KR20130048233A - 증기 발생기용 전열관 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

증기 발생기용 전열관에 있어서, 관 내면의 표면 거칠기를 길이 방향으로 측정하여, 측정된 거칠기 곡선으로부터 발취한 50mm의 범위에서의 치수 변동량이 4μm 이하이며, 또한 관 끝으로부터 1000mm 위치까지의 휨량이 1mm 이하인 것으로써, 관을 제조할 때에 와류 탐상에 의한 검사를 높은 S/N비로 행하는 것이 가능해져, 검사 능률을 향상시킬 수 있음과 함께, 열교환기로의 장착 시에 장착 작업을 용이하게 할 수 있다. 본 발명의 증기 발생기용 전열관은, 40MPa 이상의 고압 윤활유를 이용하여 인발 가공을 행하는 냉간 가공 공정과, 고용화 열처리 공정과, 롤 교정기에 의한 교정 공정을 포함하는 공정에 의해 제조되는 것이 바람직하다. 또, 롤 교정기는, 회전축의 방향이 서로 교차하는 상태에서 상하 방향으로 대향 배치한 적어도 5쌍의 고형 교정 롤을 이용한 롤 교정기로 하는 것이 바람직하다.

Description

증기 발생기용 전열관 및 그 제조 방법{HEAT TRANSFER TUBE FOR STEAM GENERATOR AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은, 원자력이나 화력 발전 설비의 증기 발생기에 이용되는 전열관, 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더 상세한 것은, 관 내면으로부터의 와류 탐상에 의한 검사로 검사 능률을 향상시킬 수 있는 증기 발생기용 전열관 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 별도로 기재가 없는 한, 본 명세서에서의 용어의 정의는 다음과 같다. 「증기 발생기용 전열관」：원자력이나 화력 발전 설비에서의 증기 발생기 등에 이용되는 소경 장척의 전열관을 가리킨다. 특히, 원자력 발전용의 증기 발생기 전열관을, 여기에서는, SG(steam generator)관으로도 약기한다.
원자력 발전소에서 사용되고 있는 증기 발생기 및 급수 히터 등의 열교환기에 이용되는 U자 형상의 SG관은, 세경 장척(細徑長尺)의 전열관을 U자 형상으로 굽혀 제조된다. 이 U자 형상의 SG관은, 열교환기에 장착된 후의 사용 전 검사로서, 또, 일정 기간 사용된 후의 정기 검사로서, 와류 탐상에 의해 관 내면으로부터 흠집 검출을 위한 검사가 행해진다. 이 관 내면으로부터의 와류 탐상에서의 검사 기준은, 원자력 발전 설비의 안정성 확보의 필요상 매우 엄격하다.
도 1은, 관 내면으로부터의 와류 탐상의 결과를 나타내는 차트의 일례이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 차트에는 검사 기준으로 정해진 표준 흠집으로부터의 신호 S와 일정한 주기 P를 가진 신호 N이 나타난다. 이 신호 N은 베이스 노이즈로 불리며, 관의 축방향에 발생하는 미세한 치수 변동에 기인하는 것이며, 검출 흠집에 의한 신호로 오판정되는 것을 방지하고, 흠집 판정을 신속히 행하여 검사 효율의 향상을 도모하기 위해, 신호 N의 크기를 가능한한 작게 하는 것이 필요하다. 이하의 설명에 있어서, 표준 흠집으로부터의 신호 S와 신호 N의 비를 「S/N비」라고 한다.
예를 들면, 내면으로부터의 와류 탐상 시에, 차트에 나타나는 신호에 기초하여 자동 판정하는 경우, 베이스 노이즈가 큰, 즉, S/N비가 작으면 미소 결함으로부터의 신호가 베이스 노이즈 중에 숨어 버려, 미소 결함과 베이스 노이즈를 구별하는 것이 곤란해진다.
이 때문에, 와류 탐상 시에 그 결과를 검사원이 육안으로 관찰하여, 의심스러운 신호가 발생하면 그 부분을 재차 저속으로 검사하여, 미소 결함과 베이스 노이즈를 구분하고 있으므로, 검사 능률이 악화된다. 베이스 노이즈는 SG관의 길이 방향에 발생하는 미세한 치수 변동에 기인하기 때문에, 와류 탐상에서의 검사 능률을 향상시키기 위해서는, SG관의 길이 방향의 치수 변동을 저감하는 것이 중요해진다.
이러한 SG관은, 일반적으로, 이하의 순서를 포함하는 제조 공정에 의해 제조된다：
(1) 냉간 가공 공정에서 관을 소정의 치수로 마무리하는,
(2) 고용화 열처리 공정에서 관의 잔류 응력을 제거함과 함께, 관의 조직을 균일화하는,
(3) 고용화 열처리 공정에서 잔류 응력에 의해 발생하는 관에 휨 및 타원을, 교정 공정에서 롤 교정기를 이용하여 교정한다.
냉간 가공 공정에서는, 롤과 맨드릴을 이용한 필거 밀에 의한 냉간 압연법(필거 압연)이나, 다이스나 플러그와 같은 공구를 이용하는 인발 가공이 채용된다. 이 인발 가공에서는, 공구와 피가공재인 관이 접촉하여 발생하는 마찰을 저감하여, 소부(燒付)나 진동이 발생하는 것을 방지하기 위해, 일반적으로, 인발하는 관의 내외면에 화성 처리 윤활 피막을 형성하여 윤활 처리를 실시한다.
그러나, SG관은 소경 장척이기 때문에, 화성 처리 윤활 피막의 형성에는 시간을 필요로 하고, 처리에 막대한 공정수를 필요로 함과 함께, 사용하는 약제가 비교적 고가로, 작업 비용이 높아진다. 또, SG관에는 Ni기 합금이 다용되며, 화성 처리 윤활 피막은 Ni기 고합금의 표면에 형성되기 어렵기 때문에, Ni기 합금으로 이루어지는 SG관을 제조하는 경우는 화성 처리 윤활 피막의 형성 처리에 필요로 하는 작업 비용이 더 높아진다.
그래서, Ni기 고합금으로 이루어지는 SG관을 얻는 인발 가공에서는, 고압 추신(高壓抽伸)(강제 윤활 인발법)이 다용된다. 고압 추신은, 윤활 처리를 기름 윤활 피막에 의해 행하는 냉간 인발 가공의 일종이며, 냉간 인발 가공의 안정화를 도모함과 함께, 인발한 관의 품질 향상에 큰 효과를 발휘한다.
고압 추신에 의한 관의 인발 가공은, 통상, 이하의 순서로 행해진다：
(1) 피가공재인 관을 삽입한 고압 용기에 윤활유를 충만시킨 후, 윤활유를 증압기에 의해 승압하는,
(2) 승압된 윤활유가 관과 고압 용기의 개방단에 밀착하는 다이스 및 가공 위치에서 고정된 플러그의 사이에 윤활유막을 형성하는,
(3) 형성된 윤활유막에 의해 관의 내외면을 강제 윤활한 상태로, 관을 인발하여 공구에 의해 소정의 치수로 마무리한다.
이러한 고압 추신에 의한 인발 가공에 관한 것으로, 종래부터 다양한 제안이 이루어지고 있으며, 예를 들면 특허 문헌 1이 있다. 특허 문헌 1은, 고압 추신을 이용하여 소경 장척관을 냉간 가공에서 제조하는 방법이며, 감육(減肉) 가공을 수반하는 적어도 최종의 냉간 가공을, 500kgf/cm2 이상의 고압 윤활유에 의한 플러그 인발 추신으로 하는 금속관의 인발 가공 방법이 제안되어 있다. 특허 문헌 1에서는, 감육 가공을 수반하는 적어도 최종의 냉간 가공을, 고압 윤활유를 이용한 고압 추신으로 함으로써, 얻어지는 금속관에서 소부가 발생하지 않고, 관축 방향의 치수 변동을 줄일 수 있는 것으로 하고 있다.
특허 문헌 1에 기재된 금속관의 인발 가공 방법에서는, 얻어지는 금속관의 관축 방향의 치수 변동이 적기 때문에, 내면 와류 탐상으로 금속관의 치수 변동에 수반하는 노이즈가 억제되어, 내면 결함이 탐상 장치의 출력에 기초하여 정확하게 검출될 수 있는 것으로 하고 있다. 그러나, 특허 문헌 1의 실시예에 나타나는 관 내면의 표면 거칠기 RMAX(JIS 0601)는 2.8~4.0μm, S/N비는 13~18이다. 이들 값은 롤 교정기에 의해 교정하기 전에 측정된 것이며, 교정된 금속관의 표면 거칠기 및 S/N비는 이들 값보다도 저하되는 것으로 추측된다.
한편, SG관을 제조할 때에 교정 공정에서 이용되는 롤 교정기의 구성에는, 일반적으로, 고형(鼓形)의 롤이 복수개 조합된 경사롤식이 채용된다. 경사식 롤 교정기에는, 롤의 개수, 배열(상하, 좌우 방향) 및 배치(대향형, 지그재그형)의 조합에 의해 다수의 구성이 존재하지만, SG관의 정정(精整) 처리로서는 대향 배치의 롤 교정기가 이용된다.
도 2는, 경사롤식 교정기의 롤 배열예를 나타낸 도이다. 롤 교정기는 회전축의 방향이 서로 교차하는 상태에서 상하 방향으로 대향 배치한 복수쌍의 교정 롤 Ra, Rb(이들을 총칭하여 R이라고 한다)를 배치하고, 도시하는 롤 배열에서는, 입측, 중앙 및 출측으로 이루어지는 3쌍의 교정 롤, Ra1 및 Rb1, Ra2 및 Rb2 및 Ra3 및 Rb3을 대향 배치하고, 출측 교정 롤의 출구에 보조 롤 Rc를 구비하고 있다. 통상, 이러한 롤 배열의 롤 교정기를 (2-2-2-1)형 교정기라고 한다.
이들 1쌍의 교정 롤 Ra1, Rb1의 대향 간격 및 교차 각도는 각각 개별적으로 조정하는 것이 가능하다. 또, 1쌍의 교정 롤 Ra1, Rb1과 인접하는 1쌍의 교정 롤 Ra2, Rb2의 높이 방향 위치는 각각 개별적으로 조정하는 것도 가능하다. 또한, 1쌍의 교정 롤 Ra1, Rb1과 인접하는 1쌍의 교정 롤 Ra2, Rb2의 거리, 즉 스탠드 거리도 각각 개별적으로 조정할 수 있다.
휨 교정을 할 때에는, 피교정관(1)의 표면이 교정 롤의 표면을 따르도록, 피교정관(1)에 대한 각 교정 롤 R의 회전축의 교차 각도 θ, 즉 롤 각도를 조정한다. 또, 교정 롤 Ra1, Rb1의 대향 간격을 피교정관(1)의 외경보다 약간 작게 설정하여 크래쉬를 부여함과 함께, 인접하는 1쌍의 교정 롤 Ra2, Rb2의 크래쉬 높이를 조절함으로써 오프셋을 부여하여 휨 및 타원을 교정한다.
롤 교정기에 의한 관의 교정 방법에 관해서도, 종래부터 다양한 제안이 이루어지고 있으며, 예를 들면 특허 문헌 2 및 3이 있다. 특허 문헌 2에는, 롤 본체의 적어도 외층부가 JIS K 6301에 규정되는 스프링 경도 시험(A형)에 의한 경도 Hs가 50~100의 탄성체로 형성된 교정용 롤을 이용함으로써, 관 내면으로부터의 와류 탐상에 있어서 높은 S/N비로 검사가 가능한 관의 교정 방법이 기재되어 있다.
특허 문헌 2의 실시예에서는, 롤 교정기로서 (2-2-2-1)형 교정기가 이용되며, 그 오프셋량은 10~11mm로 크다. 또, 특허 문헌 2의 실시예에는, 얻어진 SG관의 외형 치수의 변동이 나타나고, 그 값은 0.004~0.005mm이지만, 냉간 가공이나 교정에 의해 관에 부여되는 응력은 외면과 내면에서는 상이하므로, 관의 길이 방향의 치수 변동도 내면과 외면에서 상이하다. 따라서, 특허 문헌 2에 기재된 롤 교정기에 의해 교정을 행해도, 관 내면의 길이 방향의 치수 변동을 억제할 수 있을지는 불분명하다. 또, 특허 문헌 2의 실시예에 나타나는 SG관의 S/N비는 20~50으로 낮다.
특허 문헌 3에 기재된 관의 교정 방법에서는, 대향 배치한 출측의 적어도 3쌍의 교정 롤로, 상하 교정 롤의 교차 위치에서의 관축심에 상당하는 3위치에서 형성되며, 하기 (1)식으로 규정되는 η이 1.0×10-3~1.5×10-3이 되는 오프셋량을 관에 부여하여 관을 교정한다.
η=(1/R)×(d/2)···(1)
단, 관 외경을 d(mm), 롤 교정기의 스탠드 거리를 L(mm), 오프셋량을 δ(mm)로 한 경우에, R=(δ2＋L2)/2δ의 관계로 한다.
특허 문헌 3에 기재된 관의 교정 방법에서는, 상기 (1)식으로 규정되는 η이 소정의 범위를 만족함으로써, 얻어지는 관을 내면으로부터의 와류 탐상에 의한 검사로 높은 S/N비로 할 수 있는 것으로 하고 있다. 특허 문헌 3의 실시예에는, 3쌍의 교정 롤을 구비한 (2-2-2-1)형 교정기를 이용하고, 오프셋량을 6mm 이상으로 하여 교정한 SG관의 S/N비가 나타나 있으며, 그 값은 32~91이다. 또, 특허 문헌 3의 실시예에서는, SG관의 내면의 치수 변동에 대해서 검토되어 있지 않다.
SG관의 제조에서는, 고용화 열처리 공정에서 잔류 응력에 의해 관에 휨 및 타원이 발생하므로, 그 후의 교정 공정에서 발생한 휨 및 타원을 교정할 필요가 있다. 그러나, 특허 문헌 2 또는 3에 기재된 종래의 관의 교정 방법에서는, 관의 휨 및 타원을 (2-2-2-1)형 교정기로 교정할 때에 관 내면의 치수 변동이 현저해져, 와류 탐상에 의한 검사에서 S/N비가 낮아지고, 검사 능률이 저하되는 경우가 있다.
일본국 특허공개 평3-18419호 공보 일본국 특허공개 2000-317521호 공보 국제 공개 번호 WO2007/119817
상기 서술한 대로, 종래의 냉간 가공 공정, 고용화 열처리 공정 및 교정 공정을 포함하는 제조 공정에 의한 SG관의 제조에서는, 고용화 열처리 공정에서 발생하는 관의 휨 및 타원을, 그 후의 교정 공정에서 교정할 필요가 있다. 그러나, 종래의 SG관의 제조 방법에서는, 관의 휨 및 타원을 교정할 때에 관 내면의 치수 변동이 현저해져, 와류 탐상에 의한 검사에서 S/N비가 낮아지고, 검사 능률이 저하되는 경우가 있다.
본 발명은, 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 교정 후에서의 관 내면의 치수 변동량을 저감시켜, 높은 S/N비로의 검사를 가능하게 하여, 검사 능률을 향상시킬 수 있는 증기 발생기용 전열관 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 문제를 해결하기 위해, 관 내면의 길이 방향의 치수 변동이 와류 탐상에 의한 관 내면 검사에서의 S/N비에 주는 영향에 대해서 검토한 바, 짧은 주기의 변동은 S/N비에 주는 영향이 작은 것을 알아냈다.
도 3은, 냉간 가공 공정, 고용화 열처리 공정 및 교정 공정을 포함하는 제조 공정에 의해 제조된 관의 내면에서의 길이 방향의 거칠기 곡선의 일례를 나타낸 도이다. 이 도면에 나타내는 거칠기 곡선은, 표면 거칠기 측정기(도쿄 정밀 사제, 형식：서프 컴 1500 SD3)를 이용하여 후술하는 실시예에 의해 얻어진 관이며, 교정 후에서의 관의 내면의 표면 거칠기를 측정한 것이다. 표면 거칠기를 측정할 때, 검출기로서 접촉부의 직경이 4μm이며, 60°원추 다이아형의 것을 이용했다.
이 도면에 나타내는 바와 같이 제조된 관 내면의 길이 방향의 거칠기 곡선은, 주기가 약 35mm인 파동에, 2점 쇄선으로 둘러싸 나타낸 짧은 주기의 변동이 부가된 형상으로 되어 있다. 이 짧은 주기의 변동은, 와류 탐상에 의한 S/N비에 거의 영향을 주지 않지만, 긴 주기의 파동은 S/N비에 큰 영향을 준다. 여기서, 짧은 주기의 변동을 제외하고 S/N비에 큰 영향을 주는 긴 주기의 파동을 계측하려면, 관 내면의 길이 방향의 치수 변동을 계측할 때에 이용하는 검출기의 접촉부의 직경을 크게 하는 것이 유효하다. 또한, 본 발명자들은, 긴 주기의 파동에 있어서, 파동의 변동폭 즉 치수 변동량이 S/N비에 큰 영향을 주는 것을 찾아냈다.
도 4는, 본 발명에서 규정하는 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량을 설명하는 모식도이다. 이 도면은, 관 내면의 길이 방향의 거칠기 곡선을 나타내고, 가로축에 관의 길이 방향의 위치(mm), 세로축에 높이(μm)를 나타낸다. 본 발명에서 규정하는 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량에서는, 거칠기 곡선을 접촉부의 반경이 0.8mm인 검출기를 이용하여 관 내면의 길이 방향의 치수 변동을 계측한다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 이 거칠기 곡선으로부터 발취한 50mm의 범위에서의 최대치와 최소치를 구하고, 최대치와 최소치의 차를 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량으로 한다.
본 발명자들은, 예의 검토를 거듭한 결과, 도 4에 나타내는 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량을 4μm 이하로 함으로써, 높은 S/N비로 와류 탐상에 의한 검사가 가능해져, 검사 능률이 향상되는 것을 알아냈다.
또, 교정 공정을 거친 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량은, 교정 공정을 거치기 전의 치수 변동량과 상관이 있으며, 일반적으로, 교정 공정에 의해 치수 변동량은 증가한다. 예를 들면, 냉간 가공 공정에서 필거 압연을 이용하면, 냉간 가공 공정에서 관 내면의 길이 방향에 현저한 치수 변동이 발생하고, 교정 후에도 현저한 치수 변동이 잔존함으로써, 와류 탐상에서의 S/N비를 악화시킨다.
냉간 가공 공정에서는, 필거 압연을 이용한 경우에 비해, 인발 가공을 이용함으로써 냉간 가공 공정에서 관 내면의 길이 방향에 발생하는 치수 변동량을 저감할 수 있다. 인발 가공은 다이스와 플러그에 의한 인발이기 때문에, 얻어지는 관의 내면이 평활해지기 때문이다. 또한, 고압 추신에 의한 인발 가공을 이용함으로써, 냉간 가공 공정에서 관 내면의 길이 방향에 발생하는 치수 변동량을 보다 저감할 수 있다. 이 때문에, 냉간 가공 공정에는, 40MPa 이상의 고압 윤활유를 이용한 인발 가공이 적합한 것을 알아냈다.
교정 공정에 의해 관 내면의 치수 변동량이 증가하는 것은, 오프셋량이나 교정롤쌍의 수(스탠드수), 스탠드 거리와 같은 롤 교정기의 사양에 의한 영향이 크다. 예를 들면, 롤 교정기가 구비하는 교정롤쌍의 수가 적으면, 한 쌍의 교정롤 당 가공량이 증가하여, 교정할 때에 관이 크게 굴곡되기 때문에, 교정 후의 관의 치수 변동량이 현저하게 증가한다. 그래서, 5쌍의 교정 롤을 구비하는 (2-2-2-2-2)형 교정기를 이용함으로써, 한 쌍의 교정롤 당 가공량을 감소시켜, 교정에 의해 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 증가하는 것을 저감할 수 있는 것을 알아냈다.
본 발명은, 상기의 지견에 기초하여 완성된 것이며, 하기 (1)~(4)의 증기 발생기용 전열관 및 하기 (5) 및 (6)의 증기 발생기용 전열관의 제조 방법을 요지로 하고 있다.
(1) 관 내면의 표면 거칠기를 길이 방향으로 측정하여, 측정된 거칠기 곡선으로부터 발취한 50mm의 범위에서의 치수 변동량이 4μm 이하이며, 또한 관 끝으로부터 1000mm 위치까지의 휨량이 1mm 이하인 것을 특징으로 하는 증기 발생기용 전열관.
(2) 상기 (1)에 기재된 관이며, 40MPa 이상의 고압 윤활유를 이용하여 인발 가공을 행하는 냉간 가공 공정과, 고용화 열처리 공정과, 롤 교정기에 의한 교정 공정을 포함하는 공정에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 증기 발생기용 전열관.
(3) 상기 롤 교정기가, 회전축의 방향이 서로 교차하는 상태에서 상하 방향으로 대향 배치한 적어도 5쌍의 고형 교정 롤을 이용한 롤 교정기인 것을 특징으로 하는 상기 (2)에 기재된 증기 발생기용 전열관.
(4) 상기 관의 화학 조성이, 질량%로, C：0.15% 이하, Si：1.00% 이하, Mn：2.0% 이하, P：0.030% 이하, S：0.030% 이하, Cr：10.0~40.0%, Ni：8.0~80.0%, Ti：0.5% 이하, Cu：0.6% 이하, Al：0.5% 이하 및 N：0.20% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 증기 발생기용 전열관.
(5) 40MPa 이상의 고압 윤활유를 이용하여 냉간 인발 가공이 실시되고, 고용화 열처리된 관을, 회전축의 방향이 서로 교차하는 상태에서 상하 방향으로 대향 배치한 적어도 5쌍의 고형 교정 롤을 설치한 스탠드 거리가 300mm 이하인 롤 교정기를 이용하여 교정할 때에, 상기 롤 교정기의 적어도 연속하는 3쌍의 상하 교정 롤의 교차 위치에서의 관축심에 상당하는 3위치에서 형성되며, 하기 (1)식으로 규정되는 η이 0.9×10-3 이상이며, 또한 5mm 이하의 오프셋량을 관에 부여하는 것을 특징으로 하는 증기 발생기용 전열관의 제조 방법.
η=1/R×(d/2)···(1)
단, 관 외경을 d(mm), 롤 교정기의 스탠드 거리를 L(mm) 오프셋량을 δ(mm)로 한 경우에, R=(δ2＋L2)/2δ의 관계로 한다.
(6) 상기 관의 화학 조성이, 질량%로, C：0.15% 이하, Si：1.00% 이하, Mn：2.0% 이하, P：0.030% 이하, S：0.030% 이하, Cr：10.0~40.0%, Ni：8.0~80.0%, Ti：0.5% 이하, Cu：0.6% 이하, Al：0.5% 이하 및 N：0.20% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 (5)에 기재된 증기 발생기용 전열관의 제조 방법.
본 발명의 증기 발생기용 전열관은, 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 4μm 이하이기 때문에, 관을 제조할 때에 와류 탐상에 의한 검사를 높은 S/N비로 행하는 것이 가능해져, 검사 능률을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 증기 발생기용 전열관의 제조 방법은, 하기의 현저한 효과를 가진다.
(1) 40MPa 이상의 고압 윤활유를 이용하여 관에 냉간 인발 가공을 실시하기 때문에, 냉간 인발 가공 후이며 교정 전에서의 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량을 저감할 수 있다.
(2) 적어도 5쌍의 고형 교정 롤을 설치한 스탠드 거리가 300mm 이하인 롤 교정기를 이용하여, 적어도 연속하는 3쌍의 교정 롤에 의해 η를 0.9×10-3 이상 또한 오프셋량을 5mm 이하로 하여, 관을 교정한다. 이것에 의해, 교정에 의해 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 증가하는 것을 저감할 수 있다.
(3) 본 발명의 증기 발생기용 전열관의 제조 방법은, 상기 (1) 및 (2)에 의해, 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 4μm 이하이며, 또한 관 끝으로부터 1000mm 위치까지의 휨량이 1mm 이하인 관을 제조할 수 있다.
도 1은, 관 내면으로부터의 와류 탐상의 결과를 나타내는 차트의 일례이다.
도 2는, 경사롤식 교정기의 롤 배열예를 나타낸 도이다.
도 3은, 냉간 가공 공정, 고용화 열처리 공정 및 교정 공정을 포함하는 제조 공정에 의해 제조된 관의 내면에서의 길이 방향의 거칠기 곡선의 일례를 나타낸 도이다.
도 4는, 본 발명에서 규정하는 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량을 설명하는 모식도이다.
이하에, 본 발명의 증기 발생기용 전열관 및 그 제조 방법에 대해서 설명한다.
［증기 발생기용 전열관］
본 발명의 증기 발생기용 전열관은, 관 내면의 표면 거칠기를 길이 방향으로 측정하여, 측정된 거칠기 곡선으로부터 발취한 50mm의 범위에서의 치수 변동량이 4μm 이하이며, 또한 관 끝으로부터 1000mm 위치까지의 휨량이 1mm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 관 내면의 표면 거칠기를 길이 방향으로 측정할 때는, 접촉부의 반경이 0.8mm인 검출기를 이용하여 관 내면의 길이 방향의 치수 변동을 계측하는 것으로 한다. 상기 도 4를 이용하여 설명한 대로, 와류 탐상에서의 S/N비에 주는 영향이 작은 짧은 주기의 변동을 제외하고, 긴 주기의 파동을 계측하기 위해서이다. 또, 본 발명에 있어서 「치수 변동량」이란, 계측된 거칠기 곡선으로부터 발취한 50mm의 범위에서의 최대치와 최소치의 차를 의미한다.
관 내면의 길이 방향에 발생하는 치수 변동은, 냉간 가공 공정에서의 필거 압연이나 인발 가공, 교정 공정의 롤 교정기에 의한 교정에 의해 발생하며, 증가한다. 이들에 의해 발생, 증가하는 치수 변동은 주기가 50mm 이하이기 때문에, 계측된 거칠기 곡선으로부터 50mm를 발취하여 치수 변동량을 구한다.
SG관의 내면에서의 길이 방향의 치수 변동량이 4μm를 초과하면, 와류 탐상에서의 S/N비가 저하되어, 검사 능률이 악화된다. SG관의 내면에서의 길이 방향의 치수 변동량이 4μm 이하인 것으로써, 와류 탐상에 의한 검사가 높은 S/N비로 가능해져, 검사 능률을 향상시킬 수 있다.
또한, 관 끝으로부터 1000mm 위치까지, 즉, 관 끝으로부터 1000mm의 범위에서의 휨량을 1mm 이하로 함으로써, 열교환기로의 장착 시에, 휨에 의한 타부품과의 완충이 억제되어, 장착 작업이 용이해진다.
［증기 발생기용 전열관의 제조 방법］
본 발명의 증기 발생기용 전열관의 제조 방법은, 40MPa 이상의 고압 윤활유를 이용하여 냉간 인발 가공이 실시되고, 고용화 열처리된 관을, 회전축의 방향이 서로 교차하는 상태에서 상하 방향으로 대향 배치한 적어도 5쌍의 고형 교정 롤을 설치한 스탠드 거리가 300mm 이하인 롤 교정기를 이용하여 교정할 때에, 상기 롤 교정기의 적어도 연속하는 3쌍의 상하 교정 롤의 교차 위치에서의 관축심에 상당하는 3위치에서 형성되며, 하기 (1)식으로 규정되는 η이 0.9×10-3 이상이며, 또한 5mm 이하의 오프셋량을 관에 부여하는 것을 특징으로 한다.
η=1/R×(d/2)···(1)
단, 관 외경을 d(mm), 롤 교정기의 스탠드 거리를 L(mm) 오프셋량을 δ(mm)로 한 경우에, R=(δ2＋L2)/2δ의 관계로 한다.
냉간 가공 공정에서 40MPa 이상의 고압 윤활유를 이용하여, 고압 추신에 의한 인발 가공을 실시함으로써, 필거 압연이나 화성 처리 윤활 피막에 의한 윤활 처리에 의해 인발 가공을 실시하는 경우에 비해, 냉간 가공 후(교정 전)의 관 내면에 발생하는 길이 방향의 치수 변동량을 저감할 수 있다.
고압 추신에 의한 냉간 인발 가공에서 이용하는 윤활유의 압력이 40MPa 미만이면, 공구와 관의 사이에 충분한 두께의 윤활유막이 형성되지 않아, 소부 또는 진동이 생겨, 관 내면에 발생하는 길이 방향의 치수 변동량이 증가한다. 그 때문에, 윤활유의 압력을 40MPa 이상으로 했다. 윤활유의 압력은 50MPa 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 윤활유의 압력은 150MPa 이하로 하는 것이 바람직하다. 윤활유의 압력이 150MPa를 초과하면, 관 내면에 윤활유가 봉입되어 오목부가 형성되어, 오일 피트로 불리는 결함이 생성될 우려가 있다. 관 내면에 생성된 오일 피트는, 거칠기 곡선에 있어서 짧은 주기의 치수 변동으로서 나타나므로, 와류 탐상에 의한 검사에서의 S/N비에 주는 영향은 작지만, 산술 평균 거칠기와 같은 관 내면 조도를 저하시킨다.
고용화 열처리는, 종래부터 이용되고 있는 다양한 방법을 채용할 수 있으며, 고용화 열처리 시에 관을 가열하는 온도나, 그 온도를 유지하는 시간은, 관의 치수나 화학 조성으로부터 적절히 결정할 수 있다. 고용화 열처리는, 예를 들면 가열 온도 1000~1300℃, 유지 시간 5~15분간으로 하여 관에 실시할 수 있다.
교정 공정에서는, 회전축의 방향이 서로 교차하는 상태에서 상하 방향으로 대향 배치한 적어도 5쌍의 고형 교정 롤을 설치한 스탠드 거리가 300mm 이하인 롤 교정기를 이용하여 관을 교정한다. 적어도 5쌍의 교정 롤을 구비한 롤 교정기를 이용함으로써, 종래의 3쌍의 교정 롤을 구비한 (2-2-2-1)형과 같은 교정기에 비해, 한 쌍의 교정롤 당 가공량을 감소시키면서 관의 휨 및 타원을 교정할 수 있다. 스탠드 거리가 300mm를 초과하는 경우는, 오프셋량을 크게 하지 않으면 휨을 교정할 수 없어, 교정을 위해 오프셋을 크게 하면 교정 후의 관 내면의 치수 변동량이 증가되어 버린다.
상기 (1)식으로 규정되는 η을 0.9×10-3 이상으로 함으로써, 관의 타원 및 휨을 교정할 수 있다. 한편, 상기 (1)식으로 규정되는 η이 0.9×10-3 미만이면, 교정 후의 관에 휨이 잔존하여 제품 불량이 된다.
관에 부여하는 오프셋량을 5mm 이하로 함으로써, 한 쌍의 교정롤 당 가공량이 감소하여, 교정할 때의 관의 굴곡이 작아지기 때문에, 교정에 의해 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 증가하는 것을 저감할 수 있다. 관에 부여하는 오프셋량이 5mm를 초과하면, 교정에 의해 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 현저하게 증가한다.
본 발명의 증기 발생기용 전열관의 제조 방법은, 40MPa 이상의 고압 윤활유를 이용하여 냉간 인발 가공을 실시하여, 상기 (1)식으로 규정되는 η을 0.9×10-3 이상이며, 또한 5mm 이하의 오프셋량을 관에 부여하여 롤 교정기로 관을 교정한다. 이것에 의해, 제조되는 증기 발생기용 전열관은 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 4μm 이하이며, 또한 관 끝으로부터 1000mm 위치까지의 휨량이 1mm 이하가 되어, 높은 S/N비로 와류 탐상에 의한 검사가 가능해져, 검사 능률을 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 5쌍의 교정 롤을 구비하는 (2-2-2-2-2)형 교정기를 이용하여 관을 교정하는 경우, η 및 오프셋량을 본 발명에서 규정하는 범위 내로 하는 적어도 연속하는 3쌍의 교정 롤을, 입측의 3쌍, 입측과 출측을 제외한 3쌍 또는 출측의 3쌍의 교정 롤로 할 수 있다.
또, 롤 교정기의 설정 조건인 교정 롤 각도 및 크래쉬량은 피교정관의 치수나 재질로부터 적절히 결정할 수 있으며, 각 교정롤쌍에 있어서 롤 각도는 28°~31°, 및 크래쉬량은 1.5~3.0mm의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.
［관의 화학 조성］
본 발명의 증기 발생기용 전열관 및 그 제조 방법에서는, 관의 화학 조성을, 질량%로, C：0.15% 이하, Si：1.00% 이하, Mn：2.0% 이하, P：0.030% 이하, S：0.030% 이하, Cr：10.0~40.0%, Ni：8.0~80.0%, Ti：0.5% 이하, Cu：0.6% 이하, Al：0.5% 이하 및 N：0.20% 이하를 함유하고, 잔부를 Fe 및 불순물로 하는 것이 바람직하다.
여기서, 불순물이란, 관을 공업적으로 제조할 때에, 광석, 스크랩 등으로부터 혼입되는 성분이며, 본 발명에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다. 각 원소의 한정 이유는 하기의 대로이다. 또한, 이하의 설명에 있어서 함유량에 대한 「%」는, 「질량%」를 의미한다.
C：0.15% 이하
C는, 0.15%를 초과하여 함유시키면, 내응력 부식 분열성이 열화될 우려가 있다. 따라서, C를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 0.15% 이하로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직한 것은, 0.06% 이하이다. 또한, C는, 합금의 입계 강도를 높이는 효과를 가진다. 이 효과를 얻기 위해서는, C의 함유량은 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
Si：1.00% 이하
Si는 제련 시의 탈산재로서 사용되며, 합금 중에 불순물로서 잔존한다. 이 때, 1.00% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 그 함유량이 0.50%를 초과하면 합금의 청정도가 저하되는 경우가 있기 때문에, Si함유량은 0.50% 이하로 제한하는 것이 더 바람직하다.
Mn：2.0% 이하
Mn은, 불순물 원소인 S를 MnS로서 고정하여, 열간 가공성을 개선함과 함께, 탈산제로서 유효한 원소이다. 그 함유량이 2.0%를 초과하면 합금의 청정성을 저하시키므로, 2.0% 이하로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직한 것은 1.0% 이하이다. 또, Mn에 의한 열간 가공성의 개선 효과를 얻고 싶은 경우는 0.1% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.
P：0.030% 이하
P는 합금 중에 불순물로서 존재하는 원소이며, 그 함유량이 0.030%를 초과하면 내식성에 악영향을 미치는 경우가 있다. 따라서, P함유량은 0.030% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
S：0.030% 이하
S는 합금 중에 불순물로서 존재하는 원소이며, 그 함유량이 0.030%를 초과하면 내식성에 악영향을 미치는 경우가 있다. 따라서, S함유량은 0.030% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Cr：10.0~40.0%
Cr은, 합금의 내식성을 유지하는데 필요한 원소이며, 10.0% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, 40.0%를 초과하면 상대적으로 Ni함유량이 적어져, 합금의 내식성이나 열간 가공성이 저하될 우려가 있다. 따라서, Cr의 함유량은 10.0~40.0%가 바람직하다. 특히, Cr을 14.0~17.0% 함유하는 경우에는, 염화물을 포함하는 환경에서의 내식성이 우수하고, Cr을 27.0~31.0% 함유하는 경우에는, 또한, 고온에서의 순수나 알칼리 환경에서의 내식성에도 우수하다.
Ni：8.0~80.0%
Ni는, 합금의 내식성을 확보하기 위해서 필요한 원소이며, 8.0% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 한편, Ni는 고가이기 때문에, 용도에 따라 필요 최소한으로 함유시키면 되며, 80.0% 이하로 하는 것이 바람직하다.
Ti：0.5% 이하
Ti는, 그 함유량이 0.5%를 초과하면, 합금의 청정성을 열화시킬 우려가 있으므로, 그 함유량은 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직한 것은 0.4% 이하이다. 단, 합금의 가공성 향상 및 용접 시에서의 입자 성장의 억제의 관점에서는, 0.1% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.
Cu：0.6% 이하
Cu는 합금 중에 불순물로서 존재하는 원소이며, 그 함유량이 0.6%를 초과하면 합금의 내식성이 저하되는 경우가 있다. 따라서, Cu함유량은 0.6% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Al：0.5% 이하
Al는 제강 시의 탈산재로서 사용되며, 합금 중에 불순물로서 잔존한다. 잔존한 Al는, 합금 중에서 산화물계 개재물이 되어, 합금의 청정도를 열화시켜, 합금의 내식성 및 기계적 성질에 악영향을 미칠 우려가 있다. 따라서, Al함유량은 0.5% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
N：0.20% 이하
N은, 첨가하지 않아도 되지만, 본 발명이 대상으로 하는 합금 중에는, 통상, 0.01% 정도의 N이 불순물로서 함유되어 있다. 그러나, N을 적극적으로 첨가하면, 내식성을 열화시키지 않고, 강도를 높일 수 있다. 단, 0.20%를 초과하여 함유시키면 내식성이 저하되므로, 함유시키는 경우의 상한은 0.20%로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 증기 발생기용 전열관 및 그 제조 방법에서는, 특히, C：0.15% 이하, Si：1.00% 이하, Mn：2.0% 이하, P：0.030% 이하, S：0.030% 이하, Cr：10.0~40.0%, Fe：15.0% 이하, Ti：0.5% 이하, Cu：0.6% 이하 및 Al：0.5% 이하를 함유하고, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 가지는 Ni기 합금이, 내식성에 의해 우수하기 때문에 바람직하다.
상기 화학 조성으로 이루어지며, 관에 이용하는 것이 바람직한 Ni기 합금은, 대표적인 것으로서 이하의 2종류를 들 수 있다.
(a) C：0.15% 이하, Si：1.00% 이하, Mn：2.0% 이하, P：0.030% 이하, S：0.030% 이하, Cr：14.0~17.0%, Fe：6.0~10.0%, Ti：0.5% 이하, Cu：0.6% 이하 및 Al：0.5% 이하를 함유하고, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지는 Ni기 합금.
(b) C：0.06% 이하, Si：1.00% 이하, Mn：2.0% 이하, P：0.030% 이하, S：0.030% 이하, Cr：27.0~31.0%, Fe：7.0~11.0%, Ti：0.5% 이하, Cu：0.6% 이하 및 Al：0.5% 이하를 함유하고, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지는 Ni기 합금.
상기 (a)의 합금은, Cr을 14.0~17.0% 포함하고, Ni를 75% 정도 포함하기 때문에 염화물을 포함하는 환경에서의 내식성이 우수한 합금이다. 이 합금에 있어서는, Ni함유량과 Cr함유량의 밸런스의 관점에서 Fe의 함유량은 6.0~10.0%로 하는 것이 바람직하다.
상기 (b)의 합금은, Cr을 27.0~31.0% 포함하고, Ni를 60% 정도 포함하기 때문에, 염화물을 포함하는 환경 외에, 고온에서의 순수나 알칼리 환경에서의 내식성에도 우수한 합금이다. 이 합금에서도 Ni함유량과 Cr함유량의 밸런스의 관점에서 Fe의 함유량은 7.0~11.0%로 하는 것이 바람직하다.
[실시예]
본 발명의 증기 발생기용 전열관 및 그 제조 방법에 의한 효과를 검증하는 시험을 행했다.
［시험 방법］
관을 소정의 치수로 마무리하는 냉간 가공 공정과, 고용화 열처리 공정과, 관의 휨 및 타원을 교정하는 롤 교정기에 의한 교정 공정에 의해 관을 얻었다. 냉간 가공 공정에서는, 필거 압연 또는 압력이 120MPa인 고압 윤활유를 이용한 인발 가공(고압 추신)에 의해 관을 소정의 치수로 마무리했다. 교정 공정에서는, 3쌍의 교정 롤을 구비하는 (2-2-2-1)형 교정기 또는 5쌍의 교정 롤을 구비하는 (2-2-2-2-2)형 교정기를 이용했다.
시험 조건은 하기의 대로이다.
관의 화학 조성：
재질 ASME SB-163 UNS N06690의 Ni기 합금
질량%로 C：0.021%, Si：0.33%, Mn：0.27%, P：0.013%, S：0.0002%, Cr：29.4%, Fe：9.8%, Ti：0.25%, Cu：0.03% 및 Al：0.11%를 함유하고, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지는 Ni기 합금
고용화 열처리：1100℃로 3분간 유지
상기의 시험 조건에 나타내는 화학 조성의 Ni기 합금으로 이루어지며, 치수가 상이한 관 A 또는 B를 시험에 공시(供試)했다. 관 A는, 외경 19.14mm, 두께 1.125mm 및 길이 10000mm(10m)이며, 관 B는, 외경 17.57mm, 두께 1.05mm 및 길이 10000mm(10m)였다.
표 1 및 표 2에 시험 번호, 시험 구분, 공시한 관, 냉간 가공 공정에서의 마무리 가공의 방법, 냉간 가공 후이며 교정 전에서의 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량, 교정 조건 및 시험 결과를 나타낸다. 교정 조건으로서, 롤 교정기의 교정롤쌍의 수, 스탠드 거리, 연속하는 3쌍의 교정 롤에 설정한 오프셋량 및 상기 (1)식에 의해 산출한 η의 값을 표 1 및 표 2에 나타낸다. 여기서, 5쌍의 교정 롤을 구비하는 (2-2-2-2-2)형 교정기를 이용한 시험에서는, 출측과 입측의 교정 롤을 제외한 중앙의 연속하는 3쌍의 교정 롤을, 표 1 및 표 2에 나타내는 η의 값 또한 오프셋량으로 했다.
Figure pct00001
Figure pct00002
［평가 기준］
각 시험에서, 냉간 가공 후이며 교정 전, 및 교정 후의 관에서의 내면의 치수 변동량을 계측했다. 또, 교정 후의 관에 대해서, 와류 탐상에 의해 S/N비를 계측함과 함께, 휨 상황을 평가했다. 또한, 휨 상황, 교정 후에서의 관 내면의 길이 방향의 치수 변동 및 S/N비의 결과에 기초하여, 종합 평가를 행했다.
치수 변동량은, 표면 거칠기 측정기(도쿄 정밀 사제, 형식：서프 컴 1500 SD3)를 이용하여 관 내면의 표면 거칠기를 길이 방향으로 측정하여, 측정된 거칠기 곡선으로부터 발취한 50mm의 범위에서의 최대치와 최소치의 차이다. 표면 거칠기를 측정할 때, 검출기로서 접촉부의 반경이 0.8mm인 것을 이용했다.
S/N비는, 관 내면을 주파수 600kHz, 자기 비교형의 조건으로 와류 탐상하여, 0.66mmφ의 관통 드릴 홀을 표준 흠집으로 하여, 관전체 길이를 1피트마다 구분해 산출하여 구한 S/N비의 값 중, 가장 낮은 값을 그 관의 S/N비로 했다.
휨 상황은, 교정 후의 관휨으로서, 특히 관 단부 근방의 휨(이하, 「비곡(鼻曲)」라고도 한다)을 관찰했다. 표 1 및 표 2의 「휨 상황」란의 기호의 의미는 다음과 같다：
○：관 끝으로부터 1000mm 위치까지의 휨량이 1mm 이하가 되어, 휨의 교정이 양호한 것을 나타낸다.
×：상기 휨량이 1mm를 초과하여, 휨의 교정이 불충분한 것을 나타낸다.
표 1 및 표 2의 「종합 평가」란의 기호의 의미는 다음과 같다：
○：교정 후에서의 휨 상황의 평가가 ○, 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 4μm 이하 또한 S/N비가 50 이상인 것을 나타낸다.
×：교정 후에서의 휨 상황의 평가가 ○, 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 4μm 이하 및 S/N비가 50 이상의 조건 중, 어느 하나의 조건을 만족하지 않는 것을 나타낸다.
［시험 결과］
표 1 또는 표 2에 나타내는 대로, 비교예인 시험 No.1~5, 11~14 및 22~25에서는, 냉간 가공 공정을 필거 압연으로 하여, 교정 전에서의 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 모두 4μm를 초과했다. 이 때문에, 시험 No.1~5, 11~14 및 22~25에서는, 교정기가 구비하는 교정롤쌍의 수나 스탠드 간격, 오프셋량, η의 값과 같은 교정 조건에 관계없이, 어느 시험에서도 교정 후에서의 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 4μm를 초과하여, 종합 평가가 ×가 되었다.
비교예인 시험 No.6~10에서는, 40MPa 이상의 윤활유를 이용한 고압 추신에 의해 냉간 인발 가공을 실시하고, 교정기는 3쌍의 교정 롤을 구비하는 (2-2-2-1)형이며, 스탠드 거리를 380mm로 설정한 것을 이용했다. 시험 No.6~10에서는, 교정 전에서의 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량은, 모두 1.0μm였다.
이 중 시험 No.9 및 10에서는, 오프셋량을 9 또는 10mm 또한 η을 1.19×10-3 또는 1.32×10-3으로 하여, 본 발명에서 규정하는 조건보다 교정롤쌍 당 가공량을 증가시켜, 그 결과, 교정 후의 휨 상황은 ○가 되었지만, 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 증가하여 4μm를 초과하여, 종합 평가는 ×가 되었다. 또, 시험 No.6~8에서는, 오프셋량을 4~6mm 또한 η을 0.53×10-3~0.80×10-3으로 하여, 교정롤쌍 당 가공량을 감소시켜, 그 결과, 교정 후에서의 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 4μm 이하가 되었지만, 휨 상황이 ×가 되어, 종합 평가는 ×가 되었다.
비교예인 시험 No.15, 16 및 21에서는, 40MPa 이상의 윤활유를 이용한 고압 추신에 의해 냉간 인발 가공을 실시하고, 교정기는 5쌍의 교정 롤을 구비하는 (2-2-2-2-2)형이며, 스탠드 간격을 270mm로 설정한 것을 이용했다. 시험 No.15, 16 및 21에서는, 교정 전에서의 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량은, 모두 1.0μm였다.
이 중 시험 No.15 및 16에서는, 오프셋량을 2 또는 3mm로 본 발명에서 규정하는 범위 내로 했지만, η은 0.53×10-3 또는 0.79×10-3으로 본 발명에서 규정하는 범위 밖이었다. 이 경우, 교정 후에서의 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량은 모두 4μm 이하가 되었지만, 휨 상황이 ×가 되어, 종합 평가는 ×가 되었다. 또, 시험 No.21에서는, η은 1.57×10-3으로 본 발명에서 규정하는 범위 내이지만, 오프셋량을 6mm로 본 발명에서 규정하는 범위 밖으로 했다. 이 경우, 교정 후의 휨 상황은 ○가 되었지만, 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 4μm를 초과하여, 종합 평가는 ×가 되었다.
비교예인 시험 No.26 및 32에서는, 40MPa 이상의 윤활유를 이용한 고압 추신에 의해 냉간 인발 가공을 실시하고, 교정기는 5쌍의 교정 롤을 구비하는 (2-2-2-2-2)형이며, 스탠드 간격을 240mm로 설정한 것을 이용했다. 시험 No.26 및 32에서는, 교정 전에서의 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량은, 모두 1.0μm였다.
이 중 시험 No.26에서는, 오프셋량을 2mm로 본 발명에서 규정하는 범위 내로 했지만, η은 0.66×10-3으로 본 발명에서 규정하는 범위 밖이었다. 이 경우, 교정 후에서의 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량은 4μm 이하가 되었지만, 휨 상황이 ×가 되어, 종합 평가는 ×가 되었다. 또, 시험 No.21에서는, η은 1.99×10-3으로 본 발명에서 규정하는 범위 내이지만, 오프셋량을 6mm로 본 발명에서 규정하는 범위 밖으로 했다. 이 경우, 교정 후의 휨 상황은 ○가 되었지만, 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 4μm를 초과하여, 종합 평가는 ×가 되었다.
한편, 본 발명예인 시험 No.17~20 및 27~31에서는, 40MPa 이상의 윤활유를 이용한 고압 추신에 의해 냉간 인발 가공을 실시했다. 교정기는 5쌍의 교정 롤을 구비하는 (2-2-2-2-2)형이며, 스탠드 거리를 300mm 이하로 설정한 것을 이용하고, η를 0.9×10-3 이상 또한 오프셋량을 5mm 이하로 하여 관을 교정했다. 그 결과, 교정 후에서의 휨 상황의 평가, 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량 및 S/N비가 양호해져, 종합 평가는 ○가 되었다.
이들로부터, 40MPa 이상의 윤활유를 이용한 고압 추신에 의해 냉간 인발 가공이 실시되며, 고용화 열처리된 관을, 적어도 5쌍의 교정 롤을 구비하고 스탠드 거리가 300mm 이하인 롤 교정기를 이용하고, η를 0.9×10-3 이상 또한 오프셋량을 5mm 이하로 하여 교정함으로써, 휨을 교정할 수 있음과 함께, 교정 후에서의 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량을 4μm 이하로 저감할 수 있어, 우수한 S/N비의 관을 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명의 증기 발생기용 전열관의 제조 방법에 의해, 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 4μm 이하인 본 발명의 증기 발생기용 전열관을 얻을 수 있는 것이 밝혀졌다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 증기 발생기용 전열관은, 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 4μm 이하이기 때문에, 관을 제조할 때에 와류 탐상에 의한 검사를 높은 S/N비로 행하는 것이 가능해져, 검사 능률을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 증기 발생기용 전열관의 제조 방법은, 하기의 현저한 효과를 가진다.
(1) 40MPa 이상의 고압 윤활유를 이용하여 냉간 인발 가공을 관에 실시하기 때문에, 냉간 인발 가공 후이며 교정 전에서의 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량을 저감할 수 있다.
(2) 적어도 5쌍의 고형 교정 롤을 설치한 스탠드 거리가 300mm 이하인 롤 교정기를 이용하여, 적어도 연속하는 3쌍의 교정 롤에 의해 η를 0.9×10-3 이상 또한 오프셋량을 5mm 이하로 하여, 관을 교정한다. 이것에 의해, 교정에 의해 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 증가하는 것을 저감할 수 있다.
(3) 본 발명의 증기 발생기용 전열관의 제조 방법은, 상기 (1) 및 (2)에 의해, 관 내면의 길이 방향의 치수 변동량이 4μm 이하이며, 또한 관 끝으로부터 1000mm 위치까지의 휨량이 1mm 이하인 관을 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명의 증기 발생기용 전열관 및 그 제조 방법에 의해 제조된 관은, 우수한 품질 정밀도가 확보되기 때문에, 높은 신뢰성으로 품질 보증을 행할 수 있다.
1：피교정관
R, Ra 및 Rb：교정 롤

Claims (6)

  1. 관 내면의 표면 거칠기를 길이 방향으로 측정하여, 측정된 거칠기 곡선으로부터 발취한 50mm의 범위에서의 치수 변동량이 4μm 이하이며, 또한 관 끝으로부터 1000mm 위치까지의 휨량이 1mm 이하인 것을 특징으로 하는 증기 발생기용 전열관.
  2. 청구항 1에 있어서,
    40MPa 이상의 고압 윤활유를 이용하여 인발 가공을 행하는 냉간 가공 공정과, 고용화 열처리 공정과, 롤 교정기에 의한 교정 공정을 포함하는 공정에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 증기 발생기용 전열관.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 롤 교정기가, 회전축의 방향이 서로 교차하는 상태에서 상하 방향으로 대향 배치한 적어도 5쌍의 고형(鼓形) 교정 롤을 이용한 롤 교정기인 것을 특징으로 하는 증기 발생기용 전열관.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관의 화학 조성이, 질량%로, C：0.15% 이하, Si：1.00% 이하, Mn：2.0% 이하, P：0.030% 이하, S：0.030% 이하, Cr：10.0~40.0%, Ni：8.0~80.0%, Ti：0.5% 이하, Cu：0.6% 이하, Al：0.5% 이하 및 N：0.20% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 증기 발생기용 전열관.
  5. 40MPa 이상의 고압 윤활유를 이용하여 냉간 인발 가공이 실시되고, 고용화 열처리된 관을, 회전축의 방향이 서로 교차하는 상태에서 상하 방향으로 대향 배치한 적어도 5쌍의 고형 교정 롤을 설치한 스탠드 거리가 300mm 이하인 롤 교정기를 이용하여 교정할 때에,
    상기 롤 교정기의 적어도 연속하는 3쌍의 상하 교정 롤의 교차 위치에서의 관축심에 상당하는 3위치에서 형성되며, 하기 (1)식으로 규정되는 η이 0.9×10-3 이상이며, 또한 5mm 이하의 오프셋량을 관에 부여하는 것을 특징으로 하는 증기 발생기용 전열관의 제조 방법.
    η=1/R×(d/2)…(1)
    단, 관 외경을 d(mm), 롤 교정기의 스탠드 거리를 L(mm) 오프셋량을 δ(mm)로 한 경우에, R=(δ2＋L2)/2δ의 관계로 한다.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 관의 화학 조성이, 질량%로, C：0.15% 이하, Si：1.00% 이하, Mn：2.0% 이하, P：0.030% 이하, S：0.030% 이하, Cr：10.0~40.0%, Ni：8.0~80.0%, Ti：0.5% 이하, Cu：0.6% 이하, Al：0.5% 이하 및 N：0.20% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 증기 발생기용 전열관의 제조 방법.
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