JPS6056206B2 - 残留応力を低減した熱処理鋼管の製造方法 - Google Patents

残留応力を低減した熱処理鋼管の製造方法

Info

Publication number
JPS6056206B2
JPS6056206B2 JP10754978A JP10754978A JPS6056206B2 JP S6056206 B2 JPS6056206 B2 JP S6056206B2 JP 10754978 A JP10754978 A JP 10754978A JP 10754978 A JP10754978 A JP 10754978A JP S6056206 B2 JPS6056206 B2 JP S6056206B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
residual stress
cooling
temperature
steel pipe
steel pipes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP10754978A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5534667A (en
Inventor
忠明 平
利郎 石原
弘之 市之瀬
健一 平田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kokan Ltd filed Critical Nippon Kokan Ltd
Priority to JP10754978A priority Critical patent/JPS6056206B2/ja
Publication of JPS5534667A publication Critical patent/JPS5534667A/ja
Publication of JPS6056206B2 publication Critical patent/JPS6056206B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/085Cooling or quenching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は残留応力を低減した熱処理鋼管の製造方法に
係り、鋼管の強度や靭性を改善し、或いは溶接その他の
加工後における残留応力を除去するような目的において
加熱処理されたもの、特に16インチ以上のような大径
鋼管に関してその内面引張残留応力を軽減ないし消滅さ
せた製品を得しめる方法を提供しようとするものである
鋼管類、特に大径鋼管類においては種々の目的で熱処
理されることが多いが、これらの熱処理を大別するなら
ば溶接又は加工後の残留応力除去を目的とした焼鈍と、
強度や靭性の改善を目的とした焼戻多段熱処理(焼入−
焼戻、焼準及びその修正法)とすることができる。
これらの熱処理について更に説明すると、上記した焼鈍
は一般にSRと呼ばれる応力除去焼鈍であつて、その詳
細はJISやASTMに規定されているが、何れも60
00C以L^吉坩、、 n+日g1口硅4〃J−■1
−状vAL畔 □ − 一 ある。即ちこのSR処理に
よつて残留応力は完全に除去されるが、SR中の応力除
去過程は熱処理前に被加熱体(例えば鋼質)に存在して
いた残留応力を600℃以上の高温保持により完全に消
滅させ得るとしても、その後自然放冷或いは水冷などす
ると被加熱体が一様には冷却されず、各部門に温度差の
ある分布を生じ、このような温度分布による熱応力が新
たに生じて残留応力となつてしまう。従つてこの新たに
生ずる残留応力を防止する・ために冷却を充分に遅くし
、斯様な温度分布が生じないようにすることが必要で、
このためには炉一冷することが必要となる。ところでこ
のSRIサイクル中における加熱、冷却の所要時間を概
算すると、28″×1.00″×l2wl、の鋼管を6
50℃に1時間加熱後に炉冷するとして、その加熱及び
温度保持に約5時間、炉冷には4〜1時間が必要であつ
て、1サイクルのSR処理中の50%又はそれ以上の時
間が炉冷に消費される不利がある。又焼戻多段熱処理の
場合について考えてみると、1側として鋼管に対する焼
入−焼戻処理において、その最終工程は焼戻し温度(略
600〜70σC)に加熱されたものを自然放冷するこ
とになるが、この場合の鋼管においては一般に内面の方
が冷却が遅いため冷却中に管体の肉厚方向において上記
同様な温度分布が生じ、即ち内面温度が高く、外面温度
が低くなる。一方焼準(90CfC前後に加熱後自然放
冷)の場合においても、この傾向は同じでその冷却中に
内面温度も高く、外面温度は冷くなるもので、1例とし
て28″Xl.OOI×127nの鋼管を96(代)に
加熱後自然放冷した場合の内外面における冷却状況は第
1図に示す通りであり、破線で示した内面温度の方が実
線で示した外面温度に比較して相当に高く、外面温度が
600℃まで冷却された状態での内面温度は670℃程
度と外面より7(代)も高くなつている。然してこのよ
うな温度分布がある場合の熱歪みに起因する残留応力に
ついて検討すると、上記のように内面が高温の場合には
内面に引張り、外面に圧縮の残留応力が生じ、上記した
第1図に示した鋼管について常温での残留応力を測定し
た例は第2図に示す通りであつて、内面に最大十14.
5k9/i(引張)、外面では最大が−13.8k9/
i(圧縮)の残留応力が存する。ところでこのように残
留応力の大きなものは当該鋼管の使用性能において種々
のトラブルを惹起することは明白であり、折角の鋼材性
能を充分に利用することができず、又予期しないような
事故原因となる不利がある。本発明は上記したような実
情に鑑み検討を重ねて創案されたものであつて、上述し
たような熱処理後における新しい残留応力を適切に低減
ないし消滅せしめ、しかも巨大な炉設備や長時間を必要
としないで能率的に処理し得るようにしたものである。
即ち本発明においては前記のように熱処理される鋼管に
おいて残留応力を生成させないために、加熱された鋼管
における内外面の温度差を±15℃以内とし、しかも該
温度差を冷却過程においても少くとも600℃まで冷却
される間は保持せしめ、然して上記冷却過程において冷
却速度の速い外面は放冷に任せると共に冷却速度の遅い
内面に関しては強制冷却してその冷却速度を早め、その
時々刻々の温度差を前記したような±15℃以内に維持
する。蓋しこれらは管内外面が600℃に冷却されるま
での間は採用されるべき条件であつて、それによつて残
留応力を適切に軽減することができる。特に内面側の残
留応力を5k9/i以下におさめるためには管外面温度
が200′Cまで低下する間上記条件を維持することが
必要であり、このようにして管外面温度が所定温度にな
つた後においては内面に対する強制冷却を停止し、以後
は放冷するものである。斯かる本発明方法を更に添附図
面によつて具体的に説明するならば、第3図に示すよう
に先ず加熱炉7を出た鋼管1は送りローラ2によつて矢
印Aで示す如く長手方向に送られた後、ストッパ4の位
置で停止せしめられ、その後ブロワー5によつて鋼管1
の内面に強風を送り強制冷却する。
斯うして所定温度まで冷却された後には横送り機構3に
よつて矢印Bで示すように冷却台6の横方向に送られる
もので、即ち冷却台6は傾斜のついたレールで、鋼管1
は横方向に送り出されることにより該冷却台6の上を転
動し、以後は放冷される。然して斯様なブロワー5にお
ける具体的なノズル部の構成は別に第4図と第5図に示
される通りであつて、ブロワー吐出口8に対し放射方向
に連結管9を設けて環状ノズル10を取付け、該環状ノ
ズル10の外側に向けて穿設されたノズル孔11から鋼
管1の内面に向けて冷却空気又はミストが吹付けられる
ようにしたものである。
又その温度測定はブームによつて支持された放射温度計
を鋼管1の内外に対設することによつて鋼管内外面の表
面温度を測定し、斯うして得られた内外面の温度差をブ
ロワー5の動力源にフィードバックし、内外面温度が常
に一定となるように冷却風量を自動調節して実施する。
なお第4図に示したように鋼管1を移動させつつ処理す
るに当つて高周波誘導コイル12の如きを適宜に配設し
、場合によつては局部的に適度の加熱する。更に上記し
たようにノズル部分に関して、特に図面には示してない
が鋼管1から受ける熱に対処するため循環水によつて冷
却する。本発明方法によるものの具体的な実施例につい
てその比較例と共に示すと以下の如くである。
28″″×1.00および24″″×0.625″で長
さが何れも12mの鋼管について、9600C165(
代)および900℃に所定時間加熱してから第4,5図
に示した装置により自然放冷、強制空冷、ミスト冷却等
の冷却手段を鋼管の内面および外面において使い分け、
広・範囲の内外面間の温度差を形成して管外面温度が1
00℃となるまで冷却し、その後を内外面とも放冷し、
それらの条件においての管内面における残留応力を測定
した結果は第6図に示す通りである。
即ちこのような第6図の結果によるときは、残留応力の
如何が冷却過程における管内外面間の温度差によつて略
決定されるものであり、加熱温度、管の肉厚、サイズ等
による影響は殆んど受けないものと言つてよい。
然して管外面温度が600〜100℃となる温度区間で
管内面温度が外面温度のそれよりも常に15℃以上高く
なるような状態で冷却されたものは、管内面での残留応
力(引張り)が大きく例えばこの温度差が50℃内外の
場合が10k9/ml又はそれ以上のような高い値とな
つており、反対に管内面を冷却し過ぎて外面よりも常に
15℃以上低い温度値を示す状態で冷却した際にもその
管内面に相当の圧縮残留応力が残り、同様に好ましくな
い。なお上記したような結果は内外の温度差が10(1
)C位になつたとしてもそれら残留応力そのものがそれ
程大きくならないことも図示されている通りであつた。
又上記したような28″″×1.00″の鋼管を96C
)0Cまで加熱してから所定温度まで強制空冷による内
面と外面との温度差が前記±15℃以内として冷却せし
め、その後は自然放冷して常温状態に冷却し、この場合
の冷却停止温度如何と内面残留応力との関係を測定した
結果は第7図に示す通りである。
即ち管内面を強制冷却しつつ管内外面の温度差を±15
℃以内とした冷却を行つても、そのような処理操作を管
外面温度が700℃以上で止めたのではその残留応力が
内外面とも自然放冷した場合と殆んど同じに発生してお
り、この残留応力減少を図るには前記のような内外面間
の所定温度差を採つた冷却を少くとも60CfCまで行
うことも必要であることは明らかである。然して斯かる
内面強制冷却による操作は600℃以下であれば、その
停止温度が低くなる程残留応力が減少し、100℃まで
斯様な内面強制冷却による処理操作を行うことにより残
留応力は略零状態となる。200℃以下で停止すれば残
留応力5k9/iを確保し得ることも明らかであつて、
実質的にこの程度であればその利用上において問題がな
い。
なお上記のような内面強制冷却をどの程度まで行うかは
当該鋼管における使用条件如何を考慮した許容残留応力
値によつて選ばれることとなり、この残留応力が少い程
好ましいとしてもそれを低下させる強制冷却処理操作時
間は停止温度が低くなるに従い加速度的に長くなり、そ
の能率が低下することとなるから一般的には600℃以
下、特に残留応力の少いものが要求される場合には20
0℃以下とすることにより本発明の目的を適切に達成す
ることができる。
1例として30″×0.625″の鋼管を680℃で1
時間加熱後上記したような本発明方法によつて応力除去
熱処理し、その内面強制冷却をば外面温度が100℃と
なつた時点で停止したものと従来の炉を用いたSR処理
を行つたもの及び加熱後放冷のものとについて、その残
留応力を測定した結果は次表の通りである。
即ち本発明により従来の炉冷と同等ないしそれ以上の応
力除去結果を得ることができ、しかもこの炉冷の場合の
4〜1叫間のような長時間を必要とせず、せいぜい1時
間以内で能率よく処理することができた。
以上説明したような本発明によれば焼入れ一焼戻し、焼
準の場合のみならず応力除去焼鈍のような加熱処理の施
された鋼管に関し、その後の冷却過程における熱応力発
生の実態を解明し、その内面引張応力適切に低減ないし
消滅させることができ、しかも特別な炉冷設備を必要と
せす、又短時間内に処理操作し得るものであるから工業
的にその効果の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の技術的内容を示すものであつて、第1図
は鋼管の自然放冷時における温度分布“状態を示した図
表、第2図はその管周方向における残留応力を示す図表
、第3図は本発明方法を実施する装置の概要を示す平面
図、第4図はその冷却ノズルの構成を示した部分的な断
面図、第5図はその正面図、第6図は鋼管内外面の温度
差と内面残留応力との関係を示したグラフ、第7図はそ
の内面強制冷却停止時と内面残留応力との関係を示した
グラフである。 然して、上記の図面で、1は鋼管、2はローラコンベヤ
、3は横送り機構、4はストッパー、5はブロワー、6
は冷却台、7は加熱炉、8はブロワー吐出口、10は環
状ノズル、11はそのノズル孔であり、A,Bは鋼管移
送方向を示す矢印である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 加熱された鋼管の内外面における温度差を±15℃
    以内とする如く加熱し、しかも該温度差を鋼管外面温度
    が少くとも600℃まで冷却されるまで保持されるよう
    に鋼管内面を強制冷却し、その後に放冷することを特徴
    とする残留応力を低減した熱処理鋼管の製造方法。
JP10754978A 1978-09-04 1978-09-04 残留応力を低減した熱処理鋼管の製造方法 Expired JPS6056206B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10754978A JPS6056206B2 (ja) 1978-09-04 1978-09-04 残留応力を低減した熱処理鋼管の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10754978A JPS6056206B2 (ja) 1978-09-04 1978-09-04 残留応力を低減した熱処理鋼管の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5534667A JPS5534667A (en) 1980-03-11
JPS6056206B2 true JPS6056206B2 (ja) 1985-12-09

Family

ID=14461991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10754978A Expired JPS6056206B2 (ja) 1978-09-04 1978-09-04 残留応力を低減した熱処理鋼管の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6056206B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6390701A (ja) * 1986-09-30 1988-04-21 ウエスチングハウス・エレクトリック・コーポレーション タービン羽根の整列を確保するための計器

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03219023A (ja) * 1990-01-24 1991-09-26 Hitachi Ltd 金属材料製の中空構造物の耐圧強化方法及びその装置並びにその方法により作成された耐圧中空構造物並びにその耐圧中空構造物の耐圧使用方法
JP4759302B2 (ja) * 2004-04-06 2011-08-31 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 熱処理方法及びその装置
US9181610B2 (en) * 2008-03-27 2015-11-10 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Air cooling equipment for heat treatment process for martensitic stainless steel pipe or tube

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6390701A (ja) * 1986-09-30 1988-04-21 ウエスチングハウス・エレクトリック・コーポレーション タービン羽根の整列を確保するための計器

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5534667A (en) 1980-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4846675A (en) Annealing furnace
JPS6056206B2 (ja) 残留応力を低減した熱処理鋼管の製造方法
JP2001252703A (ja) 温間塑性加工方法
CN215481124U (zh) 一种不锈钢管用全自动节能退火炉
GB2061156A (en) Method of and apparatus for use in weld building-up of cylindrical articles
JPS6354046B2 (ja)
WO2019163746A1 (ja) 連続焼鈍における鋼板の加熱方法および連続焼鈍設備
JPS5893510A (ja) 熱間圧延鋼材の徐冷装置
JP3293246B2 (ja) 継目無鋼管の製造方法
JPH06330177A (ja) 大径角形鋼管コーナーr部の熱処理装置
CN218146839U (zh) 一种退火炉自动降温系统
JPS5830375B2 (ja) 鋼管の円周溶接部残留応力の低減方法
CN217929754U (zh) 一种内部加热温度均匀的液化炉
CN220976814U (zh) 一种退火装置
JP2003326302A (ja) 厚鋼板の製造方法および製造設備
JP2852311B2 (ja) 大径角形鋼管の成形工法および装置
JPS5485116A (en) Heat treating method for large-sized steel pipe
JP2004176141A (ja) 箱型焼鈍炉の炉内圧制御方法
JP2024018913A (ja) マンドレルバーの製造方法及びマンドレルバーの製造装置
JP2005248302A (ja) 曲がりの少ない長尺大径薄肉継目無鋼管の製造方法
CN204665891U (zh) 粉末冶金推杆式烧结炉的缓冷装置
JPS5893824A (ja) バツチ式焼鈍炉の金属コイル冷却方法
CN111088421A (zh) 新能源汽车电机内壳的时效热处理方法
JPS5677323A (en) Heat treatment method of tool steel
JPS61253322A (ja) 電気機器鉄心の誘導加熱焼鈍装置