(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が耐腐食性及び／又は耐浸食性のある合金から形成されたシームレス溶接管の製造方法であって、
欠陥がないように超音波検査された、耐腐食性及び／又は耐浸食性のある合金からなるプレートを製造するステップと、
前記プレートを高速ロール曲げ機に供給することにより、肉厚、長さ及び長手方向の継目部を有する中空材を形成するステップと、
タングステンイナートガス溶接又はプラズマ溶接により、長手方向の継目部に沿って行う前記中空材の溶接であって、化学的性質が母材金属のものと類似する溶加材を用いて、或いは溶加材を用いずに、前記中空材の肉厚に渡り完全な溶け込みをする当該溶接を行うステップと、
仕様から外れる欠陥がないように、複数の探針を用いて前記中空材の溶接継目をその全長に渡って超音波検査するステップと、
前記中空材の溶接継目をその全長に渡って圧延、平滑化又は鍛造するステップと、
溶接領域を非溶接領域に対して同質及び均質とし、肉厚に渡り均一な構造とするために、溶接熱影響部全体をアニールするステップと、
前記アニールするステップで蓄積した酸化膜を除去するために、前記溶接された中空材を酸洗い又はブラストするステップと、
降伏強さおよび引張強さの低い前記溶接された中空材の断面積が、加工前の断面積に対して最大５５％の減少量だけ減少するように前記溶接された中空材の肉厚、並びに外径及び内径を縮小すべく、前記溶接された中空材を冷間ピルガー工法で冷間加工し、それによって、降伏強さ及び引張強さが高い管を生産するステップと、
仕様から外れる欠陥がないように、複数の探針を用いて前記冷間加工した管全体を超音波検査するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記製造された管の最大外径が、前記冷間加工能力以外の制限を受けないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プレートが、ステンレス鋼、すなわち、オーステナイト鋼，オーステナイト系の高合金，マルテンサイト鋼，析出硬化鋼，混粒鋼及びフェライト鋼、析出硬化し固溶体であるニッケル合金、すなわちニッケル銅合金、及び、コバルトベースのチタン及びジルコニウム合金からなる群から選択された合金から形成されたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プレートが、ニッケル合金、クロム合金及びチタン合金、或いはそれらの組み合わせからなる群から選択された１つの合金から形成されたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記溶接された中空材が、当該中空材の肉厚に合わせた設定温度及び設定時間で、全体をアニールされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記冷間加工した管の長さが、前記溶接された段階の中空材の長さより長いことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
腐食または浸食を抑制する特性を備え、長さが２０フィート（６．０９６メートル）以上である掘管であって、当該管は耐腐食又は耐浸食性のある合金から形成された側壁を有する管本体部を含み、当該側壁は、重量で少なくとも２２％のクロム及び少なくとも５％のニッケル又はチタンを有し、かつ、内径及び外径の表面を画定し、当該外径の最大値は、管を完成させる冷間加工能力以外の制限を受けず、
当該管は、請求項１に記載の方法によって製造されることを特徴とする当該掘管。
【請求項８】
前記冷間加工した管の長さが、前記溶接された段階の中空材の長さより長いことを特徴とする請求項７に記載の掘管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐腐食性又は耐侵食性のある耐食合金（Corrosion Resistant Alloy：ＣＲＡ）の掘管及びラインパイプ（両者とも以降は「管（ＰＩＰＥ）」と呼ぶ）の製造方法に関し、詳しくは、冷間加工された、高強度のシームレス溶接耐食管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
管としては、掘削、仕上、生産、廃棄物処理、石油やガス内の液体・気体・スラリーの輸送、石油化学、採掘、発電産業に使用される、ドリルパイプ、チューブ、ケーシング、ラインパイプ、メカニカルパイプがある。腐食性及び浸食性用途では、生成物の流量を増加させることが望まれる。流量を増加させるためには、管の内径を大きくする必要がある。耐腐食性及び／又は耐侵食性のある耐食管の寸法を大きくすることは、現在のシームレス技術によりこのような管を製造する能力によって抑制されている。近年では、高強度を有し、高圧力、腐食性及び浸食性の用途下で不具合に対するより高い抵抗を有する管の開発が行われた。一方、管の寸法を大きくすること、又は寸法の大きな管の製造能力の向上はなされなかった。輸送される生成物が管の内径を侵食していく研削材を含んでいる浸食性の条件、及び／又は、硫化水素、二酸化炭素、炭化水素と結合した塩化物、及び／又はｐＨ値の低い酸を含む腐食性の条件で使用するのに適したチューブに対する需要により、耐腐食性及び／又は耐侵食性のある耐食管ワークが必要とされる。これらの条件にさらされる管は比較的短期間で、前述した硫化物及び塩化物の応力亀裂、孔食、浸食性の磨耗、一般的な壁部損傷を起こすであろう。これを防ぐ耐性は、スチールの化学的性質、合金化元素の性質及び量、スチールの微細構造、スチールの機械加工、及び熱処理の性質などの多くの要素に影響される。
【０００３】
腐食については、管内の腐食を防ぐのに用いられる一般的な方法として、内面を防食物質からなる薄層で被覆する方法、管の肉厚を厚くする方法、カーボンパイプの内面を耐腐食性及び／又は耐浸食性のある耐食合金（ＣＲＡ）で被覆加工する方法、又は、耐腐食性又は耐浸食性の均質の耐食管を利用する方法がある。コーティングの主目的は、腐食性物質と母材金属との間に物的な障壁を設けることによって、管の使用年数を延ばすことにある。一般的なコーティング物質としては、塗装、フェノール、エポキシ、ウレタン、及びナイロンがある。
【０００４】
浸食については、管内の侵食に対処するのに一般的に用いられる方法として、管の内面を加熱硬化する方法、管の肉厚を厚くする方法、カーボンパイプの内面を耐腐食性及び／又は耐浸食性のある耐食合金で被覆加工する方法、耐腐食・耐浸食性のある同一物質からなる耐食管を利用する方法が用いられる。
【０００５】
腐食及び浸食を遅らせる他の方法は、管の耐腐食及び／又は耐浸食性のある合金の合金化元素の重量を増加させることである。一例は、ニッケル合金と結合したクロム合金である。このような合金においては、クロム及びニッケルは反応性元素であるが、主要な合金化元素である。これらは、表面を被膜して不動態化し、様々な環境下において種々のタイプの腐食及び浸食に対する優れた耐性を示す。
【０００６】
腐食に対して好ましい合金は、重量で少なくとも２２％のクロムと、重量で少なくとも５％のニッケル含有量を有している。また、侵食に対して好ましい合金は、重量で少なくとも２０％のクロムと、重量で少なくとも５８％のニッケル含有量と、重量で少なくとも８％のモリブデンを有している。耐食管の好適な例としては、合金成分が重量で２２％のクロムと５％のニッケルのものがある（２２０５という名で定義されている）。また、耐腐食及び／又は耐浸食性のある耐食管の好適な例としては、合金成分が重量で２０％のクロムと、５８％のニッケルと、少なくとも８％のモリブデンのものがある（合金６２５という名で定義されている）。アメリカ合衆国テキサス州のコンロー（Conroe）にあるジョン・ガンディ社（John Gandy Corporation）が両方とも販売している。
【０００７】
上述した問題と他の同様の腐食・侵食に関する問題に対しては、少なくともその一部が耐食合金で形成された管を提供することが望ましい。しかしながら、そのような耐食合金を導入すると、大きなサイズの管を製造するためのさらなる課題が生じる。管産業に使用される従来の管の製造方法としては、２つの周知な商業的方法があり、これらは「シームレス」管又は「溶接」管を製造する。
【０００８】
一般的な従来のシームレス工法では、シームレス管は、例えば、直径１０インチ、長さ６〜８フィートに質量制限されたスチール製中実ビレットから製造される。完成管の外径、内径及び長さの組み合わせは、ビレットの質量により決定される。中実ビレットを１０００℃以上に加熱した後、マンネスマン穿孔法などにより孔を開ける。つまり、中実ビレットの中心を通って長手方向の孔を生成する穴あけ材を押圧して、非常に厚肉のシームレス中空材を形成する。その後、押出し、或いは別の熱間若しくは冷間サイジング方法によって、規定のサイズのシームレス管が得られるまで、このシームレス管の肉厚及び直径を次第に縮小していく。大口径と併せて、希望する長くて厚い耐食管を製造するのに十分な質量の耐食合金ビレットを生産できるミルはほとんどない。
【０００９】
一方、溶接管は平板から作られる。平板は管状に成形され、その長さ方向に沿って溶接される。これは溶接管を作る簡単な方法である。しかしながら、溶接部の構造上及び外見上の欠陥を回避するにはさらに注意が必要である。このような問題はシームレス管には生じ得ないので、シームレス製造工法による管には多くの条件において利点がある。しかしながら、このようなシームレス管を生産する既知の工法に伴う困難性により、また、シームレス管の製造、特に、特定サイズのシームレス管の製造に伴うコスト、及び、連続するシームレス管に関する均一性の欠如のために、業界は炭素合金の溶接管を使用する流れへと推移してきた。耐腐食及び／又は耐浸食性のある溶接耐食管は、激しい腐食又は侵食のある掘孔への適用については、規格に適合せず、許容されず、使用されることはなかった。
【００１０】
溶接したままの状態で使用される溶接耐食管の先行技術では、溶接部の鍛造又は冷間加工をせずに、母材金属のものと同等若しくは同等以上の溶接部の降伏強さ、引張強さ、及び耐腐食及び／又は耐侵食性が要求された。元来、溶接したままの状態で使用される耐食管の溶接部は、異なる高合金であって、母材金属より高い降伏強さ、より強い引張強さ、及び、より高い耐腐食性及び／又は耐浸食性を備えた耐食合金からなる溶加材を利用する。この方法によって溶接された耐食管は、元来、１本の管の一端を他の管の端部に周円に渡って溶接することにより連結される。この方法は周溶接と呼ばれる。管の周溶接は、管のインストールに先立って溶接が許容される用途では、溶接したままの状態とされる。溶接したままの耐食管は、母材と溶接材との異なる合金間における強度の違い、非均一の耐腐食性及び／又は耐浸食性、及び潜在的な電解腐食に加えて、母材と溶接材双方の強度が低いために、掘孔の用途には適用できない。さらに、もともと掘孔装置には、時間を節約し、かつ高価な掘削装置のコストを低減するために、迅速に連結できる特殊なネジ接続部を備え、シームレス管をビレットから製造する方法によって製造されたシームレス耐食管を利用した。溶接したままの耐食管の周溶接及び焼き戻しにはかなりの時間を要し、掘削装置で管挿入時に行うのは経済的に実現不可能である。
【００１１】
もともと、耐食管の掘孔への適用には、ビレット穿孔法によって製造された冷間加工耐食管に制限されてきた。出願人の知る限りでは、冷間加工された溶接耐食管は、掘孔用途には使用されていない。
【００１２】
従来のシームレス耐食管の先行技術は、ビレットに穴を開けシームレス管を製造する方法により製造され、ピルガー工法又はマンドレル工法により冷間加工される。降伏強さ及び引張強さが低いビレット高合金である耐食合金の冷間加工は、ビレットを延長し、高合金耐食掘管の用途に必要な降伏強さ及び引張強さを増加させる。冷間加工の後、管が高い臨界温度にさらされると、冷間加工工程によって形成された強度は必ず低下する。
【００１３】
耐食管を溶接する場合には、内部圧力の高い用途、或いは腐食及び／又は浸食性のある物質が存在する用途へ適用するには、元来、母材と同様の性質をした溶加材は、溶接したままの状態で使用するのでは基準を満たしていなかった。母材と同様の性質をした溶加材の溶接部を備えた耐食管は、溶接部が母材より低い降伏強さ及び引張強さとなり、上記分野の用途では基準を満たさない。しかしながら、このような溶接部と母材を冷間加工することは、溶接金属と母材金属の双方に、より近似する又は同程度の降伏強さ及び引張強さ生み、これは掘孔用途の基準を満たした。この現象は、溶接材及び母材を均質なグラニュラー構造とするために全体をアニールする結果であり、冷間加工によりグラニュラー構造は同様の高い降伏強さ及び引張強さを備えた同様のサイズに圧縮される。
【００１４】
地表面下の用途に使用する溶接したままの高合金管には、元来、溶接部の冷間加工又は鍛造は必要ではなかった。しかしながら、掘孔用途用の高合金耐食管は、高い圧力を受け、管の重量からくる高い引張り荷重を支持するのに必要な、より高い降伏強さ及び引張強さを得るために、冷間加工され、或いは鍛造された。溶接部の冷間加工或いは鍛造の欠如を保証するために、強度及び腐食性、及び／又は母材金属のものと同等若しくは同等以上の溶接に対する抵抗性を追加するために、母材金属のものよりも増強された耐腐食性及び／又は耐侵食性を備え、より高い降伏強さ及び引張強さを備えた高貴な溶加材が、溶接工程において利用される。冷間加工しない場合、掘孔液内に沈められると、溶接部と管本体の双方の降伏強さが掘孔の仕様に適応せず、溶接部の母材合金より高貴な合金が電解腐食の状況に役立つので、この補償は掘孔用途での管の使用には役立たない。さらに、冷間加工後の溶接部のより高い貴の合金は、母材金属より実質的に降伏強さ及び引張強さが高く、高強度で、脆性が高いために、使用できない。
【００１５】
中空材を冷間加工して、完成した管における引張り強さ、降伏強さ、破裂及びへこみに対し要求される機械的な強さを十分に満たす強さを得る方法として、現在、２つの方法がある。第１の方法は、より大きな中空材がより小さなダイを通って引張られ、或いは引伸ばされる、常温における引抜き工法による。これは、外径を縮小し、固定されたマンドレルで同時に内径を縮小し、次に、要求される機械的な強さを得るために同じ工程を繰り返す。第２の方法は、実質的に外径を縮小し、必要な機械的強度を得るためにマンドレルで内径を同時に縮小する一組のダイによって、中空材を高圧力下で機械的に鍛造するピルガー工法による。
【００１６】
本発明は、従来のシームレス管製造方法と同等若しくはこれより優れた品質、柔軟性及び経済性を示す中空材を製造する手段として、シームレスの利点を備え、溶接の経済性を組み合わせた方法を提供する。そして、中空材は要求される機械的強度を備えたシームレス溶接管へと冷間加工される。冷間加工は、降伏強さ及び引張強さを中空材のものより実質的に高いレベルに増大する一方で、中空材の外周をより小さくすることにより、完成品へと冷間鍛造する方法である。管に一様の強度を得るために、中空材は、溶接された中空材の全周の肉厚に渡る合金化元素の化学的性質に制限される。中空材は、溶加材なしで、或いは母材金属のものと同様の化学的性質をした溶加材を用いて、溶接されなければならない。母材金属より高貴な化学的性質を備えた溶加材が使用される場合、許容しがたいほど高強度で脆性が高く、母材よりも溶接部において高い降伏強さ及び引張強さの金属となるであろう。
【００１７】
溶接された中空材は、耐腐食又は耐浸食性のある厚い耐食合金プレートから作られており、その長さ方向に沿って溶接された中空材へと形成される。これは中空材を作る簡単な方法であるが、溶接部及び隣接した熱影響部が、構造上しっかりしており、本体表面に外観的に形成され、中空材の溶接されていない部分と均質であることを確保するために、かなりの工程を経なければならない。
【００１８】
本発明の目的の１つは、高度の耐腐食及び／又は耐浸食性のあるシームレス耐食管の最大外径を拡張する代わりとして、高度の耐腐食又は耐侵食性のあるシームレス溶接耐食管の最大外径を拡張することである。
【００１９】
本発明の他の目的は、現在のビレットに穴を開ける方法によって生産された、耐腐食及び／又は耐浸食性のあるシームレス耐食中空材の品質及び性能と同等若しくは同等以上の、耐腐食及び／又は耐浸食性のある溶接耐食中空材を製造する方法を開発することである。
【００２０】
本発明の他の目的は、ビレットに穴を開ける方法によって製造された耐腐食及び／又は耐浸食性のあるシームレス溶接耐食中空材の商業的コストを削減する、耐腐食及び／又は耐浸食性のある溶接耐食中空材を製造する方法を開発することである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、優れた耐腐食及び／又は耐浸食性と共に、高い降伏強さ及び引張強さを有する、耐腐食及び／又は耐侵食性のあるシームレス溶接耐食管を製造する過程で利用される、耐腐食及び／又は耐浸食性のある溶接耐食中空材を製造する方法に関する。より詳しくは、本発明は、高強度、じん性及び優れた耐腐食及び／又は耐浸食性、特に、硫化物の応力亀裂抵抗性を有する、耐腐食及び／又は耐侵食性のあるシームレス耐食管を製造する方法に関し、これは、特定の化学成分をした原料（耐食合金プレート）、及び管の特定の熱処理及び機械的処理の組み合わせに特徴がある。
【００２２】
シームレス溶接する本方法は、従来の穿孔してシームレス耐食中空材を製造する方法を用いるのではなく、耐腐食及び／又は耐浸食性のある溶接耐食中空材を、最大外径の耐腐食及び／又は耐侵食性のあるシームレス溶接耐食管にする冷間加工を含んでいる。本発明の方法は、商業的に不経済的な従来の遅い圧力穿孔機（break press）を使用するのではなく、商業的に経済的な高速ロール曲げ機を利用する。このミルは、耐腐食及び／又は耐浸食性のある耐食合金プレートを溶接中空材に形成する。この工程は、耐腐食及び／又は耐浸食性のあるシームレス溶接耐食管に必要とされる引張強さ、降伏強さ及び寸法公差を生み出す冷間加工にしたがって、溶接中空材の寸法を拡大することを一部に含んでいる。
【００２３】
本発明の好的な方法では、耐腐食及び／又は耐浸食性のある耐食合金プレートは、目的用途の特性による仕様にしたがって製造される。その後、中空材は、従来の圧力穿孔機を使用するのではなく、高速ロール曲げ機にプレートを供給することにより、肉厚、長さ及び長手方向の継目部を持って形成される。その後、中空材の長手方向の継目部は、ガス・タングステン・アーク溶接により溶接される。これは、ＴＩＣと呼ばれ、イナートガス溶接或いはプラズマ溶接工程を用い、母材金属のものと類似する溶加材を用いて、或いは溶加材を用いずに、肉厚に渡り完全な溶け込みをなす。その後、溶接部に欠陥が存在するかどうか確認するために、溶接継目は、複数の探針で超音波検査（ＵＴ）される。１個所の又は複数の欠陥が発見された場合には、欠陥は修復され、或いは除去される。検査された溶接部は圧盤でプレスされ、或いは鍛造され、次に、溶接された中空材の本体は、溶接部を母材プレートと均質とするため熱処理される。次に、中空材は外径面と内径面から酸化物の堆積分をすべて除去するためにブラストされ、或いは酸洗いされる。溶接された中空材は、サイズ及び肉厚において縮小される準備が完了し、冷間加工によって高強度の耐腐食及び／又は耐浸食性のあるシームレス溶接耐食管へと完成される。
【００２４】
本発明の方法は、以下のようにいくつかの異なった有利な点を有する。
１）プレートの厚さが均一であることは、溶接中空材をより一様な肉厚となる。したがって、耐腐食及び／又は耐浸食性のあるシームレス溶接耐食管は、従来のシームレス耐食管と比較して非常に一様の肉厚を有している。
２）溶接された中空材の一定の扁率は、ロール曲げ機によって形成され、耐腐食及び／又は耐浸食性のあるシームレス溶接耐食管を、従来のシームレス耐食管と比較して非常に一定の扁率とする。
３）圧力穿孔機上の中空材の長さは圧力穿孔機の長さに制限される。圧力穿孔と異なり、ロール曲げ機で形成された溶接中空材の長さは制限されることはない。質量の増加は、完成したシームレス溶接管により大きな外径及びより長い長さを提供する結果となる。
４）高い腐食性を有する油及びガスの埋蔵物を生産する耐腐食性及び／又は耐侵食性のある耐食管の必要条件を満たすために必要な、高強度の耐腐食性及び／又は耐侵食性のある耐食管の製造に必要な品質の中空材を生む経済的方法を提供する。
５）最小の設備費用で、高強度の耐腐食性及び／又は耐浸食性のある耐食管を製造する機会を既存のパイプミルに追加的に提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明を実施する上での特に好ましい方法の概略を示している。この方法の最初のステップ１１では、本発明に係る管を形成するための出発原料として、耐腐食及び／又は耐浸食性のある耐食合金が提供される。選択された耐腐食及び／又は耐浸食性のある耐食合金材の性質は、腐食性及び／又は侵食性のある要素の存在、温度及び圧力などを含み、直面する特定の環境によるであろう。管を設計するコンピュータ・プログラムは、アメリカ合衆国・テキサス州コンローのジョン・ガンディ社（John Gandy Corporation）から入手可能であり、予期される環境に配慮する最適のパイプストリングをオペレーターが設計することを可能にする。そのようなパイプストリングは、耐腐食及び／又は耐浸食性のある耐食合金材の長さを含む。耐腐食及び／又は耐浸食性のある耐食合金タイプ材料の代表的実施形態は、次のものを含んでいる。（１）ステンレス鋼、すなわち、従来のオーステナイト鋼、オーステナイト系の高合金、マルテンサイト鋼、析出硬化鋼、混粒鋼及びフェライト鋼、（２）析出硬化し固溶体であるニッケル合金、すなわち、ニッケル銅合金、（３）コバルトベースのチタン及びジルコニウム合金、である。耐腐食及び／又は耐浸食性のある耐食合金材の一般的な分類のこの記載は、現実に無数の材料選択の余地があり、想定する用途により、単に本発明を実施する際の使用に好適な材料を例示することを企図する。
【００２６】
記載した本発明の好適実施形態では、完成したプレートは、ウェストバージニア州ハンティントンのスペシャル・メタルズ社（Special Metals Corporation）から市販され入手可能であり、高ニッケル合金が出発原料であった。完成プレートは、重量で最低２２％クロムと、重量で最低４２％のニッケルを有する高ニッケル合金であり、溶解炉中で連続鋳造を形成すること、及びスラブを形成する主ミルを通して鋳物を送ることにより製造された。スラブは、セーレム（Salem）または台車式加熱炉（Car Bottom Furnace）そして次に平滑化ミル（flattening mill）に供給された。平滑化ミルは、特定の平滑度に研磨される平面プレートを生産し、続けて、最終仕上げ段階として、酸洗い工程又はショットブラストのいずれかが行われる。完成したプレートは、切断され、最終の検査室検査の前に最小肉厚用のステップ１２において超音波で検査される。
【００２７】
完成したプレートは次に、ステップ１１から高速ロール曲げステップ１５へ送ることにより、ステップ１５において円形の中空材へと形成される。処理能力における重要な利得は、中空材を形成する従来の遅い圧力穿孔機の代わりに高速ロール曲げ機を利用することにより、このステップにおいて達成される。例えば、標準的圧力穿孔機の一般的な生産高は毎時約２０フィートである。出願人の高速ロール曲げ機は、４〜５分につき最大で１００フィートの生産速度を達成可能である。図２は、鋼板２１に作用する長手方向のローラーセット１７と側方ローラー１９を備えた一般的な市販の高速ロール曲げ機を示す。図３の簡易化した方法に示すように、ステップ１５において生産された中空材は肉厚「ｔ」、長さ「ｌ」、及び高速ロール曲げ機に完成したプレートを供給することにより形成される長手方向の継目部２３を有している。
【００２８】
次のステップでは、ステップ１５において生産された中空材は、特別のタングステンイナートガス（ＴＩＧ）溶接工程によって継目部２３に沿って溶接される。ＴＩＧ溶接工程は、ジョージア州キャロルトンのトレント・チューブ機関にあるトレント・チューブ社（Trent Tube Corporation）によって行なわれた。トレント・チューブは、溶接されたステンレス鋼及び高合金管製品の主導メーカーである。誘導溶接は耐腐食及び／又は耐侵食性のある耐食合金の溶接には使用できず、また中空材の継目部２３の結合には使用されない。そのような技術は炭素鋼や低合金鋼に利用できることが分かっているが、高クロム／ニッケル合金は、接続される端部に難溶性の酸化物を形成し、相反する融合或いは拡散を防ぐ含有物の層となる。２つの異なる溶接工程は、母材のものと類似する若しくは同等の溶加材を用いて、或いは溶加材を用いずに、肉厚１００％に渡る溶け込みを達成する本目的に合致することが分かった。この方法は、外側において、及び内側において、１本のトーチまたは複数のトーチを使用して、ＴＩＧと呼ばれるガス・タングステン・アーク溶接を用いる。また、化粧用にＴＩＧのワンパス或いは複数パスを続けてもよい。タングステン電極は、母材のものと類似した若しくは同等の溶加材を用いて、或いは溶加材を用いずに、高エネルギ・アークを生成するために使用される。第２の方法は、母材金属のものと類似する若しくは同等の溶加材を用いる、或いは溶加材を用いないキーホール技術を用いて、一本の高エネルギ・プラズマ溶接用トーチを使用する。また母材金属のものと類似する溶加材を用いて、或いは溶加材を用いずに化粧用のワンパス若しくは複数パスを続けてもよい。
【００２９】
本発明の特に好ましい方法では、中空材は、最初に仮付け溶接をされ、次に、母材金属の化学的性質と類似する又は同等の化学的性質をした溶加材を用いて、或いは溶加材を用いずに、その全長に渡り長手方向の継目部をＴＩＧ溶接される。ステップ２６において、長手方向の継目は、複数の探針を用いて溶接欠陥を超音波検査される。その後、ステップ２７において、溶接部はロール鍛造によって冷間加工される。その後、ステップ２８において、溶接された中空材は、およそ華氏１７７５度で１時間全体をアニールされ、続いて、空気冷却される。アニーリングステップにおいては斜めのロールの連続加熱炉が使用される。その後、ステップ２９において、中空材は酸洗いにより表面処理されてもよく、完成した中空材となる。溶接ステップ２５及び熱処理及び化学処理のステップ２８、２９は、図１の概略図に示されている。
【００３０】
次のステップ３０では、完成した中空材は冷間加工され、冷間加工した管を生産する（図１の３２）。冷間加工は、オハイオ州カントン（Canton）のチムケン社（Timken Company）によってピルガー工法を用いて行わる。同社は高度な工学ベアリング、合金及び特殊鋼及び構成材の国際的主要メーカーである。世界で最も大きな４台のピルガー機械のうちの１つによって、チムケンは冷間ピルガー加工管における世界の主導企業となった。
【００３１】
冷間ピルガー加工する工程について簡単に説明すると、中空材は、固定されたテーパーマンドレル上で、中空材を段階的に鍛造し引き延ばすことにより回転され縮小化される。２つのロール又はダイは、それぞれ、上と下から中空材を囲む円周に沿って走るテーパーとなった半円形の溝を備え、そして固定されたテーパーマンドレルが完成した管の中心に保持されながら、中空材を後ろに揺り動かし（パス長さだけ）前方へ送る。ストローク又はパスの初めでは、２つの対向するロールの溝の間に形成される円形断面は、中空材の直径に、及びマンドレルの最も厚い断面に相当する。
【００３２】
ダイが中空材の前方に移動するパスの終わり位置では、円形断面は完成管の外径に相当し、内部のマンドレルの直径は、完成管の内径に相当するまでその面積を縮小し、より長く、より小さな外径及び内径をした完成管となる。ステップ３２において、ピルガー工法により、横断面積が加工前の断面積に対して最大５５％の縮小量だけ縮小され、耐食性が増強されて優れた表面仕上げとなり、製品を正確に機械加工する能力を備えた上等な管を生産する。これまでのところ、下記オーダーの許容範囲は達成されている。
最大外径許容誤差＋−０．０２５インチ
最大内径許容誤差＋−０．０３０インチ
【００３３】
本発明はいくつかの利点を有する。本方法は、最大外形のクロム／ニッケル管を製造し、ビレットを穿孔してシームレス管を製造する方法に経済的観点からとって代わる。
【００３４】
５０フィート若しくはそれ以上の長さのものを生産可能である。一定の肉厚のプレートを用いるピルガー工法は、一定の肉厚、一定の扁率、さらに一定の外径をした完成管を提供する。ピルガー工法は、ほとんどのクロム／ニッケル合金及びチタン合金に対応し、降伏強さ及び許容誤差は、合金産業の基準である降伏強さ及び許容誤差に等しく、若しくはこれに勝る。本発明の溶接されたシームレス製品は、ビレットを穿孔してシームレス管を製造する方法によって生産されたシームレス管の品質及び性能と等しく、若しくはこれに勝る。工程の１ステップにおいて利用された高速ロール曲げ機には、その処理能力において、溶接管業界において使用される従来の遅い圧力穿孔機に勝る特有の効果及び経済的利益がある。溶接工程は、母材金属の合金化元素に類似する化学的性質をした溶加材を用いて、或いは溶加材を用いずに、最大２．００インチの肉厚で融合溶接を可能とする。最適な機械的特性、耐腐食及び耐浸食特性を得るために、アニールに先立って冷間溶接が行われる。斜めのロールを備えた連続加熱炉は、壁のアニーリング温度によって均一性を確保することが望まれる。
【００３５】
ここでは本発明の１実施形態について示しているが、本発明がこれに制限されるものではなく、本発明の思想から外れない限り様々な変更及び修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の方法による工程を示すフローチャートである。
【図２】本発明の方法による工程の１ステップにおいて使用される高速ロール曲げ機に供給される、耐腐食及び／又は耐浸食性のある耐食合金プレートの一部を示す斜視図である。
【図３】本発明の方法による工程の１ステップにおいてＴＩＧ溶接又はプラズマ溶接により長手方向の溶接ラインに沿って溶接される、耐腐食及び／又は耐浸食性のある耐食中空材の略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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