JP2009120875A - High alloy seamless tube and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外表面品質の優れた高合金継目無管及びその製造方法に関する。より詳しくは、油井管及びラインパイプとして好適な、更に、原子力発電プラント及び化学工業プラントにおける各種構造部材としても好適な、外表面品質の優れた高合金継目無管及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a high alloy seamless pipe excellent in outer surface quality and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a high-alloy seamless pipe excellent in outer surface quality suitable for oil well pipes and line pipes, and also suitable as various structural members in nuclear power plants and chemical industrial plants, and a method for producing the same.
第一次オイルショック以降、世界規模での油井・ガス井の開発が進む一方で、発展途上国におけるエネルギー需要の増大に伴い、油井・ガス井の深井戸化と腐食性がより厳しいサワーガス環境下での井戸の掘削が余儀なくされている。また、エネルギーの効率利用等の観点から、原子力発電プラントや化学工業プラント等における使用条件の高温高圧化が進められている。このような、油井・ガス井環境およびプラント運転条件の過酷化に伴い、従来よりも高強度を有し、高耐食性、耐高温性に優れた各種の高Cr−高Ni合金が開発され、継目無管として実用に供されている。 Since the first oil shock, the development of oil and gas wells on a global scale has progressed. However, as energy demand in developing countries increases, deep wells and corrosiveness of oil wells and gas wells have become more severe. Drilling of wells has been forced. In addition, from the viewpoint of efficient use of energy and the like, the use conditions of high temperature and high pressure are being promoted in nuclear power plants and chemical industrial plants. With such severe oil / gas well environment and plant operating conditions, various high Cr-high Ni alloys with higher strength, high corrosion resistance and high temperature resistance have been developed. It is used practically as a non-tube.
例えば、特許文献1や特許文献2には、従来よりも高強度で且つ耐食性に優れた各種の高Cr−高Ni合金が開示されている。また、特許文献3には、Cr及びNiをそれぞれ重量%で20〜35%及び25〜50%含む合金において、Moの含有量を少なくして経済性を高めた高Cr−高Ni合金からなる継目無管が開示されている。 For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose various high Cr-high Ni alloys that have higher strength and better corrosion resistance than conventional ones. Patent Document 3 includes a high Cr-high Ni alloy in which the content of Mo is reduced and the economy is improved in an alloy containing 20 to 35% and 25 to 50% by weight of Cr and Ni, respectively. Seamless pipes are disclosed.
しかしながら、東西冷戦の終結、EU統合などを経て、世界規模で急速に進行した企業統合・再編など経済のグローバル化に伴い、企業間の価格競争は益々激化している。その結果、油井・ガス井の開発において、安全性の確保に加えて、さらなる高効率・低コスト化が求められるようになってきた。 However, after the end of the East-West Cold War and the EU integration, price competition among companies has become more and more intense with the globalization of the economy, such as corporate integration and reorganization that has rapidly progressed on a global scale. As a result, in the development of oil wells and gas wells, in addition to ensuring safety, further higher efficiency and lower cost have been demanded.
しかしながら、特許文献1〜2で提案された、Cr及びNiの含有量がいずれも高い高合金だけでなく、特許文献3で提案された20〜35%のCr及び25〜50%のNiを含有する高Cr−高Ni合金についても、その継目無管の外表面には、割れや疵が発生しやすく、外表面品質に劣るという問題がある。 However, it contains not only high alloys with high Cr and Ni contents proposed in Patent Documents 1 and 2, but also 20 to 35% Cr and 25 to 50% Ni proposed in Patent Document 3. As for the high Cr-high Ni alloy, there is a problem that the outer surface of the seamless tube is liable to be cracked or wrinkled, resulting in poor outer surface quality.
本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、その目的は、外表面品質の優れた高合金継目無管及びその製造方法を提供することである。 This invention is made | formed in view of the said present condition, The objective is to provide the high alloy seamless pipe excellent in outer surface quality, and its manufacturing method.
本発明者らは、前記した目的を達成するために、熱間加工性が極めて低い高Cr−高Ni系の高合金からなる継目無管について、その外表面に発生する割れや疵の生成メカニズムについて、種々に検討と実験を重ねた結果、次の(a)〜(d)の知見を得た。 In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have made a mechanism for generating cracks and flaws generated on the outer surface of a seamless tube made of a high alloy of high Cr-high Ni system with extremely low hot workability. As a result of various examinations and experiments, the following findings (a) to (d) were obtained.
(a)継目無管は、インゴットや連続鋳造により得られた、所定の化学成分を有する鋳片を分塊や鍛造等の圧延工程によって所定の断面形状を有するビレットにした後に、ユジーンセジュルネ方式などの熱間押出法やピアサーによって穿孔圧延するマンネスマン製管法等によって製管されることによって製造される。なお、ビレットの断面形状は特に限定されず、丸形状や角形状のいずれでもよいが、丸形状のものが好ましい。 (a) The seamless pipe is a Eugene Sejurune method after a slab having a predetermined chemical composition obtained by ingot or continuous casting is made into a billet having a predetermined cross-sectional shape by a rolling process such as ingot or forging. It is manufactured by making a pipe by a hot extrusion method such as Mannesmann's pipe making method by piercing and rolling with a piercer. Note that the cross-sectional shape of the billet is not particularly limited, and may be round or square, but a round shape is preferable.
しかしながら、高Cr−高Ni合金は熱間加工性が極めて低いために、鋳片を分塊や鍛造等によって圧延する際に、得られたビレット表面に割れや疵が発生しやすい。この圧延工程で発生した割れや疵がその後の製管工程で増幅されることで、得られる管の外表面に割れや疵が形成される結果、外表面品質に劣る継目無管となる。 However, since the high Cr-high Ni alloy has extremely low hot workability, cracks and flaws are likely to occur on the surface of the obtained billet when the slab is rolled by ingot or forging. The cracks and wrinkles generated in the rolling process are amplified in the subsequent pipe making process, and as a result, cracks and wrinkles are formed on the outer surface of the obtained tube, resulting in a seamless pipe having inferior outer surface quality.
したがって、この分塊や鍛造等の圧延工程での圧延後のビレット表面に割れや疵が発生すると、製管工程へ送り出す前にビレット表面をグラインダー等で外削して、割れや疵の手入れをしておく必要がある。その手入れ工程がコストアップの要因となる。また、このような手入れによっても割れや疵を除去できないビレットの存在や、ビレットの段階では外見からは手入れによって割れや疵を除去できたと思われても、製管してみると、管表面に割れや疵が発生して不良品として廃棄せざるを得ない管製品の存在もまた、コストアップの要因となる。 Therefore, if cracks or wrinkles occur on the billet surface after rolling in a rolling process such as this lump or forging, the billet surface is cut off with a grinder before sending it to the pipe making process, and the cracks and wrinkles are maintained. It is necessary to keep it. The care process becomes a factor of cost increase. In addition, the presence of billets that cannot remove cracks and wrinkles even by such care, and even if it seems that cracks and wrinkles could be removed by care from the appearance at the billet stage, The existence of pipe products that must be discarded as defective products due to cracks and wrinkles also increases costs.
(b) 高Cr−高Ni系の高合金の鋳片においては、特に、CrとNiの含有量が、それぞれ、Cr:10%以上およびNi:10%以上のとき、その分塊や鍛造等の圧延工程での圧延後のビレット表面に割れや疵が発生しやすい。その原因として、高合金の鋳片中に不純物として含まれているZnおよびPbが粒界に濃化することによって、粒界脆化を起こすことを確認した。従来から、合金の鋳片中に不純物として含まれているPとSが粒界に濃化することによって、粒界脆化を起こすことは知られていたが、ZnおよびPbも同様の理由で粒界脆化をおこすことを、本発明者らは初めて見出した。 (b) In high-Cr-high-Ni high alloy slabs, especially when the Cr and Ni contents are Cr: 10% or more and Ni: 10% or more, the ingots, forgings, etc. Cracks and wrinkles are likely to occur on the billet surface after rolling in the rolling process. As a cause, it was confirmed that Zn and Pb contained as impurities in the cast slab of high alloy were concentrated at the grain boundaries, thereby causing grain boundary embrittlement. Conventionally, it has been known that P and S contained as impurities in the slab of alloy concentrate at the grain boundary, thereby causing embrittlement at the grain boundary. However, Zn and Pb also have the same reason. The present inventors have found for the first time that grain boundary embrittlement occurs.
(c) このようなZnおよびPbによる粒界脆化は、鋳込み法で生成した鋳片(インゴット材)と連続鋳造法で生成した鋳片(連続鋳造材)の両方で確認された。いずれも、その後の分塊や鍛造等の圧延工程の後にビレット表面に割れや疵を発生させ、もって、製管後の管製品の外表面品質を劣化させるのである。なお、インゴット材と連続鋳造材を比較すると、連続鋳造材は連続鋳造時にオシレーションによって鋳型から間欠的に引き出されるため、鋳片外表面にオシレーションマーク部(谷部)が形成される。圧延時は、このオシレーションマーク部に応力が集中するため、連続鋳造材の方が圧延後のビレット表面に割れや疵が発生しやすい。 (c) Such grain boundary embrittlement due to Zn and Pb was confirmed both in the slab (ingot material) produced by the casting method and in the slab (continuous cast material) produced by the continuous casting method. In either case, cracks and wrinkles are generated on the billet surface after a subsequent rolling step such as ingot or forging, thereby deteriorating the outer surface quality of the pipe product after pipe making. When comparing the ingot material and the continuous cast material, the continuous cast material is intermittently pulled out from the mold by the oscillation during continuous casting, so that an oscillation mark part (valley part) is formed on the outer surface of the slab. At the time of rolling, stress concentrates on the oscillation mark portion, so that the continuous cast material is more likely to crack or wrinkle on the billet surface after rolling.
(d) 鋳片を分塊や鍛造等によって圧延してビレットを形成する際に、800〜1300℃における総圧延比を余り大きくしすぎると、圧延後のビレットの表面に割れや疵が発生しやすくなる。したがって、総圧延比は12.0以下にするのが好ましい。なお、総圧延比は7.0以下にするのが、より好ましい。 (d) When forming the billet by rolling the slab by ingot or forging, if the total rolling ratio at 800-1300 ° C. is too large, cracks and wrinkles occur on the surface of the billet after rolling. It becomes easy. Therefore, the total rolling ratio is preferably 12.0 or less. The total rolling ratio is more preferably 7.0 or less.
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものである。 The present invention has been completed based on the above findings.
本発明の要旨は、下記(1)に示す高合金継目無管及び(2)〜(3)に示すその製造方法にある。以下、それぞれ、「本発明1」〜「本発明3」という。併せて、「本発明」ということもある。 The gist of the present invention resides in a high alloy seamless pipe shown in the following (1) and a manufacturing method thereof shown in (2) to (3). Hereinafter, they are referred to as “present invention 1” to “present invention 3”, respectively. In addition, it may be referred to as “the present invention”.
(1) 質量%で、C:0.005〜0.250%、Si:0.05〜2.00%、Mn:0.05〜3.00%、P:0.04%以下、S:0.004%以下、Cu:0.01〜3.0%、Cr:10〜35%、Ni:10〜80%、Mo:0.01〜7.0%、Al:0.001〜0.200%及びN:0.001〜0.300%を含み、残部はFe及び不純物の化学組成を有し、不純物中のZnとPbが、Zn:0.004%以下及びPb:0.0025%以下であることを特徴とする高合金継目無管。 (1) By mass%, C: 0.005 to 0.250%, Si: 0.05 to 2.00%, Mn: 0.05 to 3.00%, P: 0.04% or less, S: 0.004% or less, Cu: 0.01-3.0%, Cr: 10-35%, Ni: 10-80%, Mo: 0.01-7.0%, Al: 0.001-0. 200% and N: 0.001 to 0.300% included, the balance has chemical composition of Fe and impurities, Zn and Pb in the impurities are Zn: 0.004% or less and Pb: 0.0025% A high-alloy seamless pipe characterized by:
(2) 上記(1)の化学組成を有する高合金からなる鋳片を圧延することによってビレットに成形し、その後、製管して高合金継目無管を製造する方法であって、鋳片をビレットに成形する際に圧延温度を800〜1300℃とし、その間の総圧延比を12.0以下とすることを特徴とする高合金継目無管の製造方法。 (2) A method of producing a high alloy seamless pipe by forming a billet by rolling a slab made of a high alloy having the chemical composition of (1) above, and thereafter producing the high alloy seamless pipe, A method for producing a high alloy seamless pipe, characterized in that a rolling temperature is set to 800 to 1300 ° C. and a total rolling ratio therebetween is set to 12.0 or less when forming into a billet.
(3) 上記(1)の化学組成を有する高合金からなる鋳片を圧延することによってビレットに成形し、その後、製管して高合金継目無管を製造する方法であって、鋳片をビレットに成形する際に圧延温度を800〜1300℃とし、その間の総圧延比を7.0以下とすることを特徴とする高合金継目無管の製造方法。 (3) A method for producing a high alloy seamless pipe by forming a billet by rolling a slab made of a high alloy having the chemical composition of the above (1), and thereafter producing a high alloy seamless pipe. A method for producing a high alloy seamless pipe, characterized in that a rolling temperature is set to 800 to 1300 ° C. and a total rolling ratio therebetween is set to 7.0 or less when forming into a billet.
本発明に係る高合金継目無管は、Cr:10〜35%およびNi:10〜80%という高Ni−高Cr合金からなるものであるにもかかわらず、その鋳片を分塊や鍛造等によって圧延して得られるビレットの段階で、その表面に割れや疵が発生しにくいので、製管後の製品の外表面品質において優れた高合金継目無管を提供することができる。 The high alloy seamless pipe according to the present invention is made of a high Ni-high Cr alloy of Cr: 10 to 35% and Ni: 10 to 80%. Since the surface of the billet obtained by rolling is not easily cracked or wrinkled, it is possible to provide a high alloy seamless pipe excellent in the outer surface quality of the product after pipe making.
以下、本発明の各要件について詳しく説明する。 Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail.
(A)高合金継目無管の化学組成
以下の説明における各元素の含有量の「%」表示は「質量%」を意味する。
(A) Chemical composition of high alloy seamless pipe In the following explanation, “%” indication of the content of each element means “mass%”.
C:0.005〜0.250%
Cは、管製品の強度を得るために必要な元素であり、少なくとも0.005%を含有させる必要がある。しかしながら、0.250%を超えて含有させると、M23C6型炭化物の量が著しく増加して、管製品の延性及び靱性が低下する。したがって、Cの含有量を0.005〜0.250%と規定する。なお、Cの含有量を0.006〜0.030%とすると、強度、延性及び靱性に優れるとともに耐食性が向上するので、好ましい。ここで、上記「M23C6型炭化物」におけるMは、Mo、Fe及びCr等の金属元素を複合して含むことを意味する。
C: 0.005 to 0.250%
C is an element necessary for obtaining the strength of the pipe product, and it is necessary to contain at least 0.005%. However, if the content exceeds 0.250%, the amount of M 23 C 6 type carbide is remarkably increased, and the ductility and toughness of the pipe product are lowered. Therefore, the C content is specified to be 0.005 to 0.250%. In addition, when content of C shall be 0.006-0.030%, since it is excellent in a strength, ductility, and toughness, and corrosion resistance improves, it is preferable. Here, M in the “M 23 C 6 type carbide” means that a metal element such as Mo, Fe and Cr is contained in combination.
Si:0.05〜2.00%
Siは、脱酸作用を有する。この脱酸効果を発現させるためには、少なくとも0.05%を含有させる必要がある。しかしながら、2.00%を超えて含有させると、管製品の延性及び靱性が低下する。したがって、Siの含有量を0.05〜2.00%と規定する。なお、Siの含有量を0.20〜0.50%とすると、管製品の延性及び靱性に優れるとともに耐食性が向上するので、好ましい。
Si: 0.05-2.00%
Si has a deoxidizing action. In order to express this deoxidation effect, it is necessary to contain at least 0.05%. However, when the content exceeds 2.00%, the ductility and toughness of the pipe product are lowered. Therefore, the Si content is defined as 0.05 to 2.00%. In addition, when content of Si shall be 0.20 to 0.50%, since it is excellent in the ductility and toughness of a pipe product and corrosion resistance improves, it is preferable.
Mn:0.05〜3.00%
Mnは脱酸作用を有する。この脱酸効果を発現させるためには、少なくとも0.05%を含有させる必要がある。しかしながら、3.00%を越えて含有させると、管製品の延性及び靭性の低下をもたらし、管内面での割れ及び管内外面の被れ疵が発生しやすくなる。したがってMnの含有量を0.05〜3.00%と規定する。なお、Mnの含有量を0.20〜1.00%にすることが好ましい。
Mn: 0.05 to 3.00%
Mn has a deoxidizing action. In order to express this deoxidation effect, it is necessary to contain at least 0.05%. However, when the content exceeds 3.00%, ductility and toughness of the pipe product are lowered, and cracks on the inner surface of the pipe and covering on the inner and outer surfaces of the pipe are likely to occur. Therefore, the Mn content is defined as 0.05 to 3.00%. The Mn content is preferably 0.20 to 1.00%.
P:0.04%以下
Pは、原料やスクラップから混入してくる不純物であり、一般に、合金中に多量に存在すると熱間加工性が低下し、また、耐食性も劣化する。特に、Pの含有量が0.04%を超えると、熱間加工性の低下と耐食性の劣化が著しくなる。したがって、許容できるPの含有量を0.04%以下とした。Pの含有量は0.03%以下にすることが好ましい。
P: 0.04% or less P is an impurity mixed in from raw materials and scrap. Generally, when a large amount is present in an alloy, hot workability is deteriorated and corrosion resistance is also deteriorated. In particular, when the P content exceeds 0.04%, the hot workability decreases and the corrosion resistance deteriorates remarkably. Therefore, the allowable P content is set to 0.04% or less. The P content is preferably 0.03% or less.
S:0.004%以下
Sも、原料やスクラップから混入してくる不純物であり、一般に、合金中に多量に存在すると熱間加工性が低下し、また、耐食性も劣化する。特に、Sの含有量が0.004%を超えると、熱間加工性の低下と耐食性の劣化が著しくなる。したがって、許容できるSの含有量を0.004%以下とした。Sの含有量は0.003%以下にすることがより好ましい。なお、Sの含有量を0.0015%以下にすると、特に優れた熱間加工性を示すので、さらに好ましい。
S: 0.004% or less S is also an impurity mixed in from raw materials and scraps. Generally, when a large amount is present in an alloy, hot workability is lowered and corrosion resistance is also deteriorated. In particular, when the S content exceeds 0.004%, the hot workability is deteriorated and the corrosion resistance is remarkably deteriorated. Therefore, the allowable S content is set to 0.004% or less. More preferably, the S content is 0.003% or less. In addition, it is more preferable that the content of S is 0.0015% or less because particularly excellent hot workability is exhibited.
Cu:0.01〜3.0%
Cuは、耐食性向上に有効な元素であり、その効果はCuの含有量が0.01%以上で得られる。しかし、Cuの含有量が3.0%を超えると、延性及び靱性が低下する場合がある。したがって、Cuの含有量を0.01〜3.0%とした。なお、Cuの含有量は0.02〜1.5%とすることが好ましい。
Cu: 0.01 to 3.0%
Cu is an element effective for improving corrosion resistance, and the effect is obtained when the Cu content is 0.01% or more. However, if the Cu content exceeds 3.0%, the ductility and toughness may decrease. Therefore, the Cu content is set to 0.01 to 3.0%. Note that the Cu content is preferably 0.02 to 1.5%.
Cr:10〜35%
Crは、Mo及びNとともに合金の耐食性及び強度を向上させる作用を有する。前記の効果は、Crの含有量が10%以上で得られる。しかし、Crの含有量が35%を超えると、合金の熱間加工性が低下する。したがって、Crの含有量を10〜35%とした。Crの含有量は21〜27%とすることが好ましい。
Cr: 10 to 35%
Cr, together with Mo and N, has the effect of improving the corrosion resistance and strength of the alloy. The above effect is obtained when the Cr content is 10% or more. However, when the Cr content exceeds 35%, the hot workability of the alloy is lowered. Therefore, the Cr content is set to 10 to 35%. The Cr content is preferably 21 to 27%.
Ni:10〜80%
Niは、Nとともにオーステナイトの素地を安定化する作用を有し、高合金中にCrやMo等の強化作用と耐食作用を有する元素を多量に含有させるのに必須の元素である。これらの効果は、Niの含有量が10%以上で得られる。一方、Niの多量添加は合金コストの過度の上昇を招き、特にNiの含有量が80%を超えるとコストの上昇が極めて大きくなる。したがって、Niの含有量は10〜80%とした。なお、Niの含有量は20〜70%とすることが好ましい。
Ni: 10-80%
Ni has an effect of stabilizing the austenite base together with N, and is an essential element for containing a large amount of elements having a strengthening action and corrosion resistance such as Cr and Mo in the high alloy. These effects are obtained when the Ni content is 10% or more. On the other hand, the addition of a large amount of Ni causes an excessive increase in the alloy cost. In particular, when the Ni content exceeds 80%, the increase in cost becomes extremely large. Therefore, the Ni content is 10 to 80%. Note that the Ni content is preferably 20 to 70%.
Mo:0.01〜7.0%
Moは、Crとの共存下で合金の強度を高める作用を有する。この効果は、Moの含有量が0.01%以上で得られる。しかし、Moの含有量が7.0%を超えると、延性や靱性等の機械的性質の低下を招く。したがって、Moの含有量は0.01〜7.0%とした。なお、Moの含有量は2.80〜7.0%とするのが好ましい。
Mo: 0.01-7.0%
Mo has the effect of increasing the strength of the alloy in the presence of Cr. This effect is obtained when the Mo content is 0.01% or more. However, if the Mo content exceeds 7.0%, mechanical properties such as ductility and toughness are deteriorated. Therefore, the Mo content is set to 0.01 to 7.0%. Note that the Mo content is preferably 2.80 to 7.0%.
Al:0.001〜0.200%
Alは脱酸作用を有する。この効果を発現するためには少なくとも0.001%を含有させる必要がある。一方、Alを過剰に添加すると合金の清浄度が悪化し、介在物を起点とする欠陥が生じる。したがってAl含有量は0.001〜0.200%に規定する。なお、Alの含有量を0.001〜0.150%にすることが好ましい。
Al: 0.001 to 0.200%
Al has a deoxidizing action. In order to exhibit this effect, it is necessary to contain at least 0.001%. On the other hand, when Al is added excessively, the cleanliness of the alloy is deteriorated and defects starting from inclusions are generated. Therefore, the Al content is specified to be 0.001 to 0.200%. The Al content is preferably 0.001 to 0.150%.
N:N:0.001〜0.300%
Nは、Niとともにオーステナイトの素地を安定化する作用を有する。その作用を確保するためには、少なくとも0.001%を含有させる必要がある。一方、Nを過剰に添加すると管製品の靭性の低下を招くことがあり、特に0.300%を越えると靭性の低下が著しくなる場合がある。したがって、Nの含有量は0.001〜0.300%に規定する。なお、Nの含有量は0.0040〜0.270%にすることが好ましい。
N: N: 0.001 to 0.300%
N has the effect of stabilizing the austenite substrate together with Ni. In order to ensure the action, it is necessary to contain at least 0.001%. On the other hand, if N is added excessively, the toughness of the pipe product may be lowered, and if it exceeds 0.300%, the toughness may be significantly lowered. Therefore, the N content is specified to be 0.001 to 0.300%. The N content is preferably 0.0040 to 0.270%.
Fe:残部
Feは、管製品の強度を確保するとともに、Niの含有量の低減を可能にして合金コストを引き下げる効果を有する。このため、本発明に係る継目無管の素材となる合金においては、残部元素をFeとした。
Fe: balance Fe has the effect of reducing the alloy cost by ensuring the strength of the tube product and enabling the Ni content to be reduced. For this reason, in the alloy used as the material of the seamless pipe according to the present invention, the balance element is Fe.
Zn:0.004%以下
Znは不純物として含有されるが、粒界に偏析し、高合金からなる鋳片を分塊や鍛造等の圧延をした後のビレット表面に割れや疵を発生させる。したがって、Znの含有量は0.004%以下とする。なお、Znの含有量は0.003%以下とするのが好ましい。
Zn: 0.004% or less Although Zn is contained as an impurity, it segregates at the grain boundary and generates cracks and flaws on the billet surface after rolling a cast slab made of a high alloy such as ingot or forging. Therefore, the Zn content is 0.004% or less. Note that the Zn content is preferably 0.003% or less.
Pb:0.0025%以下
Pbは不純物として含有されるが、粒界に偏析し、高合金からなる鋳片を分塊や鍛造等の圧延をした後のビレット表面に割れや疵を発生させる。したがって、Pbの含有量は0.0025%以下とする。なお、Pbの含有量は0.0020%以下とするのが好ましい。
Pb: not more than 0.0025% Pb is contained as an impurity, but segregates at the grain boundaries and causes cracks and wrinkles to occur on the billet surface after rolling a cast slab made of a high alloy such as ingot or forging. Therefore, the Pb content is 0.0025% or less. The Pb content is preferably 0.0020% or less.
これまでに述べた化学組成を有する高合金継目無管は、強度や延性などの機械的性質に優れるとともに耐食性に優れているので、油井管及びラインパイプ並びに原子力発電プラント及び化学工業プラントにおける各種構造部材として用いることができる。 High alloy seamless pipes having the chemical composition described so far are excellent in mechanical properties such as strength and ductility and also in corrosion resistance, so various structures in oil well pipes and line pipes as well as in nuclear power plants and chemical industrial plants. It can be used as a member.
(B)継目無管の製造方法
上記の化学組成を有する高合金の溶湯を調製したのち、インゴット法と連続鋳造法のいずれの鋳造法を採用しても鋳片を作製することができる。なお、連続鋳造法ではオシレーションによって鋳型から間欠的に鋳片が引き出されるため、鋳片外表面にオシレーションマーク部(谷部)が形成される。したがって、連続鋳造材は、次の圧延工程においてこのオシレーションマーク部に応力が集中するため、圧延後のビレット表面に割れや疵が発生しやすいので、過酷な圧下とならないように、総圧延率を低めに抑えるのが好ましい。
(B) Manufacturing method of seamless pipe After preparing a high alloy molten metal having the above chemical composition, a slab can be produced by adopting any of the ingot method and the continuous casting method. In the continuous casting method, the slab is intermittently pulled out from the mold by oscillation, so that an oscillation mark (valley) is formed on the outer surface of the slab. Therefore, since continuous stress is concentrated on this oscillation mark in the next rolling process, cracks and wrinkles are likely to occur on the billet surface after rolling, so that the total rolling rate should not be severely reduced. Is preferably kept low.
また、インゴット法又は連続鋳造法によって作製した高合金の鋳片は、まず、1300℃以下の温度まで加熱し、鋳片の温度が800℃を下回らないうちに、数十回の圧延を施すことによって、ビレットに成形される。 Also, a high alloy slab produced by an ingot method or a continuous casting method is first heated to a temperature of 1300 ° C. or lower and rolled several tens of times before the slab temperature falls below 800 ° C. To form a billet.
この鋳片を圧延してビレットにするまでに、1300℃以下の温度まで1回だけ加熱する場合と、2回以上加熱する場合がある。通常は、1回の加熱に基づいて数十回(通常往復20回程度)の圧延を終了する場合(これを、「1ヒート圧延」という。)と、1ヒート圧延終了後にさらに1300℃以下の温度まで加熱し、被圧延材の温度が800℃を下回らないうちに数十回(通常往復20回程度)の圧延を再度施す場合(これを、「2ヒート圧延」という。)の2つの方法が採用される。 Before the slab is rolled into a billet, it may be heated only once to a temperature of 1300 ° C. or lower, or may be heated twice or more. Usually, when rolling several dozen times (usually about 20 reciprocations) is completed based on one heating (this is referred to as “one heat rolling”), and after one heat rolling, the temperature is further reduced to 1300 ° C. or less. Two methods of heating to a temperature and rolling again several tens of times (usually about 20 reciprocations) before the temperature of the material to be rolled falls below 800 ° C. (this is referred to as “two-heat rolling”). Is adopted.
このように、高合金からなる鋳片を、1ヒート圧延又は2ヒート圧延によってビレットに成形する際に、800〜1300℃における総圧延比を余り大きくしすぎると、圧延後のビレットの表面に割れや疵が発生しやすくなるので、総圧延比は12.0以下にするのが好ましい。なお、総圧延比は7.0以下にするのが、より好ましい。 In this way, when a slab made of a high alloy is formed into a billet by 1-heat rolling or 2-heat rolling, if the total rolling ratio at 800 to 1300 ° C. is too large, the billet surface after rolling is cracked. Since wrinkles are likely to occur, the total rolling ratio is preferably 12.0 or less. The total rolling ratio is more preferably 7.0 or less.
なお、上述のとおり、高合金からなる鋳片をビレットに成形する際には、1ヒート圧延のように1回だけの加熱に基づいて圧延を施す場合と、2ヒート圧延のように2回以上の加熱に基づいて圧延を施す場合とがあるが、本発明でいう総圧延比とは、各回の加熱後の圧延比をいう。 As described above, when a slab made of a high alloy is formed into a billet, when rolling is performed based on heating only once as in 1-heat rolling, or twice or more as in 2-heat rolling. In some cases, the rolling is performed based on the heating, but the total rolling ratio in the present invention refers to the rolling ratio after each heating.
すなわち、本発明でいう総圧延比とは、各回の加熱直後になされる複数回の圧延における圧延比の総計をいい、次の(1)式で計算される。 That is, the total rolling ratio in the present invention refers to the total rolling ratio in a plurality of rollings performed immediately after each heating, and is calculated by the following equation (1).
総圧延比=(圧延前の断面積)/(圧延後の断面積)・・・・・・(1)式
そして、このようにして得られた高合金からなるビレットを製管することによって、継目無管を得る。製管方法として、ユジーンセジュルネ方式などの熱間押出法、またはピアサーによって穿孔圧延するマンネスマン製管法のいずれを採用してもよく、いずれも通常の方法で行えばよい。
Total rolling ratio = (Cross sectional area before rolling) / (Cross sectional area after rolling) (1) And, by making a billet made of the high alloy thus obtained, Get a seamless tube. As a pipe making method, either a hot extrusion method such as the Eugene Sejurune method or a Mannesmann pipe making method by piercing and rolling with a piercer may be adopted, and any of them may be performed by a usual method.
ピアサーによる穿孔圧延は、炭素鋼や低合金鋼、更には、いわゆる「13%Cr鋼」などのマルテンサイト系ステンレス鋼の場合と同様の条件で行えばよい。具体的には、例えば、ビレット加熱温度を1200〜1300℃、ロール交叉角を0〜10゜、ロール傾斜角を7〜14゜として穿孔圧延すればよい。 The piercing and rolling by Piercer may be performed under the same conditions as in the case of martensitic stainless steel such as carbon steel, low alloy steel, and so-called “13% Cr steel”. Specifically, for example, piercing and rolling may be performed with a billet heating temperature of 1200 to 1300 ° C., a roll crossing angle of 0 to 10 °, and a roll inclination angle of 7 to 14 °.
その後、マンドレルミル、プラグミル、アッセルミル、プッシュベンチなどで延伸圧延した後、ストレッチレデューサーやサイザーなどの絞り圧延機で定径圧延することによって、所望の断面寸法を有する継目無管に仕上げることができる。 Then, after drawing and rolling with a mandrel mill, plug mill, assel mill, push bench, etc., it can be finished into a seamless tube having a desired cross-sectional dimension by rolling with a constant diameter rolling machine such as a stretch reducer or sizer.
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
表1に示す化学組成を有する各種の合金を、EF(電気炉)−AOD−VODプロセスにて溶製後、インゴット法又は連続鋳造法によって鋳片を得た。表1において、合金No.1〜10は化学組成が本発明で規定する範囲内にある本発明例であり、合金No.11〜18不純物のうちのZn及び/又はPbが本発明で規定する含有量の範囲から外れた比較例である。なお、各鋳片の断面寸法は、表2に示したとおりである。 Various alloys having the chemical composition shown in Table 1 were melted by an EF (electric furnace) -AOD-VOD process, and then a slab was obtained by an ingot method or a continuous casting method. In Table 1, alloy no. 1 to 10 are examples of the present invention in which the chemical composition is within the range defined by the present invention. It is a comparative example in which Zn and / or Pb out of 11 to 18 impurities deviate from the content range defined in the present invention. The cross-sectional dimensions of each slab are as shown in Table 2.
次いで、上記の各鋳片を1250〜1300℃で2〜8時間均熱した後、一方の鋳片には1ヒート圧延による熱間鍛造(1回の加熱当たりのパス数は20回往復。圧延比は表2に示す。)を、そして、他方の鋳片には2ヒート圧延(1回の加熱当たりのパス数は20回往復。各加熱当たりの圧延比は表2に示す。)による熱間鍛造を施し、丸ビレットを作製した。なお、鍛造の仕上げ温度はいずれも800℃以上とした。 Next, each slab was soaked at 1250 to 1300 ° C. for 2 to 8 hours, and then one slab was hot-forged by one-heat rolling (the number of passes per heating was 20 reciprocations). The ratio is shown in Table 2.), and the other slab is heated by two heat rolling (the number of passes per heating is 20 reciprocations. The rolling ratio per heating is shown in Table 2). A round billet was produced by performing forging. Note that the forging finishing temperature was 800 ° C. or higher.
このようにして得られた丸ビレットの各々について、表面を深さ2〜3mm程度、旋盤によって外削し、外削後の表面を浸透探傷法によってカラーチェック検査を施し、粒界割れに起因する外面欠陥(割れ、被れ疵)の発生の程度について調べることによって、丸ビレットの外表面品質を評価した。その結果を表3に示す。ここで、その評価基準は次のとおりである。 About each of the round billets obtained in this way, the surface is cut off by a lathe with a depth of about 2 to 3 mm, and the surface after the cutting is subjected to a color check inspection by a penetrant flaw detection method, resulting in grain boundary cracking. The outer surface quality of the round billet was evaluated by examining the degree of occurrence of outer surface defects (cracking and covering flaws). The results are shown in Table 3. Here, the evaluation criteria are as follows.
◎:粒界割れに起因する外面欠陥なし。
○:粒界割れに起因する外面欠陥発生率:10%未満。
×:粒界割れに起因する外面欠陥発生率:10%以上。
(Double-circle): There is no external surface defect resulting from a grain boundary crack.
○: Outer surface defect occurrence rate due to grain boundary cracking: less than 10%.
X: Occurrence rate of external defects due to intergranular cracking: 10% or more.
さらに、粒界割れに起因する外面欠陥発生率が10%未満であった丸ビレットを抽出して、外面欠陥部を研削により除去し、ユジーン製管法またはマンネスマン製管法により継目無管を製造した。ユジーン製管法では、丸ビレットを1150〜1230℃の範囲で加熱し、外径が55mm〜227mm、肉厚が7mm〜16mmの継目無管を製造した。一方、マンネスマン製管法では、丸ビレットを1250℃で加熱し、外径が244.5mm、肉厚が15mmの継目無管を製造した。次に、各々の管の外表面を超音波探傷法によって検査し、粒界割れに起因する外面欠陥(割れ、被れ疵)の発生程度について調査することによって、評価した。その結果を表4に示す。ここで、評価基準は次のとおりとする。 Furthermore, round billets with an outer surface defect occurrence rate of less than 10% due to grain boundary cracking are extracted, and the outer surface defect portions are removed by grinding, and seamless pipes are manufactured by the Eugene tube method or Mannesmann tube method. did. In the Eugene tube manufacturing method, the round billet was heated in the range of 1150 to 1230 ° C. to produce a seamless tube having an outer diameter of 55 mm to 227 mm and a wall thickness of 7 mm to 16 mm. On the other hand, in the Mannesmann tube manufacturing method, a round billet was heated at 1250 ° C. to produce a seamless tube having an outer diameter of 244.5 mm and a wall thickness of 15 mm. Next, the outer surface of each tube was inspected by an ultrasonic flaw detection method and evaluated by investigating the degree of occurrence of external surface defects (cracking and covering defects) caused by grain boundary cracking. The results are shown in Table 4. Here, the evaluation criteria are as follows.
◎:粒界割れに起因する外面欠陥なし。
○:粒界割れに起因する外面欠陥発生率が5%未満。
(Double-circle): There is no external surface defect resulting from a grain boundary crack.
○: Outer surface defect occurrence rate due to grain boundary cracking is less than 5%.
表4に示すとおり、本発明の範囲内の化学組成を有する丸ビレットを使用して製管した場合、外面欠陥発生率の低い継目無管が得られた。 As shown in Table 4, when pipes were produced using a round billet having a chemical composition within the scope of the present invention, a seamless pipe having a low external defect rate was obtained.
本発明に係る高合金継目無管は、その鋳片を分塊や鍛造等によって圧延して得られるビレットの段階で、その表面に割れや疵が発生しにくいので、製管後の管外表面品質において優れた高合金継目無管を提供することができる。 Since the high alloy seamless pipe according to the present invention is a billet obtained by rolling the slab by ingot or forging, the surface of the pipe is less likely to be cracked or wrinkled. A high alloy seamless pipe excellent in quality can be provided.
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