JP2000104117A

JP2000104117A - 強度の均一性と靱性に優れたラインパイプ用継目無鋼管の製造方法

Info

Publication number: JP2000104117A
Application number: JP27743098A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ichinose; 威一ノ瀬
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2000-04-11
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: JP3812168B2

Abstract

(57)【要約】【課題】強度のばらつきが小さく、高い強度と良好な靱
性を有するラインパイプ用の継目無鋼管を高能率に製造
する方法を提供する。【解決手段】重量％で、C:0.02〜0.15％未満、Si:1％以
下、Mn:0.3〜2.5％、P:0.05％以下、S:0.004％未満、T
i:0.017％以下、N:0.008％以下、sol.Al:0.001〜0.1％
を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、Ti、
SおよびNとの関係が、「(Ti/N)＜3.4の時、Ti+8.1×S≦
0.035」または「(Ti/N)≧3.4の時、3.4×N+8.1×S≦0.0
35」を満たす化学組成の鋼からなるビレットの熱間製管
を950℃以上で終了し、Ar₃変態点以下の温度に冷却する
ことなく、900〜1100℃の温度に1〜30分間均熱保持した
後、5℃/sec以上の冷却速度で400℃以下の温度域にまで
冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高強度で靱性に優
れ、鋼管全体の強度が均一なラインパイプ用継目無鋼管
の経済的な製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】継目無鋼管の製造においては、製品の強
度と靱性をバランスさせるために、通常、熱間加工や冷
間加工による製管工程後に、焼入れや焼戻しなどの調質
処理が行われる。しかし、このような製造工程の増加
は、生産性の低下とコスト上昇を招くため好ましくな
い。

【０００３】特に、昨今は、地球温暖化防止の観点か
ら、その製造過程で消費されるエネルギー節約の気運が
高まっており、できる限り再加熱プロセスを省くための
努力が必要になっている。

【０００４】このような経済性と再加熱プロセスの省略
という要求を満足させるプロセスとしては、熱間圧延
後、直ちに焼入れ処理を施す、直接焼入れ法がある。

【０００５】例えば、特開平６−２５７３８号公報に
は、低降伏比の鋼板を経済的に製造するために、熱延直
後の鋼板に直接焼入れを施し、次いで焼戻す方法が示さ
れている。また、特公昭６１−５１００９号公報には、
Ｐｃｍ値が０．２１％以下の化学組成を有する鋼からな
る熱間加工終了直後の継目無鋼管に直接焼入れを施し、
次いで焼戻す方法が示されている。

【０００６】しかし、直接焼入れ法をこのような継目無
鋼管の製造に適用した場合、一本の鋼管の各部で強度が
大きくばらつくという問題点が生じる。このような現象
は、継目無鋼管がＡＰＩ規格に規定されるＸ５０〜Ｘ８
０グレード程度のラインパイプ用の場合、焼入れ処理に
よって完全にはマルテンサイト組織にならないので、特
に顕著である。

【０００７】このような強度ばらつきは、圧延直後の厚
鋼板に直接焼入れ法を適用する際にも生じるが、圧延ロ
ールの形状が複雑なために、接触による抜熱むらが生じ
やすい継目無鋼管においてはさらに顕著になる。

【０００８】また、鋼板の熱間圧延に比べて継目無鋼管
の熱間製管では、９００℃以下の低温でのオーステナイ
ト相（以下、単にγ相という）域での圧延が難しいため
に、制御圧延の効果を利用した細粒化を図り難く、靱性
の確保が容易ではなかった。

【０００９】このように、ラインパイプ用の継目無鋼管
を、経済性とエネルギー消費の節約を重視して直接焼入
れ法によって生産する場合、強度の均一性と低温靱性の
確保が困難であり、これを解決する技術が必要であっ
た。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、均一
な高い強度と良好な靱性を有するラインパイプ用継目無
鋼管を高能率に製造する方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、後述の知見に
基づいて完成されたもので、その要旨は次の強度の均一
性と靱性に優れたラインパイプ用継目無鋼管の製造方法
にある。

【００１２】重量％で、Ｃ：０．０２〜０．１５％未
満、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：０．３〜２．５％、Ｐ：
０．０５％以下、Ｓ：０．００４％未満、Ｔｉ：０．０
１７％以下、Ｎ：０．００８％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：
０．００１〜０．１％を含み、さらにＣｒ：０〜１．５
％、Ｍｏ：０〜１％、Ｖ：０〜０．１５％、Ｎｂ：０〜
０．０１５％、Ｃｕ：０〜１．５％、Ｎｉ：０〜４％、
Ｂ：０〜０．００３％、Ｃａ：０〜０．００４％、Ｍ
ｇ：０〜０．００３％、ＲＥＭ：０〜０．００４％を含
有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、Ｔ
ｉ、ＳおよびＮとの関係が下記の式または式を満た
す化学組成の鋼からなるビレットの熱間での穿孔圧延お
よび延伸圧延を９５０℃以上で終了し、Ａｒ₃ 変態点以
下の温度に冷却することなく、９００〜１１００℃の温
度で１〜３０分間均熱保持した後、５℃／ｓ以上の冷却
速度で４００℃以下の温度域にまで冷却する焼入れ処理
を施す強度の均一性と靱性に優れたラインパイプ用継目
無鋼管の製造方法。

【００１３】（Ｔｉ／Ｎ）＜３．４の時Ｔｉ＋８．１×Ｓ≦０．０３５・・・・・・・（Ｔｉ／Ｎ）≧３．４の時３．４×Ｎ＋８．１×Ｓ≦０．０３５・・・・ただし、式および式中の元素記号は、鋼中のそれぞ
れの元素の含有量（重量％）を意味する。

【００１４】上記本発明の方法においては、焼入れ処理
後の継目無鋼管に、Ａｃ₁ 変態点以下の温度で焼戻す焼
戻し処理を施すのが好ましい。また、継目無鋼管は、Ｔ
ｉ：０．００４〜０．０１７％、Ｎ：０．００１〜０．
００８％を含有し、かつＴｉとＮとの関係が下記の式
を満たす鋼からなる継目無鋼管であることが好ましく、
この場合には溶接熱影響部の靭性がより一層向上する。

【００１５】０．４≦（Ｔｉ／Ｎ）≦４．０・・・・ただし、式中の元素記号は、鋼中のそれぞれの元素の
含有量（重量％）を意味する。

【００１６】本発明者らは、上記の化学組成の鋼を対象
に、直接焼入れ法を念頭において、靱性低下を回避する
ために、試作試験用の小型圧延機および熱処理設備によ
る実験室レベルの試験や、実製造ラインを用いた数多く
の製造実験を行った結果、次の知見を得た。

【００１７】強度ばらつきは、製管仕上げ温度を９５０
℃以上にするとかなり低減され、１０００℃以上にする
とより一層改善される。

【００１８】上記に加え、製管後の鋼管を９００〜１１
００℃の温度で所定の時間均熱保持すると、強度ばらつ
きが完全になくなる。その際に用いる炉は、均熱だけが
目的であるために小型の炉で十分であり、加熱のための
エネルギーも余り必要としない。

【００１９】製管の高温仕上げは、強度の均一化のみな
らず強度アップにも有効であるが、オーステナイト粒
（以下、単にγ粒という）の粗大化を招いて靱性が劣化
する。

【００２０】γ粒の粗大化による靱性劣化は、通常の制
御圧延などを利用してγ粒の細粒化を図らずとも、Ｔｉ
ＮとＭｎＳを低減することで回避でき、実用上問題のな
いレベルにまで靱性が改善する。具体的には、後述する
式または式を満たせば、ラインパイプ用に要求され
る低温靱性が確保できる。

【００２１】ＴｉＮとＭｎＳの低減効果は、製管温度を
下げてγ粒を細粒化した場合にも認められるがその効果
は極めて小さく、γ粒が粗大な場合にのみ顕著になる。

【００２２】ＣａやＲＥＭなどの介在物形成元素は、γ
粒が粗大な場合、遷移温度に悪影響を及ぼし靭性を低下
させるが、その含有量を低減すれば悪影響を及ぼすこと
がない。なお、上記の悪影響は、ＭｎＳやＴｉＮに比べ
ると極めて小さく、その含有量の低減はさほど重要では
ない。

【００２３】上記本発明の方法による場合には、均一な
高い強度と良好な靱性を有するラインパイプ用継目無鋼
管を高能率に製造することが可能である。これは、直接
焼入れプロセスの適用に際し、強度の均一性を確保する
手段に高温製管仕上げと焼入れ処理前の均熱処理を採用
する一方、高温仕上げに伴うγ粒の粗大化に起因する靱
性劣化の抑制手段にＴｉＮとＭｎＳの低減を採用したこ
とによる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の方法では、継目無鋼管を
直接焼入れプロセスにて製造し、かつ局所的な強度ばら
つきの少ない均一な製品を得るために、製管仕上げ温度
を９５０℃以上、より好ましくは１０００℃以上とし、
製管終了後Ａｒ₃ 変態点以下に冷却することなく、引き
続いて炉内を９００〜１１００℃の温度範囲に保った炉
に１〜３０分在炉させて均熱処理した後に焼き入れ処理
を行う。

【００２５】製管仕上げ温度を高める狙いは、鋼に加工
が加えられる際の素材各部の温度差をできるでけなく
し、組織むらを減らすことにある。また、製管終了後Ａ
ｒ₃ 変態点以下に冷却することなく均熱処理する狙い
は、α相が部分的に析出するのに伴って生じる鋼中合金
元素の不均一分布と、これに起因する組織の不均一を防
ぐことにある。

【００２６】すなわち、製管途中での抜熱は、圧延ロー
ルやその他の治具との接触による熱伝導と放射によるも
のとに大きく分けられる。接触による温度低下は温度む
らの原因となるが、放射による温度低下は温度むらを招
きにくい。放射による熱エネルギーロスは、温度が高ま
るほど飛躍的に多くなる。このため、製管工程において
も、９５０℃以上では、接触による熱伝導があっても熱
損失に占める割合が小さく、大きな温度むらを引き起こ
さない。この効果を利用するために、本発明における継
目無鋼管の製管仕上げ温度は９５０℃以上、より好まし
くは１０００℃以上とした。

【００２７】また、製管終了から均熱炉に装入するまで
の間にＡｒ₃ 変態点以下に冷却すると、α相が部分的に
析出して鋼中の合金元素が不均一分布し、これが起因で
組織が不均一になって製品の強度ばらつきが大きくな
る。このため、均熱処理はＡｒ₃ 変態点以下に冷却する
ことなく施すことにした。

【００２８】しかし、製管仕上げ温度を高めても、焼き
入れ処理前の継目無鋼管には若干の温度むらが残る。こ
れをなくすために、本発明では９００〜１１００℃に温
度を保った炉に１〜３０分間在炉させて温度の均一化を
図る。この際、加工されたγ粒の再結晶が進むために組
織むらも減少する。

【００２９】在炉時間が１分未満では均熱の効果が少な
く、逆に３０分以上在炉させても好ましい効果は得られ
ない。また、均熱炉の温度が９００℃未満では、製管仕
上げ温度が９５０℃以上であるためにかえって温度むら
が生ずる。逆に、１１００℃以上では鋼管内外面の温度
むらを招くのみならず、酸化によるスケールロスが無視
できなくなる。

【００３０】均熱炉から抽出した鋼管は、引き続いて焼
入れ処理が施される。冷却は必ずしも水冷である必要は
ないが、冷却速度は少なくとも５℃／ｓ以上、冷却終了
温度は４００℃以上とする必要である。これは、冷却速
度が５℃／ｓ未満、冷却終了温度が４００℃よりも高い
と、充分な強度が得られないだけでなく、最終組織が粗
大になって靱性を損なうためである。

【００３１】焼入れ処理を行った後は、必要に応じ、Ａ
ｃ₁ 変態点以下で焼戻して製品とする。

【００３２】本発明の方法では、組織の細粒化に有効な
低温での加工は行わないので、上記の加工熱処理条件の
みを採用しただけでは、鋼の組織は粗大になり、靱性面
で実用に耐えない製品しか得られなくなる。

【００３３】しかし、このような粗大組織に起因する靱
性の低下は、前述の式または式を満たすようにＳ、
ＮおよびＴｉの各含有量を管理してＭｎＳとＴｉＮの量
を低減させた鋼を用いることにより、実用上十分なレベ
ルにまで回復させることができる。

【００３４】なお、前述の式または式の右辺の値
は、このような観点から０．０３５以下でなければなら
ない。より好ましくは０．０２５以下である。

【００３５】以下に、本発明が対象とする鋼の化学組成
を上記のように定めた理由について説明する。なお、以
下において、「％」はとくに断らない限り「重量％」を
意味する。

【００３６】Ｃ：Ｃは、強度を確保するために必要で、
０．０２％未満の含有量では必要とする強度を確保する
ことができない。一方、その含有量が０．１５％以上で
あると、溶接した場合に溶接熱影響部、母材ともに靱性
が劣化する。したがって、Ｃ含有量は０．０２〜０．１
５％未満とした。

【００３７】Ｓｉ：Ｓｉは、脱酸作用があり、強度上昇
にも寄与する。しかし、１％を超えて含有させると靭性
が低下するので、１％を上限とした。なお、本発明の継
目無鋼管ではＡｌを含んでいるので、下限は鋼の脱酸に
支障を来たさない限り、幾ら少なくても何らの問題もな
い。このため、Ｓｉは必ずしも添加する必要はない。

【００３８】Ｍｎ：Ｍｎは、焼入性を高めるのに効果が
あり、強度確保に有効な成分である。しかし、その含有
量が０．３％未満では、焼入性の不足によって必要とす
る強度および靱性が確保できない。一方、２．５％を超
えて含有させると、偏析が増すとともに焼入性が高まり
すぎ、溶接した場合に溶接熱影響部、母材ともに靱性が
低下する。したがって、Ｍｎ含有量は０．３〜２．５％
とした。

【００３９】Ｐ：Ｐは、不純物として鋼中に不可避的に
存在する。しかし、その含有量が０．０５％を超える
と、粒界に偏析して靭性を低下させるだけでなく、溶接
時に高温割れを招く。したがって、Ｐ含有量は０．０５
％以下とした。

【００４０】Ｓ：Ｓは、Ｍｎおよび後述するＣａやＲＥ
Ｍと結合してオキシサルファイド（硫酸化物）を形成
し、介在物として鋼中に存在する。これらの介在物は、
鋼の強度が低い場合、または組織が十分に細粒の場合に
は、靱性におおきな悪影響は及ぼさない。しかし、組織
がある程度粗大な粗粒組織の場合は、その含有量は前述
の式または式を満足するように制限しなければなら
ない。しかし、前述の式または式を満たしても、そ
の含有量が０．００４％以上であると、靱性への悪影響
は避けられない。したがって、Ｓ含有量は０．００４％
未満とした。より望ましくは、０．００３％未満であ
る。

【００４１】Ｔｉ：Ｔｉは、通常、鋼中のＮを固定して
高温延性を改善させるための成分として含有させる。し
かし、ＴｉＮは靱性低下の原因となるため、できるだけ
Ｔｉは添加しないことが望ましく、靱性面から許容され
る範囲は、前述の式または式で限定される。しか
し、前述の式または式を満たしても、その含有量が
０．０１７％超になると、靱性が劣化する。したがっ
て、Ｔｉ含有量は０．０１７％以下とした。

【００４２】なお、大入熱溶接を行う鋼材については、
過度の清浄化はγ粒の過度の粗大化を招いて靱性劣化を
招く場合がある。このため、Ｔｉを０．００４％以上含
有さる一方、後述するようにＮを０．００１％以上含有
させたうえで、Ｔｉ／Ｎの比を０．４〜４．０の範囲に
制御するのがよい。

【００４３】Ｎ：Ｎは、高温延性低下の原因となる不純
物であり、通常はＴｉを添加してＴｉＮの形で固定する
ことで悪影響を回避している。しかし、本発明において
は、ＴｉＮそのものが靱性低下の原因になるため、Ｔｉ
Ｎの形成を抑制する必要がある。そのため、Ｎの含有量
を低減するか、あるいはＴｉの含有量を低減する。

【００４４】優れた靱性を得るためのＮ含有量の範囲
は、前述の式または式を満足することが必要である
が、式または式を満足しても、Ｎの含有量が０．０
０８％超であると、ＴｉＮによる靱性低下、あるいは、
十分に固定されずに固溶しているＮによる靱性への悪影
響が無視できなくなる。したがって、Ｎ含有量は０．０
０８％以下とした。

【００４５】なお、Ｎ含有量を０．００１％未満にする
とＳの低減によってＭｎＳが殆ど存在しないようにな
り、この条件下ではγ粒の粒成長が非常に容易になる。
このため、サブマージドアーク溶接法（以下、単にＳＡ
Ｗという）などにより、１００ｋＪ／ｃｍ前後の大入熱
にて溶接を行う場合、溶接熱影響部において局部的にγ
粒が粗大化することがある。

【００４６】また、本発明の方法で得られた継目無鋼管
は、γ粒の粗大化による靱性の劣化を起こしにくい性質
を持っているが、ＳＡＷによる大入熱溶接時の熱影響部
では、硬度が不均一になり、結晶粒の大きさにも不均一
が生じるため、靱性面から許容されるγ粒径の上限は３
００μｍ程度となる。このため、ＳＡＷによる大入熱溶
接を前提とする場合には、γ粒成長抑制効果を持つＴｉ
Ｎをある程度は含ませなければならず、Ｎを０．００１
％以上含有させるのがよく、併せて若干のＴｉも含有さ
せるのがよい。これに対し、溶接しない場合や、ＳＡＷ
による４０ｋＪ／ｃｍ以下の小入熱溶接しか行わない場
合には、経済的に許される限り、Ｎはできるだけ低減す
るのがよい。

【００４７】ｓｏｌ．Ａｌ：Ａｌは、脱酸のために必須
の元素であり、ｓｏｌ．Ａｌで０．００１％以上含有さ
せる必要がある。それ未満の場合には、脱酸不足によっ
て鋼質の劣化を招く。しかし、０．２％を超えて含有さ
せると、母材の靭性劣化や、溶接部の靱性低下を招く。
したがって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．００１〜０．２
％とした。

【００４８】Ｃｒ、Ｍｏ：ＣｒとＭｏは添加しなくても
よいが、いずれの元素も焼入性と焼戻し軟化抵抗を高め
る作用を有しており、添加すれば、厚肉鋼管の焼入性と
焼戻し軟化抵抗を高めることができる。このため、その
効果を得たい場合には添加するのがよく、その効果はい
ずれの元素も０．０２％以上で顕著になる。しかし、Ｃ
ｒについては１．５％、Ｍｏについては１％を超えて含
有させると、溶接部の靭性低下が著しくなる。したがっ
て、添加する場合のＣｒ含有量は０．０２〜１．５％、
Ｍｏ含有量は０．０２〜１％とするのが望ましい。

【００４９】Ｖ：Ｖは添加しなくともよいが、添加すれ
ば、強度が向上するほか焼入性と焼戻し軟化抵抗も向上
する。このため、その効果を得たい場合には添加するの
がよく、その効果は０．０１％以上で顕著になる。しか
し、０．１５％を超えて含有させると靭性が著しく低下
する。したがって、添加する場合のＶ含有量は０．０１
〜０．１５％とするのが望ましい。

【００５０】Ｎｂ：Ｎｂは添加しなくともよいが、添加
すれば、強度が向上する。このため、その効果を得たい
場合には添加するのがよく、その効果は０．００３％以
上で顕著になる。しかし、０．０１５％を超えて含有さ
せると、本発明のように９５０℃以上の高温で圧延を終
了する場合、圧延終了温度１０００℃以上では析出強化
を通して靱性を著しく低下させる。したがって、添加す
る場合のＮｂ含有量は０．００３〜０．０１５％とする
のが望ましい。なお、靭性確保の観点から見た場合の好
ましい上限は０．０１％、より好ましい上限は０．００
７％である。

【００５１】Ｃｕ：Ｃｕは添加しなくてもよいが、添加
すれば、強度および耐食性が向上するほか焼入性も向上
する。このため、その効果を得たい場合には添加するの
がよく、その効果は０．０５％以上で顕著になる。しか
し、１．５％を超えて含有させてもコスト上昇に見合っ
た性能改善は見られない。したがって、添加する場合の
Ｃｕ含有量は０．０５〜１．５％とするのが望ましい。

【００５２】Ｎｉ：Ｎｉは添加しなくてもよいが、添加
すれば、マトリックスの靭性が向上するとともに安定化
するほか焼入性も向上する。このため、その効果を得た
い場合には添加するのがよく、その効果は０．０５％以
上で顕著になる。しかし、４％を超えて含有させてもコ
スト上昇に見合った性能改善は見られない。したがっ
て、添加する場合のＮｉ含有量は０．０５〜４％とする
のが望ましい。

【００５３】Ｂ：Ｂは添加しなくてもよいが、添加すれ
ば、γ粒界の焼入性を高めて強度上昇に寄与する。この
ため、この効果を得たい場合には添加するのがよく、そ
の効果は０．０００２％以上で顕著になる。しかし、
０．００３％を超えて含有させると、過剰なＢがＢＮと
なってγ粒界に析出し、靭性の低下を招く。したがっ
て、添加する場合のＢ含有量は０．０００２〜０．００
３％とするのが望ましい。

【００５４】Ｃａ：Ｃａは添加しなくてもよいが、添加
すれば、鋼中のＳと反応して硫酸化物を生成する。この
硫酸化物は、ＭｎＳなどとは異なり、圧延加工によって
圧延方向に伸びることがなく、圧延後も球状である。こ
のため、延伸した介在物の先端などを割れの起点とする
溶接割れや水素誘起割れ（以下、ＨＩＣという）を抑制
するので、溶接割れやＨＩＣの発生が減少するほか靭性
も向上する。このため、その効果を得たい場合には添加
するのがよく、その効果は０．０００２％以上で顕著に
なる。しかし、０．００４％を超えて含有させると、清
浄度が悪化し、靭性の低下を招く。したがって、添加す
る場合のＣａ含有量は０．０００２〜０．００４％とす
るのが望ましい。

【００５５】Ｍｇ：Ｍｇは添加しなくてもよいが、添加
すれば、鋼中の酸化物の融点を高め、高温での加工に際
して酸化物を変形させにくくする効果がある。この効果
は、結晶粒が比較的細粒の鋼では明瞭でないが、本発明
のようにγ粒が粗大であることを許容した鋼材において
は顕著であり、靭性の向上に大きく寄与する。このた
め、その効果を得たい場合に添加することができ、その
効果は０．０００２％以上で顕著になる。しかし、０．
００３％を超えて含有させると、介在物量が増加し、か
えって靭性の低下を招く。したがって、添加する場合の
Ｍｇ含有量は０．０００２〜０．００３％とするのが望
ましい。

【００５６】ＲＥＭ：ＲＥＭは添加しなくてもよいが、
添加すれば、溶接熱影響部の組織の微細化やＳの固定に
寄与し、靭性が向上する。このため、この効果を得たい
場合には添加するのがよく、その効果は０．０００２％
以上で顕著になる。しかし、０．００４％を超えて含有
させると、その介在物量が多くなって清浄度の悪化を招
き、かえって靭性が低下する。したがって、添加する場
合のＲＥＭ含有量は０．０００２〜０．００４％とする
のが望ましい。

【００５７】

【実施例】表１に示す化学組成を有する１４種類の鋼を
２５０トン転炉で溶製した後、その溶湯を丸型鋳型を備
える連続鋳造機に供して鋳造し、外径１９０〜３１０ｍ
ｍの丸ビレットにした。

【００５８】

【表１】

【００５９】得られた丸ビレットは、種々の温度に加熱
した後にマンネスマン−マンドレルミル方式の製管ライ
ンに供し、仕上げ温度を種々変えて外径２１９〜３２４
ｍｍ、肉厚１２〜３６ｍｍの継目無鋼管に仕上げた。

【００６０】仕上げ後の継目無鋼管は、仕上げ圧延機の
後段に設けられ均熱炉に装入して均熱した後に焼入れ処
理し、次いで焼戻し処理した。その際、均熱炉に装入す
る前の鋼管の温度、均熱炉の炉温（均熱温度）と在炉時
間（保持時間）、焼入れ時の冷却速度および焼戻し温度
を種々変化させた。なお、一部の継目無鋼管について
は、均熱炉に装入することなく焼入れし、次いで焼戻し
処理した。また、均熱保持後の冷却は、いずれの場合も
室温まで強制冷却した。

【００６１】そして、得られた各継目無鋼管から、ＪＩ
ＳＺ２２０１に規定される４号試験片と、同じくＪ
ＩＳＺ２２０２に規定される４号試験片を採取し、
それぞれ引張試験とシャルピー衝撃試験に供し、機械的
性質（引張強さＴＳと降伏強さＹＳ）と靭性（破面遷移
温度（ｖＴｒｓ））を調べた。

【００６２】なお、試験片は、性能のばらつきを確認す
るために、鋼管の円周方向の４ケ所（９０度ピッチ）か
ら、軸長方向に平行なＬ方向の試験片と、周方向に平行
なＴ方向の試験片を採取した。また、円弧状のＴ方向試
験片は、必要に応じて平板形状に展開成形した。

【００６３】また、一部の継目無鋼管については、入熱
量１００ｋＪ／ｃｍのサブマージドアーク溶接（ＳＡ
Ｗ）法で突き合わせ溶接を行い、その溶接部のＬ方向
（管軸長方向）からFusion Line がノッチ部に位置する
ＪＩＳＺ２２０２に規定される４号試験片を採取
し、シャルピー衝撃試験に供して溶接熱影響部（ＨＡ
Ｚ）の靭性（破面遷移温度（ｖＴｒｓ））を調べた。

【００６４】上記の各試験結果を、表２に、製造条件と
併せて示した

【００６５】

【表２】

【００６６】表２に示す結果から明らかなように、本発
明の方法に従って製造して得られた継目無鋼管（試番１
〜７）は、引張強さの平均値が５２２〜６１０ＭＰａと
高いのみならず、引張強さの最大値と最小値の差が１９
ＭＰａ以下でばらつきが小さく、破面遷移温度も−４９
℃以下で、強度と靭性に優れていた。

【００６７】これに対し、比較例の方法に従って製造し
て得られた継目無鋼管（試番８〜２６）のうち、仕上げ
温度条件、均熱条件および冷却条件のいずれか１つ以上
が本発明で規定する条件を満たさない継目無鋼管（試番
８〜１９）は、破面遷移温度が−４５℃以下で靱性に優
れ、かつ引張強さ平均値が４７９〜６１１ＭＰａと高い
ものの、引張強さの最大値と最小値の差が３５〜９７Ｍ
Ｐａで、強度のばらつきが極めて大きかった。特に、仕
上げ温度が本発明で規定する条件を満たさないうえに、
均熱処理を施すことなく製造して得られた継目無鋼管
（試番１５、１６および１９）は、強度のばらつきが大
きかった。

【００６８】また、仕上げ温度条件、均熱条件および冷
却条件は本発明で規定する条件を満たすものの、化学組
成が本発明で規定する範囲を外れる鋼を用いて得られた
継目無鋼管（試番２０〜２６）は、強度のばらつきは小
さいものの、破面遷移温度がおしなべて高く、靭性が悪
かった。

【００６９】さらに、試番６、７と試番２５、２６の対
比から明らかなように、鋼の組成が前記の式を満たす
本発明例の継目無鋼管（試番６、７）は、比較例の鋼管
（試番２５、２６）に比べて溶接熱影響部（ＨＡＺ）の
靱性に優れていた。

【００７０】

【発明の効果】本発明の方法によれば、強度のばらつき
が小さく、しかも靱性に優れたラインパイプ用の継目無
鋼管を、高い生産性のもとに低コストで製造することが
できる。

フロントページの続きＦターム(参考） 4K032 AA00 AA01 AA02 AA04 AA05 AA08 AA11 AA12 AA14 AA15 AA16 AA17 AA19 AA21 AA22 AA23 AA24 AA27 AA29 AA31 AA35 AA36 AA40 BA03 CA02 CA03 CC04 CD02 CD03 CD06 CF01 CF02 4K042 AA06 BA01 BA02 CA02 CA03 CA06 CA08 CA09 CA10 CA12 CA13 CA14 DA01 DA02 DC02 DC03 DC05 DE05 DE06 DF01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：０．０２〜０．１５％未
満、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：０．３〜２．５％、Ｐ：
０．０５％以下、Ｓ：０．００４％未満、Ｔｉ：０．０
１７％以下、Ｎ：０．００８％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：
０．００１〜０．１％を含み、さらにＣｒ：０〜１．５
％、Ｍｏ：０〜１％、Ｖ：０〜０．１５％、Ｎｂ：０〜
０．０１５％、Ｃｕ：０〜１．５％、Ｎｉ：０〜４％、
Ｂ：０〜０．００３％、Ｃａ：０〜０．００４％、Ｍ
ｇ：０〜０．００３％、ＲＥＭ：０〜０．００４％を含
有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、Ｔ
ｉ、ＳおよびＮとの関係が下記の式または式を満た
す化学組成の鋼からなるビレットの熱間での穿孔圧延お
よび延伸圧延を９５０℃以上で終了し、Ａｒ₃ 変態点以
下の温度に冷却することなく、９００〜１１００℃の温
度で１〜３０分間均熱保持した後、５℃／ｓ以上の冷却
速度で４００℃以下の温度域にまで冷却する焼入れ処理
を施すことを特徴とする強度の均一性と靱性に優れたラ
インパイプ用継目無鋼管の製造方法。（Ｔｉ／Ｎ）＜３．４の時Ｔｉ＋８．１×Ｓ≦０．０３５・・・・・・・（Ｔｉ／Ｎ）≧３．４の時３．４×Ｎ＋８．１×Ｓ≦０．０３５・・・・ただし、式および式中の元素記号は、鋼中のそれぞ
れの元素の含有量（重量％）を意味する。
【請求項２】焼入れ処理後、Ａｃ₁ 変態点以下の温度で
焼戻すことを特徴とする請求項１に記載の強度の均一性
と靱性に優れたラインパイプ用継目無鋼管の製造方法。
【請求項３】ビレットが、Ｔｉ：０．００４〜０．０１
７％、Ｎ：０．００１〜０．００８％を含有し、かつＴ
ｉとＮの関係が下記の式を満たす化学組成の鋼からな
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の強
度の均一性と靱性に優れたラインパイプ用継目無鋼管の
製造方法。０．４≦（Ｔｉ／Ｎ）≦４．０・・・・ただし、式中の元素記号は、鋼中のそれぞれの元素の
含有量（重量％）を意味する。