專利名稱：蒸汽發(fā)生器用導熱管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于核發(fā)電設(shè)備、火力發(fā)電設(shè)備的蒸汽發(fā)生器的導熱管及其制造方法。進一步詳細地說，涉及一種能夠通過基于對管內(nèi)表面進行渦流探傷的檢查來提高檢查效率的蒸汽發(fā)生器用導熱管及其制造方法。
背景技術(shù)：
另外，只要沒有特別記載，本說明書中的用語的定義就如下所述?！罢羝l(fā)生器用導熱管”是指用于核發(fā)電設(shè)備、火力發(fā)電設(shè)備中的蒸汽發(fā)生器等的小徑長尺寸的導熱管。在此，特別將核發(fā)電用的蒸汽發(fā)生器導熱管也簡記作SG(steamgenerator )管。
用于核電站所使用的蒸汽發(fā)生器和給水加熱器等換熱器的U字狀的SG管是通過將細徑長尺寸的導熱管彎曲為U字狀制造而成的。該U字狀的SG管將利用渦流探傷自管內(nèi)表面進行缺陷檢測的檢查，作為組裝到換熱器后的使用前檢查和作為使用了一定期間后的定期檢查。從確保核發(fā)電設(shè)備的安全性的必要性出發(fā)，對自該管內(nèi)表面的渦流探傷的檢查基準是極其嚴格的。圖I是一例表示從管內(nèi)表面進行渦流探傷的結(jié)果的記錄圖。如該圖所示，在記錄圖中示出了來自由檢查基準確定的標準缺陷的信號S、和具有恒定周期P的信號N。該信號N被稱作基礎(chǔ)噪聲(日文 一 7 7 ^ <)，其是由在管的軸線方向上產(chǎn)生的細微的尺寸波動引起的，為了防止將該信號N誤判為由檢測缺陷引起的信號、以迅速地進行缺陷判斷并實現(xiàn)檢查效率的提高，需要盡可能減小信號N的大小。在以下說明中，將來自標準缺陷的信號S與信號N之比稱作“S/N比”。例如，當進行自內(nèi)表面的渦流探傷時，在根據(jù)記錄圖所示的信號進行自動判定的情況下，若基礎(chǔ)噪聲較大、即S/N比較小，則來自微小缺陷的信號隱藏在基礎(chǔ)噪聲中，導致難以區(qū)別微小缺陷與基礎(chǔ)噪聲。因此，在渦流探傷時，檢查員以肉眼觀察其結(jié)果，如果產(chǎn)生可疑信號，則以低速再次檢查該部分，對微少缺陷與基礎(chǔ)噪聲進行區(qū)分，因此檢查效率變低。由于基礎(chǔ)噪聲是由在SG管的長度方向上產(chǎn)生的細微的尺寸波動引起的，因此為了提高渦流探傷時的檢查效率，減少SG管的長度方向的尺寸波動變得很重要。這種SG管一般通過包括以下順序的制造工序制造而成(I)在冷加工工序中將管精加工到規(guī)定的尺寸；(2)在固溶化熱處理工序中去除管的殘余應(yīng)力，并且使管的組織均勻化；(3)在矯正工序中使用輥式矯正機對管在固溶化熱處理工序中因殘余應(yīng)力而產(chǎn)生的彎曲和橢圓進行矯正。在冷加工工序中，采用由使用了輥與芯棒的皮爾格式軋制設(shè)備進行的冷軋法(皮爾格軋制)、使用拉拔模、頂頭之類的工具的拉拔加工。在該拉拔加工中，為了減少工具與作為被加工材料的管相接觸而產(chǎn)生的摩擦、防止產(chǎn)生粘著、振動，一般在拉拔管的內(nèi)外表面上形成化學轉(zhuǎn)化處理潤滑覆膜來實施潤滑處理。但是，由于SG管小徑且長尺寸，因此形成化學轉(zhuǎn)化處理潤滑覆膜需要一定時間，處理需要巨大的工作量，并且所使用的藥劑比較昂貴，操作成本升高。而且，由于SG管多采用Ni基合金，化學轉(zhuǎn)化處理潤滑覆膜難以形成在Ni基高合金的表面上，因此在制造由Ni基合金構(gòu)成的SG管的情況下，化學轉(zhuǎn)化處理潤滑覆膜的形成處理所需的操作成本進一步升高。因此，在獲得由Ni基高合金構(gòu)成的SG管的拉拔加工中，多采用高壓拉拔(強制潤滑拉拔法)。高壓拉拔是利用油潤滑覆膜進行潤滑處理的冷拔加工的一種，對實現(xiàn)冷拔加工的穩(wěn)定化，并且提高拉拔的管的質(zhì)量發(fā)揮較大的效果。采用高壓拉拔的管的拉拔加工通常通過以下步驟進行(I)在使?jié)櫥统錆M插入有作為被加工材料的管的高壓容器之后，利用增壓機使?jié)櫥蜕龎海?2)升壓后的潤滑油在管與同高壓容器的打開端緊密接觸的拉拔模之間，和在管與固定在加工位置的頂頭之間形成潤滑油膜；(3)在利用所形成的潤滑油膜對管的內(nèi)外表面強制潤滑了的狀態(tài)下，對管進行拉拔并利用工具精加工到規(guī)定的尺寸。關(guān)于基于這種高壓拉拔的拉拔加工，以往提出了各種方案，例如專利文獻I。專利文獻I提出了一種金屬管的拉拔加工方法，其使用高壓拉拔并通過冷加工來制造小徑長尺寸的管，其中，將伴隨著減厚加工(日文減肉加工)的至少最后的冷加工設(shè)為由500kgf/cm2以上的高壓潤滑油進行的頂頭拉拔。在專利文獻I中，通過將伴隨著減厚加工的至少最后的冷加工設(shè)為使用了高壓潤滑油的高壓拉拔，從而使所獲得的金屬管中不會產(chǎn)生粘著，并且減少管軸線方向的尺寸波動。在專利文獻I所記載的金屬管的拉拔加工方法中，由于所獲得的金屬管的管軸線方向的尺寸波動較少，因此能夠抑制在內(nèi)表面渦流探傷中與金屬管的尺寸波動相伴的噪聲，從而能夠根據(jù)探傷裝置的輸出準確地檢測出內(nèi)表面缺陷。但是，專利文獻I的實施例所示的管內(nèi)表面的表面粗糙度Rmax (日本JIS 0601)為2.8iim 4.0iim，S/N比為13 18。上述值是在利用輥式矯正機進行矯正之前測量的，估計矯正后的金屬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管時，在矯正工序中所使用的輥式矯正機一般采用組合了多個鼓型的輥而成的斜輥式的結(jié)構(gòu)。對于斜輥式矯正機而言，因輥的個數(shù)、排列(上下、左右方向)及配置(相對型、交錯型)的組合而存在許多結(jié)構(gòu)，作為SG管的精整處理，使用的是相對配置的輥式矯正機。圖2是表示傾斜輥式矯正機的輥排列例的圖。輥式矯正機配置有在旋轉(zhuǎn)軸的方向相互交叉的狀態(tài)下沿上下方向相對配置的多對矯正輥Ra、矯正輥Rb (將這些輥統(tǒng)稱作R)，在圖示的輥排列中，由輸入側(cè)、中央及輸出側(cè)構(gòu)成的3對矯正輥，即，矯正輥Ral和矯正輥Rbl、矯正輥Ra2和矯正輥Rb2以及矯正輥Ra3和矯正輥Rb3相對配置，且在輸出側(cè)矯正輥的出口具有輔助棍Re。通常將這種棍排列的棍式矯正機稱作(2 — 2 — 2—1)型矯正機。能夠分別獨立地調(diào)整該I對矯正輥Ral、矯正輥Rbl的相對間隔和交叉角度。另夕卜，也能夠分別獨立地調(diào)整I對矯正輥Ral、矯正輥Rbl和相鄰的I對矯正輥Ra2、矯正輥Rb2的高度方向位置。而且，也能夠分別獨立地調(diào)整I對矯正輥Ral、矯正輥Rbl與相鄰的I對矯正輥Ra2、矯正輥Rb2之間的距離、即軋機距離。當進行彎曲矯正時，以被矯正管I的表面沿著矯正輥的表面的方式對各個矯正輥R的旋轉(zhuǎn)軸相對于被矯正管I的交叉角度9、即輥角度進行調(diào)整。另外，將矯正輥Ral、矯正輥Rbi的相對間隔設(shè)定得稍微小于被矯正管I的外徑來施加滾壓(日文) 二)，并且通過調(diào)節(jié)相鄰的I對矯正輥Ra2、矯正輥Rb2的滾壓高度來施加偏移(日文才7七卜)從而對彎曲和橢圓進行矯正。關(guān)于由輥式矯正機進行的管的矯正方法，以往提出了各種方案，例如專利文獻2和3。在專利文獻2中記載有一種管的矯正方法，通過使用輥主體的至少外層部由硬度Hs為50 100的彈性體形成的矯正用輥，從而能夠在對管內(nèi)表面的渦流探傷中以較高的S/N比進行檢查，該硬度Hs是通過日本JIS K 6301規(guī)定的彈性硬度試驗(A型)獲得的。 在專利文獻2的實施例中，使用了(2 — 2 — 2 — I)型矯正機作為棍式矯正機，其偏移量較大，為IOmm 11mm。另外，在專利文獻2的實施例中，示出了所獲得的SG管的外形尺寸的波動，其值為0. 004mm 0. 005mm，但是由于通過冷加工、矯正而施加在管上的應(yīng)力在外表面與內(nèi)表面上不同，因此管的長度方向的尺寸波動在內(nèi)表面與外表面處也各異。因而，即使利用專利文獻2所記載的輥式矯正機進行矯正，是否能夠抑制管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動也是不詳?shù)?。另外，專利文獻2的實施例所示的SG管的S/N較低，為20 50。在專利文獻3所記載的管的矯正方法中，利用相對配置的輸出側(cè)的至少3對矯正輥對管施加形成在上下矯正輥的交叉位置處的與管軸心相當?shù)?個位置、由下述(I)式規(guī)定的n為I. OX 10_3 I. 5X 10_3的偏移量來對管進行矯正。n = (1/R) X (d/2)…(I)其中，在將管外徑設(shè)為d (mm)、將棍式矯正機的軋機距尚設(shè)為L (mm)、將偏移量設(shè)為5 (mm)的情況下，滿足R = ( S2+ L2)/2 S的關(guān)系。在專利文獻3所記載的管的矯正方法中，通過使上述(I)式規(guī)定的n滿足規(guī)定的范圍，從而能夠使所獲得的管在基于自內(nèi)表面的潤流探傷的檢查中達到較聞的S/N比。在專利文獻3的實施例中，不出了使用具有3對矯正棍的(2 — 2 — 2 — I)型矯正機、將偏移量設(shè)為6mm以上進行了矯正的SG管的S/N比，其值為32 91。另外，在專利文獻3的實施例中，未對SG管的內(nèi)表面的尺寸波動進行研究。在SG管的制造中，由于在固溶化熱處理工序中因殘余應(yīng)力而在管上產(chǎn)生了彎曲和橢圓，因此需要在之后的矯正工序中對所產(chǎn)生的彎曲和橢圓進行矯正。但是，在專利文獻2或3所記載的現(xiàn)有技術(shù)的管的矯正方法中，當利用(2-2-2- I)型矯正機對管的彎曲和橢圓進行矯正時，管內(nèi)表面的尺寸波動變明顯，有時在基于渦流探傷的檢查中S/N比降低，從而檢查效率降低。專利文獻I :日本特開平3 — 18419號公報專利文獻2 :日本特開2000 - 317521號公報專利文獻3 :國際公開號W02007/119817如上所述，在以往的由包括冷加工工序、固溶化熱處理工序及矯正工序的制造工序進行的SG管的制造中，需要在之后的矯正工序中對在固溶化熱處理工序中產(chǎn)生的管的彎曲和橢圓進行矯正。但是，在現(xiàn)有技術(shù)的SG管的制造方法中，當對管的彎曲和橢圓進行矯正時，管內(nèi)表面的尺寸波動變明顯，有時在渦流探傷的檢查中S/N比降低，從而檢查效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這種狀況而做成的，其目的在于提供一種能夠減少矯正后的管內(nèi)表面的尺寸波動量、能夠在較高的S/N比下進行檢查、能夠提高檢查效率的蒸汽發(fā)生器用導熱管及其制造方法。本發(fā)明人為了解決上述問題，對管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動給基于渦流探傷的管內(nèi)表面檢查中的S/N比帶來的影響進行了研究，發(fā)現(xiàn)了較短的周期變動給S/N比帶來的影響較小。·圖3是表示通過包括冷加工工序、固溶化熱處理工序及矯正工序的制造工序制造而成的管的內(nèi)表面的長度方向的粗糙度曲線的一例的圖。該圖所示的粗糙度曲線是使用表面粗糙度測量機(東京精密公司制，型號SURFC0M1500SD3)、在通過后述的實施例獲得的管中測量矯正后的管的內(nèi)表面的表面粗糙度而得到的曲線。當測量表面粗糙度時，使用了接觸部的直徑為4i!m、60°圓錐鉆石形的檢測器作為檢測器。如該圖所示，所制造的管內(nèi)表面的長度方向的粗糙度曲線形成為在周期為約35_的起伏中附加了由兩點劃線包圍所示的較短的周期變動的形狀。該較短的周期變動幾乎未給由渦流探傷得到的S/N比帶來影響，但是較長周期的起伏給S/N比帶來了較大的影響。在此，為了去除較短的周期變動而測量對S/N比帶來較大影響的較長周期的起伏，增大在測量管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動時所使用的檢測器的接觸部的直徑是有效的。而且，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在較長周期的起伏中，起伏的波動幅度、即尺寸波動量對S/N比帶來了較大的影響。圖4是說明本發(fā)明所規(guī)定的管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動量的示意圖。該圖表示管內(nèi)表面的長度方向的粗糙度曲線，橫軸表示管的長度方向的位置(mm)，縱軸表示高度(Um)0在本發(fā)明所規(guī)定的管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動量中，針對粗糙度曲線使用接觸部的半徑為0.8_的檢測器測量管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動。如該圖所示，求出從該粗糙度曲線中抽取的50mm的范圍內(nèi)的最大值與最小值，將最大值與最小值之差作為管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動量。本發(fā)明人反復認真研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過將圖4所示的管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動量設(shè)為4 以下，能夠以較高的S/N比進行基于渦流探傷的檢查，從而檢查效率提聞。另外，經(jīng)過了矯正工序的管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動量與經(jīng)過矯正工序之前的尺寸波動量之間存在相關(guān)性，一般通過矯正工序，尺寸波動量會增加。例如，若在冷加工工序中采用皮爾格軋制，則在冷加工工序中在管內(nèi)表面的長度方向上會產(chǎn)生明顯的尺寸波動，在矯正后也殘留有明顯的尺寸波動，從而使渦流探傷中的S/N比變低。在冷加工工序中，與采用了皮爾格軋制的情況相比，通過采用拉拔加工能夠減少在冷加工工序中在管內(nèi)表面的長度方向上產(chǎn)生的尺寸波動量。這是因為，由于拉拔加工是通過拉拔模與頂頭進行的拉拔，因此所獲得的管的內(nèi)表面平滑。而且，通過使用基于高壓拉拔的拉拔加工，能夠進一步減少在冷加工工序中在管內(nèi)表面的長度方向上產(chǎn)生的尺寸波動量。因此發(fā)現(xiàn)，在冷加工工序中，適合使用40MPa以上的高壓潤滑油進行拉拔加工。管內(nèi)表面的尺寸波動量因矯正工序而增加的情況受到偏移量、矯正輥對的數(shù)量(軋機數(shù)量)、軋機距離這樣的輥式矯正機的規(guī)格的影響較大。例如，若輥式矯正機所具有的矯正輥對的數(shù)量較少，則每一對矯正輥的加工量增加，在矯正時管較大程度地彎曲，因此矯正后的管的尺寸波動量明顯增加。因此發(fā)現(xiàn)，通過使用具有5對矯正輥的(2-2-2-2 - 2)型矯正機，能夠減少每一對矯正輥的加工量，從而能夠減少管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動量因矯正而增加的情況。本發(fā)明是根據(jù)上述見解而完成的，以下述(I) (4)的蒸汽發(fā)生器用導熱管及下述(5)和(6)的蒸汽發(fā)生器用導熱管的制造方法為主要內(nèi)容。(I)—種蒸汽發(fā)生器用導熱管，其特征在于，沿長度方向測量管內(nèi)表面的表面粗糙度，從測量到的粗糙度曲線中抽取的50mm的范圍內(nèi)的尺寸波動量為4 y m以下，并且從管端 到IOOOmm位置處的彎曲量為Imm以下。(2)根據(jù)上述(I)所述的蒸汽發(fā)生器用導熱管，其特征在于，該蒸汽發(fā)生器用導熱管是通過包括使用40MPa以上的高壓潤滑油進行拉拔加工的冷加工工序、固溶化熱處理工序及由輥式矯正機進行的矯正工序的工序制造而成的。(3)根據(jù)上述(2)所述的蒸汽發(fā)生器用導熱管，其特征在于，上述輥式矯正機是使用了在旋轉(zhuǎn)軸的方向相互交叉的狀態(tài)下沿上下方向相對配置的至少5對鼓形矯正輥的輥式矯正機。(4)根據(jù)上述(I)至(3)中任一項所述的蒸汽發(fā)生器用導熱管，其特征在于，上述管的化學組成按質(zhì)量％計，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和雜質(zhì)構(gòu)成。(5) 一種蒸汽發(fā)生器用導熱管的制造方法，其特征在于，當使用40MPa以上的高壓潤滑油實施冷拔加工，使用設(shè)置了在旋轉(zhuǎn)軸的方向相互交叉的狀態(tài)下沿上下方向相對配置的至少5對鼓形矯正輥的、軋機距離為300mm以下的輥式矯正機對固溶化熱處理后的管進行矯正時，對管施加形成在上述輥式矯正機的至少連續(xù)的3對上下矯正輥的交叉位置處的與管軸心相當?shù)?個位置、由下述(I)式規(guī)定的n為0.9X 10_3以上且5mm以下的偏移量，n = l/RX (d/2)…(I)其中，在將管外徑設(shè)為d (mm)、將棍式矯正機的軋機距尚設(shè)為L (mm)、將偏移量設(shè)為5 (mm)的情況下，滿足R = ( S2+ L2)/2 S的關(guān)系。(6)根據(jù)上述(5)所述的蒸汽發(fā)生器用導熱管的制造方法，其特征在于，上述管的化學組成按質(zhì)量％計，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和雜質(zhì)構(gòu)成。發(fā)明的效果本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器用導熱管由于管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動量為4 y m以下，因此在制造管時能夠以較聞的S/N比進行基于潤流探傷的檢查，從而能夠提聞檢查效率。
本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器用導熱管的制造方法具有下述顯著效果。(I)由于使用40MPa以上的高壓潤滑油對管實施冷拔加工，因此能夠減少冷拔加工后且矯正前的管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動量。(2)使用設(shè)置了至少5對鼓形矯正輥的、軋機距離為300mm以下的輥式矯正機，利用至少連續(xù)的3對矯正輥將n設(shè)為0. 9X 10_3以上并且將偏移量設(shè)為5mm以下來對管進行矯正。由此，能夠減少管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動量因矯正而增加的情況。( 3 )本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器用導熱管的制造方法通過上述(I)和(2 )能夠制造一種管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動量為4 以下、并且從管端到IOOOmm位置處的彎曲量為Imm以下的管。


圖1是表示對管內(nèi)表面的渦流探傷的結(jié)果的記錄圖的一例。 圖2是表示斜輥式矯正機的輥排列例的圖。圖3是表示通過包括冷加工工序、固溶化熱處理工序及矯正工序的制造工序制造而成的管的內(nèi)表面的長度方向的粗糙度曲線的一例的圖。圖4是說明本發(fā)明所規(guī)定的管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動量的示意圖。
具體實施例方式以下，說明本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器用導熱管及其制造方法。[蒸汽發(fā)生器用導熱管]本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器用導熱管的特征在于，沿長度方向測量管內(nèi)表面的表面粗糙度，從測量到的粗糙度曲線中抽取的50mm的范圍內(nèi)的尺寸波動量為4 y m以下，并且從管端到IOOOmm位置處的彎曲量為Imm以下。在本發(fā)明中，在沿長度方向測量管內(nèi)表面的表面粗糙度時，設(shè)為使用接觸部的半徑為0. 8mm的檢測器測量管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動。如上使用圖4的說明所述，這是為了去除對渦流探傷中的S/N比帶來的影響較小的、周期較短的波動，測量周期較長的起伏。另外，在本發(fā)明中，“尺寸波動量”是指從測量到的粗糙度曲線中抽取的50_的范圍內(nèi)的最大值與最小值之差。在管內(nèi)表面的長度方向上產(chǎn)生的尺寸波動是因冷加工工序中的皮爾格軋制、拉拔加工、矯正工序中的由輥式矯正機進行的矯正而產(chǎn)生、增加的。由于由此產(chǎn)生、增加的尺寸波動的周期為50mm以下，因此從測量到的粗糙度曲線中抽取50mm并求出尺寸波動量。若SG管的內(nèi)表面上的長度方向的尺寸波動量超過4pm，則渦流探傷中的S/N比降低，檢查效率變低。由于SG管的內(nèi)表面上的長度方向的尺寸波動量為4 以下，從而能夠以較高的S/N比進行基于渦流探傷的檢查，能夠提高檢查效率。而且，通過將從管端到IOOOmm位置處、即距管端IOOOmm的范圍內(nèi)的彎曲量設(shè)為Imm以下，從而在向換熱器組裝時，能夠抑制由彎曲引起的與其他元件之間的干涉，組裝操
作變?nèi)菀住蒸汽發(fā)生器用導熱管的制造方法]本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器用導熱管的制造方法的特征在于，當使用40MPa以上的高壓潤滑油實施冷拔加工，使用設(shè)置了在旋轉(zhuǎn)軸的方向相互交叉的狀態(tài)下沿上下方向相對配置的至少5對鼓形矯正輥的、軋機距離為300mm以下的輥式矯正機對固溶化熱處理后的管進行矯正時，對管施加形成在上述輥式矯正機的至少連續(xù)的3對上下矯正輥的交叉位置處的與管軸心相當?shù)?個位置的、由下述(I)式規(guī)定的n為0.9X 10_3以上且5mm以下的偏移量，n = l/RX (d/2)…(I)其中，在將管外徑設(shè)為d (mm)、將棍式矯正機的軋機距尚設(shè)為L (mm)、將偏移量設(shè)為5 (mm)的情況下，滿足R = ( S2+ L2)/2 S的關(guān)系。通過在冷加工工序中使用40MPa以上的高壓潤滑油實施基于高壓拉拔的拉拔加工，與通過皮爾格軋制、由化學轉(zhuǎn)化處理潤滑覆膜進行的潤滑處理實施拉拔加工的情況相t匕，能夠減少在冷加工后(矯正前)的管內(nèi)表面上產(chǎn)生的長度方向的尺寸波動量。若在基于高壓拉拔的冷拔加工中所使用的潤滑油的壓力小于40MPa，則在工具與管之間無法形成足夠厚度的潤滑油膜，會產(chǎn)生粘著或振動，從而在管內(nèi)表面上產(chǎn)生的長度方向的尺寸波動量增加。因此，將潤滑油的壓力設(shè)為了 40MPa以上。優(yōu)選的是，潤滑油的壓力設(shè)為50MPa以上。另外，優(yōu)選的是，潤滑油的壓力設(shè)為150MPa以下。若潤滑油的壓力超過150MPa，則在管內(nèi)表面上因封入潤滑油而形成凹部，有可能生成被稱作油坑(日文才4^ 卜)的缺陷。由于在管內(nèi)表面上生成的油坑在粗糙度曲線中作為較短周期的尺寸波動出現(xiàn)，因此對基于渦流探傷的檢查中的S/N比帶來的影響較小，但會使算術(shù)平均粗糙度這樣的管內(nèi)表面粗度降低。固溶化熱處理能夠采用以往所使用的各種方法，在固溶化熱處理時能夠根據(jù)管的尺寸、化學組成適當?shù)卮_定對管進行加熱的溫度、保持該溫度的時間。例如能夠設(shè)加熱溫度為1000°C 1300°C、保持時間為5分鐘 15分鐘來對管實施固溶化熱處理。在矯正工序中，使用設(shè)置了在旋轉(zhuǎn)軸的方向相互交叉的狀態(tài)下沿上下方向相對配置的至少5對的鼓形矯正輥的、軋機距離為300mm以下的輥式矯正機對管進行矯正。通過使用具有至少5對矯正棍的棍式矯正機，與以往的具有3對矯正棍(2 — 2 — 2—1)型這樣的矯正機相比，能夠減少每一對矯正輥的加工量并對管的彎曲和橢圓進行矯正。在軋機距離超過300mm的情況下，若不增大偏移量，則無法對彎曲進行矯正，若為了矯正而增大偏移量，則矯正后的管內(nèi)表面的尺寸波動量會增加。通過將由上述(I)式規(guī)定的n設(shè)為0. 9X10_3以上，從而能夠?qū)艿臋E圓和彎曲進行矯正。另一方面，若由上述(I)式規(guī)定的n小于0.9X10—3，則矯正后的管殘留有彎曲而成為不良產(chǎn)品。通過將對管施加的偏移量設(shè)為5mm以下，從而每一對矯正棍的加工量減少，矯正時的管的彎曲變小，因此能夠減少管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動量因矯正而增加的情況。若對管施加的偏移量超過5mm,則管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動量會因矯正而顯著增加。本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器用導熱管的制造方法使用40MPa以上的高壓潤滑油實施冷拔加工，對管施加由上述(I)式規(guī)定的n為0.9X1(T3以上且5mm以下的偏移量地利用輥式矯正機對管進行矯正。由此，所制造的蒸汽發(fā)生器用導熱管的管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動量為4 y m以下，并且從管端到IOOOmm位置處的彎曲量為Imm以下，能夠以較高的S/N比進行基于潤流探傷的檢查，能夠提聞檢查效率。例如，在使用具有5對矯正輥的(2 -2-2-2-2)型矯正機對管進行矯正的情況下，能夠?qū)⑹筺和偏移量處于本發(fā)明所規(guī)定的范圍內(nèi)的至少連續(xù)的3對矯正輥設(shè)為輸入側(cè)的3對矯正輥、除輸入側(cè)與輸出側(cè)以外的3對矯正輥或者輸出側(cè)的3對矯正輥。另外，能夠根據(jù)被矯正管的尺寸、材質(zhì)適當?shù)卮_定作為輥式矯正機的設(shè)定條件的矯正輥角度和滾壓量，優(yōu)選的是，在各個矯正輥對中，輥角度設(shè)定在28° 31°的范圍內(nèi)，以及滾壓量設(shè)定在1. 5mm 3. Omm的范圍內(nèi)。[管的化學組成]在本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器用導熱管及其制造方法中，優(yōu)選的是，使管的化學組成按質(zhì)量％計，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，其余部分為Fe和雜質(zhì)。在此，雜質(zhì)是指在對管進行工業(yè)制造時自礦石、廢料等中混入的成分，在本發(fā)明中是指在未帶來不良影響的范圍內(nèi)所容許的物質(zhì)。各個元素的限定理由如下所述。另外，在以下說明中，關(guān)于含量的“ ％ ”是指“質(zhì)量％ ”。C :0. 15% 以下若含有C超過0. 15%，則耐應(yīng)力腐蝕裂紋性有可能變差。因而，在含有C的情況下，優(yōu)選的是將C的含量設(shè)為0. 15%以下，進一步優(yōu)選為0. 06%以下。另外，C具有提高合金的晶界強度的效果。為了獲得該效果，優(yōu)選的是C的含量設(shè)為0.01%以上。S1:1. 00% 以下Si作為冶煉時的脫氧材料進行使用，作為雜質(zhì)殘留在合金中。此時，優(yōu)選的是Si的含量限制為1. 00%以下。若其含量超過0.50%，則有時合金的潔凈度會降低，因此進一步優(yōu)選的是Si的含量限制為0. 50%以下。Mn :2.0% 以下Mn是將作為雜質(zhì)元素的S固定為MnS、改善熱加工性、并且作為脫氧劑發(fā)揮效力的元素。若其含量超過2. 0%，則使合金的潔凈性降低，因此優(yōu)選的是Mn的含量設(shè)為2. 0%以下。進一步優(yōu)選為1.0%以下。另外，在想獲得由Mn帶來的改善熱加工性的效果的情況下，優(yōu)選的是含有0. 1%以上。P :0. 030% 以下P是作為雜質(zhì)存在于合金中的元素，若其含量超過0. 030%，則有時會對耐腐蝕性帶來不良影響。因而，優(yōu)選的是P的含量限制為0. 030 %以下。S :0. 030% 以下S是作為雜質(zhì)存在于合金中的元素，若其含量超過0. 030%，則有時會對耐腐蝕性帶來不良影響。因而，優(yōu)選的是S的含量限制為0.030%以下。Cr :10. 0% 40. 0%Cr是維持合金的耐腐蝕性所必需的元素,優(yōu)選的是含有10. 0%以上的Cr。但是，若Cr的含量超過40. 0%，則Ni含量會相對應(yīng)地減少，合金的耐腐蝕性、熱加工性有可能降低。因而，Cr的含量優(yōu)選為10. 0% 40. 0%。特別是在含有14. 0% 17. 0%的Cr的情況下，在含有氯化物的環(huán)境下的耐腐蝕性優(yōu)異，在含有27. 0% 31. 0%的Cr的情況下，進一步在高溫中的純水、堿性環(huán)境下的耐腐蝕性也優(yōu)異。N1:8. 0% 80. 0%Ni是為了確保合金的耐腐蝕性所必需的元素，優(yōu)選的是含有8. 0%以上的Ni。另一方面，由于Ni昂貴，因此只要根據(jù)用途含有所需的最小限度即可，優(yōu)選的是設(shè)為80. 0%以下。T1:0. 5% 以下Ti若其含量超過0. 5%，則有可能使合金的潔凈度變差，因此優(yōu)選的是Ti的含量設(shè)為0. 5%以下，進一步優(yōu)選為0. 4%以下。但是，從提高合金的加工性及抑制焊接時的晶粒生長的觀點出發(fā)，優(yōu)選的是含有0.1 %以上的Ti。Cu :0. 6% 以下Cu是作為雜質(zhì)存在于合金中的元素，若其含量超過0. 6 %，則有時合金的耐腐蝕性降低。因而，優(yōu)選的是Cu的含量限制為0. 6%以下。Al :0. 5% 以下Al作為煉鋼時的脫氧材料進行使用，作為雜質(zhì)殘留在合金中。殘留的Al在合金中成為氧化物類夾雜物，有可能使合金的潔凈度變差，對合金的耐腐蝕性和機械性質(zhì)帶來不良影響。因而，優(yōu)選的是Al的含量限制為0.5%以下。N :0. 20% 以下N也可以不添加，但是在以本發(fā)明為對象的合金中，通常作為雜質(zhì)含有0. 01%左右的N。但是，如果積極地添加N，則能夠提高強度而不會使耐腐蝕性變差。但是，若含有超過0. 20%的N，則耐腐蝕性降低，因此優(yōu)選的是在含有N的情況下的N的含量上限設(shè)為0. 20%。在本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器用導熱管及其制造方法中，特別是具有由含有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和雜質(zhì)構(gòu)成的化學組成的Ni基合金的耐腐蝕性更優(yōu)異，故優(yōu)選。對于由上述化學組成構(gòu)成的、優(yōu)選用于管的Ni基合金，作為代表性的例子列舉了以下兩種。(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和雜質(zhì)構(gòu)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和雜質(zhì)構(gòu)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環(huán)境下的耐腐蝕性優(yōu)異的合金。在該合金中，從Ni的含量與Cr的含量之間的平衡的觀點出發(fā)，優(yōu)選的是Fe的含量設(shè)為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環(huán)境以外，在高溫中的純水、堿性環(huán)境下的耐腐蝕性也優(yōu)異的合金。在該合金中，也從Ni含量與Cr含量之間的平衡的觀點出發(fā)，優(yōu)選的是Fe的含量設(shè)為7.0% 11. 0%。實施例進行了對由本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器用導熱管及其制造方法帶來的效果進行驗證的試驗。[試驗方法]通過將管精加工到規(guī)定的尺寸的冷加工工序、固溶化熱處理工序、以及由對管的彎曲和橢圓進行矯正的輥式矯正機進行的矯正工序而獲得管。在冷加工工序中，通過皮爾格軋制或使用了壓力為120MPa的高壓潤滑油的拉拔加工(高壓拉拔)將管精加工到規(guī)定的尺寸。在矯正工序中，使用了具有3對矯正棍的(2 — 2 — 2—1)型矯正機或具有5對矯正棍的(2 — 2 — 2 — 2 — 2)型矯正機。試驗條件如下所述。管的化學組成材質(zhì)ASMESB - 163UNS N06690 的 Ni 基合金按質(zhì)量％計，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 和雜質(zhì)構(gòu)成的
Ni基合金固溶化熱處理以1100°C保持3分鐘向試驗中供給由上述試驗條件所示的化學組成的Ni基合金構(gòu)成的、尺寸不同的管A或管B。管A外徑19. 14mm、壁厚1. 1 25mm及長度IOOOCtam (IOm),管B外徑17. 57mm、壁厚1. 05mm 及長度 10000mm (IOm)0在表I和表2中示出了試驗編號、試驗區(qū)分、供試驗的管、冷加工工序中的精加工方法、冷加工后且矯正前的管內(nèi)表面的長度方向的尺寸波動量、矯正條件及試驗結(jié)果。將輥式矯正機的矯正輥對的數(shù)量、軋機距離、在連續(xù)的3對矯正輥中設(shè)定的偏移量及由上述(I)式計算出的n的值作為矯正條件表示在表I和表2中。在此，在使用了具有5對矯正輥的(2-2-2-2 - 2)型矯正機的試驗中，將除了輸出側(cè)與輸入側(cè)的矯正棍以外的中央的連續(xù)的3對矯正輥按照表I和表2所示的n的值和偏移量進行了設(shè)置。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種蒸汽發(fā)生器用導熱管，其特征在于， 沿長度方向測量管內(nèi)表面的表面粗糙度，從測量到的粗糙度曲線中抽取的50mm的范圍內(nèi)的尺寸波動量為4 μ m以下，并且從管端到距離該管端IOOOmm位置范圍中的彎曲量為1mm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蒸汽發(fā)生器用導熱管，其特征在于， 該蒸汽發(fā)生器用導熱管是通過包括使用40MPa以上的高壓潤滑油進行拉拔加工的冷加工工序、固溶化熱處理工序及由輥式矯正機進行的矯正工序的工序制造而成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸汽發(fā)生器用導熱管，其特征在于， 上述輥式矯正機是使用了在旋轉(zhuǎn)軸的方向相互交叉的狀態(tài)下沿上下方向相對配置的至少5對鼓形矯正輥的輥式矯正機。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的蒸汽發(fā)生器用導熱管，其特征在于， 上述管的化學組成以質(zhì)量％計含有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和雜質(zhì)構(gòu)成。
5.一種蒸汽發(fā)生器用導熱管的制造方法，其特征在于， 當使用40MPa以上的高壓潤滑油實施冷拔加工，使用設(shè)置了在旋轉(zhuǎn)軸的方向相互交叉的狀態(tài)下沿上下方向相對配置的至少5對鼓形矯正輥的、軋機距離為300mm以下的輥式矯正機對固溶化熱處理后的管進行矯正時， 對管施加形成在上述輥式矯正機的至少連續(xù)的3對上下矯正輥的交叉位置處的與管軸心相當?shù)?個位置、由下述(I)式規(guī)定的η為0.9X 10_3以上且5mm以下的偏移量， n = 1/RX (d/2)…(I) 其中，在將管外徑設(shè)為d (mm)、將輥式矯正機的軋機距離設(shè)為L (mm)、將偏移量設(shè)為δ(mm)的情況下，滿足R = ( S2 + L2)/2S的關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蒸汽發(fā)生器用導熱管的制造方法，其特征在于， 上述管的化學組成以質(zhì)量％計含有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和雜質(zhì)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種蒸汽發(fā)生器用導熱管及其制造方法。在蒸汽發(fā)生器用導熱管中，沿長度方向測量管內(nèi)表面的表面粗糙度，從測量到的粗糙度曲線中抽取的50mm的范圍內(nèi)的尺寸波動量為4μm以下，并且從管端到1000mm位置處的彎曲量為1mm以下，從而在制造管時能夠以較高的S/N比進行基于渦流探傷的檢查，能夠提高檢查效率，并且在向換熱器組裝時能夠容易地進行組裝操作。優(yōu)選的是，本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器用導熱管是通過包括使用40MPa以上的高壓潤滑油進行拉拔加工的冷加工工序、固溶化熱處理工序及由輥式矯正機進行的矯正工序的工序制造而成的。另外，優(yōu)選的是，輥式矯正機設(shè)為使用了在旋轉(zhuǎn)軸的方向相互交叉的狀態(tài)下沿上下方向相對配置的至少5對鼓形矯正輥的輥式矯正機。
文檔編號C22F1/00GK102985783SQ201180032418
公開日2013年3月20日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者豐田仁壽, 黑田浩一 申請人:新日鐵住金株式會社