JP2012102375A - Method for producing austenitic alloy large-diameter pipe - Google Patents
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Abstract
【課題】インゴットを穿孔して素管とする際に素管の外面に疵が形成されるのを抑制できるオーステナイト系合金からなる大径管の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】質量%でCr:21〜31%およびNi:43〜60%を含有する合金からなるインゴットを熱間で穿孔する工程を含むオーステナイト系合金大径管の製造方法であって、穿孔工程の前に、インゴットを下記(1)式により算出される断面減少加工度Rが20%以上で熱間加工することを特徴とするオーステナイト系合金大径管の製造方法である。
R=(1−S2/S1)×100(%) ・・・(1)
S1:熱間加工前におけるインゴット断面積(mm2)、
S2:熱間加工後におけるインゴット断面積(mm2)
ただし、2回以上の熱間加工を行う場合は下記(2)式による。
R=R1+R2+・・・+Rn-1+Rn ・・・(2)
【選択図】なしAn object of the present invention is to provide a method for producing a large-diameter pipe made of an austenitic alloy that can suppress the formation of wrinkles on the outer surface of the raw pipe when the ingot is drilled into the raw pipe.
A method for producing an austenitic alloy large-diameter pipe comprising a step of hot drilling an ingot made of an alloy containing Cr: 21-31% and Ni: 43-60% by mass. Before the process, the ingot is hot-worked with a cross-section reduction degree R calculated by the following formula (1) of 20% or more, and is a method for producing an austenitic alloy large-diameter pipe.
R = (1-S2 / S1) × 100 (%) (1)
S1: Ingot cross-sectional area (mm 2 ) before hot working,
S2: Ingot cross-sectional area after hot working (mm 2 )
However, when performing hot working more than twice, the following equation (2) is applied.
R = R 1 + R 2 +... + R n-1 + R n (2)
[Selection figure] None
Description
本発明は、高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなる大径管を製造する方法に関する。さらに詳しくは、インゴットを穿孔して素管とする前に、熱間加工でインゴットの断面を減少させる加工量(以下、「断面減少加工度」という)を確保することにより、素管の外面に疵が形成されるのを抑制できる大径管の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a large-diameter pipe made of a high Cr-high Ni austenitic alloy. More specifically, before the ingot is drilled into a blank tube, the outer surface of the blank tube is secured by securing a machining amount that reduces the cross section of the ingot by hot working (hereinafter referred to as “cross section reduction degree of machining”). The present invention relates to a method for manufacturing a large-diameter pipe capable of suppressing the formation of wrinkles.
近年、火力発電の蒸気温度・圧力を高めて高効率化した超々臨界圧(USC:Ultra Super Critical)ボイラが世界中で新設されている。これは、CO2ガス排出削減が、エネルギー問題の解決課題の一つとなるとともに、重要な産業政策となっているので、化石燃料を燃焼させる発電用ボイラでは、高効率でCO2ガス排出削減に有利な超々臨界圧ボイラが採用され易いからである。現在の超々臨界圧ボイラは、蒸気温度は600℃程度まで高温化されている。 In recent years, ultra super critical (USC) boilers that have been improved in efficiency by increasing the steam temperature and pressure of thermal power generation have been newly established all over the world. This is because reduction of CO 2 gas emissions is one of the challenges for solving energy problems and is an important industrial policy. Therefore, power generation boilers that burn fossil fuels can reduce CO 2 gas emissions with high efficiency. This is because an advantageous ultra-supercritical boiler is easily adopted. The steam temperature of current ultra-supercritical boilers is increased to about 600 ° C.
超々臨界圧ボイラでは、通常、発電用火力設備の技術基準の解釈に記載される火STPA28や火STPA29などからなる管が配管される。火STPA28や火STPA29は、9質量%程度のCrを含有する高Crフェライト鋼である。 In an ultra-supercritical boiler, a pipe made of fire STPA 28, fire STPA 29 or the like described in the interpretation of technical standards for thermal power generation facilities is usually provided. The fire STPA 28 and the fire STPA 29 are high Cr ferritic steels containing about 9% by mass of Cr.
これらの合金鋼からなる管のうち、外径が250〜1000mm、肉厚が20〜150mmである大径管を製造する方法として、エルハルト・プッシュベンチ法やマンドレル・フォージ法といった鍛造製管法が商業的に確立されている。 Among these alloy steel pipes, as a method for producing a large diameter pipe having an outer diameter of 250 to 1000 mm and a wall thickness of 20 to 150 mm, a forging pipe manufacturing method such as an Erhard push bench method or a mandrel forge method is used. Commercially established.
図1は、エルハルト・プッシュベンチ法により大径管を製造する方法を示す図であり、同図(a)は円形堅型壺にインゴットを装入した状態、同図(b)はインゴットを穿孔する状態、同図(c)は底付中空素管を取り出す状態、同図(d)は底付中空素管を押し抜く状態をそれぞれ示す。 1A and 1B are diagrams showing a method of manufacturing a large-diameter pipe by the Erhardt push bench method. FIG. 1A shows a state in which an ingot is inserted into a circular rigid rod, and FIG. 1B shows that an ingot is perforated. FIG. 6C shows a state where the bottomed hollow shell is taken out, and FIG. 10D shows a state where the bottomed hollow shell is pushed out.
エルハルト・プッシュベンチ法による大径管の製造は、一般的に、以下の手順からなる:
(1)長手方向に垂直な面において断面が略四角形状であり、鋳込みままのインゴット1を所定の温度に加熱し、同図(a)に示すように、テーパ形状の内腔を有する円形堅型壺2(以下、単に「壺」ともいう)に装入する。
(2)同図(b)に示すように、ガイド4を利用して壺に装入されたインゴット1の中心に、マンドレル3を上方から臨ませ、圧入して穿孔し、コップ状の底付中空素管とする。
(3)同図(c)に示すように、壺2の底部に配置された取り出し棒5を上方に移動させて、底付中空素管6を壺2から取り出す。
The manufacture of large diameter tubes by the Erhard push bench method generally consists of the following steps:
(1) The cross-section of the surface perpendicular to the longitudinal direction is substantially quadrangular, and the ingot 1 as cast is heated to a predetermined temperature, and as shown in FIG. Insert the mold 2 (hereinafter, also simply referred to as “bamboo”).
(2) As shown in FIG. 2B, the mandrel 3 is faced from above at the center of the ingot 1 inserted into the cage using the guide 4, and is press-fitted to make a cup-shaped bottom. A hollow shell is used.
(3) As shown in FIG. 3C, the take-out bar 5 disposed at the bottom of the heel 2 is moved upward to take out the bottomed hollow shell 6 from the heel 2.
(4)同図(d)に示すように、底付中空素管6にマンドレル3を挿入して複数連設されたダイス7内を熱間で押し抜き、底付中空素管を減肉する。
(5)上記(4)の工程を複数回繰り返して所定の寸法に仕上げた後、底付中空素管の底部を切断して底無しの中空素管とする。
(6)底無しの中空素管に熱処理を施した後、その内面および外面を切削し、所定の表面性状および寸法に仕上げて大径管とする。
(4) As shown in FIG. 4 (d), the mandrel 3 is inserted into the bottomed hollow shell 6 and the inside of a plurality of dies 7 is pushed out hot to reduce the thickness of the bottomed hollow shell. .
(5) After the step (4) is repeated a plurality of times and finished to a predetermined size, the bottom of the bottomed hollow shell is cut to form a bottomless hollow shell.
(6) After heat-treating the bottomless hollow shell, its inner and outer surfaces are cut and finished to a predetermined surface property and dimensions to obtain a large-diameter tube.
また、マンドレル・フォージ法による大径管の製造は、一般的に、以下の手順からなる:
(1)先端が尖った工具を回転させた状態で、長手方向を垂直方向にして配置されたインゴットの上面に押し当て、インゴットを熱間で穿孔して中空素管とする。
(2)長手方向を水平にして中空素管を配置し、当該中空素管を回転させた状態で、マンドレルを中空素管の内面に熱間で押し当てて減肉する。
(3)上記(2)の工程を複数回繰り返して所定の寸法に仕上げた後、中空素管に熱処理を施す。
(4)中空素管の内面および外面を切削し、所定の表面性状および寸法に仕上げて大径管とする。
Also, the manufacture of large diameter tubes by the mandrel-forge method generally consists of the following procedures:
(1) In a state where a tool with a sharp tip is rotated, the tool is pressed against the upper surface of an ingot arranged with the longitudinal direction vertical, and the ingot is perforated hot to form a hollow shell.
(2) The hollow shell is arranged with the longitudinal direction horizontal, and the mandrel is hot pressed against the inner surface of the hollow shell to reduce the thickness.
(3) After the step (2) is repeated a plurality of times and finished to a predetermined size, the hollow shell is subjected to heat treatment.
(4) The inner and outer surfaces of the hollow shell are cut and finished to a predetermined surface texture and dimensions to obtain a large-diameter tube.
CO2排出削減の要望がさらに高まる中、火力発電の蒸気温度をさらに高温高圧化しようとする動きが活発になっている。具体的には、蒸気温度を700℃程度に高温化する研究開発がすすめられている。高Crフェライト鋼からなる大径管は、600℃級の超々臨界圧ボイラでは、主蒸気管や再熱蒸気管といった用途に用いられるが、700℃級の超々臨界圧ボイラには、高温強度が不足することから用いることができない。そのため、700℃級の超々臨界圧ボイラでは、Crを20質量%以上およびNiを40質量%以上含有し、オーステナイト組織を有する合金を適用した大径管を用いることが考えられている。 As demand for CO 2 emission reduction increases, there is an active movement to increase the steam temperature of thermal power generation to higher temperatures and pressures. Specifically, research and development for increasing the steam temperature to about 700 ° C. has been promoted. Large diameter pipes made of high Cr ferritic steel are used for main steam pipes and reheat steam pipes in 600 ° C class super supercritical pressure boilers, but 700 ° C class super super critical pressure boilers have high temperature strength. It cannot be used because it is insufficient. Therefore, it is considered to use a large-diameter pipe to which an alloy containing an austenite structure containing 20 mass% or more of Cr and 40 mass% or more of Ni is used in an ultra supercritical boiler of 700 ° C. class.
この高Cr−高Niのオーステナイト系合金に関し、従来から種々の提案がなされており、例えば特許文献1および2がある。特許文献1には、MoおよびCoを含有した高Cr−高Niのオーステナイト系合金が開示されている。特許文献1に開示されるオーステナイト系合金は、M6C炭化物およびM23C6炭化物からなる特殊な微細構造により、応力−破壊強さを高めることができるとしている。 Various proposals have heretofore been made regarding this high Cr-high Ni austenitic alloy, for example, Patent Documents 1 and 2. Patent Document 1 discloses a high Cr—high Ni austenitic alloy containing Mo and Co. The austenitic alloy disclosed in Patent Document 1 is said to be able to increase the stress-breaking strength due to a special microstructure comprising M 6 C carbide and M 23 C 6 carbide.
また、特許文献2には、Wを多量に添加することにより、700℃以上の高温域において優れたクリープ強度を有する高Cr−高Niのオーステナイト系合金が開示されている。 Patent Document 2 discloses a high Cr—high Ni austenitic alloy having excellent creep strength in a high temperature range of 700 ° C. or higher by adding a large amount of W.
しかし、特許文献1や特許文献2に開示される高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなる大径管を製造するため、高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなるインゴットを熱間で穿孔すると、得られる素管の外面に疵が形成される場合がある。 However, in order to manufacture a large-diameter pipe made of a high Cr-high Ni austenitic alloy disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, when an ingot made of a high Cr-high Ni austenitic alloy is hot-drilled, In some cases, wrinkles are formed on the outer surface of the obtained raw tube.
図2は、従来のエルハルト・プッシュベンチ法を用いた大径管の製造において、インゴットを穿孔して得られた素管の外面に形成される疵を示す図である。同図は、前記図1を参照して説明した従来のエルハルト・プッシュベンチ法による大径管の製造において、インゴットを穿孔して得られた底付中空素管の外観を示す写真である。同図に示す底付中空素管は、高Cr−高Niのオーステナイト系合金であり、後述する実施例の表1で示す合金Aからなるインゴットを穿孔したものである。同図では、図の上下方向を長手方向とする底付中空素管の外面6aを示し、二点鎖線で囲む部分6bに疵を確認することができる。 FIG. 2 is a view showing a ridge formed on the outer surface of a raw tube obtained by perforating an ingot in manufacturing a large-diameter tube using the conventional Erhard push bench method. This figure is a photograph showing the external appearance of a bottomed hollow shell obtained by perforating an ingot in the production of a large-diameter pipe by the conventional Erhard push bench method described with reference to FIG. The bottomed hollow shell shown in the figure is a high Cr-high Ni austenitic alloy, and is formed by drilling an ingot made of alloy A shown in Table 1 of Examples described later. In the figure, the outer surface 6a of the bottomed hollow shell with the vertical direction in the figure as the longitudinal direction is shown, and wrinkles can be confirmed in a portion 6b surrounded by a two-dot chain line.
穿孔により素管の外面に疵が形成されると、複数のダイスで押し抜く前に、グラインダー等を用いた手作業により外面を手入れし、外面から疵を除去する必要がある。しかし、オーステナイト系合金からなる素管の外面に形成される疵は、深さが最大で30mm程度であり、手入れに多大な手間を要するうえ、手入れによる外径削り代が大きくなることから、製造歩留りが悪化する。このため、高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなる大径管の製造では、穿孔により素管の外面に疵が形成されて問題となる。 When a crease is formed on the outer surface of the raw tube by the perforation, it is necessary to care for the outer surface by manual operation using a grinder or the like and to remove the crease from the outer surface before pushing out with a plurality of dies. However, the wrinkles formed on the outer surface of the base tube made of austenitic alloy have a depth of about 30 mm at the maximum, which requires a lot of labor for maintenance and increases the outer diameter cutting allowance for maintenance. Yield deteriorates. For this reason, in the manufacture of a large-diameter pipe made of a high Cr-high Ni austenitic alloy, there is a problem in that flaws are formed on the outer surface of the raw pipe by perforation.
前述の通り、高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなる大径管の製造では、穿孔により素管の外面に疵が形成される問題がある。本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、インゴットを穿孔して素管とする際に、素管の外面に疵が形成されるのを抑制できる大径管の製造方法を提供することを目的とする。 As described above, in the production of a large-diameter pipe made of a high Cr-high Ni austenitic alloy, there is a problem in that wrinkles are formed on the outer surface of the raw pipe due to drilling. The present invention has been made in view of such a situation, and a method for manufacturing a large-diameter pipe that can suppress the formation of wrinkles on the outer surface of the raw pipe when the ingot is perforated to form the raw pipe. The purpose is to provide.
本発明者らは、上記問題を解決するため、インゴットを穿孔して素管とする際に、素管の外面に疵が形成される原因について検討した。 In order to solve the above problems, the present inventors have studied the cause of the formation of wrinkles on the outer surface of the raw tube when the ingot is perforated into a raw tube.
図3は、エルハルト・プッシュベンチ法による大径管の製造において、インゴットを穿孔する際に用いられる壺の内腔の形状と、インゴットの形状とを示す上面図である。同図には、壺の内腔2aと、壺に装入されたインゴットの上面の輪郭(外面1a)とを模式的に示す。同図に示すように、インゴットの上面の輪郭は略四角形状であり、複数の凸部を有する。このため、インゴットの外面1aと壺の内腔2aは、インゴットの外面が有する複数の凸部のうち、一部の凸部が接触した状態となり、例えば同図ではインゴットの外面が有する複数の凸部のうち、点線で囲む4つの凸部1bが接触した状態となる。 FIG. 3 is a top view showing the shape of the lumen of the heel used for drilling an ingot and the shape of the ingot in the manufacture of a large-diameter pipe by the Erhardt push bench method. In the figure, the lumen 2a of the heel and the outline (outer surface 1a) of the upper surface of the ingot inserted into the heel are schematically shown. As shown in the figure, the contour of the upper surface of the ingot is substantially rectangular and has a plurality of convex portions. For this reason, the outer surface 1a of the ingot and the inner cavity 2a of the heel are in a state in which some of the plurality of convex portions of the outer surface of the ingot are in contact with each other. For example, in FIG. Among the portions, the four convex portions 1b surrounded by the dotted line are in contact with each other.
このようにインゴットの外面1aと壺の内腔2aが部分的に接触した状態で、マンドレルによりインゴットの中心を穿孔すると、インゴットの外面のうち、壺の内腔とクリアランスを有する部分が張出し(同図のハッチングを施した矢印参照)、インゴットの外面が壺の内腔形状に沿って円形となる。このインゴットの外面の一部が張出す際に、インゴットの外面付近において、同図の太線矢印で示す方向に引張応力が作用する。 When the center of the ingot is perforated by the mandrel in a state where the outer surface 1a of the ingot and the inner cavity 2a of the ingot are partially in contact with each other, a part of the outer surface of the ingot that has a clearance with the inner cavity of the hemorrhoid is projected (same as above). The outer surface of the ingot becomes circular along the lumen shape of the heel. When a part of the outer surface of the ingot extends, a tensile stress acts in the direction indicated by the thick arrow in the figure near the outer surface of the ingot.
従来から大径管に用いられていた高Crフェライト鋼(例えば火STPA28)からなるインゴットの穿孔でも、前記図3に示すインゴットおよび壷と同様の形状のものが使用される。このため、高Crフェライト鋼からなるインゴットを穿孔する際も、高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなるインゴットを穿孔する際と同様に引張応力が働くと推定される。しかし、高Crフェライト鋼からなるインゴットを穿孔した素管の外面に疵は形成されないことから、高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなるインゴットを穿孔する際に素管の外面に形成される疵は、高Cr−高Niのオーステナイト系合金固有の特性によるものと推定される。 Even ingot drilling made of high Cr ferritic steel (for example, fire STPA28) conventionally used for large diameter pipes, the same shape as the ingot and rod shown in FIG. 3 is used. For this reason, it is presumed that when an ingot made of a high Cr ferritic steel is drilled, tensile stress acts as in the case of drilling an ingot made of a high Cr-high Ni austenitic alloy. However, since no flaws are formed on the outer surface of the raw tube made of a high Cr ferritic steel ingot, the flaws formed on the outer surface of the raw tube when drilling an ingot made of a high Cr-high Ni austenitic alloy. Is presumed to be due to the characteristics unique to the high Cr-high Ni austenitic alloy.
高Cr−高Niのオーステナイト系合金の成分による影響が最も懸念されるのは、穿孔時に材料の粒界近傍が溶融することにより表面に割れが発生する粒界溶融割れである。この粒界溶融割れについて評価するため、グリーブル試験(通電加熱による引張試験)を行った。 The greatest concern for the effects of the components of the high Cr-high Ni austenitic alloy is intergranular fusion cracking, in which cracks are generated on the surface due to melting near the grain boundaries of the material during drilling. In order to evaluate the intergranular melt cracking, a greeble test (tensile test by energization heating) was performed.
グリーブル試験の試験条件は下記の通りである。
試験片:寸法 平行部直径10mm、長さ130mmの丸棒
材質 高Cr−高Niのオーステナイト系合金であって、後述する実施例の表1で示す合金A
試験方法:
1)試験温度が1200℃以下の場合:1200℃で5分加熱した後、所定の試験温度まで100℃/分で冷却し、その後、1/sの引張速度で引張り試験を行い、絞り値を測定した。
2)試験温度が1200℃より高温の場合:試験温度(例えば1225℃で試験する場合1225℃)で5分加熱した後、1/sの引張速度で引張り試験を行い、絞り値を測定した。
The test conditions for the greeble test are as follows.
Specimen: Dimensions Round bar with a parallel part diameter of 10 mm and a length of 130 mm Material High Cr-High Ni austenitic alloy, alloy A shown in Table 1 of Examples described later
Test method:
1) When the test temperature is 1200 ° C. or less: After heating at 1200 ° C. for 5 minutes, cool to a predetermined test temperature at 100 ° C./min, and then perform a tensile test at a 1 / s tensile speed to set the aperture value. It was measured.
2) When the test temperature is higher than 1200 ° C .: After heating for 5 minutes at the test temperature (for example, 1225 ° C. when testing at 1225 ° C.), a tensile test was performed at a 1 / s tensile speed, and the aperture value was measured.
図4は、高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなる試験片によるグリーブル試験の結果を示す図である。同図に示す試験結果では、試験温度が1275℃を超えると、グリーブル絞り絞り値が大きく低下していることが確認される。このため、インゴットを穿孔して素管とする際は、インゴットの加熱温度を1275℃以下として穿孔すれば延性が確保可能であることが推定される。 FIG. 4 is a diagram showing a result of a greeble test using a test piece made of a high Cr—high Ni austenitic alloy. From the test results shown in the figure, it is confirmed that when the test temperature exceeds 1275 ° C., the greeble aperture value is greatly reduced. For this reason, when the ingot is perforated to form a blank tube, it is estimated that ductility can be ensured by perforating the ingot at a heating temperature of 1275 ° C. or lower.
グリーブル試験の結果に基づき、インゴットを1230℃に加熱して穿孔する試験を行ったが、前記図2と同様に穿孔された素管の外面に疵が形成された。そこで、実機でインゴットを穿孔する際には、加工発熱により穿孔されるインゴットの温度が上昇する場合があることを考慮し、加熱温度をさらに50℃下げて試験を行った。すなわち、インゴットを1180℃に加熱して穿孔する試験を行ったが、前記図2と同様に穿孔された素管の外面に疵が形成された。したがって、素管の外面に形成される疵は粒界溶融割れに起因するものではないと推定される。 Based on the result of the greeble test, a test was performed in which the ingot was heated to 1230 ° C. and punched, and a crease was formed on the outer surface of the punched tube similar to FIG. Therefore, when drilling an ingot with an actual machine, the test was performed with the heating temperature further lowered by 50 ° C. in consideration of the fact that the temperature of the ingot drilled may increase due to processing heat generation. That is, a test was conducted in which the ingot was perforated by heating to 1180 ° C., and ridges were formed on the outer surface of the perforated element tube as in FIG. Therefore, it is estimated that the soot formed on the outer surface of the raw tube is not caused by the grain boundary melt cracking.
次に、インゴットの凝固組織を調査し、高Cr−高Niのオーステナイト系合金によりインゴットの凝固組織が変化し、熱間加工性に悪影響を及ぼしている可能性を検討した。凝固組織の調査は、インゴットの長手方向に垂直な断面から板状の試験材を採取し、採取した試験材を王水で腐食した後、試験材表面の凝固組織を観察して行った。 Next, the solidification structure of the ingot was investigated, and the possibility that the solidification structure of the ingot was changed by the high Cr-high Ni austenitic alloy and adversely affected the hot workability was investigated. The investigation of the solidified structure was performed by collecting a plate-like test material from a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the ingot, corroding the collected test material with aqua regia, and observing the solidified structure on the surface of the test material.
図5は、高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなるインゴットにおける長手方向に垂直な断面の凝固組織を示す図である。同図では、白抜きの2点鎖線でインゴットの外面1aと、×印でインゴットの中心1cとをそれぞれ示す。同図から、インゴットの外面1aから中心1cの方向に長い柱状晶と呼ばれる凝固組織が、インゴットの外面付近に存在し、柱状晶のインゴットの外面から中心の方向の長さは数mmと粗大であることが明らかになった。 FIG. 5 is a view showing a solidification structure of a cross section perpendicular to the longitudinal direction in an ingot made of a high Cr—high Ni austenitic alloy. In the drawing, the outer surface 1a of the ingot is indicated by a white two-dot chain line, and the center 1c of the ingot is indicated by an x mark. From the figure, a solidified structure called a columnar crystal that is long in the direction from the outer surface 1a to the center 1c of the ingot exists in the vicinity of the outer surface of the ingot, and the length from the outer surface to the center of the columnar ingot is as large as several millimeters. It became clear that there was.
ここで、柱状晶の界面の大部分は、柱状晶が細長いことから、前記図3で示した引張応力が作用する方向と、角度が略垂直となることが確認される。また、柱状晶の界面はインゴットの凝固過程の後期に凝固したと考えられることから、柱状晶の界面でPやSなどが偏析して材料の延性が低下している可能性がある。このため、柱状晶に垂直な方向に大きな引張応力が加わった場合に柱状晶の界面で割れる可能性があると考え、前記図2に示す外面に疵が形成された素管の凝固組織を調査した。 Here, since the columnar crystal is long and narrow at most of the interface of the columnar crystals, it is confirmed that the angle is substantially perpendicular to the direction in which the tensile stress shown in FIG. 3 acts. In addition, since the interface of the columnar crystals is considered to have solidified in the later stage of the solidification process of the ingot, there is a possibility that P, S, etc. are segregated at the interface of the columnar crystals and the ductility of the material is lowered. For this reason, when a large tensile stress is applied in the direction perpendicular to the columnar crystal, it is considered that there is a possibility of cracking at the interface of the columnar crystal, and the solidification structure of the raw tube with the flaws formed on the outer surface shown in FIG. did.
図6は、従来の大径管の製造方法で、高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなるインゴットを穿孔した素管における長手方向に垂直な断面の凝固組織を示す図である。同図は、素管の外面6a付近の凝固組織を示し、素管外面で疵が形成された部分6bを点線で囲んで示す。同図から、インゴットを穿孔した素管の凝固組織は、前記図5に示したインゴットの凝固組織と同様に、素管の外面から中心の方向に長い柱状晶が存在し、柱状晶の界面で割れが発生して疵が形成されていることが明らかになった。 FIG. 6 is a view showing a solidification structure of a cross section perpendicular to the longitudinal direction in a base pipe in which an ingot made of a high Cr—high Ni austenitic alloy is perforated by a conventional large diameter pipe manufacturing method. This figure shows a solidified structure in the vicinity of the outer surface 6a of the blank tube, and shows a portion 6b where a wrinkle is formed on the outer surface of the blank tube surrounded by a dotted line. From the figure, the solidified structure of the raw tube in which the ingot is perforated has a long columnar crystal in the direction from the outer surface of the raw tube to the center, similar to the solidified structure of the ingot shown in FIG. It became clear that cracks occurred and ridges were formed.
以上の結果から、インゴットが凝固する際に生じる柱状晶が、高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなるインゴットを穿孔した素管の外面に疵を形成する原因であると推定した。素管の外面に形成される疵を抑制する方法として、インゴットの外面付近に存在する柱状晶を、穿孔する前に熱間加工を施して破壊することが有効との考えに至り本発明を完成させた。 From the above results, it was presumed that the columnar crystals generated when the ingot solidifies were the cause of formation of wrinkles on the outer surface of the base tube in which the ingot made of a high Cr-high Ni austenitic alloy was perforated. As a method of suppressing wrinkles formed on the outer surface of the blank tube, the present invention was completed because it was considered effective to break the columnar crystals existing near the outer surface of the ingot by hot working before drilling. I let you.
本発明は、下記(1)〜(4)のオーステナイト系合金大径管の製造方法を要旨としている。 The gist of the present invention is the following (1) to (4) methods for producing austenitic alloy large diameter tubes.
(1)質量%でCr:21〜31%およびNi:43〜60%を含有する合金からなるインゴットを熱間で穿孔する工程を含むオーステナイト系合金大径管の製造方法であって、前記穿孔工程の前に、前記インゴットを下記(1)式により算出される断面減少加工度Rが20%以上で熱間加工することを特徴とするオーステナイト系合金大径管の製造方法。
R=(1−S2/S1)×100(%) ・・・(1)
S1:熱間加工前におけるインゴット断面積(mm2)、
S2:熱間加工後におけるインゴット断面積(mm2)
ただし、2回以上の熱間加工を行う場合は下記(2)式による。
R=R1+R2+・・・+Rn-1+Rn ・・・(2)
(1) A method for producing an austenitic alloy large-diameter pipe comprising a step of hot drilling an ingot made of an alloy containing Cr: 21 to 31% and Ni: 43 to 60% by mass. Prior to the process, the ingot is hot-worked with a cross-section reduction degree R calculated by the following formula (1) of 20% or more, and a method for producing an austenitic alloy large diameter pipe.
R = (1-S2 / S1) × 100 (%) (1)
S1: Ingot cross-sectional area (mm 2 ) before hot working,
S2: Ingot cross-sectional area after hot working (mm 2 )
However, when performing hot working more than twice, the following equation (2) is applied.
R = R 1 + R 2 +... + R n-1 + R n (2)
(2)前記合金が、質量%で、C:0.05〜0.10%,Si:0.05〜0.4%,Mn:0.01〜1.3%,P:0.030%以下,S:0.010%以下,Cr:21〜31%,Ni:43〜60%,Al:0.005〜1.5%,B:0.001〜0.005%,N:0.05%以下,および下記の1群および2群の各々のグループに属する1種以上の元素を含有し、残部がFeおよび不純物からなることを特徴とする上記(1)に記載のオーステナイト系合金大径管の製造方法。
第1群:Mo:10%以下、W:9%以下およびCo:13%以下。
第2群:Ti:1%以下,Nb:1%以下およびZr:0.5%以下。
(2) By mass%, C: 0.05 to 0.10%, Si: 0.05 to 0.4%, Mn: 0.01 to 1.3%, P: 0.030% Hereinafter, S: 0.010% or less, Cr: 21-31%, Ni: 43-60%, Al: 0.005-1.5%, B: 0.001-0.005%, N: 0.00. A large austenitic alloy according to (1) above, containing not more than 05% and at least one element belonging to each of groups 1 and 2 below, with the balance being Fe and impurities A manufacturing method of a diameter pipe.
First group: Mo: 10% or less, W: 9% or less, and Co: 13% or less.
Second group: Ti: 1% or less, Nb: 1% or less, and Zr: 0.5% or less.
(3)前記合金が、Feの一部に代えて、質量%で、Ca:0.03%以下、Mg:0.03%以下および希土類元素:0.1%以下の1種以上を含有することを特徴とする上記(2)に記載のオーステナイト系合金大径管の製造方法。 (3) The alloy contains one or more of Ca: 0.03% or less, Mg: 0.03% or less, and rare earth elements: 0.1% or less in mass%, instead of a part of Fe. The method for producing an austenitic alloy large-diameter pipe as described in (2) above.
(4)上記(1)〜(3)のいずれかに記載のオーステナイト系合金大径管の製造方法であって、さらに前記穿孔工程により得られた素管を熱間で押し抜いて所定の寸法に仕上げる工程を含むことを特徴とするオーステナイト系合金大径管の製造方法。 (4) The method for producing an austenitic alloy large-diameter pipe according to any one of (1) to (3) above, wherein the raw tube obtained by the drilling step is further hot-punched to have a predetermined dimension. The manufacturing method of the austenitic alloy large diameter pipe | tube characterized by including the process of finishing to.
本発明のオーステナイト系合金大径管の製造方法は、下記の顕著な効果を有する。
(1)穿孔工程の前に、インゴットを断面減少加工度20%以上で熱間加工することにより、インゴットの外面付近に存在する粗大な柱状晶が破壊されるとともに、凝固組織の界面での偏析が軽減される。
(2)上記(1)により、インゴットを穿孔して素管とする際に、素管の外面に疵が形成されるのを抑制できる。
The manufacturing method of the austenitic alloy large diameter pipe of the present invention has the following remarkable effects.
(1) By hot working the ingot at a cross-section reduction degree of 20% or more before the drilling step, coarse columnar crystals existing near the outer surface of the ingot are destroyed and segregation at the interface of the solidified structure Is reduced.
(2) According to the above (1), when an ingot is perforated to form a raw pipe, it is possible to suppress the formation of wrinkles on the outer surface of the raw pipe.
以下に、本発明のオーステナイト系合金大径管の製造方法について説明する。 Below, the manufacturing method of the austenitic alloy large diameter pipe | tube of this invention is demonstrated.
本発明の大径管の製造方法は、質量%でCr:21〜31%およびNi:43〜60%を含有する合金からなるインゴットを熱間で穿孔する工程を含むオーステナイト系合金大径管の製造方法であって、穿孔工程の前に、インゴットを前記(1)式により断面減少加工度Rが20%以上で熱間加工することを特徴とする。 The method for producing a large-diameter pipe of the present invention is a method for producing an austenitic alloy large-diameter pipe including a step of hot drilling an ingot made of an alloy containing Cr: 21-31% and Ni: 43-60% by mass. In the manufacturing method, the ingot is hot-worked at a cross-section reduction degree R of 20% or more according to the formula (1) before the drilling step.
本発明において、インゴットが質量%でCr:21〜31%およびNi:43〜60%を含有する合金からなると規定するのは、高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなるインゴットを穿孔する際に、素管の外面に形成され疵を抑制することを、本発明が目的とすることによる。CrおよびNiの含有量を限定する理由は後述する。 In the present invention, it is defined that the ingot is made of an alloy containing Cr: 21 to 31% and Ni: 43 to 60% by mass when drilling an ingot made of a high Cr-high Ni austenitic alloy. This is because the present invention aims to suppress wrinkles formed on the outer surface of the raw tube. The reason for limiting the contents of Cr and Ni will be described later.
本発明の大径管の製造方法は、穿孔工程の前に、断面減少加工度が20%以上である熱間加工、例えばその表面に熱間鍛造を加えて長手方向に垂直な断面積を減少させる熱間加工をインゴットに施す。この熱間加工でインゴットは外面から中心方向の圧縮応力を受けることから、インゴットの外面付近に存在する粗大な柱状晶が破壊されるとともに、凝固組織の界面でPやSなどが偏析するのが軽減される。 The method for manufacturing a large-diameter pipe of the present invention reduces the cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction by adding hot forging to the surface, for example, hot working with a cross-section reduction degree of 20% or more before the drilling step. The ingot is subjected to hot working. In this hot working, the ingot receives a compressive stress in the center direction from the outer surface, so that coarse columnar crystals existing near the outer surface of the ingot are destroyed and P and S are segregated at the interface of the solidified structure. It is reduced.
これにより、インゴットの外面付近に存在する外面から中心に向かって長い柱状晶が破壊され、凝固組織を微細化することができるとともに、偏析による延性の低下を抑えることができる。このため、熱間加工後のインゴットを穿孔する際に外面付近に引張方向の力が作用しても、粗大な柱状晶の界面を起点とした粒界溶融割れは発生することなく、その結果、穿孔された素管の外面に疵が形成されるのを抑制することができる。 As a result, columnar crystals that are long from the outer surface to the center of the outer surface of the ingot are destroyed, the solidified structure can be refined, and a decrease in ductility due to segregation can be suppressed. For this reason, even when a force in the tensile direction acts near the outer surface when perforating the ingot after hot working, grain boundary melt cracking starting from the interface of coarse columnar crystals does not occur, as a result, It is possible to suppress the formation of wrinkles on the outer surface of the perforated element tube.
熱間加工の断面減少加工度が20%未満であると、インゴットの外面付近に存在する粗大な柱状晶が十分に破壊されないとともに、凝固組織の界面での偏析を十分に軽減することができない。このため、インゴットを穿孔して素管とする際に粒界溶融割れに起因して素管の外面に疵が形成される場合があるので、本発明では、熱間加工の断面減少加工度を20%以上とした。また、熱間加工の断面減少加工度は上限を75%とするのが好ましい。断面減少加工度が75%を超える熱間加工をインゴットに施すためには穿孔に必要な鋼塊に対して非常に断面積の大きい鋼塊を準備する必要があり、大径管の製造歩留りが著しく低下するためである。 When the degree of reduction in hot cross-section is less than 20%, coarse columnar crystals existing in the vicinity of the outer surface of the ingot are not sufficiently destroyed, and segregation at the interface of the solidified structure cannot be sufficiently reduced. For this reason, when the ingot is drilled to form a blank tube, wrinkles may be formed on the outer surface of the blank tube due to grain boundary melt cracking. 20% or more. Moreover, it is preferable that the upper limit of the cross-section reduction degree of hot working is 75%. In order to perform hot working with a cross-section reduction degree of over 75% on an ingot, it is necessary to prepare a steel ingot with a very large cross-sectional area compared to the steel ingot necessary for drilling, and the production yield of large-diameter pipes is reduced. It is because it falls remarkably.
本発明の大径管の製造方法は、断面減少加工度を確保する熱間加工を、従来から用いられているプレスによる鍛造により行うことができる。具体的には、インゴットを所定の角度ごとに長手方向を軸に回転させつつ、フラットな押圧面を持つ金型によりインゴット外面をプレスして鍛錬する熱間鍛造(以下、「外径鍛造」という)により熱間加工を行うことができる。 In the method for producing a large-diameter pipe of the present invention, hot working for ensuring the degree of cross-section reduction can be performed by forging with a conventionally used press. Specifically, hot forging (hereinafter referred to as “outside diameter forging”) in which the ingot is rotated around the longitudinal direction at predetermined angles while the outer surface of the ingot is pressed by a mold having a flat pressing surface. ) Can be hot worked.
本発明の大径管の製造方法では、熱間加工を、後述する実施例に示すように、1回で行ってもよく、複数回に分けて行ってもよい。インゴット断面積が小さいと、1回の熱間加工で断面減少加工度20%以上を確保するのが困難となる。このような場合は、例えば、インゴットを外径鍛造した後、据え込み鍛造してインゴット断面積を増加させ、その後、外径鍛造することにより、複数回に分けて熱間加工を行うことができる。 In the method for manufacturing a large-diameter pipe of the present invention, the hot working may be performed once or may be performed in a plurality of times as shown in the examples described later. If the ingot cross-sectional area is small, it is difficult to secure a cross-section reduction degree of 20% or more by one hot working. In such a case, for example, after forging the outer diameter of the ingot, upsetting forging to increase the cross-sectional area of the ingot, and then forging the outer diameter, the hot working can be performed in multiple times. .
すなわち、据え込み鍛造とは、インゴットの長手方向に圧縮応力を付与して、インゴットの長手方向の長さを減少させる熱間加工である。据え込み鍛造をインゴットに施すことにより、インゴットの長さが減少するのに伴い、インゴット断面積を増加させることができる。 That is, upset forging is hot working that applies compressive stress in the longitudinal direction of the ingot to reduce the length of the ingot in the longitudinal direction. By applying upset forging to the ingot, the ingot cross-sectional area can be increased as the length of the ingot decreases.
熱間加工を複数回に分けて行う場合、下記(2)式により、断面減少加工度Rを算出する。
R=R1+R2+・・・+Rn-1+Rn ・・・(2)
When the hot working is performed in a plurality of times, the cross-section reducing degree R is calculated by the following equation (2).
R = R 1 + R 2 +... + R n-1 + R n (2)
上記(2)式に示すように、断面減少加工度Rはそれぞれの熱間加工の加工度Rmを合計したものである。m回目の熱間加工における断面減少加工度Rmは、m回目の熱間加工前におけるインゴット断面積(mm2)をS1、m回目の熱間加工後におけるインゴット断面積(mm2)をS2として前記(1)式により算出する。 As shown in the above (2), area reduction working ratio R is the sum of the working ratio R m of each of the hot working. area reduction working ratio in the hot working of the m-th R m is, m-th hot ingot sectional area before working (mm 2) of S1, m-th ingot sectional area after hot working (mm 2) of S2 Is calculated by the equation (1).
S2(m回目の熱間加工後の断面積)≧S1(m回目の熱間加工前の断面積)となる場合は、前記(2)式により合計の加工度を算出する際の断面減少加工度Rmを0%とする。これは、据え込み鍛造といったインゴット断面積が増加する熱間加工では、インゴットの外面付近に存在する粗大な柱状晶の破壊効果が外径鍛造と比較して小さいためである。 When S2 (cross-sectional area after the m-th hot working) ≧ S1 (cross-sectional area before the m-th hot working), the cross-sectional reduction processing when calculating the total working degree by the above equation (2). the degree R m to 0%. This is because, in hot working where the ingot cross-sectional area increases, such as upsetting forging, the fracture effect of coarse columnar crystals existing in the vicinity of the outer surface of the ingot is small compared to outer diameter forging.
断面減少加工度20%以上で熱間加工する際に、複数回の熱間加工により断面減少加工度を確保する場合でも、前記(2)式で算出される断面減少加工度が20%以上であれば、後述する実施例に示すように、穿孔された素管の外面に疵が形成されるのを抑制できる。 When hot working at a cross-section reduction degree of 20% or more, even when securing the cross-section reduction degree by multiple hot workings, the cross-section reduction work degree calculated by the above equation (2) is 20% or more. If it exists, as shown in the Example mentioned later, it can suppress that a wrinkle is formed in the outer surface of the pierced raw tube.
インゴットに熱間加工を施すことにより、インゴットの外面に軽微な疵が形成される場合があるが、この場合は穿孔工程の前にインゴットを手入れすることにより、容易に疵を除去することができる。熱間加工によりインゴットの外面に形成される疵の深さは最大でも3〜5mm程度で、穿孔の際に素管の外面に形成される疵と比べて軽微であることから、手入れによる製造歩留りへの影響は小さい。 By subjecting the ingot to hot working, a slight wrinkle may be formed on the outer surface of the ingot. In this case, the wrinkle can be easily removed by taking care of the ingot before the drilling step. . The depth of the ridge formed on the outer surface of the ingot by hot working is about 3 to 5 mm at the maximum, and it is light compared to the ridge formed on the outer surface of the raw tube during drilling. The impact on is small.
本発明の大径管の製造方法は、穿孔工程により得られた素管を熱間で押し抜いて所定の寸法に仕上げることができる。上述の熱間加工をインゴットに施すことにより、穿孔工程により得られる素管の外面に疵が形成されるのを抑制できる。これにより、高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなる大径管の製造歩留を向上できる。 In the method for producing a large-diameter pipe of the present invention, the raw pipe obtained by the perforating process can be hot-punched and finished to a predetermined size. By applying the above hot working to the ingot, it is possible to suppress the formation of wrinkles on the outer surface of the raw tube obtained by the drilling step. Thereby, the manufacturing yield of a large diameter pipe made of a high Cr-high Ni austenitic alloy can be improved.
次に、本発明の大径管の製造方法において、合金の化学組成を限定する理由を説明する。なお、以下の説明において、各元素の含有量の「%」表示は「質量%」を意味する。 Next, the reason for limiting the chemical composition of the alloy in the method for producing a large-diameter pipe of the present invention will be described. In the following description, “%” display of the content of each element means “mass%”.
Cr:21〜31%
Crは、耐酸化性、耐水蒸気酸化性および耐食性を確保するための重要な元素である。高温下での耐食性を確保するためには最低限21%の含有量が必要である。前記の耐食性はCr含有量が多いほど向上するが、その含有量が31%を超えると、組織安定性が低下してクリープ強度を損なう。また、オーステナイト組織を安定にするために高価なNi含有量の増加を余儀なくされるだけでなく、溶接性も低下する。したがって、Cr含有量は21〜31%とする。
Cr: 21-31%
Cr is an important element for ensuring oxidation resistance, steam oxidation resistance and corrosion resistance. In order to ensure corrosion resistance at high temperatures, a content of at least 21% is required. The corrosion resistance increases as the Cr content increases, but if the content exceeds 31%, the structural stability is lowered and the creep strength is impaired. Moreover, not only is it necessary to increase the expensive Ni content in order to stabilize the austenite structure, but also the weldability is reduced. Therefore, the Cr content is 21 to 31%.
Ni:43〜60%
Niは、オーステナイト組織を安定にする元素であり、耐食性の確保にも重要な合金元素である。上記のCr量とのバランスからNiは43%以上の量が必要である。一方、過剰なNiはコスト上昇を招くだけでなく、クリープ強度の低下を招くので、その上限は60%とする。
Ni: 43-60%
Ni is an element that stabilizes the austenite structure, and is an alloy element that is also important for ensuring corrosion resistance. From the balance with the above Cr amount, Ni should be 43% or more. On the other hand, excessive Ni causes not only an increase in cost but also a decrease in creep strength, so the upper limit is made 60%.
本発明の大径管の製造方法に用いられるオーステナイト系合金は、質量%で、C:0.05〜0.10%,Si:0.05〜0.4%,Mn:0.01〜1.3%,P:0.030%以下,S:0.010%以下,Cr:21〜31%,Ni:43〜60%,Al:0.005〜1.5%,B:0.001〜0.005%,N:0.05%以下,および下記の1群および2群の各々のグループに属する1種以上の元素を含有し、残部をFeおよび不純物とするのが好ましい。
第1群:Mo:10%以下、W:9%以下およびCo:13%以下。
第2群:Ti:1%以下,Nb:1%以下およびZr:0.5%以下。
The austenitic alloy used in the method for producing a large-diameter pipe of the present invention is mass%, C: 0.05 to 0.10%, Si: 0.05 to 0.4%, Mn: 0.01 to 1. .3%, P: 0.030% or less, S: 0.010% or less, Cr: 21-31%, Ni: 43-60%, Al: 0.005-1.5%, B: 0.001 It is preferable to contain ˜0.005%, N: 0.05% or less, and one or more elements belonging to each of the following groups 1 and 2, with the balance being Fe and impurities.
First group: Mo: 10% or less, W: 9% or less, and Co: 13% or less.
Second group: Ti: 1% or less, Nb: 1% or less, and Zr: 0.5% or less.
C:0.05〜0.10%
Cは炭化物を形成して高温用オーステナイト系ステンレス鋼として必要な高温引張強さ、高温クリープ強度を確保する上で重要な成分であり、0.05%以上を含有させるのが好ましい。しかし、その含有量が0.10%を超えると、未固溶炭化物が生じたり、Crの炭化物が増えて溶接性が低下するので上限は0.10%とするのが好ましい。
C: 0.05-0.10%
C is an important component for forming carbides and ensuring high-temperature tensile strength and high-temperature creep strength necessary for high-temperature austenitic stainless steel, and it is preferable to contain 0.05% or more. However, if the content exceeds 0.10%, undissolved carbides are produced, or Cr carbides increase and weldability is lowered, so the upper limit is preferably 0.10%.
Si:0.05〜0.4%
Siは、製鋼時に脱酸剤として添加されるが、鋼の耐水蒸気酸化性を高めるためにも重要な元素であり、0.05%以上を含有させるのが好ましい。しかし、その含有量が過剰になると鋼の加工性が悪くなるので上限は0.4%とするのが好ましい。
Si: 0.05-0.4%
Si is added as a deoxidizer during steelmaking, but it is also an important element for enhancing the steam oxidation resistance of steel, and it is preferable to contain 0.05% or more. However, if the content is excessive, the workability of steel deteriorates, so the upper limit is preferably 0.4%.
Mn:0.01〜1.3%
Mnは、鋼中に含まれる不純物のSと結合してMnSを形成し、熱間加工性を向上させるが、その含有量が0.01%未満ではこの効果が低下するので、0.01%以上を含有させるのが好ましい。一方、その含有量が過剰になると、鋼が硬くなって脆くなり、かえって加工性や溶接性を損なうので上限は1.3%とするのが好ましい。
Mn: 0.01 to 1.3%
Mn combines with the impurity S contained in the steel to form MnS and improves hot workability, but if its content is less than 0.01%, this effect decreases, so 0.01% It is preferable to contain the above. On the other hand, if the content is excessive, the steel becomes hard and brittle, and on the contrary, the workability and weldability are impaired, so the upper limit is preferably made 1.3%.
P:0.030%以下
Pは不純物として不可避的に混入するが、過剰なPは溶接性および加工性を害するので、上限を0.030%とするのが好ましい。なお、P含有量は少ないほどよい。
P: 0.030% or less Although P is inevitably mixed as an impurity, excessive P impairs weldability and workability, so the upper limit is preferably 0.030%. The smaller the P content, the better.
S:0.010%以下
Sも上記のPと同様に不純物として不可避的に混入するが、過剰なSは溶接性および加工性を害するため、上限は0.010%とするのが好ましい。
S: 0.010% or less S is inevitably mixed as an impurity as in the case of P described above. However, since excessive S impairs weldability and workability, the upper limit is preferably 0.010%.
Al:0.005〜1.5%
Alは、脱酸剤として添加する場合、十分な脱酸効果を得るには0.005%以上を含有させるのが好ましい。また、Alは、Niと結合し金属間化合物として微細に粒内析出し、高温でのクリープ強度を確保することができるため、その場合は、0.1%以上含有させるのが好ましい。一方、Alの含有量が多くなって、特に1.5%を超えると、高温での使用中に金属間化合物相が急速に粗大化して、クリープ強度および靱性の極端な低下をきたすおそれがある。したがって、Alの含有量の上限は1.5%とするのが好ましい。
Al: 0.005 to 1.5%
When Al is added as a deoxidizer, 0.005% or more is preferably contained in order to obtain a sufficient deoxidation effect. In addition, Al is combined with Ni and finely precipitated as an intermetallic compound to ensure the creep strength at high temperature. In that case, it is preferable to contain 0.1% or more. On the other hand, when the content of Al increases, especially exceeding 1.5%, the intermetallic compound phase rapidly becomes coarse during use at high temperatures, and there is a risk that the creep strength and toughness will be extremely reduced. . Therefore, the upper limit of the Al content is preferably 1.5%.
B:0.001〜0.005%
Bは、粒界すべりクリープ抑制作用を有する元素であるが、その含有量が0.001%未満ではこの作用効果が低下するので、0.001%以上を含有させるのが好ましい。一方、0.005%を超えて含有させると溶接性を損なうため、上限は0.005%とするのが好ましい。
B: 0.001 to 0.005%
B is an element having a grain boundary slip creep inhibiting action, but if its content is less than 0.001%, this action effect is reduced, so it is preferable to contain 0.001% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.005%, weldability is impaired, so the upper limit is preferably made 0.005%.
N:0.05%以下
Nは、オーステナイト相を安定にするのに有効な元素である。しかしながら、Nの含有量が過剰になって0.05%を超えると、TiやAlの窒化物以外にもCrの窒化物を形成し、クリープ延性や靱性の低下を招く。したがって、Nの含有量を0.05%以下とするのが好ましい。
N: 0.05% or less N is an element effective for stabilizing the austenite phase. However, if the N content becomes excessive and exceeds 0.05%, a nitride of Cr is formed in addition to the nitride of Ti and Al, leading to a decrease in creep ductility and toughness. Therefore, the N content is preferably 0.05% or less.
第1群:Mo:10%以下、W:9%以下およびCo:13%以下。
Mo:10%以下、W:9%以下
WおよびMoは、いずれもマトリックスであるオーステナイト組織に固溶して高温でのクリープ強度の向上に寄与するので、こうした効果を得るためにWやMoを添加してもよい。しかしながら、WおよびMoの含有量が多くなって、特にMoが10%またはWが9%を超えると、逆にオーステナイト相の安定性が低下してクリープ強度の低下を招くことに加え、長時間使用中のHAZの脆化割れ感受性が高くなる。このため、WおよびMoの含有量は各々10%以下および9%以下とする。一方、前記したWやMoの効果を確実に得るためには、合計で1%以上のWおよびMoを含有させるのが好ましい。
First group: Mo: 10% or less, W: 9% or less, and Co: 13% or less.
Mo: 10% or less, W: 9% or less W and Mo are both dissolved in the matrix austenite structure and contribute to the improvement of creep strength at high temperatures. It may be added. However, when the content of W and Mo is increased, especially when Mo exceeds 10% or W exceeds 9%, the stability of the austenite phase is decreased and the creep strength is decreased. The susceptibility to embrittlement cracking of HAZ in use increases. For this reason, the contents of W and Mo are 10% or less and 9% or less, respectively. On the other hand, in order to reliably obtain the effects of W and Mo described above, it is preferable to contain 1% or more of W and Mo in total.
Co:13%以下
Coは、Niと同様オ−ステナイト生成元素であり、オーステナイト相の安定性を高めてクリープ強度の向上に寄与するので、こうした効果を得るためにCoを添加してもよい。しかしながら、Coは極めて高価な元素であるため含有量が多くなるとコスト増加を招き、特に、13%を超えるとコスト増加が著しくなる。したがって、添加する場合のCoの含有量は、13%以下とする。一方、前記したCoの効果を確実に得るためには、Co含有量の下限は0.5%とすることが好ましい。
Co: 13% or less Co, like Ni, is an austenite-forming element and contributes to the improvement of creep strength by increasing the stability of the austenite phase. Therefore, Co may be added to obtain such an effect. However, since Co is an extremely expensive element, an increase in the content causes an increase in cost. In particular, when the content exceeds 13%, the increase in cost becomes significant. Accordingly, the Co content when added is set to 13% or less. On the other hand, in order to reliably obtain the effect of Co described above, the lower limit of the Co content is preferably 0.5%.
第2群:Ti:1%以下,Nb:1%以下およびZr:0.5%以下。
Ti:1%以下
Tiは、高温域での使用において、炭化物の析出により高温強度の向上に寄与するので、こうした効果を得るためにTiを添加してもよい。しかし、Tiは含有量が多くなると、未固溶炭窒化物や酸化物を形成してオーステナイト結晶粒の混粒化を助長したり、不均一なクリープ変形や延性低下の原因となるので、その含有量は1%以下とする。一方、その含有量が0.01%未満では、炭化物の析出により高温強度が向上する効果を得がたいので、Ti含有量は0.01%以上とするのがより好ましい。さらに好ましいのは0.03〜0.2%である。
Second group: Ti: 1% or less, Nb: 1% or less, and Zr: 0.5% or less.
Ti: 1% or less Ti, when used in a high temperature range, contributes to the improvement of high temperature strength by precipitation of carbides, so Ti may be added to obtain such an effect. However, when the content of Ti increases, undissolved carbonitrides and oxides are formed to promote mixing of austenite crystal grains, and cause uneven creep deformation and ductility reduction. The content is 1% or less. On the other hand, if the content is less than 0.01%, it is difficult to obtain the effect of improving the high-temperature strength due to precipitation of carbides, so the Ti content is more preferably 0.01% or more. More preferred is 0.03 to 0.2%.
Nb:1%以下
Nbは、Tiのように有害な酸化物にはならないことから、炭化物によるクリープ強度の向上のために添加してもよい。しかし、過剰なNbは溶接性を害するので上限は1%とする。一方、その含有量が0.01%未満では、炭化物によりクリープ強度を向上させる効果が得がたいので、Nb含有量は0.01%以上とするのがより好ましい。さらに好ましいのは0.1〜0.5%である。
Nb: 1% or less Nb, which does not become a harmful oxide like Ti, may be added to improve the creep strength due to carbide. However, excessive Nb impairs weldability, so the upper limit is made 1%. On the other hand, if the content is less than 0.01%, it is difficult to obtain the effect of improving the creep strength by the carbide, so the Nb content is more preferably 0.01% or more. More preferred is 0.1 to 0.5%.
Zr:0.5%以下
Zrは、粒界を強化して高温強度を向上させる作用を有する。したがって、その効果を得たい場合には積極的に添加含有させてもよい。しかし、その含有量が0.5%を超えると、前記のTiと同様に未固溶の酸化物や窒化物を生成し、粒界すべりクリープおよび不均一なクリープ変形を助長するだけでなく鋼質をも劣化させ、高温域でのクリープ強度および延性を損なう。したがって、Zr含有量の上限は0.5%以下とする。一方、Zr含有量が0.0005%未満であると、粒界を強化して高温強度を向上させる効果が低下するので、Zr含有量は0.0005%以上とするのがより好ましい。さらに好ましいのは0.001〜0.2%である。
Zr: 0.5% or less Zr has the effect of strengthening grain boundaries and improving high-temperature strength. Therefore, when it is desired to obtain the effect, it may be actively added and contained. However, if its content exceeds 0.5%, not only Ti but also an insoluble oxide or nitride is formed, which not only promotes intergranular slip creep and non-uniform creep deformation, but also steel. It also deteriorates the quality and impairs the creep strength and ductility at high temperatures. Therefore, the upper limit of the Zr content is 0.5% or less. On the other hand, if the Zr content is less than 0.0005%, the effect of strengthening the grain boundaries and improving the high-temperature strength decreases, so the Zr content is more preferably 0.0005% or more. More preferred is 0.001 to 0.2%.
本発明の大径管の製造方法は、合金が、Feの一部に代えて、質量%で、Ca:0.03%以下、Mg:0.03%以下および希土類元素:0.1%以下の1種以上を含有するのが好ましい。 In the method for producing a large-diameter pipe of the present invention, the alloy is in mass%, Ca: 0.03% or less, Mg: 0.03% or less, and rare earth elements: 0.1% or less, instead of part of Fe. It is preferable to contain 1 or more types of these.
Ca:0.03%以下、Mg:0.03%以下および希土類元素:0.1%以下
これらの元素は、いずれも無害で安定な酸化物や硫化物を形成して、OおよびSの好ましくない影響を小さくし、耐食性、加工性、クリープ強度およびクリープ延性を向上させる作用を有する。従って、その効果を得たい場合には1種以上を積極的に添加含有させてもよく、その場合、それぞれ0.0005%以上の含有量で上記の効果が顕著になる。しかし、CaやMgはそれぞれの含有量が0.03%超えると、また希土類元素(REM)は0.1%を超えると酸化物等の介在物が多くなり、加工性および溶接性を損なうだけでなく、コストの上昇を招く。したがって、Ca:0.03%以下、Mg:0.03%以下および希土類元素:0.1%以下とする。
Ca: 0.03% or less, Mg: 0.03% or less, and rare earth elements: 0.1% or less These elements preferably form harmless and stable oxides and sulfides, and are preferably O and S. It has the effect of reducing the effects of corrosion and improving the corrosion resistance, workability, creep strength and creep ductility. Therefore, when it is desired to obtain the effect, one or more kinds may be positively added and contained, and in this case, the above effect becomes remarkable at a content of 0.0005% or more. However, if the respective contents of Ca and Mg exceed 0.03%, and if the rare earth element (REM) exceeds 0.1%, inclusions such as oxides increase, which only impairs workability and weldability. Instead, it causes an increase in cost. Therefore, Ca: 0.03% or less, Mg: 0.03% or less, and rare earth elements: 0.1% or less.
なお、REMとは、原子番号57のLaから同71のLuまでの15元素にYおよびScを加えた17元素の総称であり、これらの元素から選択される1種以上を含有させることができる。REMの含有量は上記元素の合計量を意味する。 REM is a general term for 17 elements obtained by adding Y and Sc to 15 elements from La of atomic number 57 to Lu of 71, and can contain one or more selected from these elements. . The content of REM means the total amount of the above elements.
REMの中でもNdは高温の加工性を阻害するSと結合して無害化し、熱間加工性や靭性、クリープ延性を大幅に改善する。したがって、REMを含有させる場合には、Ndを含有させるのが好ましい。Ndを使用する場合は、Ndの含有量の上限は0.1%とするのが好ましい。なお、Ndを含有させることによる効果を安定的に得るためには、0.01%以上含有させるのが好ましく、0.05%がより好ましい。 Among REMs, Nd binds to S, which hinders high-temperature workability, to make it harmless, and greatly improve hot workability, toughness, and creep ductility. Therefore, when REM is contained, it is preferable to contain Nd. When Nd is used, the upper limit of the Nd content is preferably 0.1%. In addition, in order to acquire the effect by containing Nd stably, it is preferable to make it contain 0.01% or more, and 0.05% is more preferable.
「Feおよび不純物」における「不純物」とは、合金を工業的に製造する際に、鉱石あるいはスクラップ等のような原料を始めとして、製造工程の種々の要因によって混入するものを指す。 The “impurities” in “Fe and impurities” refers to those mixed due to various factors in the manufacturing process, including raw materials such as ore or scrap, when the alloy is manufactured industrially.
本発明の大径管の製造方法による効果を検証するため、前記図1を用いて説明したエルハルト・プッシュベンチ法による大径管の製造方法により、管を得る試験を行った。 In order to verify the effect of the method for producing a large-diameter pipe of the present invention, a test for obtaining a pipe was conducted by the method for producing a large-diameter pipe by the Erhard push bench method described with reference to FIG.
[試験方法]
高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなるインゴットから、前記図1を用いて説明したエルハルト・プッシュベンチ法による大径管の製造方法により、高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなる管を得た。この際、穿孔工程の前にインゴットに熱間加工を施した。表1に本発明例および比較例でインゴットに用いた合金Aの化学組成(質量%)を示す。
[Test method]
A tube made of a high Cr-high Ni austenitic alloy is obtained from an ingot made of a high Cr-high Ni austenitic alloy by the method of manufacturing a large-diameter pipe by the Erhard push bench method described with reference to FIG. It was. At this time, the ingot was hot-worked before the drilling step. Table 1 shows the chemical composition (mass%) of Alloy A used for the ingot in the present invention example and the comparative example.
本発明例および比較例ともに、穿孔工程の前にインゴットに施す熱間加工は、1回の外径鍛造により施した。ダイスとマンドレルを用いた押し抜きは、2〜3個のダイスを連設して行い、押し抜きを合計で5回施して所定寸法の底付中空素管に仕上げた。 In both the inventive example and the comparative example, the hot working applied to the ingot before the drilling step was performed by one outer diameter forging. Punching using a die and a mandrel was performed by connecting two or three dies in series, and punching was performed a total of five times to finish a hollow hollow tube with a predetermined size.
表2に、試験区分、熱間加工前のインゴットの寸法、熱間加工後のインゴットの寸法、前記(1)式により算出した断面減少加工度、穿孔工程で用いた壺の内腔径およびマンドレルの外径、素管外面の疵発生状況並びに得られた管の寸法を示す。表2並びに後述する表3および5に示すインゴットの対角長の寸法は長手方向の垂直な断面におけるインゴットを正方形とした時の対角の長さであり、インゴットの長さ寸法は長手方向の長さである。また、本実施例では、前記(1)式により断面減少加工度を算出する際の熱間加工前または熱間加工後のインゴット断面積は、インゴットの対角長寸法を対角の長さとする正方形の面積を用いて算出した。 Table 2 shows test categories, dimensions of the ingot before hot working, dimensions of the ingot after hot working, the degree of cross-section reduction calculated by the above formula (1), the lumen diameter and mandrel used in the drilling process The outer diameter of the tube, the state of wrinkles on the outer surface of the raw tube, and the dimensions of the obtained tube are shown. The diagonal length dimensions of the ingot shown in Table 2 and Tables 3 and 5 to be described later are diagonal lengths when the ingot in the longitudinal vertical section is square, and the ingot length dimension is the longitudinal dimension of the ingot. Length. In this embodiment, the ingot cross-sectional area before or after hot working when calculating the degree of cross-section reduction by the above equation (1) is the diagonal length of the ingot. Calculation was made using the square area.
[評価基準]
インゴットを穿孔した底付中空素管の外面を検査し、疵の発生状況を確認した。表2並びに後述する表3および5に示す「素管外面の疵発生状況」の欄の記号の意味は次の通りである:
○:外面に疵が確認されなかったことを示す。
×:外面に疵が確認されたことを示す。
[Evaluation criteria]
The outer surface of the bottomed hollow shell with a perforated ingot was inspected to confirm the occurrence of soot. The meanings of the symbols in the column of “the occurrence of flaws on the outer surface of the tube” shown in Table 2 and Tables 3 and 5 described below are as follows:
○: Indicates that no wrinkles were found on the outer surface.
X: It shows that wrinkles were confirmed on the outer surface.
[試験結果]
表2に示すとおり、比較例1では、穿孔工程の前にインゴットを断面減少加工度12.1%で熱間加工し、比較例2では、穿孔工程の前にインゴットを断面減少加工度16.0%で熱間加工した。このように、熱間加工の断面減少加工度が20%未満である比較例1および2では、インゴットを穿孔した素管の外面に疵が確認された。
[Test results]
As shown in Table 2, in Comparative Example 1, the ingot was hot-worked with a cross-section reduction degree of 12.1% before the drilling process, and in Comparative Example 2, the ingot was reduced with a cross-section reduction degree of 16.1% before the drilling process. Hot working at 0%. Thus, in Comparative Examples 1 and 2 in which the degree of cross-section reduction in hot working was less than 20%, wrinkles were confirmed on the outer surface of the raw tube in which the ingot was perforated.
一方、本発明例1では、穿孔工程の前にインゴットを断面減少加工度23.4%で熱間加工し、本発明例2では、穿孔工程の前にインゴットを断面減少加工度30.6%で熱間加工した。このように、熱間加工の断面減少加工度が20%以上である本発明例1および2では、インゴットを穿孔した素管の外面に疵が確認されなかった。 On the other hand, in Example 1 of the present invention, the ingot was hot-worked with a cross-section reduction degree of 23.4% before the drilling process, and in Example 2 of the invention, the ingot was reduced with a cross-section reduction degree of 30.6% before the drilling process. With hot working. As described above, in Examples 1 and 2 of the present invention in which the degree of cross-section reduction in hot working was 20% or more, no wrinkles were observed on the outer surface of the raw tube in which the ingot was drilled.
これらから、本発明の大径管の製造方法は、穿孔工程の前にインゴットを断面減少加工度20%以上で熱間加工することにより、穿孔された素管の外面に疵が形成されるのを抑制できることが明らかになった。 From these, in the method for manufacturing a large-diameter pipe according to the present invention, the ingot is hot-worked at a cross-section reduction degree of 20% or more before the drilling process, so that a ridge is formed on the outer surface of the drilled raw pipe. It became clear that can be suppressed.
次に、穿孔工程の前の熱間加工を複数回に分けて行う試験を行った。 Next, a test was performed in which the hot working before the drilling step was performed in a plurality of times.
[試験方法]
比較例3、本発明例3および本発明例4では、外径鍛造を行った後、据え込み鍛造を行うことにより、インゴットに2回に分けて熱間加工を施した。本発明例5では、外径鍛造を行った後、据え込み鍛造を行い、その後、外径鍛造を行うことにより、インゴットに3回に分けて熱間加工を施した。
[Test method]
In Comparative Example 3, Invention Example 3 and Invention Example 4, after performing outer diameter forging, upsetting forging was performed, and the ingot was subjected to hot working in two portions. In Example 5 of the present invention, after performing outer diameter forging, upsetting forging was performed, and then outer diameter forging was performed, whereby the ingot was hot-worked in three portions.
比較例3および本発明例3〜5では、インゴットは、前記表1に示す合金Aからなるものを用いた。熱間加工を施したインゴットは、穿孔工程で内腔径が670mmである壺と、外径が315mmであるマンドレルを用いて底付中空素管とした。この際、底付中空素管の外面を検査して疵の発生状況を確認した。底付中空素管の押し抜きでは、連設された3個のダイスを用いて行い、押し抜きを合計で5回施して外径が305mm、肉厚が25mmである管に仕上げた。 In Comparative Example 3 and Invention Examples 3 to 5, the ingots made of Alloy A shown in Table 1 were used. The hot-worked ingot was made into a hollow tube with a bottom using a punch having a lumen diameter of 670 mm and a mandrel having an outer diameter of 315 mm in the drilling step. At this time, the outer surface of the bottomed hollow shell was inspected to confirm the occurrence of soot. The bottomed hollow shell was punched using three connected dies, and punched five times in total to finish the tube with an outer diameter of 305 mm and a wall thickness of 25 mm.
表3に、試験区分、熱間加工前のインゴットの寸法、各熱間加工後のインゴットの寸法および各熱間加工での断面減少加工度、前記(2)式により算出した合計の断面減少加工度並びに素管外面の疵発生状況を示す。 Table 3 shows test categories, ingot dimensions before hot working, ingot dimensions after each hot working and cross-section reduction degree in each hot working, total cross-section reducing work calculated by the above equation (2). The degree of wrinkles on the outer surface of the pipe is shown.
[試験結果]
比較例3、本発明例3および本発明例4では、穿孔工程の前に据え込み鍛造と外径鍛造とからなる熱間加工を施した。表3に示すとおり、合計の断面減少加工度が14.8%である比較例3では、インゴットを穿孔した素管の外面に疵が確認された。一方、合計の断面減少加工度が26.5%である本発明例3および合計の断面減少加工度が36.0%である本発明例4では、インゴットを穿孔した素管の外面に疵が確認されなかった。
[Test results]
In Comparative Example 3, Invention Example 3 and Invention Example 4, hot working consisting of upsetting forging and outer diameter forging was performed before the drilling step. As shown in Table 3, in Comparative Example 3 in which the total cross-section reduction degree of processing was 14.8%, wrinkles were confirmed on the outer surface of the raw tube in which the ingot was perforated. On the other hand, in Invention Example 3 in which the total cross-section reduction degree is 26.5% and Inventive Example 4 in which the total cross-section reduction degree is 36.0%, wrinkles are formed on the outer surface of the raw tube in which the ingot is perforated. It was not confirmed.
また、本発明例5では、外径鍛造を行った後、据え込み鍛造を行い、その後、外径鍛造を行うことにより熱間加工を施し、合計の断面減少加工度は30.8%であった。本発明例5では、インゴットを穿孔した素管の外面に疵が確認されなかった。 Further, in Example 5 of the present invention, after performing outer diameter forging, upsetting forging, and then performing hot working by performing outer diameter forging, the total degree of cross-sectional reduction was 30.8%. It was. In Example 5 of the present invention, no wrinkles were observed on the outer surface of the raw tube in which the ingot was perforated.
これらから、複数回に分けてインゴットに熱間加工を施す場合でも、合計の断面減少加工度を20%以上とすることにより、穿孔された素管の外面に疵が形成されるのを抑制できることが明らかになった。 From these, even when performing hot working on the ingot divided into a plurality of times, it is possible to suppress the formation of wrinkles on the outer surface of the perforated raw pipe by setting the total cross-section reduction degree to 20% or more. Became clear.
次に、化学組成が異なる合金を用いて試験を行った。 Next, tests were performed using alloys having different chemical compositions.
[試験方法]
本発明例6では、合金Bからなるインゴットを用い、本発明例7では、合金Cからなるインゴットを用いた。本発明例6および7では、それ以外の試験条件を前述の本発明例2と同様の条件とした。表4に、合金Bおよび合金Cの化学組成をそれぞれ示す。また、表5に試験区分、インゴットの合金、熱間加工前のインゴットの寸法、熱間加工後のインゴットの寸法、前記(1)式により算出した断面減少加工度、および素管外面の疵発生状況を示す。
[Test method]
In Inventive Example 6, an ingot made of Alloy B was used, and in Inventive Example 7, an ingot made of Alloy C was used. In Invention Examples 6 and 7, the other test conditions were the same as those in Invention Example 2 described above. Table 4 shows the chemical compositions of Alloy B and Alloy C, respectively. Table 5 also shows test categories, ingot alloys, dimensions of the ingot before hot working, dimensions of the ingot after hot working, the degree of cross-section reduction calculated by the above equation (1), and wrinkles on the outer surface of the raw tube Indicates the situation.
[試験結果]
表5に示すとおり、合金Bからなるインゴットを用いた本発明例6および合金Cからなるインゴットを用いた本発明例7では、インゴットを断面減少加工度30.6%で熱間加工し、当該インゴットを穿孔した素管の外面に疵が確認されなかった。
[Test results]
As shown in Table 5, in Example 6 of the present invention using an ingot made of alloy B and Example 7 of the present invention using an ingot made of alloy C, the ingot was hot worked at a cross-section reduction degree of 30.6%, No wrinkles were observed on the outer surface of the raw tube perforated with the ingot.
以上より、本発明の大径管の製造方法は、高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなる大径管を製造する際、穿孔工程の前に、インゴットを断面減少加工度20%以上で熱間加工することにより、穿孔された素管の外面に疵が形成されるのを抑制できることが明らかになった。 As described above, the method for producing a large-diameter pipe according to the present invention, when producing a large-diameter pipe made of a high Cr-high Ni austenitic alloy, heats the ingot with a cross-section reduction degree of 20% or more before the drilling step. It has been clarified that it is possible to suppress the formation of wrinkles on the outer surface of the perforated blank tube by performing the interworking.
本発明のオーステナイト系合金大径管の製造方法は、下記の顕著な効果を有する。
(1)穿孔工程の前に、インゴットを断面減少加工度20%以上で熱間加工することにより、インゴットの外面付近に存在する粗大な柱状晶が破壊されるとともに、凝固組織の界面での偏析が軽減される。
(2)上記(1)により、インゴットを穿孔して素管とする際に素管の外面に疵が形成されるのを抑制できる。
The manufacturing method of the austenitic alloy large diameter pipe of the present invention has the following remarkable effects.
(1) By hot working the ingot at a cross-section reduction degree of 20% or more before the drilling step, coarse columnar crystals existing near the outer surface of the ingot are destroyed and segregation at the interface of the solidified structure Is reduced.
(2) According to the above (1), it is possible to suppress the formation of wrinkles on the outer surface of the raw pipe when the ingot is perforated to form the raw pipe.
したがって、本発明の大径管の製造方法を、高Cr−高Niのオーステナイト系合金からなる大径管の製造に適用すれば、製造歩留りを向上することができ、超々臨界圧ボイラにおける蒸気温度の高温化に大きく寄与することができる。 Therefore, if the method for producing a large-diameter pipe of the present invention is applied to the production of a large-diameter pipe made of a high Cr-high Ni austenitic alloy, the production yield can be improved, and the steam temperature in the ultra supercritical pressure boiler can be improved. It can greatly contribute to the increase in temperature.
1:インゴット、 1a:インゴットの外面、 1b:壺の内腔との接触部、
1c:インゴットの中心、 2:円形堅型壺、 2a:円形堅型壺の内腔、
3:マンドレル、 4:ガイド、 5:取り出し棒、 6:底付中空素管、
6a:素管の外面、 6b:素管外面の疵部、 7:ダイス
1: ingot, 1a: outer surface of ingot, 1b: contact portion with lumen of heel,
1c: the center of the ingot, 2: the round rigid rod, 2a: the lumen of the circular rigid rod,
3: mandrel, 4: guide, 5: take-out rod, 6: hollow shell with bottom,
6a: the outer surface of the blank tube, 6b: the buttocks of the outer surface of the blank tube, 7: the die
Claims (4)
前記穿孔工程の前に、前記インゴットを下記(1)式により算出される断面減少加工度Rが20%以上で熱間加工することを特徴とするオーステナイト系合金大径管の製造方法。
R=(1−S2/S1)×100(%) ・・・(1)
S1:熱間加工前におけるインゴット断面積(mm2)、
S2:熱間加工後におけるインゴット断面積(mm2)
ただし、2回以上の熱間加工を行う場合は下記(2)式による。
R=R1+R2+・・・+Rn-1+Rn ・・・(2) A method for producing an austenitic alloy large-diameter pipe comprising a step of hot drilling an ingot made of an alloy containing Cr: 21-31% and Ni: 43-60% by mass%,
Prior to the perforating step, the ingot is hot-worked at a cross-section reduction degree R calculated by the following equation (1) of 20% or more, and a method for producing an austenitic alloy large-diameter pipe.
R = (1-S2 / S1) × 100 (%) (1)
S1: Ingot cross-sectional area (mm 2 ) before hot working,
S2: Ingot cross-sectional area after hot working (mm 2 )
However, when performing hot working more than twice, the following equation (2) is applied.
R = R 1 + R 2 +... + R n-1 + R n (2)
第1群:Mo:10%以下、W:9%以下およびCo:13%以下。
第2群:Ti:1%以下,Nb:1%以下およびZr:0.5%以下。 The alloy is, by mass, C: 0.05 to 0.10%, Si: 0.05 to 0.4%, Mn: 0.01 to 1.3%, P: 0.030% or less, S : 0.010% or less, Cr: 21 to 31%, Ni: 43 to 60%, Al: 0.005 to 1.5%, B: 0.001 to 0.005%, N: 0.05% or less , And one or more elements belonging to each of the following groups 1 and 2, wherein the balance is made of Fe and impurities, and the austenitic alloy large-diameter pipe according to claim 1 Method.
First group: Mo: 10% or less, W: 9% or less, and Co: 13% or less.
Second group: Ti: 1% or less, Nb: 1% or less, and Zr: 0.5% or less.
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