JP2021178994A - Fe-BASED ALLOY PIPE AND WELD JOINT - Google Patents

Fe-BASED ALLOY PIPE AND WELD JOINT Download PDF

Info

Publication number
JP2021178994A
JP2021178994A JP2020084413A JP2020084413A JP2021178994A JP 2021178994 A JP2021178994 A JP 2021178994A JP 2020084413 A JP2020084413 A JP 2020084413A JP 2020084413 A JP2020084413 A JP 2020084413A JP 2021178994 A JP2021178994 A JP 2021178994A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
less
content
based alloy
wall thickness
contained
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020084413A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7469635B2 (en
Inventor
弘征 平田
Hiromasa Hirata
満 吉澤
Mitsuru Yoshizawa
孝裕 小薄
Takahiro Kousu
正明 照沼
Masaaki Terunuma
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2020084413A priority Critical patent/JP7469635B2/en
Publication of JP2021178994A publication Critical patent/JP2021178994A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7469635B2 publication Critical patent/JP7469635B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

To provide an Fe-based alloy pipe that can prevent cracking near a bead on the inner side of the pipe without the need for heat treatment after welding, and a weld joint.SOLUTION: An Fe-based alloy pipe has a chemical composition consisting of, in mass%, C: 0.040-0.100%, Si: 0.10-1.00%, Mn: 0.60-1.60%, P: 0.030% or less, S: 0.0001-0.0015%, Ni: 29.5-35.5%, Cu: 0.01-0.75%, Co: 0.01-1.00%, Cr: 19.0-23.0%, Mo: 0.01-1.00%, Ti: 0.10-0.60%, N: 0.0010-0.0150%, Al: 0.10-0.60%, O: 0.0004-0.0150%, with the balance being Fe and impurities, and satisfies [0.0010≤S+2O≤0.0280].SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、Fe基合金管および溶接継手に関する。 The present invention relates to Fe-based alloy pipes and welded joints.

化学プラント、発電プラントおよびエネルギー輸送機器では、比較的安価で、良好な高温強度、および耐食性を有するFe基合金が用いられている。例えば、特許文献1〜3には、高温強度および耐食性を高めたFe基合金が開示されている。 In chemical plants, power plants and energy transport equipment, Fe-based alloys, which are relatively inexpensive and have good high-temperature strength and corrosion resistance, are used. For example, Patent Documents 1 to 3 disclose Fe-based alloys having improved high-temperature strength and corrosion resistance.

特開平5−98397号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-98397 特開平6−145913号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-145913 国際公開第2006/003953号International Publication No. 2006/003953

プラント機器の中には、溶接により部材同士を組み立てて製造するものがある。その一例として、加熱器が挙げられる。加熱器は、複数の加熱器管を備えるものであり、製造の際には、管同士を突合せ溶接することで、組み立てられる。そして、溶接後、加熱器管を高温で使用する際に、管の内面側のビード近傍、すなわち溶接熱影響部で、応力緩和割れと呼ばれる割れが発生することがある。 Some plant equipment is manufactured by assembling members by welding. An example is a heater. The heater is provided with a plurality of heater tubes, and is assembled by butt welding the tubes together at the time of manufacturing. Then, after welding, when the heater tube is used at a high temperature, cracks called stress relaxation cracks may occur in the vicinity of the bead on the inner surface side of the tube, that is, in the weld heat affected zone.

応力緩和割れは、溶接熱影響部に残存する残留応力に起因して生じると考えられている。そこで、残留応力を除去し応力緩和割れを抑制するために、溶接後に熱処理が行われることが一般的である。しかしながら、溶接後の熱処理は、工程を増加させるため、製造コストの増加に繋がる。また、プラント機器の構造および溶接を行う箇所によっては、溶接後の熱処理を効果的に行うことができない場合がある。 It is believed that stress relaxation cracks are caused by residual stress remaining in the weld heat affected zone. Therefore, in order to remove residual stress and suppress stress relaxation cracking, heat treatment is generally performed after welding. However, the heat treatment after welding increases the number of processes, which leads to an increase in manufacturing cost. Further, depending on the structure of the plant equipment and the place where welding is performed, it may not be possible to effectively perform the heat treatment after welding.

以上を踏まえ、本発明は、上記の課題を解決し、溶接後の熱処理を行うことなく、管の内面側ビード近傍に生じる割れを抑制しうるFe基合金管および溶接継手を提供することを目的とする。 Based on the above, it is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and to provide an Fe-based alloy pipe and a welded joint capable of suppressing cracks generated in the vicinity of the inner bead of the pipe without performing heat treatment after welding. And.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記のFe基合金管および溶接継手を要旨とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and the gist of the present invention is the following Fe-based alloy pipe and welded joint.

(1)化学組成が、質量%で、
C:0.040〜0.100%、
Si:0.10〜1.00%、
Mn:0.60〜1.60%、
P:0.030%以下、
S:0.0001〜0.0015%、
Ni:29.5〜35.5%、
Cu:0.01〜0.75%、
Co:0.01〜1.00%、
Cr:19.0〜23.0%、
Mo:0.01〜1.00%、
Ti:0.10〜0.60%、
N:0.0010〜0.0150%、
Al:0.10〜0.60%、
O:0.0004〜0.0150%、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式を満足する、Fe基合金管。
0.0010≦S+2O≦0.0280 ・・・(i)
但し、上記式中の元素記号は、Fe基合金中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
(1) The chemical composition is mass%.
C: 0.040 to 0.100%,
Si: 0.10 to 1.00%,
Mn: 0.60 to 1.60%,
P: 0.030% or less,
S: 0.0001 to 0.0015%,
Ni: 29.5 to 35.5%,
Cu: 0.01-0.75%,
Co: 0.01-1.00%,
Cr: 19.0 to 23.0%,
Mo: 0.01-1.00%,
Ti: 0.10 to 0.60%,
N: 0.0010 to 0.0150%,
Al: 0.10 to 0.60%,
O: 0.0004 to 0.0150%,
Remaining: Fe and impurities,
An Fe-based alloy tube satisfying the following formula (i).
0.0010 ≤ S + 2O ≤ 0.0280 ... (i)
However, the element symbol in the above formula represents the content (mass%) of each element contained in the Fe-based alloy, and if it is not contained, it is set to zero.

(2)前記Fe基合金管の管端部から軸方向に50mmの位置までの領域において、下記(ii)式で算出される最大肉厚差Dwが、下記(iii)および(iv)式を満足する、上記(1)に記載のFe基合金管。
Dw=DMAX−Dmin ・・・(ii)
Dw/DMAX×100≦20 ・・・(iii)
Dw≦1.6 ・・・(iv)
但し、上記式中の各記号は、以下のように定義される。
MAX(mm):最大肉厚
min(mm):最小肉厚
(2) In the region from the tube end of the Fe-based alloy tube to the position of 50 mm in the axial direction, the maximum wall thickness difference Dw calculated by the following equation (ii) is the following equations (iii) and (iv). The Fe-based alloy tube according to (1) above, which is satisfied.
Dw = D MAX- D min ... (ii)
Dw / D MAX × 100 ≦ 20 ・ ・ ・ (iii)
Dw ≤ 1.6 ・ ・ ・ (iv)
However, each symbol in the above formula is defined as follows.
D MAX (mm): Maximum wall thickness D min (mm): Minimum wall thickness

(3)前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
Sn:0.030%以下を含有する、上記(1)または(2)に記載のFe基合金管。
(3) The chemical composition is, instead of a part of the Fe, by mass%.
The Fe-based alloy tube according to (1) or (2) above, which contains Sn: 0.030% or less.

(4)前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
W:1.00%以下、
V:0.40%以下、
Nb:0.40%以下、
Ta:0.40%以下、
Ca:0.0100%以下、
Mg:0.0100%以下、
B:0.0100%以下、および
REM:0.0800%以下、
から選択される一種以上を含有する、上記(1)〜(3)のいずれかに記載のFe基合金管。
(4) The chemical composition is, instead of a part of the Fe, by mass%.
W: 1.00% or less,
V: 0.40% or less,
Nb: 0.40% or less,
Ta: 0.40% or less,
Ca: 0.0100% or less,
Mg: 0.0100% or less,
B: 0.0100% or less, and REM: 0.0800% or less,
The Fe-based alloy tube according to any one of (1) to (3) above, which contains one or more selected from the above.

(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載のFe基合金管を用いた溶接継手。 (5) A welded joint using the Fe-based alloy pipe according to any one of (1) to (4) above.

本発明によれば、溶接後の熱処理を行うことなく、管の内面側ビード近傍に生じる割れを抑制しうるFe基合金管および溶接継手を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an Fe-based alloy pipe and a welded joint capable of suppressing cracks generated in the vicinity of the inner bead of the pipe without performing heat treatment after welding.

図1は、実施例における開先形状を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a groove shape in an embodiment.

本発明者は、Fe基合金管の応力緩和割れについて検討を行い、以下の(a)〜(c)の知見を得た。 The present inventor investigated stress relaxation cracks in Fe-based alloy tubes and obtained the following findings (a) to (c).

(a)管を高温で使用した際に生じる割れは、ビード止端部近傍の溶接熱影響部で発生しやすい。この理由は、以下のメカニズムによる。溶接の際、溶融した金属が凝固することで、溶接熱影響部において残留応力が蓄積されやすくなる。この結果、管を高温で使用する際に、蓄積された残留応力が解放され、割れが発生する。 (A) Cracks that occur when the pipe is used at a high temperature are likely to occur in the weld heat affected zone near the bead toe. The reason for this is due to the following mechanism. During welding, the molten metal solidifies, which makes it easier for residual stress to accumulate in the weld heat-affected zone. As a result, when the pipe is used at a high temperature, the accumulated residual stress is released and cracks occur.

(b)上記の割れは、結晶粒界において特に発生しやすい。本発明者らが、割れが発生した破面を観察したところ、結晶粒界において、Sが濃化していることを明らかになった。これは、Sが、偏析エネルギーが高い元素であるためである。加えて、Sは、溶接熱サイクルおよび高温での使用の際に、拡散により結晶粒界に偏析し、結晶粒界において結合力を低下させる。 (B) The above cracks are particularly likely to occur at grain boundaries. When the present inventors observed the fracture surface where cracks occurred, it became clear that S was concentrated at the grain boundaries. This is because S is an element having a high segregation energy. In addition, S segregates at the grain boundaries due to diffusion during the welding thermal cycle and use at high temperatures, reducing the binding force at the grain boundaries.

Sの濃化は、その含有量が高い程、生じやすくなることから、割れを抑制する上で、S含有量を低減するのが望ましいようにも思える。その一方、Sは、ビードを安定的に形成させ、割れ等の溶接欠陥を低減させる効果を有する。この理由は、Sが、溶接中に溶融池内の内向きの対流を強くし、アークからの熱を深さ方向に輸送し、ビードを安定的に形成させるためである。そこで、Sの濃化を抑制しつつも、安定的なビードを形成させるため、Sと同様、安定的なビードの形成に寄与するOと、Sとを、所定量含有させるのが好ましい。 The higher the content of S, the more likely it is to occur. Therefore, it seems desirable to reduce the S content in order to suppress cracking. On the other hand, S has the effect of stably forming beads and reducing welding defects such as cracks. The reason for this is that S strengthens the inward convection in the molten pool during welding, transports heat from the arc in the depth direction, and stably forms the bead. Therefore, in order to form a stable bead while suppressing the concentration of S, it is preferable to contain O and S, which contribute to the formation of a stable bead, in a predetermined amount as in the case of S.

(c)また、割れは、ビードの突合せ部の左右の段差(以下、「ビードの不整」と記載する。)が大きくなると発生しやすくなる。この場合、溶接による残留応力の分布が不均一となり、局部的な応力集中が生じやすくなる。そして、ビードの止端部および溶接熱影響部における残留応力が大きくなる。この結果、割れが生じやすくなる。 (C) Further, cracks are more likely to occur when the left-right step (hereinafter referred to as "irregular bead") of the butt portion of the bead becomes large. In this case, the distribution of residual stress due to welding becomes non-uniform, and local stress concentration tends to occur. Then, the residual stress at the toe of the bead and the weld heat affected zone becomes large. As a result, cracks are likely to occur.

ところで、加熱器管等に用いられるFe基合金管では、肉厚のばらつきを無くすことは工業的には困難である。したがって、ビードの不整に起因する割れを抑制するために、管において肉厚差、具体的には最大肉厚と最小肉厚の差を低減するのが望ましい。 By the way, in Fe-based alloy pipes used for heater pipes and the like, it is industrially difficult to eliminate variations in wall thickness. Therefore, in order to suppress cracking due to irregularity of the bead, it is desirable to reduce the difference in wall thickness, specifically, the difference between the maximum wall thickness and the minimum wall thickness in the pipe.

本発明は上記の知見に基づいてなされたものである。以下、本発明の各要件について詳しく説明する。 The present invention has been made based on the above findings. Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail.

1.Fe基合金管の化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
1. 1. Chemical composition of Fe-based alloy tube The reasons for limiting each element are as follows. In the following description, "%" for the content means "mass%".

C:0.040〜0.100%
Cは、組織安定性と高温強度とを向上させる効果を有する。このため、C含有量は、0.040%以上とする。C含有量は、0.050%以上とするのが好ましく、0.060%以上とするのがより好ましい。しかしながら、Cを、過剰に含有させると、溶接熱サイクルにより、Crと結合して、溶接熱影響部の結晶粒界において炭化物を形成する。この結果、上記結晶粒界近傍にCr欠乏層を生じさせ、耐食性を低下させる。このため、C含有量は、0.100%以下とする。C含有量は、0.090%以下とするのが好ましく、0.080%以下とするのがより好ましい。
C: 0.040 to 0.100%
C has the effect of improving tissue stability and high temperature strength. Therefore, the C content is set to 0.040% or more. The C content is preferably 0.050% or more, and more preferably 0.060% or more. However, when C is excessively contained, it is combined with Cr by the welding heat cycle to form carbides at the grain boundaries of the weld heat affected zone. As a result, a Cr-deficient layer is formed in the vicinity of the grain boundaries, and the corrosion resistance is lowered. Therefore, the C content is set to 0.100% or less. The C content is preferably 0.090% or less, more preferably 0.080% or less.

Si:0.10〜1.00%
Siは、製造時において脱酸効果を有する。また、高温での耐食性の向上に有効である。このため、Si含有量は、0.10%以上とする。Si含有量は、0.15%以上とするのが好ましく、0.20%以上とするのがより好ましい。しかしながら、Siを、過剰に含有させると、合金の組織安定性を低下させるとともに、溶接時に熱影響部の液化割れ感受性を少なからず高める。また、安定的に内面側のビードが形成しにくくなる場合がある。このため、Si含有量は、1.00%以下とする。Si含有量は、0.90%以下とするのが好ましく、0.80%以下とするのがより好ましい。
Si: 0.10 to 1.00%
Si has a deoxidizing effect at the time of manufacture. It is also effective in improving corrosion resistance at high temperatures. Therefore, the Si content is set to 0.10% or more. The Si content is preferably 0.15% or more, and more preferably 0.20% or more. However, if Si is contained in an excessive amount, the structure stability of the alloy is lowered and the liquefaction cracking sensitivity of the heat-affected zone is not a little increased during welding. In addition, it may be difficult to stably form the bead on the inner surface side. Therefore, the Si content is set to 1.00% or less. The Si content is preferably 0.90% or less, more preferably 0.80% or less.

Mn:0.60〜1.60%
Mnは、Siと同様、脱酸効果を有する。また、組織安定性を高める効果も有するとともに、安定的に内面側のビードを形成するのに少なからず寄与する。このため、Mn含有量は、0.60%以上とする。Mn含有量は、0.70%以上とするのが好ましく、0.80%以上とするのがより好ましい。しかしながら、Mnを、過剰に含有させると、熱間加工性を低下させる。このため、Mn含有量は、1.60%以下とする。Mn含有量は、1.55%以下とするのが好ましく、1.50%以下とするのがより好ましい。
Mn: 0.60 to 1.60%
Mn has a deoxidizing effect like Si. It also has the effect of enhancing tissue stability and contributes not a little to the stable formation of beads on the inner surface side. Therefore, the Mn content is set to 0.60% or more. The Mn content is preferably 0.70% or more, more preferably 0.80% or more. However, if Mn is contained in an excessive amount, the hot workability is deteriorated. Therefore, the Mn content is set to 1.60% or less. The Mn content is preferably 1.55% or less, more preferably 1.50% or less.

P:0.030%以下
Pは、不純物として鋼中に含まれ、溶接時に溶接熱影響部の液化割れ感受性を著しく高める。このため、P含有量は、0.030%以下とする。Pの含有量は、0.028%以下とするのが好ましく、0.025%以下とするのがより好ましい。P含有量は、可能な限り低減することが好ましいが、過度の低減により、製造コストが増加する。このため、P含有量は、0.001%以上とするのが好ましく、0.002%以上とするのがより好ましい。
P: 0.030% or less P is contained in steel as an impurity and significantly increases the liquefaction crack sensitivity of the weld heat affected zone during welding. Therefore, the P content is set to 0.030% or less. The content of P is preferably 0.028% or less, more preferably 0.025% or less. The P content is preferably reduced as much as possible, but excessive reduction increases manufacturing costs. Therefore, the P content is preferably 0.001% or more, and more preferably 0.002% or more.

S:0.0001〜0.0015%
Sは、溶接熱サイクルおよび高温での使用中に、溶接熱影響部の結晶粒界に偏析し、粒界を弱化させる。この結果、高温での使用中に、管の内面側ビード近傍の結晶粒界に割れを生じさせる。このため、S含有量は、0.0015%以下とする。S含有量は、0.0012%以下とするのが好ましく、0.0010%以下とするのがより好ましい。しかしながら、S含有量の過度の低減は、製造コストを著しく増加させる。加えて、本発明の合金管においては、SはOとともに、溶接時に内面側ビードの形成能を高めるのに寄与する。このため、S含有量は、0.0001%以上とするのが好ましく、0.0002%以上とするのがより好ましく、0.0003%以上とするのがさらに好ましい。なお、Sは、後述のOとの間で(i)式を満足する必要がある。
S: 0.0001 to 0.0015%
S segregates at the grain boundaries of the weld heat affected zone during the weld heat cycle and use at high temperatures, weakening the grain boundaries. As a result, cracks occur at the grain boundaries near the bead on the inner surface side of the tube during use at a high temperature. Therefore, the S content is set to 0.0015% or less. The S content is preferably 0.0012% or less, more preferably 0.0010% or less. However, excessive reduction of S content significantly increases manufacturing costs. In addition, in the alloy pipe of the present invention, S, together with O, contributes to enhancing the ability to form the inner bead during welding. Therefore, the S content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0002% or more, and further preferably 0.0003% or more. It is necessary that S satisfies the equation (i) with O described later.

Ni:29.5〜35.5%
Niは、組織安定性を高め、高温強度を向上させる効果を有する。また、塩化物環境下で、耐応力腐食割れ性を向上させる効果を有する。このため、Ni含有量は、29.5%以上とする。Ni含有量は、29.7%以上とするのが好ましく、30.0%以上とするのがより好ましい。しかしながら、Niは、高価な元素であるため、過剰に含有させると、製造コストが増加する。このため、Ni含有量は、35.5%以下とする。Ni含有量は、35.3%以下とするのが好ましく、35.0%以下とするのがより好ましい。
Ni: 29.5 to 35.5%
Ni has the effect of increasing tissue stability and improving high temperature strength. It also has the effect of improving stress corrosion cracking resistance in a chloride environment. Therefore, the Ni content is set to 29.5% or more. The Ni content is preferably 29.7% or more, more preferably 30.0% or more. However, since Ni is an expensive element, if it is contained in an excessive amount, the production cost increases. Therefore, the Ni content is set to 35.5% or less. The Ni content is preferably 35.3% or less, more preferably 35.0% or less.

Cu:0.01〜0.75%
Cuは、組織安定性を高め、高温強度の向上に有効であるとともに、塩化物環境下で耐食性を向上させる効果を有する。このため、Cu含有量は、0.01%以上とする。Cu含有量は、0.03%以上とするのが好ましく、0.05%以上とするのがより好ましい。しかしながら、Cuを、過剰に含有させると、熱間加工性を低下させる。このため、Cu含有量は、0.75%以下とする。Cu含有量は、0.70%以下とするのが好ましく、0.60%以下とするのがより好ましく、0.50%以下とするのがさらに好ましい。
Cu: 0.01-0.75%
Cu enhances tissue stability, is effective in improving high-temperature strength, and has an effect of improving corrosion resistance in a chloride environment. Therefore, the Cu content is 0.01% or more. The Cu content is preferably 0.03% or more, more preferably 0.05% or more. However, if Cu is contained in an excessive amount, the hot workability is deteriorated. Therefore, the Cu content is set to 0.75% or less. The Cu content is preferably 0.70% or less, more preferably 0.60% or less, and even more preferably 0.50% or less.

Co:0.01〜1.00%
Coは、組織安定性を高め、高温強度の向上に有効である。このため、Co含有量は、0.01%以上とする。Co含有量は、0.02%以上とするのが好ましく、0.03%以上とするのがより好ましい。しかしながら、Coは、非常に高価な元素であるため、過剰に含有させると、製造コストが著しく増加する。このため、Co含有量は、1.00%以下とする。Co含有量は、0.90%以下とするのが好ましく、0.80%以下とするのがより好ましい。
Co: 0.01-1.00%
Co enhances tissue stability and is effective in improving high-temperature strength. Therefore, the Co content is 0.01% or more. The Co content is preferably 0.02% or more, more preferably 0.03% or more. However, since Co is a very expensive element, if it is contained in an excessive amount, the production cost will increase significantly. Therefore, the Co content is set to 1.00% or less. The Co content is preferably 0.90% or less, more preferably 0.80% or less.

Cr:19.0〜23.0%
Crは、高温および常温での耐食性を向上させる効果を有する。このため、Cr含有量は、19.0%以上とする。Cr含有量は、19.2%以上とするのが好ましく、19.5%以上とするのがより好ましい。しかしながら、Crを、過剰に含有させると、組織安定性が低下し、強度も低下する。このため、Cr含有量は、23.0%以下とする。Cr含有量は、22.8%以下とするのが好ましく、22.5%以下とするのがより好ましい。
Cr: 19.0 to 23.0%
Cr has an effect of improving corrosion resistance at high temperature and normal temperature. Therefore, the Cr content is set to 19.0% or more. The Cr content is preferably 19.2% or more, more preferably 19.5% or more. However, if Cr is contained in an excessive amount, the tissue stability is lowered and the strength is also lowered. Therefore, the Cr content is set to 23.0% or less. The Cr content is preferably 22.8% or less, more preferably 22.5% or less.

Mo:0.01〜1.00%
Moは、基質に固溶して高温強度を高める効果を有する。このため、Mo含有量は、0.01%以上とする。Mo含有量は、0.03%以上とするのが好ましく、0.05%以上とするのがより好ましい。しかしながら、Moを、過剰に含有させると、組織安定性が低下し、強度も低下する。また、Moは、高価な元素であるため、製造コストが増加する。このため、Mo含有量は、1.00%以下とする。Mo含有量は、0.90%以下とするのが好ましく、0.80%以下とするのがより好ましい。
Mo: 0.01-1.00%
Mo has the effect of dissolving in a substrate to increase high-temperature strength. Therefore, the Mo content is 0.01% or more. The Mo content is preferably 0.03% or more, and more preferably 0.05% or more. However, if Mo is contained in an excessive amount, the tissue stability is lowered and the strength is also lowered. Moreover, since Mo is an expensive element, the manufacturing cost increases. Therefore, the Mo content is set to 1.00% or less. The Mo content is preferably 0.90% or less, and more preferably 0.80% or less.

Ti:0.10〜0.60%
Tiは、炭化物を形成し、高温強度の向上に寄与する。また、Tiは、Cr炭化物の生成を抑制し、粒界において耐食性の劣化を低減する。このため、Ti含有量は、0.10%以上とする。Ti含有量は、0.20%以上とするのが好ましく、0.30%以上とするのがより好ましい。しかしながら、Tiを、過剰に含有させると、Tiの炭化物および炭窒化物が多量に析出し、延性が低下する。このため、Ti含有量は、0.60%以下とする。Ti含有量は、0.55%以下とするのが好ましく、0.50%以下とするのがより好ましい。
Ti: 0.10 to 0.60%
Ti forms carbides and contributes to the improvement of high temperature strength. Further, Ti suppresses the formation of Cr carbides and reduces the deterioration of corrosion resistance at the grain boundaries. Therefore, the Ti content is set to 0.10% or more. The Ti content is preferably 0.20% or more, and more preferably 0.30% or more. However, if Ti is contained in an excessive amount, a large amount of carbides and carbonitrides of Ti are precipitated, and the ductility is lowered. Therefore, the Ti content is set to 0.60% or less. The Ti content is preferably 0.55% or less, more preferably 0.50% or less.

N:0.0010〜0.0150%
Nは、組織安定性を高め、高温強度の向上に寄与する。このため、N含有量は、0.0010%以上とする。N含有量は、0.0020%以上とするのが好ましく、0.0030%以上とするのがより好ましい。しかしながら、Nを、過剰に含有させると、窒化物が析出し、延性が低下する。このため、N含有量は、0.0150%以下とする。N含有量は、0.0130%以下とするのが好ましく、0.0100%以下とするのがより好ましい。
N: 0.0010 to 0.0150%
N enhances tissue stability and contributes to improvement of high temperature strength. Therefore, the N content is set to 0.0010% or more. The N content is preferably 0.0020% or more, and more preferably 0.0030% or more. However, if N is contained in an excessive amount, a nitride is precipitated and the ductility is lowered. Therefore, the N content is set to 0.0150% or less. The N content is preferably 0.0130% or less, more preferably 0.0100% or less.

Al:0.10〜0.60%
Alは、脱酸効果を有し、高温での耐酸化性の向上にも寄与する。このため、Al含有量は、0.10%以上とする。Al含有量は、0.20%以上とするのが好ましく、0.30%以上とするのがより好ましい。しかしながら、Alを、過剰に含有させると、Alが酸素と結合することで、表面の清浄性が低下する。この結果、熱間加工性が低下する。また、安定的に内面側のビードが形成しにくくなる場合がある。このため、Al含有量は、0.60%以下とする。Al含有量は、0.58%以下とするのが好ましく、0.55%以下とするのがより好ましい。
Al: 0.10 to 0.60%
Al has a deoxidizing effect and also contributes to improvement of oxidation resistance at high temperatures. Therefore, the Al content is set to 0.10% or more. The Al content is preferably 0.20% or more, and more preferably 0.30% or more. However, if Al is contained in an excessive amount, Al binds to oxygen, and the cleanliness of the surface is lowered. As a result, the hot workability is lowered. In addition, it may be difficult to stably form the bead on the inner surface side. Therefore, the Al content is set to 0.60% or less. The Al content is preferably 0.58% or less, more preferably 0.55% or less.

O:0.0004〜0.0150%
Oは、一般に、不純物として鋼中に含まれる元素であるが、本発明の合金管においては、Sとともに、溶接時に内面側ビードの形成能を高める効果を有する。このため、O含有量は、0.0004%以上とする。O含有量は、0.0006%以上とするのが好ましく、0.0008%以上とするのがより好ましい。しかしながら、Oを、過剰に含有させると、管の内面側ビードが垂れ下がって、凸形状となりやすい。この結果、安定的なビードを形成させにくくなる。また、熱間加工性も低下する。このため、O含有量は、0.0150%以下とする。O含有量は、0.0120%以下とするのが好ましく、0.0100%以下とするのがより好ましい。
O: 0.0004 to 0.0150%
O is an element generally contained in steel as an impurity, but in the alloy pipe of the present invention, it has an effect of enhancing the ability to form an inner bead at the time of welding together with S. Therefore, the O content is set to 0.0004% or more. The O content is preferably 0.0006% or more, and more preferably 0.0008% or more. However, if O is contained in an excessive amount, the bead on the inner surface side of the tube hangs down and tends to have a convex shape. As a result, it becomes difficult to form a stable bead. In addition, hot workability is also reduced. Therefore, the O content is set to 0.0150% or less. The O content is preferably 0.0120% or less, more preferably 0.0100% or less.

上述したように、SおよびOは、管内面側のビードの形成に効果的に寄与することから、本発明に係るFe基合金では、S含有量とO含有量との関係式である下記(i)式を満足する必要がある。 As described above, since S and O effectively contribute to the formation of beads on the inner surface side of the pipe, the Fe-based alloy according to the present invention has the following relational expression between the S content and the O content ( i) It is necessary to satisfy the equation.

0.0010≦S+2O≦0.0280 ・・・(i)
但し、上記式中の元素記号は、Fe基合金中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
0.0010 ≤ S + 2O ≤ 0.0280 ... (i)
However, the element symbol in the above formula represents the content (mass%) of each element contained in the Fe-based alloy, and if it is not contained, it is set to zero.

SおよびOは、表面活性元素であり、溶接中に溶融池内の内向きの対流を強くする作用を有する。そして、溶接熱を深さ方向に輸送することで、内面側ビードを安定的に形成させる効果を有するが、(i)式中辺値が、0.0010%未満であると、この効果を得ることができない。このため、(i)式中辺値は、0.0010%以上とする。(i)式中辺値は、0.0012%以上とするのが好ましく、0.0015%以上とするのがより好ましい。 S and O are surface active elements and have an action of strengthening inward convection in the molten pool during welding. By transporting the welding heat in the depth direction, the bead on the inner surface side is stably formed, and this effect is obtained when the middle value of the formula (i) is less than 0.0010%. I can't. Therefore, the middle value of the formula (i) is set to 0.0010% or more. The middle value of the formula (i) is preferably 0.0012% or more, and more preferably 0.0015% or more.

一方、(i)式中辺値が、0.0280%を超えると、溶融金属の表面張力が小さくなり、垂れ下がりが生じる。この結果、ビードが凸形状となり、余盛高さが高くなる。そして、止端部に応力集中しやすくなり、高温での使用する際に、Fe基合金管の割れ感受性が高まる。このため、(i)式中辺値は、0.0280%以下とする。(i)式中辺値は、0.0260%以下とするのが好ましく、0.0240%以下とするのがより好ましい。 On the other hand, when the middle value of the formula (i) exceeds 0.0280%, the surface tension of the molten metal becomes small and sagging occurs. As a result, the bead becomes convex and the extra height becomes high. Then, stress is easily concentrated on the toe, and the crack sensitivity of the Fe-based alloy tube is increased when used at a high temperature. Therefore, the middle value of the formula (i) is set to 0.0280% or less. The middle value of the formula (i) is preferably 0.0260% or less, and more preferably 0.0240% or less.

化学組成において、上記元素に加え、さらにSnを以下に示す範囲において、含有させてもよい。 In the chemical composition, in addition to the above elements, Sn may be further contained in the range shown below.

Sn:0.030%以下
Snは、溶け込み深さを増大させ、内面側ビードの形成能を高める効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Snを、過剰に含有させると、熱間加工性を低下させる。また、溶接時に溶接熱影響部の液化割れ感受性を高める。そのため、Sn含有量は、0.030%以下とする。Sn含有量は、0.020%以下とするのが好ましく、0.010%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Sn含有量は、0.001%以上とするのが好ましく、0.002%以上とするのがより好ましく、0.003%以上とするのがさらに好ましい。
Sn: 0.030% or less Sn has the effect of increasing the penetration depth and enhancing the ability to form the inner bead. Therefore, it may be contained as needed. However, if Sn is contained in an excessive amount, the hot workability is deteriorated. It also enhances the liquefaction crack sensitivity of the weld heat affected zone during welding. Therefore, the Sn content is 0.030% or less. The Sn content is preferably 0.020% or less, more preferably 0.010% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Sn content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.002% or more, and further preferably 0.003% or more.

化学組成において、上記元素に加え、さらにW、V、Nb、Ta、Ca、Mg、Bおよび、REMから選択される一種以上を、以下に示す範囲において含有させてもよい。各元素の限定理由について説明する。 In the chemical composition, in addition to the above elements, W, V, Nb, Ta, Ca, Mg, B, and one or more selected from REM may be further contained in the range shown below. The reason for limiting each element will be described.

W:1.00%以下
Wは、基質に固溶し高温強度を高める効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Wを、過剰に含有させると、組織安定性を低下させる。また、Wは、高価な元素であるため、製造コストが増加する。そのため、W含有量は、1.00%以下とする。W含有量は、0.80%以下とするのが好ましく、0.60%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、W含有量は、0.01%以上とするのが好ましく、0.02%以上とするのがより好ましい。
W: 1.00% or less W has the effect of dissolving in the substrate and increasing the high temperature strength. Therefore, it may be contained as needed. However, excessive inclusion of W reduces tissue stability. Further, since W is an expensive element, the manufacturing cost increases. Therefore, the W content is set to 1.00% or less. The W content is preferably 0.80% or less, more preferably 0.60% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the W content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more.

V:0.40%以下
Vは、炭素と結合して炭化物を形成し、高温強度を向上させる効果を有する。また、Cr炭化物の生成を抑制する。この結果、粒界において耐食性の劣化を低減する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Vを、過剰に含有させると、Vの炭化物および炭窒化物が、多量に析出し、延性が低下する。そのため、V含有量は、0.40%以下とする。V含有量は、0.35%以下とするのが好ましく、0.30%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、V含有量は、0.01%以上とするのが好ましく、0.02%以上とするのがより好ましい。
V: 0.40% or less V has the effect of combining with carbon to form carbides and improving high temperature strength. It also suppresses the formation of Cr carbides. As a result, deterioration of corrosion resistance is reduced at the grain boundaries. Therefore, it may be contained as needed. However, if V is contained in an excessive amount, a large amount of carbides and carbonitrides of V are precipitated, and the ductility is lowered. Therefore, the V content is set to 0.40% or less. The V content is preferably 0.35% or less, and more preferably 0.30% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the V content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more.

Nb:0.40%以下
Nbは、Vと同様、炭素と結合して炭化物を形成し、高温強度を向上させる効果を有する。また、Cr炭化物の生成を抑制する。この結果、粒界において耐食性の劣化を低減する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Nbを、過剰に含有させると、Nbの炭化物および炭窒化物が多量に析出し、延性が低下する。さらに、溶接割れ感受性も高まる。そのため、Nb含有量は、0.40%以下とする。Nb含有量は、0.35%以下とするのが好ましく、0.30%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Nb含有量は、0.01%以上とするのが好ましく、0.02%以上とするのがより好ましい。
Nb: 0.40% or less Nb, like V, has the effect of combining with carbon to form carbides and improving high-temperature strength. It also suppresses the formation of Cr carbides. As a result, deterioration of corrosion resistance is reduced at the grain boundaries. Therefore, it may be contained as needed. However, if Nb is contained in an excessive amount, a large amount of carbides and carbonitrides of Nb are precipitated, and the ductility is lowered. Furthermore, the sensitivity to weld cracks is also increased. Therefore, the Nb content is set to 0.40% or less. The Nb content is preferably 0.35% or less, and more preferably 0.30% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Nb content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.02% or more.

Ta:0.40%以下
Taも、V、Nbと同様、炭素と結合して炭化物を形成し、高温強度を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Taを、過剰に含有させると、Taの炭化物が多量に析出し、延性が低下する。そのため、Ta含有量は、0.40%以下とする。Ta含有量は、0.35%以下とするのが好ましく、0.30%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ta含有量は、0.01%以上とするのが好ましく、0.02%以上とするのがより好ましい。
Ta: 0.40% or less Ta, like V and Nb, also has the effect of combining with carbon to form carbides and improving high temperature strength. Therefore, it may be contained as needed. However, if Ta is contained in an excessive amount, a large amount of carbides of Ta are precipitated and the ductility is lowered. Therefore, the Ta content is set to 0.40% or less. The Ta content is preferably 0.35% or less, more preferably 0.30% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Ta content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.02% or more.

Ca:0.0100%以下
Caは、熱間加工性を改善する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Caを、過剰に含有させると、Caが酸素と結合し、清浄性を著しく低下させる。この結果、却って、熱間加工性が低下する。そのため、Ca含有量は、0.0100%以下とする。Ca含有量は、0.0080%以下とするのが好ましく、0.0060%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ca含有量は、0.0010%以上とするのが好ましく、0.0020%以上とするのがより好ましい。
Ca: 0.0100% or less Ca has the effect of improving hot workability. Therefore, it may be contained as needed. However, if Ca is contained in an excessive amount, Ca binds to oxygen and the cleanliness is significantly reduced. As a result, the hot workability is rather lowered. Therefore, the Ca content is 0.0100% or less. The Ca content is preferably 0.0080% or less, more preferably 0.0060% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Ca content is preferably 0.0010% or more, and more preferably 0.0020% or more.

Mg:0.0100%以下
Mgは、Caと同様、熱間加工性を改善する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Mgを、過剰に含有させると、酸素と結合し、清浄性を著しく低下させる。この結果、却って、熱間加工性が低下する。そのため、Mg含有量は、0.0100%以下とする。Mg含有量は、0.0080%以下とするのが好ましく、0.0060%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Mg含有量は、0.0010%以上とするのが好ましく、0.0020%以上とするのがより好ましい。
Mg: 0.0100% or less Mg has the effect of improving hot workability like Ca. Therefore, it may be contained as needed. However, if Mg is contained in an excessive amount, it will be combined with oxygen and the cleanliness will be significantly reduced. As a result, the hot workability is rather lowered. Therefore, the Mg content is 0.0100% or less. The Mg content is preferably 0.0080% or less, more preferably 0.0060% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Mg content is preferably 0.0010% or more, more preferably 0.0020% or more.

B:0.0100%以下
Bは、高温で粒界に偏析して、粒界を強化し、熱間加工性を高める効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Bを、過剰に含有させると、溶接時に溶接熱影響部の液化割れ感受性を高める。そのため、B含有量は、0.0100%以下とする。B含有量は、0.0080%以下とするのが好ましく、0.0060%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、B含有量は、0.0002%以上とするのが好ましく、0.0005%以上とするのがより好ましい。
B: 0.0100% or less B has the effect of segregating at the grain boundaries at high temperatures, strengthening the grain boundaries, and enhancing hot workability. Therefore, it may be contained as needed. However, if B is contained in an excessive amount, the liquefaction crack sensitivity of the weld heat-affected zone is increased during welding. Therefore, the B content is 0.0100% or less. The B content is preferably 0.0080% or less, more preferably 0.0060% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the B content is preferably 0.0002% or more, more preferably 0.0005% or more.

REM:0.0800%以下
REMは、CaおよびMgと同様、製造時の熱間加工性を改善する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、REMを過剰に含有させると、酸素と結合し、清浄性を著しく低下させる。この結果、却って熱間加工性が低下する。そのため、REM含有量は、0.0800%以下とする。REM含有量は、0.0600%以下とするのが好ましく、0.0500%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、REM含有量は、0.0005%以上とするのが好ましく、0.0010%以上とするのがより好ましい。ここで、REMとは、Sc、Yおよびランタノイドを示し、REM含有量はこれらの元素の含有量の総量を示す。
REM: 0.0800% or less REM, like Ca and Mg, has the effect of improving hot workability during manufacturing. Therefore, it may be contained as needed. However, excessive content of REM binds to oxygen and significantly reduces cleanliness. As a result, the hot workability is rather lowered. Therefore, the REM content is 0.0800% or less. The REM content is preferably 0.0600% or less, more preferably 0.0500% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the REM content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0010% or more. Here, REM refers to Sc, Y and lanthanoids, and the REM content indicates the total content of these elements.

本発明の化学組成において、残部はFeおよび不純物である。ここで「不純物」とは、Fe基合金を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 In the chemical composition of the present invention, the balance is Fe and impurities. Here, the "impurity" is a component mixed by various factors of raw materials such as ore and scrap, and various factors in the manufacturing process when the Fe-based alloy is industrially manufactured, and is a component that does not adversely affect the present invention. Means what is acceptable.

2.Fe基合金管の肉厚
本発明に係るFe基合金管では、例えば、後述のように丸形のビレットにマンドレル等を挿入し、熱間押出しして、中空素管を作製して、製造する。しかしながら、本方法に限らず、管を製造する場合、加工精度などの要因により、管の全ての部位で同一の肉厚とすることは難しく、肉厚のばらつきが生じやすい。したがって、一つの合金管においても部位によって、肉厚差が生じてしまう。
2. 2. Thickness of Fe-based alloy tube In the Fe-based alloy tube according to the present invention, for example, a mandrel or the like is inserted into a round billet and hot-extruded to produce a hollow raw tube, which is manufactured. .. However, not limited to this method, when manufacturing a pipe, it is difficult to make the same wall thickness in all parts of the pipe due to factors such as processing accuracy, and the wall thickness tends to vary. Therefore, even in one alloy pipe, a difference in wall thickness occurs depending on the portion.

肉厚差があると、同一の公称寸法の管を突合せ溶接して、溶接継手を製造したとしても、高温で管を使用した際に割れが発生しやすくなる。これは、溶接する管の端部、すなわち管端の肉厚差に起因して、溶接止端部において段差が形成し、ビードの不整が生じることに起因する。ビードの不整が大きくなると、溶接による残留応力分布が不均一となり、局部的な応力集中が生じ、一方のビード止端部に残留する応力が大きくなる。この結果、高温で管を使用する際に、割れが発生しやすくなる。 If there is a difference in wall thickness, even if pipes of the same nominal size are butt-welded to manufacture a welded joint, cracks are likely to occur when the pipe is used at a high temperature. This is due to the formation of a step at the weld toe due to the difference in wall thickness at the end of the pipe to be welded, that is, the irregularity of the bead. When the irregularity of the bead becomes large, the residual stress distribution due to welding becomes non-uniform, local stress concentration occurs, and the stress remaining at one bead toe becomes large. As a result, cracks are likely to occur when the tube is used at high temperatures.

ビードの不整を抑制するため、管同士を突き合わせる際に、管同士の肉厚差が小さくなるように、管を回転させて突合せ位置を調整することがある。しかしながら、長尺の管を回転させることは容易ではなく、かつ施工効率を著しく低下させる。同様に、開先の形状および溶接条件を調整することでも、ビードの不整を抑制することができる場合があるが、生産性の観点から望ましくない。 In order to suppress irregularity of the bead, when the pipes are butted against each other, the pipes may be rotated to adjust the butting position so that the difference in wall thickness between the pipes becomes small. However, it is not easy to rotate a long pipe, and the construction efficiency is significantly reduced. Similarly, adjusting the groove shape and welding conditions may also suppress bead irregularities, but this is not desirable from the viewpoint of productivity.

そこで、管同士の肉厚差を低減し、ビードの不整を抑制するために、一つの管の中での肉厚のばらつきを低減するのが望ましい。このため、Fe基合金管の管端部から軸方向に50mmの位置までの領域において、下記(ii)式で算出される最大肉厚差Dwが、下記(iii)および(iv)式を満足するのが好ましい。 Therefore, in order to reduce the difference in wall thickness between pipes and suppress irregularity of beads, it is desirable to reduce the variation in wall thickness in one pipe. Therefore, the maximum wall thickness difference Dw calculated by the following equation (ii) satisfies the following equations (iii) and (iv) in the region from the tube end of the Fe-based alloy tube to the position of 50 mm in the axial direction. It is preferable to do.

Dw=DMAX−Dmin ・・・(ii)
Dw/DMAX×100≦20 ・・・(iii)
Dw≦1.6 ・・・(iv)
但し、上記式中の各記号は、以下のように定義される。
MAX(mm):最大肉厚
min(mm):最小肉厚
Dw = D MAX- D min ... (ii)
Dw / D MAX × 100 ≦ 20 ・ ・ ・ (iii)
Dw ≤ 1.6 ・ ・ ・ (iv)
However, each symbol in the above formula is defined as follows.
D MAX (mm): Maximum wall thickness D min (mm): Minimum wall thickness

上記のように、管の肉厚を測定した場合に、測定された最も厚い肉厚を最大肉厚DMAXとし、最も薄い肉厚を最小肉厚Dminとする。そして、(ii)式で算出され、最大肉厚DMAXと、最小肉厚Dminとの差である、最大肉厚差Dwと、最大肉厚DMAXとの関係が、上記(iii)式を満足するのが好ましい。(iii)式左辺値が、20%を超えると、ビードの不整が生じやすくなるからである。(iii)式左辺値は、小さければ小さい程、好ましい。 As described above, when the wall thickness of the pipe is measured, the measured thickest wall thickness is defined as the maximum wall thickness D MAX, and the thinnest wall thickness is defined as the minimum wall thickness D min . Then, the relationship between the maximum wall thickness difference Dw and the maximum wall thickness D MAX , which is the difference between the maximum wall thickness D MAX and the minimum wall thickness D min , calculated by the formula (ii), is the above formula (iii). It is preferable to satisfy. This is because when the lvalue in equation (iii) exceeds 20%, irregularities in the beads are likely to occur. The smaller the rvalue in equation (iii), the more preferable.

加えて、最大肉厚差Dwが、(iv)式を満足するのが好ましい。最大肉厚差Dwが1.6mmを超えると、開先面の突合せが困難となり、溶接施工が困難となるからである。最大肉厚差Dwは、小さければ小さい程、好ましい。 In addition, it is preferable that the maximum wall thickness difference Dw satisfies the equation (iv). This is because if the maximum wall thickness difference Dw exceeds 1.6 mm, it becomes difficult to butt the groove surfaces and welding work becomes difficult. The smaller the maximum wall thickness difference Dw, the more preferable.

本発明に係るFe基合金管は、例えば、溶接継手に用いることができる。溶接継手用Fe基合金管においては、サイズ調整などの目的で切断された合金管の管端部同士を突合せて溶接される場合がある。この場合には、切断された合金管の管端部、すなわち、溶接時に突合せされる部分が、本発明で規定される「管端部」となる。 The Fe-based alloy pipe according to the present invention can be used, for example, in a welded joint. In an Fe-based alloy pipe for a welded joint, the pipe ends of the alloy pipe cut for the purpose of size adjustment or the like may be abutted against each other and welded. In this case, the pipe end portion of the cut alloy pipe, that is, the portion abutted at the time of welding is the "pipe end portion" defined in the present invention.

なお、少なくとも管端部のみが(iii)および(iv)式を満足すれば、本発明で所望される効果が奏されるが、合金管の全長および全周に渡って(iii)および(iv)式を満足する合金管であれば、いずれの部位で切断されたとしても、本発明の規定を満足することになる。このため、合金管の全長および全周に渡って(iii)および(iv)式を満足することがより好ましい。 If at least only the end of the pipe satisfies the equations (iii) and (iv), the desired effect in the present invention can be obtained, but (iii) and (iv) over the entire length and circumference of the alloy pipe. ) Satisfies the provisions of the present invention regardless of where the alloy tube is cut. Therefore, it is more preferable to satisfy the equations (iii) and (iv) over the entire length and circumference of the alloy tube.

ここで、管の肉厚は、超音波探傷を用いて測定してもよい。肉厚ゲージなど測定器具を用いて測定してもよいが、測定方法はこれらに限定されるものではない。 Here, the wall thickness of the tube may be measured by using ultrasonic flaw detection. Measurement may be performed using a measuring instrument such as a wall thickness gauge, but the measuring method is not limited to these.

3.溶接継手
上記のFe基合金管の管端を、所定の条件で溶接することで、Fe基合金管の溶接継手を得ることができる。なお、Fe基合金管の溶接継手は、溶融金属が凝固し、接合部となった溶接金属と、母材部とを、有する。なお、母材部には、溶接により入熱の影響を受ける溶接熱影響部を含む。溶接熱影響部を除いた母材部は、上記の項目1および2で記載したFe基合金管の化学組成、金属組織、その他特性を受け継ぐ。
3. 3. Welded joint A welded joint of the Fe-based alloy pipe can be obtained by welding the pipe end of the Fe-based alloy pipe under predetermined conditions. The welded joint of the Fe-based alloy pipe has a welded metal formed as a joint portion by solidifying the molten metal and a base metal portion. The base metal portion includes a welding heat-affected zone that is affected by heat input due to welding. The base metal portion excluding the weld heat-affected zone inherits the chemical composition, metal structure, and other characteristics of the Fe-based alloy pipe described in items 1 and 2 above.

4.製造方法
本発明に係るFe基合金管および溶接継手の好ましい製造方法について説明する。本発明に係るFe基合金管および溶接継手は、製造方法によらず、上述の構成を有していれば、その効果を得られるが、例えば、以下のような製造方法により、安定して製造できる。
4. Manufacturing Method A preferred manufacturing method for the Fe-based alloy pipe and the welded joint according to the present invention will be described. The Fe-based alloy pipe and the welded joint according to the present invention can obtain the effect as long as they have the above-mentioned configuration regardless of the manufacturing method. For example, the Fe-based alloy pipe and the welded joint can be stably manufactured by the following manufacturing method. can.

4−1.Fe基合金管
最初に、Fe基合金管の素材となるFe基合金インゴットを製造する、または連続鋳造によりブルームを製造する。Fe基合金インゴットは、上述した化学組成を有する合金を電気炉等で溶製し、不純物を精錬により取り除いた後、鋳造により製造されるのが好ましい。続いて、得られたインゴットを、熱間鍛造することで、円柱状のビレットとするのが好ましい。その後、得られたビレットを加工することで、管の形状に成形する。
4-1. Fe-based alloy tube First, the Fe-based alloy ingot, which is the material of the Fe-based alloy tube, is manufactured, or bloom is manufactured by continuous casting. The Fe-based alloy ingot is preferably produced by melting an alloy having the above-mentioned chemical composition in an electric furnace or the like, removing impurities by refining, and then casting. Subsequently, it is preferable that the obtained ingot is hot forged to form a columnar billet. Then, the obtained billet is processed to form a tube shape.

具体的には、ビレットを熱間押出しした後、冷間圧延または、冷間での引抜き加工を行うのが好ましい。加工の際には、必要に応じて、途中で、軟化熱処理、中間酸洗を行ってもよい。 Specifically, it is preferable to hot-extrude the billet and then perform cold rolling or cold drawing. At the time of processing, softening heat treatment and intermediate pickling may be performed on the way, if necessary.

その後、熱処理として、管に固溶化処理を行うのが好ましい。なお、上述の最大肉厚差Dwが、(iii)および(iv)式を満足するようにするためには、固溶化処理は、950℃〜1230℃の温度域で、1〜15分加熱し、水冷する条件で、行うのが好ましい。加えて、固溶化処理の後、必要に応じて、酸洗を行ってもよい。さらに、管の全長、全周等にグラインダー処理や研削などの機械加工を施してもよい。 After that, it is preferable to perform a solution treatment on the tube as a heat treatment. In order for the above-mentioned maximum wall thickness difference Dw to satisfy the equations (iii) and (iv), the solution treatment is performed by heating in a temperature range of 950 ° C to 1230 ° C for 1 to 15 minutes. , It is preferable to carry out under the condition of water cooling. In addition, after the solution treatment, pickling may be performed if necessary. Further, the entire length, the entire circumference, etc. of the pipe may be machined by grinding or grinding.

4−2.Fe基合金管の溶接継手
本発明に係るFe基合金管を素材とし、合金管の端部を突合せ溶接することで、溶接継手を得ることができる。溶接方法は、特に、限定しないが、例えば、アーク溶接、により溶接すればよい。また、アーク溶接する場合の条件は、例えば、入熱量を、4〜20kJ/cmの範囲とし、上記Fe基合金管の溶接継手を作製するのが好ましい。
4-2. Welded joint of Fe-based alloy pipe A welded joint can be obtained by using the Fe-based alloy pipe according to the present invention as a material and butt-welding the ends of the alloy pipe. The welding method is not particularly limited, but may be welded by, for example, arc welding. Further, as a condition for arc welding, for example, it is preferable to set the heat input amount in the range of 4 to 20 kJ / cm and to manufacture the welded joint of the Fe-based alloy pipe.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

表1に示す化学組成を有する合金を溶製し、インゴットを製造した。その後、熱間鍛造、および熱間圧延を行い、合金種AおよびBについては、厚さ12mmおよび6mmの2種類の板厚とし、それ以外の合金種については6mmの板厚とした。この素材に1200℃、3分保持後、水冷する固溶化処理を行った。そして、ステンレス鋼管の肉厚差を模擬するために、これらの素材を機械加工により、表2に記載の種々の厚さに減厚した後、幅50mm、長さ100mmに切断し、試験材とした。 An alloy having the chemical composition shown in Table 1 was melted to produce an ingot. After that, hot forging and hot rolling were performed to obtain two types of plate thicknesses of 12 mm and 6 mm for alloy types A and B, and 6 mm for other alloy types. This material was held at 1200 ° C. for 3 minutes and then subjected to a solution treatment by cooling with water. Then, in order to simulate the difference in wall thickness of the stainless steel pipe, these materials were reduced to various thicknesses shown in Table 2 by machining, and then cut into a width of 50 mm and a length of 100 mm to be used as a test material. bottom.

Figure 2021178994
Figure 2021178994

続いて、作製した試験材の圧延方向の端面に、図1に示す開先加工を施した。そして、最大肉厚を有する部分(「最大肉厚部」ともいう。)を模擬した試験材1と、最小肉厚部(最小肉厚部」ともいう。)を模擬した試験材2の表側の表面の高さを合わせ、裏面側に段差ができるように突き合わせ、自動ガスタングステンアーク溶接により初層溶接した。なお、試験材1および2は、ともに同一の合金種である。 Subsequently, the end face of the produced test material in the rolling direction was grooved as shown in FIG. Then, the front side of the test material 1 simulating the portion having the maximum wall thickness (also referred to as "maximum wall thickness portion") and the test material 2 simulating the minimum wall thickness portion (also referred to as "minimum wall thickness portion"). The heights of the front surfaces were adjusted, butted so that there was a step on the back surface side, and the first layer was welded by automatic gas tungsten arc welding. The test materials 1 and 2 are both of the same alloy type.

溶接に際しては、溶加材として外径1.2mmのAWS A5.14−2009 ERNiCrMo−3を用い、入熱を約9kJ/cmとした。また、シールドガスおよびバックシールドガスにはArを用い、流量を10L/分とした。 At the time of welding, AWS A5.14-2009 ERNiCrMo-3 having an outer diameter of 1.2 mm was used as a filler material, and the heat input was about 9 kJ / cm. Ar was used as the shield gas and the back shield gas, and the flow rate was set to 10 L / min.

得られた溶接継手について、溶接線全長にわたり、裏面側ビードが形成されたものは、合金管の内面側ビードの形成能に問題がないと判断し、「合格」とした。中でも、溶接線全長にわたり裏面側ビードの幅が2mm以上となるものを「優」、幅は2mmを下回るが、1mm以上の裏面側ビードが形成されたものを「可」とした。 Regarding the obtained welded joint, the one in which the bead on the back surface side was formed over the entire length of the weld line was judged to have no problem in the forming ability of the bead on the inner surface side of the alloy pipe, and was judged as "passed". Among them, the one in which the width of the back surface side bead is 2 mm or more over the entire length of the weld line is "excellent", and the one in which the width is less than 2 mm but the back surface side bead of 1 mm or more is formed is "acceptable".

内面側ビードの形成能が合格と判断された溶接継手については、JIS G 3106:2008に規定のSM400B相当の市販の鋼板(厚さ20mm、幅150mm、長さ150mm)の上に、A5.11−2005 ENiCrMo−3に規定の被覆アーク溶接棒を用いて四周を拘束溶接した。その後、自動ガスタングステンアーク溶接により開先内に積層溶接した。溶接には、溶加材として外径1.2mmのAWS A5.14−2009 ERNiCrMo−3を用い、入熱を約9〜12kJ/cmとした。また、シールドガスおよびバックシールドガスにはArを用い、流量を10L/分とした。 For welded joints for which the ability to form the inner bead was judged to be acceptable, A5.11 was placed on a commercially available steel plate (thickness 20 mm, width 150 mm, length 150 mm) equivalent to SM400B specified in JIS G 3106: 2008. -2005 EniCrMo-3 was restrained and welded around four circumferences using a specified shielded metal arc welding rod. Then, laminated welding was performed in the groove by automatic gas tungsten arc welding. For welding, AWS A5.14-2009 ERNiCrMo-3 with an outer diameter of 1.2 mm was used as a filler material, and the heat input was about 9 to 12 kJ / cm. Ar was used as the shield gas and the back shield gas, and the flow rate was set to 10 L / min.

溶接ままで、溶接熱影響部に割れが発生していないことを全ての例において確認した。その後、使用状態を想定し、700℃×500時間の時効熱処理を行い、溶接継手から横断面を5断面現出し、鏡面研磨、腐食した後、光学顕微鏡によって検鏡し、溶接熱影響部の応力緩和割れの有無を調査した。5個の試料のすべてで割れが観察されなかった溶接継手を「優」、1個の試料で割れが観察された溶接継手を「可」とし、「合格」と判断した。2個以上の試料で割れが観察された溶接継手を「不可」と判断した。 It was confirmed in all the cases that the weld heat-affected zone was not cracked as it was welded. After that, assuming the usage state, aging heat treatment is performed at 700 ° C for 500 hours, 5 cross sections are exposed from the welded joint, mirror polished, corroded, and then microscopically examined with an optical microscope to stress the weld heat affected zone. The presence or absence of relaxation cracks was investigated. Welded joints in which cracks were not observed in all five samples were evaluated as "excellent", and welded joints in which cracks were observed in one sample were evaluated as "acceptable" and judged as "passed". Welded joints in which cracks were observed in two or more samples were judged to be "impossible".

Figure 2021178994
Figure 2021178994

表2から、本発明で規定する化学成分を満足する符号A〜Hを用いて得られた試験体は時効熱処理後の溶接熱影響部の耐割れ性に優れるとともに、内面側ビードの形成能も良好であることがわかる。 From Table 2, the test pieces obtained by using the symbols A to H satisfying the chemical components specified in the present invention are excellent in crack resistance of the weld heat-affected zone after aging heat treatment, and also have an ability to form an inner bead. It turns out to be good.

また、試験体A9とA10、A16とA17、B9とB10およびB16とB17の比較から、裏面側ビード部の不整(段差)が好ましい範囲を満足すると、時効熱処理後の溶接部の割れ性および内面側ビードの形成能により優れることがわかる。 Further, from the comparison of the test pieces A9 and A10, A16 and A17, B9 and B10 and B16 and B17, if the irregularity (step) of the bead portion on the back surface side satisfies a preferable range, the crackability and the inner surface of the welded portion after the aging heat treatment are satisfied. It can be seen that it is superior to the ability to form side beads.

一方、符号Iを用いた試験体I1はS含有量が本発明の範囲を超えたため、時効熱処理後の溶接部の全横断面に割れが認められた。また、符号Jを用いた試験体J1は、(i)式を満足せず、規定の範囲より低かった。そのため、板厚方向の溶融が十分ではなく、目標とする内面側ビードの形成能が得られなかった。 On the other hand, since the S content of the test piece I1 using the reference numeral I exceeded the range of the present invention, cracks were observed in the entire cross section of the welded portion after the aging heat treatment. Further, the test piece J1 using the reference numeral J did not satisfy the formula (i) and was lower than the specified range. Therefore, the melting in the plate thickness direction was not sufficient, and the target ability to form the inner bead on the inner surface side could not be obtained.

さらに、符号Kを用いた試験体K1は、(i)式を満足せず、規定の範囲より高かった。そのため、溶融金属の垂れ下がりが著しく、裏面側ビードの止端が鋭角となったため、応力集中が生じ、時効後の溶接部断面に割れが認められた。以上のように本発明の要件を満足する場合のみ、時効熱処理後の溶接部の耐割れ性と内面側ビードの形成能の両立が可能であることがわかる。 Further, the test body K1 using the reference numeral K did not satisfy the equation (i) and was higher than the specified range. As a result, the molten metal drooped significantly, and the toe of the bead on the back surface side had an acute angle, which caused stress concentration and cracks were observed in the cross section of the welded portion after aging. As described above, it can be seen that the crack resistance of the welded portion after the aging heat treatment and the ability to form the inner bead can be compatible only when the requirements of the present invention are satisfied.

本発明によれば、溶接後の熱処理を行うことなく、管の内面側ビード近傍に生じる割れを抑制しうるFe基合金管および溶接継手を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an Fe-based alloy pipe and a welded joint capable of suppressing cracks generated in the vicinity of the inner bead of the pipe without performing heat treatment after welding.

Claims (5)

化学組成が、質量%で、
C:0.040〜0.100%、
Si:0.10〜1.00%、
Mn:0.60〜1.60%、
P:0.030%以下、
S:0.0001〜0.0015%、
Ni:29.5〜35.5%、
Cu:0.01〜0.75%、
Co:0.01〜1.00%、
Cr:19.0〜23.0%、
Mo:0.01〜1.00%、
Ti:0.10〜0.60%、
N:0.0010〜0.0150%、
Al:0.10〜0.60%、
O:0.0004〜0.0150%、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式を満足する、Fe基合金管。
0.0010≦S+2O≦0.0280 ・・・(i)
但し、上記式中の元素記号は、Fe基合金中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
The chemical composition is by mass%,
C: 0.040 to 0.100%,
Si: 0.10 to 1.00%,
Mn: 0.60 to 1.60%,
P: 0.030% or less,
S: 0.0001 to 0.0015%,
Ni: 29.5 to 35.5%,
Cu: 0.01-0.75%,
Co: 0.01-1.00%,
Cr: 19.0 to 23.0%,
Mo: 0.01-1.00%,
Ti: 0.10 to 0.60%,
N: 0.0010 to 0.0150%,
Al: 0.10 to 0.60%,
O: 0.0004 to 0.0150%,
Remaining: Fe and impurities,
An Fe-based alloy tube satisfying the following formula (i).
0.0010 ≤ S + 2O ≤ 0.0280 ... (i)
However, the element symbol in the above formula represents the content (mass%) of each element contained in the Fe-based alloy, and if it is not contained, it is set to zero.
前記Fe基合金管の管端部から軸方向に50mmの位置までの領域において、下記(ii)式で算出される最大肉厚差Dwが、下記(iii)および(iv)式を満足する、請求項1に記載のFe基合金管。
Dw=DMAX−Dmin ・・・(ii)
Dw/DMAX×100≦20 ・・・(iii)
Dw≦1.6 ・・・(iv)
但し、上記式中の各記号は、以下のように定義される。
MAX(mm):最大肉厚
min(mm):最小肉厚
In the region from the tube end of the Fe-based alloy tube to the position of 50 mm in the axial direction, the maximum wall thickness difference Dw calculated by the following equation (ii) satisfies the following equations (iii) and (iv). The Fe-based alloy tube according to claim 1.
Dw = D MAX- D min ... (ii)
Dw / D MAX × 100 ≦ 20 ・ ・ ・ (iii)
Dw ≤ 1.6 ・ ・ ・ (iv)
However, each symbol in the above formula is defined as follows.
D MAX (mm): Maximum wall thickness D min (mm): Minimum wall thickness
前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
Sn:0.030%以下を含有する、請求項1または2に記載のFe基合金管。
The chemical composition is, in mass%, instead of a portion of the Fe.
The Fe-based alloy tube according to claim 1 or 2, which contains Sn: 0.030% or less.
前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
W:1.00%以下、
V:0.40%以下、
Nb:0.40%以下、
Ta:0.40%以下、
Ca:0.0100%以下、
Mg:0.0100%以下、
B:0.0100%以下、および
REM:0.0800%以下、
から選択される一種以上を含有する、請求項1〜3のいずれかに記載のFe基合金管。
The chemical composition is, in mass%, instead of a portion of the Fe.
W: 1.00% or less,
V: 0.40% or less,
Nb: 0.40% or less,
Ta: 0.40% or less,
Ca: 0.0100% or less,
Mg: 0.0100% or less,
B: 0.0100% or less, and REM: 0.0800% or less,
The Fe-based alloy tube according to any one of claims 1 to 3, which contains one or more selected from the above.
請求項1〜4のいずれかに記載のFe基合金管を用いた溶接継手。 A welded joint using the Fe-based alloy pipe according to any one of claims 1 to 4.
JP2020084413A 2020-05-13 2020-05-13 Fe-based alloy pipes and welded joints Active JP7469635B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020084413A JP7469635B2 (en) 2020-05-13 2020-05-13 Fe-based alloy pipes and welded joints

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020084413A JP7469635B2 (en) 2020-05-13 2020-05-13 Fe-based alloy pipes and welded joints

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021178994A true JP2021178994A (en) 2021-11-18
JP7469635B2 JP7469635B2 (en) 2024-04-17

Family

ID=78511042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020084413A Active JP7469635B2 (en) 2020-05-13 2020-05-13 Fe-based alloy pipes and welded joints

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7469635B2 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3918443B2 (en) 2001-03-02 2007-05-23 住友金属工業株式会社 Austenitic alloy for reformer, heat-resistant steel, and reformer using the same
CN109415796A (en) 2016-06-28 2019-03-01 新日铁住金株式会社 Austenitic alloy material and austenitic alloy pipe
WO2018066579A1 (en) 2016-10-05 2018-04-12 新日鐵住金株式会社 NiCrFe ALLOY
JP7408347B2 (en) 2019-10-30 2024-01-05 日鉄ステンレス株式会社 High Ni alloy and method for producing high Ni alloy

Also Published As

Publication number Publication date
JP7469635B2 (en) 2024-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102466688B1 (en) Austenitic stainless steel welded joints
JP4258678B1 (en) Austenitic stainless steel
KR101544260B1 (en) Ni-BASE ALLOY WELD METAL, STRIP ELECTRODE, AND WELDING METHOD
JP5984213B2 (en) Austenitic Fe-Ni-Cr alloy for cladding tubes with excellent weldability
US11339462B2 (en) Austenitic stainless steel weld metal and welded structure
JP2008190035A (en) Ferritic stainless steel sheet for water heater
JP6739187B2 (en) Ni-based alloy solid wire for welding and method for producing Ni-based alloy weld metal
JP2019518608A (en) Tube, and method of making tube
JP2021183721A (en) Ni-BASED ALLOY TUBE AND WELDED JOINT
JP2020168639A (en) Welding joint and welding material used for manufacturing the welding joint
WO2019186701A1 (en) Ni-BASED ALLOY WIRE FOR SUBMERGED ARC WELDING, AND METHOD OF PRODUCING WELDED JOINT
CN113718135B (en) Ni-based alloy pipe and welded joint
JP3896031B2 (en) Manufacturing method of high strength UOE steel pipe
JP7469635B2 (en) Fe-based alloy pipes and welded joints
JP7469636B2 (en) Stainless Steel Pipes and Welded Fittings
JP6354281B2 (en) Ferritic heat resistant steel pipe
JP4774588B2 (en) Manufacturing method of high strength oil well steel pipe joint with excellent corrosion resistance and high strength oil well steel pipe joint
JP6107170B2 (en) Welding material for austenitic heat-resistant steel, weld metal and welded joint produced using the same
JPH0195895A (en) Stainless steel wire for gas shielded arc welding
CN113718133B (en) Ni-based alloy pipe and welded joint
JP7360032B2 (en) Austenitic heat resistant steel welded joints
JP7140207B2 (en) METHOD FOR MANUFACTURING FERRITIC HEAT-RESISTANT STEEL WELD JOINT
WO2022004526A1 (en) Two-phase stainless steel pipe and welded fitting
WO2022210849A1 (en) Two-phase stainless steel welded joint
JP3352857B2 (en) Ni-base alloy TIG welding wire for cryogenic steel

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230119

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240220

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240305

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240318

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7469635

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150