(57)【要約】本発明は、ステンレス鋼に関し、さらに具体的には良好な組織安定性と熱間加工性とが組み合わされたフェライト−オーステナイト母層と高耐食性を有する２相ステンレス鋼に関する。特に、２相ステンレス鋼は、容積で４０〜６５％のフェライト相と良くバランスした化学組成とを有し、このことが、以前可能であることが分かっていることよりもさらに、塩化物含有環境の用途に適切な材料耐食性を与える。本発明にしたがう材料は、それらの高合金含有量を考慮すると、特別に良好な加工性特に熱間加工性を有し、それによって棒、溶接管及び非溶接管のようなパイプ、溶接材、例えばフランジ及び継手のような構造部品の製造に用いるために非常に適切である。これらの目的は、本発明にしたがう２相ステンレス鋼に適合し、この２相ステンレス鋼は、Ｃを０以上最大０．０３、Ｓｉを最大０．５、Ｍｎを０〜３．０、Ｃｒを２４．０〜３０．０、Ｎｉを４．９〜１０．０、Ｍｏを３．０〜５．０、窒素を０．２８〜０．５、Ｂを０〜０．００３０、Ｓを最大０．０１０まで、Ｃｏを０〜３．５、Ｗを０〜３．０％、Ｃｕを０〜２．０、Ｒｕを０〜０．３、Ａｌを０〜０．０３、Ｃａを０〜０．０１０％、不可避的汚染物と残部Ｆｅを含有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
Ｃ：０を越え最大０．０３％
Ｓｉ：最大０．５％
Ｍｎ：０〜３．０％
Ｃｒ：２４．０〜３０．０％
Ｎｉ：４．９〜１０．０％
Ｍｏ：３．０〜５．０％
Ｎ：０．２８〜０．５％
Ｂ：０〜０．００３０％
Ｓ：最大０．０１０％
Ｃｏ：０〜３．５％
Ｗ：０〜３．０％
Ｃｕ：０〜２．０％
Ｒｕ：０〜０．３％
Ａｌ：０〜０．０３％
Ｃａ：０〜０．０１０％
の化学組成を有し、通常の不純物と添加物とＦｅからなる残部を有し、且つ
フェライト含有量が４０〜６５ｖｏｌ％であり、式ＰＲＥ＝％Ｃｒ＋３．３％Ｍｏ＋１６％Ｎが前記鋼全体について４６より大であり、オーステナイト相とフェライト相中のＰＲＥが４５より大であり、前記鋼の引張りＲｐ０．２での降伏点が７２０Ｎ／ｍｍ２より大であり、且つＣＰＴ＞９０℃ならびにＣＣＴ≧６０℃である
フェライト・オーステナイト２相ステンレス鋼。
【請求項２】
前記クロムの含有量が２６．５〜２９．０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１に記載の鋼。
【請求項３】
前記マンガンの含有量が０．５〜１．２ｗｔ％であることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼。
【請求項４】
前記ニッケルの含有量が５．０〜８．０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項５】
前記モリブデンの含有量が３．６〜４．９ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項６】
前記窒素の含有量が０．３５〜０．４５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項７】
前記ルテニウムの含有量が０〜０．３ｗｔ％好ましくは０より多く０．１ｗｔ％までであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項８】
前記コバルトの含有量が、０．５〜３．５ｗｔ％好ましくは１．０〜３．０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項９】
前記銅の含有量が、０．５〜２．０ｗｔ％好ましくは１．０〜１．５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項１０】
前記フェライトの含有量が、４２〜４６ｖｏｌ％好ましくは４５〜５５ｖｏ％であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項１１】
％がｗｔ％であり、ＰＲＥ＝％Ｃｒ＋３．３％Ｍｏ＋１６Ｎ及びＰＲＥＷ＝％Ｃｒ＋３．３（％Ｍｏ＋０．５％Ｗ）＋１６Ｎにおいて、前記鋼全体のＰＲＥ値またはＰＲＥＷ値が４６を超えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項１２】
フェライト相及びオーステナイト相の双方の前記ＰＲＥ値及び前記ＰＲＥＷ値が、４５より大きく、且つ前記鋼全体の前記ＰＲＥ値及び前記ＰＲＥＷ値が、４６より大きいことを特徴とする請求項１１に記載の鋼。
【請求項１３】
塩化物を含有する環境特に海水環境において、供給コードパイプとする請求項１に記載の鋼の使用。
【請求項１４】
棒、溶接管及び非溶接管のようなパイプ、溶接材、例えばフランジ及び継手のような構造部品、の製造のための請求項１〜１３のいずれか１項に記載の鋼の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
本発明はステンレス鋼に関し、さらに具体的にはフェライト−オーステナイト母相と高耐食性とを有し、良好な組織安定性と熱間加工性とが組み合わされた２相ステンレス鋼に関し、特に２相ステンレス鋼は、４０〜６５ｖｏｌ％のフェライト含有量と、以前から可能であることが分かっていたよりもさらに塩化物含有環境の用途にさらに適切な材料耐食性を与える良くバランスした化学組成と、を有する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
海での油生産においては、穴が海底から油層まで掘り下げられる。原油の流れの制御のため、さらにこの原油を使用可能な製品または半製品に処理して精製する装置への輸送のため、海底に装置が配備される。海底のこの装置には、その他のものの中で採掘、圧力及び流速などを制御する弁、及び化学物質を油田に注入可能にするパイプ継手がある。さらに、原油が凝固して製造パイプの中で望ましくない停止を避ける目的で、注入のためにメタノールが使用される。
【０００３】
海底での装置の弁及び継手は、水上または陸上のプラットホーム、製造船及び他の装置から流体制御及び電気制御される。供給コードパイプいわゆる供給パイプラインが、海底の装置で案内される装置に連結される。例えば種々の採掘位置の二つの冠水装置の間の、海底にある供給パイプラインの一部は、海の動きで比較的わずかな同じ程度の影響を受けるので、静止供給パイプラインと呼ばれる。海底と水上との間に配置される供給パイプラインの一部は、動的供給パイプラインと呼ばれ、水中及び陸上の動きによって大きく範囲まで影響される。このような動きの例は、水中の流れ、プラットホーム及び製造船の動きと同じの波の動きである。
【０００４】
供給パイプラインのパイプに科せられる要求は、腐食性質と機械的性質に最も関連する。このパイプ材料は、パイプの外側面を取り囲む海水に耐食性である必要がある。海水がステンレス鋼に非常に腐食影響を及ぼすので、この性質が最も重要ことであるとみなされる。さらにその上に、この材料は、油田に注入される可能性のある腐食溶液に対して高耐食性を有する必要がある。この材料は液体を汚染することなく圧力液体と共存できる。起こりうる汚染は、非常に悪い海底で制御装置のサービス機能に影響するだろう。
【０００５】
使用されるパイプ材料の機械的性質は、油田内に注入を意図する腐食溶液に対して高耐食性を有することが必要である。油製造の状況から考慮すると、深さは供給パイプラインの動的部分が一般的に長くなりそれによって重くなる。この重量はプラットホームまたは浮遊する製造船によって支えられる。実際に、所定形態を備える供給パイプラインの重量を減少させるために二つの方法がある。それは、より軽い材料を選択するか、または同一密度であるが高い引張強度減と極限引張強度を有する材料を選択することである。高い強度を有する材料を選択することによって、薄い壁を有するパイプを使用することができ、それによって供給パイプラインの全質量が減少される。より深い採掘現場での海では、供給パイプラインの装置長さ当たりの全重量が最も重要となる。
【０００６】
最近の数年間、耐食金属材料を使用される環境が激しい責務となる場合、その材料の耐食性質ならびにそれらの機械的性質についての要求が増加している。このような用途に以前から使用された例えばフェライト鋼のようなこれまで用いられてきた鋼の代わりとして確立された２相合金のような、ニッケル其合金、またはその他の高合金鋼はこの開発からは除かれる。
【０００７】
さらにその上、供給パイプラインのパイプ市場における最近の開発は、材料の性能についての要求がさらに増加している。強度及び耐食性に関してこれまでなされてきた要求は、合金を存在させることにより満足させることが可能であった。供給パイプラインとってこの構成材料でなされる新しい要求は、しかしながら耐食性についてかなり厳しい要求を意味し、温水器の水で予想されるプラントのためならびに供給パイプラインのプロセス溶液のために高温度となる。達成される新しい要求は、７０〜８０℃の海水中で隙間腐食に対する耐性を備える必要があることを含む。今日の構成材料は、腐食に対して十分な信頼性を備えるこれらの要求を満たさない。それは解決されなければ成らない課題である。しかしながら、これまでに評価されてきたすべての実行可能な合金は弱点を備えていた。強度の増加と良好な組織安定性のような別の要求も満足する塩化物誘起腐食に大きな耐性を有する合金は、一方で、供給パイプラインのパイプになされる新しい要求を備えることに大きな可能性を意味する。
【０００８】
塩化物含有環境における耐食性について認められている測定は、いわゆる孔食評価法（省略してＰＲＥ）であり、次のように定義される。
ＰＲＥ＝％Ｃｒ＋３．３％Ｍｏ＋１６％Ｎ
各元素のパーセント数字はｗｔ％を示す。
【０００９】
より大きな数値は、特に局部腐食に対して優れた耐食性を示す。この特性に影響する主要合金元素は、上式にしたがい、Ｃｒ、Ｍｏ及びＮである。このような等級の鋼の例は、ＥＰ０２２０１４１号に示され、これはこの参照によってこの記載に含まれる。この鋼等級は、ＳＡＦ２５０７（ＵＮＳ  Ｓ３２７５０）の商標登録を含み、実質的に高含有量のＣｒ、Ｍｏ及びＮで合金化される。すなわち、塩化物環境において上述するすべての良好な耐食性を備えるこの特性について開発される。最近、元素Ｃｕ及びＷについても塩化物環境中の鋼の耐食性の追加の最適化のための効果的な合金化添加物になることが分かった。この場合、元素ＷはＭｏ部分の代替物として使用され、例えば、それぞれ２．０％及び０．７％のＷを含有する市販合金ＤＰ３Ｗ（ＵＮＳ  Ｓ３９２７４）またはＺｅｒｏｎ１００のようにする。後者は、０．７％のＣｕも含有し、酸性の環境における合金耐食性を増加させる目的を備える。
【００１０】
タングステンの追加は、耐食性についての更なる改良目安と、それによる合金の耐食性に及ぼすＭｏ及びＷの影響力の関係を明確にするＰＲＥ式によりＰＲＥＷ式とが、導かれる。すなわち、
ＰＲＥＷ＝％Ｃｒ＋３．３（％Ｍｏ＋０．５％Ｗ）＋１６％Ｎ
これは、ＥＰ０５４５７５３に記載するように、例えば、一般的に改良された腐食特性を有する２相ステンレス鋼に関する。
【００１１】
上記の鋼等級はＰＲＥ数を有し、計算方法に関りなく、それは４０以上であるが、ＰＲＥ数は約４３に制限されるには、高い値は合金が劣った組織安定性を備えるためである。高い程度の合金化は、金属間化合物相に析出の危険を増加させ、そのために、２相鋼の合金化レベルは、計算方法に関りなく、最大約４３付近のＰＲＥ値を達成するために制限するものと見なされる。
【００１２】
塩化物環境において良好な耐食性を有する合金ＳＡＦ２９０６は、ＥＰ０７０８８４５に示される組成を示すものである。例えば、この合金は、ＳＡＦ２５０７と比較すると高含有量のＣｒ及びＮによって特徴付けされ、粒間腐食及びカルバミン酸アンモニウム中の腐食に対する耐性が特に重要である環境においての使用に対して特に適切であることが判明したが、しかしこの合金は塩化物含有環境においても高い耐食性をも有する。
【００１３】
この合金は塩化物環境において合金ＵＮＳ  Ｓ３２７５０に相当する耐食性を有し、しかし同時に引っ張りのＲｐ０．２においてさらに高い降伏点を有する。このことは、低重量の供給パイプラインを得ることができるので、この合金は、供給パイプレイン材料であるＵＮＳ  Ｓ３２７５０と比較すると利点を有する。しかしながら、耐食性は、ＵＮＳ  Ｓ３２７５０と比較すると改良されないが、このことは、将来のプラントにおいてさらに高温にさらされる供給パイプラインのパイプおいてはかなりの制限がされることを意味する。
【００１４】
合金１９Ｄ（ＵＮＳ  Ｓ３２００１）は、１９．５〜２１．５％のＣｒと、０．０５〜０．１７％のＮと、最大０．６％のＭｏとの化学組成によって特徴付けられた２相合金である。この合金は約２２のＰＲＥ数を有するので、供給パイプラインのような海水適用においては不適切である。したがって、この合金においては充分な耐食性を達成するために、陰極性保護膜を供給パイプラインのパイプの外側表面に亜鉛層の形で添付する必要がある。この亜鉛層が消耗し或いは大きく表面が損傷したときは、腐食保護膜が損傷し最初の腐食進行が発生し、これは高価な修繕及び終結することを意味する。
【００１５】
上述した合金が抱える課題は、すべてが高いＰＲＥ数を有し、この鋼に硬くて脆い金属間化合物の析出物の出現であり、特に熱処理後例えば後加工工程の際の溶接時のシグマ相のようなものである。これは加工性の悪い材料となり、最終的に悪い耐食性となる。
【００１６】
良好な耐食性を有する他の群の合金はオーステナイト鋼であり、高Ｎｉ含有量と組み合わせ高含有量のＣｒ、Ｍｏ及びＮの添加によって可能となった５５以下のＰＲＥを有する。この合金は供給パイプラインの新しい厳しい腐食条件に非常に良好に作用する。同種の合金の欠点は、２相合金よりかなり低い降伏点を有し、さらにその上に、高価な合金化元素である高いパーセンテージのＮｉが理由で製造するためにはかなり高価となることである。塩化物環境で良好な耐性を有するオーステナイトの例は、約５５のＰＲＥ数を有するＵＮＳ  Ｓ３２６５４と、約４５のＰＲＥ数を有するＵＮＳ  Ｓ３４６５とである。しかしながら、これらはあまりにも低い強度を有し、且つ供給パイプラインのパイプの実際の代替品とするためには価格が高い。
【００１７】
さらに、その他のもの中で２相ステンレス鋼の局部耐食性を改良するために、材料の組織安定性と加工性を損なうことなく、ＰＲＥ値の増加が、フェライト相及びオーステナイト相の双方において必要である。この２相の化学組成が活性合金化成分に関して等価で無いならば、これらの相の１相が、孔食及び隙間腐食に対してさらに影響されやすくなる。すなわち、さらに影響されやすい相がこの合金の耐性を制御し、一方組織安定性は高い合金化層によって制御される。
【００１８】
供給パイプラインの将来のパイプに対する必要条件を満たす必要のある合金を製造するための要求を、この状況を含んで市場に存在する種々の最良の代替合金とともに、表１に要約する。存在するすべての合金は、少なくとも１点で供給パイプラインのパイプに備わる新しい厄介な要求に適合しない。
【００１９】
表１                                                                          
性質              要求          UNS S32750  UNS S32906  UNS S32654  UNS S32001
本発明の合金                                                
ＰＲＥ            最小４６      ４２．５    ４２        ５５        ２２      
引張Ｒｐ０．２の  ７２０        ５５０      ６５０      ４３０      ４５０    
降伏点(N/mm2)                                                                 
孔食CPT：℃       ＞９０℃      ５０        ５０        ＞９５      ＜２０    
隙間腐食          ６０℃        ３５        ３５        ６０        ＜２０    
CCT：℃                                                                       
組織安定性        最大０．５％  良          良          良          良        
のσ相                                                      
製造              従来技術で    良          良          良          良        
溶接可                                                      
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
発明の要約
したがって、本発明の目的は、改良された機械的性質と組み合わせされた高い耐食性を有するとともに、一般的な腐食及び例えば塩化物含有環境のような局部腐食に対して要求される高い耐性が要求される環境での使用が最も適していて、良好な機械的性質を有する２相ステンレス合金を提供することである。
【００２１】
さらに、本発明の目的は、９０℃好ましくは９５℃以上の臨界孔食温度（以後ＣＰＴと省略する）と、６％ＦｅＣｌ３の中で少なくとも６０℃の臨界隙間腐食温度（以後ＣＣＴと省略する）と、を有する２相ステンレス鋼を提供する。
【００２２】
さらに、本発明の目的は、室温で少なくとも１００ジュールの耐衝撃性と、少なくとも７２０Ｎ／ｍｍ２のＲｐ０．２引張りにおける降伏点と、室温で少なくとも２４％の引張試験の伸びを有する合金を提供する。
【００２３】
本発明にしたがう材料は、それらの高合金成分を考慮して、特別に良好な加工性特に熱間加工性を有し、それによって、例えば、棒、溶接及び継ぎ目なしのようなパイプ、溶接材料、例えばフランジ及び継手のような構造部品の製造に使用するのに非常に適している。
【００２４】
これらの目的は、本発明にしたう２相ステンレス鋼によって満足され、それらは重量％で、
Ｃ：０を越え最大０．０３％
Ｓｉ：最大０．５％
Ｍｎ：０〜３．０％
Ｃｒ：２４．０〜３０．０％
Ｎｉ：４．９〜１０．０％
Ｍｏ：３．０〜５．０％
Ｎ：０．２８〜０．５％
Ｂ：０〜０．００３０％
Ｓ：最大０．０１０％
Ｃｏ：０〜３．５％
Ｗ：０〜３．０％
Ｃｕ：０〜２．０％
Ｒｕ：０〜０．３％
Ａｌ：０〜０．０３％
Ｃａ：０〜０．０１０％
且つ不可避的不純物とＦｅからなる残部を有する。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の詳細
系統的な改良作業が驚くべきことを示した。すなわち、良好に釣り合わされた元素Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎ、Ｍｎ及びＣｏによって、フェライト及びオーステナイト中に最適に分布した元素を得ることができ、材料中に無視しうる程度のシグマ相のみを有する優れた耐食性材料を可能にする。またこの材料は、溶接無しのパイプ対して押し出し加工が可能である良好な加工性が得られる。良好な組織安定性とともに高耐食性との組み合わせを得るために、この材料においては非常に狭い組み合わせが必要である。したがって、本発明の合金は、重量％で次の組成を有する。
【００２６】
Ｃ：０を越え最大０．０３％
Ｓｉ：最大０．５％
Ｍｎ：０〜３．０％
Ｃｒ：２４．０〜３０．０％
Ｎｉ：４．９〜１０．０％
Ｍｏ：３．０〜５．０％
Ｎ：０．２８〜０．５％
Ｂ：０〜０．００３０％
Ｓ：最大０．０１０％
Ｃｏ：０〜３．５％
Ｗ：０〜３．０％
Ｃｕ：０〜２．０％
Ｒｕ：０〜０．３％
Ａｌ：０〜０．０３％
Ｃａ：０〜０．０１０％
且つ通常の不純物と添加物とＦｅとからなる残部を有し、フェライト含有量が４０〜６５Ｖｏｌ％である。
合金化元素の影響を次に記載する。
【００２７】
炭素（Ｃ）はフェライト及びオーステナイトの双方において溶解度が制限される。この制限された溶解度は、クロム炭化物の析出の危険を意味し、したがって、この含有量は０．０３ｗｔ％を越えるべきでなく、好ましくは０．０２ｗｔ％を越えるべきでない。
【００２８】
ケイ素（Ｓｉ）は、鋼の製造において脱酸材として用いられ、製造及び溶接の際に流動性を増加させる。しかしながらあまり高いＳｉ含有量は、好ましくない金属間化合物相の析出をもたらし、そのために、この含有量は、最大０．５ｗｔ％好ましくは最大０．３ｗｔ％に制限すべきである。
【００２９】
マンガン（Ｍｎ）は、材料中のＮ溶解度を増加させるために添加される。しかしながら、Ｍｎだけが、課題となっているこのタイプの合金中のＮ溶解度について制限された影響力を有する。代わりに、この溶解度に大きな影響力を有する他の元素がある。さらにその上に、高含有量の硫黄と組み合わされたＭｎは、孔食の初期スポットとして作用する硫化マンガンの形成をもたらすであろう。したがって、Ｍｎ含有量は、０〜３．０ｗｔ％好ましくは０．５〜１．２ｗｔ％に制限する必要がある。
【００３０】
クロム（Ｃｒ）は、主な腐食形式についての耐性を改良するために非常に効果的な元素である。さらにその上に、高クロム含有量は、非常に良好なＮ溶解度をこの材料に与えることが判明した。すなわち、耐食性を改良するために可能な限り多いＣｒ含有量を維持することが望ましい。非常に好ましい耐食性の値については、クロム含有量を少なくとも２４．０ｗｔ％好ましくは２７．０〜２９．０ｗｔ％にする必要がある。しかしながら、高Ｃｒ含有量は、金属間化合物の析出する危険を増加させ、そのためにクロム含有量は最大３０．０ｗｔ％までに制限しなければならない。
【００３１】
ニッケル（Ｎｉ）は、オーステナイト安定化元素として使用され、望ましいフェライト含有量を達成するために、適切な含有量で添加される。フェライトが４０〜６５ｖｏｌ％の間にあるオーステナイト相とフェライト相との望ましい関係を達成するために、４．９〜１０．０ｗｔ％のニッケル添加が必要であり、好ましくは４．９〜９．０ｗｔ％特に６．０〜９．０ｗｔ％である。
【００３２】
モリブデン（Ｍｏ）は、塩化物環境において並びに好ましくは還元性の酸中での耐食性を改良する効果的な元素である。含有量の多いＣｒと組み合わせたあまりにも高含有量のＭｏは、金属間化合物の析出の危険が増加することを意味する。本発明にしたがうＭｏ含有量は、３．０〜５．０ｗｔ％好ましくは３．６〜４．９ｗｔ％具体的には４．４〜４．９ｗｔ％の間にすべきである。
【００３３】
窒素（Ｎ）は、材料の耐食性、組織安定性、並びに強度を増加させる非常に効果的な元素である。さらにその上に、高含有量のＮは、溶接後のオーステナイトの再形成を促進し、これが溶接接合部に良好な性質を与える。Ｎで良好な効果を得るために、少なくとも０．２８ｗｔ％のＮを添加する必要がある。高Ｎ含有量では、特にクロム含有量が同じくい高い場合には、窒化クロム析出の危険が増加する。さらにその上に、高Ｎ含有量は、ポロシティー（気孔）の危険が、限度を越えているチャージ中のＮの溶解度によって増加することを意味する。そのため、Ｎの含有量は、最大０．５ｗｔ％までに制限し、好ましくは添加されるＮの重量で０．３５〜０．４５にする。
【００３４】
あまり多いクロムならびに窒素の含有量は、Ｃｒ２Ｎの析出を生じるが、特に加熱処理例えば溶接時に材料の性質を劣化させるので、この析出は避けるべきである。
【００３５】
ボロン（Ｂ）は、材料の熱間加工性を増加させるために添加する。あまり多いボロン含有量では、溶接成及び耐食性が低下するであろう。したがって、ボロン含有量は０より多くて０．００３０ｗｔ％以下とする必要がある。
【００３６】
硫黄（Ｓ）は、容易に溶融する硫化物を形成することによって、耐食性をマイナスする。さらにその上に、熱間加工性を低下させるので、硫黄含有量は最大０．０１０ｗｔ％に制限する。
【００３７】
コバルト（Ｃｏ）は、主として組織安定性並びに耐食性を改良するために添加される。Ｃｏはオーステナイト安定化元素である。効果を持たすために、少なくとも０．５ｗｔ％好ましくは少なくとも１．０ｗｔ％を添加すべきである。コバルトは比較的高価な元素であるので、したがってコバルト添加は最大３．５ｗｔ％に制限する。
【００３８】
タングステン（Ｗ）は、孔食及び隙間腐食について耐性を増加する。しかし、多く含まれるＣｒ及びＭｏの含有量と組み合わせたタングステンのあまり多い添加は、金属間化合物の析出物の危険を増加することを意味する。本発明にしたがうタングステンの含有量は、０〜３．０ｗｔ％好ましくは０〜１．８ｗｔ％にする必要がある。
【００３９】
銅（Ｃｕ）は、硫酸のような酸性環境において耐食性を改良するために添加される。また銅は組織安定性に影響する。しかしながら、高含有量のＣｕは固溶体への溶解が過剰になることを意味する。このために、Ｃｕの含有量は、最大２．０ｗｔ％好ましくは０．１〜１．５ｗｔ％に制限する。
【００４０】
ルテニウム（ＲＵ）は、耐食性を増加させるために添加される。ルテニウムは非常に高価な元素であるので、含有量は最大０．３ｗｔ％好ましくは０より多くて１．５ｗｔ％以下に制限する。
【００４１】
アルミニウム（Ａｌ）並びにカルシウム（Ｃａ）は、鋼製造中に脱酸剤として利用される。Ａｌ含有量は、窒化物形成を制限するために最大０．０３ｗｔ％に制限する必要がある。Ｃａは熱間延性に好ましい効果を有するが、しかしながらＣａ含有量は、望ましくないスラグ量を回避するために０．０１０ｗｔ％に制限する必要がある。
【００４２】
フェライトの含有量は、良好な機械的性質と耐食性と良好な溶接性とを得るために重要である。腐食性及び溶接性の見地から、良好な性質を得るために４０〜６５％のフェライト含有量を有することが望ましい。フェライトの高含有量はさらに、低温度衝撃耐性並びに水素環境リスクに対する耐性が低下する。したがって、このフェライト含有量は、４０〜６５ｖｏｌ％好ましくは４２〜６０ｖｏｌ％具体的には４５〜５５ｖｏｌ％である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下の実施例には、多く実験的なチャージの組成が記載され、それらには種々の合金化元素が諸性質に及ぼす影響力を説明する。チャージ６０５１８２は比較例組成を示し、したがって本発明の範囲を含まない。その他のチャージが本発明を限定するものでないが、請求項にしたがう本発明を説明する実施例チャージを示す。
与えられたＰＲＥの数または値は、明白に定義されていなくても、ＰＲＥＷ式にしたがい計算された値である。
【００４４】
実施例１
この実施例にしたがう実験室的チャージは、丸棒に熱間鍛造された１７０ｋｇのインゴットである研究室的鋳物によって作られた。同じものが、棒状（丸棒ならびに平坦な棒）に熱間押し出し加工され、この試験材料は丸棒から採取された。さらに、平坦な棒は冷間圧延が行なわれる前に熱処理され、その後追加試験材料が採取された。この工程は、材料の技術的観点から、例えば、冷間加工が続けられる押出し加工法による継ぎ目なしパイプの製造のような、大規模な製造の代替と考える。表２は第１のバッチのこれらの実験室的なチャージの組成を示す。
【００４５】
表２                                                                      
チャージ    Mn    Cr      Ni    Mo    W     Co    V     La    Ti    N     
605193      1.03  27.90   8.80  4.00  0.01  0.02  0.04  0.01  0.01  0.36  
605195      0.97  27.90   9.80  4.00  0.01  0.97  0.55  0.01  0.35  0.48  
605197      1.07  28.40   8.00  4.00  1.00  1.01  0.04  0.01  0.01  0.44  
605178      0.91  27.94   7.26  4.01  0.99  0.10  0.07  0.01  0.03  0.44  
605183      1.02  28.71   6.49  4.03  0.01  1.00  0.04  0.01  0.04  0.28  
605184      0.99  28.09   7.83  4.01  0.01  0.03  0.54  0.01  0.01  0.44  
605187      2.94  27.74   4.93  3.98  0.01  0.98  0.06  0.01  0.01  0.44  
605153      2.78  27.85   6.93  4.03  0.01  0.02  0.06  0.02  0.01  0.34  
605182      0.17  23.48   7.88  5.75  0.01  0.05  0.04  0.01  0.10  0.26  
【００４６】
組織安定性を試験する目的で、各チャージからの試料が、５０度のステップで９００〜１１５０℃の間で熱処理され、且つ大気及び水冷のそれぞれで急冷された。最も低温度で、金属間化合物相が形成された。金属間化合物相の量が無視され得る少ない最も低い温度は、光学顕微鏡の検査によって決定した。それぞれのチャージからの新しい試料は、先の温度で５分間焼鈍され、その後試料は、−１４０℃／分の冷却速度で室温まで冷却された。この材料中のシグマ相の面積割合は、その後、走査型電子顕微鏡の後方散乱電子によって記録された画像のデジタル画像処理法によって決定された。この結果を表３に示す。
【００４７】
Ｔｍａｘシグマは、種々のバリアントにおいて説明された全ての元素のガイド値をもとにするサーモ−Ｃａｌｃ（鋼ＴＣＦＥ９９のＴ−ＣバージョンＮサーモダイナミックデータベース）により計算された。Ｔｍａｘシグマはシグマ相の分解温度であり、より低い組織安定性を示す高分解温度を有する。
【００４８】
表３                                                            
チャージ    加熱温度            シグマの品質(vol%)    Ｔｍａｘσ
605193      １１００℃、５分        ７．５％          １０１６  
605195      １１５０℃、５分        ３２％            １０４７  
605197      １１００℃、５分        １８％            １０６１  
605178      １１００℃、５分        １４％            １０３８  
605183      １０５０℃、５分        ０．４％            ９９７  
605184      １１００℃、５分        ０．４％            ９９９  
605187      １０５０℃、５分        ０．３％            ９６２  
605153      １１００℃、５分        ３．５％          １０３２  
605182      １１００℃、５分        ２．０％          １０２８  
【００４９】
本発明の目的は、組織安定性に関する材料を位置付けすることを可能にすることであり、すなわち、それは、例えば腐食試験の前の熱処理及び急冷した試験片のシグマ相の活性な成分ではない。サーモ−Ｃａｌｅにより計算されたＴｍａｘシグマは、シグマ相の測定量に直接依存せず、しかしながら最も低い計算されたＴｍａｘシグマを有する実験室的チャージは最も少ないシグマ相を含有することが明らかであることが証拠である。
【００５０】
全てのチャージの孔食性質は、１％ＦｅＣｌ３、１％ＣｕＣｌ２、１１％Ｈ２ＳＯ４、１２％ＨＣｌからなるいわゆる「Green Death」溶液においてランク付けするために試験された。試験手順は、ＡＳＴＭ  Ｇ４８Ｃにしたがう孔食試験相当するが、さらに活性な「Green Death」溶液において行なわれた。さらに、幾つかのチャージはＡＳＴＭ  Ｇ４８Ｃ（チャージ当たり２個の実験）にしたがう試験を行なった。また、３％ＮａＣｌ（チャージ当たり６個の実験）における電気化学試験が行なわれた。全ての実験からの臨界孔食温度（ＣＰＴ）の形の結果が表４に、全合金組成ならびにフェライト及びオーステナイトのＰＲＥＷ数（Ｃｒ＋３．３（Ｍｏ＋０．５Ｗ）＋１６Ｎ）ように示される。示されるアルファはフェライトに関し、且つガンマはオーステナイトに関する。
【００５１】
表４                                                                          
チャージ  PREα   PREγ   PREα／PREγ  PRE     CPT℃     CPT℃     CPT℃       
改良ASTM    G48C,6%   NACL(600mv) 
G48C Green  FeCl3     SEC        
605193    51.3    49.0      0.9552      46.9    90/90               64          
605195    51.5    48.9      0.9495      48.7    90/90               95          
605197    53.3    53.7      1.0075      50.3    90/90     >95       >95         
605178    50.7    52.5      1.0355      49.8    75/80               94          
605183    48.9    48.9      1.0000      46.5    85/85     90        93          
605184    48.9    51.7      1.0573      48.3    80/80               72          
605187    48.0    54.4      1.1333      48.0    70/75               77          
605153    49.6    51.9      1.0464      48.3    80/85     85        90          
605182    54.4    46.2      0.8493      46.6    75/70     85        62          
SAF2507   39.4    42.4      1.0761      41.1    70/70     80        95          
SAF2906   39.6    46.4      1.1717      41.0    60/50     75        75          
【００５２】
オーステナイトまたはフェライト中の最も低いＰＲＥ値と２相鋼のＣＰＴ値との間には直線関係があることが認められるが、表４の結果はＰＲＥ数がＣＰＴ値をただ単に説明するのではないことを示す。
【００５３】
試験をした材料の全ては、ＳＡＦ２５０７及びＳＡＦ２９０６よりも改良したＡＳＴＭ  Ｇ４８Ｃにおいて優れたＣＰＴを有することがこの結果から判明した。コバルトで合金化されたテストチャージ６０５１８３は、制御された冷却速度（−１４０℃／分）で良好な組織安定性を示し、クロムならびにモリブデンを多く含有するにもかかわらず、ＳＡＦ２５０７並びにＳＡＦ２９０６よりも優れた効果を有する。この検査において、高ＰＲＥはＣＰＴ値をただ単に説明するのでなく、しかしＰＲＥオーステナイトとＰＲＥフェライトの比率が高合金化２相鋼に対して最も重要であり、且つ各合金化元素の非常に狭くて正確な平準化がこの最適な割合を得るのに必要であり、それは０．９〜１．１５好ましくは０．９〜１．０５であり、同時に約４６のＰＲＥ値を達成できることが判明した。実験室的チャージについての改良されたＡＳＴＭ  Ｇ４８ＣにおけるＰＲＥオーステナイト／ＰＲＥフェライト対ＣＰＴの割合が表４で説明される。
【００５４】
室温（ＲＴ）、１００℃及び２００℃での強度、及び室温での衝撃抵抗は、全てのチャージに対して決定され、且つ３個の実験の平均値として示す。
【００５５】
引張り試験片（ＤＲ−５Ｃ５０）は、φ２０ｍｍの押出し棒から作られ、それは表２にしたがう室温で２０分間熱処理され引き続き大気または水中で冷却することが続けられた（６０５１９５、６０５１９７、６０５１８４）。この検査の結果を表５及び６に示す。引張り強度試験の検査からの結果は、クロム、窒素及びタングステンの成分がこの材料の引張り強度に強く影響することが示された。６０５１５３を除き全てのチャージが、室温（ＲＴ）における引っ張り試験の２５％伸びの要求を満足する。
【００５６】
表５                                                            
チャージ    温度    Rp0.2     Rp0.1     Rm      A5      Z       
(Mpa)     (Mpa)     (Mpa)   (%)     (%)     
605193      RT      652       791       916     29.7    38      
100℃   513       646       818     30.4    36      
200℃   511       583       756     29.8    36      
605195      RT      671       773       910     38.0    66      
100℃   563       637       825     39.3    68      
200℃   504       563       769     38.1    64      
605197      RT      701       799       939     38.4    66      
100℃   564       652       844     40.7    69      
200℃   502       577       802     35.0    65      
605178      RT      712       828       925     27.0    37      
100℃   596       677       829     31.9    45      
200℃   535       608       763     27.1    36      
605183      RT      677       775       882     32.4    67      
100℃   560       642       788     33.0    59      
200℃   499       578       737     29.9    52      
605184      RT      702       793       915     32.5    60      
100℃   569       657       821     34.5    61      
200℃   526       581       774     31.6    56      
605187      RT      679       777       893     35.7    61      
100℃   513       628       799     38.9    64      
200℃   505       558       743     35.8    58      
605153      RT      715       845       917     20.7    24      
100℃   572       692       817     29.3    27      
200℃   532       611       749     23.7    31      
605182      RT      627       754       903     28.4    43      
100℃   493       621       802     31.8    42      
【００５７】
表６                                                                    
チャージ    焼鈍      冷却    衝撃抵抗    焼鈍      冷却    衝撃抵抗    
（℃／分）        （ジュール）  （℃／分）        （ジュール）
605193      1100/20   大気      35        1100/20   水        35        
605195      1150/20   水       223                                     
605197      1100/20   水       254        1130/20   水       259        
605178      1100/20   大気      62        1100/20   水       234        
605183      1050/20   大気      79        1050/20   水       244        
605184      1100/20   水        81        1100/20   水        78        
605187      1050/20   大気      51        1100/20   大気      95        
605153      1100/20   大気      50        1100/20   水       246        
605182      1100/20   大気      22        1100/20   水       324        
【００５８】
本発明は、自然な水冷が良好な組織と、したがって良好な衝撃抵抗値とを得るために必要であることが非常に明確に示される。この要求は室温で試験するときは100ジュールであり、これはチャージ６０５１９３、６０５１８４を除く全てのチャージで達成され、しかしながら最後に掲げるものが要求に非常に近かった。
【００５９】
表７は、チャージ６０５１９３、６０５１８３、６０５１８４、並びに熱影響帯域（ここからはＨＡＺと省略する）に安定な組織を有する６０５２５３とともに、タングステン不活性ガス試験（ここからはＴＩＧと省略する）からの結果を示す。Ｔｉ含有チャージはＨＡＺ内にＴｉＮを有する。
【００６０】
表７                                                                  
チャージ    析出保護ガス、Ａｒ（９９．９９％）                        
605193      ＨＡＺ：良
605195      ＨＡＺ：大量のＴｉＮ及びσ相
605197      ＨＡＺ：小量のδ粒中のＣｒ２Ｎ、しかしながら多くない
605178      ＨＡＺ：δ粒中のＣｒ２Ｎ、その他は良
605183      ＨＡＺ：良
605184      ＨＡＺ：良
605187      ＨＡＺ：溶融する粒界に相当近いＣｒ２Ｎ、さらに遠く析出なし
605153      ＨＡＺ：良
605182      ＨＡＺ：ＴｉＮ並びに装飾された粒界δ／デルタ              
【００６１】
実施例２
以下の実施例においては、この化学組成は、最適化学組成を見つける目的で製造さられたさらに追加の実験室的チャージを示す。上記のチャージは、実施例１に示された結果から、良好な組織安定性と並びに高い耐食性を有するこれらのチャージの性質を基に改良された。表８の全てのチャージは、本発明にしたがう化学組成を含み、チャージ１〜８は統計的な実験計画に含まれ、一方チャージｅからｎは、本発明範囲内の追加の実験室的チャージの化学組成を示す。
【００６２】
多くの実験室的なチャージは、２７０ｋｇの鋳物を鋳造することにより製造され、これは円形状の棒に熱間鍛造された。これらは棒に押出され、これから試験材料が採取された。その後この棒は平らな棒に冷間圧延をする前に加熱され、その後追加試験材料が採取された。表８は同一の実験室的チャージの化学組成を示す。
【００６３】
表８                                                                          
チャージ    Mn    Cr      Ni    Mo    W     Co    Cu    Ru    B        N    
1  605258     1.1   29.0    6.5   4.23        1.5               0.0018   0.46 
2  605249     1.0   28.8    7.0   4.23        1.5               0.0026   0.38 
3  605259     1.1   29.0    6.8   4.23        0.6               0.0019   0.45 
4  605260     1.1   27.5    5.9   4.22        1.5               0.0020   0.44 
5  605250     1.1   28.8    7.6   4.24        0.6               0.0019   0.40 
6  605251     1.0   28.1    6.5   4.24        1.5               0.0021   0.38 
7  605261     1.0   27.8    6.1   4.22        0.6               0.0021   0.43 
8  605252     1.1   28.4    6.9   4.23        0.5               0.0018   0.37 
e  605254     1.1   26.9    6.5   4.8         1.0               0.0021   0.38 
f  605255     1.0   28.6    6.5   4.0         3.0               0.0020   0.31 
g  605262     2.7   27.6    6.9   3.9   1.0   1.0               0.0019   0.36 
h  605263     1.0   28.7    6.6   4.0   1.0   1.0               0.0020   0.40 
i  605253     1.0   28.8    7.0   4.16        1.5               0.0019   0.37 
j  605266     1.1   30.0    7.1   4.02                          0.0018   0.38 
k  605269     1.0   28.5    7.0   3.97  1.0   1.0               0.0020   0.45 
l  605268     1.1   28.2    6.6   4.0   1.0   1.0   1.0         0.0021   0.43 
m  605270     1.0   28.8    7.0   4.2         1.5         0.1   0.0021   0.41 
n  605267     1.1   29.3    6.5   4.23              1.5         0.0019   0.38 
【００６４】
フェライト相及びオーステナイト相中の合金化元素の分布は、マイクロプローブ分析法によって検査され、その結果を表９に示す。
【００６５】
表９                                                                        
チャージ      相          Cr    Mn    Ni    Mo    W     Co    Cu    N       
605258    フェライト      29.8  1.3   4.8   5.0         1.4          0.11   
オーステナイト  28.3  1.4   7.3   3.4         1.5          0.60   
605249    フェライト      29.8  1.1   5.4   5.1         1.3          0.10   
オーステナイト  27.3  1.2   7.9   3.3         1.6          0.53   
605259    フェライト      29.7  1.3   5.3   5.3         0.5          0.10   
オーステナイト  28.1  1.4   7.8   3.3         0.58         0.59  
605260    フェライト      28.4  1.3   4.4   5.0         1.4          0.08   
オーステナイト  26.5  1.4   6.3   3.6         1.5          0.54   
605250    フェライト      30.1  1.3   5.6   5.1         0.46         0.07   
オーステナイト  27.3  1.4   8.8   3.4         0.53         0.52   
605251    フェライト      29.6  1.2   5.0   5.2         1.3          0.08   
オーステナイト  26.9  1.3   7.6   3.5         1.5          0.53   
605261    フェライト      28.0  1.2   4.5   4.9         0.45         0.07   
オーステナイト  26.5  1.4   6.9   3.3         0.56         0.56   
605252    フェライト      29.6  1.3   5.3   5.2         0.42         0.09   
オーステナイト  27.1  1.4   8.2   3.3         0.51         0.48   
605254    フェライト      28.1  1.3   4.9   5.8         0.89         0.08   
オーステナイト  26.0  1.4   7.6   3.8         1.0          0.48   
605255    フェライト      30.1  1.3   5.0   4.7         2.7          0.08   
オーステナイト  27.0  1.3   7.7   3.0         3.3          0.45   
605262    フェライト      28.8  3.0   5.3   4.8   1.4   0.9          0.08   
オーステナイト  26.3  3.2   8.1   3.0   0.85  1.1          0.46   
605263    フェライト      29.7  1.3   5.1   5.1   1.3   0.91         0.07   
オーステナイト  27.8  1.4   7.7   3.2   0.79  1.1          0.51   
605253    フェライト      30.2  1.3   5.4   5.0         1.3          0.09   
オーステナイト  27.5  1.4   8.4   3.1         1.5          0.48   
605266    フェライト      31.0  1.4   5.7   4.8                      0.09   
オーステナイト  29.0  1.5   8.4   3.1                      0.52   
605269    フェライト      28.7  1.3   5.2   5.1   1.4   0.9          0.11   
オーステナイト  26.6  1.4   7.8   3.2   0.87  1.1          0.52   
605268    フェライト      29.1  1.3   5.0   4.7   1.3   0.91   0.84  0.12   
オーステナイト  26.7  1.4   7.5   3.2   0.97  1.0    1.2   0.51   
605270    フェライト      30.2  1.2   5.3   5.0         1.3          0.11   
オーステナイト  27.7  1.3   8.0   3.2         1.4          0.47   
605267    フェライト      30.1  1.3   5.1   4.9                1.3   0.08   
オーステナイト  27.8  1.4   7.6   3.1                1.8   0.46   
【００６６】
全てのチャージの孔食性質を、「グリーンデス(green death)」溶液（１％ＦｅＣｌ３、１％ＣｕＣｌ２、１１％Ｈ２ＳＯ４、１．２％ＨＣｌ）により順位付けするために試験をした。この試験手順は、６％ＦｅＣｌ３のいわゆる「グリーンデス(green death)」溶液よりさらに活性溶液において試験が行われたのを除き、ＡＴＳＭ  Ｇ４８Ｃにしたがう点食試験方法と同じであった。また、一般的な２％ＨＣｌ中の腐食試験（チャージ当たり２個の試験片）が、露点試験の前に順位付けのために行われた。すべての実験結果は、表１０、図２及び図３に示す。すべての試験をしたチャージは、「グリーンデス(green death)」溶液中でＳＡＦ２５０７より良好に機能する。すべてのチャージは、ＰＲＥオーステナイト及びＰＲＥフェライト比に関して、定義された間隔０．９〜１．１５好ましくは０．９〜１．０５の間隔内であり、且つ同時にオーステナイト及びフェライトの双方のＰＲＥは４４を越え、最も好ましいチャージに関しては本質的に４４を越える。この幾つかのチャージは、完全に限界値ＰＲＥ５０まで到達した。１．５ｗｔ％のコバルトで合金化されたチャージ６０５２５１が、低クロム含有量のチャージ６０５２５１を除き「グリーンデス(green death)」溶液中で０．６％コバルトで合金化されたチャージ６０５２５０とほとんど等しく機能することが興味深い。これが特に驚くべきことであり且つ興味があるのは、チャージ６０５２５１は、今日市販の超２相合金より高くてほぼ４８のＰＲＥ値を有し、かつ同時に１０１０℃以下のＴｍａｘシグマ値が実施例１の表２の値に基づき良好な組織安定性を示すことにある。
【００６７】
また、表１０にＰＲＥＷ数（％Ｃｒ＋３．３％（Ｍｏ＋０．５％Ｗ）＋１６％Ｎ）が、マイクロプローブにより測定した相化学組成に基づく前合金化学組成及びオーステナイト並びにフェライト（丸めた）中のＰＲＥを与えられる。このフェライト成分は、１１００℃で加熱処理引き続き水焼入れ後に想定された。
【００６８】
表１０                                                                        
チャージ    α含有量  合計PREW  PREα  PREγ  PREα/REγ    CPT℃、グリーン
デスの温度     
605258      48.2      50.3      48.1   49.1    1.021       65/70              
605249      59.8      48.9      48.3   46.6    0.976       75/80              
605259      49.2      50.2      48.8   48.4    0.991       75/75              
605260      53.4      48.5      46.1   47.0    1.019       75/80              
605250      53.6      49.2      48.1   46.9    0.974       95/80              
605251      54.2      48.2      48.1   46.9    0.976       90/80              
605261      50.8      48.6      45.2   46.3    1.024       80/70              
605252      56.6      48.2      48.2   45.6    0.946       80/75              
605254      53.2      48.8      48.5   46.2    0.953       90/75              
605255      57.4      46.9      46.9   44.1    0.940       90/80              
605262      57.2      47.9      48.3   45.0    0.931       70/85              
605263      53.6      49.7      49.8   47.8    0.959       80/75              
605253      52.6      48.4      48.2   45.4    0.942       85/75              
605266      62.6      49.4      48.3   47.6    0.986       70/65              
605269      52.8      50.5      49.6   46.9    0.945       80/90              
605268      52.0      49.9      48.7   47.0    0.965       85/75              
605270      50.0      49.2      48.5   45.7    0.944       80/85              
605267      59.8      49.3      47.6   45.4    0.953       60/65              
【００６９】
表１１                                                                    
チャージ    CPT平均      CCT平均     RP0.12RT    RmRT    ART     ZRT     
605258      84          68           725         929     40      73       
605249      74          78           706         922     38      74       
605259      90          85           722         928     39      73       
605260      93          70           709         917     40      73       
605250      89          83           698         923     38      75       
605251      95          65           700         909     37      74       
605261      93          78           718         918     40      73       
605252      87          70           704         909     38      74       
605254      93          80           695         909     39      73       
605255      84          65           698         896     37      74       
605262      80          83           721         919     36      75       
605263      83          75           731         924     37      73       
605253      96          75           707         908     38      73       
605266      63          78           742         916     34      71       
605269      95          90           732         932     39      73       
605268      75          85           708         926     38      73       
605270      95          80           711         916     38      74       
605267      58          73           759         943     34      71       
【００７０】
組織安定性をさらに正確に検査するために、試料が２０分間１０８０℃、１１００℃及び１１５０℃で加熱され、その後それらは水焼入れされた。
【００７１】
金属間化合物相の量が無視し得る温度は、光学顕微鏡の検査によって決定された。１０８０℃での焼鈍後引き続く水焼入をしたチャージの組織比較が、望ましくないシグマ相を含む傾向があるチャージを明らかにする。その結果が表１１に示される。組織制御の結果は、チャージ６０５２４９、６０５２５１、６０５２５２、６０５２５３、６０５２５４、６０５２５５、６０５２５９、６０５２６０、６０５２６６並びに６０５２６７が、望ましくないシグマ相が無かった。さらに、コバルトで１．５ｗｔ％合金化されたチャージ６０５２４９はシグマ相が無くて、一方コバルトで０．６ｗｔ％合金化されたチャージ６０５２５０はシグマ相を少し含む。双方のチャージは、ほとんど２９．０ｗｔ％の高パーセンテージのクロム並びにほとんど４．２５ｗｔ％のモリブデン含有量で合金化された。チャージ６０５２４９、６０５２５０、６０５２５１及び６０５２５２の化学組成をシグマ相の含有量を考慮して比較した時、この場合組織安定性を除き最適材料の化学組成範囲はかなり狭いことは明確である。さらに、チャージ６０５２６８は、多くのシグマ相を含むチャージ６０５２６３と比較して時折シグマ相のみを含むことは明らかだ。これらのチャージが二つに分けられることは、チャージ６０５２６８に対する銅の添加である。チャージ６０５２６６並びに６０５２６７において、後者のチャージは銅で合金化される。さらに、タングステンを１．０ｗｔ％添加されるチャージ６０５２６２、６０５２６３は、多量のシグマ相を含む組織を有し、一方タングステンを１．０ｗｔ％含むが６０５２６２及び６０５２６３より多量の窒素含有量のチャージ６０５２６９は、かなり少量のシグマ相を含む。すなわち、種々の合金化元素間で非常にうまく調整した釣り合いが、良好な組織安定性を得るために、例えばクロム及びモリブデンのこれらの高合金含有量において必要である。
【００７２】
表１２は、１０８０℃で２０分の焼鈍後引き続く水焼入をした光学顕微鏡の検査よる結果を示す。シグマ相の量は１〜５の値で示され、１はシグマ相が調査で検出されないことに相当し、一方５は非常に高パーセンテージのシグマ相が調査で検出されたことに相当する。
【００７３】
表１２                                                                      
チャージ    シグマ相    Cr      Mo      W     Co      Cu      N       Ru    
605249      1           28.8    4.23          1.5             0.38          
605250      2           28.8    4.24          0.6             0.40          
605251      1           28.1    4.24          1.5             0.38          
605252      1           28.4    4.23          0.5             0.37          
605253      1           28.8    4.16          1.5             0.37          
605254      1           26.9    4.80          1.0             0.38          
605255      1           28.6    4.04          3.0             0.31          
605258      2           29.0    4.23          1.5             0.46          
605259      1           29.0    4.23          0.6             0.45          
605260      1           27.5    4.22          1.5             0.44          
605261      2           27.8    4.22          0.6             0.43          
605262      4           27.6    3.93    1.0   1.0             0.36          
605263      5           28.7    3.96    1.0   1.0             0.40          
605266      1           30.0    4.02                          0.38          
605267      1           29.3    4.23                  1.5     0.38          
605268      2           28.2    3.98    1.0   1.0     1.0     0.43          
605269      3           28.5    3.97    1.0   1.0             0.45          
605270      3           28.8    4.19          1.5             0.41    0.1   
【００７４】
表１３に、幾つかのチャージの衝撃抵抗試験の結果を示す。この結果は、非常に良好であり、１１００℃の焼鈍と引き続く水焼き入れ後に微細な組織を示し、且つ１００Ｊの要求が全ての試験したチャージのほとんどで満足した。
【００７５】
表１３                                                              
チャージ    焼鈍          冷却    衝撃抵抗    衝撃抵抗    衝撃抵抗  
（℃／分）            （Ｊ）      （Ｊ）      （Ｊ）    
605249      1100/20       水      >300        >300        >300      
605250      1100/20       水      >300        >300        >300      
605251      1100/20       水      >300        >300        >300      
605252      1100/20       水      >300        >300        >300      
605253      1100/20       水      258         267         257      
605254      1100/20       水      >300        >300        >300      
605255      1100/20       水      >300        >300        >300      
【００７６】
図４は、ほとんどのチャージの熱間延性試験の結果を示す。パイプ及び棒、溶接パイプ及び継ぎ目なしパイプ、ネジ、溶接材料、例えばフランジ及び継手のような建造物のような製品形状に材料を製造可能にするために、良好な加工性が当然ながら重要である。０．３８ｗｔ％付近の窒素含有量を有するチャージ６０５２４９、６０５２５０、６０５２５１、６０５２５２、６０５２５５、６０５２６６並びに６０５２６７のほとんどが、幾分優れた熱間延性値を有する。
【００７７】
ひずみ制御疲労性質は如何に多くか及び如何に沢山の回数についての情報を与え、ひずみ制御疲労割れが材料に生じる前に材料は延びることが出来る。供給パイプラインのパイプは互いに長い長さに溶接されるので、パイプは供給パイプラインに曲げられる前にドラムに巻き取られ、多くの作業で供給パイプラインが機能する前に塑性変形が生じることは珍しくない。確立されたひずみ制御疲労資料は、供給パイプラインにおけるひずみ制御疲労の因果関係のような破壊の危険をゼロにすることに重点が置かれる。
【００７８】
要約
将来の供給パイプラインのパイプに求められ且つ上記に従う最適合金により満足される要求は、孔食と隙間との十分な腐食性質を得るために、オーステナイトまたはフェライトのＰＲＥが４５を越えることと組み合わせ、この合金に最小４６のＰＲＥが必要であることである。すなわち、次の値を必要とする。
６％のＦｅＣｌ３におけるＣＰＴ：＞９０℃
６％のＦｅＣｌ３におけるＣＣＴ：≧６０℃
【００７９】
供給パイプラインの重量を実質的に減量するために必要な強度を、次に示す。
引張Ｒｐ０．２における降伏点：最低７２０Ｎ／ｍｍ２
供給パイプラインのパイプを製造可能にするため、及び孔食と隙間との耐食性並びに維持される機械的性質を保障するために、次のものが組織安定性に関して必要である。
合金が従来の溶接方法で溶接可能である。
組織内のシグマ相が最大で０．５％
シグマ相の最高分解温度が１０１０℃である。
【００８０】
本発明にしたがう材料は、それらの高合金化成分の観点で、並外れた良好な加工性、特に熱間加工性を有し、それによって例えば、棒、溶接パイプ及び継ぎ目なしパイプようなパイプ、溶接材料、例えばフランジ及び継手のような建造物の製品に適している。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】図１は、「Green Death」溶液中の改良ＡＳＴＭ  Ｇ４８Ｃ試験における実験室的チャージ試験のＣＰＴ値を、２相鋼ＳＡＦ２５０７及びＳＡＦ２９０６と比較して示す。
【図２】図２は、実験室的チャージに対する「Green Death」溶液中の改良ＡＳＴＭ  Ｇ４８Ｃ試験により得られたＣＰＴ値を、２相鋼ＳＡＦ２５０７ならびにＳＡＦ２９０６と比較して示す。
【図３】図３は、７５℃の２％ＨＣｌ中での腐食平均値（ｍｍ／年）を示す。
【図４】図４は、ほとんどのチャージの熱間延性試験の結果を示す。
【図１】
2006519313.tif 000002
【図２】
2006519313.tif 000003
【図３】
2006519313.tif 000004
【図４】
2006519313.tif 000005
【国際調査報告】
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2006519313.tif 000007
2006519313.tif 000008
2006519313.tif 000009