JPH0360904B2

JPH0360904B2 -

Info

Publication number: JPH0360904B2
Application number: JP58083638A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ootsubo; Tatsuo Kawasaki; Isao Takada
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1983-05-13
Filing date: 1983-05-13
Publication date: 1991-09-18
Also published as: JPS59208055A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野この発明は油井管やラインパイプ等の継目無鋼
管に使用されるマルテンサイト系ステンレス鋼に
関するものである。従来の技術 SUS410鋼種あるいはSUS420鋼種で代表され
るマルテンサイト系ステンレス鋼は、CO₂を含む
腐蝕環境下で優れた耐食性を示すことから、油井
管、地熱井管、ラインパイプ等の材料として注目
を浴びている。ところでステンレス鋼の継目無鋼管は一般にプ
ラグミル方式、マンドレルミル方式等の傾斜圧延
法、あるいはユージンセジユルネ方式、エアハル
トプツシユベンチ方式等の熱間押出法で製造され
るが、マルテンサイト系ステンレス鋼のある種の
鋼種、すなわち熱間加工時におけるフエライト量
が少ない鋼種では熱間加工性が悪く、そのためプ
ラグミル方式やマンドレルミル方式等の傾斜圧延
法を用いて継目無鋼管を製造する場合、ピアシン
グミル（ピアサー）で穿孔する際に外面または内
面に欠陥が発生したり管端部割れが発生すること
がある。すなわちプラグミル方式あるいはマンド
レルミル方式によつてマルテンサイト系ステンレ
ス鋼の継目無鋼管を製造するにあたつて、通常の
熱間加工時の温度におけるフエライト量が多い場
合、具体的には1200℃におけるフエライト量が40
％を越える場合には、造管時に欠陥が発生するこ
となく製造することが従来から可能であつたが、
1200℃におけるフエライト量が40％以下と少ない
鋼種の場合には、造管時に内外表面の欠陥や管端
部割れが多発し、実工程として適用ることが困難
とされていた。そこでこのような1200℃におけるフエライト量
が40％以下の鋼種については、従来はユージンセ
ジユルネ法でで代表される熱間押出法で製造する
のが通常であつた。発明が解決しようとする課題しかしながら熱間押出法を適用してビレツトを
直接穿孔する場合（直接穿孔法）には、ビレツト
の長さが径の５〜７倍となれば偏肉が大きくなる
から、長尺の管を製造することが困難である。そ
の問題を解決するため、予めビレツト中央に機械
加工によつてガイド穴を形成しておき、それを押
し拡げる方法すなわち所謂エキスパンジヨン法を
用いて長尺の管を製造する方法が従来から採用さ
れている。しかしながらこのエキスパンジヨン法
においてもビレツトの長さは径の約15倍に制限さ
れる。さらに熱間押出法の代表的なユージンセジ
ユルネ方式では、ガラス潤滑材を使用するから、
圧延後にガラス潤滑材を剥離させる必要がある
が、この剥離工程に相当する手間およびコストを
要する欠点がある。以上のようにユージンセジユルネ法で代表され
る熱間押出法ではビレツト長さが制約されるため
生産性をある程度以上高くすることはできず、ま
た短いビレツトを使用する関係から歩留りも低く
ならざるを得ず、コスト的にも不利となる問題が
ある。これに対しプラグミル方式やマンドレルミ
ル方式はいずれもマンネスマン効果を利用したピ
アシングミルで穿孔するものであり、これらの方
式ではユージンセジユルネ方式等の熱間押出法と
比較して長尺管を製造することができ、そのため
生産性も高くコスト的にも有利でる等の種々の利
点を有することが知られているが、前述のように
造管時の欠陥発生の問題からマルテンサイト系ス
テンレス鋼の一部の鋼種、すなわち1200℃におけ
るフエライト量が40％以下の鋼種には適用困難と
されていたのが実情である。この発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
で、従来プラグミル方式、マンドレルミル方式で
は造管時の欠陥発生の問題から継目無鋼管の製造
が困難とされていた。1200℃におけるフエライト
量が40％以下のマルテンサイト系ステンレス鋼に
おいてもプラグミル方式やマンドレルミル方式を
実際的に適用可能とし、これによりこの種のマル
テンサイト系ステンレス鋼の継目無鋼管を高い生
産性で低コストで製造し得るようにすることを目
的とするものである。課題を解決するための手段本発明者等は1200℃におけるフエライト量が40
％以下のマルテンサイト系ステンレス鋼における
上述のような欠陥発生要因について調査・研究を
重ねた結果、この種の欠陥発生には鋼中不純物と
してのＰ，Ｓが大きな影響を及ぼしていることを
見出し、さらに研究を進めたところ、Ｓを0.003
％以下、Ｐを0.02％以下に規制することによつて
上述のような欠陥を生じることなくプラグミル方
式もしくはマンドレルミル方式により実際に継目
無鋼管を製造し得ることを知見し、この発明をな
すに至つたのである。具体的には、第１発明の継目無鋼管用マルテン
サイト系ステンレス鋼は、C0.025〜0.28％、
Cr11.5〜14％、Si0.16〜1.0％、Mn0.2〜1.0％、
Al0.04％以下、N0.076％以下を含有し、かつ δ₁₂₀₀（％）＝−195×（％Ｃ）−185×（％Ｎ） −５×（％Mn）＋５×（％Si）＋12×（％Cr）＋50×（％Al）−120 で計算される1200℃でのフエライト量δ₁₂₀₀が40
％以下とされ、さらにＰ量が0.02％以下、Ｓ量が
0.003％以下に規制され、残部が鉄および不可避
的不純物よりなることを特徴とするものである。また第２発明の継目無鋼管用マルテンサイト系
ステンレス鋼は、C0.025〜0.28％、Cr11.5〜14
％、Si0.16〜1.0％、Mn0.2〜1.0％、Al0.04％以
下、N0.076％以下を含有するとともに、Ni3.1％
以下、Mo2.2％以下、Cu0.7％以下のうちから選
ばれた１または２種以上を含有し、かつ δ₁₂₀₀（％）＝−195×（％Ｃ）−185×（％Ｎ） −18×（％Ni）−６×（％Cu）−５×（％Mn）＋５×（％Si）＋12×（％Cr）＋５×（％Mo）＋50×（％Al）−120 で計算される1200℃でのフエライト量δ₁₂₀₀が40
％以下とされ、さらにＰ量が0.02％以下、Ｓ量が
0.003％以下に規制され、残部が鉄および不可避
的不純物よりなることを特徴とするものである。また第３発明の継目無鋼管用マルテンサイト系
ステンレス鋼は、C0.025〜0.28％、Cr11.5〜14
％、Si0.16〜1.0％、Mn0.2〜1.0％、Al0.04％以
下、N0.076％以下を含有するとともに、Nb0.05
％以下、V0.2％以下、Ti0.05％以下のうちから選
ばれた１種または２種以上を含有し、かつ δ₁₂₀₀（％）＝−195×（％Ｃ）−185×（％Ｎ） −５×（％Mn）＋５×（％Si）＋12×（％Cr）＋16（％Ｖ）＋６×（％Nb）＋５×（％Ti）＋５ ×（％Al）−120 で計算される1200℃でのフエライト量δ₁₂₀₀が40
％以下とされ、さらにＰ量が0.02％以下、Ｓ量が
0.003％以下に規制され、残部が鉄および不可避
的不純物よりなることを特徴とするものである。そして第４発明の継目無鋼管用マルテンサイト
系ステンレス鋼は、C0.025〜0.28％、Cr11.5〜14
％、Si0.16〜1.0％、Mn0.2〜1.0％、Al0.04％以
下、N0.076％以下を含有するとともに、Ni3.1％
以下、Mo2.2％以下、Cu0.7％以下のうちから選
ばれた１種または２種以上と、Nb0.05％以下、
V0.2％以下、Ti0.05％以下のうちから選ばれた１
種または２種以上とを含有し、かつ δ₁₂₀₀（％）＝−195×（％Ｃ）−185×（％Ｎ） −18（％Ni）−６×（％Cu）−５×（％Mn）＋５×（％Si）＋12×（％Cr）＋16×（％Ｖ）＋５×（％Mo）＋６×（％Nb）＋５×（％Ti）＋50×（％Al）−120 で計算される1200℃でのフエライトδ₁₂₀₀が40％
以下とされるとともに、Ｐ量が0.02％以下、Ｓ量
が0.003％以下に規制され、残部が鉄および不可
避的不純物よりなることを特徴とするものであ
る。さらに第５発明、第６発明、第７発明、第８発
明の継目無鋼管用マルテンサイト系ステンレス鋼
は、それぞれ第１発明、第２発明、第３発明、第
４発明で規定される各成分のほか、さらにCaを
１×（％Ｓ）〜10×（％Ｓ）の範囲で添加して、よ
り一層熱間穿孔性を向上させたものである。作用以下にこの発明のマルテンサイト系ステンレス
鋼をさらに詳細に説明する。先ずこの発明の鋼における各成分の限定理由を
説明する。Ｃ：Ｃは強度を確保するためには0.025％以上必要
である。一方Ｃが0.28％を越えれば耐食性が劣化
する。そこでＣは0.025％以上、0.28％以下に限
定した。 Cr： CrはCO₂環境下での耐食性を著しく向上させる
元素であり、孔食や隙間腐蝕を防ぐために11.5％
以上の添加が必要である。一方Cr自身、フエラ
イト形成元素であり、その添加量が14％を越えれ
ばフエライト量が多くなり、耐応力腐蝕割れ性を
損なわないための熱処理条件（焼もどし温度）で
は所定の強度を得ることが困難となる。そこで
Crの範囲は11.5〜14％とした。 Si： Siは脱酸剤として製鋼上必要な元素であり、熱
間加工性を劣化させる鋼中の酸素を低減させる。
Siの含有量が0.16％未満では脱酸効果が不足して
熱間加工性が劣化するから、下限を0.16％とし
た。またSiを多量に添加すれば靭性が劣化する
か、Siの上限を1.0％とした。 Mn： Mnも脱酸剤として製鋼上必要な元素であり、
熱間加工性を劣化させる鋼中の酸素を低減させ
る。Mbの含有量が0.2％未満では脱酸効果が不足
して熱間加工性を劣化させるから、下限を0.2％
とした。一方Mnを多量に添加すれば靭性が劣化
するから、上限を1.0％とした。 Al： Alは脱酸剤として有効であるが、多量に添加
すれば清浄度を劣化させるから、上限を0.04％と
した。Ｎ：Ｎは固溶体強化による強度向上のため有効であ
るが、多量に添加すれば靭性が劣化するから、上
限を0.076％とした。Ｓ：Ｓは不可避的不純物として鋼中に含まれるもの
であるが、この発明で対象とする鋼種では著しく
熱間加工性を劣化させる。その悪影響は、プラグ
ミル方式あるいはマンドレルミル方式で造管する
場合、ピアシングミルで穿孔する際に特に顕著で
あり、Ｓが0.003％を越えればきずの発生なく造
管することが困難となるから、Ｓは0.003％以下
に規制する必要がある。Ｐ：Ｐも不可避的不純物として鋼中に含有されるも
のであるが、1200℃以上の高温での熱間加工性を
著しく劣化させる。特にＰはピアシングミルで穿
孔する際に内面側に発生するきずの原因となる。
Ｐが0.02％を越えればきずの発生なく穿孔するこ
とが困難となるから、Ｐは0.02％以下に規制する
必要がある。上記各成分のほか、さらに第２発明、第４発
明、第６発明、第８発明の各継目無鋼管用マルテ
ンサイト系ステンレス鋼ではNi，Mo，Cuのうち
の１種または２種以上を含有するものとし、また
第３発明、第４発明、第７発明、第８発明の各継
目無鋼管用マルテンサイト系ステンレス鋼では
Nb，Ｖ，Tiのうちの１種または２種以上を含有
するものとし、また第５発明〜第８発明の継目無
鋼管用マルテンサイト系ステンレス鋼ではCaを
添加する。これらの添加理由および限定理由は次
の通りである。 Ni，Mo，Cu：これらはいずれも耐食性を向上させる効果的な
元素であるが、過剰に含有してもその効果は飽和
し、かえつて熱間加工性を阻害するので、Niは
上限を3.1％、Moは上限を2.2％、Cuは上限を0.7
％とした。 Nb，Ｖ，Ti：これらはいずれもオーステナイト結晶粒の粗大
化を防止し、結晶粒の微細化による靫性改善を促
進するが、多く添加してもその効果は飽和し、か
えつて靫性を劣化させるため、Nbは上限を0.05
％、Ｖは上限を0.02％、Tiは上限0.05％とした。 Ca： Caは強力な硫化物形元素であり、Caの硫化物
を形成することにより鋼中の固溶Ｓ量を減少させ
て熱間加工性を改善するのに有効な元素である。
しかし、Ca量がＳ量と当量未満の場合にはその
効果が小さく、一方Ｓ量の10倍を越えればその効
果が飽和するとともに逆にそれらの酸化物もしく
は硫化物による表面欠陥を増大させるおそれがあ
るから、Caの添加量は１×（％Ｓ）〜10×（％Ｓ）
の範囲に限定した。またこの発明で対象とする鋼は1200℃における
フエライト量が40％以下のものとする。1200℃に
おけるフエライト量が40％を越える鋼では前述の
ようにプラグミルあるいはマンドレルミル方式で
も特に欠陥が生じず支障なく継目無鋼管を製造す
ることができるからである。ここで1200℃におけ
るフエライト量δ₁₂₀₀（％）は、本願の各発明にお
いて含有される成分元素の種類に応じて、次の(1)
式もしくは(2)式、または(3)式もしくは(4)式によつ
て規定される。すなわち第１発明、第５発明の場
合は次の(1)式、第２発明、第６発明の場合は次の
(2)式、第３発明、第７発明の場合は次の(3)式、第
４発明、第８発明の場合は次の(4)式によつて規定
される。 δ₁₂₀₀（％）＝−195×（％Ｃ）−185×（％Ｎ） −５×（％Mn）＋５×（％Si）＋12×（％Cr）＋50×（％Al）−120 …(1) δ₁₂₀₀（％）＝−195×（％Ｃ）−185（％Ｎ）−18 ×（％Ni）−６×（％Cu）−５×（％Mn）＋５ ×（％Si）＋12×（％Cr）＋５（％Mo）＋50 ×（％Al）−120 …(2) δ₁₂₀₀（％）＝−195×（％Ｃ）−185×（％Ｎ） −５×（％Mn）＋５（％Si）＋12×（％Cr）＋16×（％Ｖ）＋６×（％Nb）＋５×（％Ti）＋50×（％Al）−120 …(3) δ₁₂₀₀（％）＝−195×（％Ｃ）−185×（％Ｎ） −５×（％Mi）−６×（％Cu）−５×（％Mn）＋５×（％Si）＋12×（％Cr）＋16×（％Ｖ）＋５×（％Mo）＋６×（％Nb）＋５×（％Ti）＋50×（％Al）−120 …(4) 実施例この発明の実施例および比較例について、その
化学成分と欠陥発生状況を第１表に示す。但し第
１表において欠陥発生状況は、各成分の鋼からな
る外径175mmのビレツトを1230℃に加熱してピア
シングミル（ピアサ）により外径185mm、肉厚
19.76mmとなるように穿孔した場合の内面および
外面を観察し、傷や割れ等の欠陥が発生した場合
には×印を、欠陥がない場合には〇印を付した。
また第１表において1200℃におけるフエライト量
δ₁₂₀₀（％）は、前記各式によつて求め、その値が
負の場合には０と表記した。

【表】

【表】第１表において、比較例である供試材No.35〜46
はいずれもＰ量、Ｓ量の双方もしくはいずれか一
方が本発明範囲の上限を越えているものであり、
これらはいずれも欠陥が発生した。発明の効果以上の説明で明らかなようにこの発明の継目無
鋼管用マルテンサイト系ステンレス鋼は、従来プ
ラグミル方式やマンドレルミル方式での継目無鋼
管の製造が困難とされていた1200℃におけるフエ
ライト量が40％以下の鋼種であるにもかかわら
ず、Ｐ，Ｓ量を規制することによつて熱間加工性
特に熱間穿孔性を向上させることができたもので
あり、そのため熱間押出法によらずにプラグミル
方式あるいはマンドレルミル方式により造管欠陥
を生じることなく実工程で継目無鋼管を製造する
ことができ、したがつてこの種の鋼種にプラグミ
ル方式あるいはマンドレルミル方式を実工程にお
いて適用することにより従来よりも生産性を向上
させるとともに歩留りを低下させ、コスト低減を
図ることができる。また特に第５発明〜第８発明の継目無鋼管用マ
ルテンサイト系ステンレス鋼は、Ｐ，Ｓ量を規制
すると同時にCaを添加することによつて熱間穿
孔性をより一層向上させたものであり、したがつ
てより健全な継目無鋼管をプラグミル方式もしく
はマンドレルミル方式で製造することができる。

Claims

【特許請求の範囲】１ C0.025〜0.28％（重量％、以下同じ）、
Cr11.5〜14％、Si0.16〜1.0％、Mn0.2〜1.0％、
Al0.04％以下、N0.076％以下を含有し、かつ δ₁₂₀₀（％）＝−195×（％Ｃ）−185×（％Ｎ） −５×（％Mn）＋５×（％Si）＋12×（％Cr）＋50×（％Al）−120 で計算される1200℃でのフエライト量δ₁₂₀₀が40
％以下とされ、さらにＰ量が0.02％以下、Ｓ量が
0.003％以下に規制され、残部が鉄および不可避
的不純物よりなることを特徴とする継目無鋼管用
マルテンサイト系ステンスレス鋼。２ C0.025〜0.28％、Cr11.5〜14％、Si0.16〜1.0
％、Mn0.2〜1.0％、Al0.04％以下、N0.076％以
下を含有するとともに、Ni3.1％以下、Mo2.2％
以下、Cu0.7％以下のうちから選ばれた１種また
は２種以上を含有し、かつ δ₁₂₀₀（％）＝−195×（％Ｃ）−185×（％Ｎ） −18×（％Ni）−６×（％Cu）−５×（％Mn）＋５×（％Si）＋12×（％Cr）＋５×（％Mo）＋50×（％Al）−120 で計算される1200℃でのフエライト量δ₁₂₀₀が40
％以下とされ、さらにＰ量が0.02％以下、Ｓ量が
0.003％以下に規制され、残部が鉄および不可避
的不純物よりなることを特徴とする継目無鋼管用
マルテンサイト系ステンスレス鋼。３ C0.025〜0.28％、Cr11.5〜14％、Si0.16〜1.0
％、Mn0.2〜1.0％、Al0.04％以下、N0.076％以
下を含有するとともに、Nb0.05％以下、V0.2％
以下、Ti0.05％以下のうちから選ばれた１種また
は２種以上を含有し、かつ δ₁₂₀₀（％）＝−195×（％Ｃ）−185×（％Ｎ） −５×（％Mn）＋５（％Si）＋12×（％Cr）＋16 ×（％Ｖ）＋６×（％Nb）＋５×（％Ti）＋50 ×（％Al）−120 で計算される1200℃でのフエライト量δ₁₂₀₀が40
％以下とされ、さらにＰ量が0.02％以下、Ｓ量が
0.003％以下に規制され、残部が鉄および不可避
的不純物よりなることを特徴とする継目無鋼管用
マルテンサイト系ステンスレス鋼。４ C0.025〜0.28％、Cr11.5〜14％、Si0.16〜1.0
％、Mn0.2〜1.0％、Al0.04％以下、N0.076％以
下を含有するとともに、Ni3.1％以下、Mo2.2％
以下、Cu0.7％以下のうちから選ばれた１種また
は２種以上と、Nb0.05％、V0.2％以下、Ti0.05
％以下のうちから選ばれた１種または２種以上と
を含有し、かつ δ₁₂₀₀（％）＝−195×（％Ｃ）−185×（％Ｎ） −18（％Ni）−６×（％Cu）−５×（％Mn）＋５×（％Si）＋12×（％Cr）＋16×（％Ｖ）＋５×（％Mo）＋６×（％Nb）＋５×（％Ti）＋50×（％Al）−120 で計算される1200℃でのフエライト量δ₁₂₀₀が40
％以下とされるとともに、Ｐ量が0.02％以下、Ｓ
量が0.003％以下に規制され、残部が鉄および不
可避的不純物よりなることを特徴とする継目無鋼
管用マルテンサイト系ステンスレス鋼。５ C0.025〜0.28％、Cr11.5〜14％、Si0.16〜1.0
％、Mn0.2〜1.0％、Al0.04％以下、N0.076％以
下を含有し、かつ δ₁₂₀₀（％）＝−195×（％Ｃ）−185×（％Ｎ） −５×（％Mn）＋５×（％Si）＋12×（％Cr）＋50×（％Al）−120 で計算される1200℃でのフエライト量δ₁₂₀₀が40
％以下とされるとともに、Ｐ量が0.02％以下、Ｓ
量が0.003％以下に規制され、さらにCaを１×（％
Ｓ）〜10×（％Ｓ）の範囲で含有し、残部が鉄お
よび不可避的不純物よりなることを特徴とする継
目無鋼管用マルテンサイト系ステンスレス鋼。６ C0.025〜0.28％、Cr11.5〜14％、Si0.16〜1.0
％、Mn0.2〜1.0％、Al0.04％以下、N0.076％以
下を含有するとともに、Ni3.1％以下、Mo2.2％
以下、Cu0.7％以下のうちから選ばれた１種また
は２種以上を含有し、かつ δ₁₂₀₀（％）＝−195×（％Ｃ）−185×（％Ｎ） −18×（％Ni）−６×（％Cu）−５×（％Mn）＋５×（％Si）＋12×（％Cr）＋５×（％Mo）＋ 50×（％Al）−120 で計算される1200℃でのフエライト量δ₁₂₀₀が40
％以下とされるとともに、Ｐ量が0.02％以下、Ｓ
量が0.003％以下に規制され、さらにCaを１×（％
Ｓ）〜10×（％Ｓ）の範囲で含有し、残部が鉄お
よび不可避的不純物よりなることを特徴とする継
目無鋼管用マルテンサイト系ステンスレス鋼。７ C0.025〜0.28％、Cr11.5〜14％、Si0.16〜1.0
％、Mn0.2〜1.0％、Al0.04％以下、N0.076％以
下を含有するとともに、Nb0.05％以下、V0.2％
以下、Ti0.05％以下のうちから選ばれた１種また
は２種以上を含有し、かつ δ₁₂₀₀（％）＝−195×（％Ｃ）−185×（％Ｎ） −５×（％Mn）＋5X（％Si）＋12×（％Cr）＋16×（％Ｖ）＋６×（％Nb）＋５（％Ti）＋50 ×（％Al）−120 で計算される1200℃でのフエライト量δ₁₂₀₀が40
％下とされるとともに、Ｐ量が0.02％以下、Ｓ量
が0.003％以下に規制され、さらにCaを１×（％
Ｓ）〜10×（％Ｓ）の範囲で含有し、残部が鉄お
よび不可避的不純物よりなることを特徴とする継
目無鋼管用マルテンサイト系ステンスレス鋼。８ C0.025〜0.28％、Cr11.5〜14％、Si0.16〜1.0
％、Mn0.2〜1.0％、Al0.04％以下、N0.076％以
下を含有するとともに、Ni3.1％以下、Mo2.2％
以下、Cu0.7％以下のうちから選ばれた１種また
は２種以上と、Nb0.05％以下、V0.2％以下、
Ti0.05％以下のうちから選ばれた１種または２種
以上とを含有し、かつ δ₁₂₀₀（％）＝−195×（％Ｃ）−185×（％Ｎ） −18（％Ni）−６×（％Cu）−５×（％Mn）＋５×（％Si）＋12×（％Cr）＋16×（％Ｖ）＋５×（％Mo）＋６×（％Nb）＋５×（％Ti）＋50×（％Al）−120 で計算される1200℃でのフエライト量δ₁₂₀₀が40
％以下とされるとともに、Ｐ量が0.02％以下、Ｓ
量が0.003％以下に規制され、さらにCaを１×（％
Ｓ）〜10×（％Ｓ）の範囲で含有し、残部が鉄お
よび不可避的不純物よりなることを特徴とする継
目無鋼管用マルテンサイト系ステンスレス鋼。