JPH1099984A - 2相ステンレス溶接鋼管の製造方法 - Google Patents

2相ステンレス溶接鋼管の製造方法

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JPH1099984A
JPH1099984A JP8260694A JP26069496A JPH1099984A JP H1099984 A JPH1099984 A JP H1099984A JP 8260694 A JP8260694 A JP 8260694A JP 26069496 A JP26069496 A JP 26069496A JP H1099984 A JPH1099984 A JP H1099984A
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JP
Japan
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stainless steel
squeeze
butted
welding
welded
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JP8260694A
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English (en)
Inventor
Takeshi Shiozaki
毅 塩崎
Yukio Shinpo
幸雄 真保
Masaki Omura
雅紀 大村
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04Steel or steel alloys
    • B23K2103/05Stainless steel

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  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 2相ステンレス溶接鋼管の製造に際し、溶接
金属の組織回復を促進し、溶接後に行われる溶体化処理
時間を短縮させ、生産効率を向上させる。 【解決手段】 2相ステンレス鋼からなる管状成形体1
の突き合わされた端部を電気抵抗加熱または高周波誘導
加熱によって加熱し、1対のスクイズロール3によって
突き合わせ、スクイズセンター4でアプセットをかけつ
つ、管状成形体1の突き合わせ端部が最初に接するV収
束点8からスクイズセンター4までの間において、レー
ザービーム5を照射することにより、突き合わせ端部を
溶接し、次いで、溶接シーム部近傍に対し溶体化処理を
連続的に施す。

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、化学装置用材
料、ラインパイプおよび油井管などの分野に使用される
2相ステンレス溶接鋼管の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】2相ステンレス鋼は、フェライト相とオ
ーステナイト相とからなる複合組織を有しており、鋼中
におけるCr、Ni、Mo、N の含有量をコントロールするこ
とによって、塩素イオン環境や炭酸ガス環境において優
れた耐食性を示し、オーステナイト系ステンレス鋼およ
びフェライト系ステンレス鋼に比べて、高強度であるこ
とが知られている。
【0003】このように、耐食性および強度特性に優れ
た2相ステンレス鋼からなる大径の溶接鋼管は、一般
に、2相ステンレス鋼板をUOプレス法によって管状に
成形した後、そのシーム部をタングステンイナートガス
溶接またはサブマージ溶接のようなアーク溶接法で溶接
することにより製造される。
【0004】管状に成形された2相ステンレス鋼板のシ
ーム部を、アーク溶接法で溶接すると、フェライト単相
で凝固が完了する溶融部とフェライト単相領域まで加熱
された熱影響部とでは、冷却後、最終的にフェライト相
の粒界および粒内からオーステナイト相が析出し、母材
とは異なる組織形態を呈する。
【0005】即ち、溶接部においては、冷却が速いため
に、フェライト相の粒界および粒内からのオーステナイ
ト相の析出は、平衡状態に到達することができず、母材
に比べてフェライト相の比率が高くなる結果、耐食性お
よび靱性の劣化を招いている。このように、性能が低下
する溶接部および熱影響部に対する対策として、従来、
管体全体に対し、約1050℃の温度で5〜30分間溶
体化熱処理を施し、相比率を回復させることが必須とさ
れていた。
【0006】一方、近年、溶接鋼管の製造方法としてレ
ーザ溶接を用いた方法が開発され、ステンレス鋼管を対
象として一部実用化され始めている。レーザ溶接法は、
鋼帯を管状に成形し、得られた管状成形体を一定方向に
連続的に移動させ、その突き合わせ端部を電気抵抗加熱
または高周波誘導加熱により予熱した後、上方からレー
ザビームを照射することによって突き合わせ部を連続的
に溶融しそして溶接する方法である。
【0007】このようなレーザ溶接法によれば、レーザ
ビームは極小径に集束され、高エネルギー密度の熱源と
して用いられるので、通常のアーク溶接法と比較する
と、溶接ビードは幅狭で深溶込みになる。従って、高速
溶接が可能になり、生産性を向上させることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
溶接法も溶融溶接法の一種であるために、2相ステンレ
ス鋼帯の突き合わせ部を溶融しそして凝固させたままの
溶接金属においては、アーク溶接法と同様に、母材に比
較してフェライト相の比率が高い組織になる。その結
果、製管後における溶体化処理を、従来と同様に約10
50℃の温度で5〜30分間行うことが必要になり、生
産性が損なわれることになる。
【0009】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、2相ステンレス溶接鋼管の製造に際し、溶接
金属の組織回復を促進し、溶接後に行われる溶体化処理
時間を飛躍的に短縮させ、生産効率を向上させ得る方法
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
観点から、2相ステンレス溶接鋼管の製造に際し、溶接
後に行われる溶体化処理時間を飛躍的に短縮させること
ができる方法を開発すべく鋭意研究を重ねた。その結
果、2相ステンレス鋼板が、溶接によりフェライト単相
領域から急冷されるような熱履歴を受ける場合に、鋼板
に対し950℃以上の温度で適当な圧下を与えると、フ
ェライト組織が微細化し、フェライト結晶粒界が増加す
る結果、フェライト結晶粒界から析出するオーステナイ
ト量が増大して、その後の溶体化処理時間を飛躍的に短
縮し得ることを見出した。
【0011】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、圧下のかかっている領域においてレーザ
溶接を行い、溶融部が凝固すると直ちに溶融金属が圧下
を受けることを利用するものである。即ち、本発明の2
相ステンレス溶接鋼管の製造方法は、2相ステンレス鋼
帯を、一定方向に連続的に移動させながら管状に成形
し、得られた管状成形体の突き合わされた端部を、電気
抵抗加熱または高周波誘導加熱により加熱し、そして、
1対のスクイズロールによって突き合わせ、スクイズセ
ンターでアプセットをかけつつ、レーザービームを、前
記管状成形体の突き合わせ端部が最初に接するV収束点
から、前記スクイズセンターまでの間において照射する
ことにより、前記突き合わせ部を溶接し、次いで、溶接
シーム部近傍に対し、加熱および水冷の溶体化処理を連
続的に施すことに特徴を有するものである。
【0012】前記スクイズロールによるアプセット量
は、下記式によって算出された値が、0.01%〜0.
2%の範囲内であることが必要である。 〔(鋼帯の幅−鋼管の外径)/鋼帯の幅〕×100 また、前記溶体化処理を、1000〜1100℃の温度
で5〜30秒保持し、次いで、冷却することによって行
うことが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の概略正面図、図
2は、図1の部分拡大平面図である。図面に示すよう
に、成形ロール2によって管状に成形された管状成形体
1は、矢印に示す一定方向に連続的に移動し、図示しな
い電気抵抗加熱または高周波誘導加熱によって、その突
合わせ端部が加熱された後、1対のスクイズロール3に
よって管状成形体1をその両側面から加圧し、その両側
端を突合わせる。次いで、スクイズセンター4にレーザ
ビーム5を照射することにより、突合わせ部は溶融しそ
して溶接される。このようにして突き合わせ部が溶接さ
れた鋼管は、次いで、加熱装置6および水冷ゾーン7に
より溶体化熱処理が施される。
【0014】本願発明においては、レーザビーム5の照
射を、上述したように、管状成形体の突き合わせ端部が
最初に接するV収束点8からスクイズセンター4までの
間において行う。即ち、V収束点8からスクイズセンタ
ー4までの間は、1対のスクイズロール3によりアプセ
ットされているので、管状成形体1の両端は突き合わさ
れ、圧下がかかっている。従って、この間においてレー
ザビーム5を照射し、突き合わせ部を溶融させると、溶
融部は直ちに凝固し、そして、凝固金属に圧下がかけら
れる。
【0015】凝固直後、圧下のかかった凝固金属は、前
述したようにフェライト粒の細粒化が促進され、フェラ
イト粒界からのオーステナイト相の析出が促進される。
突き合わせ部のアプセット量は、下記式 〔(鋼帯の幅−鋼管の外径)/鋼帯の幅〕×100 によって算出された、0.01%〜0.2%の範囲内の
値とすべきである。アプセット量が0.01%未満で
は、溶接金属のフェライト組織の微細化が不十分にな
り、フェライト結晶粒界から析出するオーステナイト量
を増大させることができない。一方、アプセット量が
0.2%を超えると、溶接金属近傍でのメタルフローの
立ち上がりが急峻になり、機械的性質が劣化する。
【0016】レーザービームの照射位置は、V収束点8
からスクイズセンター4までの間とすることが必要であ
る。その理由は、溶融凝固金属に対し、凝固直後に圧下
をかけるためである。スクイズセンター4よりもライン
の下流側でレーザービームを照射したのでは、鋼管のス
プリングバックによって、溶接金属に引張り力がかかる
ため、溶接金属に割れが発生する。一方、V収束点8よ
りも上流側でレーザービームを照射したのでは、管状成
形体の突き合わせ端部に存在する隙間をレーザービーム
が通過し、溶接部を形成することができない。
【0017】上述したように、V収束点8からスクイズ
センター4までの間においてレーザービームを照射し、
突き合わせ部を溶接した後に行う、溶接シーム部近傍の
溶体化処理は、1000〜1100℃の範囲内の温度
で、5〜30秒間保持することが好ましい。上記条件で
溶体化処理を施すことにより、溶接金属は、母材と同程
度の耐食性および靱性を示す。従って、レーザービーム
による溶接後に、溶接シーム部近傍に対し、連続的に溶
体化処理を施すことにより、十分な性能を示す溶接鋼管
が得られる。
【0018】溶体化処理時間が5秒未満では、上述した
作用の所望の効果が得られない。一方、溶体化処理時間
が30秒を超えても、組織の回復は30秒程度で完了す
る結果、より以上の効果が得られず、製管速度が低下し
て生産性の低下を招く。
【0019】
【実施例】次に、この発明を、実施例により比較例と対
比しながら説明する。表1に示す化学成分組成の2相ス
テンレス鋼片を厚さ6mmおよび10mmまで熱間圧延し、
次いで、溶体化熱処理を施して、2相ステンレス熱延鋼
帯を調製した。
【0020】
【表1】
【0021】得られた2相ステンレス熱延鋼帯を、図1
および図2に示したように一定方向に連続的に移動させ
ながら、多段成形ロール法により連続的に円筒状に成形
し、得られた管状成形体の突き合わされた端部を、電気
抵抗加熱または高周波誘導加熱により加熱し、そして、
1対のスクイズロールにより、本発明の範囲内の量でア
プセットすると共に、本発明の範囲内の区域において、
25KW炭酸ガスレーザを照射することにより突き合わ
せ部を溶接した。次いで、溶接シーム部近傍を、100
0〜1100℃の範囲内の温度で熱処理することによ
り、外径406.4mmおよび508mmの、表2に示す本
発明方法による2相ステンレス溶接鋼管の供試体(以
下、本発明供試体という)No. 1〜32を調製した。
【0022】
【表2】
【0023】比較のために、管状成形体に対するアプセ
ット量および炭酸ガスレーザの照射位置の少なくとも1
つが本発明の範囲外であるほかは、上記と同じ方法によ
り、表3に示す比較用の溶接鋼管の供試体(以下、比較
用供試体という)No. 1〜11を調製した。
【0024】
【表3】
【0025】なお、表2および表3において、レーザー
ビーム照射位置は、スクイズセンターよりも上流側を正
の数値で示し、そして、スクイズセンターよりも下流側
を負の数値で示した。なお、この実施例における製管速
度12m/minが溶体化保持時間5秒に相当する。
【0026】本発明供試体No. 1〜32および比較用供
試体No. 1〜11の各々から、長さ20mmの溶接部を切
り出し、溶接金属を測定面とする試験片を調製した。こ
の試験片を、60℃の温度の5%NaCl+CH3COOH 溶液に
浸漬し、その孔食発生電位を調べた。また、本発明供試
体および比較用供試体の溶接部から採取した1/2サイ
ズのシャルピー試験片により溶接金属の衝撃試験を実施
し、その延性脆性遷移温度(vTrs)を調べると共に、割
れの発生の有無を調べた。その結果を表4および表5に
示す。
【0027】
【表4】
【0028】
【表5】
【0029】表2および表4から明らかなように、本発
明の範囲内の量でアプセットし、且つ、本発明の範囲内
の区域において炭酸ガスレーザを照射することにより突
き合わせ部を溶接した本発明供試体No. 1〜32におい
ては、溶接金属の孔食電位が母材と同程度の420mV
以上であり、延性脆性遷移温度(vTrs)は−70℃以下
であって、優れた耐食性および靱性が得られた。
【0030】これに対して、比較用供試体No. 1および
No. 7は、溶接後に溶接金属に十分な加圧力が負荷され
なかったために、オーステナイトの生成が不十分であっ
た結果、耐食性および靱性がともに劣化した。比較用供
試体No. 5およびNo. 10は、アプセット量が大きすぎ
たために、メタルフローの立ち上がりが急峻になったた
め、靱性の劣化を招いた。また、比較用供試体No. 2〜
4、No. 6、8、9および11は、鋼管のスプリングバ
ックにより、溶接金属に割れが生じた。
【0031】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
2相ステンレス溶接鋼管の製造に際し溶接金属の組織回
復を促進し、溶接後に行われる溶体化処理時間を飛躍的
に短縮させ、生産効率を向上させることができる、工業
上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概略正面図である。
【図2】図1の部分拡大平面図である。
【符号の説明】
1 管状成形体 2 成形ロール 3 スクイズロール 4 スクイズセンター 5 レーザービーム 6 加熱装置 7 水冷ゾーン 8 V収束点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C21D 9/50 101 C21D 9/50 101A

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2相ステンレス鋼帯を、一定方向に連続
    的に移動させながら管状に成形し、得られた管状成形体
    の突き合わされた端部を、電気抵抗加熱または高周波誘
    導加熱により加熱し、そして、1対のスクイズロールに
    よって突き合わせ、スクイズセンターでアプセットをか
    けつつ、前記管状成形体の突き合わせ端部が最初に接す
    るV収束点から前記スクイズセンターまでの間において
    レーザービームを照射することにより、前記突き合わせ
    端部を溶接し、次いで、溶接シーム部近傍に対し、加熱
    および水冷からなる溶体化処理を連続的に施すことを特
    徴とする、2相ステンレス溶接鋼管の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記スクイズロールによるアプセット量
    を、下記式によって算出された、0.01%〜0.2%
    の範囲内の値とする、請求項1記載の方法。 〔(鋼帯の幅−鋼管の外径)/鋼帯の幅〕×100
  3. 【請求項3】 前記溶体化処理を、1000〜1100
    ℃の温度で5〜30秒保持し、次いで、冷却することに
    よって行う、請求項1または2記載の方法。
JP8260694A 1996-10-01 1996-10-01 2相ステンレス溶接鋼管の製造方法 Pending JPH1099984A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014148705A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 二相系ステンレス鋼製構造物製造方法および熱処理装置
JP2014187010A (ja) * 2013-02-22 2014-10-02 Furukawa Electric Co Ltd:The 端子、端子の製造方法、および電線の終端接続構造体
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