JPH0331423A - 低温靭性の優れた高張力電縫鋼管の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、低温靭性に優れた高張力電縫鋼管の製造方
法に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 近年、溶接技術を含む電縫鋼管製造技術の目覚ましい進
展に伴い、ライン、パイ・プ、油井管或いは建築物等の
構造用材料に対して電縫鋼管の適用が著しい伸びを見せ
ているが、他方で前記構造材には益々の高強度化、高靭
性化が要求されるようになってきており、そのため高張
力電縫鋼管にも更なる靭性向上が強く望まれるようにな
ってきた。

しかしながら、より靭性の優れた構造材を望む場合、電
縫鋼管には次のような問題点が指摘された。即ち、電縫
鋼管の素材たる鋼板材に関しては、熱間圧延時の制御圧
延や加速冷却法の適用により薇細なフェライト粒の実現
が可能であることから低温靭性に優れたものを安定して
得られはするものの、これを素材として電縫鋼管を製造
した場合には、溶接時の昇温により電縫溶接部では圧延
組織が消失して粗大な組織となるのを免れ得ず、そのた
め母材部に比べて電縫溶接部の靭性が劣った製品しか得
られないと言う欠点があった。

そこで、こうした電縫溶接部の靭性を向上させるべく、
例えば次のような電縫鋼管の製造手段が提案されている
。

ａ）製造した電縫鋼管の電縫溶接部を７９０〜１０５０
℃の温度に５秒以上加熱した後、７５０〜９５０℃の温
度域から冷却速度：３０〜１５０’Ｃ／ｓｅｃで急冷し
て該電縫溶接部を細粒アシキュラーフェライト組織とす
る方法〔特開昭５９−３５６２９号公報〕。

ｂ）　　Ｎｂを０．０１〜０．１５重量％含有する電縫
鋼管の溶接部を６００〜８５０℃の温度域に加熱して１
〜１００秒保持し、次いでオーステナイト温度域まで加
熱する方法〔特開昭６３−２０６４２５号公報〕。

ところが、前記特開昭５９−３５６２９号に係る方法は
、鋼管成分や熱処理条件によっては微細なフェライト粒
を得る。ことができないばかりでなく、高強度成分系で
あるほど靭性劣化を促進する粗大ベイナイトが出やすい
と言う不都合を有している。また、前記特開昭６３−２
０６４２５号に係る方法も、Ｎｂの析出物によるオース
テナイト粒の微細化効果によっては成る程度のフェライ
ト粒の微細化が期待できるものの、その効果は十分でな
く、更に、前処理時にＮｂを殆んど析出させてしまうこ
とから溶接部では強化元素としてのＮｂの効果が減じて
しまい、十分な高張力が得られないとの問題を残すもの
であった。

上述のように、電縫鋼管の溶接部靭性を向上させるには
フェライトを微細に分散析出させて粗大ベイナイトの析
出を抑制することが有効であると考えられるが、従来試
みられていた溶接部の熱処理手段ではフェライトの微細
化が十分ではなく、良好な低温靭性を有する電縫鋼管を
安定的かつ効率的に生産するのは困難であった。

このような事情を踏まえ、本発明が目的としたのは、高
張力電縫鋼管に指摘される上記問題点を解消し、十分な
低温靭性を有する高張力電縫鋼管を工業的規模で安定に
量産し得る手段を提供することである。

（課題を解決するための手段〉 本発明者等は、上記目的を達成すべく数多くの実験を繰
り返しながら研究を重ねた結果、「まず特定組成の綱を
素材として常法通りに電縫鋼管を製造した後、得られた
電縫鋼管の溶接部をＡｃ＋点直上の温度域に加熱して微
細オーステナイト組織としてから急冷し、その後Ａｃ、
点〜Ａｃ３点のフエライトーオーステナイトニ相域に再
加熱することによって組織を更に微細化してから特に６
５０〜２００℃間の冷却速度が特定の速い速度となるよ
うに冷却してやれば、上記電縫鋼管の溶接部は従来法で
達成することができなかった程の“極めて微細なフェラ
イト組織”となり、電縫溶接部をも含めて非常に優れた
低温靭性を有する高張力電縫鋼管が実現される」との知
見を得ることができた。

本発明は、上記知見等に基づいてなされたものであり、 ｒ　Ｃ：　０．０１〜０．３０％（以降、成分割合を表
わす％は重量％とする）。

Ｓｉ二０．５％以下、　　　　Ｍｎ　：　０．５〜２．
０％。

Ｐ　：　０．０３％以下、　　　　Ｓ：０．０１％以下
。

ｓｏｌ、　Ａｆ　：　０．０５％以下、　　Ｎ：　０．
００８％以下を含有すると共に、 Ｎｂ　：　０．１％以下、Ｖ二０．１５％以下。

Ｔｉ：０．１％以下 以下を含むか、或いは更に Ｃｒ　：　０．０１％、　　Ｍｏ　：　０．０１％。

Ｃｕ　：　０．０５％、　　　Ｎｉ　：　０．００８％
。

Ｂ　：　０．０００５〜０．００２％。

Ｃａ　：　０．００１０〜０．０１０％以下をも含み、
残部がＰｅ及び不可避的不純物からなる鋼を素材として
電縫鋼管を製造し、その電縫溶接部をＡＣ３点〜［Ａｃ
３点＋２００℃］の温度域に加熱後、冷却速度：１０℃
／ｓｅｃ以上で冷却し、次いで該溶接部をＡｃ、点〜Ａ
ｃ３点のオーステナイトーフェライトニ相域に加熱後、
再び６５０１０℃／ｓｅｃ以上で冷却速度＝５℃／ｓｅ
ｃ以上で冷却し、その後空冷することにより、低温靭性
の優れた高張力電縫鋼管を十分安定に製造し得るように
した点」 に特徴を有するものである。

なお、第１図は、上記本発明の電縫鋼管製造法における
熱処理工程を模式化して説明した図面である。

次に、本発明において、素材鋼の成分組成並びに熱処理
条件を前記の如くに限定した理由を詳述する。

く作用〉 Ａ）素材鋼の成分組成 Ｃは電縫鋼管の強度確保に重要な成分であるが、その含
有量が０，０１％未満では所望の強度が得られず、一方
、０．３％を超えて含有させると靭性の低下が著しくて
本発明に係る溶接部の熱処理を施しでも十分な低温靭性
が確保できなくなることから、Ｃ含有量は０．０１〜０
．３％と定めた。

Ｓｉ Ｓｉは鋼の脱酸に有効な元素であるが、０．５％を超え
て含有されると低温靭性が劣化する上、溶接欠陥も発生
し易（なることから、Ｓｉ含有量は０．５％以下と定め
た。

Ｍｎ Ｍｎ成分には電縫鋼管の強度及び靭性を向上させる作用
があるが、その含有量が０．５％未満では前記作用によ
る所望の効果が得られず、一方２．０％を超えて含有さ
せるとベイナイト等の低温変態生成物の富化により却っ
て低温靭性が低下するだけでなく、溶接性も劣化するこ
とから、Ｍｎ含有量は０．５〜２．０％と定めた。

Ｐは鋼中へ不可避的に随伴される不純物元素であって溶
接部靭性に悪影響を及ぼすものであるが、本発明では、
所望の溶接部靭性が確保される限界許容値たる“０．０
３％”をＰ含有量の上限値と定めた。

Ｓも鋼中に不可避的不純物として含まれる元素であり、
非金属介在物を生成して母材及び溶接部の靭性を低下さ
せ異方性を促進するので極力低減するのが好ましい。そ
して、特に０．０１％を超えて含有されると所望の靭性
が確保できないことから、Ｓ含有量は０．０１％以下と
定めた。

ｓｏｌ、ＡＩ Ｍは鋼の脱酸並びに結晶粒微細化に有効な元素であるが
、ｓｏｌ、Ａ１１ｊｌで０．０５％を超えて含有させる
と溶接性に悪影響を及ぼすようになることから、ＡＮ含
有量はｓｏ７．冷却速度ｉで０．０５％以下と定めた。

鋼中のＮ含有量が０．００８％を超えると母材及び溶接
部の靭性が著しく劣化し、また溶接性も低下することか
ら、Ｎ含有量は０．００８％に規制した。

他ユ■工太受工（ これらの成分は、何れも結晶粒微細化効果と析出効果を
通じて母材及び溶接部の靭性を向上させる作用を有する
ことから１種又は２種以上含有せししめられる成分であ
るが、Ｎｂ又はＴｉの場合には何れも０．１％を超えて
含有させると却って靭性低下を招くばかりか、溶接性も
劣化させるようになり、またＶの場合には０．１５を超
えて含有させるとやはり靭性低下を招くことから、Ｎｂ
又はＴｉの含有量は０．１％以下、■の含有量は０．１
５％以下とそれぞれ定めた。

Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｃｕ、　Ｎｉ、　　Ｂ　　びＣａこれ
らの成分は、何れも電縫鋼管の強度、靭性或いは耐食性
を更に改善する作用を有しているので必要により１種又
は２種以上含有せしめられるが、個々の成分の含有量を
特定値に限定した理由は次の通りである。

ａ　）　　Ｃｒ　＋及び？ｔ。

これらの成分は鋼管の強度及び耐食性を向上させる作用
を有しているが、それぞれ０．０５％未満の含有量では
前記作用による所望の効果が得られず、一方、何れも１
．０％を超えて含有させると靭性及び溶接性の劣化を招
くようになることから、Ｃｒ又はＭｏの含有量は０．０
５〜０．１％と定めた。

ｂ）　　Ｃｕ Ｃｕ成分は鋼管の強度及び耐食性を向上させる作用を有
しているが、その含有量が０．１％未満では前記作用に
よる所望の効果が得られず、−方、２．０％を超えてＣ
ｕを含有させると素材スラブに熱間割れが発生し易くな
ることから、Ｃｕ含有量は０．１〜２．０％と限定した
。

ｃ）　　Ｎｉ Ｎｉ成分には鋼管の強度、靭性並びに耐食性を向上させ
る作用があるが、その含有量が０．１％未満では前記作
用による所望の効果が望めず、一方、５．０％を超えて
Ｎｉを含有させると却って靭性劣化を招くようになるこ
とから、Ｎｉ含有量は０．１〜５．０％と限定した。

ｄ）　　　Ｂ Ｂは鋼管の強度増加に有効な成分であるが、その添加量
が０．０００５％未満では所望の強度向上効果が望めず
、一方、０．００５％を超えて含有させると靭性及び溶
接性の劣化が顕著化することから、Ｂ含有量は０．００
０５〜０．００５％と定めた。

ｅ）　　Ｃａ Ｃａは介在物の形態制御を通じて鋼管の靭性及び耐食性
を改善する効果を発揮するが、その含有量がｏ、ｏｏｉ
ｏ％未満では所望の靭性、耐食性改善効果を確保するこ
とができず、一方、ｏ、ｏｉ。

％を超えて含有させると逆に靭性低下を招く上、溶接性
をも劣化するようになることから、Ｃａ含有量はｏ、ｏ
ｏｉｏ〜０．０１０％と定めた。

本発明では、電縫鋼管の素材として上記成分組成の鋼を
使用することを特徴としているが、鋼の不可避的不純物
たるＰ、Ｓ及びＮの含有量に関しでは出来れば次の範囲
に抑えるのが望ましい。

溶接部靭性への悪影響を抑える観点から上限を０．０１
％に抑えるのが好ましい。

５− ８は、非金属介在物を生成して母材及び溶接部の靭性を
低下させ、異方性を促進する傾向があるため、上限を０
．００５％に抑えるのが好ましい。

Ｎは母材及び溶接部の靭性を劣化させる上、溶接性の低
下にも関与する傾向があるため、上限をｏ、ｏｏｓ％に
抑えるのが好ましい。

Ｂ）熱処理条件 Ａｃ３　〜（Ａｃ：＋占＋２００℃〕への　軌電気抵抗
溶接された鋼管の溶接部は靭性が劣った焼入れ組織とな
っているので、これを消去するためにＡｃ３変態点以上
に加熱して一旦オーステナイト組織にする必要がある。

しかし、（Ａ　Ｃ３点＋２００℃〕を超える温度まで加
熱すると粒が粗大化し、その後の熱処理によっても靭性
が改善しなくなる。

オーステナイト　　艷　の Ａｃｓ点〜（Ａｃ、点＋２００℃〕への加熱後の冷却は
微細なフェライト主体の組織（アシキエラーフェライト
組織）を得るためのもので、オーステナイト組織から急
冷することによって微細組織が得られるが、このときの
冷却速度が１０℃八ｅへ未満だと十分に微細な組織が得
られない。

Ａｃ、占　上Ａｃ３占　　への　鵠 上述の処理によって得られた微細フェライト組織中には
比較的粗大なベイナイトが混在したり、微細組織であっ
ても異常に硬い組織が含まれたりするので、このままで
は十分に良好な靭性が得られない。そのため、上記不都
合を解消して更に組織を微細化すべく、Ａ　Ｃ＋点〜Ａ
ｃ、点のオーステナイトーフェライトニ相域に再加熱を
行う、なお、この際の加熱温度は、望ましくは（Ａｃ、
点＋１０℃）以上（Ａｃ、点−４０℃）未満の範囲に調
整するのが良い。

二　ｂ加部′の冷却 上記二相域温度に加熱した後の冷却条件は、二相域加熱
で生成した微細オーステナイトから微細フェライト組織
を得る上で重要であり、このときの冷却速度が５℃／ｓ
ｅｃ未満であると十分に微細な組織が得られない。更に
、この冷却速度＝５℃／ｓｅｃ以上の冷却が６５０℃を
超える温度で打ち切られると、その後の空冷中に組織の
粗大化が生じるために十分な低温靭性が得られず、一方
、該冷却が２００℃未満の温度域まで行われると組織中
にマルテンサイト等の変態相が生成し、逆に靭性が劣化
する。

次いで、本発明の効果を実施例によって更に具体的に説
明する。

（実施例） まず、第１表に示される化学成分成分組成の綱を用い、
常法に従って外径５０８ｍ、肉厚９．１ｍの電縫鋼管を
造管した。

続いて、得られた電縫鋼管の溶接部を第２表に示す条件
で熱処理し、電縫鋼管製品とした。

次に、このように製造された電縫鋼管製品につき、その
溶接部からＡサイズの２　ｔｍ　Ｖノンチシャルビー試
験片を切り出して一５０℃での吸収エネルギー（Ｃ方向
）を調査したが、この結果を第２表に併せて示す。

第２表に示される結果からも明らかなように、本発明に
従うと、従来法では得られない優れた溶接部靭性を示す
電縫鋼管が安定して実現されることが分かる。

く効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、溶接部靭性の
優れた高張力電縫鋼管を安定かつ高能率で量産すること
が可能となるなど、産業上極めて有用な効果がもたらさ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電縫鋼管製造法に係る熱処理工程の
説明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量割合にて Ｃ：０．０１〜０．３０％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ
   ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０
   １％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０
   ０８％以下 を含有すると共に、 Ｎｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１５％以下、Ｔｉ：０．
   １％以下 の１種以上をも含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物か
   らなる鋼を素材として電縫鋼管を製作し、その電縫溶接
   部をＡｃ＿３点〜〔Ａｃ＿３点＋２００℃〕の温度域に
   加熱後、冷却速度：１０℃／ｓｅｃ以上で冷却し、次い
   で該溶接部をＡｃ＿１点〜Ａｃ＿３点のオーステナイト
   −フェライト二相域に加熱後、再び６５０〜２００℃の
   温度域まで冷却速度：５℃／ｓｅｃ以上で冷却し、その
   後空冷することを特徴とする、低温靭性の優れた高張力
   電縫鋼管の製造法。
2. （２）重量割合にて Ｃ：０．０１〜０．３０％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ
   ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０
   １％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０
   ０８％以下 を含有すると共に、 Ｎｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１５％以下、Ｔｉ：０．
   １％以下 の１種以上、並びに Ｃｒ：０．０５〜１．０％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％
   、Ｃｕ：０．１〜１．０％、Ｎｉ：０．１〜３．０％、
   Ｂ：０．０００５〜０．００２％、 Ｃａ：０．００１０〜０．０１０％ の１種以上をも含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物か
   らなる鋼を素材として電縫鋼管を製造し、その電縫溶接
   部をＡｃ＿３点〜〔Ａｃ＿３点＋２００℃〕の温度域に
   加熱後、冷却速度：１０℃／ｓｅｃ以上で冷却し、次い
   で該溶接部をＡｃ＿１点〜Ａｃ＿３点のオーステナイト
   −フェライト二相域に加熱後、再び６５０〜２００℃の
   温度域まで冷却速度：５℃／ｓｅｃ以上で冷却し、その
   後空冷することを特徴とする、低温靭性の優れた高張力
   電縫鋼管の製造法。