JP7188570B2 - 二相ステンレス継目無鋼管、及び、二相ステンレス継目無鋼管の製造方法 - Google Patents
二相ステンレス継目無鋼管、及び、二相ステンレス継目無鋼管の製造方法 Download PDFInfo
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Description
質量%で、
C:0.030%以下、
Si:0.20~1.00%、
Mn:0.50~7.00%、
P:0.040%以下、
S:0.0100%以下、
Cu:1.80~4.00%、
Cr:20.00~28.00%、
Ni:4.00~9.00%、
Mo:0.50~2.00%、
Al:0.100%以下、
N:0.150~0.350%、
V:0~1.50%、
Nb:0~0.100%、
Ta:0~0.100%、
Ti:0~0.100%、
Zr:0~0.100%、
Hf:0~0.100%、
Ca:0~0.0200%、
Mg:0~0.0200%、
B:0~0.0200%、
希土類元素:0~0.200%、及び、
残部がFe及び不純物からなる化学組成と、
体積率で30.0~70.0%のフェライト、及び、残部がオーステナイトからなるミクロ組織とを有し、
前記二相ステンレス継目無鋼管の管軸方向をL方向、前記二相ステンレス継目無鋼管の管径方向をT方向と定義したとき、
前記二相ステンレス継目無鋼管の肉厚中央部を含み、前記L方向に延びる辺の長さが1.0mmであり、前記T方向に延びる辺の長さが1.0mmである正方形の観察視野領域において、
前記T方向に延びる線分であって、前記観察視野領域の前記L方向に等間隔に配列され、前記観察視野領域を前記L方向に5等分する4つの線分をT1~T4と定義し、
前記L方向に延びる線分であって、前記観察視野領域の前記T方向に等間隔に配列され、前記観察視野領域を前記T方向に5等分する4つの線分をL1~L4と定義し、
前記観察視野領域における前記フェライトと前記オーステナイトとの界面をフェライト界面と定義したとき、
前記線分T1~T4と前記フェライト界面との交点の数である交点数NTが40.0個以上であり、
前記線分L1~L4と前記フェライト界面との交点の数である交点数NLと、前記交点数NTとが、式(1)を満たす。
NT/NL≧2.0 (1)
上記化学組成を有する素材を準備する、素材準備工程と、
前記素材準備工程後の前記素材を、1000~1280℃の加熱温度TA℃で加熱する、加熱工程と、
前記加熱工程後の前記素材を、式(A)を満たす断面減少率RA%で穿孔圧延して、素管を製造する、穿孔圧延工程と、
前記穿孔圧延工程後の前記素管を、延伸圧延する、延伸圧延工程と、
前記延伸圧延工程後の前記素管を、950~1080℃で5~180分間保持する、溶体化熱処理工程とを備える。
RA≧-0.000200×TA 2+0.513×TA-297 (A)
ここで、式(A)中のRAは、式(B)で定義される。
RA={1-(穿孔圧延後の前記素管の管軸方向に垂直な断面積/穿孔圧延前の前記素材の軸方向に垂直な断面積)}×100 (B)
(層状指数LI)=(T方向の交点数NT)/(L方向の交点数NL) (1)
二相ステンレス継目無鋼管であって、
質量%で、
C:0.030%以下、
Si:0.20~1.00%、
Mn:0.50~7.00%、
P:0.040%以下、
S:0.0100%以下、
Cu:1.80~4.00%、
Cr:20.00~28.00%、
Ni:4.00~9.00%、
Mo:0.50~2.00%、
Al:0.100%以下、
N:0.150~0.350%、
V:0~1.50%、
Nb:0~0.100%、
Ta:0~0.100%、
Ti:0~0.100%、
Zr:0~0.100%、
Hf:0~0.100%、
Ca:0~0.0200%、
Mg:0~0.0200%、
B:0~0.0200%、
希土類元素:0~0.200%、及び、
残部がFe及び不純物からなる化学組成と、
体積率で30.0~70.0%のフェライト、及び、残部がオーステナイトからなるミクロ組織とを有し、
前記二相ステンレス継目無鋼管の管軸方向をL方向、前記二相ステンレス継目無鋼管の管径方向をT方向と定義したとき、
前記二相ステンレス継目無鋼管の肉厚中央部を含み、前記L方向に延びる辺の長さが1.0mmであり、前記T方向に延びる辺の長さが1.0mmである正方形の観察視野領域において、
前記T方向に延びる線分であって、前記観察視野領域の前記L方向に等間隔に配列され、前記観察視野領域を前記L方向に5等分する4つの線分をT1~T4と定義し、
前記L方向に延びる線分であって、前記観察視野領域の前記T方向に等間隔に配列され、前記観察視野領域を前記T方向に5等分する4つの線分をL1~L4と定義し、
前記観察視野領域における前記フェライトと前記オーステナイトとの界面をフェライト界面と定義したとき、
前記線分T1~T4と前記フェライト界面との交点の数である交点数NTが40.0個以上であり、
前記線分L1~L4と前記フェライト界面との交点の数である交点数NLと、前記交点数NTとが、式(1)を満たす、
二相ステンレス継目無鋼管。
NT/NL≧2.0 (1)
[1]に記載の二相ステンレス継目無鋼管であって、
前記化学組成は、
V:0.01~1.50%、
Nb:0.001~0.100%、
Ta:0.001~0.100%、
Ti:0.001~0.100%、
Zr:0.001~0.100%、及び、
Hf:0.001~0.100%からなる群から選択される1元素以上を含有する、
二相ステンレス継目無鋼管。
[1]又は[2]に記載の二相ステンレス継目無鋼管であって、
前記化学組成は、
Ca:0.0005~0.0200%、
Mg:0.0005~0.0200%、
B:0.0005~0.0200%、
希土類元素:0.005~0.200%からなる群から選択される1元素以上を含有する、
二相ステンレス継目無鋼管。
二相ステンレス継目無鋼管の製造方法であって、
[1]~[3]のいずれか1項に記載の化学組成を有する素材を準備する、素材準備工程と、
前記素材準備工程後の前記素材を、1000~1280℃の加熱温度TA℃で加熱する、加熱工程と、
前記加熱工程後の前記素材を、式(A)を満たす断面減少率RA%で穿孔圧延して、素管を製造する、穿孔圧延工程と、
前記穿孔圧延工程後の前記素管を、延伸圧延する、延伸圧延工程と、
前記延伸圧延工程後の前記素管を、950~1080℃で5~180分間保持する、溶体化熱処理工程とを備える、
二相ステンレス継目無鋼管の製造方法。
RA≧-0.000200×TA 2+0.513×TA-297 (A)
ここで、式(A)中のRAは、式(B)で定義される。
RA={1-(穿孔圧延後の前記素管の管軸方向に垂直な断面積/穿孔圧延前の前記素材の軸方向に垂直な断面積)}×100 (B)
本実施形態による二相ステンレス継目無鋼管の化学組成は、次の元素を含有する。
炭素(C)は、不可避に含有される。すなわち、C含有量の下限は0%超である。Cは結晶粒界にCr炭化物を形成し、粒界での腐食感受性を高める。その結果、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐食性が低下する。したがって、C含有量は0.030%以下である。C含有量の好ましい上限は0.028%であり、より好ましくは0.025%である。C含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、C含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、C含有量の好ましい下限は0.001%であり、より好ましくは0.005%である。
シリコン(Si)は、鋼を脱酸する。Si含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Si含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の低温靱性及び熱間加工性が低下する。したがって、Si含有量は0.20~1.00%である。Si含有量の好ましい下限は0.25%であり、より好ましくは0.30%である。Si含有量の好ましい上限は0.85%であり、より好ましくは0.75%である。
マンガン(Mn)は、鋼を脱酸し、鋼を脱硫する。Mnはさらに、鋼材の熱間加工性を高める。Mn含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Mn含有量が高すぎれば、Mnは、P及びS等の不純物とともに、粒界に偏析する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温環境における鋼材の耐食性が低下する。したがって、Mn含有量は0.50~7.00%である。Mn含有量の好ましい下限は0.75%であり、より好ましくは1.00%である。Mn含有量の好ましい上限は6.50%であり、より好ましくは6.20%である。
燐(P)は、不純物である。すなわち、P含有量の下限は0%超である。Pは、粒界に偏析して、鋼材の低温靱性を低下させる。したがって、P含有量は0.040%以下である。P含有量の好ましい上限は0.035%であり、より好ましくは0.030%である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、P含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、P含有量の好ましい下限は0.001%であり、より好ましくは0.003%である。
硫黄(S)は、不純物である。すなわち、S含有量の下限は0%超である。Sは、粒界に偏析して、鋼材の低温靱性及び熱間加工性を低下させる。したがって、S含有量は0.0100%以下である。S含有量の好ましい上限は0.0085%であり、より好ましくは0.0065%である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、S含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、S含有量の好ましい下限は0.0001%であり、より好ましくは0.0003%である。
銅(Cu)は、析出強化により、鋼材の強度を高める。Cuはさらに、高温環境での鋼材の耐食性を高める。Cu含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Cu含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Cu含有量は1.80~4.00%である。Cu含有量の好ましい下限は1.90%であり、より好ましくは、2.00%であり、さらに好ましくは2.20%であり、さらに好ましくは2.50%である。Cu含有量の好ましい上限は3.90%であり、より好ましくは3.75%であり、さらに好ましくは3.50%である。
クロム(Cr)は、高温環境における鋼材の耐食性を高める。具体的に、Crは酸化物として鋼材の表面に不動態被膜を形成する。その結果、鋼材の耐食性が高まる。Crはさらに、鋼材のフェライトの体積率を高める元素である。フェライトの体積率を高めることで、鋼材の耐食性が安定化する。Cr含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Cr含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Cr含有量は20.00~28.00%である。Cr含有量の好ましい下限は20.50%であり、より好ましくは21.00%であり、さらに好ましくは21.50%である。Cr含有量の好ましい上限は27.50%であり、より好ましくは27.00%であり、さらに好ましくは26.50%である。
ニッケル(Ni)は、鋼材のオーステナイトを安定化させる元素である。すなわち、Niは安定したフェライト及びオーステナイトの二相組織を得るために必要な元素である。Niはさらに、高温環境における鋼材の耐食性を高める。Ni含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ni含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、オーステナイトの体積率が高くなりすぎ、鋼材の強度が低下する。したがって、Ni含有量は4.00~9.00%である。Ni含有量の好ましい下限は、4.20%であり、より好ましくは4.30%であり、さらに好ましくは4.40%であり、さらに好ましくは4.50%である。Ni含有量の好ましい上限は8.50%であり、より好ましくは8.00%であり、さらに好ましくは7.50%であり、さらに好ましくは7.00%であり、さらに好ましくは6.75%である。
モリブデン(Mo)は、高温環境における鋼材の耐食性を高める。Mo含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Mo含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Mo含有量は0.50~2.00%である。Mo含有量の好ましい下限は0.60%であり、より好ましくは0.70%であり、さらに好ましくは0.80%である。Mo含有量の好ましい上限は1.85%であり、より好ましくは1.50%である。
アルミニウム(Al)は、不可避に含有される。すなわち、Al含有量の下限は0%超である。Alは、鋼を脱酸する。一方、Al含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物系介在物が生成して、鋼材の低温靱性が低下する。したがって、Al含有量は0.100%以下である。Al含有量の好ましい下限は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%である。Al含有量の好ましい上限は0.080%であり、より好ましくは0.050%である。なお、本明細書にいうAl含有量は、「酸可溶Al」、つまり、sol.Alの含有量を意味する。
窒素(N)は、鋼材のオーステナイトを安定化させる元素である。すなわち、Nは安定したフェライト及びオーステナイトの二相組織を得るために必要な元素である。Nはさらに、鋼材の耐食性を高める。N含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、N含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の低温靭性及び熱間加工性が低下する。したがって、N含有量は0.150~0.350%である。N含有量の好ましい下限は0.170%であり、より好ましくは0.180%であり、さらに好ましくは0.200%である。N含有量の好ましい上限は、0.340%であり、より好ましくは0.330%である。
上述の二相ステンレス継目無鋼管の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、V、Nb、Ta、Ti、Zr、及び、Hfからなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼材の強度を高める。
バナジウム(V)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、V含有量は0%であってもよい。含有される場合、Vは炭窒化物を形成し、鋼材の強度を高める。Vが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、V含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が高くなりすぎ、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、V含有量は0~1.50%である。V含有量の好ましい下限は0%超であり、より好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは0.05%である。V含有量の好ましい上限は1.20%であり、より好ましくは1.00%である。
ニオブ(Nb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Nb含有量は0%であってもよい。含有される場合、Nbは炭窒化物を形成し、鋼材の強度を高める。Nbが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Nb含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が高くなりすぎ、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、Nb含有量は0~0.100%である。Nb含有量の好ましい下限は0%超であり、より好ましくは0.001%であり、さらに好ましくは0.002%であり、さらに好ましくは0.003%である。Nb含有量の好ましい上限は0.080%であり、より好ましくは0.070%である。
タンタル(Ta)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ta含有量は0%であってもよい。含有される場合、Taは炭窒化物を形成し、鋼材の強度を高める。Taが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ta含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が高くなりすぎ、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、Ta含有量は0~0.100%である。Ta含有量の好ましい下限は0%超であり、より好ましくは0.001%であり、さらに好ましくは0.002%であり、さらに好ましくは0.003%である。Ta含有量の好ましい上限は0.080%であり、より好ましくは0.070%である。
チタン(Ti)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ti含有量は0%であってもよい。含有される場合、Tiは炭窒化物を形成し、鋼材の強度を高める。Tiが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ti含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が高くなりすぎ、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、Ti含有量は0~0.100%である。Ti含有量の好ましい下限は0%超であり、より好ましくは0.001%であり、さらに好ましくは0.002%であり、さらに好ましくは0.003%である。Ti含有量の好ましい上限は0.080%であり、より好ましくは0.070%である。
ジルコニウム(Zr)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Zr含有量は0%であってもよい。含有される場合、Zrは炭窒化物を形成し、鋼材の強度を高める。Zrが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Zr含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が高くなりすぎ、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、Zr含有量は0~0.100%である。Zr含有量の好ましい下限は0%超であり、より好ましくは0.001%であり、さらに好ましくは0.002%であり、さらに好ましくは0.003%である。Zr含有量の好ましい上限は0.080%であり、より好ましくは0.070%である。
ハフニウム(Hf)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Hf含有量は0%であってもよい。含有される場合、Hfは炭窒化物を形成し、鋼材の強度を高める。Hfが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Hf含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が高くなりすぎ、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、Hf含有量は0~0.100%である。Hf含有量の好ましい下限は0%超であり、より好ましくは0.001%であり、さらに好ましくは0.002%であり、さらに好ましくは0.003%である。Hf含有量の好ましい上限は0.080%であり、より好ましくは0.070%である。
カルシウム(Ca)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ca含有量は0%であってもよい。含有される場合、Caは鋼材中のSを硫化物として固定することで無害化し、鋼材の熱間加工性を高める。Caが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ca含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、Ca含有量は0~0.0200%である。Ca含有量の好ましい下限は0%超であり、より好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%である。Ca含有量の好ましい上限は0.0180%であり、より好ましくは0.0150%である。
マグネシウム(Mg)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Mg含有量は0%であってもよい。含有される場合、Mgは鋼材中のSを硫化物として固定することで無害化し、鋼材の熱間加工性を高める。Mgが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Mg含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、Mg含有量は0~0.0200%である。Mg含有量の好ましい下限は0%超であり、より好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%であり、さらに好ましくは0.0020%であり、さらに好ましくは0.0030%である。Mg含有量の好ましい上限は0.0180%であり、より好ましくは0.0150%である。
ホウ素(B)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、B含有量は0%であってもよい。含有される場合、Bは鋼材中のSの粒界への偏析を抑制し、鋼材の熱間加工性を高める。Bが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、B含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、ボロン窒化物(BN)が生成し、鋼材の低温靱性が低下する。したがって、B含有量は0~0.0200%である。B含有量の好ましい下限は0%超であり、より好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%であり、さらに好ましくは0.0020%であり、さらに好ましくは0.0030%である。B含有量の好ましい上限は0.0180%であり、より好ましくは0.0150%である。
希土類元素(REM)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、REM含有量は0%であってもよい。含有される場合、REMは鋼材中のSを硫化物として固定することで無害化し、鋼材の熱間加工性を高める。REMが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、REM含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、REM含有量は0~0.200%である。REM含有量の好ましい下限は0%超であり、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%であり、さらに好ましくは0.030%である。REM含有量の好ましい上限は0.180%であり、より好ましくは0.150%である。
本実施形態による二相ステンレス継目無鋼管のミクロ組織は、フェライト及びオーステナイトからなる。本明細書において、「フェライト及びオーステナイトからなる」とは、フェライト及びオーステナイト以外の相が無視できるほど少ないことを意味する。たとえば、本実施形態による二相ステンレス継目無鋼管の化学組成においては、析出物や介在物の体積率は、フェライト及びオーステナイトの体積率と比較して、無視できるほど小さい。すなわち、本実施形態による二相ステンレスのミクロ組織には、フェライト及びオーステナイト以外に、析出物や介在物等を微小量含んでもよい。
本実施形態の二相ステンレス継目無鋼管のミクロ組織はさらに、図2に示すように、フェライトとオーステナイトとの層状組織を有する。本実施形態による二相ステンレス継目無鋼管のミクロ組織における、層状組織は、次の方法により観察することができる。
層状指数(LI:Layer Index)=NT/NL (1)
本実施形態による二相ステンレス継目無鋼管の降伏強度は、特に限定されない。しかしながら、降伏強度が655MPaを超えると、鋼材の低温靭性が低下する場合がある。したがって、本実施形態による二相ステンレス継目無鋼管の降伏強度は、655MPa以下とするのが好ましい。降伏強度の下限は特に限定されないが、たとえば、448MPaである。
本実施形態による二相ステンレス継目無鋼管は、上述の化学組成と、上述のミクロ組織を有する結果、優れた低温靭性を有する。本実施形態において、優れた低温靭性とは、以下のとおりに定義される。
上述の構成を有する本実施形態による二相ステンレス継目無鋼管の製造方法の一例を説明する。なお、本実施形態による二相ステンレス継目無鋼管の製造方法は、以下に説明する製造方法に限定されない。本実施形態の二相ステンレス継目無鋼管の製造方法の一例は、素材準備工程と、熱間加工工程と、溶体化熱処理工程とを含む。以下、各製造工程について詳述する。
素材準備工程では、上述の化学組成を有する素材を準備する。素材は製造して準備してもよいし、第三者から購入することにより準備してもよい。すなわち、素材を準備する方法は特に限定されない。なお、後述する穿孔圧延を実施するため、素材は断面円形状のビレット(すなわち、丸ビレット)であることが好ましい。なお、素材が丸ビレットである場合、丸ビレットの大きさは特に限定されない。
熱間加工工程では、熱間加工により、上述の化学組成を有する素材から、中空の素管(継目無鋼管)を製造する。本実施形態では、熱間加工工程は、加熱工程と、穿孔圧延工程と、延伸圧延工程とを含む。以下、各工程について詳述する。
加熱工程では、上述の素材準備工程によって準備された素材を、1000~1280℃の加熱温度TA℃で加熱する。加熱方法は、たとえば、素材を加熱炉に装入して、加熱する方法である。このとき、加熱工程における加熱温度TAは、素材を加熱する加熱炉の炉温(℃)に相当する。加熱工程において、準備された素材をTA℃で保持する時間(加熱時間)は特に限定されないが、たとえば、1.0~10.0時間である。
穿孔圧延工程では、上述の加熱工程によって加熱された素材を、式(A)を満たす断面減少率RA%で穿孔圧延する。
RA≧-0.000200×TA 2+0.513×TA-297 (A)
ここで、式(A)中のRAは、式(B)で定義される。
RA={1-(穿孔圧延後の素管の管軸方向に垂直な断面積/穿孔圧延前の素材の軸方向に垂直な断面積)}×100 (B)
延伸圧延工程では、上述の穿孔圧延工程によって製造された素管を、延伸圧延する。延伸圧延は、周知の方法でよく、特に限定されない。延伸圧延は、マンドレルミル法で実施されてもよく、プラグミル法で実施されてもよい。マンドレルミル法で延伸圧延を実施する場合、たとえば、穿孔圧延された素管に対して、マンドレルミルによる熱間圧延を実施する。プラグミル法で延伸圧延を実施する場合、たとえば、穿孔圧延された素管に対して、エロンゲータミルによる熱間圧延と、続いてプラグミルによる熱間圧延を実施する。延伸圧延はさらに、アッセルミルを用いてもよく、ピルガーミルを用いてもよく、ディッシャーミルを用いてもよい。このように、本実施形態による延伸圧延工程では、延伸圧延は周知の方法を用いることができる。
溶体化熱処理工程では、延伸圧延工程後の素管を、950~1080℃で5~180分間保持する。本明細書において、溶体化熱処理を実施する温度(熱処理温度)とは、溶体化熱処理を実施するための熱処理炉の炉温(℃)を意味する。本明細書において、溶体化熱処理を実施する時間(熱処理時間)とは、素管が熱処理温度(℃)で保持される時間を意味する。
溶体化熱処理が実施された各試験番号の継目無鋼管に対して、ミクロ組織観察、引張試験、及び、シャルピー衝撃試験を実施した。
各試験番号の継目無鋼管に対して、ミクロ組織観察を実施した。具体的に、各試験番号の継目無鋼管の肉厚中央部から、ミクロ組織観察用の試験片を作製した。試験片は、各試験番号の継目無鋼管の管軸方向(L方向)に5mm、管径方向(T方向)に5mmの観察面を含み、かつ、観察面の中心部が、継目無鋼管の肉厚中央部とほぼ一致していた。各試験番号の試験片の観察面を、鏡面に研磨した。鏡面研磨された観察面を7%水酸化カリウム腐食液中で電解腐食し組織現出を行った。組織現出された観察面を、光学顕微鏡を用いて10視野観察した。各視野の面積は、1.00mm2(1.0mm×1.0mm)であり、倍率は200倍であった。
各試験番号の継目無鋼管に対して、ASTM E8/E8M(2013)に準拠した上述の方法で引張試験を実施して、降伏強度(MPa)を求めた。なお、本実施例では、引張試験用の丸棒試験片は、各試験番号の継目無鋼管の肉厚中央部から作製した。丸棒試験片の軸方向は継目無鋼管の管軸方向と平行であった。引張試験で得られた0.2%オフセット耐力を、降伏強度(MPa)とした。さらに、引張試験で得られた一様伸び中の最大応力を、引張強度(MPa)とした。各試験番号の継目無鋼管について、降伏強度(MPa)を「YS(MPa)」として、引張強度(MPa)を「TS(MPa)」として、それぞれ表3に示す。なお、各試験番号の継目無鋼管の降伏強度は、いずれも448~655MPaの範囲内であった。
各試験番号の二相ステンレス継目無鋼管に対して、ASTM E23(2018)に準拠したシャルピー衝撃試験を実施した。具体的には、各試験番号の継目無鋼管の肉厚中央部から、API 5CRA(2010)に準拠してVノッチ試験片を作製した。API 5CRA(2010)に準拠して作製した各試験番号のVノッチ試験片に対して、ASTM E23(2016)に準拠して、シャルピー衝撃試験を実施して、吸収エネルギーE(J)を求めた。
表3に試験結果を示す。
20 オーステナイト
50 観察視野領域
T1~T4、L1~L4 線分
Claims (4)
- 二相ステンレス継目無鋼管であって、
質量%で、
C:0.030%以下、
Si:0.20~1.00%、
Mn:0.50~7.00%、
P:0.040%以下、
S:0.0100%以下、
Cu:1.80~4.00%、
Cr:20.00~28.00%、
Ni:4.00~9.00%、
Mo:0.50~2.00%、
Al:0.100%以下、
N:0.150~0.350%、
V:0~1.50%、
Nb:0~0.100%、
Ta:0~0.100%、
Ti:0~0.100%、
Zr:0~0.100%、
Hf:0~0.100%、
Ca:0~0.0200%、
Mg:0~0.0200%、
B:0~0.0200%、
希土類元素:0~0.200%、及び、
残部がFe及び不純物からなる化学組成と、
体積率で30.0~70.0%のフェライト、及び、残部がオーステナイトからなるミクロ組織とを有し、
前記二相ステンレス継目無鋼管の管軸方向をL方向、前記二相ステンレス継目無鋼管の管径方向をT方向と定義したとき、
前記二相ステンレス継目無鋼管の肉厚中央部を含み、前記L方向に延びる辺の長さが1.0mmであり、前記T方向に延びる辺の長さが1.0mmである正方形の観察視野領域において、
前記T方向に延びる線分であって、前記観察視野領域の前記L方向に等間隔に配列され、前記観察視野領域を前記L方向に5等分する4つの線分をT1~T4と定義し、
前記L方向に延びる線分であって、前記観察視野領域の前記T方向に等間隔に配列され、前記観察視野領域を前記T方向に5等分する4つの線分をL1~L4と定義し、
前記観察視野領域における前記フェライトと前記オーステナイトとの界面をフェライト界面と定義したとき、
前記線分T1~T4と前記フェライト界面との交点の数である交点数NTが40.0個以上であり、
前記線分L1~L4と前記フェライト界面との交点の数である交点数NLと、前記交点数NTとが、式(1)を満たす、
二相ステンレス継目無鋼管。
NT/NL≧2.0 (1) - 請求項1に記載の二相ステンレス継目無鋼管であって、
前記化学組成は、
V:0.01~1.50%、
Nb:0.001~0.100%、
Ta:0.001~0.100%、
Ti:0.001~0.100%、
Zr:0.001~0.100%、及び、
Hf:0.001~0.100%からなる群から選択される1元素以上を含有する、
二相ステンレス継目無鋼管。 - 請求項1又は請求項2に記載の二相ステンレス継目無鋼管であって、
前記化学組成は、
Ca:0.0005~0.0200%、
Mg:0.0005~0.0200%、
B:0.0005~0.0200%、及び、
希土類元素:0.005~0.200%からなる群から選択される1元素以上を含有する、
二相ステンレス継目無鋼管。 - 二相ステンレス継目無鋼管の製造方法であって、
請求項1~3のいずれか1項に記載の化学組成を有する素材を準備する、素材準備工程と、
前記素材準備工程後の前記素材を、1000~1280℃の加熱温度TA℃で加熱する、加熱工程と、
前記加熱工程後の前記素材を、式(A)を満たす断面減少率RA%で穿孔圧延して、素管を製造する、穿孔圧延工程と、
前記穿孔圧延工程後の前記素管を、延伸圧延する、延伸圧延工程と、
前記延伸圧延工程後の前記素管を、950~1080℃で5~180分間保持する、溶体化熱処理工程とを備える、
請求項1~3のいずれか1項に記載の二相ステンレス継目無鋼管の製造方法。
RA≧-0.000200×TA 2+0.513×TA-297 (A)
ここで、式(A)中のRAは、式(B)で定義される。
RA={1-(穿孔圧延後の前記素管の管軸方向に垂直な断面積/穿孔圧延前の前記素材の軸方向に垂直な断面積)}×100 (B)
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