JPH07227604A - プラグ耐用度に優れた高Ｃｒ継目無鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 高Cr鋼ビレットを熱間穿孔圧延し、高Cr継目
無鋼管を製造するに際し、穿孔用プラグの表面上に酸化
鉄(FeO) を主成分とする鉄系酸化物をビレット側から供
給する。 【効果】 穿孔用プラグの耐用度が向上し、製管コスト
の低減および製管能率を向上し、そして、圧延管の内面
肌が良くなって、製品の品質が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、継目無鋼管の製造方
法に関し、特に高Cr鋼ビレットの穿孔圧延時における穿
孔用プラグの耐用度を高め、そして、素管の内面きずの
発生を防止し得る、プラグ耐用度に優れた高Cr継目無鋼
管の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】継目無鋼管の製造は、一般に、丸鋼片ま
たは角鋼片状のビレットを、マンネスマン方式またはプ
レス方式によって穿孔して、中空素材を調製し、次い
で、このように調製した中空素材を、マンドレルミルま
たはエロンゲータおよびプラグミル等によって伸延加工
することにより行われている。

【０００３】継目無鋼管の製造の際のビレット穿孔工程
において、穿孔用プラグは、高温下の苛酷な摩擦状態に
さらされるため、損耗が著しい。従って、穿孔用プラグ
の寿命を延長させることは、圧延効率および工具原単位
の面から、上述した継目無鋼管製造上の重要な問題の１
つである。特に、最近のように、油井用継目無鋼管の高
合金化が望まれる状況下では、その重要性は更に大きく
なっている。

【０００４】たとえ、同一材質、同一スケール付けによ
って製造された穿孔用プラグを使用してビレットを穿孔
したとしても、炭素鋼ビレットを穿孔する際のプラグ耐
用度は数１００回であるのに対して、高Cr鋼ビレットを
穿孔する際のプラグ耐用度は数回に過ぎない。

【０００５】穿孔用プラグの耐用度を向上させることに
関する先行技術として、例えば、特開昭６３−２８２２
４１号公報に開示されているように、プラグの高温強度
を高め、スケールの厚みを増大させ、そして、スケ−ル
と地鉄との密着性を高めることを目的とした、プラグの
材質が提案されている（以下、先行技術という）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術においては、プラグの材質および表面処理状態の変更
が行われているだけであるので、依然として、プラグの
えぐれ等の損耗および被圧延材のプラグへの焼付きが発
生して、プラグ耐用度の大幅な向上は達成されず、そし
て、パイプの内面欠陥が発生するという問題がある。

【０００７】このようなことから、プラグ損耗が小さ
く、被圧延材のプラグへの焼付きを起こさず、穿孔用プ
ラグの耐用度を高める方法の開発が要求されているが、
かかる方法はまだ提案されていない。

【０００８】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、高Cr鋼継目無鋼管の穿孔または伸延加工に際
して、プラグ損耗が小さく、被圧延材のプラグへの焼付
きを起こさず、穿孔用プラグの耐用度を向上させる、高
Cr鋼継目無鋼管の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、高Cr鋼ビ
レットを穿孔または伸延加工し、高Cr鋼継目無鋼管を製
造するに際し、プラグの耐用度を向上させる方法を開発
すべく鋭意研究を重ねた。即ち、従来の汎用プラグに、
予備酸化によってスケール付けを施し、次いで、このよ
うにスケール付けが施されたプラグを用いて、高Cr鋼ビ
レットおよび炭素鋼ビレットを３回づつ穿孔した後、プ
ラグのスケール状態を詳細に比較観察した。

【００１０】高Cr鋼ビレットを穿孔した場合には、プラ
グのスケールは剥ぎ取られ、且つ被穿孔材のプラグへの
焼付きが生じていた。一方、炭素鋼ビレットを穿孔した
場合には、プラグのスケールは、逆に、その厚さが０．
５mm以上に増加しており、更に、そのスケール表層は、
FeO 主体からなっており、被穿孔材のプラグへの焼付き
は生じなかった。プラグのスケールの厚さが増した理由
は、プラグの先端がビレット端面に接触したとき、ビレ
ット側の内層スケール(FeO) がプラグ頭部に供給された
ためであると考えられる。その結果、穿孔時に最表面の
FeO 層が溶融して、潤滑剤として機能するため、被穿孔
材のプラグへの焼付きが生じないことを知見した。

【００１１】この発明は、上述した知見に基づいてなさ
れたものであって、この出願の請求項１に記載した発明
は、高Cr鋼ビレットを、穿孔用プラグを使用し、熱間穿
孔して中空素材を調製し、得られた中空素材を圧延する
ことにより高Cr継目無鋼管を製造する方法において、前
記穿孔用プラグの表面上に、酸化鉄(FeO) を主成分とす
る鉄系酸化物を前記ビレット側から供給することに特徴
を有するものである。

【００１２】この出願の請求項２に記載した発明は、高
Cr鋼ビレットの穿孔を開始される側の端面上に、接着に
より取り付けた炭素鋼板、もしくは炭素鋼を肉盛溶接す
ることにより、前記鉄系酸化物を供給することに特徴を
有するものである。ここで、接着の手段は特に限定され
るものではなく、樹脂系接着剤、ロウ付け、溶接による
接着等の方法がある。

【００１３】この出願の請求項３に記載した発明は、前
記炭素鋼板の厚み、または前記肉盛溶接された炭素鋼の
厚みが１mmないし８mmの範囲であることに特徴を有する
ものである。

【００１４】

【作用】上述したように、ビレットを穿孔する場合、溶
融して潤滑材として機能するFeO 層は、消耗するが、炭
素鋼の場合には、毎回ビレット側からFeO 層を含むスケ
ールがプラグの表面上に供給される。

【００１５】これに対して、高Cr鋼ビレットを穿孔する
場合には、ビレット側からFeO 層の供給がなされないの
で、プラグの表面に施されたFeO 層は消耗してしまう。
従って、高Cr鋼ビレットを穿孔する場合、プラグの耐用
度を大幅に向上させるためには、消耗される量よりも多
くの、FeO 層を含むスケールを、スケール表層がFeOに
なるように、プラグの表面上に供給する必要がある。

【００１６】高Cr鋼ビレットを穿孔する場合において、
消耗される量よりも多くの、FeO 層を含むスケールを、
スケール表層がFeO になるように、プラグの表面上に供
給する方法として、高Cr鋼ビレットの穿孔を開始される
側の端面上に、炭素鋼板を接着により取り付け、もしく
は炭素鋼を肉盛溶接する方法が考えられる。

【００１７】上述した方法においては、高Cr鋼ビレット
の穿孔を開始される側の端面に炭素鋼板を接着、また
は、肉盛溶接を行った後、加熱炉に装入することによっ
て、ビレット端面にFeO 層を生成させる。その結果、プ
ラグがビレット端面に接触した瞬間に、ビレット端面に
生成させたFeO 層をプラグ頭部に供給することができ
る。

【００１８】高Cr鋼ビレットの穿孔を開始される側の端
面に炭素鋼板を接着、または、肉盛溶接を行う場合、そ
の厚さが薄すぎると穿孔前に加熱炉に装入されて加熱さ
れた段階ですべての炭素鋼が酸化し、穿孔開始以前にそ
の酸化物が剥離脱落し、該端面がプラグに接触する以前
にFeO 層が無くなる。そのため該炭素鋼板または溶接肉
盛炭素鋼の厚みはある値以上が必要で、実験を重ねた結
果１mm以上必要なことがわかった。

【００１９】また、該炭素鋼板または溶接肉盛炭素鋼の
厚みが厚すぎると、穿孔により該炭素鋼が穿孔により生
じる孔の中に引き込まれて、穿孔を終了しても、該炭素
鋼が鋼管の内面に薄く残留する。そのため、該炭素鋼が
鋼管の内面に薄く残留した部分をクロップとして切除す
る必要が生じ歩留り低下をきたす。この問題が生じない
ためには、該炭素鋼板または溶接肉盛炭素鋼の厚みは８
mm以下でなければならないことも見出した。以上の知見
より、炭素鋼板または溶接肉盛炭素鋼の厚みは１mm以上
８mm以下とする。

【００２０】

【実施例】次に、この発明を、実施例により更に詳しく
説明する。

【００２１】この発明のひとつの方法として、マンネス
マン圧延法によって、次の条件下で試験圧延を実施し
た。 （１）高Cr鋼ビレットの圧延トップ側端面上に、直径５
０mm以上、厚さ０．８mm〜１２mmの炭素鋼板を溶接した
後、加熱炉に挿入し、圧延を行った。 （２）接着する炭素鋼として、Si含有量が、それぞれ、
０．３wt.%、０．７wt.%の２水準を用いた。 （３）穿孔用プラグとして、３Cr−１Ni系、１Cr−１Ni
−２Mo−２W 系の２つのプラグを使用した。 （４）プラグの予備酸化は、水蒸気雰囲気中、および、
Ｃガス雰囲気中において行った。 被穿孔材、圧延条件の細部を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】なお、プラグ耐用度は、高Cr鋼の圧延を行
った本数で評価し、プラグ表面に被穿孔材の焼付きが見
られた時点をプラグの寿命とした。表１において、プラ
グ寿命比は、高Cr鋼ビレットを、その端面に炭素鋼板、
炭素鋼の肉盛溶接を施さないで穿孔したときのプラグ耐
用度との比を示している。高Cr鋼としては、５％Cr−
０．５％Mo鋼（ＳＴＰＡ２５）、９％Cr−１％Mo鋼（Ｓ
ＴＰＡ２６）、１３％Crｒ鋼、２５％Cr−２０％Ni鋼
（ＳＵＳ３１０）、１８％Cr−８％Ni鋼（ＳＵＳ３０
４）、２２％Cr−６％Ni−３Mo鋼（二相系ステンレス
鋼）を用いた。その結果を表１に示す。

【００２４】表１から明らかなように、本発明の高Cr継
目無鋼管の製造方法は、プラグ寿命比が３．４以上であ
る。従って、本発明の方法によれば、従来の高Cr継目無
鋼管の圧延方法と比較して、プラグ耐用度の点で著しく
優れている。

【００２５】また、No．５は炭素鋼板厚みを０．８mmと
１．０mmより薄くした場合で、プラグ寿命比は１．０と
著しく低く、改善効果が得られていない。また炭素鋼板
厚みを１２mmと８．０mmより厚くしたNo．６はプラグ寿
命比は３．４以上であったが、穿孔された鋼管内面の穿
孔開始端から１０００mmの位置まで炭素鋼の残存が認め
られ、この部分を切断除去する必要が生じ歩留りが大き
く低下した。一方、本発明の範囲の厚みの炭素鋼板の場
合は炭素鋼の残留は５００mm以下であり、通常のクロッ
プ切断長さ以下であり歩留りに悪影響を及ぼさない。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
高Cr継目無鋼管の製造に際し、穿孔用プラグの耐用度が
大幅に向上する結果、製管コストの低減および製管能率
が向上し、そして、圧延された継目無鋼管の内面肌が良
くなって、品質の優れた高Cr継目無鋼管を製造すること
ができ、かくして、工業上有用な効果がもたらされる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑中 政之 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高Cr鋼ビレットを、穿孔用プラグを使用
   し、熱間穿孔して中空素材を調製し、得られた中空素材
   を圧延することにより高Cr継目無鋼管を製造する方法に
   おいて、前記穿孔用プラグの表面上に、酸化鉄(FeO) を
   主成分とする鉄系酸化物を前記ビレット側から供給する
   ことを特徴とする、プラグ耐用度に優れた高Cr継目無鋼
   管の製造方法。
2. 【請求項２】 高Cr鋼ビレットの穿孔を開始される側の
   端面上に、接着により取り付けた炭素鋼板、もしくは炭
   素鋼を肉盛溶接することにより、前記鉄系酸化物を供給
   することを特徴とする、請求項１に記載のプラグ耐用度
   に優れた高Cr継目無鋼管の製造方法。
3. 【請求項３】 前記炭素鋼板の厚み、または前記肉盛溶
   接された炭素鋼の厚みが１mmないし８mmの範囲であるこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載のプラグ耐用度
   に優れた高Cr継目無鋼管の製造方法。