JPH0547286B2

JPH0547286B2 -

Info

Publication number: JPH0547286B2
Application number: JP29302788A
Authority: JP
Inventors: Atsuhiko Kuroda; Yoshiaki Shida
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-11-18
Filing date: 1988-11-18
Publication date: 1993-07-16
Also published as: JPH02137604A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）この発明は、航空機、化学工業用装置、油井、
地熱井、ガス井等で使用されるα＋β型チタン合
金の継目無管の製造方法に関する。（従来技術）チタン合金の継目無管は、チタン合金が難加工
材であるため通常熱間押出し法（ユジーンセジユ
ルネ法）で製造されている。継目無管の製造方法には熱間押出し法とは別
に、穿孔圧延機（ピアサ）で、加熱された中実ビ
レツトからで中空体を形成するマンネスマン法が
ある。熱間押出し法では、押出し前に機械加工に
よりビレツトに下穴を設けておかなければならな
いが、マンネスマン法ではその必要がなく、製造
能率および歩留りの点では押出し法よりもはるか
に優れている。マンネスマン法における前記ピアサの形式とし
ては、傾斜ロールによりビレツトに回転を与えプ
ラグで穿孔する傾斜ロールピアサと、ビレツトに
プラグを押圧し穿孔するとともに外面をカリバー
ロールで造形するプレスロールピアサとがある。
また、傾斜ロールピアサにはロールを２つ配置し
た２ロールタイプと３つのロールを配置した３ロ
ールタイプとがある。これらのピアサによる穿孔
の過程では、被穿孔材（加工物）は激しい変形を
受け、加工物の変形能が不足する場合には割れ等
の欠陥の発生が生じる。α＋β型チタン合金は変
形能が劣るため、上記のピアサによる穿孔では、
穿孔中、穿孔材内面及び外面にカブレ、疵、割れ
等の表面欠陥が発生する。このような表面欠陥を
除去するためには多大な切削加工工程を要し、ま
た歩留りも低下する。本出願人は、α＋β型チタン合金の継目無管を
２ロールタイプのマンネスマン法によつて製造す
る技術を開発し、先に特許出願をした（特願昭62
−167593号）。また、Titanium and Titanium
Alloys Vol.1（1982）p.313 Plenum Pressには３
ロールタイプのピアサによるチタン合金継目無管
の製造についての紹介がある。しかし、上記の先
願発明および文献記載の技術では、ピアサ穿孔時
の欠陥防止に決定的な重要性を持つビレツトの変
形能についての検討がなされておらず、インゴツ
トから変形能の優れたビレツトを製造する条件は
究明されていない。（発明が解決しようとする課題）本発明は、マンネスマン法によるα＋β型チタ
ン合金継目無管の製造における製管素材であるビ
レツトに充分な変形能を与え、穿孔過程での内面
及び外面にカブレ、疵、割れ等の表面欠陥の発生
を防ぐことを課題とし、これら欠陥の発生を防止
する製管方法を提供することを目的とする。（課題を解決するための手段）本発明は、「α＋β型チタン合金のインゴツト
を850〜1250℃の温度に加熱し、加工終了温度が
1100℃〜600℃で加工度が２以上の加工を加えて
中実ビレツトとし、その中実ビレツトを1250℃か
らβ変態点−100℃までの温度域で穿孔圧延する
ことを特徴とするα＋β型チタン合金継目無管の
製造方法」をその要旨とする。 α＋β型チタン合金としては、Ti−6Al−4V、
Ti−3Al−2.5V、Ti−8Al−1Mo−1V、Ti−6Al
−2Sn−4Zr−2Mo、Ti−6Al−2Sn−4Zr−6Mo、
Ti−6Al−2Nb−1Ta−1Mo、Ti−6Al−6V−
2Snなど、多くの種類の合金が知られているが、
本発明の方法はこれらを含めたα＋β型チタン合
金の全ての継目無管の製造に適用できる。そし
て、本発明の方法の穿孔圧延は、２ロール、３ロ
ールのいずれの方式の傾斜ロールピアサでも、ま
たプレスロールピアサでも実施することができ
る。先に述べたとおり、チタン合金の継目無管をマ
ンネスマン法によつて製造する場合に、ピアサに
供給する穿孔用ビレツトの変形能が不足すると穿
孔材の内面にカブレ、疵、割れ等の表面欠陥が生
じる。また、仮に変形能を向上させたビレツトを
用いてもピアサでの穿孔条件が適正でなければ、
やはり穿孔材内外面に表面欠陥が発生する。しか
し、先に述べたようなα＋β型チタン合金におい
て、穿孔用に良好な変形能を有するビレツトを製
造する方法は未だ知られておらず、また、表面欠
陥を発生させない穿孔条件も知られていない。本発明方法の特徴は、穿孔工程にかける以前の
ビレツトを、良好な変形能を持つように改質する
こと、および穿孔工程での条件を適正にして、表
面欠陥の発生を抑制することの組合わせにある。（作用）以下、本発明の製造方法を工程ごとに詳しく説
明する。インゴツトの加工鋳造のままのインゴツトは粗大な鋳造組織で
あり、この組織の変形能は著しく低い。また、
空〓も併せ持つ。従つて、このようなインゴツ
トをそのまま加熱してピアサで穿孔すると、変
形能の不足より穿孔時に内面に疵、割れ等の表
面欠陥が発生する。そこで、本発明方法においては、まずインゴ
ツトに適当な加工を加えて、穿孔工程にかける
のに相応しい組織をもつたビレツトにするので
ある。インゴツトは、850〜1250℃に加熱する
が、1250℃を超える高温では、ガス吸収により
スケールのロスが増大する。850℃未満では、
インゴツトの変形能低下により鋳造中に割れが
発生する。加工終了温度は1100℃以下、600℃以上にな
るように加工する。加工終了温度は加工後のビ
レツトの組織を微細にするのに重要な影響をも
つ。この温度が1100℃より高いと、加工終了後
の組織が細かくならず、得られたビレツトは良
好な変形能を持たない。加工終了の下限温度
は、余り低温になると変形能の低下で鍛造時に
割れるため、600℃程度にするのがよい。なお、
ここでの温度は、実操業上はインゴツトまたは
ビレツトの表面温度を基準にして差し支えな
い。この工程でいまひとつ重要なことは、加工度
を２以上にすることである。上記の温度域で、
加工度２以上の加工を施すことによつて、イン
ゴツトに内在する組織の不均一と空〓が解消さ
れ、得られるビレツトは優れた変形能を持つに
到る。ここでいう加工度とは、インゴツトの横断面積／加工後の横断面積である。穿孔圧延前の工程で製造されたビレツトを、1250℃か
らβ変態点（βtransus）−100℃までの温度範囲
で穿孔圧延する。この場合、の製造工程で得
たビレツトを、必要に応じて補助的な加熱を行
つて、引き続き穿孔工程に付してもよく、ま
た、一旦常温まで冷却したビレツトを再加熱し
て穿孔圧延してもよい。穿孔圧延を1250℃を超
える温度で行うと、ビレツト表面に酸素、窒素
の吸収に起因するαケースという脆い相が生成
し、このαケースが穿孔時に割れを誘起し、穿
孔材外面に割れ等の表面欠陥が発生する。穿孔温度が下がつてくるとビレツト変形能が
低下する。変態点−100℃より低い温度で穿孔
すると変形能が不足し、穿孔後穿孔材内面にカ
ブレ、疵、割れ等の表面欠陥を生じる。なお、
ここでβ変態点（βtransus）というのは、β1相
からα＋β2相に変態する温度である。また、
穿孔温度とは穿孔前の中実ビレツトの表面温度
をいう。上記のインゴツトの加工工程およびそれによ
つて得られたビレツトの穿孔工程の後は、エロ
ンゲータ、マンドレルミル、プラグミル、レデ
ユーサーのような継目無管製造における通常の
工程で処理する。穿孔工程までで、穿孔材内面
及び外面に表面欠陥のない素管が得られれば、
その後の工程は、特別の条件で行わなくても最
終製品として健全なものが得られる。実施例１代表的なα＋β型チタン合金として、Ti−6Al
−4V（β変態点≒990℃）を用いた化学組成を第
１表中の(a)に示す。

【表】 750mmφ×3000mmに鋳造したインゴツトから
第２表に示す寸法の素材を切出し、同じく第２表
に示す条件で熱間鍛造を行つた。仕上げ寸法は、
後述の傾斜ロールタイプのピアサ用素材の場合は
70mmφ、プレスロールタイプのピアサ用素材の場
合は65mmφとした。鍛造仕上り温度は表面温度で
管理した。穿孔試験は２ロールの樽型ロールを持つマンネ
スマン穿孔機（傾斜ロールタイプ）及びプレスロ
ールタイプのピアサの２種類を用いて行つた。傾斜ロールタイプのピアサ用には、70mmφの鍛
造材から60mmφ×250mmのビレツトを機械加工
にて採取し、第２表に示す加熱温度で２時間加熱
保持した後、穿孔比（穿孔前後の長さの比）2.1
で穿孔した。この時、ロール傾斜角は12゜、ロー
ル交叉角は0゜とし、各条件について３本穿孔し
た。この時の穿孔直前のビレツト表面温度（穿孔
材３本の平均値）を第２表に示す。プレスロールタイプのピアサ用には、65mmφの
鍛造材から60mmφ×250mmのビレツトを機械加
工にて採取し、第２表に示す温度で２時間加熱保
持した後、穿孔比1.3で穿孔した。穿孔は各条件
について３本行つた。この時の穿孔直前のビレツ
ト表面温度（穿孔材３本の平均値）を第２表に示
す。穿孔後の評価は、各穿孔試験条件で得られた穿
孔試験材の３本全数ついて行つた。穿孔試験材を円周方向に８等分して全長を縦割
りにした後、内外面全長をサンドブラストにて脱
スケールし、浸透探傷試験法により疵の有無を調
査した。調査数は穿孔試験条件当たり48面（穿孔
試験材３本×分割数８ケ所×内外面２面）であ
る。浸透探傷試験法はJIS Z2343に従い、水洗性
染色浸透液により行つた。この浸透探傷試験法に
より１mm以上の長さの欠陥が１ケ所以上内外面
（48面）上に検出された場合を第２表の探傷試験
結果の評価×とした。また、内外面（48面）上に
欠陥が検出されなかつたものを探傷試験結果の評
価○としている。第２表の結果から、傾斜ロールピアサ、プレス
ロールピアサのいずれによる場合でも、インゴツ
トの鍛造終了温度が1100℃以下600℃以上で、か
つインゴツトからビレツトへの加工度である鍛造
比が２以上となる条件で加工されたビレツトで、
更に、1250℃以下、β変態点−100℃以上の温度
域で穿孔された場合にのみ内外面ともカブレ、
疵、割れ等の表面欠陥のない穿孔材が得られるこ
とがわかる。実施例２素材として、第１表の(b)に示すTi−6Al−2Sn
−4Zr−6Mo合金（β変態点≒960℃）を用いた。
この場合は、インゴツトからビレツトにする加工
方法として圧延を用いた。圧延条件は第３表に示
す。また、実施例１でプレスロールと傾斜ロール
間に差がなかつた事から穿孔試験は傾斜ロールタ
イプのピアサだけで行つた。圧延の仕上げ寸法、
穿孔試験方法及び穿孔後の評価方法は実施例１と
同じである。結果を第３表に示す。第３表の結果から、実施例１と同様に、本発明
で定める条件内でインゴツトの加工（ビレツトの
製造）と穿孔圧延を行つた場合、内外面ともにカ
ブレ、疵、割れ等の表面欠陥のない穿孔材が得ら
れている。実施例１および２の結果から、本発明の方法は
α＋β型チタン合金の組成が変化しても同じよう
に表面欠陥の発生防止の効果を奏することが明ら
かである。

【表】

【表】（発明の効果）本発明は、マンネスマン法によつてカブレ、
疵、割れ等の表面欠陥のない健全なα＋β型チタ
ン合金の継目無管を製造する方法を提供するもの
である。本発明方法によれば、α＋β型チタン合
金の継目無管が、極めて能率よく、かつ高い歩留
りで製造できる。

Claims

【特許請求の範囲】

１ α＋β型チタン合金のインゴツトを850〜
1250℃の温度に加熱し、加工終了温度が1100℃以
下で600℃以上、加工度が２以上の加工を加えて
中実ビレツトとし、その中実ビレツトを1250℃か
らβ変態点−100℃までの温度域で穿孔圧延する
ことを特徴とするα＋β型チタン合金継目無管の
製造方法。