-101℃で3.5Ni鋼（ASTM A334 Gr.3）製小口径超長シームレス鋼管を量産化

1930年代にアメリカが初めて-101℃級の3.5Ni鋼を開発し、ASTM規格に掲載されて以来、ヨーロッパや日本でもそれぞれ自国の3.5Ni鋼を開発し、すでにエチレン、化学肥料、ゴム、液化石油ガス、石炭ガス化などの低温設備の製造に成功裏に応用されている。わが国では、ニッケル含有量3.5％の鋼板および鍛造品は成熟した安定した工業生産が実現されており、国産3.5Ni鋼は良好な技術性能と経済性を示しているが、特に小口径製品を含むシームレス鋼管の生産量は依然として比較的限られている。

国産小口径3.5Ni鋼シームレス鋼管が長期的に輸入に依存し、国産化率が低いという業界の課題に対し、当社は低温管、小口径精密管、超長管などの分野における技術蓄積を活かし、25×2min×22メートルの冷間引き小口径超長3.5Ni鋼シームレス鋼管の開発に成功し、4月に某設備製造工場に無事納入した。最終製品はロシアの某北極圏内プロジェクトに応用される予定である。国家の権威ある検査機関による検査で、製品は-101℃における低温衝撃靭性、室温引張性能、寸法精度などの主要指標がすべてASTM A334 Grade3規格の要求を満たし、国際同類製品の先進レベルに達しており、エチレン深冷パイプ、液化ガス輸送、空分装置などの分野に広く応用できる。

低温無縫鋼管に対する顧客の技術要件に基づき、鋼管の製造工程とコスト管理を総合的に考慮して、低温無縫鋼管の成分設計は適切な強度、高い低温靭性、簡便な熱処理工程、優れた溶接性能、水素割れ抵抗性を確保する必要がある。3.5Ni鋼板及び熱間圧延無縫鋼管の成功事例を参考に、当社は厳格な冷間引き抜き無縫低温鋼管の化学成分管理範囲を定め、詳細は下表のとおりである：

鋳造工程では、アーク炉鋼製＋精錬＋真空脱ガスの工程ルートを採用し、その後金型鋳造、圧延して必要なパイプブランクを作り、有害元素及びガス含有量を極めて低く保証し、パイプブランクの表面品質を優れたものとした。パイプブランクを径ステップ炉で加熱、二軸斜轧穿孔後、さらに複数の冷間圧延冷間引抜きを経て完成品となり、熱処理及び仕上げ工程を経て、外径24.96～25.05mm、壁厚2.04～2.16mm、長さ22メートルの完成品鋼管を得、内外表面の粗さがともに1.4μm未満で、NB/T47019.1-2021規格のT1級熱交換管の品質要求に達している。

製品の管壁の厚さの関係で、直接サンプリングして衝撃試験を行うことができないため、母管と製品管を一緒に炉で同じ熱処理を行い、金属組織をフェライト＋ベイナイトとし、結晶粒度は約10級とした。2.5×10×55mmの試験片を-117℃で衝撃試験を行い、実測衝撃吸収エネルギーは32J、33J、35Jであり、標準の平均値≥5J、単一値≥4Jの要求を大幅に上回っている。