JP7172623B2 - ステンレス鋼管及び溶接継手の製造方法 - Google Patents
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(Cr-160×C+Mo/0.08+Ti/0.005)×(t×exp(-1000/(T+273)))^0.5≧400 ・・・(1)
ここで、
Cr:前記化学組成におけるCr含有量、単位は質量%、
C :前記化学組成におけるC含有量、単位は質量%、
Mo:前記化学組成におけるMo含有量、単位は質量%、
Ti:前記化学組成におけるTi含有量、単位は質量%、
T :前記溶接後熱処理の温度、単位は℃、ただし、550℃≦T≦700℃、
t :前記溶接後熱処理の時間、単位は秒、
である。
(Cr-160×C+Mo/0.08+Ti/0.005)×(t×exp(-1000/(T+273)))^0.5≧400 ・・・(1)
ここで、
Cr:ステンレス鋼管の化学組成におけるCr含有量、単位は質量%、
C :ステンレス鋼管の化学組成におけるC含有量、単位は質量%、
Mo:ステンレス鋼管の化学組成におけるMo含有量、単位は質量%、
Ti:ステンレス鋼管の化学組成におけるTi含有量、単位は質量%、
T :溶接後熱処理の温度、単位は℃、ただし、550℃≦T≦700℃、
t :溶接後熱処理の時間、単位は秒、
である。
[化学組成]
本実施形態によるステンレス鋼管は、以下に説明する化学組成を有する。以下の説明において、元素の含有量の「%」は、質量%を意味する。
炭素(C)は、溶接時にHAZにおいてCr炭化物として析出し、Cr欠乏層を形成する原因となる。一方、C含有量を過剰に制限すると製造コストが増加する。そのため、C含有量は0.001~0.050%である。C含有量の下限は、好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.008%である。C含有量の上限は、好ましくは0.030%であり、さらに好ましくは0.020%である。
シリコン(Si)は、鋼を脱酸する。一方、Si含有量が高すぎると、鋼の靱性が低下する。そのため、Si含有量は0.05~1.00%である。Si含有量の下限は、好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.15%である。Si含有量の上限は、好ましくは0.80%であり、さらに好ましくは0.50%である。
マンガン(Mn)は、鋼の強度を向上させる。一方、Mn含有量が高すぎると、鋼の靱性が低下する。そのため、Mn含有量は0.05~1.00%である。Mn含有量の下限は、好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.20%である。Mn含有量の上限は、好ましくは0.80%であり、さらに好ましくは0.60%である。
リン(P)は不純物である。Pは、鋼の耐SCC性を低下させる。そのため、P含有量は0.030%以下である。P含有量は、好ましくは0.025%以下である。
硫黄(S)は不純物である。Sは、鋼の熱間加工性を低下させる。そのため、S含有量は0.002%以下である。
銅(Cu)は不純物である。そのため、Cu含有量は0.10%未満である。Cu含有量は、好ましくは0.08%以下であり、さらに好ましくは0.05%以下である。
クロム(Cr)は、鋼の耐炭酸ガス腐食性を向上させる。一方、Cr含有量が高すぎると、鋼の靱性及び熱間加工性が低下する。そのため、Cr含有量は11.50~14.00%未満である。Cr含有量の下限は、好ましくは12.00%であり、さらに好ましくは12.50%である。Cr含有量の上限は、好ましくは13.50%であり、さらに好ましくは13.20%である。
ニッケル(Ni)は、オーステナイト形成元素であり、鋼の組織をマルテンサイトにするために含有される。一方、Ni含有量が高すぎると、鋼の強度が低下する。そのため、Ni含有量は5.00%超~7.00%である。Ni含有量の下限は、好ましくは5.50%であり、さらに好ましくは6.00%である。Ni含有量の上限は、好ましくは6.80%であり、さらに好ましくは6.60%である。
モリブデン(Mo)は、鋼の耐硫化物応力腐食割れ性を向上させる。Moはさらに、溶接時に炭化物を形成してCr炭化物の析出を妨げ、Cr欠乏層の形成を抑制する。一方、Mo含有量が高すぎると、鋼の靱性が低下する。そのため、Mo含有量は1.00%超~3.00%である。Mo含有量の下限は、好ましくは1.50%であり、さらに好ましくは1.80%である。Mo含有量の上限は、好ましくは2.80%であり、さらに好ましくは2.60%である。
チタン(Ti)は、溶接時に炭化物を形成してCr炭化物の析出を妨げ、Cr欠乏層の形成を抑制する。一方、Ti含有量が高すぎると、鋼の靱性が低下する。そのため、Ti含有量は0.02~0.50%である。Ti含有量の下限は、好ましくは0.05%であり、さらに好ましくは0.10%である。Ti含有量の上限は、好ましくは0.40%であり、さらに好ましくは0.30%である。
バナジウム(V)は、鋼の強度を向上させる。一方、V含有量が高すぎると、鋼の靱性が低下する。そのため、V含有量は0.005~0.500%である。V含有量の下限は、好ましくは0.010%である。V含有量の上限は、好ましくは0.300%であり、さらに好ましくは0.200%である。
ニオブ(Nb)は、鋼の強度を向上させる。一方、Nb含有量が高すぎると、鋼の靱性が低下する。そのため、Nb含有量は0.005~0.500%である。Nb含有量の下限は、好ましくは0.010%であり、さらに好ましくは0.020%である。Nb含有量の上限は、好ましくは0.300%であり、さらに好ましくは0.200%である。
アルミニウム(Al)は、鋼を脱酸する。一方、Al含有量が高すぎると、鋼の靱性が低下する。そのため、Al含有量は0.001~0.100%である。Al含有量の下限は、好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。Al含有量の上限は、好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.060%である。本明細書におけるAl含有量は、酸可溶Al(いわゆるSol.Al)の含有量を意味する。
カルシウム(Ca)は、鋼の熱間加工性を向上させる。一方、Ca含有量が高すぎると、鋼の靱性が低下する。そのため、Ca含有量は0.0001~0.0040%である。Ca含有量の下限は、好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0008%である。Ca含有量の上限は、好ましくは0.0035%であり、さらに好ましくは0.0030%である。
窒素(N)は、窒化物を形成して鋼の靱性を低下させる。一方、N含有量を過剰に制限すると製造コストが増加する。そのため、N含有量は0.0001~0.0100%未満である。N含有量の下限は、好ましくは0.0010%であり、さらに好ましくは0.0020%である。N含有量の上限は、好ましくは0.0090%である。
本実施形態によるステンレス鋼管は、ステンレス鋼管表面に対するX線光電子分光(XPS)分析で得られたCr酸化物のFe酸化物に対する原子濃度比Cr-O/Fe-O(以下「表面のCr-O/Fe-O」という。)が0.30以上である。
光源 :単色化したAl-Kα線(1486.6eV)
励起電圧15kV、励起電流3mA
X線ビーム径 :直径100μm
X線入射方向 :鋼材表面の法線方向に対して45°
光電子捕獲方向:鋼材表面の法線方向に対して45°
なお、測定に際して、試料となる鋼材は、有機溶剤による超音波洗浄など、常法により表面の汚染を除去する。また、試料が帯電しないように、分析装置の試料ホルダへ試料を取り付ける際には、電気的な接触(導通)を確実に取る。さらに、イオンスパッタリングによる表面汚染除去は実施せず、受け入れままの表面に対して測定を実施する。
以下、本実施形態によるステンレス鋼管の製造方法の一例を説明する。ただし、本実施形態によるステンレス鋼管の製造方法は、これに限定されない。
次に、上述したステンレス鋼管を用いた溶接継手の製造方法を説明する。本実施形態による溶接継手の製造方法は、上述したステンレス鋼管の管端同士を突き合わせて円周溶接する工程と、円周溶接後、少なくとも溶接部及び溶接熱影響部(HAZ)に対して溶接後熱処理(PWHT)をする工程とを備える。
(Cr-160×C+Mo/0.08+Ti/0.005)×(t×exp(-1000/(T+273)))^0.5≧400 ・・・(1)
ここで、
Cr:ステンレス鋼管の化学組成におけるCr含有量、単位は質量%、
C :ステンレス鋼管の化学組成におけるC含有量、単位は質量%、
Mo:ステンレス鋼管の化学組成におけるMo含有量、単位は質量%、
Ti:ステンレス鋼管の化学組成におけるTi含有量、単位は質量%、
T :溶接後熱処理の温度、単位は℃、ただし、550℃≦T≦700℃、
t :溶接後熱処理の時間、単位は秒、
である。
Claims (5)
- ステンレス鋼管であって、
化学組成が、質量%で、
C :0.001~0.050%、
Si:0.05~1.00%、
Mn:0.05~1.00%、
P :0.030%以下、
S :0.002%以下、
Cu:0.10%未満、
Cr:11.50~14.00%未満、
Ni:5.00%超~7.00%、
Mo:1.00%超~3.00%、
Ti:0.02~0.50%、
V :0.005~0.500%、
Nb:0.005~0.500%、
Al:0.001~0.100%、
Ca:0.0001~0.0040%、
N :0.0001~0.0100%未満、
残部:Fe及び不純物であり、
前記ステンレス鋼管表面に対するX線光電子分光分析で得られたCr酸化物のFe酸化物に対する原子濃度比Cr-O/Fe-Oが0.30以上である、ステンレス鋼管。 - 請求項1に記載のステンレス鋼管であって、
前記原子濃度比Cr-O/Fe-Oが1.50以下である、ステンレス鋼管。 - 請求項1又は2に記載のステンレス鋼管であって、
前記ステンレス鋼管は、継目無である、ステンレス鋼管。 - 請求項1~3のいずれか一項に記載のステンレス鋼管であって、
前記ステンレス鋼管は、ラインパイプ用である、ステンレス鋼管。 - 請求項1~4のいずれか一項に記載のステンレス鋼管の管端同士を突き合わせて円周溶接する工程と、
前記円周溶接後、下記(1)式を満たす条件で、少なくとも溶接部及び溶接熱影響部に対して溶接後熱処理をする工程とを備える、溶接継手の製造方法。
(Cr-160×C+Mo/0.08+Ti/0.005)×(t×exp(-1000/(T+273)))^0.5≧400 ・・・(1)
ここで、
Cr:前記化学組成におけるCr含有量、単位は質量%、
C :前記化学組成におけるC含有量、単位は質量%、
Mo:前記化学組成におけるMo含有量、単位は質量%、
Ti:前記化学組成におけるTi含有量、単位は質量%、
T :前記溶接後熱処理の温度、単位は℃、ただし、550℃≦T≦700℃、
t :前記溶接後熱処理の時間、単位は秒、
である。
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JP2010159487A (ja) | 2008-12-09 | 2010-07-22 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp | 耐銹性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
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