JPH07113122A

JPH07113122A - 溶融亜鉛めっきを施される電縫鋼管の製造方法

Info

Publication number: JPH07113122A
Application number: JP5258207A
Authority: JP
Inventors: Toru Okazawa; 亨岡沢
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1995-05-02
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: JP2827842B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電縫鋼管の電縫部の溶融亜鉛中での伸び (塑性
変形量) の向上を図る。【構成】重量％で、Ｃ: 0.04〜0.20％、Si: 0.05〜0.
50％、Mn: 0.60〜1.80％、Ｐ: 0.025 ％以下、Ｓ: 0.02
5 ％以下、Al: 0.05％以下を含み、残部Feおよび不可避
的不純物より成る電縫鋼管の電縫部を1050℃以下 Ac₃点
＋50℃以上に加熱し、次いでAc₃点からの冷却に際し
て、800 〜500 ℃の温度領域を５〜15℃/secの速度で冷
却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば鉄塔用鋼管のよ
うに溶融亜鉛めっきを施される高張力鋼鋼管のうち溶融
亜鉛中での耐めっき割れ性に優れた電縫部を有する電縫
鋼管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高張力鋼鋼管として、一般に錆防止のた
めに亜鉛等をめっきを施した電縫鋼管が多く用いられて
いる。この場合、通常溶融亜鉛の中に鋼管を浸漬してめ
っきを行っているが、溶接熱影響部( 以後HAZ と記述す
る) の粗粒域に亜鉛めっきの粒界割れが発生する問題が
ある。

【０００３】この問題の解決のため従来より技術開発が
なされている。例えば特公平２−5814号公報には、溶接
熱影響部(HAZ) の耐めっき割れ性に優れた高強度低合金
鋼の組成が開示され、これが、鉄塔用高張力鋼鋼管のJI
S 化の基となった。また、特開平２−122057号公報で
は、溶接後めっき前に、ショットブラスト処理を施し、
上記溶融亜鉛めっき割れを防止する方法が開示されてい
る。

【０００４】しかしながら従来技術における耐めっき割
れ性はHAZ におけるそれであって、溶接部、つまり電縫
部についてのそれではなく、最近のように高張力鋼化が
求められる状況下では電縫部における耐めっき割れ性、
特に管周方向の応力による管軸方向の割れ防止が求めら
れるようになってきている。このためには、この電縫部
の管周方向応力に対する溶融亜鉛中での伸び (塑性変形
量) の向上を図っておくことが必要である。

【０００５】ここに、電縫鋼管の場合、電縫部は管軸方
向に一直線上に存在する衝合部であり、HAZ はその周辺
の帯状部分である。従来問題としていた鋼管の耐溶融亜
鉛めっき割れ性能は一般に鋼管母材部から切り出した試
験片を管軸方向に引張って評価しているが、電縫部の割
れの評価には管周方向に引張ることも必要である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、溶融
亜鉛めっき割れ発生を防止した、特に管周方向の応力で
の電縫鋼管の電縫部の溶融亜鉛中での割れ発生を防止し
た電縫鋼管の製造方法を提供することである。即ち、よ
り具体的には電縫部を管周方向に引張った際の伸び特性
に優れた電縫鋼管の製造方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、慣用の手
段で電縫鋼管を製造後、電縫部の管外面側のみの硬さ分
布を母材部硬さ±10Hvに均一化させることで、上記課題
を解決できることを見出し、本発明を完成した。

【０００８】本発明は、重量％で、Ｃ: 0.04〜0.20％、
Si: 0.05〜0.50％、Mn: 0.60〜1.80％、Ｐ: 0.025 ％以
下、Ｓ: 0.025 ％以下、Al: 0.05％以下を含み、残部Fe
および不可避的不純物より成る鋼を用いて電縫鋼管を製
造し、これに引続いて鋼管の電縫部を1050℃以下 Ac₃点
＋50℃以下に加熱し、次いで Ac₃点以上からの冷却に際
して、800 ℃〜500 ℃の温度領域を５〜15℃/secの速度
で冷却することを特徴とする溶融亜鉛めっきを施される
電縫鋼管の製造方法である。

【０００９】本発明の好適態様によれば前記鋼組成は、
さらに、Nb: 0.01〜0.05％、Ｖ: 0.02〜0.09％、および
Ti: 0.005 〜0.050 ％、のうちの１種以上の元素を含有
していてもよい。上記処理により、電縫部の鋼管外面側
は微細アシキュラーフェライト組織で、鋼管内面側が細
粒フェライト組織である二相組織となる。

【００１０】

【作用】本発明に用いる高張力鋼の鋼組成を上述のよう
に限定した理由を説明する。なお、本明細書において
「％」は特にことわりがない限り「重量％」である。

【００１１】Ｃ:Ｃは強度を高めるために必須の元素
で、必要とされる引張強度を確保するためには0.04％以
上必要である。しかし、余り多すぎるとHAZ のめっき割
れを起こしやすいので、上限値を0.20％とした。従っ
て、Ｃ量は0.04〜0.20％とした。

【００１２】Si:Siは脱酸元素として、さらには強度確
保のため必須であり、最低0.05％は必要であるが、HAZ
めっき割れ性の点からは低い程よく、上限を0.50％とし
た。従ってSi量は0.05〜0.50％とした。

【００１３】Mn:MnはＣと同様、鋼材の強度確保上有効
な元素であり、0.60％以上必要である。また1.80％を超
えるとHAZ のめっき割れが発生しやすくなる。従ってMn
量は0.60％〜1.80％とした。

【００１４】Ｐ:Ｐは、鋼材の靱性を悪化させ脆化させ
る元素であり、低い方が望ましく0.025％以下とした。

【００１５】Ｓ:ＳはMnS の介在物を生成し靱性劣化を
引起こす元素であり、低い方が望ましく0.025 ％以下と
した。

【００１６】Al:Alは脱酸元素として使用するが、0.050
％を超えて含有させても脱酸の効果はほとんど不変
で、HAZ のめっき割れが発生しやすくなるので、上限を
0.050 ％とした。

【００１７】Nb:Nbは0.01％以上含有させると強度を高
める効果がある。しかし、0.05％超えて含有するとHAZ
のめっき割れが起こる。従ってNb量は0.01％〜0.05％と
した。

【００１８】Ｖ:Ｖは0.02％以上含有するとTiと同時添
加したときにHAZ の耐めっき割れ性が向上する。しかし
0.09％を超えてＶを含有させると、耐めっき割れ性は著
しく劣化してくる。従ってＶ量は0.02％〜0.09％とし
た。

【００１９】Ti:TiはＶとの複合添加により、HAZ の耐
めっき割れ性を向上させる。しかし、Ti量が0.050 ％を
超えると、もはや複合効果はなくなり、耐めっきわれ性
は著しく劣化する。従ってTi量は0.005 ％〜0.050 ％と
した。

【００２０】次に、鋼管の熱処理の限定理由を列挙す
る。鋼管の電縫部を1050℃以下 Ac₃点＋50℃以上に加熱
することは、電縫溶接により急速加熱・冷却された組織
を再度オーステナイト化するためである。Ac₃点以上か
らの冷却に際して800 ℃から500 ℃の間の温度領域まで
を５〜15℃/secの速度で冷却することは、この温度域を
この冷却速度で冷却することにより鋼管外面側は微細ア
シキュラーフェライト組織となり、管内面側は微粒フェ
ライト組織となるためである。

【００２１】また、鋼管の全体でなく、電縫部を加熱す
るのは、電縫溶接により組織悪化した部分 (すなわち電
縫部) の組織改善を目的としているためである。かくし
て、本発明によれば電縫部における鋼管外面側は微細ア
シキュラーフェライト組織となり、管内面側は細粒フェ
ライト組織となり、管外面における電縫部の硬さ分布を
母材の硬さの±10Hv以内とすることができ、管周方向の
応力による管軸方向の耐めっき割れ性は著しく改善され
る。

【００２２】ここで本発明により耐めっき割れ性が改善
される機構についてはまだ十分解明されていないが、一
応次のように考えることができる。電縫部近傍の硬さが
周辺に比べ低下していると、溶融亜鉛めっき時の熱応力
のうち管周方向応力によって硬さ変化部にひずみの集中
が起こり、溶融亜鉛中での伸び性能の劣る場合には割れ
に結びつく。従って、少なくとも溶融亜鉛が施される管
外面部の硬さを、電縫部と母材部とで同等にしておけ
ば、ひずみ集中は生じず、めっき割れ性が改善される。

【００２３】

【実施例】

（試験方法）下記の電縫部の溶融亜鉛中での伸び (塑性
変形量) 評価法を用い、各種要因の解析を行った。図１
に引張試験片を示した。図１(a) はその平面図、図１
(b) は断面図である。これは、中央に電縫部がくるよう
に鋼管から切り出した試験片であり、管周方向に引張っ
て伸び (塑性変形量) 性能を評価した。

【００２４】溶融亜鉛中での引張試験は次の要領で行っ
た。 (1) 引張試験装置に試験片をセットした。 (2) 試験片を 450〜460 ℃の溶融亜鉛中に２分間浸漬
し、そのまま引張試験を開始した。その引張速度は１〜
２mm／分として、破断まで行った。なお、本試験は管外
面からの割れ発生を問題としているため、管内面側に相
当する試験片表面は不めっき処理を行った。

【００２５】(3) 上記試験において図２に示すような荷
重−伸び線図を描き、最高荷重時までの伸び (塑性変形
量あるいは一様伸び) Ｌを求め、試験片平行部距離で除
して(ELZ＝L)／50×100(%)とした。ELZ は亜鉛(Zn)浴中
での伸びを示し、記号Ｚは亜鉛を意味する。ここで、EL
Z ≧2.5 ％のとき亜鉛浴中での引張試験において電縫部
での破断がなくなる。

【００２６】図２にＬの求め方を示した。破断点から弾
性伸び部分と平行線をひき、横軸との交点をＬとした。

【００２７】（実施例）熱間圧延法によって表１に示す
化学成分の帯鋼を製造した。

【００２８】

【表１】

【００２９】次いでこれらの鋼帯を造管ラインで連続的
に成形し、引き続き慣用条件下で電気抵抗溶接を施した
後切断して、外径508 mm、肉厚12mmの電縫鋼管を製造し
た。

【００３０】図３は、本発明の造管ラインの溶接部と熱
処理部を示す概略構成図で、図中、連続成形された帯鋼
１の縁部が電極２によって通電加熱されるとともに、ス
クイズロール３によって押圧されて接合され、電縫鋼管
４が形成される。これに引続いて、電縫鋼管４の溶接部
は誘導加熱装置５によって加熱昇温された後、水冷装置
６からのシャワー７によってミスト水冷される。

【００３１】図４にこのときの水冷条件と、電縫部の溶
融亜鉛中伸び、ELZ の関係を示した。ここで言う冷却速
度とは電縫部の管外面から１mmの位置のものである。図
４から分かるように本発明の鋼種Ａは、冷却速度５〜15
℃/secで目標伸び（ELZ)の2.5 ％以上となっているが、
比較の鋼種Ｂは、最高でもELZ が2.0 ％以下と目標を達
していなかった。

【００３２】次に本発明の鋼種Ａを用いて、ミスト水冷
をした場合（本発明例、冷却速度10℃/sec）とミスト水
冷をしない時（比較例、冷却速度１〜２℃/sec）の電縫
部近傍の硬さ分布の測定を行った。

【００３３】図５(a) は、硬さ測定位置を示す断面図で
あって、図５(b) は、ミスト水冷した場合の電縫部近傍
の硬さ分布、図５(c) は、ミスト水冷しなかった場合
の、電縫部近傍の硬さ分布を示すグラフである。図中、
「○」は管外面側から１mmの位置の硬さ分布を、「●」
は管内面側から１mmの位置の硬さ分布を表わす。

【００３４】図５(a) 〜(c) に示したように、本発明の
電縫鋼管製造法によって電縫部の管外面側のみの組織を
微細アシキュラーフェライト組織とし、電縫部の硬さ分
布を母材部硬さ±10Hvに均一化させることができた。さ
らに、電縫部の溶融亜鉛中伸びELZ を図４に示した如く
向上させることができた。比較例の場合、母材との硬さ
の差は管内外面ともにほぼHv 40 以上とみられる。

【００３５】

【発明の効果】本発明の方法によって、電縫部の鋼管外
面側は微細アシキュラーフェライト組織で、鋼管内面側
は細粒フェライト組織なる二相組織となったため、電縫
部の管外面側のみの硬さが母材部硬さ±10Hvに均一化し
たうえで、電縫部の溶融亜鉛中での伸び (塑性変形量)
が向上し、ELZ が2.5 ％以上となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図1(a)は溶融亜鉛中での引張試験に用いる試験
片の平面図、図1(b)は溶融亜鉛中での引張試験に用いる
試験片の断面図である。

【図２】荷重−伸び線図とELZ を求めるためのＬの求め
方を示すグラフである。

【図３】本発明の鋼管製造ラインの溶接部と熱処理部を
示す概略構成図である。

【図４】冷却条件と電縫部の溶融亜鉛中の伸び（ELZ ）
の関係を示すグラフである。

【図５】図５(a) は、硬さ測定位置を示す断面図、図５
(b) は、ミスト水冷した場合の、電縫部近傍の硬さ分布
を示すグラフ、そして図５(c) は、ミスト水冷しなかっ
た場合の、電縫部近傍の硬さ分布を示すグラフである。

【符号の説明】

１：成形帯鋼２：チップ電極３：スクイーズロール４：電縫鋼管５：誘導加熱装置６：水冷装置７：水シャワー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２３Ｃ 2/28 2/38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ: 0.04〜0.20％、Si: 0.05〜0.50％、Mn: 0.60〜1.80
％、Ｐ: 0.025 ％以下、Ｓ: 0.025 ％以下、Al: 0.05％以下
を含み、残部Feおよび不可避的不純物より成る鋼組成を有する鋼
を用いて電縫鋼管を製造し、これに引続いて該電縫鋼管
の電縫部を1050℃以下 Ac₃点＋50℃以上に加熱し、次い
でAc₃点以上からの冷却に際して、800 〜500 ℃の温度
領域を５〜15℃/secの速度で冷却することを特徴とする
溶融亜鉛中での伸び特性に優れた電縫部を有する溶融亜
鉛めっきを施される電縫鋼管の製造方法。
【請求項２】前記鋼組成がさらに、Nb: 0.01〜0.05
％、Ｖ: 0.02〜0.09％、およびTi: 0.005 〜0.050 ％の
うちの１種以上の元素を含有する請求項１記載の電縫鋼
管の製造方法。