JPH0794690B2 - クラッド鋼管の熱処理方法 - Google Patents
クラッド鋼管の熱処理方法Info
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- JPH0794690B2 JPH0794690B2 JP31121887A JP31121887A JPH0794690B2 JP H0794690 B2 JPH0794690 B2 JP H0794690B2 JP 31121887 A JP31121887 A JP 31121887A JP 31121887 A JP31121887 A JP 31121887A JP H0794690 B2 JPH0794690 B2 JP H0794690B2
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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、熱処理方法に関し、より具体的にはＨ2Ｓ分
が多いサワー環境の油井等におけるラインパイプに使用
されるクラッド鋼管の熱処理方法に関する。
が多いサワー環境の油井等におけるラインパイプに使用
されるクラッド鋼管の熱処理方法に関する。
（従来技術とその問題点） 近年の石油・天然ガス油井においては、井戸の深度が深
くなってきており、このため、塩素イオン、硫化水素ガ
ス等の腐食因子の増大や、温度、圧力の上昇を伴い、ま
た油井を回復するために炭酸ガス、海水等を井戸に圧入
することも行なわれる等、使用環境の苛酷化が著しい。
くなってきており、このため、塩素イオン、硫化水素ガ
ス等の腐食因子の増大や、温度、圧力の上昇を伴い、ま
た油井を回復するために炭酸ガス、海水等を井戸に圧入
することも行なわれる等、使用環境の苛酷化が著しい。
ここで使用されるラインパイプ材は、高温・高圧に耐え
る高い強度と、すぐれた耐食性が要請される。従来、こ
のパイプ材として、炭素鋼又は低合金鋼の単層管、オー
ステナイト系ステンレス鋼又はフェライトとオーステナ
イトの２相組織を有するステンレス鋼の単層管が使用さ
れている。しかし、炭素鋼や低合金鋼では耐食性に乏し
い。また、ラインパイプとして使用するためにはパイプ
連結のために溶接工程が不可欠となることから、オース
テナイト系ステンレス鋼では、溶接性を考慮して低炭素
の材料を選択せねばならず、従って、十分な強度が得ら
れない。更に２相ステンレス鋼の場合でも、溶接時の熱
影響を受けて水素脆化が生じる等の問題のあることが最
近になってわかってきている。
る高い強度と、すぐれた耐食性が要請される。従来、こ
のパイプ材として、炭素鋼又は低合金鋼の単層管、オー
ステナイト系ステンレス鋼又はフェライトとオーステナ
イトの２相組織を有するステンレス鋼の単層管が使用さ
れている。しかし、炭素鋼や低合金鋼では耐食性に乏し
い。また、ラインパイプとして使用するためにはパイプ
連結のために溶接工程が不可欠となることから、オース
テナイト系ステンレス鋼では、溶接性を考慮して低炭素
の材料を選択せねばならず、従って、十分な強度が得ら
れない。更に２相ステンレス鋼の場合でも、溶接時の熱
影響を受けて水素脆化が生じる等の問題のあることが最
近になってわかってきている。
そこで、強度と耐食性の両特性を満足させるため、内側
をステンレス鋼、外側を炭素鋼又は低合金鋼から形成し
たいわゆるクラッド鋼管の使用が提案される。
をステンレス鋼、外側を炭素鋼又は低合金鋼から形成し
たいわゆるクラッド鋼管の使用が提案される。
ところで、炭素鋼、ステンレス鋼としての所定の材料特
性を発揮させるためにはこれらの材料特性に合った熱処
理を行なうことが不可欠である。即ち、炭素鋼又は低合
金鋼に所定の強度及び靱性を付与するためには、約950
℃で加熱後焼入れ、約600℃での焼戻し、焼きならし等
を行なう必要があり、一方、ステンレス鋼の場合、所定
の耐食性を付与するために、約1000〜1150℃に加熱後急
冷し炭素分を基地中に固溶させるいわゆる固溶化処理が
必要である。
性を発揮させるためにはこれらの材料特性に合った熱処
理を行なうことが不可欠である。即ち、炭素鋼又は低合
金鋼に所定の強度及び靱性を付与するためには、約950
℃で加熱後焼入れ、約600℃での焼戻し、焼きならし等
を行なう必要があり、一方、ステンレス鋼の場合、所定
の耐食性を付与するために、約1000〜1150℃に加熱後急
冷し炭素分を基地中に固溶させるいわゆる固溶化処理が
必要である。
しかし、このように熱処理条件が異なる一つの管体を、
加熱炉の中で適正な熱処理を施すことは至難である。即
ち、外層（炭素鋼）に合わせて熱処理条件を設定する
と、内層（ステンレス鋼）は炭化物の固溶状態が不十分
となって耐食性に乏しくなり、一方内層（ステンレス
鋼）に合わせて熱処理条件を設定すると、外層（炭素
鋼）は結晶粒が粗大化して強度及び靱性が不十分となる
問題があった。そのため、ラインパイプ材としての使用
に最適なクラッド鋼管の普及が妨げられていた。
加熱炉の中で適正な熱処理を施すことは至難である。即
ち、外層（炭素鋼）に合わせて熱処理条件を設定する
と、内層（ステンレス鋼）は炭化物の固溶状態が不十分
となって耐食性に乏しくなり、一方内層（ステンレス
鋼）に合わせて熱処理条件を設定すると、外層（炭素
鋼）は結晶粒が粗大化して強度及び靱性が不十分となる
問題があった。そのため、ラインパイプ材としての使用
に最適なクラッド鋼管の普及が妨げられていた。
このように、石油掘削産業においては、熱処理条件の異
なる異種材料から成る鋼管に適正な熱処理を施す方法が
要請されている。
なる異種材料から成る鋼管に適正な熱処理を施す方法が
要請されている。
本発明は、かかる要請を満たしたクラッド鋼管の新規な
熱処理方法を提供するものである。
熱処理方法を提供するものである。
（技術的手段及び作用） 本発明は、重量％にて、Ni:1％以下を含有し、炭素当量
値が0.43％以下、残部実質的にFeからなる炭素鋼又は低
合金鋼の外層と、オーステナイト系ステンレス鋼又はフ
ェライト−オーステナイト２相ステンレス鋼の内層とか
ら構成され、肉厚が25.4mm（１インチ）以下のクラッド
鋼管を対象とした熱処理方法を提供するもので、高周波
電流が流れるコイルの内側をクラッド鋼管を通過させ、
クラッド鋼管の温度が、外側表面で1050〜1100℃、内側
表面で1030〜1080℃となるように急速加熱し、加熱後ク
ラッド鋼管の外側から圧縮空気を吹きつけて強制的に冷
却する工程から構成されることを特徴とするものであ
る。ただし、炭素当量値とは、Ｃ％＋Mn％/6＋（Cr％＋
Mo％＋Ｖ％）/5＋（Ni％＋Cu％）/15をいうものとす
る。
値が0.43％以下、残部実質的にFeからなる炭素鋼又は低
合金鋼の外層と、オーステナイト系ステンレス鋼又はフ
ェライト−オーステナイト２相ステンレス鋼の内層とか
ら構成され、肉厚が25.4mm（１インチ）以下のクラッド
鋼管を対象とした熱処理方法を提供するもので、高周波
電流が流れるコイルの内側をクラッド鋼管を通過させ、
クラッド鋼管の温度が、外側表面で1050〜1100℃、内側
表面で1030〜1080℃となるように急速加熱し、加熱後ク
ラッド鋼管の外側から圧縮空気を吹きつけて強制的に冷
却する工程から構成されることを特徴とするものであ
る。ただし、炭素当量値とは、Ｃ％＋Mn％/6＋（Cr％＋
Mo％＋Ｖ％）/5＋（Ni％＋Cu％）/15をいうものとす
る。
本発明は、上記の熱処理前に、必要に応じてクラッド鋼
管を1050〜1150℃にて加熱し、その後放冷する、いわゆ
る均質化処理を施すこともできる。
管を1050〜1150℃にて加熱し、その後放冷する、いわゆ
る均質化処理を施すこともできる。
本発明の熱処理方法を、所定成分の外層及び内層から成
るクラッド鋼管に適用することによって、所望の強度、
靱性、耐食性を具備させることができる。
るクラッド鋼管に適用することによって、所望の強度、
靱性、耐食性を具備させることができる。
なお、外層部の材料として、例えば、C:0.16％以下、S
i:0.45％以下、Mn:1.50％以下、Ni:1.0％以下、Cr:0.25
％以下、Mo:0.30％以下、V:0.10％以下、残部Fe及び不
可避的不純物からなるものが挙げられる。
i:0.45％以下、Mn:1.50％以下、Ni:1.0％以下、Cr:0.25
％以下、Mo:0.30％以下、V:0.10％以下、残部Fe及び不
可避的不純物からなるものが挙げられる。
内層部の材料として、例えばオーステナイト系ステンレ
ス鋼、フェライト−オーステナイト２相ステンレス鋼が
挙げられる。
ス鋼、フェライト−オーステナイト２相ステンレス鋼が
挙げられる。
（実施例） 第１図に示すように、クラッド鋼管（１）は、外層
（２）と内層（３）とから構成される。外層（１）は炭
素鋼又は低合金鋼から形成され、内層（３）はオーステ
ナイト系ステンレス鋼又はフェライト−オーステナイト
２相ステンレス鋼から形成される。
（２）と内層（３）とから構成される。外層（１）は炭
素鋼又は低合金鋼から形成され、内層（３）はオーステ
ナイト系ステンレス鋼又はフェライト−オーステナイト
２相ステンレス鋼から形成される。
本発明の実施例では、遠心力鋳造法にて２種類のクラッ
ド鋼管をテスト１及びテスト２の供試管として製造し
た。テスト１では、外層に低合金鋼、内層にオーステナ
イト系ステンレス鋼（SUS316L）を用い、テスト２で
は、外層に低合金鋼、内層に２相ステンレス鋼を用い
た。これらの化学成分を第１表に示す。なお、クラッド
鋼管のサイズは、外径168.3mm、肉厚15mm（外層11mm、
内層4mm）である。
ド鋼管をテスト１及びテスト２の供試管として製造し
た。テスト１では、外層に低合金鋼、内層にオーステナ
イト系ステンレス鋼（SUS316L）を用い、テスト２で
は、外層に低合金鋼、内層に２相ステンレス鋼を用い
た。これらの化学成分を第１表に示す。なお、クラッド
鋼管のサイズは、外径168.3mm、肉厚15mm（外層11mm、
内層4mm）である。
テスト１及びテスト２のクラッド鋼管について、従来の
方法及び本発明の方法に基づく熱処理を夫々実施した。
熱処理後、外層部の機械的性質を測定しその結果を第２
表に示す。
方法及び本発明の方法に基づく熱処理を夫々実施した。
熱処理後、外層部の機械的性質を測定しその結果を第２
表に示す。
従来の方法による熱処理は、通常の加熱炉の中で1050℃
にて２時間加熱し、その後、空気によって強制冷却し
た。この加熱温度は、低合金鋼及びステンレス鋼の熱処
理温度の中間温度を採用したものである。
にて２時間加熱し、その後、空気によって強制冷却し
た。この加熱温度は、低合金鋼及びステンレス鋼の熱処
理温度の中間温度を採用したものである。
本発明の熱処理方法を、第１図を参照して説明すると、
クラッド鋼管（１）は、高周波電流が流れるコイル
（４）の内側を、ワーク送り装置（図示せず）によって
0.8mm/secの速度で、矢印Ａの方向に移動させる。な
お、高周波加熱装置は、高周波出力が70〜90KWのものを
用いた。クラッド鋼管は、コイル近傍に達すると符号
（５）で示すように加熱され、その後直ちに2kg/cm2の
圧縮空気の噴射を受け、管の外部から強制的に冷却され
る。圧縮空気はコイルの中を矢印Ｂで示す方向に流れ、
先端のノズル部から噴出している。
クラッド鋼管（１）は、高周波電流が流れるコイル
（４）の内側を、ワーク送り装置（図示せず）によって
0.8mm/secの速度で、矢印Ａの方向に移動させる。な
お、高周波加熱装置は、高周波出力が70〜90KWのものを
用いた。クラッド鋼管は、コイル近傍に達すると符号
（５）で示すように加熱され、その後直ちに2kg/cm2の
圧縮空気の噴射を受け、管の外部から強制的に冷却され
る。圧縮空気はコイルの中を矢印Ｂで示す方向に流れ、
先端のノズル部から噴出している。
本発明の熱処理方法を用いたときのクラッド鋼管の昇温
及び降温状態を表す温度曲線を第２図に示す。破線が外
層の表面部、実線が内層の表面部における温度の状態を
夫々示している。第２図に示されるように、内層部は外
層部に比べて緩やかな昇温カーブを描くが、加熱完了後
は、主として、強制冷却される外層からの熱伝導によ
り、外層部と同じような降温カーブを描いて冷却され
る。
及び降温状態を表す温度曲線を第２図に示す。破線が外
層の表面部、実線が内層の表面部における温度の状態を
夫々示している。第２図に示されるように、内層部は外
層部に比べて緩やかな昇温カーブを描くが、加熱完了後
は、主として、強制冷却される外層からの熱伝導によ
り、外層部と同じような降温カーブを描いて冷却され
る。
第２表から明らかな如く、本発明の熱処理方法によった
クラッド鋼管は、従来の熱処理方法によったものよりも
強度及び靱性にすぐれており、特に耐力がAPI（米国石
油協会）規格5LのX52（耐力36kg/mm2以上）及びX60（耐
力42kg/mm2以上）をクリアしているのは注目すべきであ
る。
クラッド鋼管は、従来の熱処理方法によったものよりも
強度及び靱性にすぐれており、特に耐力がAPI（米国石
油協会）規格5LのX52（耐力36kg/mm2以上）及びX60（耐
力42kg/mm2以上）をクリアしているのは注目すべきであ
る。
本発明の熱処理方法によるクラッド鋼管（テスト２）及
び従来の熱処理方法によるクラッド鋼管（テスト１）の
顕微鏡組織を、夫々、第３図及び第４図に示す。なお、
各写真は、上部が外層部の低合金鋼の組織、下部がステ
ンレス鋼の組織を表している。
び従来の熱処理方法によるクラッド鋼管（テスト１）の
顕微鏡組織を、夫々、第３図及び第４図に示す。なお、
各写真は、上部が外層部の低合金鋼の組織、下部がステ
ンレス鋼の組織を表している。
第３図及び第４図の比較から明らかな如く、本発明の熱
処理方法によったクラッド鋼管は、外層部の結晶粒度が
細かく、上記のすぐれた機械的特性を裏付けている。な
お、第２図をみると外層部は約1080℃まで昇温してお
り、炭素鋼又は低合金鋼の本来の適正加熱温度を遥かに
超えているが、高周波熱処理の場合、急速に加熱され、
かつ所定の加熱温度での保持時間も極めて短いから結晶
粒は粗大化しない。また、内層部の炭化物の固溶化も十
分であり、耐食性にすぐれることも裏付けられる。な
お、この結果から、1000℃以上の温度における保持時間
は約１〜２分間が適当であると考えられる。
処理方法によったクラッド鋼管は、外層部の結晶粒度が
細かく、上記のすぐれた機械的特性を裏付けている。な
お、第２図をみると外層部は約1080℃まで昇温してお
り、炭素鋼又は低合金鋼の本来の適正加熱温度を遥かに
超えているが、高周波熱処理の場合、急速に加熱され、
かつ所定の加熱温度での保持時間も極めて短いから結晶
粒は粗大化しない。また、内層部の炭化物の固溶化も十
分であり、耐食性にすぐれることも裏付けられる。な
お、この結果から、1000℃以上の温度における保持時間
は約１〜２分間が適当であると考えられる。
（発明の効果） 本発明の熱処理方法を実施したクラッド鋼管は、高い強
度及び靱性並びにすぐれた耐食性を備えている。従っ
て、サワー環境での油井ラインパイプ部材として使用す
るのに最適である。また、同様な特性が要求される化学
機器用の配管材の熱処理にも適用される。
度及び靱性並びにすぐれた耐食性を備えている。従っ
て、サワー環境での油井ラインパイプ部材として使用す
るのに最適である。また、同様な特性が要求される化学
機器用の配管材の熱処理にも適用される。
また、本発明は上記の記載に限定されるものではなく、
種々の変形を加えることもできる。
種々の変形を加えることもできる。
例えば、内層の冷却速度を大きくしたい場合、高周波加
熱コイルの内部に高圧の空気が流れる冷却パイプを設
け、クラッド鋼管を該コイルと該冷却パイプの間を移動
させ、加熱後その冷却パイプを通じてクラッド鋼管の内
層部を強制冷却させることもできる。
熱コイルの内部に高圧の空気が流れる冷却パイプを設
け、クラッド鋼管を該コイルと該冷却パイプの間を移動
させ、加熱後その冷却パイプを通じてクラッド鋼管の内
層部を強制冷却させることもできる。
更に、内層のステンレス鋼が炭化物の溶け込み難い材質
の場合、本発明の熱処理を実施する前に、予め1050〜11
50℃の温度範囲で加熱し、その後放冷する、いわゆる均
質化処理をしておけば、本発明の熱処理時間に炭化物が
極めて溶け込みやすく、耐食性だけでなく、低温におけ
る靱性についても著しく高められる。
の場合、本発明の熱処理を実施する前に、予め1050〜11
50℃の温度範囲で加熱し、その後放冷する、いわゆる均
質化処理をしておけば、本発明の熱処理時間に炭化物が
極めて溶け込みやすく、耐食性だけでなく、低温におけ
る靱性についても著しく高められる。
第１図はクラッド鋼管が高周波コイルを通過するときの
状態を示す断面図、第２図は本発明の熱処理方法を実施
したときのクラッド鋼管の温度特性図、第３図は本発明
の熱処理方法によったときのクラッド鋼管の金属組織を
表わす図面代用顕微鏡写真、及び第４図は従来の熱処理
方法によったときのクラッド鋼管の金属組織を表わす図
面代用顕微鏡写真である。 （１）……クラッド鋼管、（２）……外層 （３）……内層、（４）……加熱コイル （５）……加熱部
状態を示す断面図、第２図は本発明の熱処理方法を実施
したときのクラッド鋼管の温度特性図、第３図は本発明
の熱処理方法によったときのクラッド鋼管の金属組織を
表わす図面代用顕微鏡写真、及び第４図は従来の熱処理
方法によったときのクラッド鋼管の金属組織を表わす図
面代用顕微鏡写真である。 （１）……クラッド鋼管、（２）……外層 （３）……内層、（４）……加熱コイル （５）……加熱部
Claims (2)
- 【請求項１】重量％にて、Ni:1.0％以下を含有し、炭素
当量値が0.43％以下、残部実質的にFeからなる炭素鋼又
は低合金鋼の外層と、オーステナイト系ステンレス鋼又
はフェライト−オーステナイト２相ステンレス鋼の内層
とから構成され、肉厚が25.4mm（１インチ）以下のクラ
ッド鋼管の熱処理方法に於て、クラッド鋼管を高周波電
流が流れるコイルの内側を通過させ、クラッド鋼管を外
側表面で1050〜1100℃、内側表面で1030〜1080℃となる
ように急速加熱し、加熱後クラッド鋼管の外側から圧縮
空気を吹きつけて強制的に冷却することを特徴とするク
ラッド鋼管の熱処理方法。但し、炭素当量値は次式によ
って表される。 - 【請求項２】クラッド鋼管は、予め均質化処理が施され
ており、該均質化処理は1050〜1150℃の温度にて加熱後
放冷する処理である特許請求の範囲第１項に記載の方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31121887A JPH0794690B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | クラッド鋼管の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31121887A JPH0794690B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | クラッド鋼管の熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01152218A JPH01152218A (ja) | 1989-06-14 |
| JPH0794690B2 true JPH0794690B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=18014524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31121887A Expired - Lifetime JPH0794690B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | クラッド鋼管の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0794690B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4141146A4 (en) * | 2020-04-20 | 2024-10-30 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | COMPRESSION DEVICE |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7249730B2 (ja) * | 2017-10-12 | 2023-03-31 | 日本製鉄株式会社 | 鋼板、管状成形品、およびプレス成形品 |
| CN116479319B (zh) * | 2022-01-13 | 2025-02-18 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种耐臭氧腐蚀高强度管道及其制造方法 |
| CN115287433B (zh) * | 2022-10-08 | 2022-12-09 | 太原科技大学 | 双金属复合管在线固溶装置及方法 |
| CN115821010A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-21 | 武汉市润之达石化设备有限公司 | 一种碳钢-不锈钢复合板热处理方法及装置 |
-
1987
- 1987-12-09 JP JP31121887A patent/JPH0794690B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4141146A4 (en) * | 2020-04-20 | 2024-10-30 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | COMPRESSION DEVICE |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01152218A (ja) | 1989-06-14 |
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