(57)【要約】【課題】管内面に形成されるスケールのムラが少ない金属管を製造する。【解決手段】  質量％で、２０〜５５％のＣｒおよび２０〜７０％のＮｉを含有する金属管を、該金属管の長さより短い連続式熱処理炉により前記金属管の表面に酸化スケールを形成する金属管の製造方法である。この方法では、前記金属管を、０．０１〜０．２ａｔｍの酸素ポテンシャル環境で、かつ１１５０〜１２５０℃の温度範囲に制御した前記炉内に、管軸と平行な方向に移送して熱処理する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、２０〜５５％のＣｒおよび２０〜７０％のＮｉを含有する金属管を、該金属管の長さより短い連続式熱処理炉により前記金属管の表面に酸化スケールを形成する金属管の製造方法であって、前記金属管を、０．０１〜０．２ａｔｍの酸素ポテンシャル環境で、かつ１１５０〜１２５０℃の温度範囲に制御した前記炉内に、管軸と平行な方向に移送して熱処理することを特徴とする金属管の製造方法。
【請求項２】
前記金属管が、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．６％、Ｓｉ：０．１〜５％、Ｍｎ：０．１〜１０％、Ｐ：０．０８％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｃｒ：２０〜５５％、Ｎｉ：２０〜７０％およびＮ：０．００１〜０．２５％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有することを特徴とする請求項１に記載の金属管の製造方法。
【請求項３】
前記金属管が、質量％で、さらに、下記（ａ）〜（ｇ）の中から選択された一種以上の元素を含有する化学組成を有することを特徴とする請求項２に記載の金属管の製造方法。
（ａ）Ｃｕ：５％以下、
（ｂ）Ｃｏ：５％以下、
（ｃ）Ｍｏ：３％以下、Ｗ：６％以下およびＴａ：６％以下から選択される一種以上、
（ｄ）Ｔｉ：１％以下およびＮｂ：２％以下から選択される一種以上、
（ｅ）Ｂ：０．１％以下、Ｚｒ：０．１％以下およびＨｆ：０．５％以下から選択される一種以上、
（ｆ）Ｍｇ：０．１％以下、Ｃａ：０．１％以下およびＡｌ：１％以下から選択される一種以上、
（ｇ）Ｙ：０．１５％以下およびＬｎ族：０．１５％以下から選択される一種以上
【請求項４】
前記金属管が、管内面にリブ状の突起を有することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の金属管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理により管内面にスケールを形成する金属管の製造方法に関する。本発明によって得られる金属管は、例えば、炭化水素ガスやＣＯガスを含有する浸炭性ガス雰囲気で使用される管体、より具体的には、石油精製または石油化学プラントなどにおける分解炉管、改質炉管、加熱炉管、熱交換器管等に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
石油精製、石油化学プラントなどにおける分解炉管、改質炉管、加熱炉管、熱交換器管などは、炭化水素ガスまたはＣＯガスを含有する浸炭性ガス雰囲気で使用される。上記の使用環境では金属管の内面は浸炭性雰囲気に曝される。このため、浸炭防止のためＣｒ主体の酸化スケール層を形成するのが好ましい。Ｃｒ主体の酸化スケール層は、緻密度が高く、炭素の鋼中侵入に対する遮蔽特性に富み、しかも、コーキングに対し触媒作用が小さいため、鋼表面へのコーキングを抑制する。その結果、管内流体への熱伝導性を長時間保ち、例えば分解反応管として用いた場合、オレフィンなどの反応生成物の収率が安定する。このため、上記の環境で用いる金属管には、例えば、質量％で、２０〜５５％のＣｒおよび２０〜７０％のＮｉを含有させた、優れた高温強度および耐食性を有する金属管が用いられるようになっている。
【０００３】
即ち、特許文献１には、Ｃｒを２０〜５５質量％含有する母材の表面にＣｒ欠乏層におけるＣｒ濃度が１０％以上、または、さらにその外側にＣｒ含有量が５０％以上のＣｒ主体の酸化スケール層を有する浸炭性ガス雰囲気で使用されるステンレス鋼が開示されている。
【０００４】
Ｃｒ主体の酸化スケール層を形成するための熱処理方法として、例えば、特許文献２には、高温高圧水環境下で使用中のＣｒを１２〜２０質量％とＮｉを４０質量％以下含有するステンレス鋼管からのＮｉ溶出を防止するため、０．０１〜０．５体積％を含む不活性ガス雰囲気下で加熱温度８００〜１１００℃、加熱時間２〜２０分で熱処理してスケール層を形成させる方法が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、オーステナイト系ステンレス鋼をバレル炉内のＣＯ濃度を１５０ｐｐｍ以上に管理して１１００℃以上で熱処理することで鋼表面の異常酸化によるスケールムラを防止する発明が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−４８２８４号公報
【特許文献２】特開平２−４７２４９号公報
【特許文献３】特開平３−１９７６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示すように、２０〜５５質量％というＣｒ含有量が高い金属管であれば、十分な厚さのＣｒ主体の酸化スケール層を形成させることができる。しかしながら、その製造条件によっては、金属管内面、特に、金属管内面の中央部付近において、金属表面が露出したスケールムラが発生する場合がある。
【０００８】
一方、特許文献２および３にも、バレルを用いて熱処理を実施することにより、金属管に酸化スケールを形成させる技術が記載されているが、これらの文献で対象とする金属管は、Ｃｒ含有量が２０質量％未満である。そして、例えば、特許文献３には、スケールムラに関する言及があるが、ここでは「スケールの局所的な異常成長」であることとされている。即ち、局所的に異常に成長したスケールに関する知見が開示されているものの、部分的な金属表面の露出については全く考慮されていない。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、部分的な金属表面の露出が発生することなく、均一に金属管の内表面にＣｒ主体の酸化スケール層を形成することができる金属管の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
バレル炉を使用して２０〜５５質量％のＣｒを含有する金属管に熱処理を実施すると、管内面の中央部付近において発生するスケールムラの原因とその防止につき検討するため、下記の実験を行った。
【００１１】
即ち、質量％で、０．１１％のＣ、１．５１％のＳｉ、０．１８％のＭｎ、０．０１４％のＰ、０．０００７％のＳ、２５．０２％のＣｒ、３７．５５％のＮｉ、１．０５％のＭｏ、０．３９４％のＴｉ、０．００２８％のＢ、０．０２２％のＡｌおよび０．０１１２％のＮを含有し、残部が鉄および不純物からなる化学組成を有し、外径が６９．８５ｍｍ、肉厚が９．５３ｍｍ、長さ１３，８００ｍｍであり、管内周面に１２ヶの管長手方向のリブ状突起（リブ高さ４．５７ｍｍ）を有する金属管を用意し、この金属管を１２３０℃に保ったバレル炉（炉長さ７，０００ｍｍ）に挿入し、この温度で３分間保持した後、水冷する固溶化熱処理を実施した。
【００１２】
なお、炉雰囲気は、ＬＮＧを燃料として、空燃比（空気の質量／燃料の完全燃焼に必要な空気の燃料質量）：１．０５で制御した。
【００１３】
得られた金属管の内面を目視観察したところ、管端部にはスケールムラが発生していなかったが、管中央部にはスケールムラが発生していた。そこで、管端部および管中央部のの内表面をＥＰＭＡによる元素の面分析を行った。なお、ＥＰＭＡによる分析に際して、予め試験片の一部の酸化スケールを削り取り、母材を露出させたものを用いた。その結果を図１および２に示す。
【００１４】
図１は、従来の金属管内面の管端部におけるＥＰＭＡによる分析結果を示す図であり、図２は、従来の金属管内面の管中央部におけるＥＰＭＡによる分析結果を示す図であり、（ａ）はＣｒ量分析図を、（ｂ）はＮｉ量分析図をそれぞれ示している。いずれの図においても、試験片の一部に傷を付け、母材を露出させたものを使用した（左端部分が母材を露出させた部分である。）。
【００１５】
図１に示すように、管端部ではスケールに由来するＣｒが全面で検出されたが、母材由来のＮｉはほとんど検出されなかった。即ち、Ｃｒを主体とする酸化スケール層が均一、且つ十分に形成されていることが分かる。しかし、図２に示すように、管中央部ではＣｒがほぼ全面に検出されたものの、部分的にＣｒが少ない部分があり、そこではＮｉが検出された。即ち、管中央部においても、ある程度Ｃｒ主体の酸化スケール層が形成されるが、一部に母材が露出する部分がある。
【００１６】
即ち、金属管内面の酸化スケール層は、管を熱間加工または冷間加工で所定寸法に加工した後、機械的特性、耐食性等の性能向上のために行われる固溶化熱処理において形成される。その熱処理に用いられる熱処理炉としては、前掲のバレル炉が用いられ、その炉内雰囲気は、バーナから供給されるＬＮＧと空気の混合比で制御される。
【００１７】
ここで、金属管に連続的に熱処理をするための加熱炉としては、バーナ炉を縦列し、その間をカバーで連結したバレル炉が、設備の簡便さと経済性の観点から多用されている。しかし、この熱処理に供される金属管の長さに対し、バレル炉の長さが短い場合がある。
【００１８】
このバレル炉では、金属管はバレル炉内に軸方向と平行な方向に挿入され、熱処理の初期段階では、金属管の先端部分が加熱炉内にあり、後端部分が加熱炉外にあるため、その気圧差により金属管内には、先端から後端に向かって炉内の酸化性ガスが流動し、金属管内面に酸化スケールが形成される。一方、熱処理の最終段階では、逆に、金属管の先端が加熱炉外にあり、後端が加熱炉内にある状態となるため、その気圧差により金属管内には後端から先端に向かって炉内の酸化性ガスが流動することになり、金属管内面に酸化スケールが形成される。しかし、熱処理の中間段階では、金属管の両端が加熱炉外にあるため、炉内の酸化性ガスの流動が不十分となり、酸化スケールの形成が不十分となる。
【００１９】
その結果、金属管の先端および後端においては、その内面に十分な厚さを有し、かつ均一な酸化スケールを形成することができるが、中央部においては、部分的に金属管表面が露出し、不均一な酸化スケールが形成されことがある。
【００２０】
従って、金属管内面の中央部のスケールムラを防止するには、金属管内面の中央部にもスケールの形成に十分な酸化性ガスを供給することが必要になるが、バレル炉で搬送される管の端部から酸化性ガスを供給する方法では、管が異常に高温となり温度制御が困難となるため適用できない。
【００２１】
そこで、本発明者は、鋭意研究を行い、雰囲気ガスの酸素ポテンシャルを調整することにより、高Ｃｒ含有の金属管の内面におけるＣｒを主体とする酸化スケールのムラを防止することを見出し、本発明を完成させた。
【００２２】
本発明は、下記の〔１〕〜〔４〕に示す金属管の製造方法を要旨とする。
【００２３】
〔１〕質量％で、２０〜５５％のＣｒおよび２０〜７０％のＮｉを含有する金属管を、該金属管の長さより短い連続式熱処理炉により前記金属管の表面に酸化スケールを形成する金属管の製造方法であって、前記金属管を、０．０１〜０．２ａｔｍの酸素ポテンシャル環境で、かつ１１５０〜１２５０℃の温度範囲に制御した前記炉内に、管軸と平行な方向に移送して熱処理することを特徴とする金属管の製造方法。
【００２４】
〔２〕前記金属管が、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．６％、Ｓｉ：０．１〜５％、Ｍｎ：０．１〜１０％、Ｐ：０．０８％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｃｒ：２０〜５５％、Ｎｉ：２０〜７０％およびＮ：０．００１〜０．２５％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有する上記〔１）の金属管の製造方法。
【００２５】
〔３〕前記金属管が、質量％で、さらに、下記（ａ）〜（ｇ）の中から選択された一種以上の元素を含有する化学組成を有する上記〔２〕の金属管の製造方法。
（ａ）Ｃｕ：５％以下、
（ｂ）Ｃｏ：５％以下、
（ｃ）Ｍｏ：３％以下、Ｗ：６％以下およびＴａ：６％以下から選択される一種以上、
（ｄ）Ｔｉ：１％以下およびＮｂ：２％以下から選択される一種以上、
（ｅ）Ｂ：０．１％以下、Ｚｒ：０．１％以下およびＨｆ：０．５％以下から選択される一種以上、
（ｆ）Ｍｇ：０．１％以下、Ｃａ：０．１％以下およびＡｌ：１％以下から選択される一種以上、
（ｇ）Ｙ：０．１５％以下およびＬｎ族：０．１５％以下から選択される一種以上
【００２６】
〔４〕前記金属管が、管内面にリブ状の突起を有する上記〔１〕〜〔３〕のいずれかの金属管の製造方法。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、管内面に形成されるスケールのムラが少ない金属管を製造できるため、外観上の見栄えが良い。さらに、スケール層を管全面に形成することができるため、耐浸炭性および耐コーキング性に優れ、しかも、高温強度が高く、耐食性にも優れる金属管を得ることができる。この金属管は、例えば、炭化水素ガスまたはＣＯガスを含有する浸炭性ガス雰囲気で使用される管体、より具体的には、石油精製または石油化学プラントなどにおける分解炉管、改質炉管、加熱炉管、熱交換器管等に用いるのに適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明に係る金属管の製造方法においては、質量％（以下、各元素の含有量についての「％」は全て「質量％」を意味する。）で、２０〜５５％のＣｒおよび２０〜７０％のＮｉを含有する金属管を対象としている。これは、Ｃｒ主体の酸化スケ−ルを安定に形成すること、管製造性、高温での組織安定性等の観点によるものである。詳しくは後述する。
【００２９】
本発明に係る金属管の製造方法においては、上記の金属管を、管軸と平行な方向に移送し、この金属管の長さより短い連続式熱処理炉により前記金属管の表面に酸化スケールを形成することにより行う。これは、前述のように、このような連続式熱処理炉（バレル炉）においては、管内面の中央部においてスケールムラが生じやすく、この問題を解決するのが本発明の主眼とするところだからである。
【００３０】
連続式熱処理炉は、０．０１〜０．２ａｔｍの酸素ポテンシャル環境で、かつ１１５０〜１２５０℃の温度範囲に制御する必要がある。
【００３１】
ここで、酸素ポテンシャルとは、炉内に供給する酸化性ガスを酸素に換算したものを意味し、例えば、市販の熱力学計算ソフトＭＡＬＴ２を用いて算出することができる。そして、酸素ポテンシャルが０．０１ａｔｍに満たない場合、金属管の中央部にスケールムラが発生しやすくなり、一方、酸素ポテンシャルが０．２ａｔｍを超えると、局所的な異常酸化を招く。従って、連続式熱処理炉の雰囲気は、０．０１〜０．２ａｔｍの酸素ポテンシャル環境とした。酸素ポテンシャルの上限は、０．１ａｔｍとするのが好ましい。なお、酸素ポテンシャルは、例えば空燃比を変更することで制御することができる。
【００３２】
また、加熱温度が１１５０℃未満では、スケールが均一に十分形成されない。１２５０℃を超えると融点近傍での加熱となり材料の性能が大きく損なわれる。従って、連続式熱処理炉の加熱温度は、１１５０〜１２５０℃の温度範囲に制御することとした。
【００３３】
次に、本発明の対象である金属管の化学組成について説明する。
【００３４】
上述のように、金属管は、２０〜５５％のＣｒおよび２０〜７０％のＮｉを含有する化学組成であればよいが、特に、Ｃ：０．０１〜０．６％、Ｓｉ：０．１〜５％、Ｍｎ：０．１〜１０％、Ｐ：０．０８％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｃｒ：２０〜５５％、Ｎｉ：２０〜７０％およびＮ：０．００１〜０．２５％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有するのが好ましい。
【００３５】
なお、不純物とは、原料鉱石、スクラップ等から混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
【００３６】
以下、各元素の含有量の範囲および限定理由について説明する。
【００３７】
Ｃ：０．０１〜０．６％
Ｃは、高温強度を確保するのに有効な元素であり、含有させてもよい。しかし、その効果は、その含有量が０．０１％以上の場合に顕著となるが、その含有量が０．６％を超えると、ステンレス鋼の靱性を著しく低下させるおそれがある。従って、Ｃは０．０１〜０．６％含有させるのが好ましい。より好ましい下限は、０．０２％である。また、より好ましい上限は、０．４５％であり、さらに好ましい上限は０．３％である。
【００３８】
Ｓｉ：０．１〜５％
Ｓｉは酸素との親和力が強いため、Ｃｒ主体の酸化スケ−ル層を均一に形成することを助長するのに有効な元素であり、含有させてもよい。これらの作用は、その含有量が０．１％以上の場合に顕著となるが、その含有量が５％を超えると、溶接性が劣化し、組織も不安定になるおそれがある。従って、Ｓｉは０．１〜５％含有させるのが好ましい。より好ましい下限は、０．３％である。また、より好ましい上限は、３％であり、更に好ましい上限は２％である。
【００３９】
Ｍｎ：０．１〜１０％
Ｍｎは、脱酸および加工性改善に有効な元素であるので、含有させてもよい。この効果が顕著となるのは、その含有量が０．１％以上の場合である。Ｍｎは、オーステナイト生成元素であることから、Ｎｉの一部をＭｎで置換することも可能である。しかし、その含有量が１０％を超えると、Ｃｒ主体の酸化スケール層の形成を阻害するおそれがある。従って、Ｍｎは０．１〜１０％含有させるのが好ましい。より好ましい上限は５％であり、更に好ましい上限は２％である。
【００４０】
Ｐ：０．０８％以下、
Ｓ：０．０５％以下
ＰおよびＳは、結晶粒界に偏析し、熱間加工性を劣化させる。そのため、極力低減することが好ましいが、過剰な低減はコスト高を招く。従って、Ｐは０．０８％、Ｓは０．０５％まで許容できる。より好ましい上限は、Ｐは０．０５％以下、Ｓは０．０３％以下である。更に好ましい上限は、Ｐは０．０４％以下、Ｓは０．０１５％以下である。
【００４１】
Ｃｒ：２０〜５５％
Ｃｒは、本発明において重要な元素である。Ｃｒ主体の酸化スケ−ルを安定的に形成するためには２０％以上の含有が必要である。しかしながら、過剰な含有は、管製造性や使用中の高温での組織安定性を低下させるので、上限を５５％とする。従って、Ｃｒは２０〜５５％含有させる。加工性とともに組織安定性の劣化を防止するためには、上限を３５％とすることが好ましい。より好ましい上限は３３％である。また、好ましい下限は、２２％である。
【００４２】
Ｎｉ：２０〜７０％
Ｎｉは、Ｃｒ含有量に応じて安定したオーステナイト組織を得るために必要な元素であり、２０％以上の含有させる必要がある。また、Ｃが鋼中に侵入した場合、侵入速度を低減する働きがあるため含有することが好ましい。しかしながら、過剰な含有は、コスト高と製造難を招く。従って、Ｎｉは２０〜７０％含有させる。好ましい下限は２３％であり、更に好ましい下限は２５％である。また、好ましい上限は６０％であり、更に好ましい上限は５０％である。
【００４３】
Ｎ：０．００１〜０．２５％
Ｎは、高温強度改善に有効な元素であるので、含有させても良い。この効果を得るためには０．００１％以上含させることが好ましい。しかし、過剰な含有は、加工性を大きく阻害するため、０．２５％を上限とするのが好ましい。従って、Ｎは０．００１〜０．２５％含有させるのが好ましい。より好ましい上限は０．２％である。
【００４４】
金属管は、上記の成分に加え、更に、さらに、下記（ａ）〜（ｇ）の中から選択された一種以上の元素を含有するのが好ましい。
【００４５】
（ａ）Ｃｕ：５％以下
Ｃｕは、オーステナイト相を安定にする他、高温強度向上に有効であるので、含有させてもよい。上記の効果を得るためには０．０１％以上含有させるのが好ましい。一方、５％を超えて含有させると、著しく熱間加工性を低下させるおそれがある。従って、Ｃｕを含有させる場合には、その含有量を５％とするのが好ましい。より好ましい上限は３％である。
【００４６】
（ｂ）Ｃｏ：５％以下
Ｃｏはオーステナイト相を安定にして、Ｎｉの一部を置換することができるので、含有させてもよい。上記の効果を得るためには０．０１％以上含有させるのが好ましい。一方、５％を超えて含有させるすると著しく熱間加工性を低下させる。従って、Ｃｏを含有させる場合は５％以下含有させるのが好ましい。好ましい範囲は０．０１〜３％である。
【００４７】
（ｃ）Ｍｏ：３％以下、Ｗ：６％以下およびＴａ：６％以下から選択される一種以上、
Ｍｏ、ＷおよびＴａはいずれも固溶強化元素として高温強度向上に有効であるので、含有させてもよい。その効果を発揮させるためには０．０１％以上含有させることが好ましい。しかし、過剰な含有は、加工性の劣化と組織安定性を阻害するおそれがある。従って、これらの元素の一種以上を含有させる場合には、Ｍｏは３％以下、Ｗは６％以下、Ｔａは６％以下含有させるのが好ましい。いずれの元素も、その含有量の上限は２．５％とするのがより好ましく、更に好ましい上限は２％である。また、これらの元素の一種以上を含有させる場合は、その合計含有量は１０％以下とするのが好ましい。
【００４８】
（ｄ）Ｔｉ：１％以下およびＮｂ：２％以下から選択される一種以上
ＴｉおよびＮｂは、極微量の含有でも高温強度および延性、靱性の改善に大きな効果があるので、含有させてもよい。上記の効果を得るためには０．０１％以上含有させるのが好ましい。またＴｉは１％、Ｎｂは２％を超えると加工性や溶接性が低下するおそれがある。従って、これらの元素の一種以上を含有させる場合には、Ｔｉは１％以下、Ｎｂは２％以下含有させるのが好ましい。ＴｉおよびＮｂを複合して含有させる場合は、合計で２％以下とするのが好ましい。
【００４９】
（ｅ）Ｂ：０．１％以下、Ｚｒ：０．１％以下およびＨｆ：０．５％以下から選択される一種以上
Ｂ、ＺｒおよびＨｆは、いずれも粒界を強化し、熱間加工性および高温強度特性を改善するのに有効な元素であるので、含有させてもよい。その効果を得るには、いずれの元素も０．００１％以上含有させるのが好ましい。しかし、過剰な含有は、溶接性を劣化させるおそれがある。従って、これらの元素の一種以上を含有させる場合には、Ｂは０．１％以下、Ｚｒは０．１％以下およびＨｆは０．５％以下含有させることが好ましい。
【００５０】
（ｆ）Ｍｇ：０．１％以下、Ｃａ：０．１％以下およびＡｌ：１％以下から選択される一種以上
Ｍｇ、ＣａおよびＡｌは、いずれも熱間加工性を改善するのに有効な元素であるので、含有させてもよい。上記の効果を得るためには、ＭｇおよびＣａでは、０．０００５％以上、Ａｌでは０．０１％以上含有させるのが好ましい。しかし、いずれの元素も過剰な含有は、溶接性を劣化させるおそれがある。従って、これらの元素の一種以上を含有させる場合には、Ｍｇは０．１％以下、Ｃａは０．１％以下およびＡｌは１％以下含有させるのが好ましい。ＭｇおよびＣａの含有量のより好ましい下限は、０．０００８％であり、好ましい上限は０．０５％である。また、Ａｌの含有量の好ましい上限は０．６％である。
【００５１】
（ｇ）Ｙ：０．１５％以下およびＬｎ族：０．１５％以下から選択される一種以上
Ｙ、Ｌｎ族は、耐酸化性の向上に有効な元素であるので、含有させてもよい。上記の効果を得るためには、いずれの元素においても０．０００５％以上含有させるのが好ましい。一方、過剰に含有させても、加工性を低下させるおそれがある。従って、これらの元素の一種以上を含有させる場合には、Ｙは０．１５％以下、Ｌｎ族は０．１５％以下含有させるのが好ましい。Ｌｎ族の中でも、特にＬａ、ＣｅおよびＮｄから選択される一種以上を用いることが好ましい。なお、Ｌｎ族とは、元素番号５７のＬａから、同７１のＬｕまでを指す。
【００５２】
前述の熱処理に供される金属管の形状には特に制約はないが、管内面にリブ状の突起を有するものが好ましい。これは、石油精製、石油化学プラントなどにおける反応炉内に配管された分解炉管もしくは改質炉管、加熱炉管、または、熱交換器管は、管の内部に炭化水素類を水蒸気とともに供給し、管外面から熱を加えることにより、管の内部で炭化水素類を熱分解反応させて、オレフィン系炭化水素類（エチレン、プロピレン等）を得るものであり、上記の熱分解反応において、炭化水素類を未反応のまま反応炉外に排出させないためには、管外面から加えられる熱を効率よく管内面に伝達させることが必要となる。すなわち、管には優れた「熱交換特性」が必要とされる。従って、熱交換特性を向上させる手段として管の内表面積を大きくするため、管の内周面にリブ状の突起を形成させたリブ付き管（またはひれ付き管）を使用するのが好ましい。
【実施例１】
【００５３】
０．１１％のＣ、１．５１％のＳｉ、０．１８％のＭｎ、０．０１４％のＰ、０．０００７％のＳ、２５．０２％のＣｒ、３７．５５％のＮｉ、１．０５％のＭｏ、０．３９４％のＴｉ、０．００２８％のＢ、０．０２２％のＡｌおよび０．０１１２％のＮを含有し、残部が鉄および不純物からなる化学組成を有し、外径が６９．８５ｍｍ、肉厚が９．５３ｍｍ、長さ１３，８００ｍｍであり、管内周面に１２ヶの管長手方向のリブ状突起（リブ高さ４．５７ｍｍ）を有する金属管を用意し、この金属管を１２３０℃に保ったバレル炉（炉長さ７，０００ｍｍ）に挿入し、この温度で３分間保持した後、水冷する固溶化熱処理を実施した。熱処理後に、管端部と中央部を切り出し、内表面のスケールムラの有無を目視で確認した。炉内雰囲気の条件を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2010138473.tif 000002
なお、炉内の雰囲気は、ガスクロマトグラフィーによる炉内ガスの分析を行った。また、ガスクロマトグラフィーではＨ2Ｏの分析ができないため、完全燃焼と仮定したＨ2Ｏ濃度で補正した。
【００５５】
表１に示すように、酸素ポテンシャルＰO2が１０-2ａｔｍ（即ち、０．０１ａｔｍ）未満であった比較例１および２では、管中央部においてスケールムラが発生したが、酸素ポテンシャルが１０-2ａｔｍ（即ち、０．０１ａｔｍ）以上であった本発明例１では、管端部、管中央部共に、均一な酸化スケール層を形成することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明によれば、管内面に形成されるスケールのムラが少ない金属管を製造できるため、外観上の見栄えが良い。さらに、スケール層を管全面に形成することができるため、耐浸炭性および耐コーキング性に優れ、しかも、高温強度が高く、耐食性にも優れる金属管を得ることができる。この金属管は、例えば、炭化水素ガスやＣＯガスを含有する浸炭性ガス雰囲気で使用される管体、より具体的には、石油精製または石油化学プラントなどにおける分解炉管、改質炉管、加熱炉管、熱交換器管等に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来の金属管内面の管端部におけるＥＰＭＡによる分析結果を示す図          （ａ）    Ｃｒ量分析図                                                      （ｂ）    Ｎｉ量分析図
【図２】従来の金属管内面の管中央部におけるＥＰＭＡによる分析結果を示す図        （ａ）    Ｃｒ量分析図                                                      （ｂ）    Ｎｉ量分析図
【図１】
2010138473.tif 000003
【図２】
2010138473.tif 000004