JPH01180918A - 耐摩耗性にすぐれた継目無鋼管の製造方法 - 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、耐摩耗性にすぐれた継目無鋼管の製造方法に
係り、特に土砂、鉄鉱石あるいは燐鉱石などのスラリー
輸送に用いられる際に、その内面の摩耗の少ない継目無
鋼管の製造方法に関する。

〈従来の技術〉 近年、浚渫工事により生じる土砂やダムの堆積土砂、鉄
鉱石あるいは燐鉱石などのスラリー輸送が増加する傾向
にある。これらの輸送に鋼管を使用する場合、内面の摩
耗がはげしく、短期間で鋼管を取り替える必要がある。

このような用途に使用される鋼管の寿命を向上させるべ
く、従来より種々の試みがなされ、数多くの特許出願も
なされている。たとえば、特公昭６０−５９２９０号公
報には、特定の流体輸送条件を対象として化学組成を調
整してその条件下での耐摩耗性を高める方法が、また特
開昭５７−１８８６４７号公報や特公昭６１−３３７４
号公報には、限定された化学組成の鋼管に内面側から焼
き入れ処理を施して耐摩耗性を高める方法が開示されて
いる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしなかなら、上記の方法は、いずれも溶接管を対象
としているので、溶接性の点からＣ含有量が制限され、
最大でも０．５％であるために、珪砂スラリーのように
硬い粒子の輸送を対象とした場合、満足すべき耐摩耗性
を得ることは困難である。

このような珪砂などの硬い粒子のスラリー輸送に鋼管を
使用する場合、その内面は、水による腐食とその腐食に
より生した凸部が硬い粒子との衝突により欠は落ちると
いう現象を繰り返し受ける。

そのため、これらのスラリー輸送時には内面は著しく摩
耗される。

この耐摩耗性を改善するために、Ｃｒ、　Ｃｕ、　Ｎｉ
。

Ｍｏなどを添加して耐食性および硬さを増加させても、
ステンレス鋼のように１１％以上のＣｒを添加する場合
は別として、通常の経済的に妥当な価格の鋼管を得る範
囲の添加量では期待されるほどの効果は得られない。

したがって、従来、硬い粒子の摩耗に対して大きい抵抗
を有する鋼管としては、１１％以上のＣｒを含有し、か
つ強度も高いマルテンサイト系ステンレス鋼管か、また
は内面に耐摩耗性にすぐれたポリウレタンの被覆された
鋼管など非常に高価な材料が提供されてきた。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであ
って、従来考えられなかった高いＣ含有量を有する成分
の継目無鋼管を用いて、それに適切な熱処理を施すこと
により、通常の炭素鋼管と大差のない価格で、かつ硬い
粒子のスラリー輸送に著しくすぐれた耐摩耗性を有する
鋼管の製造方法を痔供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明の要旨とするところは、以下の通りである。

すなわち、本発明の第１の態様は、重量％で、Ｃ：　０
．７５〜．１．１０％、　Ｓｉ　：　０．０５〜１．０
％、　Ｍｎ　：　０．２０〜１．０％、　　Ｐ　：　０
．０４０％以下、Ｓ・０．０２０％以下。

Ａｉ　：　０．１０％以下を含み、残部はＦｅおよび不
可避的不純物からなる継目無鋼管に、７５０〜９５０℃
の温度範囲で１〜１２０分加熱後、室温まで冷却する焼
き入れ処理を施し、その後１００〜４００℃の温度範囲
において１〜１２０分の焼戻し処理を施すことを特徴と
する耐摩耗性にすぐれた継目無鋼管の製造方法である。

さらに、本発明の第２の態様は、重量％で、Ｃ：　０．
７５〜１．１０％、　Ｓｉ　：　０．０５〜１．０％、
　Ｍｎ　：　０．２０〜１．０％、　　　Ｐ　：　０．
０４０％以下、　　Ｓ　：　０．０２０％以下。

Ｎ　：　０．１０％以下、さらに、Ｃｒ　：　２．０％
以下、Ｃｕ：０．１０〜０．７０％、または、Ｃｕ　：
　０．１０−０．７０％およびＮｉ　：　０．１０〜０
．７０％のうちから選ばれる１種または２種以上を含み
、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる継目無鋼管
に、７５０〜９５０℃の温度範囲で１〜１２０分加熱後
、室温まで冷却する焼き入れ処理を施し、その後１００
〜４００℃の温度範囲において１〜１２０分の焼戻し処
理を施すことを特徴とする耐摩耗性にすぐれた継目無鋼
管の製造方法である。

〈作用〉 以下に、本発明に係る継目無鋼管の化学組成の限定理由
について説明する。

Ｃ： Ｃは、硬い粒子のスラリー輸送に際して鋼管の耐摩耗性
を高めるために最も重要な元素である。

本発明者らは、Ｃ：　０．７５〜１．１０％（重量％、
以下間し）　、　Ｓｉ　：　０．１８〜０．２６％、　
Ｍ　ｎ　：　０　、３８〜０　、５７％。

Ｐ　：　０．０１２〜０．０２０％、　　Ｓ　：　０．
００３〜０．００６％。

Ａｉ　：　０．００５〜０．０２２％を含有するマンネ
スマン圧延方式により製造された外径：　１６５．２　
ｍｍφ×肉厚７．１ｍｍｔの継目無鋼管より試験片を切
り出し、Ｃ含有量が０．０９〜０．３５％の材料は圧延
のまま（アズロール）で、また０、４０〜１．０８％の
材料には、８５５’ＣＸ６０’油冷の焼き入れ処理と１
７５℃Ｘ６０’空冷の焼戻し処理を施して、第２図に示
すように、幅ニア０柵×長さ＝１００皿の試験片１に直
径１２　ｍｍφの取付は穴１ａを３個設けて、第３図に
示す回転式摩耗試験機２（詳細は後述）により珪砂スラ
リー中で２８時間の耐摩耗試験を行った。

それらの結果を、Ｃ含有量が０．７５％の試験片の摩耗
量を１としたときの摩耗比として、第１図にまとめて示
した。図中、○印はアズロール材（圧延のままの材料）
の値であり、・印は熱処理した材料の値である。

この図から明らかなように、継目無鋼管の耐摩耗性を通
常炭素鋼に比べて格段に高めるためには、Ｃ含有量は０
．７５％以上必要であるが、その効果は約１．０％で飽
和し、１．１０％以上の添加は焼き入れ時に割れを発生
させ易くするので、０．７５〜１．１０％の範囲に限定
した。

Ｓｉ　： Ｓｉは、鋼の脱酸と強度を高めるために添加されるが、
０．０５％未満ではその効果はなく、また１、０％を超
えると靭性が著しく悪化するので、０．０５〜１．０％
とした。

門ｎ： Ｍｎは、鋼の強度を高めるために添加されるが、０．２
％未満ではその効果はなく　、１．０％を超えると圧延
の素材である連続鋳造ブルーム製造中に割れが発生し易
くなるので、０．２〜１．０％とした。

Ｐ　： Ｐは、鋼中に不可避的に含まれる不純物であるが、０．
０４０％を超えると靭性を著しく悪化させるので、０．
０４０％以下とした。

Ｓ： Ｓは、鋼中に不可避的に含まれる不純物であるが、腐食
の起点となるＭｎＳなどの介在物を生成して耐食性を劣
化させ、その結果スラリー中での腐食摩耗量を増加させ
、特に０．０２０％を超えるとその影響が大となるので
、０．０２０％未満とした。

八！　： Ｎは、脱酸のために添加されるが、０．０６０％を超え
るとＮ２０．の堆積により表面欠陥が発生する。

また、脱酸のためには０．００２％以上は必要であるか
ら、０．００２〜０．０６０％とした。

本発明は、上記の必須成分および不可避的不純物のほか
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、有効に目的を達することがで
きる。

Ｃｒ： Ｃｒは、スラリー中の鋼の耐食性を改善し、また鋼中の
炭化物をち密にすることによって耐摩耗性を高める性質
を有するが、２．０％を超えると連続鋳造プルーム中心
部にキャビティーが発生し易くなるので、２．０％以下
とした。

Ｃｕ　： Ｃｕは、スラリー中の耐食性を改善し耐摩耗性を高める
が、０，１０％未満ではその効果が小さく、また０、７
０％を超えるとＣｕの粒界偏析による表面欠陥が多発す
るので、その範囲を０．１０〜０．７０％とした。

Ｎｉ　： Ｎｉは、Ｃｕと同時に添加し、Ｃｕによる表面欠陥を防
止する効果を有するが、０．０５％未満ではＣｕ含有量
が本発明で最も低い０．１０％の場合でもその効果はな
（、逆にＣｕと等量の添加で効果は十分でありかつ高価
でもあるので、上限を０．７０％とした。

つぎに、本発明における熱処理の限定理由について説明
する。

焼き入れ時の加熱温度を７５０〜９５０℃の範囲とする
こと： 焼き入れ温度が７５０℃より低いときは、オーステナイ
ト化が不十分で焼き入れ後の硬さが低く、耐摩耗性が劣
化する。逆に、９５０℃を超えるときには、オーステナ
イト粒が粗大化し、靭性が劣化する。したがって、加熱
温度は７５０〜９５０’Ｃの範囲に限定した。

焼き入れ時の加熱時間を１〜１２０分とすること：加熱
時間が１分未満のときにはオーステナイト化が不十分で
硬さが低下し耐摩耗性が劣化するからであり、１２０分
で保持の効果は飽和し、これ以上保持時間を取ることは
生産性を低下させるから、加熱時間を１〜１２０分とし
た。

焼戻し温度を１００〜４００℃の範囲とすること：焼戻
し温度が１００’Ｃより低いときには、焼き入れ時の残
留応力が除去されず遅れ割れが生じ、ま４００℃を超え
るときには、軟化が大きく耐摩耗性が劣化するから、１
００〜４００℃の範囲とした。

焼戻し時間を１〜１２０分とすること：焼戻し時間が１
分以下のときには、残留応力の除去が不十分であり、１
２０分で保持時間の効果は飽和し、これ以上の保持は生
産性を低下させるから、焼戻し時間は１〜１２０分とし
た。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例について説明する。

第１表に示す本発明の化学組成を有する符号Ａ〜Ｆの６
種の素材ビレットから、マンネスマン圧延方式により外
径：　１６５．２　ｍｌ′Ｉｌφ×肉厚ニア、１ｍｍｔ
の継目無鋼管を製造し、これらより試験片を切り出して
同じく第１表に示す本発明範囲の熱処理条件で熱処理を
施した。その後、前出第２図と同し試験片１に加工して
、前出第３図に示した回転式摩耗試験機２を用いて珪砂
スラリー中で２８０時間の摩耗試験を行った。

ここで、前記回転式摩耗試験機２について説明する。

第３回において、ドラム３は、回転軸４によってカンプ
リング５．ギア６．７を介してモータ８で回転される。

回転軸２には、十字状の支持板９が固定されており、こ
の支持板９にはそれぞれ試験片１が３個の取付は穴１ａ
を介して傾斜して取付けられる。ドラム３内に、珪砂ス
ラリー１０を試験片１が十分浸漬するレヘルを保つよう
に供給して、モータ８を回転させて各試験片１の耐摩耗
試験を行い、所定時間経過後の摩耗量を測定するのであ
る。

また、比較のために、同じく第１表に示す化学組成（Ｃ
含有量がいずれも本発明範囲外）を有する符号Ｃ−Ｎの
８種の素材ビレットについても、同様の条件で摩耗試験
を行った。

これらの各鋼種の耐摩耗性を、符号Ｈの比較例の摩耗量
を１としたときの摩耗比で第１表に併せて示した。

第１表から明らかなように、本発明の範囲にある化学組
成と熱処理条件を有する本発明例は、いずれも比較例に
比べて著しくすぐれた珪砂スラリー中での耐摩耗性を有
していることが分かる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、高いＣ含有量を
有する成分の継目無鋼管を用いて、それに適切な熱処理
を施すようにしたので、通常の炭素鋼管と大差のない価
格で、かつ硬い粒子のスラリー輸送に著しくすくれた耐
摩耗性を有する鋼管を製造することが可能であるから、
その工業的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、珪砂スラリー中の鋼の耐摩耗性に及ぼすＣ含
有量の影響を示す特性図、第２図は、試験片の形状を示
す平面図、第３図は、回転式摩耗試験機の概要を示す側
面図である。 １・・・試験片、　　　２・・・回転摩耗試験機。 ３・・・ドラム、　　　８・・・モータ。 ９・・・保持板、１０・・・珪砂スラリー。 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社 第１図 Ｃ含有量　（は％） 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、 Ｃ：０．７５〜１．１０％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％
   Ｍｎ：０．２０〜１．０％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ
   ：０．０２０％以下、Ａｌ：０．１０％以下を含み、残
   部はＦｅおよび不可避的不純物からなる継目無鋼管に、
   ７５０〜９５０℃の温度範囲で１〜１２０分加熱後、室
   温まで冷却する焼き入れ処理を施し、その後１００〜４
   ００℃の温度範囲において１〜１２０分の焼戻し処理を
   施すことを特徴とする耐摩耗性にすぐれた継目無鋼管の
   製造方法。
2. （２）重量％で、 Ｃ：０．７５〜１．１０％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％
   Ｍｎ：０．２０〜１．０％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ
   ：０．０２０％以下、Ａｌ：０．１０％以下さらに、Ｃ
   ｒ：２．０％以下、Ｃｕ：０．１０〜０．７０％、また
   は、Ｃｕ：０．１０〜０．７０％およびＮｉ：０．１０
   〜０．７０％のうちから選ばれる１種または２種以上を
   含み、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる継目無
   鋼管に、７５０〜９５０℃の温度範囲で１〜１２０分加
   熱後、室温まで冷却する焼き入れ処理を施し、その後１
   ００〜４００℃の温度範囲において１〜１２０分の焼戻
   し処理を施すことを特徴とする耐摩耗性にすぐれた継目
   無鋼管の製造方法。