JP6319528B1 - 電縫溶接クラッド鋼管およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記第1層の一方の面に積層され、合せ材であるステンレス鋼またはニッケル含有合金からなる第2層とを有する電縫溶接クラッド鋼管であって、
溶接部において前記母材が前記電縫溶接クラッド鋼管の合せ材側表面に露出しておらず、
次の(i)〜(iii)の位置を中心とした、管長手方向に垂直な面における半径0.1mmの円形断面のそれぞれに凝固組織を含有しない、電縫溶接クラッド鋼管。
(i)前記溶接部における前記電縫溶接クラッド鋼管の外表面から深さ1mmの位置で、溶接金属の管周方向における幅の中央から該溶接金属の幅方向に0.3mmの位置
(ii)前記溶接部における前記電縫溶接クラッド鋼管の厚み方向における中央の位置で、溶接金属の管周方向における幅の中央から該溶接金属の幅方向に0.3mmの位置
(iii)前記溶接部における前記電縫溶接クラッド鋼管の内表面から深さ1mmの位置で、溶接金属の管周方向における幅の中央から該溶接金属の幅方向に0.3mmの位置
または、
(B)前記第1層が、前記電縫溶接クラッド鋼管の内側に配置されており、かつ、前記(ii)および(iii)の位置における金属組織が、フェライトおよびベイナイトの合計面積率が90%以上、フェライトおよびベイナイトの平均粒径が15μm以下の金属組織である、
上記2に記載の電縫溶接クラッド鋼管。
C :0.15%以下、
Si:5.0%以下、
Mn:2.0%以下、
P :0.1%以下、
S :0.1%以下、
Ni:1.0%以下、
Cr:11.0%以上、および
N :0.5%以下を含有し、
残部がFeおよび不可避不純物からなる成分組成を有するステンレス鋼である、上記1〜5のいずれか一項に記載の電縫溶接クラッド鋼管。
C :0.15%以下、
Si:5.0%以下、
Mn:2.0%以下、
P :0.1%以下、
S :0.1%以下、
Ni:6.0%以上、
Cr:15.0%以上、および
N :0.5%以下を含有し、
残部がFeおよび不可避不純物からなる成分組成を有する、ステンレス鋼またはニッケル含有合金である、上記1〜5のいずれか一項に記載の電縫溶接クラッド鋼管。
Mo:20.0%以下、
Cu:5.0%以下、
Al:2.0%以下、
Co:3.0%以下、
W :5.0%以下、および
Ta:5.0%以下からなる群より選択される1または2以上をさらに含有する、上記6または7に記載の電縫溶接クラッド鋼管。
Ti:2.0%以下、
Nb:5.0%以下、
V :2.0%以下、および
Zr:2.0%以下からなる群より選択される1または2以上をさらに含有する、上記6〜8のいずれか一項に記載の電縫溶接クラッド鋼管。
B :0.0050%以下、
Ca:0.0050%以下、
Mg:0.0030%以下、および
REM:0.10%以下からなる群より選択される1または2以上をさらに含有する、上記6〜9のいずれか一項に記載の電縫溶接クラッド鋼管。
C :0.02〜0.20%、
Si:0.01〜1.0%、
Mn:0.1〜2.0%、
P :0.05%以下、
S :0.01%以下、および
Al:0.1%以下を含有し、
残部がFeおよび不可避不純物からなる成分組成を有する、炭素鋼または低合金鋼である上記1〜10のいずれか一項に記載の電縫溶接クラッド鋼管。
Ti:0.1%以下、
Nb:0.2%以下、
Cu:0.5%以下、
Ni:0.5%以下、
Cr:0.5%以下、
Mo:0.5%以下、
V :0.1%以下、および
Ca:0.0005〜0.0050%からなる群より選択される1または2以上をさらに含有する、上記11に記載の電縫溶接クラッド鋼管。
前記クラッド鋼帯の幅方向両端部に開先加工を施して開先を形成し、
前記クラッド鋼帯を管状に成形して素管とし、
前記素管の対向する一対の突合せ部を電縫溶接して電縫溶接クラッド鋼管とする、電縫溶接クラッド鋼管の製造方法であって、
前記開先加工では、前記クラッド鋼帯の幅方向両端部を前記第2層側から押し込み加工し、
前記開先は、
前記第2層と前記第1層とのクラッド界面が前記第2層側から前記クラッド鋼帯の厚み中心側に向き、
前記第2層側におけるベベル角度θ1が10°以上50°以下であり、
開先深さd1が前記クラッド鋼帯の厚みtの10%以上45%以下であり、かつ
下記(1)式で定義される投影クラッド比率R1が25%以上50%以下であり、
前記電縫溶接は、前記突き合わせ部にガスシールドを施しつつ、アプセット量が前記クラッド鋼帯の厚みt以下の条件で前記突合せ部を突き合せ加圧して行われ、
前記ガスシールドは、
前記素管の突合せ部上端から5〜300 mm上方の位置で、前記素管の突合せ方向に隣接して並置された3つ以上のスリット状のガス放出口を有するシールドガス吹付けノズルを用いて、前記ガス放出口のうち両端に位置する一対の第1ガス放出口からのガス放出流速をA(m/s)とし、残りの第2ガス放出口からのガス放出流速をB(m/s)としたとき、Bが0.5〜50 m/sであり、かつ、0.010≦B/A≦10を満たす条件下でシールドガスを吹き付けて行われる、電縫溶接クラッド鋼管の製造方法。
記
R1=(tc1 *+d1)/t×100(%) ・・・(1)
ここで、R1:投影クラッド比率
tc1 *:ルート面における前記第2層の厚み(mm)
d1:第2層側の開先深さ(mm)
t:前記クラッド鋼帯の厚み(mm)
前記開先が、Y形開先である、上記13に記載の電縫溶接クラッド鋼管の製造方法。
前記熱処理を、前記電縫溶接クラッド鋼管の合せ材側表面における加熱温度:750〜1250℃、750〜1250℃の温度範囲における保持時間:10秒以上、前記電縫溶接クラッド鋼管の母材側表面における加熱温度:750〜1200℃、750〜1200℃の温度範囲における保持時間:10秒以上の条件で行い、
前記冷却を、前記電縫溶接クラッド鋼管の合せ材側表面における750℃から400℃の間の平均冷却速度:4〜100℃/sec、前記電縫溶接クラッド鋼管の母材側表面における750℃から400℃の間の平均冷却速度:8〜70℃/secの条件で行う、電縫溶接クラッド鋼管の製造方法。
前記開先加工では、さらに前記クラッド鋼帯の幅方向両端部を前記第3層側から押し込み加工し、
前記開先が、X形開先であり、
前記開先は、さらに、
前記第3層と前記第1層とのクラッド界面が前記第3層側から前記クラッド鋼帯の厚み中心側に向き、
前記第3層側におけるベベル角度θ2が10°以上50°以下であり、
開先深さd2が前記クラッド鋼帯の厚みtの10%以上45%以下であり、かつ、
下記(2)式で定義される投影クラッド比率R2が25%以上50%以下である、
上記13に記載の電縫溶接クラッド鋼管の製造方法。
記
R2=(tc2 *+d2)/t×100(%) ・・・(2)
ここで、R2:投影クラッド比率
tc2 *:ルート面における前記第3層の厚み(mm)
d2:第3層側の開先深さ(mm)
t:前記クラッド鋼帯の厚み(mm)
前記熱処理を、前記電縫溶接クラッド鋼管の内表面および外表面における加熱温度:750〜1250℃、保持時間:10秒以上、前記電縫溶接クラッド鋼管の肉厚中心位置における加熱温度:750〜1200℃、保持時間:10秒以上の条件で行い、
前記冷却を、前記電縫溶接クラッド鋼管の内表面および外表面における750℃から400℃の間の平均冷却速度:4〜100℃/sec、前記電縫溶接クラッド鋼管の肉厚中心位置における750℃から400℃の間の平均冷却速度:8〜70℃/secの条件で行う、電縫溶接クラッド鋼管の製造方法。
まず、電縫溶接クラッド鋼管が2層クラッド鋼管である場合について説明する。
図1を参照して、本発明の第1の実施形態における電縫溶接クラッド鋼管20を説明する。本実施形態の電縫溶接クラッド鋼管20は、母材からなる第1層11と、合せ材からなる第2層12とからなる2層の電縫溶接クラッド鋼管(以下、単に「クラッド鋼管」という場合がある)である。
本発明においては、前記母材として低炭素鋼または低合金鋼を用いる。
C :0.02〜0.20%、
Si:0.01〜1.0%、
Mn:0.1〜2.0%、
P :0.05%以下、
S :0.01%以下、および
Al:0.1%以下を含有し、
残部がFeおよび不可避不純物からなる成分組成を有する炭素鋼または低合金鋼を母材として用いることができる。
Cは鋼の強度を向上させるために必要な元素である。0.02%未満では、母材として必要な強度を実現することが困難となる。そのため、C含有量を0.02%以上とする。C含有量は0.03%以上とすることが好ましい。一方、C含有量が0.20%超では、溶接などの熱処理時にマルテンサイトが生成しやすくなり、材料が脆くなる。そのため、C含有量を0.20%以下とする。C含有量は0.15%以下とすることが好ましい。
Siは鋼の脱酸や、強度調整に用いられる元素である。0.01%未満では、その効果が不十分である。そのため、Si含有量を0.01%以上とする。一方、Si含有量が1.0%超では、材料が硬化し、靱性も低下する。そのため、Si含有量を1.0%以下とする。Si含有量は0.8%以下とすることが好ましい。
Mnは鋼の強度を調整するために有用な元素である。0.1%未満では、その効果が不十分である。そのため、Mn含有量を0.1%以上とする。一方、Mn含有量が2.0%超では、溶接性の低下や介在物の増加などの弊害が生じる。そのため、Mn含有量を2.0%以下とする。Mn含有量は1.8%以下とすることが好ましい。
Pは鋼中に不純物として存在し、結晶粒界などに偏析することにより、靱性などの特性を低下させる元素であり、できるだけ低減することが好ましいが、0.05%以下であれば許容できる。そのため、P含有量を0.05%以下とする。P含有量は、0.03%以下とすることが好ましい。なお、過度の低減は、その効果が小さくなることに対して精錬コストが過大となるので、P含有量は0.001%以上とすることが好ましい。
Sは鋼中に不純物として存在し、結晶粒界などに偏析することにより、靱性などの特性を低下させる元素であり、できるだけ低減することが好ましいが、0.01%以下であれば許容できる。そのため、S含有量を0.01%以下とする。S含有量は0.005%以下とすることが好ましい。なお、過度の低減は、その効果が小さくなることに対して精錬コストが過大となるので、S含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。
Alは鋼の脱酸に用いられる元素である。ただし、0.1%を超えて含有すると、Alの酸化物が多量に生成し、鋼の清浄度を低下させる。そのため、Al含有量を0.1%以下とする。一方、Al含有量の下限は特に限定されない。しかし、Al含有量が0.001%未満では脱酸の効果が得にくいので、Al含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
Ti:0.1%以下、
Nb:0.2%以下、
Cu:0.5%以下、
Ni:0.5%以下、
Cr:0.5%以下、
Mo:0.5%以下、
V :0.1%以下、および
Ca:0.0005〜0.0050%からなる群より選択される1または2以上をさらに含有することもできる。
Ti、Nb、Cr、Mo、およびVは、何れも炭化物の形成または鋼中への固溶により、鋼の強度を向上させる効果を有する。ただし、それぞれ、0.1%、0.2%、0.5%、0.5%、0.1%を超えて含有すると靱性の低下を招く。したがって、それぞれ、含有量を0.1%以下、0.2%以下、0.5%以下、0.5%以下、0.1%以下に限定する。なお、含有量が0.01%未満では、その効果が得にくいので、含有させる場合は、含有量を0.01%以上とすることが好ましい。
Cu、Niは焼入性向上を通じて、鋼の強度を向上させる効果を有する。ただし、それぞれ、含有量が0.5%超では、その効果が飽和し、不要なコストの上昇を招く。したがって、それぞれ含有量を0.5%以下に限定する。一方、含有量の下限は特に限定されないが、含有量が0.01%未満では、その効果が得にくいので、含有させる場合は、含有量を0.01%以上することが好ましい。
Caは展伸した粗大な硫化物を球状の硫化物とする介在物形態制御に寄与する元素である。Ca含有量が0.0005%未満ではその効果が不十分である。そのため、含有させる場合は、Ca含有量を0.0005%以上とする。Ca含有量は0.0010%以上とすることが好ましい。一方、Ca含有量が0.0050%超では、鋼が清浄度を低下する。そのため、Ca含有量を0.0050%以下とする。
本発明においては、前記合せ材としてステンレス鋼またはニッケル含有合金を用いる。
C :0.15%以下、
Si:5.0%以下、
Mn:2.0%以下、
P :0.1%以下、
S :0.1%以下、
Ni:1.0%以下、
Cr:11.0%以上、および
N :0.5%以下を含有し、
残部がFeおよび不可避不純物からなる成分組成を有するステンレス鋼を合せ材として用いることができる。
Cはステンレス鋼の強度を向上させる効果を有する。ただし、0.15%超では、溶接などの熱処理時にマルテンサイトが生成しやすくなり、材料が脆くなる。そのため、C含有量を0.15%以下に限定する。C含有量は0.1%以下とすることが好ましい。なお、過度の低減は、その効果が小さくなることに対して精錬コストが過大となるので、C含有量は0.001%以上とすることが好ましい。
Siはステンレス鋼の耐食性の向上に寄与する元素である。ただし、Si含有量が5.0%超では、材料が硬化し、靱性も低下する。そのため、Si含有量を5.0%以下とする。Si含有量は、3.0%以下とすることが好ましい。なお、Siは原料からの混入を避けられない元素であり、さらに除去することが難しい元素であるので、Si含有量は0.01%以上とすることが好ましい。
Mnは鋼の強度を調整するために有用な元素である。ただし、2.0%超では、溶接性の低下や介在物の増加などの弊害が生じる。そのため、Mn含有量を2.0%以下とする。Mn含有量は1.8%以下とすることが好ましい。一方、Mn含有量の下限は特に限定されないが、Mnは、不可避的に混入したSと結合して、Sの粒界偏析を抑制する効果を有するため、Mn含有量は0.1%以上とすることが好ましい。
Pはステンレス鋼中に不純物として存在し、結晶粒界などに偏析することにより、靱性などの特性を低下させる元素であり、できるだけ低減することが好ましいが、0.1%以下であれば許容できる。より好適には0.05%以下である。なお、過度の低減は、その効果が小さくなることに対して精錬コストが過大となるので、P含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
Sはステンレス鋼中に不純物として存在し、結晶粒界などに偏析することにより、靱性などの特性を低下させる元素であり、できるだけ低減することが好ましいが、0.1%以下であれば許容できる。より好適には0.05%以下である。なお、過度の低減は、その効果が小さくなることに対して精錬コストが過大となるので、S含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。
Niはステンレス鋼の耐食性の向上に寄与する元素である。ただし、オーステナイト生成元素であるために、フェライト系ステンレス鋼においては、フェライト単相に制御するために1.0%以下に限定する。一方、Ni含有量の下限は特に限定されないが、耐食性向上の目的のためには、Ni含有量を0.01%以上とすることが好ましい。
Crは、ステンレス鋼の表面に不働態皮膜を形成することにより、耐食性を保つために重要な元素である。11.0%未満では、その効果が不十分である。そのため、Cr含有量を11.0%以上とする。Cr含有量は、13.0%以上とすることが好ましい。一方、Cr含有量の上限は特に限定されないが、35.0%を超えて含有すると熱間加工性が低下しやすいので、35.0%以下とすることが好ましい。
Nはステンレス鋼の耐食性の向上に寄与する元素である。ただし、0.5%超えて含有させてもその効果が飽和するので、0.5%以下に限定する。一方、N含有量の下限は特に限定されないが、精錬コストが過大となるのを防ぐため、N含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
C :0.15%以下、
Si:5.0%以下、
Mn:2.0%以下、
P :0.1%以下、
S :0.1%以下、
Ni:6.0%以上、
Cr:15.0%以上、および
N :0.5%以下を含有し、
残部がFeおよび不可避不純物からなる成分組成を有する、ステンレス鋼またはニッケル含有合金を合せ材として用いることができる。
Cはステンレス鋼やニッケル含有合金の強度を向上させる効果を有する。ただし、0.15%超では、溶接などの熱処理時にマルテンサイトが生成しやすくなり、材料が脆くなる。したがって、0.15%以下に限定する。より好適には0.1%以下である。一方、C含有量の下限は特に限定されないが、
精錬コストが過大となるのを防ぐため、C含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
Siはステンレス鋼やニッケル含有合金の耐食性の向上に寄与する元素である。ただし、5.0%超では、材料が硬化し、靱性も低下する。したがって、5.0%以下に限定する。より好適には、3.0%以下である。なお、Siは原料からの混入を避けられない元素であり、さらに除去することが難しい元素であるので、Si含有量は0.01%以上とすることが好ましい。
Mnはオーステナイト生成元素であり、ステンレス鋼やニッケル含有合金の相安定性を制御するために、必要に応じて含有させることができる。ただし、2.0%超では、溶接性の低下や介在物の増加などの弊害が生じる。したがって、2.0%以下に限定する。一方、Mn含有量の下限は特に限定されないが、不可避的に混入したSと結合して、Sの粒界偏析を抑制する効果を有するため、Mn含有量は0.1%以上とすることが好ましい。
Pはステンレス鋼やニッケル含有合金中に不純物として存在し、結晶粒界などに偏析することにより、靱性などの特性を低下させる元素であり、できるだけ低減することが好ましいが、0.1%以下であれば許容できる。より好適には0.05%以下である。なお、過度の低減は、その効果が小さくなることに対して精錬コストが過大となるので、0.001%以上とすることが好ましい。
Sはステンレス鋼やニッケル含有合金中に不純物として存在し、結晶粒界などに偏析することにより、靱性などの特性を低下させる元素であり、できるだけ低減することが好ましいが、0.1%以下であれば許容できる。より好適には0.05%以下である。なお、過度の低減は、その効果が小さくなることに対して精錬コストが過大となるので、S含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。
Niはステンレス鋼やニッケル含有合金の耐食性の向上に寄与する元素である。また、オーステナイト生成元素であるために、Crなどのフェライト生成元素とのバランスを考慮して、ステンレス鋼やニッケル含有合金の相安定性の制御に用いられる。そのような目的のために、Cr含有量が15.0%以上の場合には、Ni含有量を6.0%以上に限定する。一方、Ni含有量の上限は特に限定されないが、
コストの増大を防ぐため、Ni含有量は80%以下とすることが好ましい。
Crは、ステンレス鋼やニッケル含有合金の表面に不働態皮膜を形成することにより、耐食性を保つために重要な元素である。また、Crはフェライト生成元素であるために、Niなどのオーステナイト生成元素とのバランスを考慮して、ステンレス鋼やニッケル含有合金の相安定性の制御に用いられる。そのような目的のために、Ni含有量が6.0%以上の場合には、Cr含有量を15.0%以上に限定する。一方、Cr含有量の上限は特に限定されないが、コストの増大を防ぐため、Cr含有量は80%以下とすることが好ましい。
Nはステンレス鋼の耐食性の向上に寄与する元素である。ただし、0.5%を超えて含有させてもその効果が飽和するので、0.5%以下に限定する。一方、N含有量の下限は特に限定されないが、精錬コストが過大となるのを防ぐため、N含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
Mo:20.0%以下、
Cu:5.0%以下、
Al:2.0%以下、
Co:3.0%以下、
W :5.0%以下、および
Ta:5.0%以下からなる群より選択される1または2以上をさらに含有することもできる。
Mo、Cu、Al、Co、W、およびTaは、ステンレス鋼やニッケル合金の耐食性や強度を向上させるために含有させることができる。ただし、それぞれ、20.0%、5.0%、2.0%、3.0%、5.0%、5.0%を超えて含有させても、その効果が飽和するので、それぞれ、20.0%以下、5.0%以下、2.0%以下、3.0%以下、5.0%以下、5.0%以下に限定する。一方、これらの元素の含有量は、その効果を発現させるため、0.005%以上とすることが好ましい。
Ti:2.0%以下、
Nb:5.0%以下、
V :2.0%以下、および
Zr:2.0%以下からなる群より選択される1または2以上をさらに含有することもできる。
Ti、Nb、V、Zrは何れもCを固定することにより、鋭敏化を抑制する効果を有するため、必要に応じて含有させることができる。ただし、C:0.15%以下の範囲においては、それぞれ、2.0%、5.0%、2.0%、2.0%を超えて含有させてもその効果が飽和するので、それぞれ、2.0%以下、5.0%以下、2.0%以下、2.0%以下に限定する。一方、これらの元素の含有量の下限は、その効果を発現させるため、0.001%以上とすることが好ましい。
B :0.0050%以下、
Ca:0.0050%以下、
Mg:0.0030%以下、および
REM:0.10%以下からなる群より選択される1または2以上をさらに含有することもできる。
本実施形態のクラッド鋼管は、溶接部において母材が合せ材側表面に露出していないことを特徴とする。図15(A)に示したように母材が合せ材側へ露出すると、該露出部における耐食性などの特性が低下するため、クラッド鋼管であるにも関わらず、本来期待されるべき性能を発揮することができない。これに対し、本発明では、母材が合せ材側表面に露出していないため、クラッド鋼管としての機能が損なわれることがない。
さらに本実施形態のクラッド鋼管においては、次の(i)〜(iii)の位置を中心とした、管長手方向に垂直な面における半径0.1mmの円形断面のそれぞれに凝固組織を含有しない。
(i)前記溶接部における前記電縫溶接クラッド鋼管の外表面から深さ1mmの位置で、溶接金属の管周方向における幅の中央から該溶接金属の幅方向に0.3mmの位置
(ii)前記溶接部における前記電縫溶接クラッド鋼管の厚み方向における中央の位置で、溶接金属の管周方向における幅の中央から該溶接金属の幅方向に0.3mmの位置
(iii)前記溶接部における前記電縫溶接クラッド鋼管の内表面から深さ1mmの位置溶接金属の管周方向における幅の中央から該溶接金属の幅方向に0.3mmの位置
(A)前記第1層が、前記電縫溶接クラッド鋼管の外側に配置されており、かつ、前記(i)および(ii)の位置における金属組織が、フェライトおよびベイナイトの合計面積率が90%以上、フェライトおよびベイナイトの平均粒径が15μm以下の金属組織である。
(B)前記第1層が、前記電縫溶接クラッド鋼管の内側に配置されており、かつ、前記(ii)および(iii)の位置における金属組織が、フェライトおよびベイナイトの合計面積率が90%以上、フェライトおよびベイナイトの平均粒径が15μm以下の金属組織である。
上記位置における金属組織を、フェライトおよびベイナイトを主体とすることにより、溶接部においても、強度、靱性、延性に優れた鋼管を得ることができる。一方、前記合計面積率の上限は特に限定されず、100%であってよい。
フェライトおよびベイナイトの平均粒径を15μm以下とすることにより、溶接部の強度、靱性に優れた鋼管を得ることができる。また、より好適には12μm以下である。一方、前記平均粒径の下限値は特に限定されないが、工業的には0.5μm以上である。
上記のような本発明の第1の実施形態のクラッド鋼管は、以下に説明する特定条件下での電縫溶接によって製造することができる。
本実施形態では、クラッド鋼帯の幅方向両端部に開先加工を施して開先を形成する。前記開先加工について、図3(A)を参照して以下、説明する。
(i)第2層12と第1層11との界面であるクラッド界面13が、第2層側からクラッド鋼帯の厚み中心側に向いている。
(ii)第2層側におけるベベル角度θ1が10°以上50°以下である。
(iii)開先深さd1がクラッド鋼帯の厚みtの10%以上45%以下である。
(iv)下記(1)式で定義される投影クラッド比率R1が25%以上50%以下である.
R1=(tc1 *+d1)/t×100(%) ・・・(1)
ここで、R1:投影クラッド比率
tc1 *:ルート面における前記第2層の厚み(mm)
d1:第2層側の開先深さ(mm)
t:前記クラッド鋼帯の厚み(mm)
続いて、図5(A)、(C)に示すように、クラッド鋼帯10を管状に成形して素管(オープン管)16とする。そして、素管の対向する一対の突合せ部(被溶接部)17にガスシールドを施しつつ、一対の突合せ部17を突き合せ加圧し、電縫溶接して、電縫溶接クラッド鋼管20を得る。
(イ)不活性ガス単独使用の場合:(G1)窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスのいずれか1種、またはこれら2種以上の混合ガス
(ロ)還元性ガス単独使用の場合:(G2)水素ガス、一酸化炭素ガスのいずれか1種、またはこれら2種の混合ガス
(ハ)不活性ガスと還元性ガスの混合ガス使用の場合:前記(G1)と(G2)の混合ガス
上記の通り、本発明においてはペネトレータの生成が抑制されているため、アプセット量を過大とする必要がない。そこで、本実施形態においては、アプセット量をクラッド鋼帯の厚みt以下とする。これにより、溶接部で母材が鋼管の合せ材側表面に露出することを防止できる。一方、アプセット量の下限については特に限定されないが、確実に溶接を行うとともに、わずかに生成するペネトレータを排出するという観点からは、アプセット量をクラッド鋼帯の厚みの20%以上とすることが好ましい。なお、スクイズロールによるアプセット量は、スクイズロールより手前の管の外周長を測定した後、スクイズロールにより溶接して外面の溶接ビード部を切削した後の管の外周長を測定して、両者の差を計算することにより求める。
本発明の一実施形態においては、前記電縫溶接後、さらに、電縫溶接クラッド鋼管を熱処理し、次いで冷却することができる。
・前記電縫溶接クラッド鋼管の合せ材側表面における加熱温度:750〜1250℃、
・前記電縫溶接クラッド鋼管の合せ材側表面における前記加熱温度での保持時間:10秒以上、
・前記電縫溶接クラッド鋼管の母材側表面における加熱温度:750〜1200℃、および
・前記電縫溶接クラッド鋼管の母材側表面における前記加熱温度での保持時間:10秒以上。
・前記電縫溶接クラッド鋼管の合せ材側表面における、750℃から400℃の間の平均冷却速度:4〜100℃/sec、
・前記電縫溶接クラッド鋼管の母材側表面における750℃から400℃の間の平均冷却速度:8〜70℃/sec。
合わせ材の加熱温度が750℃未満では鋭敏化により耐食性が低下する。一方、1250℃超では結晶粒が粗大化し、その後の冷却過程において鋭敏化しやすくなる。また、保持時間10秒未満では、加熱過程での鋭敏化が解消されない。750℃から400℃の間の平均冷却速度が4℃/sec未満では冷却過程で鋭敏化し、耐食性が低下する。一方、前記平均冷却速度が100℃/sec超では急速冷却によって発生するひずみにより応力腐食割れ感受性が高まる。
母材の加熱温度が750℃未満、保持時間が10秒未満では溶接部組織が健全化せず、加工性、靱性が不足する。一方、母材の加熱温度が1200℃超では結晶粒が粗大化し、靱性が低下する。母材の750℃から400℃の間の平均冷却速度が8℃/sec未満では、フェライト−パーライトの生成により強度が不足する。一方、前記平均冷却速度が70℃/sec超ではマルテンサイトの生成により靱性が不足する。
次に、電縫溶接クラッド鋼管が3層クラッド鋼管である場合について説明する。なお、以下の説明において特に言及されない事項については、本第2の実施形態においても上記第1の実施形態と同様とすることができる。
図10を参照して、本発明の第2の実施形態による電縫溶接クラッド鋼管20を説明する。本実施形態の電縫溶接クラッド鋼管20は、母材からなる第1層11と、前記第1層の一方の面に積層された第2層12Aと、前記第1層の他方の面に積層された第3層12Bとからなる3層の電縫溶接クラッド鋼管(以下、単に「クラッド鋼管」という場合がある)である。
本実施形態のクラッド鋼管は、溶接部において母材が内表面および外表面のいずれにも露出していないことを特徴とする。図15(B)に示したように母材が鋼管の表面へ露出すると、該露出部における耐食性などの特性が低下するため、クラッド鋼管であるにも関わらず、本来期待されるべき性能を発揮することができない。これに対し、本発明では、母材が表面に露出していないため、クラッド鋼管としての機能が損なわれることがない。
本実施形態のクラッド鋼管は、第1の実施形態におけるクラッド鋼管と同様に、次の(i)〜(iii)の位置を中心とした、管長手方向に垂直な面における半径0.1mmの円形断面のそれぞれに凝固組織を含有しない。
(i)前記溶接部における前記電縫溶接クラッド鋼管の外表面から深さ1mmの位置で、溶接金属の管周方向における幅の中央から該溶接金属の幅方向に0.3mmの位置
(ii)前記溶接部における前記電縫溶接クラッド鋼管の厚み方向における中央の位置で、溶接金属の管周方向における幅の中央から該溶接金属の幅方向に0.3mmの位置
(iii)前記溶接部における前記電縫溶接クラッド鋼管の内表面から深さ1mmの位置溶接金属の管周方向における幅の中央から該溶接金属の幅方向に0.3mmの位置
上記位置における金属組織を、フェライトおよびベイナイトを主体とすることにより、溶接部においても、強度、靱性、延性に優れた鋼管を得ることができる。一方、前記合計面積率の上限は特に限定されず、100%であってよい。
フェライトおよびベイナイトの平均粒径を15μm以下とすることにより、溶接部の強度、靱性に優れた鋼管を得ることができる。また、より好適には12μm以下である。一方、前記平均粒径の下限値は特に限定されないが、工業的には0.5μm以上である。
上記のような本発明の第2の実施形態のクラッド鋼管は、以下に説明する特定条件下での電縫溶接によって製造することができる。
本実施形態では、クラッド鋼帯の幅方向両端部に開先加工を施して開先を形成する。前記開先加工について、図11(A)を参照して以下、説明する。
(i)第2層12Aと第1層11との界面であるクラッド界面13Aが、第2層側からクラッド鋼帯の厚み中心側に向いている。
(ii)前記第2層側におけるベベル角度θ1が10°以上50°以下である。
(iii)開先深さd1がクラッド鋼帯の厚みtの10%以上45%以下である。
(iv)下記(1)式で定義される投影クラッド比率R1が25%以上50%以下である.
R1=(tc1 *+d1)/t×100(%) ・・・(1)
ここで、R1:投影クラッド比率(第2層側)
tc1 *:ルート面における前記第2層の厚み(mm)
d1:第2層側の開先深さ(mm)
t:前記クラッド鋼帯の厚み(mm)
(v)第3層12Bと第1層11とのクラッド界面13Bが、第3層側から前記クラッド鋼帯の厚み中心側に向いている。
(vi)第3層側におけるベベル角度θ2が10°以上50°以下である。
(vii)開先深さd2が前記クラッド鋼帯の厚みtの10%以上45%以下である。
(viii)下記(2)式で定義される投影クラッド比率R2が25%以上50%以下である。
R2=(tc2 *+d2)/t×100(%) ・・・(2)
ここで、R2:投影クラッド比率(第3層側)
tc2 *:ルート面における前記第3層の厚み(mm)
d2:第3層側の開先深さ(mm)
t:前記クラッド鋼帯の厚み(mm)
続いて、図13(A)、(C)に示すように、クラッド鋼帯10を管状に成形して素管(オープン管)16とする。そして、素管の対向する一対の突合せ部(被溶接部)17にガスシールドを施しつつ、一対の突合せ部17を突き合せ加圧し、電縫溶接して、クラッド鋼管20を得る。
上記の通り、本発明においてはペネトレータの生成が抑制されているため、アプセット量を過大とする必要がない。そこで、本実施形態においては、アプセット量をクラッド鋼帯の厚みt以下とする。これにより、溶接部で母材が鋼管表面に露出することを防止できる。一方、アプセット量の下限については特に限定されないが、確実に溶接を行うとともに、わずかに生成するペネトレータを排出するという観点からは、アプセット量をクラッド鋼帯の厚みの20%以上とすることが好ましい。なお、スクイズロールによるアプセット量は、スクイズロールより手前の管の外周長を測定した後、スクイズロールにより溶接して外面の溶接ビード部を切削した後の管の外周長を測定して、両者の差を計算することにより求める。
本発明の一実施形態においては、前記電縫溶接後、さらに、電縫溶接クラッド鋼管を熱処理し、次いで冷却することができる。
・前記電縫溶接クラッド鋼管の内表面および外表面における加熱温度:750〜1250℃、
・前記電縫溶接クラッド鋼管の内表面および外表面における前記加熱温度での保持時間:10秒以上、
・前記電縫溶接クラッド鋼管の肉厚中心位置における加熱温度:750〜1200℃、および、
・前記電縫溶接クラッド鋼管の肉厚中心位置における加熱温度での保持時間:10秒以上。
・前記電縫溶接クラッド鋼管の内表面および外表面における、750℃から400℃の間の平均冷却速度:4〜100℃/sec、
・前記電縫溶接クラッド鋼管の肉厚中心位置における750℃から400℃の間の平均冷却速度:8〜70℃/sec。
鋼管の内表面および外表面、すなわち合わせ材の表面における加熱温度が750℃未満では鋭敏化により耐食性が低下する。一方、前記加熱温度が1250℃越えでは結晶粒が粗大化し、その後の冷却過程において鋭敏化しやすくなる。また、保持時間10秒未満では、加熱過程での鋭敏化が解消されない。750℃から400℃の間の平均冷却速度が4℃/sec未満では冷却過程で鋭敏化し、耐食性が低下する。一方、前記平均冷却速度が100℃/sec越えでは急速冷却によって発生するひずみにより応力腐食割れ感受性が高まる。
鋼管の肉厚中央位置には母材が存在している。前記位置における加熱温度が750℃未満、保持時間が10秒未満では溶接部組織が健全化せず、加工性、靱性が不足する。一方、肉厚中央位置における加熱温度が1200℃越えでは結晶粒が粗大化し、靱性が低下する。肉厚中央位置における750℃から400℃の間の平均冷却速度が8℃/sec未満では、フェライト−パーライトの生成により強度が不足する。一方、前記平均冷却速度が70℃/sec越えではマルテンサイトの生成により靱性が不足する。
以下の手順で電縫溶接2層クラッド鋼管を製造した。まず、表1に示す成分組成を有する合せ材からなる第1層と、表2に示す成分組成を有する母材からなる第2層とからなる2層のクラッド熱延鋼帯を作成した。前記第1層と第2層の厚さは、それぞれ表3に示す通りとした。
上記(i)〜(iii)の各位置における凝固組織の有無を、光学顕微鏡により所定の領域を400倍で撮影した画像に基づいて判定した。
得られた電縫溶接クラッド鋼管の、管長手方向に垂直な断面をナイタール液で腐食させ、合せ材側表面がまったく腐食されない領域(すなわち、合せ材)で連続的に覆われている場合は母材の露出なしと判断した。一方、そうでない場合、すなわち合せ材側表面に腐食された領域が観察された場合は、母材の露出ありと判断した。
試験片を研磨し、ナイタール液を用いたエッチングにより組織を現出し、光学顕微鏡を用いて400倍の金属組織の画像を得た。画像解析装置を用い、フェライト、ベイナイトの合計の面積率を求めた。
得られた電縫溶接クラッド鋼管のそれぞれから、上記(i)〜(iii)の各位置が観察位置となるように試験片を採取した。次いで、ナイタール液を用いたエッチングにより、試験片表面の結晶粒界を現出し、光学顕微鏡を用いて金属組織の画像を得た。前記画像から、ASTM E112に記載の切断法により結晶粒径を測定し、公称粒径を平均結晶粒径とした。
試験片長手方向が鋼管の円周方向、ノッチ位置が溶接部、ノッチ方向が鋼管の長手方向となるように、Vノッチ試験片を採取し、ASTM A370の規定に準拠して、シャルピー衝撃試験を実施し、破面遷移温度vTrs(℃)を求めた。得られたvTrsの値を用いて、以下の基準に基づいて溶接部の靭性を評価した。
◎:vTrs:-45℃以下
○:vTrs:-45℃超、-30℃以下
×:vTrs:-30℃超
合わせ材の耐食性をAPI specification 5LD、4th Editionに従ってASTM A262-13、Practice Eに準拠した硫酸・硫酸銅腐食試験により評価した。合わせ材の耐食性を評価するために、合わせ材側を残して母材側を研削により取り除き、合わせ材のみを試験片とした。耐食性の評価は、試験後の試験片を目視、または必要に応じて実体顕微鏡などにより10倍の倍率で観察し、割れの観察されなかった試験片を合格(○)、割れの観察された試験片を不合格(×)とした。さらに、合格した試験片の耐食性をASTM G48-Aに記載の塩化第二鉄腐食試験によっても評価した。72時間の腐食試験における腐食減量が0.5g/m2未満であった試験片を優(◎)とした。
以下の手順で電縫溶接3層クラッド鋼管を製造した。まず、表5に示す成分組成を有する合せ材からなる第2層および第3層が、表6に示す成分組成を有する母材からなる第1層のそれぞれの面に接合された3層のクラッド熱延鋼帯を作製した。前記第1層〜第3層の厚さは、それぞれ表7に示す通りとした。
上記(i)〜(iii)の各位置における凝固組織の有無を、光学顕微鏡により所定の領域を400倍で撮影した画像に基づいて判定した。
得られた電縫溶接クラッド鋼管の、管長手方向に垂直な断面をナイタール液で腐食させ、該クラッド鋼管の内表面と外表面の両者がまったく腐食されない領域(すなわち、合せ材)で連続的に覆われている場合は母材の露出なしと判断した。一方、そうでない場合、すなわち内表面と外表面のいずれか一方または両方に腐食された領域が観察された場合は、母材の露出ありと判断した。
各電縫溶接クラッド鋼管から、上記(ii)の位置が観察位置となるように試験片を採取した。次いで、前記試験片を研磨し、ナイタール液を用いたエッチングにより組織を現出し、光学顕微鏡を用いて400倍の金属組織の画像を得た。画像解析装置を用いて前記画像を解析し、フェライトおよびベイナイトの合計面積率を求めた。
得られた電縫溶接クラッド鋼管のそれぞれから、上記(ii)の位置が観察位置となるように試験片を採取した。次いで、ナイタール液を用いたエッチングにより、試験片表面の結晶粒界を現出し、光学顕微鏡を用いて金属組織の画像を得た。前記画像から、ASTM E112に記載の切断法により結晶粒径を測定し、公称粒径を平均結晶粒径とした。
試験片長手方向が鋼管の円周方向、ノッチ位置が溶接部、ノッチ方向が鋼管の長手方向となるように、Vノッチ試験片を採取し、ASTM A370の規定に準拠して、シャルピー衝撃試験を実施し、破面遷移温度vTrs(℃)を求めた。得られたvTrsの値を用いて、以下の基準に基づいて溶接部の靭性を評価した。
◎:vTrs:-45℃以下
○:vTrs:-45℃超、-30℃以下
×:vTrs:-30℃超
合わせ材の耐食性をAPI specification 5LD、4th Editionに従ってASTM A262-13、Practice Eに準拠した硫酸・硫酸銅腐食試験により評価した。合わせ材の耐食性を評価するために、合わせ材側を残して母材側を研削により取り除き、合わせ材のみを試験片とした。耐食性の評価は、試験後の試験片を目視、または必要に応じて実体顕微鏡などにより10倍の倍率で観察し、割れの観察されなかった試験片を合格(○)、割れの観察された試験片を不合格(×)とした。さらに、合格した試験片の耐食性をASTM G48-Aに記載の塩化第二鉄腐食試験によっても評価した。72時間の腐食試験における腐食減量が0.5g/m2未満であった試験片を優(◎)とした。
11 第1層(母材)
12 第2層(合せ材)
12A 第2層(合せ材)
12B 第3層(合せ材)
13 クラッド界面
13A 第1層と第2層とのクラッド界面
13B 第1層と第3層とのとのクラッド界面
14 溶接シーム部
14A 溶接金属の管周方向における幅の中央
15A〜C 溶接金属
16 素管(オープン管)
17 被溶接部(素管の突合せ部)
18 素管の突合せ部加熱起点
19 溶接点
20 電縫溶接クラッド鋼管
30 アンコイラー
40 開先加工機
42 上側サイドロール
42A 圧延部
44 下側サイドロール
50 ロール成形機
60 高周波加熱装置
70 スクイズロール
80 シールドガス吹付け装置
81 シールドガス吹付けノズル
82 ガス配管
83 ガス流調整器
84A 第1分割ノズル(両端)
84B 第2分割ノズル(中央)
85A 第1ガス放出口(両端)
85B 第2ガス放出口(中央)
86 シールドガス
87 大気巻き込み
90 ビード切削機
96 切断機
X 通管方向
Y 素管の突合せ方向
θ1 第2層側のベベル角度
θ2 第3層側のベベル角度
d1 第2層側の開先深さ
d2 第3層側の開先深さ
t クラッド鋼帯(鋼管)の厚み
tm 第1層(母材)の厚み
tc1 第2層の厚み
tc1 * ルート面における第2層の厚み
tw1 溶接シーム部における第2層の厚み
tc2 第3層の厚み
tc2 * ルート面における第3層の厚み
tw2 溶接シーム部における第3層の厚み
C 管長手方向に垂直な面における半径0.1mmの円形断面
L 弧長0.3mmの円弧
Claims (19)
- 母材である炭素鋼または低合金鋼からなる第1層と、
前記第1層の一方の面に積層され、合せ材であるステンレス鋼またはニッケル含有合金からなる第2層とを有する電縫溶接クラッド鋼管であって、
溶接部において前記母材が前記電縫溶接クラッド鋼管の合せ材側表面に露出しておらず、
次の(i)〜(iii)の位置のそれぞれを中心とした、管長手方向に垂直な面における半径0.1mmの円形断面のそれぞれに凝固組織を含有しない、電縫溶接クラッド鋼管。
(i)前記溶接部における前記電縫溶接クラッド鋼管の外表面から深さ1mmの位置で、溶接金属の管周方向における幅の中央から該溶接金属の幅方向に0.3mmの位置
(ii)前記溶接部における前記電縫溶接クラッド鋼管の厚み方向における中央の位置で、溶接金属の管周方向における幅の中央から該溶接金属の幅方向に0.3mmの位置
(iii)前記溶接部における前記電縫溶接クラッド鋼管の内表面から深さ1mmの位置で、溶接金属の管周方向における幅の中央から該溶接金属の幅方向に0.3mmの位置 - 前記電縫溶接クラッド鋼管が、前記第1層と前記第2層とからなる、請求項1に記載の電縫溶接クラッド鋼管。
- (A)前記第1層が、前記電縫溶接クラッド鋼管の外側に配置されており、かつ、前記(i)および(ii)の位置における金属組織が、フェライトおよびベイナイトの合計面積率が90%以上、フェライトおよびベイナイトの平均粒径が15μm以下の金属組織であるか、
または、
(B)前記第1層が、前記電縫溶接クラッド鋼管の内側に配置されており、かつ、前記(ii)および(iii)の位置における金属組織が、フェライトおよびベイナイトの合計面積率が90%以上、フェライトおよびベイナイトの平均粒径が15μm以下の金属組織である、
請求項2に記載の電縫溶接クラッド鋼管。 - 前記電縫溶接クラッド鋼管が、前記第1層、前記第2層、および前記第1層の他方の面に積層され、合せ材であるステンレス鋼またはニッケル含有合金からなる第3層からなる、請求項1に記載の電縫溶接クラッド鋼管。
- 前記(ii)の位置における金属組織が、フェライトおよびベイナイトの合計面積率が90%以上、かつ、フェライトおよびベイナイトの平均粒径が15μm以下の金属組織である、請求項4に記載の電縫溶接クラッド鋼管。
- 前記合せ材が、質量%で、
C :0.15%以下、
Si:5.0%以下、
Mn:2.0%以下、
P :0.1%以下、
S :0.1%以下、
Ni:1.0%以下、
Cr:11.0%以上、および
N :0.5%以下を含有し、
残部がFeおよび不可避不純物からなる成分組成を有するステンレス鋼である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電縫溶接クラッド鋼管。 - 前記合せ材が、質量%で、
C :0.15%以下、
Si:5.0%以下、
Mn:2.0%以下、
P :0.1%以下、
S :0.1%以下、
Ni:6.0%以上、
Cr:15.0%以上、および
N :0.5%以下を含有し、
残部がFeおよび不可避不純物からなる成分組成を有する、ステンレス鋼またはニッケル含有合金である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電縫溶接クラッド鋼管。 - 前記合せ材の成分組成が、質量%で、
Mo:20.0%以下、
Cu:5.0%以下、
Al:2.0%以下、
Co:3.0%以下、
W :5.0%以下、および
Ta:5.0%以下からなる群より選択される1または2以上をさらに含有する、請求項6または7に記載の電縫溶接クラッド鋼管。 - 前記合せ材の成分組成が、質量%で、
Ti:2.0%以下、
Nb:5.0%以下、
V :2.0%以下、および
Zr:2.0%以下からなる群より選択される1または2以上をさらに含有する、請求項6〜8のいずれか一項に記載の電縫溶接クラッド鋼管。 - 前記合せ材の成分組成が、質量%で、
B :0.0050%以下、
Ca:0.0050%以下、
Mg:0.0030%以下、および
REM:0.10%以下からなる群より選択される1または2以上をさらに含有する、請求項6〜9のいずれか一項に記載の電縫溶接クラッド鋼管。 - 前記母材が、質量%で、
C :0.02〜0.20%、
Si:0.01〜1.0%、
Mn:0.1〜2.0%、
P :0.05%以下、
S :0.01%以下、および
Al:0.1%以下を含有し、
残部がFeおよび不可避不純物からなる成分組成を有する、炭素鋼または低合金鋼である請求項1〜10のいずれか一項に記載の電縫溶接クラッド鋼管。 - 前記母材の成分組成が、質量%で、
Ti:0.1%以下、
Nb:0.2%以下、
Cu:0.5%以下、
Ni:0.5%以下、
Cr:0.5%以下、
Mo:0.5%以下、
V :0.1%以下、および
Ca:0.0005〜0.0050%からなる群より選択される1または2以上をさらに含有する、請求項11に記載の電縫溶接クラッド鋼管。 - 母材である炭素鋼または低合金鋼からなる第1層と、前記第1層の一方の面に積層され、合せ材であるステンレス鋼またはニッケル含有合金からなる第2層とを有するクラッド鋼帯を用意し、
前記クラッド鋼帯の幅方向両端部に開先加工を施して開先を形成し、
前記クラッド鋼帯を管状に成形して素管とし、
前記素管の対向する一対の突合せ部を電縫溶接して電縫溶接クラッド鋼管とする、電縫溶接クラッド鋼管の製造方法であって、
前記開先加工では、前記クラッド鋼帯の幅方向両端部を前記第2層側から押し込み加工し、
前記開先は、
前記第2層と前記第1層とのクラッド界面が前記第2層側から前記クラッド鋼帯の厚み中心側に向き、
前記第2層側におけるベベル角度θ1が10°以上50°以下であり、
開先深さd1が前記クラッド鋼帯の厚みtの10%以上45%以下であり、かつ
下記(1)式で定義される投影クラッド比率R1が25%以上50%以下であり、
前記電縫溶接は、前記突き合わせ部にガスシールドを施しつつ、アプセット量が前記クラッド鋼帯の厚みt以下の条件で前記突合せ部を突き合せ加圧して行われ、
前記ガスシールドは、
前記素管の突合せ部上端から5〜300 mm上方の位置で、前記素管の突合せ方向に隣接して並置された3つ以上のスリット状のガス放出口を有するシールドガス吹付けノズルを用いて、前記ガス放出口のうち両端に位置する一対の第1ガス放出口からのガス放出流速をA(m/s)とし、残りの第2ガス放出口からのガス放出流速をB(m/s)としたとき、Bが0.5〜50 m/sであり、かつ、0.010≦B/A≦10を満たす条件下でシールドガスを吹き付けて行われる、電縫溶接クラッド鋼管の製造方法。
記
R1=(tc1 *+d1)/t×100(%) ・・・(1)
ここで、R1:投影クラッド比率
tc1 *:ルート面における前記第2層の厚み(mm)
d1:第2層側の開先深さ(mm)
t:前記クラッド鋼帯の厚み(mm) - 前記クラッド鋼帯が、前記第1層と前記第2層とからなり、
前記開先が、Y形開先である、請求項13に記載の電縫溶接クラッド鋼管の製造方法。 - 前記電縫溶接後、さらに、前記電縫溶接クラッド鋼管を熱処理し、次いで、冷却する、請求項14に記載の電縫溶接クラッド鋼管の製造方法であって、
前記熱処理を、前記電縫溶接クラッド鋼管の合せ材側表面における加熱温度:750〜1250℃、750〜1250℃の温度範囲における保持時間:10秒以上、前記電縫溶接クラッド鋼管の母材側表面における加熱温度:750〜1200℃、750〜1200℃の温度範囲における保持時間:10秒以上の条件で行い、
前記冷却を、前記電縫溶接クラッド鋼管の合せ材側表面における750℃から400℃の間の平均冷却速度:4〜100℃/sec、前記電縫溶接クラッド鋼管の母材側表面における750℃から400℃の間の平均冷却速度:8〜70℃/secの条件で行う、電縫溶接クラッド鋼管の製造方法。 - 前記クラッド鋼帯が、前記第1層、前記第2層、および前記第1層の他方の面に積層され、合せ材であるステンレス鋼またはニッケル含有合金からなる第3層からなり、
前記開先加工では、さらに前記クラッド鋼帯の幅方向両端部を前記第3層側から押し込み加工し、
前記開先が、X形開先であり、
前記開先は、さらに、
前記第3層と前記第1層とのクラッド界面が前記第3層側から前記クラッド鋼帯の厚み中心側に向き、
前記第3層側におけるベベル角度θ2が10°以上50°以下であり、
開先深さd2が前記クラッド鋼帯の厚みtの10%以上45%以下であり、かつ、
下記(2)式で定義される投影クラッド比率R2が25%以上50%以下である、
請求項13に記載の電縫溶接クラッド鋼管の製造方法。
記
R2=(tc2 *+d2)/t×100(%) ・・・(2)
ここで、R2:投影クラッド比率
tc2 *:ルート面における前記第3層の厚み(mm)
d2:第3層側の開先深さ(mm)
t:前記クラッド鋼帯の厚み(mm) - 前記電縫溶接後、さらに、前記電縫溶接クラッド鋼管を熱処理し、次いで、冷却する、請求項16に記載の電縫溶接クラッド鋼管の製造方法であって、
前記熱処理を、前記電縫溶接クラッド鋼管の内表面および外表面における加熱温度:750〜1250℃、保持時間:10秒以上、前記電縫溶接クラッド鋼管の肉厚中心位置における加熱温度:750〜1200℃、保持時間:10秒以上の条件で行い、
前記冷却を、前記電縫溶接クラッド鋼管の内表面および外表面における750℃から400℃の間の平均冷却速度:4〜100℃/sec、前記電縫溶接クラッド鋼管の肉厚中心位置における750℃から400℃の間の平均冷却速度:8〜70℃/secの条件で行う、電縫溶接クラッド鋼管の製造方法。 - 前記合せ材が、請求項6〜10のいずれか一項に記載の成分組成を有する、請求項13〜17のいずれか一項に記載の電縫溶接クラッド鋼管の製造方法。
- 前記母材が、請求項11または12に記載の成分組成を有する、請求項13〜18のいずれか一項に記載の電縫溶接クラッド鋼管の製造方法。
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