JP5401964B2 - 金属管の製造方法 - Google Patents
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(a)Cu:5%以下、
(b)Co:5%以下、
(c)Mo:3%以下、W:6%以下およびTa:6%以下から選択される一種以上、
(d)Ti:1%以下およびNb:2%以下から選択される一種以上、
(e)B:0.1%以下、Zr:0.1%以下およびHf:0.5%以下から選択される一種以上、
(f)Mg:0.1%以下、Ca:0.1%以下およびAl:1%以下から選択される一種以上、
(g)Y:0.15%以下およびLn族:0.15%以下から選択される一種以上
Cは、高温強度を確保するのに有効な元素であり、含有させてもよい。しかし、その効果は、その含有量が0.01%以上の場合に顕著となるが、その含有量が0.6%を超えると、ステンレス鋼の靱性を著しく低下させるおそれがある。従って、Cは0.01〜0.6%含有させるのが好ましい。より好ましい下限は、0.02%である。また、より好ましい上限は、0.45%であり、さらに好ましい上限は0.3%である。
Siは酸素との親和力が強いため、Cr主体の酸化スケ−ル層を均一に形成することを助長するのに有効な元素であり、含有させてもよい。これらの作用は、その含有量が0.1%以上の場合に顕著となるが、その含有量が5%を超えると、溶接性が劣化し、組織も不安定になるおそれがある。従って、Siは0.1〜5%含有させるのが好ましい。より好ましい下限は、0.3%である。また、より好ましい上限は、3%であり、更に好ましい上限は2%である。
Mnは、脱酸および加工性改善に有効な元素であるので、含有させてもよい。この効果が顕著となるのは、その含有量が0.1%以上の場合である。Mnは、オーステナイト生成元素であることから、Niの一部をMnで置換することも可能である。しかし、その含有量が10%を超えると、Cr主体の酸化スケール層の形成を阻害するおそれがある。従って、Mnは0.1〜10%含有させるのが好ましい。より好ましい上限は5%であり、更に好ましい上限は2%である。
S:0.05%以下
PおよびSは、結晶粒界に偏析し、熱間加工性を劣化させる。そのため、極力低減することが好ましいが、過剰な低減はコスト高を招く。従って、Pは0.08%、Sは0.05%まで許容できる。より好ましい上限は、Pは0.05%以下、Sは0.03%以下である。更に好ましい上限は、Pは0.04%以下、Sは0.015%以下である。
Crは、本発明において重要な元素である。Cr主体の酸化スケ−ルを安定的に形成するためには20%以上の含有が必要である。しかしながら、過剰な含有は、管製造性や使用中の高温での組織安定性を低下させるので、上限を55%とする。従って、Crは20〜55%含有させる。加工性とともに組織安定性の劣化を防止するためには、上限を35%とすることが好ましい。より好ましい上限は33%である。また、好ましい下限は、22%である。
Niは、Cr含有量に応じて安定したオーステナイト組織を得るために必要な元素であり、20%以上の含有させる必要がある。また、Cが鋼中に侵入した場合、侵入速度を低減する働きがあるため含有することが好ましい。しかしながら、過剰な含有は、コスト高と製造難を招く。従って、Niは20〜70%含有させる。好ましい下限は23%であり、更に好ましい下限は25%である。また、好ましい上限は60%であり、更に好ましい上限は50%である。
Nは、高温強度改善に有効な元素であるので、含有させても良い。この効果を得るためには0.001%以上含させることが好ましい。しかし、過剰な含有は、加工性を大きく阻害するため、0.25%を上限とするのが好ましい。従って、Nは0.001〜0.25%含有させるのが好ましい。より好ましい上限は0.2%である。
Cuは、オーステナイト相を安定にする他、高温強度向上に有効であるので、含有させてもよい。上記の効果を得るためには0.01%以上含有させるのが好ましい。一方、5%を超えて含有させると、著しく熱間加工性を低下させるおそれがある。従って、Cuを含有させる場合には、その含有量を5%とするのが好ましい。より好ましい上限は3%である。
Coはオーステナイト相を安定にして、Niの一部を置換することができるので、含有させてもよい。上記の効果を得るためには0.01%以上含有させるのが好ましい。一方、5%を超えて含有させるすると著しく熱間加工性を低下させる。従って、Coを含有させる場合は5%以下含有させるのが好ましい。好ましい範囲は0.01〜3%である。
Mo、WおよびTaはいずれも固溶強化元素として高温強度向上に有効であるので、含有させてもよい。その効果を発揮させるためには0.01%以上含有させることが好ましい。しかし、過剰な含有は、加工性の劣化と組織安定性を阻害するおそれがある。従って、これらの元素の一種以上を含有させる場合には、Moは3%以下、Wは6%以下、Taは6%以下含有させるのが好ましい。いずれの元素も、その含有量の上限は2.5%とするのがより好ましく、更に好ましい上限は2%である。また、これらの元素の一種以上を含有させる場合は、その合計含有量は10%以下とするのが好ましい。
TiおよびNbは、極微量の含有でも高温強度および延性、靱性の改善に大きな効果があるので、含有させてもよい。上記の効果を得るためには0.01%以上含有させるのが好ましい。またTiは1%、Nbは2%を超えると加工性や溶接性が低下するおそれがある。従って、これらの元素の一種以上を含有させる場合には、Tiは1%以下、Nbは2%以下含有させるのが好ましい。TiおよびNbを複合して含有させる場合は、合計で2%以下とするのが好ましい。
B、ZrおよびHfは、いずれも粒界を強化し、熱間加工性および高温強度特性を改善するのに有効な元素であるので、含有させてもよい。その効果を得るには、いずれの元素も0.001%以上含有させるのが好ましい。しかし、過剰な含有は、溶接性を劣化させるおそれがある。従って、これらの元素の一種以上を含有させる場合には、Bは0.1%以下、Zrは0.1%以下およびHfは0.5%以下含有させることが好ましい。
Mg、CaおよびAlは、いずれも熱間加工性を改善するのに有効な元素であるので、含有させてもよい。上記の効果を得るためには、MgおよびCaでは、0.0005%以上、Alでは0.01%以上含有させるのが好ましい。しかし、いずれの元素も過剰な含有は、溶接性を劣化させるおそれがある。従って、これらの元素の一種以上を含有させる場合には、Mgは0.1%以下、Caは0.1%以下およびAlは1%以下含有させるのが好ましい。MgおよびCaの含有量のより好ましい下限は、0.0008%であり、好ましい上限は0.05%である。また、Alの含有量の好ましい上限は0.6%である。
Y、Ln族は、耐酸化性の向上に有効な元素であるので、含有させてもよい。上記の効果を得るためには、いずれの元素においても0.0005%以上含有させるのが好ましい。一方、過剰に含有させても、加工性を低下させるおそれがある。従って、これらの元素の一種以上を含有させる場合には、Yは0.15%以下、Ln族は0.15%以下含有させるのが好ましい。Ln族の中でも、特にLa、CeおよびNdから選択される一種以上を用いることが好ましい。なお、Ln族とは、元素番号57のLaから、同71のLuまでを指す。
表1に示すように、酸素ポテンシャルPO2が10-2atm(即ち、0.01atm)未満であった比較例1および2では、管中央部においてスケールムラが発生したが、酸素ポテンシャルが10-2atm(即ち、0.01atm)以上であった本発明例1では、管端部、管中央部共に、均一な酸化スケール層を形成することができた。
Claims (4)
- 質量%で、20〜55%のCrおよび20〜70%のNiを含有する金属管を、該金属管の長さより短いバレル炉により前記金属管の表面に酸化スケールを形成する金属管の製造方法であって、前記金属管を、バーナーから供給されるLNGと空気の混合比を制御して酸素ポテンシャルを0.01〜0.2atmに調整した環境で、かつ1150〜1250℃の温度範囲に制御した前記炉内に、管軸と平行な方向に移送して熱処理することを特徴とする金属管の製造方法。
- 前記金属管が、質量%で、C:0.01〜0.6%、Si:0.1〜5%、Mn:0.1〜10%、P:0.08%以下、S:0.05%以下、Cr:20〜55%、Ni:20〜70%およびN:0.001〜0.25%を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有することを特徴とする請求項1に記載の金属管の製造方法。
- 前記金属管が、質量%で、さらに、下記(a)〜(g)の中から選択された一種以上の元素を含有する化学組成を有することを特徴とする請求項2に記載の金属管の製造方法。
(a)Cu:5%以下、
(b)Co:5%以下、
(c)Mo:3%以下、W:6%以下およびTa:6%以下から選択される一種以上、
(d)Ti:1%以下およびNb:2%以下から選択される一種以上、
(e)B:0.1%以下、Zr:0.1%以下およびHf:0.5%以下から選択される一種以上、
(f)Mg:0.1%以下、Ca:0.1%以下およびAl:1%以下から選択される一種以上、
(g)Y:0.15%以下およびLn族:0.15%以下から選択される一種以上 - 前記金属管が、管内面にリブ状の突起を有することを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の金属管の製造方法。
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