JPH0441619A - 低温靭性に優れた電縫鋼管の製造方法 - 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〉 本発明は、電縫鋼管の溶接部・靭性を改善した、低温靭
性に優れた電縫鋼管の製造方法に関するものである。

本発明は電縫鋼管製造後、管全体を熱処理することなく
、電縫溶接直後のシーム加熱後の冷却条件を適正化する
ことにより、母材部と同程度の溶接部靭性を有する、低
温靭性に優れた電縫鋼管の製造方法を提供するものであ
る。

〈従来の技術〉 近年、北海、アラスカ、シヘリアでの原油採掘が活発化
しており、これに伴い低温靭性に優れた鋼管への要求が
高まっている。さらに、客先では綱材購入コスト削減の
ため、安価な鋼管を欲し７ている。即ち、安価で且つ低
温靭性に優れた鋼管に対する要求が非常に高まっている
のが現状である。

従来から母材部については、制御圧延、制御冷却等の技
術により、優れた低温靭性が得られるようになってきた
。しかし、電縫溶接部については、圧延組織が溶接時に
消失してしまい粗大な鋳造組織が形成されるため、低温
靭性が母材部に対して大幅に劣化することが大きな問題
となっている。

これらを解消し、母材部と同等レベルの靭性を確保する
ため、電縫溶接後、電縫部近傍をオーステナイト域まで
再加熱（空冷）する、シームノルマ法が一般的に適用さ
れている。これにより、電縫部の靭性は改善されるもの
の、依然、母材部より劣る。この理由は、再加熱後空冷
されるため、母材部に比べて粗大なフェライトａ織が生
成するためである。最近の客先からの靭性要求レベルに
対しては、このようなシームノルマ法では対処出来ず、
再加熱後水冷、あるいは水冷後再再加熱する等により、
電縫部組織の微細化を図り、靭性の改善を狙っている。

しかしこれらの冷却条件は電縫部組織やその硬度に対し
て大きな影響を与え、場合によってはかえって靭性を劣
化させてしまうおそれがある。

先行技術としては、特公平２−４０８号公報（を縫綱管
シーム溶接部の冷却方法）がある。同技術では、電縫部
の再加熱後の冷却ゾーンでの冷却条件と造管速度を検出
−演算するシステムにより、水冷部の冷却速度を算出し
、これをフ。・−ドパツクすることで冷却条件をコント
ロールするものである。同技術では、冷却設備について
のハード、ソフト面について記述されているものの、冶
金学的見地での冷却制御については一切触れていない。

また、特開昭５９−３５６２９号公報（低温靭性に優れ
た高張力電縫鋼管の製造方法）記載のものは、電縫溶接
後７５０〜１０５０℃に加熱し、さらに、７５０〜９５
０℃の温度から３０〜１５０℃／秒で急冷し、微細なア
シキュラーフェライト組織を形成させ、電縫部の靭性を
改善させる技術であり、冷却パターン、冷却停止温度等
についての記載がなくただ一様に冷却することになって
いる。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は電縫部の低温靭性を母材部と同等以上に改善し
た、低温靭性に優れた電縫鋼管を安価に提供することを
目的する。

〈課題を解決するための手段〉 本発明の前記の課題は、電縫部の再加熱後の水冷速度、
冷却停止温度を適正に制御することにより、微細なフェ
ライト組織を形成させ、さらに、硬度についても母材部
と同レベルとすることで、解決され得る。

本発明の要旨とするところは、Ｃ：　０．０５〜０．２
０％、Ｓｉ　：　０．３％以下：Ｍｎ：　０．５０〜２
．００％を基本成分とし、Ｎｂ：０．０１〜０，１０％
、Ｖ二０．０１〜０．１０％、Ｔｉ：０．０１〜０．０
５％の１種または２種以上を含み、残部Ｆｅ及び不可避
的不純元素よりなる電縫鋼管の電縫溶接部を８５０〜１
０００℃に加熱した後、＾ｒ３変態点以上から冷却速度
３０〜１００℃／秒で急速冷却し、停止温度をその鋼の
（Ａｒｔ　　ｓｏｏＣ）から（＾ｒ、−１００℃）とし
た後、弱冷却することを特徴とする低温靭性に優れた電
縫鋼管の製造方法にある。

本発明に従い、前記の如く電縫部加熱後の強制冷却時の
冷却速度、冷却停止温度を限定し、さらに弱冷却を組み
合わせることにより、溶接部低温靭性に優れた電縫鋼管
を製造することができる。

以下、本発明の詳細な説明する。

まず素材の成分系について説明する。

Ｃは必要な強度を確保するために必要な元素であり、０
．０５％以上とした。しかし、Ｃ量があまり高すぎる場
合、母材部、電縫部共に低温靭性を劣化させるため、上
限を０．２０％とした。

Ｓｉについては、電縫溶接の安定性の観点から０、３％
以下とする。

ＭｎについてはＣと同様に強度確保には欠かせない元素
であり、０．５０％以上とした。また、２．００％を越
えた場合中心偏析部が硬化し、靭性の劣化をもたらすた
め、上限を２．００％とした。

以上の元素を基本成分とするが、母材部の低温靭性向上
のためＮｂ、　Ｖ、　Ｔｉの１種または２種以上を添加
することが有効である。

Ｎｂは熱間圧延時でのオーステナイト粒の微細化に効果
的であり、その後の変態により生成するフェライト粒が
細粒となるため低温靭性向上には非常に有効である。こ
のようなＮｂ添加の効果を得るには、０．０１％以上の
添加が必要である。また、０．１０％を超えて添加して
も効果は変わらないため、上限は０．１０％とした。

■についてはフェライト変態後に炭窒化物として析出し
、フェライト粒の粗大化を抑制するため母材部の靭性改
善には効果的である。このような析出の効果を得るには
、０．０１％以上の添加が必要であり、また、０．１０
％を超えて添加してもその効果は向上しないため、上限
は０．１０％とした。

Ｔｉについても同様に炭窒化物を形成し粒成長を抑制す
る効果が０１０１％以上の添加で奏される。

しかし、０．０５％を超えて添加してもその効果は変わ
らないので上限を０．０５％とした。

その他、Ｐ、Ｓは中心偏析、介在物の観点からできるだ
け少ない方が望ましい。

以上の成分有する鋼を溶製したあと連続鋳造で鋳造し、
その後熱間圧延ミルにおいて、電縫鋼管用鋼帯とする。

次に、電縫溶接部の加熱、冷却条件について述べる。

本発明では電縫溶接後、電縫溶接部を８５０〜１０００
℃に加熱することで電縫溶接により生成した粗大な鋳造
組織を破壊するものである。即ち、加熱により電縫部を
オーステナイト組織に変態させるためには８５０℃以上
の温度が必要となる。また、あまり高温となるとオース
テナイト粒が粗大化し、靭性が劣化するため上限を１０
００℃とする。

以上のように加熱された電縫部を強制冷却するが、その
冷却パターン、速度、停止温度が重要となる。本発明は
これらを適正に制御することにより微細なフェライト組
織を生成させ、また、冷却後の再加熱（焼戻し）を施す
ことなく母材と同等レベルの硬度を確保し、これにより
電縫部の靭性が母材部と同等の優れたレベルとすること
が可能となる。

冷却はシーム加熱直後に行うことが電縫部靭性の向上に
は効果的である。第１図にシーム加熱器１〜冷却ゾーン
２（＃１冷却ゾーン２ａ、＃２冷却ゾーン２ｂ）及び温
度測定器３の配置を示す。

本発明ではシーム加熱器ｌ直後の＃１冷却ゾーン２ａで
Ａｒ３変態点以上から冷却し、その鋼の（Ａｒ、変態点
−５０℃）から（Ａｒ、変態点−１００℃）で冷却を終
了する。その後、＃２冷却ゾーン２ｂでは復熱を防止す
る程度の弱冷却を行う。急冷停止温度を（Ａｒ、変態点
−５０℃）から（Ａｒ変態点−１−１００℃）とした理
由は、測定している温度はあくまでパイプ外面温度であ
り、パイプ内面側とは温度差が存在するためである。即
ち、パイプ内面側まで確実にＡｒ、変態点以下とするた
めには、実測されるパイプ外面温度を（Ａｒ、変態点５
０℃）以下とすることが必要である。また、下限温度に
ついては、逆にパイプ外面側が急速冷却により硬化する
ことを防止するため、（Ａｒ、変態点−１−１００℃）
とした。このように前段域（＃１冷却ゾーン２ａ）で象
、速冷却することにより、Ａｒ３変態点後のフェライト
粒成長を抑制し細粒化できる効果がある。また、Ａｒ、
変態点より５０℃以下まで急冷することにより、靭性を
劣化させるパーライト組織を抑制する効果がある。この
ようにシーム加熱の冷却を前段急冷とすることで最も効
果的にフェライト粒の細粒化ができ、Ａｒ、変態点より
低温まで冷却することで第２相の生成が防止できる。

冷却速度の限定理由について述べる。＃１冷却ゾーンの
冷却速度は細粒フェライト組織を得るため３０℃／秒以
上必要である。但し、冷速が１００“０７秒を越えた場
合、パイプ外面部が硬化（焼入れ）組織となることがあ
るため上限は１００℃／秒とした。

＃１冷却ゾーンでの急冷を停止したあと、＃２冷却ゾー
ンでの弱冷却が是非必要である。＃１冷却ゾーンでＡｒ
＋　変態点より低温まで冷却されても、その後空冷され
た場合は復熱することが考られるため、これを防止する
ためには＃２冷却ゾーンでの弱冷却が必要である。弱冷
却は復熱しない程度の冷却速度で且つ復熱しない温度域
まで連続して行う必要がある６実機ライン試験の結果、
１０〜２０℃／秒程度の冷却速度で３００　’Ｃ以下ま
で冷却することが好ましい。

以上述べたように本発明では電縫部を加熱後、強制冷却
し、そのときの冷却速度、冷却停止温度の限定、並びに
復熱を防止するための弱冷却を組み合わせることにより
、電縫部の再加熱あるいは管全体の熱処理（焼戻し）を
することなく、母材部と同等レベルの優れた溶接部靭性
が得られる。

本発明での冷却速度、冷却停止温度の限定についてさら
に詳細に説明する。本発明は第２回（ア）に示すように
Ａｒｓ点以上からＡｒ１点より低い温度まで急冷し、そ
の後復熱を防止するため弱冷却することが特徴である。

これに対して、（イ）に示すようにシーム加熱後空冷す
る従来からのシームノルマ法ではＡｒ＝　、Ａｒ、点の
通過速度が遅く、従ってフェライト粒が粗大化すると共
に、パーライト組織が生成するため靭性が劣化する。ま
た（つ）に示す如（Ａｒ３点以上から急冷した場合でも
、その停止温度がＡｒｒ点超ではパーライト組織が生成
するため靭性が劣化する。さらに（１）のように急冷停
止温度がＡｒ＋点直下（Ａｒ、点からマイナス２０℃程
度）の場合は復熱により再び変態点を通過することによ
り靭性が劣化する。（オ）のように復熱しない温度域ま
で、例えば３００℃以下まで階、冷した場合にはパイプ
の外表面が硬化（特にシーム加熱時の熱影響部〕してし
まい、これを調整するためにはシーム部の再加熱、ある
いは管全体の熱処理が必要となる。以上より、本発明の
如く、電縫部加熱後の強制冷却時の冷却速度、冷却停止
温度を限定すること、及び弱冷却を組み合わせることが
溶接部靭性向上には効果的な手段である。

本発明の実施例を表１に示し簡単に説明する。

また従来方法についても比較検討した。表１の１〜７に
ついては本発明を実施した例である。表１に示す成分、
冷却条件により電縫溶接部の低温靭性（シャルピー試験
で評価）は母材部と同等レベルで良好である。一方、表
１の８〜１１は従来方法による結果を示している。表１
の８についてはシーム加熱後空冷する従来からのシーム
ノルマ法であり、この場合冷却速度が遅いため粗大フェ
ライトとパーライト組織となり、良好な靭性が得られな
い。同９．１０の例については冷却停止温度がＡｒ＋変
態点近傍のため冷却停止後の復熱によりフェライト粒が
粗大化するため良好な靭性が得られない。同１１につい
ては冷却速度が速すぎるため硬化し靭性が劣化する。以
上のように、本発明の如く綱の成分系と電縫部の冷却速
度、冷却停止温度を限定し、さらに復熱を防ぐための弱
冷却を組み合わせることにより、優れた電縫部低温靭性
が得られる。

〈発明の効果〉 本発明に従い、電縫部加熱後の強制冷却時の冷却速度、
冷却停止温度を限定すること、及び弱冷却を組み合わせ
ることにより、溶接部低温靭性に優れた電縫銅管を製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する設備の概略図を示す。 第２図はシーム加熱後の冷却パターンについて本発明と
従来技術とを比較したものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｃ：０．０５〜０．２０％ Ｓｉ：０．３％以下 Ｍｎ：０．５０〜２．００％ を基本成分とし、 Ｎｂ：０．０１〜０．１０％ Ｖ：０．０１〜０．１０％ Ｔｉ：０．０１〜０．０５％ の１種または２種以上を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不
   純物よりなる電縫鋼管の電縫溶接部を８５０〜１０００
   ℃に加熱した後、Ａｒ＿３変態点以上から冷却速度３０
   〜１００℃／秒で急速冷却し、停止温度をその鋼の（Ａ
   ｒ＿１−５０℃）から（Ａｒ＿１−１００℃）とした後
   、弱冷却することを特徴とする低温靭性に優れた電縫鋼
   管の製造方法。