JPH05263194A - ボイラ用耐摩耗複層鋼管およびその製造方法 - Google Patents
ボイラ用耐摩耗複層鋼管およびその製造方法Info
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- JPH05263194A JPH05263194A JP4063357A JP6335792A JPH05263194A JP H05263194 A JPH05263194 A JP H05263194A JP 4063357 A JP4063357 A JP 4063357A JP 6335792 A JP6335792 A JP 6335792A JP H05263194 A JPH05263194 A JP H05263194A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 (1)内層がボイラ・熱交換器用鋼管であり、外
層が、Ｃ:0.5〜1.2％、Si:1.0％以下、Mn: 10〜25％、
Ｎ:0.3％以下及びSol.Al:1％以下ならびに残部がFe及び
他の不可避的不純物からなり、不純物中のＰは0.01％以
下、Ｓは0.005 ％以下の高Mn鋼であることを特徴とする
ボイラ用耐摩耗複層鋼管。この高Mn鋼は、加えてさら
に、Cr: 15％以下及びMo: ３％以下の１種以上を含むこ
とができる。 (2)上記 (1)に記載の高Mn鋼粉末を充填した中空複合ビ
レットを冷間静水圧成形し、この成形ビレットから熱間
押出しにより、複層鋼管を製造し、さらに冷間加工によ
り外面の高Mn鋼に表面硬化層を形成させることを特徴と
する製造方法。曲げ加工を施した後、ショットピーニン
グ加工により外面の高マンガン鋼に表面硬化層を形成さ
せることもできる。 【効果】石炭焚き発電ボイラに要求される耐摩耗性能及
び施工性に優れたボイラ用複層鋼管を容易に製造でき
る。
層が、Ｃ:0.5〜1.2％、Si:1.0％以下、Mn: 10〜25％、
Ｎ:0.3％以下及びSol.Al:1％以下ならびに残部がFe及び
他の不可避的不純物からなり、不純物中のＰは0.01％以
下、Ｓは0.005 ％以下の高Mn鋼であることを特徴とする
ボイラ用耐摩耗複層鋼管。この高Mn鋼は、加えてさら
に、Cr: 15％以下及びMo: ３％以下の１種以上を含むこ
とができる。 (2)上記 (1)に記載の高Mn鋼粉末を充填した中空複合ビ
レットを冷間静水圧成形し、この成形ビレットから熱間
押出しにより、複層鋼管を製造し、さらに冷間加工によ
り外面の高Mn鋼に表面硬化層を形成させることを特徴と
する製造方法。曲げ加工を施した後、ショットピーニン
グ加工により外面の高マンガン鋼に表面硬化層を形成さ
せることもできる。 【効果】石炭焚き発電ボイラに要求される耐摩耗性能及
び施工性に優れたボイラ用複層鋼管を容易に製造でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石炭焚きの流動床ボイ
ラに必要な、管外面層が石炭灰の衝突に対して優れた耐
摩耗性を有するボイラ用鋼管ならびにその製造方法に関
する。
ラに必要な、管外面層が石炭灰の衝突に対して優れた耐
摩耗性を有するボイラ用鋼管ならびにその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エネルギー源の多様化の要請に応
え、石油に代わって再び石炭をエネルギー源として利用
する傾向にある。特に流動床ボイラ、加圧流動床ボイラ
は発電効率が高く、窒素や硫黄酸化物の発生量を抑制で
きる上、灰分含有量が高い、いわゆる低カロリー炭およ
び石炭アッシュ等の原料も使用できるので、一層注目さ
れている。
え、石油に代わって再び石炭をエネルギー源として利用
する傾向にある。特に流動床ボイラ、加圧流動床ボイラ
は発電効率が高く、窒素や硫黄酸化物の発生量を抑制で
きる上、灰分含有量が高い、いわゆる低カロリー炭およ
び石炭アッシュ等の原料も使用できるので、一層注目さ
れている。
【０００３】しかし、これらの発電方式では未燃焼石炭
微粉末や石炭燃焼灰分等の硬い粒子がボイラ内で飛散
し、加熱器管、蒸発管等のボイラ部材に高速で衝突する
ことによって生じる高温での固体粒子による、通常エロ
ージョンと称される摩耗が、ボイラ部材の重大な損傷形
態として強く認識されるようになってきている。特に最
近では、一基あたりの発電能力や発電効率が、石油火力
発電に匹敵する能力を有することが望まれているので、
ますます苛酷な条件でもエロージョン損傷が起こりにく
いボイラ部材が必要となる。
微粉末や石炭燃焼灰分等の硬い粒子がボイラ内で飛散
し、加熱器管、蒸発管等のボイラ部材に高速で衝突する
ことによって生じる高温での固体粒子による、通常エロ
ージョンと称される摩耗が、ボイラ部材の重大な損傷形
態として強く認識されるようになってきている。特に最
近では、一基あたりの発電能力や発電効率が、石油火力
発電に匹敵する能力を有することが望まれているので、
ますます苛酷な条件でもエロージョン損傷が起こりにく
いボイラ部材が必要となる。
【０００４】その対策としてステライト等のCo基合金の
ような硬質材料をボイラ・熱交換器用鋼管の表層に肉盛
り溶射して耐エロージョン性を改善する方法があるが、
このような硬質材料は冷間加工性が劣るので曲げ加工が
できず、現場での溶射施工が必要になるという煩わしさ
が生ずる。また高価な材料であるため製造コストがかさ
む欠点がある。
ような硬質材料をボイラ・熱交換器用鋼管の表層に肉盛
り溶射して耐エロージョン性を改善する方法があるが、
このような硬質材料は冷間加工性が劣るので曲げ加工が
できず、現場での溶射施工が必要になるという煩わしさ
が生ずる。また高価な材料であるため製造コストがかさ
む欠点がある。
【０００５】一方、耐高温粒子エロージョン性に優れる
外層鋼と高温強度、溶接性に優れる内層鋼とで構成され
ることを特徴とする石炭焚きボイラ用二層鋼管が提案さ
れている（例えば、特開昭60-196502 号公報参照）。し
かし、この外層鋼は、極く一般的な高Si、高Crをベース
とする鋼であり、耐エロージョン性が十分とは言えず石
炭焚きボイラ部材としては不十分である。
外層鋼と高温強度、溶接性に優れる内層鋼とで構成され
ることを特徴とする石炭焚きボイラ用二層鋼管が提案さ
れている（例えば、特開昭60-196502 号公報参照）。し
かし、この外層鋼は、極く一般的な高Si、高Crをベース
とする鋼であり、耐エロージョン性が十分とは言えず石
炭焚きボイラ部材としては不十分である。
【０００６】更に、ボイラ・熱交換器用鋼管の内層と、
析出硬化性を有する合金の外層鋼とで構成され、この二
層鋼管に曲げ及び溶接等の加工を加えた後、時効処理を
行い外層鋼を硬化させることを特徴とする伝熱管が提案
されている（例えば、特開昭61-110714 号公報参照）。
しかし、この方法では、曲管加工を行った後、さらに時
効硬化のための熱処理を施す必要がある。
析出硬化性を有する合金の外層鋼とで構成され、この二
層鋼管に曲げ及び溶接等の加工を加えた後、時効処理を
行い外層鋼を硬化させることを特徴とする伝熱管が提案
されている（例えば、特開昭61-110714 号公報参照）。
しかし、この方法では、曲管加工を行った後、さらに時
効硬化のための熱処理を施す必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、次の
諸特性を有するボイラ用耐摩耗鋼管およびその製造方法
を提供することにある。
諸特性を有するボイラ用耐摩耗鋼管およびその製造方法
を提供することにある。
【０００８】(1) 石炭焚きの加圧流動床ボイラにおける
ような、高温かつ高硬度粒子の衝突による摩耗に対して
も十分な外層管表面の耐摩耗性とボイラ鋼管としての強
度をあわせ持つこと。
ような、高温かつ高硬度粒子の衝突による摩耗に対して
も十分な外層管表面の耐摩耗性とボイラ鋼管としての強
度をあわせ持つこと。
【０００９】(2) 内層管となるボイラ・熱交換器用鋼管
のための熱処理によって、外層管となる鋼の硬度が大き
く変化しないこと。
のための熱処理によって、外層管となる鋼の硬度が大き
く変化しないこと。
【００１０】(3) 外層管の鋼は冷間抽伸やショットピー
ニング等の冷間加工により加工硬化しやすいこと（硬化
のための熱処理が不要であること）。
ニング等の冷間加工により加工硬化しやすいこと（硬化
のための熱処理が不要であること）。
【００１１】(4) 外層管の高硬度層と内層管のボイラ・
熱交換器用鋼管とが完全に密着して熱伝導に支障がな
く、局部的な密着不良によるホットスポットが生じない
こと。
熱交換器用鋼管とが完全に密着して熱伝導に支障がな
く、局部的な密着不良によるホットスポットが生じない
こと。
【００１２】(5) ボイラ用複層鋼管の曲管部材も製造で
きること。
きること。
【００１３】
【課題を解決するための手段】石炭焚きの加圧流動床ボ
イラにおけるような、高温かつ高硬度粒子の衝突による
苛酷な摩耗に対して十分な外面の耐摩耗性とボイラ鋼管
としての強度をあわせ持つ鋼管としては、設備の運転条
件に合致したボイラ・熱交換器用鋼管（例えばJIS G346
1 に規定されているボイラ・熱交換器用合金鋼鋼管、ま
たさらにJIS G3463 に規定されているボイラ・熱交換器
用ステンレス鋼鋼管等）に適用される鋼管を内層管と
し、この外面に高温で高硬度を有する材料を複層・密着
させた複層鋼管（いわゆるクラッド鋼管）が最適であ
る。
イラにおけるような、高温かつ高硬度粒子の衝突による
苛酷な摩耗に対して十分な外面の耐摩耗性とボイラ鋼管
としての強度をあわせ持つ鋼管としては、設備の運転条
件に合致したボイラ・熱交換器用鋼管（例えばJIS G346
1 に規定されているボイラ・熱交換器用合金鋼鋼管、ま
たさらにJIS G3463 に規定されているボイラ・熱交換器
用ステンレス鋼鋼管等）に適用される鋼管を内層管と
し、この外面に高温で高硬度を有する材料を複層・密着
させた複層鋼管（いわゆるクラッド鋼管）が最適であ
る。
【００１４】管外層に密着させる高硬度材料として、高
マンガン鋼を使用する。この高マンガン鋼は冷間加工を
施すことによって硬度が上昇し、その到達値は本発明の
目的を満足するものであると同時に、肉盛り材料である
ステライトあるいは工具材料である高速度鋼や超硬合金
などと比較して安価である。
マンガン鋼を使用する。この高マンガン鋼は冷間加工を
施すことによって硬度が上昇し、その到達値は本発明の
目的を満足するものであると同時に、肉盛り材料である
ステライトあるいは工具材料である高速度鋼や超硬合金
などと比較して安価である。
【００１５】本発明の要旨は、次の (1)および (2)のボ
イラ用耐摩耗複層鋼管と (3)および(4)のその製造方法
にある。
イラ用耐摩耗複層鋼管と (3)および(4)のその製造方法
にある。
【００１６】(1)内層がボイラ・熱交換器用鋼管であ
り、外層が、重量％で、Ｃ:0.5〜1.2 ％、Si:1.0％以
下、Mn: 10〜25％、Ｎ:0.3％以下およびSol.Al:1％以下
ならびに残部がFeおよび他の不可避的不純物からなり、
不純物中のＰは 0.01 ％以下、Ｓは0.005 ％以下の高マ
ンガン鋼であることを特徴とするボイラ用耐摩耗複層鋼
管。
り、外層が、重量％で、Ｃ:0.5〜1.2 ％、Si:1.0％以
下、Mn: 10〜25％、Ｎ:0.3％以下およびSol.Al:1％以下
ならびに残部がFeおよび他の不可避的不純物からなり、
不純物中のＰは 0.01 ％以下、Ｓは0.005 ％以下の高マ
ンガン鋼であることを特徴とするボイラ用耐摩耗複層鋼
管。
【００１７】(2)外層の鋼管が、加えてさらに重量％
で、Cr:15 ％以下およびMo：３％以下の１種以上を含む
高マンガン鋼であることを特徴とする前記 (1)に記載の
ボイラ用耐摩耗複層鋼管。
で、Cr:15 ％以下およびMo：３％以下の１種以上を含む
高マンガン鋼であることを特徴とする前記 (1)に記載の
ボイラ用耐摩耗複層鋼管。
【００１８】(3)ボイラ・熱交換器用鋼管とこの鋼管の
外側に薄肉の金属円筒を同心に並べて、この鋼管と金属
円筒の一端を炭素鋼の円板部材で封止して中空カプセル
管状とし、この環状の隙間に前記 (1)または (2)に記載
の高マンガン鋼粉末を充填した後、カプセル管の開放さ
れている端部を第二の炭素鋼の円板部材で密封して中空
複合ビレットとし、このビレットを冷間静水圧成形し、
この成形ビレットから熱間押出しにより、複層鋼管を製
造し、さらに冷間加工により外面の高マンガン鋼に表面
硬化層を形成させることを特徴とするボイラ用耐摩耗複
層鋼管の製造方法。
外側に薄肉の金属円筒を同心に並べて、この鋼管と金属
円筒の一端を炭素鋼の円板部材で封止して中空カプセル
管状とし、この環状の隙間に前記 (1)または (2)に記載
の高マンガン鋼粉末を充填した後、カプセル管の開放さ
れている端部を第二の炭素鋼の円板部材で密封して中空
複合ビレットとし、このビレットを冷間静水圧成形し、
この成形ビレットから熱間押出しにより、複層鋼管を製
造し、さらに冷間加工により外面の高マンガン鋼に表面
硬化層を形成させることを特徴とするボイラ用耐摩耗複
層鋼管の製造方法。
【００１９】(4)ボイラ・熱交換器用鋼管のための熱処
理を行い、曲げ加工を施した後、ショットピーニング加
工により外面の高マンガン鋼に表面硬化層を形成させる
ことを特徴とする前記 (3)に記載のボイラ用耐摩耗複層
鋼管の製造方法。
理を行い、曲げ加工を施した後、ショットピーニング加
工により外面の高マンガン鋼に表面硬化層を形成させる
ことを特徴とする前記 (3)に記載のボイラ用耐摩耗複層
鋼管の製造方法。
【００２０】本発明の耐摩耗複層鋼管の製造方法を図１
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００２１】高マンガン鋼粉末としては、N2またはArガ
スアトマイズ法により製造したものが使用できる。中空
複合ビレットは、先ず通常のボイラ・熱交換器用鋼管で
ある内層鋼管１と外側の薄肉の低炭素鋼円筒２を同心に
並べて、この片側を炭素鋼円盤部材４により封止して中
空カプセル管状とし、この環状の隙間に高マンガン鋼粉
末３を充填した後、さらに残りの片側を同様の炭素鋼円
盤部材４により密封して組み立てる。このビレットを冷
間静水圧成形して、粉末充填層密度を上昇させる。つぎ
にこの成形ビレットを加熱した後、例えばユジーンセジ
ュルネ法で熱間押出成形加工して素管とする。
スアトマイズ法により製造したものが使用できる。中空
複合ビレットは、先ず通常のボイラ・熱交換器用鋼管で
ある内層鋼管１と外側の薄肉の低炭素鋼円筒２を同心に
並べて、この片側を炭素鋼円盤部材４により封止して中
空カプセル管状とし、この環状の隙間に高マンガン鋼粉
末３を充填した後、さらに残りの片側を同様の炭素鋼円
盤部材４により密封して組み立てる。このビレットを冷
間静水圧成形して、粉末充填層密度を上昇させる。つぎ
にこの成形ビレットを加熱した後、例えばユジーンセジ
ュルネ法で熱間押出成形加工して素管とする。
【００２２】
【作用】高マンガン鋼の合金元素とその適正含有量は次
のとおりである。
のとおりである。
【００２３】Ｃ：0.5 ％未満では冷間加工しても望まし
い硬度に達しない。 1.2％を超えると脆化が発生する。
よってＣの範囲を 0.5〜1.2 ％とする。
い硬度に達しない。 1.2％を超えると脆化が発生する。
よってＣの範囲を 0.5〜1.2 ％とする。
【００２４】Si：脱酸剤であるが、 1.0％を超えると熱
間加工性が悪化する。よってSiの上限を1.0 ％とする。
間加工性が悪化する。よってSiの上限を1.0 ％とする。
【００２５】Mn：10％未満では加工時に割れが発生しや
すくなり、25％を超えると加工硬化が困難となる。よっ
てMnの範囲を10〜25％とする。
すくなり、25％を超えると加工硬化が困難となる。よっ
てMnの範囲を10〜25％とする。
【００２６】Al：耐食性と耐熱性の改善のために効果が
あるが、１％を超えると鋼の融点が低下し熱間加工性が
悪化してくる。さらにフェライト組織が出現しやすくな
る。このため、Alの上限は１％である。
あるが、１％を超えると鋼の融点が低下し熱間加工性が
悪化してくる。さらにフェライト組織が出現しやすくな
る。このため、Alの上限は１％である。
【００２７】Ｎ：Ｃと同様に過剰に存在すると脆化が発
生する。また、溶接時にブローホールが発生する。この
ため、Ｎの上限は、 0.3％である。
生する。また、溶接時にブローホールが発生する。この
ため、Ｎの上限は、 0.3％である。
【００２８】ＰおよびＳ：ＰおよびＳは、不純物である
が、それぞれ、0.01％、 0.005％を超えると低融点化合
物が析出し、熱間脆性が著しくなるので、Ｐは0.01％以
下、Ｓは 0.005％以下としなければならない。特に、高
マンガン鋼中のＳは、低融点化合物であるMnS を形成し
やすいため、このような低値に抑制する必要がある。
が、それぞれ、0.01％、 0.005％を超えると低融点化合
物が析出し、熱間脆性が著しくなるので、Ｐは0.01％以
下、Ｓは 0.005％以下としなければならない。特に、高
マンガン鋼中のＳは、低融点化合物であるMnS を形成し
やすいため、このような低値に抑制する必要がある。
【００２９】本発明で用いる高マンガン鋼では、上記の
成分に加えてさらに重量％で、Cr:15％以下およびMo:
３％以下の１種以上を含むことができる。これらの成分
を規定した理由と作用効果は、次のとおりである。
成分に加えてさらに重量％で、Cr:15％以下およびMo:
３％以下の１種以上を含むことができる。これらの成分
を規定した理由と作用効果は、次のとおりである。
【００３０】Cr：耐食性と耐熱性の改善のために含有さ
せることができるが、15％以上になると、フェライト組
織が出現しやすくなり、組織が不安定になるとともに冷
間加工硬化も困難となる。よってCrの上限を15％とす
る。
せることができるが、15％以上になると、フェライト組
織が出現しやすくなり、組織が不安定になるとともに冷
間加工硬化も困難となる。よってCrの上限を15％とす
る。
【００３１】Mo：Crと同様に、耐食性と耐熱性の改善の
ために含有させることができるが、３％を超えて含有さ
せてもその効果は飽和してくる。経済性を考慮して上限
を３％とする。
ために含有させることができるが、３％を超えて含有さ
せてもその効果は飽和してくる。経済性を考慮して上限
を３％とする。
【００３２】上記のような高マンガン鋼は、内層管とな
るボイラ・熱交換器用鋼管の熱処理によっても硬度が大
きく変化せず、したがってその後表面層を冷間加工する
ことにより高硬度層が容易に形成されることに加え、使
用中、何らかの事情でこの高硬度層が脱落しても、新し
く現れた表面は、石炭灰の衝突による加工硬化作用によ
って再び保護作用を持つ高硬度層に更新されるという現
象が繰り返されるため、高マンガン鋼外層部が残存する
限り、摩耗に対して本質的に耐久性があることになる。
るボイラ・熱交換器用鋼管の熱処理によっても硬度が大
きく変化せず、したがってその後表面層を冷間加工する
ことにより高硬度層が容易に形成されることに加え、使
用中、何らかの事情でこの高硬度層が脱落しても、新し
く現れた表面は、石炭灰の衝突による加工硬化作用によ
って再び保護作用を持つ高硬度層に更新されるという現
象が繰り返されるため、高マンガン鋼外層部が残存する
限り、摩耗に対して本質的に耐久性があることになる。
【００３３】高マンガン鋼は、最終工程で冷間抽伸ある
いはショットピーニング等の冷間加工を施すことによっ
てのみ硬化する特性を有しているため、熱間あるいは温
間での加工には何ら支障もない。したがって、特に直管
は、従来のボイラ・熱交換器用鋼管の製造工程を経て製
造することができる。さらに、熱間あるいは温間で曲管
部材を製造した後、外面が高硬度の曲管を容易に製造す
ることもできる。
いはショットピーニング等の冷間加工を施すことによっ
てのみ硬化する特性を有しているため、熱間あるいは温
間での加工には何ら支障もない。したがって、特に直管
は、従来のボイラ・熱交換器用鋼管の製造工程を経て製
造することができる。さらに、熱間あるいは温間で曲管
部材を製造した後、外面が高硬度の曲管を容易に製造す
ることもできる。
【００３４】上記の特徴、利点はステライトや工具鋼で
は得られないものである。即ち、ステライトは熱処理等
でも軟化しないため、密着二層管のボイラ鋼管を製造す
るとき、寸法矯正のための冷間加工が実質的に不可能で
ある。工具鋼では、ボイラ鋼管の熱処理によって硬度低
下を招く。
は得られないものである。即ち、ステライトは熱処理等
でも軟化しないため、密着二層管のボイラ鋼管を製造す
るとき、寸法矯正のための冷間加工が実質的に不可能で
ある。工具鋼では、ボイラ鋼管の熱処理によって硬度低
下を招く。
【００３５】次に、前記の高マンガン鋼粉末が充填、密
封された中空複合ビレット状の熱間押出加工の作用効果
について説明する。
封された中空複合ビレット状の熱間押出加工の作用効果
について説明する。
【００３６】本発明の目的の一つを達成するためには、
前記のように、外面の高硬度層と内層管のボイラ用鋼管
とが完全に密着して熱伝導に支障がなく、局部的な密着
不良によるホットスポットが生じないように、押出法に
より界面密着の良いクラッド管を製造しなければならな
い。このため、熱間押出加工に先立って複合ビレットの
冷間静水圧成形を行い、粉末充填層密度を上昇させ、ビ
レット加熱時に温度分布が均一化されるように配慮しな
ければならない。
前記のように、外面の高硬度層と内層管のボイラ用鋼管
とが完全に密着して熱伝導に支障がなく、局部的な密着
不良によるホットスポットが生じないように、押出法に
より界面密着の良いクラッド管を製造しなければならな
い。このため、熱間押出加工に先立って複合ビレットの
冷間静水圧成形を行い、粉末充填層密度を上昇させ、ビ
レット加熱時に温度分布が均一化されるように配慮しな
ければならない。
【００３７】この冷間静水圧成形と熱間押出しを併用す
る方法によれば、押出加工の際の据込み状態において、
充填された高マンガン鋼粉末が、内層管となるボイラ鋼
管より高硬度であるために、この鋼管表面に粉末層が食
い込んで界面の接合性を向上させるとともに、鋼管表面
の酸化膜を破断する。押出しに伴って界面が伸展するた
め、この酸化膜がさらに分断され、高マンガン鋼粉末層
と内層鋼管の界面で元素の相互拡散が起こってさらに強
固な接合が形成され、完全に冶金的接合がなされた界面
が生成する。
る方法によれば、押出加工の際の据込み状態において、
充填された高マンガン鋼粉末が、内層管となるボイラ鋼
管より高硬度であるために、この鋼管表面に粉末層が食
い込んで界面の接合性を向上させるとともに、鋼管表面
の酸化膜を破断する。押出しに伴って界面が伸展するた
め、この酸化膜がさらに分断され、高マンガン鋼粉末層
と内層鋼管の界面で元素の相互拡散が起こってさらに強
固な接合が形成され、完全に冶金的接合がなされた界面
が生成する。
【００３８】なお、高マンガン鋼粉末充填層部の密封後
の真空脱気は、必ずしも行う必要はない。元々窒素を含
む鋼であるとともに、高マンガン鋼に固溶してピックア
ップする酸素の量は、約 0.002重量％と微量であり、耐
摩耗複層鋼管としての機械的特性に殆ど影響を及ぼさな
いからである。
の真空脱気は、必ずしも行う必要はない。元々窒素を含
む鋼であるとともに、高マンガン鋼に固溶してピックア
ップする酸素の量は、約 0.002重量％と微量であり、耐
摩耗複層鋼管としての機械的特性に殆ど影響を及ぼさな
いからである。
【００３９】
〔試験１〕N2ガスアトマイズ法により、表１に示す種別
１から種別20（ただし、１〜16が本発明例、17〜20が比
較例）までの化学組成の高マンガン鋼粉末を製造し、図
１に示すようにJIS 規格のSTBA22の内層鋼管１（外径 1
30mm、内径31mm、長さ 780mm) と外側の薄肉の低炭素鋼
円筒２の間に、粒径 500μm 以下の高マンガン鋼粉末３
を充填して炭素鋼円盤部材４により密封し、400MPaの圧
力で冷間静水圧成形して複合成形ビレットにした。この
ビレットを、1200℃に加熱した後押出比20で熱間押出成
形加工して外径48mm×内径28mm×長さ12m の複層鋼管を
製造した。
１から種別20（ただし、１〜16が本発明例、17〜20が比
較例）までの化学組成の高マンガン鋼粉末を製造し、図
１に示すようにJIS 規格のSTBA22の内層鋼管１（外径 1
30mm、内径31mm、長さ 780mm) と外側の薄肉の低炭素鋼
円筒２の間に、粒径 500μm 以下の高マンガン鋼粉末３
を充填して炭素鋼円盤部材４により密封し、400MPaの圧
力で冷間静水圧成形して複合成形ビレットにした。この
ビレットを、1200℃に加熱した後押出比20で熱間押出成
形加工して外径48mm×内径28mm×長さ12m の複層鋼管を
製造した。
【００４０】そして、 930℃で均質化処理後、 680℃で
焼鈍処理した後外側の薄肉の低炭素鋼円筒を切削加工に
より除去し、種別１から種別10および種別17から種別20
については、 500〜700 ℃程度の温度で曲げ半径2D（鋼
管の直径の２倍）の温間曲管加工を行った後、ショット
ピーニング（ 177〜590 μm のスチール玉を使用し200m
m 離れた位置から５kg／cm2 の圧力で吹付け）により、
表面を加工硬化処理した。種別11から種別16について
は、減面率30％で冷間抽伸を行い外径φ43mm×内径φ28
mm×長さ17m の複層鋼管に加工した。
焼鈍処理した後外側の薄肉の低炭素鋼円筒を切削加工に
より除去し、種別１から種別10および種別17から種別20
については、 500〜700 ℃程度の温度で曲げ半径2D（鋼
管の直径の２倍）の温間曲管加工を行った後、ショット
ピーニング（ 177〜590 μm のスチール玉を使用し200m
m 離れた位置から５kg／cm2 の圧力で吹付け）により、
表面を加工硬化処理した。種別11から種別16について
は、減面率30％で冷間抽伸を行い外径φ43mm×内径φ28
mm×長さ17m の複層鋼管に加工した。
【００４１】冷間抽伸材については先端側から50cmの位
置の、曲管加工材については曲管部近傍の直管部の、そ
れぞれ表層部からサンプルを切り出して次の評価試験を
実施した。
置の、曲管加工材については曲管部近傍の直管部の、そ
れぞれ表層部からサンプルを切り出して次の評価試験を
実施した。
【００４２】(1) 高温硬度試験: 高温ビッカース硬度試
験機を用いて荷重50g 、試験温度 350℃の条件で測定。
位置は最表面層より 0.1mm。
験機を用いて荷重50g 、試験温度 350℃の条件で測定。
位置は最表面層より 0.1mm。
【００４３】(2) 耐温間エロージョン試験: ブラスト式
エロージョン試験装置を用いて表２にに示す条件で 5hr
実施し、その時の減肉速度を測定。
エロージョン試験装置を用いて表２にに示す条件で 5hr
実施し、その時の減肉速度を測定。
【００４４】〔試験２〕別の比較例として、表１に示す
種別21の化学組成(JIS規格のSTBA22相当) の溶製材を図
２に示した形状に機械加工してビレット５とし、このビ
レットを1200℃に加熱した後押出比20で熱間押出成形加
工して外径48mm×内径28mm×長さ12 mの単層ボイラ・熱
交換器用鋼管を製造した。そして、 930℃で均質化処理
後 680℃で焼鈍処理した後、曲げ半径2D（鋼管の直径の
２倍）の冷間曲管加工を行った。
種別21の化学組成(JIS規格のSTBA22相当) の溶製材を図
２に示した形状に機械加工してビレット５とし、このビ
レットを1200℃に加熱した後押出比20で熱間押出成形加
工して外径48mm×内径28mm×長さ12 mの単層ボイラ・熱
交換器用鋼管を製造した。そして、 930℃で均質化処理
後 680℃で焼鈍処理した後、曲げ半径2D（鋼管の直径の
２倍）の冷間曲管加工を行った。
【００４５】この単層鋼管を試験１と同様に、上記のシ
ョットピーニング法で表面加工硬化処理した後サンプル
を切り出し、評価試験を実施した。
ョットピーニング法で表面加工硬化処理した後サンプル
を切り出し、評価試験を実施した。
【００４６】以上の結果から、次の事実が明らかであ
る。
る。
【００４７】本発明例である種別１から16では、いずれ
も 350℃での硬度はＨV 370 以上、減肉速度は２μm 以
下であり、冷間加工方法の差を問わず良好な結果となっ
ている。Crが高い種別10およびMoが高い種別13も同等の
値を示しており、両成分が本発明の範囲であれば、問題
ない。
も 350℃での硬度はＨV 370 以上、減肉速度は２μm 以
下であり、冷間加工方法の差を問わず良好な結果となっ
ている。Crが高い種別10およびMoが高い種別13も同等の
値を示しており、両成分が本発明の範囲であれば、問題
ない。
【００４８】ショットピーニング法と冷間抽伸法を比較
すると、減肉速度（摩耗）に関しては、表層硬度のみに
依存しており、加工硬化法としては殆ど差はない。
すると、減肉速度（摩耗）に関しては、表層硬度のみに
依存しており、加工硬化法としては殆ど差はない。
【００４９】ＣとＰが本発明の範囲を超える種別17およ
びMnが本発明の範囲の下限未満の種別18では、ショット
・ピーニング加工時、マルテンサイト組織が一部出現し
たため表層クラックが発生した。Mnが過剰すぎる種別1
9、Ｃが本発明の範囲の下限未満の種別20および JIS規
格のSTBA22相当材の種別21は、いずれもショット・ピー
ニング加工を施しても加工硬化せず、減肉速度（摩耗）
が大きい。
びMnが本発明の範囲の下限未満の種別18では、ショット
・ピーニング加工時、マルテンサイト組織が一部出現し
たため表層クラックが発生した。Mnが過剰すぎる種別1
9、Ｃが本発明の範囲の下限未満の種別20および JIS規
格のSTBA22相当材の種別21は、いずれもショット・ピー
ニング加工を施しても加工硬化せず、減肉速度（摩耗）
が大きい。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
【発明の効果】本発明の複層鋼管は、石炭焚き発電ボイ
ラに要求される耐摩耗性能および施工性に優れたもので
あり、その製造方法も比較的容易である。
ラに要求される耐摩耗性能および施工性に優れたもので
あり、その製造方法も比較的容易である。
【図１】図１は、本発明の製造方法に使用する高マンガ
ン鋼粉末充填中空複合ビレットの構造を例示する断面図
である。
ン鋼粉末充填中空複合ビレットの構造を例示する断面図
である。
【図２】図２は、通常のボイラ・熱交換器用合金鋼管の
製造方法に使用するビレットを例示する断面図である。
製造方法に使用するビレットを例示する断面図である。
１は内層鋼管、２は薄肉の低炭素鋼円筒、３は高マンガ
ン鋼粉末充填層、４は密封用の炭素鋼円盤部材、５は通
常のビレットである。
ン鋼粉末充填層、４は密封用の炭素鋼円盤部材、５は通
常のビレットである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２２Ｂ 37/04 7526−3Ｌ 37/10 Ｚ 7526−3Ｌ
Claims (4)
- 【請求項１】内層がボイラ・熱交換器用鋼管であり、外
層が、重量％で、Ｃ:0.5〜1.2 ％、Si:1.0％以下、Mn:
10〜25％、Ｎ:0.3％以下およびSol.Al:1％以下ならびに
残部がFeおよび他の不可避的不純物からなり、不純物中
のＰは0.01％以下、Ｓは0.005 ％以下の高マンガン鋼で
あることを特徴とするボイラ用耐摩耗複層鋼管。 - 【請求項２】外層の鋼管が、加えてさらに、重量％で、
Cr: 15％以下およびMo：３％以下の１種以上を含む高マ
ンガン鋼であることを特徴とする請求項１に記載のボイ
ラ用耐摩耗複層鋼管。 - 【請求項３】ボイラ・熱交換器用鋼管とこの鋼管の外側
に薄肉の金属円筒を同心に並べて、この鋼管と金属円筒
の一端を炭素鋼の円板部材で封止して中空カプセル管状
とし、この環状の隙間に請求項１または請求項２に記載
の高マンガン鋼粉末を充填した後、カプセル管の開放さ
れている端部を第二の炭素鋼の円板部材で密封して中空
複合ビレットとし、このビレットを冷間静水圧成形し、
この成形ビレットから熱間押出しにより、複層鋼管を製
造し、さらに冷間加工により外面の高マンガン鋼に表面
硬化層を形成させることを特徴とするボイラ用耐摩耗複
層鋼管の製造方法。 - 【請求項４】ボイラ・熱交換器用鋼管のための熱処理を
行い、曲げ加工を施した後、ショットピーニング加工に
より外面の高マンガン鋼に表面硬化層を形成させること
を特徴とする請求項３に記載のボイラ用耐摩耗複層鋼管
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4063357A JPH05263194A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | ボイラ用耐摩耗複層鋼管およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4063357A JPH05263194A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | ボイラ用耐摩耗複層鋼管およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05263194A true JPH05263194A (ja) | 1993-10-12 |
Family
ID=13226923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4063357A Pending JPH05263194A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | ボイラ用耐摩耗複層鋼管およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05263194A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH108210A (ja) * | 1996-06-21 | 1998-01-13 | Kobe Steel Ltd | 耐摩耗高Ｍｎ鋳鋼 |
| EP1979500A1 (en) * | 2005-12-26 | 2008-10-15 | Posco | High manganese steel strips with excellent coatability and superior surface property, coated steel strips using steel strips and method for manufacturing the steel strips |
| KR200473930Y1 (ko) * | 2013-05-31 | 2014-08-11 | 남헌 | 펌프카용 엘보관 |
| DE102015117956A1 (de) * | 2015-10-21 | 2017-04-27 | Salzgitter Flachstahl Gmbh | Verbundrohr bestehend aus einem Trägerrohr und mindestens einem Schutzrohr und Verfahren zur Herstellung hierfür |
| WO2018083029A1 (de) | 2016-11-02 | 2018-05-11 | Salzgitter Flachstahl Gmbh | Nahtlos hergestelltes und halbwarmumgeformtes rohr aus einem mittelmanganhaltigen stahl und verfahren zu seiner herstellung |
| CN108929991A (zh) * | 2017-05-26 | 2018-12-04 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种热浸镀高锰钢及其制造方法 |
| US20200406360A1 (en) * | 2019-06-26 | 2020-12-31 | Exxonmobil Upstream Research Company | Powder metallurgical processing of high-manganese steels into parts |
-
1992
- 1992-03-19 JP JP4063357A patent/JPH05263194A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH108210A (ja) * | 1996-06-21 | 1998-01-13 | Kobe Steel Ltd | 耐摩耗高Ｍｎ鋳鋼 |
| EP1979500A1 (en) * | 2005-12-26 | 2008-10-15 | Posco | High manganese steel strips with excellent coatability and superior surface property, coated steel strips using steel strips and method for manufacturing the steel strips |
| EP1979500A4 (en) * | 2005-12-26 | 2010-02-17 | Posco | MANGANIZED STEEL TAPES WITH EXCELLENT COATING AND SUPERIOR SURFACE PROPERTIES, COATED STEEL TAPES USING STEEL TAPES AND METHOD FOR PRODUCING STEEL TAPES |
| US8999085B2 (en) | 2005-12-26 | 2015-04-07 | Posco | High manganese steel strips with excellent coatability and superior surface property, coated steel strips using steel strips and method for manufacturing the steel strips |
| KR200473930Y1 (ko) * | 2013-05-31 | 2014-08-11 | 남헌 | 펌프카용 엘보관 |
| DE102015117956A1 (de) * | 2015-10-21 | 2017-04-27 | Salzgitter Flachstahl Gmbh | Verbundrohr bestehend aus einem Trägerrohr und mindestens einem Schutzrohr und Verfahren zur Herstellung hierfür |
| WO2018083029A1 (de) | 2016-11-02 | 2018-05-11 | Salzgitter Flachstahl Gmbh | Nahtlos hergestelltes und halbwarmumgeformtes rohr aus einem mittelmanganhaltigen stahl und verfahren zu seiner herstellung |
| WO2018083028A1 (de) | 2016-11-02 | 2018-05-11 | Salzgitter Flachstahl Gmbh | Nahtloses rohr aus einem mittelmanganhaltigen stahl und verfahren zu seiner herstellung |
| CN108929991A (zh) * | 2017-05-26 | 2018-12-04 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种热浸镀高锰钢及其制造方法 |
| US20200406360A1 (en) * | 2019-06-26 | 2020-12-31 | Exxonmobil Upstream Research Company | Powder metallurgical processing of high-manganese steels into parts |
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