JP2018075609A

JP2018075609A - 二相ステンレス鋼管の熱加工方法

Info

Publication number: JP2018075609A
Application number: JP2016219218A
Authority: JP
Inventors: 洋介米永; Yosuke Yonenaga
Original assignee: Kobelco Steel Tube Co Ltd
Current assignee: Kobelco Steel Tube Co Ltd
Priority date: 2016-11-09
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2018-05-17

Abstract

【課題】重力方向への反りの発生が抑制される二相ステンレス鋼管の熱加工方法を提供する。
【解決手段】外径が５０ｍｍ以下、管厚さが３ｍｍ以下、長さが６００ｍｍ以下の二相ステンレス鋼管を、略水平に２点以上で点支持する工程と、上記点支持状態を維持しつつ、上記二相ステンレス鋼管を１，０００℃以上で加熱加工する工程とを備え、上記二相ステンレス鋼管が、Ｍｎ：３質量％以下、Ｃｒ：１８質量％以上２８質量％以下、Ｎｉ：２質量％以上９質量％以下、Ｍｏ：５質量％以下、及びＮ：０．１０質量％以上０．３５質量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる成分組成を有し、上記加熱加工工程における１，０００℃以上での保持時間を５分以内とする二相ステンレス鋼管の熱加工方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、二相ステンレス鋼管の熱加工方法に関する。

フェライト相とオーステナイト相からなる二相ステンレス鋼は、強度と耐食性とを兼ね備えた材料である。二相ステンレス鋼管は、例えば熱交換器用配管、油井管、化学プラント配管等として使用されている。また、近年は、ガソリンエンジン等の高圧燃料用配管としての使用も検討されている。

この二相ステンレス鋼管は、他の一般的なオーステナイト系ステンレス鋼管と比べて加熱された際の変形が大きい。そこで、このような加熱の際の変形を防止するため、熱処理するステンレス鋼管を外管内に挿入し、二重管状態で熱処理する方法が提案されている（特許文献１参照）。また、ステンレス鋼管の残留応力を低減させる方法として、加熱後の冷却を加熱炉の中で鋼管を回転させながら炉冷により行う方法も提案されている（特許文献２参照）。

特開平５−７８７４９号公報特開２００１−２６２２２８号公報

一方、二相ステンレス鋼管等においては、用途に応じ、ろう付け（ブレージング）や、その他の溶接によって、外面に各種金属部材を取り付ける加熱加工が施されることがある。ステンレス鋼管に対してろう付けにより金属部材を取り付ける方法としては、炉内加熱法等が一般的である。具体的な方法としては、鋼管の両端部分を支持した状態で、この鋼管の上面にろう材と共に金属部材を配置し、この状態で炉内で加熱することにより、ろう付けが行われる。

このような加熱加工の際、支持点間においては、二相ステンレス鋼管は支えられていない状態となっている。このため、加熱加工において支持点間で二相ステンレス鋼管の重力方向への反りが生じるという不都合がある。この反りの発生は、鋼管の径が小さく、板厚が小さい場合に、特に生じやすくなる。このような反りの発生を抑制するために、上記従来技術のように二重管状態で加熱を行うことが考えられるが、この方法では任意の形状の部材のろう付けを行うことができない。また、回転させながら冷却等をすることも、ろう付けに影響を与えるため好ましくない。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、重力方向への反りの発生が抑制される二相ステンレス鋼管の熱加工方法を提供することである。

発明者は、この加熱加工の際の反りの発生は、残留応力の影響よりもクリープ変形が主な原因であることを知見した。さらに、加熱温度が１，０００℃未満の場合、及び加熱温度が１，０００℃以上であっても１，０００℃以上の保持時間が５分以内の場合は、反りの発生が低減されることを知見し、本発明の完成に至った。

すなわち、上記課題を解決するためになされた発明は、外径が５０ｍｍ以下、管厚さが３ｍｍ以下、長さが６００ｍｍ以下の二相ステンレス鋼管を、略水平に２点以上で点支持する工程と、上記点支持状態を維持しつつ、上記二相ステンレス鋼管を１，０００℃以上で加熱加工する工程とを備え、上記二相ステンレス鋼管が、Ｍｎ：３質量％以下、Ｃｒ：１８質量％以上２８質量％以下、Ｎｉ：２質量％以上９質量％以下、Ｍｏ：５質量％以下、及びＮ：０．１０質量％以上０．３５質量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる成分組成を有し、上記加熱加工工程における１，０００℃以上での保持時間を５分以内とする二相ステンレス鋼管の熱加工方法である。

当該熱加工方法によれば、２点以上で点支持された状態で行う二相ステンレス鋼管の加熱加工の際の重力方向への反りの発生を抑制することができる。なお、「略水平」とは、水平方向に対して、±１０°の範囲内であることをいう。また、「点支持」とは、二相ステンレス鋼管の一部のみを支持しており、支持されていない部分が存在することをいう。「点支持」においては、厳密な点で支持されていなくてもよく、適度な領域を有する線又は面で支持されていてよい。

上記加熱加工工程において、最高温度から１，０００℃までの冷却を２０℃／ｓ以上で行うことが好ましい。このような冷却速度で急冷することにより、十分な温度での加熱加工を行いつつ、１，０００℃以上の保持時間を短くすることができ、反りの発生をより抑制することができる。

上記成分組成が、さらにＣ：０．０４質量％以下、Ｐ：０．０３質量％以下、及びＳ：０．０３質量％以下を含有することが好ましい。

上記成分組成が、さらにＡｌ：０．０３質量％以下、Ｓｉ：１．０質量％以下、Ｍｇ：０．００５質量％以下、及びＣａ：０．００５質量％以下からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有することが好ましい。

上記成分組成が、さらにＮｂ：０．３質量％以下、Ｔｉ：０．１質量％以下、Ｖ：０．３質量％以下、及びＴａ：０．１質量％以下からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有することが好ましい。

上記加熱加工が、ろう付けであることが好ましい。当該熱加工方法は、二相ステンレス鋼管へのろう付けにおいて好適に用いることができる。

本発明によれば、重力方向への反りの発生が抑制される二相ステンレス鋼管の熱加工方法を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る二相ステンレス鋼管の熱加工方法を行う際の状態を表す説明図である。図２は、本発明の一実施形態に係る二相ステンレス鋼管の熱加工方法における加熱パターンを示すグラフである。図３は、実験例１における各鋼管の高温環境下の降伏応力を示すグラフである。図４は、実験例２における各鋼管の反り量を示すグラフである。図５は、実験例３における鋼管Ａの反り量を示すグラフである。図６は、実験例３における鋼管Ｂの反り量を示すグラフである。図７は、実験例３における鋼管Ｃの反り量を示すグラフである。図８は、実験例４における鋼管Ａの反り量を示すグラフである。

以下、適宜図面を参照にしつつ、本発明の一実施形態に係る二相ステンレス鋼管の熱加工方法について詳説する。

本発明の一実施形態に係る熱加工方法は、二相ステンレス鋼管を略水平に２点以上で点支持する工程（支持工程）と、上記点支持状態を維持しつつ、上記二相ステンレス鋼管を加熱加工する工程（加熱加工工程）とを備える。以下、この加熱加工がろう付けである場合について説明する。

（支持工程）
支持工程においては、図１に示すように、二相ステンレス鋼管１０の両端部分を各支持体１１によって点支持した状態とする。この支持は、二相ステンレス鋼管１０が略水平になるように行う。なお、二相ステンレス鋼管１０は、水平方向に対して、±１０°の範囲内で略水平に支持されているが、±５°の範囲内であることが好ましい。支持体１１は、１，０００℃以上の加熱に耐えられる部材であれば特に限定されるものではない。なお、図１においては、２つの支持体１１で支持しているが、３つ以上の支持体で二相ステンレス鋼管を支持してもよい。但し、３つ以上の支持体で支持する場合、支持体の高さの僅かな差や、配置位置のずれ等により、二相ステンレス鋼管１０の水平方向への反りが生じやすくなる場合がある。

二相ステンレス鋼管１０の外面上方には、ろう付けされる複数の部材１２が配置されている。この部材１２は、通常、金属製の部材であり、二相ステンレス鋼等のステンレス鋼であってもよく、その他の金属部材であってもよい。また、部材１２は、１つであってもよく、複数の部材の場合、同一形状や材質のものであってもよく、異なる形状や材質のものであってもよい。

二相ステンレス鋼管１０と部材１２との間、又はこれらに近接した位置には、ろう付けのためのろう材（図示しない）が配置される。また、部材１２としてろう材が積層された部材を用いてもよい。上記ろう材としては特に限定されず、溶融温度が１，０００℃以上のろう材であってもよく、溶融温度が１，０００℃未満のろう材であってもよい。上記ろう材としては、例えば銅ろう、黄銅ろう、りん青銅ろう、ニッケルろう等を挙げることができる。

二相ステンレス鋼管１０の外径は、５０ｍｍ以下であり、３０ｍｍ以下であってもよい。この外径の下限としては、例えば５ｍｍであってよく、１０ｍｍであってもよい。二相ステンレス鋼管１０の管厚さは、３ｍｍ以下であり、２．５ｍｍ以下であってよい。この管厚さの下限としては、例えば０．５ｍｍであり、１ｍｍであってもよい。二相ステンレス鋼管１０の長さは６００ｍｍ以下である。この長さの下限としては、例えば１００ｍｍであり、３００ｍｍであってもよい。このように、径及び厚さの小さい二相ステンレス鋼管が、加熱加工の際の重力方向への反りが生じやすい。従って、このようなサイズの鋼管に対して、当該熱加工方法を適用することで、反りの抑制という利点が十分に発揮され、反りの小さい、熱加工（ろう付け等）が施された鋼管を得ることができる。

なお、加熱加工工程に供される二相ステンレス鋼管１０は、孔部の形成等の加工が既に施されているものであってもよいし、加工が施されていないものであってもよい。

二相ステンレス鋼管１０は、フェライト相とオーステナイト相とを主とする二相ステンレス鋼から形成されている。なお、二相ステンレス鋼管１０は、フェライト相及びオーステナイト相以外の他の相が、耐食性や強度等の諸特性に影響を与えない程度に存在していてもよい。フェライト相とオーステナイト相との面積率の合計の下限は、全相（全組織）に対して、９５％が好ましく、９７％がより好ましい。

二相ステンレス鋼管１０の成分組成は、所定量のＭｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ及びＮを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。また、二相ステンレス鋼管１０は、成分組成について、Ｃ、Ｐ及びＳの含有量が所定量以下であることが好ましい。また、二相ステンレス鋼管１０は、成分組成が、所定量のＡｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＣａからなる群より選ばれる少なくとも１種をさらに含有することが好ましい。また、二相ステンレス鋼管１０は、成分組成が、所定量のＮｂ、Ｔｉ、Ｖ及びＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種をさらに含有することが好ましい。以下、成分組成の数値範囲とその限定理由について説明する。

（Ｍｎ：３質量％以下）
Ｍｎは、脱酸効果があり、また、強度確保やオーステナイト相安定化のために含有される元素である。Ｍｎ含有量の下限は、０質量％であってもよいが、上記効果を十分に得るためには、０．１質量％が好ましく、０．２質量％がより好ましく、０．５質量％がさらに好ましい。一方、Ｍｎ含有量の上限は、３質量％であり、２．５質量％が好ましい。Ｍｎ含有量を上記上限以下とすることで、粗大なＭｎＳ等が形成され耐食性が劣化することを抑制することができる。

（Ｃｒ：１８質量％以上２８質量％以下）
Ｃｒは、不働態皮膜の主要成分であり、ステンレス鋼材の耐食性発現の基本元素である。また、Ｃｒは、フェライト相を安定化させる元素である。そのため、フェライトとオーステナイトの二相組織を維持して、耐食性、強度を両立させるためには、Ｃｒ含有量の下限は、１８質量％であり、２０質量％が好ましく、２２質量％がより好ましい。一方、Ｃｒ含有量の上限は、２８質量％であり、２６質量％が好ましい。Ｃｒ含有量を上記上限以下とすることで、十分な熱間加工性を発揮させることができる。

（Ｎｉ：２質量％以上９質量％以下）
Ｎｉは、耐食性向上に必要な元素であり、特に、局部腐食抑制に効果が大きい。また、Ｎｉは、低温靱性を向上させるのにも有効であり、さらにオーステナイト相を安定化させるためにも必要な元素である。こうした効果を得るためには、Ｎｉ含有量の下限は、２質量％であり、３質量％が好ましく、４質量％がさらに好ましい。一方、Ｎｉ含有量の上限は、９質量％であり、８質量％が好ましく、７質量％がさらに好ましい。Ｎｉ含有量を上記上限以下とすることで、オーステナイト相が多くなりすぎて、強度が低下することを抑制することができる。

（Ｍｏ：５質量％以下）
Ｍｏは、耐食性を向上させる元素である。また、Ｍｏは、フェライト相を安定化させる元素であり、鋼材の耐孔食性・耐割れ性を改善させる効果がある。Ｍｏ含有量の下限は、０質量％であってもよいが、上記効果を得るためには、０．１質量％が好ましく、０．３質量％がより好ましい。一方、Ｍｏ含有量の上限は、５質量％であり、４質量％が好ましい。Ｍｏ含有量を上記上限以下とすることで、σ相等の金属間化合物の生成を抑え、耐食性及び熱間加工性を高めることができる。

（Ｎ：０．１０質量％以上０．３５質量％以下）
Ｎは、強力なオーステナイト相を安定化させる元素であり、σ相の生成感受性を増加させずに耐食性を向上させる効果がある。さらに、Ｎは、鋼の高強度化にも有効な元素である。このような効果を得るためには、Ｎ含有量の下限は、０．１０質量％であり、０．１２質量％が好ましい。一方、Ｎ含有量の上限は、０．３５質量％であり、０．３０質量％が好ましい。Ｎ含有量を上記上限以下とすることで、窒化物の形成により、靭性や耐食性が低下することを抑制することができる。また、良好な熱間加工性を維持し、鍛造・圧延時の耳割れや表面欠陥の発生を抑制することができる。

（Ｃ：０．０４質量％以下）
Ｃは、鋼材中でＣｒ等との炭化物を形成して耐食性を低下させる好ましくない元素である。そのため、Ｃ含有量の上限は、０．０４質量％が好ましく、０．０３質量％がより好ましく、０．０２質量％がさらに好ましい。また、Ｃは鋼材中に含有されていない、すなわち、０質量％であっても良い。

（Ｐ：０．０３質量％以下）
Ｐは、不純物として不可避的に混入し、耐食性に好ましくない影響を与える元素であり、溶接性や加工性も劣化させる元素である。そのため、Ｐ含有量の上限は、０．０３質量％以下が好ましい。なお、Ｐは、鋼材中に含有されていない、すなわち、０質量％であっても良いが、Ｐ含有量の過度の低減は、製造コストの上昇をもたらすので、Ｐ含有量の実操業上の下限は、０．００１質量％程度である。

（Ｓ：０．０３質量％以下）
Ｓは、Ｐと同様に不純物として不可避的に混入し、Ｍｎ等と結合して硫化物系介在物（ＭｎＳ）を形成して、耐食性や熱間加工性を劣化させる元素である。そのために、Ｓ含有量の上限は、０．０３質量％以下が好ましい。なお、Ｓは、鋼材中に含有されていない、すなわち、０質量％であって良いが、Ｓ含有量の過度の低減は、製造コストの上昇をもたらすので、Ｓ含有量の下限は、例えば、０．００１質量％程度であってもよい。

（Ａｌ：０．０３質量％以下、Ｓｉ：１．０質量％以下、Ｍｇ：０．００５質量％以下、及びＣａ：０．００５質量％以下からなる群より選ばれる少なくとも１種）
Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＣａは、脱酸元素であり、溶製時のＯ量及びＳ量の低減を図ることができる元素である。Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ及びＣａは、鋼材中に含有されていない、すなわち、それぞれ０質量％であってもよいが、上記効果を図るためには、Ａｌ含有量の下限は０．００１質量％が好ましく、Ｓｉ含有量の下限は０．１質量％が好ましい。Ｍｇ含有量及びＣａ含有量の下限は、それぞれ０．０００５質量％であることが好ましい。一方、Ａｌ含有量の上限は、０．０３質量％が好ましい。Ｓｉ含有量の上限は、１．０質量％が好ましい。Ｍｇ含有量の上限は、０．００５質量％が好ましい。Ｃａ含有量の上限は、０．００５質量％以下が好ましい。Ａｌ含有量、Ｓｉ含有量、Ｍｇ含有量及びＣａ含有量を上記上限以下とすることで、酸化物系介在物の増加による耐食性や、加工性の劣化を抑制することができる。

（Ｎｂ：０．３質量％以下、Ｔｉ：０．１質量％以下、Ｖ：０．３質量％以下、及びＴａ：０．１質量％以下からなる群より選ばれる少なくとも１種）
Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ及びＴａは、耐食性を向上させ、強度特性や熱間加工性を向上させる元素である。このような効果を得るため、これらの元素を含有させるときは、Ｎｂ含有量、Ｔｉ含有量、Ｖ含有量及びＴａの下限は、それぞれ０．０１質量％が好ましい。一方、Ｎｂ含有量の上限は０．３質量％が好ましく、Ｔ含有量の上限は０．１質量％が好ましく、Ｖ含有量の上限は０．３質量％が好ましく、Ｔａ含有量の上限は０．１質量％が好ましい。Ｎｂ含有量、Ｔｉ含有量、Ｖ含有量及びＴａ含有量をそれぞれ上記上限以下とすることで、粗大な炭化物や窒化物が形成されることによる靱性の劣化を抑制することができる。

（Ｆｅ及び不可避的不純物）
二相ステンレス鋼管を構成する成分組成の基本成分は前記のとおりであり、残部成分はＦｅ及び不可避的不純物である。不可避的不純物は、溶製時に不可避的に混入する不純物であり、鋼管の諸特性を害さない範囲で含有される。また、鋼管の成分組成は、二相ステンレス鋼管に悪影響を与えない範囲で、上記成分に加えて、さらに他の元素が含有していてもよい。

（加熱加工工程）
加熱加工工程は、図１に示す点支持状態を維持しつつ、二相ステンレス鋼管１０を１，０００℃以上で加熱加工する工程である。すなわち、二相ステンレス鋼管１０は、略水平に２点以上で点支持された状態で、加熱加工される。この加熱加工方法は特に限定されず、炉内加熱法、誘導加熱法等によって行うことができるが、これらの中でも、炉内加熱法によって好適に行うことができる。

具体的には、図１に示す状態の二相ステンレス鋼管１０を、１，０００℃以上に加熱した炉内に入れることによって行う。このときの、二相ステンレス鋼管１０の加熱パターン（温度変化）を図２に示す。加熱された炉内に置かれた二相ステンレス鋼管１０は、徐々に加熱され、所定温度（最高温度：Ｔ_ＭＡＸ）となった状態で、この温度が保持される。なお、この最高温度（Ｔ_ＭＡＸ）は、１，０００℃以上であれば特に限定されず、ろう材の溶融温度等に応じて適宜設定される。上記最高温度の下限としては、例えば１，０５０℃であり、１，１００℃であってよく、１，１５０℃であってもよく、１，２００℃であってもよい。一方、上記最高温度の上限としては、二相ステンレス鋼の組織バランスを考慮して１，２５０℃程度である。

上記加熱加工工程においては、１，０００℃以上での保持時間（ｈｔ）の上限が５分であり、４分であってもよく、３分であってもよく、２分であってもよい。１，０００℃以上での保持時間が５分を超える場合、二相ステンレス鋼管１０の重力方向への反りが顕著に生じやすくなる。一方、この１，０００℃以上での保持時間の下限としては、例えばろう材の種類や量等に応じて適宜設定すればよいが、０．５分であってよく、１分であってもよく、２分であってもよく、３分であってもよい。１，０００℃以上での保持時間を上記下限以上とすることで、十分な加熱加工、すなわち、ろう付けを行うことができる。なお、この１，０００℃以上での保持時間（ｈｔ）は、最高温度（ＴＭＡＸ）に保持されている時間のみを指すものでは無く、最高温度に到達するまでであって１，０００℃を超えている時間、及び最高温度から温度を下げはじめた以降であって１，０００℃を超えている時間も含むものである。

上記加熱加工工程においては、最高温度（Ｔ_ＭＡＸ）から１，０００℃までの冷却を２０℃／ｓ以上で行うことが好ましい。このように、加熱処理後の冷却を短期間で行うことで、最高温度（Ｔ_ＭＡＸ）で十分な時間の加熱加工を行いつつ、１，０００℃以上での保持時間（ｈｔ）を短くすることができる。この冷却速度の下限は、３０℃／ｓが好ましく、４０℃／ｓがより好ましい。一方、この冷却速度の上限は特に制限されないが、例えば２００℃／ｓであり、１００℃／ｓであってもよい。このような２０℃／ｓ以上での冷却方法としては特に限定されるものではないが、例えば部材１２がろう付けされた二相ステンレス鋼管１０を炉から取り出した後に、液冷することなどによって、速い冷却速度で冷却を行うことができる。上記冷却速度での冷却が可能であれば、空冷等によって冷却を行ってもよい。

なお、二相ステンレス鋼管１０の温度が１，０００℃を下回ると、重力方向への反りは殆ど生じ無くなる。従って、１，０００℃まで冷却した後の冷却速度は遅いものであってもよい。

このようにして得られた、部材１２がろう付けされた二相ステンレス鋼管１０は、真直性が高く、自動車のガソリンエンジン等の高圧燃料用配管等として好適に用いることができる。その他、熱交換器用配管等としても用いてもよい。

（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。例えば、上記実施形態においては、加熱加工がろう付けであるとして説明したが、ろう付け以外の加熱加工であってよい。このような加熱加工としては、ろう付け以外の溶接や、溶接後の熱処理等を挙げることができる。

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

表１に記載の成分組成（残部はＦｅ及び不可避的不純物）、表２に記載の外径、内径及び管厚さを有し、長さが４００ｍｍの二相ステンレス鋼管を以下の実験例等で用いた。

［実験例１］
各鋼管を用いて６００℃〜１０００℃の範囲で所定の温度に保持して高温引張試験を行い、０．２％耐力を測定し、測定した０．２％耐力を降伏応力とした。測定結果を図３に示す。

［実験例２］
以下の方法にて、加熱に伴う各鋼管の重力方向の反り量を測定した。各鋼管を、両端部分を支持した状態で１，１００℃に加熱した炉内に投入した。鋼管温度が１，１００℃になるまで加熱していき、鋼管温度が１，０８０℃以上となってから３分、１０分又は６０分保持した。その後、空冷を行い７００℃を下回った段階で水冷した。加熱後の各鋼管の中央部分の重力方向への反り量を測定した。測定結果を図４に示す。

図３に示されるように、二相ステンレス鋼管（鋼管Ａ〜Ｃ）は、高温下ではＳＵＳ３０４管と同程度にまで降伏応力が低下することがわかる。このように高温下での降伏応力はＳＵＳ３０４と二相ステンレス鋼とは同程度であるにもかかわらず、図４に示されるように、加熱の際の重力方向への反り量は、二相ステンレス鋼管で大きく生じることが分かる。また、重力方向への反り量は、高温状態の保持時間に依存して大きくなることが分かる。これらから、重力方向への反りは、残留応力による影響は小さく、クリープ変形が主な原因であると推測される。また、二相ステンレス鋼管で比較すると、高温下で強度の高い鋼管が比較的反り量が小さいことが分かる。

［実験例３］
鋼管Ａ〜Ｃを、両端部分を支持した状態で加熱した炉内に投入した。鋼管温度が８５０℃、９５０℃又は１，０５０℃になるまで加熱していき、鋼管温度が８５０℃、９５０℃又は１，０５０℃となってから３分保持した。その後、空冷し７００℃を下回った段階で水冷した。加熱処理後の各鋼管の管端からの距離毎の重力方向への反り量を測定した。鋼管Ａの測定結果を図５に、鋼管Ｂの測定結果を図６に、鋼管Ｃの測定結果を図７にそれぞれ示す。

図５〜７に示されるように、二相ステンレス鋼管は、９５０℃以下での反り量は小さいものの、１，０５０℃になると反り量が急に大きくなることが分かる。なお、８５０℃及び９５０℃における反り量は加熱前の反り量とほとんど変わらず、８５０℃及び９５０℃の加熱では、実質的にほとんど反りが生じていないと言える。

［実験例４］
鋼管Ａを両端部分を支持した状態で加熱した炉内に投入した。鋼管温度が１，１００℃になるまで加熱していき、鋼管温度が１，１００℃となってから１分保持した。その後、鋼管Ａを炉から取り出して水冷した。

一方、鋼管Ａを両端部分を支持した状態で加熱した炉内に投入した。鋼管温度が１，１００℃になるまで加熱していき、鋼管温度が１，１００℃となってから１分保持した。その後、炉冷（徐冷）し、７００℃を下回った段階で水冷した。

加熱処理後の各鋼管の中央部分の重力方向への反り量を測定した。水冷及び空冷で、それぞれ２サンプルずつ実験を行った。測定結果を図８に示す。図８より、水冷することで、反り量を大きく低減できることが分かる。なお、水冷の際の１０００℃までの冷却速度は約５０℃／ｓ、空冷の際の冷却速度は約１０℃／ｓであった。

これらの結果より、二相ステンレス鋼管の加熱の際の重力方向への反りの発生は、１，０００℃以上に加熱された場合に顕著に生じ、１，０００℃未満の場合の反りは小さいことが分かる（図５〜７等）。また、１，０００℃以上の保持時間が長いほど反り量は大きくなり、特に１，０００℃以上の保持時間が５分を超えると反り量が大きくなることが分かる（図４等）。これらから、二相ステンレス鋼管の加熱加工の際の重力方向への反りを抑制するには、１，０００℃以上の保持時間を５分以内とすることが効果的であることが分かる。また、十分な加熱加工を行いつつ、１，０００℃以上に加熱された時間を短くし、反りの発生を抑える手段としては、加熱後に急冷することが効果的であることが分かる（図８等）。

本発明の二相ステンレス鋼管の熱加工方法は、二相ステンレス鋼管へ部材ろう付け、その他の熱加工方法として好適に用いることができる。

１０二相ステンレス鋼管
１１支持体
１２部材

Claims

外径が５０ｍｍ以下、管厚さが３ｍｍ以下、長さが６００ｍｍ以下の二相ステンレス鋼管を、略水平に２点以上で点支持する工程と、
上記点支持状態を維持しつつ、上記二相ステンレス鋼管を１，０００℃以上で加熱加工する工程と
を備え、
上記二相ステンレス鋼管が、
Ｍｎ：３質量％以下、
Ｃｒ：１８質量％以上２８質量％以下、
Ｎｉ：２質量％以上９質量％以下、
Ｍｏ：５質量％以下、及び
Ｎ：０．１０質量％以上０．３５質量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる成分組成を有し、
上記加熱加工工程における１，０００℃以上での保持時間を５分以内とする二相ステンレス鋼管の熱加工方法。
上記加熱加工工程において、最高温度から１，０００℃までの冷却を２０℃／ｓ以上で行う請求項１に記載の二相ステンレス鋼管の熱加工方法。
上記成分組成が、さらに
Ｃ：０．０４質量％以下、
Ｐ：０．０３質量％以下、及び
Ｓ：０．０３質量％以下を含有する請求項１又は請求項２に記載の二相ステンレス鋼管の熱加工方法。
上記成分組成が、さらに
Ａｌ：０．０３質量％以下、
Ｓｉ：１．０質量％以下、
Ｍｇ：０．００５質量％以下、及び
Ｃａ：０．００５質量％以下
からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する請求項１、請求項２又は請求項３に記載の二相ステンレス鋼管の熱加工方法。
上記成分組成が、さらに
Ｎｂ：０．３質量％以下、
Ｔｉ：０．１質量％以下、
Ｖ：０．３質量％以下、及び
Ｔａ：０．１質量％以下
からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の二相ステンレス鋼管の熱加工方法。
上記加熱加工が、ろう付けである請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の二相ステンレス鋼管の熱加工方法。