JPH01100245A - 電縫管用フェライト系ステンレス鋼帯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電縫管の素材として用いるフェライト系ステ
ンレス鋼帯に関する。

〔従来の技術〕

フェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステン
レス鋼と比較して耐食性、耐熱性に劣る。

しかし、通常の綱に比べれば格段に優れた耐久性を示し
、何よりもオーステナイト系ステンレス鋼より安価なこ
とが大きな利点となっている。

このようなフェライト系ステンレス鋼で電縫管を製造す
る場合、電縫部において結晶粒が粗大化し、脆化を生じ
る問題がある。電縫部が脆化すると、電縫管に拡管や曲
げ等の加工を与えたとき、電縫部で割れが生じやすくな
る。

従来より、この電縫部の脆化割れに対しては、溶接入熱
量の低減と、電縫管製造後の加工を温間で行うことが知
られている。

また、成分組成面からの改良として次のような報告が溶
接技術１９７６年５月５ｆ〜６１頁および製鉄研究２９
２号（１９７７＞２１〜２８真に記載されている。

すなわち、フェライト系ステンレス鋼では、通常は液相
からフェライト単相で凝固を生じるが、成分元素中のフ
ェライト形成元素とオーステナイト形成元素との含有量
比によっては、１０００℃付近の温度で一部オーステナ
イト相に変態する場合がある。オーステナイト変態を生
じる成分系の材料では、溶接部が高温加熱時に一部オー
ステナイト相を生成し、生成したオーステナイト相は加
熱後に急冷され、室温まで冷却が完了した状態ではマル
テンサイト相に変態する。このマルテンサイト相は溶接
熱影響部の靭性を向上させ、またＣ１Ｎは溶接低温割れ
感受性を増大させることから、４１０材では下記の成分
制限を設け、溶接熱影響部のマルテンサイト量５０％以
上を確保する。

Ｃ＋Ｎ≦０．０４％ Ｎ　ｌ　＃＠Ｈ′≧０．５Ｃｒ、、、’　−５，５ただ
しＣｒ、Ｑ、’　＝Ｃｒ＋２３ｉ＋２．５ＡＩＮ　ｉ、
、、’　＝Ｎ　ｉ　＋０．５Ｍｎ＋１５Ｃ＋７．５Ｎ 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、前述した脆化割れ対策のうち、溶接入熱
量の低減では、電縫溶接時に材料の溶融が不足し、加圧
接合部から溶鋼が十分に排出されず、介在物等の溶接欠
陥を発生しやすい問題があり、温間加工では工程、コス
トを増大させる問題がある。

また、前述した成分組成面からの改良提案は、厚板のア
ーク溶接についての提案である。アーク溶接では溶融金
属がそのまま凝固するが、電縫溶接部では溶融した金属
が加圧により溶接部の外へ殆ど排出される。このように
溶融金属の動き一つを見ても両溶接は全く異なるので、
アーク溶接についての前記提案は、電縫溶接に対しては
ほとんど効力を示さない。

本発明は斯かる状況に鑑み、溶接入熱量の低減や温間加
工を必要とせずに電縫部の脆化割れを防止できる電縫管
用フェライト系ステンレス鋼帯を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

アーク溶接と電縫溶接とを比較した場合、前述したよう
にアーク溶接では溶融金属がそのまま凝固するのに対し
、電縫溶接では溶融金属が加圧により溶接部の外へ排出
され、溶接部の冷却速度もアーク溶接の場合と比べて格
段に大きい。

溶融金属がそのまま凝固するアーク溶接の場合、溶接部
への水素侵入が懸念され、またＣ、Ｎは溶接低温割れ感
受性を増大させるから、その制限が必要となる。しかし
、電縫溶接では溶融材料が溶接部外へ排出されるので、
溶接部に水素が侵入する懸念は少なく、むしろ溶接部が
急冷されることから、鋼中拡散速度の大きいＣ，Ｎを積
極的に添加することが、マルテンサイト相を生成する上
で有効となる。フェライト系ステンレス鋼の溶接部にマ
ルテンサイト相を生成させると、前述したように溶接部
の靭性が向上する。

本発明者らは、この観点から電縫溶接を前提とした場合
の調帯成分とマルテンサイト量および電縫部延性との関
連を検討した結果、調帯の成分組成に対しＣ＋Ｎ≧０．
０４％およびＮ　ｉ　、、、≧０．８Ｃｒ、、、−８．
６なる制限を設けるのが、電縫部の脆化割れを防止する
上で有効なことを知見した。

本発明は、斯かる知見に基づきなされたもので、重量％
でｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ１．
０％以下、Ｃｒ：１１〜１５％、Ｎｉ：１．０％以下、
Ｎ：ｏ、ｏｓ％以下、Ｃ＋Ｎ：０．０４％以上を含有し
、かつＮｉ１．、　とＣｒｏ、、　との関係が Ｎ　ｔ、、、　　≧０．８Ｃｒａ、、　　　８．６ただ
しＣｒ１１＠、　−Ｃｒ　＋　１．５３　ｉＮ　ｉ、１
１．　＝Ｎ　ｌ　＋０．５Ｍｎ＋３００＋３ＯＮ を満足することを特徴とする電縫管用フェライト系ステ
ンレス鋼帯を要旨とする。

〔作　　用〕

以下、本発明のフェライト系ステンレス鋼帯における成
分組成の限定理由を述べ、作用を明らかにする。

Ｎ　ｉ　＠＠、　＋　　Ｃｒ　＠−＠＋　　’電縫部で
高温加熱時にオーステナイト相を生成させると、冷却過
程でマルテンサイト相を生じる。このマルテンサイト相
はフェライト相の粒界に生成し、加熱過程で粗大化した
フェライト相を分割、細粒化し、冷却後の段階で電縫部
の延性を改善する。電縫部に十分な延性を与えるには、
冷却後の段階でこの部分にマルテンサイト量１０％以上
を与える必要があり、このためには綱帯組成に対しＮｉ
□、≧０．８　Ｃｒ□。

−８，６なる条件を与えることを必要とする。他の条件
を加味すると、第１図に斜線で示す領域が、Ｎ　ｉ　０
．、とＣｒ、、、　とについての本発明範囲となる。

Ｃ：Ｃはオーステナイト形成元素であり、マルテンサイ
ト相形成に有効であるが、過剰に添加されると、形成さ
れたマルテンサイト相を硬化し、マルテンサイト相自体
の脆化を招くので、０．０３％以下に制御する。

Ｓｔ、Ｍｎ：脱酸元素として必須であるが、１．０％を
超えて添加すると、電縫部の延性を害するので、脱酸必
要量を確保した上で１．０％以下に制限する。

Ｃｒニステンレス鋼としての耐食性を確保するために１
１％以上の添加を必要とする。しかし、１５％を超えて
添加すると、マルテンサイト相形成のためのオーステナ
イト相形成元素の添加量が過大となるので、１５％以下
に制限する。

Ｎｉ：マルテンサイト量を制御するための重要元素であ
り、Ｎｉ□、とＣｒ□、との関係を満足させるべく、他
の元素との関連で適宜添加量が決定される。しかし、１
．０％を超えると、耐応力腐食割れ性が低下するので、
１．０％以下の範囲内で含有される。

Ｎ：Ｎｆと同様、マルテンサイト量調整のため、他の元
素の量に応じて適宜変化される。しがし、０．０８％を
超えると、Ｃを過剰に添加した場合と同様、マルテンサ
イト相が硬化、脆化するので、０．０８％以下に制限す
る。

Ｃ＋Ｎ　：既に述べたように、電縫部にマルテンサイト
相を生成するには、調帯に対してＮｉ、Ｍｎ。

Ｃ，Ｎといったオーステナイト相形成元素の添加量制御
を行う必要があるが、電縫部ではその特殊性（主に急冷
）から、Ｃ，Ｎの添加が特に有効であり、Ｃ＋Ｎ１．０
４％を必要とする。Ｃ＋Ｎ＜０．０４％ではＮｉ、Ｍｎ
といった他のオーステナイト相形成元素をＣｒ、、、　
とＮｉ、、、との関係を満足するよう調整しても、マル
テンサイト量１０％以上は確保できず、本発明の狙いは
達成されない、ＣとＮとについて本発明を満足する関係
は、第２図に示すとおりである。

更に具体的に説明すると、例えばＣｒ、、、　　−１３
％の場合、Ｎｉ、、、　≧０．８　Ｃｒ、ｑ、　　−８
，６を満足させるにはＮ１０．、≧１．８％（最大４．
８％）が必要になる。これを実現するには、第３図にハ
ンチングで示される範囲内の例えばＮｔ＋０．５Ｍｎ−
１，０％、Ｃ＋Ｎ＝０．０３％なる条件を満足させれば
よい、しかし、Ｃ＋Ｎ＜０．０４％であるためにマルテ
ンサイト量は１０％以上にならず、マルテンサイト量１
０％以上を確保するには同図にクロスハンチングで示す
範囲の条件が必要となる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例および比較例を述べる。

第１表に示す組成を存する本発明鋼帯および比較鋼帯を
素材として電縫鋼管製造ミルにて溶接スピード７０ｍ／
ｍｉｎで外径５０．８ｍ、肉厚２．０鶴の電縫管を製造
した。溶接入熱は比較調帯については電縫部の脆化を抑
えるために、溶接作業性を多少犠牲にして、 Ｖｐ　１０．３　ｋＶｘ　Ｉ　ｐ　３０．２Ａ＝３１１
．０６ｋＶＡとし、本発明鋼帯については溶接作業性を
優先させて Ｖｐｌｏ、８ｋＶｘＩｐ３１Ａ−３４４，８ｋＶＡとし
た。なおＶｐは高周波発振管陽極電圧、Ｉｐは高周波発
振管陽極電圧である。

そして、製造された鋼管に第４図に示す偏平試験と第５
図に示す押し拡げ試験を常温で実施した。

偏平試験では溶接部に割れが生じるまでの平板間距離Ｈ
を測定し、押拡げ試験では同じく溶接部に割れが生じる
まで押拡げを行ったときの押拡げ前後の外径比（Ｄ／Ｄ
＋　）を測定し、電縫溶接部の延性を評価した。

ＨおよびＤ　／　Ｄ　＠については、ＪＩＳＧ３４６３
ボイラ・熱交換器用ステンレス鋼管の規格では、本サイ
ズのフェライト系ステンレス鋼管の場合、Ｈ≦１９．５
鶴、Ｄ／　Ｉ）ｏ　＞　１．１４が定められているが、
ここでは独自にＨ−４ｎ（密着偏平）、Ｄ／Ｄｏ≧１．
２５（伸び２５％に相当）を設定し、これを満足するも
のを高延性とした。

結果を第２表に示す。

第　　　　１　　　　表　　　　　　　　　　　（ｗｔ
灼第　　２　　表 ＊○：密着曲げ可、×：密着曲げ不可 ＊＊　○：Ｄ／Ｄｏ≧１．２５．　　ｘ：Ｄ／Ｄｏ＜１
．２５比較鋼帯２．４．　？はＮ　ｉ　、、、がＣｒｅ
ｑ．との関係において過少であるため、他の条件が全て
本発明範囲を満足するにもかかわらず、電縫部のマルテ
ンサイト量が１０％に達していない。その結果、電縫部
は溶接入熱を制限しているにもかかわらず低延性である
。

比較鋼帯１，３はＮｉ、、、とＣｒ、、、　との関係が
適正なものの、Ｃ＋Ｎ量が不足するために電縫部のマル
テンサイト量が不足し、電縫部はやはり低延性となって
いる。

比較鋼帯５，６についてはＮｉ、、、とＣｒ、、。

との関係およびＣ＋Ｎ量が適正であるが、Ｎ、　Ｃが過
多のため、電縫部に割れを生じ、高延性は得られていな
い。

これらに対し、本発明鋼帯８〜１３はいずれも比較鋼帯
ｌ〜７よりも大入熱で溶接しているにもかかわらず、偏
平試験では密着曲げが可能となり、押拡げ試験ではＤ　
／　Ｄ　ｏ≧１．２５が達成され、電縫部に高延性を与
えている。

第６図はＣ５０，０３％、Ｎ≦０．０８％、Ｃ＋Ｎ２０
．０４％を満足する銅帯２，４．７〜１３について、ｃ
ｒｅ１１、　　とＮ１５ａ、　　との関係を試験結果に
対応させたものである０図から明らかなように、Ｎｉ１
．、　　≧０．８Ｃｒ、、、−８，６で電縫部に高延性
が付与される。

第７図はＮ１−ａ、　　≧０．８Ｃｒａ、、−８，６を
満足する鋼帯１．３，５，６，８〜１３について、Ｃと
Ｎとの関係を試験結果に対応させたものである。

図から明らかなように、Ｃ５０，０３％、Ｎ≦０．０８
％、ＣＡＮ、ｉ！０．０４％で電縫部に高延性が付与さ
れる。

第８図はＣ５０，０３％、Ｎ≦０．０８％を満足する銅
帯１〜４．７〜１３について、Ｃｒ□、とマルテンサイ
ト量との関係を試験結果に対応させたものである。同図
から明らかなように、電縫部においてはマルテンサイト
量１０％以上で高延性が得られるが、Ｃｒ、、、を管理
するだけではマルテンサイト量１０％以上は達成されな
い。マルテンサイト量１０％以上を達成するには、前述
したようにＮ１ｅｑ、≧０．８Ｃｒ、、、−８．６およ
びＣ＋Ｎ≧０．０４％なる条件が必要である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明のフェライト系
ステンレス鋼帯は電縫溶接に際して溶接入熱を制限しな
くても、また造管後の成形加工を温間で行わなくても、
電縫部の脆化割れを防ぐことができる。したがって介在
物等の溶接欠陥を生じることがなく、また造管後の成形
加工も常温で低コストに行うことができ、この種の電縫
管の品質向上および製造コスト低減に大きな効果を発揮
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第２図は本発明における適正成分範囲を図示し
たグラフ、第３図はＣｒ、ｑ＝　１３％において必要な
Ｎ　ｉ、、を実現するためのＣ十Ｎ及びＮｉ＋０．５Ｍ
ｎの適正成分範囲を図示したグラフ、第４図および第５
図は試験方法の説明図、第６図〜第８図は適正成分範囲
を試験結果に対応させて示したグラフである。 第　　１　図 ＣｒｅＩ）％ 第　　　ＩＨ− 〇（％） 第　　３　　図 ＣＡＮ（％） 第　　４　図 第　　５　図 手　続　主甫　正　書（自発）６．・ 昭和６２年１２月０４日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿　　　　　　　　　　
　７・、発明の名称 電縫管用フェライト系ステンレス鋼帯 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称（２１１
）住友金属工業株式会社代表者新宮康男 ４、代理人 ５、補正命令の日付 補正の対象 図　　　面 補正の内容 図、第４図、第７図を別紙のとおり補正しま以　　　上 第　　７　　図 Ｃ（％） 第　　１　図 Ｃｒｅｑ％ 第　　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％でＣ：０．０３％以下、Ｓｉ：１．０％以
   下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：１１〜１５％、Ｎｉ：
   １．０％以下、Ｎ：０．０８％以下、Ｃ＋Ｎ：０．０４
   ％以上を含有し、かつＮｉ＿ｅ＿ｑ．とＣｒ＿ｅ＿ｑ．
   との関係が Ｎｉ＿ｅ＿ｑ．≧０．８Ｃｒ＿ｅ＿ｑ．−８．６ただし
   Ｃｒ＿ｅ＿ｑ．＝Ｃｒ＋１．５Ｓｉ Ｎｉ＿ｅ＿ｑ．＝Ｎｉ＋０．５Ｍｎ ＋３０Ｃ＋３０Ｎ を満足することを特徴とする電縫管用フェライト系ステ
   ンレス鋼帯。