JPH0847716A - 耐ｈｉｃおよび耐ｓｓｃｃ特性に優れた電縫鋼管の製造方法 - Google Patents

耐ｈｉｃおよび耐ｓｓｃｃ特性に優れた電縫鋼管の製造方法

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JPH0847716A
JPH0847716A JP6202993A JP20299394A JPH0847716A JP H0847716 A JPH0847716 A JP H0847716A JP 6202993 A JP6202993 A JP 6202993A JP 20299394 A JP20299394 A JP 20299394A JP H0847716 A JPH0847716 A JP H0847716A
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隆之 大嶽
Yoshikazu Ishizawa
嘉一 石沢
Toshihiro Takamura
登志博 高村
Yutaka Nagahama
裕 長浜
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、耐ＨＩＣと耐ＳＳＣＣ性に優れた
電縫鋼管の製造法を目的とする。 【構成】（ａ）炭素鋼に、Ｎｂ：0.001 〜0.1 ％、Ｃ
ａ：0.001 〜0.006 ％を含有する熱間圧延鋼板を用意す
る工程と、（ｂ）この熱間圧延鋼板を多段の成形ロール
で連続的にオープンパイプに成形する工程と、（ｃ）上
記オープンパイプの相対する両エッジ部を電気抵抗で加
熱する工程と、（ｄ）電気抵抗で加熱された前記両エッ
ジ部をさらにレーザービームで照射し、スクイズロール
でアプセット量を制御し、圧接する工程を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、湿潤硫化水素環境にお
いて優れた耐水素誘起割れ性および耐硫化物応力腐食割
れ性を有する電縫鋼管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】硫化水素を含む石油、天然ガスを輸送す
る鋼管には水素誘起割れ（以下ＨＩＣと称す）および硫
化物応力腐食割れ（以下ＳＳＣＣと称す）という割れが
発生する。このＨＩＣの発生機構は次のように考えられ
ている。即ち、硫化水素の存在する環境では、鋼材表面
の腐食によって生じた水素が原子状となって鋼材中に侵
入し易くなるが、この原子状水素が鋼中の非金属介在物
周辺で気泡を発生させ、その圧力で亀裂が発生する。
【０００３】さらに、この亀裂が偏析部、フェライト・
パーライト界面など材料の不均一部を伝播して大きな割
れに進展する。従って、その対策として特公昭５７−１
６１８４号公報のように、Ｃａ添加により介在物の形状
制御によって介在物が亀裂の起点になりにくくする方法
が有効であるとしている。
【０００４】一方、ＳＳＣＣは、応力負荷時に起きる割
れでＨＩＣとは別の機構によるが、非金属介在物を起点
として鋼中への水素により引き起こされる割れである点
は同様であり、非金属介在物の低減が耐ＳＳＣＣ特性を
改善する。電縫管素材としての熱延鋼板に対しては上記
の対策で耐ＨＩＣと耐ＳＳＣＣ特性を改善することが必
要である。
【０００５】しかし、電縫部の特性は母材の改善だけで
は向上しない。これは電縫部接合面には微細な酸化物を
主体とする介在物が存在し、ここに水素が集中し、これ
が亀裂発生の起点となるからだと考えられる。電縫部の
耐ＨＩＣ、耐ＳＳＣＣ特性を改善するために特開昭６３
−２４１１１６号公報では、非酸化性ガスで電縫部をシ
ールドして電縫溶接を行い、電縫部の欠陥を減少させる
方法が提案されているが、現実にはシールド性が優れ、
かつ連続操業に耐え得るシールド装置は開発されていな
い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は湿潤硫化水素
環境中で優れた耐ＨＩＣと耐ＳＳＣＣ特性を持つ電縫鋼
管を製造する技術を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】発明者は、鋼の成分組成
を改良し、更に電縫溶接時においてレーザビーム照射を
行なうことにより上記課題を解決することができるとの
知見を得て、下記の発明をするに至った。
【０００８】（１）請求項１の発明は、下記の工程を備
えた耐ＨＩＣと耐ＳＳＣＣ性に優れた電縫鋼管の製造法
（成分組成はｗｔ％である）である。 （ａ）Ｃ：0.005 〜0.2 ％、 Ｓｉ：0.1 〜0.35％、
Ｍｎ：0.5 〜2 ％、 Ｐ：0.01％以下、Ｓ：0.003
％以下、 Ｎｂ：0.001 〜0.1 ％、Ｃａ：0.001 〜
0.006 ％、を含有する熱間圧延鋼板を用意する工程と、
（ｂ）前記熱間圧延鋼板を多段の成形ロールで連続的に
オープンパイプに成形する工程と、（ｃ）前記オープン
パイプの相対する両エッジ部を電気抵抗で加熱する工程
と、（ｄ）電気抵抗で加熱された前記両エッジ部をさら
にレーザービームで照射し、スクイズロールでアプセッ
ト量を制御し、圧接する工程。
【０００９】（２）請求項２の発明は、請求項１（ａ）
に記載した鋼の成分が更に、Ｃｕ：0.05〜0.5 ％、
Ｎｉ：0.5 ％以下、Ｍｏ：0.5 ％以下、 Ｃｒ：1
％以下、Ｖ：0.001 〜0.1 ％、 Ｔｉ：0.001 〜0.1
％の内、１種または２種以上を含有した場合における耐
ＨＩＣと耐ＳＳＣＣ性に優れた電縫鋼管の製造法（成分
組成はｗｔ％である）である。
【００１０】（３）請求項３の発明は、前記アプセット
量を制御し、電縫部のメタルフロー立上り角度を45°以
下とする請求項１または２記載の耐ＨＩＣと耐ＳＳＣＣ
性に優れた電縫鋼管の製造法である。
【００１１】
【作用】まず、成分組成（ｗｔ％）の限定理由を説明す
る。Ｃは、鋼の強度を確保するために0.005 ％以上の添
加が必要であるが、溶接性、靱性の観点から上限を0.2
％とする。
【００１２】Ｓｉは、鋼の脱酸材として0.1 ％以上の添
加が必要であるが、過剰な添加は鋼を脆化させるので上
限を0.35％とする。
【００１３】Ｍｎは、鋼の強度確保のために0.5 ％以上
の添加が必要であるが、過剰な添加は靱性を劣化させる
ため上限を2 ％とする。
【００１４】Ｐは、鋼の耐ＨＩＣ特性を劣化させるため
上限を0.01％とする。
【００１５】Ｓは、鋼の耐ＨＩＣ特性を劣化させるため
上限を0.003 ％とする。
【００１６】Ｎｂは、鋼の強度確保のために0.001 ％以
上の添加が必要であるが、過剰な添加は靱性を劣化させ
るため上限を0.1 ％とする。
【００１７】Ｃａは、0.001 ％以上の添加で介在物の形
状を粒状化し、形態制御を通じて耐ＨＩＣ特性を改善す
るため必要に応じて添加してもよいが、過剰な添加は鋼
の靱性を劣化させるので上限を0.006 ％とする。
【００１８】Ｃｕは、0.05％以上の添加により、水素の
鋼中への拡散を防止し、耐ＨＩＣ特性を改善するため、
必要に応じて添加してもよいが、過剰な添加は鋼の熱間
加工性を劣化させるので上限を0.5 ％とする。
【００１９】Ｎｉ，Ｍｏは、鋼の耐ＨＩＣ特性が改善す
るため必要に応じて添加してもよいが、過剰な添加は耐
ＳＳＣＣ特性を劣化させるため上限を0.5 ％とする。
【００２０】Ｃｒは、鋼の耐炭酸ガス腐食性を高める
が、1 ％以上の添加は鋼の溶接性を劣化させるので上限
を1 ％とする。
【００２１】Ｖ，Ｔｉは、0.001 ％以上の添加で強度を
向上させるが、過剰な添加は靱性を劣化させるので、上
限をそれぞれ0.1 ％とする。以上が成分組成の限定理由
である。
【００２２】次に、加工方法について述べる。従来の電
縫管製造方法では、電縫部の耐ＨＩＣ、耐ＳＳＣＣ特性
が母材に比較して劣るのは、電縫溶接時に発生して接合
面に残存する酸化物を主体とする介在物が溶接ビードの
切削によりビード外面に露出し、水素割れの発生の起点
となるからである。
【００２３】また、電縫部は加熱後のアップセットによ
り通常強い集合組織が生ずるが、この組織は、ビード部
断面の顕微鏡写真によりメタルフローの立ち上がりとし
て観察できる。この組織は電縫管の機械的特性の劣化の
一原因であり、耐ＳＳＣＣ特性の観点からも望ましくな
い。しかし、従来は、接合面に発生した酸化物を排出す
るためやむを得ず強いアプセットをかけており、結果と
して強い集合組織が発生していた。
【００２４】ここでアプセット量とは次の定義による。 アプセット量（ｍｍ）＝造管前のコイル巾（ｍｍ）−管
外周長さ（ｍｍ） そこで、電縫部に従来の電気加熱に加えて、レーザービ
ームを照射することにより、接合面に発生した酸化物を
溶融し、微細に分散すると亀裂の起点となりにくく、結
果として耐ＨＩＣ、耐ＳＳＣＣ特性が改善される。
【００２５】また、強いアプセットはもはや不用であ
り、アプセットを弱くし電縫部特有の集合組織を発生さ
せないことにより電縫部の機械的特性および耐ＳＳＣＣ
特性を改善できる。メタルフロー立ち上がり角度は電縫
部集合組織の指標であるが、この角度が45°を越えると
電縫部耐ＳＳＣＣ特性の劣化が顕著となるため45°以下
とすることが望ましい。
【００２６】そこで、本発明においては、前述の成分組
成を有する熱間圧延鋼板を、従来の電縫管製造設備にお
いて、スクイズロールによりスクイズする直前において
レーザビーム照射を行ない、スクイズロールにより圧接
する造管方法を採用した。
【００２７】
【実施例】表１に示す化学組成の鋼を実験室で真空溶解
し50ｋｇインゴットに鋳造した。これを1200℃に加熱
し、板厚50ｍｍまで圧延した後、空冷した。表１でＡ〜
Ｅは本発明の成分組成であり、ＦはＣａを含まず本発明
外の成分組成である。この鋼板から50×150 ×400 ｍｍ
の板を切りだし、加熱温度1200℃、圧延終了温度820℃
で板厚12ｍｍまで圧延した。圧延終了直後にミストスプ
レーで冷却速度約10℃／ｓｅｃで550 ℃まで冷却した
後、550 ℃に加熱しておいた電気炉に挿入して炉冷し
た。以上は熱延条件をシミュレートしたものである。
【００２８】
【表１】
【００２９】室温まで冷却された鋼板から12×35×2000
ｍｍの試験片を切りだし、電縫シミュレータを用いて溶
接した。この装置は図１に示すように多段の成形ロール
に２枚の鋼板を送り込み、相対する鋼板エッジ部をコン
タクトチップから供給される高周波電流で抵抗加熱した
後、スクイズロールで圧接するもので、さらにエッジ接
合部に炭酸ガスレーザービームを照射することができる
装置である。
【００３０】溶接条件は、溶接速度10ｍ／ｍｉｎ，コン
タクトチップからの投入電力700 ｋＷであり、アプセッ
ト量は０〜４ｍｍの範囲で変化させた。またレーザー出
力は５ｋｗ、焦点位置でのビーム径は0.５ｍｍで、鋼板
の垂直上方からエッジ衝合点に焦点を合わせて照射し
た。
【００３１】この溶接部および母材についてＨＩＣ試験
を行った。試験は基本的にＮＡＣＥＴＭ0284-87 に基づ
いて行ったが、試験溶液だけを変更した。試験片寸法は
10×20×100 ｍｍで溶接長さ方向に採取し、全面を♯32
0 まで湿式研磨した。試験液は５％ＮａＣｌ＋0.5 ％Ｃ
Ｈ3 ＣＯＯＨ水溶液に１気圧の硫化水素を飽和させた溶
液を温度を25℃に保ち96時間試験片を浸漬した。その
後、試験片を長さ方向に４等分し、その３断面の割れを
観察し、割れ感受性率（ＣＳＲ）により評価を行った。
【００３２】また、ＳＳＣＣ試験はＮＡＣＥ ＴＭ０１
７７−９０ Ｍｅｔｈｏｄ Ａの引張タイプの試験を採
用した。試験片は丸棒引張試験片で溶接方向と直角に採
取し、平行部径3.81ｍｍ，平行部長さ25ｍｍで、平行部
は♯600 まで湿式研磨した。この試験片にＨＩＣ試験と
同じ試験液中で一定応力を加え、その応力の水準を変え
て、720 時間の試験時間中に割れが発生しない最小の応
力（σｔｈ）を求めた。この応力と大気中の引張試験に
よる降伏応力（σｙｓ）との比（σｔｈ／σｙｓ）で耐
ＳＳＣＣ特性を評価した。
【００３３】これら試験結果を表２に示した。表２から
本発明の成分組成を有する鋼であって、レーザビーム照
射を行なって造管した電縫管はいずれも割れ感受性率
（ＣＳＲと 降伏応力（σｙｓ）との比（σｔｈ／σｙ
ｓ）は良好であり、さらに、メタルフローが４５°以下
の場合はこれらの値が更に良好である。
【００３４】
【表２】
【００３５】
【発明の効果】本発明により、母材、電縫部ともに湿潤
硫化水素環境における耐ＨＩＣ、耐ＳＳＣＣ特性が優れ
た電縫鋼管が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の溶接シミュレーターの概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１ Ｚ 38/12 38/28 (72)発明者 長浜 裕 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下記の工程を備えた耐ＨＩＣと耐ＳＳＣ
    Ｃ性に優れた電縫鋼管の製造法（成分組成はｗｔ％であ
    る）。 （ａ）主成分として、 Ｃ：0.005 〜0.2 ％、 Ｓｉ：0.1 〜0.35％、 Ｍｎ：0.5 〜2 ％、 Ｐ：0.01％以下、 Ｓ：0.003 ％以下、 Ｎｂ：0.001 〜0.1 ％、 Ｃａ：0.001 〜0.006 ％、 を含有する熱間圧延鋼板を用意する工程と、（ｂ）前記
    熱間圧延鋼板を多段の成形ロールで連続的にオープンパ
    イプに成形する工程と、（ｃ）前記オープンパイプの相
    対する両エッジ部を電気抵抗で加熱する工程と、（ｄ）
    電気抵抗で加熱された前記両エッジ部をさらにレーザー
    ビームで照射し、 スクイズロールでアプセット量を制御し、圧接する工
    程。
  2. 【請求項２】 下記の工程を備えた耐ＨＩＣと耐ＳＳＣ
    Ｃ性に優れた電縫鋼管の製造法（成分組成はｗｔ％であ
    る）。 （ａ）主成分として、 Ｃ：0.005 〜0.2 ％、 Ｓｉ：0.1 〜0.35％、 Ｍｎ：0.5 〜2 ％、 Ｐ：0.01％以下、 Ｓ：0.003 ％以下、 Ｎｂ：0.001 〜0.1 ％、 Ｃａ：0.001 〜0.006 ％、 を含有し、さらに、 Ｃｕ：0.05〜0.5 ％、 Ｎｉ：0.5 ％以下、 Ｍｏ：0.5 ％以下、 Ｃｒ：1 ％以下、 Ｖ：0.001 〜0.1 ％、 Ｔｉ：0.001 〜0.1 ％の内、 １種または２種以上を含有した熱間圧延鋼板を用意する
    工程と、（ｂ）前記熱間圧延鋼板を多段の成形ロールで
    連続的にオープンパイプに成形する工程と、（ｃ）前記
    オープンパイプの相対する両エッジ部を電気抵抗で加熱
    する工程と、（ｄ）電気抵抗で加熱された前記両エッジ
    部をさらにレーザービームで照射し、 スクイズロールでアプセット量を制御し、圧接する工
    程。
  3. 【請求項３】 前記アプセット量を制御し、電縫部のメ
    タルフロー立上り角度を45°以下とする請求項１または
    ２記載の耐ＨＩＣと耐ＳＳＣＣ性に優れた電縫鋼管の製
    造法。
JP6202993A 1994-08-05 1994-08-05 耐ｈｉｃおよび耐ｓｓｃｃ特性に優れた電縫鋼管の製造方法 Pending JPH0847716A (ja)

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