JP4492805B2 - 管内表面のスケールの耐剥離性に優れた鋼管 - Google Patents
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Cは、強度およびクリープ強度を確保するのに有効な元素であり、その効果を得るためには0.01%以上の含有が好ましい。しかし、その含有量が0.2%を超えると、固溶化処理状態で未固溶の炭化物が残存して、高温強度の向上に寄与しなくなるばかりでなく、靭性等の機械的性質に悪影響を及ぼす。従って、C含有量は0.2%以下とする。なお、熱間加工性低下や靭性劣化の観点から、望ましいのは0.12%以下である。
Siは、脱酸剤として用いられ、また耐水蒸気酸化性を向上させるのに有効な元素であり、0.1%以上含有させるのが好ましい。一方、含有量が多くなると溶接性や熱間加工性が劣化するため、2%以下とする。望ましいのは0.8%以下である。
Mnは、Siと同様に脱酸剤として有効で、不純物として含有されるSに起因する熱間加工性の劣化を抑止する作用がある。脱酸効果や熱間加工性改善の点から0.1%以上含有させる。ただし過度の含有では脆化を招くため、含有量の上限を3.0%とする。より望ましい上限は2.0%である。
Crは、管の内表面にCrの酸化物を主体とするスケールを生成させるため9〜28%含有する鋼であることが必要である。また、Crは高温での強度や耐酸化性および耐食性確保の点より必要な元素であり、その十分な効果を発揮させるには9%以上の含有量を確保する必要がある。しかし、過剰に含有させると靭性や熱間加工性が劣化するため上限は28%とする。
オーステナイト系ステンレス鋼では、Niはオーステナイト組織を安定化させ、かつクリープ強度の向上に必要な元素であり、6%以上の含有が必要である。さらに高温、長時間での組織の安定性を確保するためには、15%以上の含有とするのが好ましい。しかし、多量の添加は効果が飽和してしまい、それ以上の含有はコストの増大を招くだけなので50%までとする。好ましいのは35%以下、より好ましいのは25%以下である。
Mo、WおよびCuは、鋼の高温強度を高めるので含有させるのが好ましい。その効果は、少なくともいずれか一種を0.1%以上含有させることで発揮される。また、多量の含有では溶接性や加工性を損なうため、上限をMoおよびCuではそれぞれで5%、Wでは10%とする。
Nは、鋼の固溶強化に寄与し、また他の元素と結合して析出強化作用により鋼を強化する効果がある。その効果を得たい場合には0.005%以上含有させる。しかし、0.3%を超えると延性や溶接性が劣化する場合がある。
V、NbおよびTiは、いずれも炭素および窒素と結合して炭窒化物を形成し、析出強化に寄与する。従って、これらの1種以上を0.01%以上含有させるのが好ましい。一方、これらの含有量が過多になると鋼の加工性が損なわれるので、Vは1.0%、Nbは1.5%、Tiは0.5%を上限とする。
Ca、Mg、Al、Bおよび希土類元素(La、Ce、Y、Pd、Nd等)は、いずれも強度、加工性、耐水蒸気酸化性を向上させる効果がある。これらの効果を得たい場合には、1種以上をそれぞれ0.0001%以上含有させる。一方、これらの元素の含有量それぞれが0.2%を超えると加工性や溶接性が損なわれる。
外径50.8mm、肉厚8.0mm
(2)表面の加工
上記の管の内表面にショットピーニング加工を施した。その条件は下記のとおりである。
ショットの吹付け量:約10kg/min(表3に表示)
吹付け圧力:表3に記載のとおり。なお、58.8N/cm2以上の圧力は、加工層の硬度を高めるために採用した。
ショットピーニング前の管から試験片を採取し、厚さ方向に切断した断面を顕微鏡観察して、結晶粒度を測定した。また、ショットピーニング加工を施した後の試験片の加工表面(表面から40μmの深さの位置)および肉厚中央部のそれぞれのビッカース硬さHv0.1(試験力:0.9807N)を測定し、その差(ΔHv)を求めた。
ショットピーニング加工を施した後の管から、図1に示す形状の試験片1を切り出した。同図において、L=25mm、w=20mm、t=5mmである。なお、図中の斜線部2は、図2に示す治具3を接着する部分である。
Claims (3)
- 質量%で、C:0.2%以下、Si:2.0%以下、Mn:0.1〜3.0%、Cr:9〜28%、Ni:6〜50%を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、ショットピーニング加工後の内表面の最大高さ(Rz)が15μm以上であり、かつΔHvが100以上であることを特徴とする管内表面のスケールの耐剥離性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼管。但し、ΔHvは管の内表面層と肉厚中央部のビッカース硬さの差である。
- 質量%で、C:0.2%以下、Si:2.0%以下、Mn:0.1〜3.0%、Cr:9〜28%、Ni:6〜50%を含有し、さらにMo:0.1〜5%、W:0.1〜10%、Cu:0.1〜5%、N:0.005〜0.3%、V:0.01〜1.0%、Nb:0.01〜1.5%、Ti:0.01〜0.5%、Ca:0.0001〜0.2%、Mg:0.0001〜0.2%、Al:0.0001〜0.2%、B:0.0001〜0.2%および希土類元素:0.0001〜0.2%の中から選んだ1種以上を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、ショットピーニング加工後の内表面の最大高さ(Rz)が15μm以上であり、かつΔHvが100以上であることを特徴とする管内表面のスケールの耐剥離性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼管。但し、ΔHvは管の内表面層と肉厚中央部のビッカース硬さの差である。
- ASTMオーステナイト結晶粒度番号で7以上の組織を持つ請求項1または請求項2に記載の管内表面のスケールの耐剥離性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼管。
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