[发明专利]高频弯曲加工后保持低硬度的弯管的制法

说明书

本发明是关于发电、化工设备的配管系统使用的高频弯管的制造方法。

以往，用于发电、化工设备的1.0～2.0x（管外径）小曲率半径碳素钢弯管，使用的是日本工业标准JIS    B    2311，2312等规定的焊接式弯管接头（以下称弯管接头）。弯管接头的加工通常采用日本钢铁协会编第3版钢铁便览Ⅵ、179行刊载的公知的高温下扩管弯曲加工法进行加工。从材质上来讲，管坯与弯管具有大致相同的性质。但是，由于该种产品形状只是一种具有弯曲角度最大到180°的弯曲部件，因此，有在配管施工时耗费焊接工时，同时，也相应地增加了检查焊接部位的工时，延长工期，增高施工费用等问题。

为此，人们希望减少焊接部位，也就是希望能有一种弯曲部两端为直管的弯管（以下称直管端弯头）。

作为直管端弯头（エルボレス）的制造方法，有一种冷弯法，然而，要得到小曲率半径的直管端弯头，由于在弯曲部分的断面形状尺寸公差内，不满足偏平率的尺寸公差要求，因此，这种方法是不适用的。

另一种方法是公开特许公报昭53-135870号，昭53-135871号公开的高频弯曲加工法。采用这种方法，在曲率半径超出3×（管外径）时，可通过强制空冷缩小加热弯曲加工区域，达到无压曲加工。因此，不会发生弯曲部位的材质问题。但是，要得到人们希望的1.0～3.0×（管外径）的小曲率半径时，为防止压曲，还须通过强制冷却以便缩小热弯曲加工区域。为此，弯曲加工部位的外表层（到表面下1～2mm）冷却速度加快，弯曲加工部位外表层的硬化就成了不可避免的问题。通常，在碳素钢钢管的配管焊接时，从耐破坏的安全性上考虑，适于实用的最大硬度应在Hv248以下，但在上述成分范围内，在高频弯曲加工后无法满足该硬度规定。解决该问题的有效方法之一为软化退火。但是，由于直管端弯头的形状，需要大型退火炉，因此而产生了生产率低，成本高等问题。另外，一种方法是本申请人等在以前申请的申请号为昭62-7862号中提出的，即：以碳素钢中满足C+Mn/6≤0.33%的碳素钢为管坯，将管坯的外表面加热到850～950℃，然后，边水冷边进行弯曲加工，从而获得高频弯曲加工后低硬度弯管的方法。但是，在这种方法中，管坯壁厚度过大时，即使将管的外表面温度加热到上限950℃，管的内表面温度也低，弯曲加工后组织不稳定。如欲使组织稳定，则外表面的温度就会超过950℃，这样就增加了弯曲加工后管的外表面的硬度。由于这些缺点，很难得到优质的厚管壁直管端弯头。

也就是说，本发明的目的是克服已有技术缺点，提供一种利用具有A    STM    A    106B级机械性能的钢管，通过高频弯曲加工制造小曲率半径的、且在加工后硬度在Hv248以下的廉价直管端弯头。

本发明人等调查了高频弯曲加工条件对提高外表面层硬度的影响。结果如图1所示，了解到弯曲加工时的冷却速度与弯曲加工后的最大硬度密切相关。

另外，本发明人等还调查了各种成分对提高外表面层硬度的影响及高频弯曲加工条件的影响，结果还了解到，原管的外表面温度达到950℃以上、1050℃以下的加热温度时，本发明钢管如图2所示，由式C+Mn/6或式C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15（以下称C当量）所得到的C当量也与弯曲加工后的最大硬度密切相关。

本发明是在上述见解的基础上完成的。也就是说，其主旨在于：

（1）在加工后低硬度高频弯管的制造方法，该制造方法是曲率半径为管外径3倍以下的高频弯管的制造方法，其特征在于，将由以下组分（重量%）：

C    0.05～0.30%

Si    0.10～0.50%

Mn    0.30～1.50%

P    ≤0.03%

S    ≤0.03%

Al    0.005～0.05%

N    ≤0.015%

其余部分为Fe及杂质构成的碳素钢管为管坯，将管坯外表面加热到850～1050℃，再用慢冷却性液体边冷却边进行弯曲加工。

（2）在加工后低硬度高频弯管的制造方法，它是曲率半径为管外径3倍以下的高频弯管的制造方法，其特征在于是，将由以下组分（重量%）：

C    0.05～0.30%

Si    0.10～0.50%

Mn    0.30～1.50%

P≤0.03%

S≤0.03%

Al    0.005～0.05%

N≤0.015%