JP2001073083A - 耐摩耗性に優れたアズロール電縫鋼管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スラリーの輸送のみならず、フライアッシュ
などの温間温度域での空気輸送に対しても優れた耐摩耗
性を有する電縫鋼管を安直に製造する。 【解決手段】 鋼の化学成分組成を、Ｃ：０．３５〜
０．５５％、Ｓｉ：０．０５〜０．４０％、Ｍｎ：１．
２０超〜２．００％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０
１％以下とし、さらにＣ＋Ｍｎ／４．５≧０．６５、Ｍ
ｎ／Ｃ≧２．５となるようにした鋼を熱間圧延して製造
した鋼帯をもってアズロール電縫鋼管とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は主としてスラリー、
フライアッシュなどの空気輸送に使用される耐摩耗性に
優れたアズロール電縫鋼管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電縫鋼管は石炭、鉱石、土砂など
のスラリーの空気輸送のためのラインパイプその他に広
く使用されているが、前記のような空気輸送において
は、硬い粒子が管の内面に衝突接触して摩耗が大きく、
管の取り替え作業を頻繁に行わねばならず、コストが大
となるほか、プラントの稼働率の低下という問題もあ
り、そのために優れた耐摩耗性を要求されるところであ
る。この結果、特に耐摩耗性が要求される用途向けの電
縫鋼管に施されてきた処理の一つとして、管の内面にポ
リウレタンライニングを行って耐摩耗性を改善すること
がある。しかし、ポリウレタンライニングは耐摩耗性に
は優れているものの高価な処理となるためにランニング
コストが高くなるほか管の溶接部の処理も面倒で広範な
使用が望めないという欠点を有していた。

【０００３】また、耐摩耗性を向上させる技術として、
例えば特開平５−９８３５１号公報には、管全体を８０
０〜１０００℃に加熱して焼入れ処理を行ったのち２０
０〜６００℃の温度に焼戻し処理を施して硬度を高める
技術が開示されており、特開平６−１７１８８号公報に
は、フェライト＋ベイナイトの地組織中に硬い島状のマ
ルテンサイトを５％以上混在させて耐摩耗性を改善する
技術が開示されている。さらに特開平８−２９５９８９
にはＣ、Ｓｉ、Ｍｎの範囲を規定した鋼を加熱して管の
内面のみを水冷により冷却して、焼戻しを施すことなく
耐摩耗性に優れた電縫鋼管を製造する技術が開示されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のような
開示技術は以下のような問題を有している。特開平５−
９８３５１号公報に記載の技術は、管全体をオーステナ
イト温度域にまで高めたのち焼入れて、その後焼戻すも
のであるが、鋼の炭素量が０．２〜０．６％と比較的高
く、このような炭素量の高い鋼管の全体を焼入れると、
焼割れが発生し易い。また、オーステナイトからマルテ
ンサイトへの変態に伴う膨脹によって管に歪みが発生
し、捩れ、ゆがみが生ずる。したがって、発生した捩
れ、ゆがみを除去するために管を矯正しなければなら
ず、製造コストの高騰を招く。

【０００５】特開平６−１７１８８号公報に記載の技術
は、前記したとおりフェライト＋ベイナイトの地組織中
に硬い島状のマルテンサイトを５％以上混在させて耐摩
耗性を改善しようとするものであるため、空気輸送にお
いて、硬い粒子が繰り返し衝突接触して進行する摩耗現
象においては、硬い粒子は柔らかい地組織を損傷させて
進行するものであるから、硬いマルテンサイトを分散混
在させても期待したほどの効果は得られないのである。

【０００６】特開平８−２９５９８９号公報に記載の技
術は、加熱した管の内面のみを冷却して焼戻しを施さな
い場合には、マルテンサイト変態時の膨脹によって生ず
る残留応力が開放されておらず、そのままでは鋼管の保
管中、あるいは使用中に割れを発生し、鋼管の取り替え
作業が頻発し、プラントの稼働率を低下させる。

【０００７】本発明は前記のような課題を解決して、ス
ラリー状にした石炭、鉱石、土砂などの空気輸送に対す
る耐摩耗性に加え、フライアッシュの空気輸送などにお
けるような温間温度域での耐摩耗性にも優れた電縫鋼管
を安直に提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の請求
項１の発明は、「Ｃ：０．３５〜０．５５％、Ｓｉ：
０．０５〜０．４０％、Ｍｎ：１．２０超〜２．００
％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、残部：
鉄および不可避不純物からなり、且つ前記成分における
ＣとＭｎはその量をＣ＋Ｍｎ／４．５≧０．６５％とす
るとともに比率をＭｎ／Ｃ≧２．５としたことを特徴と
する耐摩耗性に優れたアズロール電縫鋼管」であり、請
求項２の発明は、「請求項１に記載のアズロール電縫鋼
管において、Ｃｕ：０．３０％以下、Ｎｉ：０．３０％
以下、Ｃｒ：０．３０％以下、Ｍｏ：０．３０％以下、
Ｎｂ：０．１０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ｔｉ：
０．１０％以下、Ｃａ：０．０１％以下のうちの１種ま
たは２種以上の元素を含ませたことを特徴とする耐摩耗
性に優れたアズロール電縫鋼管」である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のアズロール電縫鋼管は、
前記の化学成分組成の鋼を転炉で溶製し、連続鋳造にて
スラブに鋳造する。次いで、前記スラブを１２００〜１
３５０℃の比較的高温域の所定の温度に加熱したのち圧
延して、仕上げ温度を７００〜８５０℃前後の所定の温
度になるようにコントロールして鋼板とし、さらに巻き
取り温度を５５０〜７００℃の所定の温度に収めて熱間
圧延鋼帯としたうえその後、前記熱間圧延鋼帯をパイプ
状に成形したのち、高周波抵抗溶接や高周波誘導溶接に
より接合部を溶接してアズロールすなわち電縫部のみを
熱処理し、ビードの除去、定型などを行ってアズロール
電縫鋼管とするものである。このようにして得られる本
発明のアズロール電縫鋼管は、鋼管内面に特に何等の処
理を行わずとも優れた耐摩耗性を有しているので、硬化
処理を施す必要がなくそのまま使用に供される。

【００１０】次に、本発明のアズロール電縫鋼管の化学
成分について、説明する。 （１）Ｃ（炭素）：Ｃはベイナイト組織中の炭化物の量
を増して硬度を増加させ耐摩耗性を向上させるために重
要な元素であり、Ｃ含有量が０．３５％未満では所望の
硬度が得られず、一方、Ｃ含有量が０．５５％を超える
と延性が低下して熱間圧延時や鋼管成形時に割れや表面
疵が発生し易くなり、また、溶接性が低下して溶接後に
割れが発生し易くなる。 （２）Ｓｉ（シリコン）：Ｓｉは脱酸剤として重要な元
素であり、Ｓｉ含有量が０．０５％未満では十分な脱酸
効果は得られず、鋼に気泡が残存して圧延後の鋼帯表面
に疵を生成させる原因になる。一方０．４０％以上添加
しても脱酸効果は飽和するのみならず、熱間圧延に際し
てスラブの加熱中、あるいは鋼帯の圧延途中や圧延後の
冷却中に脱炭を助長する効果が強く、鋼帯の表面硬度を
低下させ、耐摩耗性を低下させる原因になる。 （３）Ｍｎ（マンガン）：Ｍｎは、安価な元素であっ
て、鋼の焼入れ性を高める効果が大きく、鋼に添加する
ことによって組織を微細にし、鋼帯を強靱化させて耐摩
耗性を向上させる。しかし、Ｍｎの含有量が１．２０％
以下ではその効果は小さく、一方、２．００％を超える
と変形抵抗が増大してミルに掛かる負荷が過大になっ
て、通常の熱間圧延では鋼帯を製造することが困難にな
る。 （４）Ｐ（燐）：Ｐ含有量が０．０３％を超えると鋼の
靱性の低下が大きくなる。したがって、不純物としての
Ｐの含有量は、０．０３％以下に限定される。 （５）Ｓ（硫黄）：ＳはＭｎと結合してＭｎＳを形成
し、熱間延性を低下して鋼帯圧延中に割れや疵を発生さ
せる。また、鋼の清浄性を低下させて靱性を低下させ
る。したがって、不純物としてのＳの含有量は、０．０
１％以下に限定すべきである。 （６）Ｃ＋Ｍｎ／４．５：ＣおよびＭｎは前記の限定範
囲内に限定されるとしても、Ｃ＋Ｍｎ／４．５により計
算される値が０．６５％未満であるときは、鋼帯の硬度
および靱性が不足して良好な耐摩耗性を有する鋼管を得
ることができない。したがって、Ｃ＋Ｍｎ／４．５によ
り計算される値は０．６５％以上であることが必要であ
る。 （７）Ｍｎ／Ｃ：さらに、ＣおよびＭｎは、Ｍｎ／Ｃで
計算される値が２．５未満であるときも鋼帯の硬度およ
び靱性が不足して良好な耐摩耗性を有する鋼管を得るこ
とができない。特にＭｎはＣの拡散速度を遅らせる効果
が大きく、１００〜３００℃の温間温度域における硬さ
低下に伴う耐摩耗性の低下を小さく抑える効果がある。
したがって、Ｍｎ／Ｃで計算される値は２．５以上であ
ることが必要である。 （８）Ｃｕ（銅）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｒ（クロ
ム）、Ｍｏ（モリブデン）：Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ
は、いずれも焼入れ性を向上する元素であって、鋼帯の
組織を微細にして強靱化し耐摩耗性を向上させる。した
がって、その１種または２種以上を０．３０％以下添加
してもよい。これらの元素の少なくとも１種が０．３０
％を超えると鋼の熱間加工性が低下して、鋼帯に割れや
表面疵を発生する。したがって、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｏの各元素の含有量は０．３０％以下であることが望ま
しい。 （９）Ｎｂ（ニオブ）、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタ
ン）：Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉは、いずれも微細な炭化物、窒化
物を析出し、鋼を強靱化して耐摩耗性を向上させる。し
たがって、必要に応じて少なくとも１種を０．１０％以
下添加してもよい。これらの元素の少なくとも１種が
０．１０％を超えると、逆に地鉄中のＣが欠乏して硬度
が低下することになるので、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉの各元素の
含有量は、０．１０％以下であることが望ましい。 （１０）Ｃａ（カルシウム）Ｃａは非金属介在物である
ＭｎＳと結合してその形態を制御する。すなわち、Ｍｎ
Ｓは通常は紐状に長く伸びるが、Ｃａを添加することに
よってＭｎＳは丸みを帯びた紡錘状となって鋼帯の靱性
を向上させる。このようなＣａの効果は０．０１％まで
の添加で飽和し、これを超える添加は鋼の清浄性を低下
させることになる。したがって、Ｃａの含有量は、０．
０１％以下であることが望ましい。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を表１において、比較
例と対比して示す。表１において、本発明の化学成分組
成、Ｃ＋Ｍｎ／４．５の値、Ｍｎ／Ｃの値を有する鋼Ｎ
ｏ．１〜８と化学成分組成、Ｃ＋Ｍｎ／４．５の値、Ｍ
ｎ／Ｃの値のうちの少なくとも１つが本発明の範囲外で
ある比較例の鋼Ｎｏ．９〜１４をそれぞれ転炉溶製して
調整し、スラブに連続鋳造した。スラブを１２５０℃に
加熱してオーステナイト化したのち、熱間圧延して仕上
げ温度を８００℃として熱間圧延を終了し、その後鋼板
の温度を水冷により調整して巻き取り温度を６００℃と
して熱間圧延鋼帯を製造した。その後熱間圧延鋼帯をア
ンコイラーにより巻き戻したのちコイル成形してパイプ
状に成形し、高周波抵抗溶接によって開口部を溶接し
た。溶接後シーム部を多段シーム熱処理設備によって、
溶接部組織を母材部組織と同様に均一化し、管体熱処理
は一切行なわないままのアズロール電縫鋼管を製造し
た。製造した電縫鋼管は外径２４４．５ｍｍ、肉厚７．
８ｍｍである。

【００１２】

【表１】

【００１３】製造したアズロール電縫鋼管から試験片を
採取して試験に供した。硬さ試験は供試鋼管を切断し、
切断面でビッカース硬さＨｖを測定した。靱性は２ｍｍ
Ｖノッチを有する１０×５ｍｍの試験片を作成し、室温
にてシャルピー試験に供し、吸収エネルギーを求めた。
摩耗試験は供試鋼管を縦割りし半円形のサンプルを作成
し、この内面にケイ砂を所定時間噴射、衝突させて摩耗
量（肉厚の減少）を測定し、予備試験として実施した一
般４０キロ級構造用炭素鋼管の摩耗量と比較することで
耐摩耗性を評価した。温間温度域での摩耗量を調査する
ために、ケイ砂噴射時は半円形のサンプルを２００℃に
加熱して試験を行なった。また製造から１週間後に鋼管
の溶接部を超音波探傷により検査して、割れの有無をチ
ェックした。

【００１４】表１から明らかなように、本発明の実施例
Ｎｏ．１〜８は、いずれも所望の硬度と靱性を有し、且
つ一般４０キロ級構造用炭素鋼管に比較して２．３〜３
倍の耐摩耗性を有しており、また、保管中や溶接時の割
れの発生は認められなかった。

【００１５】これに対し比較例Ｎｏ．９は、Ｍｎ／Ｃの
値が本発明の範囲を外れて低く、硬度は十分であるが、
靱性が１０Ｊを下回って低くなり、耐摩耗性も一般４０
キロ級構造用炭素鋼管の１．４倍に留まり、十分な耐摩
耗性を有するに至っていない。比較例Ｎｏ．１０は、Ｃ
が本発明の範囲より高く、また、Ｍｎ／Ｃの値が本発明
の範囲を外れて低い。このため硬度は高いが、靱性が低
くなって耐摩耗性が低いものであった。また、Ｃが高い
ために溶接時に割れを発生した。比較例Ｎｏ．１１は、
Ｃ＋Ｍｎ／４．５の値が本発明の範囲を外れて低く、し
たがって、硬度が十分高くないために耐摩耗性の低いも
のであった。比較例Ｎｏ．１２は、ＣおよびＣ＋Ｍｎ／
４．５の値が本発明の範囲を外れて低く、このため、硬
度が十分高くないために耐摩耗性の低いものであった。
比較例Ｎｏ．１３およびＮｏ．１４は、ＭｎおよびＭｎ
／Ｃの値が本発明の範囲を外れて低く、したがって、靱
性が低くなって、耐摩耗性を十分高めることができなか
った。

【００１６】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
１００〜３００℃の温間温度域での耐摩耗性に優れた電
縫鋼管を特殊な管内面の硬化処理を行なうことなく安直
に製造でき、石炭、鉱石、土砂などのスラリーの空気輸
送のほか、フライアッシュの空気輸送などにも適したア
ズロール電縫鋼管を提供することができたものであり、
しかも、アズロール製品として生産性の向上、焼き割れ
の懸念がないうえ肉厚に制約されないなどの特性と相俟
ち産業の発展に寄与するところ大なものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｃ：０．３５〜０．５５％、Ｓｉ：０．０
   ５〜０．４０％、Ｍｎ：１．２０超〜２．００％、Ｐ：
   ０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、残部：鉄および
   不可避不純物からなり、且つ前記成分におけるＣとＭｎ
   はその量をＣ＋Ｍｎ／４．５≧０．６５％とするととも
   に比率をＭｎ／Ｃ≧２．５としたことを特徴とする耐摩
   耗性に優れたアズロール電縫鋼管。
2. 【請求項２】請求項１に記載のアズロール電縫鋼管にお
   いて、Ｃｕ：０．３０％以下、Ｎｉ：０．３０％以下、
   Ｃｒ：０．３０％以下、Ｍｏ：０．３０％以下、Ｎｂ：
   ０．１０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．１０
   ％以下、Ｃａ：０．０１％以下のうちの１種または２種
   以上の元素を含ませたことを特徴とする耐摩耗性に優れ
   たアズロール電縫鋼管。