[发明专利]镍基合金

说明书

本发明提供可以得到优异的耐晶界腐蚀性的Ni基合金。Ni基合金，其特征在于，按照以下质量%计，包含C：0.005～0.03%、Si：0.02～1%、Mn：0.02～1%、P≤0.03%、S：0.005%以下、Cr：18～24%、Mo：8～10%、Nb：2.5～5.0%、Al：0.05～0.4%、Ti：1%以下、Fe：5%以下、N：0.02%以下、余量为Ni和不可避免的杂质，在上述C浓度范围内，相对于所有的碳化物，(Nb、Ti)C碳化物的比例为90%以上，按照2000×%C+890≤T(温度℃)≤1150，以‑30×T+37220≤(Nb、Ti)C碳化物的个数(个/mm²)≤‑7.7×T²+15700×T‑7866000的比例包含(Nb、Ti)C碳化物。

技术领域

本发明涉及用于化学设备(化学プラント)、天然气管道和容器所代表的各种用途中的Ni基合金。

背景技术

Ni基合金、特别是Ni-Cr-Mo-Nb合金由于具有优异的耐蚀性，因此在腐蚀性强的恶劣环境下使用。如上所述，Ni基合金是在存在腐蚀危险的恶劣环境下使用的合金。因此，尤其重视表面的耐蚀性。

为了充分利用Ni-Cr-Mo-Nb合金的耐蚀性，有人显示了与形成钝化膜(钝态皮膜，不動態皮膜)相关的技术(例如，参照日本特开2015-183290号公报)。由于发挥耐蚀性威力的是表面，所以表面状态尤其重要。从微观上观察表面时，其由晶粒构成。通过致密的钝化膜充分确保晶粒的表面。然而，晶体晶界存在着耐蚀性差的问题。其理由如下：当热处理条件不恰当时，Ni-Cr-Mo-Nb合金有时会在晶界形成含有Cr或Mo的析出物。在析出物上难以致密地形成以Ni、Cr、Mo、O作为主要成分的对耐蚀性有效的钝化膜，因此导致耐蚀性的劣化。而且还会变得敏感，使耐蚀性下降。即，在含有Cr或Mo的析出物附近，母材(基材)的Cr或Mo会扩散至析出物中，形成这些元素的耗尽层。由于Cr或Mo是对耐蚀性有效的元素，因此当钝化膜在腐蚀环境下溶解时，从该Cr和Mo的耗尽层发生腐蚀，耐蚀性显著恶化。

针对上述课题，有人公开了如下技术：通过施行固溶化热处理，提供不存在碳化物的Ni基合金(例如，参照日本特开昭57-9861号公报)。实际上，根据该技术，在从工厂发货的阶段具有优异的耐蚀性。然而，由于Ni基合金是加工成管道、化学设备、反应容器等而使用，因此有时也会经过这些加工或焊接的工序进行热处理。此时，若实施不恰当的热处理，则有时会在晶界形成含有Cr或Mo的析出物。如此一来，根据上述的机理，会损及耐晶界腐蚀性，晶界腐蚀进展，最差的情况是发生贯穿原材料的程度的重大问题。如此，在晶体晶界处不形成含有Cr或Mo的碳化物可谓是非常重要的技术，所述Cr或Mo是对耐蚀性有效的元素。

有人显示了如下技术：在含有11～20%的Mo的Ni-Cr-Mo-Nb合金中，防止形成含有Cr或Mo的碳化物(例如，参照日本特开平7-11404号公报)。即，该技术如下：通过在600～800℃下施行1～200小时的时效热处理，使NbC在晶界析出，从而防止形成含有Cr或Mo的碳化物。然而，这需要在600～800℃下进行1～200小时的长时间的时效热处理，存在着以下问题：在组装管道、化学设备、反应容器等之后进行实施是不现实的。即，该方法无法在工业上应用。而且，关于NbC的尺寸和密度没有任何记载，该技术还存在着是否稳定的疑问。

有人提出了：在不使NbC析出的条件、即进行固溶化热处理，制作试验片之后，边施加应变边通过耐晶界腐蚀试验进行评价而开发的耐晶界破坏性优异的Ni基合金(例如，参照日本特开平5-255787号公报)。如上所述，当碳化物为固溶化的状态时，在组装成管道、化学设备、反应容器等之后，若实施了不恰当的热处理，则有时会在晶界形成含有Cr或Mo的析出物，存在着缺乏实用性的问题。

另外，有人公开了以下技术：在1000～1100℃下进行固溶化热处理，通过200℃/秒以上的骤冷使碳化物固溶(例如，参照日本特开平5-140707号公报)。的确，如果能够实现该状态，则可以说能够确保耐蚀性。然而，实际上在组装管道、化学设备、反应容器等之后进行该热处理和骤冷是不现实的，存在着缺乏实用性的问题。