主な特徴

オイル&ガス産業向けの高強度Cタイプ合金

HASTELLOY® C-22HS® 合金は、オイル&ガス産業用途向けの、最良のニッケル – クロム – モリブデン耐食材料です。30〜65%のレベルで合金を冷間加工すると、高い室温降伏強度が得られます。この合金は、サワーガス環境に対して並はずれた耐性を示し、NACE / ISOで承認されています。

製品形態

C-22HS® 合金は、厚板、薄板、帯板、ビレット、棒、ワイヤ、パイプ、およびチュープの形態で入手できます。直径が10インチ(254mm)までの中実の丸棒製品があり、合金の優れた耐食性を維持しながら高い強度と靱性が得られるように、様々な量の冷間加工が施されています。

オイル&ガス用途

この資料に記載されているデータは、オイル&ガス産業、あるいは、優れた耐食性と”スタンダード” のHASTELLOY® C-22® 合金よりも高い強度レベルの合金を必要とする他の産業に役立つと思われます。オイル&ガスに関して更なる情報が必要な場合は、”Technical Library(テクニカルライブラリー)” にある”HAYNES® C-22HS® Oil & Gas Alloy Brochure (オイル&ガス用途合金パンフレット)(H-3180)”をご参照ください。

非常に強度が高い3つの状態で入手可能

C-22HS® 合金の初期試験は、アニール + 時効硬化処理した状態の材料に焦点を合わせました。この時、材料は 1975℉ (1079℃) でアニールされ、1300℉ (704℃)/16h/1125℉ (607℃)まで炉冷(FC)/32h/空冷(AC) の条件で時効硬化処理されました。この”標準条件”において、C-22HS® 合金は、典型的には約100ksi(690MPa)の強度があります。この強度レベルは、アニールされた状態の”Cタイプ”合金のほぼ2倍ですが、多くのオイル&ガス用途には、さらに高い強度が必要です。このため、C-22HS® 合金に対してかなりの開発努力が払われ、下記の3つの状態で”非常に高い強度”が得られました:

  1. 冷間加工
  2. 冷間加工 + 時効硬化処理A
  3. 低温 (LT)アニールB + 時効硬化処理C

A1125°F (607°C)/10h/空冷 B1850°F (1010°C) C1300°F (704°C)/16h/1125°F(607°C)まで炉冷/32h/空冷

3つの非常に高い強度状態に対する降伏強さの比較を、アニールした”標準”状態の降伏強さと併せて以下に示します。Haynes 社は、高い圧下率で冷間加工され、且つ、時効処理された材料の使用を推奨していません。 なぜなら、このような材料では降伏強さの増加が少なく、過酷な油井条件において水素脆化の影響を受けやすくなるためです。

*この合金に関して技術的なご質問がある場合は、当社の技術支援チームにご連絡ください。

標準組成

重量 %
ニッケル: Ni Balance
コバルト: Co 1 max. 
クロム: Cr 21
モリブデン: Mo 17
鉄: Fe 2 max.
タングステン: W 1 max.
マンガン: Mn 0.8 max.
アルミニウム: Al 0.5 max.
ケイ素: Si 0.08 max.
炭素: C 0.01 max.
銅: Cu 0.5 max. 

冷間加工材の引張特性

棒材の平均室温引張特性
(圧下率:43-47%)

条件 0.2% 耐力 極限引張強さ 伸び 絞り
ksi MPa ksi MPa % %
冷間加工した棒材 198.0 1365 203.5 1403 16.7 64.2

直径と圧下率の関数として見た棒材の室温引張特性

丸棒直径* 圧下率 室温引張特性
0.2% 耐力 極限引張強さ 伸び
in mm % ksi MPa ksi MPa %
0.5 12.7 43 191.1 1317 196.5 1355 18.2
0.75 19.1 44 204.7 1411 210.0 1448 15.5
1.0 25.4 44 188.3 1298 193.8 1336 17.6
1.25 31.8 46 205.2 1415 210.9 1454 15.4
1.567 39.8 37 184.2 1270 192.7 1329 17.4
2.0 50.8 47 207.5 1431 212.0 1462 13.0
2.375 60.3 54 181.4 1251 190.5 1313 21.2
2.5 63.5 49 180.0 1241 183.7 1267 18.2
3.62 91.9 42 192.3 1326 197.3 1360 14.0

*2回の試験に使用したサンプルの平均

直径0.5 インチ(12.7mm)の冷間加工した丸棒(圧下率:43%) の
室温および高温引張特性

試験温度 0.2% 耐力 極限引張強さ 伸び 絞り
°F °C ksi MPa ksi MPa % %
RT RT 195.1 1345 200.4 1382 18.0 65.2
400 204 181.8 1254 182.6 1259 14.6 63.1
500 260 181.0 1248 181.1 1249 14.1 60.8

直径 2.375インチ (60.3 mm)の冷間加工した丸棒(圧下率:54%) の
室温および高温引張特性の方向(縦方向および横方向)による違い

試験温度 方向 0.2% 耐力 極限引張強さ 伸び 絞り
°F °C  - ksi MPa ksi MPa % %
RT RT 縦方向 181.4 1251 190.5 1313 21.2 71.1
横方向 156.6 1080 183.0 1262 18.8 60.9
350 177 縦方向 160.2 1105 166.6 1149 18.5 72.2
横方向 138.3 954 160.9 1109 16.1 59.6
450 232 縦方向 156.1 1076 163.1 1125 18.3 72.2
横方向 139.0 958 156.7 1080 14.8 59.3

RT= 室温

チューブの平均室温引張特性 (圧下率:52-53%)

条件 0.2% 耐力 極限引張強さ 伸び
ksi MPa ksi MPa %
冷間加工したチューブ 187.3 1291 195.0 1345 15.1

冷間加工(圧下率:52-53%)したチューブ(直径:3.5インチ、肉厚:0.43インチ) の
室温および高温引張特性の方向(長手方向および横方向)による違い

試験温度 方向 0.2% 耐力 極限引張強さ 伸び 絞り
°F °C ksi MPa ksi MPa % %
RT RT 縦方向 166.0 1145 180.4 1244 18.8 69.5
横方向 156.3 1078 175.8 1212 29.2 63.6
400 204 縦方向 149.3 1029 157.6 1087 16.8 68.7
横方向 143.2 987 155.1 1069 25.8 64.8
500 260 縦方向 147.6 1018 154.2 1063 16.5 67.1
横方向 138.0 951 151.4 1044 24.8 60.9
600 316 縦方向 144.9 999 151.5 1045 16.9 66.4
横方向 135.7 936 147.5 1017 25.5 62.3

値は10回の試験の平均値
RT= 室温

冷間加工したC-22HS®チューブの統計による温度ディレーティング

衝撃強さ

直径 1インチ の冷間加工(圧下率:44%)した丸棒の
室温および極低温シャルピー (V-ノッチ) 衝撃強さ

試験温度 衝撃強さ 
ft.lbf J
RT 146 198
-75°F (-59°C) 153 207
-320°F (-196°C) 113 153

値は2回の試験の平均値;サンプルは全て長手方向

直径 2.375インチ の冷間加工(圧下率:54%)した丸棒の
室温および極低温シャルピー (V-ノッチ) 衝撃強さの
方向(長手方向および横方向)による違い

試験温度 サンプルの方向  衝撃強さ 
ft.lbf J
RT 長手方向 148 201
横方向 (ノッチ:長手方向) 60 81
横方向 (ノッチ:横方向) 54 73
-75°F (-59°C) 長手方向 141 191
横方向 (ノッチ:長手方向) 63 85
横方向 (ノッチ:横方向) 52 71

値は2回の試験の平均値

破壊靱性

ASTM E1820 室温試験

材料条件 試験片 Jc (lbs/in) KJC (ksi.in1/2)
冷間加工 (圧下率:52-53%) 1 921 174
2 1151 195
3 897 172

外径4.25 in (108 mm) x 内径2.25 in (57 mm) のチューブ に、120度間隔で肉厚の半分まで切欠きを入れたコンパクト(Compact Tension, [C(T)] )試験片

硬度

材料条件 硬度, HRC*
冷間加工 (圧下率:43-47%) した丸棒 42
冷間加工 (圧下率:43-47%) したチューブ 42

*平均値
HRC= ロックウェル硬さ “C”

圧縮強さ

直径 0.75 インチ (19.1 mm) の冷間加工(圧下率:44%)した丸棒
の室温圧縮強さおよび対応する引張データ

材料条件 圧縮降伏強さ* 圧縮強さ* 引張降伏強さ* 引張強さ*
ksi MPa ksi MPa ksi MPa ksi MPa
冷間加工(44%) した丸棒 163 1124 219 1510 205 1413 210 1448

*2回の試験の平均値

サワーガス環境に対する耐性

サワーガス試験 – NACE TM0177 試験レベル II および III, Method A, Solution A,
適用応力 = 100% YS

材料条件 ヒート 結合条件  結果*
冷間加工 ヒート 1 炭素鋼に結合 合格
炭素鋼に結合せず 合格
ヒート 2 炭素鋼に結合 合格
炭素鋼に結合せず 合格
ヒート 3 炭素鋼に結合 合格
炭素鋼に結合せず 合格

*3回の試験

サワーガス試験 – NACE TM0198 低ひずみ速度引張, レベル VII, 硫黄元素無し(w/o S)

材料条件 周囲環境*  破壊までの時間 (h)  伸び (%)  絞り(%)  破壊までの時間比  伸び比  絞り比  二次クラック
冷間加工 空気 8.9 12.8 63.4
レベル VII w/o S 8.4 12.1 63.2 0.95 0.95 1.00 なし

*空気- 1回の試験;レベル VII w/o S – 3回の試験

サワーガス試験 – NACE TM0198 低ひずみ速度引張, レベル VII, 硫黄元素あり(w/S)

材料条件 周囲環境*  破壊までの時間(h)  伸び(%)  絞り(%)  破壊までの時間比  伸び比  絞り比  二次クラック
冷間加工 空気 8.9 12.8 63.4
レベル VII w/S 8.2 11.7 62.4 0.92 0.91 0.98 なし

*空気 – 1回の試験; レベル VII w/S – 3回の試験

サワーガス試験 – NACE TM0198 低ひずみ速度引張, レベル VII,
試験環境: 25% NaCl, 1000 psi (6.9 MPa) H2S + 1000 psi (6.9 MPa) CO2,
材料条件:冷間加工

試験温度 周囲環境*  破壊までの時間 (h)  伸び(%)  絞り(%)  破壊までの時間比  伸び比  絞り比  二次クラック
500°F 260°C 空気 5.4 7.8 50.2
試験環境 5.2 7.6 50.3 0.96 0.97 1.00 なし
550°F 288°C 空気 5.3 7.6 51.2
試験環境 5.4 7.8 49.6 1.02 1.02 0.97 なし

*空気 – 1回の試験; 試験環境 – 3回の試験

サワーガス試験 – NACE 規格 90日 C-リング試験
25% NaCl, 500 psi (3.5 MPa) H2S + 500 psi (3.5 MPa) CO2, 401°F (205°C),
試験レベル VII, 硫黄元素 = 1 g/l および 5 g/l**, 適用応力 = 100% YS

材料条件 ヒート 降伏強さ(ksi) 結果*
冷間加工 ヒート 1 205.2 1 g/l S: 合格 5 g/l S: 合格
ヒート 2 186.6 1 g/l S: 合格 5 g/l S: 合格
ヒート 3 187.9 1 g/l S: 合格 5 g/l S: 合格

*3回の試験
**撹拌を伴う

サワーガス試験 – NACE 規格 90日 C-リング試験,
25% NaCl, 1000 psi (6.9 MPa) H2S + 1000 psi (6.9 MPa) CO2, 550°F (288°C),
試験レベル VII, 適用応力 = 100% YS

材料条件 ヒート 降伏強さ (ksi)  結果*
冷間加工 ヒート 1 205.2 合格
ヒート 2 186.6 合格
ヒート 3 187.9 合格

*3回の試験

水素脆性に対する耐性

直径 0.75 インチ (19.1 mm) の冷間加工(圧下率:44%)した丸棒
の室温圧縮強さおよび対応する引張データ

材料条件 圧縮降伏強さ*  圧縮強さ*  引張降伏強さ*  引張強さ* 
ksi MPa ksi MPa ksi MPa ksi MPa
冷間加工(44%) した丸棒 163 1124 219 1510 205 1413 210 1448

*2回の試験の平均値

耐酸性

冷間加工(圧下率:40%)した薄板の 一般的な酸の水溶液中における腐食速度

濃度 濃度 腐食速度
wt% °F °C mpy mm/y
塩酸 1 沸点 0.4 0.01
5 175 79 30.0 0.76
10 100 38 <0.1 <0.01
20 100 38 7.2 0.18
臭化水素酸 5 200 93 1.7 0.04
硝酸塩 20 沸点 1.7 0.04
40 175 79 2.1 0.05
60 175 79 4.7 0.12
フッ化水素酸 5 125 52 18.8 0.48
リン酸 60 沸点 4.7 0.12
クロム 10 150 66 5.1 0.13
硫酸 10 200 93 3.8 0.10
20 200 93 2.8 0.07
30 200 93 6.8 0.17
40 175 79 1.1 0.03
50 175 79 13.1 0.33
60 150 66 0.31 0.01
70 150 66 3.1 0.08
80 150 66 4.8 0.12
90 150 66 1.3 0.03
ASTM G-28A* - 沸点 42.4 1.08
ASTM G-28B** - 沸点 9.8 0.25

*ASTM G-28A = 50% H2SO4 + 42 g/l Fe2(SO4)3
**ASTM G-28B = 23% H2SO4 + 1.2% HCl + 1% Fe3Cl + 1% CuCl2

動弾性率

高サイクル疲労

材料: 43%の圧下率で冷間加工した直径:0.5 in(12.7 mm)の丸棒
(0.2%YS – 191 ksi, UTS – 196 ksi, %EL – 18, %RA – 66)
RR Moore 回転4点曲げ疲労試験
応力比 R = -1.0, 167 Hz, 室温

硬度分布

HRC = ロックウェル硬さ “C”

直径(in) 圧下率(%) 降伏強さ(ksi) 硬さ (HRC)
表面下 1" 半径の中間 表面下 1" 半径の中間
7.5 50 185.5 180.3 - -
8 50 175.4 - - -
8.25 40 168.1 166.2 38.6 36.1
10 30 162.3 149.8 40.0 35.0

HRC= ロックウェル硬さ “C”

熱安定性

冷間加工(圧下率:43%)した直径:0.5 in (12.7 mm)の丸棒の
引張特性に対する熱曝露の影響

材料の初期条件 熱曝露条件 試験温度 0.2% 耐力 極限引張強さ 伸び 絞り
°F °C ksi MPa ksi MPa % %
圧下率:43% で冷間加工 - RT RT 195.1 1345 200.4 1382 18.0 65.2
500 260 181.0 1248 181.1 1249 14.1 60.8
圧下率:43% で冷間加工 500°F/4000h/AC RT RT 205.8 1419 212.6 1466 16.0 62.6
500 260 176.0 1214 178.5 1231 15.0 61.1
圧下率:43% で冷間加工 500°F/8000h/AC RT RT 209.9 1447 209.9 1447 16.0 60.7
200 93 192.8 1329 192.8 1329 17.0 63.8
500 260 186.6 1287 186.6 1287 13.4 60.7

AC=空冷
RT=室温

冷間加工(圧下率:44%)した直径:1 in (25.4 mm)の丸棒の
衝撃強さに対する熱曝露の影響

材料の初期条件 熱曝露条件 シャルピー衝撃エネルギ
ft.ibf J
RT -75°F (-59°C)
圧下率:44% で冷間加工 - 146 (198) 153 (207)
圧下率:44% で冷間加工 500°F/4000h/AC 136 (184) 135 (183)

AC= 空冷
RT= 室温

サワーガス環境に対する溶接部の耐性

サワーガス試験 – NACE TM0177 試験レベル II および III, Method A, Solution A,
適用応力 = 100% YS, 材料条件: 全溶接金属, 溶接したままの状態

ヒート 降伏強さ (ksi) 結合条件 Result*
1 62 炭素鋼に結合 合格
炭素鋼に結合せず 合格
2 65 炭素鋼に結合 合格
炭素鋼に結合せず 合格
3 63 炭素鋼に結合 合格
炭素鋼に結合せず 合格

*3回の試験

サワーガス試験 – NACE TM0198 低ひずみ速度引張, レベル VII,
試験環境: 25% NaCl, 500 psi (3.5 MPa) H2S + 500 psi (3.5 MPa) CO2, 401°F (205°C),
材料条件: 全溶接金属, 溶接したままの状態

ヒート 試験環境* 破壊までの時間 (h) 伸び(%) 絞り(%) 破壊までの時間比 伸び比 絞り比 二次クラック
1 空気 33.3 47.9 63.5 - - - -
レベル VII w/o S 32.1 46.2 61.2 0.96 0.96 0.96 なし
2 空気 28.4 40.9 58.4 -   - - -
レベル VII w/o S 26.5 38.2 55.7 0.93 0.93 0.95 なし
3 空気 28.9 41.6 59.7 - - - -
レベル VII w/o S 28.5 41.2 61.0 0.99 0.99 1.02 なし

*空気– 2回の試験、 レベル VII w/o S – 3回の試験

サワーガス試験– NACE TM0198 低ひずみ速度引張, レベル VII,
試験環境: 25% NaCl, 500 psi (3.5 MPa) H2S + 500 psi (3.5 MPa) CO2,
材料条件:全溶接金属、溶接したままの状態、ヒート 1

試験温度 試験環境* 破壊までの時間 (h) 伸び(%) 絞り(%) 破壊までの時間比 伸び比 絞り比 二次クラック
350°F (177°C)** 空気 35.2 50.7 64.1 - - - -
試験環境 + 硫黄 34.2 49.3 63.6 0.97 0.97 0.99 なし
400°F (204°C)*** 空気 35.8 51.5 63.1 - - - -
試験環境 + 硫黄 34.5 49.6 56.1 0.96 0.96 0.89 なし
500°F (260°C)*** 空気 33.7 48.5 64.3 - - - -
試験環境 33.7 48.6 61.0 1.0 1.0 0.95 なし
550°F (288°C)** 空気 34.1 49.1 65.7 - - - -
試験環境 32.2 46.3 61.7 0.94 0.94 0.94 なし

*空気 – 1回の試験;試験環境 – **2回の試験、***3回の試験

Weld Mechanical Properties

C-22HS® alloy Room Temperature Transverse Weld Tensile Test Results,
As-Welded Condition

テスト 0.2% 耐力 (ksi) 極限引張強さ (ksi) 伸び率(%) RA(%) 故障箇所
GTAW - 0.125 インチ (3.2 mm) シート、カバーパス付き自己生成
A 66.2 115.3 31.5 - 溶接金属
B 64.6 119.2 41 - 溶接金属
C 65.3 113.3 30.3 - 溶接金属
平均 65.4 115.9 34.3 - -
GTAW - 0.5 インチ (12.7 mm) プレート、直径 0.125 インチ (3.2 mm)フィラーメタル
A 67.9 115.8 45.6 51.3 溶接金属
B 68.3 114.9 44.1 62.6 溶接金属
C 66.4 113.4 42.3 54.8 溶接金属
平均 67.5 114.7 44 56.2 -
GMAW - 0.5 インチ (12.7 mm) プレート、直径 0.045 インチ (1.1 mm)フィラーメタル
A 64.3 114.2 46.2 48 溶接金属
B 63.3 113.7 46 43.1 溶接金属
C 64.8 113.8 46.4 47 溶接金属
平均 64.1 113.9 46.2 46 -
GMAW – 1.0 インチ (25.4 mm) プレート、直径 0.045 インチ (1.1 mm)フィラーメタル
A 63.3 113.4 40.4 49.8 溶接金属
B 63.3 111.9 38.8 55.9 溶接金属
C 62 114 38.9 53.2 溶接金属
平均 62.9 113.1 39.4 53 -

C-22HS® alloy Room Temperature All-Weld-Metal Tensile Test Results,
As-Welded Condition

サンプル 0.2% 耐力 (ksi) 極限引張強さ (ksi) 長い。 (%) RA (%)
1 GTAW 縦方向 66.4 102.7 39.2 49.1
GMAW 縦方向 66 105 53.1 53
2 GMAW 縦方向 64.8 106.1 48.4 59.7
65.6 106.9 50.7 56.2
GMAW トランスバース 63.1 103.5 46.8 62.7
62.7 104.6 54.6 63.9
3 GMAW 縦方向 71.2 112 49.6 56.3
62.9 106.7 47.9 53.4
GMAW 横方向 65 105.2 45.9 58.3
64.9 105.9 50.5 57.5

C-22HS Alloy Weld Metal Charpy V-Notch Impact Test Results,
As-Welded Condition

試験温度 衝撃エネルギー (フィート-ポンド)
テスト1 テスト2 テスト3 平均
GTAW - 0.5 インチ (12.7 mm) プレート、直径 0.125 インチ (3.2 mm)フィラーメタル
RT 154.2 166.2* 178.6* 166.3
-320°F (-196°C) 127.4 131.6 120.1 126.3
GMAW - 0.5 インチ (12.7 mm) プレート、直径 0.045 インチ (1.1 mm)フィラーメタル
RT 143.7 147 143.9 145.2
-320°F (-196°C) 117.3 109.8 122.2 116.4
GMAW – 1.0 インチ (25.4 mm) プレート、直径 0.045 インチ (1.1 mm)フィラーメタル
RT 129.9 163.4* 149.5 147.6
-320°F (-196°C) 118.4 122.8 126.6 122.6

*Test sample did not break

適合規格

規格

HASTELLOY® C-22HS® 合金 (N07022)
薄板、厚板および帯板 -
ビレット、ロッドおよび棒 B 637
被覆アーク溶接棒 -
裸溶接棒およびワイヤ -
継ぎ目なしパイプおよびチューブ B 983
溶接パイプおよびチューブ -
継手類 -
鍛造材 B 637
DIN -
TÜV -
その他 NACE MR0175

免責事項

Haynes International, Inc. は、本パンフレットに記載されているデータの精度・正確性を保証するために
妥当な努力を払っておりますが、データの精度、正確性、あるいは信頼性について、いかなる表明も保
証もいたしません。すべてのデータは、一般的な情報のみであり、設計上のアドバイスを提供するもの
ではありません。ここに開示されている合金特性は、主に Haynes International, Inc. によって行われた
作業に基づいており、場合によっては公開文献の情報によって補足されているため、そのような試験の
結果のみを示すものであり、保証最大値または最小値と考えてはなりません。実際の使用条件で特定
の合金を試験して特定の目的に対する適合性を判断するのはユーザーの責任です。

特定の製品に含まれる特定の元素濃度とその潜在的な健康への影響については、Haynes
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