JPS5980716A - 二相合金管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二相ステンレス鋼、高Ｃｒ合金鋼等の二相合金
を加工素材とした傾斜圧延方式、所謂マンネスマンプラ
グミル方式の継目無管の製造方法に関するものである。

近年、エネルギー事情の悪化から油井、天然ガス井は深
井戸化の傾向にあシ、油井管等も高価なジヨイントの使
用個数の低′減を図るため可及的に長尺で、しかも耐食
性にも優れた二相ステンレス鋼、高Ｃｒ合金鋼等の二相
合金管が望まれるＭ向にあり、従来より２５Ｃｒ−７Ｎ
ｉ−３Ｍｏ系、２５Ｃｒ−５，５Ｎｉ−３Ｍｏ系、２２
Ｃｒ　−６Ｎｊ−３Ｍｏ系、１８Ｃｒ　−５Ｎｉ系等の
二相ステンレス鋼、或いは９Ｃｒ−２Ｍｏ系等の商Ｃｒ
鋼の二相合金を素材としブヒ嚇目無管が製造されている
が、この種の二相合金は通常の製管温度である１１００
〜１３００’Ｃの温匣域ではフェライト量が４０〜１０
０％となって熱間加工性が悪く、生産効率の高いマンネ
スマンプラグミル方式の綴目熱管の製造方法（以下単に
マンネスマン製管法とＩ−ｑ５）では穿孔、　圧延時の
付加剪Ｕ）を応力の〆こめに亀裂状の割れ疵が多発し、
事実上製管出来ないという難点があった。このため生産
能率は低いがユジーンセルジュネ法等のプレス方式にょ
る製管を余儀なくされているのが現状である。しかしこ
のプレス方式は製造コストが高いうえ大径、長尺管の製
造が出来ず、コストの高いジヨイント使用数が増えるな
どの欠点がある。

そこで上述した如き二相合金についてもマンネスマン泄
管法の適用が試みられつつあシ、近年は高温でオーステ
ナイト、フェライトの二相ｍ織を呈する合金のうちでも
、健全なオーステナイト相のみ、又ｔよ７エライト量が
許容範囲内となる温度域で製管すれば表面性状の良好な
継目無管の製造が可能な合金の存在も確認されている。

しかじ製肴温朋である１１００へ１３０−０℃の高温域
でフェライト量が４０〜１００チとなるＣｒ含有二相合
金にあってはその変形抵抗、ミルモータ能力、工具等の
関係上、健全なオーステナイト相のみとなる温度域は低
温に過ぎて製管温度として採択出来ず、必然的に７エ、
ライＩＪＬを成る程度含む温度域金製管温度とせざるを
得ないが、この棟二相合金管については未だ良好な結果
が得られていないのが現状である。

本発明者は上述した如き二相合金管の製造方法につき実
験研究を行った結果、製管時における素利ビレットの加
熱温間をフェライト量、換言すればオーステナイト量と
の関係において適切に定めることによシ、マンネスマン
製管法を容易に適用し得ることを知見し、また以下に示
す如き試験結果から次のような事実を知見した。

表１は２２　Ｃｒ　−６Ｎｉ−３Ｍｏの二相合金を材料
とするビレットについてｂ々異なる製管温度、オーステ
ナイト量のもとてマンネスマン’Ｊ２’ｆｔ法を適用し
、製造された表面疵の発生状況を調べた結果を示してい
る。なお、マンネスマン製管法は通常ビレットを加熱し
た後、第１ピアサ−で穿孔し、次いで第２ピアサ−（エ
ロンゲータ）で拡径、並びに圧延を施し、プラグミルに
て所定の肉厚に仕上げ、ソーラ、サイザーにて所定の絞
シ圧延を施し製品としているが、上記の試験においては
第１．第２ピアサ−を用いて穿孔、並びに圧延を行って
夫々所定の寸法仕様の管に仕上げ、プラグミル、リーラ
、サイザーは適用せず、そのまま表面性状を観察した。

Ｃ以下余白） 表　　１ 庇 ］ 表１中オーステナイト量（＠は丸ビレットを夫々の温度
に加熱した状態において顕微鏡下で調べた。

また表１中、第１．ｍ２ピアサ−についての加工率は圧
延後の中空管の長さを圧延前の丸ビレット、或いは中空
素管の長さで除した値を示している。

史に、表１中表面糺の評１曲の欄中○印は表面疵なし、
Δ印は実害がない程度の微細疵、×印は表面疵多発を示
している。

表１から明らかな如くオーステナイト量が太きい供試材
Ｎｏ、　１〜Ｎｏ、　３はいずれも表面疵が多発し、フ
ェライト量が７０チ以下、換言すればオーステナイト量
が３０チを越えることとなる温度域で製管加工を行った
場合は実用に供し得る管は全く得られない。

なお、第１図は供試材Ｎｏ、３につめて、第２ピアサ−
を途中止めして得たホローシェルＨの表面疵発生状況を
示す説明図であり、図中ａは圧延ロールの当り面、ｂ　
Ｉ−Ｊ：、表面疵を示している。′！た第２図は表面か
ら肉厚方向への切断面の４００倍の顕微鏡組織写真を示
しており、写真中黒色に表われている部分が表面疵であ
る。これから明らかな如く表面疵の程度は深く、オース
テナイト組織とフェライト組織の粒界に沿って進展し、
外面全面に亀裂状に発生している。

またオーステナイト量が３０係以下となる高温温度域で
加工を行った場合も、第２ピアサ−における加工率を比
較的大きくした供試材Ｎｏ、４＋６＋８の場合は表面疵
が多発しており、逆に第１ピアサ−での加工率を大きく
、即ち強加工を施し、第２ピアサ−での加工率を小さく
、即ち軽加工を施しだ供試料Ｎｏ、５．７．９の場合に
は良好な管が得うしており、このことから第２ピアサ−
での加工率を小さく軽加工するのが表面疵の発生防止上
好ましいといえる。

なお第１．第２ピアザーにおける加工率を等しくしたと
きに外面疵が多発するのは加熱した丸ビレットを第１ピ
アサ−にて穿孔した後、第２ピアサ−にて圧延する迄に
はホローシェルの温度がオーステナイト量が３０％以上
となる温度域に迄下降していること、及び第２ピアサ−
による圧延時における剪断変形が第１ピアサ−における
それよりも大きいこと等に原因があると推測される。

上記の供試材はいずれも高Ｃｒ含有鋼についてのもので
あるが、１１００〜１３００℃の温度域でフェライト量
が４０〜１００％となるような他の二相合金についても
その表面疵の状態は略同じ傾向を示すことが確認された
。なお、１１００〜１３００℃の温度域でフェライト量
が４０〜１００％となる二相合金のうち、２５　Ｃｒ−
７Ｎｉ　−３Ｍｏ系の二相合金鋼については、上述の例
の２２Ｃｒ　−６Ｎｉ　−３Ｍｏ系の温度域に加熱し、
且つ第２ピアサ−で軽加工を行うスケジュールとしても
これのみでは微細な表面疵を完全に除去することは出来
ないが、後述する如き円辿ロールを具備する傾斜圧延機
の使用によって良好な管が得られることが解った。

本発明はかかる知見に基づいてなされたものであり、そ
の目的とするところは１１００〜１３００℃の温度域で
フェライト量が４０〜１００％となるＣｒ含有二相合金
をオーステナイト量が３０％以下となる温度域に加熱し
て傾斜圧延機により製管することを特徴とする二相合金
管の製造方法を提供するにある。

なお、オーステナイト量が３０係以下となる温度域を製
管温度とするのは前述した試験結果に基づくものである
が、理論的には３０％以上ではフェライト粒とオーステ
ナイト粒との変形抵抗の違いによる加工歪が過大となり
、粒界で材料が破断するからである。

以下本発明に係る二相合金管の製造方法（以下本発明方
法という）を順を追って説明する０先ず既述した如きＣ
ｒ含有二相合金を素材とする丸ビレットを製造し、これ
を回転炉床式、或いはウオーキングビーム式等の加熱炉
にてオーステナイト量が３０％以下となる温度域１２３
０〜１３００℃迄加熱する。この温度域は二相合金それ
自体の成分によって若干異なるが、例えば２５　Ｃｒ　
−７Ｎｉ　−３Ｍｏ系、２５Ｃｒ−３，’５Ｎｉ−３Ｍ
ｏ系では１２５０〜１２７０℃、９Ｃｒ−２Ｍｏ系では
１２３０〜１２５０℃程度であり、製管温度として選択
して何ら不都合を生じることはない。

加熱したビレットは第１ピアサ−に通してビレットの軸
心線に沿うよう穿孔してホローシェルとし、次いで第２
ピアサ−に通してその拡径、圧延を施して所要の外径、
肉厚を有する管とし、これを更にプラグミル、リーラ、
サイザー等に通して所定寸法仕様の継目無管に仕上げる
。

なお、第１ピアサ−１第２ピアサ−としては従来広く用
いられているバレル型、或いはコーン型の圧延ロール等
をそのまま適用し得るが、以下においては既述した如く
特に難加工性とされている２５Ｃｒ　　７Ｎｉ　　３Ｍ
ｏ系の二相合金管の製造に用いても良好な継目無管が得
られる円弧型の圧延ロールを用いた傾斜圧延機、特にそ
の第２ビアザー（第１ピアサ−も構造上実質的に同じで
ある）について説明することとする。

第３図は後述する如き円弧型の圧延ロールを用いた第２
ピアサ−の平面図、第４図は同じく側面図、第５図は圧
延ロールの斜視図であり、図中１１！。

１ｒはロール、２はプラグを示しており、ロール１１．
１ｒはマンドレルＭの先端に水平に装着されたプラグ２
の両側に、夫々プラグ２から等距離隔てられて配設され
ている。

両ロール１ｆ、１ｒは平面視でその軸心線をプラグ２の
軸心線と平行に位置させ、且つ側面視で一方のロールＩ
Ｉ！はその入口端が上方を向くように、また他方のロー
ル１ｒはその出口端が上方を向くように、夫々プラグ２
の軸心線に対し互いに上、下逆向きに所定角度θだけ傾
斜せしめた状態で配置され、ホローシェルＨの外周面に
圧接された状態で図示しない駆動源により矢符で示す如
く同方向に回転駆動されるようにしである。

而してホローシェル）■はそのトップからロール１　ｌ
　ｒ　１　ｒ間に図示しないガイドシューによって導か
れ、両ロールｉｆ、ｌｒのゴージ部１１．１１間に噛み
込まれ、軸心線回りに回転されつつ軸長方向に移動され
る、所謂螺進移動されつつ心孔内にプラグ２を貫入せし
められ、このプラグ２とロール１１．１ｒとによって延
伸圧延されてゆくこととなる。ロール１　ｌ　＋　１　
ｒはいずれも第５図に示す母ＵｆｆＪＶＬ　（ｂ　Ｃ）
　、　Ｍ２　（会）が軸心ｂｉ　Ｘ　−Ｘ　回りに描く
回転体として構成され、軸長方向の中間に直径が最大と
なっているゴージ部１１を４１ｉｆえ、その両側には軸
長方向の両端側に向うに従って直径が縮小される入口側
面１２、出口側面１３を備えている（以下これを円弧型
ロールという）。母線Ｍ１．Ｍ２は第７図に示す如き従
来一般のバレル型ロールを基準として次のように決定さ
れる。既述した如く基準とされるバレル型ロールは第７
図に示した如く軸長方向における寸法り、軸長方向にお
けるゴージ部形成位置Ｌｇ、ゴージ直径り及び入口側面
３２の入ロ面角α、出口側面３２の出口…ｊ角βを与え
ることによって形状、即ち軸長方向における中間の所定
位置に直径が最大となっているゴージ部３１を備え、ま
たその両側には軸長方向に夫々所定の長さを有し、軸長
方向の両端側に向けて漸次直径が縮小される円錐台形状
であって、軸心線に対し夫々α、βだけ傾斜した入口側
面３２゜出口側面３３を備えだ形状が特駕される。そし
てこのような形状のバレル型ロールにおいて、母線Ｍ、
は第６図に示す如く上述した如き出口側面３３に沿いそ
の傾斜方向に延び軸心線に対し出口面角と等しい角度β
だけ傾斜した基準線Ｙにおける中間の点Ｃから出口側面
３３の端部すに至る基準線Ｙの一部たる直線Ｈとして与
えられる。

一方、母線Ｍ２は第６図に示す如く同じく基準とするバ
レル型ロールにおいて、前記直線ｂｅ及び軸心線Ｘ−Ｘ
を含む平面内にあって、ゴージ部３１を含み軸心線Ｘ−
Ｘと直交する平面内に中心Ｏを有し、入口側面３２の端
部ａを通導、且つ出口側面３３における基準線Ｙと点Ｃ
において接する円弧ａｃとして与えられる。母線Ｍ２は
中心がゴージ部３１を含み軸心線Ｘ−Ｘと直交する平面
上にあること、入口側面３２の端部ａを通ること、出口
側面３３における基準線Ｙと接すること、０３条件から
一義的に決定され、その直径はり。となる。

而してこのような母線Ｍ、　、　Ｍ２が軸心線回シに描
く回転体は第５図に示す如く、軸長方向におけるｃ　＝
　ｂ間は出目端側に向うに従って漸次直径が縮小される
円ＱＩＬ台形状に、また８〜０間はその中間部に最大直
径部分をもつ樽形状に形成される。このように形成され
た円弧型ロールは軸長方向の中間部に直径が最大となっ
ているゴージ部１１を備え、その両側には軸長方向の両
端側に向うに従って直径が縮小された入口側面１２．出
口側面１３を備え、その形状は母ｍｉ！Ｍ、によって描
かれる部分の周面形状を含めて、軸長方向の長さ寸法り
、軸長方向におけるゴージ部１１の位置Ｌｇ、入口端。

出口端の半径ｒｌ＋ｒ２はいずれも第７図に示す従来の
バレル型ロールのそれと同じであシ、ゴージ部１１の周
面形状を含めて、母線Ｍ２によって描かれる部分の周面
形状のみが異った態様となる。即ち第６図に破線で示す
基準とするバレル型ロールの周面形状と比較すれば明ら
かガ如く、円弧型ロールにおけるゴージ部１１を含むそ
の両側近傍の直径は基準とするバレル型ロールにおける
それよりも若干小さく、またゴージ部１１近傍がら入口
端に至る間の直径は基準とするバレル型ロールにおける
それよりも若干大きくなり、基準とするバレル型ロール
における如くゴージ部３１が入口側面３２と出口側面３
３との交線たる稜線となる不都合が解消され、入口側面
１２と出口側面１３とはゴージ部１１を含めて連続した
円弧状曲面となっている。

ただ円弧型ロールにあってはゴージ部１１の直径り。は
基準とするロールにおけるゴージ部３１の直径りよりも
Δｄだけ縮小された状態となる。そこで円弧型ロールの
設計に際しては、既述した如く各部の寸法仕様を与える
ことによって形状を特結果は表４に示すとおりである。

なお、比較例としてオーステナイト量を何ら考にλｆし
ない従来方法によった結果も示しである。

表　　４ 表４から明らかな如く、調香２は調香１よりは９１葎加
工性のため、１２５０℃に高温加熱しても微細な表面疵
が発生したが、後で手入れすれば実害のない程度であっ
た。またこの調香２にあっても円弧型の圧延ロールを用
いた場合には表面疵の発生は殆んど認められなかった。

以上の如く本発明方法にあっては熱間加工の困難なＣｒ
含有二相合金を素材とする場合にもオーステナイト量を
考慮した製管温度の設定により、傾斜圧延機を適用して
製管することが可能となり、大径、長尺の二相合金管を
安価に効率よく製造し得る優れた効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明者が行った製管試験におけるホローシェ
ルの表面状態を示す説明図、第２図として示すものは同
じく４００倍の顕微鏡組織写真、第３図は本発明方法の
実施に用いる円弧型ロールを備えた傾斜圧延機の平面図
、第４図は同じく側面図、第５図は円弧型ロールの拡大
斜視図、第６図は円弧型ロールの説明図、第７図は一般
のバレル型ロールの説明図である。 ｌｊ？、ｌｒ・・・圧延ロール　２・・・プラグ　３・
・・マンドレル　１１・・・ゴージ部　１２・・・入口
部　１３・・・出口面　１１・・・ホローシェル 特許出願人　　住友金属工業株式会社 代理人弁理士　河　　野　　登　　夫 享　１　図 ヰ　２　口 ／と 事３　図 ￥　４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　１１００〜１３００℃の温度域でフェライト量が
   ４０〜１００％となるＣｒ含有二相合金をオーステナイ
   ト嶺が３０％以下となる温度域に加熱して傾斜圧延機に
   より製管することを特徴とする二相合金管の製造方法。 ２、前記傾斜圧延機はゴージ部を含めて入口面から出口
   面にわたる間が断面円弧状とした圧延ロールを具備する
   特許請求の範囲第１項記載の二相合金管の製造方法。