[發明專利]熱鍛性優異的高強度高耐腐蝕性Ni基合金

有效

• 申請號: 201780012817.2
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN108699635B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 菅原克生
• 申請（專利權）人: 日立金屬株式會社
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

提供一種適合作為石油挖掘用構件的Ni基合金，其為熱鍛性優異的高強度高耐腐蝕性Ni基合金。適合作為石油挖掘用構件的熱鍛性優異的高強度高耐腐蝕性Ni基合金以質量％計，含有Cr：42.1～45.5％、Nb：0.5～2.5％、Ti：1.2～2.0％、Mg：0.0001～0.0090％、N：0.001～0.040％、Mn：0.01～0.50％、Si：0.001～0.050％、Fe：0.01～1.00％、Co：0.01％～2.50％、Cu：0.001％以上且低于0.500％、Al：0.001～0.050％、V：0.005％以上且低于0.100％、B：0.0001～0.0100％、Zr：0.001～0.050％，余量由Ni和不可避免的雜質組成，優選還含有Mo：0.1～1.5％、W：0.1～1.5％、Ca：0.001％以上且低于0.050％、Ta：0.001％以上且低于0.050％中的任一者。

技術領域

本發明涉及熱鍛性優異的高強度高耐腐蝕性Ni基合金，具體地涉及適合形成較大形狀構件的熱鍛性優異的高強度高耐腐蝕性Ni基合金，該構件為用于挖掘石油、天然氣的構件，尤其是在地下數千米的大深度，壓力非常高，并且含有硫化氫、氯化物的200℃左右的高溫腐蝕環境下，要求高強度和高耐腐蝕性的構件。

背景技術

以往，用于挖掘石油、天然氣的材料主要要求高強度(尤其是0.2％條件屈服強度)。作為用于滿足這種需求的材料，最常用的是稱為UNS N07718(相當于INCONEL 718(注冊商標))的Ni合金(參見專利文獻1：Age-hardenable nickel alloy))。此處，“UNS”是指SAE HS-1086和ASTM DS-566中規定的“Unified Numbering System”，N07718是在此注冊的合金固有的編號。需要說明的是，下述中“UNS”所示合金也是如此。

該合金的標稱組成以質量％計為Ni-19Cr-3Mo-5(Nb+Ta)-0.9Ti-0.5Al-19Fe。該合金為經過時效熱處理的析出強化合金，通過利用時效熱處理進行析出強化，100φ左右的圓棒能夠得到最大1140MPa的強度(其中，0.2％條件屈服強度)。

另一方面，所述UNS N07718耐腐蝕性差，因此提高了耐腐蝕性的合金為稱為UNSN07725(相當于INCONEL 725(注冊商標))的Ni合金(參見專利文獻2：Corrosion resistanthigh-strength nickel-base alloy)。該合金的標稱組成以質量％計為Ni-21Cr-9Mo-3.3Nb-1.5Ti，為經過時效熱處理的析出強化合金。

所述UNS N07725的耐腐蝕性優于UNS N07718，但另一方面，0.2％條件屈服強度為965MPa，比UNS N07718差。因此，為了進一步提高0.2％條件屈服強度，還進行了通過熱處理提高該合金的0.2％條件屈服強度的研究，例如專利文獻3提出的方法中，僅通過不進行冷加工的熱處理，成功將強度(其中，0.2％條件屈服強度)提高到可以說是與UNS N07718同等水平的最大1186MPa。

另外，近年來，開發了一種稱為UNS N07022(相當于HASTELLOYC-22HS(注冊商標))的高強度耐腐蝕性合金(參見專利文獻4)。該合金的標稱組成以質量％計為Ni-21Cr-17Mo，為經過時效熱處理的析出強化合金。該合金的耐腐蝕性顯著提高，優于UNS N07725。另外，通過實施冷加工和時效熱處理，能夠顯著提高0.2％條件屈服強度。利用了該效果的合金為UNS N07022，僅進行時效熱處理時，0.2％條件屈服強度為742MPa左右，但通過進行冷加工和時效熱處理，0.2％條件屈服強度增強到1370MPa。