[发明专利]Ni‑Cr合金材料以及使用其的油井用无缝管

说明书

技术领域

本发明涉及Ni-Cr合金材料以及使用其的油井用无缝管(seamless oil country tubular goods)。更详细而言，本发明涉及热加工性以及耐冲击特性优异并且耐腐蚀性(其中，在温度超过200℃那样的高温下、而且在包含大量的硫化氢的环境下的耐应力腐蚀裂纹性)也优异的、高强度Ni-Cr合金材料以及使用其的油井用无缝管。

本说明书中的“高强度”是指屈服强度(0.2％耐力)为965MPa(140ksi)以上。需要说明的是，“油井管(oil country tubular goods)”是指例如，如JIS G0203(2009)的编号3514的“油井用钢管(steel pipe for oil well casing,tubing and drilling)”的定义栏中所记载的那样，为油井或气井的挖掘、原油或天然气的采取等中使用的壳体、管道、以及钻管的总称。“油井用无缝管”为例如可以用于油井或气井的挖掘、原油或天然气的采取等的无缝管。

背景技术

伴随近年来的原油价格的高涨，推进在更高深度且严苛的腐蚀环境下的油井以及天然气井的开发。伴随在这样的严苛的环境下的石油以及天然气的采掘，在该采掘等中使用的油井管也要求高强度且优异的耐腐蚀性。

在石油以及天然气中，包含二氧化碳(CO₂)、硫化氢(H₂S)、以及氯化物离子(Cl^-)等腐蚀性物质。因此，石油或天然气的采掘中所使用的油井管的材料对于这些腐蚀性物质要求优异的耐腐蚀性。其中，在为150℃以上的高温并且包含多至1atm以上的硫化氢的环境下，油井管的主要腐蚀要素为应力腐蚀裂纹。因此，在高温、并且包含硫化氢的环境下所使用的油井管的材料要求高耐应力腐蚀裂纹性。

进而，石油以及天然气的需求高，带来用于采掘它们的油井以及气井的高深度化以及高温化。相对于这样的井中所使用的油井管的材料，在维持对于二氧化碳、硫化氢、以及氯化物离子的耐腐蚀性的同时要求高强度化。因此，近年来，对于具备屈服强度(0.2％耐力)为965MPa以上的高强度的高强度油井管的需求也变大。

对于不能应用低合金钢、马氏体系不锈钢以及双相不锈钢的如上述那样严苛的腐蚀环境，尝试使用如在专利文献1～3中所公开的那样的Ni-Cr合金材料。

例如，专利文献1的油井管用合金中，将Ni以及Cr的含量调整到特定的范围，并且将Cr(％)+10Mo(％)+5W(％)以及Mo(％)+(1/2)W(％)的值调整到特定的范围。专利文献1中公开了：根据上述的合金，即便为冷加工材料，若温度为150℃以下，则可以确保在“H₂S-CO₂-Cl-”环境下的耐应力腐蚀裂纹性。此外，专利文献1中公开了以质量％计在0.05～0.30％的范围内含有N、并且在固溶化处理后进行冷加工，从而能够实现965MPa以上的0.2％耐力。

专利文献2的油井管用合金中，将Ni以及Cr的含量调整到特定的范围，并且将Cr(％)+10Mo(％)+5W(％)以及Mo(％)+(1/2)W(％)的值调整到特定的范围。专利文献2中公开了：根据上述的合金，即便为冷加工材料，也可以确保在腐蚀性极强的“H₂S-CO₂-Cl^-”环境下、尤其是在150℃以下的恶劣环境下的耐应力腐蚀裂纹性。此外，专利文献2中公开了以质量％计在0.05～0.25％的范围内含有N、并且与固溶化处理后的冷加工以及时效处理的并用，从而可以实现965MPa以上的0.2％耐力。

专利文献3的油井管用合金中，将Mn、Ni以及Cr的含量调整到特定的范围，并且将(1/2)Mn(％)+Ni(％)、Cr(％)+Mo(％)+(1/2)W(％)以及Mo(％)+(1/2)W(％)的值调整到特定的范围。专利文献3中公开了：根据上述的合金，即便为冷加工材料，也可以确保在腐蚀性极强的“H₂S-CO₂-Cl^-”环境下、尤其是在150℃以下的恶劣环境下的耐应力腐蚀裂纹性。此外，专利文献3中公开了以质量％计在0.1～0.4％的范围内含有N，与固溶化处理后的冷加工的并用，从而可以实现940MPa程度的0.2％耐力。