高Cr系无缝钢管的制造方法技术

一种低成本、高效率制造内表面品质优良的高Ｃｒ系无缝钢管的方法，其特征在于，在采用Ｃｒ含量为１０％～２０％、杂质Ｓ及Ｐ的含量为０．０５０％以下的坯料制管时，钢坯的均热时间设定为∑ｔ１（小时），坯料的均热时间设定为∑ｔ２（小时），１２００℃加热制管时，满足下式（ｂ）。Ｆ＝ｆ＋０．６×［１－１／ｅ↑［∑＊１］］＋０．８×［１－１／ｅ↑［∑＊２］］＞－９．７……（ｂ）此处，ｆ是基于成分元素的含量指数化δ铁素体的生成容易度的值。由此，在将高Ｃｒ钢作为制管原料时，也能够制造内表面缺陷少的高Ｃｒ系无缝钢管。而且，作为原料的组成也不需要过度降低杂质，此外，由于能够确保制管时规定的生产性，所以，能够高效率地制造内表面品质优良的高Ｃｒ系无缝钢管。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于油井、气井或各种工厂或建筑结构材料等的高Cr系无缝钢管的制造，具体涉及即使在采用含10％～20％Cr的制管用坯料(钢坯)制造无缝钢管时也很少发生内表面缺陷的。
技术介绍
以往，作为油井用、各种工厂用或建筑结构用，多采用含10％～20％Cr的所谓高Cr系无缝钢管。通常，无缝钢管的制造是利用曼内斯曼穿孔、冲压穿孔等从圆钢坯制造空心管坯，用连续轧管机或自动轧管机等拉伸轧机对该管坯进行扩管，减小管壁厚度，然后，用拉力减径机等收缩外径，加工成目标尺寸的钢管。在制造上述高Cr系无缝钢管时，作为制管用坯料(钢坯)，采用通过轧制用连续铸造法或铸锭铸造法制造的铸坯得到的圆钢坯。此时，用作坯料的钢坯，一般，采用连续铸造法或铸锭铸造法铸造成截面形状为方形的铸坯(初轧方坯)，在加热均匀温度后，用开坯机、初轧机等热轧成圆形，或采用通过连续铸造直接铸造成圆铸坯的方法进行制造。在无缝钢管的热轧制管中，高Cr钢与普通钢相比，由于其热加工性能差，在制管后的钢管中存在内表面缺陷。例如，若在钢管中产生中间夹层缺陷等内表面缺陷(以下简称“内表面缺陷”)，不仅降低制品的成品率，还必须停止由穿孔机、扩轧机及缩径轧机构成的制管轧机系统，此时，严重阻碍生产效率。以往，作为无缝钢管的热轧制管中的内表面缺陷的防止对策，采用降低制管时的加工度，或者为了避免加工发热等造成的缺陷，降低坯料的加热温度等手段。但是，上述对策都降低热轧制管的生产性，很难说是恰当的防止对策。例如，在特开平4-224659号公报中提出了，通过规定部分合金成分的含量，同时，调整退火加热时间，将穿孔加热温度设定在1200℃以下，进行低温制管，从而改善热加工时组织的马氏体系无缝钢管的制造方法。但是，在该制造方法中，由于构成合金的成分元素的规定严格，能够使用的钢种受到限制，同时，由于限制穿孔制管时的加热温度的上限，存在在制管效率及生产性方面产生不良影响，而且还降低制管工具的使用寿命等问题。如前所述，以往，在采用高Cr钢等难加工材制管时，采取的内表面缺陷的防止对策，由于是降低加工度及加热温度的低温化，使制管工序的生产性降低，实质上是阻碍高效率生产的主要因素。
技术实现思路
本专利技术是针对上述问题而完成的，目的是提供一种，在以高Cr钢系的铸坯或钢坯作为制管坯料制造无缝钢管时，能够不降低生产性并且有效防止内表面缺陷的发生。在高Cr系无缝钢管的制管中，钢管产生内表面缺陷是因为，由于该钢种的热加工性差，经过制管加工时的变形，在组织上脆弱的部位产生裂纹，扩展成内表面缺陷。所谓的热加工中的高Cr钢的脆弱部分，是指该钢种在高温状态时主组织奥氏体γ晶粒和伴随δ铁素体生成所含的微量δ晶粒的晶界。因此，作为降低热加工时产生的内表面缺陷的对策，有①降低δ铁素体的生成量，减少组织上脆弱的部位，或②增强γ晶粒和δ晶粒的晶界强度。作为上述①的对策，有效的办法是降低使晶界脆弱的杂质元素(S、P)含量，但是，如果过分降低，会增加制造成本。其次，作为上述②的对策，可以采用上述的特开平4-224659号公报中提出的方法，但是，从无缝钢管的高效率生产方面考虑，如要应用于实际生产，还需要进一步改进。本专利技术人经过进一步详细研究发现，的确能够调整含有的Cr和其他添加合金元素对δ铁素体生成的影响度，此外，也能够对在钢坯等的制造阶段或坯料的制管前阶段的热滞后对δ铁素体量的影响度进行指数化。此外，通过将上述研究结果在实际的制造生产线上进行验证，得知即使不过分降低杂质元素(S、P)含量，通过缓和制管条件等也能够高效率、高生产性、廉价地制造内表面品质优良的无缝钢管。本专利技术是基于上述发现完成的，以下面所述的(1)、(2)的作为要旨。(1)一种，其特征在于以质量％计，将Cr含量设定在10％～20％、杂质S及P的含量分别设定在0.050％以下，此外，含有C、Mn、Ni、N、Cu、Si、Mo、Ti、Nb及V中的1种或2种以上，以1100℃以上均热的时间的总和为∑t1(小时)的铸坯或钢坯作为制管用坯料，在以1100℃以上均热的时间的总和作为∑t2(小时)，将上述坯料均热后，在加热到1200℃制管时，满足下式(b)地进行均热和/或加热。f＝{20×C+0.3×Mn+1.2×Ni+25×N+Cu-9×Si-0.8×Cr-2×Mo-10×Ti-6×Nb-15×V}-45×(S+P/10) ...(a)F=f+0.6×(1-1eΣt1)+0.8×(1-1eΣt2)>-9.7---(b)]]>其中，式中的元素符号表示各成分元素的含量(质量％)。(2)一种，其特征在于以质量％计，将Cr含量设定在10％～20％、杂质S及P的含量分别设定在0.050％以下，此外，含有C、Mn、Ni、N、Cu、Si、Mo、Ti、Nb及V中的1种或2种以上，以1100℃以上均热的时间的总和为∑t1(小时)的铸坯或钢坯作为制管用坯料，在以1100℃以上均热的时间的总和作为∑t2(小时)，将上述坯料均热后，在加热到1100～1300℃(其中，1200℃除外)制管时，满足下式(c)地进行均热和/或加热。F=f+0.6×(1-1eΣt1)+0.8×(1-1eΣt2)+1.4×KT>-9.7---(c)]]> 但是，设KT=1200-T|1200-T|]]>附图说明图1表示基于实施例的高Cr系无缝钢管的F值和内表面缺陷的发生率(％)的关系。具体实施例方式在本专利技术的制造方法中，其特征在于，以按质量％计，将Cr含量设定在10％～20％、杂质S及P的含量分别设定在0.050％以下的组成的高Cr钢作为制管坯料。在以下的说明中，“％”表示“质量％”。Cr，是提高耐蚀性所必需的成分元素，如果其含量不满10％，不能确保所期望的耐蚀性，例如不能确保耐CO2腐蚀性。另外，如果Cr含量超过20％，高温加热时容易生成δ铁素体，降低耐蚀性(耐SSC性)及热加工性，此外，过多地添加Cr也导致制造成本上升。P，作为杂质元素是钢中不可避免的元素，其含量是越低越好。而且，如果其含量超过0.050％，劣化高强度材料的韧性，同时，降低铁素体/γ晶界的强度，显著降低热加工性。因此，P的含量设定在0.050％以下。S，作为杂质元素是钢中不可避免的元素，由于是对热加工性有不良影响的元素，其含量是越低越好。如果其含量超过0.050％，由于降低铁素体/γ晶界的强度，显著降低热加工性，所以，S的含量设定在0.050％以下。另外，规定的S含量有利于钢的切削性或焊接性，为谋求其效果，优选将其含量设定在0.004％以上。在本专利技术中，关于坯料的化学组成，只规定Cr含量及杂质S及P的含量，但是，除此之外，作为高Cr钢，还可以添加相当于13％Cr钢、SUS304钢、SUS316钢、SUS321钢及SUS347钢的成分元素。例如，为了抑制δ铁素体的生成，同时确保强度、韧性、耐蚀性等，可以适宜含有C0.30％以下、Si1.00％以下、Mn2.0％以下、Mo3.00％以下、Cu0.50％以下、Ni11.00％以下、Ti0.200本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高Ｃｒ系无缝钢管的制造方法，其特征在于：以质量％计，将Ｃｒ含量设定在１０％～２０％、杂质Ｓ及Ｐ的含量分别设定在０．０５０％以下，此外，含有Ｃ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｎ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂ及Ｖ中的１种或２种以上，以１１００℃以上均热的时间总和为∑ｔ１（小时）的铸坯或钢坯作为制管用坯料，在以１１００℃以上均热的时间总和作为∑ｔ２（小时），对上述坯料均热后，在加热到１２００℃制管时，满足下式（ｂ）地进行均热和／或加热，ｆ＝｛２０×Ｃ＋０．３×Ｍｎ＋１．２×Ｎｉ＋２５×Ｎ ＋Ｃｕ－９×Ｓｉ－０．８×Ｃｒ－２×Ｍｏ－１０×Ｔｉ－６×Ｎｂ－１５×Ｖ｝－４５×（Ｓ＋Ｐ／１０）…（ａ）Ｆ＝ｆ＋０．６×［１－１／ｅ↑［∑ｔ１］］＋０．８×［１－１／ｅ↑［∑ｔ２］］＞－９．７…（ｂ）其中，式中的元 素符号表示各成分元素的含量（质量％）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：木谷茂，池田耕一，阿部俊治，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]