蒸汽发生器用导热管及其制造方法

专利名称：蒸汽发生器用导热管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于核发电设备、火力发电设备的蒸汽发生器的导热管及其制造方法。进一步详细地说，涉及一种能够通过基于对管内表面进行涡流探伤的检查来提高检查效率的蒸汽发生器用导热管及其制造方法。
背景技术：
另外，只要没有特别记载，本说明书中的用语的定义就如下所述。“蒸汽发生器用导热管”是指用于核发电设备、火力发电设备中的蒸汽发生器等的小径长尺寸的导热管。在此，特别将核发电用的蒸汽发生器导热管也简记作SG(steamgenerator )管。
用于核电站所使用的蒸汽发生器和给水加热器等换热器的U字状的SG管是通过将细径长尺寸的导热管弯曲为U字状制造而成的。该U字状的SG管将利用涡流探伤自管内表面进行缺陷检测的检查，作为组装到换热器后的使用前检查和作为使用了一定期间后的定期检查。从确保核发电设备的安全性的必要性出发，对自该管内表面的涡流探伤的检查基准是极其严格的。图I是一例表示从管内表面进行涡流探伤的结果的记录图。如该图所示，在记录图中示出了来自由检查基准确定的标准缺陷的信号S、和具有恒定周期P的信号N。该信号N被称作基础噪声(日文 一 7 7 ^ <)，其是由在管的轴线方向上产生的细微的尺寸波动引起的，为了防止将该信号N误判为由检测缺陷引起的信号、以迅速地进行缺陷判断并实现检查效率的提高，需要尽可能减小信号N的大小。在以下说明中，将来自标准缺陷的信号S与信号N之比称作“S/N比”。例如，当进行自内表面的涡流探伤时，在根据记录图所示的信号进行自动判定的情况下，若基础噪声较大、即S/N比较小，则来自微小缺陷的信号隐藏在基础噪声中，导致难以区别微小缺陷与基础噪声。因此，在涡流探伤时，检查员以肉眼观察其结果，如果产生可疑信号，则以低速再次检查该部分，对微少缺陷与基础噪声进行区分，因此检查效率变低。由于基础噪声是由在SG管的长度方向上产生的细微的尺寸波动引起的，因此为了提高涡流探伤时的检查效率，减少SG管的长度方向的尺寸波动变得很重要。这种SG管一般通过包括以下顺序的制造工序制造而成(I)在冷加工工序中将管精加工到规定的尺寸；(2)在固溶化热处理工序中去除管的残余应力，并且使管的组织均匀化；(3)在矫正工序中使用辊式矫正机对管在固溶化热处理工序中因残余应力而产生的弯曲和椭圆进行矫正。在冷加工工序中，采用由使用了辊与芯棒的皮尔格式轧制设备进行的冷轧法(皮尔格轧制)、使用拉拔模、顶头之类的工具的拉拔加工。在该拉拔加工中，为了减少工具与作为被加工材料的管相接触而产生的摩擦、防止产生粘着、振动，一般在拉拔管的内外表面上形成化学转化处理润滑覆膜来实施润滑处理。但是，由于SG管小径且长尺寸，因此形成化学转化处理润滑覆膜需要一定时间，处理需要巨大的工作量，并且所使用的药剂比较昂贵，操作成本升高。而且，由于SG管多采用Ni基合金，化学转化处理润滑覆膜难以形成在Ni基高合金的表面上，因此在制造由Ni基合金构成的SG管的情况下，化学转化处理润滑覆膜的形成处理所需的操作成本进一步升高。因此，在获得由Ni基高合金构成的SG管的拉拔加工中，多采用高压拉拔(强制润滑拉拔法)。高压拉拔是利用油润滑覆膜进行润滑处理的冷拔加工的一种，对实现冷拔加工的稳定化，并且提高拉拔的管的质量发挥较大的效果。采用高压拉拔的管的拉拔加工通常通过以下步骤进行(I)在使润滑油充满插入有作为被加工材料的管的高压容器之后，利用增压机使润滑油升压；(2)升压后的润滑油在管与同高压容器的打开端紧密接触的拉拔模之间，和在管与固定在加工位置的顶头之间形成润滑油膜；(3)在利用所形成的润滑油膜对管的内外表面强制润滑了的状态下，对管进行拉拔并利用工具精加工到规定的尺寸。关于基于这种高压拉拔的拉拔加工，以往提出了各种方案，例如专利文献I。专利文献I提出了一种金属管的拉拔加工方法，其使用高压拉拔并通过冷加工来制造小径长尺寸的管，其中，将伴随着减厚加工(日文減肉加工)的至少最后的冷加工设为由500kgf/cm2以上的高压润滑油进行的顶头拉拔。在专利文献I中，通过将伴随着减厚加工的至少最后的冷加工设为使用了高压润滑油的高压拉拔，从而使所获得的金属管中不会产生粘着，并且减少管轴线方向的尺寸波动。在专利文献I所记载的金属管的拉拔加工方法中，由于所获得的金属管的管轴线方向的尺寸波动较少，因此能够抑制在内表面涡流探伤中与金属管的尺寸波动相伴的噪声，从而能够根据探伤装置的输出准确地检测出内表面缺陷。但是，专利文献I的实施例所示的管内表面的表面粗糙度Rmax (日本JIS 0601)为2.8iim 4.0iim，S/N比为13 18。上述值是在利用辊式矫正机进行矫正之前测量的，估计矫正后的金属管的表面粗糙度比上述值高，S/N比比上述值低。另一方面，在制造SG管时，在矫正工序中所使用的辊式矫正机一般采用组合了多个鼓型的辊而成的斜辊式的结构。对于斜辊式矫正机而言，因辊的个数、排列(上下、左右方向)及配置(相对型、交错型)的组合而存在许多结构，作为SG管的精整处理，使用的是相对配置的辊式矫正机。图2是表示倾斜辊式矫正机的辊排列例的图。辊式矫正机配置有在旋转轴的方向相互交叉的状态下沿上下方向相对配置的多对矫正辊Ra、矫正辊Rb (将这些辊统称作R)，在图示的辊排列中，由输入侧、中央及输出侧构成的3对矫正辊，即，矫正辊Ral和矫正辊Rbl、矫正辊Ra2和矫正辊Rb2以及矫正辊Ra3和矫正辊Rb3相对配置，且在输出侧矫正辊的出口具有辅助棍Re。通常将这种棍排列的棍式矫正机称作(2 — 2 — 2—1)型矫正机。能够分别独立地调整该I对矫正辊Ral、矫正辊Rbl的相对间隔和交叉角度。另夕卜，也能够分别独立地调整I对矫正辊Ral、矫正辊Rbl和相邻的I对矫正辊Ra2、矫正辊Rb2的高度方向位置。而且，也能够分别独立地调整I对矫正辊Ral、矫正辊Rbl与相邻的I对矫正辊Ra2、矫正辊Rb2之间的距离、即轧机距离。当进行弯曲矫正时，以被矫正管I的表面沿着矫正辊的表面的方式对各个矫正辊R的旋转轴相对于被矫正管I的交叉角度9、即辊角度进行调整。另外，将矫正辊Ral、矫正辊Rbi的相对间隔设定得稍微小于被矫正管I的外径来施加滚压(日文) 二)，并且通过调节相邻的I对矫正辊Ra2、矫正辊Rb2的滚压高度来施加偏移(日文才7七卜)从而对弯曲和椭圆进行矫正。关于由辊式矫正机进行的管的矫正方法，以往提出了各种方案，例如专利文献2和3。在专利文献2中记载有一种管的矫正方法，通过使用辊主体的至少外层部由硬度Hs为50 100的弹性体形成的矫正用辊，从而能够在对管内表面的涡流探伤中以较高的S/N比进行检查，该硬度Hs是通过日本JIS K 6301规定的弹性硬度试验(A型)获得的。 在专利文献2的实施例中，使用了(2 — 2 — 2 — I)型矫正机作为棍式矫正机，其偏移量较大，为IOmm 11mm。另外，在专利文献2的实施例中，示出了所获得的SG管的外形尺寸的波动，其值为0. 004mm 0. 005mm，但是由于通过冷加工、矫正而施加在管上的应力在外表面与内表面上不同，因此管的长度方向的尺寸波动在内表面与外表面处也各异。因而，即使利用专利文献2所记载的辊式矫正机进行矫正，是否能够抑制管内表面的长度方向的尺寸波动也是不详的。另外，专利文献2的实施例所示的SG管的S/N较低，为20 50。在专利文献3所记载的管的矫正方法中，利用相对配置的输出侧的至少3对矫正辊对管施加形成在上下矫正辊的交叉位置处的与管轴心相当的3个位置、由下述(I)式规定的n为I. OX 10_3 I. 5X 10_3的偏移量来对管进行矫正。n = (1/R) X (d/2)…(I)其中，在将管外径设为d (mm)、将棍式矫正机的轧机距尚设为L (mm)、将偏移量设为5 (mm)的情况下，满足R = ( S2+ L2)/2 S的关系。在专利文献3所记载的管的矫正方法中，通过使上述(I)式规定的n满足规定的范围，从而能够使所获得的管在基于自内表面的润流探伤的检查中达到较闻的S/N比。在专利文献3的实施例中，不出了使用具有3对矫正棍的(2 — 2 — 2 — I)型矫正机、将偏移量设为6mm以上进行了矫正的SG管的S/N比，其值为32 91。另外，在专利文献3的实施例中，未对SG管的内表面的尺寸波动进行研究。在SG管的制造中，由于在固溶化热处理工序中因残余应力而在管上产生了弯曲和椭圆，因此需要在之后的矫正工序中对所产生的弯曲和椭圆进行矫正。但是，在专利文献2或3所记载的现有技术的管的矫正方法中，当利用(2-2-2- I)型矫正机对管的弯曲和椭圆进行矫正时，管内表面的尺寸波动变明显，有时在基于涡流探伤的检查中S/N比降低，从而检查效率降低。专利文献I :日本特开平3 — 18419号公报专利文献2 :日本特开2000 - 317521号公报专利文献3 :国际公开号W02007/119817如上所述，在以往的由包括冷加工工序、固溶化热处理工序及矫正工序的制造工序进行的SG管的制造中，需要在之后的矫正工序中对在固溶化热处理工序中产生的管的弯曲和椭圆进行矫正。但是，在现有技术的SG管的制造方法中，当对管的弯曲和椭圆进行矫正时，管内表面的尺寸波动变明显，有时在涡流探伤的检查中S/N比降低，从而检查效率降低。

发明内容
本发明是鉴于这种状况而做成的，其目的在于提供一种能够减少矫正后的管内表面的尺寸波动量、能够在较高的S/N比下进行检查、能够提高检查效率的蒸汽发生器用导热管及其制造方法。本发明人为了解决上述问题，对管内表面的长度方向的尺寸波动给基于涡流探伤的管内表面检查中的S/N比带来的影响进行了研究，发现了较短的周期变动给S/N比带来的影响较小。·图3是表示通过包括冷加工工序、固溶化热处理工序及矫正工序的制造工序制造而成的管的内表面的长度方向的粗糙度曲线的一例的图。该图所示的粗糙度曲线是使用表面粗糙度测量机(东京精密公司制，型号SURFC0M1500SD3)、在通过后述的实施例获得的管中测量矫正后的管的内表面的表面粗糙度而得到的曲线。当测量表面粗糙度时，使用了接触部的直径为4i!m、60°圆锥钻石形的检测器作为检测器。如该图所示，所制造的管内表面的长度方向的粗糙度曲线形成为在周期为约35_的起伏中附加了由两点划线包围所示的较短的周期变动的形状。该较短的周期变动几乎未给由涡流探伤得到的S/N比带来影响，但是较长周期的起伏给S/N比带来了较大的影响。在此，为了去除较短的周期变动而测量对S/N比带来较大影响的较长周期的起伏，增大在测量管内表面的长度方向的尺寸波动时所使用的检测器的接触部的直径是有效的。而且，本发明人发现，在较长周期的起伏中，起伏的波动幅度、即尺寸波动量对S/N比带来了较大的影响。图4是说明本发明所规定的管内表面的长度方向的尺寸波动量的示意图。该图表示管内表面的长度方向的粗糙度曲线，横轴表示管的长度方向的位置(mm)，纵轴表示高度(Um)0在本发明所规定的管内表面的长度方向的尺寸波动量中，针对粗糙度曲线使用接触部的半径为0.8_的检测器测量管内表面的长度方向的尺寸波动。如该图所示，求出从该粗糙度曲线中抽取的50mm的范围内的最大值与最小值，将最大值与最小值之差作为管内表面的长度方向的尺寸波动量。本发明人反复认真研究，结果发现，通过将图4所示的管内表面的长度方向的尺寸波动量设为4 以下，能够以较高的S/N比进行基于涡流探伤的检查，从而检查效率提闻。另外，经过了矫正工序的管内表面的长度方向的尺寸波动量与经过矫正工序之前的尺寸波动量之间存在相关性，一般通过矫正工序，尺寸波动量会增加。例如，若在冷加工工序中采用皮尔格轧制，则在冷加工工序中在管内表面的长度方向上会产生明显的尺寸波动，在矫正后也残留有明显的尺寸波动，从而使涡流探伤中的S/N比变低。在冷加工工序中，与采用了皮尔格轧制的情况相比，通过采用拉拔加工能够减少在冷加工工序中在管内表面的长度方向上产生的尺寸波动量。这是因为，由于拉拔加工是通过拉拔模与顶头进行的拉拔，因此所获得的管的内表面平滑。而且，通过使用基于高压拉拔的拉拔加工，能够进一步减少在冷加工工序中在管内表面的长度方向上产生的尺寸波动量。因此发现，在冷加工工序中，适合使用40MPa以上的高压润滑油进行拉拔加工。管内表面的尺寸波动量因矫正工序而增加的情况受到偏移量、矫正辊对的数量(轧机数量)、轧机距离这样的辊式矫正机的规格的影响较大。例如，若辊式矫正机所具有的矫正辊对的数量较少，则每一对矫正辊的加工量增加，在矫正时管较大程度地弯曲，因此矫正后的管的尺寸波动量明显增加。因此发现，通过使用具有5对矫正辊的(2-2-2-2 - 2)型矫正机，能够减少每一对矫正辊的加工量，从而能够减少管内表面的长度方向的尺寸波动量因矫正而增加的情况。本发明是根据上述见解而完成的，以下述(I) (4)的蒸汽发生器用导热管及下述(5)和(6)的蒸汽发生器用导热管的制造方法为主要内容。(I)—种蒸汽发生器用导热管，其特征在于，沿长度方向测量管内表面的表面粗糙度，从测量到的粗糙度曲线中抽取的50mm的范围内的尺寸波动量为4 y m以下，并且从管端 到IOOOmm位置处的弯曲量为Imm以下。(2)根据上述(I)所述的蒸汽发生器用导热管，其特征在于，该蒸汽发生器用导热管是通过包括使用40MPa以上的高压润滑油进行拉拔加工的冷加工工序、固溶化热处理工序及由辊式矫正机进行的矫正工序的工序制造而成的。(3)根据上述(2)所述的蒸汽发生器用导热管，其特征在于，上述辊式矫正机是使用了在旋转轴的方向相互交叉的状态下沿上下方向相对配置的至少5对鼓形矫正辊的辊式矫正机。(4)根据上述(I)至(3)中任一项所述的蒸汽发生器用导热管，其特征在于，上述管的化学组成按质量％计，含有C :0. 15%以下、Si :1. 00%以下、Mn :2. 0%以下、P :0. 030%以下、S :0. 030% 以下、Cr 10. 0%~ 40. 0%,Ni :8. 0% 80. 0%,Ti :0. 5% 以下、Cu :0. 6%以下、Al :0. 5%以下及N :0. 20%以下，其余部分由Fe和杂质构成。(5) 一种蒸汽发生器用导热管的制造方法，其特征在于，当使用40MPa以上的高压润滑油实施冷拔加工，使用设置了在旋转轴的方向相互交叉的状态下沿上下方向相对配置的至少5对鼓形矫正辊的、轧机距离为300mm以下的辊式矫正机对固溶化热处理后的管进行矫正时，对管施加形成在上述辊式矫正机的至少连续的3对上下矫正辊的交叉位置处的与管轴心相当的3个位置、由下述(I)式规定的n为0.9X 10_3以上且5mm以下的偏移量，n = l/RX (d/2)…(I)其中，在将管外径设为d (mm)、将棍式矫正机的轧机距尚设为L (mm)、将偏移量设为5 (mm)的情况下，满足R = ( S2+ L2)/2 S的关系。(6)根据上述(5)所述的蒸汽发生器用导热管的制造方法，其特征在于，上述管的化学组成按质量％计，含有C :0. 15%以下、Si :1. 00%以下、Mn :2. 0%以下、P :0. 030%以下、S :0. 030% 以下、Cr 10. 0% 40. 0%,Ni :8. 0% 80. 0%,Ti :0. 5% 以下、Cu :0. 6% 以下、Al :0. 5%以下及N :0. 20%以下，其余部分由Fe和杂质构成。发明的效果本发明的蒸汽发生器用导热管由于管内表面的长度方向的尺寸波动量为4 y m以下，因此在制造管时能够以较闻的S/N比进行基于润流探伤的检查，从而能够提闻检查效率。
本发明的蒸汽发生器用导热管的制造方法具有下述显著效果。(I)由于使用40MPa以上的高压润滑油对管实施冷拔加工，因此能够减少冷拔加工后且矫正前的管内表面的长度方向的尺寸波动量。(2)使用设置了至少5对鼓形矫正辊的、轧机距离为300mm以下的辊式矫正机，利用至少连续的3对矫正辊将n设为0. 9X 10_3以上并且将偏移量设为5mm以下来对管进行矫正。由此，能够减少管内表面的长度方向的尺寸波动量因矫正而增加的情况。( 3 )本发明的蒸汽发生器用导热管的制造方法通过上述(I)和(2 )能够制造一种管内表面的长度方向的尺寸波动量为4 以下、并且从管端到IOOOmm位置处的弯曲量为Imm以下的管。


图1是表示对管内表面的涡流探伤的结果的记录图的一例。 图2是表示斜辊式矫正机的辊排列例的图。图3是表示通过包括冷加工工序、固溶化热处理工序及矫正工序的制造工序制造而成的管的内表面的长度方向的粗糙度曲线的一例的图。图4是说明本发明所规定的管内表面的长度方向的尺寸波动量的示意图。
具体实施例方式以下，说明本发明的蒸汽发生器用导热管及其制造方法。[蒸汽发生器用导热管]本发明的蒸汽发生器用导热管的特征在于，沿长度方向测量管内表面的表面粗糙度，从测量到的粗糙度曲线中抽取的50mm的范围内的尺寸波动量为4 y m以下，并且从管端到IOOOmm位置处的弯曲量为Imm以下。在本发明中，在沿长度方向测量管内表面的表面粗糙度时，设为使用接触部的半径为0. 8mm的检测器测量管内表面的长度方向的尺寸波动。如上使用图4的说明所述，这是为了去除对涡流探伤中的S/N比带来的影响较小的、周期较短的波动，测量周期较长的起伏。另外，在本发明中，“尺寸波动量”是指从测量到的粗糙度曲线中抽取的50_的范围内的最大值与最小值之差。在管内表面的长度方向上产生的尺寸波动是因冷加工工序中的皮尔格轧制、拉拔加工、矫正工序中的由辊式矫正机进行的矫正而产生、增加的。由于由此产生、增加的尺寸波动的周期为50mm以下，因此从测量到的粗糙度曲线中抽取50mm并求出尺寸波动量。若SG管的内表面上的长度方向的尺寸波动量超过4pm，则涡流探伤中的S/N比降低，检查效率变低。由于SG管的内表面上的长度方向的尺寸波动量为4 以下，从而能够以较高的S/N比进行基于涡流探伤的检查，能够提高检查效率。而且，通过将从管端到IOOOmm位置处、即距管端IOOOmm的范围内的弯曲量设为Imm以下，从而在向换热器组装时，能够抑制由弯曲引起的与其他元件之间的干涉，组装操
作变容易。[蒸汽发生器用导热管的制造方法]本发明的蒸汽发生器用导热管的制造方法的特征在于，当使用40MPa以上的高压润滑油实施冷拔加工，使用设置了在旋转轴的方向相互交叉的状态下沿上下方向相对配置的至少5对鼓形矫正辊的、轧机距离为300mm以下的辊式矫正机对固溶化热处理后的管进行矫正时，对管施加形成在上述辊式矫正机的至少连续的3对上下矫正辊的交叉位置处的与管轴心相当的3个位置的、由下述(I)式规定的n为0.9X 10_3以上且5mm以下的偏移量，n = l/RX (d/2)…(I)其中，在将管外径设为d (mm)、将棍式矫正机的轧机距尚设为L (mm)、将偏移量设为5 (mm)的情况下，满足R = ( S2+ L2)/2 S的关系。通过在冷加工工序中使用40MPa以上的高压润滑油实施基于高压拉拔的拉拔加工，与通过皮尔格轧制、由化学转化处理润滑覆膜进行的润滑处理实施拉拔加工的情况相t匕，能够减少在冷加工后(矫正前)的管内表面上产生的长度方向的尺寸波动量。若在基于高压拉拔的冷拔加工中所使用的润滑油的压力小于40MPa，则在工具与管之间无法形成足够厚度的润滑油膜，会产生粘着或振动，从而在管内表面上产生的长度方向的尺寸波动量增加。因此，将润滑油的压力设为了 40MPa以上。优选的是，润滑油的压力设为50MPa以上。另外，优选的是，润滑油的压力设为150MPa以下。若润滑油的压力超过150MPa，则在管内表面上因封入润滑油而形成凹部，有可能生成被称作油坑(日文才4^ 卜)的缺陷。由于在管内表面上生成的油坑在粗糙度曲线中作为较短周期的尺寸波动出现，因此对基于涡流探伤的检查中的S/N比带来的影响较小，但会使算术平均粗糙度这样的管内表面粗度降低。固溶化热处理能够采用以往所使用的各种方法，在固溶化热处理时能够根据管的尺寸、化学组成适当地确定对管进行加热的温度、保持该温度的时间。例如能够设加热温度为1000°C 1300°C、保持时间为5分钟 15分钟来对管实施固溶化热处理。在矫正工序中，使用设置了在旋转轴的方向相互交叉的状态下沿上下方向相对配置的至少5对的鼓形矫正辊的、轧机距离为300mm以下的辊式矫正机对管进行矫正。通过使用具有至少5对矫正棍的棍式矫正机，与以往的具有3对矫正棍(2 — 2 — 2—1)型这样的矫正机相比，能够减少每一对矫正辊的加工量并对管的弯曲和椭圆进行矫正。在轧机距离超过300mm的情况下，若不增大偏移量，则无法对弯曲进行矫正，若为了矫正而增大偏移量，则矫正后的管内表面的尺寸波动量会增加。通过将由上述(I)式规定的n设为0. 9X10_3以上，从而能够对管的椭圆和弯曲进行矫正。另一方面，若由上述(I)式规定的n小于0.9X10—3，则矫正后的管残留有弯曲而成为不良产品。通过将对管施加的偏移量设为5mm以下，从而每一对矫正棍的加工量减少，矫正时的管的弯曲变小，因此能够减少管内表面的长度方向的尺寸波动量因矫正而增加的情况。若对管施加的偏移量超过5mm,则管内表面的长度方向的尺寸波动量会因矫正而显著增加。本发明的蒸汽发生器用导热管的制造方法使用40MPa以上的高压润滑油实施冷拔加工，对管施加由上述(I)式规定的n为0.9X1(T3以上且5mm以下的偏移量地利用辊式矫正机对管进行矫正。由此，所制造的蒸汽发生器用导热管的管内表面的长度方向的尺寸波动量为4 y m以下，并且从管端到IOOOmm位置处的弯曲量为Imm以下，能够以较高的S/N比进行基于润流探伤的检查，能够提闻检查效率。例如，在使用具有5对矫正辊的(2 -2-2-2-2)型矫正机对管进行矫正的情况下，能够将使n和偏移量处于本发明所规定的范围内的至少连续的3对矫正辊设为输入侧的3对矫正辊、除输入侧与输出侧以外的3对矫正辊或者输出侧的3对矫正辊。另外，能够根据被矫正管的尺寸、材质适当地确定作为辊式矫正机的设定条件的矫正辊角度和滚压量，优选的是，在各个矫正辊对中，辊角度设定在28° 31°的范围内，以及滚压量设定在1. 5mm 3. Omm的范围内。[管的化学组成]在本发明的蒸汽发生器用导热管及其制造方法中，优选的是，使管的化学组成按质量％计，含有c :0. 15%以下、S1:1. 00%以下、Mn :2. 0%以下、P :0. 030%以下、S :0. 030% 以下、Cr :10. 0% 40. 0%、N1:8. 0% 80. 0%、T1:0. 5% 以下、Cu :0. 6% 以下、Al :0. 5%以下及N :0. 20%以下，其余部分为Fe和杂质。在此，杂质是指在对管进行工业制造时自矿石、废料等中混入的成分，在本发明中是指在未带来不良影响的范围内所容许的物质。各个元素的限定理由如下所述。另外，在以下说明中，关于含量的“ ％ ”是指“质量％ ”。C :0. 15% 以下若含有C超过0. 15%，则耐应力腐蚀裂纹性有可能变差。因而，在含有C的情况下，优选的是将C的含量设为0. 15%以下，进一步优选为0. 06%以下。另外，C具有提高合金的晶界强度的效果。为了获得该效果，优选的是C的含量设为0.01%以上。S1:1. 00% 以下Si作为冶炼时的脱氧材料进行使用，作为杂质残留在合金中。此时，优选的是Si的含量限制为1. 00%以下。若其含量超过0.50%，则有时合金的洁净度会降低，因此进一步优选的是Si的含量限制为0. 50%以下。Mn :2.0% 以下Mn是将作为杂质元素的S固定为MnS、改善热加工性、并且作为脱氧剂发挥效力的元素。若其含量超过2. 0%，则使合金的洁净性降低，因此优选的是Mn的含量设为2. 0%以下。进一步优选为1.0%以下。另外，在想获得由Mn带来的改善热加工性的效果的情况下，优选的是含有0. 1%以上。P :0. 030% 以下P是作为杂质存在于合金中的元素，若其含量超过0. 030%，则有时会对耐腐蚀性带来不良影响。因而，优选的是P的含量限制为0. 030 %以下。S :0. 030% 以下S是作为杂质存在于合金中的元素，若其含量超过0. 030%，则有时会对耐腐蚀性带来不良影响。因而，优选的是S的含量限制为0.030%以下。Cr :10. 0% 40. 0%Cr是维持合金的耐腐蚀性所必需的元素,优选的是含有10. 0%以上的Cr。但是，若Cr的含量超过40. 0%，则Ni含量会相对应地减少，合金的耐腐蚀性、热加工性有可能降低。因而，Cr的含量优选为10. 0% 40. 0%。特别是在含有14. 0% 17. 0%的Cr的情况下，在含有氯化物的环境下的耐腐蚀性优异，在含有27. 0% 31. 0%的Cr的情况下，进一步在高温中的纯水、碱性环境下的耐腐蚀性也优异。N1:8. 0% 80. 0%Ni是为了确保合金的耐腐蚀性所必需的元素，优选的是含有8. 0%以上的Ni。另一方面，由于Ni昂贵，因此只要根据用途含有所需的最小限度即可，优选的是设为80. 0%以下。T1:0. 5% 以下Ti若其含量超过0. 5%，则有可能使合金的洁净度变差，因此优选的是Ti的含量设为0. 5%以下，进一步优选为0. 4%以下。但是，从提高合金的加工性及抑制焊接时的晶粒生长的观点出发，优选的是含有0.1 %以上的Ti。Cu :0. 6% 以下Cu是作为杂质存在于合金中的元素，若其含量超过0. 6 %，则有时合金的耐腐蚀性降低。因而，优选的是Cu的含量限制为0. 6%以下。Al :0. 5% 以下Al作为炼钢时的脱氧材料进行使用，作为杂质残留在合金中。残留的Al在合金中成为氧化物类夹杂物，有可能使合金的洁净度变差，对合金的耐腐蚀性和机械性质带来不良影响。因而，优选的是Al的含量限制为0.5%以下。N :0. 20% 以下N也可以不添加，但是在以本发明为对象的合金中，通常作为杂质含有0. 01%左右的N。但是，如果积极地添加N，则能够提高强度而不会使耐腐蚀性变差。但是，若含有超过0. 20%的N，则耐腐蚀性降低，因此优选的是在含有N的情况下的N的含量上限设为0. 20%。在本发明的蒸汽发生器用导热管及其制造方法中，特别是具有由含有C :0. 15%以下、S1:1. 00% 以下、Mn :2. 0% 以下、P :0. 030% 以下、S :0. 030% 以下、Cr :10. 0% 40. 0%,Fe 15. 0%以下、T1:0. 5%以下、Cu :0. 6%以下及Al :0. 5%以下、其余部分由Ni和杂质构成的化学组成的Ni基合金的耐腐蚀性更优异，故优选。对于由上述化学组成构成的、优选用于管的Ni基合金，作为代表性的例子列举了以下两种。(a)含有 C :0. 15% 以下、S1:1. 00% 以下、Mn :2. 0% 以下、P :0. 030% 以下、S :0. 030% 以下、Cr :14. 0% 17. 0%、Fe :6. 0% 10. 0%、T1:0. 5% 以下、Cu :0. 6% 以下及Al :0. 5%以下、其余部分由Ni和杂质构成的Ni基合金。(b)含有 C :0. 06% 以下、S1:1. 00% 以下、Mn :2. 0% 以下、P :0. 030% 以下、S 0. 030% 以下、Cr 27. 0% 31. 0%、Fe :7. 0% 11. 0%、T1:0. 5% 以下、Cu :0. 6% 以下及Al :0. 5%以下、其余部分由Ni和杂质构成的Ni基合金。由于含有14. 0% 17. 0%的Cr、含有75%左右的Ni，上述(a)的合金是在含有氯化物的环境下的耐腐蚀性优异的合金。在该合金中，从Ni的含量与Cr的含量之间的平衡的观点出发，优选的是Fe的含量设为6.0% 10.0%。由于含有27. 0% 31. 0%的Cr、含有60%左右的Ni，上述(b)的合金是在除了含有氯化物的环境以外，在高温中的纯水、碱性环境下的耐腐蚀性也优异的合金。在该合金中，也从Ni含量与Cr含量之间的平衡的观点出发，优选的是Fe的含量设为7.0% 11. 0%。实施例进行了对由本发明的蒸汽发生器用导热管及其制造方法带来的效果进行验证的试验。[试验方法]通过将管精加工到规定的尺寸的冷加工工序、固溶化热处理工序、以及由对管的弯曲和椭圆进行矫正的辊式矫正机进行的矫正工序而获得管。在冷加工工序中，通过皮尔格轧制或使用了压力为120MPa的高压润滑油的拉拔加工(高压拉拔)将管精加工到规定的尺寸。在矫正工序中，使用了具有3对矫正棍的(2 — 2 — 2—1)型矫正机或具有5对矫正棍的(2 — 2 — 2 — 2 — 2)型矫正机。试验条件如下所述。管的化学组成材质ASMESB - 163UNS N06690 的 Ni 基合金按质量％计，含有C :0. 021%, S1:0. 33%, Mn :0. 27%, P :0. 013%, S :0. 0002%,Cr 29. 4%、Fe :9. 8%、T1:0. 25%, Cu :0. 03%及 Al :0. 11 %、其余部分由 Ni 和杂质构成的
Ni基合金固溶化热处理以1100°C保持3分钟向试验中供给由上述试验条件所示的化学组成的Ni基合金构成的、尺寸不同的管A或管B。管A外径19. 14mm、壁厚1. 1 25mm及长度IOOOCtam (IOm),管B外径17. 57mm、壁厚1. 05mm 及长度 10000mm (IOm)0在表I和表2中示出了试验编号、试验区分、供试验的管、冷加工工序中的精加工方法、冷加工后且矫正前的管内表面的长度方向的尺寸波动量、矫正条件及试验结果。将辊式矫正机的矫正辊对的数量、轧机距离、在连续的3对矫正辊中设定的偏移量及由上述(I)式计算出的n的值作为矫正条件表示在表I和表2中。在此，在使用了具有5对矫正辊的(2-2-2-2 - 2)型矫正机的试验中，将除了输出侧与输入侧的矫正棍以外的中央的连续的3对矫正辊按照表I和表2所示的n的值和偏移量进行了设置。[表 I]
权利要求
1.一种蒸汽发生器用导热管，其特征在于， 沿长度方向测量管内表面的表面粗糙度，从测量到的粗糙度曲线中抽取的50mm的范围内的尺寸波动量为4 μ m以下，并且从管端到距离该管端IOOOmm位置范围中的弯曲量为1mm以下。
2.根据权利要求I所述的蒸汽发生器用导热管，其特征在于， 该蒸汽发生器用导热管是通过包括使用40MPa以上的高压润滑油进行拉拔加工的冷加工工序、固溶化热处理工序及由辊式矫正机进行的矫正工序的工序制造而成的。
3.根据权利要求2所述的蒸汽发生器用导热管，其特征在于， 上述辊式矫正机是使用了在旋转轴的方向相互交叉的状态下沿上下方向相对配置的至少5对鼓形矫正辊的辊式矫正机。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的蒸汽发生器用导热管，其特征在于， 上述管的化学组成以质量％计含有C :0. 15%以下、Si :1. 00%以下、Mn :2.0%以下、P O.030% 以下、S 0. 030% 以下、Cr :10· 0% 40. 0%、Ni :8· 0% 80. 0%, Ti 0. 5% 以下、Cu :0. 6%以下、Al :0. 5%以下及N :0. 20%以下，其余部分由Fe和杂质构成。
5.一种蒸汽发生器用导热管的制造方法，其特征在于， 当使用40MPa以上的高压润滑油实施冷拔加工，使用设置了在旋转轴的方向相互交叉的状态下沿上下方向相对配置的至少5对鼓形矫正辊的、轧机距离为300mm以下的辊式矫正机对固溶化热处理后的管进行矫正时， 对管施加形成在上述辊式矫正机的至少连续的3对上下矫正辊的交叉位置处的与管轴心相当的3个位置、由下述(I)式规定的η为0.9X 10_3以上且5mm以下的偏移量， n = 1/RX (d/2)…(I) 其中，在将管外径设为d (mm)、将辊式矫正机的轧机距离设为L (mm)、将偏移量设为δ(mm)的情况下，满足R = ( S2 + L2)/2S的关系。
6.根据权利要求5所述的蒸汽发生器用导热管的制造方法，其特征在于， 上述管的化学组成以质量％计含有C :0. 15%以下、Si :1. 00%以下、Mn :2.0%以下、P O.030% 以下、S 0. 030% 以下、Cr 10. 0%~ 40. 0%、Ni :8· 0% 80. 0%、Ti 0. 5% 以下、Cu :0. 6%以下、Al :0. 5%以下及N :0. 20%以下，其余部分由Fe和杂质构成。
全文摘要
本发明提供一种蒸汽发生器用导热管及其制造方法。在蒸汽发生器用导热管中，沿长度方向测量管内表面的表面粗糙度，从测量到的粗糙度曲线中抽取的50mm的范围内的尺寸波动量为4μm以下，并且从管端到1000mm位置处的弯曲量为1mm以下，从而在制造管时能够以较高的S/N比进行基于涡流探伤的检查，能够提高检查效率，并且在向换热器组装时能够容易地进行组装操作。优选的是，本发明的蒸汽发生器用导热管是通过包括使用40MPa以上的高压润滑油进行拉拔加工的冷加工工序、固溶化热处理工序及由辊式矫正机进行的矫正工序的工序制造而成的。另外，优选的是，辊式矫正机设为使用了在旋转轴的方向相互交叉的状态下沿上下方向相对配置的至少5对鼓形矫正辊的辊式矫正机。
文档编号C22F1/00GK102985783SQ201180032418
公开日2013年3月20日 申请日期2011年6月7日 优先权日2010年6月28日
发明者丰田仁寿, 黑田浩一 申请人:新日铁住金株式会社