抗水蒸气氧化性优异的钢管的制造方法技术

本发明专利技术提供抗水蒸气氧化性优异的钢管及其制造方法。抗水蒸气氧化性优异的钢管的特征在于，该钢管含有９～２８质量％的Ｃｒ，以视觉覆盖率计，使管内表面的喷丸硬化加工面积为７０％以上。该钢管的制造方法的特征在于，一边使钢管进行相对转动，一边使喷丸喷嘴沿管长度方向进行相对移动，来对管内表面进行喷丸硬化加工时，使喷丸流量为大于等于５ｋｇ／分钟，按满足下述（ａ）式的条件进行喷丸硬化加工，使喷丸硬化加工面积（视觉覆盖率）为７０％以上；Ｌ×ｒ／ｖ≥１．５……（ａ），式中，Ｌ：自喷嘴射出的丸粒射中管内周面的长度（ｍｍ）ｒ：钢管转速（ｒｐｍ）ｖ：喷嘴沿钢管长度方向的移送速度（ｍｍ／ｍｉｎ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及 一 种。
技术介绍
在由不锈钢、其他合金钢制成的热交换器管内表面上会生 成水蒸气氧化皮。该氧化皮受到停止运转以及其后运转重启而产生的热冲击时，该氧化皮的一部分会发生剥离。剥离的氧化 皮会堵塞管而使管发生过热，有时会导致管裂事故。要解决伴随氧化皮剥离而发生的问题，首先，需要有效地抑制氧化皮生长。作为其解决手段，增加管材料中所添加的Cr、 Si以及Al、使晶粒细化、对管表面实施喷丸硬化(shot peening) 的塑性加工等都是有效的。通过喷丸石更化来改善抗水蒸气氧化性的方法在例如专利文 献1和专利文献2中有提出。其效果基于如下的原理。即，通过 钢球等对管的内表面实施塑性加工后，当该管与高温的过热水 蒸气接触时，在管内表面均匀地生成极薄的C r氧化物氧化皮。 Cr氧化物氧化皮富有保护性，因而该氧化皮可长时间稳定地存 在，由此可提高钢管抗水蒸气氧化性。在专利文献3中提出了如下的方法，以粒子喷射压力4.0kg /cm2以上、粒子喷射量0.023kg/cm2/min以上的条件，将 由碳素钢、合金钢或不锈钢构成的粒子喷射到奥氏体系不锈钢 表面来实施喷丸硬化加工，在表层部形成加工层，由此来防止 由高温水蒸气产生的氧化。与其他方法相比，该管内表面的塑性加工能够以低成本来实施，因而自以往起被广泛釆用。但是，即4吏釆用该方法，并 采取上述其他对策，也难以完全抑制因反复停止运转和运转重 启而受到热冲击造成氧化皮的剥离。专利文献l:日本特开平6- 322489号/>才艮 专利文献2:曰本净争开2002 _ 285236号/>才艮 专利文献3:日本特开昭52- 8930号7>才艮 专利文献4:曰本净寺开平6— 226633号/>才艮
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抗水蒸气氧化性优异的、内表 面上具有均匀喷丸硬化加工层的钢管及其制造方法。虽然抗水蒸气氧化性可通过对管内表面进行喷丸硬化加工来改善，但是为了稳定地获得其效果，需要对管内表面的全长 及全周进行均匀且可靠的喷丸硬化加工。但是，以往判断喷丸硬化加工适当与否，只通过对管长度 方向上的一截面实施孩i观观察、且对管内表面实施硬度测定等 来进行，而不对管内表面的全长及全周进行评价。因此，当在 管长度方向或圆周方向上的丸粒的供给、喷射压力等发生变动 时，则不能实施均匀、充分的喷丸加工。在水蒸气氧化环境中， 喷丸加工不充分的部分会生成异常氧化皮，而发生使抗水蒸气 氧化性变差的问题。因此，本专利技术人以视觉覆盖率(visual coverage),即管内 表面上的喷丸加工面积作为评价指标，进行了反复研究。并且， 本专利技术人确认了通过按视觉覆盖率为70%以上的条件进行喷丸 加工，可获得管内表面抗水蒸气氧化性优异的钢管。另外，异常氧化皮是指破坏了在高温水蒸气环境中所生成 的富有保护性的薄且均匀的氧化皮而产生的氧化皮。由于异常氧化皮保护性低，有时经过一定时间后会发生剥离，而使管的 抗水蒸气氧化性变差。基于上述见解而开发出的本专利技术其主旨在于如下的(l)的 钢管以及(2)的钢管的制造方法。(1) 一种抗水蒸气氧化性优异的钢管，其特征在于，该钢管含有9 ~ 28质量。/。的Cr,以视觉覆盖率计，管内表面的喷丸 石更化加工面积为70%以上。(2) —种抗水蒸气氧化性优异的钢管的制造方法，其特征 在于， 一边使含有9 28质量％的0的钢管进行相对转动，一 边使喷丸喷嘴沿管长度方向进行相对移动，来对管内表面进行 喷丸硬化加工时，使喷丸流量为大于等于5kg/分钟，按满足 下述(a)式的条件进4于喷丸硬化加工，以碎见觉;f隻盖率计，使喷丸 硬化加工面积为70%以上；<formula>formula see original document page 5</formula>......(a)式中，L:自喷嘴射出的丸粒射中管内周面的长度(mm) r:碌冈管寿争i4(rpm)v:喷嘴沿钢管长度方向的移送速度(mm/min)。 采用本专利技术可获得内表面的抗水蒸气氧化性极其优异的钢 管。该钢管优选作为受到水蒸气氧化的锅炉(boiler)管等来使 用。而且，该钢管即使受到因反复加热和冷却而产生的热应力 也难以发生氧化皮剥离，因此，可显著减少管堵塞等事故的发 生。附图说明图l是对管内表面进行喷丸硬化加工的示意图。 图2是表示视觉覆盖率与水蒸气氧化试验后的异常氧化部 分的面积率之间的关系的坐标图。附图标记^兌明1、钢管；2、喷丸喷嘴 具体实施例方式本专利技术人确认了通过按视觉覆盖率为70%以上的条件进行 喷丸加工，可获得管内表面的抗水蒸气氧化性优异的钢管。另 外，视觉覆盖率的更优选值为85%以上。为获得高视觉覆盖率，需要按均匀的投射分布进行喷丸硬 化加工。为此，需要满足下述的条件。另外，图l是用于说明 加工条件的图。(1) 在重力的影响下丸粒的飞溅会发生偏倚，为了防止管 在圆周方向覆盖率变得不均匀，使钢管l进行相对转动。也可 将钢管1固定，而使喷丸喷嘴2转动。(2) 为了可靠地在管内表面上实施喷丸加工的研磨抛光， 以适当的速度使喷丸喷嘴2沿钢管1的长度方向进行相对移动。(3) 喷嘴采用可对管内表面大范围地喷射出喷丸的喷嘴。 即，采用如下述L(图1所示的L)较大的喷嘴。(4) 进而，若从喷嘴向表面喷射的喷丸的量不足，则喷丸 加工会变得不均匀，从而产生未喷射到的部分。为了防止上述 问题的发生，将喷丸流量设为5kg/分钟以上的流量。在本专利技术的方法中， 一边使钢管进行相对转动， 一边使喷 丸流量为大于等于5kg/分钟，按满足下述的(a)式的条件对管 内表面进行喷丸硬化加工，以满足上述的(l)、 (2)以及(3)的条 件。Lxr / v> 1.5……(a)另外，Lxr/v的更优选值为2.0以上。式中，L、 r以及v的定义如下所述。L:自喷嘴射出的丸粒射中管内周面的长度(mm) r: ^冈管寿争i4(rpm)v:喷嘴沿钢管长度方向的移送速度(mm/min)通过如下的方法可确认丸粒可靠地投射到了管内表面上， 即，使用例如专利文献4中记载的磁性体的丸粒，采用磁阻法 来监视是否均匀地保持喷丸流量。测定管内表面的视觉覆盖率例如采用下述的方法。将光源从实施了喷丸硬化加工的管的一端照射到管内表面 上， 一边使观察内表面用的TV摄像机从另 一端开始在管内进行 移动，一边对喷丸加工的面积进行测定。另外，测定方法并不 只限定于此，可以采用其他方法进行测定，另外还可将多个方 法组合起来使用。视觉覆盖率值是指喷丸硬化加工面积占管内表面面积的百 分率。经过喷丸^ 更化加工的表面因产生了樣吏小的凹凸而变为非 光泽面。另一方面，未加工表面具有光泽。因此，可^^艮据光泽 度的不同来判别喷丸^&更化加工的面积。作为本专利技术对象的管是作为锅炉用的合金钢管、铁素体系 不锈钢钢管、奥氏体系不锈钢钢管等。虽不对具体的材质作特 别的限定，但在管内表面生成的氧化皮必须以Cr氧化物为主 体，因此，管的材料需要是含有9 28质量％的0的钢管。若例举作为本专利技术对象的管的材料，有JIS规格下所规定 的STBA26的合金钢、如SUS410那样的铁素体系不锈钢、如 SUS304H、 SUS309、 SUS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗水蒸气氧化性优异的钢管，其特征在于，该钢管含有９～２８质量％的Ｃｒ，以视觉覆盖率计，使管内表面的喷丸硬化加工面积为７０％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：松尾洋，
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]