JP5045819B2

JP5045819B2 - 冷間引抜用素管およびその製造方法並びに冷間引抜管の製造方法

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Publication number: JP5045819B2
Application number: JP2010548306A
Authority: JP
Inventors: 仁寿豊田; 圭司松本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2030-12-08
Also published as: EP2517801A4; CN102665951B; CA2782192A1; KR20120097397A; CA2782192C; US8671727B2; EP2517801A1; CN102665951A; KR101385925B1; WO2011077650A1; US20120263967A1; EP2517801B1; JPWO2011077650A1

Description

本発明は、冷間引抜用素管およびこの素管の製造方法並びに冷間引抜管の製造方法に関する。特に、原子力発電設備における蒸気発生器用伝熱管等の製造に使用される冷間引抜用素管であって、冷間引抜加工において焼き付きやびびり振動が発生しない冷間引抜用素管、およびこの冷間引抜用素管の製造方法、並びにその素管を冷間引抜して得られた冷間引抜管の製造方法に関する。

なお、別に記載がない限り、本明細書における用語の定義は次のとおりである。
「蒸気発生器用伝熱管」：原子力発電設備における蒸気発生器等に用いられる小径長尺の伝熱管を指す。特に、原子力発電用の蒸気発生器用伝熱管を、ここでは、ＳＧ（ｓｔｅａｍｇｅｎｅｒａｔｏｒ）管と記す。
「高圧潤滑引抜法」：高圧容器に母管を挿入し、高圧容器に潤滑油を充満させた後、増圧機により潤滑油を例えば４０Ｍｐａ以上に昇圧して、この管内外面を強制潤滑した状態で管を引き抜く加工方法である。
「焼き付き」：被加工材の内面の潤滑不良に起因して、被加工材と工具（ダイス、プラグ）との接触により摩擦が急激に増大し、激しい溶着が生じて面が荒れる現象である。
「びびり振動」：被加工材と工具（ダイス、プラグ）との間に生じる摩擦係数の変動に起因した自励振動であり、スティック状態とスリップ状態を繰り返すスティックスリップ現象である。
「素管内面粗さＲａ」：ＡＮＳＩＢ４６．１に規定される平均表面粗さＲａで表した素管内面粗さを意味する。

原子力発電設備における蒸気発生器に組み込んで使用される伝熱管や、各種機器の給水ヒーター等の熱交換器に組み込まれる伝熱管は、例えば、外径が４０ｍｍ以下の小径で、長さが１５ｍ以上の長尺管として製造される。このような小径長尺管は、通常、ユジーンセジュルネ式製管設備を用いる熱間製造法によって製造された継目無管を素材とし、これに還元性雰囲気中で光輝熱処理を施した後、冷間引抜加工により製造される。

一般に、管の冷間引抜加工では、熱処理を施した素管の内外表面に化成処理潤滑皮膜を形成する方法が用いられている。しかし、小径長尺管に対して化成処理潤滑皮膜を形成する場合には、化成処理時に素管の内面まで充分に処理することに留意しなければならず、その処理に多大の工数を要するとともに、使用する薬品が比較的高価であることから、作業コストが高くなる。さらに、原子力発電設備のＳＧ管に使用されるＮｉ基合金（インコネル系合金）においては、化成処理潤滑皮膜が形成されにくいという問題がある。

そのため、最近では、素管の内外表面に油潤滑皮膜を形成する油潤滑引抜加工が行われている。この引抜加工方法は、化成処理潤滑皮膜を形成する方法に比べて、薬品が安価であり、その後の処理も比較的容易である。

さらに、素管表面に油潤滑皮膜を形成する油潤滑引抜加工法の範疇に含まれる改良法として、素管と工具の間に高圧潤滑油を常時供給し、引抜加工の安定化を図るとともに、引抜管の品質向上に大きな効果を発揮する高圧潤滑引抜法（高圧抽伸法）が開発されている。この方法は、内部に素管を装入した高圧容器内に潤滑油を充満させ、高圧潤滑油を供給しつつ引抜加工を行いながら、素管を高圧容器外へ引き抜く、管の加工法である。

図１は、高圧潤滑油を供給しつつ引抜加工を行う高圧潤滑引抜法を説明する図である。図１において、プラグ１およびダイス２を用いて素管３を引抜加工する際に、一方端が閉鎖され、解放端がテレスコピック構造４ａとされた筒状の容器４は、閉鎖端側を支点に解放端側を引き抜きパスラインと素管挿入ラインとの間に位置可変なように揺動自在に設けられている。

容器４内には、引き抜きパスラインに固定配置されたダイス２内にプラグ１を位置させて、プラグ１を保持するプラグ支持桿５が貫通配置されている。

上記の容器４内には、光輝熱処理された素管３が装入され、図１に示すように、ダイス２とプラグ１で形成される環状空間に素管３の口絞り部を通した状態にセットされる。

この状態でポンプＰにより容器４内に高圧潤滑油を供給充填し、素管３を上記環状空間より容器４外へ引き抜いて所定の寸法の引抜管に仕上げる。この引抜加工の全工程において、素管３の内外表面には容器４内に供給充填した高圧潤滑油が連続的に供給される。

このとき、容器４内の解放端とダイス２との間の気密保持は、容器４内の解放端側に設けられたテレスコピック構造４ａが高圧の潤滑油によって図中の左方に押されてその先端がダイス２の入側面に圧接することで自動的に行われる。また、プラグ１とダイス２との間の気密は、引抜加工中の素管３によって維持される。

この高圧潤滑引抜法を採用すれば、素管と工具の間に、高圧により潤滑油が供給、充填されるので、引抜加工中に油切れを生じることがなく、通常の油潤滑引抜加工において生じ易い焼き付きはほぼ防止することができる。しかしながら、高圧潤滑引抜法を採用する場合であっても、局部的に焼き付きが発生し、また、びびり振動が発生する場合がある。

引抜加工中に焼き付きが発生すると、管製品の表面品質が悪化し、歩留り低下を招く。また、びびり振動が発生した場合は、管製品の内径が極めて微小ではあるが軸長方向に変動する。その管製品が原子力発電設備においてＳＧ管として使用される場合には、内面渦流探傷検査において厳しい検査基準が設けられており、軸長方向の内径変動はノイズを発生させるため、探傷のＳ／Ｎ比（Ｓ：傷からの信号、Ｎ：ノイズ）を著しく低下させ、不合格判定の原因となる。

焼き付きやびびり振動の発生防止については、従来から種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、被加工材に発生するびびり振動を防止するために、引抜加工前の被加工材に、露点が−５０℃以下の水素雰囲気中で光輝熱処理を施す引抜加工方法が記載されている。熱処理中におけるクロム酸化物（Ｃｒ_２Ｏ_３）、アルミナ酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３）等の生成を抑制することにより引抜加工中の素管と工具間の摩擦係数の変動を抑え、びびり振動を防止することができるとしている。

特許文献２には、潤滑処理が施された被加工材（光輝熱処理された素管）の抽伸加工に用いられるプラグであって、被加工材と接触する部位の表面粗さＲｍａｘを０．４〜２．０μｍとしたプラグ、およびこのプラブを用いた引抜鋼管の製造方法が記載されている。プラグ表面に存在する微小な凹部に金属酸化物がトラップされ、そこから溢れ出た金属酸化物の微粉が潤滑油膜を切るようになって摩擦抵抗が増加しびびり振動を発生するので、プラグの表面粗さを適度に調整して潤滑油が溜まるのに十分な容量をもったオイルピットを確保することにより、びびり振動の発生を防止できるとしている。

特許文献１、２に記載される技術はそれぞれびびり振動の発生防止に有効な方法である。しかし、これら従来技術のみでは必ずしも万全とはいえず、被加工材である素管内面の状態、油潤滑皮膜形成の状態、引抜条件等によっては、局部的な焼き付きや、びびり振動が発生する場合がある。

特開２００４−１３０３２５号公報特開２００５−１４４４７９号公報

本発明の目的は、素管の表面に油潤滑皮膜を形成する油潤滑引抜加工に用いられる冷間引抜用素管、特に、原子力発電設備の蒸気発生器に用いられるＳＧ管等、小径長尺の伝熱管の製造に用いられる冷間引抜用素管であって、引抜加工において焼き付きやびびり振動が発生しない冷間引抜用素管を提供することにある。本発明の他の目的は、本発明の冷間引抜用素管の製造方法を提供することにある。

本発明の要旨は、次の通りである。
（１）被加工材の表面に油潤滑皮膜を形成する引抜加工に用いられる、原子力発電用の蒸気発生器用伝熱管に使用されるオーステナイト合金製の冷間引抜用素管であって、前記冷間引抜用素管は高圧潤滑引抜に用いられる素管であり、引抜前の素管内面粗さが、ＡＮＳＩＢ４６．１に規定される平均表面粗さＲａで表したとき、下記（ｉ）式を満たすことを特徴とする冷間引抜用素管。
０．１０μｍ≦Ｒａ≦１．００μｍ・・・（ｉ）

（２）被加工材の表面に油潤滑皮膜を形成する引抜加工に用いられる冷間引抜用素管であって、引抜前の素管内面粗さが、ＡＮＳＩＢ４６．１に規定される平均表面粗さＲａで表したとき、下記（ii）式を満たすことを特徴とする冷間引抜用素管。
０．１０μｍ≦Ｒａ≦０．５０μｍ・・・（ii）

（３）前記素管の内面粗さが、ＡＮＳＩＢ４６．１に規定される平均表面粗さＲａで表したとき、下記（ii）式を満たすことを特徴とする前記（１）に記載の冷間引抜用素管。
０．１０μｍ≦Ｒａ≦０．５０μｍ・・・（ii）
（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載の冷間引抜用素管を用いて、冷間引抜加工を行うことを特徴とする冷間引抜管の製造方法。

（５）被加工材の表面に油潤滑皮膜を形成する引抜加工に用いられる冷間引抜用素管の引抜前の素管内面に、ＩＳＯ８４８６１９９６Ｆ規格に規定される＃１００番手〜＃３５０番手のブラスト粒を用いてブラスト処理を施すことで、引抜前の素管内面粗さが、ＡＮＳＩＢ４６．１に規定される平均表面粗さＲａで表したとき、下記（ｉ）式を満たすことを特徴とする冷間引抜用素管の製造方法。
０．１０μｍ≦Ｒａ≦１．００μｍ・・・（ｉ）
（６）前記冷間引抜用素管が、高圧潤滑引抜に用いられる素管であることを特徴とする前記（５）に記載の冷間引抜用素管の製造方法。

（７）前記冷間引抜用素管が、原子力発電用の蒸気発生器用伝熱管に使用されるオーステナイト合金製の素管であることを特徴とする前記（６）に記載の冷間引抜用素管の製造方法。
（８）前記素管の内面粗さが、ＡＮＳＩＢ４６．１に規定される平均表面粗さＲａで表したとき、下記（ii）式を満たすことを特徴とする前記（６）または（７）に記載の冷間引抜用素管の製造方法。
０．１０μｍ≦Ｒａ≦０．５０μｍ・・・（ii）

（９）前記（８）に記載の冷間引抜用素管の製造方法であって、前記引抜前の素管内面に、ＩＳＯ８４８６１９９６Ｆ規格に規定される＃２００番手〜＃３５０番手の酸化ジルコニウム製のブラスト粒を用いてブラスト処理を施すことを特徴とする冷間引抜用素管の製造方法。

（１０）前記（５）〜（８）のいずれかに記載の冷間引抜用素管の製造方法であって、前記引抜前の素管内面に、弗硝酸による酸洗処理を施して、前記（ｉ）式または（ii）式を満たすように素管の内面粗さを調整することを特徴とする冷間引抜用素管の製造方法。
（１１）前記（５）〜（１０）のいずれかに記載の方法で製造された冷間引抜用素管を用いて、冷間引抜加工を行うことを特徴とする冷間引抜管の製造方法。

本発明の冷間引抜用素管に対して素管表面に油潤滑皮膜を形成する引抜法を適用すれば、引抜加工において生じ易い焼き付きやびびり振動の発生を防止することができる。特に、当該素管を原子力発電設備の蒸気発生器に用いられるＳＧ管等、小径長尺の伝熱管の製造用として用い、高圧潤滑引抜法を適用すれば、効果が大きい。

本発明の冷間引抜用素管の製造方法によれば、引抜前の素管の内面粗さを適切に調整して本発明の引抜用素管を得ることができる。

図１は、高圧潤滑油を供給しつつ引抜加工を行う高圧潤滑引抜法を説明する図である。図２は、高圧潤滑引抜加工における焼き付き発生の状況を説明する図であり、（ａ）は引抜前の素管内面粗さが大きい場合、（ｂ）は素管内面粗さが小さい場合である。

本発明の冷間引抜用素管は、被加工材の表面に油潤滑皮膜を形成する引抜加工に用いられる引抜用素管であることを前提とし、引抜前の素管内面粗さが、ＡＮＳＩＢ４６．１に規定される平均表面粗さＲａで表したとき、下記（ｉ）式を満たすことを特徴とする素管である。
０．１０μｍ≦Ｒａ≦１．００μｍ・・・（ｉ）

引抜前の素管内面粗さＲａが前記（ｉ）式を満たすように規定するのは、引抜加工において、焼き付きやびびり振動の発生を防止するためである。

引抜前の素管内面粗さＲａが０．１０μｍ未満であれば、引抜加工の際にびびり振動が発生する。素管の内面が平滑であるため、工具と素管との接触面における摩擦係数が低下するが、一方では素材と工具（ダイス、プラグ）間に潤滑油が入りにくくなり、摩擦係数の変動が生じ易くなるからである。

引抜前の素管内面粗さＲａが１．００μｍを超えると、焼き付きが発生する。表面の粗度が大きい場合には、高圧潤滑油を供給しつつ引抜加工を行う高圧潤滑引抜法を採用しても、局部的な焼き付きの発生が避けられない。

図２は、高圧潤滑引抜加工における焼き付き発生の状況を説明する図であり、（ａ）は引抜前の素管内面粗さが大きい場合、（ｂ）は素管内面粗さが小さい場合である。この図は、ダイス（図示せず）により被加工材（素管）３の外径が減径され、内面がプラグと接触する部分を拡大して示している。図中の白抜き矢印は素管３が引き抜かれる方向を表す。

図２に示すように、プラグ１の表面には工具と素管の間に強制的に導入された高圧潤滑油による油膜６が形成されている。図２（ｂ）に示すように、素管３の内面粗さが小さい場合は、素管３表面に突出した部分がなく、材料全体がダイスによりプラグ１表面に押し付けられるので、素管３とプラグ１とが直接接触することはない。

これに対し、図２（ａ）に示すように、素管３の内面粗さが大きい場合は、素管３表面に突出部（凸部）が多数存在しており、表面の凸部の一部が油膜６を通してプラグ１と接触し易い。そのため局部的な焼き付きが発生する場合があると推測される。

本発明の冷間引抜用素管は、通常の油潤滑引抜加工および高圧潤滑引抜加工のいずれにも用いられる引抜用素管であるが、当該引抜用素管が高圧潤滑引抜に用いられることとする実施の形態を採ることが望ましい。高圧潤滑引抜法が適用されれば、前述のように、素管と工具の間に、高圧により潤滑油が供給、充填されるので、引抜加工中に油切れを生じることがない。

本発明の冷間引抜用素管（前記の高圧潤滑引抜法が適用される素管）において、当該素管が蒸気発生器用伝熱管に使用されるオーステナイト合金製の素管とする実施形態を採ることができる。蒸気発生器用伝熱管とは、原子力発電設備における蒸気発生器に組み込んで使用されるＳＧ管や、給水ヒーター等の熱交換器に組み込まれる伝熱管等の小径長尺管をいう。

本発明のオーステナイト合金製の素管の化学組成としては、例えば、質量％で、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％以下およびＮ：０．２０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなるものが望ましい。

上記オーステナイト合金の中でも、耐食性、耐熱性に優れるインコネル系のＮｉ基合金がより好ましい。具体的な化学組成を例示すると、質量％で、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：４５．０〜８０．０％、Ｔｉ：０．５％以下、Ｃｕ：０．６％以下およびＡｌ：０．５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる組成のＮｉ基合金である。

そのＳＧ管に用いられるＮｉ基合金の組成として代表的なものは、以下（ａ）、（ｂ）の二種類である。

（ａ）ＡＳＭＥＳＢ−１６３ＵＮＳＮ０６６９０で規定されるＮｉ基合金（３０％Ｃｒ−９％Ｆｅ−６０％Ｎｉ）は、Ｃｒを１４．０〜１７．０質量％およびＮｉを７０〜８０質量％含むため、塩化物を含む環境での耐食性に優れる合金である。より具体的な化学組成は、質量％で、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：１４．０〜１７．０％、Ｆｅ：６．０〜１０．０％、Ｔｉ：０．５％以下、Ｃｕ：０．６％以下およびＡｌ：０．５％以下を含有し、残部がＮｉおよび不純物からなる組成が挙げられる。

（ｂ）ＡＳＭＥＳＢ−１６３ＵＮＳＮ０６６００で規定されるＮｉ基合金（１５％Ｃｒ−９％Ｆｅ−７５％Ｎｉ）は、Ｃｒを２７．０〜３１．０質量％およびＮｉを５５〜６５質量％含むため、塩化物を含む環境のほか、高温における純水およびアルカリ環境での耐食性にも優れる合金である。より具体的な化学組成は、質量％で、Ｃ：０．０６％以下、Ｓｉ：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％、Ｔｉ：０．５％以下、Ｃｕ：０．６％以下およびＡｌ：０．５％以下を含有し、残部がＮｉおよび不純物からなる組成が挙げられる。

本発明の冷間引抜用素管（前記原子力発電用の蒸気発生器用伝熱管に使用されるオーステナイト合金製の素管）において、素管の内面粗さが、ＡＮＳＩＢ４６．１に規定される平均表面粗さＲａで表したとき、下記（ii）式を満たすものであれば、より確実にびびり振動および焼き付き、例えば品質に影響のない微少な焼き付きであっても防止することができるので、望ましい。
０．１０μｍ≦Ｒａ≦０．５０μｍ・・・（ii）

前記（ii）式において、平均表面粗さＲａの上限を０．５０μｍとするのは、より確実にびびり振動および焼き付きを防止できるのに加え、原子力発電設備で使用されるＳＧ管の場合、その内面粗さＲａの上限が０．５０μｍと規定されているからである。ＳＧ管製造用素管の内面粗さＲａの上限を０．５０μｍとしておけば、引抜加工に際し品質に影響のない微少な焼き付きの発生をも防止することができ、この素管を用いて製造されるＳＧ管の内面粗さＲａを０．５０μｍ未満にすることができる。

本発明の冷間引抜用素管の製造方法は、前述の本発明の冷間引抜用素管の製造方法であって、引抜前の素管内面に、ＩＳＯ８４８６１９９６Ｆ規格に規定される＃１００番手〜＃３５０番手のブラスト粒を用いてブラスト処理を施すことを特徴とする方法である。

本発明の冷間引抜用素管、特に、原子力発電設備における蒸気発生器用伝熱管（例えば、ＳＧ管）の製造に使用される冷間引抜用素管は、通常、ユジーンセジュルネ式製管設備を用いる熱間製造法によって製造された継目無管を素材とし、これに光輝熱処理を施した後、冷間圧延を行って冷間引抜が可能な外径、肉厚を有する引抜用素管とすることにより製造される。こうして得られた冷間引抜用素管に、高圧潤滑引抜法による引抜加工を施してＳＧ管のような蒸気発生器用伝熱管が製造される。

前記の冷間圧延を施したままの冷間引抜用素管の内面粗さは、圧延ロールの磨耗状況や、マンドレル、ロール等のセッティング状況によってばらつきがあり、この冷間引抜用素管に高圧潤滑引抜を行っても局部的な焼き付きや、びびり振動が発生する場合がある。

そこで、本発明の引抜用素管の製造方法では、引抜前の素管内面にブラスト処理を施して素管の内面粗さを調整する。ブラスト粒は、ＩＳＯ規格で定められ、番手で表現されているものを用いる。各番手のブラスト粒ではそれぞれ含まれる粒径の割合が決められており、用いるブラスト粒の番手によって素管内面の粗さはそれぞれ一定の粗さ範囲に調整することができる。

ＩＳＯ８４８６１９９６Ｆ規格に規定される＃１００番手〜＃３５０番手のブラスト粒を用いて引抜前の素管内面にブラスト処理を施すことにより、素管内面の粗さＲａが前記の（ｉ）式を満たす引抜用素管を製造することができる。

ブラスト粒としては、アルミナ粒など通常使用されているものを用いればよい。Ｎｉ基合金などの高合金製の素管が処理の対象である場合は、酸化ジルコニウム粒が望ましい。

しかし、原子力発電設備で使用されるＳＧ管製造用の素管を対象としてブラスト処理を行う場合は、酸化ジルコニウム粒を用いることとされている。さらに、ＳＧ管の内面粗さＲａの上限は０．５０μｍと規定されているので、ＳＧ管製造用の素管を対象とする場合は、素管内面粗さＲａの上限が０．５０μｍとなるような番手の酸化ジルコニウム粒を用いてブラスト処理を行うことが望ましい。

この場合、本発明の冷間引抜用素管の製造方法としては、引抜前の素管内面に、ＩＳＯ８４８６１９９６Ｆ規格に規定される＃２００番手〜＃３５０番手の酸化ジルコニウム製のブラスト粒を用いてブラスト処理を施すこととする実施の形態を採ることが望ましい。この方法を採用することにより、後述する実施例２の表２に示すように、素管内面粗さＲａを確実に０．５０μｍ以下とすることができる。

ブラスト処理は、常法に従い、例えば、空気式噴射機を用いて、空気圧を０．２９〜０．４９ＭＰａ（３〜５ｋｇｆ／ｃｍ^２）、噴射時間を３〜１０分としてブラスト粒を吹きつければよい。

本発明の冷間引抜用素管の製造方法の他の一つは、前述の本発明の冷間引抜用素管の製造方法であって、引抜前の素管内面に、弗硝酸による酸洗処理を施して、前記（ｉ）式または（ii）式を満たすように素管の内面粗さを調整することを特徴とする方法である。

引抜前の素管内面に、酸洗処理を施すのは、素管内面粗さＲａが前記（ｉ）式または（ii）式を満たすようにするためである。素管の内面に弗硝酸による酸洗処理を施すと、表面の粒界が荒れるので、この方法は、内面粗さＲａが、０．１０μｍ未満の素管に対して適用できる方法である。

酸洗処理は、酸洗液中に素管を浸漬する方法が簡便である。酸洗液中の弗酸（ＨＦ）の濃度は２〜５％、硝酸（ＨＮＯ_３）の濃度は５〜１０％とするのが望ましい。酸の濃度がこの範囲内であれば、室温付近で、適度な速度で処理を進行させることができる。処理温度は、３０〜５０℃が望ましい。また、浸漬時間は、素管の材質、酸洗液の濃度および温度等に応じて、素管内面粗さＲａが前記（ｉ）式または（ii）式を満たすのに必要な時間をあらかじめ把握しておき、それに基づき適宜定めればよい。

本発明の冷間引抜用素管の製造方法によれば、引抜前の素管の内面粗さを適切に調整して本発明の冷間引抜用素管を製造することができる。さらに、本発明の冷間引抜管の製造方法によれば、得られた本発明の冷間引抜用素管に引抜加工を行うことから原子力発電設備における蒸気発生器用伝熱管等の製造に最適である。

（実施例１）
外径２５．０ｍｍ、肉厚１．６５ｍｍおよび長さ１１４００ｍｍのＮｉ基合金（インコネル系合金：３０％Ｃｒ、９％Ｆｅ、６０％Ｎｉ）の素管を対象とし、種々の内面粗さＲａを有する素管を準備した。素管の内面粗さＲａは、引抜き前の素管にブラスト処理を施して種々に変化させた。管内面の粗さ測定には、ミツトヨ製ＳＶ−３１００Ｓ４を使用した。

これらの素管に対して、前記図１に示した高圧潤滑引抜法によって潤滑油圧力が１２０Ｍｐａで、外径１９．１４ｍｍ、肉厚１．１４ｍｍおよび長さ２１７００ｍｍの小径長尺管（以下、引抜管という）に引抜加工した。

得られた引抜管について、びびり振動および焼き付きの発生状況を調査した。びびり振動については、内面渦流探傷試験を行って発生の有無を判定し、Ｓ/Ｎ比≦２０をびびり振動発生の判定基準とした。焼き付きについては、内面の焼付きに限定し、目視で焼き付き見本と比較して発生の有無を判定した。

調査結果を表１に示す。表１の「焼き付き」の欄の「微少」とは、品質に影響のない微少な焼き付きが発生したことを示す。また、「判定」の欄の記号の意味は次のとおりである。
◎：びびり振動および焼き付きのいずれも発生しなかったことを示す。
○：びびり振動および焼き付きの発生がないが、品質に影響のない微少な焼き付きが発生したことを示す。
×：びびり振動および焼き付きの一方または両方が発生したことを示す。

表１に示した結果から次のことが判明した。びびり振動は、引抜前の素管内面粗さＲａが小さい場合（試験Ｎｏ．１および２）に発生した。これは、素管内面粗さＲａが小さい場合、工具と素管との摩擦係数が低下し、スリップし易くなったためと推測される。一方、焼き付きは、引抜前の素管内面粗さＲａが大きい場合（試験Ｎｏ．１４および１５）に発生した。

素管内面粗さＲａが本発明の規定を満たす試験Ｎｏ．３〜１３（本発明例に該当する）では、びびり振動および品質に影響を及ぼす焼き付きは発生しなかった。特に、引抜前の素管内面粗さＲａが０．１０〜０．５０μｍ（試験Ｎｏ．３〜９）では、びびり振動だけでなく微少な焼き付きも発生せず、より優れた品質の管が得られた。

（実施例２）
実施例１で用いたＮｉ基合金（インコネル系合金）の素管と同じ材質、寸法の素管を対象とし、種々の内面粗さＲａを有する素管を準備した。これらの素管に対して、番手の異なるブラスト粒を使用してブラスト処理を行い、処理後の素管内面粗さＲａを測定した。管内面の粗さ測定には、ミツトヨ製ＳＶ−３１００Ｓ４を使用した。

ブラスト処理では、酸化ジルコニウム粒を使用し、空気式噴射機により、空気圧を３．９×１０^５Ｐａ（４ｋｇｆ／ｃｍ^２）、噴射時間を５分として素管内面に吹きつけた。

ブラスト前後の管内面の粗さ測定結果を表２に示す。これらのブラスト処理を行った素管に対して、実施例１と同様の高圧潤滑引抜法によって引抜加工した。得られた引抜管について、びびり振動および焼き付きの発生状況を調査した。

調査結果を表２に示す。表２の「焼き付き」の欄の「微少」とは、品質に影響のない微少な焼き付きが発生したことを示す。また、「判定」の欄の記号の意味は次のとおりである。
◎：びびり振動および焼き付きのいずれも発生しなかったことを示す。
○：びびり振動および焼き付きの発生がないが、品質に影響のない微少な焼き付きが発生したことを示す。
×：びびり振動および焼き付きの一方または両方が発生したことを示す。

表２に示した結果から次のことが判明した。
［ブラスト後の粗さＲａ］
番手が＃５０の酸化ジルコニウム粒を用いてブラスト処理を施した場合（試験Ｎｏ．１〜３）、ブラスト後の素管内面粗さＲａは１．００μｍを超えた。番手が＃１００、＃２００、＃３５０と高くなるに伴い、素管内面粗さＲａは段階的に減少した。ブラスト処理を、番手が＃１００〜＃３５０の酸化ジルコニウム粒を用いて行った試験Ｎｏ．４〜１２（本発明例に該当する）では、素管内面粗さＲａを本発明で規定する範囲内（前記（ｉ）式を満たす０．１０〜１．００μｍ）にすることができた。また、番手が＃２００〜＃３５０の酸化ジルコニウム粒を用いて行った試験Ｎｏ．７〜１２では、素管内面粗さＲａを前記（ii）式を満たす０．１０〜０．５０μｍにすることができた。

［引抜加工後の判定］
ブラスト後の素管内面粗さＲａが１．００μｍを超えた場合（試験Ｎｏ．１〜３）には、焼き付きが発生した。ブラスト処理で素管内面粗さＲａを０．１０〜１．００μｍとした場合（試験Ｎｏ．４〜１２）には、びびり振動および品質に影響を及ぼす焼き付きは発生しなかった。特に、ブラスト後の素管内面粗さＲａが０．１０〜０．５０μｍ（試験Ｎｏ．７〜１２）では、びびり振動だけでなく微少な焼き付きも発生せず、より優れた品質の管が得られた。

（実施例３）
実施例１で用いたＮｉ基合金（インコネル系合金）の素管と同じ材質、寸法の素管を対象とし、素管内面の粗さＲａが、０．１０μｍ未満の素管を準備した。これらの素管に対して、酸洗処理を行い、処理後の素管内面粗さＲａ測定した。

酸洗処理では、４．５％のＨＦと９．５％のＨＮＯ_３を含有する、２５℃の弗硝酸中に前記素管を浸漬し、浸漬時間を変化させた。

酸洗前後の管内面の粗さ測定結果を表３に示す。これらの酸洗処理を行った素管に対して、実施例１と同様の高圧潤滑引抜法によって引抜加工した。得られた引抜管について、びびり振動および焼き付きの発生状況を調査した。

調査結果を表３に示す。表３の「焼き付き」の欄の「微少」とは、品質に影響のない微少な焼き付きが発生したことを示す。また、「判定」の欄の記号の意味は次のとおりである。
◎：びびり振動および焼き付きのいずれも発生しなかったことを示す。
○：びびり振動および焼き付きの発生がないが、品質に影響のない微少な焼き付きが発生したことを示す。
×：びびり振動および焼き付きの一方または両方が発生したことを示す。

表３に示した結果から次のことが判明した。
［酸洗後の粗さＲａ］
浸漬時間が２０分（試験Ｎｏ．１）では、酸洗が不十分であり、酸洗の前後で素管内面の粗さに顕著な変化はみられなかった。また、浸漬時間が４８０分および６００分（試験Ｎｏ．６および７）では、酸洗が進みすぎ、素管内面の粗さＲａは１．００μｍを超えた。浸漬時間を６０〜３６０分の範囲内とした場合（試験Ｎｏ．２〜５で、本発明例に該当する）、素管内面粗さＲａを本発明で規定する範囲内にすることができた。すなわち、前記の弗硝酸濃度および温度条件の下では、処理時間を６０〜３６０分とすればよい。

［引抜加工後の判定］
酸洗後の素管内面粗さＲａが小さい場合（試験Ｎｏ．１）には、工具と素管との摩擦係数が低下し、スリップし易くなりびびり振動が発生した。また、酸洗後の素管内面粗さＲａが１．００μｍを超えた場合（試験Ｎｏ．６および７）には、焼き付きが発生した。

これに対し、酸洗後の素管内面粗さＲａを０．１０〜１．００μｍとした場合（試験Ｎｏ．２〜５）には、びびり振動および品質に影響を及ぼす焼き付きは発生しなかった。特に、酸洗後の素管内面粗さＲａが０．１０〜０．５０μｍ（試験Ｎｏ．２および３）では、びびり振動だけでなく微少な焼き付きも発生せず、より優れた品質の管が得られた。

本発明の冷間引抜用素管およびこの素管の製造方法並びに冷間引抜管の製造方法は、原子力発電用の蒸気発生器用伝熱管（ＳＧ管）等、小径長尺管の製造に有効に利用することができる。

１：プラグ、２：ダイス、３：被加工材（素管）、
４：容器、４ａ：テレスコピック構造、５：プラグ支持桿、６：油膜

Claims

被加工材の表面に油潤滑皮膜を形成する引抜加工に用いられる、原子力発電用の蒸気発生器用伝熱管に使用されるオーステナイト合金製の冷間引抜用素管であって、
前記冷間引抜用素管は高圧潤滑引抜に用いられる素管であり、
引抜前の素管内面粗さが、ＡＮＳＩＢ４６．１に規定される平均表面粗さＲａで表したとき、下記（ｉ）式を満たすことを特徴とする冷間引抜用素管。
０．１０μｍ≦Ｒａ≦１．００μｍ・・・（ｉ）
被加工材の表面に油潤滑皮膜を形成する引抜加工に用いられる冷間引抜用素管であって、
引抜前の素管内面粗さが、ＡＮＳＩＢ４６．１に規定される平均表面粗さＲａで表したとき、下記（ii）式を満たすことを特徴とする冷間引抜用素管。
０．１０μｍ≦Ｒａ≦０．５０μｍ・・・（ii）
前記素管の内面粗さが、ＡＮＳＩＢ４６．１に規定される平均表面粗さＲａで表したとき、下記（ii）式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の冷間引抜用素管。
０．１０μｍ≦Ｒａ≦０．５０μｍ・・・（ii）
請求項１〜３のいずれかに記載の冷間引抜用素管を用いて、冷間引抜加工を行うことを特徴とする冷間引抜管の製造方法。
被加工材の表面に油潤滑皮膜を形成する引抜加工に用いられる冷間引抜用素管の引抜前の素管内面に、ＩＳＯ８４８６１９９６Ｆ規格に規定される＃１００番手〜＃３５０番手のブラスト粒を用いてブラスト処理を施すことで、引抜前の素管内面粗さが、ＡＮＳＩＢ４６．１に規定される平均表面粗さＲａで表したとき、下記（ｉ）式を満たすことを特徴とする冷間引抜用素管の製造方法。
０．１０μｍ≦Ｒａ≦１．００μｍ・・・（ｉ）
前記冷間引抜用素管が、高圧潤滑引抜に用いられる素管であることを特徴とする請求項５に記載の冷間引抜用素管の製造方法。
前記冷間引抜用素管が、原子力発電用の蒸気発生器用伝熱管に使用されるオーステナイト合金製の素管であることを特徴とする請求項６に記載の冷間引抜用素管の製造方法。
前記素管の内面粗さが、ＡＮＳＩＢ４６．１に規定される平均表面粗さＲａで表したとき、下記（ii）式を満たすことを特徴とする請求項６または７に記載の冷間引抜用素管の製造方法。
０．１０μｍ≦Ｒａ≦０．５０μｍ・・・（ii）
請求項８に記載の冷間引抜用素管の製造方法であって、
前記引抜前の素管内面に、ＩＳＯ８４８６１９９６Ｆ規格に規定される＃２００番手〜＃３５０番手の酸化ジルコニウム製のブラスト粒を用いてブラスト処理を施すことを特徴とする冷間引抜用素管の製造方法。
請求項５〜８のいずれかに記載の冷間引抜用素管の製造方法であって、
前記引抜前の素管内面に、弗硝酸による酸洗処理を施して、前記（ｉ）式または（ii）式を満たすように素管の内面粗さを調整することを特徴とする冷間引抜用素管の製造方法。
請求項５〜１０のいずれかに記載の方法で製造された冷間引抜用素管を用いて、冷間引抜加工を行うことを特徴とする冷間引抜管の製造方法。