JPS63317204A - 耐食性に優れた二相ステンレス鋼管の製造方法 - 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） 本発明は、耐食性、特に耐応力腐食割れ性に優れた二相
ステンレス鋼継目無管の製造方法に関する。

（従来の技術とその問題点） フェライトとオーステナイトの二相Ｎｉ織から成る二相
ステンレス鋼は、フェライトステンレス鋼とオーステナ
イトステンレス鋼の長所を合わせ持ち、特に耐応力腐食
割れ性に優れているところから、Ｃｒ−を含む厳しい腐
食環境下での高耐食性材料として広く使用されるように
なってきたおり、高級油井管や熱交換チューブ用の二相
ステンレス鋼継目無管も近年その使用量が増えつつある
。

しかしながら、従来の二相ステンレス鋼継目無管は、必
ずしも二相ステンレス鋼本来の優れた耐応力腐食割れ性
を発揮しているとは言い難い、その理由は、熱間圧延に
よる継目無管の製造工程、特にその圧延温度にあるもの
と考えられる。

例えば、傾斜穿孔圧延法（マンネスマン製管法）によっ
て継目無管を製造する場合、素材ビレットは１３００℃
前後に加熱されて圧延に供されるが、各圧延スタンドで
は管内面とプラグ等との摩擦により実際の圧延温度はか
なり高（なる、従って、圧延は殆どフェライト単相域で
実施されることになる。上記圧延過程で発生する加工熱
による温度上昇があるため、被圧延材のトップからボト
ムに温度勾配が生じ、仮りに圧延トップがα＋Ｔ二相域
圧延であってもボトムはより高温のα域圧延になってし
まう。

第１図は、後述する実施例で用いた従来の圧延法により
フェライト単相、または大部分がフェライト相である頭
載で圧延された二相ステンレス鋼管のミクロ組織（倍率
：　１００）の−例である。このミクロ組織をみればγ
相は掻くランダムにα相と混合していることが分かる。

このような組織になるのは、圧延過程で加工を受けたα
相が、α−α十γと相変態するときに生じるオーステナ
イトが方向性のないランダムなものであることが原因で
あると考えられる。

二相ステンレス鋼の優れた耐応力腐食割れ性は、フェラ
イト相を伝播していく応力腐食の亀裂がオーステナイト
相で止められるためであるが、第１図のような組織では
、亀裂は連続したα相またはα相とγ相の界面を伝って
進展していくものと考えられ、これが二相ステンレス鋼
管の耐応力腐食割れ性が不十分な原因と推定される。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は、最終的に得られる製品のミクロ組織中でフ
ェライト相とオーステナイト相とが圧延方向に平行に層
状に分布している場合に、二相ステンレス鋼管の耐応力
腐食割れ性が著しく改善されることを確認した。そして
、このようなミクロ＆［ｌ織を得るため、圧延工程の改
善を試み本発明に到った。

本発明の要旨は、ｒ熱間圧延をオーステナイトとフェラ
イトの二相温度域で行うことを特徴とする耐食性に優れ
た二相ステンレス＄４継目無管の製造方法」にある。

継目無管の素材となる二相ステンレス鋼は種々あるが、
本発明はその種類を問わない。しかし、広く継目無管に
要求される機械的強度や耐応力腐食割れ性をはじめとす
る耐食性、溶接性を考慮して、望ましい二相ステンレス
鋼として、次のものがある。即ち、 重置％で、Ｃ：　ｏ、ｏｓ％以下、Ｓｉ　：　０．０８
％以下、Ｍｎ：　０．２０〜２．００％、Ｃｒ　：　１
８〜２７％、ｌ’ｌｏ　：　１．４０〜４．５０、Ｎｉ
　：　３．００〜８．００％、Ｎ：　０．０４〜０．２
０％を含有する二相ステンレス鋼である。

上記の二相ステンレス鋼は、残部が実賞的にＦｅから成
り、外に特定の合金元素を含有しないものであってもよ
く、また、例えば析出硬化による強度の向上、耐食性の
向上のために、Ｃｕ　：　２．５０％以下、Ｎｂ；１．
００％以下、Ｖ　：　１．００％以下、Ｔｉ　：　０．
５Ｑ％以下、Ｚｒ　：　１．００％以下の１種以上を含
むものであってもよい。

上記のような二相ステンレス鋼では、α→α＋Ｔの変態
温度はおよそ１２６０℃前後であるから、穿孔圧延をは
じめとする熱間圧延は１０００℃から１２６０℃の範囲
で行う、下限の１０００℃は、実操業上圧延の可能な限
界温度である。

製管方法としては、継目無製管法と総称されるマンドレ
ルミル方式、プラグミル方式、プレスピアシング方式等
の穿孔圧延法が採用される。その他、熱間押出法、熱間
押抜き法等の各種の継目無管製造方法が採用できる。

製管工程に先立つビレットの加熱は、二相ステンレス鋼
が比較的熱間加工の困難な材料であることを考慮して、
従来どおり１３００℃前後の温度とするのがよい、圧延
工程における温度の制御には、プラグ先端から水や空気
、窒素ガス等の冷却用流体を流す方法、プラグを熱伝導
性の良い材料で製作しプラグを強冷する方法などが採用
される。

製管後の熱処理は、従来のとおり溶体化処理を行えばよ
い、前述の本発明方法の対象として望ましい二相ステン
レス鋼の場合、溶体化処理は、およそ１０００〜１２０
０℃での加熱の後、水冷する。

（作用） 本発明の製管方法によれば、素材二相ステンレス鋼の圧
延はα＋γの二相域で行われる。従って、圧延によって
延伸されたオーステナイト相はそのまま圧延方向に平行
に残り、その間にフェライト相が分散したｍ織となる。

このような組織の管では、仮に一部に応力腐食割れが発
生しても亀裂の進展はオーステナイト相で阻止され、肉
厚方向に貫通する割れには到らない。

なお、本発明方法の対象として望ましいものとして挙げ
た前記の二相ステンレス鋼の成分含有量の限定理由を略
述すれば、次のとおりである。

ＣＴＣ量が多くなるとＣｒ炭化物が析出し粒界腐食と孔
食の感受性が増大するので上限を０．０８％とした。

Ｓｉ：Ｓｉは脱酸のため必要な元素であるが、Ｓｉ量が
多くなると靭性が劣化するので上限を０．８０％とした
。

Ｍｎ　：　Ｍｎはオーステナイトを安定させる元素であ
り強度上昇にも効果があるが、０．２０％未満ではその
効果は少なく　、２．００％を超えると靭性を劣化させ
る。

Ｃｒ　：　Ｃｒは２相ステンレス鋼の基本成分であり耐
食性向上に効果があるが、１８％未満ではその効果は小
さり、２７％を超えるとオーステナイトが出現しにくく
なり高価なＮｉを多量に使用しなければならない、また
、溶接性も劣化する。

Ｍｏ　：　Ｍｏは炭化物を形成して高温強度を高め、耐
孔食性を含め耐食性を改善する元素であるが、１゜４０
％未満ではその効果は小さく　、４．５０％を超えると
オーステナイトが出現しにくくなり高価なＮｉを多量に
使用しなければならなくなる。

Ｎｉ　：　Ｎｉはオーステナイト安定化元素で２相ステ
ンレス鋼の基本成分であるが、３％未満ではその効果が
少なく、８％を超えると経済上好ましくない。

ＮＵＮは溶解中に大気から侵入してくる元素で特に有害
ではないが、０６０４％未満にはＮＮを低下しにくく、
かつ結晶粒微細化効果が少な（なるため下限を０．０４
％とし、０．２０％を超えると加窒しなければならなく
工数が増大し経済上好ましくない。

これらの成分の外に、脱酸剤として使用される＾ｌは、
ｓｏｌ、　Ａｌとして０．１０％まで含有されていても
よい、また、不純物であるＳとＰはそれぞれ０．０１０
％以下、０．０３５％以下に抑えるべきである。

更に、特定の性質の向上のために必要に応じて添加され
る成分とその含有量の限定理由は下記の通りである。

Ｃｕ：耐食性の向上のために添加するが、靭性劣化を防
ぐため含有量の上限を２．５０％とする。

Ｎｂ％Ｖ、　Ｔｉ、　Ｚｒ　：これらは、析出強化によ
る強度上界のため添加されるが、含有量が多すぎると析
出物が粗大化して好ましくない、従って、それぞれ上限
を１．００％、１．００％、０．５０％、１．００％と
する。

次に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する
。

（実施例） 第１表記載の組成をもつ二相ステンレス鋼を電気炉−＾
ＯＤで溶製し、連続鋳造ブルームから分塊圧延して２１
３ｍ径の丸ビレットとした。これを素材として下記の条
件で２３１．６＋ｎ径Ｘ　１５．８ｎ厚の継目無管を製
造した。

ビレット加熱温度・・・・・・１３００　　℃第１穿孔
圧延温度・・・・・・１１４０　　℃第２穿孔圧延温度
・・・・・・１１２０　　℃プラグミル圧延温度・・・
・・１１００　　℃サイザー圧延温度・・・・・・８０
０　　℃熱処理・・・・・・・・１０５０℃加熱、水冷
（温度は全て外面温度の測定値） 第１表 上記によって得られた鋼管から６龍径×３０１Ｇ、Ｌ、
の試験片を採り、引張り試験と応力腐食割れ試験を行っ
た。その結果を第２表に掲げる。

（第２表に、比較例として同しビレットから従来のＷＡ
前管法製造した継目無管の性質を併記した。）第２表 第１図に上記比較例によって得られた鋼管のミクロ組織
、第２図に本発明の実施例によってえられた鋼管のミク
ロ＆ｌＩ織（倍率はいずれも１００倍）を示す。第２図
に明らかなように、本発明方法によって製造された鋼管
ではオーステナイト結晶粒が圧延方向に大きく伸びて層
状に分布している。

こようなＭＥ織であれば、フェライト粒に発生した亀裂
もオーステナイト粒によって効果的に阻止されるから、
これが第２表に示される優れた耐応力腐食割れ性を生む
のである。なお、本発明方法で製造された鋼管の機械的
性質は、第２表に示すとおり、従来方法によるものと何
ら差違はない。

（発明の効果） 実施例からも明らかなとおり、本発明方法によって製造
される二相ステンレス鋼継目無管は、従来の製造方法に
よるものと比較して、極めて優れた耐応力腐食割れ性を
持つ。かかる二相ステンレス鋼継目無管は、ますます苛
酷になる腐食環境下でも高い信軌性をもって使用できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ従来法および本発明法
によって製造された二相ステンレス！１継目無管のミク
ロ′ａ織の顕微鏡写真（ｘｌＯＯ）である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱間圧延をオーステナイトとフェライトの二相温
   度域で行うことを特徴とする耐食性に優れた二相ステン
   レス鋼継目無管の製造方法。
2. （２）重量％で、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：０．０８
   ％以下、Ｍｎ：０．２０〜２．００％、Ｃｒ：１８〜２
   ７％、Ｍｏ：１．４０〜４．５０、Ｎｉ：３〜８％、Ｎ
   ：０．０４〜０．２０％を含有する二相ステンレス鋼を
   、１０００〜１２６０℃で圧延する特許請求の範囲第１
   項記載の継目無管の製造方法。
3. （３）二相ステンレス鋼が、前記成分の外、残部がＦｅ
   および不可避不純物から成るものである特許請求の範囲
   第２項記載の継目無管の製造方法。
4. （４）二相ステンレス鋼が、特許請求の範囲第２記載の
   成分の外、Ｃｕ：２．５０％以下、Ｎｂ：１．００％以
   下、Ｖ：１．００％以下、Ｔｉ：０．５０％以下、Ｚｒ
   ：１．００％以下の１種以上を含有し、残部がＦｅおよ
   び不可避不純物から成るものである特許請求の範囲第２
   項記載の継目無管の製造方法。
5. （５）熱間圧延が傾斜穿孔圧延法である特許請求の範囲
   第１項、第２項、第３項、または第４項記載の継目無管
   の製造方法。