物從而降低合金的耐腐蝕性及耐SCC性。因此，本實(shí)施方式的高合金中，利 用N提高強(qiáng)度。N還提高實(shí)施了固溶化處理的合金材料(例如管坯)的強(qiáng)度。因此，固溶化處理 后，即使實(shí)施低加工程度的冷加工，也可以得到高強(qiáng)度的合金材料。此時(shí)，為了得到高強(qiáng)度 也可以不實(shí)施高加工程度的冷加工，能夠抑制由于冷加工時(shí)的延性降低導(dǎo)致的開裂。N含量 過低時(shí)，得不到該效果。另一方面，N含量過高時(shí)，合金的熱加工性降低。因此，N含量超過 0.05 %且為0.30 %以下。N含量的優(yōu)選下限為0.055%、更優(yōu)選為0.06%、進(jìn)一步優(yōu)選為 0.065% J含量的優(yōu)選上限為不足0.30%、更優(yōu)選為0.28%、進(jìn)一步優(yōu)選為0.26%。
[0061 ] 0:0.010% 以下
[0062]氧(0)為雜質(zhì)。0降低合金的熱加工性。因此，0含量為0.010%以下。優(yōu)選的0含量不 足0.010 %、進(jìn)一步優(yōu)選為0.008 %以下。0含量?jī)?yōu)選盡量低。
[0063] Ag:0.005 ~1.0%
[0064] 銀(Ag)與Cr 一同提高合金的耐SCC性。Ag在硫化氫的存在下的腐蝕反應(yīng)中富集在 合金表面。因此，在合金表面容易形成硫化物。Ag在合金的表面形成穩(wěn)定的硫化物、抑制硫 化氫向合金中侵入。因此，合金表面變得容易形成Cr氧化覆膜、提高合金的耐SCC性。Ag含量 過低時(shí)，得不到該效果。另一方面，Ag含量過高時(shí)，該效果飽和、進(jìn)而合金的熱加工性降低。 因此，Ag含量為0.005~1.0% jg含量的優(yōu)選下限高于0.005%、更優(yōu)選為0.008%、進(jìn)一步 優(yōu)選為〇. 〇 1 %。Ag含量的優(yōu)選上限為不足1.0%、更優(yōu)選為0.9%、進(jìn)一步優(yōu)選為0.8%。Ag與 Cu相比，更容易形成硫化物。
[0065] 本實(shí)施方式的油井用高合金的化學(xué)組成的余量由Fe和雜質(zhì)組成。此處，雜質(zhì)是指 在工業(yè)制造合金時(shí)，由作為原料的礦石、廢料、或者由制造環(huán)境等混入的物質(zhì)。
[0066]本實(shí)施方式的油井用高合金的化學(xué)組成還含有選自由Ca、Mg及稀土元素(REM)組 成的組中的1種或2種以上。
[0067] Ca:0~0.01%、
[0068] Mg :0 ~0.01 %、
[0069] 稀土元素（REM): 0 ~0.2%
[0070]鈣(Ca)、鎂(Mg)及稀土元素(REM)均為任意元素，也可以不含有。含有的情況下，這 些元素提高合金的熱加工性。但是，這些元素含量過高時(shí)，生成粗大的氧化物。粗大的氧化 物降低合金的熱加工性。因此，Ca含量為0~0.01 %、Mg含量為0~0.01 %、REM含量為0~ 0.2% Aa含量的優(yōu)選下限為0.0005 % Aa含量的優(yōu)選上限為不足0.01 %、更優(yōu)選為 0.008%、進(jìn)一步優(yōu)選為0.004% Jg含量的優(yōu)選下限為0.0005 % Jg含量的優(yōu)選上限為不足 0.01 %、更優(yōu)選為0.008 %、進(jìn)一步優(yōu)選為0.004% AEM含量的優(yōu)選下限為0.001 %、更優(yōu)選 為0.003 %。REM含量的優(yōu)選上限為0.15 %、更優(yōu)選為0.12 %、進(jìn)一步優(yōu)選為0.05 %。
[0071] 本說明書中的REM含有Sc、Y、及鑭系元素(原子編號(hào)57號(hào)的La~71號(hào)的Lu)中的至 少1種以上。REM含量是指這些元素的總含量。
[0072] 本實(shí)施方式的油井用高合金的化學(xué)組成還滿足式(1)。
[0073] 5XCu+(1000XAg)2 彡 40 (1)
[0074] 此處，式(1)中，各元素符號(hào)中代入各元素的含量(質(zhì)量％)。
[0075]定義：？1 = 5\〇1+(1000\48)2<^1是關(guān)于耐3(：(：性的指標(biāo)。提高耐3(：(：性的元素 (Cr、Ni、Mo、Cu及Ag)之中，Cu及Ag尤其是在硫化氫的存在下的腐蝕反應(yīng)中富集在合金表面。 因此，在合金表面容易形成硫化物。Cu及Ag在合金的表面形成穩(wěn)定的硫化物。因此，使合金 表面的Cr氧化被膜的形成穩(wěn)定化。Ag與Cu相比，顯著提高耐SCC性。因此，F(xiàn)1如上所述進(jìn)行定 義。F1值為40以上時(shí)，提高油井用高合金的耐SCC性。F1的優(yōu)選下限為200、更優(yōu)選為1000。
[0076] 本實(shí)施方式的油井用高合金的化學(xué)組成還滿足式(2)。
[0077] Cu+6 XAg-500 X (Ca+Mg+REM)^3.5 (2)
[0078]此處，式(2)中，各元素符號(hào)中代入各元素的含量(質(zhì)量％ )、REM中代入稀土元素的 總含量(質(zhì)量％)。
[0079] 定義:？2 = &1+6\48-500\(0&+1^+1^1〇(^2是關(guān)于熱加工性的指標(biāo)。〇1及48降低 熱加工性。另一方面，為任意元素的Ca、Mg及REM如上所述提高熱加工性。因此，F(xiàn)2值為3.5以 下時(shí)，提高油井用高合金的熱加工性。F2值的優(yōu)選上限為3.0、更優(yōu)選為2.4。
[0080] 如上所述，含有滿足式（1)及式（2)的Cu及Ag時(shí)，顯示優(yōu)異的耐SCC性，還可以得到 優(yōu)異的熱加工性。
[0081] [制造方法]
[0082] 對(duì)上述的油井用高合金的制造方法的一個(gè)例子進(jìn)行說明。本例中，對(duì)油井用高合 金管的制造方法進(jìn)行說明。
[0083] 熔煉制備上述的化學(xué)組成的合金。合金的熔煉制備例如可以使用電爐、氬氣-氧氣 混合氣體底吹脫碳爐(A0D爐）、真空脫碳爐(V0D爐)來(lái)實(shí)施。
[0084] 可以使用熔煉制備的熔液通過鑄錠法制造鑄錠、也可以通過連續(xù)鑄造法制造鋼 坯。對(duì)鑄錠或鋼坯實(shí)施熱加工而制造管坯。熱加工例如為通過玻璃潤(rùn)滑劑高速擠壓法的熱 擠出、曼斯內(nèi)曼制管等。
[0085]對(duì)通過熱加工制造的管坯實(shí)施固溶化熱處理。固溶化熱處理的溫度優(yōu)選高于1050 °c。固溶化熱處理后，對(duì)管坯實(shí)施冷加工，制造具有所期望的強(qiáng)度的油井用高合金管。本實(shí) 施方式的油井用高合金可被施以冷加工。冷加工程度以截面減少率計(jì)優(yōu)選設(shè)為20%以上。 由此，強(qiáng)度為758MPa(110ksi)以上。
[0086]上述中，作為油井用高合金的一個(gè)例子說明了高合金管的制造方法。但是，油井用 高合金也可以制成除管以外的其它形狀。例如，油井用高合金可以為鋼板，也可以為其它形 狀。
[0087] 實(shí)施例
[0088] 在真空感應(yīng)熔化爐中制造具有表1所示的化學(xué)組成的合金(熔液）。
[0089] [表1]
[0091]由各熔液制造50kg的鑄錠。將鑄錠加熱至1250°C。對(duì)加熱了的鑄錠以1200°C實(shí)施 熱鍛造，制造具有25_厚度的鋼板。
[0092][熱加工性評(píng)價(jià)試驗(yàn)]
[0093] 從上述鋼板按照J(rèn)IS G0567(2012)采取圓桿試驗(yàn)片。圓桿試驗(yàn)片的平行部的直徑 為10mm、平行部的長(zhǎng)度為100mm。對(duì)圓桿試驗(yàn)片以900 °C實(shí)施10分鐘均熱。之后，對(duì)于加熱了 的圓桿試驗(yàn)片，實(shí)施高溫拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)中的應(yīng)變速度為0.3%/分鐘。從試驗(yàn)結(jié)果出 發(fā)，求出各試驗(yàn)編號(hào)的試驗(yàn)片的拉深率（％ )。
[0094][耐SCC性評(píng)價(jià)試驗(yàn)]
[0095]對(duì)各試驗(yàn)編號(hào)的鋼板以1090 °C實(shí)施固溶化熱處理。對(duì)固溶化熱處理后的鋼板進(jìn)行 水冷。對(duì)固溶化熱處理后的鋼板以35 %的壓下率實(shí)施冷乳。從冷乳后的鋼板采取厚度2mm、 寬度10mm、長(zhǎng)度75mm的試驗(yàn)片。試驗(yàn)編號(hào)17中，未進(jìn)行冷乳。
[0096]使用采取的各試驗(yàn)片實(shí)施應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)。具體而言，對(duì)試驗(yàn)片實(shí)施賦予100% 的實(shí)際YS(屈服應(yīng)力）的4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。在試驗(yàn)片的最大應(yīng)力部通過點(diǎn)焊安裝合金箱。
[0097] 準(zhǔn)備加壓封入了 l.OMPa的H2S和1.5MPa的C02的200°C的高壓釜。高壓釜中，在以質(zhì) 量％計(jì)為25%的NaCl水溶液中浸漬上述賦予了實(shí)際YS的4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)片1個(gè)月。1個(gè)月的浸 漬后，調(diào)查各試驗(yàn)片是否發(fā)生了 SCC。具體而言，對(duì)各試驗(yàn)片的長(zhǎng)度方向的截面使用100倍視 野的光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察。隨后，對(duì)SCC的有無(wú)通過目視進(jìn)行判斷。
[0098][屈服強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn)]
[0099] 對(duì)試驗(yàn)編號(hào)17的鋼板以外的各鋼板實(shí)施冷乳。從冷乳后的各鋼板采取平行部的直 徑為6mm的圓桿試驗(yàn)片。使用采取的各試驗(yàn)片，按照J(rèn)IS Z2241 (2011)實(shí)施拉伸試驗(yàn)，測(cè)定屈 服強(qiáng)度YS(0.2%耐力）。
[0100] [試驗(yàn)結(jié)果]
[0101] 表1中示出試驗(yàn)結(jié)果。表1中的"SCC"欄的"NF"是指未觀察到SCC。"F"是指觀察到 SCC〇
[0102] 參照表1，試驗(yàn)編號(hào)1~10的高合金的化學(xué)組成是適宜的，滿足式（1)及式（2)。因 此，盡管屈服強(qiáng)度為758MPa以上，也未觀察到SCC，得到優(yōu)異的耐SCC性。進(jìn)而，拉深率均為 60 %以上，得到優(yōu)異的熱加工性。
[0103] 進(jìn)而，試驗(yàn)編號(hào)1的Cu含量比試驗(yàn)編號(hào)9的Cu含量低。因此，試驗(yàn)編號(hào)1的拉深率比 試驗(yàn)編號(hào)9高。
[0104] 另一方面，試驗(yàn)編號(hào)11、12、15及16的Ag含量過低。而且不滿足式（1)。因此，觀察到 SCC、耐SCC性低。
[0105] 試驗(yàn)編號(hào)14的Ag含量過高。而且不滿足式（2)。因此，拉深率不足60%、熱加工性 低。
[0106] 試驗(yàn)編號(hào)13的Cu含量過高。而且不滿足式（2)。因此，拉深率不足60%、熱加工性 低。
[0107] 試驗(yàn)編號(hào)17的各元素的含量是適宜的，滿足式（1)及式(2)。但是，未進(jìn)行冷加工。 因此，屈服強(qiáng)度YS不足758MPa。
[0108] 試驗(yàn)編號(hào)18的Ni含量過低。因此，觀察到SCC、耐SCOPES。
[0109] 試驗(yàn)編號(hào)19的各元素的含量是適宜的。但是，試驗(yàn)編號(hào)19的化學(xué)組成不滿足式 (1) 。因此，觀察到SCC、耐SCC性低。
[0110] 試驗(yàn)編號(hào)20的各元素的含量是適宜的。但是，試驗(yàn)編號(hào)20的化學(xué)組成不滿足式 (2) 。因此，拉深率不足60 %、熱加工性低。
[0111]以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明。但是，上述實(shí)施方式不過是為了實(shí)施本發(fā) 明的示例。因此，本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式、可以在不超出其主旨的范圍內(nèi)適宜變更上 述實(shí)施方式來(lái)實(shí)施。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種油井用高合金，其具有如下的化學(xué)組成： 以質(zhì)量％計(jì)，含有c:0.03%以下、 Si:1.0% 以下、 Μη:0·05 ~1.5%、 Ρ:0·03% 以下、 S:0.03% 以下、 Ni:26.0 ~40.0%、 Cr:22.0 ~30.0%、 Mo:0.01 %以上且不足5.0%、 Cu:0.1 ~3.0%、 Α1:0·001 ~0.30%、 Ν:超過0.05%且0.30%以下、 0:0.010% 以下、 Ag:0.005 ~1.0%、 Ca:0 ~0.01%、 Mg:0 ~0.01%、及 稀土元素:0~0.2%，余量由Fe及雜質(zhì)組成， 滿足下述式(1)及式(2); 該油井用高合金的屈服強(qiáng)度為758MPa以上， 5XCu+(1000XAg)2 彡 40 (1) Cu+6 XAg-500 X (Ca+Mg+REM).5 (2) 此處，式（1)及式(2)中的各元素符號(hào)中代入各元素的以質(zhì)量％計(jì)的含量、REM中代入稀 土元素的以質(zhì)量％計(jì)的總含量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井用高合金，其含有選自由 Ca:0.0005 ~0.01%、 Mg:0.0005 ~0.01%、及 稀土元素:0.001~0.2%組成的組中的1種或2種以上。
【文檔編號(hào)】C21D6/00GK105960479SQ201580007526
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2015年2月5日
【發(fā)明人】相良雅之, 富尾亞希子
【申請(qǐng)人】新日鐵住金株式會(huì)社