JPH0718331A - 13クロム系ステンレス鋼曲げ管の製造方法 - Google Patents

13クロム系ステンレス鋼曲げ管の製造方法

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JPH0718331A
JPH0718331A JP19192493A JP19192493A JPH0718331A JP H0718331 A JPH0718331 A JP H0718331A JP 19192493 A JP19192493 A JP 19192493A JP 19192493 A JP19192493 A JP 19192493A JP H0718331 A JPH0718331 A JP H0718331A
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JP
Japan
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temperature
bending
stainless steel
heat treatment
pipe
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JP19192493A
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English (en)
Inventor
Takeshi Torigoe
猛 鳥越
Tomonori Kimura
友紀 木村
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】サワー油井、スウィート油井等の配管構成にお
ける管継手として使用される13クロム系マルテンサイ
ト型ステンレス鋼曲げ管の材質の改良。特に、硬度を適
度に低下(Hv(10)238以下)させ、延性・靱性を高
めながら、高強度(降伏点42.2kg/mm2 以上)
を確保する。 【構成】高周波曲げ加工後の熱処理として、曲げ加工
を、Ac3 点以上(約950〜1050℃)の温度域、
または温度800℃前後で行つた後、800〜850℃
に加熱保持して急冷する焼入れと、700〜750℃に
加熱保持する焼戻しを行う。曲げ加工を、温度800℃
前後で行つた場合は、上記焼入れ・焼戻し処理に代え、
700〜750℃に加熱保持した後、空冷する熱処理を
行うだけで、十分に材質改善を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、腐食環境に供される配
管構成材として有用な13クロム系ステンレス鋼曲げ管
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】低C−Crマルテンサイト系ステンレス
鋼、所謂13クロム系鋼は、腐食、酸化を問題とする構
造用材料として、例えばその鋳造管は、石油・天然ガス
生産井であるサワー油井、スウィート油井等における配
管材として使用されている。配管構築施工においては、
直管同士を接続する管継手として、エルボウ管や、U字
管等の曲げ管が使用される。その曲げ管は、遠心力鋳造
された直管を素管とし、これを曲げ加工することにより
製造することができ、高周波曲げ加工法はその代表的な
加工方法として実施されている。13クロム系鋼のオー
ステナイト変態開始温度As(Ac1 )点は約798
℃、変態終了温度Af(Ac3 )点は約860℃であ
り、その遠心力鋳造管体を素管とする高周波曲げ加工
は、800℃前後(約800〜850℃)の温度域、ま
たは約950〜1050℃の温度域を加工温度として行
われる。その曲げ加工により、例えば3DR、1.5D
R等の曲げ形状を有する曲げ管を製造することができ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記高周波曲げ加工に
より製造される曲げ管を、サワー油井等の配管材として
使用するには、耐食性の他に、強度や靱性等の諸特性を
具備するものであることを要する。上記高周波曲げ加工
により製造される曲げ管は、曲げ加工過程でマルテンサ
イト変態を生じるので、その曲げ加工後、所要の材料特
性を充足させるための後熱処理を施すことが必要とな
る。しかしながら、そのための適当な熱処理についての
具体的な指針のないのが現状である。その熱処理とし
て、例えばJIS G5121の13クロム系ステンレ
ス鋼鋳鋼品(SCS1)に関する規定に準拠した焼入れ
・焼戻し処理、すなわち温度950℃以上に加熱して基
地組織を一旦オーステナイト相としたうえ、同温度から
の焼入れによりマルテンサイト変態を生起させ、ついで
680〜740℃の温度域での焼戻し処理を行うことも
考えられるが、その焼入れ・焼戻しを行つて得られる管
材は、硬度Hv(10)約210程度で、これに溶接が施さ
れると、熱影響部は著しく硬質で靱性の乏しいものとな
る。このため、配管施工では溶接継手部の割れの問題を
付随し、またサワー油井用配管材等としての実使用過程
では、H2 侵入に起因する応力腐食割れの問題を付随す
る。本発明は、高周波曲げ加工により製造される13ク
ロム系鋼曲げ管について、配管構成材等として改良され
た材料特性を具備せしめるべく鋭意研究の結果、その最
適の熱処理条件を見出して完成されたものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の13クロム系ス
テンレス鋼曲げ管の製造方法は、その遠心力鋳造管を、
温度800〜850℃、または950〜1050℃で高
周波曲げ加工した後、温度800〜850℃に加熱保持
して同温度から焼入れし、ついで700〜750℃の温
度域に加熱保持した後、空冷する焼戻しを行うことを特
徴としている。本発明においては、高周波曲げ加工を、
約800〜850℃の温度域で行つた場合は、上記焼入
れ・焼戻しの2段の熱処理に代え、その焼戻し処理と同
じ条件の熱処理、すなわち700〜750℃の温度域に
加熱保持した後、空冷する熱処理のみを行つて、首尾よ
く所期の材質改善の目的を達することができる。
【0005】
【作用】高周波曲げ加工を受けて成形された13クロム
系ステンレス鋼曲げ管は、その曲げ加工につづいて行わ
れる上記熱処理により、硬度はHv(10)約210以下
(概ね200前後)に軟質化される。その軟質化により
良好な延性・靱性が確保され、しかも降伏点は42.2
kg/mm2 以上(概ね45kg/mm2 以上)と高強
度であり、かつ降伏比は、約0.8以下と、低降伏比も
確保される。延靱性の向上効果として、配管構築施工に
要求される溶接性も良好となる。
【0006】以下、本発明について詳しく説明する。高
周波曲げ加工に供せられる直管は、遠心力鋳造の常法に
従って製造された鋳造管であり、表面の鋳肌を除去する
ための機械加工が加えられて曲げ加工に供する。管径や
管壁肉厚等の管サイズに特段の制限はなく、大小・厚薄
任意の管サイズを適用することができる。高周波曲げ加
工は常法に従って行われる。加工温度は、約800℃前
後(概ね800〜850℃)のフェライト・オーステナ
イト二相混相域、または約950〜1050℃のオース
テナイト単相温度域に設定される。この温度域におい
て、伸び特性が高く、良好な成形加工性が得られるから
である。加工速度(管材の送り速度)は、約0.5〜
1.5mm/秒程度に調整すればよく、また曲げ加工を
受けた管の変形(断面形状のゆがみ・楕円化)を防止す
るために行う曲げ加工直後の管体の冷却、水冷または空
冷のいずれでもよい。
【0007】上記高周波曲げ加工により所定形状に成形
された曲げ管を軟質化するための熱処理条件について、
先ず、曲げ加工が温度約950〜1050℃のオーステ
ナイト単相温度域で行なわれた場合の熱処理の熱処理に
ついて説明する。この場合の熱処理は、約800〜85
0℃の温度域に加熱保持した後、急冷(空冷または水
冷)する焼入れ処理と、温度約700〜750℃の温度
域に加熱保持した後、空冷する焼戻し処理の2段の熱処
理を行う。焼入れ処理における上記温度域での加熱保持
時間は、約1Hr以上とすればよく、焼戻し処理での加
熱保持時間は、約2Hr以上とすればよい。第1段の焼
入れ処理における焼入れ温度(800〜850℃)の下
限温度を800℃としたのは、それより低い温度では、
焼入れ効果が得られないからであり、好ましくは820
℃以上である。他方、上限温度を850℃としたのは、
それを越える高温域では、ほとんどがオーステナイト化
され、従ってマルテンサイト変態を多量に生じるため、
所定の機械的性質が得られず、特に低降伏化(0.8以
下)の確保が困難となるからである。また、第2段の焼
戻し処理における処理温度を、700〜750℃の範囲
に限定したのは、700℃に満たない温度では、マルテ
ンサイト相の焼戻しが不十分となり、靱性の不足をきた
すからであり、他方750℃を越える高温度では、一部
に再びマルテンサイト変態を生じることがあるからであ
る。
【0008】一方、高周波曲げ加工を、800℃前後の
温度域(約800〜850℃)で行つた場合の加工後の
熱処理についても、前記の加工温度約950〜1050
℃の高周波曲げ加工後の場合の熱処理と同一の焼入れ・
焼戻し処理からなる2段の熱処理を適用して所定の材質
改善を達成することができる。また、この場合は、上記
焼入れ・焼戻しの2段の熱処理に代え、約700〜75
0℃の温度域に適当時間加熱保持した後、空冷する熱処
理を行うだけで、所期の材質改善を達成することができ
る。これは、この場合の高周波曲げ加工が温度約800
℃前後、すなわちAc1 とAc3 の間の温度域(フェラ
イト相とオーステナイト相との混相域)で行われている
ので、曲げ加工過程で生じるマルテンサイト変態は組織
の一部に留まり、従って変態に伴う硬度上昇は小さいか
らである。この場合の処理温度を、約700〜750℃
とするのは、700℃より低い温度では、マルテンサイ
ト相を充分に焼戻しマルテンサイトに変態させることが
できず、850℃を越える高温では、マルテンサイト変
態が多量に発生し、機能的性質を満足できなくなるから
である。処理時間は、上記と同様約2Hr以上であれば
よい。
【0009】なお、本発明に使用される13クロム系ス
テンレス鋼は、JIS G5121SCS1として規定
されている鋳鋼に準ずる組成、すなわちC:0.15%
以下,Si:1.5%以下,Mn:1%以下,P:0.
04%以下,S:0.04%以下,Cr:11.5〜1
4%,残部Feからなり、所望により、1%以下にNi
や、0.6%以下のMoを含有する組成を有するもので
あつてよい。また、その化学組成について、Cを0.0
8%以下,Siを0.8%以下,Mnを1%以下,Cr
を11〜13.5%の範囲に規定した鋼を使用すること
は、管材の加工性および延靱性をより良好なものとする
点で好ましいことである。
【0010】
【実施例】
〔1〕供試素管 下記の遠心力鋳造管を使用。 化学組成(重量%):C0.06,Si0.3,Mn
0.8,P0.018,S0.007,Ni0.8,C
r12.1,Mo0.35,Fe Bal。 管サイズ(機械加工後):外径762mm,肉厚24m
m。 〔2〕高周波曲げ加工条件 下記の加工条件によりベンドを成形。 加工温度:表1中、「曲げ加工」欄参照、 加工速度:0.4mm/秒、 加工部の冷却:水冷または空冷(表1中、「曲げ加工」
欄のかつこ内に記載) 曲げ半径R:1.5D。 〔3〕熱処理条件 表1参照。
【0011】〔4〕管材諸特性 熱処理後の各供試曲げ管について諸特性を測定し、表1
に示す結果を得た。No.10,11、およびNo.20 〜23は発明
例、No.30,31は比較例である。発明例No.10,および11
は、曲げ加工を、Ac3 点以上の温度域(オーステナイ
ト単相域)で行つた例、No.20 〜23は、曲げ加工を、A
1 〜Ac3 点の温度域(フェライト・オーステナイト
2相域)で行つた例である。なお、比較例No.30 は、曲
げ加工をAc3 点以上で、No.31 は、Ac1 〜Ac3
の温度域でそれぞれ行い、曲げ加工後の熱処理は、いず
れもAc3 点以上のオーステナイト単相温度域からの焼
入れと、Ac1 点以下での焼戻し処理を行つている。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】表1中、No.10,11、およびNo.20,21に示し
たように、曲げ加工をAc3 点以上のオーステナイト単
相温度域で行つた場合(No.10,11)、およびフェライト
・オーステナイト2相混相温度域で行つた場合(No.20,2
1)のいずれにおいても、本発明に従ってフェライト・オ
ーステナイト2相温度域からの焼入れと、700〜75
0℃の温度域での焼戻しの熱処理により、硬さHv(10)
約238以下(概ね200前後)に軟質化され、比較例
No.30,31(Hv(10)は約240以上)との差異は歴然で
ある。また、曲げ加工を温度800℃前後のフェライト
・オーステナイト2相温度域で行つた場合の曲げ加工後
の熱処理は、必ずしも焼入れ・焼戻しの熱処理を行う必
要はなく、No.22 およびNo.23 に示したように、700
〜750℃の温度域に加熱保持した後、空冷するだけの
熱処理で十分に軟質化されることがわかる。曲げ加工後
の熱処理により軟質化された発明例の曲げ管は、伸び
(El)、絞り(RA)、および衝撃吸収エネルギ(v
10)が高く、高度の延靱性を有し、かつ42.2kg
/mm2 を越える降伏点を有すると共に、約0.8以下
の低降伏比を備えている。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、高周波曲げ加工後の熱
処理により、適度に軟質化された13クロム系マルテン
サイト型ステンレス鋼からなる曲げ管を製造することが
できる。その曲げ管は、適度に軟質化され、良好な延性
・靱性を有すると共に、強度も高く、しかも構造材料と
して望まれる低降伏比を備えている。本発明により製造
される曲げ管は、石油・天然ガス生産井のサワー油井や
スウィート油井等の配管材として有用であり、その改良
された材料特性により、配管構築に必要な溶接性も良好
であり、また実使用においてはH2 侵入による応力腐食
割れに対する抵抗性等も改善される。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 13 クロム系ステンレス鋼の遠心力鋳造管
    を、温度約800〜850℃、または温度950〜10
    50℃で高周波曲げ加工した後、温度800〜850℃
    に加熱保持して同温度から焼入れし、ついで700〜7
    50℃の温度域に加熱保持した後、空冷する焼戻しを行
    うことを特徴とする13クロム系ステンレス鋼曲げ管の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 13 クロム系ステンレス鋼の遠心力鋳造管
    を、温度約800〜850℃で高周波曲げ加工した後、
    700〜750℃の温度域に加熱保持し、空冷すること
    を特徴とする13クロム系ステンレス鋼曲げ管の製造方
    法。
JP19192493A 1993-07-05 1993-07-05 13クロム系ステンレス鋼曲げ管の製造方法 Pending JPH0718331A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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