(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓚酸塩被膜潤滑を施した冷間引抜加工による高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管の製造方法であって、引抜加工後に６００℃〜Ａｃl 変態点の温度で５分以上加熱した後、最終熱処理の前に脱脂酸洗して前記潤滑剤を除去することを特徴とする高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管の製造方法。
【請求項２】
材料がＣ：０．０７〜０．２５質量％、Ｃｒ：８．０〜１３．０質量％を含むフェライト系耐熱鋼であることを特徴とする請求項１記載の高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管の製造方法。
【請求項３】
肉厚Ｔと外径Ｄの比（Ｔ／Ｄ）が１５％以上の素管を用い、１５％以上の加工度で冷間引抜することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電等のボイラ熱交換器用鋼管には、例えばＪＩＳ  Ｇ  ３４６２に規定されるＳＴＢＡ２６やＡＳＴＭ  Ａ２１３に規定されるＴ９１等に代表される９％Ｃｒ系や、ＤＩＮ  １７１７５に規定されるＸ２０ＣｒＭｏＶ１２１に代表される１２％Ｃｒ系の高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管が用いられる。
【０００３】
上記の高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管は種々の方法によって製造されるが、多くの場合、高い寸法精度を得るために冷間引抜加工を施して所定の寸法に仕上げた後、内外面を洗浄した上で所定の性能を付与すべく、例えば焼ならし−焼戻し等の適宜な熱処理を施している。
【０００４】
ところで、鋼管の冷間引抜加工において、炭素鋼やＣｒ含有量が２質量％以下の低合金鋼の場合には、リン酸塩被膜潤滑が施されているが、Ｃｒ含有量が５質量％以上の高Ｃｒ鋼ではリン酸塩被膜は反応しないので、蓚酸塩被膜潤滑が施されている。
【０００５】
そして、高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管は用途上要求される高いクリープ強度を確保する目的から１０００℃を超える高温で焼ならしを行うため、管内面に潤滑剤成分が残存すると容易に浸炭する。
従って、高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管を製造する場合には、熱処理時の浸炭を防止するために、熱処理前に前記潤滑剤を脱脂除去しておく必要がある。
【０００６】
しかるに、蓚酸塩被膜は鋼と反応しているので、油性潤滑剤のようにアルカリ水溶液による脱脂では除去できず、酸洗が必要になるが、弗硝酸を使用した場合は短時間で鋼の表面と反応し酸荒れを起こすので、長時間（１〜３時間）浸漬しても大きな反応を起すことなく表面の蓚酸塩被膜を除去できる硫酸酸洗が実施される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者の実験によれば、Ｃｒ含有量が８〜１３質量％の高Ｃｒフェライト鋼の場合、冷間引抜加工を行ったままで硫酸酸洗を行うと、特にそのＴ／Ｄが１５％以上で加工度が１５〜３５％の場合には、割れが発生することを知見した。
【０００８】
なお、特開平９−２４８６１９号には、鋼管の冷間引抜加工の潤滑法として化成処理法、樹脂被膜法及び油潤滑法があると記載されている。しかしながら、化成処理法の一つである蓚酸塩被膜潤滑では、引抜加工後に脱脂を行うことなく直接熱処理すると記載されていることから、高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管の熱処理において浸炭発生の懸念があること、及び、その対策として熱処理前に潤滑剤を脱脂除去することは想定していないことが判る。
【０００９】
また、特開平１０−３１０８１９号には高Ｃｒ合金鋼鋼管の熱処理時に浸炭が発生する懸念があること、及び、引抜後に潤滑剤を除去する目的で酸洗を行うことについて記載されている。しかしながら、アルカリ水溶液による脱脂洗浄後と記載されていることから、冷間引抜の潤滑は油性潤滑を前提としており、高Ｃｒ合金鋼鋼管の場合に蓚酸塩被膜潤滑が適している一方、蓚酸塩被膜の除去には酸洗が必須であること、及び、酸洗した場合に割れが発生することについては全く記載されていない。これは、実施例を見ると管の肉厚Ｔと外径Ｄの比（以下、「Ｔ／Ｄ」と略す。）が１０％以下であり、特に本発明が対象としているＴ／Ｄが１５％以上のような厚肉品を想定していないからである。
【００１０】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、蓚酸塩被膜潤滑して冷間引抜を行った後、熱処理前に脱脂酸洗しても割れを生じない高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管の製造方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管の製造方法は、引抜加工後に６００℃〜Ａｃl 変態点の温度で５分以上加熱した後、最終熱処理の前に脱脂酸洗して蓚酸塩被膜潤滑剤を除去することとしている。そして、このようにすることで、高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管に蓚酸塩被膜潤滑して冷間引抜を行った後最終熱処理前に脱脂酸洗しても、割れを生じることがなくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者は高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管に蓚酸塩被膜潤滑を施して冷間引抜した後、熱処理前に脱脂し硫酸酸洗すると、管寸法及び引抜加工度によっては割れが発生する場合があることを見出した。そして、この割れは、引抜によって管の後端に発生した切り欠き部を起点に発生していた。
【００１３】
これは、高Ｃｒフェライト系耐熱鋼は、通常は、Ｃを０．０７〜０．２５質量％、Ｃｒを８．０〜１３．０質量％含有し、鋼によってはＭｏ、Ｗ等を含有する場合もあるが、いずれにしても焼入れ性が高く、引抜加工後は高硬度となって酸洗時の水素吸収による割れ感受性が高いからと考えられる。また、割れの起点となる切り欠きは、引抜き前の素管切断によって生じた管端の凹凸が、引抜加工によって絞り込まれて鋭角化することで発生するものである。
【００１４】
そして、本発明者の実験によれば、前記割れは、Ｔ／Ｄが１５％以上で、引抜加工度が１５％以上の場合に多く発生していることから、引抜加工による残留応力が大きいことが要因となっていると考えられる。
【００１５】
また、硫酸による酸洗時に割れが発生する主な要因は、引抜加工によって硬度が上昇することと、加工による応力が残存すること、及び、硫酸による酸洗時に水素が鋼中に拡散するためであると考えられる。
【００１６】
このような各種の知見に基づき、本発明者が各種の実験を行った結果、高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管の製造時において、冷間引抜き後に、６００℃〜Ａｃl 変態点の温度で５分以上加熱すると、材料が軟化すると共に残留応力が除去され、酸洗時の割れの発生を防止することができることが判明した。
【００１７】
本発明に係る高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管の製造方法は、上記した知見に基づく各種の実験により判明した新規な事項に基づいてなされたものであり、蓚酸塩被膜潤滑を施した冷間引抜加工による高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の製造法であって、引抜加工後に６００℃〜Ａｃl 変態点の温度で５分以上加熱した後、最終熱処理の前に脱脂酸洗して前記潤滑剤を除去するものである。
【００１８】
本発明に係る高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管の製造方法によれば、高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管に蓚酸塩被膜潤滑して冷間引抜を行った後最終熱処理前に脱脂酸洗しても、材料の軟化と残留応力の除去により酸洗時の割れ発生を効果的に抑制することができるようになる。
【００１９】
そして、上記の本発明に係る高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管の製造方法によれば、特に蓚酸塩被膜潤滑を施した冷間引抜加工による高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管製造時の、酸洗時における割れ発生率が高い、Ｃが０．０７〜０．２５質量％、Ｃｒが８．０〜１３．０質量％含有されたフェライト系耐熱鋼である場合や、Ｔ／Ｄが１５％以上の素管を用い、１５％以上の加工度で冷間引抜する場合であっても、酸洗時の割れ発生を効果的に抑制することができるようになる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明に係る高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管の製造方法の効果を確認するために行った実施結果について説明する。
【００２１】
（実施例１）
材質がＡＳＴＭ  Ａ２１３に規定されるＴ９１の材料をマンドレルミルを使用し、▲１▼引抜加工度が１２％のものは、外径Ｄ0 が４８．６ｍｍ、肉厚Ｔ0 が９．９ｍｍの素管に、また、▲２▼引抜加工度が１７％のものは、外径Ｄ0 が５０．８ｍｍ、肉厚Ｔ0 が９．９ｍｍの素管に、また、▲３▼引抜加工度が２２％のものは、外径Ｄ0 が５４．０ｍｍ、肉厚Ｔ0 が９．８ｍｍの素管となるように圧延した後、蓚酸塩被膜潤滑を施して下記表１に示した加工度にて引抜いた後、下記表１に示した軟化熱処理後に脱脂酸洗して蓚酸塩被膜を除去し、その後、１０４５℃で１０分間空冷する焼ならしと、７８０℃で６０分間空冷する焼戻しを行い、外径Ｄが４５．０ｍｍ、肉厚Ｔが９．５ｍｍ（Ｔ／Ｄ＝２１％）の製品を製造した。その際の加工度と軟化熱処理の条件を各種変更した場合の結果を下記表１に併せて示す。
【００２２】
【表１】
0003750619.tif 000002
【００２３】
上記表１より、本発明の条件を満足する実施例では、何れの場合も内面浸炭のない高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管を、酸洗時の割れを発生させることなく、確実に製造することができた。
【００２４】
一方、＊印を付した部分が本発明を満足しない比較例の場合は、何れの場合も、熱処理時に内面浸炭が発生したか、或いは、酸洗時に割れが発生した。
【００２５】
（実施例２）
材質がＤＩＮ１７１７５に規定されるＸ２０ＣｒＭｏＶ１２１の材料をユジーンセジュルネ法により、▲１▼Ｔ／Ｄが１０％のものは、外径Ｄ0 が５１．０ｍｍ、肉厚Ｔ0 が５．０ｍｍの素管に、また、▲２▼Ｔ／Ｄが１７％のものは、外径Ｄ0 が５１．０ｍｍ、肉厚Ｔ0 が８．５ｍｍの素管に、また、▲３▼Ｔ／Ｄが２０％のものは、外径Ｄ0 が５０．８ｍｍ、肉厚Ｔ0 が９．９ｍｍの素管となるように製造した後、蓚酸塩被膜潤滑を施して２０％の加工度で引抜いた後、下記表２に示した軟化熱処理後に脱脂酸洗して蓚酸塩被膜を除去し、その後、１０４５°で１５分間空冷する焼ならしと、７８０℃で９０分間空冷する焼戻しを行い、▲１▼Ｔ／Ｄが１０％のものは、外径Ｄが４５．０ｍｍ、肉厚Ｔが４．５５ｍｍ、▲２▼Ｔ／Ｄが１７％のものは、外径Ｄが４５．０ｍｍ、肉厚Ｔが７．８ｍｍ、▲３▼Ｔ／Ｄが２０％のものは、外径Ｄが４５．０ｍｍ、肉厚Ｔが９．０ｍｍの製品を製造した。その際のＴ／Ｄと軟化熱処理の条件を各種変更した場合の結果を下記表２に併せて示す。
【００２６】
【表２】
0003750619.tif 000003
【００２７】
上記表２より、本発明の条件を満足する実施例では、何れの場合も内面浸炭のない高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管を、酸洗時の割れを発生させることなく、確実に製造することができた。
【００２８】
一方、＊印を付した部分が本発明を満足しない比較例の場合は、何れの場合も、熱処理時に内面浸炭が発生したか、或いは、酸洗時に割れが発生した。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の製造方法によれば、内面浸炭のない高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管を確実に製造することができる。特に、Ｔ／Ｄが１５％以上の厚肉品を加工度が１５％以上で加工するに際し、蓚酸塩被膜潤滑を適用して引抜加工した場合にも、潤滑皮膜除去の酸洗時の割れを防止することができる。