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公開番号2025079650
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-22
出願番号2023192465
出願日2023-11-10
発明の名称Fe-Ni合金、合金管、及びその製造方法
出願人日本冶金工業株式会社
代理人弁理士法人むつきパートナーズ
主分類C22C 38/00 20060101AFI20250515BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】 LNG輸送用配管などの溶接管向けの加工において簡易に優れた防錆性を得られるFe-Ni合金、これを用いた合金管、及びその製造方法の提供。
【解決手段】 Fe-Ni合金は、質量%で、C:0.020～0.040%、Si:0.10～0.30%、Mn:0.25～0.45%、P:0.0025～0.0050%、S:0.0001～0.0012%、Ni:35.5～36.5%、Cr:0.03～0.22%、Cu:0.01～0.10%、Al:0.0005～0.010%、Ti:0.0005～0.010%、N:0.0005～0.0050%、Mg:0.0003～0.0020%、Ca:0.0003～0.0015%を含有し、残部をFe及び不可避的不純物とした成分組成を有する。Fe-Ni合金管は、同合金からなる。その製造方法は、同合金からなる板材から溶接管を得て、熱処理で表面酸化皮膜を与える。
【選択図】なし

特許請求の範囲【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０２０～０．０４０％、
Ｓｉ：０．１０～０．３０％、
Ｍｎ：０．２５～０．４５％、
Ｐ：０．００２５～０．００５０％、
Ｓ：０．０００１～０．００１２％、
Ｎｉ：３５．５～３６．５％、
Ｃｒ：０．０３～０．２２％、
Ｃｕ：０．０１～０．１０％、
Ａｌ：０．０００５～０．０１０％、
Ｔｉ：０．０００５～０．０１０％、
Ｎ：０．０００５～０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００３～０．００２０％、
Ｃａ：０．０００３～０．００１５％
を含有し、残部をＦｅ及び不可避的不純物とした成分組成を有することを特徴とするＦｅ－Ｎｉ合金。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記成分組成は、
０．１５≦Ｓｉ＋Ｃｒ≦０．４０・・・・・・（１）
０．００３≦２×Ａｌ＋Ｔｉ≦０．０１７・・・（２）
の関係式を満たすことを特徴とする請求項１記載のＦｅ－Ｎｉ合金。
【請求項３】
前記成分組成は、
Ａｌ≧Ｔｉ・・・・・・（３）
であり、かつ、
Ｍｏ：０．０１～０．１０％、
Ｃｏ：０．０１～０．２５％、
Ｗ：０．０１～０．０５％、
Ｂ：０．０００１～０．００１０％
の１種又は２種以上を含むことを特徴とする請求項１記載のＦｅ－Ｎｉ合金。
【請求項４】
前記成分組成は、
Ａｌ≧Ｔｉ・・・・・・（３）
であり、かつ、
Ｍｏ：０．０１～０．１０％、
Ｃｏ：０．０１～０．２５％、
Ｗ：０．０１～０．０５％、
Ｂ：０．０００１～０．００１０％
の１種又は２種以上を含むことを特徴とする請求項２記載のＦｅ－Ｎｉ合金。
【請求項５】
溶接管であって、請求項１乃至４のうちの１つに記載のＦｅ－Ｎｉ合金からなることを特徴とするＦｅ－Ｎｉ合金管。
【請求項６】
Ｆｅ及びＳｉ、Ｍｎ、Ｃｒからなる複合酸化物からなり２～３０μｍの厚さの表面酸化皮膜を有することを特徴とする請求項５記載のＦｅ－Ｎｉ合金管。
【請求項７】
溶接管であって、溶接部とともに、請求項１乃至４のうちの１つに記載のＦｅ－Ｎｉ合金からなることを特徴とするＦｅ－Ｎｉ合金管。
【請求項８】
Ｆｅ及びＳｉ、Ｍｎ、Ｃｒからなる複合酸化物からなり２～３０μｍの厚さの表面酸化皮膜を有することを特徴とする請求項７記載のＦｅ－Ｎｉ合金管。
【請求項９】
請求項１乃至４のうちの１つに記載のＦｅ－Ｎｉ合金からなる板材を用意し、前記板材を管状に加工し溶接して溶接管とし、７５０～９００℃に加熱保持し、Ｆｅ及びＳｉ、Ｍｎ、Ｃｒからなる複合酸化物からなる２～３０μｍの厚さの表面酸化皮膜を与えることを特徴とするＦｅ－Ｎｉ合金管の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至４のうちの１つに記載のＦｅ－Ｎｉ合金からなる板材及び溶加材を用意し、前記板材を管状に加工し前記溶加材を用いて溶接して溶接管とし、７５０～９００℃に加熱保持し、Ｆｅ及びＳｉ、Ｍｎ、Ｃｒからなる複合酸化物からなる２～３０μｍの厚さの表面酸化皮膜を与えることを特徴とするＦｅ－Ｎｉ合金管の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温靱性に優れたインバーＦｅ－Ｎｉ合金、これを用いた合金管、及びその製造方法に関し、特に、ＬＮＧ輸送用配管向けに好適なＦｅ－Ｎｉ合金、合金管、及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
Ｎｉを３０～５０ｗｔ％程度含有するインバーＦｅ－Ｎｉ合金は、成分組成の調整によって熱膨張係数を制御でき、電子部品材料として広く用いられている。また、構造部材への使用も提案されており、例えば、３６％のＮｉを含有するＦｅ－Ｎｉ合金については、熱膨張係数が小さいとともに、低温靱性にも優れることから、ＬＮＧ輸送用配管などに使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ＬＮＧ輸送用配管向けのインバーＦｅ－Ｎｉ合金として、Ｆｅ中に、質量％で、Ｃ：０．００１～０．１％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．１～１％、Ｎｉ：３５～４０％、Ｔｉ：０．１～０．５％、Ｎｂ：０．１～０．５％を含有した成分組成を有する合金を開示している。構造部材への適用には溶接加工が不可欠であるところ、インバー鋼の溶接が難しいことを述べた上で、溶接金属部の靭性と耐再熱割れ性に及ぼす析出強化型元素の影響が相反することから、ＴｉとＮｂの添加量を制御すべきであることを述べている。
【０００４】
また、非特許文献１では、Ｆｅ－Ｎｉ系合金をＬＮＧ配管に適用したときに、施工時および運転時ともに、腐食環境に晒される場合が想定されるとした上で、応力腐食割れ(ＳＣＣ)の発生対策について述べている。ここでは、圧縮残留応力付与及び塗装密着性向上を目的としたサンドブラスト処理と、カソード防食性付与のためのジンクリッチペイント塗装と、が行われ、顕著な成果が得られたとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開平１１－３６４４６８号公報
【非特許文献】
【０００６】
インバー合金の応力腐食割れとその防止対策；本郷進，山本修二，竹田貴代子，高島顕，山川武人，幸英昭，小林英男；２００３年５２巻６号、ｐ．３０８－３１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、インバーＦｅ－Ｎｉ合金は非常に発錆しやすいとされている。例えば、ＬＮＧ輸送用配管の製造工程やその施工工程において、作業の都合により数日から数カ月の保管を経ることがあるが、数日の放置で錆が発生してしまい修繕が必要となる。非特許文献１では、インバーＦｅ－Ｎｉ合金を管材に加工後の塗装による防錆処理について述べているが、かかる塗装による防錆処理工程の追加は製造コストの上昇要因となる。そのため、構造材料としてのインバーＦｅ－Ｎｉ合金自体の錆びにくさが求められた。
【０００８】
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、製造加工、特に、ＬＮＧ輸送用配管などの溶接管向けの加工において簡易に優れた防錆性を得られるＦｅ－Ｎｉ合金、これを用いた合金管、及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるＦｅ－Ｎｉ合金は、質量％で、Ｃ：０．０２０～０．０４０％、Ｓｉ：０．１０～０．３０％、Ｍｎ：０．２５～０．４５％、Ｐ：０．００２５～０．００５０％、Ｓ：０．０００１～０．００１２％、Ｎｉ：３５．５～３６．５％、Ｃｒ：０．０３～０．２２％、Ｃｕ：０．０１～０．１０％、Ａｌ：０．０００５～０．０１０％、Ｔｉ：０．０００５～０．０１０％、Ｎ：０．０００５～０．００５０％、Ｍｇ：０．０００３～０．００２０％、Ｃａ：０．０００３～０．００１５％を含有し、残部をＦｅ及び不可避的不純物とした成分組成を有することを特徴とする。
【００１０】
かかる特徴によれば、熱処理により強固な表面酸化皮膜を簡易に形成させ得て、防錆性に優れる合金製品を与えることができるのである。
（【００１１】以降は省略されています）

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