JPH0474855A - 耐食性チタン合金溶接管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、耐隙間腐食性、耐酸性に優れ、かつ安価な
チタン合金製の溶接管の製造方法に関するもので、特に
純チタンでは耐えられないような苛酷な隙間腐食環境お
よび非酸化性酸環境において優れた耐食性を有するチタ
ン合金溶接管の製造方法に関する。

（従来の技術） チタンは海水に対し優れた耐食性を有していることから
、原子力発電の復水器、あるいは化学工業用熱交換器管
として多用されている。しかしながら、高温塩化物環境
下での耐隙間腐食性は極めて不満足なものであり、この
ような環境にはＰｄ（パラジウム）を０．１２〜０．２
５％含存するＴｉ−０，１２〜０．２５Ｐｄ　（ＪＩＳ
　１１〜１３種）が−船釣に推奨されてきた（本明細書
において、合金元素の含有量についての％は全て重量％
である）、シかし、Ｐｄを多量に含むこの合金は高価な
ためその使用には制約がある。そこで、高価なＰｄの含
有量を下げた経済型の耐隙間腐食性チタン合金の開発が
試みられ、例えば特開昭６２−１０７０４１号公報、同
６２−１４９８３６号公報、同６４−２１０４０号公報
、同６４１！１０４１号公報などに提案されている。こ
れらの公報に開示される合金は、比較的少量の白金族元
素とＮｉ、　Ｃｏの一種以上を含有し、さらに必要に応
してＭＯ２Ｗ、■のうちの一種以上を含む高耐食性チタ
ン合金である。

しかしながら、上記のようなチタン合金が実用化される
ためには、使用目的に応した製品に加工する工業的製造
法が確立されなければならない。

特に、熱交換器などに使用される溶接管の製造において
は、素材（熱延コイル、冷延コイル）の製造法から最終
の熱処理までのすべての工程を適正に管理された条件で
行わないと耐食性および機械的性質がともに優れた管は
できないのであるが、これらの条件の検討は未だ不十分
である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、白金族金属の含有量が比較的低く安価なチタ
ン合金を素材として、海水淡水化のブラインヒータ、製
塩プラントの濃縮塩化物を含むブラインや亜硫酸ガスを
含む湿潤環境の熱交換器用管等に使用できる耐食性、特
に耐隙間腐食性に優れた溶接管の製造方法を確立するこ
とを課題としてなされたものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、各種処理設備において特に懸念される隙間腐
食に注目し、優れた耐隙間腐食性と高い加工性を兼備す
ると共に、廉価にして適用分野の広いチタン合金を素材
として、その溶接管を製造する方法を確立すべく研究を
重ねた結果なされたものである。

本発明の特徴の第一は、素材として白金族元素の一種以
上を比較的少量含有し、Ｎｉまたは／およびＣｏ１或い
はさらに他の合金成分を適正量含有するチタン合金を使
用することにある。

本発明の特徴の第二は、溶接管製造の各工程、特にスラ
ブの製造、スラブの熱間圧延、冷間圧延、溶接管製造条
件、熱処理等の最適条件を定め、これらの工程の組合せ
からなる第１図に示すような方法で、素材の優れた化学
的、機械的特性を損なうことなく高品質の高耐食性溶接
管を製造することにある。

（作用） まず、素材となるＴｉ合金の組成について説明する。

本発明方法において素材とするチタン合金は、白金族元
素（Ｒｕ、　Ｒｈ、　Ｐｄ、Ｏ３、ＩｒおよびＰｔ）の
うちの１種または２１１以上を合計で０，０１〜０，１
４％と、それぞれ０．１〜２．０％のＮｊおよびＣｏの
うち一種以上を含有し、酸素が０．３５％以下、鉄が０
．３０％以下で残部が実質的にＴ】からなる合金、およ
び必要に応じてそれぞれ０．１〜２．０％のＭｏ、　Ｗ
および■の１種以上をさらに含有する合金、である。合
金成分の含有量を上記のように選定した理由は次のとお
りである。

（ｉ）白金族元素（Ｒｕ、　Ｒｈ、　Ｐｄ、Ｏｓ、　ｂ
およびＰｔ）これらの成分にはチタン合金の耐食性（耐
隙間腐食性ならびに耐酸性を含む）を改善する作用があ
る。そのなかで特にＰｃｔとＲｕは他の白金族元素に比
べ廉価であり、また耐食性改善効果も優れている。耐食
性改善効果は白金族元素の一種以上が合計で０．０１％
以上含有された場合に現れ、その含有量が多くなるほど
顕著になる。しかし、Ｎｉまたは／およびＣｏとの共存
下では白金族元素の合計量が０．１４％を越えると前記
効果に飽和傾向が見られる上、合金価格の高騰をもたら
すこと、および水素吸収を助長することから、白金族元
素は１種または２種以上の合計含有量で０．０１〜０．
１４％と定めた。

（ｉｉ）　Ｃｏ、　Ｎｉ これらは、チタンが耐食性を発揮するのに必要な不動態
被膜の強化に寄与する。即ち、析出するＴｉｚＣｏある
いはＴｉ２Ｎｉが水素過電圧を低下させることでチタン
の不動態の維持強化に寄与し、不動態被膜中に共存する
ことでさらに不動態保持電流密度を低下させる効果を有
している。そして白金族元素と複合添加する場合には、
殊に白金族元素の少ない範囲（従来の０．２％程度のＰ
ｄを含むＴｉ　−Ｐｄ合金よりもＰｄの少ない範囲）で
不動態被膜補強安定化効果が顕著に現れ、チタンの弱点
である非酸化性酸（塩酸、硫酸等）溶液中での耐食性を
改善する効果がある。その効果は上記白金族元素と複合
添加することで発揮されるが、０．１％未満ではその効
果が顕著に現れない、従って、必要最少含有量は０．１
％である。しかしながら、ＣＯあるいはＮｉの含有量が
２．０％を超えると、多量のＴｉ、ＣｏあるいはＴｉＪ
ｉが析出するため合金が硬化し、十分な延性確保が困難
となり、溶接管の製造上またその使用上、好ましくない
、従って、ＣｏまたはＮｉ単独、または両者合計の含有
量の上限を２．０％と定めた。

なお、同一含有量の場合、Ｃｏによる効果の方がＮｉに
よる効果よりも大きい。

（ｉｊ　）酸素 気体の熱交換器は、輸送および生産効率の向上を図るた
め、高圧力下で運転される。そのような熱交換器に適用
する管としては高強度でしかも適度の加工性が必要であ
る。チタンの強度を高めるために酸素を添加してその固
溶強化作用を利用することができる。しかしながら酸素
の含有量が０．３５％を趙えると、工業的使用に必要な
加工性が損なわれるから、酸素含有量の上限は０．３５
％と定めた。一方、例えば０．２％耐力で３５ｋｇｆ／
艶ｍ１以上の高強度が必要とされる場合には、酸素含有
量を０．１５％以上とするのがよい。

（１ｖ）鉄 チタン中の鉄には、熱間加工性の改善、強度向上の作用
をもつが、鉄を過度に添加すると耐食性に対する悪影響
が著しくなる。この悪影響を抑制するため、鉄含有量は
０．３０％以下とする。なお、鉄の上記の作用効果を積
極的に利用する場合は、その含有量を０．０２〜０．１
５％の範囲にするのがよい。

（ｖ）　Ｍｏ、、Ｗ、　Ｖ これらの成分は、合金の使用環境溶液中に溶解して酸化
作用を示すモリブデン酸イオン、タングステン酸イオン
またはバナジン酸イオン等を生成し、チタン合金表面に
形成される不動態被膜を安定化することにより腐食、特
に隙間腐食に対する抵抗性を向上させる作用を有してい
る。従って、ｍ１食性、中でも耐隙間腐食性が特に強く
要求される場合には、これらの１種以上を含有させれば
よい。しかしながら、Ｍｏ、　Ｗ、■のいずれも０．１
％未満では上記作用による耐隙間腐食性を中心とした耐
食性改善効果が不十分であり、一方、その含有量が過剰
になると加工性に悪影響がでてくるから、門０、Ｗ、■
のそれぞれの含有量は０．１〜２．０％が適当である。

なお、２種以上含有させる場合も、その合計含有量を０
．１〜２．０％とするのが望ましい。

本発明の素材チタン合金は、上記の成分の外、残部は実
質的にＴｉ（Ｔｉと不可避不純物）からなる。

次に、溶接管の製造工程について説明するや前記の素材
は、第１図に示す（ａ）〜０′Ｉ）のいずれかの方法に
よって継目無管とする。（以下の説明における（ａ）〜
（ｈ）および■〜■の記号は、第１図のｆａ）〜（ｈ）
および■〜ｏムこ対応する。）桓図乙ｆ法 この方法は、下記■〜［３］の工程を経て熱間圧延板か
ら溶接管を製造する方法である。

■スラブの製造工程 溶製素材を７５０℃からβ変態点＋２００℃までの温度
域で加熱し、鍛造および／または圧毬による熱間加工で
スラブとする工程である。スラブの材質は、溶接管を製
造する際の素材となる板の性質に大きく影響する。具体
的には異物、偏析等の成分的欠陥がなく、スラブの内部
および表面には孔、割れ、倒れ込み等の形状的欠陥のな
い均質な材質とする必要がある。

成分的欠陥をなくするためには、溶解原料を厳重に管理
する必要がある。溶解は通常のチタン合金？８解と同様
に、真空アーク溶解、電子ビーム溶解、あるいはプラズ
マビーム溶解等の真空下あるいは不活性ガス雰囲気下で
の溶解法によって行う。

鋳塊の加熱に用いる熱源は、チタンが水素吸収による脆
化をおこさない雰囲気に制御できる熱源であれば特に制
約はない。

スラブの形状的欠陥をなくするためには、鋳塊の加工時
に以下の点に注意して製造することが必要である。鋳塊
からビレットを製造するには、鍛造もしくは圧延、また
はその組合せによる方法がある。これらの加工は、鋳塊
の組織改善と次の工程にふされしい形状とすることが主
目的である。

鍛造または圧延のみによる場合でも、あるいは鍛造と圧
延を併用する場合でも、これらの加工のための加熱温度
は、β変態点＋２００℃以下とする。

これを超える高温加熱は、鍛造および圧延材表面の酸化
層を増大せしめるとともに、素材が軟化し過ぎるため加
工の均一性を阻害し、スラブ表面の凹凸が大きくなり、
これを機械加工で除去しなければならないから、工数の
増加と歩留りの低下を招く、加熱の下限温度は、加工性
の点からおよそ７５０℃以上とする必要がある。この温
度より低いと変形抵抗の増大および変形能の低下がら、
加工が困難になり、表面と内部のがふれ班や割れ等の形
状欠陥を生じるようになる。内部欠陥は次の工程の熱間
圧延、或いはさらに冷間圧延の際の板割れ、ヘゲ疵など
の表面欠陥の原因になり、良好な溶接管用の素材板を得
る障害になる。

■熱間圧延 上記■の工程で作製されたスラブを熱間で圧延して板（
熱延板）とする工程である。スラブを６５０℃から、β
変態点＋１５０℃までの範囲の温度域に加熱し、熱間圧
延を行う。なお、この［２］の工程および先の■の工程
において、加熱温度と加工温度（圧延温度）とは実質的
に等しいものとしている。

加熱炉から圧延機まで搬送する間の温度低下が無視でき
ない場合は、加熱温度はここで定める温度よりも僅かに
高めにすればよい。

圧延温度がβ変態点＋１５０　℃より高温になると、圧
延中に「捲＜れ込み」や「スリカキ」と呼ばれる疵が発
生しやすい。また、４００℃より低温では変形能が低下
するため、ヘゲ疵等の表面疵が出やすい。従って、熱間
圧延の終了温度は、４００　℃以上とする。

■溶接による製管 上記■までの工程で製造された熱延板の表面酸化物（ス
ケール）を除去し、更に製品となる溶接管のサイズに応
じて切断し、これをこれを成形した後継ぎ目を溶接して
管を製造する。

製管方法は、管のサイズ、肉厚に応じて種々の方法が採
用できる。

まず素材の成形法には、ロール成形法、スパイラル成形
法、ヘンデイングロール成形法、ＵＯプレス成形法等が
あり、これらのいずれかで管状に成形した後、突き合わ
せ部を溶接する。

溶接法としては、ＴＩＧ溶接、プラズマアーク溶接、レ
ーザ溶接、或いはプラズマアーク溶接とＴＩＧ溶接の併
用等がある。

例えば、肉厚３ｍｍ以下の溶接管を連続時に製造する場
合は、次のような方法による。即ち、溶接管外径に相当
する幅に切断加工した帯状の板（フープ）を巻いたコイ
ルをリロールしながら、プレクダウンロールおよびフィ
ンパスロールから構成されるフォーミングロールによっ
て管状とする。

次にスクイズロールで管状としたまま、タングステン電
極を負極、チタンフープを正極として、その間に直流電
流を流し、フープ突合せ部を溶着するＴ　Ｉ　Ｇ溶接法
、もしくは、プラズマノエントトチ内の小口径ノズルを
通して、タングステン電極と母材間に発生するプラズマ
アークを用いるプラズマ溶接法、または両者を併用しで
溶接する方法、あるいはレーザ溶接法を用いればよい６
５−タンは酸素、水素、窒素等との親和力が強く、しか
も−旦これらと反応すると、除去することが困難である
ばかりでなく、合金が脆化するため好ましくない。従っ
て、溶接作業は不活性ガス雰囲気中で行うのが望ましい
。

板厚２ｍｍを趙える溶接管を製造するにはＴＩＧ溶接時
に被溶接物と同材質の溶加棒を熔かしながら溶接し、多
層肉盛溶接を行えばよい。また、特殊な場合には真空中
電子ビーム溶接を用いればよい。

以下に各溶接方法について、望ましい溶接条件を示す。

１）ＴＩＧ溶接 溶接電流Ｉおよび溶接速度■が次式を満足する条件で溶
接すればよい。

１００ｘ（Ｔ）”２≦１≦４００Ｘ（Ｔ）μ２　・・（
１）０．５／Ｔ≦■≦５．０／Ｔ　　　　　　　・・（
２）ただし、Ｔ：板　　厚（ＩＩＩｌｌ） ■＝溶接電流（Ａ） Ｖ：溶接速度（＋ｍ／朗ｉｎ） 溶接電流が（１１式の下限より小さく、溶接速度が（２
）式の上限を超える場合には、溶接部の溶は込み不良を
生る。一方、溶接を流が（１）式の上限より大きく溶接
速度が（２）式の上限を超える場合には、溶接部に断続
的に溶融孔が住しるハンピングやアンダーカットを生じ
るため好ましくない。さらに、（１）式の上限を超える
溶接電流で（２）式の下限より小さい溶接速度では、溶
接と一ドの管内面への飛び出しが大きくなって好ましく
ない。結局、（１）および（２）式のいずれかを満たさ
ない条件では、健全な溶接部を得るのが難しい。

溶接時は、チタン合金の溶接部が大気中の酸素、窒素、
水素などを吸収し脆化することがないよう、フープ内外
面および管内外面を不活性ガスでシール（大気を遮断す
る）する必要がある。溶接部は約３５０℃未満になれば
チタンは酸化することはないので、溶接後３５０℃以上
の部分にはアルゴンガス等の不活性ガスでシールしてお
けば問題はない。

その適正流量は溶接条件（板厚、溶接速度および溶接入
熱等）を考慮して決定すればよい。

２）プラズマ溶接 下記の（３）および（４）の式を満足させればよい。プ
ラズマ溶接はＴｌＣ１接に比べ、溶接ビード幅を狭くす
ることができ、また高速度の溶接速度を選べることが特
徴である。

１００Ｘ　（Ｔ）’／”≦１≦４００Ｘ　（Ｔ）””　
　・・（３）０．５／Ｔ≦■≦８．０／Ｔ　　　　　　
　・・（４）トーチ高さは５ｍａ、Ａｒ流量は２ｊ２／
分以上であれば問題ない。

３）高周波パルスＴＩＧ 下記の（５）、（６）および（７）弐を満足する条件で
行えばよい。

Ｉｌ、≦４００Ｘ（Ｔ）””　　　　　　　　・・（５
）１００Ｘ（Ｔ）＋ｚｚ≦ＩＲ・・（６）０．５／Ｔ　
≦Ｖ　≦８．０／Ｔ　　　　　　　　　−・（７）ただ
し、Ｉｐ　：ピーク電流（Ａ） Ｉｌｌ　：総合平均電７Ｘ（Ａ） パルス周波数は１　ｋＨｚ以上でよいが、好ましくは５
　ｋＨｚ以上である。

１ｐの値が（５）式で示される上限のｔ流値を超え、か
つ■の価が（７）式の上期の値を超える場合には、ハン
ピングあるいはアンダーカットを生じて好ましくない。

また１、の値が（６）式の下期値以上であっても、■の
値が（７）式の下限より小さい場合は、管内面へのビー
ドの飛び出しが住しる。

パルス周波数が１　ｋＨｚ未満であればパルスＴＩＧ溶
接法に特存の美麗な溶接裏なみを得ることができなくな
るため好ましくない。

４）プラズマ溶接とＴ　Ｉ　Ｇ　溶接の併用プラズマ溶
接はＴＩＧ熔接溶接べ、高速で溶接することができるが
、溶接ビード面のガス流によってビード面の表面に凹凸
を生しると共に、母材面に比べでビード面が低くなる傾
向がある。その欠点を解消する方法がこの方法であり、
まずプラズマ溶接によって突合せ部を溶融固着させた後
、Ｔ　Ｉ　Ｇ　溶接のアークによって溶接ビード面の凹
凸をなくし、平滑なビード面とする。

この場合に用いるプラズマ溶接およびＴＩＧ熔接熔体条
件先の２）項で示した条件、および１）項の電流条件と
して下記（８）弐を満足する条件で行えばよい。

１００Ｘ　（Ｔ）ｌ／”≦１≦２５０Ｘ（Ｔ）’／”　
　・・（８）５）炭酸ガスレーザ溶接 この溶接法では、レーザビームエネルギーを焦点レンズ
を用いて集中させることができるため板厚の制約を受け
ない。

溶接は次の（９）式を満足する条件で行えばよい。

ただし、Ｗ：出　　力（ｋ−） （９）式を外れる条件では、突合せ溶接部の溶は込み不
良となり、完全な溶着ができない。

レーザ溶接は、特に高速の製管および肉厚の厚い溶接管
の製造に適しており、溶接ビード輻は焦点レンズの調整
によるビームエネルギー密度の変化で任意に選ぶことが
可能である。

上記のような種々の溶接法によって溶接した後は、管の
真直度および真円度を上げるためにストレートナおよび
サイザを通したあと、適当な長さに切断して製管工程を
終了する。

凹圓五止 上記の（ａ）の方法で製造した管に、残留応力の除去等
を目的として下記［４］の熱処理を施す方法である。

■熱処理 溶接管に、十分な延性を与える必要のある場合は、製管
後に熱処理を施す。この熱処理は、残留応力焼鈍、完全
焼鈍およびβ焼鈍に分けられる。

（残留応力焼鈍） チタンが応力腐食割れ感受性を示す環境に用いる場合に
は、管の残留応力を取り除いておく必要がある。そのた
めには、４００〜６００℃の範囲で焼鈍すればよい。焼
鈍時間は６００℃では数秒あれば十分効果を発揮する。

４００“Ｃでは５分以上保持すればよい、４００℃未満
では残留応力は除去できない。

６００℃で５分以上熱処理を行う場合は、水素吸収等が
生じないよう雰囲気に注意しなければならない。

（完全焼鈍） 完全焼鈍を行う場合は、６００℃を超える温度で加熱す
ればよい。その際、空気中での熱処理は酸化が激しくな
ると共に水素を吸収して、加工性を低下することがある
ので、不活性ガスあるいは真空中で熱処理を行うことが
望ましい。

（β焼鈍） チタンおよびチタン合金は圧延時に集合組織を形成し、
圧延方向とこれに直角の方向との性質に違いを生じる０
例えば、引張性質の点では、０．２％耐力（あるいは降
伏点）は圧延直角方向の方が圧延方向よりも高い値を示
す。このような異方性を軽減させたいような特殊な場合
には、β域での焼鈍を行う。この場合も完全焼鈍の場合
と同様、管表面が酸化、窒化等を生しないように雰囲気
に注意する必要がある。

β変態点以上の過度の高温で焼鈍すると、結晶粒の粗大
化が著しくなるとともに加工性が低下すること、また、
変態に伴う歪のために管形状が不良となる。しかしなが
らβ変態点＋２０゛Ｃ以下であれば、異方性が解消でき
、しかも上記の問題点が発生しない。

以上の理由から製管後の熱処理温度は４００℃〜β変態
点＋２０℃とする。

前記のように、熱処理雰囲気は、不活性ガスあるいは真
空雰囲気であるのが望ましい。大気中での熱処理も可能
であるが、７００℃以上の温度で大気中で焼鈍する場合
は、酸化および窒化によって生成した硬化層はチタン合
金の加工性を阻害するから、熱処理後にこの硬化層を除
去する脱スケールを行う必要がある。

なお、脱スケール法としては、ブラッシングもしくはシ
ョツトブラスト等による機械的な脱メチル、酸もしくは
溶融塩による化学的な脱メチル、または上記の機械的お
よび化学的方法を組み合わせた脱スケールがある。

（６）辺１止 （ａｌの方法の［２］の工程、即ち熱間圧延で板を製造
した後、さらに下記の■〜［７］の工程を経て溶接管を
製造する方法で、（ａ）および（ｂ）の方法に比べ、比
較的肉厚の薄い溶接管を製造するのに適する方法である
。

■冷間圧延 ［２］の工程で製造した板の表面には、熱間加工によっ
て酸化スケールが生成しており、このままでは冷間加工
中に割れ等を生しるため好ましくないので、機械的ある
いは化学的、あるいは機砿的方法と化学的方法とを併用
して酸化スケールを除去する。その後、レバーノングミ
ル、タンデムミルあるいはゼンジミアミル等を用いる冷
間圧延によって溶接管用素材となる板を製造する。

冷間圧延速度は１４００ｍ／分以下であれば特に問題は
なく圧延できる。これ以上の速度でも圧延はできるが、
素材が比較的高価な材料であるから、圧延ミスを避ける
ために過度の高速圧延は避ける方が賢明である。

冷間圧延では潤滑および冷却のために潤滑油を用いるが
、次工程で焼鈍および溶接を行うものであるから、冷間
加工後潤滑油は洗浄して除去する。

■焼鈍 ■の工程によって板は加工硬化しているので、延性を回
復するための焼鈍を行う。

焼鈍温度は冷間圧延時の加工度に依存するが、目安とし
て冷間加工度（圧延加工前の板厚−圧延後の板厚）／圧
延前の板厚）が９０％を超える場合は５５０℃以上、そ
れ以下の加工度では６００℃以上で行えばよい。

５５０℃未満の温度では再結晶が不十分で所望の延性を
付与することができない。

通常真空焼鈍あるいは連続焼鈍を行う場合はβ変態点以
下で焼鈍することが好ましいが、次のような場合にはβ
変態点を超える温度で焼鈍する方が望ましい。即ち、前
述のようにチタンは異方性が大きく低合金チタンでは圧
延直角方向の耐力の方が圧延方向のそれより大きい。こ
の異方性が問題となる場合はβ変態点以上の焼鈍を行う
ことにより異方性を解消できる。この場合、β変態点を
大幅に超える温度では、結晶粒の粗大化が著しくなると
ともに加工性が低下すること、および変態に伴う歪のた
め管形状が不良となることを考慮し、上限はβ変態点＋
２０℃とする。

大気中で焼鈍を行うと、表面に酸化スケールが生成する
。酸化スケールが生成すると、溶接前に酸化スケールが
溶は込み脆化することになり好ましくないので、酸化ス
ケールは溶接前に除去しておく。

その後、溶接管を製造するのに適当な幅に切断し、溶接
管素材を製造する。

■製管 前記（ａ）の方法の［３］の工程と同様に行えばよい。

（９）皇方法 （Ｃ）の方法の［７］の工程の後に、下記［８］の工程
を経る方法である。

■熱処理 （ｂ）の方法の［４］の工程と同様である。

恒鄭Ｅ机去 （ａｌの方法の［２］の工程の後、下記［９］の焼鈍を
行い、次いで［相］の製管を行う方法である。

■焼鈍 熱延板の焼鈍であるが、その目的は■の冷延板焼鈍と同
しであるから■の焼鈍と同し条件で行えばよい。しかし
、［２］の工程で製造した板の表面には、熱間加工によ
って酸化スケールが生成しており、そのままでは冷間加
工中に割れ等を生しることがあるので、酸化スケールを
除去してから焼鈍し、製管を行うのがよい。

■製管 この製管も［３］の工程と同しでよい。

工住纏万汰 （ｅ）の方法の［相］の工程の後に、［８］の熱処理を
施して製品とする方法である。［８］の熱処理条件は［
４］の条件と同しでよい。

（８）勿方迭 （ｅ）の方法における［９］の焼鈍ののちに、■の冷間
圧延と［３］の焼鈍を行ってから［相］の製管を行う方
法である。それぞれの条件は、工程■、■および■と同
しでよい。

■圓去止 （濁の方法の［相］の工程の後に、■の熱処理を行う方
法である。■の熱処理は［４］の条件と同しでよい。

以下、本発明の効果を実施例によって具体的に説明する
。

〔実施例〕

まず、真空二重熔解により、第１表（１）〜（３）に示
す組成の９７０卸φＸ］０００ｍｍ１２の鋳塊（重量約
３．５ト、）を熔製し、次の工程でチタン合金溶接管を
製造した。

■スラブの製造 ガス加熱炉で６時間加熱して９９０℃とした後、鍛造を
行い４６０１厚Ｘ　１０５０ｍｍ幅Ｘ　１５３０ｍｍ長
の鍛造材とし、さらに９１０℃に加熱して熱間圧延を行
い、１５０ｍｍ［Ｘ　１０５０ｍｍ幅Ｘ　４６９０ｍｍ
長のスラブとした。

■熱延板の製造 ■で得たスラブの表面および端面を機械加工して疵とり
し、ガス加熱炉で９１０℃に加熱し、板厚４．５１まで
連続圧延機で圧延し、熱延板とした。

熱延の後は、機械的脱スケールと化学的脱スケールを行
い表面に生成した酸化スケールを除去して清浄化した。

その後、製品管の外径に相当する幅に切断し、以降の工
程に備えた。

第２表に、前記（ａ）から（５）までの方法に相当する
実施例の各工程の主な条件および製品管のサイズをまと
めて示す。また、第３表に溶接工程の条件を示す。

富傘ｊ旬σ芝Ｕｌ計１１２ 第２表の■および［２］の条件は前記のとおりであり、
■以下の条件は下記のとおりである。

Ω皇条且 先の工程で準備した板をプレス成形して管状にし、予め
準備した母材と同一成分の溶加棒を用いてＴＩＧ溶接法
によって溶接した。

４８　　　・　　゛　の熱！！ＡｆＬ：真空炉中６５０
℃で加熱、またはＡｒ９５５０℃で連続焼鈍した。

９迎ｊ■刑り延 前記［２］の脱スケールした熱延板を連続圧延機で冷間
圧延し、２．５ｍｍおよび０．７ｍｍ厚の冷延板とした
。

６９および　の　　： ６５０　℃真空中焼鈍、または大気中７２５℃で連続焼
鈍し、酸洗で脱スケールした。

および　の１１ フォーミングロールおよびスクイズロールを備えた連続
式製管機を用いて、第２表に示す各種の溶接法によって
製管した。溶接の諸条件は第３表に示したとおりである
。

第１表の各素材に、第２表の（ａ）〜（１１）の方法の
どれかを適用して溶接管を製造し、その金属学的組織、
管表面の性状、耐食性および機械的性質を評価した。評
価の方法は次のとおりである。

イ、組織試験゛ 管半径方向の断面を観察し、組織を調べた。

口、表面観察 表面を肉眼観察し、断面のミクロ観察および浸透探傷試
験で欠陥の有無を調べた。

ハ、引張試験 （ａｌ、（ｂ）、（ｅ）および（Ｔ）の方法で製造した
厚肉大径管からは板状試験片を切り出し、その他の薄肉
小径管は管状のまま引張試験を行った。

試片は基準長さを５０ｍｍとして、全長３５０ｍｍとし
た。引張速度は０．２％耐力が得られるまでは０．５％
／分、０．２％耐力以後破断までは２５％／分とした。

二、隙間腐食試験 管から採取した複数の隙間腐食試験片を使用し、４フツ
化エチレン（ＰＴＦＥ）製の隙間形成材を管表面に巻き
つけるか、または押さえ付けて、第４表の条件で隙間腐
食試験を実施した。

試験後隙間表面を観察し、腐食生成物の有無で隙間腐食
発生の有無を判定した。

第４表（隙間腐食試験） ホ、耐塩酸試験 管から採取した複数の板状または管状の隙間腐食試験片
を第５表に示す３％塩酸沸騰溶液中に浸漬し、腐食減量
から算出した腐食深さ（−ｍ／年）で耐塩酸性を評価し
た。

第５表（全面腐食試験） 上記の試験結果を第１表に併記する。

第１表に示される結果から明らかなように、本発明の実
施例で得られた管は、微量の白金族元素とＣｏまたは／
およびＮｉ、あるいは更にＭｏ、Ｗ、　Ｖの複合添加に
よってＴｉ−０，２Ｐｄ合金と同様の耐隙間腐食性を示
す。

ＰｄまたはＲｕを単独添加した場合、０．０２％の含有
量では耐隙間腐食性が十分ではない（試験Ｎα１．２０
）。

しかし、これらにＣＯを０．５％添加すると耐食性は大
きく改善される（同Ｎα２．２１）。同様に、Ｐｄ、　
Ｒｕまたは他の白金属元素の微量を含有する合金にＣ０
１Ｎｉの一方または双方、あるいは更に一〇、Ｗ、■を
複合添加すると白金属元素を単独添加したものより耐食
性が向上し、純チタン（試験Ｎｏ、５５　）、ＡＳＴＭ
Ｇｒ、１２（同Ｎα５６）より１かに優れた耐食性を示
すことがわかる。

高強度化のために、酸素および鉄を添加した場合、酸素
含有量０．３０％でも耐食性が劣化せず、延性も十分で
ある（試験Ｎｏ、５８　）。しかしながら酸素含有量が
０．４２％では延性が低下しく同Ｎｏ、６２　）、鉄含
有量０．４２％でも伸びおよび耐酸性が劣化している（
同Ｎα５９）。

ＣｏまたはＮｉの含有量が過剰になるとやはり延性が低
下し工業的に実用性がなくなる（試験Ｎα６０および６
１）。

第１表に実施例と示したのは、合金の組成が本発明で定
める範囲内にある素材を第２表のいずれかの製法（全で
本発明の条件を満足する製法）で溶接管としたものであ
る。これらは、製管作業も順調で製品の表面欠陥がなく
、組織は完全再結晶の組織である。

次に、製管条件の決定の際に行った試験の中から、本発
明で定めた条件からはずれた場合の結果を参考までに記
載する。試験に用いた素材は、ＴｉＯ，０５Ｐｄ　　Ｏ
，３Ｃｏ−０，１９酸素−〇、０５Ｆｅの合金製の直径
９８０ＩＩＩＩ１１、長さ２０００開の鋳塊である。

（］）スラブ製製造性が不適切な場合。

加熱温度を１２００℃として熱間圧延を行ったところ、
スラブ表面の酸化スケール生成が甚だしくなり、次工程
に備えてスラブの表面を平滑にするために２５１の切削
を要した。

（２）熱間圧延の条件が不適切な場合。

熱間圧延の加熱温度を１１５０℃として連続圧延を行っ
た。得られた熱延板の表面はスリカキ、ヘゲ、等の疵が
多発し、その除去、手入れに多大の工数を要した。

（３）管の焼鈍条件が不適切な場合。

３５０℃で焼鈍したところ、焼鈍前の周方向の残留応力
が２０ｋｇｆ／＋ｎｍ”であったが、焼鈍後も全く変わ
らなかった。

（４）製管前の焼鈍条件が不適当な場合。

冷間圧延後の板を４５０℃で焼鈍して製管したところ、
焼鈍温度が低すぎて残留応力が除去されていないため、
溶接の熱影響により製管ビード部近傍が波状になり、さ
らに管の形状が楕円形となって、矯正不可能であった。

（発明の効果） 本発明方法によれば、優れた耐食性と機械的性質をもち
、しかも比較的安価なチタン合金の溶接管が安定して製
造できる。本発明方法によって製造される溶接管は、き
びしい腐食環境で使用する設備、機器類の配管として好
適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を説明する工程概略図であるや

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、白金族元素の１種または２種以上を合
   計で０．０１〜０．１４％と、０．１〜２．０％のＣｏ
   および０．１〜２．０％のＮｉのいずれか１種または２
   種とを含み、酸素が０．３５％以下、鉄が０．３０％以
   下であり、残部が実質的にＴｉであるチタン合金を下記
   ［１］、［２］および［３］の工程を経て加工すること
   を特徴とする耐隙間腐食性に優れたチタン合金溶接管の
   製造方法。 ［１］溶製素材を７５０℃からβ変態点＋２００℃まで
   の温度域で加熱し、熱間加工によってスラブとする工程
   。 ［２］スラブを６５０℃からβ変態点＋１５０℃までの
   温度域で加熱し、４００℃以上の終了温度で圧延して熱
   延板とする工程。 ［３］熱延板を溶接して管とする工程。
2. （２）請求項（１）の［３］の工程の後に、さらに下記
   ［４］の工程を経る耐隙間腐食性に優れたチタン合金溶
   接管の製造方法。 ［４］管を４００℃からβ変態点＋２０℃までの温度域
   で熱処理する工程。
3. （３）請求項（１）の［２］の工程の後に、さらに下記
   ［５］および［６］の工程を少なくとも１回経て、次い
   で下記［７］の工程を経る耐隙間腐食性に優れたチタン
   合金溶接管の製造方法。 ［５］熱延板を冷間圧延して冷延板とする工程。 ［６］冷延板を５５０℃からβ変態点＋２０℃までの温
   度域で焼鈍する工程。 ［７］焼鈍後の冷延板を溶接して管とする工程。
4. （４）請求項（３）の［７］の工程の後に、さらに下記
   ［８］の工程を経る耐隙間腐食性に優れたチタン合金溶
   接管の製造方法。 ［８］管を管を４００℃からβ変態点＋２０℃までの温
   度域で熱処理する工程。
5. （５）請求項（１）の［２］の工程の後に、さらに下記
   ［９］および［１０］の工程を経る耐隙間腐食性に優れ
   たチタン合金溶接管の製造方法。 ［９］熱延板を５５０℃からβ変態点＋２０℃までの温
   度域で焼鈍する工程。 ［１０］焼鈍した熱延板を溶接して管とする工程。
6. （６）請求項（５）の［１０］の工程の後に、さらに下
   記［１１］の工程を経る耐隙間腐食性に優れたチタン合
   金溶接管の製造方法。 ［１１］管を４００℃からβ変態点＋２０℃までの温度
   域で熱処理する工程。
7. （７）請求項（５）の［９］の工程の後に、さらに下記
   ［１２］および［１３］の工程を少なくとも１回経た後
   、下記［１４］の工程を経る耐隙間腐食性に優れたチタ
   ン合金溶接管の製造方法。 ［１２］焼鈍後の熱延板を冷間圧延して冷延板とする工
   程。 ［１３］冷延板を５５０℃からβ変態点＋２０℃までの
   温度域で焼鈍する工程。 ［１４］焼鈍後の冷延板を溶接して管とする工程。
8. （８）請求項（７）の［１４］の工程の後に、さらに下
   記［１５］の工程を経る耐隙間腐食性に優れたチタン合
   金溶接管の製造方法。 ［１５］管を４００℃からβ変態点＋２０℃までの温度
   域で熱処理する工程。
9. （９）チタン合金が、前記の合金元素の外に更に、０．
   １〜２．０％のＭｏ、０．１〜２．０％のＷおよび０．
   １〜２．０％のＶのうちの１種以上を含むものである請
   求項（１）から（８）までのいずれかのチタン合金溶接
   管の製造方法。