Ni-Cr合金材料以及使用其的油井用無縫管的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明設及Ni-Cr合金材料W及使用其的油井用無縫管（seamless oil COiinhy 化bular goods)。更詳細而言，本發(fā)明設及熱加工性W及耐沖擊特性優(yōu)異并且耐腐蝕性(其 中，在溫度超過200°C那樣的高溫下、而且在包含大量的硫化氨的環(huán)境下的耐應力腐蝕裂紋 性)也優(yōu)異的、高強度Ni-化合金材料W及使用其的油井用無縫管。
[0002] 本說明書中的"高強度"是指屈服強度(0.2%耐力）為965MPa(140ksi似上。需要 說明的是，"油井管（oil counhy Uibular goods)"是指例如，如JIS 60203(2009)的編號 3514的。油井用鋼管（steel pipe for oil well casing, tubing and 化illing)"的定義 欄中所記載的那樣，為油井或氣井的挖掘、原油或天然氣的采取等中使用的殼體、管道、W 及鉆管的總稱。"油井用無縫管"為例如可W用于油井或氣井的挖掘、原油或天然氣的采取 等的無縫管。
【背景技術】
[0003] 伴隨近年來的原油價格的高漲，推進在更高深度且嚴苛的腐蝕環(huán)境下的油井W及 天然氣井的開發(fā)。伴隨在運樣的嚴苛的環(huán)境下的石油W及天然氣的采掘，在該采掘等中使 用的油井管也要求高強度且優(yōu)異的耐腐蝕性。
[0004] 在石油W及天然氣中，包含二氧化碳(C〇2)、硫化氨化S)、W及氯化物離子(CD等 腐蝕性物質。因此，石油或天然氣的采掘中所使用的油井管的材料對于運些腐蝕性物質要 求優(yōu)異的耐腐蝕性。其中，在為150°C W上的高溫并且包含多至IatmW上的硫化氨的環(huán)境 下，油井管的主要腐蝕要素為應力腐蝕裂紋。因此，在高溫、并且包含硫化氨的環(huán)境下所使 用的油井管的材料要求高耐應力腐蝕裂紋性。
[0005] 進而，石油W及天然氣的需求高，帶來用于采掘它們的油井W及氣井的高深度化 W及高溫化。相對于運樣的井中所使用的油井管的材料，在維持對于二氧化碳、硫化氨、W 及氯化物離子的耐腐蝕性的同時要求高強度化。因此，近年來，對于具備屈服強度(0.2%耐 力)為965MPaW上的高強度的高強度油井管的需求也變大。
[0006] 對于不能應用低合金鋼、馬氏體系不誘鋼W及雙相不誘鋼的如上述那樣嚴苛的腐 蝕環(huán)境，嘗試使用如在專利文獻1~3中所公開的那樣的Ni-化合金材料。
[0007] 例如，專利文獻1的油井管用合金中，將Ni W及Cr的含量調整到特定的范圍，并且 將Cr( % )+10Mo( % )+抓（％ ) W及Mo( % ) + (1/2)W( % )的值調整到特定的范圍。專利文獻1中 公開了：根據(jù)上述的合金，即便為冷加工材料，若溫度為150°CW下，貝柯W確保在"也S-C02-C1-"環(huán)境下的耐應力腐蝕裂紋性。此外，專利文獻1中公開了 W質量％計在0.05~0.30%的 范圍內含有N、并且在固溶化處理后進行冷加工，從而能夠實現(xiàn)965MPaW上的0.2%耐力。 [000引專利文獻2的油井管用合金中，將Ni W及Cr的含量調整到特定的范圍，并且將Cr (%)+1010(%)+抓（％似及齡（％) + (1/2)胖（％)的值調整到特定的范圍。專利文獻2中公開 了：根據(jù)上述的合金，即便為冷加工材料，也可W確保在腐蝕性極強的巧2S-C化-Cr"環(huán)境 下、尤其是在150°C W下的惡劣環(huán)境下的耐應力腐蝕裂紋性。此外，專利文獻2中公開了 W質 量％計在0.05~0.25%的范圍內含有N、并且與固溶化處理后的冷加工W及時效處理的并 用，從而可W實現(xiàn)965MPaW上的0.2%耐力。
[0009] 專利文獻3的油井管用合金中，將Mn、Ni W及Cr的含量調整到特定的范圍，并且將 (1/2)1〇(%)+化（％)、吐（％)+1〇(%) + (1/2)胖（％似及齡（％) + (1/2)胖（％)的值調整到特 定的范圍。專利文獻3中公開了：根據(jù)上述的合金，即便為冷加工材料，也可W確保在腐蝕性 極強的巧2S-C化-Cr"環(huán)境下、尤其是在150°C W下的惡劣環(huán)境下的耐應力腐蝕裂紋性。此 夕h專利文獻3中公開了 W質量％計在0.1~0.4 %的范圍內含有N，與固溶化處理后的冷加 工的并用，從而可W實現(xiàn)940MPa程度的0.2 %耐力。
[0010] 需要說明的是，如上述的專利文獻1~3那樣增加 N的含量而進行強化的情況，容易 產生合金的熱加工性降低的問題。因此，專利文獻1~3公開了 W質量％計將S的含量減低至 0.0007% W下、或含有化、Mg、Ti或稀±元素（W下，稱為"REM")來改善熱加工性的技術。
[00川專利文獻4的高Cr-高Ni合金材料中，將化、Ni W及化的含量調整到特定的范圍，并 且將化+0.4(M0-1.4)2的值調整到特定的范圍。專利文獻4中公開了：根據(jù)上述的合金，即便 在實施25%的冷加工，使0.2%耐力成為861~964]?化（87.75~98.284旨'/111111 2)的所謂 "側ksi級"的強度水平的情況下，也可W在"出s-c〇2-cr'的腐蝕環(huán)境下確保良好的耐應力 腐蝕裂紋性。
[0012] 需要說明的是，專利文獻4中還公開了 W質量％計將S的含量減低至0.0007% W 下、或含有化、Mg或REM來改善熱加工性的技術。
[0013] 此外，專利文獻5中公開了將燈、化、1〇、111、^及加勺含量調整到特定的范圍，并且 含有Mg、CaW及Ce等元素，從而在酸性環(huán)境W及海水環(huán)境下具有優(yōu)異的耐腐蝕性，熱加工性 也優(yōu)異的超奧氏體不誘鋼。
[0014] 專利文獻6的化-化合金材料中，將Cu、Ni、化、Mo、N、AlW及REM的含量調整到特定 的范圍、并且將N( % ) XP( % )/REM( % )的值調整到特定的范圍。專利文獻6中公開了 ：根據(jù) 上述的合金材料，可W確保良好的熱加工性，并且即便在實施W截面減少率計為40%的冷 社而具有941~1176M化的較高的0.2%耐力的情況下，在包含出S、Cr等的腐蝕環(huán)境下、在溫 度177°C下，也可W確保良好的耐應力腐蝕裂紋性。
[0015] 專利文獻7中公開了使用將化、Ni、Si、Mn、C、N、Mo、S、B、P、W及0的含量調整到特定 的范圍的合金的不誘鋼的制造方法。專利文獻7中記載了上述的不誘鋼的強度W及耐應力 腐蝕裂紋性優(yōu)異。
[0016] 專利文獻8中公開了將(：、51、]?11、吐、化、]\1〇、1^曰、41、化、0、？、^及5的含量調整到特 定的范圍的奧氏體合金。專利文獻8中記載了上述的奧氏體合金在硫化氨的存在的環(huán)境下 具有高裂紋抵抗。
[0017] 現(xiàn)有技術文獻 [0018]專利文獻
[0019] 專利文獻1:日本特開昭57-203735號公報
[0020] 專利文獻2:日本特開昭57-207149號公報
[0021] 專利文獻3:日本特開昭58-210155號公報
[0022] 專利文獻4:日本特開平11-302801號公報
[0023] 專利文獻5:日本特表2005-509751號公報
[0024] 專利文獻6:日本特開2009-84668號公報 [00巧]專利文獻7:日本特開平1-262048號公報 [00%] 專利文獻8:日本特開昭63-274743號公報 [0027]非專利文獻
[002引非專利文獻1:中島孝一等:CAMP-ISIJ、17(2004)、396
[00巧]非專利文獻2:G.K.Williamson and W.H.化 11 :Acta Metall.、1(1953)、22
[0030]非專利文獻 3:H.M.Rietveld:J.Appl.Cryst.、2(1969)、65

【發(fā)明內容】

[00川發(fā)明要解決的問題
[0032] 若使用前述的專利文獻IW及2中所公開的合金，則即便0.2%耐力為965MPaW上， 在溫度為150°C W下的情況下、在包含硫化氨的腐蝕環(huán)境下，也可W確保良好的耐應力腐蝕 裂紋性。
[0033] 此外，若使用前述的專利文獻3中所公開的合金，則若0.2%耐力為940MPa左右，即 便在包含硫化氨的腐蝕環(huán)境下、在溫度為150°C W下的情況下，也可W確保良好的耐應力腐 蝕裂紋性。
[0034] 進而，若使用前述的專利文獻4中所公開的合金，則確實在0.2%耐力為861~ 964MPa的所謂"125ksi級"的強度水平的情況下，即便在包含硫化氨的腐蝕環(huán)境下，也可W 確保良好的耐應力腐蝕裂紋性。而且，Mo的含量W質量％計為1.5% W下的情況下，熱加工 性顯著地改善、即便應用曼內斯曼制管法也可W沒有任何問題地制作制品管。
[0035] 同樣地若使用前述的專利文獻6中所公開的合金，則確實即便在包含硫化氨的腐 蝕環(huán)境下，若溫度為177°CW下，貝卿便在具有965MPaW上的較高的0.2%耐力的情況下，也 可W確保良好的耐應力腐蝕裂紋