KR940007370B1 - 내식성이 우수한 전봉강관의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

내식성이 우수한 전봉강관의 제조방법

본 발명은 전기저항용접강관, 즉 전봉강관에 관한 것이며, 보다 상세히는 내부식성이 우수한 전봉강관의 제조방법에 관한 것이다.

열간인발에 의해 제조된 전봉강관은 강관의 두께와 직경의 조절이 가능하다는 장점이 있기 때문에 소량다품중의 생산이 가능하게되어 수도용관 및 공업용수관 등에 대폭적이 수요가 예상된다. 지금까지 열간인발에 의해서 제조된 전봉강관은 일반탄소강을 소재로하여 제조되었기 때문에 재질의 열화 내부식성에는 별로 문제로 삼지않았으나 열간인발에 의한 내부식성 전봉강관에 대한 수요가 늘어남에 따라서 내부식성이 우수한 전봉강관의 생산이 필요하게되었다. 한편, 직경이 가는 전봉강관은 열간압연강판으로 제조된 전봉강관을 다시 900-1100℃의 온도범위로 고온으로 가열하여 열간인발하여 세경(細經)강관으로 만들어지나 이러한 세경강관 역시 내부식성을 문제로 삼지않는 일반탄소강으로 이루어진 전봉강관을 주로 사용하였기 때문에 열간인발에 의한 재질열화에 대해서는 문제로 삼지 않았다.

내부식성이 우수한 전봉강관을 제조하기 위해서는 강소재의 탄소함유랑을 감소시키고, 구리, 크롬, 니켈등의 원소를 첨가하게되는데, 이 경우 고온에서 열간인발하면 첨가원소들의 영향으로 인하여 재결정마무리온도를 낮추고 열간압연 조직의 저항성을 높혀서 압연방향과 평행되게 길게 늘어난 조직이 남게되고 결정립이 조대하게된다. 이렇게 압연방향으로 길게 늘어나거나 조대한 조직은 용접부와 모재부에 대한 조직의 차이 및 불균일을 갖고와서 내부식성을 저해하게되어 사용도중에 점부식 및 전체부식이 일어나 사용수명을 대폭적으로 감소하게 된다.

따라서, 지금까지 내부식성 전봉강관으로써 탄소를 0.05-0.06%로 함유하고 구리, 니켈등을 소량 첨가한 열연강판을 전기저항용접에 의해서 제조된 적은 있으나 여기에다 열간 인발하여 제조된 적은 없으며, 더군다나 열간인발한 후 소준 혹은 소입, 소려 열처리한 강관을 제조한 실적은 전혀 없는 것이다.

이에 본 발명의 목적은 C함량을 0.06% 이하로 감소시켜 펠라이트조직을 최대한 감소시키고, Cu와 Ni을 0.5% 이하, 그리고 Cr을 1.0% 이하로 소량 첨가시켜 용접부와 모재의 내부식성을 증가시킴과 동시에, 세경강관을 제조하기 위하여 열간인발한 다음 소준 혹은 소입, 소려 열처리를 실시하여 내부식성 및 가공성을 최대한 증대시킨 전봉강관의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일견지에 의하면, 중량%로 C 0.02-0.06%, Si 0.50 이하, Mn 1.00%이하, P 0.04% 이하, S 0.005% 이하, Cu 0.10-0.50%, Ni 0.10-0.50%, Cr 1.0% 이하를 함유한 강괴를 제조하여 열간압연하여 강관재로 제조한 다음 전기저항용접을 한 후 900-1100℃의 온도범위로 다시 가열한 후 열간인발하여 공냉한 다음 800-1100℃에서 소준열처리하는 내부식성이 우수한 전봉강관의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 다른 견지에 의하면, 중량%로, C 0.02-0.06%, Si 0.50 이하, Mn 1.00%이며, P 0.04% 이하, S 0.005% 이하, Cu 0.10-0.50%, Ni 0.10-0.50%, Cr 1.0% 이하를 함유한 강괴를 제조하여 열간압연하여 강관재로 제조한 다음 전기 저항용접을 한 후 900-1100℃의 온도범위로 다시 가열하여 열간인발하여 공냉한 다음 800-1100℃로 가열한 후 수냉한 다음 450-650℃의 온도범위에서 소려열처리하는 내부식성이 우수한 전봉강관의 제조방법이 제공된다.

즉, 본 발명에 의한 방법은 열간압출에 의해서 내부식성이 우수한 전봉강관을 제조하기 위해서 점부식 및 전체부식성에 해로운 펄라이트조직을 줄이기위해서 C을 0.02-0.06%로 감소시키고, Si 0.50% 이하, Mn 1.00% 이하, P 0.04% 이하, S 0.005% 이하로 하여 제관시 용접성을 증가시키고 동시에 내부식성에 해로운 원소들을 최대한 감소시키고, 기지조직의 강도와 내부식성을 향상시키기 위해서 Cu 0.10-0.50%, Ni 0.10-0.50%, Cr 1.0% 이하를 함유한 강괴를 제조하여 통상의 방법으로 열간압연하여 강관재로 제조한 다음 전기저항용접을 한 후, 900-1100℃의 온도범위를 다시 가열하여 열간인발한 다음 800-1100℃로 가열항 소준열처리하거나, 혹은 수냉(소압)후 450-65.℃의 온도범위에서 소려열처리하는, 내부식성이 우수한 전봉강관 제조방법이다.

이하, 본 발명에 이용되는 강의 화학적 조성에 대하여 설명한다.

C은 강관의 용접부의 구상부식성을 촉진시키는 원소이며 C 함량의 증가는 펄라이트량의 증가를 가져와 내부식성을 감소시키고 용접부와 모재의 경도 및 조직의 차이를 크게하는 원인으로 작용하기 때문에 0.06% 이하가 바람직하나, 0.02% 이하에서는 펄라이트량의 감소효과가 전혀 없을 뿐만아니라 실제 생산시에 탈탄하는 비용이 많이 들고 제련시간이 길어져서 제조원가가 상승하여 바람직하지 못하기 때문에 0.02% 이상으로 한정하였다.

Si은 강중에서 탈산작용하며 내부식성을 향상시키지만 0.50% 이상 첨가되면 강중에서 비금속개재물로 작용되어 용접성과 아연도금부착성을 해치므로 0.50% 이하로 한정하였다.

Mn은 강중에서 탈산작용을 하고 용접성, 열간가공성 및 강도를 향상시키는 유효한 원소이지만 1.00% 이상 첨가시에는 MnS와 같은 비금속개재물을 형성하여 열간압연시에 길게 늘어나 내부식성을 저해하므로 1.00% 이하로 한정하였다.

P는 다량으로 존재하면 입계에 편석하여 용접부에 균열을 일으키기 때문에 적을수록 좋으며, 0.04%를 넘으면 용접성을 해치기 때문에 상한치를 0.04%로 한정되는 것이 바람직하다.

S는 내부식성이 매우 해로운 원소이므로 함량이 작을수록 효과가 있지만 완전히 제거하는 것을 불가능하며 0.005%를 초과하면 MnS등의 비금속개재물이 강종에 다량으로 존재하여 용접부의 내구상부식성을 저하시키므로 그 상한을 0.005%로 한다.

Cu는 용접부 및 모재부에 있어서 내부식성을 향상시키는 원소로써, 0.10% 미만에서는 내부식성의 개선 효과가 적기때문에 하한치를 0.10%로 한정하며, Cu 함유량이 0.50%를 초과하면 열간압연시 표면결함이 쉽게 발생되고 제관시 용접성을 해치기 때문에 상한치를 0.50%로 한정하였다.

Ni은 강중에서 Cu 첨가로 인한 강판의 고온균열을 억제시켜 주는 효과가 있으며 열간압연후 용접부와 모재부에 강도 및 경도를 크게 상승시키지 않고 내부식성 및 저온인성을 크게 향상시키기는 원소이나 0.10% 이하에서는 그 효과가 없기 때문에 하한치를 0.10%로 하였다. 0.50% 이상의 첨가는 부식분위기중에서 내수 소유기균열감수성을 증가시킬 뿐만아니라 고가이기 때문에 경제적인 측면에서도 0.50% 이하로 규제하는 것이 바람직하다.

Cr은 용접부와 모재부의 내부식성 및 강도를 상승시키기는 원소이며 1.0%까지의 첨가에서는 내부식성 및 강도는 지속적으로 상승하지만 1.0% 이상에서는 효과가 완만하기 때문에 경제적인 측면에서 1.0% 이하로 한정하였다.

상기와 같은 화학조성을 가진 발명강에 직경이 가는 전봉강관을 제조하기 위해서 900-1100℃의 온도범위에서 열간인발을 하게되는데, 열간인발시에 발생한 압연방향으로 길게 늘어나거나 조대한 페라이트 조직때문에 내부식성이 열간인발전의 상태보다 열화된다. 본 발명에서는 압연방향으로 길게 늘어난 페라이트조직을 미세화시키고 균일화시키기 위해서 900-1100℃의 범위로 가열한 후에 소준(공냉)시키거나, 혹은 소입(수냉)후 450-650℃의 범위로 소려열처리한다.

열간인발온도가 900℃ 이하에서는 완전한 오스테나이트조직이 아닌 페라이트조직이 소량 나타나 열간인발시에 길게 늘어난 페라이트조직이 쉽게 발생되어 내부식성과 열간가공성을 해치며 열간인발온도가 1100℃ 이상에서는 조대한 페라이트 조직을 얻게 되어 내부식성과 기계적 성질이 열화하게 된다. 그래서 열간인발 온도범위를 900-1100℃로 한정하였다.

본 발명에서는 열간인발후에 열처리하는 방법으로 2가지를 제시하였는데, 소준(normalizing)열처리하는 방법과 소입(Quenching), 소려(Tempering)열처리하는 방법이다. 첫번째 방법으로 소준열처리를 실시함으로써 불균일하고 조대한 조직을 균일하고 미세한 조직으로 만들어 내부식성을 더욱 향상시킬수가 있으나 800℃ 이하에서는 조직전체가 재결정이 되지않아 효과를 볼수 없으며, 1100℃ 이상에서는 오스테나이트결정립의 조대화현상을 가져와 내부식성이 떨어지며 또한 실제조업시 고온으로 인한 표면산화가 문제가 된다. 그래서 본 발명에서는 소준열처리의 온도범위를 800-1100℃로 한정하였다.

두번째 방법으로 소입열처리를 실시함으로써 오스테나이트조직을 마르텐사이트 조직으로 만들고 다시 소려열처리를 함으로써 치밀한 조직인 탬퍼드 마르텐사이트조직으로 만들어 내부식성, 강도 및 저온인성을 최대한 상승시키는 방법이다. 소입온도가 800℃ 이하에서는 페라이트조직이 나타나 소입후 마르텐사이트조직으로 충분히 경화되지 않으며, 1100℃ 이상에서는 조대한 조직과 고온 표면산화가 문제가 되기때문에 소입 열처리 온도범위를 800-1100℃로 한정하였다. 소려온도가 450℃ 이하에서는 소입조직이 충분히 연화되지 않으며 650℃ 이상에서는 조대한 페라이트조직이 나타나 용접부 및 모재부의 조직전체가 연화되어 내부식성과 강도가 심하게 열화된다. 그래서 소려열처리 온도범위를 450-650℃로 한정하였다.

열처리시간은 열처리온도에 비해서 내부식성에 민감하게 영향을 미칠 뿐만아니라 실제 공업적으로 생산시에 강관을 열처리한 후에 대량으로 적치해두는 경우가 많아서 열처리시간을 제한하기가 어려우므로 본 발명에서는 열처리시간에 대해서는 한정하지 않았다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명한다.

[실시예 1]

진공유도용해로에 의해서 하기 표 1에 나타난 화학성분으로 된 강종들을 단중이 25kg이 되게 용해하여 강괴를 제조하였다. 이 강괴를 1250℃에서 2시간동안 가열한 다음 100mmt의 강괴를 2차례로 나누어 열간압연하여 3.3mmt로 하여 전봉강관용 소재로 제작하였다. 이때 열간압연개시온도는 1150℃로 하였으며 5패스로 압연한 후 마무리온도를 870℃로하고 600℃까지 공냉한 다음, 이 온도에서 1시간동안 항온유지한 후 공냉처리하였다.

[표 1]

계속하여, 전기저항용접에 의해서 외경이 60.5mmø 두께가 3.3mmt의 전봉강관으로 제조한 후 850-1150℃의 온도범위에서 열간인발을 하여 외경이 21.7mmø, 두께가 2.5mmt가 되도록 하였다. 이때 최적의 열간인발온도의 범위를 구하기 위하여 850-1150℃에서 열간인발한 후 950℃에서 소준열처리를 하였다. 내 부식성을 최대한 상승시키기 위한 소준열처리의 온도범위를 설정하기 위해서 950℃에서 열간인발후 750-1150℃에서 5분간 소준열처리한 후 공냉하였다. 열간인발 전후 및 소준열처리 전후의 전봉강관에 대하여 부식성 시험을 행하였다. 이때 부식성분위기는 3.5% NaCl 수용액으로 하고 용액온도는 50℃로, 유동속도는 2m/sec로 일정하게 하고 강관의 길이가 20mm 되게 절단하여 6개월동안 침지한 후 그 결과를 부식속도로 표기하여 하기 표 2에 나타내었다.

[표 2]

표 2에서 보는 바와같이 전봉강관을 열간인발을 하면 내부식속도가 현저히 저하하게 되는데 발명강의 경우에 평균 40%나 내부식속도가 저하됨을 알 수 있다. 소준열처리를 한 경우에는 본 발명강은 비교강에 비해서 부식속도가 평균 35%에 머물고 있으며, 열간인발온도 950℃, 1050℃에서의 내부식성은 850℃ 및 1150℃에서의 내부식성에 비해 평균 24%나 낮은 부식속도를 나타냄을 알 수 있다. 한편, 소준열처리온도는 850-1050℃에서 우수한 내부식성을 나타내고 있으며, 750℃ 및 1150℃ 온도에 비해서 내부식성이 평균 30%나 증가함을 알 수 있는 것이다.

[실시예 2]

실시예 1과 같이 제조하여 열간인발한 시편에 대하여 최적의 소입열처리온도를 구하기 위해서 오스테나이트화 시간을 5분으로 하고 소입온도를 850-1150℃ 범위로 변화시켰으며 계속하여 소려온도를 650℃로 하고 소려시간을 7분으로 열처리한 시편에 대하여 부식속도를 구하였으며 최적의 소려열처리온도를 구하기 위해서 소입온도를 950℃로 하여 수냉하였으며 소려온도를 350-750℃로 변화시켜 7분간 유지후 공냉시켰다.

상기 방법으로 열처리한 전봉강관의 부식성시험을 실시예 1과 같은 방법으로 행한 후 부식속도를 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.

[표 3]

표 3 에서 보는 바와같이 소입, 소려열처리를 한 경우에는 본 발명강은 비교강에 비해서 부식속도가 평균 33%에 머물고 있다. 소입열처리온도 950℃, 1050℃에서의 내부식성은 850℃ 및 1150℃시에서의 경우보다 평균 24%나 낮은 부식속도를 나타내고 있다. 소려열처리온도는 450-650℃에서 우수한 내부식성을 나타냄을 알 수 있다.

상술한 바와같이 본 발명은 Cu, Ni, Cr으로 기지조직을 강화시키고 C을 0.02-0.06%로 낮춘 내부식성 전봉강관을 900-1100℃에서 열간인발을 함으로써 압연방향으로 길게 늘어난 페라이트조직 때문에 내부식성이 열화하게 되는데, 내부식성을 최대한 향상시키기 위해서 전봉강관을 소준열처리 혹은 소입, 소려열처리함으로써 길게 늘어난 페라이트 조직을 미세하고 균일하게 만들어서 매우 우수한 내부식성을 갖는 전봉강관으로 제조할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 중량%로, C : 0.02-0.06%, Si : 0.50% 이하, Mn : 1.00% 이하, P : 0.04% 이하, S : 0.005% 이하, Cu : 0.10-0.50%, Ni : 0.10-0.50%, Cr : 1.0% 이하를 함유한 강괴를 제조하여 열간압연하여 강관재로 제조한 다음 전기저항용접을 한 후 900-1100℃의 온도범위로 다시 가열한 후 열간인발하여 공냉한 다음 800-1100℃에서 소준열처리하는 것을 특징으로 하는 내부식성이 우수한 전봉강관의 제조방법.
2. 중량%로, C : 0.02-0.06%, Si : 0.50% 이하, Mn : 1.00%이하, P : 0.04% 이하, S : 0.005% 이하, Cu : 0.10-0.50%, Ni : 0.10-0.50%, Cr : 1.0% 이하를 함유한 강괴를 제조하여 열간압연하여 강관재로 제조한 다음 전기저항용접을 한 후 900-1100℃의 온도범위로 다시 가열하여 열간인발한 다음 800-1100℃로 가열한 후 수냉한 다음 450-650℃의 온도범위에서 소려열처리하는 것을 특징으로 하는 내부식성이 우수한 전봉강관의 제조방법.