JPS63260683A - 二相ステンレス鋼クラツド鋼管の製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、二相ステンレス鋼クラッド鋼管の製造法、特
に耐食性にすぐれた二相ステンレス鋼クラッド鋼管の製
造法に関する。

（従来の技術） 単ロールおよびツインロール方式等で製作されるアモル
ファス組織あるいは超微細結晶粒Ｎｉ織の合金薄帯を構
造物として使用するためには、それを鋼管、鋼板に接合
する技術が問題である。その理由は溶接等で接合すると
アモルファス＆［ｌ織あるいは超微細結晶粒組織が破壊
され、本来の耐食性を劣化させるためである。

一方、二相ステンレス鋼溶接クラッド鋼管は、クラッド
化しないいわゆるソリッド鋼管と比較してかなり高価と
なる。それは、二相ステンレス鋼板を通常の圧延法によ
り製造し、次に、鋼板の周囲を溶接で接合する組立法あ
るいは爆着法によって炭素鋼母材表面に結合し、その後
に熱間圧延を施して炭素鋼母材表面全体に金属結合させ
、そしてそれから鋼管を製造するという複雑な製造プロ
セスを必要とするからである。

また、かかる方法で製作された二相ステンレス鋼溶接ク
ラッド鋼管は最終の望ましい溶体化熱処理を施すことが
困難である。？８体化は通常１０５０℃に３０分加熱し
てから水冷却することにより行うが、その際に母材の炭
素鋼側の靭性、強度確保の条件が損なわれるからである
。

そのため例えば、二相ステンレス鋼および炭素鋼を別々
にシームレス鋼管として製造し、最終の適正な熱処理を
施した後に２重管として組み立て、拡管等でクラッド鋼
管とする方法があるが、しかし、この方法も安価とはい
えない。

（発明が解決しようとする問題点） かくして、本発明の目的は、耐食性にすぐれた二相ステ
ンレス鋼クラッド鋼管の安価な製造方法を提供すること
である。

また、本発明の別の目的は、アモルファスまたは超微細
結晶粒組織の二相ステンレス鋼薄帯を炭素鋼母材にグラ
フト化し、次いでその組織を実質上変えることなく一層
安価にクラッド鋼管を製造する方法を提供することであ
る。

（問題点を解決するための手段） ところで、二相ステンレス鋼のアモルファス組織あるい
は超微細結晶粒組織は製造プロセスが単純で比較的安価
であること、さらには二相ステンレス鋼薄帯はアモルフ
ァス組織あるいは超微細結晶粒ＩＪｌｉｉ（粒径０．３
μ隋程度）とすると、偏析が極めて少なく、耐食性が良
好であることが知られている。

そこで、本発明者らはかかる点に着目して、安価で耐食
性の良好な二相ステンレス鋼クラッド鋼管を製造するた
めに、二相ステンレス鋼の薄帯を利用することに着目し
て、鋭意研究開発を続けたところ、次のような知見を得
て、本発明を完成した。

すなわち、耐食性を保つためには炭素鋼母材の表面に５
０μ−程度以上、−ａには３０〜１００μｎ＋厚さの二
相ステンレス鋼薄帯をクラッド化すればよく、また、感
電ロールによる抵抗溶接法に類偵したプロセスで二相ス
テンレスｗＡ薄帯と炭素鋼母材の接合部のみを加熱し固
相接合を行った場合、二相ステンレス鋼薄帯のみが容易
に炭素鋼母材表面に固相接合し、金属を溶融することな
く接着可能であり、二相ステンレス鋼薄帯表面の組織変
化を可能な限り防止することができること、また、製管
時にはシーム溶接部に最も耐食性を有すると考えられる
例えばＡＬＬＯＹ６２５を名相として用い、溶接し、溶
接のままで使用することにより炭素鋼母材の性能も、合
せ材である二相ステンレス鋼薄帯の性能も同時に確保で
きることを知見した。

ここに、本発明の要旨とするところは、炭素鋼母材の鋼
板の片面に超微細組織を存する二相ステンレス鋼薄帯を
如相接合により接合してクラ７ド鋼板とすること、得ら
れたクランド鋼板を前記二相ステンレス鋼薄帯を内側又
は外側にして管状に成形すること、および成形された管
体のシーム溶接を行うことから成り、二相ステンレス鋼
薄帯の微細組織を実質上変化させずに優れた耐食性を保
有することを特徴とした、二相ステンレス鋼クラッド鋼
管の製造法である。

本発明の一つの実施態様によれば、前記二相ステンレス
鋼薄帯がツインロール方式により製造されたものであっ
てもよい。

また、Ｎｉ系ワイヤを使ってシーム溶接を行う場合、そ
のＮｉ系ワイヤは好ましくはＡｌｌｏｙ　６２５系ワイ
ヤである。

（作用） 次に、添付図面を参照しながら本発明の製造プロセスを
順次説明する。

まず、本発明のプロセスは、第１図ないし第４図に示す
ように、（アモルファスもしくは超微細結晶粒薄帯の製
造）＝（クラッド鋼板の製造）＝（製管）＝（シーム溶
接）の各工程から成るものである。なお、図示例では二
相ステンレス鋼薄帯を内側にして製管する例を示すが、
この薄帯を外側にしても同様にして製管は可能である。

（１）二相ステンレス鋼薄帯の製造； 本発明の好適例にあってはｗ４！！！のツインロールに
より広幅の薄帯を製造する。第１図に示すように銅製ツ
インロール１Ｏ１１０の間に溶湯流１２を流下させ、急
冷して、二相ステンレス鋼薄帯１４を得るのである。か
かる手段によりアモルファス＆ＩＩｍあるいは超微細結
晶粒＆ｌｌＩ織の薄帯を容易に製造できることはすでに
公知であり、したがって、これ以上の説明を省略する。

なお、本発明において、非結晶質を「アモルファス＆！
Ｉ織」といい、結晶質であるが結晶粒が一般には５μ畢
以下、好ましくは１μｍ以下の超微細であるものを「超
微細結晶粒組織」といい、それらを総称して「超微細組
織」という。

二相ステンレスｍｆｌ帯の鋼種としては２２％Ｃｒの二
相ステンレス鋼（２２Ｃｒ−５，５Ｎｉ　−３Ｍｏ−０
，１２Ｎ−Ｆｅ）　、あるいは２５％Ｃ「の二相ステン
レス鋼（２５Ｃｒ−７Ｎｉ　−３Ｍｏ−０，１４Ｎ　−
Ｃｕ　−’ｄ−Ｆｅ）等の高Ｃｒ二相ステンレス鋼が包
含されるが、超微細＆ＩＩ織とすることができる限り特
定のものに制限される趣旨ではない、このようにして製
造される薄帯の幅は製造すべき鋼管の径に依存するが、
例えば１００−糟程度まで、あるいは薄帯製造設備の大
きさによりさらに広幅の薄帯を製造してもよい。つまり
、この薄帯も高周波溶解炉の大きさ、およびＣｕ！％ｊ
ロールの幅等によりさらに広幅の薄帯の製造は可能であ
る。

一方、薄帯厚さは、耐食性の確保のため５０μ−程度で
十分と考えられるが、鋼管とした場合の内部流体中の固
形物等による摩耗等を考えると厚い方が良好である。例
えば、厚さは０．１１１１１１〜０．２ｍｎとしてもよ
い、しかし、場合によっては、より厚い方が望ましいこ
ともあり、適宜選択すればよい。

かかる薄帯の製造には通常はツインロール方式を用いる
が、その理由は、単ロール方式では冷却が不十分である
ため、超微細組織が得られ難く、ツインロール方式によ
って両側から冷却する手段が必要であるためで、単ロー
ル方式によっても所要の強制冷却が可能であればそれを
用いてもよい。

（２）クラッド鋼板の製造 第２図に示すように、二相ステンレス鋼薄帯のコイル２
０および炭素鋼母材、つまり適正な熱処理を施し、靭性
および強度を確保した炭素鋼母材のコイル２２を用、意
し、炭素鋼母材２４の接合面は切削あるいは研摩などで
スケール等を除去する０合材である薄帯２６についても
、酸洗あるいは電解研磨等の適宜表面清浄化処理を行う
。

次に、導電ロール２８．２８間に二相ステンレス調薄帯
２６および炭素ｗＪ母材２４を４き、これを導電ロール
２８．２８によって押圧を与えながら加熱し、抵抗溶接
法に準じた手段で接合し、二相ステンレス鋼クラッド鋼
板３０とするのである。このときの接合の様子は第３図
に詳細に示しであるように、導電ロール２８．２８とに
挟持された炭素鋼母材２４と薄帯２６との接合部が順次
加熱され、固相接合が行われるのである。このとき導電
ロール２８．２８に電流を流すことにより薄帯２６およ
び炭素鋼母材２４の接合部のみを加熱する。加熱条件は
温度７５０〜１２００℃、好ましくは１０００〜１１０
０℃とし、導電ロール２８．２８による圧下刃は０．５
ｋｇ／■が程度以上とする。

加熱時間は２〜３秒程度で良いが、この値は二相ステン
レス鋼薄帯の厚さに依存し、二相ステンレス鋼薄帯の表
面の超微細＆１１織の変化を生しさせないような制御が
重要である。

本発明の好適態様では導電ロール法を示すが、その他の
方法としては熱処理炉の中で二相ステンレス鋼薄帯を下
側にし、炭素鋼母材を上側にして１ｌＩｌ過させること
により炭素鋼母材の厚さが大きい場合には自重により同
相接合させることが可能である。ただし、熱処理炉は１
０００〜１１００℃と高温であるため、それを通過する
時間が長いと超微細組織が変化し、粗大化するため通過
時間を制限する必要があり、通常０．１１−の二相ステ
ンレス鋼薄帯では２分以下が望ましい、また炭素鋼母材
に対し１０００〜１１００℃の熱処理が施されるため、
この熱処理法は炭素鋼母材の所期の性能に悪影響を及ぼ
さない場合にのみ使用可能である。

（３）製管プロセス 以上の工程で製造された二相ステンレス鋼クラッド鋼板
３０を適宜フォーミングプロセス（例：ｕＯデプレス法
で連続整形し、次いで第４図に示すように、成形された
クラッド鋼管３２をＴＩＧ法によりシーム溶接する。こ
のときの溶接ワイヤ３４ば、好ましくは、Ｎｉ系ワイヤ
、例えばＡ１１ｏｙ　６２５　（２１，５Ｃｒ−９阿ｏ
−５Ｆｅ−Ｎｉ）であり、この溶接ワイヤ３４を用いて
ＴＩＧ法で溶接する。符号３６は電極を示す。

本発明の好適態様にあってＡｌｌｏｙ　６２５を用いる
理由は、二相ステンレス鋼の溶接ワイヤを用いると溶接
のままの状態ではオーステナイト相（γ相）およびフェ
ライト相（α相）の比率が母材では４０〜６０％になる
が、溶接金属部ではα相が８０〜９０％と非常に多くな
るため、耐食性が劣化し、溶接後の熱処理が通常必要と
なるからである。

しかし、本発明においては二相ステンレス鋼薄帯にたい
して溶接後の熱処理を、例えば１０５０′ｃｘ３０分、
−〇によって施すと、超微細ｍ織を粗大化させるために
、そのような熱処理は使用できない。

このため溶接ままで耐食性が十分確保でき、後熱処理の
必要としない溶材が必要で、かつ炭素鋼母材の強度、通
常ＡＰＩ　５１−Ｘ　（ｉｏまた６５グレードと同等の
強度を有し、靭性もある温材としてはＡｌｌｏｙ６２５
が最も良好である。その他、例えばＡｌｌｏｙ　６９０
　（３０Ｃｒ　−６ＯＮ　ｉ）を挙げることができる。

なお、溶接時に合せ打である薄帯の粗粒化が問題となる
ときが急冷等適宜手段で可及的にそれをＶＪ１止するよ
うにしてもよい。

次に、本発明をその実施例によっ°てさらに詳細に説明
する。

実施例 第１表に示す鋼組成を有する供試材を使い、第１図ない
し第４図に示すプロセスにしたがって本発明を実施した
。

先ず、銅製ツインロールを使って二相ステンレス鋼薄帯
を製造した。ロール径３００１ｗｆｆｉのＣｕ製ツイン
ロールを使用し、幅つまり溶飼のノズル幅６５ｍｔａ、
ロール間距離０．１＋＋ａ＋でロール回転速度６００回
転／分で供試材の鋼種ＡおよびＢの薄帯を製作した。

薄帯の長さはＩＯｍであった。これらはいずれも超微細
結晶粒組織をもったもので、粒径は鋼種Ａで０．４　μ
ｍ　、　Ｂで０．３　ｔｔｔｍであった。

母材としては鋼種Ｃの炭素鋼を使用した。これは圧延に
より幅６５ｍ＋＊、厚さ１　、２５＋ａｍのコイルを製
作し、引張強度５６ｋｇｆ／ｍｍ”　、耐力４６ｋｇｆ
／ｖｗ’　、伸び第２表 （注）　単位：　ｖｓ　ＳＣＥ　（飽和材コウ電極基準
）

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４０は、本発明における二相ステンレス
鋼クラッド鋼管の製造法を示す略式説明図である。 １０：　ツインロール　　　１２：溶湯流１４：薄帯　
　　　　２０，２２：　コイル２４：炭素鋼母材　　　
　２６；薄帯 ２８：Ｒ型ロール　　　　３０：　クラ・ノド鋼板３２
：　クラッド鋼管　　　３４：ン合接ワイヤ３６：電掻

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素鋼母材の鋼板の片面に超微細組織を有する二
   相ステンレス鋼薄帯を固相接合により接合してクラッド
   鋼板とすること、得られたクラッド鋼板を前記二相ステ
   ンレス鋼薄帯を内側又は外側にして管状に成形すること
   、および成形された管体のシーム溶接を行うことから成
   り、二相ステンレス鋼薄帯の微細組織を実質上変化させ
   ずに優れた耐食性を確保することを特徴とした、二相ス
   テンレス鋼クラッド鋼管の製造法。
2. （２）前記二相ステンレス鋼薄帯をツインロール方式に
   より製造する、特許請求の範囲第１項記載の製造法。
3. （３）Ｎｉ系ワイヤを使って前記シーム溶接を行う、特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の製造法。
4. （４）前記Ｎｉ系ワイヤがＡｌｌｏｙ６２５系ワイヤで
   ある、特許請求の範囲第３項に記載の製造法。