压力配管用钢管制造技术

一种压力配管用钢管，其实施了自紧处理，将钢管的外径记作D、将内径记作d、将屈服应力记作σ

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压力配管用钢管


[0001]本专利技术涉及压力配管用钢管。

技术介绍

[0002]作为应对将来能量枯竭的对策，积极地进行了促进节能的运动、资源再利用的运动和实现这些目的的技术开发。特别是近年来，作为世界范围的举措，为了防止全球变暖而强烈要求降低与燃料燃烧相伴的CO2的排放量。
[0003]作为CO2排放量少的内燃机，可列举出在汽车等中使用的柴油发动机。但是，柴油发动机虽然CO2的排放量少，但存在产生黑烟的问题。黑烟是在相对于所喷射的燃料而言氧气不足的情况下发生的。即，燃料因部分性地热分解而发生脱氢反应，生成黑烟的前体物质，该前体物质通过再次热分解、聚集和合并而形成黑烟。这样产生的黑烟会引起大气污染，担心其对人体造成不良影响。
[0004]上述黑烟可通过提高向柴油发动机的燃烧室内喷射的燃料的喷射压力而降低其产生量。但是，为此，对燃料喷射中使用的钢管要求高疲劳强度。关于这样的燃料喷射管或燃料喷射管用钢管，在下述技术中有所公开。
[0005]专利文献1公开了一种在柴油发动机的燃料喷射中使用的钢管的制造方法，其中，通过喷丸处理而对经热轧的无缝钢管坯料的内表面进行磨削/研磨后，进行冷拔加工。如果采用该制造方法，则能够使钢管内表面的瑕疵(凹凸、夹杂、微细裂纹等)的深度为0.10mm以下，因此，实现了在燃料喷射中使用的钢管的高强度化。
[0006]专利文献2公开了一种燃料喷射管用钢管，其中，至少从钢管的内表面起至20μm为止的深度内存在的非金属夹杂物的最大直径为20μm以下，拉伸强度为500MPa以上。
[0007]专利文献3公开了一种燃料喷射管用钢管，其拉伸强度为900N/mm2以上，至少从钢管的内表面起至20μm为止的深度内存在的非金属夹杂物的最大直径为20μm以下。
[0008]专利文献3的专利技术中，使用通过降低S、改进浇铸方法、降低Ca等而排除掉A系、B系、C系的粗大夹杂物的钢材来制造空钢管，并通过冷加工而调整至目标直径后，通过淬火、回火而实现900MPa以上的拉伸强度，在实施例中实现了260～285MPa的极限内压。
[0009]专利文献4公开了一种具有800MPa以上、优选具有900MPa以上的拉伸强度，且耐内压疲劳特性优异的燃料喷射管用钢管，以及使用了其的燃料喷射管。专利文献5公开了一种燃料喷射管用钢管，其即便在较低的自紧处理压力下也发挥出高的提高极限内压的效果，加工性和耐内压疲劳特性优异。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1：日本特开平9
‑
57329号公报
[0013]专利文献2：国际公开第2007/119734号
[0014]专利文献3：国际公开第2009/008281号
[0015]专利文献4：国际公开第2015/129617号
[0016]专利文献5：国际公开第2016/203924号
[0017]非专利文献
[0018]非专利文献1：中山英介、宫原光雄、冈村一男、富士本博纪、福井清之、“基于超小型试验片的汽车用薄板点焊接缝的疲劳强度预测(日文：超小型試験片
による
自動車用薄板
スポット
溶接継手
の
疲労強度予測)”、材料、2004年10月、第53卷、第10号、p.1136
‑
1142
[0019]非专利文献2：社团法人日本材料学会会刊、“X射线应力测定法标准(2002年版)
‑
铁钢篇(日文：X線応力測定法標準(2002年版)－鉄鋼編)”、2002年3月

技术实现思路

[0020]专利技术要解决的问题
[0021]利用专利文献1中公开的方法而制造的在燃料喷射中使用的钢管虽然具有高强度，但无法获得与其钢管材料的强度相符的疲劳寿命。如果钢管材料的强度变高，则自然能够提高对钢管的内侧施加的压力。但是，对钢管的内侧施加压力时，成为在钢管内表面不会发生由疲劳导致的破坏的极限的内压(以下称为“极限内压”)不仅取决于钢管材料的强度。即，即便增大钢管材料的强度也得不到期待程度以上的极限内压。若考虑到最终制品的可靠性等，则疲劳寿命长是优选的，如果前述极限内压低，则通过在高内压下使用而导致钢管容易疲劳，因此，疲劳寿命也变短。
[0022]专利文献2和3中公开的燃料喷射管用钢管具有疲劳寿命长且可靠性高的优点。然而，即便是专利文献2和3中公开的钢管，也无法说其能够得到与钢管的拉伸强度相符的高极限内压。
[0023]因而，专利文献4和5中，为了获得高极限内压而进行了自紧处理。自紧处理是指通过使过大内压作用而使内表面附近局部发生塑性变形，产生压缩残留应力的处理。通过进行自紧处理，从而即便不使钢管的拉伸强度上升，也能够增加极限内压。
[0024]然而，在自紧处理中，若对钢管的内表面施加的压力过大，则破裂(burst)的风险提高，因此，从安全性的方面出发，通常设定得较低。其结果，在现有技术中，即便进行了自紧处理，也无法充分提高极限内压，尚有改善的余地。
[0025]本专利技术的目的在于，解决上述课题，提供具有高极限内压的压力配管用钢管。
[0026]用于解决问题的方案
[0027]本专利技术是为了解决上述课题而进行的，其以下述压力配管用钢管作为主旨。
[0028](1)一种压力配管用钢管，其实施了自紧处理，
[0029]将前述钢管的外径记作D(mm)、将内径记作d(mm)、将屈服应力记作σ
y
(MPa)，
[0030]将自紧处理后的前述钢管的外表面的残留应力的实测值记作σ
o1
(MPa)、将自紧处理后且对半切割后的前述钢管的外表面的残留应力的实测值记作σ
o2
(MPa)、将自紧处理后且对半切割后的前述钢管的内表面的残留应力的实测值记作σ
i2
(MPa)时，
[0031]D/d为1.2以上，
[0032]由下述(i)式～(iv)式求出的、自紧处理后的前述钢管的内表面的残留应力的推测值σ
i1
(MPa)满足下述(v)式。
[0033]σ
i1
＝(
‑
σ
i2
)/(A
×
(t/T)2‑
1)
…
(i)
[0034]t/T＝((σ
o2
‑
σ
o1
)/(A
×
(σ
o2
‑
σ
o1
)
‑
C
×
σ
i2
))
1/2
…
(ii)
[0035]A＝3.9829
×
exp(0.1071
×
(D/d)2)
…
(iii)
[0036]C＝
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种压力配管用钢管，其实施了自紧处理，将所述钢管的外径记作D(mm)、将内径记作d(mm)、将屈服应力记作σ
y
(MPa)，将自紧处理后的所述钢管的外表面的残留应力的实测值记作σ
o1
(MPa)、将自紧处理后且对半切割后的所述钢管的外表面的残留应力的实测值记作σ
o2
(MPa)、将自紧处理后且对半切割后的所述钢管的内表面的残留应力的实测值记作σ
i2
(MPa)时，D/d为1.2以上，由下述(i)式～(iv)式求出的、自紧处理后的所述钢管的内表面的残留应力的推测值σ
i1
(MPa)满足下述(v)式，σ
i1
＝(
‑
σ
i2
)/(A
×
(t/T)2‑
1)
ꢀꢀꢀ…
(i)t/T＝((σ
o2
‑
σ
o1
)/(A
×
(σ
o2
‑
σ
o...

【专利技术属性】
技术研发人员：牧野泰三，山崎正弘，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：