JP2020033601A - 継目無鋼管 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐硫酸腐食性に優れた継目無鋼管を提供する。【解決手段】本開示による継目無鋼管は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０６％以下、Ｓｉ：０．５５％以下、Ｍｎ：０．７０〜１．４０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｃｕ：０．２５〜０．４５％、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．２０％以下、Ｓｂ：０．０５〜０．１５％、及び、残部がＦｅ及び不純物、からなり、フェライトの面積率が９０．０％以上であり、肉厚中央部でのフェライトの結晶粒度番号が８．０以下であり、引張強度が３８０ＭＰａ以上であり、降伏強度が２３０ＭＰａ以上である。【選択図】図１
Description
本発明は、継目無鋼管に関し、さらに詳しくは、耐硫酸腐食性に優れた継目無鋼管に関する。
ボイラーやガス化溶融炉等に設置されている排煙設備に利用される部材は、燃焼排気ガス雰囲気に曝される。燃焼排気ガス雰囲気で利用される部材には、硫酸露点腐食が生じることがある。また、燃焼排気ガス雰囲気で利用される部材は、硫酸溶液に曝される。このような環境を、本明細書では、「硫酸腐食環境」という。使用時において硫酸腐食環境となる排煙設備には、煙道ダクト、ケーシング、熱交換器、煙突等が含まれ、これらの用途に、鋼管が利用される。したがって、これらの硫酸腐食環境に利用される鋼管には、優れた耐硫酸腐食性が求められる。
上述のような硫酸腐食環境において、優れた耐硫酸腐食性を有する低合金鋼が特開２００３−２１３３６７号公報（特許文献１）に提案されている。特許文献１に提案されている低合金鋼は、質量％で、Ｃ：０．００１〜０．２％、Ｓｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｃｕ：０．１〜１％、Ｍｏ：０．００１〜１％、Ｓｂ：０．０１〜０．２％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、耐酸腐食性指数ＡＩが０以上である。耐酸腐食性指数ＡＩは次の式で定義される。ＡＩ／１００００＝０．０００５＋０．０４５×Ｓｂ％−Ｃ％×Ｍｏ％。
特許文献１では、従来、耐硫酸腐食性を阻害する元素として理解されていたＭｏをＣｕ−Ｓｂ系鋼に０．１質量％以下で微量添加することにより、耐硫酸腐食性を高めることができることを見出している。そして、上述の耐酸腐食性指数ＡＩを０以上とする程度のＭｏを含有することにより、優れた耐硫酸腐食性が得られると記載されている。
最近では、特許文献１に記載の方法と異なる方法によっても、硫酸腐食環境において十分な耐硫酸腐食性が得られる鋼材が望まれている。特に、鋼管のうち、継目無鋼管は、溶接部に相当するシーム部が無い。シーム部は硫酸腐食しやすいため、継目無鋼管は、硫酸腐食環境用途に適する。そこで、硫酸腐食環境に使用可能であり、優れた耐硫酸腐食性を有する継目無鋼管が望まれている。
本開示の目的は、耐硫酸腐食性に優れた継目無鋼管を提供することである。
本開示による継目無鋼管は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０６％以下、Ｓｉ：０．５５％以下、Ｍｎ：０．７０〜１．４０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｃｕ：０．２５〜０．４５％、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．２０％以下、Ｓｂ：０．０５〜０．１５％、及び、残部がＦｅ及び不純物、からなり、フェライトの面積率が９０．０％以上であり、肉厚中央部でのフェライトの結晶粒度番号が８．０以下であり、引張強度が３８０ＭＰａ以上であり、降伏強度が２３０ＭＰａ以上である。
本開示による継目無鋼管は、耐硫酸腐食性に優れる。
本発明者らは、上述のボイラーやガス化溶融炉等の排煙設備に代表される、硫酸腐食環境で使用される継目無鋼管の耐硫酸腐食性の向上を目的として、調査及び検討を行った。
本発明者らはまず、耐硫酸腐食性を高めるためには、継目無鋼管の化学組成及びミクロ組織が重要と考えた。そこで、種々の調査及び検討を行った結果、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０６％以下、Ｓｉ：０．５５％以下、Ｍｎ：０．７０〜１．４０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｃｕ：０．２５〜０．４５％、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．２０％以下、Ｓｂ：０．０５〜０．１５％、及び、残部がＦｅ及び不純物、からなり、ミクロ組織において、フェライトの面積率が９０．０％以上である継目無鋼管が、上述の排煙設備等の硫酸腐食環境での使用において、優れた耐硫酸腐食性を示す可能性があると考えた。上記化学組成は、耐食性を高めるＣｕ及びＳｂを含有する。そのため、硫酸腐食環境でこの継目無鋼管を使用した場合、表面にＣｕ及びＳｂを含有する皮膜が生成する。この皮膜が、継目無鋼管の耐硫酸腐食性を高めると考えられる。
さらに、上述の化学組成及びミクロ組織の継目無鋼管の場合、排煙設備での使用において要求される、引張強度が３８０ＭＰａ以上、降伏強度が２３０ＭＰａ以上という機械特性も満たすことが可能である。
そこで、本発明者らは、上記化学組成及びミクロ組織の継目無鋼管に対して、さらに耐硫酸腐食性を高める検討を行った。ここで、本発明者らは、フェライト結晶粒に注目した。特開２００７−２７７６１５号公報（特許文献２）は、優れた耐食性を示す船舶用鋼材について開示する。この文献では、フェライト結晶粒を微細化し、具体的には、フェライト結晶粒を１５μｍ以下とすることにより、耐食性を高めることができる、と記載されている（特許文献２の段落［００３７］参照）。ここで、フェライト結晶粒が１５μｍ以下とは、ＪＩＳ Ｇ０５５１（２０１３）に準拠した結晶粒度番号で９．０以上に相当する。特許文献２では、フェライト結晶粒を微細化することにより、粒界面積を増大させ、ＰやＳといった不純物の粒界濃度を低減することにより、耐食性を高めることができる、と記載している。
しかしながら、本発明者らが検討した結果、Ｃｕ及びＳｂを含有し、硫酸腐食環境での使用を前提とした上記化学組成の継目無鋼管では、フェライト結晶粒をむしろ粗粒にした方が、耐硫酸腐食性が高まることを初めて見い出した。
図１は、５０質量％の硫酸溶液に鋼材を６時間浸漬した場合の、鋼材のフェライト結晶粒度番号と、腐食速度（ｍｇ／（ｃｍ２／ｈ））との関係を示す図である。図２は、５０質量％の硫酸溶液に鋼材を２４時間浸漬した場合の、鋼材のフェライト結晶粒度番号と、腐食速度（ｍｇ／（ｃｍ２／ｈ））との関係を示す図である。図３は、５０質量％の硫酸溶液に鋼材を４８時間浸漬した場合の、鋼材のフェライト結晶粒度番号と、腐食速度（ｍｇ／（ｃｍ２／ｈ））との関係を示す図である。
図１〜図３を参照して、上述の化学組成を有し、ミクロ組織におけるフェライト面積率が９０．０％以上であり、引張強度が３８０ＭＰａ以上、降伏強度が２３０ＭＰａ以上の継目無鋼管において、フェライト結晶粒度番号が８．０以下であれば（図１〜図３中の試験番号４及び５）、フェライト結晶粒度番号が８．０を超える場合（図１〜図３中の試験番号１〜３）と比較して、腐食速度が抑えられ、優れた耐硫酸腐食性が得られる。そして、フェライト結晶粒度番号が６．０以下であれば（試験番号４）、フェライト結晶粒度番号が６．０超〜８．０の場合（試験番号５）と比較して、さらに腐食速度が抑えられ、さらに優れた耐硫酸腐食性が得られる。
このように、上述の化学組成を有し、ミクロ組織中のフェライト面積率が９０．０％以上であり、引張強度が３８０ＭＰａ以上、降伏強度が２３０ＭＰａ以上の継目無鋼管では、硫酸腐食環境においては、フェライト結晶粒度番号を粗粒にした方が、耐硫酸腐食性を高めることができる。この理由については定かではないが、次の理由が推定される。フェライト結晶粒が微細化された場合、結晶粒界が増大する。この場合、偏析元素であるＳｂが粒界に偏析し、粒界に分散される。その結果、耐硫酸腐食性に影響するＣｕが存在するサイトが主として結晶粒内であるのに対して、同じく耐硫酸腐食性に影響するＳｂが存在するサイトが主として結晶粒界となってしまう。そのため、Ｃｕ及びＳｂの複合効果が得られにくくなる。
一方、フェライト結晶粒が粗粒である場合、結晶粒界は少なくなる。この場合、Ｓｂの存在するサイトは結晶粒界だけでなく、結晶粒内もＳｂの存在するサイトになりやすい。その結果、Ｃｕ及びＳｂの複合効果が発揮しやすく、耐硫酸腐食性が高まると考えられる。
この推定は必ずしも正しいとは限らない。しかしながら、仮に、上述の推定と異なるメカニズムが作用しているとしても、上述の化学組成を有し、ミクロ組織におけるフェライト面積率が９０．０％以上であり、引張強度が３８０ＭＰａ以上、降伏強度が２３０ＭＰａ以上の継目無鋼管において、フェライト結晶粒度番号が８．０以下であれば、フェライト結晶粒度番号が８．０を超える場合と比較して、腐食速度が抑えられ、優れた耐硫酸腐食性が得られることは、後述の実施例でも証明されている。
以上のとおり、本発明者らは従来の技術思想とは異なる技術思想により、本実施形態の継目無鋼管を完成させた。以上の知見に基づいて完成した本実施形態の継目無鋼管は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０６％以下、Ｓｉ：０．５５％以下、Ｍｎ：０．７０〜１．４０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｃｕ：０．２５〜０．４５％、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．２０％以下、Ｓｂ：０．０５〜０．１５％、及び、残部がＦｅ及び不純物、からなり、フェライトの面積率が９０．０％以上であり、肉厚中央部でのフェライトの結晶粒度番号が８．０以下であり、引張強度が３８０ＭＰａ以上であり、降伏強度が２３０ＭＰａ以上である。
本実施形態の継目無鋼管の化学組成はさらに、Ｎｂ：０．１００％以下、Ｔａ：０．１００％以下、Ｖ：０．１００％以下、Ｔｉ：０．１００％以下、及び、Ｗ：１．００％以下、からなる群から選択される１元素又は２元素以上を含有してもよい。
本実施形態の継目無鋼管の化学組成はさらに、Ｃａ：０．０１００％以下、Ｍｇ：０．０１００％以下、希土類元素：０．０１００％以下、及び、Ｂ：０．００５０％以下、からなる群から選択される１元素又は２元素以上を含有してもよい。
本実施形態の継目無鋼管の化学組成はさらに、Ｓｎ：０．３０％以下、及び、Ｐｂ：０．３０％以下、からなる群から選択される１元素又は２元素を含有してもよい。
本実施形態の継目無鋼管の化学組成はさらに、Ｓｅ：０．１００％以下、Ｔｅ：０．１００％以下、Ｂｉ：０．１００％以下、からなる群から選択される１元素又は２元素以上を含有してもよい。
本実施形態の継目無鋼管の化学組成はさらに、Ａｇ：０．５００％以下、及び、Ｐｄ：０．１００％以下、からなる群から選択される１元素又は２元素を含有してもよい。
本実施形態の継目無鋼管は、肉厚中央部でのフェライトの結晶粒度番号が６．０以下であってもよい。
この場合、耐硫酸腐食性がさらに高まる。
以下、本実施形態の継目無鋼管について詳述する。元素に関する「％」は、特に断りがない限り、質量％を意味する。
［化学組成］
本実施形態の継目無鋼管の化学組成は、次の元素を含有する。
本実施形態の継目無鋼管の化学組成は、次の元素を含有する。
Ｃ：０．０６％以下
炭素（Ｃ）は、不可避に含有される。つまり、Ｃ含有量は０％超である。Ｃは、鋼材の強度を高める。Ｃが少しでも含有されれば、この効果がある程度得られる。しかしながら、Ｃ含有量が０．０６％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐硫酸腐食性が低下する。したがって、Ｃ含有量は０．０６％以下である。Ｃ含有量の過剰な低減は製造コストを引き上げる。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｃ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。鋼材の強度をより有効に高める場合、Ｃ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．０１％である。Ｃ含有量の好ましい上限は０．０５５％であり、さらに好ましくは０．０５％である。
炭素（Ｃ）は、不可避に含有される。つまり、Ｃ含有量は０％超である。Ｃは、鋼材の強度を高める。Ｃが少しでも含有されれば、この効果がある程度得られる。しかしながら、Ｃ含有量が０．０６％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐硫酸腐食性が低下する。したがって、Ｃ含有量は０．０６％以下である。Ｃ含有量の過剰な低減は製造コストを引き上げる。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｃ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。鋼材の強度をより有効に高める場合、Ｃ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．０１％である。Ｃ含有量の好ましい上限は０．０５５％であり、さらに好ましくは０．０５％である。
Ｓｉ：０．５５％以下
シリコン（Ｓｉ）は不可避に含有される。つまり、Ｓｉ含有量は０％超である。Ｓｉは鋼を脱酸する。Ｓｉはさらに、フェライトに固溶して鋼材の強度を高める。Ｓｉが少しでも含有されれば、この効果がある程度得られる。しかしながら、Ｓｉ含有量が０．５５％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の溶接性及び靭性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．５５％以下である。Ｓｉ含有量の過剰な低減は製造コストを引き上げる。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。鋼材の強度をより有効に高める場合、Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％である。Ｓｉ含有量の好ましい上限は０．５０％であり、さらに好ましくは０．４５％である。
シリコン（Ｓｉ）は不可避に含有される。つまり、Ｓｉ含有量は０％超である。Ｓｉは鋼を脱酸する。Ｓｉはさらに、フェライトに固溶して鋼材の強度を高める。Ｓｉが少しでも含有されれば、この効果がある程度得られる。しかしながら、Ｓｉ含有量が０．５５％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の溶接性及び靭性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．５５％以下である。Ｓｉ含有量の過剰な低減は製造コストを引き上げる。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。鋼材の強度をより有効に高める場合、Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％である。Ｓｉ含有量の好ましい上限は０．５０％であり、さらに好ましくは０．４５％である。
Ｍｎ：０．７０〜１．４０％
マンガン（Ｍｎ）は、鋼材の強度を高める。Ｍｎ含有量が０．７０％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、十分な強度が得られない。一方、Ｍｎ含有量が１．４０％を超えれば、鋼材の靭性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は０．７０〜１．４０％である。Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．８０％であり、さらに好ましくは０．９０％である。Ｍｎ含有量の好ましい上限は１．３５％であり、さらに好ましくは、１．３０％であり、さらに好ましくは、１．２５％である。
マンガン（Ｍｎ）は、鋼材の強度を高める。Ｍｎ含有量が０．７０％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、十分な強度が得られない。一方、Ｍｎ含有量が１．４０％を超えれば、鋼材の靭性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は０．７０〜１．４０％である。Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．８０％であり、さらに好ましくは０．９０％である。Ｍｎ含有量の好ましい上限は１．３５％であり、さらに好ましくは、１．３０％であり、さらに好ましくは、１．２５％である。
Ｐ：０．０２０％以下
燐（Ｐ）は不可避に含有される不純物である。つまり、Ｐ含有量は０％超である。Ｐは、粒界に偏析して、鋼材の耐硫酸腐食性を低下する。Ｐ含有量が０．０２０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、十分な耐硫酸腐食性が得られない。したがって、Ｐ含有量は、０．０２０％以下である。Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｐ含有量の過剰な低減は、製造コストを引き上げる。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｐ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．００１％である。
燐（Ｐ）は不可避に含有される不純物である。つまり、Ｐ含有量は０％超である。Ｐは、粒界に偏析して、鋼材の耐硫酸腐食性を低下する。Ｐ含有量が０．０２０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、十分な耐硫酸腐食性が得られない。したがって、Ｐ含有量は、０．０２０％以下である。Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｐ含有量の過剰な低減は、製造コストを引き上げる。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｐ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．００１％である。
Ｓ：０．０２０％以下
硫黄（Ｓ）は不可避に含有される不純物である。つまり、Ｓ含有量は０％超である。Ｓは、鋼材の熱間加工性を低下する。Ｓ含有量が０．０２０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、十分な熱間加工性が得られない。したがって、Ｓ含有量は０．０２０％以下である。Ｓ含有量の過剰な低減は、製造コストを引き上げる。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｓ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。Ｓ以外の他の元素が本実施形態の範囲内である場合、Ｓは耐硫酸腐食性を高めることができる。したがって、Ｓ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００５％である。Ｓ含有量の好ましい上限は０．０１８％であり、さらに好ましくは０．０１６％である。
硫黄（Ｓ）は不可避に含有される不純物である。つまり、Ｓ含有量は０％超である。Ｓは、鋼材の熱間加工性を低下する。Ｓ含有量が０．０２０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、十分な熱間加工性が得られない。したがって、Ｓ含有量は０．０２０％以下である。Ｓ含有量の過剰な低減は、製造コストを引き上げる。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｓ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。Ｓ以外の他の元素が本実施形態の範囲内である場合、Ｓは耐硫酸腐食性を高めることができる。したがって、Ｓ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００５％である。Ｓ含有量の好ましい上限は０．０１８％であり、さらに好ましくは０．０１６％である。
Ｃｕ：０．２５〜０．４５％
銅（Ｃｕ）は、鋼材の耐硫酸腐食性を高める。Ｃｕ含有量が０．２５％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、十分な耐硫酸腐食性が得られない。一方、Ｃｕ含有量が０．４５％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の溶接性及び熱間加工性が低下する。したがって、Ｃｕ含有量は０．２５〜０．４５％である。Ｃｕ含有量の好ましい下限は０．２６％であり、さらに好ましくは０．２７％である。Ｃｕ含有量の好ましい上限は０．４０％であり、さらに好ましくは０．３８％であり、さらに好ましくは０．３６％である。
銅（Ｃｕ）は、鋼材の耐硫酸腐食性を高める。Ｃｕ含有量が０．２５％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、十分な耐硫酸腐食性が得られない。一方、Ｃｕ含有量が０．４５％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の溶接性及び熱間加工性が低下する。したがって、Ｃｕ含有量は０．２５〜０．４５％である。Ｃｕ含有量の好ましい下限は０．２６％であり、さらに好ましくは０．２７％である。Ｃｕ含有量の好ましい上限は０．４０％であり、さらに好ましくは０．３８％であり、さらに好ましくは０．３６％である。
Ｎｉ：０．５０％以下
ニッケル（Ｎｉ）は、不可避に含有される。つまり、Ｎｉ含有量は０％超である。Ｎｉは、鋼材の耐塩酸腐食性を高める。Ｎｉが少しでも含有されていれば、この効果がある程度得られる。しかしながら、Ｎｉ含有量が０．５０％を超えれば、鋼材の溶接性及び熱間加工性が低下する。したがって、Ｎｉ含有量は０．５０％以下である。Ｎｉ含有量の過剰な低減は、製造コストを引き上げる。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｎｉ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％である。耐塩酸腐食性をさらに有効に高めることを考慮すれば、Ｎｉ含有量の好ましい下限は０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％である。Ｎｉ含有量の好ましい上限は０．４４％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．３５％である。
ニッケル（Ｎｉ）は、不可避に含有される。つまり、Ｎｉ含有量は０％超である。Ｎｉは、鋼材の耐塩酸腐食性を高める。Ｎｉが少しでも含有されていれば、この効果がある程度得られる。しかしながら、Ｎｉ含有量が０．５０％を超えれば、鋼材の溶接性及び熱間加工性が低下する。したがって、Ｎｉ含有量は０．５０％以下である。Ｎｉ含有量の過剰な低減は、製造コストを引き上げる。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｎｉ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％である。耐塩酸腐食性をさらに有効に高めることを考慮すれば、Ｎｉ含有量の好ましい下限は０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％である。Ｎｉ含有量の好ましい上限は０．４４％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．３５％である。
Ｍｏ：０．２０％以下
モリブデン（Ｍｏ）は不可避に含有される。つまり、Ｍｏ含有量は０％超である。Ｍｏは鋼材の耐硫酸腐食性を高める。Ｍｏが少しでも含有されれば、この効果がある程度得られる。一方、Ｍｏ含有量が０．２０％を超えれば、鋼材の耐食性が低下する。したがって、Ｍｏ含有量は０．２０％以下である。Ｍｏ含有量の過剰な低減は、製造コストを引き上げる。したがって、Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００５％である。耐硫酸腐食性をさらに高める場合、Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０３％である。Ｍｏ含有量の好ましい上限は０．１９％であり、さらに好ましくは０．１８％であり、さらに好ましくは０．１７％である。
モリブデン（Ｍｏ）は不可避に含有される。つまり、Ｍｏ含有量は０％超である。Ｍｏは鋼材の耐硫酸腐食性を高める。Ｍｏが少しでも含有されれば、この効果がある程度得られる。一方、Ｍｏ含有量が０．２０％を超えれば、鋼材の耐食性が低下する。したがって、Ｍｏ含有量は０．２０％以下である。Ｍｏ含有量の過剰な低減は、製造コストを引き上げる。したがって、Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００５％である。耐硫酸腐食性をさらに高める場合、Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０３％である。Ｍｏ含有量の好ましい上限は０．１９％であり、さらに好ましくは０．１８％であり、さらに好ましくは０．１７％である。
Ｓｂ：０．０５〜０．１５％
アンチモン（Ｓｂ）は、鋼材の耐硫酸腐食性を高める。Ｓｂ含有量が０．０５％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、十分な耐硫酸腐食性が得られない。一方、Ｓｂ含有量が０．１５％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性及び溶接性が低下する。したがって、Ｓｂ含有量は０．０５〜０．１５％である。Ｓｂ含有量の好ましい下限は０．０６％であり、さらに好ましくは０．０７％であり、さらに好ましくは０．０８％である。Ｓｂ含有量の好ましい上限は０．１４％であり、さらに好ましくは０．１３％である。
アンチモン（Ｓｂ）は、鋼材の耐硫酸腐食性を高める。Ｓｂ含有量が０．０５％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、十分な耐硫酸腐食性が得られない。一方、Ｓｂ含有量が０．１５％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性及び溶接性が低下する。したがって、Ｓｂ含有量は０．０５〜０．１５％である。Ｓｂ含有量の好ましい下限は０．０６％であり、さらに好ましくは０．０７％であり、さらに好ましくは０．０８％である。Ｓｂ含有量の好ましい上限は０．１４％であり、さらに好ましくは０．１３％である。
本実施形態による継目無鋼管の化学組成の残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。ここで、不純物とは、本実施形態の継目無鋼管を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は、製造環境などから混入されるものであって、本実施形態の継目無鋼管に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
［任意元素について］
本実施形態の継目無鋼管の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｎｂ：０．１００％以下、Ｔａ：０．１００％以下、Ｖ：０．１００％以下、Ｔｉ：０．１００％以下、及び、Ｗ：１．００％以下、からなる群から選択される１元素又は２元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも、鋼材の高温強度を高める。
本実施形態の継目無鋼管の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｎｂ：０．１００％以下、Ｔａ：０．１００％以下、Ｖ：０．１００％以下、Ｔｉ：０．１００％以下、及び、Ｗ：１．００％以下、からなる群から選択される１元素又は２元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも、鋼材の高温強度を高める。
Ｎｂ：０．１００％以下
ニオブ（Ｎｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｎｂ含有量は０％であってもよい。Ｎｂが含有される場合、Ｎｂは鋼中において炭化物又は炭窒化物を生成し、継目無鋼管の高温強度を高める。Ｎｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｎｂ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｎｂ含有量は０．１００％以下である。Ｎｂ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｎｂ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％である。
ニオブ（Ｎｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｎｂ含有量は０％であってもよい。Ｎｂが含有される場合、Ｎｂは鋼中において炭化物又は炭窒化物を生成し、継目無鋼管の高温強度を高める。Ｎｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｎｂ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｎｂ含有量は０．１００％以下である。Ｎｂ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｎｂ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％である。
Ｔａ：０．１００％以下
タンタル（Ｔａ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｔａ含有量は０％であってもよい。Ｔａが含有される場合、Ｔａは鋼中において炭化物又は炭窒化物を生成し、継目無鋼管の高温強度を高める。Ｔａが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｔａ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｔａ含有量は０．１００％以下である。Ｔａ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｔａ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％である。
タンタル（Ｔａ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｔａ含有量は０％であってもよい。Ｔａが含有される場合、Ｔａは鋼中において炭化物又は炭窒化物を生成し、継目無鋼管の高温強度を高める。Ｔａが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｔａ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｔａ含有量は０．１００％以下である。Ｔａ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｔａ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％である。
Ｖ：０．１００％以下
バナジウム（Ｖ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｖ含有量は０％であってもよい。Ｖが含有される場合、Ｖは鋼中において炭化物又は炭窒化物を生成し、継目無鋼管の高温強度を高める。Ｖが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｖ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｖ含有量は０．１００％以下である。Ｖ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｖ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％である。
バナジウム（Ｖ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｖ含有量は０％であってもよい。Ｖが含有される場合、Ｖは鋼中において炭化物又は炭窒化物を生成し、継目無鋼管の高温強度を高める。Ｖが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｖ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｖ含有量は０．１００％以下である。Ｖ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｖ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％である。
Ｔｉ：０．１００％以下
チタン（Ｔｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｔｉ含有量は０％であってもよい。Ｔｉが含有される場合、Ｔｉは鋼中において炭化物又は炭窒化物を生成し、継目無鋼管の高温強度を高める。Ｔｉが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｔｉ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｔｉ含有量は０．１００％以下である。Ｔｉ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％である。
チタン（Ｔｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｔｉ含有量は０％であってもよい。Ｔｉが含有される場合、Ｔｉは鋼中において炭化物又は炭窒化物を生成し、継目無鋼管の高温強度を高める。Ｔｉが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｔｉ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｔｉ含有量は０．１００％以下である。Ｔｉ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％である。
Ｗ：１．００％以下
タングステン（Ｗ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｗ含有量は０％であってもよい。Ｗが含有される場合、Ｗは継目無鋼管の高温強度を高める。Ｗが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｗ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｗ含有量は１．００％以下である。Ｗ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％である。Ｗ含有量の好ましい上限は０．９０％であり、さらに好ましくは０．８０％である。
タングステン（Ｗ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｗ含有量は０％であってもよい。Ｗが含有される場合、Ｗは継目無鋼管の高温強度を高める。Ｗが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｗ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｗ含有量は１．００％以下である。Ｗ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％である。Ｗ含有量の好ましい上限は０．９０％であり、さらに好ましくは０．８０％である。
本実施形態の継目無鋼管の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｃａ：０．０１００％以下、Ｍｇ：０．０１００％以下、希土類元素：０．０１００％以下、及び、Ｂ：０．００５０％以下、からなる群から選択される１元素又は２元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも、鋼材の清浄性を高める。
Ｃａ：０．０１００％以下
カルシウム（Ｃａ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃａ含有量は０％であってもよい。Ｃａが含有される場合、耐硫酸腐食性の低下を抑制しつつ、鋼材の清浄性を高める。Ｃａが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｃａ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｃａ含有量は０．０１００％以下である。Ｃａ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．００１０％である。Ｃａ含有量の好ましい上限は０．００９０％であり、さらに好ましくは０．００８０％である。
カルシウム（Ｃａ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃａ含有量は０％であってもよい。Ｃａが含有される場合、耐硫酸腐食性の低下を抑制しつつ、鋼材の清浄性を高める。Ｃａが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｃａ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｃａ含有量は０．０１００％以下である。Ｃａ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．００１０％である。Ｃａ含有量の好ましい上限は０．００９０％であり、さらに好ましくは０．００８０％である。
Ｍｇ：０．０１００％以下
マグネシウム（Ｍｇ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｍｇ含有量は０％であってもよい。Ｍｇが含有される場合、耐硫酸腐食性の低下を抑制しつつ、鋼材の清浄性を高める。Ｍｇが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｍｇ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｍｇ含有量は０．０１００％以下である。Ｍｇ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．００１０％である。Ｍｇ含有量の好ましい上限は０．００９０％であり、さらに好ましくは０．００８０％である。
マグネシウム（Ｍｇ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｍｇ含有量は０％であってもよい。Ｍｇが含有される場合、耐硫酸腐食性の低下を抑制しつつ、鋼材の清浄性を高める。Ｍｇが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｍｇ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｍｇ含有量は０．０１００％以下である。Ｍｇ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．００１０％である。Ｍｇ含有量の好ましい上限は０．００９０％であり、さらに好ましくは０．００８０％である。
希土類元素（ＲＥＭ）：０．０１００％以下
希土類元素（ＲＥＭ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、ＲＥＭ含有量は０％であってもよい。ＲＥＭが含有される場合、耐硫酸腐食性の低下を抑制しつつ、鋼材の清浄性を高める。ＲＥＭが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、ＲＥＭ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、ＲＥＭ含有量は０．０１００％以下である。ＲＥＭ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．００１０％である。ＲＥＭ含有量の好ましい上限は０．００９０％であり、さらに好ましくは０．００８０％である。
希土類元素（ＲＥＭ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、ＲＥＭ含有量は０％であってもよい。ＲＥＭが含有される場合、耐硫酸腐食性の低下を抑制しつつ、鋼材の清浄性を高める。ＲＥＭが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、ＲＥＭ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、ＲＥＭ含有量は０．０１００％以下である。ＲＥＭ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．００１０％である。ＲＥＭ含有量の好ましい上限は０．００９０％であり、さらに好ましくは０．００８０％である。
本明細書におけるＲＥＭとは、原子番号３９番のイットリウム（Ｙ）、ランタノイドである原子番号５７番のランタン（Ｌａ）〜原子番号７１番のルテチウム（Ｌｕ）及び、アクチノイドである原子番号８９番のアクチニウム（Ａｃ）〜１０３番のローレンシウム（Ｌｒ）からなる群から選択される１種以上の元素である。また、本明細書におけるＲＥＭ含有量とは、これら元素の合計含有量である。
Ｂ：０．００５０％以下
ボロン（Ｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｂ含有量は０％であってもよい。Ｂが含有される場合、耐硫酸腐食性の低下を抑制しつつ、鋼材の清浄性を高める。Ｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｂ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｂ含有量は０．００５０％以下である。Ｂ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．００１０％である。ＲＥＭ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００３０％である。
ボロン（Ｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｂ含有量は０％であってもよい。Ｂが含有される場合、耐硫酸腐食性の低下を抑制しつつ、鋼材の清浄性を高める。Ｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｂ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Ｂ含有量は０．００５０％以下である。Ｂ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．００１０％である。ＲＥＭ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００３０％である。
本実施形態の継目無鋼管の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｓｎ：０．３０％以下、及び、Ｐｂ：０．３０％以下、からなる群から選択される１元素又は２元素を含有してもよい。これらの元素はいずれも、鋼材の被削性を高める。
Ｓｎ：０．３０％以下
錫（Ｓｎ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｓｎ含有量は０％であってもよい。Ｓｎが含有される場合、鋼材の被削性が高まる。Ｓｎが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｓｎ含有量が高すぎれば、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｓｎ含有量は０．３０％以下である。Ｓｎ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．１０％である。Ｓｎ含有量の好ましい上限は０．２５％であり、さらに好ましくは０．２０％である。
錫（Ｓｎ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｓｎ含有量は０％であってもよい。Ｓｎが含有される場合、鋼材の被削性が高まる。Ｓｎが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｓｎ含有量が高すぎれば、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｓｎ含有量は０．３０％以下である。Ｓｎ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．１０％である。Ｓｎ含有量の好ましい上限は０．２５％であり、さらに好ましくは０．２０％である。
Ｐｂ：０．３０％以下
鉛（Ｐｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｐｂ含有量は０％であってもよい。Ｐｂが含有される場合、鋼材の被削性が高まる。Ｐｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｐｂ含有量が高すぎれば、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｐｂ含有量は０．３０％以下である。Ｐｂ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．１０％である。Ｐｂ含有量の好ましい上限は０．２５％であり、さらに好ましくは０．２０％である。
鉛（Ｐｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｐｂ含有量は０％であってもよい。Ｐｂが含有される場合、鋼材の被削性が高まる。Ｐｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｐｂ含有量が高すぎれば、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｐｂ含有量は０．３０％以下である。Ｐｂ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．１０％である。Ｐｂ含有量の好ましい上限は０．２５％であり、さらに好ましくは０．２０％である。
本実施形態の継目無鋼管の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｓｅ：０．１００％以下、Ｔｅ：０．１００％以下、Ｂｉ：０．１００％以下、からなる群から選択される１元素又は２元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも、鋼材の耐酸性を高める。
Ｓｅ：０．１００％以下
セレン（Ｓｅ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｓｅ含有量は０％であってもよい。Ｓｅが含有される場合、鋼材の耐酸性が高まる。Ｓｅが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｓｅ含有量が高すぎれば、鋼材の製造性が低下して、製造コストが高くなる。したがって、Ｓｅ含有量は０．１００％以下である。Ｓｅ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｓｅ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％であり、さらに好ましくは０．０７０％である。
セレン（Ｓｅ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｓｅ含有量は０％であってもよい。Ｓｅが含有される場合、鋼材の耐酸性が高まる。Ｓｅが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｓｅ含有量が高すぎれば、鋼材の製造性が低下して、製造コストが高くなる。したがって、Ｓｅ含有量は０．１００％以下である。Ｓｅ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｓｅ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％であり、さらに好ましくは０．０７０％である。
Ｔｅ：０．１００％以下
テルル（Ｔｅ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｔｅ含有量は０％であってもよい。Ｔｅが含有される場合、鋼材の耐酸性が高まる。Ｔｅが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｔｅ含有量が高すぎれば、鋼材の製造性が低下して、製造コストが高くなる。したがって、Ｔｅ含有量は０．１００％以下である。Ｔｅ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｔｅ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％であり、さらに好ましくは０．０７０％である。
テルル（Ｔｅ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｔｅ含有量は０％であってもよい。Ｔｅが含有される場合、鋼材の耐酸性が高まる。Ｔｅが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｔｅ含有量が高すぎれば、鋼材の製造性が低下して、製造コストが高くなる。したがって、Ｔｅ含有量は０．１００％以下である。Ｔｅ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｔｅ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％であり、さらに好ましくは０．０７０％である。
Ｂｉ：０．１００％以下
ビスマス（Ｂｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｂｉ含有量は０％であってもよい。Ｂｉが含有される場合、鋼材の耐酸性が高まる。Ｂｉが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｂｉ含有量が高すぎれば、鋼材の製造性が低下して、製造コストが高くなる。したがって、Ｂｉ含有量は０．１００％以下である。Ｂｉ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｂｉ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％であり、さらに好ましくは０．０７０％である。
ビスマス（Ｂｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｂｉ含有量は０％であってもよい。Ｂｉが含有される場合、鋼材の耐酸性が高まる。Ｂｉが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｂｉ含有量が高すぎれば、鋼材の製造性が低下して、製造コストが高くなる。したがって、Ｂｉ含有量は０．１００％以下である。Ｂｉ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｂｉ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％であり、さらに好ましくは０．０７０％である。
本実施形態の継目無鋼管の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ａｇ：０．５００％以下、及び、Ｐｄ：０．１００％以下、からなる群から選択される１元素又は２元素を含有してもよい。これらの元素はいずれも、高温下での耐硫酸腐食性を高める。
Ａｇ：０．５００％以下
銀（Ａｇ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ａｇ含有量は０％であってもよい。Ａｇが含有される場合、高温下での鋼材の耐硫酸腐食性が高まる。Ａｇが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ａｇ含有量が高すぎれば、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Ａｇ含有量は０．５００％以下である。Ａｇ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ａｇ含有量の好ましい上限は０．４００％であり、さらに好ましくは０．２５０％であり、さらに好ましくは０．１００％である。
銀（Ａｇ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ａｇ含有量は０％であってもよい。Ａｇが含有される場合、高温下での鋼材の耐硫酸腐食性が高まる。Ａｇが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ａｇ含有量が高すぎれば、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Ａｇ含有量は０．５００％以下である。Ａｇ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ａｇ含有量の好ましい上限は０．４００％であり、さらに好ましくは０．２５０％であり、さらに好ましくは０．１００％である。
Ｐｄ：０．１００％以下
パラジウム（Ｐｄ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｐｄ含有量は０％であってもよい。Ｐｄが含有される場合、高温下での鋼材の耐硫酸腐食性が高まる。Ｐｄが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｐｄ含有量が高すぎれば、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｐｄ含有量は０．１００％以下である。Ｐｄ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｐｄ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％であり、さらに好ましくは０．０７０％である。
パラジウム（Ｐｄ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｐｄ含有量は０％であってもよい。Ｐｄが含有される場合、高温下での鋼材の耐硫酸腐食性が高まる。Ｐｄが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｐｄ含有量が高すぎれば、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｐｄ含有量は０．１００％以下である。Ｐｄ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｐｄ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％であり、さらに好ましくは０．０７０％である。
［ミクロ組織］
本実施形態の継目無鋼管のミクロ組織では、フェライトの面積率が９０．０％以上である。ミクロ組織において、フェライト以外の残部は、パーライトである。つまり、本実施形態の継目無鋼管のミクロ組織（マトリックス（母相））は、フェライト及びパーライトからなる組織である。本実施形態の継目無鋼管のミクロ組織において、フェライトの面積率が９０．０％未満であれば、応力腐食割れが発生しやすくなる。フェライト面積率が９０．０％以上であれば、応力腐食割れが発生しにくくなる。したがって、フェライトの面積率は９０．０％以上である。フェライト面積率の好ましい下限は９２．０％であり、さらに好ましくは９５．０％である。
本実施形態の継目無鋼管のミクロ組織では、フェライトの面積率が９０．０％以上である。ミクロ組織において、フェライト以外の残部は、パーライトである。つまり、本実施形態の継目無鋼管のミクロ組織（マトリックス（母相））は、フェライト及びパーライトからなる組織である。本実施形態の継目無鋼管のミクロ組織において、フェライトの面積率が９０．０％未満であれば、応力腐食割れが発生しやすくなる。フェライト面積率が９０．０％以上であれば、応力腐食割れが発生しにくくなる。したがって、フェライトの面積率は９０．０％以上である。フェライト面積率の好ましい下限は９２．０％であり、さらに好ましくは９５．０％である。
フェライトの面積率は次の方法で測定する。継目無鋼管の肉厚中央部からサンプルを採取する。サンプルの大きさは特に限定されず、後述のミクロ組織用の観察視野が確保できればよい。サンプルの表面のうち、継目無鋼管の長手方向に垂直な断面を観察面とする。観察面に対して鏡面研磨を実施する。鏡面研磨後のサンプルを、ナイタール腐食液に浸漬して、エッチングによる組織現出を行う。エッチングした観察面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて、二次電子像にて観察する。１視野あたり４００μｍ２程度（倍率５０００倍）とし、５視野観察する。各視野において、コントラストから相（フェライト、パーライト等）を特定する。各視野で特定されたフェライトの面積率（合計５視野）の算術平均値を、フェライトの面積率（％）と定義する。
［フェライトの結晶粒度番号］
本実施形態の継目無鋼管ではさらに、肉厚中央部でのフェライトの結晶粒度番号が８．０以下である。ここで、本明細書における結晶粒度番号は、ＪＩＳ Ｇ０５５１（２０１３）に準拠した結晶粒度番号を意味する。
本実施形態の継目無鋼管ではさらに、肉厚中央部でのフェライトの結晶粒度番号が８．０以下である。ここで、本明細書における結晶粒度番号は、ＪＩＳ Ｇ０５５１（２０１３）に準拠した結晶粒度番号を意味する。
肉厚中央部でのフェライトの結晶粒度番号が８．０を超える場合、フェライト結晶粒が細粒すぎる。この場合、上述の化学組成を有し、ミクロ組織中のフェライト面積率が９０．０％以上であり、引張強度が３８０ＭＰａ以上であり、降伏強度が２３０ＭＰａ以上であっても、十分な耐硫酸腐食性が得られない。この理由として、次の理由が推定される。フェライト結晶粒が微細化された場合、結晶粒界が増大する。この場合、偏析元素であるＳｂが粒界に偏析し、粒界に分散される。その結果、耐硫酸腐食性に影響するＣｕが存在するサイトが主として結晶粒内であるのに対して、同じく耐硫酸腐食性に影響するＳｂが存在するサイトが主として結晶粒界となってしまう。そのため、Ｃｕ及びＳｂの複合効果が得られにくくなり、Ｃｕ及びＳｂを含有する皮膜が十分に生成しない。その結果、十分な耐硫酸腐食性が得られないと考えられる。
一方、肉厚中央部でのフェライトの結晶粒度番号が８．０以下であれば、フェライト結晶粒が十分に粗粒となっている。そのため、十分な耐硫酸腐食性が得られる。フェライト結晶粒が粗粒である場合、結晶粒界は少なくなる。この場合、Ｓｂの存在するサイトは結晶粒界だけでなく、結晶粒内もＳｂの存在するサイトになりやすい。その結果、Ｃｕ及びＳｂの複合効果が発揮しやすく、Ｃｕ及びＳｂを含有する皮膜が生成しやすい。そのため、耐硫酸腐食性が高まると考えられる。フェライトの結晶粒度番号の好ましい上限は７．５であり、さらに好ましくは７．０であり、さらに好ましくは６．５であり、さらに好ましくは６．０であり、さらに好ましくは５．５である。フェライト結晶粒度番号の好ましい下限は２．５であり、さらに好ましくは３．０であり、さらに好ましくは４．０である。
継目無鋼管の肉厚中央部のフェライト結晶粒度番号は、次の方法で測定する。継目無鋼管の肉厚中央部から、サンプルを採取する。採取されたサンプルを樹脂埋めして、サンプルの表面を研磨する。研磨されるサンプルの表面（観察面）は、継目無鋼管の長手方向に垂直な断面とする。樹脂埋めされたサンプルの観察面を研磨した後、サンプルをナイタール腐食液に浸漬して、表面のフェライトの結晶粒界を現出させる。腐食された観察面の任意の５視野において、各視野のフェライトの結晶粒度番号を求める。各視野の面積は、たとえば、０．０６６ｍｍ２である。ＪＩＳ Ｇ０５５１（２０１３）の７．２に規定された結晶粒度標準図との比較により、各視野における結晶粒度番号を評価する。５視野で評価した粒度番号の算術平均値を、フェライト結晶粒の結晶粒度番号と定義する。
［引張強度及び降伏強度］
本実施形態の継目無鋼管の引張強度は、３８０ＭＰａ以上であり、降伏強度は２３０ＭＰａ以上である。引張強度が３８０ＭＰａ未満、又は、降伏強度が２３０ＭＰａ未満であれば、火力ボイラー用途及びガス化溶融炉等の排煙設備に代表される、硫酸腐食環境用途の継目無鋼管として適さない。引張強度が３８０ＭＰａ以上であり、かつ、降伏強度が２３０ＭＰａ以上であれば、上述の排煙設備に代表される硫酸腐食環境用途の継目無鋼管として十分な強度を有する。引張強度の好ましい下限は３９０ＭＰａであり、さらに好ましくは４００ＭＰａである。引張強度の好ましい上限は特に限定されないが、たとえば、６００ＭＰａであり、５８０ＭＰａであってもよい。降伏強度の好ましい下限は２４０ＭＰａであり、さらに好ましくは２５０ＭＰａである。降伏強度の上限は特に限定されないが、たとえば、４５０ＭＰａであり、４４０ＭＰａであってもよい。
本実施形態の継目無鋼管の引張強度は、３８０ＭＰａ以上であり、降伏強度は２３０ＭＰａ以上である。引張強度が３８０ＭＰａ未満、又は、降伏強度が２３０ＭＰａ未満であれば、火力ボイラー用途及びガス化溶融炉等の排煙設備に代表される、硫酸腐食環境用途の継目無鋼管として適さない。引張強度が３８０ＭＰａ以上であり、かつ、降伏強度が２３０ＭＰａ以上であれば、上述の排煙設備に代表される硫酸腐食環境用途の継目無鋼管として十分な強度を有する。引張強度の好ましい下限は３９０ＭＰａであり、さらに好ましくは４００ＭＰａである。引張強度の好ましい上限は特に限定されないが、たとえば、６００ＭＰａであり、５８０ＭＰａであってもよい。降伏強度の好ましい下限は２４０ＭＰａであり、さらに好ましくは２５０ＭＰａである。降伏強度の上限は特に限定されないが、たとえば、４５０ＭＰａであり、４４０ＭＰａであってもよい。
引張強度及び降伏強度は、次の方法で測定できる。継目無鋼管の肉厚中央部から、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に準拠した円弧状試験片を採取する。試験片の平行部は、継目無鋼管の長手方向に平行とする。採取した試験片を用いて、常温（２５℃）、大気中にて、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に準拠した引張試験を実施する。引張試験により得られた応力−ひずみ曲線から、引張強度（ＭＰａ）及び降伏強度（ＭＰａ）を求める。本明細書において、降伏強度は、０．２％オフセット耐力とする。
［製造方法］
本実施形態の継目無鋼管の製造方法の一例を説明する。本実施形態の継目無鋼管の製造方法は、素材準備工程と、熱間加工工程と、熱処理工程とを備える。
本実施形態の継目無鋼管の製造方法の一例を説明する。本実施形態の継目無鋼管の製造方法は、素材準備工程と、熱間加工工程と、熱処理工程とを備える。
［素材準備工程］
素材準備工程では、上述の化学組成を有する溶鋼を用いて、鋳造法により素材を製造する。素材は、溶鋼を用いて連続鋳造法により製造されるスラブやブルームであってもよいし、連続鋳造法により製造される丸ビレットであってもよい。丸ビレットは、長手方向に垂直な断面が円形状のビレットである。また、素材は、溶鋼を用いて造塊法により製造されるインゴットであってもよい。
素材準備工程では、上述の化学組成を有する溶鋼を用いて、鋳造法により素材を製造する。素材は、溶鋼を用いて連続鋳造法により製造されるスラブやブルームであってもよいし、連続鋳造法により製造される丸ビレットであってもよい。丸ビレットは、長手方向に垂直な断面が円形状のビレットである。また、素材は、溶鋼を用いて造塊法により製造されるインゴットであってもよい。
［熱間加工工程］
熱間加工工程では、鋳造法により製造された素材に対して熱間加工を実施して、継目無鋼管を製造する。
熱間加工工程では、鋳造法により製造された素材に対して熱間加工を実施して、継目無鋼管を製造する。
たとえば、素材がブルーム、スラブ、又は、インゴットである場合、次の熱間加工を実施して継目無鋼管を製造する。はじめに、素材を加熱炉で加熱する。加熱温度は特に限定されないが、たとえば、１０００〜１３００℃である。加熱後の素材に対して、分塊圧延機を用いた分塊圧延を実施して、丸ビレットを製造する。続いて、丸ビレットに対してマンネスマン法を実施して、素管（Ｈｏｌｌｏｗ Ｓｈｅｌｌ）を製造する。具体的には、丸ビレットを加熱炉で加熱する。加熱温度は特に限定されないが、たとえば、１０００〜１３００℃である。丸ビレットを加熱炉から抽出する。抽出された丸ビレットに対して、穿孔機を用いた穿孔圧延を実施し、素管を製造する。穿孔圧延後の素管に対してさらに、マンドレルミルを用いた延伸圧延を実施してもよい。また、マンドレルミルを用いた延伸圧延後の素管に対して、サイザー又はストレッチレデューサーを用いた定径圧延（Ｓｉｚｉｎｇ）を実施してもよい。
製造された素管を冷却する。冷却方法はたとえは、放冷（空冷）である。以上の熱間加工により、継目無鋼管を製造する。
素材準備工程で準備された素材が丸ビレットである場合、上述の分塊圧延工程を省略する。つまり、準備された素材（丸ビレット）に対してマンネスマン法を実施して素管を製造する。製造された素管を冷却して、継目無鋼管とする。
本実施形態の継目無鋼管が圧延まま材（Ａｓ−Ｒｏｌｌｅｄ材）である場合、熱間加工後のフェライトの結晶粒度番号が８．０以下となり、かつ、引張強度が３８０ＭＰａ以上となり、降伏強度が２３０ＭＰａ以上となるように、熱間加工工程での減面率、及び、素材のサイズを調整する。ここで、準備された素材の長手方向に垂直な断面積をＡ０（ｍｍ２）とし、熱間加工工程後の継目無鋼管の長手方向に垂直な断面積をＡ１（ｍｍ２）と定義したとき、熱間加工工程での減面率（％）は次式で定義される。
減面率＝｛１−（Ａ１／Ａ０）｝×１００
減面率＝｛１−（Ａ１／Ａ０）｝×１００
［熱処理工程］
本実施形態の継目無鋼管の製造方法では、製管後の焼準処理は省略されてもよい。粒度番号を小さくする（つまり、粗粒にする）観点では、焼準処理を省略した方が有利である。しかしながら、機械的性質等の品質の安定性等の理由で、必要に応じて、焼準処理を実施してもよい。
本実施形態の継目無鋼管の製造方法では、製管後の焼準処理は省略されてもよい。粒度番号を小さくする（つまり、粗粒にする）観点では、焼準処理を省略した方が有利である。しかしながら、機械的性質等の品質の安定性等の理由で、必要に応じて、焼準処理を実施してもよい。
焼準処理では、熱処理温度をＡＣ３変態点以上とする。焼準処理での熱処理温度はたとえば９００℃以上であり、さらに好ましくは９００℃〜９２０℃である。上記熱処理温度での保持時間は特に限定されないが、たとえば５〜１０分である。焼準処理での熱処理温度及び保持時間により、フェライト結晶粒度番号を調整する。上記熱処理温度での保持時間が経過した後、継目無鋼管を空冷する。
以上の熱処理工程は必須の工程ではなく、継目無鋼管のフェライト結晶粒の結晶粒度番号、引張強度、又は、降伏強度の調整が必要な場合に適宜実施すればよい。
上述の製造方法により、上述の化学組成を有し、フェライト面積率が９０．０％以上となるミクロ組織を有し、肉厚中央部でのフェライトの結晶粒度番号が８．０以下であり、引張強度が３８０ＭＰａ以上であり、降伏強度が２３０ＭＰａ以上である、本実施形態の継目無鋼管を製造できる。
なお、本実施形態の継目無鋼管は、上述の化学組成を有し、フェライト面積率が９０．０％以上となるミクロ組織を有し、肉厚中央部でのフェライトの結晶粒度番号が８．０以下であり、引張強度が３８０ＭＰａ以上であり、降伏強度が２３０ＭＰａ以上であれば、他の製造方法により製造されてもよい。上述の製造方法は、本実施形態の継目無鋼管を製造する好ましい一例である。
［本実施形態の継目無鋼管の用途］
本実施形態の継目無鋼管は、硫酸露点腐食が生じる燃焼排気ガス雰囲気、つまり、硫酸腐食環境での使用に適する。より具体的には、本実施形態の継目無鋼管は、ボイラーやガス化溶融炉の排煙設備に好適である。ここでいうボイラーは、たとえば、重油、石炭等の化石燃料、液化天然ガス等のガス燃料、都市ごみ等の一般廃棄物、木工屑、繊維屑、廃油、プラスチック、排タイヤ、医療廃棄物等の産業廃棄物、及び、下水汚泥などを燃焼させる設備である。また、排煙設備はたとえば、煙道ダクト、ケーシング、熱交換器、煙突等である。
本実施形態の継目無鋼管は、硫酸露点腐食が生じる燃焼排気ガス雰囲気、つまり、硫酸腐食環境での使用に適する。より具体的には、本実施形態の継目無鋼管は、ボイラーやガス化溶融炉の排煙設備に好適である。ここでいうボイラーは、たとえば、重油、石炭等の化石燃料、液化天然ガス等のガス燃料、都市ごみ等の一般廃棄物、木工屑、繊維屑、廃油、プラスチック、排タイヤ、医療廃棄物等の産業廃棄物、及び、下水汚泥などを燃焼させる設備である。また、排煙設備はたとえば、煙道ダクト、ケーシング、熱交換器、煙突等である。
以下、実施例により本実施形態の継目無鋼管の一態様の効果をさらに具体的に説明する。実施例での条件は、本実施形態の継目無鋼管の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例である。したがって、本実施形態の継目無鋼管は、この一条件例に限定されない。
表１の化学組成を有する溶鋼を製造した。
製造された溶鋼を用いて、連続鋳造法により丸ビレットを製造した。丸ビレットを加熱炉にて１２００〜１２５０℃に加熱した。加熱された丸ビレットに対して、穿孔機を用いた穿孔圧延を実施して素管を製造した。さらに、素管に対して、マンドレルミルを用いた延伸圧延、及び、ストレッチレデューサー又はサイザーを用いた定径圧延を実施して、表２に示す外径及肉厚の継目無鋼管を製造した。
試験番号１〜５の継目無鋼管のうち、試験番号２、３及び５については、表２に示す熱処理温度（℃）、及び保持時間（分）で、焼準処理を実施した。焼準処理において、表２に示す熱処理温度で保持時間経過後、継目無鋼管を空冷した。なお、試験番号１及び４は、熱間圧延後に空冷して得られる、いわゆる圧延まま材（Ａｓ−Ｒｏｌｌｅｄ材）とした。
［評価試験］
［ミクロ組織観察試験］
各試験番号の継目無鋼管の肉厚中央部からサンプルを採取した。サンプルの表面のうち、継目無鋼管の長手方向に垂直な断面を観察面とした。観察面に対して鏡面研磨を実施した。鏡面研磨後のサンプルを、ナイタール腐食液に浸漬して、エッチングによる組織現出を行った。エッチングした観察面を、ＳＥＭを用いて、二次電子像にて観察した。１視野あたり４００μｍ２程度（倍率５０００倍）とし、５視野観察した。各視野において、コントラストから相（フェライト、パーライト）を特定した。各視野で特定されたフェライトの面積率（合計５視野）の算術平均値を、フェライトの面積率（％）と定義した。
［ミクロ組織観察試験］
各試験番号の継目無鋼管の肉厚中央部からサンプルを採取した。サンプルの表面のうち、継目無鋼管の長手方向に垂直な断面を観察面とした。観察面に対して鏡面研磨を実施した。鏡面研磨後のサンプルを、ナイタール腐食液に浸漬して、エッチングによる組織現出を行った。エッチングした観察面を、ＳＥＭを用いて、二次電子像にて観察した。１視野あたり４００μｍ２程度（倍率５０００倍）とし、５視野観察した。各視野において、コントラストから相（フェライト、パーライト）を特定した。各視野で特定されたフェライトの面積率（合計５視野）の算術平均値を、フェライトの面積率（％）と定義した。
得られた結果を表２に示す。表２の「ミクロ組織」欄での「Ｆ」は、フェライト面積率が９０．０％以上であり、残部がパーライトであることを意味する。表２に示すとおり、いずれの試験番号１〜５においても、ミクロ組織はフェライト及びパーライトからなり、フェライト面積率は９０．０％以上であった。
［フェライト結晶粒度番号測定試験］
各試験番号の継目無鋼管の肉厚中央部から、サンプルを採取した。採取されたサンプルを樹脂埋めして、サンプルの表面を研磨した。研磨するサンプルの表面（観察面）は、継目無鋼管の長手方向に垂直な断面とした。樹脂埋めしたサンプルの観察面を研磨した後、サンプルをナイタール腐食液に浸漬して、表面のフェライトの結晶粒界を現出させた。腐食した観察面の任意の５視野において、各視野のフェライトの結晶粒度番号を求めた。各視野の面積は、０．０６６ｍｍ２とした。ＪＩＳ Ｇ０５５１（２０１３）の７．２に規定された結晶粒度標準図との比較により、各視野における結晶粒度番号を評価した。５視野で評価した粒度番号の算術平均値を、フェライト結晶粒の結晶粒度番号と定義した。得られたフェライト結晶粒度番号を、表２中の「結晶粒度番号」欄に示す。
各試験番号の継目無鋼管の肉厚中央部から、サンプルを採取した。採取されたサンプルを樹脂埋めして、サンプルの表面を研磨した。研磨するサンプルの表面（観察面）は、継目無鋼管の長手方向に垂直な断面とした。樹脂埋めしたサンプルの観察面を研磨した後、サンプルをナイタール腐食液に浸漬して、表面のフェライトの結晶粒界を現出させた。腐食した観察面の任意の５視野において、各視野のフェライトの結晶粒度番号を求めた。各視野の面積は、０．０６６ｍｍ２とした。ＪＩＳ Ｇ０５５１（２０１３）の７．２に規定された結晶粒度標準図との比較により、各視野における結晶粒度番号を評価した。５視野で評価した粒度番号の算術平均値を、フェライト結晶粒の結晶粒度番号と定義した。得られたフェライト結晶粒度番号を、表２中の「結晶粒度番号」欄に示す。
［引張試験］
試験番号１〜５の継目無鋼管の肉厚中央部から、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に準拠した円弧状試験片を採取した。試験片の平行部の長さは５０ｍｍであり、平行部は、継目無鋼管の長手方向に平行であった。採取した試験片を用いて、常温（２５℃）、大気中にて、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に準拠した引張試験を実施した。引張試験により得られた応力−ひずみ曲線から、引張強度（ＭＰａ）及び降伏強度（ＭＰａ）を求めた。降伏強度は、０．２％オフセット耐力とした。得られた引張強度及び降伏強度を表２に示す。なお、試験番号５の引張強度及び降伏強度は得ていないものの、試験番号４と同じ化学組成であり、さらに、結晶粒度番号が試験番号４よりも高いことから、試験番号５の降伏強度及び引張強度は試験番号４よりも高いことは当業者に自明である。
試験番号１〜５の継目無鋼管の肉厚中央部から、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に準拠した円弧状試験片を採取した。試験片の平行部の長さは５０ｍｍであり、平行部は、継目無鋼管の長手方向に平行であった。採取した試験片を用いて、常温（２５℃）、大気中にて、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に準拠した引張試験を実施した。引張試験により得られた応力−ひずみ曲線から、引張強度（ＭＰａ）及び降伏強度（ＭＰａ）を求めた。降伏強度は、０．２％オフセット耐力とした。得られた引張強度及び降伏強度を表２に示す。なお、試験番号５の引張強度及び降伏強度は得ていないものの、試験番号４と同じ化学組成であり、さらに、結晶粒度番号が試験番号４よりも高いことから、試験番号５の降伏強度及び引張強度は試験番号４よりも高いことは当業者に自明である。
［硫酸腐食試験］
各試験番号の継目無鋼管から、以下に示す各試験ごと（６時間硫酸腐食試験、２４時間硫酸腐食試験、４８時間硫酸腐食試験）に、肉厚のほぼ中央部から２つのクーポン試験片（各試験番号ごとに合計で６個のクーポン試験片）を採取した。クーポン試験片の幅は１０ｍｍであり、厚さは３ｍｍであり、長さは４０ｍｍであった。
各試験番号の継目無鋼管から、以下に示す各試験ごと（６時間硫酸腐食試験、２４時間硫酸腐食試験、４８時間硫酸腐食試験）に、肉厚のほぼ中央部から２つのクーポン試験片（各試験番号ごとに合計で６個のクーポン試験片）を採取した。クーポン試験片の幅は１０ｍｍであり、厚さは３ｍｍであり、長さは４０ｍｍであった。
作製した２つのクーポン試験片を用いて、次に示す「６時間硫酸腐食試験」を実施した。６時間硫酸腐食試験では、ＪＩＳ Ｋ ８９５１（２００６）に規定する硫酸特級品（密度約１．８４）と蒸留水とによって５０質量％の硫酸溶液を調製した。大気圧下にて、７０℃の硫酸溶液中にクーポン試験片を６時間浸漬した。比液量は２２．７ｃｍ３／ｃｍ２とした。６時間経過後、クーポン試験片を硫酸溶液から取り出して、水洗して乾燥した。つまり、乾燥後のクーポン試験片は腐食生成物も含んでいた。乾燥後のクーポン試験片の質量を測定して、減量を求めた。得られた減量に基づいて、腐食速度（ｍｇ／（ｃｍ２／ｈ））を求めた。２つのクーポン試験片の平均値を、その試験番号の６時間硫酸腐食試験での腐食速度（ｍｇ／（ｃｍ２／ｈ））と定義した。
同様に、作製した２つのクーポン試験片を用いて、次に示す「２４時間硫酸腐食試験」を実施した。２４時間硫酸腐食試験では、６時間硫酸腐食試験と同じ方法で硫酸溶液を調整した。大気圧下にて、７０℃の硫酸溶液中にクーポン試験片を２４時間浸漬した。比液量は２２．７ｃｍ３／ｃｍ２とした。２４時間経過後、６時間硫酸腐食試験と同じ方法で、クーポン試験片の減量を求めた。得られた減量に基づいて、腐食速度（ｍｇ／（ｃｍ２／ｈ））を求めた。２つのクーポン試験片の平均値を、その試験番号の２４時間硫酸腐食試験での腐食速度（ｍｇ／（ｃｍ２／ｈ））と定義した。
同様に、作製した２つのクーポン試験片を用いて、次に示す「４８時間硫酸腐食試験」を実施した。４８時間硫酸腐食試験では、６時間硫酸腐食試験と同じ方法で硫酸溶液を調整した。大気圧下にて、７０℃の硫酸溶液中にクーポン試験片を４８時間浸漬した。比液量は２２．７ｃｍ３／ｃｍ２とした。４８時間経過後、６時間硫酸腐食試験と同じ方法で、クーポン試験片の減量を求めた。得られた減量に基づいて、腐食速度（ｍｇ／（ｃｍ２／ｈ））を求めた。２つのクーポン試験片の平均値を、その試験番号の４８時間硫酸腐食試験での腐食速度（ｍｇ／（ｃｍ２／ｈ））と定義した。
［試験結果］
試験結果を表２及び図１〜図３に示す。表２を参照して、試験番号１〜５のミクロ組織はいずれも、フェライト面積率が９０．０％以上であった。また、いずれの試験番号においても、引張強度は３８０ＭＰａ以上であり、降伏強度は２３０ＭＰａ以上であった。
試験結果を表２及び図１〜図３に示す。表２を参照して、試験番号１〜５のミクロ組織はいずれも、フェライト面積率が９０．０％以上であった。また、いずれの試験番号においても、引張強度は３８０ＭＰａ以上であり、降伏強度は２３０ＭＰａ以上であった。
一方、耐硫酸腐食性に関しては、結晶粒度番号により、効果に差が出た。具体的には、試験番号４及び５では、フェライト結晶粒度番号が８．０以下であった。そのため、表２及び図１を参照して、６時間硫酸腐食試験において、腐食速度が１５．５０（ｍｇ／（ｃｍ２／ｈ））以下であった。特に、試験番号４では、結晶粒度番号が６．０以下であったため、試験番号５と比較して、腐食速度が遅く、優れた耐硫酸腐食性が得られた。
一方、試験番号１〜３では、フェライト結晶粒度番号が８．０を超えた。そのため、６時間硫酸腐食試験において、腐食速度が１５．５０（ｍｇ／（ｃｍ２／ｈ））を超えた。
同様に、表２及び図２を参照して、結晶粒度番号が８．０以下の試験番号４及び５では、２４時間硫酸腐食試験において、腐食速度が６．４０（ｍｇ／（ｃｍ２／ｈ））以下であり、優れた耐硫酸腐食性を示した。特に、試験番号４では、結晶粒度番号が６．０以下であったため、試験番号５と比較して、２４時間硫酸腐食試験においても腐食速度が遅く、試験番号５と比較して、優れた耐硫酸腐食性が得られた。
一方、結晶粒度番号が８．０を超えた試験番号１〜３では、２４時間硫酸腐食試験においても、腐食速度が６．４０（ｍｇ／（ｃｍ２／ｈ））を超え、結晶粒度番号が８．０以下の試験番号４及び５と比較して、耐硫酸腐食性が低かった。
同様に、表２及び図３を参照して、結晶粒度番号が８．０以下の試験番号４及び５では、４８時間硫酸腐食試験において、腐食速度が４．４０（ｍｇ／（ｃｍ２／ｈ））以下であり、優れた耐硫酸腐食性を示した。特に、試験番号４では、結晶粒度番号が６．０以下であったため、試験番号５と比較して、２４時間硫酸腐食試験においても腐食速度が遅く、試験番号５と比較して、優れた耐硫酸腐食性が得られた。
一方、結晶粒度番号が８．０を超えた試験番号１〜３では、４８時間硫酸腐食試験においても、腐食速度が４．４０（ｍｇ／（ｃｍ２／ｈ））を超え、結晶粒度番号が８．０以下の試験番号４及び５と比較して、耐硫酸腐食性が低かった。
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
Claims (7)
- 化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０６％以下、
Ｓｉ：０．５５％以下、
Ｍｎ：０．７０〜１．４０％、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．２５〜０．４５％、
Ｎｉ：０．５０％以下、
Ｍｏ：０．２０％以下、
Ｓｂ：０．０５〜０．１５％、及び、
残部がＦｅ及び不純物、からなり、
フェライトの面積率が９０．０％以上であり、
肉厚中央部でのフェライトの結晶粒度番号が８．０以下であり、
引張強度が３８０ＭＰａ以上であり、
降伏強度が２３０ＭＰａ以上である、
継目無鋼管。 - 請求項１に記載の継目無鋼管であって、
前記化学組成はさらに、
Ｎｂ：０．１００％以下、
Ｔａ：０．１００％以下、
Ｖ：０．１００％以下、
Ｔｉ：０．１００％以下、及び、
Ｗ：１．００％以下、からなる群から選択される１元素又は２元素以上を含有する、
継目無鋼管。 - 請求項１又は請求項２に記載の継目無鋼管であって、
前記化学組成はさらに、
Ｃａ：０．０１００％以下、
Ｍｇ：０．０１００％以下、
希土類元素：０．０１００％以下、及び、
Ｂ：０．００５０％以下、からなる群から選択される１元素又は２元素以上を含有する、
継目無鋼管。 - 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の継目無鋼管であって、
前記化学組成はさらに、
Ｓｎ：０．３０％以下、及び、
Ｐｂ：０．３０％以下、からなる群から選択される１元素又は２元素を含有する、
継目無鋼管。 - 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の継目無鋼管であって、
前記化学組成はさらに、
Ｓｅ：０．１００％以下、
Ｔｅ：０．１００％以下、及び、
Ｂｉ：０．１００％以下、からなる群から選択される１元素又は２元素以上を含有する、
継目無鋼管。 - 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の継目無鋼管であって、
前記化学組成はさらに、
Ａｇ：０．５００％以下、及び、
Ｐｄ：０．１００％以下、からなる群から選択される１元素又は２元素を含有する、
継目無鋼管。 - 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の継目無鋼管であって、
前記肉厚中央部でのフェライトの結晶粒度番号が６．０以下である、
継目無鋼管。
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