JP7147988B2 - マルテンサイト系ステンレス鋼管及びその製造方法 - Google Patents
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Description
:0~0.500%、Nb:0~0.500%、Co:0~0.500%、残部:Fe及び不純物である。
154≦B≦255 (1)
146≦R≦255 (2)
142≦G≦255 (3)
ただし、R=G=B=255の場合は除く。
504≦(R-G)×(R-B)≦1960 (4)
-48≦(R-G)×(R-B)≦396 (5)
(R-G)×(R-B)=220 (6)
(R-G)×(R-B)=272 (7)
[マルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法]
図1は、本発明の一実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法のフロー図である。本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法は、素管を準備する工程(ステップS1)と、素管にブラスト処理をする工程(ステップS2)と、ブラスト処理がされた素管に酸洗処理をする工程(ステップS3)と、酸洗処理がされた素管を高圧水洗浄する工程(ステップS4)と、高圧水洗浄された素管を湯浸漬する工程(ステップS5)と、素管の表面に気体を吹き付ける気体吹き付け工程(ステップS6)とを備えている。以下、各工程を詳述する。
焼戻しがされた素管を準備する(ステップS1)。素管は、継目無鋼管であることが好ましいが、溶接鋼管であってもよい。
炭素(C)は、溶接時に溶接熱影響部(HAZ)においてCr炭化物として析出し、HAZの耐SCC性を低下させる。一方、C含有量を過剰に制限すると製造コストが増加する。そのため、C含有量は、好ましくは0.001~0.050%である。C含有量の下限は、より好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.008%である。C含有量の上限は、より好ましくは0.030%であり、さらに好ましくは0.020%である。
シリコン(Si)は、鋼を脱酸する。一方、Si含有量が高すぎると、鋼の靱性が低下する。そのため、Si含有量は、好ましくは0.05~1.00%である。Si含有量の下限は、より好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.15%である。Si含有量の上限は、より好ましくは0.80%であり、さらに好ましくは0.50%である。
マンガン(Mn)は、鋼の強度を向上させる。一方、Mn含有量が高すぎると、鋼の靱性が低下する。そのため、Mn含有量は、好ましくは0.05~1.00%である。Mn含有量の下限は、より好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.20%である。Mn含有量の上限は、より好ましくは0.80%であり、さらに好ましくは0.60%である。
リン(P)は不純物である。Pは、鋼の耐SCC性を低下させる。そのため、P含有量は、好ましくは0.030%以下である。P含有量は、より好ましくは0.025%以下である。
硫黄(S)は不純物である。Sは、鋼の熱間加工性を低下させる。そのため、S含有量は、好ましくは0.0020%以下である。
銅(Cu)は不純物である。Cu含有量は、好ましくは0.50%未満である。Cu含有量は、より好ましくは0.10%以下であり、さらに好ましくは0.08%以下である。
クロム(Cr)は、鋼の耐炭酸ガス腐食性を向上させる。一方、Cr含有量が高すぎると、鋼の靱性及び熱間加工性が低下する。そのため、Cr含有量は、好ましくは11.50~14.00%未満である。Cr含有量の下限は、より好ましくは12.00%であり、さらに好ましくは12.50%である。Cr含有量の上限は、より好ましくは13.50%であり、さらに好ましくは13.20%であり、さらに好ましくは13.00%であり、さらに好ましくは12.80%である。
ニッケル(Ni)は、オーステナイト形成元素であり、鋼の組織をマルテンサイトにするために含有される。組織をマルテンサイトにすることで、パイプライン用鋼管として必要とされる強度と靱性とを確保することができる。また、Niは、組織をマルテンサイトにする効果とは別に、鋼の靱性を高める効果がある。一方、Ni含有量が高すぎると、残留オーステナイトが増加し、鋼の強度が低下する。そのため、Ni含有量は、好ましくは5.00%超~7.00%である。Ni含有量の下限は、好ましくは5.50%であり、さらに好ましくは6.00%である。Ni含有量の上限は、好ましくは6.80%であり、さらに好ましくは6.60%である。
モリブデン(Mo)は、鋼の耐硫化物応力腐食割れ性を向上させる。Moはさらに、溶接時に炭化物を形成してCr炭化物の析出を妨げ、HAZの耐SCC性の低下を抑制する。一方、Mo含有量が高すぎると、鋼の靱性が低下する。そのため、Mo含有量は、好ましくは1.00%超~3.00%である。Mo含有量の下限は、より好ましくは1.50%であり、さらに好ましくは1.80%である。Mo含有量の上限は、より好ましくは2.80%であり、さらに好ましくは2.60%である。
チタン(Ti)は、溶接時に炭化物を形成してCr炭化物の析出を妨げ、HAZの耐SCC性の低下を抑制する。一方、Ti含有量が高すぎると、鋼の靱性が低下する。そのため、Ti含有量は、好ましくは0.02~0.50%である。Ti含有量の下限は、より好ましくは0.05%であり、さらに好ましくは0.10%である。Ti含有量の上限は、より好ましくは0.40%であり、さらに好ましくは0.30%である。
アルミニウム(Al)は、鋼を脱酸する。一方、Al含有量が高すぎると、鋼の靱性が低下する。そのため、Al含有量は、好ましくは0.001~0.100%である。Al含有量の下限は、より好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。Al含有量の上限は、より好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.060%である。本明細書におけるAl含有量は、酸可溶Al(いわゆるSol.Al)の含有量を意味する。
カルシウム(Ca)は、鋼の熱間加工性を向上させる。一方、Ca含有量が高すぎると、鋼の靱性が低下する。そのため、Ca含有量は、好ましくは0.0001~0.0040%である。Ca含有量の下限は、より好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0008%である。Ca含有量の上限は、より好ましくは0.0035%であり、さらに好ましくは0.0030%である。
窒素(N)は、窒化物を形成して鋼の靱性を低下させる。一方、N含有量を過剰に制限すると製造コストが増加する。そのため、N含有量は、好ましくは0.0001~0.0200%未満である。N含有量の下限は、より好ましくは0.0010%であり、さらに好ましくは0.0020%である。N含有量の上限は、より好ましくは0.0100%である。
バナジウム(V)は、鋼の強度を向上させる。Vが少しでも含有されていれば、この効果が得られる。一方、V含有量が高すぎると、鋼の靱性が低下する。そのため、V含有量は、好ましくは0~0.500%である。V含有量の下限は、より好ましくは0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。V含有量の上限は、より好ましくは0.300%であり、さらに好ましくは0.200%である。
ニオブ(Nb)は、鋼の強度を向上させる。Nbが少しでも含有されていれば、この効果が得られる。一方、Nb含有量が高すぎると、鋼の靱性が低下する。そのため、Nb含有量は、好ましくは0~0.500%である。Nb含有量の下限は、より好ましくは0.001%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%であり、さらに好ましくは0.020%である。Nb含有量の上限は、より好ましくは0.300%であり、さらに好ましくは0.200%である。
コバルト(Co)は、オーステナイト形成元素であり、鋼の組織をマルテンサイトにするために含有させてもよい。Coが少しでも含有されていれば、この効果が得られる。一方、Co含有量が高すぎると、鋼の強度が低下する。そのため、Co含有量は、好ましくは0~0.500%である。Co含有量の下限は、好ましくは0.001%であり、より好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%であり、さらに好ましくは0.020%である。Co含有量の上限は、好ましくは0.350%であり、より好ましくは0.300%であり、さらに好ましくは0.280% である。
焼戻し工程で発生した酸化スケールをブラスト処理によって機械的に除去する(ステップS2)。ブラスト処理工程(ステップS2)は任意の工程であり、この工程は省略してもよい。酸化スケール除去工程を実施すれば、次の酸洗工程(ステップS3)で使用する酸溶液の劣化を抑制することができる。
図1に示す例では、酸洗工程(S3)は、硫酸酸洗(S3-1)及びフッ硝酸酸洗(S3-2)を含む。硫酸酸洗は任意の工程であり、省略してもよい。硫酸による酸洗工程は、例えば、硫酸溶液に素管を浸漬する工程と、硫酸溶液から取り出した素管を水洗する工程が含まれてもよい。また、硫酸の代わりに、塩酸等他の酸溶液を用いてもよい。
図1のステップS4では、素管の外表面全体に対し、常温の水を高圧で噴射することにより、表面に残留している付着物を洗い落とす。高圧水洗浄機を用いて、素管に高圧の水を噴射する。さらに、高圧水洗浄により、素管の表面に付着物が生成されるのを防ぐことができる。
高圧水洗浄の後、素管を湯に浸漬する(S5)。湯浸漬工程により、素管の温度を高くし、後の工程で外表面の乾燥を促進させることができる。この場合、高圧水洗浄の後、速やかに素管を湯に浸漬することが好ましい。例えば、素管への高圧水噴射の終了から、湯への素管の浸漬の開始までの時間は、15分未満であるが、好ましくは13分未満、より好ましくは10分未満、さらに好ましくは6分未満とすることができる。なお、湯浸漬工程は、必須ではなく、省略してもよい。
ステップS6の気体吹き付け工程では、湯浸漬した又は高圧水洗浄した鋼管の外表面に対し、気体を噴射する。これにより、鋼管の外表面に付着した水を吹き飛ばすことができる。また、鋼管の外表面の乾燥が促進される。噴射する気体は、これに限定されないが、空気とすることができる。空気の他には、例えば、窒素やアルゴンを噴射する気体としてもよい。噴射圧力は、これに限定されないが、0.2~0.5MPaとすることができる。
(条件2)(条件1)を満たし、146≦R≦255、かつ、142≦G≦255を満たす。ただし、R=G=B=255の場合を除く。
(条件3)(条件2)を満たすが、504≦(R-G)×(R-B)≦1960を除く。
(条件4)(条件2)を満たし、かつ、-48≦(R-G)×(R-B)≦396を満たす。ただし、(R-G)×(R-B)=220と、(R-G)×(R-B)=272とを除く。
[鋼管]
素管(製造された鋼管も同等)の化学組成を、表2に示す。表2において、単位は質量%であり、残部はFe及び不純物である。素管の寸法は、直径317.9mm、肉厚12.9mm、長さ12mであった。
[酸洗1]硫酸溶液、濃度:18質量%
[酸洗1後の水洗]温度:25℃(常温)、時間:2分
[酸洗2]フッ硝酸溶液、濃度:15質量%(フッ酸5質量%+硝酸10質量%)
[酸洗2後の水洗]温度:25℃(常温)、時間:2分又は無し
噴射ノズルの吐出圧力:0.98MPa(10kgf/cm2)
噴射ノズルの噴射口の直径:1.3mm
噴射ノズルの噴射口から鋼管表面までの距離:2.7m
素管の外表面における単位面積あたりの高圧水の噴射水量:144L/m2(周方向360度を全長にわたって7.2分噴射)
高圧水洗浄機の単位時間あたりの噴射水量:240L/分
湯の温度:80℃
鋼管を湯に浸漬する時間:2分又は無し
気体種類:空気
噴射圧力:0.3MPa(3kgf/cm2)
デジタルマイクロスコープ(キーエンス製:VHX-6000)で鋼管の外表面を測色した。
光源:高輝度LED(色温度:5700K)
照度:1000ルクス以上
評価方法:予め目視により、鋼管の外表面全体にわたって色が略均一であることを確認した上で、鋼管の長手方向中央部1か所を選定し、1mm×1mmの領域を5視野測色して、その平均値を鋼管のRGB値とした。
塗覆装方法:JIS G3477-2:2018のPE1H。
被覆樹脂:JIS G3477-2:2018附属書Aの規定を満たすポリエチレン。被覆厚さは1.6mmとした。
接着剤:JIS G3477-2:2018附属書Bの規定を満たす、変性マレイン酸を含む変性ポリエチレン。
評価方法:JIS G3477-2:2018附属書Eに準拠したピール強度試験方法。
樹脂被覆した鋼管の管軸方向中央部から、長さ200mm×幅80mm×全肉厚の試験片を採取した。管軸に平行に幅10mm、長さ200mmの2本の切れ目を3組、管軸に平行に鋼管に達するまで入れた。試験温度は25℃とした。得られた3組のピール強度の平均値を、平均密着力とした。平均密着力が35.0N/10mm以上の場合に,優れた密着性が得られたと評価した。
Claims (6)
- マルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法であって、
化学組成が、質量%で、
C :0.001~0.050%、
Si:0.05~1.00%、
Mn:0.05~1.00%、
P :0.030%以下、
S :0.0020%以下、
Cu:0.50%未満、
Cr:11.50~14.00%未満、
Ni:5.00%超~7.00%、
Mo:1.00%超~3.00%、
Ti:0.02~0.50%、
Al:0.001~0.100%、
Ca:0.0001~0.0040%、
N :0.0001~0.0200%未満、
V :0~0.500%、
Nb:0~0.500%、
Co:0~0.500%、
残部:Fe及び不純物である、素管を準備する工程と、
前記素管を、50℃未満のフッ硝酸溶液に浸漬する酸洗工程と、
前記酸洗工程の後に、吐出圧力が0.98MPa以上の噴射ノズルを有する高圧水洗浄機を用いて、前記素管の外表面に高圧水を噴射して前記素管の外表面を洗浄する高圧水洗浄工程と、
前記高圧水洗浄工程の終了から15分経過するよりも前に前記素管の外表面に気体を吹き付ける気体吹き付け工程とを含む、マルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法。 - マルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法であって、
化学組成が、質量%で、
C :0.001~0.050%、
Si:0.05~1.00%、
Mn:0.05~1.00%、
P :0.030%以下、
S :0.0020%以下、
Cu:0.50%未満、
Cr:11.50~14.00%未満、
Ni:5.00%超~7.00%、
Mo:1.00%超~3.00%、
Ti:0.02~0.50%、
Al:0.001~0.100%、
Ca:0.0001~0.0040%、
N :0.0001~0.0200%未満、
V :0~0.500%、
Nb:0~0.500%、
Co:0~0.500%、
残部:Fe及び不純物である、素管を準備する工程と、
前記素管を、50℃未満のフッ硝酸溶液に浸漬する酸洗工程と、
前記酸洗工程の後に、吐出圧力が0.98MPa以上の噴射ノズルを有する高圧水洗浄機を用いて、前記素管の外表面に高圧水を噴射して前記素管の外表面を洗浄する高圧水洗浄工程と、
前記高圧水洗浄工程の後に、前記素管を60℃以上の湯に浸漬する湯浸漬工程と、
前記湯浸漬工程の終了から15分経過するよりも前に前記素管の外表面に気体を吹き付ける気体吹き付け工程とを含む、マルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法。 - 請求項1又は2に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法であって、
前記酸洗工程では、前記素管を30℃未満のフッ硝酸溶液に浸漬する、マルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法であって、
前記気体吹き付け工程後に得られるマルテンサイト系ステンレス鋼管は、
次の式(1)、(2)及び(3)を満たし、且つ、R=G=B=255を満たすものを除く、マルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法。
154≦B≦255 (1)
146≦R≦255 (2)
142≦G≦255 (3)
ここで、式中、Bは前記マルテンサイト系ステンレス鋼管の外表面を測定して得られる赤色、緑色、青色の3成分のうち、青色の成分を0~255の256階調で表した場合の値であり、Rは前記マルテンサイト系ステンレス鋼管の外表面を測定して得られる赤色、緑色、青色の3成分のうち、赤色の成分を0~255の256階調で表した場合の値であり、Gは前記マルテンサイト系ステンレス鋼管の外表面を測定して得られる赤色、緑色、青色の3成分のうち、緑色の成分を0~255の256階調で表した場合の値である。 - 請求項4に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法であって、
前記マルテンサイト系ステンレス鋼管は、
次の式(4)を満たすものを除く、マルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法。
504≦(R-G)×(R-B)≦1960 (4) - 請求項4に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法であって、
前記マルテンサイト系ステンレス鋼管は、
次の式(5)を満たし、かつ、次の式(6)又は(7)を満たすものを除く、マルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法。
-48≦(R-G)×(R-B)≦396 (5)
(R-G)×(R-B)=220 (6)
(R-G)×(R-B)=272 (7)
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