JPH09143629A - 鋼管継手カップリング素管材および鋼管継手カップリング素管の製造方法 - Google Patents

鋼管継手カップリング素管材および鋼管継手カップリング素管の製造方法

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JPH09143629A
JPH09143629A JP30026195A JP30026195A JPH09143629A JP H09143629 A JPH09143629 A JP H09143629A JP 30026195 A JP30026195 A JP 30026195A JP 30026195 A JP30026195 A JP 30026195A JP H09143629 A JPH09143629 A JP H09143629A
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JP
Japan
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steel
pipe
joint coupling
stock
contg
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JP30026195A
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English (en)
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Takuya Atsumi
卓彌 厚見
Hiroyuki Matsui
博之 松井
Osamu Furukimi
古君  修
Haruo Niwa
春穂 丹羽
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 含Cr耐食鋼の切削性を改善し、鋼管継手カッ
プリングの素管を低コストで製造する。 【解決手段】 含Cr耐食鋼の成分を、Si:1.0 wt%以
下、Mn:0.30〜1.80wt%、Al:0.010 〜0.035 wt%、
S:0.005 〜0.050 wt%、O:100 ppm 以下 Mn/S=35〜110に規制し、その鋼を1100〜1300℃の温
度範囲で鍛造成形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、油井管の継手カ
ップリング材としての用途に用いて好適な鋼管継手カッ
プリング素管材およびこの素管材を用いたカップリング
素管の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、耐食性が要求される油井管の継手
カップリングの素管としては、耐食性に富むCr鋼のシー
ムレスパイプが用いられていて、このパイプを切削加工
した後、ネジ切りを行うプロセスを経てカップリング形
状に仕上げられていた。しかしながら、高耐食性材料で
あるCr鋼の切削性は低いため、上記した切削加工および
ネジ切り加工に要するコストは極めて高いものとなって
いた。特に、継手カップリングは、その断面を図1に示
すように、内円周上に突起物を形成する必要があるた
め、切削代が大きいことも、コストを高める要因となっ
ていた。
【0003】切削性の向上には快削性元素であるSの添
加が考えられるが、Cr鋼管をシームレスプロセスで製造
する場合、熱間加工性の観点からS量は 0.003wt%以下
に制限されていた(例えば特公平3-60904号公報)た
め、従来、Sの添加による切削性改善技術は適用できな
かった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題を有利に解決するもので、熱間での成形法に工夫を加
えることによって、従来熱間加工性の面から制約されて
いたSの添加を可能ならしめ、もって切削性を効果的に
改善した鋼管継手カップリング素管材と、その素管材を
用いた素管の有利な製造方法と共に提案することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】さて、発明者らは、上記
の問題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、カップリン
グ素管の熱間成形を熱間鍛造−熱処理のプロセスで行え
ば、シームレスパイプ製造工程で必要とされた熱間加工
性はさほど問題とはならず、従って快削性改善元素であ
るSの添加が可能となることの知見を得た。この発明
は、上記の知見に立脚するものである。
【0006】すなわち、この発明は、Cr:5.0 〜20.0wt
%を含有する含Cr耐食鋼の鋼中成分のうち、下記の成分
につきSi:1.0 wt%以下、Mn:0.30〜1.80wt%、Al:0.
010 〜0.035 wt%、S:0.005 〜0.050 wt%、O:100
ppm 以下 Mn/S=35〜110に規制したことを特徴とする鋼管継手
カップリング素管材である。
【0007】また、この発明は、Cr:5.0 〜20.0wt%を
含有する含Cr耐食鋼の成分を、Si:1.0 wt%以下、Mn:
0.30〜1.80wt%、Al:0.010 〜0.035 wt%、S:0.005
〜0.050 wt%、O:100 ppm 以下 Mn/S=35〜110に規制し、その鋼を1100〜1300℃の温
度範囲で鍛造成形することを特徴とする鋼管継手カップ
リング素管の製造方法である。
【0008】
【発明の実施の形態】まず、この発明において、Cr含有
量ならびにその他の成分組成のうち特にSi,Mn, Al, S
およびO量を上記の範囲に制限した理由について説明す
る。 Cr:5.0 〜20.0wt% Crは、耐食性とくにCO2 環境下での全面腐食性の向上に
有用な元素である。この効果を得るためには、 5.0wt%
以上好ましくは 9.0wt%以上の含有が必要であるが、2
0.0wt%を超えるとコスト的に不利となるので、Cr量は
5.0〜20.0wt%の範囲に限定した。なお、好ましくは11.
0〜14.0wt%である。
【0009】Si:1.0 wt%以下、 Siは、脱酸に有効な元素であるが過多に添加するとSiO2
系介在物が増加し、加工性を損なうので1.0 wt%以下と
する。
【0010】Mn:0.30〜1.80wt% Mnは、強度を確保するために少なくとも0.30wt%を必要
とするが、1.80wt%を超えると耐食性に悪影響を及ぼす
ので、0.30〜1.80wt%の範囲に限定した。
【0011】Al:0.010 〜0.035 wt% Alは、脱酸元素として有用であるが、含有量が 0.010wt
%に満たないとその添加効果に乏しく、一方 0.035wt%
を超えると切削性の低下を招く極めて硬い酸化物が鋼中
に数多く形成されるので、 0.010〜0.035 wt%の範囲に
限定した。
【0012】S:0.005 〜0.050 wt% Sは、この発明における大きな特徴の一つである。従来
は、シームレスパイプ製造工程における熱間加工性の観
点からS量は 0.003wt%以下に抑制されていた。しかし
ながら、S量が 0.005wt%未満では十分な切削性が得ら
れないので、この発明では少なくとも 0.005wt%のSを
含有させることにした。ここに、切削性の改善の面から
はS量は多ければ多いほど有利ではあるが、0.050wt %
を超えて多量に含有されると、靱性が低下するだけでな
く、硫化物系介在物による熱間鍛造割れひいてはヘゲ疵
等の表面疵が生じ易くなるので、S含有量は 0.005〜0.
050 wt%の範囲に限定した。なお、より好ましい範囲は
0.010〜0.030 wt%である。
【0013】O:100 ppm 以下 Oが多量に含有されると、各種酸化物が数多く形成され
て切削性の著しい低下を招くので、Oは極力低減するこ
とが望ましいが、 100 ppm以下の範囲で許容さる。
【0014】Mn/S=35〜110 Mn/Sの規制もこの発明の特徴の一つである。すなわ
ち、Sは主としてMnSの介在物として存在するが、Mnの
含有率によってはMnS中のMnがCrによって置換され(Mn,
Cr)Sという形の介在物に変化する。このように、硫化
物中にCrが取り込まれしかもその含有率が上昇すると硫
化物の硬さが上昇し、その結果、切削性の低下を招く。
この点、図2に示すように、MnとSの重量比Mn/Sが35
〜110 の範囲にあれば良好な切削性が確保できるので、
この発明ではMn/S比につき、35〜110 の範囲に限定し
たのである。
【0015】なお、この発明における含Cr耐食鋼とは、
Cr含有量が12wt%以下のいわゆる耐食鋼についてはいう
までもなく、Cr含有量が12wt%以上のクロム系ステンレ
ス鋼すなわちフェライト系ステンレス鋼およびマルテン
サイト系ステンレス鋼、さらにはオーステナイト系ステ
ンレス鋼等を包含するものであり、その代表的な組成を
特徴的な成分について示すと次のとおりである。 ・耐食鋼 C/0.12, Si/0.40, Mn/0.40, Cr/9.0, Mo/1.00 ・フェライト系ステンレス鋼 C/0.08, Si/0.40, Mn/0.60, Cr/17.0 ・マルテンサイト系ステンレス鋼 C/0.20, Si/0.25, Mn/0.45, Cr/13.0 ・オーステナイト系ステンレス鋼 C/0.02, Si/0.40, Mn/1.60, Ni/11.0, Cr/18.0
【0016】次に、この発明に従う製造条件ついて説明
する。この発明では、従来のシームレスプロセスによる
熱間加工に代えて、熱間鍛造により、カップリング素管
に成形する。この時、鍛造温度は1100〜1300℃の範囲と
することが肝要である。というのは、鍛造温度が1100℃
に満たないと熱間変形能の不足による表面割れが発生し
易く、一方1300℃を超えると経済的な不利を招くからで
ある。その後、かかる鍛造材は、強度および靱性を確保
するために、熱処理が加えられる。この熱処理は、通常
実施されている焼入れ・焼戻し処理でよく、たとえば1
3wt%Cr鋼の場合、960 〜1000℃に加熱した後、急冷
し、700 〜740 ℃で焼戻す処理である。
【0017】
【実施例】実施例1 表1に示す種々の組成になる含Cr耐食鋼を用いて、それ
ぞれ75mmφの丸棒を作製し、1250℃に加熱したのち、熱
間鍛造を施し成形した。次いで、 980℃で焼入れてから
720 ℃で焼戻す熱処理を施した。以上の工程により得ら
れた素材について、切削性および機械的性質(シャルピ
ー吸収エネルギー)を調査した。また、比較材として、
表1に示す従来組成のパイプ材についても切削性を調査
した。なお切削性は、JIS K01 工具を用いて旋削加工し
た時の工具寿命を、従来材の場合を1として比較した切
削指数で示す。
【0018】
【表1】
【0019】素材の切削性および機械的性質について調
べた結果を、S含有量との関係で図3および図4に示
す。図3および図4から明らかなように、この発明法に
従って製造した素材では切削性に優れるのはいうまでも
なく、優れた靱性も併せて得られている。
【0020】実施例2 表2に示す種々の組成になる含Cr耐食鋼を用いて、それ
ぞれ75mmφの丸棒を作製し、種々の温度で鍛造実験を行
った。その時の表面割れによる鍛造不良発生率を、 鍛造不良発生率(%)=(表面割れ個数/鍛造個数)×
100 により求めた。その結果を表2に併せて示す。また、こ
の鍛造不良発生率を鍛造温度との関係で図5に示す。こ
れらの結果から、この発明法に従い1100〜1300℃の温度
範囲で鍛造した場合には表面割れの発生は全く見られな
かった。
【0021】
【表2】
【0022】
【発明の効果】かくして、この発明に従い、カップリン
グ素管の熱間成形に際し、熱間鍛造さらには熱間鍛造−
熱処理プロセスを採用することにより、快削性改善元素
であるSの添加が可能となるため、従来困難とされた含
Cr耐食鋼の切削加工やネジ切り加工が容易となり、ひい
ては製造コストの大幅な削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】継手カップリングの断面図である。
【図2】切削性に及ぼすMn/S比の影響を示したグラフ
である。
【図3】S含有量と切削指数との関係を示したグラフで
ある。
【図4】S含有量とシャルピー吸収エネルギーとの関係
を示したグラフである。
【図5】鍛造温度と鍛造不良発生率との関係を示したグ
ラフである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/38 C22C 38/38 (72)発明者 古君 修 愛知県半田市川崎町1丁目1番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者 丹羽 春穂 愛知県半田市川崎町1丁目1番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Cr:5.0 〜20.0wt%を含有する含Cr耐食
    鋼の鋼中成分のうち、下記の成分につき Si:1.0 wt%以下、 Mn:0.30〜1.80wt%、 Al:0.010 〜0.035 wt%、 S:0.005 〜0.050 wt%、 O:100 ppm 以下 Mn/S=35〜110 に規制したことを特徴とする鋼管継手カップリング素管
    材。
  2. 【請求項2】 Cr:5.0 〜20.0wt%を含有する含Cr耐食
    鋼の成分を、 Si:1.0 wt%以下、 Mn:0.30〜1.80wt%、 Al:0.010 〜0.035 wt%、 S:0.005 〜0.050 wt%、 O:100 ppm 以下 Mn/S=35〜110 に規制し、その鋼を1100〜1300℃の温度範囲で鍛造成形
    することを特徴とする鋼管継手カップリング素管の製造
    方法。
JP30026195A 1995-11-17 1995-11-17 鋼管継手カップリング素管材および鋼管継手カップリング素管の製造方法 Pending JPH09143629A (ja)

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