JPH01139740A - 耐食二重管 - 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、耐食二重管に係り、特に、安価な材料からな
る外管と酸性油井またはガス井、海水。

もしくは化学薬品等に対する耐食性に優れた高価な材料
からなる内管にて構成される酎食性二屯管に関する。

［従来の技術］ 管は、その用途により種々の特性が要求されるから、そ
れらの特性を満足する素材をもって製造される０例えば
、近年の石油またはガスの掘削における環境の悪化、海
底掘削の増加、さらには化学り業とその周辺あるいは関
連技術の発達により、管に要求される特性は多様かつ過
酷になっている。そこで１種類の管材料をもって、要求
される特性の全てを満足させるためには、非常に高価な
材ネ４を使用せざるを得ないこととなる。

一方、上記高価な材料を使用することによる管のコスト
のＬ昇を抑制するため、それぞれ顕なった特性を有する
複数の材料を複合させた多重管の製造方法が種々提案さ
れている０例えば外管の内側に内管を挿入して重ねあわ
せ管とし、この重ねあわせ管を加熱し、同時に内管を気
体により加圧して拡管することにより二重管を製造する
方法が特開昭５８−１＋２［１１２号公報にて開示され
ている。また外管の内側に内管を挿入した重ねあわせ状
態で内管を拡管して二重管を製造するに際し、拡管前に
予め外管を加熱しておきその熱収縮によって内／外等の
緊縮力を高める方法、拡管前に予め内管を冷却しておき
その熱膨張により内／外管の緊縮力を高める方法、およ
びそれら両方法を組みあわせて実施する方法がそれぞれ
特開昭５５−１１７５１４号公報、特開昭５５−１１７
５１５号公報、および特開昭５５−１１７５１６号公報
に開示されている。

ところで、上記二重管の各製造方法は、いずれも内管を
拡管すると同時に外管を加熱するか、内管を冷却するも
のであり、既設のパイプ製造設備に加えて新たな設備の
新設が必要であり、建設のための多額な費用が必要とな
る。また内管を拡管させるに際し、特開昭５８−１１２
１３１２号公報に記載のように該内管を順次部分的に加
圧して拡管させる方法においては長尺パイプを全長にわ
たり拡管させるために、また特開昭５５−１１７５１４
号公報、特開昭５５−１１７５１５号公報、特開昭５５
−１１７５１８号公報にそれぞれ記載のように管全体を
同時に拡管させる方法においては管の設定、加圧、除荷
、および管の取りはずしに、それぞれかなりの時間が必
要となり単位時間当りの生産量、すなわち生産性が悪い
。

そこで従来、既設のパイプ製造設備が利用でき１長尺の
二重管も高い生産性で製造でき、かつ内管と外管に任意
の材料を選定できる二重管の製造方法として第１図に示
すような冷間引抜きによる方法が用いられている。第１
図において１は外′ｉ？１２は内管、３はダイス、４は
引抜きチャックである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来の冷間引抜きによる方法は外管を縮
径して内管と密着させることにて二重管を得るものであ
るため、外管は２〜６％の冷間加「を受けて加重硬化し
、低温靭性が悪化するから、通常の外管材料を使用した
場合には寒冷地または海底に付設されるパイプラインの
ような良好な低温靭性が要求される用途には充当できな
い。

また、上記加工硬化を除去するための熱処理を施すと、
冷間引抜きによって得られた外管による内管に対する緊
縮力がなくなり、内管と外管の強い機械的接合状態が得
られない。

本発明は、既設の冷間引抜き装置を用いて長尺の二重管
も高い生産性で製造できること、および冷間引抜きによ
って耐食二重管を製造するに際し、二重管の低温靭性を
良好とし、かつ内管と外管の強い機械的接合状態を確保
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の第１は、低合金鋼からなる外管の内側に耐食性
金属からなる内管を挿入して外管と内管を毛ねあわせ、
冷間ダイスにより引抜加工された耐食二重Ｗ　テあッテ
、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ　：　０．１０〜０．８０
％、Ｍｎ　：　１．２〜２．０％、Ｐ　：　０．０２５
％以下、　　Ｓ：０．００５％以下、ＡＭ　：　０．０
０５〜０．０６０％、　Ｃａ　：　（１−１０）　Ｘ％
Ｓ　、　　Ｎ：　０．００５％以下を含み、さらニＮｂ
　：　０．０１０−０．１２％、ｔ！：　０．００５〜
０．１５％のうちから選ばれる１種または２種を含有し
、残部がＦｅと不可避的不純物からなる継目無鋼管にて
外管を構成してなるようにしたものである。

本発明の第２は、低合金鋼からなる外管の内側に耐食性
金属からなる内管を挿入して外管と内管を毛ねあわせ、
冷間ダイスにより引抜加重された耐食二重管であって、
ｃ：ｏ、ｔｏ％以下、Ｓｉ　：　０．１０〜ｏ、ｅｏ％
、Ｍｎ：　１．２〜２．０％、Ｐ　：　０．０２５％以
下、　　Ｓ：Ｏ，００５％以下、Ａ交：　０．００５〜
ｏ、ｏｓ。

％、Ｃａ　：　（１−１０）　Ｘ％Ｓ　、　　Ｎ：　０
．００５％以下を含み、ざらにＮｂ　：　０．０１０〜
０．１２％、Ｔｉ　：　０．００５〜０．１５％、　Ｃ
ｕ　：　０．１０〜１．０％、Ｘｉ　：　０．１０〜２
．０％。

Ｍｏ　：　０．０５〜０．５０％、　Ｖ：　０．０１０
〜０．１０％のうちから選ばれる１種または２種以上を
含有し、残部がＦｅと不可避的不純物からなる継目無鋼
管にて外管を構成してなるようにしたものである。

［作用］ 本発明における外管材料の化学組成の限定理由は以下の
とおりである。

Ｃ： Ｃは鋼管の強度を高めるために添加されるが０．１０％
を越えると低温靭性を劣化させ本発明の目的に沿わなく
なるので上限を０．１０％とした。

Ｓｉ・ Ｓｌは脱酸および鋼管の強度を高めるために添加される
が０．１０％未満ではその効果が小さく　ｏ、ｅｏ％を
越えると低温靭性を劣化させて本発明の目的に沿わなく
なるので０．１θ〜０．６０％の範囲に限定した。

Ｍｎ： Ｈｎは鋼管の強度を高めると同時に低温悟性を改善する
ために添加されるが、　１．２％未満ではその効果が小
さく２．０％を越えると連続鋳造で製造する素材に内部
割れが発生するおそれがあるので１．２〜２．０％の範
囲に限定した。

Ｐ： Ｐは鋼中に不可避的に含まれる不純物であるが０．０２
５％を越えると低温靭性を劣化させて未発明の目的に沿
わなくなるので北限を　０．０２５％とした。

Ｓ　： Ｓは鋼中に不可避的に含まれる不純物であるが０．００
５％を越えると衝撃試験における吸収エネルギーを著し
く低下させ本発明の目的に沿わなくなるので上限を０．
００５％とした。

へ交： Ａｌは鋼を脱酸し鋼中の０を低減させるために添加され
るが０．００５％未満ではその効果は小さく０．０６０
％を越えると　Ａ０．２０３のクラスターによる表面お
よび内部欠陥が多発するので０．００５〜０．０６０％
の範囲に限定した。

Ｃａ： Ｃａは硫化物の形態を衝撃試験時における吸収エネルギ
ーの低下がないように制御するために添加されるが、そ
の含イＴ　ｒＪｃがｗ（％でＳ賃より少ないときには効
果が小さく、　Ｓ量の１０倍を越えるときにはＣａの酸
化物による表面および内部欠陥が多発するので（１〜１
０）×％Ｓの範囲に限定した。

Ｎ　　： Ｎは鋼中に不可避的に含まれる不純物であるが０．００
５％を越えるときには低温靭性を劣化させて本発明の［
１的に沿わなくなるので上限をｏ、ｏｏｓ％に規制した
。

本発明は、上記の必須成分を含み残部がＦｅと不可避的
不純物からなるものを外管材料の構成成分とする他に、
それら構成成分に以下の合金元素のうちから選ばれる１
種または２種以上を添加することにより、用途に応じて
極めて有効な外管材料を構成することができる。

Ｎｂ： Ｎｂは鋼管の強度を高めると同時に適切な条件の圧延と
の組あわせて低温靭性を高めるために添加されるが、　
　Ｑ、０１０５未満ではその効果が小さく０．１２％で
その効果は飽和し、これ以トの添加は製造コストを］−
昇させるだけであるので０．０１０〜０．１２％の範囲
に限定した。

Ｔｉ： ＴｉはＮｂと同じく鋼管の強度を高めると同時に適切な
条件の圧延との組あわせで低温靭性を高めるために添加
されるが、０．００５％ではその効果が小さく　０．１
５％を越えるとＴ１の酸化物および窒化物のクラスター
による表面および内部欠陥が多発するので０　、００５
〜０．１５％の範囲に限定した。

Ｃｕ： Ｃｕは鋼管の靭性を劣化させずに強度を高める元素とし
て添加されるが０．１０％未満ではその効果は小さくｌ
、０％を越えると熱間圧延時にＣｕ濃縮部の融解に起因
する表面欠陥が多発するので０．１０〜１．０％の範囲
に規制した。

Ｎｘ： Ｎ１士鋼管の靭性を改善しまた強度を高めるために添加
されるが０．１０５未満ではその効果が小さく２．０％
で本発明の目的を十分達成することができ、これ以４二
の添加は本発明用途のためには製造コストを−に昇させ
る不利益のほうが大きいので０、１０〜２，０％の範囲
に限定した。

にＯ： Ｎｏは鋼管の強度を有効に高めるために添加されるが０
．０５％未満ではその効果が小さく　０．５０％で強度
の−ｈ昇を十分達成することができ、これを越える添加
は本発明用途のためには製造コストを上昇させる不利益
のほうが大きいので０．０５〜０．５０％の範囲に限定
した。

Ｖ　： Ｖは鋼管の強度を有効に高めるために添加するが０．０
１０％未満ではその効果が小さく０．１０％で強度の上
昇を十分達成することができ、これを越える添加は本発
明用途のためには製造コストの上昇による不利益のほう
が大きいので０．０１０〜０．１０％の範囲とした。

本発明は、上記構成からなる外管材料にて継目無鋼管と
されたものを外管として用いる。この外管の造管時にお
ける加熱、圧送条件の限定理由は以下の通りである。

素材の鋼ビレットの加熱温度を１２３０〜１１００°Ｃ
の範囲としたのは加熱温度が１２３０℃を越えるときに
は、加熱中にオーステナイト粒が粗大化し低温靭性を劣
化させて本発明の目−的に沿わなくなり、１１００℃未
満のときには穿孔時の負荷が大きくなって穿孔用のプラ
グおよびガイドシューが著しく損耗して被圧延材の内表
面および外表面欠陥が多発するからである。

穿孔時に穿孔後の被圧延材の温度が１２３０〜１１００
℃の範囲になるようにしたのはこの温度が１２３０　℃
を越えるときには、穿孔による加工が与えられても直ち
に再結晶してオーステナイト粒が粗大になり低温靭性を
劣化させて本発明の目的に沿わなくなり　１１００℃未
満のときには被圧延材の変形抵抗がトイしてプラグおよ
びガイドシューの損耗が激しく被圧沃材の内表面および
外表面欠陥が多発するからである。

穿孔時の断面減少率を６０〜９０％としたのは、断面減
少率が６０％未満のときには穿孔時の加圧にょるオース
テナイトの細粒化が不十分で発明の１」的とする低温靭
性が得られず、９０％を越えるときには加工賃が多過ぎ
て被圧延材のねじりおよび後端部のやぶれが多発するか
らである。

穿孔後のエロンゲータミル、プラグミル、およびサイシ
ングミ月／またはマンドレルミルデューサ−ミルで延伸
圧延と絞り加圧を施す際に３５０°Ｃ以ドでの全断面減
少率を４０〜９５％としだのは、断面減少率が４０％未
満のときにはＮｂまたはＴ１の再結晶遅延作用による未
再結晶累積ひずみが４１分で、結晶粒が十分に微細化さ
れず本発明の目的とする低温靭性が得られないからであ
り、また９５％を越えるときには加工量が大過ごて被圧
延材に孔あき、へこみ等の塑性不安定に起因する欠陥が
多発するからである。

以］−のように，発明者らは，冷間引抜き後においても
十分な低温惰性を有する安価な低合金鋼外管材料を得る
へ〈実験，検討を改ね、Ｃ含有呈を低減させ、Ｓｌ、Ｍ
ｎ．　　Ａｉ、Ｃａおよび目的と用途に応じてＮｂ．　
Ｔｉ，　Ｃｕ．　Ｎｉ、ＭＯ、　■のうちから選ばれる
１種または２種を適！，Ｉ］に管理された範囲内に含有
させ、さらにＰ．　　Ｓ．　　Ｈの含有賃をできるだけ
低減させた円筒状の鋼ビレットを泰材とし、それに加熱
条件と各温度での加圧ｔＩｉ−を適切に管理した条件で
圧江を施した継［１無ｗ４管を、冷間引抜法により製造
する二二東間の外管として用いることにより、冷間引抜
き後の外管に十分な低温靭性を確保することを認めた。

また、本発明にあっては，冷間引抜後に外管の加工硬化
を除去するための熱処理を施す必要もないので、内管と
外管の強い機械的接合状ｆｆ、を確保することもできる
。

なお、本発明の好適な実施態様においては、内管として
、耐食Ｎｉ基合金管が用いられる。ｆａ＃食Ｘｉ基合金
としてはインコネル６２５、ハステロイＧ３、Ｃ２７６
、インコロイ　８２５等が適用される。

［実施例１ 次に、本発明の実施例について説明する。

第２１．４（Ａ）Ｃ本発明例）と第３図（Ａ）（比較例
）に示す化学組成の直径２０７１１ＩＩの鋼ビレットか
ら第２図（Ｂ）、第３図（Ｂ）に示す穿孔と圧に正条件
により製造した外１！　１１！３．２層層、肉厚７．８
１鳳の１＃［１無外管内に、内管として外径１０１．［
ｉ＋ｓｓ、肉厚１．５ｍ履のインコロイ　８２５（耐食
Ｎ１基合金、Ｆｅ　２Ｂ、５％、Ｇ　Ｏ，０１２％、Ｃ
ｒ　２１．５％、Ｍｎ　Ｏ，５２％、Ｍｏ　３．４％、
　Ｓｉ　Ｏ，０２０％、Ｃｕ　１．９％、　　Ａ１０１
１９％、Ｔｉ　１．ｌ［ｉ％、Ｎｉ：Ｂａ文）のＴＩＧ
溶接管を挿入し、冷間ダイスにより冷間にて引抜き外径
１目、３１■、外管の肉厚８．１＋＊ｍ　、内管の肉厚
１．５ｍｍ　、長さｌＯｍの二爪管を製造した。第２図
のＮｏ６１〜１６が本発明による外管であり、第３図の
Ｎｏ、１７〜２７は比較外管であって、第３図のアンダ
ーラインの部分で本発明からはずれている。

これら二を管成形後の外管り方向より　２ｍｍ　Ｖノツ
チ２／３サイズの試験片を採取、加「してシャルピー衝
撃試験を行なった。シャルピー衝９：ｉ値の良否の基準
として寒冷地バイブライン用鋼管に要求されることの多
い特性値、　２ｍｍＶノツチフルサイズ試験片で一３０
℃、ｌｏｋｇ−ｍ以りを参考に、２／３サイズ−３０°
Ｃ１８ｋｇ−ｍ以１−とじた。

第２図および第３図によれば１本発明により製造したＮ
ｏ、１〜１６の外管のシャルピー衝撃値は１分に上記ノ
＾準値を満足し、本発明から逸脱しているＮＯ，１７〜
２７の外管のシャルピー衝撃（＃ｊは全て１−記）Ｓ電
値以下である。

この実施例は外管の冷間前［後の衝撃特性を見る１］的
であるため、内管をインコロイ８２５の１種類としたが
、本発明の実施においては、内管としてざらにＮ１、Ｍ
Ｏ等の含有【ｊ：の高いＮ１基合金管を使用してもよぐ
、またＴｉ、　Ｚｒ、　Ｎｂ＃９の高耐食金属管の使用
も＋１丁清である。

さらに、本発明の実施においては、冷間引抜きによる２
屯管の製造に際して、引抜き前に外管を加熱するか、内
管を冷却するか、または両者を組あわせて引抜き成形後
に外管の熱収縮、内管の熱膨張、または両者の組あわせ
により外管と内管の機械的接合力を高めることもＤ［能
である。

［発明の効果］ 本発明の耐食２東管は近年増々強まっている過酷な環境
に耐え得る耐食性を有する金属管の要求に対して安価に
応え（！）るものであり、環境に適した耐食性内管を自
由に選択でき、かつ既設の冷間引抜き設備により高い生
産性で′！Ａ造でき、冷間前Ｉ−のままで外管に十分な
低温靭性を備え、かつ内管と外管の強い機械的接合状態
を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷間引抜きによる２東管製造［程を模式的に小
才断面図、第２図（Ａ）、（Ｂ）は本発明例を示す図表
、第３図（Ａ）、ＣＢ）は比較例を示す図表である。 ｌ・・・外管、 ２・・・内管。 代理人　弁理士　　塩　川　修　治

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）低合金鋼からなる外管の内側に耐食性金属からな
   る内管を挿入して外管と内管を重ねあわせ、冷間ダイス
   により引抜加工された耐食二重管であって、Ｃ：０．１
   ０％以下、Ｓｉ：０．１０〜０．８０％、Ｍｎ：１．２
   〜２．０％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．００５％
   以下、Ａｌ：０．００５〜０．０６０％、Ｃａ：（１−
   １０）×％Ｓ、Ｎ：０．００５％以下を含み、さらにＮ
   ｂ：０．０１０〜０．１２％、Ｔｉ：０．００５〜０．
   １５％のうちから選ばれる１種または２種を含有し、残
   部がＦｅと不可避的不純物からなる継目無鋼管にて外管
   を構成してなる耐食二重管。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、内管が耐食Ｎｉ
   基合金鋼管にて構成されてなる耐食二重管。
3. （３）低合金鋼からなる外管の内側に耐食性金属からな
   る内管を挿入して外管と内管を重ねあわせ、冷間ダイス
   により引抜加工された耐食二重管であって、Ｃ：０．１
   ０％以下、Ｓｉ：０．１０〜０．６０％、Ｍｎ：１．２
   〜２．０％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．００５％
   以下、Ａｌ：０．００５〜０．０６０％、Ｃａ：（１−
   １０）×％Ｓ、Ｎ：０．００５％以下を含み、さらにＮ
   ｂ：０．０１０〜０．１２％、Ｔｉ：０．００５〜０．
   １５％、Ｃｕ：０．１０〜１．０％、Ｎｉ：０．１０〜
   ２．０％、Ｍｏ：０．０５〜０．５０％、Ｖ：０．０１
   ０〜０．１０％のうちから選ばれる１種または２種以上
   を含有し、残部がＦｅと不可避的不純物からなる継目無
   鋼管にて外管を構成してなる耐食二重管。
4. （４）特許請求の範囲第３項において、内管が耐食Ｎｉ
   基合金鋼管にて構成されてなる耐食二重管。