JP2002038219A

JP2002038219A - マルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法

Info

Publication number: JP2002038219A
Application number: JP2000223634A
Authority: JP
Inventors: Shigeto Shoji; 成人東海林; Michiharu Hannoki; 道春播木
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2002-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】割れが発生せず、しかも短時間焼入れが可能な
マルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法を提供す
る。【解決手段】本発明の方法は、管の外面温度が(Ｍｓ点
＋４００℃)以下からＭｓ点よりも高い範囲内の温度に
なるまで水で強冷却(第１冷却)し、次いで管の外面温度
が｛ａＭｓ点＋(１−ａ)Ｍｆ点；(ただし、ａ＝0.9〜0.
5)｝になるまでガス冷却(第２冷却)した後、管の外面温
度が室温になるまで水で強冷却(第３冷却)する際、第２
冷却から第３冷却への切り替えを管外面の実測温度に基
づいておこなう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルテンサイト系
ステンレス鋼管、特に耐炭酸ガス腐食性と耐硫化物応力
割れ性に優れることが要求されるマルテンサイト系ステ
ンレス鋼管を、焼割れを発生させることなく製造する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エネルギ事情から石油や天然ガス
採取用の油井管の需要が高まり、生産性の高い鋼管製造
技術が望まれている。この石油や天然ガスを採取する過
酷な環境下では、マルテンサイト系ステンレス鋼に代表
される高い強度と耐食性を持つ鋼管が用いられる。この
種の鋼管は焼割れに対する感受性が高いので、空気焼入
れといった冷却速度の遅い焼入れ法が一般に採用されて
いる。

【０００３】しかし、空気焼入れでは、焼割れは防止で
きても、生産性が悪く、また耐炭酸ガス腐食性や耐硫化
物応力割れ性をはじめとした種々の特性が劣化してしま
うという問題があった。

【０００４】そこで、このような問題を解決する方法と
して、特開平６−１００９３５号公報には、Ｍｏ、Ｃ
ｕ、Ｎｉの積極添加とＣ、Ｐ、Ｓ、Ｎの低減を図ったマ
ルテンサイト系ステンレス鋼を素材とし、７５０℃以上
の冷却開始温度から５５０〜３５０℃の冷却停止温度ま
でを２℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却し、その後室温
まで空冷以上の冷却速度で冷却する方法が提案されてい
る。

【０００５】また、特開平１０−１７９３４号公報に
は、焼入開始温度から管外面の温度が（Ｍｓ点＋４００
℃）より低くＭｓ点より高い温度になるまで強冷却（第
１冷却）し、次いで、この強冷却終了時の１／２以下の
平均熱伝達係数にて管外面の温度がＭｓ点未満で、かつ
（Ｍｓ点とＭｆ点の中間温度）より高い温度になるまで
弱冷却（第２冷却）した後、管外面の温度がＭｆ点以下
になるまでの温度域を管内面の平均冷却速度が８℃／ｓ
ｅｃ以上となるように管外面を強冷却（第３冷却）する
方法が提案されている。

【０００６】しかし、上記の特開平６−１００９３５号
公報に示される方法は、マルテンサイト系ステンレス鋼
管の特性を向上させるために高価な合金元素の必須添加
が必要で、製品の製造コストが高くなるという問題があ
る。

【０００７】一方、特開平１０−１７９３４号公報に示
される方法は、高価な合金元素の添加なしでも焼割れの
発生が防止でき、マルテンサイト系ステンレス鋼管の焼
入れ方法としては理想的である。しかし、そこに示され
る方法における弱冷却の第２冷却をスプレー水などによ
る水冷却にした場合には、過冷却になりやすいだけでな
く、第２冷却から第３冷却への切り替えを精度よくおこ
なうことが困難で、焼割れの発生を確実に防ぐことがで
きないという問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高価
な合金元素の添加なしでも焼割れの発生が確実に防げ、
しかも耐炭酸ガス腐食性や耐硫化物応力割れ性をはじめ
とした種々の特性も良好なマルテンサイト系ステンレス
鋼管の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を達成するために研究を重ねた結果、上記特開平１０
−１７９３４号公報に示される方法における第２冷却の
冷却終了時の管外面の温度を｛ａＭｓ点＋（１−ａ）Ｍ
ｆ点；（ただし、ａ＝０．９〜０．５）｝の範囲内と
し、その弱冷却を水冷却ではなくガス冷却にすれば、焼
割れが発生しなくなり、しかも良好な耐炭酸ガス腐食
性、耐硫化物応力割れ性を有するマルテンサイト系ステ
ンレス鋼管の安定製造が可能であることを知見した。

【００１０】上記の知見に基づく本発明の要旨は、下記
のマルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法にある。

【００１１】焼入開始温度から管の外面温度が（Ｍｓ点
＋４００℃）以下からＭｓ点よりも高い範囲内の温度に
なるまで管外面を強冷却する第１冷却に引き続き、管の
外面温度が｛ａＭｓ点＋（１−ａ）Ｍｆ点；（ただし、
ａ＝０．９〜０．５とする）｝の温度になるまで管外面
を弱冷却する第２冷却と、この第２冷却後に管の外面温
度が室温になるまで管外面を強冷却する第３冷却をおこ
なうマルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法であっ
て、第１冷却および第３冷却は水、第２冷却はガスでお
こなうとともに、第２冷却から第３冷却への切り替えを
管外面の実測温度に基づいておこなうマルテンサイト系
ステンレス鋼管の製造方法。

【００１２】上記本発明の方法における第１冷却は、そ
の冷却開始から冷却終了までの冷却所要時間や冷却所要
水量などの水冷却条件を、管外面の焼入開始実測温度と
冷却終了目標温度とに基づいて予め求め、この予め求め
た条件で開始するのが好ましい。

【００１３】また、第２冷却は、管の長手方向に分割し
て配置された複数のガス冷却手段のガス流量を、第２冷
却終了時点における管長手方向の温度が均一になるよう
に、第１冷却終了時点における管長手方向の管外面の実
測温度に基づいて変化させるのが好ましい。

【００１４】ここで、第２冷却のガス冷却とは、放冷ま
たは空気、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスの
吹き付けによる冷却をいう。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のマルテンサイト系
ステンレス鋼管の製造方法について詳細に説明する。

【００１６】まず、本発明で対象とする素材のマルテン
サイト系ステンレス鋼は、いわゆるマルテンサイト系ス
テンレス鋼と称される鋼で、良好な耐食性を具備するこ
とを目的として成分設計されたものであればよく、特に
その化学組成は制限しない。しかし、石油や天然ガス採
取用の油井管として用いられるマルテンサイト系ステン
レス鋼管には、一般に、質量％で、Ｃ：０．３％以下、
Ｃｒ：１１〜１５％のマルテンサイト系ステンレス鋼が
用いられる。したがって、本発明においても、素材のマ
ルテンサイト系ステンレス鋼には、Ｃ：０．３％以下、
Ｃｒ：１１〜１５％以外に、適量のＳｉ、Ｍｎを含み、
不純物としてのＰ、Ｓの含有量ができるだけ低いものを
用いるのがよい。より好ましくは、前記の成分以外に、
必要に応じて、適量のＭｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｎｂ、Ｔ
ｉ、Ｖ、Ｃｕ、Ｃａ、ＭｇおよびＢのうちから選ばれた
１種または２種以上を含む鋼を用いるのが望ましい。

【００１７】次に、図１に示す模式図を参照して本発明
の焼入れ方法について説明する。

【００１８】図１に示すように、本発明においては、焼
入開始から管の外面温度が（Ｍｓ点＋４００℃）以下か
らＭｓ点よりも高い範囲内の温度Ｔ₁ （第１冷却終了温
度）になるまで水で強冷却する第１冷却をおこなう。こ
の第１冷却時における焼入開始温度は、焼入れ前におこ
なわれる加熱温度と同じか、それよりも若干（１００℃
程度）低い温度であり、通常、７５０〜１１００℃であ
る。

【００１９】この第１冷却においては、高温域で管外面
側に引張り塑性変形を生じさせる必要があり、そのため
には管の外面温度が（Ｍｓ点＋４００℃）以下になるま
で水で強冷却する必要がある。しかし、管の外面温度が
Ｍｓ点以下になるまで水で強冷却すると、外面側と内面
側の変態開始時期が大きくずれるため、変態に伴う内部
応力が生じて、焼割れが発生する。よって、第１冷却
は、管の外面温度が（Ｍｓ点＋４００℃）以下からＭｓ
点よりも高い範囲内の温度になるまで水で強冷却するこ
ととした。通常、本発明の対象となる鋼のＭｓ点は２０
０〜３００℃であるので、第１冷却における冷却終了温
度Ｔ₁ の上限は大体７００〜６００℃見当となる。

【００２０】なお、上記第１冷却における冷却終了温度
Ｔ₁ は、次のことを顧慮して（Ｍｓ点＋２０℃）〜（Ｍ
ｓ点＋１００℃）とするのが望ましい。すなわち、焼入
れ前の加熱時に生じた温度むらが第１冷却後にも残る可
能性があること。次に述べる第２冷却におけるＭｓ点直
上での温度むらをできるだけなくすこと。第１冷却の冷
却終了温度Ｔ₁ を高くし過ぎると次の第２冷却の所要時
間が著しく長くなって生産性が低下すること。

【００２１】また、第１冷却の水による強冷却の方法
は、特に限定するものではないが、顕著な温度むらの発
生が抑制可能なように設計された冷却装置であることが
望ましい。この観点から、鋼管は静止状態にあるよりも
常に運動していて冷媒の水が鋼管外面の１部のみに集中
して当らないように配慮された冷却装置であることが好
ましい。具体的には、例えば、管軸心を回転軸として円
周方向に回転される管外面に対してラミナ水を供給する
ようにした冷却装置や、長手方向に搬送される管外面に
対して環状ノズルから水を供給するようにした冷却装置
を挙げることができる。

【００２２】第１冷却は、熱伝達係数で数千〜１０００
０Ｗ／ｍ² Ｋの強冷却であり、数秒から十数秒で冷却を
終了する。したがって、水による冷却の開始と終了は、
応答性が良好である必要があり、この観点から水の供給
手段と冷却対象の鋼管との間に、鋼管に対する水の供給
を瞬時に遮断する開閉自在なシャッタを設けた冷却装置
を用いるのがよい。

【００２３】次に、第２冷却について説明する。図１に
示すように、本発明においては、上記の第１冷却に引き
続き、管の外面温度が｛ａＭｓ点＋（１−ａ）Ｍｆ；
（ただし、ａ＝０．９〜０．５）｝になるまで、放冷ま
たは空気、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスの
吹き付けによるいわゆるガスによる弱冷却をおこなう。

【００２４】ここで、第２冷却をガスによる弱冷却と
し、その冷却終了温度Ｔ₂ を、｛ａＭｓ点＋（１−ａ）
Ｍｆ；（ただし、ａ＝０．９〜０．５）｝としたのは、
次の理由による。

【００２５】(1) Ｍｓ点よりも高い温度からガスによる
弱冷却をおこなう場合には、主に鋼管内の伝導伝熱によ
って第１冷却で生じた温度むらの均一化が促される。そ
の結果、外面がほぼ同時にマルテンサイト変態を開始
し、偏った変態に伴う鋼管内の応力発生が抑制され、焼
割れが発生しなくなる。

【００２６】(2) 冷媒に水を用いる第１冷却直後の管外
面は、水が付着した、いわゆる「ぬれ」状態である。こ
の「ぬれ」状態の管外面を間をおかずにスプレー水や気
液混合水であるミストで弱冷却しようとしても、所望の
弱冷却が安定して実現されず、過冷却になりやすく、焼
割れが発生する。これは、スプレー水やミストによるい
わゆる水冷却では、被冷却面が乾いている高温から冷却
した場合には、膜沸騰と類似した伝熱形態となり、比較
的弱い冷却能が得られるが、「ぬれ」状態の被冷却面を
冷却した場合には、遷移沸騰や核沸騰に類似した伝熱形
態となり、高い冷却能を示すようになるためである。

【００２７】そこで、本発明では、第２冷却を放冷また
は空気、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスの吹
き付けによるいわゆるガス冷却とする。したがって、そ
のガス冷却が放冷の場合には、第１冷却により生じた
「ぬれ」状態を構成する水が蒸発して消滅し、空気、窒
素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスの吹き付け（強
制空冷など）の場合には、そのブロー圧によって除去さ
れるので、「ぬれ」に起因する温度むらの拡大が防止さ
れる。

【００２８】(3) さらに、第２冷却をガス冷却とする場
合には、水による冷却では計測不可能であった第２冷却
中の管外面温度を計測することが可能となり、第２冷却
における冷却終了温度Ｔ₂ を正確に管理できるので、焼
割れの発生をより確実に防ぐことができる他、後述する
ように管長手方向の温度むらの解消をも図ることができ
る。

【００２９】上記の第２冷却は、冷却所要時間が著しく
長くならないようにするためには放冷はできるだけ避け
て、空気、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスの
吹き付けによるガス冷却を採用するのが望ましい。な
お、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスはコスト
高につくので空気による強制空冷とするのが最も好まし
い。

【００３０】また、ガス冷却装置は、第１冷却をおこな
う冷却装置と併設され、両者の切替えが瞬時におこなえ
るように設計されている必要がある。

【００３１】さらに、第２冷却では、その冷却終了温度
Ｔ₂ を｛ａＭｓ点＋（１−ａ）Ｍｆ点；（ただし、ａ＝
０．９〜０．５）｝としたが、その理由は次の通りであ
る。すなわち、この第２冷却においては、ある程度のマ
ルテンサイト変態を促し、特に管外面の全領域において
マルテンサイト変態の未変態部分が存在しないようにす
ることが重要である。しかし、その冷却終了温度Ｔ₂ が
あまりにもＭｓ点に近いと、管外面の僅かな温度むらに
よってマルテンサイト変態が開始されていない部分が存
在する可能性が高くなる。特に、複数個所の管外面温度
を測定していない場合、その危険性はより高くなる。し
たがって、その冷却終了温度Ｔ₂ は、管外面の温度むら
の影響を十分吸収できるよう、Ｍｓ点よりも低い温度に
設定する必要がある。しかし、その冷却終了温度Ｔ₂ が
あまりにも低すぎると、冷却速度の小さいこの第２冷却
においてマルテンサイト変態が過度に進行してオーステ
ナイトの残留量が多くなり、耐食性の低下を招くように
なる。よって、本発明では、上記両者の影響を考慮して
第２冷却の冷却終了温度Ｔ₂ を｛ａＭｓ点＋（１−ａ）
Ｍｆ点；（ただし、ａ＝０．９〜０．５）｝とした。

【００３２】なお、第２冷却における上記の冷却終了温
度Ｔ₂ は、｛ａＭｓ点＋（１−ａ）Ｍｆ点；（ただし、
ａ＝０．７〜０．５）｝とするのが好ましい。これは、
係数ａが０．７を超える場合、マルテンサイト変態に伴
って発生する内部応力が大きく、これが場合によって
は、冷却後、焼戻しまでの間に割れを誘起する危険性が
あるからである。

【００３３】次に、第３冷却について説明する。図１に
示すように、本発明においては、上記の第２冷却に引き
続き、管の外面温度が室温になるまで水で強冷却する第
３冷却をおこなう。この第３冷却は上記の第１冷却と同
じ冷却方法を採用してもよいし、その他の方法によって
もよい。しかし、設備の簡略化を図る観点からは、第１
冷却と同じ冷却方法を採用するのが好ましい。

【００３４】なお、第３冷却で留意すべきは、中途半端
な冷却はおこなわず第３冷却開始時点から積極的に強冷
却をおこなうことであり、その理由は次の通りである。
すなわち、第２冷却終了時点における管の外表面は乾い
ており、ここで中途半端な冷却をおこなうと、「ぬれ」
が生じる部分と生じない部分に分かれて両者間に著しい
温度むらが生じ、これが原因で焼割れが発生することが
あるからである。したがって、第３冷却ではその冷却開
始時点から積極的な強冷却をおこなって外表面全面で瞬
時に「ぬれ」が生じるようにして温度むらの発生を抑制
する必要があるからである。

【００３５】以上に述べた第１冷却から第３冷却の工程
を経る方法によれば、焼割れを発生させることなくマル
テンサイト系ステンレス鋼管を冷却（焼入れ）すること
ができる。ただし、この焼入れ後のマルテンサイト系ス
テンレス鋼管には多少の残留応力が発生しており、その
まま長時間放置すると残留応力に起因して割れが発生す
ることがある。このため、焼入れ後のマルテンサイト系
ステンレス鋼管は、できるだけ早い時期、具体的には焼
入れ後２４時間以内、望ましくは１２時間以内に焼戻し
をおこなうのがよい。

【００３６】なお、焼戻しは、Ａ_C1変態点以下でおこな
えばよく、焼戻し温度は特に制限しないが、例えばＡＰ
Ｉ（アメリカ石油協会）規格に規定されるＬ８０グレー
ド品を製造する場合には、５９３℃以上Ａ_C1変態点以
下、望ましくは６５０℃以上Ａ _C1変態点以下で焼戻すの
がよい。

【００３７】次に、上記の第１冷却から第３冷却を高精
度におこなうための具体的な方法とその方法に用いて好
適な冷却装置について説明する。

【００３８】上記に説明した焼入れ法における最も大き
な特徴点は、第２冷却をガス冷却とした点であり、これ
によって冷媒が水の場合には水が邪魔になって実測不可
能であった冷却途中の管の外表面温度の実測が可能にな
ったことである。

【００３９】すなわち、上記の第１冷却から第３冷却の
工程を経る場合は、焼割れが発生しないことは前述した
通りであるが、中でも第２冷却での冷却終了温度Ｔ₂ は
焼割れの発生に最も大きな影響を及ぼし、第２冷却での
冷却終了温度Ｔ₂ を正確に知ることが極めて重要であ
る。

【００４０】しかし、第２冷却の弱冷却方法としてスプ
レー水などの水冷却方法を採用すると、最も重要な第２
冷却での実際の冷却終了温度Ｔ₂ が実測できないため、
第２冷却の冷却終了タイミングは、事前の実験結果やシ
ュミレーション結果に基づいて第１冷却開始時点から第
２冷却終了までの所要時間や冷却水量などで管理せざる
を得ない。その結果、実際には、第２冷却における冷却
終了温度Ｔ₂ が所定の温度になる以前に第３冷却がおこ
なわれることがあり、この場合に焼割れが発生し、前述
したように、焼割れのないマルテンサイト系ステンレス
鋼管を安定して製造することができない。

【００４１】これに対して、本発明のように、第２冷却
の弱冷却方法にガス冷却方法を採用する場合には、第２
冷却の冷却終了温度Ｔ₂ を実測することができるので、
例えば、非接触式の放射温度計などからなる温度計測手
段を冷却装置に併設して第２冷却中の管外面温度を監視
すれば、その温度が所定の冷却終了温度Ｔ₂ になった時
点で第３冷却に正確に移行することができ、焼割れのな
いマルテンサイト系ステンレス鋼管を安定して製造する
ことが可能となる。

【００４２】また、上記の冷却手段がターニングローラ
上で管を回転させるものである場合には、温度計測手段
を冷却装置の長手方向に複数基設ける一方、第２冷却手
段を冷却装置の長手方向に複数に分割して併設し、管長
手方向の温度むらに応じて複数分割された第２冷却手段
に対するガス流量を調整する場合には、第２冷却におけ
る管長手方向の冷却終了温度の均一化が図れるので、焼
割れのないマルテンサイト系ステンレス鋼管をより安定
して製造することが可能である。

【００４３】上記のターニングローラを用いる方法は、
ターニングローラ２、２と接触する管部分の温度低下を
抑えたり、管長手方向、中でも長尺管の管長手方向の温
度均一化を図るのに特に有効である。

【００４４】さらに、上記の温度計測手段を用いて第１
冷却開始直前の管外面温度（焼入開始温度）を実測する
場合には、実際の焼入開始温度を正確に知ることがで
き、この焼入開始実測温度に基づいて管１本毎の第１冷
却開始から第１冷却終了までの冷却水量や冷却所要時間
などの水冷却条件を予め求めることができる。したがっ
て、この予め求めた水冷却条件で第１冷却をおこなう場
合には、第１冷却から第２冷却への移行を、管１本毎に
正確におこなうことができ、焼割れのないマルテンサイ
ト系ステンレス鋼管をより一層安定して製造することが
可能である。

【００４５】また、上記の場合には、管１本毎の細かな
冷却制御によって、第１冷却における冷却終了温度Ｔ₁
を、よりＭｓ点に近い低目の温度にコントロールするこ
とができる。その結果、第２冷却の所要時間を最低限に
抑えた最適な冷却パターンを実現することが可能で、生
産性が一段と向上する他、第１冷却において管外面側に
適切な引張り塑性変形が付与され、以後のマルテンサイ
ト変態に伴う応力の発生が抑えられ、焼割れの抑制効果
も得られる。

【００４６】なお、上記の冷却所要時間や冷却所要水量
などの水冷却条件は、事前の実験結果やシュミレーショ
ン結果を元に決定され、例えば冷却所要時間ｔ（ｓｅ
ｃ）については下式によて求めることができる。

【００４７】ｔ＝Ａ（Ｘ／Ｑ）ｌｎ｛（Ｔ_1S−Ｔ_W）／
（Ｔ_1E−Ｔ_W）｝ここで、Ａ：冷却条件によって決定される係数で正の値(ｌ・ｓｅ
ｃ／ｍｍ・ｍｉｎ)、Ｘ：被冷却管の肉厚（ｍｍ）、Ｑ：冷却水量（ｌ／ｍｉｎ）、Ｔ_1S：焼入開始実測温度（℃）、Ｔ_1E：冷却終了目標温度（℃）、Ｔ_W ：冷却水の水温（℃）。

【００４８】図２は、本発明の方法に用いて好適な焼入
れ装置の概略を示す正面図であり、被処理対象の管１は
ターニングローラ２、２によりその軸心周りに回転され
る。ターニングローラ２、２の上方には、管１の軸心を
はさむように２列に配されたラミナ水３ａ、３ａを管１
の外面に向けて供給するスリットノズル３、３が配置さ
れている。また、ターニングローラ２、２とスリットノ
ズル３、３との間には、管１の外面に向けて供給される
ラミナ水３ａ、３ａを瞬時に遮蔽する開閉自在なシャッ
タ４が配置されている。さらに、ターニングローラ２、
２の側方には、ガス供給ノズル５、５と温度計６が配置
されている。

【００４９】上記のように構成された焼入れ装置による
本発明の方法は、次の手順によりおこなわれる。

【００５０】第１冷却：シャッタ４を開（図中の実線状
態）、ガス供給ノズル５、５を閉とし、ターニングロー
ラ２、２を駆動させて管１をその軸心周りに回転させな
がらスリットノズル３、３からラミナ水３ａ、３ａを管
１の外面に向けて供給する。

【００５１】第２冷却：ターニングローラ２、２による
管１の回転を継続したまま、シャッタ４を閉（図中の破
線状態）、ガス供給ノズル５、５を開とし、ガス供給ノ
ズル５、５から管１の外面に向けてガスを供給する。こ
の時、温度計６によって管１の外面温度を測定し、その
温度が冷却終了温度Ｔ₂ になると同時に次の第３冷却に
移行する。

【００５２】第３冷却：ターニングローラ２、２による
管１の回転を継続したまま、シャッタ４を開（図中の実
線状態）、ガス供給ノズル５、５を閉とし、スリットノ
ズル３、３からラミナ水３ａ、３ａを管１の外面に向け
て供給する。

【００５３】なお、上記のスリットノズルは、管１の軸
心の直上に一条のラミナ水を供給するようにしたスリッ
トノズルであってもよい。また、ガス供給ノズル５、５
は管１の長手方向に複数に分割されて連接配置されてい
るものであることが好ましく、この場合、温度計６はガ
ス供給ノズル５、５の分割数だけ管１の長手方向に配置
されていることが好ましいことは前述した通りである。

【００５４】

【実施例】表１に示す化学組成を有する外径１５１ｍ
ｍ、肉厚５．５ｍｍ、長さ１ｍの継目無しの供試管と図
２に示す焼入れ装置を準備し、表２に示す各条件で、そ
れぞれ１０本の供試管を焼入れする試験をおこなった。

【００５５】その際、供試管は、いずれの場合も９８０
℃に加熱してから試験に供し、その軸心周りに回転速度
６０ｒｐｍで回転させた。また、ラミナ水およびスプレ
ー水には水温３０℃のものを用い、ガス冷却（強制空
冷）には室温状態の空気を用いた。さらに、試番２の本
発明の方法においては、非接触式の放射温度計を用いて
第２冷却の冷却終了温度を測定し、その測定結果に基づ
いて第２冷却から第３冷却に切り替えた。

【００５６】

【表１】

【表２】なお、表２中、試番１は第２冷却の冷却終了温度が本発
明で規定する範囲を外れる比較法、試番２は本発明の方
法、試番３は第２冷却にスプレー水冷却を用いた比較
法、試番４は焼入れ開始から終了までをラミナ水のみで
おこなう比較法、試番５は焼入れ開始から終了までを放
冷とする従来法、試番６は焼入れ開始から終了までを強
制空冷（ガス冷却）のみでおこなう従来法である。

【００５７】そして、焼入れ直後の管表面を目視観察
し、一部にでも焼割れの発生が認められる管本数を調べ
た。また、焼入れ開始から焼入れ終了までに要した所要
時間と、焼入れ後の組織をミクロ観察して組織に占める
マルテンサイト率（体積％）も合わせて調べた。これら
の調査結果を、表２に併せて示した。

【００５８】表２に示すように、試番２の本発明の方法
では、焼割れは発生せず、マルテンサイト率が９９％の
良好な組織が得られ、所要時間も５１秒と短くて済ん
だ。

【００５９】これに対し、試番１と３の比較法では、組
織はマルテンサイト率が９９％と１００％で良好であ
り、所要時間も３２秒と１３秒と短くて済んだが、それ
ぞれ１０本中、４本と６本に焼割れが発生した。

【００６０】また、試番４の焼入れ開始から終了までを
ラミナ水のみでおこなう比較法では、所要時間が１２秒
と極めて短く、組織もマルテンサイト率が１００％と良
好であったが、１０本中７本に焼割れが発生した。

【００６１】さらに、試番５の焼入れ開始から終了まで
を放冷とする従来法では、焼割れは発生しなかったが、
マルテンサイト率が９０％で組織がやや不芳であり、し
かも所要時間が４５００秒と極めて長かった。

【００６２】また更に、試番６の焼入れ開始から終了ま
でを強制空冷（ガス冷却）のみでおこなう従来法では、
焼割れは発生しなかったが、マルテンサイト率が９３％
で組織がやや不芳であり、しかも所要時間が４６７秒と
長かった。

【００６３】なお、比較法中、試番３の所要時間が１３
秒と極端に短いのは、第１冷却に引き続く第２冷却が
「ぬれ」状態下の被冷却面に対するスプレー水冷却であ
るために過冷却となり、本発明のガスによる第２冷却の
ような弱冷却が実現されなかったためである。

【００６４】

【発明の効果】本発明の方法によれば、高価な合金元素
の添加なしでも焼割れが発生するのを防ぐことができる
ので、耐食性の良好なマルテンサイト系ステンレス鋼管
を安価かつ高歩留まりで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却パターンを示す模式図である。

【図２】本発明の方法に用いて好適な焼入れ装置の一例
を示す模式的正面図である。

【符号の説明】

１：鋼管、２：ターニングローラ、３：スリットノズル、３ａ：ラミナ水、４：シャッタ、５：ガス供給ノズル、６：温度計。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H111 AA01 BA03 DA08 DA26 DB08 DB27 EA12 4K042 AA06 BA06 BA14 CA16 DA01 DD02 DD05 DE01 DE06 EA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼入開始温度から管の外面温度が（Ｍｓ点
＋４００℃）以下からＭｓ点よりも高い範囲内の温度に
なるまで管外面を強冷却する第１冷却に引き続き、管の
外面温度が｛ａＭｓ点＋（１−ａ）Ｍｆ点；（ただし、
ａ＝０．９〜０．５とする）｝の温度になるまで管外面
を弱冷却する第２冷却と、この第２冷却後に管の外面温
度が室温になるまで管外面を強冷却する第３冷却をおこ
なうマルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法であっ
て、第１冷却および第３冷却は水、第２冷却はガスでお
こなうとともに、第２冷却から第３冷却への切り替えを
管外面の実測温度に基づいておこなうマルテンサイト系
ステンレス鋼管の製造方法。
【請求項２】第１冷却開始から第１冷却終了までの水冷
却条件を、管外面の焼入開始実測温度と第１冷却による
冷却終了目標温度とに基づいて予め求め、この予め求め
た水冷却条件で第１冷却を開始する請求項１に記載のマ
ルテンサイト系ステンレス鋼管の製造方法。
【請求項３】ガスで冷却をおこなう第２冷却のガス冷却
手段が管の長手方向に分割して配置されており、それぞ
れのガス冷却手段のガス流量を、第２冷却終了時点にお
ける管長手方向の温度が均一になるように、第１冷却終
了時点における管長手方向の管外面の実測温度に基づい
て変化させる請求項１または２に記載のマルテンサイト
系ステンレス鋼管の製造方法。