JPH0676624B2 - 溶接ステンレス鋼鋼管の固溶化熱処理方法 - Google Patents
溶接ステンレス鋼鋼管の固溶化熱処理方法Info
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- JPH0676624B2 JPH0676624B2 JP23920285A JP23920285A JPH0676624B2 JP H0676624 B2 JPH0676624 B2 JP H0676624B2 JP 23920285 A JP23920285 A JP 23920285A JP 23920285 A JP23920285 A JP 23920285A JP H0676624 B2 JPH0676624 B2 JP H0676624B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は溶接により造管したオーステナイト系ステンレ
ス鋼鋼管の溶接金属割れ発生を防止する固溶化熱処理方
法に関する。
ス鋼鋼管の溶接金属割れ発生を防止する固溶化熱処理方
法に関する。
（従来技術） 溶接オーステナイト系ステンレス鋼鋼管は造管ラインで
鋼帯を移動させながらロールで管状に成形して、突き合
わせ部をティグ溶接やプラズマ溶接などの溶接法により
連続的に溶接して製造されているが、造管したままでは
耐食性や延性が素材に比べ劣化し、残留応力も大きいの
で、造管後固溶化熱処理（通常1010℃以上の温度域）を
施して、それらを改善している。この固溶化熱処理は従
来連続型焼鈍炉によりオフラインで施すオフライン方式
のものが多かったが、近年は造管ラインの溶接部後方に
固溶化熱処理炉を設けて施すインライン方式のものが多
くなってきている。
鋼帯を移動させながらロールで管状に成形して、突き合
わせ部をティグ溶接やプラズマ溶接などの溶接法により
連続的に溶接して製造されているが、造管したままでは
耐食性や延性が素材に比べ劣化し、残留応力も大きいの
で、造管後固溶化熱処理（通常1010℃以上の温度域）を
施して、それらを改善している。この固溶化熱処理は従
来連続型焼鈍炉によりオフラインで施すオフライン方式
のものが多かったが、近年は造管ラインの溶接部後方に
固溶化熱処理炉を設けて施すインライン方式のものが多
くなってきている。
固溶化熱処理をオフライン方式で施す場合とインライン
方式で施す場合の大きな相異は鋼管の長手方向に張力に
よる歪が加わるか加わらないかである。すなわちオフラ
イン方式の場合、鋼管を所定の長さに切断して固溶化熱
処理炉に通すので、鋼管には熱膨張による歪以外は加わ
らない。しかしインライン方式の場合は、固溶化熱処理
炉の後方にピンチロールなどの駆動ロールを設置して、
固溶化熱処理した鋼管を移送しなければならないので、
固溶化熱処理炉内の鋼管には長手方向の張力が加わる。
方式で施す場合の大きな相異は鋼管の長手方向に張力に
よる歪が加わるか加わらないかである。すなわちオフラ
イン方式の場合、鋼管を所定の長さに切断して固溶化熱
処理炉に通すので、鋼管には熱膨張による歪以外は加わ
らない。しかしインライン方式の場合は、固溶化熱処理
炉の後方にピンチロールなどの駆動ロールを設置して、
固溶化熱処理した鋼管を移送しなければならないので、
固溶化熱処理炉内の鋼管には長手方向の張力が加わる。
しかして鋼管に張力が加わると、オーステナイト系ステ
ンレス鋼の固溶化温度域における耐力は数Kgf/mm2以下
と極めて小さいので、張力の大きさによって容易に長手
方向に歪が発生する。一方オーステナイト系ステンレス
鋼は溶接高温割れが発生しやすい材料であり、溶接部を
固溶化温度域に加熱して、溶接方向に数％の歪を付与す
ると、最終凝固部に濃化した低融点化合物が再溶融した
状態で歪が付与されるため、溶接金属に溶接高温割れと
同様な形態の割れ（以下高温脆化割れという）が発生す
る。このため従来オーステナイト系ステンレス鋼鋼管に
インライン方式で固溶化熱処理を施した場合、高温脆化
割れが発生する場合があった。
ンレス鋼の固溶化温度域における耐力は数Kgf/mm2以下
と極めて小さいので、張力の大きさによって容易に長手
方向に歪が発生する。一方オーステナイト系ステンレス
鋼は溶接高温割れが発生しやすい材料であり、溶接部を
固溶化温度域に加熱して、溶接方向に数％の歪を付与す
ると、最終凝固部に濃化した低融点化合物が再溶融した
状態で歪が付与されるため、溶接金属に溶接高温割れと
同様な形態の割れ（以下高温脆化割れという）が発生す
る。このため従来オーステナイト系ステンレス鋼鋼管に
インライン方式で固溶化熱処理を施した場合、高温脆化
割れが発生する場合があった。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は溶接オーステナイト系ステンレス鋼鋼管のイン
ライン方式固溶化熱処理には上記のように溶接金属の高
温脆化割れの問題があったことから、高温脆化割れの発
生しない固溶化熱処理方法を提供するものである。
ライン方式固溶化熱処理には上記のように溶接金属の高
温脆化割れの問題があったことから、高温脆化割れの発
生しない固溶化熱処理方法を提供するものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明者らは溶接オーステナイト系ステンレス鋼鋼管の
溶接金属高温脆化割れ発生を防止すべく、高温脆化割れ
に及ぼす歪の種類および歪量の影響を調査したところ、
歪の種類としては、熱膨張による歪は高温脆化割れに影
響を与えず、張力による歪が影響を与えることを見出だ
した。また歪量としては、鋼種により調整する必要があ
ることを見出だした。そこでかかる知見に基づいて鋼種
と高温脆化割れの発生しない歪量との関係を調査したと
ころ、連続造管ラインにて溶接により造管されたオース
テナイト系ステンレス鋼鋼管を固溶化熱処理炉でその出
側に配置された駆動ロールで牽引しながら固溶化熱処理
する際、固溶化熱処理炉で鋼管に加わる張力により発生
する鋼管長手方向の歪量で、鋼管割れを発生させない臨
界歪量を鋼種ごとに予め求めておいて、造管の際に固溶
化熱処理炉で鋼管に加わる張力により発生する鋼管長手
方向の歪量を検出し、その歪量が臨界歪量を超えない張
力に制御すれば、高温脆化割れが発生しなくなるとの結
論に達した。
溶接金属高温脆化割れ発生を防止すべく、高温脆化割れ
に及ぼす歪の種類および歪量の影響を調査したところ、
歪の種類としては、熱膨張による歪は高温脆化割れに影
響を与えず、張力による歪が影響を与えることを見出だ
した。また歪量としては、鋼種により調整する必要があ
ることを見出だした。そこでかかる知見に基づいて鋼種
と高温脆化割れの発生しない歪量との関係を調査したと
ころ、連続造管ラインにて溶接により造管されたオース
テナイト系ステンレス鋼鋼管を固溶化熱処理炉でその出
側に配置された駆動ロールで牽引しながら固溶化熱処理
する際、固溶化熱処理炉で鋼管に加わる張力により発生
する鋼管長手方向の歪量で、鋼管割れを発生させない臨
界歪量を鋼種ごとに予め求めておいて、造管の際に固溶
化熱処理炉で鋼管に加わる張力により発生する鋼管長手
方向の歪量を検出し、その歪量が臨界歪量を超えない張
力に制御すれば、高温脆化割れが発生しなくなるとの結
論に達した。
以下本発明を詳細に述べる。
本発明者らは鋼種と高温脆化割れの発生しない歪量との
関係を調査すべく、造管ラインでSUS304、SUS304L、SUS
316、SUS316LおよびSUS310鋼帯をフォーミングロールで
管形に成形しながら、フィラーメタルを用いないTIG溶
接により製造した外径21.7mm、肉厚2.0mmの鋼管を用い
て、鋼種と高温脆化割れの発生しない歪量との関係を調
査した。調査は鋼管に所定間隔の標点を付けて、その部
分を固溶化熱処理炉に入れ、固溶化温度に加熱しながら
長手方向に種々の張力を付与した後、炉から鋼管を取り
出し、室温まで冷却して、標点間距離の測定と溶接金属
の高温脆化割れの観察とを行う方法で行った。歪量ε
（％）は固溶化熱処理後の標点間距離の変化量を固溶化
熱処理前の標点間距離で除して、100倍することにより
求めた。なお溶接金属の高温脆化割れの観察は溶接金属
の縦断面を検鏡することにより行った。
関係を調査すべく、造管ラインでSUS304、SUS304L、SUS
316、SUS316LおよびSUS310鋼帯をフォーミングロールで
管形に成形しながら、フィラーメタルを用いないTIG溶
接により製造した外径21.7mm、肉厚2.0mmの鋼管を用い
て、鋼種と高温脆化割れの発生しない歪量との関係を調
査した。調査は鋼管に所定間隔の標点を付けて、その部
分を固溶化熱処理炉に入れ、固溶化温度に加熱しながら
長手方向に種々の張力を付与した後、炉から鋼管を取り
出し、室温まで冷却して、標点間距離の測定と溶接金属
の高温脆化割れの観察とを行う方法で行った。歪量ε
（％）は固溶化熱処理後の標点間距離の変化量を固溶化
熱処理前の標点間距離で除して、100倍することにより
求めた。なお溶接金属の高温脆化割れの観察は溶接金属
の縦断面を検鏡することにより行った。
第１図は歪量ε（％）と固溶化熱処理温度の変化により
高温脆化割れの発生する領域（曲線の上側）との関係を
示したものであるが、高温脆化割れは鋼種、歪量εおよ
び固溶化熱処理温度の影響を受け、SUS316、SUS316Lお
よびSUS310はSUS304およびSUS304Lより高温脆化割れ感
受性が高い。このため固溶化熱処理温度を同一温度で施
す場合前者は後者より歪量εが小さくなるようにしなけ
ればならない。
高温脆化割れの発生する領域（曲線の上側）との関係を
示したものであるが、高温脆化割れは鋼種、歪量εおよ
び固溶化熱処理温度の影響を受け、SUS316、SUS316Lお
よびSUS310はSUS304およびSUS304Lより高温脆化割れ感
受性が高い。このため固溶化熱処理温度を同一温度で施
す場合前者は後者より歪量εが小さくなるようにしなけ
ればならない。
ところでインライン方式で固溶化熱処理を施す場合、炉
の長さは燃料費、歩留、作業性の面から短い方が望まし
く、また固溶化熱処理温度は耐食性、延性の回復や結晶
粒の粗大化に及ぼす影響を考慮すると、1100〜1200℃の
温度領域にするのが最適である。しかし1100℃と1200℃
とでは第１図に示すように高温脆化割れの発生しなくな
る歪量εは異なる。そこで1100〜1200℃の温度領域すべ
てで高温脆化割れが発生しなくなるようにするには、最
も歪量εを小さくする必要のある1200℃での歪量εより
小さくすればよい。すなわち固溶化熱処理炉で鋼管に加
わる張力により発生する鋼管長手方向の歪量εが、SUS3
04鋼管では4.0％以下、SUS304L鋼管では3.0％以下、SUS
316鋼管では1.5％以下、SUS316L鋼管では1.2％以下およ
びSUS310鋼管では0.5％以下になるように、固溶化熱処
理炉で鋼管に加わる張力を制御すればよい。
の長さは燃料費、歩留、作業性の面から短い方が望まし
く、また固溶化熱処理温度は耐食性、延性の回復や結晶
粒の粗大化に及ぼす影響を考慮すると、1100〜1200℃の
温度領域にするのが最適である。しかし1100℃と1200℃
とでは第１図に示すように高温脆化割れの発生しなくな
る歪量εは異なる。そこで1100〜1200℃の温度領域すべ
てで高温脆化割れが発生しなくなるようにするには、最
も歪量εを小さくする必要のある1200℃での歪量εより
小さくすればよい。すなわち固溶化熱処理炉で鋼管に加
わる張力により発生する鋼管長手方向の歪量εが、SUS3
04鋼管では4.0％以下、SUS304L鋼管では3.0％以下、SUS
316鋼管では1.5％以下、SUS316L鋼管では1.2％以下およ
びSUS310鋼管では0.5％以下になるように、固溶化熱処
理炉で鋼管に加わる張力を制御すればよい。
固溶化熱処理がインライン方式である造管ラインにおい
て固溶化熱処理炉で鋼管に加わる張力を上記のように制
御するには、例えば第２図のようにすればよい。すなわ
ち第２図において、１は溶接トーチで、図示してない
が、この溶接トーチ１の前には鋼帯の搬入装置およびこ
の搬入装置より供給された鋼帯を丸めて管状に成形する
フォーミングロールが設けられている。２はフォーミン
グロールにより管状に丸められた鋼帯のエッジを突き合
わせるスクイズロール、３は鋼管に固溶化熱処理を施す
固溶化熱処理炉（例えば高周波加熱炉や電気抵抗体発熱
炉など）、４は固溶化熱処理した鋼管を冷却する冷却装
置、５は鋼管を移送するピンチロール、６、6aはサイジ
ングロールで、鋼管７はピンチロール５により図で左か
ら右に移送するようにされている。この造管ラインにお
いて、固溶化熱処理炉３で鋼管７に加わる張力を制御す
るには、固溶化熱処理炉３の前後にロール回転方式の速
度測定装置８、8aを配置して、これらを制御盤９に接続
し、制御盤９で下記のようにして計算した歪量εをピン
チロール５にフィードバックし、歪量εに応じてピンチ
ロール５の回転を制御するようにすればよい。
て固溶化熱処理炉で鋼管に加わる張力を上記のように制
御するには、例えば第２図のようにすればよい。すなわ
ち第２図において、１は溶接トーチで、図示してない
が、この溶接トーチ１の前には鋼帯の搬入装置およびこ
の搬入装置より供給された鋼帯を丸めて管状に成形する
フォーミングロールが設けられている。２はフォーミン
グロールにより管状に丸められた鋼帯のエッジを突き合
わせるスクイズロール、３は鋼管に固溶化熱処理を施す
固溶化熱処理炉（例えば高周波加熱炉や電気抵抗体発熱
炉など）、４は固溶化熱処理した鋼管を冷却する冷却装
置、５は鋼管を移送するピンチロール、６、6aはサイジ
ングロールで、鋼管７はピンチロール５により図で左か
ら右に移送するようにされている。この造管ラインにお
いて、固溶化熱処理炉３で鋼管７に加わる張力を制御す
るには、固溶化熱処理炉３の前後にロール回転方式の速
度測定装置８、8aを配置して、これらを制御盤９に接続
し、制御盤９で下記のようにして計算した歪量εをピン
チロール５にフィードバックし、歪量εに応じてピンチ
ロール５の回転を制御するようにすればよい。
ε（％）＝（V2−V1）／V1×100 V1速度測定装置８による鋼管速度（m/min） V2速度測定装置8aによる鋼管速度（m/min） なお速度測定装置８、8aとしては、他の接触式のものや
非接触式のもの（例えばレーザのドプラー効果を利用す
るもの）を使用してもよい。
非接触式のもの（例えばレーザのドプラー効果を利用す
るもの）を使用してもよい。
次に実施例により本発明を説明する。
（実施例） 第２図に示した造管ラインでSUS304、SUS304L、SUS31
6、SUS316LおよびSUS310鋼帯をロールフォーミングで成
形しながら、溶接トーチ１でフィラーメタルを用いずに
TIG溶接した後、固溶化熱処理炉３にて温度1100〜1200
℃で固溶化熱処理を施し、外径21.7mm、肉厚2.0mmの鋼
管を造管した。なお造管に際しては、制御盤９によりピ
ンチロール５の回転を制御して、長手方向に加わる歪量
を本発明の範囲内にする方法（本発明法）と制御盤９を
使用せず、長手方向に加わる歪量を制御しない方法（従
来法）とを行った。第１表に溶接金属の高温脆化割れを
調査した結果を示す。
6、SUS316LおよびSUS310鋼帯をロールフォーミングで成
形しながら、溶接トーチ１でフィラーメタルを用いずに
TIG溶接した後、固溶化熱処理炉３にて温度1100〜1200
℃で固溶化熱処理を施し、外径21.7mm、肉厚2.0mmの鋼
管を造管した。なお造管に際しては、制御盤９によりピ
ンチロール５の回転を制御して、長手方向に加わる歪量
を本発明の範囲内にする方法（本発明法）と制御盤９を
使用せず、長手方向に加わる歪量を制御しない方法（従
来法）とを行った。第１表に溶接金属の高温脆化割れを
調査した結果を示す。
第１表に示すように、従来法では高温脆化割れ感受性の
高いSUS316、SUS316LおよびSUS310鋼管の場合は高温脆
化割れが著しく発生するが、本発明法では全く発生しな
い。
高いSUS316、SUS316LおよびSUS310鋼管の場合は高温脆
化割れが著しく発生するが、本発明法では全く発生しな
い。
（効果） 以上のごとく、本発明によれば、従来インライン方式で
固溶化熱処理を施した場合に発生する高温脆化割れを未
然に防止することができる。
固溶化熱処理を施した場合に発生する高温脆化割れを未
然に防止することができる。
第１図は鋼管の長手方向に張力により加わる歪量ε
（％）と固溶化熱処理温度の変化により高温脆化割れの
発生する領域（曲線の上側）との関係を示すグラフであ
り、第２図は造管ラインでインライン方式で固溶化熱処
理を施す場合、鋼管の長手方向に張力により加わる歪量
ε（％）を制御する方法の１例を示すものである。 １…溶接トーチ、２…スクイズロール、３…固溶化熱処
理炉、４…冷却装置、５…ピンチロール、６、6a…サイ
ジングロール、７…鋼管、８、8a…速度測定装置、９…
制御盤、
（％）と固溶化熱処理温度の変化により高温脆化割れの
発生する領域（曲線の上側）との関係を示すグラフであ
り、第２図は造管ラインでインライン方式で固溶化熱処
理を施す場合、鋼管の長手方向に張力により加わる歪量
ε（％）を制御する方法の１例を示すものである。 １…溶接トーチ、２…スクイズロール、３…固溶化熱処
理炉、４…冷却装置、５…ピンチロール、６、6a…サイ
ジングロール、７…鋼管、８、8a…速度測定装置、９…
制御盤、
Claims (2)
- 【請求項１】連続造管ラインにて溶接により造管された
オーステナイト系ステンレス鋼鋼管を固溶化熱処理炉で
その出側に配置された駆動ロールで牽引しながら固溶化
熱処理する際、固溶化熱処理炉で鋼管に加わる張力によ
り発生する鋼管長手方向の歪量で、鋼管割れを発生させ
ない臨界歪量を鋼種ごとに予め求めておいて、造管の際
に固溶化熱処理炉で鋼管に加わる張力により発生する鋼
管長手方向の歪量を検出し、その歪量が臨界歪量を超え
ない張力に制御することを特徴とする溶接ステンレス鋼
鋼管の固溶化熱処理方法。 - 【請求項２】固溶化熱処理炉で1100〜1200℃で固溶化熱
処理する際、固溶化熱処理炉で鋼管に加わる張力をSUS3
04鋼管では4.0％以下、SUS304L鋼管では3.0％以下、SUS
316鋼管では1.5％以下、SUS316L鋼管では1.2％以下およ
びSUS310鋼管では0.5％以下になるように制御すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の溶接ステン
レス鋼鋼管の固溶化熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23920285A JPH0676624B2 (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 溶接ステンレス鋼鋼管の固溶化熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23920285A JPH0676624B2 (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 溶接ステンレス鋼鋼管の固溶化熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6299419A JPS6299419A (ja) | 1987-05-08 |
| JPH0676624B2 true JPH0676624B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=17041247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23920285A Expired - Lifetime JPH0676624B2 (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 溶接ステンレス鋼鋼管の固溶化熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0676624B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100331697B1 (ko) * | 2000-01-20 | 2002-04-09 | 도종구 | 스테인레스 아크용접강관의 온 라인 무산화 분위기완전고용 열처리방법 |
-
1985
- 1985-10-25 JP JP23920285A patent/JPH0676624B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6299419A (ja) | 1987-05-08 |
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