JPH03104846A

JPH03104846A - チタン継目無管の製造方法

Info

Publication number: JPH03104846A
Application number: JP24322789A
Authority: JP
Inventors: Atsuhiko Kuroda; 篤彦黒田; Yoshiaki Shida; 志田　善明
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1991-05-01

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、油井管や化学工業その他の産業分野において
構造用材などに用いられるチタン継目無管の製造方法に
関する．（従来の技術）工業用材料として用いられるチタンは一般に純チタンと
α型、α＋β型、β型のチタン合金に分類される。

純Ｔｉとしては工業用純Ｔｉが用いられ、また、α型の
合金としてはＴｉ−０．１５Ｐｄ，　Ｔｉ　−０．８Ｎ
ｉ　　０．３Ｍｏ、Ｔｉ−５　Ａ　ｌ−２．５５ｎが、
α＋β型の合金としてはＴｉ−３Ａｆ−２．５Ｖ，Ｔｉ
−６Ａｌ−４　ＶＳ　Ｔｉ−６Ａｆ２Ｓｎ　−　４Ｚｒ
−６Ｍｏ，　Ｔｉ−６＾１，　−　２　３ｎ　−　４　
Ｚｒ　−　２Ｍｏ，Ｔｉ−８Ａｆ！　−ＩＭｏ−　Ｉ　
Ｖ、Ｔｉ−　６Ａｊ２−２Ｎｂ−ｌＴａ−ＩＭｏなどが
あり、またβ型チタン合金としては、Ｔｉ−３＾ｅ　　
８Ｖ　　６Ｃｒ−４Ｍｏ−４Ｚｒ，丁１１１．５Ｍｏ　
−　６　Ｚｒ−４．５Ｓｎ，　Ｔｉ−１０Ｖ　−　２　
Ｆｅ　−　３　Ａ　ｌなどが知られている．また、本出願人は、特に油井、ガス井、地熱井等の環境
下での耐食性を向上させるため、上記α型またはα＋β
型のチタン合金に白金族元素のｌ種以上を０．０２〜０
．２重量％、あるいは白金族元素を０．００５〜０．１
２重量％並びにＮｉＳＣｏ，　Ｗ，　Ｍｏのうち１種以
上を０．０５〜２．０重量％加えたチタン合金を提案し
たく特開昭６３−１１４９３１号公報）．上記のような
工業用純チタンやチタン合金の継目無管（以下、チタン
継目無管、あるいは単にチタン管という）の製造方法と
しては、押出し法、傾斜圧延法などの熱間製管法がよく
知られている．このうち、傾斜圧延法は傾斜ロール圧延
ｒにより中実ビレットを熱間で穿孔し、得られた中空素
管を、更にブラグミル、サイザー、レデューサ等のロー
ル圧延機により熱間で所定の寸法まで縮径減肉圧延する
方法で、押出し法に比較して製造能率が高く、製造コス
ト面で有利である。

本発明者は、先にこの傾斜圧延法によるチタン継目無管
の製造について下記のような方法を提案した（特願昭第
６３−２３３１８号）。この方法は、工業用純Ｔｉ、α
型およびα＋β型チタン合金の継目無管を傾斜圧延法に
より製造する際に、その最終圧延機出口塩度を２００℃
以上、βトランザス＋５０℃以下とし、圧延後さらに５
００℃以上、βトランザス以下に再加熱することを特徴
としている．（発明が解決しようとする課題）チタン合金は本質的に延性が低く、特に、構造用材とし
て利用する場合、延性の向上は最も重要な技術課題であ
り、また、管材の外面部と内面部の機械的性質の均一性
（以下、「均質性」という）が非常に重要であるが、そ
れらの要求を満たすチタン継目無管の製漬方広は確立さ
れていない。

本発明の目的は、均質でかつ良好な延性を有するチタン
継目無管の製造方法を確立することにある。

（課題を解決するための手段）チタンの延性は熱間での加工温度に強く依存し、高温の
β域で加工すると延性が低下することが知られている。

本発明者は上記の目的を達成するため研究を重ね、さら
に下記の事実を見いだした。

ｉ）チタン継目無管の延性は、熱間での最終加工条件を
コントロールすれば、それまでの履歴によらず確保する
ことが可能である。

ｉｉ）上記１）における最終加工時の温度が低下すると
、組織は微細になり延性が向上するが、製品の均質性は
悪化する．これは、加工温度の低下により変形抵抗が上
昇し、加工熱の発生が増大するが、チタン合金は熱伝導
性が悪く、発生した加工熱により管外面部と内面部に温
度の不均一が生した状態で圧延されるためである．ｉｉｉ）製管後の熱処理は、加工時に生した不均質性を
解消するのに重要な役割を果たす．本発明は上記の知見に基づいてなされたもので、その要
旨は「中空素管の最終圧延機入口における温度を７００
℃以上、βトランザス＋５０℃以下とし、かつ最終圧延
で断面減少率１５％以上の加工を加え、次いで、６３０
℃以上、βトランザス以下の温度で焼鈍することを特徴
とするチタン継目無管の製造方法」にある。なお、βト
ランザスとは、チタン合金の低温相であるα相が完全に
消失し、β相一相となる温度である。

中空管体の熱間圧延機としては、プラグ稟ル、マンドレ
ルミル、サイザー、レデューサー、ヒルガーミル、ディ
ソシャーミル等が知られており、本発明で言う所の熱間
加工における最終圧延機とは、熱間において最後に圧延
を行った、例えば、上記の圧延機のうちの一つを指す。

断面減少率とは、圧延前の管断面積を八〇、圧延後の管
断面積をＡｔとして、ｔ（Ａ．−Ａｔ）／Ａｏｌ　ｘｌ００で表される比率（
％）である．なお、中空素管の製造方法としては、機械加工による方
法（穴ぐり）、押出しによる方法、マンネスマンによる
穿孔方法が知られており、特開昭６１−１９３７１９号
公報にはＴｉ−６Ａｆｆｉ−４Ｖ系チタン合金の押出し
方法が、また本出願人による特願昭第６２−１６７５９
３号にはマン不スマン穿孔法が開示されてる。

（作用）本発明方法において、最終圧延機の入口における温度を
７００℃以上、βトランザス＋５０℃以下としたのは、
下記の理由による。すなわち、最終圧延機入口温度がβ
トランザス＋５０゛Ｃを超えると製造されるチタン管の
結晶組織は粗大な針状組織となり、延性が低下する。こ
の組織は圧延後に熱処理を行っても微細化することはで
きない．一方、最終圧延機入口温度が７００℃未満であ
ると、材料の変形抵抗が高いため加工熱が発生し、チタ
ン管の内面部および外面部における温度差が大きくなり
、機械的性質に不均一性が生し、これは熱処理を行って
も回復することはできない。

また、最終圧延で断面減少率１５％以上の加工を与える
こととしたのは、断面減少率が１５％に満たないと中空
素管の最終圧延機入口における温度を上記の／晶度範囲
に保持しても、微細な針状組織は得られず、チタン管の
延性が低下するためである。

焼鈍条件は最終製品であるチタン管の品質を制御するの
に重要な役割をもっており、焼鈍温度が６３０℃よりも
低いと加工により生威した管の内外面部における機械的
性質の均一化が十分ではなく、製品品質の均質性が保証
されない。一方、焼鈍温度がβトランザスを超えると粗
大な針状組織が生成し製品の延性が低下する。

（実施例１）第１表の代符Ａに示した或分ｍ威を有するα＋β型チタ
ン合金からなるビレノト（直径１５０開、長さ１５００
ｍｍ）を穿孔圧延機により外径１５０問、肉厚１７ｍｍ
の中空管体とし、更に熱間圧延機で外径１１０ｍｍ、肉
厚１２１とした。次いで、再加熱炉で３０分間再加熱を
行い、最終圧延機であるレデューサーの入口温度および
加工度（断面減少率〉を第２表に示した値に設定して最
終圧延を行い、最後に同しく第２表に示した熱処理温度
で焼鈍処理を行ってチタン継目無管を作製した．上記のように作製したチタン継目無管ついて、下記の方
法により延性および均質性（機械的性質の均一性）を測
定し、良否の判定を行った。

延性：ＡＳＴＭ，Ｅ８に規定された方法に従って、管長手より
直径６．２５ｍｏ＋Ｘ標点距離２５開の丸棒試験片を採
取し、室温で破断伸びを測定し、伸びが１０％以下のも
のは不良とする。

均質性：管横断面より１０ｍｍ厚のリング状試験片（第１図）を
採取し、この横断面上でビンカース硬度（荷重１０ｋｇ
）を測定し、内表面側（１２点）と外表面側（１２点）
のそれぞれの平均値の差（外面硬度内面硬度）が２０以
上のものは不良とする。

測定位置は、第１図のリング状試験片において、いずれ
も外表面から２１Ｉｌｌｌ、あるいは内表面から２１Ｉ
ｌｌＩの位置で、同図に示すように、リング状試験片の
東、西、南、北に相当する各部分でそれぞれ６点、合計
２４点で測定する。なお、前記各部分の外表面側および
内表面側における３点の間隔はいずれも５ＩＩＩＩ１で
ある。

調査結果を第２表に併せ示す。同表の結果から明らかな
ように、最終圧延機入口の温度がβトランザス（９８０
“Ｃ）＋５０”Ｃを超える場合（比較例１〜１０、比較
例２３〜２５）は伸びが小さ＜、７００℃未満の場合（
比較例２ｌ、２２、比較例３５、３６）、または、加工
度が１５％未満の場合（比較例２３、２６、２９、３２
、３５、３６〉は管の外表面側と内表面側の硬度差が大
きく、均質性が劣り、熱処理によっても回復しない。

一方、熱処理温度がβトランザスを超えると（比較例ｌ
、６、１１、＋６）延性の低下を招き、また、６３０℃
未満であれば（比較例５、１０、ｌ５、２０）加工で生
じた管の内外面における硬度の不均一が残存し、熱処理
の効果が得られない。

これに対し、本発明の条件を満たす場合（本発明例１２
〜１４、ｌ７〜ｌ９、２７、２８、３０、３１、３３、
３４）は延性、均質性のいずれも良好であった．（実施
例２）供試材として第１表の代符Ｂに示した戒分組戒を有する
α型チタン合金からなるビレットを用い、実施例１の場
合と同様の製管工程を経て第３表に示した条件で加工（
最終圧延）および熱処理を行い、継目無管を作製した。

この管について、実施例１におけると同様の方法で延性
および均質性を調査した．調査結果を第３表に併せ示す。同表の結果から明らかな
ように、最終圧延機入口温度がβトランザス（９９５℃
）＋５０″Ｃを超える場合（比較例１〜８）は伸びが小
さ＜、７００℃未満の場合（比較例２５〜２８）、また
は、加工度がｌ５％未満の場合（比較例６、ｌ４、２２
）は管内外面の硬度差が大きい．また、熱処理温度がβ
トランザスを超えると（比較例１、９、１７）延性の低
下を招き、６３０“Ｃ未満であれば（比較例５、ｌ３、
２１）管内外面の硬度差が残存する。

これに対し、本発明の条件を満たす場合（本発明例１０
〜１２、１５、ｌ６、１８〜２０、２３、２４）は延性
、均質性のいずれも良好であった．（発明の効果）チタン継目無管の製造において、熱間での最終圧延条件
と黙処理条件を制御する本発明方法を適用することによ
り、延性に優れかつ均質な製品を製造することが可能で
ある．これにより、構造用材などとして、より信頼性の
高いチタン継目無管を提供することができ、その用途の
拡大をはかることができる．

【図面の簡単な説明】

第１図はリング状試験片の平面図で、硬度測定位置を示
す図である．

Claims

【特許請求の範囲】

　中空素管の最終圧延機入口における温度を７００℃以
上、βトランザス＋５０℃以下とし、かつ最終圧延で断
面減少率１５％以上の加工を加え、次いで、６３０℃以
上、βトランザス以下の温度で焼鈍することを特徴とす
るチタン継目無管の製造方法。