JPS58151425A - 低温靭性の優れた高耐食性クラツド鋼管の製造方法 - Google Patents

低温靭性の優れた高耐食性クラツド鋼管の製造方法

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JPS58151425A
JPS58151425A JP57031313A JP3131382A JPS58151425A JP S58151425 A JPS58151425 A JP S58151425A JP 57031313 A JP57031313 A JP 57031313A JP 3131382 A JP3131382 A JP 3131382A JP S58151425 A JPS58151425 A JP S58151425A
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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】 この発明は、低温靭性の優れた高耐食性クラツド鋼管の
製造方法に関するものである。
例えは、サワーガス輸送管の使用条件は益々苛酷なもの
となってきているか、安定操業、公害問題、安全性等の
面から、−上記の如き使用条件に充分耐える、靭性およ
び耐食性に優れた當に対するニーズが高まっている。
上記要望から低合金鋼にステンレス鋼等の合わせ材を接
合したクラツド鋼管が開発され、一部試験的に使用され
ている。
しかし、従来、大径のクラツド鋼管はクラツド鋼板を管
体に成形後、接合端部を溶接することによって製造され
、溶接後浴体化処理が施されていないため、合わせ材と
して用いられるステンレス鋼等の母材部及びその溶接部
の耐食性が充分でないという問題があった。
この問題は炭化物の粒界析出が原因であり、溶体化処理
することによシ耐食性を大巾に改善し得ることは周知の
事実である。
従って、クラッド鋼管を次の工程、すなわち。
クラツド鋼板を管体に成形後、接合端部を溶接し、次い
でこのクラツド鋼管に溶体化処理を施こすことによって
ステンレス鋼等の母材部及びその溶接部の耐食性が改善
できることは容易に考えられる。
しかし、溶体化処理によｐステンレス鋼等の合わせ材の
耐食性は向上する反面、同時に被合わせ材としての低合
金鋼は、焼入れ組織となシ著しく硬化するとともに靭性
が大巾に劣化し、上記クラツド鋼管が具備すべき要件の
１つである靭性に問題が生・じて使用に供し得なくなる
。一方、溶体化処理後焼戻し処理を行なえば、被合わせ
材としての低合金鋼の靭性は大巾に改善されるが、同時
に合わせ材としてのステンレス鋼等も焼戻し処理を受け
、このときに前記炭化物の粒界析出により耐食性が劣化
する。
このようなことから上記クラツド鋼管に溶体化処理を実
施できないのが現状であり１合わせ材の耐食性と被合わ
せ材の靭性とを兼備したクラツド鋼管を製造する適切な
方法は見出されていないのが現状である。
この発明は、上述のような鍜点から１合わせ材として用
いられるステンレス鋼等の母材部及びその溶接部の耐食
性の向上が図れるとともに、被合わせ材としての低合金
鋼の靭性の向上が図れるクラツド鋼板の製造方法を提供
するものであって。
合わせ材として高耐食性材料を用い、破合わせ材として
Ｏ：　０．００２〜０．０５％、　　Ｓｉ　：　０．０
５〜０．８％、　　Ｍｎ　　：　　０．８〜２．２％、
　　Ｎｂ　　：　　０．０１〜０．１　％。
Ａ！：Ｏ，Ｏｌ　〜０．０８　％、Ｎ：０．００２〜０
．００８チ、残部鉄及び不可避不純物からなり、必要に
応じて、上記成分に更に、　ｃｕ≦１．０％、　　Ｎｉ
≦３．０％、　　Ｏｒ≦１．０％、　ＭＯ≦０．８％、
Ｖ≦０．１％。
ＴｉＳ２．０３％、Ｂ≦０．００３％（７）１種又は２
種以上を含有してなる鋼を用いたクラツド鋼板を管体に
成形後、その接合端部を溶接し１次いで、溶接が完了し
たクラツド鋼管を１０００〜１１５０℃の温度で溶体化
処理することに特徴を有する。
この発明は１次の２つの事項が基体となってなされたも
のである。すなわち、 ■、耐食性は、オーステナイト系ステンレス、オーステ
ナイト・フェライト２相糸ステンレス、インコネル等の
高Ｎｉ合金（ＪＩＳ　（）−４９０２）を合わせ材とす
るクラツド鋼板を管体に成形した後、溶体化処理するこ
とによシ得ることかできる。
■、溶接完了後のクラツド鋼管を溶体化処理したときに
同時に被合わせ材としての低合金鋼も同じ熱サイクルを
受けるのであるが、この低合金鋼のＣ量を低下させ、必
要に応じて他元素を〜加あるいは添加すれば、被合わせ
材の適正な靭性を得ることができる。
上記■については、合わせ材として上記の如き材、料の
有する耐食性によってクラツド鋼管に耐食性を付与する
ものであるから、これら材料の母材部及びその溶接部に
おいて十分な耐食性勿発揮させることがとりもなおさ−
ずクラツド鋼管の耐食性を向上させるところとなる。こ
のような考え方に基き高耐食性材料でめるオーステナイ
ト系ステンレス、オーステナイト・フェライト２相糸ス
テンレス、インコネル等の高Ｎｉ合金を合わせ材とし。
クラッド鋼板製造一時あるいは溶接時等にこれら合わせ
材において析出する粒界炭化物による耐食性の劣化を回
復させるため１０００−１１５０℃で溶体化処理を付な
うものであり、これら高耐食材料に溶体化処理を施こす
こと自体は公知である。
上記■について説明する。第１図は、０−０．２５Ｓｉ
　−１，３５Ｍｎ　−０，０２Ｎｂ　−０，０４Ｖを含
有した２０ｔｍ材を用い、これを１０５０℃か、ら焼入
れた場合の、焼入ｔｊままのＴ、ｓ（引張強さ）及びｖ
Ｔｒθ（破面遷移温度）に及ばず・Ｃの影響を示したも
のである。第１図から明らかなように、ｃ量が少なくな
るにしたがって靭性が向上し１反面強度は低下すること
がわかる。これはＣ量を下げることによって焼入性が低
下するからであって、第３図１（Ａ）に示すように、Ｃ
を多く含有する（Ｃ：０．１３％）従来鋼では焼入れま
までマルテンサイトが主体となる組織を呈するのに対し
て、第３図（Ｂ）に示すように、Ｃが少ない鋼（０：０
．０３％）ではベイナイト士フェライトの混在組織を呈
する。すなわち、Ｃ：　０．１０−０．１５％とＣ量が
比較的高い従来鋼では硬化組織となシ靭性が劣化するの
に対して、Ｃ量を低減した鋼ではベイナイト士フェライ
トの混合組織となって強度は低下するが靭性は向上する
。
この発明は、Ｏ量を低減させることによって強度が低下
する分を、要求強度に応じて池元素で補うことを基本と
してなさｎたものである。第２図は、厚さ２０諷の材料
を前述の高耐食性材料の溶体化処理温度である１０００
〜１１００℃から焼入れだ場合の、焼入れ捷まＴＳ及び
ｖＴｒｓに及ぼす炭素当量（ｃｅｑ＝ａ＋Ｍｎ／６＋（
Ｃｕ＋ｎｉ）／１５＋　（Ｏｒ＋Ｍｏ＋Ｖ　）１５　）
　　の影響を例示したものである。ＴＳ及びｖＴｒｓは
、Ｃｅｑでほぼ整理できることかわかる。また、上記Ｃ
ｅｑには関与していないＢを添加した鋼についても上記
関係が成立っている。すなわち、Ｃを低下することによ
って強度が低下した分をＭｎの増加□あるいはＯｒ、、
Ｍｏ。
Ｖなどの流加によって補い、所定のＣθｑｋ確保すれば
目的とする強度と靭性が得られる。例えば、ＴＳ≧５８
　（Ｋｙ／ｙｕＡ　）　（ＡＰＩ規格Ｘ７０）とするに
はａｅｑ≧０．２６５．　　ｖＴｒｓ≦−６０℃とする
にはＯｅｑ≦０．３６（好ましくはＣｅｑ≦０．３３）
とする如くである。
以上の事項を考慮して、この発明における被合わせ材を
構成する各成分の限だ理由について説明する。
Ｃは、第２図に示す如く、その官有ｔか０．０５％を越
えると焼入れままで従来レベルのｖＴｒｓ　）−６０℃
を改善することができないので、上限を０．０５％とし
た。一方、Ｃ量が低減すればするほど強度が出にくいが
、靭性を改善するには少ない方が良く、必要最小限の強
度と靭性を得るＣ量は０．００２％である。従って、こ
の発明ではＣの含有割合を０．００２〜０．０５％とし
た。
Ｓｌ　　は、０．０５％未満では脱酸効果がなく、一方
、０．８％を越えると靭性に悪影響を及ばず。従って、
この発明ではＳｌの含有割合を０．０５〜０．８係に限
定した。
Ｍｎは、０１８％未満ではＣ量を低減したときの強度補
償の作用をなさず、第２図に示されるように靭性上の考
慮（Ｃθｑ≦０．３６）をすると上限は２．２％となる
。従って、この発明ではＭｎの含有割合を０．８〜２．
２％に限定した。
Ｎｂは、　ここでは制御圧延による熱処理前組織の細粒
化だけでなく、溶体化温度に加熱の際に。
できるだけオーステナイト粒の粗大化を防止すること、
すなわち、Ｎｂ（ＯＮ、）として母材に微細に均一分散
させておくことが重要でるる。このような観点から少な
くとも０．０１％添加する必要があり、一方、０．１％
を越えて添加すると鋼塊に表面疵が生じる。従って、こ
の発明では、　Ｎｂの官有割合を０．０１−０．１条に
限定した。
Ａ１！は、脱酸剤として有効な元素であり、また。
ＭＮとして溶体化処理時のオーステナイト結晶粒の粗大
化を防止する効果があることから、少なくとも０．０１
％以上添加する必要があり、一方、０．０８％を越える
と鋼塊に表面疵が発生する。従って、この発明ではＡε
の含有割合を０．０１〜０．０８チに限定した。
Ｎは、ＡｅＮとして溶体化処理温度でのオーステナイト
粒粗大化防止のために少なくとも０．００２楚は必要で
るり、−万、０．００８％を越えると靭性が低下する。
従って、この発明ではＮの含有割合を０．００２〜ｏ、
ｏｏｓ％に限定した。
この発明における被合わせ材の成分の限定理由は以上で
あるが、上記基本成分に必要に応じて更に含有させるＣ
ｕ、　　Ｎｉ、　　Ｃｒ、　　Ｍｏ、　　Ｖ、　　Ｉ’
ｉ、　Ｂ。
の限定理由について説明する。
（ｌｕは、強度を増加させるとともに耐候性及び耐水素
誘起割れを向上させる作用をなすが、１．０％を越える
と熱間加工性が悪・くなる。従って。
１．０％以下とした。
Ｎ１　　は１強度、靭性ともに向上させるに有効な元素
であり、シかもＯｕ疵を防止する作用もあるが、３．０
％を越えると溶接時の高温割れの可能性が増し、かつ高
価な金属である。従って、３．０％以下とした。
Ｏｒ、　ＭＯ，Ｖは、何れも強度の上昇に有効であるが
、多すぎると靭性や溶接性を悪化させるため、それぞれ
上限をＣｒ　：　１．０％、Ｍｏ：０．８％Ｉ　Ｖ：０
．１％とした。
Ｔ１　　は、ここでは０．０３％以下添加すると、Ｔｉ
Ｎとして母材に均一かつ微細に分散析出゛シ、溶体化処
理温度でのオーステナイト粒の粗大化を防止して所望の
靭性を確保するとともに、Ｂを添加する場合、ＢをＮか
ら庇護する作用會なす。従って、０．０３％以下とした
。
Ｂは、極低Ｏ領域での焼入性の低下（残置の低下）を補
うものであるが、０．００３％を越えると靭性が劣化す
る。従って、０．００３％以下とした。
この発明は、上記成分組成を有する低合金鋼からなる被
合わせ材と、前述の高耐食性材料からなる合わせ材とか
ら構成される１例えば圧延によ゛り製“造したクラツド
鋼板を管体に成形し、その接合端部を溶接後、溶体化処
理を行なうことによって。
従来、炭化物の粒界析出のため溶接部等で生じていた耐
食性の劣化の問題を大巾に改善するものである。
尚、上記成分以外に、耐水素誘起割れの防止の為にＣ，
を添加しても良い。
溶体化処理条件としては、１０００〜１１５０℃の高温
であるため、被合わせ材のオーステナイト粒の粗大化を
できる限シ防止する観点から、誘導加熱による急速昇温
および溶体化処理温度における短時間保持か望ましい。
加熱速匿としては常温から１ｌＯＯ′Ｃまでの平均加熱
速度として３〜ｌＯ℃／Ｓｅｃ　　が好ましく、保持時
間としては１゜分以内が好ましい。また、保持後にはな
るべく急冷することか望ましいが、管内厚が２０龍前後
でＦｉ現状で到達し得る平均冷却速度は５０〜ｂ以上は
合わせ材として、オーステナイト系ステンレス鋼、２相
系ステンレス、インコネル等の高Ｎ１　　合金を用いる
クラツド鋼管の製造方法についての説明であるが、合わ
せ材として上記以外の金属を用いたクラツド鋼管につい
ても同様な方法で製造することができることは云うまで
もない。
次に、この発明の実施例について説明する。
第１表に示される成分組成からなるクラツド鋼管１〜５
を１１００℃で７分間誘導加熱し、５０〜ｂ 〜３及び比較クラッド鋼管４．５ｉｆｉ造し、これらク
ラツド鋼管の被合わせ材について引張試験およびシャル
ピー試験を行なった。この結果を第２表に示す。
なお、引張試験は、第４図に示されるように。
被合わせ材から切り取った６謔φの丸棒試験片について
行ない、シャルピー試験は、第５図に示されるように、
被合わせ材から切シ取ったｌ　ｆ）ＸＩＱｉｘの試験片
について行なったものである。
第２表から明らかなように、本発明クラツド鋼管１〜３
は、比較クラッド鋼管４．５に比べて何れも低温靭性が
著しく向上していることがわかる。
以上説明したように、この発明の方法によれば。
耐食性に優れた合わせ材と低温靭性に優れた被合わせ材
とからなるクラツド鋼管を製造することができるといっ
たきわめて有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、Ｃ量と、　　ＴＳおよびｖＴｒｓ　　との関
係を示す図、第２図は、Ｃｅｑと、ＴＳおよびｖＴｒｓ
との関係を示す図、第３図（Ｎおよび（Ｂ）は鋼材の顕
微鏡写真、第４図、第５図は、試験片の切９Ｉ４Ｒり方
法を示す図である。 出願人　　日本鋼管株式会社 代理人　　　堤　　敬太部（池１名） 沁１図 Ｃ量（’／、） 篤４図 篤２図 第５図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 合わせ材として高耐食性材料を用ｂ）、被合わせ材とし
    て、 ０：Ｏ，ＧＯ２〜６．．０５％。 Ｓｉ：０．０５〜０，８％、 Ｍｎ：　０．８〜２．２　％、 Ｎｂ：Ｏ，Ｏ１〜０．１％。 Ａｔ：０．０１〜０．０８％。 Ｎ：０．００２〜ｏ、ｏｏｓ％。 残部鉄及び不可避不純物 からな９．必要に応じて上記取分ζ二）！ζ二。 ｃｕ≦１．０％。 Ｎ１≦３．０　チ。 Ｏｒ≦１．０　％。 ｋｊｏ≦０．８　％。 Ｖ　≦０．１　％。 Ｔ１≦０．０３係、 Ｂ　≦０．００３％ の１種又は２砿以上を含有してなる鋼を用いたクラツド
    鋼板を管体に成形後、その接合端部を浴接し１次いで、
    溶接が完了したクラツド鋼管を１０００〜１１５０℃の
    温度で溶体化処理することを特徴とする、低温靭性の優
    れた高耐食性クラツド鋼管の製造方法。
JP57031313A 1982-02-27 1982-02-27 低温靭性の優れた高耐食性クラツド鋼管の製造方法 Granted JPS58151425A (ja)

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