JPH0663041B2

JPH0663041B2 - スティ−ムインジェクション用鋼管の製造法

Info

Publication number: JPH0663041B2
Application number: JP63199508A
Authority: JP
Inventors: 良夫田中
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-08-10
Filing date: 1988-08-10
Publication date: 1994-08-17
Anticipated expiration: 2009-08-17
Also published as: JPH0250917A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞この発明は、十分な耐高温・高圧性能を備えると共に経
済的にも有利で、例えばオイルサンドからアスファルト
を回収する際に使用される蒸気吹込み管等として好適な
スティームインジェクション用鋼管の製造方法に関する
ものである。

〈従来技術とその課題〉最近、原油採掘現場のオイルサンドからアスファルトを
回収するために地下のオイルサンド層へ高温・高圧の蒸
気を注入する方法が開発されたが、このとき吹き込まれ
る高温・高圧の蒸気は一般に300〜350℃もの高温である
ため、スティームインジェクション用鋼管として通常成
分鋼から成るものを適用したのでは強度が不足して吹込
み圧力に耐えることができなかった。そのため、上記ア
スファルト回収用のスティームインジェクション用鋼管
には高温用の耐熱鋼（例えばステンレス鋼や高Ni合金
等）が適用されていたが、これらの鋼管は高価であって
経済的に十分満足できるものではなかったことから、よ
り有利な代替品の開発が強く望まれていた。

そこで、上記要求を満たすべく、合金成分としてMoとＶ
を添加し200〜450℃の中温域における高強度化を図った
蒸気輸送用鋼管が提案された（特公昭60−27731号）。
即ち、この蒸気輸送用鋼管は、MoとＶを添加することに
よって炭化物等を形成させ、その炭化物等の析出硬化に
より中温域の強度を高めたものである。

しかしながら、上記提案になる蒸気輸送用鋼管は、合金
成分として非常に高価なNoを添加しているため経済上の
改善の余地は依然として残るものであり、また、マンネ
スマン式製管方法等を適用して継目無鋼管とする際に問
題となる。“中カブレ”やや“外カブレ”と言った管材
不良の発生に対しては何らの配慮もなされておらず、こ
れらの点から決して実用的であると言えるものではなか
った。

〈課題を解決するための手段〉本発明は、上述のような観点から、高圧蒸気の輸送に十
分耐え得る耐高温・高圧性能を備え、かつ“中カブレ”
や“外カブレ”等の管材不良のないスティームインジェ
クション用継目無鋼管を安価に提供すべくなされたもの
であり、「C:0.05〜0.15％（以降、成分割合を表わす％は重量％
とする）， Si:0.01〜0.50％,Mn:0.50〜1.50％， P:0.025％以下,S:0.008％以下， Cr:0.10〜0.30％,V:0.01〜0.10％， sol.Al:0.01〜0.10％,Ti:0.01〜0.05％を含み、残部が実質的にFeから成る鋼の丸ビレットをマ
ンネスマン式製管方法で継目無鋼管とした後、850〜100
0℃に加熱してから焼入れし、続いて500〜700℃で焼戻
すことによって、高温・高圧の蒸気の十分に耐え、かつ
製管時に生じがちな“中カブレ”や“外カブレ”等の管
材不良もない低コストのスティームインジェクション用
鋼管を安定製造し得るようにした点」に特徴を有している。

ここで、素材鋼の成分組成並びに製造条件を前記の如く
に限定した理由を、各構成要素の作用と共に詳細に説明
する。

Ａ）素材鋼の成分組成ＣＣは鋼の強度確保上最も安価な成分であるが、本発明に
おいてはスティームインジェクション用鋼管の使用温度
である中温域での強度向上にも重要な役割を演じ、Crや
Ｖ等の炭化物となって析出することで中温域強度の十分
な確保を保証する。そして、上記作用による十分な効果
を確保するためにはＣ含有量を0.05％以上とする必要あ
るが、0.15％を超えて含有させると必要以上に強度が高
くなるほか、溶接性をも阻害するようになることから、
Ｃ含有量は0.05〜0.15％と定めた。

Si Siは脱酸上必要な元素であり、強度を高める作用もある
ので0.01％以上の含有量を確保することが必要である
が、0.50％を超えて含有させると靭性及び溶接性に悪影
響を及ぼすことから、Si含有量は0.01〜050％と定め
た。

Mn Mn成分には固溶強化及び焼入れ性向上を通じて鋼の強度
を高める作用があるので0.50％以上含有させることが必
要であるが、その含有量が1.50％を超えると偏析を生じ
る傾向が出てくることから、Mn含有量は0.50〜1.50％と
定めた。

ＰＰは鋼中に不可避的に随伴される不純物元素であり、靭
性に悪影響を与えるのでその含有量は極めて低い方が好
ましいが、鋼の低Ｐ化によるコスト上昇との兼ね合いで
割含有量の上限を0.025％と定めた。

ＳＳも鋼中に不可避的に随される不純物元素であって、や
はり靭性に悪影響を与えるほか、本発明におけるように
マスネスマン方式の製管方法を適用する場合には鋼中の
硫化物は“中カブレ”や“外カブレ”のような管材不良
の原因となるので、Ｓ含有量はできるだけ低く抑えるこ
とが望ましい。そして、Ｓ含有量が特に0.008％を超え
た場合に上記悪影響を目立つようなることから、Ｓ含有
量の上限を0.008％と定めた。

Cr Crは中温域での十分な鋼材強度を確保する上で必要な成
分であり、該強度上昇に係わるクロム炭化物を“鋼管の
使用温度である300〜350℃”にて強度上昇に一番効果の
ある析出形態で析出させるためにはCr含有量:0.10％以
上を確保する必要があるが、0.30％を超えて含有させて
もも強度上昇効果が飽和するのみならず、経済的にも好
ましくないことから、Cr含有量は0.10〜0.30％と定め
た。

ＶＶは、Crと同様に中温域での十分な鋼材強度を確保する
上で必要な成分であるが、その含有量が0.01％未満では
強度上昇効果が十分ではなく、一方0.10％を超えて含有
させると靭性に悪影響を及ぼすようになることから、Ｖ
含有量は0.01〜0.10％と定めた。

Ti Tiは析出強化作用を有していて鋼材の強度上昇に寄与す
る元素であるが、本発明においては該強度上昇効果より
もむしろ「中カブレや外カブレ等の管材不良原因となる
Ｎを固定して鋼材組織を細粒化する」と言うTiの別の作
用に注目して添加した。しかし、その含有量が0.01％未
満であると上記作用による所望の効果が十分なく、一方
0.05％を超えて含有させると靭性面で好ましくないこと
から、Ti含有量は0.01〜0.05％と定めた。

sol.Al sol.Alは鋼の脱酸上必要不可欠な元素であり、またＮを
固定し鋼材組織を細粒化する作用もあるために添加した
が、その含有量が0.01％未満では添加効果が十分でな
く、一方0.10％を超えて含有させるとAl_２Ｏ_３系介在物
が多くなって鋼の清浄度を損なうようになることに加
え、靭性上も好ましくないことから、sol.Al含有量は0.
01〜0.10％と定めた。

なお、その他の不純物元素量は特に限定されるものでは
なく、例えばＮやＯについては通常の範囲、つまりＯの
場合には0.0100％以下、Ｎの場合には0.0150％以下で良
い。

Ｂ）製造条件素材鋼の溶製には通常の転炉溶製を適用すれば良く、本
発明の１つの特徴である「低硫化」については溶銑予備
処理やAOD等の手段を用いた精錬を適用しても良い。そ
して、溶製された鋼は連続鋳造機にて丸ビレットに鋳込
んでも良いし、角ビレットを分塊圧延して丸ビレットと
しても差し支えない。

このようにして準備された丸ビレットは、必要に応じて
手入れを施し、マスネスマン式製管方法で継目無鋼管と
される。

さて、製管後の継目無鋼管は焼入れ・焼戻し処理される
が、焼入れ時の加熱は850〜1000℃とされる。なぜな
ら、該加熱温度が850℃未満であるとフェライト相が残
る可能性があり、一方、1000℃を超える温度に加熱する
と結晶粒が粗大化して好ましくないためである。

また、焼入れは薄肉材については外面のみの焼入れで良
いが、肉厚が25mmを超えるような厚肉材については内外
面とも焼入れした方が好ましい。

焼戻しについては、焼戻し温度が500℃未満では強度が
高くなりすぎて靭性が著しく低下し、一方、焼戻し温度
が700℃を超えるとオーステナイト相が析出して強度が
不安定となるので、焼戻し温度は500〜700℃と限定し
た。

続いて、本発明を実施例によって具体的に説明する。

〈実施例〉まず、第１表に示される各成分組成の鋼を転炉にて溶製
し、連続鋳造して丸ビレットとした後、次の工程で継目
無鋼管（15.9〜23.8mm厚）を製造した。

加熱炉→第１ピアサー→第２ビアサー →マンドレルミル→サイザー。

続いて、得られた継目無鋼管を920℃で焼入れし、500〜
700℃で焼戻した。なお、焼入れは外面焼入れのみを施
した。

このようにして製造された鋼管から試験片を切り出し、
種々温度での降伏強度及び引張強さを調査した結果を第
１乃至４図に示すと共に、製管状況の調査結果を第２表に示した。

第２図に示される結果からも明らかなように、本発明に
係る鋼管は室温の引張強さと同等の引張強さが350℃で
も得られており、効果なMoを添加した比較材に比べ安価
にして同等の性能が得られることが分かる。

また、第３図に示されるように、本発明の方法を適用す
ると、特にスティームインジェクション用鋼管としての
使用温度:300〜350℃で極めて高い引張強さを示す鋼管
を得られることも明らかである。更に、第４図からは50
0〜700℃で焼戻したとしても「引張強さ≧56.2kgf／mm
^２」，「降伏強度≧45.7kgf／mm^２」の結果を得られる
ことが分かる。

そして、第２表に示す結果からは、本発明に係る方法に
よると管材不良がなく、中カブレや外カブレの発生も少
ない十分実用に耐えられるスティームインジェクション
用鋼管を安定製造し得ることが明らかである。

〈効果の総括〉以上に説明した如く、この発明によれば、十分な耐高温
・高圧性能を備えた安価なスティームインジェクション
用鋼管を作業性良く量産することが可能となるなど、産
業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る鋼管と比較鋼管に関し、室温で
の降伏強度と350℃での降伏強度の調査結果を示すグラ
フである。第２図は、本発明に係る鋼管と比較鋼管に関し、室温で
の引張強さと350℃での引張強さの調査結果を示すグラ
フである。第３図は、本発明に係る鋼管に関し、各種引張試験温度
に対する引張強さ及び降伏強度の関係を示すグラフであ
る。第４図は、本発明に係る鋼管に関し、各種焼戻し温度に
対する引張強さ及び降伏強度の関係を示すグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量割合にて C:0.05〜0.15％,Si0.01〜0.50％,Mn:0.50〜1.50％， P:0.025％以下,S:0.008％以下,Cr:0.10〜0.30％， V:0.01〜0.10％,sol.Al:0.01〜0.10％,Ti:0.01〜0.05％を含み、残部が実質的にFeから成る鋼の丸ビレットをマ
ンネスマン式製管方法で継目無鋼管とした後、850〜100
0℃に加熱してから焼入れし、続いて500〜700℃で焼戻
すことを特徴とする、スティームインジェクション用鋼
管の製造方法。