WO2022102183A1 - 二重管および溶接継手 - Google Patents

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弘征 平田
満 吉澤
克樹 田中
孝裕 小薄
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日本製鉄株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a double pipe and a welded joint.
  • the outer surface of the boilers for thermal power generation, waste incineration power generation boilers, and heater pipes for biomass power generation boilers are exposed to harsh environments such as corrosion due to molten salt and wear due to unburned materials at high temperatures.
  • the heat exchanger tube used in the synthetic gas cooler of an integrated coal gasification combined cycle plant is exposed to a high temperature corrosion environment on the inner surface of the tube.
  • the double pipe can be provided with excellent corrosion resistance and wear resistance by selecting appropriate materials for the outer pipe and inner pipe. Therefore, various double tubes in which various materials are combined have been proposed for the above-mentioned uses, energy transport, storage equipment, and the like (for example, Patent Documents 1 to 9).
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned current situation, and is a double pipe and a welded joint using the same, in which cracks generated in the weld metal during butt welding of the pipe are prevented and a sound welded joint can be stably obtained.
  • the purpose is to provide.
  • the gist of the present invention is the following double pipe and welded joint.
  • the chemical composition of the first tube is mass%.
  • the chemical composition of the second tube is mass%.
  • Si ave Mean value (mass%) of Si content in the first and second pipes
  • P ave Mean value (mass%) of P content in the first and second pipes
  • S- ave Mean value (mass%) of S content in the first and second pipes
  • Sn ave Mean value (mass%) of Sn content in the first tube and the second tube
  • the chemical composition of the first tube is, instead of a part of Fe, by mass%.
  • Cr 9.50% or less
  • Total of Mo and / or W 4.00% or less
  • Total of one or more selected from V, Nb, Ti and Ta 1.00% or less
  • B 0.0200% or less
  • Total of Ca and / or Mg 0.0100% or less
  • REM 0.0500% or less, Containing at least one selected from the group consisting of The double pipe according to (1) above.
  • the chemical composition of the second tube is, instead of a part of Fe, by mass%.
  • the present inventors have a low alloy steel containing 0.0005 to 0.0400% and 0.0005 to 0.0300% Sn, respectively, and a high alloy steel for the purpose of improving corrosion resistance.
  • a detailed investigation was conducted on cracks generated in the weld metal when butt welding was performed on a double pipe combined with alloy steel using a Ni-based alloy welding material. As a result, the following findings were clarified.
  • (C) Si, P, S and Sn are distributed between the liquid phase and the solid phase (austenite phase) during solidification of the weld metal, and are concentrated at the columnar crystal boundary which is the association between the solid phases. Since all of these elements are elements that lower the solidus temperature, it is considered that the liquid phase remained at the columnar crystal boundary until the end of solidification and opened due to the shrinkage stress during solidification.
  • (F) S is a surface active element and has an action of strengthening inward convection in the molten pool during welding. Therefore, the heat from the arc can be easily transported in the depth direction, and the melting depth is deepened. Further, Sn has the effect of evaporating from the surface of the molten pool during welding, forming an energization path for the arc, increasing the current density of the arc, and similarly increasing the penetration depth.
  • the double pipe has a structure in which the outer pipe and the inner pipe are metallically coupled, and is sometimes referred to as a “clad pipe”.
  • the double pipe according to the present invention includes a first pipe and a second pipe.
  • the first pipe may be used for the outer pipe and the second pipe may be used for the inner pipe, or the second pipe may be used for the outer pipe and the first pipe may be used for the inner pipe, depending on the intended use.
  • the double pipe of the present invention is a seamless steel pipe (sometimes referred to as "seamless steel pipe”).
  • the dimensions of the double pipe are not particularly limited, but the outer diameter is 25.4 to 114.3 mm and the thickness is 2.0 to 15.0 mm, and the second pipe made of high alloy steel described below. It is preferable that the ratio of the above to the total thickness of the pipe is 0.10 to 0.50.
  • the first pipe is made of low alloy steel and the second pipe is made of high alloy steel.
  • the chemical composition of the first tube and the second tube will be described in detail.
  • C More than 0.060% and 0.400% or less C dissolves in a substrate or precipitates as carbide during use at high temperature, and contributes to ensuring strength at room temperature and high temperature. In order to obtain this effect, an amount of C exceeding 0.060% is contained. However, if it is contained in an excessive amount, the heat-affected zone will be hardened during butt welding, and the sensitivity to low temperature cracking will be increased. Therefore, the C content is set to 0.400% or less.
  • the C content is preferably more than 0.100%, more preferably 0.110% or more.
  • the C content is preferably 0.380% or less, more preferably 0.350% or less.
  • Si 0.01-1.00%
  • Si is an element that has a deoxidizing effect and is effective in improving corrosion resistance and oxidation resistance at high temperatures.
  • the Si content is 0.01% or more.
  • the Si content is preferably 0.03% or more, more preferably 0.05% or more.
  • the Si content is preferably 0.90% or less, more preferably 0.80% or less.
  • Mn 0.01 to 1.20%
  • Mn has a deoxidizing action like Si, and also enhances hardenability and contributes to improvement of strength.
  • the Mn content is 0.01% or more.
  • the Mn content is set to 1.20% or less.
  • the Mn content is preferably 0.03% or more, more preferably 0.05% or more.
  • the Mn content is preferably 1.10% or less, more preferably 1.00% or less.
  • P 0.0350% or less
  • P is mixed in the weld metal during welding and enhances the susceptibility to solidification and cracking. Therefore, the P content is 0.0350% or less. Furthermore, it is necessary to satisfy the relationship with the contents of Si, S and Sn described later.
  • the P content is preferably 0.0330% or less, more preferably 0.0300% or less. It is not necessary to set a lower limit for the P content, and it may be 0 (zero), but an extreme reduction causes an increase in steelmaking cost. In addition, P has the effect of increasing the strength to no small extent. When this effect is desired, the P content is preferably 0.0015% or more, and more preferably 0.0030% or more.
  • S 0.0150% or less S, like P, is mixed in the weld metal during welding and significantly increases the susceptibility to solidification and cracking. Therefore, the content of S is set to 0.0150% or less. Furthermore, it is necessary to satisfy the relationship with the contents of Si, P and Sn described later.
  • the S content is preferably 0.0130% or less, more preferably 0.0100% or less. It is not necessary to set a lower limit for the S content, and it may be 0 (zero), but if it is extremely reduced, the penetration depth becomes small at the time of welding, and fusion failure is likely to occur. Therefore, the S content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0002% or more, while satisfying the relationship with Sn described later.
  • Sn 0.0005 to 0.0400%
  • Sn has the effect of thickening under the scale of the surface of the steel and improving the corrosion resistance. In addition, it is mixed in the weld metal during welding to increase the penetration depth and suppress the occurrence of fusion defects. In order to obtain this effect, it is necessary to set the Sn content to 0.0005% or more and to satisfy the relationship with the S content described later. On the other hand, if it is contained in an excessive amount, the sensitivity to solidification cracking is increased during welding. Therefore, it is necessary to set the Sn content to 0.0400% or less and to satisfy the relationship with the Si, P and Sn contents described later.
  • the Sn content is preferably 0.0008% or more, and more preferably 0.0010% or more.
  • the Sn content is preferably 0.0380% or less, more preferably 0.0350% or less.
  • Al 0.040% or less Al is contained for deoxidation. However, excessive content causes a decrease in toughness. Therefore, the Al content is 0.040% or less.
  • the Al content is preferably 0.035% or less, more preferably 0.030% or less. It is not necessary to set a lower limit for the Al content, and it may be 0 (zero). However, if it is extremely reduced, the deoxidizing effect cannot be sufficiently obtained, the cleanliness of the steel is lowered, and the manufacturing cost is reduced. Invites an increase in. Therefore, the Al content is preferably 0.001% or more, and more preferably 0.002% or more.
  • N 0.050% or less N, if contained in excess, causes a decrease in toughness. Therefore, the N content is set to 0.050% or less.
  • the N content is preferably 0.045% or less, more preferably 0.040% or less. It is not necessary to set a lower limit for the N content, and it may be 0 (zero), but an extreme reduction causes an increase in steelmaking cost.
  • N has the effect of forming a nitride and increasing the strength to no small extent. When this effect is desired, the N content is preferably 0.001% or more, and more preferably 0.003% or more.
  • the O content is 0.030% or less.
  • the O content is preferably 0.025% or less, more preferably 0.020% or less. It is not necessary to set a lower limit for the O content, and it may be 0 (zero), but an extreme reduction causes an increase in steelmaking cost. Therefore, the O content is preferably 0.001% or more, and more preferably 0.003% or more.
  • the balance is Fe and impurities.
  • impurities refer to those mixed by various factors in the manufacturing process, including raw materials such as ore or scrap, when steel materials are industrially manufactured.
  • the chemical composition of the first tube may contain one or more selected from the following groups instead of a part of Fe. The reason is described below.
  • Cr 9.50% or less Cr is effective in improving corrosion resistance and strength at high temperatures, and may be contained as necessary. However, if it is contained in an excessive amount, the toughness is lowered. Therefore, when it is contained, the Cr content is 9.50% or less.
  • the Cr content is preferably 9.40% or less, more preferably 9.20% or less. If the above effect is to be surely obtained, the Cr content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more.
  • Total of one or more selected from Cu, Ni and Co 1.00% or less Cu, Ni and Co are all effective in improving hardenability and strength, and are therefore contained as necessary. May be good. However, since all of them are expensive elements, when they are contained, the total content of one or more selected from these elements is set to 1.00% or less. The total content is preferably 0.90% or less, more preferably 0.80% or less. If the above effect is to be surely obtained, the total content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more.
  • Total of Mo and / or W 4.00% or less Since both Mo and W are solid-solved in the substrate and contribute to the improvement of high-temperature strength, they may be contained as necessary. However, if it is contained in excess, coarse intermetallic compounds and / or carbides are generated during use at high temperature, resulting in a decrease in toughness. Therefore, when it is contained, the total content of Mo and / or W is 4. It shall be 00% or less. The total content is preferably 3.80% or less, more preferably 3.50% or less. If the above effect is to be surely obtained, the total content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more.
  • Total of one or more selected from V, Nb, Ti and Ta 1.00% or less V, Nb, Ti and Ta all form fine carbonitrides during use at high temperatures and have high temperature strength. It may be contained as needed in order to contribute to the improvement of the above. However, if it is contained in an excessive amount, a large amount of coarse carbonitride is generated, which causes a decrease in toughness. Therefore, when it is contained, the total content of one or more selected from these elements is 1.00% or less. do. The total content is preferably 0.90% or less, more preferably 0.80% or less. If the above effect is to be surely obtained, the total content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more.
  • B 0.0200% or less B may be contained as necessary because it enhances hardenability and contributes to improvement in strength. However, if it is excessively contained, it is mixed in the weld metal at the time of welding and the sensitivity to solidification cracking is increased. Therefore, when it is contained, the B content is 0.0200% or less.
  • the B content is preferably 0.0180% or less, more preferably 0.0150% or less. If the above effect is to be surely obtained, the B content is preferably 0.0005% or more, more preferably 0.0010% or more.
  • Total of Ca and / or Mg may be contained as necessary in order to improve hot workability. However, if it is contained in an excessive amount, the cleanliness is significantly deteriorated and the hot workability is deteriorated. Therefore, when the content is excessive, the total content of Ca and / or Mg is set to 0.0100% or less.
  • the total content is preferably 0.0080% or less, more preferably 0.0060% or less. If the above effect is to be surely obtained, the total content is preferably 0.0005% or more, more preferably 0.0010% or more.
  • REM 0.0500% or less REM, like Ca and Mg, may be contained as necessary in order to improve hot workability. However, if it is contained in an excessive amount, the cleanliness is remarkably lowered and the hot workability is impaired. Therefore, when it is contained, the REM content is 0.0500% or less.
  • the REM content is preferably 0.0400% or less, more preferably 0.0300% or less. If the above effect is to be surely obtained, the REM content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0010% or more.
  • REM is a general term for a total of 17 elements of Sc, Y and lanthanoids, and the REM content refers to the total content of one or more of the REM elements.
  • REM is generally contained in misch metal. Therefore, for example, mischmetal may be added to the alloy so that the REM content is within the above range.
  • C 0.003 to 0.100% C stabilizes the austenite structure and contributes to ensuring high-temperature strength. In order to obtain this effect, the C content is set to 0.003% or more. However, if it is contained in an excessive amount, carbides are generated during welding or use at a high temperature, resulting in a decrease in corrosion resistance. Therefore, the C content is set to 0.100% or less.
  • the C content is preferably 0.005% or more, and more preferably 0.008% or more.
  • the C content is preferably 0.090% or less, more preferably 0.080% or less.
  • Si 0.01 to 1.50%
  • Si is an element that has a deoxidizing effect and is effective in improving corrosion resistance and oxidation resistance at high temperatures.
  • the Si content is 0.01% or more.
  • the Si content is preferably 0.03% or more, more preferably 0.05% or more.
  • the Si content is preferably 1.30% or less, more preferably 1.00% or less.
  • Mn 0.01-2.20%
  • Mn has a deoxidizing action, enhances the stability of the austenite structure, and contributes to ensuring high-temperature strength.
  • the Mn content is 0.01% or more.
  • the Mn content is 2.20% or less.
  • the Mn content is preferably 0.03% or more, more preferably 0.05% or more.
  • the Mn content is preferably 2.00% or less, more preferably 1.80% or less.
  • P 0.0400% or less
  • P is mixed in the weld metal during welding and enhances the susceptibility to solidification and cracking. Therefore, the P content is 0.0400% or less. Furthermore, it is necessary to satisfy the relationship with the contents of Si, S and Sn described later.
  • the P content is preferably 0.0380% or less, more preferably 0.0350% or less. It is not necessary to set a lower limit for the P content, and it may be 0 (zero), but an extreme reduction causes an increase in steelmaking cost.
  • P has the effect of increasing the strength to no small extent. When this effect is desired, the P content is preferably 0.0030% or more, and more preferably 0.0050% or more.
  • S 0.0100% or less S, like P, is mixed in the weld metal during welding and significantly increases the susceptibility to solidification and cracking. In addition, the sensitivity to liquefaction cracking in the weld-affected portion is increased. Therefore, the content of S is set to 0.0100% or less. Furthermore, it is necessary to satisfy the relationship with the contents of Si, P and Sn described later.
  • the S content is preferably 0.0090% or less, more preferably 0.0080% or less. It is not necessary to set a lower limit for the S content, and it may be 0 (zero), but if it is extremely reduced, the penetration depth becomes small at the time of welding, and fusion failure is likely to occur. Therefore, the S content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0002% or more, while satisfying the relationship with Sn described later.
  • Sn 0.0005 to 0.0300% Sn has the effect of improving corrosion resistance. In addition, it is mixed in the weld metal during welding to increase the penetration depth and suppress the occurrence of fusion defects. In order to obtain this effect, it is necessary to set the Sn content to 0.0005% or more and to satisfy the relationship with the S content described later. On the other hand, when it is contained in an excessive amount, the sensitivity to solidification cracking is increased during welding, and the sensitivity to liquefaction cracking of the welding affected portion is increased. Therefore, it is necessary to set the Sn content to 0.0300% or less and to satisfy the relationship with the Si, P and Sn contents described later.
  • the Sn content is preferably 0.0008% or more, and more preferably 0.0010% or more.
  • the Sn content is preferably 0.0280% or less, more preferably 0.0250% or less.
  • Ni 7.0-52.0% Ni stabilizes the austenite structure and contributes to high temperature strength. In addition, it enhances corrosion resistance in the presence of chloride ions. In order to obtain this effect, the Ni content is set to 7.0% or more. However, since Ni is an expensive element, if it is contained in an excessive amount, the cost will increase. Therefore, the Ni content is set to 52.0% or less. The Ni content is preferably 7.2% or more, more preferably 7.5% or more. The Ni content is preferably 48.0% or less, more preferably 45.0% or less.
  • Cr 15.0 to 27.0% Cr contributes to the improvement of oxidation resistance and corrosion resistance at high temperatures.
  • the Cr content is set to 15.0% or more.
  • the Cr content is preferably 15.2% or more, more preferably 15.5% or more.
  • the Cr content is preferably 26.8% or less, more preferably 26.5% or less.
  • Al 0.001 to 0.600%
  • Al is contained for deoxidation. Further, it binds to Ni during use at high temperature and precipitates as an intermetallic compound, which contributes to the improvement of high temperature strength.
  • the Al content is 0.001% or more. However, excessive content causes a decrease in toughness. Therefore, the Al content is set to 0.600% or less.
  • the Al content is preferably 0.002% or more, more preferably 0.003% or more.
  • the Al content is preferably 0.550% or less, more preferably 0.500% or less.
  • N 0.001 to 0.150% N stabilizes the austenite phase and contributes to the improvement of high temperature strength.
  • the N content is 0.001% or more.
  • the N content is set to 0.150% or less.
  • the N content is preferably 0.002% or more, more preferably 0.003% or more.
  • the N content is preferably 0.130% or less, more preferably 0.100% or less.
  • the O content is 0.030% or less.
  • the O content is preferably 0.025% or less, more preferably 0.020% or less. It is not necessary to set a lower limit for the O content, and it may be 0 (zero), but an extreme reduction causes an increase in steelmaking cost. Therefore, the O content is preferably 0.001% or more, and more preferably 0.003% or more.
  • the balance is Fe and impurities.
  • impurities refer to those mixed by various factors in the manufacturing process, including raw materials such as ore or scrap, when steel materials are industrially manufactured.
  • the chemical composition of the second tube may contain one or more selected from the following groups instead of a part of Fe. The reason is described below.
  • Total of Cu and / or Co 6.00% or less Total of Mo and / or W: 8.00% or less Total of one or more selected from V, Nb, Ti and Ta: 2.00% or less
  • B 0.0200% or less Total of Ca and / or Mg: 0.0100% or less
  • REM 0.0500% or less
  • Total of Cu and / or Co 6.00% or less Since both Cu and Co are effective in improving the stability of the austenite structure and improving the high temperature strength, they may be contained as necessary. However, all of them are expensive elements, and if they are contained in an excessive amount, the ductility is lowered. Therefore, when they are contained, the total content of Cu and / or Co is set to 6.00% or less. The total content is preferably 5.50% or less, more preferably 5.00% or less. If the above effect is to be surely obtained, the total content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more.
  • Total of Mo and / or W 8.00% or less Mo and W may be contained as necessary because they are solid-solved in the substrate and contribute to the improvement of high-temperature strength. However, excessive content impairs the stability of the austenite structure and produces coarse intermetallic compounds and / or carbides during use at high temperatures, leading to a decrease in toughness. Therefore, when it is contained, the total content of Mo and / or W is set to 8.00% or less.
  • the total content is preferably 7.50% or less, more preferably 7.00% or less. If the above effect is to be surely obtained, the total content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more.
  • V, Nb, Ti and Ta all form fine carbonitrides during use at high temperatures and have high temperature strength. It may be contained as needed in order to contribute to the improvement of the above. However, if it is contained in an excessive amount, a large amount of coarse carbonitride is generated, which causes a decrease in toughness. Therefore, when it is contained, the total content of one or more selected from these elements is 2.00% or less. do. The total content is preferably 1.90% or less, more preferably 1.80% or less. If the above effect is to be surely obtained, the total content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more.
  • B 0.0200% or less B may be contained as necessary because it dissolves in carbide during high-temperature use and is finely dispersed to contribute to the improvement of high-temperature strength. However, if it is excessively contained, it is mixed in the weld metal at the time of welding and the sensitivity to solidification cracking is increased. Therefore, when it is contained, the B content is 0.0200% or less.
  • the B content is preferably 0.0180% or less, more preferably 0.0150% or less. If the above effect is to be surely obtained, the B content is preferably 0.0005% or more, more preferably 0.0010% or more.
  • Total of Ca and / or Mg may be contained as necessary in order to improve hot workability. However, if it is contained in an excessive amount, the cleanliness is significantly deteriorated and the hot workability is deteriorated. Therefore, when the content is excessive, the total content of Ca and / or Mg is set to 0.0100% or less.
  • the total content is preferably 0.0080% or less, more preferably 0.0060% or less. If the above effect is to be surely obtained, the total content is preferably 0.0005% or more, more preferably 0.0010% or more.
  • REM 0.0500% or less REM, like Ca and Mg, may be contained as necessary in order to improve hot workability. However, if it is contained in an excessive amount, the cleanliness is remarkably lowered and the hot workability is impaired. Therefore, when it is contained, the REM content is 0.0500% or less.
  • the REM content is preferably 0.0400% or less, more preferably 0.0300% or less. If the above effect is to be surely obtained, the REM content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0010% or more.
  • REM is a general term for a total of 17 elements of Sc, Y and lanthanoids, and the REM content refers to the total content of one or more of the REM elements.
  • REM is generally contained in misch metal. Therefore, for example, mischmetal may be added to the alloy so that the REM content is within the above range.
  • the double tube according to the present invention is welded using a welding material made of austenitic stainless steel or a Ni alloy
  • the double tube (base material) is melted and the Si, P, S and Sn contained therein are contained. , Mixed into weld metal. All of these elements lower the solidus temperature and increase the solidification crack susceptibility of the weld metal. In particular, in the weld metal near the melting boundary, the mixing during welding is not sufficient, and the chemical composition of the weld metal is dominated by the influence of the base metal.
  • the weld metal has an austenite single-phase solidification structure near the boundary between the inner and outer pipes, solidification cracks are likely to occur due to the influence of these elements.
  • the lvalue of the following equation (i) is preferably 1.0500 or less, and more preferably 1.0000 or less.
  • the meaning of each symbol in the above formula is as follows.
  • Si ave Mean value (mass%) of Si content in the first and second pipes
  • P ave Mean value (mass%) of P content in the first and second pipes
  • S- ave Mean value (mass%) of S content in the first and second pipes
  • Sn ave Mean value (mass%) of Sn content in the first tube and the second tube
  • the double pipe melts during welding, and the contained S and Sn are mixed with the weld metal. While these elements increase the susceptibility to welding cracks, if they are reduced too much, the penetration depth during welding becomes small, and penetration defects are likely to occur.
  • the relational expression considering the degree of influence of each element is managed within a predetermined range for the average amount of S and Sn contents in the first pipe and the second pipe. There is a need.
  • the rvalue of the following equation (ii) is preferably 0.0020 or more, and more preferably 0.0025 or more. 0.0015 ⁇ 4 ⁇ S -ave + Sn -ave ... (ii)
  • S- ave Mean value (mass%) of S content in the first and second pipes
  • Sn ave Mean value (mass%) of Sn content in the first tube and the second tube
  • the welded joint according to the present invention includes the above-mentioned double pipe. That is, a plurality of double pipes are welded and joined. When assembling a double pipe by butt welding, an appropriate welding material may be selected according to the intended use.
  • the high alloy steel is generally used. Is welded using a welding material for austenite stainless steel or Ni-based alloy, then welded using a pure Ni welding material near the boundary, and the remaining low alloy steel part is for carbon steel. If the welding material of is used, a welded joint having the required performance can be obtained. Further, when the materials constituting the outer pipe and the inner pipe are opposite, welding can be performed by the reverse method.
  • the welded joint according to the embodiment of the present invention is welded with either a welding material for austenitic stainless steel or a Ni-based alloy.
  • the welding material used and the weld metal to be formed preferably have the following chemical composition.
  • the chemical composition of the weld material and the weld metal is by mass%.
  • C 0.003 to 0.100%, Si: 0.01-1.50%, Mn: 0.01-2.50%, P: 0.0400% or less, S: 0.0100% or less, Sn: 0.0300% or less, Total of Cu and / or Co: 0 to 15.00%, Ni: 12.0-75.0%, Cr: 18.0% to 27.0%, Total of Mo and / or W: 0 to 10.00%, Total of one or more selected from V, Nb, Ti and Ta: 0-4.00%, B: 0-0.0200%, Total of Ca and / or Mg: 0-0.0100%, Al: 0.001 to 1.500%, N: 0.001 to 0.150%, O: 0.030% or less, Remaining: Fe and impurities, It is preferable to satisfy the following equations (iii) and (iv).
  • P w P content (mass%) of weld material or weld metal Sw : S content (mass%) of weld material or weld metal
  • Sn w Sn content (mass%) of weld material or weld metal
  • (F) Manufacturing method There is no particular limitation on the manufacturing method of the double pipe, but for example, the high alloy steel or low which constitutes the inner pipe is contained in the hollow billet of the low alloy steel or the high alloy steel which constitutes the outer pipe.
  • the material assembled by inserting the solid billet of alloy steel is subjected to so-called "hot pipe making” such as hot extrusion and roll rolling, and the outer pipe and inner pipe are integrated to make the pipe.
  • hot pipe making such as hot extrusion and roll rolling
  • the outer pipe and inner pipe are integrated to make the pipe.
  • a double pipe having the outer pipe as the first pipe and the inner pipe as the second pipe, or a double pipe having the outer pipe as the second pipe and the inner pipe as the first pipe can be obtained.
  • the billet is assembled in a vacuum or in an inert gas atmosphere in order to ensure the cleanliness of the mating surface.
  • the hot-made double pipe may be subjected to cold processing such as rolling or drawing, and further heat-treated to obtain a double pipe having a required shape.
  • the low alloy steels L1 to L7 and the high alloy steels H1 to H7 having the chemical compositions shown in Table 1 are combined, and the first pipe made of low alloy steel and the second pipe made of high alloy steel are formed by a hot pipe making method.
  • a double tube having a thickness of 6.5 mm and an outer diameter of 63 mm was prepared and used as a test tube.
  • the thickness of the outer pipe is 4.2 mm and the thickness of the inner pipe is 2.3 mm, that is, the thickness of the entire pipe of the second pipe.
  • the proportion of the tube was set to 0.35.
  • the thickness of the outer pipe is 1.6 mm and the thickness of the inner pipe is 4.9 mm, that is, the thickness of the entire pipe of the second pipe.
  • the proportion of the tube was set to 0.25.
  • the groove shown in FIG. 1 was machined on one end of the test material.
  • the groove was butted, and a solid rod having an outer diameter of 48 mm and a length of 250 mm, which was manufactured by machining from a commercially available steel plate equivalent to SM400B specified in JIS G 3106 (2008), was inserted into the steel pipe.
  • both ends were welded to AWS A5.11-2005 ENICrMo-3 using a specified shielded metal arc welding rod, and two restraint welding test pieces shown in FIG. 2 were prepared for each test number.
  • AWS A which has the chemical composition shown in Table 2 in the groove of the restraint welded test piece. 5.14-2009 Multilayer welding was performed with heat input of 8 to 12 J / cm by TIG welding using the filler wire specified for ERNiFeCr-1.
  • test pieces were cut out from the restraint welded test piece after multi-layer welding so that the cross section of the welded joint became the observation surface, and mirror-polished.
  • test piece After that, after the test piece was corroded, the presence or absence of defects was investigated in the cross section of the welded portion of a total of 8 cross sections (2 test pieces ⁇ 4 cross sections) for each test number using an optical microscope. Then, the test piece in which neither solidification cracking nor penetration failure was observed in all the cross sections was judged as "A”, and the test piece observed only in one cross section was judged as "B”, and it was observed in two or more cross sections. The test piece was regarded as "F” and was judged to be unacceptable.
  • Table 3 shows the evaluation results.
  • the chemical composition of the weld metal of the welded joint which does not satisfy the present invention, on average, satisfied the above-mentioned preferable chemical composition range, but was local to the weld metal near the melting boundary of the boundary between the outer pipe and the inner pipe. Since Eq. (I) or Eq. (Ii) was not satisfied in the region, it was determined that solidification cracking or poor penetration occurred.

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Abstract

第１管と第２管とを備える二重管であって、第１管の化学組成が、質量％で、C：0.060％超0.400％以下、Si：0.01～1.00％、Mn：0.01～1.20％、P：0.0350％以下、S：0.0150％以下、Sn：0.0005～0.0400％、Al：0.040％以下、N：0.050％以下、O：0.030％以下、残部：Feおよび不純物であり、第２管の化学組成が、質量％で、C：0.003～0.100％、Si：0.01～1.50％、Mn：0.01～2.20％、P：0.0400％以下、S：0.0100％以下、Sn：0.0005～0.0300％、Ni：7.0～52.0％、Cr：15.0～27.0％、Al：0.001～0.600％、N：0.001～0.150％、O：0.030％以下、残部：Feおよび不純物であり、［Siave+6×Pave+20×Save+2×Snave≦1.1000］および［0.0015≦4×Save+Snave］を満足する、二重管。

Description

二重管および溶接継手
　本発明は、二重管および溶接継手に関する。
　火力発電用ボイラ、ごみ焼却発電ボイラおよびバイオマス発電ボイラにおける加熱器管等は、高温下で溶融塩による腐食、および未燃焼物による摩耗等、管の外面が過酷な環境に晒される。一方、石炭ガス化複合発電プラントの合成ガス冷却器に使用される熱交換器管は、管の内面が高温腐食環境に晒される。
　二重管は、外管および内管に適切な材料を選定することで、優れた耐食性および耐摩耗性を付与することが可能である。そのため、上記の用途、またはエネルギー輸送、貯蔵機器等の用途として、様々な材料を組み合わせた二重管が種々提案されている（例えば、特許文献１～９）。
特開平４－２２１０３４号公報 特開平４－３２９８５２号公報 特開平５－１７８４１号公報 特開平６－３０６５１８号公報 特開平７－４１９１１号公報 特開平７－９０４９６号公報 特開平７－９０５４０号公報 特開平８－２３２０３１号公報 特開２０１３－１５９８４０号公報
　ところで、これら二重管を加熱器等の構造物に用いる場合、突合せ溶接して組み立てられる。二重管の外管または内管を構成する個々の材料の溶接時の課題および対策については、古くから検討がなされてきた。しかしながら、異なる材料を組み合わせた二重管の溶接についての検討は必ずしも十分ではない。
　特に、近年では施工効率を高める観点から、多層溶接時に内管部と外管部とで溶接材料を切り替えることをせず、全層をオーステナイト系ステンレス鋼用またはＮｉ基合金用の溶接材料を使用して溶接される場合がある。その際、内管と外管との境界付近の溶融線近傍の溶接金属内に割れが生じる場合があった。そのため、このような割れを防止することが強く求められている。なお、クラッド鋼板は同様に異なる材料を組み合わせて構成されることが知られているが、上記の課題は二重管の円周溶接時に顕著となる課題である。
　本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、管の突合せ溶接時に溶接金属に発生する割れを防止し、健全な溶接継手が安定して得られる二重管およびそれを用いた溶接継手を提供することを目的とする。
　本発明は、下記の二重管および溶接継手を要旨とする。
　（１）第１管と第２管とを備える二重管であって、
　前記第１管の化学組成が、質量％で、
　Ｃ：０．０６０％を超えて０．４００％以下、
　Ｓｉ：０．０１～１．００％、
　Ｍｎ：０．０１～１．２０％、
　Ｐ：０．０３５０％以下、
　Ｓ：０．０１５０％以下、
　Ｓｎ：０．０００５～０．０４００％、
　Ａｌ：０．０４０％以下、
　Ｎ：０．０５０％以下、
　Ｏ：０．０３０％以下、
　残部：Ｆｅおよび不純物であり、
　前記第２管の化学組成が、質量％で、
　Ｃ：０．００３～０．１００％、
　Ｓｉ：０．０１～１．５０％、
　Ｍｎ：０．０１～２．２０％、
　Ｐ：０．０４００％以下、
　Ｓ：０．０１００％以下、
　Ｓｎ：０．０００５～０．０３００％、
　Ｎｉ：７．０～５２．０％、
　Ｃｒ：１５．０～２７．０％、
　Ａｌ：０．００１～０．６００％、
　Ｎ：０．００１～０．１５０％、
　Ｏ：０．０３０％以下、
　残部：Ｆｅおよび不純物であり、
　下記（ｉ）および（ii）式を満足する、
　二重管。
　Ｓｉａｖｅ＋６×Ｐａｖｅ＋２０×Ｓａｖｅ＋２×Ｓｎａｖｅ≦１．１０００　　　・・・（ｉ）
　０．００１５≦４×Ｓａｖｅ＋Ｓｎａｖｅ　　　・・・（ii）
　但し、上記式中の各記号の意味は以下のとおりである。
　Ｓｉａｖｅ：第１管および第２管のＳｉ含有量の平均値（質量％）
　Ｐａｖｅ：第１管および第２管のＰ含有量の平均値（質量％）
　Ｓａｖｅ：第１管および第２管のＳ含有量の平均値（質量％）
　Ｓｎａｖｅ：第１管および第２管のＳｎ含有量の平均値（質量％）
　（２）前記第１管の化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、
　Ｃｒ：９．５０％以下、
　Ｃｕ、ＮｉおよびＣｏから選択される１種以上の合計：１．００％以下、
　Ｍｏおよび／またはＷの合計：４．００％以下、
　Ｖ、Ｎｂ、ＴｉおよびＴａから選択される１種以上の合計：１．００％以下、
　Ｂ：０．０２００％以下、
　Ｃａおよび／またはＭｇの合計：０．０１００％以下、
　ＲＥＭ：０．０５００％以下、
　からなる群から選択される１種以上を含有する、
　上記（１）に記載の二重管。
　（３）前記第２管の化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、
　Ｃｕおよび／またはＣｏの合計：６．００％以下、
　Ｍｏおよび／またはＷの合計：８．００％以下、
　Ｖ、Ｎｂ、ＴｉおよびＴａから選択される１種以上の合計：２．００％以下、
　Ｂ：０．０２００％以下、
　Ｃａおよび／またはＭｇの合計：０．０１００％以下、
　ＲＥＭ：０．０５００％以下、
　から選択される１種以上を含有する、
　上記（１）または（２）に記載の二重管。
　（４）上記（１）から（３）までのいずれか１項に記載の二重管を備える、溶接継手。
　本発明によれば、管の突合せ溶接時に溶接金属に発生する割れを防止し、健全な溶接継手が安定して得られる二重管を得ることができる。
実施例において開先加工を施した試験材の形状を示す概略断面図である。 拘束溶接試験体の形状を示す概略図である。
　本発明者らは、前記した課題を解決するために、耐食性向上を目的とし、０．０００５～０．０４００％および０．０００５～０．０３００％のＳｎを、それぞれ含有する低合金鋼と高合金鋼とを組み合わせた二重管に、Ｎｉ基合金溶接材料を使用して突合せ溶接した際、溶接金属に発生する割れについて詳細な調査を行った。その結果、以下に述べる知見が明らかになった。
　（ａ）溶接時に発生した割れは、内管と外管との境界付近の溶融線近傍の溶接金属内、すなわち、内管と外管とが、およそ同じ比率で溶融して混合し、特に母材（内管および外管）の成分の影響を受けやすい領域で発生していた。また、割れが発生した領域は、オーステナイト単相で凝固した組織を呈していた。
　（ｂ）そして、割れは、内管および外管のＳｉ、Ｐ、ＳおよびＳｎの含有量の増加とともに発生しやすくなった。さらに、割れは、溶融境界に近い溶接金属の柱状晶境界に発生し、そこには、Ｓｉ、Ｐ、ＳおよびＳｎの濃化が確認された。
　これらの結果から、割れは次の理由で発生すると考えられた。
　（ｃ）Ｓｉ、Ｐ、ＳおよびＳｎは、溶接金属の凝固時に液相と固相（オーステナイト相）との間で分配が生じ、固相同士の会合部である柱状晶境界に濃化する。これらの元素はいずれも固相線温度を低下させる元素であるため、凝固末期まで柱状晶境界に液相が残存し、凝固時の収縮応力により開口したものと考えられた。
　（ｄ）この割れを安定して防止するためには、外管および内管に含まれるＳｉ、Ｐ、ＳおよびＳｎの量の平均値を所定の関係を満足する範囲以下に管理する必要があることが判明した。これらの元素は低減するほど溶接金属の割れが発生しにくくなる。
　（ｅ）一方、これらの元素のうちＳおよびＳｎを極端に低減した場合、積層溶接時に溶け込み不良が発生しやすくなることが併せて明らかになった。
　（ｆ）Ｓは表面活性元素であり、溶接中に溶融池内の内向きの対流を強くする作用を有する。そのため、アークからの熱を深さ方向に輸送しやすくなり、溶け込み深さを深くする。また、Ｓｎは、溶接中の溶融池表面から蒸発し、アークの通電経路を形成してアークの電流密度を高め、同様に溶け込み深さを深くする効果を有する。
　（ｇ）そのため、ＳおよびＳｎの含有量が極端に低い場合には、上記の効果が十分に得られなくなり、積層溶接時に溶け込み不良が発生しやすくなったと考えられる。
　（ｈ）溶け込み不良を防止するためには、外管および内管のＳおよびＳｎの含有量の平均値を所定の関係を満足する範囲以上に管理する必要があることが分かった。
　本発明は、上記の知見に基づきなされたものである。以下、本発明の各要件について詳しく説明する。
　（Ａ）全体構成
　二重管とは、外管と内管とが冶金的に結合した構造を有するものであり、「クラッド管」と称されることもある。本発明に係る二重管は、第１管と第２管とを備える。本発明においては、用途に応じて、外管に第１管、内管に第２管を用いてもよいし、外管に第２管、内管に第１管を用いてもよい。
　そして、本発明の二重管は継目無鋼管（「シームレス鋼管」と称することもある。）である。また、二重管の寸法について、特に制限はないが、外径が２５．４～１１４．３ｍｍ、厚さが２．０～１５．０ｍｍであり、以下に述べる高合金鋼からなる第２管の管全体の厚さに占める割合が０．１０～０．５０であることが好ましい。
　以下に説明するように、第１管は低合金鋼からなり、第２管は高合金鋼からなる。第１管および第２管の化学組成について、それぞれ詳しく説明する。
　（Ｂ）第１管の化学組成
　各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「％」は、「質量％」を意味する。
　Ｃ：０．０６０％を超えて０．４００％以下
　Ｃは、基質に固溶して、または高温での使用中に炭化物として析出して、常温および高温での強度の確保に寄与する。この効果を得るため、０．０６０％を超える量のＣを含有させる。しかしながら、過剰に含有すると、突合せ溶接時に熱影響部の硬化を招き、低温割れ感受性を高める。そのため、Ｃ含有量は０．４００％以下とする。Ｃ含有量は０．１００％超であるのが好ましく、０．１１０％以上であるのがより好ましい。また、Ｃ含有量は０．３８０％以下であるのが好ましく、０．３５０％以下であるのがより好ましい。
　Ｓｉ：０．０１～１．００％
　Ｓｉは、脱酸作用を有するとともに、高温での耐食性および耐酸化性の向上に有効な元素である。この効果を得るため、Ｓｉ含有量は０．０１％以上とする。しかしながら、過剰に含有すると、溶接時に溶接金属中に混入し、凝固割れ感受性を高める。そのため、Ｓｉ含有量は１．００％以下とするとともに、後述のＰ、ＳおよびＳｎの含有量との関係を満足する必要がある。Ｓｉ含有量は０．０３％以上であるのが好ましく、０．０５％以上であるのがより好ましい。また、Ｓｉ含有量は０．９０％以下であるのが好ましく、０．８０％以下であるのがより好ましい。
　Ｍｎ：０．０１～１．２０％
　Ｍｎは、Ｓｉと同様に脱酸作用を有するとともに、焼入れ性を高めて強度の向上に寄与する。この効果を得るため、Ｍｎ含有量は０．０１％以上とする。しかしながら、過剰に含有すると、高温での使用中に脆化を招く。そのため、Ｍｎ含有量は１．２０％以下とする。Ｍｎ含有量は０．０３％以上であるのが好ましく、０．０５％以上であるのがより好ましい。また、Ｍｎ含有量は１．１０％以下であるのが好ましく、１．００％以下であるのがより好ましい。
　Ｐ：０．０３５０％以下
　Ｐは、溶接時に溶接金属中に混入し、凝固割れ感受性を高める。このため、Ｐ含有量は０．０３５０％以下とする。さらに、後述のＳｉ、ＳおよびＳｎの含有量との関係を満足する必要がある。Ｐ含有量は０．０３３０％以下であるのが好ましく、０．０３００％以下であるのがより好ましい。なお、Ｐ含有量には、特に下限は設ける必要はなく、０（ゼロ）でも構わないが、極端な低減は製鋼コストの増大を招く。加えて、Ｐは少なからず強度を高める効果を有する。この効果を得たい場合は、Ｐ含有量は０．００１５％以上とするのが好ましく、０．００３０％以上とするのがより好ましい。
　Ｓ：０．０１５０％以下
　ＳはＰと同様、溶接時に溶接金属中に混入し、凝固割れ感受性を著しく高める。このため、Ｓの含有量は０．０１５０％以下とする。さらに、後述のＳｉ、ＰおよびＳｎの含有量との関係を満足する必要がある。Ｓ含有量は０．０１３０％以下であるのが好ましく、０．０１００％以下であるのがより好ましい。なお、Ｓ含有量には、特に下限は設ける必要はなく、０（ゼロ）でも構わないが、極端に低減すると、溶接時に溶け込み深さが小さくなり、融合不良を発生しやすくなる。このため、Ｓ含有量は後述のＳｎとの関係を満足するとともに、０．０００１％以上とするのが好ましく、０．０００２％以上とするのがより好ましい。
　Ｓｎ：０．０００５～０．０４００％
　Ｓｎは、鋼の表面のスケール下に濃化し、耐食性を向上させる効果を有する。また、溶接時に溶接金属中に混入し、溶け込み深さを大きくして融合不良の発生を抑制する。この効果を得るため、Ｓｎ含有量は０．０００５％以上とするとともに、後述のＳ含有量との関係を満足する必要がある。一方、過剰に含有する場合、溶接時に凝固割れ感受性を高める。このため、Ｓｎ含有量は０．０４００％以下とするとともに、後述のＳｉ、ＰおよびＳｎの含有量との関係を満足する必要がある。Ｓｎ含有量は０．０００８％以上であるのが好ましく、０．００１０％以上であるのがより好ましい。また、Ｓｎ含有量は０．０３８０％以下であるのが好ましく、０．０３５０％以下であるのがより好ましい。
　Ａｌ：０．０４０％以下
　Ａｌは、脱酸のために含有される。しかしながら、過剰に含有すると靱性の低下を招く。このため、Ａｌ含有量は０．０４０％以下とする。Ａｌ含有量は０．０３５％以下であるのが好ましく、０．０３０％以下であるのがより好ましい。なお、Ａｌ含有量には、特に下限は設ける必要はなく、０（ゼロ）でも構わないが、極端に低減すると、脱酸効果が十分に得られず鋼の清浄性が低下するとともに、製造コストの増大を招く。このため、Ａｌ含有量は０．００１％以上とするのが好ましく、０．００２％以上とするのがより好ましい。
　Ｎ：０．０５０％以下
　Ｎは、過剰に含有すると靭性の低下を招く。このため、Ｎ含有量は０．０５０％以下とする。Ｎ含有量は０．０４５％以下であるのが好ましく、０．０４０％以下であるのがより好ましい。なお、Ｎ含有量には、特に下限は設ける必要はなく、０（ゼロ）でも構わないが、極端な低減は製鋼コストの増大を招く。加えて、Ｎは窒化物を生成して、少なからず強度を高める効果を有する。この効果を得たい場合は、Ｎ含有量は０．００１％以上とするのが好ましく、０．００３％以上とするのがより好ましい。
　Ｏ：０．０３０％以下
　Ｏは、過剰に含有すると加工性および延性の低下を招く。このため、Ｏ含有量は０．０３０％以下とする。Ｏ含有量は０．０２５％以下であるのが好ましく、０．０２０％以下であるのがより好ましい。なお、Ｏ含有量には、特に下限は設ける必要はなく、０（ゼロ）でも構わないが、極端な低減は製鋼コストの増大を招く。このため、Ｏ含有量は０．００１％以上とするのが好ましく、０．００３％以上とするのがより好ましい。
　第１管の化学組成において、残部はＦｅおよび不純物である。なお、「不純物」とは鉄鋼材料を工業的に製造する際に、鉱石またはスクラップ等の原料を始めとして、製造工程の種々の要因によって混入するものを指す。
　第１管の化学組成は、Ｆｅの一部に代えて、下記の群から選択される１種以上を含有してもよい。下記にその理由を述べる。
　Ｃｒ：９．５０％以下
　Ｃｕ、ＮｉおよびＣｏから選択される１種以上の合計：１．００％以下
　Ｍｏおよび／またはＷの合計：４．００％以下
　Ｖ、Ｎｂ、ＴｉおよびＴａから選択される１種以上の合計：１．００％以下
　Ｂ：０．０２００％以下
　Ｃａおよび／またはＭｇの合計：０．０１００％以下
　ＲＥＭ：０．０５００％以下
　Ｃｒ：９．５０％以下
　Ｃｒは、高温での耐食性および強度の向上に有効であるため、必要に応じて含有してもよい。しかしながら、過剰に含有すると、靱性が低下するため、含有させる場合、Ｃｒ含有量は９．５０％以下とする。Ｃｒ含有量は９．４０％以下であるのが好ましく、９．２０％以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を確実に得たい場合は、Ｃｒ含有量は０．０１％以上であるのが好ましく、０．０２％以上であるのがより好ましい。
　Ｃｕ、ＮｉおよびＣｏから選択される１種以上の合計：１．００％以下
　Ｃｕ、ＮｉおよびＣｏは、いずれも焼入れ性を高め、強度の向上に有効であるため、必要に応じて含有してもよい。しかしながら、いずれも高価な元素であるため、含有させる場合、これらの元素から選択される１種以上の合計含有量を１．００％以下とする。上記合計含有量は０．９０％以下であるのが好ましく、０．８０％以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を確実に得たい場合は、上記合計含有量は０．０１％以上であるのが好ましく、０．０２％以上であるのがより好ましい。
　Ｍｏおよび／またはＷの合計：４．００％以下
　ＭｏおよびＷは、いずれも基質に固溶し、高温強度の向上に寄与するため、必要に応じて含有してもよい。しかしながら、過剰に含有すると、高温での使用中に粗大な金属間化合物および／または炭化物を生成して、靱性の低下を招くため、含有させる場合、Ｍｏおよび／またはＷの合計含有量を４．００％以下とする。上記合計含有量は３．８０％以下であるのが好ましく、３．５０％以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を確実に得たい場合は、上記合計含有量は０．０１％以上であるのが好ましく、０．０２％以上であるのがより好ましい。
　Ｖ、Ｎｂ、ＴｉおよびＴａから選択される１種以上の合計：１．００％以下
　Ｖ、Ｎｂ、ＴｉおよびＴａは、いずれも高温での使用中に微細な炭窒化物を形成し、高温強度の向上に寄与するため、必要に応じて含有してもよい。しかしながら、過剰に含有すると、粗大な炭窒化物が多量に生成し、靱性の低下を招くため、含有させる場合、これらの元素から選択される１種以上の合計含有量を１．００％以下とする。上記合計含有量は０．９０％以下であるのが好ましく、０．８０％以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を確実に得たい場合は、上記合計含有量は０．０１％以上であるのが好ましく、０．０２％以上であるのがより好ましい。
　Ｂ：０．０２００％以下
　Ｂは、焼入れ性を高めて強度の向上に寄与するため、必要に応じて含有してもよい。しかしながら、過剰に含有すると、溶接時に溶接金属中に混入し、凝固割れ感受性を高めるため、含有させる場合、Ｂ含有量は０．０２００％以下とする。Ｂ含有量は０．０１８０％以下であるのが好ましく、０．０１５０％以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を確実に得たい場合は、Ｂ含有量は０．０００５％以上であるのが好ましく、０．００１０％以上であるのがより好ましい。
　Ｃａおよび／またはＭｇの合計：０．０１００％以下
　ＣａおよびＭｇは、いずれも熱間加工性を改善するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、過剰に含有すると清浄性を著しく低下させ、却って熱間加工性を損なうため、含有させる場合、Ｃａおよび／またはＭｇの合計含有量を０．０１００％以下とする。上記合計含有量は０．００８０％以下であるのが好ましく、０．００６０％以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を確実に得たい場合は、上記合計含有量は０．０００５％以上であるのが好ましく、０．００１０％以上であるのがより好ましい。
　ＲＥＭ：０．０５００％以下
　ＲＥＭは、ＣａおよびＭｇと同様、熱間加工性を改善するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、過剰に含有すると清浄性を著しく低下させ、却って熱間加工性を損なうため、含有させる場合、ＲＥＭ含有量は０．０５００％以下とする。ＲＥＭ含有量は０．０４００％以下であるのが好ましく、０．０３００％以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を確実に得たい場合は、ＲＥＭ含有量は０．０００５％以上であるのが好ましく、０．００１０％以上であるのがより好ましい。
　「ＲＥＭ」とは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドの合計１７元素の総称であり、ＲＥＭ含有量はＲＥＭのうちの１種または２種以上の元素の合計含有量を指す。また、ＲＥＭは一般的にミッシュメタルに含有される。このため、例えば、合金にミッシュメタルを添加して、ＲＥＭ含有量が上記の範囲となるようにしてもよい。
　（Ｃ）第２管の化学組成
　各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「％」は、「質量％」を意味する。
　Ｃ：０．００３～０．１００％
　Ｃは、オーステナイト組織を安定にし、高温強度の確保に寄与する。この効果を得るため、Ｃ含有量は０．００３％以上とする。しかしながら、過剰に含有すると、溶接中または高温での使用中に炭化物を生成し、耐食性の低下を招く。そのため、Ｃ含有量は０．１００％以下とする。Ｃ含有量は０．００５％以上であるのが好ましく、０．００８％以上であるのがより好ましい。また、Ｃ含有量は０．０９０％以下であるのが好ましく、０．０８０％以下であるのがより好ましい。
　Ｓｉ：０．０１～１．５０％
　Ｓｉは、脱酸作用を有するとともに、高温での耐食性および耐酸化性の向上に有効な元素である。この効果を得るため、Ｓｉ含有量は０．０１％以上とする。しかしながら、過剰に含有すると、溶接時に溶接金属中に混入し、凝固割れ感受性を高めるとともに、オーステナイト組織の安定性を損ない、高温強度の低下を招く。そのため、Ｓｉ含有量は１．５０％以下とするとともに、後述のＰ、ＳおよびＳｎとの関係を満足する必要がある。Ｓｉ含有量は０．０３％以上であるのが好ましく、０．０５％以上であるのがより好ましい。また、Ｓｉ含有量は１．３０％以下であるのが好ましく、１．００％以下であるのがより好ましい。
　Ｍｎ：０．０１～２．２０％
　Ｍｎは、脱酸作用を有するとともに、オーステナイト組織の安定性を高めて、高温強度の確保に寄与する。この効果を得るため、Ｍｎ含有量は０．０１％以上とする。しかしながら、過剰に含有すると、高温での使用中に脆化を招く。そのため、Ｍｎ含有量は２．２０％以下とする。Ｍｎ含有量は０．０３％以上であるのが好ましく、０．０５％以上であるのがより好ましい。また、Ｍｎ含有量は２．００％以下であるのが好ましく、１．８０％以下であるのがより好ましい。
　Ｐ：０．０４００％以下
　Ｐは、溶接時に溶接金属中に混入し、凝固割れ感受性を高める。このため、Ｐ含有量は０．０４００％以下とする。さらに、後述のＳｉ、ＳおよびＳｎの含有量との関係を満足する必要がある。Ｐ含有量は０．０３８０％以下であるのが好ましく、０．０３５０％以下であるのがより好ましい。なお、Ｐ含有量には、特に下限は設ける必要はなく、０（ゼロ）でも構わないが、極端な低減は製鋼コストの増大を招く。加えて、Ｐは少なからず強度を高める効果を有する。この効果を得たい場合は、Ｐ含有量は０．００３０％以上とするのが好ましく、０．００５０％以上とするのがより好ましい。
　Ｓ：０．０１００％以下
　ＳはＰと同様、溶接時に溶接金属中に混入し、凝固割れ感受性を著しく高める。また、溶接影響部の液化割れ感受性を高める。このため、Ｓの含有量は０．０１００％以下とする。さらに、後述のＳｉ、ＰおよびＳｎの含有量との関係を満足する必要がある。Ｓ含有量は０．００９０％以下であるのが好ましく、０．００８０％以下であるのがより好ましい。なお、Ｓ含有量には、特に下限は設ける必要はなく、０（ゼロ）でも構わないが、極端に低減すると、溶接時に溶け込み深さが小さくなり、融合不良を発生しやすくなる。このため、Ｓ含有量は後述のＳｎとの関係を満足するとともに、０．０００１％以上とするのが好ましく、０．０００２％以上とするのがより好ましい。
　Ｓｎ：０．０００５～０．０３００％
　Ｓｎは、耐食性を向上させる効果を有する。また、溶接時に溶接金属中に混入し、溶け込み深さを大きくして融合不良の発生を抑制する。この効果を得るため、Ｓｎ含有量は０．０００５％以上とするとともに、後述のＳ含有量との関係を満足する必要がある。一方、過剰に含有する場合、溶接時に凝固割れ感受性を高めるとともに、溶接影響部の液化割れ感受性を高める。このため、Ｓｎ含有量は０．０３００％以下とするとともに、後述のＳｉ、ＰおよびＳｎの含有量との関係を満足する必要がある。Ｓｎ含有量は０．０００８％以上であるのが好ましく、０．００１０％以上であるのがより好ましい。また、Ｓｎ含有量は０．０２８０％以下であるのが好ましく、０．０２５０％以下であるのがより好ましい。
　Ｎｉ：７．０～５２．０％
　Ｎｉは、オーステナイト組織を安定にし、高温強度に寄与する。さらに、塩化物イオンが存在する環境下での耐食性を高める。この効果を得るため、Ｎｉ含有量は７．０％以上とする。しかしながら、Ｎｉは高価な元素であるため、過剰に含有するとコストの増大を招く。そのため、Ｎｉ含有量は５２．０％以下とする。Ｎｉ含有量は７．２％以上であるのが好ましく、７．５％以上であるのがより好ましい。また、Ｎｉ含有量は４８．０％以下であるのが好ましく、４５．０％以下であるのがより好ましい。
　Ｃｒ：１５．０～２７．０％
　Ｃｒは、高温での耐酸化性および耐食性の向上に寄与する。この効果を得るため、Ｃｒ含有量は１５．０％以上とする。しかしながら、過剰に含有すると、オーステナイト組織の安定性を損ない、高温強度の低下を招く。そのため、Ｃｒ含有量は２７．０％以下とする。Ｃｒ含有量は１５．２％以上であるのが好ましく、１５．５％以上であるのがより好ましい。また、Ｃｒ含有量は２６．８％以下であるのが好ましく、２６．５％以下であるのがより好ましい。
　Ａｌ：０．００１～０．６００％
　Ａｌは、脱酸のために含有される。さらに、高温での使用中にＮｉと結合し、金属間化合物として析出し、高温強度の向上に寄与する。この効果を得るため、Ａｌ含有量は０．００１％以上とする。しかしながら、過剰に含有すると、靱性の低下を招く。そのため、Ａｌ含有量は０．６００％以下とする。Ａｌ含有量は０．００２％以上であるのが好ましく、０．００３％以上であるのがより好ましい。また、Ａｌ含有量は０．５５０％以下であるのが好ましく、０．５００％以下であるのがより好ましい。
　Ｎ：０．００１～０．１５０％
　Ｎは、オーステナイト相を安定にし、高温強度の向上に寄与する。この効果を得るため、Ｎ含有量は０．００１％以上とする。しかしながら、過剰に含有すると、延性の低下を招く。そのため、Ｎ含有量は０．１５０％以下とする。Ｎ含有量は０．００２％以上であるのが好ましく、０．００３％以上であるのがより好ましい。また、Ｎ含有量は０．１３０％以下であるのが好ましく、０．１００％以下であるのがより好ましい。
　Ｏ：０．０３０％以下
　Ｏは、過剰に含有すると加工性および延性の低下を招く。このため、Ｏ含有量は０．０３０％以下とする。Ｏ含有量は０．０２５％以下であるのが好ましく、０．０２０％以下であるのがより好ましい。なお、Ｏ含有量には、特に下限は設ける必要はなく、０（ゼロ）でも構わないが、極端な低減は製鋼コストの増大を招く。このため、Ｏ含有量は０．００１％以上とするのが好ましく、０．００３％以上とするのがより好ましい。
　第２管の化学組成において、残部はＦｅおよび不純物である。なお、「不純物」とは鉄鋼材料を工業的に製造する際に、鉱石またはスクラップ等の原料を始めとして、製造工程の種々の要因によって混入するものを指す。
　第２管の化学組成は、Ｆｅの一部に代えて、下記の群から選択される１種以上を含有してもよい。下記にその理由を述べる。
　Ｃｕおよび／またはＣｏの合計：６．００％以下
　Ｍｏおよび／またはＷの合計：８．００％以下
　Ｖ、Ｎｂ、ＴｉおよびＴａから選択される１種以上の合計：２．００％以下
　Ｂ：０．０２００％以下
　Ｃａおよび／またはＭｇの合計：０．０１００％以下
　ＲＥＭ：０．０５００％以下
　Ｃｕおよび／またはＣｏの合計：６．００％以下
　ＣｕおよびＣｏは、いずれもオーステナイト組織の安定性を高め、高温強度の向上に有効であるため、必要に応じて含有してもよい。しかしながら、いずれも高価な元素であるとともに、過剰に含有すると延性の低下を招くため、含有させる場合、Ｃｕおよび／またはＣｏの合計含有量を６．００％以下とする。上記合計含有量は５．５０％以下であるのが好ましく、５．００％以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を確実に得たい場合は、上記合計含有量は０．０１％以上であるのが好ましく、０．０２％以上であるのがより好ましい。
　Ｍｏおよび／またはＷの合計：８．００％以下
　ＭｏおよびＷは、いずれも基質に固溶し、高温強度の向上に寄与するため、必要に応じて含有してもよい。しかしながら、過剰に含有すると、オーステナイト組織の安定性を損なうとともに、高温での使用中に粗大な金属間化合物および／または炭化物を生成して、靱性の低下を招く。そのため、含有させる場合、Ｍｏおよび／またはＷの合計含有量を８．００％以下とする。上記合計含有量は７．５０％以下であるのが好ましく、７．００％以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を確実に得たい場合は、上記合計含有量は０．０１％以上であるのが好ましく、０．０２％以上であるのがより好ましい。
　Ｖ、Ｎｂ、ＴｉおよびＴａから選択される１種以上の合計：２．００％以下
　Ｖ、Ｎｂ、ＴｉおよびＴａは、いずれも高温での使用中に微細な炭窒化物を形成し、高温強度の向上に寄与するため、必要に応じて含有してもよい。しかしながら、過剰に含有すると、粗大な炭窒化物が多量に生成し、靱性の低下を招くため、含有させる場合、これらの元素から選択される１種以上の合計含有量を２．００％以下とする。上記合計含有量は１．９０％以下であるのが好ましく、１．８０％以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を確実に得たい場合は、上記合計含有量は０．０１％以上であるのが好ましく、０．０２％以上であるのがより好ましい。
　Ｂ：０．０２００％以下
　Ｂは、高温使用中に炭化物中に固溶して、微細に分散させ、高温強度の向上に寄与するため、必要に応じて含有してもよい。しかしながら、過剰に含有すると、溶接時に溶接金属中に混入し、凝固割れ感受性を高めるため、含有させる場合、Ｂ含有量は０．０２００％以下とする。Ｂ含有量は０．０１８０％以下であるのが好ましく、０．０１５０％以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を確実に得たい場合は、Ｂ含有量は０．０００５％以上であるのが好ましく、０．００１０％以上であるのがより好ましい。
　Ｃａおよび／またはＭｇの合計：０．０１００％以下
　ＣａおよびＭｇは、いずれも熱間加工性を改善するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、過剰に含有すると清浄性を著しく低下させ、却って熱間加工性を損なうため、含有させる場合、Ｃａおよび／またはＭｇの合計含有量を０．０１００％以下とする。上記合計含有量は０．００８０％以下であるのが好ましく、０．００６０％以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を確実に得たい場合は、上記合計含有量は０．０００５％以上であるのが好ましく、０．００１０％以上であるのがより好ましい。
　ＲＥＭ：０．０５００％以下
　ＲＥＭは、ＣａおよびＭｇと同様、熱間加工性を改善するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、過剰に含有すると清浄性を著しく低下させ、却って熱間加工性を損なうため、含有させる場合、ＲＥＭ含有量は０．０５００％以下とする。ＲＥＭ含有量は０．０４００％以下であるのが好ましく、０．０３００％以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を確実に得たい場合は、ＲＥＭ含有量は０．０００５％以上であるのが好ましく、０．００１０％以上であるのがより好ましい。
　「ＲＥＭ」とは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドの合計１７元素の総称であり、ＲＥＭ含有量はＲＥＭのうちの１種または２種以上の元素の合計含有量を指す。また、ＲＥＭは一般的にミッシュメタルに含有される。このため、例えば、合金にミッシュメタルを添加して、ＲＥＭ含有量が上記の範囲となるようにしてもよい。
　（Ｄ）第１管および第２管の平均化学組成
　本発明に係る第１管および第２管は、それぞれ上述した化学組成を有する必要があることに加えて、その平均化学組成が所定の関係式を満足する必要がある。その理由は、下記のとおりである。
　本発明に係る二重管を、オーステナイト系ステンレス鋼またはＮｉ合金からなる溶接材料を使用して溶接した場合、二重管（母材）が溶融し、含有されるＳｉ、Ｐ、ＳおよびＳｎは、溶接金属に混入する。これらの元素は、いずれも固相線温度を低下させ、溶接金属の凝固割れ感受性を高める。特に、溶融境界に近い溶接金属では、溶接中の混合が十分でなく、溶接金属の化学組成は母材の影響が支配的となる。
　加えて、内管と外管との境界近傍は、溶接金属がオーステナイト単相凝固組織となるため、これらの元素の影響を受け、凝固割れが発生しやすい。この領域に発生する凝固割れを安定して防止するためには、第１管および第２管のＳｉ、Ｐ、ＳおよびＳｎの含有量の平均値について、それぞれの元素の影響度合いを考慮した関係式を所定の範囲以下に管理する必要がある。
　具体的には、下記（ｉ）式を満足する必要がある。下記（ｉ）式の左辺値は１．０５００以下であるのが好ましく、１．００００以下であるのがより好ましい。
　Ｓｉａｖｅ＋６×Ｐａｖｅ＋２０×Ｓａｖｅ＋２×Ｓｎａｖｅ≦１．１０００　　　・・・（ｉ）
　但し、上記式中の各記号の意味は以下のとおりである。
　Ｓｉａｖｅ：第１管および第２管のＳｉ含有量の平均値（質量％）
　Ｐａｖｅ：第１管および第２管のＰ含有量の平均値（質量％）
　Ｓａｖｅ：第１管および第２管のＳ含有量の平均値（質量％）
　Ｓｎａｖｅ：第１管および第２管のＳｎ含有量の平均値（質量％）
　前述のように、溶接時に二重管（母材）は溶融し、含有されるＳおよびＳｎは、溶接金属に混入する。これらの元素は、溶接割れ感受性を高める一方、低減しすぎると、溶接中の溶け込み深さが小さくなり、溶け込み不良を生じやすくなる。溶け込み不良を安定して防止するためには、第１管および第２管のＳおよびＳｎの含有量の平均量について、それぞれの元素の影響度合いを考慮した関係式を所定の範囲以上に管理する必要がある。
　具体的には、下記（ii）式を満足する必要がある。下記（ii）式の右辺値は０．００２０以上であるのが好ましく、０．００２５以上であるのがより好ましい。
　０．００１５≦４×Ｓａｖｅ＋Ｓｎａｖｅ　　　・・・（ii）
　但し、上記式中の各記号の意味は以下のとおりである。
　Ｓａｖｅ：第１管および第２管のＳ含有量の平均値（質量％）
　Ｓｎａｖｅ：第１管および第２管のＳｎ含有量の平均値（質量％）
　（Ｅ）溶接継手
　本発明に係る溶接継手は、上記の二重管を備えるものである。すなわち、複数の二重管が溶接接合されたものである。二重管を突合せ溶接して組み立てる場合、その使用用途に応じて、適切な溶接材料を選定すればよい。
　例えば、外管が第１管（低合金鋼）、内管が第２管（高合金鋼）である二重管を溶接する場合には、一般的に行われているように、高合金鋼の部分はオーステナイト系ステンレス鋼用またはＮｉ基合金用の溶接材料を使用して溶接した後、境界部付近に純Ｎｉ溶接材料を使用して溶接し、残りの低合金鋼の部分を炭素鋼用の溶接材料を使用すれば、必要な性能を有する溶接継手が得られる。また、外管と内管とを構成する材料が逆の場合は、この逆の手法で溶接施工することができる。
　さらに、本実施形態に係る二重管においては、上記のように複数種の溶接材料を使用することなく、オーステナイト凝固するオーステナイト系ステンレス鋼用またはＮｉ基合金用の溶接材料のみを使用しても、必要な性能を有する溶接継手が得られる。そのため、本発明の一実施形態に係る溶接継手は、オーステナイト系ステンレス鋼用またはＮｉ基合金用のいずれかの溶接材料により溶接されることが好ましい。なお、この場合において、使用される溶接材料、および形成される溶接金属は、下記の化学組成を有することが好ましい。
　すなわち、溶接材料および溶接金属の化学組成は、質量％で、
　Ｃ：０．００３～０．１００％、
　Ｓｉ：０．０１～１．５０％、
　Ｍｎ：０．０１～２．５０％、
　Ｐ：０．０４００％以下、
　Ｓ：０．０１００％以下、
　Ｓｎ：０．０３００％以下、
　Ｃｕおよび／またはＣｏの合計：０～１５．００％、
　Ｎｉ：１２．０～７５．０％、
　Ｃｒ：１８．０％～２７．０％、
　Ｍｏおよび／またはＷの合計：０～１０．００％、
　Ｖ、Ｎｂ、ＴｉおよびＴａから選択される１種以上の合計：０～４．００％、
　Ｂ：０～０．０２００％、
　Ｃａおよび／またはＭｇの合計：０～０．０１００％、
　Ａｌ：０．００１～１．５００％、
　Ｎ：０．００１～０．１５０％、
　Ｏ：０．０３０％以下、
　残部：Ｆｅおよび不純物であり、
　下記（iii）および（iv）式を満足することが好ましい。
　Ｓｉｗ＋６×Ｐｗ＋２０×Ｓｗ＋２×Ｓｎｗ≦１．１０００％　　　・・・（iii）
　０．００１５％≦４×Ｓｗ＋Ｓｎｗ　　　・・・（iv）
　但し、上記式中の各記号の意味は以下のとおりである。
　Ｓｉｗ：溶接材料または溶接金属のＳｉ含有量（質量％）
　Ｐｗ：溶接材料または溶接金属のＰ含有量（質量％）
　Ｓｗ：溶接材料または溶接金属のＳ含有量（質量％）
　Ｓｎｗ：溶接材料または溶接金属のＳｎ含有量（質量％）
　（Ｆ）製造方法
　二重管の製造方法については特に制限はないが、例えば、外管を構成する低合金鋼または高合金鋼の中空ビレットの中に、内管を構成する高合金鋼または低合金鋼の中実ビレットを挿入して組み立てた素材に対して、熱間押出、ロール圧延等のいわゆる「熱間製管」を施し、外管と内管とを一体化させて製管することで製造することができる。これにより、外管が第１管、内管が第２管の二重管、または外管が第２管、内管が第１管の二重管が得られる。
　なお、通常、上記ビレットの組立は合わせ面の清浄性確保のため、真空中または不活性ガス雰囲気で行われる。その後、上記の熱間製管した二重管に対して、圧延または引抜等の冷間加工を施し、さらに、熱処理を行って所要形状の二重管としてもよい。
　以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
　表１に示す化学組成を有する低合金鋼Ｌ１～Ｌ７、および高合金鋼Ｈ１～Ｈ７を組み合わせ、熱間製管法によって、低合金鋼からなる第１管および高合金鋼からなる第２管を備え、厚さ６．５ｍｍ、外径６３ｍｍの二重管を作製し、供試管とした。なお、外管が第１管、内管が第２管である場合は、外管の厚さを４．２ｍｍ、内管の厚さを２．３ｍｍ、すなわち、第２管の管全体の厚さに占める割合を０．３５とした。一方、外管が第２管、内管が第１管である場合は、外管の厚さを１．６ｍｍ、内管の厚さを４．９ｍｍ、すなわち、第２管の管全体の厚さに占める割合を０．２５とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　供試管から１００ｍｍ長さの試験材を切断した後、試験材の片方の端部に、図１に示す開先を機械加工した。その開先を突合せ、鋼管内にＪＩＳ　Ｇ　３１０６（２００８）に規定のＳＭ４００Ｂ相当の市販の鋼板から機械加工により製作した、外径４８ｍｍ、長さ２５０ｍｍの中実棒を挿入した。その後、ＡＷＳ　Ａ５．１１－２００５　ＥＮｉＣｒＭｏ－３に規定の被覆アーク溶接棒を用いて両端を溶接し、各試験番号につき２体ずつ図２に示す拘束溶接試験体を作製した。
　拘束溶接試験体の開先内に、表２に示す化学組成を有するＡＷＳ　Ａ．５．１４－２００９　ＥＲＮｉＦｅＣｒ－１に規定のフィラーワイヤーを用い、ティグ溶接により、入熱８～１２Ｊ／ｃｍで多層溶接した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　そして、多層溶接後の拘束溶接試験体から、溶接継手の横断面が観察面となるように試験片を４個ずつ切出して、鏡面研磨した。
　その後、試験片を腐食した後、光学顕微鏡により、各試験番号につき計８断面（２試験体×４横断面）の溶接部横断面について、欠陥の有無を調査した。そして、全ての断面に凝固割れおよび溶け込み不良のいずれも観察されなかった試験体を「Ａ」、１断面にのみ観察された試験体を「Ｂ」として合格と判定し、２断面以上に観察された試験体を「Ｆ」として不合格と判定した。
　表３に評価結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３から分かるように、本発明の規定を全て満足する二重管は、溶接金属に凝固割れまたは溶け込み不良等の欠陥の発生はなく、健全な溶接継手が得られた。なお、得られた溶接金属の化学組成は、前述の好ましい化学組成を満足していることを確認している。
　それに対し、試験番号Ｔ２－２、Ｔ３－２、Ｔ３－９、Ｔ５－２およびＴ５－５では、（ｉ）式を満足しなかったため、内管と外管との境界付近の溶融線近傍の溶接金属内に凝固割れが発生した。また、試験番号Ｔ３－３、Ｔ３－１０、Ｔ５－３およびＴ５－６では、（ii）式を満足しなかったため、開先面が十分に溶融しない、いわゆる溶け込み不良が発生した。
　これら本発明を満足しない溶接継手の溶接金属の化学組成は、平均的には前述の好ましい化学組成範囲を満足したが、外管と内管との境界の溶融境界に近い溶接金属の局所的な領域において、（ｉ）式または（ii）式を満足しなかったため、凝固割れまたは溶け込み不良が発生したものと判断された。
　以上から明らかなように、本発明の規定を全て満足する二重管を用いた場合のみ、健全な溶接継手が得られることが分かる。
　本発明によれば、管の突合せ溶接時に溶接金属に発生する割れを防止し、健全な溶接継手が安定して得られる二重管を得ることができる。

Claims (4)

  1. 　第１管と第２管とを備える二重管であって、
    　前記第１管の化学組成が、質量％で、
    　Ｃ：０．０６０％を超えて０．４００％以下、
    　Ｓｉ：０．０１～１．００％、
    　Ｍｎ：０．０１～１．２０％、
    　Ｐ：０．０３５０％以下、
    　Ｓ：０．０１５０％以下、
    　Ｓｎ：０．０００５～０．０４００％、
    　Ａｌ：０．０４０％以下、
    　Ｎ：０．０５０％以下、
    　Ｏ：０．０３０％以下、
    　残部：Ｆｅおよび不純物であり、
    　前記第２管の化学組成が、質量％で、
    　Ｃ：０．００３～０．１００％、
    　Ｓｉ：０．０１～１．５０％、
    　Ｍｎ：０．０１～２．２０％、
    　Ｐ：０．０４００％以下、
    　Ｓ：０．０１００％以下、
    　Ｓｎ：０．０００５～０．０３００％、
    　Ｎｉ：７．０～５２．０％、
    　Ｃｒ：１５．０～２７．０％、
    　Ａｌ：０．００１～０．６００％、
    　Ｎ：０．００１～０．１５０％、
    　Ｏ：０．０３０％以下、
    　残部：Ｆｅおよび不純物であり、
    　下記（ｉ）および（ii）式を満足する、
    　二重管。
    　Ｓｉａｖｅ＋６×Ｐａｖｅ＋２０×Ｓａｖｅ＋２×Ｓｎａｖｅ≦１．１０００　　　・・・（ｉ）
    　０．００１５≦４×Ｓａｖｅ＋Ｓｎａｖｅ　　　・・・（ii）
    　但し、上記式中の各記号の意味は以下のとおりである。
    　Ｓｉａｖｅ：第１管および第２管のＳｉ含有量の平均値（質量％）
    　Ｐａｖｅ：第１管および第２管のＰ含有量の平均値（質量％）
    　Ｓａｖｅ：第１管および第２管のＳ含有量の平均値（質量％）
    　Ｓｎａｖｅ：第１管および第２管のＳｎ含有量の平均値（質量％）
  2. 　前記第１管の化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、
    　Ｃｒ：９．５０％以下、
    　Ｃｕ、ＮｉおよびＣｏから選択される１種以上の合計：１．００％以下、
    　Ｍｏおよび／またはＷの合計：４．００％以下、
    　Ｖ、Ｎｂ、ＴｉおよびＴａから選択される１種以上の合計：１．００％以下、
    　Ｂ：０．０２００％以下、
    　Ｃａおよび／またはＭｇの合計：０．０１００％以下、
    　ＲＥＭ：０．０５００％以下、
    　からなる群から選択される１種以上を含有する、
    　請求項１に記載の二重管。
  3. 　前記第２管の化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、
    　Ｃｕおよび／またはＣｏの合計：６．００％以下、
    　Ｍｏおよび／またはＷの合計：８．００％以下、
    　Ｖ、Ｎｂ、ＴｉおよびＴａから選択される１種以上の合計：２．００％以下、
    　Ｂ：０．０２００％以下、
    　Ｃａおよび／またはＭｇの合計：０．０１００％以下、
    　ＲＥＭ：０．０５００％以下、
    　から選択される１種以上を含有する、
    　請求項１または請求項２に記載の二重管。
  4. 　請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の二重管を備える、溶接継手。
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