(57)【要約】      （修正有）【課題】酸洗時における疵の発生を防止できるとともに、溶接などの製造時に発生した疵を目立たなくすることができる、ステンレス鋼管の製造方法を提供する。【解決手段】造管における溶接、当該溶接後の運搬、および焼鈍の各工程を含む製造工程を経たステンレス鋼管に対して、酸洗処理後の前記ステンレス鋼管の表面に残存するスケールが１〜５０％となるよう酸洗処理を施す酸洗工程と、前記酸洗工程を経た前記ステンレス鋼管に対して、前記ステンレス鋼管の表面の粗さＲｚが３０μｍ以下となるよう前記ステンレス鋼管にブラスト処理を施すブラスト工程とを含むステンレス鋼管の製造方法。【選択図】図１
2020059057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼管の製造方法であって、
造管における溶接、当該溶接後の運搬、および焼鈍の各工程を含む製造工程を経た前記ステンレス鋼管に対して、酸洗処理後の前記ステンレス鋼管の表面に残存するスケールが１〜５０％となるよう酸洗処理を施す酸洗工程と、
前記酸洗工程を経た前記ステンレス鋼管に対して、前記ステンレス鋼管の表面の粗さＲｚが３０μｍ以下となるよう前記ステンレス鋼管にブラスト処理を施すブラスト工程と、を含むことを特徴とするステンレス鋼管の製造方法。
【請求項２】
前記酸洗工程では前記ステンレス鋼管を酸洗液に１０〜５０分間接触させることを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼管の製造方法。
【請求項３】
前記ブラスト工程では、粒子径が２０〜２００μｍの研磨剤を前記ステンレス鋼管に接触させることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のステンレス鋼管の製造方法。
【請求項４】
前記ブラスト工程では、前記研磨剤を０．２ＭＰａ以上の圧力で接触させることを特徴とする請求項３に記載のステンレス鋼管の製造方法。
【請求項５】
前記ブラスト工程では、前記研磨剤を分散させた水を投射することを特徴とする請求項３または４に記載のステンレス鋼管の製造方法。
【請求項６】
前記ブラスト工程では、前記研磨剤を分散させた水を前記ステンレス鋼管の外表面１ｍ２当たり３０〜３００Ｌ投射させることを特徴とする請求項５に記載のステンレス鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステンレス鋼管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼管は、帯鋼を円筒状に曲げ、突き合せて溶接することで造管される。造管されたステンレス鋼管は、溶接により溶接部近傍に溶接焼けが発生する。また、溶接後に焼鈍を施すことによりステンレス鋼管の表面全体に難酸洗性のスケールが発生する。ステンレス鋼管の表面に発生した溶接焼けおよび難酸洗性のスケールは、フッ硝酸を含む混酸にステンレス鋼管を長時間浸漬することにより除去する場合が多い。しかし、溶接部近傍の酸化され方の違いや焼鈍のムラにより、ステンレス鋼管の表面に発生したスケールの厚みには、不均一な箇所が存在する。そのため、ステンレス鋼管に付着したスケールが薄い箇所では、長時間ステンレス鋼管を混酸に浸漬することにより、ステンレス鋼管のスケール以外の部分の溶け出し（過酸洗と称する）が発生する虞がある。
【０００３】
そこで、特許文献１では、ステンレス鋼管の束をフックで昇降し、ステンレス鋼管同士を混酸中で擦り合わせることにより、スケールを除去する方法について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１９８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されたスケールを除去する方法では、ステンレス鋼管同士を擦り合わせることによりステンレス鋼管の表面に疵が発生し、外観異常となる虞がある。
【０００６】
また、帯鋼を円筒状に曲げ、突き合わせて溶接することで造管される溶接鋼管は、その造管の過程で擦り疵が発生する。さらに、造管された溶接鋼管は、造管後の運搬、焼鈍および酸洗などの製造工程においても、鋼管同士、または設備と接触することにより疵付く虞がある。このように製造工程で発生した疵は、外観上問題となる場合が存在する。
【０００７】
本発明の一様態は、酸洗時における過酸洗や疵の発生を防止できるとともに、造管および運搬などの製造時に発生した疵を目立たなくすることができるステンレス鋼管の製造方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一様態に係るステンレス鋼管の製造方法は、ステンレス鋼管の製造方法であって、造管における溶接、当該溶接後の運搬、および焼鈍の各工程を含む製造工程を経た前記ステンレス鋼管に対して、酸洗処理後の前記ステンレス鋼管の表面に残存するスケールが１〜５０％となるよう酸洗処理を施す酸洗工程と、前記酸洗工程を経た前記ステンレス鋼管に対して、前記ステンレス鋼管の表面の粗さＲｚが３０μｍ以下となるよう前記ステンレス鋼管にブラスト処理を施すブラスト工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、酸洗時における過酸洗や疵の発生を防止できるとともに、製造時に発生した疵を目立たなくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態１の製造方法に係る適用例のステンレス鋼管の外観を示す図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態１の製造方法に係る比較例のステンレス鋼管の外観を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態について以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、以下に説明する各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態や実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態や実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本明細書中に記載された学術文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考文献として援用される。また、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「Ａ〜Ｂ」は、「Ａ以上、Ｂ以下」を意図する。
【００１２】
以下に、本実施形態に係るステンレス鋼管の製造方法について説明する。本実施形態に係る製造方法は、焼鈍を施すことによりステンレス鋼管の表面にスケールの発生するステンレス鋼管に適用することができ、ステンレス鋼管の組成は限定されない。
【００１３】
＜１．ステンレス鋼管の製造方法＞
本実施形態に係るステンレス鋼管の製造方法は、溶接工程と、運搬工程と、焼鈍工程と、酸洗工程と、ブラスト工程とを含む。溶接工程は、鋳造した鋼板を溶接して造管する工程である。運搬工程は、溶接工程で造管したステンレス鋼管を、焼鈍工程を行うために運搬する工程である。焼鈍工程は、造管された鋼管を焼き鈍す工程である。溶接工程、運搬工程、および焼鈍工程は、従来の工程と同様であるため、ここではその詳細についての記載は省略する。
【００１４】
[１−１．酸洗工程]
酸洗工程は、造管における溶接、当該溶接後の運搬、および焼鈍の各工程を含む製造工程を経たステンレス鋼管に酸洗液を接触させることで、溶接および焼鈍によりステンレス鋼管の表面に発生したスケールを除去する工程である。ステンレス鋼管と酸洗液とを接触させる方法は、特に限定されず、ステンレス鋼管を酸洗液に浸漬してもよく、酸洗液をシャワリングによりステンレス鋼管に散布してもよい。なお、本実施形態に係るステンレス鋼管の製造方法では、ステンレス鋼管を酸洗液に浸漬することにより接触させる。
【００１５】
〔酸洗液〕
本実施形態に係るステンレス鋼管の製造方法において、酸洗液の組成は、特に限定されず、公知の酸洗液を制限なく使用できる。本実施形態に係るステンレス鋼管の製造方法では、酸洗液としてフッ酸および硝酸を含む混酸の水溶液を用いる。
【００１６】
（酸洗時間）
本実施形態に係るステンレス鋼管の製造方法において、ステンレス鋼管が酸洗液と接触する時間（酸洗時間と称する）は、特に限定されるものではない。酸洗時間が短すぎる場合、スケールを十分に除去できない。一方、酸洗時間が長すぎる場合、ステンレス鋼管においてスケールの付着厚みが小さい箇所において、過酸洗が起こってしまい、ステンレス鋼管に酸洗液により浸食された跡（過酸洗跡と称する）が発生する虞がある。例えば、酸洗液として３０ｇ／Ｌのフッ酸および９０ｇ／Ｌの硝酸を含む混酸の水溶液を用いる場合、酸洗時間は、１０〜５０分であることが好ましい。
【００１７】
（酸洗後にスケールがステンレス鋼管に残存した面積）
酸洗工程では、ステンレス鋼管の表面積に対する、酸洗後のスケールの面積の比率を１．０〜５０％とすることが好ましい。
【００１８】
ステンレス鋼管の表面積に対して、酸洗後にスケールがステンレス鋼管に残存した面積の比率を５０％以下とすることにより、後述するブラスト工程にてスケールを除去しやすくなる。
【００１９】
また、ステンレス鋼管の表面積に対する、酸洗後にスケールがステンレス鋼管に残存した面積の比率を１．０％以上とすることにより、ステンレス鋼管に過酸洗跡が発生することを抑制できる。
【００２０】
なお、ステンレス鋼管の表面積に対する、酸洗後のスケールの面積の比率は、酸洗液の組成および酸洗時間により変更できる。そして、ステンレス鋼管の表面積に対して、酸洗後にスケールがステンレス鋼管に残存した面積の比率は、例えば、撮像した顕微鏡写真等からスケールがステンレス鋼管に残存した面積を算出し、面積の比率を算出してもよい。
【００２１】
[１−２．ブラスト工程]
ブラスト工程は、酸洗工程を経たステンレス鋼管に研磨剤を投射（噴射）することによりスケールを除去する工程である。そして、ブラスト工程にてステンレス鋼管の最表面のごく表層に大きな加工歪みを加えることにより、ステンレス鋼管の硬度を上昇させることができる。その結果、ステンレス鋼管の表面に擦れ等による疵が発生することを抑制できる。
【００２２】
〔研磨剤〕
研磨剤の組成は特に制限されないが、鉄、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、ジルコニアまたは酸化鉄を主成分として含むことが好ましい。なお主成分とは、研磨剤の組成の中で最も多い割合で含まれる成分を指す。
【００２３】
（研磨剤の粒子径）
研磨剤の粒子径は、２０〜２００μｍであることが好ましい。研磨剤の粒子径が２０μｍ未満の場合、スケールの除去性能が小さくなり、スケールを十分に除去することができない。また、粒子径が２００μｍよりも大きい場合、ステンレス鋼管の表面の粗度Ｒｚが大きくなってしまう。なお、粒子径は、研磨剤の粒子の形状および大きさに最も近い大きさの球、すなわち、研磨剤の粒子を球に近似したときの当該球の直径を意味する。
【００２４】
（投射圧力）
投射時に使用する圧縮ガスの圧力（投射圧力と称する）は、０．２ＭＰａ以上であることが好ましい。投射圧力が０．２ＭＰａ以上であれば、スケールを好適に除去できる。また、投射圧力の上限は特に制限はないが、０．６ＭＰａ以下であることが好ましい。投射圧力の上限が０．６ＭＰａ以下であれば、ステンレス鋼管の表面の粗度Ｒｚを小さくすることができる。
【００２５】
なお、ブラスト工程では、研磨剤を窒素ガス等の不活性ガスまたは空気を圧縮したガスを用いてステンレス鋼管に投射（ドライブラスト）してもよく、研磨剤を水に分散させた分散液を窒素ガス等の不活性ガスまたは空気を圧縮したガスを用いてステンレス鋼管に投射（ウェットブラスト）してもよい。研磨剤を水に分散させた分散液をステンレス鋼管に投射することにより、ブラスト処理により除去されたスケールおよび研磨剤の発塵を抑制できる。その結果、より粒径の小さい研磨剤を効果的に利用可能であり、表面の粗度Ｒｚを小さくすることが容易となる。そのため、ブラスト工程では、分散液をステンレス鋼管に投射することが好ましい。なお、本実施形態に係るステンレス鋼管の製造方法におけるブラスト工程では、分散液をステンレス鋼管に投射することによりブラスト処理を行う。
【００２６】
（分散液の投射量）
ステンレス鋼管への分散液の投射量は、ステンレス鋼管１ｍ２当たり３０〜３００Ｌであることが好ましい。ステンレス鋼管１ｍ２当たりの分散液の投射量が３０Ｌ未満の場合、スケールを十分に除去することができない。また、ステンレス鋼管１ｍ２当たりの分散液の投射量が３００Ｌよりも大きい場合、ステンレス鋼管の表面の粗度Ｒｚが大きくなる。さらに、分散液の飛散による付帯設備の損耗が激しくなる。なお、投射量は、分散液に分散された研磨剤の量によって適宜変更することができる。
【００２７】
（ステンレス鋼管の表面の粗度Ｒｚ）
ブラスト工程後のステンレス鋼管の表面の粗度Ｒｚは、３０μｍ以下であることが好ましい。ステンレス鋼管の表面の粗度Ｒｚを３０μｍ以下とすることにより過酸洗跡、スジ模様、および疵を目立たなくすることができる。なお、ステンレス鋼管の表面の粗度Ｒｚは、鋼管の表面を観察し、得られた鋼管の長手方向の粗さ曲線を作成し、当該粗さ曲線の最も高い山の高さと、最も深い谷の深さとの和を求めることにより測定することができる。
【００２８】
[１−３．その他の工程]
本実施形態に係るステンレス鋼管の製造方法は、上述した酸洗工程およびブラスト工程を含めば特に限定されない。具体的には、酸洗工程とブラスト工程との間に酸洗液を洗い流す洗浄工程を含んでもよい。なお、酸洗工程では、焼鈍処理を施した鋼管に酸洗を施すため、酸洗工程前に焼鈍工程を含む。そのため、焼鈍の前後に実施する処理は、公知の処理を制限なく用いることができる。また、ブラスト工程後に実施する工程においても、公知の処理を制限なく用いることができる。
【００２９】
上記の工程により製造されたステンレス鋼管は、１０分以上ステンレス鋼管に酸洗を施すことにより酸洗工程後に残存したスケールの面積を５０％以下とすることができる。その結果、ブラスト工程において残りのスケールを除去でき、スケールが存在しないステンレス鋼管が得ることができる。
【００３０】
さらに、ブラスト工程において、粒子径が２０〜２００μｍの研磨剤を０.２ＭＰａ以上の投射圧力でステンレス鋼管１ｍ２当たり３０〜３００Ｌ接触させることにより、ステンレス鋼管の表面の粗度Ｒｚを３０μｍ以下とすることができる。これにより、造管および運搬などの製造工程において発生する異常（スジ模様または疵等）が目立たないステンレス鋼管を得ることができる。
【実施例】
【００３１】
本発明に係るステンレス鋼管の製造方法により製造したステンレス鋼管について説明する。
【００３２】
〔ステンレス鋼管の製造方法〕
（ステンレス鋼管）
試験に供したステンレス鋼管は、外径５０ｍｍ、肉厚３．０ｍｍ、および長さ２ｍである、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ１、およびＳＵＳ４４４のステンレス鋼管の焼鈍材を用いた。
【００３３】
（酸洗工程）
酸洗工程では、洗浄液としてフッ酸を３０ｇ／Ｌおよび硝酸を９０ｇ／Ｌ含む水溶液に表１〜３に記載の時間ステンレス鋼管を浸漬させた。浸漬後のステンレス鋼管は、表面に付着した洗浄液を除去するため、流水で洗い流した。
【００３４】
（ブラスト工程）
ブラスト工程では、洗浄液を洗い流したステンレス鋼管を回転させながら、研磨剤を１５ｖｏｌ％含む分散液を吹き付けることによりステンレス鋼管の表面に残存するスケールおよび酸洗ピットを除去した。
【００３５】
（試験方法）
表１〜３は、ステンレス鋼管の材質、酸洗時間（ｍｉｎ．）、研磨剤の主成分、研磨剤粒子径（μｍ）、投射圧力（ＭＰａ）、およびステンレス鋼管の外表面１ｍ２当たりの投射量（Ｌ／ｍ２）を示す。なお、試験Ｎｏ．１〜６３は本発明の適用例であり、試験Ｎｏ．６４〜７５は本発明の比較例である。
【００３６】
（測定方法）
表４〜６は、酸洗後の残存スケールの面積の割合（％）、ブラスト工程後の残存スケールの有無、外観、深さ５μｍ硬度、およびステンレス鋼管の表面の粗度Ｒｚを示す。
【００３７】
酸洗後の残存スケールの面積の割合（％）は、光学顕微鏡を用い、金属部分との輝度の差から酸洗後に残存した１６８．５ｍｍ２当たりのスケールの面積を測定し、その結果をもとに算出した。
【００３８】
ブラスト工程後の残存スケールの有無は、ブラスト工程後のステンレス鋼管に対して顕微鏡を用い、ステンレス鋼管５ｍｍ２当たりに残存するスケールが存在するか否かを目視で判定した。そして、判定の結果、スケールが存在しないステンレス鋼管の場合は「○」、スケールが存在するステンレス鋼管の場合は「×」とした。
【００３９】
外観は、ステンレス鋼管の表面にスジ模様が観察されるか否かを目視で判定した。スジ模様が観察されなかったステンレス鋼管の場合を「○」、スジ模様が観察されたステンレス鋼管の場合を「×」とした。スジ模様は、ステンレス鋼管がロール等に接触することによりステンレス鋼管の長手方向に発生する。なお、図１の（ａ）は、スジ模様が観察されなかったステンレス鋼管の外観写真を示し、図１の（ｂ）は、スジ模様が観察されたステンレス鋼管の外観写真を示す。
【００４０】
深さ５μｍ硬度は、ステンレス鋼管の断面を鏡面研磨し、さらに電解研磨することによって鏡面研磨による硬度に対する影響を取り除いた上で、表層から５μｍの深さの箇所に対してナノインデンテーション法を用いて測定した。
【００４１】
ステンレス鋼管の表面の粗度は、レーザ顕微鏡を用い、ステンレス鋼管の長尺方向のＲｚ値を測定した。
【００４２】
【表１】
2020059057.tif 000003
【００４３】
【表２】
2020059057.tif 000004
【００４４】
【表３】
2020059057.tif 000005
【００４５】
【表４】
2020059057.tif 000006
【００４６】
【表５】
2020059057.tif 000007
【００４７】
【表６】
2020059057.tif 000008
【００４８】
（結果）
試験Ｎｏ．１〜６３に示すように、１０分以上ステンレス鋼管に酸洗を施すことにより酸洗工程後に残存したスケールの面積を５０％以下とすることができた。それにより、ブラスト工程において残りのスケールを除去でき、スケールが存在しないステンレス鋼管が得られた。
【００４９】
また、主成分が鉄、酸化アルミニウム、または酸化鉄であり、粒子径が２０〜２００μｍの研磨剤を０.２ＭＰａ以上の投射圧力でステンレス鋼管１ｍ２当たり３０〜３００Ｌ接触させることにより、ステンレス鋼管の表面の粗度Ｒｚが、３０μｍ以下とすることができた。ステンレス鋼管の表面の粗度Ｒｚを３０μｍ以下とすることにより、ステンレス鋼管の外観に異常（スジ模様または疵等）が目立たないステンレス鋼管が得られた。
【００５０】
試験Ｎｏ．６４および６５に示すように、酸洗時間を８分とした場合、酸洗後にスケールが５０％以上残存した。そして、酸洗後にスケールが５０％以上残存することにより、ブラスト工程後においてもスケールが残存した。さらに、試験Ｎｏ．６５では、ブラスト工程における分散液の投射量を増加した場合であってもステンレス鋼管にスケールが残存した。
【００５１】
試験Ｎｏ．７４および７５に示すように、研磨材の粒子径を５００μｍとした場合、ステンレス鋼管の表面の粗度Ｒｚが顕著に悪化した。
【００５２】
試験Ｎｏ．６６、６８、７０および７２に示すように、投射圧力を０．２ＭＰａよりも小さくした場合、ブラスト工程後のステンレス鋼管の表面にスジ模様が観察された。これは、分散液の投射圧力が小さい場合では、ステンレス鋼管の表面に十分に力を与えることができなかたっためであると考えられる。
【００５３】
試験Ｎｏ．６７、６９、７１および７３に示すように、分散液の投射量を２０Ｌ／ｍ２とした場合、ブラスト工程後のステンレス鋼管にスケールが残存した。
【００５４】
試験Ｎｏ．６７〜７３では、スケールが残存したため、表面粗度が測定できなかった。そのため、「‐」とした。
【図１】
2020059057.tif 000009