JP2016132789A - 高強度2相ステンレス継目無鋼管の製造方法 - Google Patents
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(1)フェライト相と残部をオーステナイト相もしくはマルテンサイト相もしくはその両方を含む組織を有する2相ステンレス継目無鋼管の製造方法であって、鋼素材を加熱した後、熱間加工を施して所定形状の継目無鋼管とするにあたり、前記加熱および前記熱間加工中の前記鋼素材の最高到達温度を1000℃以上δA(昇温過程でδフェライト相単相になる温度)以下とし、かつ前記鋼素材の温度が(δA−100℃)以上になる時間を3600s以下とし、さらに前記熱間加工の最終加工を前記鋼素材の外表面温度で1200℃以下の温度域で施すことを特徴とする低温靭性に優れた高強度2相ステンレス継目無鋼管の製造方法。
(2)前記鋼素材が、質量%で、
C :0.050%以下、 Si:1.00%以下、
Mn:0.20〜1.80%、 Cr:15.5〜18.0%、
Ni:1.5〜5.0%、 Mo:1.0〜3.5%、
V :0.02〜0.20%、 N :0.01〜0.15%、
O :0.006%以下
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成であることを特徴とする(1)に記載の高強度2相ステンレス継目無鋼管の製造方法。
(3)前記鋼素材が、前記組成に加えてさらに、質量%で、次A群〜D群
A群:Al:0.002〜0.050%
B群:Cu:3.5%以下、W:3.5%以下、REM:0.3%以下
C群:Nb:0.2%以下、Ti:0.3%以下、Zr:0.2%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
D群:Ca:0.01%以下、B:0.01%以下のうちから選ばれた1種または2種
のうちから選ばれた1群または2群以上を含有することを特徴とする(2)に記載の高強度2相ステンレス継目無鋼管の製造方法。
「質量%で、
C :0.050%以下、 Si:1.00%以下、
Mn:0.20〜1.80%、 Cr:15.5〜18.0%、
Ni:1.5〜5.0%、 Mo:1.0〜3.5%、
V :0.02〜0.20%、 N :0.01〜0.15%、
O :0.006%以下
を含み、
あるいはさらに次A群〜D群
A群:Al:0.002〜0.050%
B群:Cu:3.5%以下、W:3.5%以下、REM:0.3%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
C群:Nb:0.2%以下、Ti:0.3%以下、Zr:0.2%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
D群:Ca:0.01%以下、B:0.01%以下のうちから選ばれた1種または2種
のうちから選ばれた1群または2群以上を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素材」である。
Cは、マルテンサイト相の生成量に影響を与える重要な元素であり、0.005%以上含有することが望ましい。一方、0.050%を超えて含有すると、Ni含有による焼戻時の鋭敏化が増大する。耐食性の観点からはCは少ないほうが望ましい。このようなことから、Cは0.050%以下に限定した。なお、好ましくは0.030〜0.050%である。
Siは、脱酸剤として作用する元素であり、0.05%以上含有することが望ましい。1.00%を超える含有は、耐食性を低下させ、さらに熱間加工性をも低下させる。このため、Siは1.00%以下に限定した。なお、好ましくは0.10〜0.30%である。
Mnは、オーステナイト相分率を増大する作用を有する元素であり、このような効果を得るためには0.20%以上の含有を必要とする。一方、1.80%を超えて含有すると、靭性に悪影響を及ぼす。このため、Mnは0.20〜1.80%に限定した。なお、好ましくは0.20〜1.00%である。
Crは、保護皮膜を形成し耐食性を向上させる主要元素であり、同時にフェライト相の相分率を増大する作用を持つ元素である。このような効果を得るためには、15.5%以上の含有を必要とする。一方、18.0%を超えて多量に含有すると、強度が低下する。このため、Crは15.5〜18.0%に限定した。なお、好ましくは16.0〜18.0%である。
Niは、保護膜を補修し、耐食性を高める作用を有する元素であり、同時にオーステナイト相の相分率を増大する作用を持つ元素である。さらに靭性を向上させる元素でもある。このような効果は1.5%以上の含有で認められる。一方、5.0%を超えて含有すると、材料コストが高騰する上に、強度が低下する。このため、Niは1.5〜5.0%に限定した。なお、好ましくは2.5〜4.5%である。
Moは、Cl−による孔食に対する抵抗性を増加させる元素である。このような効果を得るためには、1.0%以上含有することが望ましい。一方、3.5%を超える多量の含有は、強度が低下するとともに、材料コストが高騰する。このため、Moは1.0〜3.5%に限定した。なお、好ましくは2.0〜3.5%である。
Vは、強度を増加させるとともに、耐食性を改善する元素である。このような効果を得るためには、0.02%以上の含有を必要とする。一方、0.20%を超えて含有すると、靭性が低下する。このため、Vは0.02〜0.20%に限定した。なお、好ましくは0.02〜0.08%である。
Nは、耐孔食性を著しく向上される元素であり、このような効果を得るためには0.01%以上の含有を必要とする。一方、0.15%を超えて含有すると、種々の窒化物を形成し靭性を低下させる。なお、好ましくは0.02〜0.08%である。
Oは、鋼中では酸化物として存在し、各種特性に悪影響を及ぼす。このため、できるだけ低減することが望ましい。とくに、Oが0.006%を超えて多量に含有すると、熱間加工性、靭性、耐食性の低下が著しくなる。このため、Oは0.006%以下に限定した。
A群:Al:0.002〜0.050%
B群:Cu:3.5%以下、W:3.5%以下、REM:0.3%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
C群:Nb:0.2%以下、Ti:0.3%以下、Zr:0.2%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
D群:Ca:0.01%以下、B:0.01%以下のうちから選ばれた1種または2種
のうちから選ばれた1群または2群以上を含有することができる。
A群:Alは、脱酸剤として作用する元素であり、このような効果を得るためには、0.002%以上含有することが好ましいが、0.050%を超えて含有すると、靭性に悪影響を及ぼす。このため、含有する場合には、0.002〜0.050%に限定することが好ましい。なお、Al無添加の場合には、不可避的不純物として0.002%未満程度が許容される。
B群:Cu、W、REMは、保護皮膜を強固にし、鋼中への水素の侵入を抑制し、耐硫化物応力腐食割れ性を高める。このような効果はCu:0.5%以上、W:0.5%以上、REM:0.001%以上の含有で顕著となる。しかし、Cu:3.5%、W:3.5%、REM:0.3%をそれぞれ超えて含有すると靭性が低下する。このため、含有する場合には、Cu、Wはそれぞれ3.5%以下、REMは0.3%以下に限定することが好ましい。なお、より好ましくはCu:0.8〜1.2%、W:0.8〜1.2%、REM:0.001〜0.010である。
C群:Nb、Ti、Zrはいずれも、強度や熱間加工性を向上させる元素であり、必要に応じて選択して含有できる。このような効果は、Nb:0.03%以上、Ti:0.03%以上、Zr:0.03%以上の含有で認められる。一方、Nb:0.2%、Ti:0.3%、Zr:0.2%をそれぞれ超える含有は、靭性を低下させる。このため、含有する場合は、Nb:0.2%以下、Ti:0.3%以下、Zr:0.2%以下に、それぞれ限定することが好ましい。
D群:Ca、Bは、多相域圧延時の熱間加工性を向上させ、製品疵を抑制する作用をもち、必要に応じて1種または2種を含有できる。このような効果は、Ca:0.0005%以上、B:0.0005%以上の含有で顕著となるが、Ca:0.01%、B:0.01%を超えて含有すると、耐食性が低下する。このため、含有する場合には、Ca:0.01%以下、B:0.01%以下に限定することが好ましい。
(1)温度測定
継目無鋼管製造時の温度は加熱炉での温度、圧延終了直後の鋼管内面温度、および最終熱間加工温度の3点を測定した。なお、加熱および熱間加工中の温度履歴については接触式熱電対による測定温度を基に伝熱解析により導いた。また、δフェライト単相になる温度(δA)については予め加熱過程の熱膨張曲線を測定し、δフェライトへの変態が完了し、膨張曲線の曲率が変化した点を使用した。
各丸鋼片(鋼素材)のδA、および、各鋼管製造時の鋼素材の最高到達温度、(δA−100℃)以上の温度域における保持時間、最終加工温度を表2に示す。
得られた継目無鋼管から、組織観察用試験片を採取し、管軸方向に直交する断面と平行な断面の肉厚中心部を研磨した後、ビレラ腐食後の組織を観察し、フェライトーマルテンサイト組織であることを確認した。
また、鋼管内外表面における割れ発生の有無、および割れが発生している場合にはその程度を評価した。割れ深さが1.0mm以上のものの発生箇所が5箇所以上である場合を「有・多」とし、それ未満である場合を「有・少」と評価した。
得られた継目無鋼管の肉厚中心から、管軸方向が引張方向となるように、丸棒引張試験片(平行部6mmφ×GL20mm)を採取し、JIS Z 2241の規定に準拠して引張試験を実施し、降伏強さYS(降伏強さは0.2%伸びでの強度)を求めた。
(4)衝撃試験
得られた継目無鋼管の肉厚中心から、管軸方向と直交する方向(C方向)と平行である方向(L方向)が試験片長手方向となるように、Vノッチ試験片(ハーフサイズ)を採取し、JIS Z 2242の規定に準拠してシャルピー衝撃試験を実施し、試験温度:−10℃における吸収エネルギー(vE−10)を測定した。なお、試験片は各3本とし、それらの平均値を当該鋼板の吸収エネルギーとした。
2 熱間加工装置
21 穿孔圧延装置
22 圧延装置
221 エロンゲータ
222 プラグミル
223 サイジングミル
Claims (3)
- フェライト相と残部をオーステナイト相もしくはマルテンサイト相もしくはその両方を含む組織を有する2相ステンレス継目無鋼管の製造方法であって、鋼素材を加熱した後、熱間加工を施して所定形状の継目無鋼管とするにあたり、前記加熱および前記熱間加工中の前記鋼素材の最高到達温度を1000℃以上δA(昇温過程でδフェライト相単相になる温度)以下とし、かつ前記鋼素材の温度が(δA−100℃)以上になる時間を3600s以下とし、さらに前記熱間加工の最終加工を前記鋼素材の外表面温度で1200℃以下の温度域で施すことを特徴とする低温靭性に優れた高強度2相ステンレス継目無鋼管の製造方法。
- 前記鋼素材が、質量%で、
C :0.050%以下、 Si:1.00%以下、
Mn:0.20〜1.80%、 Cr:15.5〜18.0%、
Ni:1.5〜5.0%、 Mo:1.0〜3.5%、
V :0.02〜0.20%、 N :0.01〜0.15%、
O :0.006%以下
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成であることを特徴とする請求項1に記載の高強度2相ステンレス継目無鋼管の製造方法。 - 前記鋼素材が、前記組成に加えてさらに、質量%で、次A群〜D群
A群:Al:0.002〜0.050%
B群:Cu:3.5%以下、W:3.5%以下、REM:0.3%以下
C群:Nb:0.2%以下、Ti:0.3%以下、Zr:0.2%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
D群:Ca:0.01%以下、B:0.01%以下のうちから選ばれた1種または2種
のうちから選ばれた1群または2群以上を含有することを特徴とする請求項2に記載の高強度2相ステンレス継目無鋼管の製造方法。
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