JP2003033876A - 耐低温割れ性に優れた高強度溶接金属部とその形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 引張強さ７５０ＭＰａ以上の強度を有する高
強度溶接鋼管などにおいて、引張強さ７５０ＭＰａ以上
で、低温靱性に優れ、かつ、耐低温割れ性に優れた溶接
金属部が確実に得られるようにする。 【解決手段】溶接金属成分として少なくとも、Ｃ：０．
０１〜０．１５質量％、Ｓｉ：０．０２〜０．６質量
％、Ｍｎ：０．６〜３．０質量％、Ｐ：０．０３質量％
以下、Ｓ：０．０３質量％以下、Ａｌ：０．００４〜
０．０８質量％、Ｔｉ：０．００３〜０．０３質量％、
Ｂ：０．００５質量％以下、Ｎ：０．０１質量％以下、
ＣａまたはＭｇ：０．００５質量％以下を含有し、か
つ、Ｐｃｍが０．２３〜０．３５質量％の範囲の溶接金
属部を得た後、溶接後１００°Ｃに冷却されるまでの冷
却時間Ｔが Ｔ［秒］≧ｅｘｐ（７．０×Ｐｗ＋４．６
６）（Ｐｗ＝Ｐｃｍ＋ＨＤ／６０）を満足するように予
熱または後熱や保温を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、７５０ＭＰａ以上
の引張強さ（ＴＳ）を有し、かつ、低温靱性に優れる溶
接鋼管、パイプライン、海洋構造物、圧力容器、タンク
等の高強度鋼構造物に適用される耐低温割れ性に優れた
高強度溶接金属部とその形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、天然ガスや原油等を長距離輸送
するパイプラインでは、操業圧力の上昇に伴って輸送効
率が改善され、天然ガス等の輸送コストが低減される。
操業圧力を高めるためには、パイプの肉厚を増加させる
か、または、パイプ材を高強度化することが必要とな
る。パイプの厚肉化は、現地での溶接施工能率の低下と
重量増加分の地盤強化等の問題を生じる。このような背
景のもと、溶接鋼管に対する高強度化のニーズが高まっ
ており、近年では、例えば、米国石油協会（ＡＰＩ）に
よって、降伏強さ（ＹＳ）５５１ＭＰａ以上で、かつ、
引張強さ（ＴＳ）６２０ＭＰａ以上のＸ８０グレードの
溶接鋼管が規格され実用に供されている。

【０００３】さらに、近年、Ｘ８０以上の高強度溶接鋼
管に関しても、Ｘ８０グレード溶接鋼管の製造技術をも
とに、低温靱性と現地溶接性に優れた、ＴＳ９５０ＭＰ
ａを越える高張力鋼等が提案されている（特開平８−１
０４９２２号公報、特開平８−２０９２９１号公報）。

【０００４】このような高張力鋼管においては、母材お
よび溶接部の性能確保もさることながら、溶接金属部の
低温割れを防止することが重要である。一般的に溶接金
属の強度は、母材の強度より高くなければならず、鋼管
母材強度の上昇に伴い、溶接金属強度も上昇させる必要
がある。通常、鋼管母材は、圧延時の加工熱処理（制御
圧延〜加速冷却）の適用により容易に強度を上昇させる
ことができるが、溶接金属部の強度は、溶接金属中の化
学成分と溶接後の冷却速度で決定されるため、溶接条件
が一定の場合（例えば、板厚が一定の場合）、溶接金属
部の強度は、合金元素の添加量で、ほぼ決まると考えら
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このため、溶接金属部
の強度を上昇させるためには、多量の合金元素を添加す
る必要がある。しかしながら、多量に合金元素を添加し
た場合、溶接時に溶接金属中に取り込まれた水素による
低温割れ感受性を著しく高めてしまう。

【０００６】このような、溶接金属部の耐低温割れ性に
関する提案としては、特開平１０−３０６３４８号公報
があり、溶接金属中の酸素量を増加させることで、水素
割れ感受性を低減させることが示されている。しかしな
がら、この方法では、溶接金属中の酸素量が高くなるた
め、溶接金属の靱性が低下するだけでなく、スラグ巻き
込みやピンホール等の欠陥が溶接金属中に発生しやすく
なるため、溶接品質の低下を招いてしまう。

【０００７】本発明は、前述のような課題を解決すべく
なされたものであり、サブマージアーク溶接法により製
造される引張強さ（ＴＳ）７５０ＭＰａ以上の強度を有
する高強度溶接鋼管などにおいて、ＴＳが７５０ＭＰａ
以上で、低温靱性に優れ、かつ、耐低温割れ性に優れた
溶接金属部を確実に形成することができる高強度溶接金
属部とその形成方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１は、母
材（鋼管等）同士を接合する溶接金属部（例えば引張強
さ（ＴＳ）７５０ＭＰａ以上の強度を有する溶接金属
部）であり、その溶接金属成分として少なくとも、Ｃ：
０．０１〜０．１５質量％、Ｓｉ：０．０２〜０．６質
量％、Ｍｎ：０．６〜３．０質量％、Ｐ：０．０３質量
％以下、Ｓ：０．０３質量％以下、Ａｌ：０．００４〜
０．０８質量％、Ｔｉ：０．００３〜０．０３質量％、
Ｂ：０．００５質量％以下、Ｎ：０．０１質量％以下、
ＣａまたはＭｇ：０．００５質量％以下を含有し、か
つ、下記の（３）式で表されるＰｃｍ（溶接割れ感受性
組成）が０．２３〜０．３５質量％の範囲にあり、溶接
後１００°Ｃに冷却されるまでの時間Ｔが下記の（１）
式を満足するように形成されていることを特徴とする耐
低温割れ性に優れた高強度溶接金属部である。 Ｔ［秒］≧ｅｘｐ（７．０×Ｐｗ＋４．６６）…（１）式 ここで、 Ｐｗ＝Ｐｃｍ＋ＨＤ／６０…（２）式 Ｐｃｍ［質量％］＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋ Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ…（３）式 ＨＤ［ｍｌ／１００ｇ］：溶接直後の溶接金属中水素量

【０００９】本発明の請求項２は、請求項１に記載の溶
接金属部において、その溶接金属成分として、Ｃｕ：０
〜１．２質量％、Ｎｉ：０〜３質量％、Ｃｒ：０〜１．
２質量％、Ｍｏ：０〜２質量％、Ｖ：０〜０．０５質量
％、Ｎｂ：０〜０．０５質量％のうち１種類以上を含有
していることを特徴とする耐低温割れ性に優れた高強度
溶接金属部である。即ち、請求項１に記載の溶接金属成
分にＣｕ等の合金成分が少なくとも１種類添加されてい
る溶接金属部である。残部はＦｅおよび不可避的不純物
である。

【００１０】本発明の請求項３は、母材（鋼管等）同士
を接合する溶接金属部（例えば引張強さ（ＴＳ）７５０
ＭＰａ以上の強度を有する溶接金属部）の形成方法であ
り、その溶接金属成分として少なくとも、Ｃ：０．０１
〜０．１５質量％、Ｓｉ：０．０２〜０．６質量％、Ｍ
ｎ：０．６〜３．０質量％、Ｐ：０．０３質量％以下、
Ｓ：０．０３質量％以下、Ａｌ：０．００４〜０．０８
質量％、Ｔｉ：０．００３〜０．０３質量％、Ｂ：０．
００５質量％以下、Ｎ：０．０１質量％以下、Ｃａまた
はＭｇ：０．００５質量％以下を含有し、かつ、上記の
（３）式で表されるＰｃｍ（溶接割れ感受性組成）が
０．２３〜０．３５質量％の範囲にある溶接金属部を形
成し、溶接後１００°Ｃに冷却されるまでの時間Ｔが上
記の（１）式を満足するように前記溶接金属部を形成す
る（溶接前の予熱、溶接後の後熱や保温などの手段を用
いる）ことを特徴とする耐低温割れ性に優れた高強度溶
接金属部の形成方法である。

【００１１】本発明の請求項４は、請求項３に記載の形
成方法において、溶接金属部の溶接金属成分として、Ｃ
ｕ：０〜１．２質量％、Ｎｉ：０〜３質量％、Ｃｒ：０
〜１．２質量％、Ｍｏ：０〜２質量％、Ｖ：０〜０．０
５質量％、Ｎｂ：０〜０．０５質量％のうち１種類以上
を含有していることを特徴とする耐低温割れ性に優れた
高強度溶接金属部の形成方法である。即ち、請求項３に
記載の溶接金属成分にＣｕ等の合金成分が少なくとも１
種類添加されるようにする。残部はＦｅおよび不可避的
不純物である。

【００１２】請求項１〜４において、溶接金属成分は、
主として溶接ワイヤによって添加することができ、ま
た、母材やフラックス等からも添加することができる。
最終的に得られた溶接金属成分が上記成分範囲およびＰ
ｃｍの上記範囲を満たすようにすればよい。

【００１３】本発明者らは、サブマージアーク溶接法に
より製造されるＴＳ７５０ＭＰａ以上の強度を有する耐
低温割れ性に優れた溶接金属部を安定して形成する方法
を鋭意検討した。その結果、溶接金属中の合金元素の添
加量を適正な範囲に限定すると共に、溶接後の冷却時間
を限定することにより、低温割れを防止できることを見
出し、本発明に至った。

【００１４】先ず、適切な溶接金属の強度を得るために
は、各元素量を制御し、かつ、Ｐｃｍ値［質量％］を
０．２３〜０．３５にすることが必要となる。これは、
低温靱性を損なうことなく、目的とする溶接金属部の強
度・靱性バランスを達成するためである。但し、これだ
けでは、低温割れを防止することができない。

【００１５】低温割れを防止するためには、溶接金属中
の水素量を低減させる必要があるが、本発明者らは、溶
接後１００゜Ｃまでの冷却時間の下限を制限することに
より、脱水素量を促進させ、低温割れを防止できること
を見出した。これは、１００゜Ｃ以上の温度域であれ
ば、水素は十分に拡散可能であるため、溶接直後の高温
域から１００゜Ｃに冷却されるまでの時間を延長するこ
とにより、脱水素が促進されることを示している。

【００１６】また、さらに溶接金属の低温割れは、溶接
金属中の水素量とＰｃｍ値の増加によって増大するた
め、具体的な冷却時間は、（１）式で示される範囲とな
る。即ち、溶接金属中の水素量とＰｃｍ値が増加すれ
ば、（１）式、（２）式に基づき、溶接後１００゜Ｃに
冷却されるまでの冷却時間Ｔを増加させる。

【００１７】 冷却時間Ｔ［秒］≧ｅｘｐ（７．０×Ｐｗ＋４．６６）…（１）式 溶接割れ感受性指数Ｐｗ＝Ｐｃｍ＋ＨＤ／６０…（２）式 次に、本発明を満足するためには、先ず溶接金属中の各
元素を範囲を限定することが望ましい。そこで、先ず溶
接金属中の成分範囲について説明する。

【００１８】(1) Ｃ：０．０１〜０．１５質量％ Ｃは、溶接金属の強度を確保するために、０．０１質量
％以上とする。一方、過剰なＣは、炭化物の析出量の増
加および炭化物の粗大化を招き、靱性を劣化させるの
で、その上限を０．１５質量％とする。さらに、良好な
靱性を得るためには、０．１質量％以下とし、さらに望
ましくは０．０８質量％以下とするのがよい。

【００１９】(2) Ｓｉ：０．０２〜０．６質量％ Ｓｉは、溶接金属の強度を向上させ、また、脱酸効果を
有する元素である。その効果を得るため、溶接金属中の
Ｓｉは、０．０２質量％以上とする。しかし、過剰なＳ
ｉ添加は、溶接金属の靱性低下の原因となると共に、耐
割れ感受性の劣化を生ずるので、その上限を０．６質量
％とする。

【００２０】(3) Ｍｎ：０．６〜３．０質量％ Ｍｎは、Ｓｉと同様、溶接金属の強度を向上させ、ま
た、脱酸効果を有する元素である。その効果を得るた
め、下限を０．６質量％とする。しかし、３．０質量％
を越えると、溶接金属の靱性低下の原因となると共に、
耐割れ感受性の劣化を生ずるので、上限を３．０質量％
とする。靱性および耐割れ性をさらに良好にするために
は、２．５質量％以下とし、さらに望ましくは１．７質
量％とするのがよい。

【００２１】(4) Ａｌ：０．００４〜０．０８質量％ Ａｌは、脱酸剤として重要な元素であり、その効果を発
揮させるためには、下限を０．００４質量％とする。一
方、過剰なＡｌは、粗大な介在物の生成原因となるの
で、その上限を０．０８質量％とする。

【００２２】(5) Ｔｉ：０．００３〜０．０３質量％ Ｔｉは、脱酸剤として重要な元素であり、また、微量の
ＢがＮと結合するのを防ぎ、Ｂの焼き入れ性を確保し
て、溶接金属強度を増加させるのに有効である。その効
果を得るために、下限は０．００３質量％とする。一
方、過剰なＴｉは、ＴｉＣの析出を生じ、溶接金属の靱
性を著しく劣化させるので、その上限を０．０３質量％
とする。

【００２３】(6) Ｂ：０．００５質量％以下 Ｂは、微量で焼入性を著しく上昇させ、溶接金属の高強
度化に寄与するので、０．００２質量％以上とするのが
望ましい。一方、過剰のＢ添加は、耐低温割れ性の劣化
を生じるので、その上限を０．００５質量％とする。さ
らに良好な耐溶接割れ性を確保するためには、０．００
４質量％以下とし、望ましくは０．００３質量％以下と
するのがよい。

【００２４】(7) Ｃｕ：０〜１．２質量％ Ｃｕは含まなくても良い。Ｃｕは、析出効果により強度
向上に寄与するので、高強度とする場合には添加する。
しかし、１．２質量％を越えると、溶接割れを発生しや
すくなるので、含有させる場合でも、１．２質量％以下
とする。さらに耐低温割れ性を高めるためには、０．８
質量％以下とし、望ましくは０．６質量％以下とするの
がよい。

【００２５】(8) Ｎｉ：０〜３質量％ Ｎｉは含まなくても良い。Ｎｉは、靱性を高める効果が
大きいので、より高靱性とする場合には添加する。しか
し、３質量％を越えると、溶接時に湯流れが悪くなり、
溶接欠陥を生じやすくなるので、含有させる場合でも、
３質量％以下とする。

【００２６】(9) Ｃｒ：０〜１．２質量％ Ｃｒは含まなくても良い。Ｃｒは、焼入性向上に有効な
ので、溶接金属を高強度にする場合には添加する。しか
し、１．２質量％を越えると、低温割れを生じるので、
含有させる場合でも、１．２質量％以下とする。

【００２７】(10)Ｍｏ：０〜２質量％ Ｍｏは含まなくても良い。Ｍｏは、焼入性の向上および
析出硬化を生じ、強度上昇に有効なので、溶接金属を高
強度にする場合には添加する。しかし、１質量％を越え
ると、低温割れを発生しやすくなるので、含有させる場
合でも、１質量％以下とするのが望ましい。

【００２８】(11)Ｖ：０〜０．０５質量％ Ｖは含まなくても良い。Ｖは、析出硬化を生じ、強度上
昇に有効なので、溶接金属を高強度にする場合には添加
する。しかし、０．０５質量％を越えると、低温割れを
発生しやすくなるので、含有させる場合でも、０．０５
質量％以下とする。

【００２９】(12)Ｎｂ：０〜０．０５質量％ Ｎｂは含まなくても良い。Ｎｂは、析出硬化を生じ、強
度上昇に有効なので、溶接金属を高強度にする場合には
添加する。しかし、０．０５質量％を越えると、低温割
れを発生しやすくなるので、含有させる場合でも、０．
０５質量％以下とする。

【００３０】(13)Ｐｃｍ：０．２３〜０．３５質量％ 適切な溶接金属の強度・靱性を確保し、かつ、低温割れ
を防止するためには、上記のように、各元素の成分範囲
を限定することに加え、溶接割れ感受性組成Ｐｃｍ（＝
Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０
＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ）を限定す
ることが重要である。Ｐｃｍが０．２３質量％以下で
は、溶接金属強度が低強度となり、０．３５質量％以上
では、溶接金属の靱性が得られないこと、および、低温
割れが発生しやすくなるため、０．２３〜０．３５質量
％の範囲に限定した。

【００３１】(14)Ｐ，Ｓ等 Ｐ，Ｓ等の不可避的不純物は少ない方が望ましいが、溶
接金属において、Ｐ：０．０３質量％以下、Ｓ：０．０
３質量％以下、Ｎ：０．０１質量％以下、ＣａまたはＭ
ｇ：０．００５質量％以下であれば、本発明の特徴を何
ら損なうものではない。

【００３２】なお、溶接金属の組成は、主として溶接ワ
イヤによって添加されるが、母材、溶接ワイヤ、フラッ
クスのいずれから添加してもよく、最終的に得られた溶
接金属の成分が上記の範囲内にあれば、本発明の特徴を
何ら失うことはない。

【００３３】さらに、溶接金属の低温割れを防止するた
めには、上記のように各成分範囲およびＰｃｍを限定す
るだけでは、不十分である。そこで、本発明では、溶接
後１００°Ｃに冷却されるまでの時間Ｔを下記の（１）
式の範囲に制限した。 Ｔ［秒］≧ｅｘｐ（７．０×Ｐｗ＋４．６６）…（１）式 （Ｐｗ＝Ｐｃｍ＋ＨＤ／６０…（２）式）

【００３４】ここで、低温割れを防止するためには、割
れの発生原因である溶接金属中の水素量を低下させる必
要がある。溶接金属中の水素量を低減するためには、
溶接後に脱水素の実施、溶接時の浸入水素量の低減、
の２種類の方法が考えられる。通常、サブマージアーク
溶接法では、フラックスが吸湿してしまうため、フラッ
クスを乾燥して溶接を行うが、水素低減には限界があ
り、完全に低温割れを防止することができない。

【００３５】そこで、本発明では、上記のの方法によ
り、溶接後の脱水素量を増加させるべく、溶接後の冷却
時間を規定した。水素は、１００°Ｃ以上の温度域で
は、拡散速度が速いため、十分に脱水素効果を発揮させ
ることができ、溶接直後の高温域から１００°Ｃまでの
温度域に滞留する時間を確保することで、脱水素量を確
保し、低温割れを防止しようというものである。

【００３６】次に、低温割れを防止可能な冷却時間を規
定するに当たり、低温割れは、溶接金属中の成分量、即
ちＰｃｍの増大と、溶接金属中の水素量（ＨＤ）の増加
により、発生しやすくなるため、割れ発生防止に必要な
冷却時間を長く取る必要がある。そこで、本発明者ら
は、ＰｃｍとＨＤをパラメータとして冷却時間を規定で
きることを見出し、前述した（１）式を得た。

【００３７】冷却時間は、溶接前の予熱や溶接後の後熱
もしくは保温により、調整することが可能であるが、こ
れらの手段によらず、上記（１）式で規定される冷却時
間が確保できれば、何ら本発明の本質を損なうものでは
ない。従って、（１）式の範囲を下回る冷却時間であれ
ば、低温割れが発生してしまうが、（１）式の範囲であ
れば、低温割れを防止することが可能となった。

【００３８】以上のように、溶接金属中の成分を前述
の成分範囲に制御し、Ｐｃｍの範囲を０．２３〜０．
３５質量％とし、溶接後１００°Ｃに冷却されるまで
の冷却時間Ｔを、Ｐｃｍ値と溶接金属中水素量（ＨＤ）
に応じて延長させることにより、引張強さ（ＴＳ）が７
５０ＭＰａ以上で、低温靱性に優れ、かつ、低温割れの
無い溶接金属を確実に得ることができる。さらに、従来
の溶接金属中の酸素量を増加させる方法のように、スラ
グ巻き込みやピンホール等の欠陥が発生することがな
く、また、溶接金属中の成分範囲の上限下限外れによる
欠陥の発生もなく、溶接品質の低下も防止することがで
きる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に基づい
て説明する。この実施形態は、パイプライン用等の溶接
鋼管に本発明を適用した例である。転炉−連続鋳造法で
得られた種々の鋼成分の鋼片から種々の製造法により肉
厚１２〜２４ｍｍの鋼管を製造して、諸性質を調査し
た。製管後、鋼管の機械的性質を調査すると共に、低温
割れ等の溶接欠陥については、溶接後４８時間経過した
後、超音波探傷（ＵＲＴ）により評価した。

【００４０】また、製管はサブマージアーク溶接法（Ｓ
ＡＷ）により行い、そのときの溶接直後の溶接金属中の
水素量を測定した。水素の測定方法は、製管に用いたフ
ラックスを使用し、ＪＩＳ Ｚ ３１１８に従い実施し
た。溶接金属中の水素量は、４ｍｌ／１００ｇであっ
た。

【００４１】溶接金属中の水素量は、溶接条件により変
化するが、４ｍｌ／１００ｇ以下の条件であれば、低温
割れ感受性が低下するため、本発明により低温割れを防
止することが可能である。また、溶接後の１００°Ｃま
での冷却時間は、溶接前の予熱もしくは予熱後の保温に
より調整した。

【００４２】本発明の実施例および比較例を表１〜表３
（表は３分割されているが連続した表である）に示す。
なお、本発明の鋼管は、優れた強度・靱性と優れた耐低
温割れ性を兼ね備えたものであるため、溶接金属部の性
能の目標を引張強さ（ＴＳ）≧７５０ＭＰａ、溶接金属
シャルピー衝撃値ｖＥ−２０≧１００Ｊとした。

【００４３】表１〜表３において、実施例１〜５は、前
述の（３）式で得られる溶接割れ感受性組成Ｐｃｍが本
発明の下限（０．２３）以下のため、溶接金属部の強度
が未達（７５０ＭＰａ以下）である。

【００４４】実施例６〜１７は、溶接後の１００°Ｃま
での冷却時間Ｔが前述の（１）式で規定された必要冷却
時間Ｔａ以下であるため、低温割れが発生している。

【００４５】また、前記冷却時間の規定を満たしていて
も、溶接金属中の成分が適切でないと、溶接金属の性能
を確保することができない。実施例１９はＣ、実施例２
３はＭｎが本発明の成分範囲の下限から外れているため
（Ｐｃｍも下限から外れている）、実施例３３はＢが少
なくＰｃｍの下限から外れているため、溶接金属の引張
強さ（ＴＳ）が未達となっている。

【００４６】また、実施例１８はＣ、実施例２２はＭ
ｎ、実施例２６はＣｒ、実施例２７はＭｏ、実施例２８
はＶ、実施例２９はＮｂ、実施例３２はＢが本発明の成
分範囲の上限から外れているため、溶接金属の低温靱性
（シャルピー衝撃値）および低温割れ性が劣化してい
る。

【００４７】さらに、実施例２０はＳｉが上限外れ、実
施例３０はＴｉの上限外れ、実施例３１はＴｉの下限外
れ、実施例３５はＡｌの下限外れのため、溶接金属の低
温靱性（シャルピー衝撃値）が低下している。

【００４８】さらに、実施例２１はＳｉが下限外れのた
め脱酸不足で欠陥が発生し、実施例２４はＣｕが上限外
れのため高温割れが発生し、実施例２５はＮｉが上限外
れのためビード形状不安定による欠陥が発生し、実施例
３４はＡｌが上限外れのためスラグ巻き込みによる欠陥
が発生し、溶接品質に異常が生じている。

【００４９】本発明の実施例３６〜４６では、溶接金
属中の成分が本発明の成分範囲を満たし、Ｐｃｍの範
囲が０．２３〜０．３５質量％を満たし、溶接後１０
０°Ｃに冷却されるまでの冷却時間Ｔが上記（１）式か
ら得られる必要冷却時間Ｔａを上回るため、引張強さ
（ＴＳ）が７５０ＭＰａ以上で、低温靱性が高く（シャ
ルピー衝撃値１００Ｊ以上）、低温割れの全く無い溶接
金属を得ることができた。

【００５０】図１は、以上のような結果から、低温割発
生の有無を、Ｐｃｍと冷却時間Ｔで整理したものである
（実施例１〜１７、本発明の実施例３６〜４６）。低温
割れは、冷却時間Ｔ≧ｅｘｐ（７．０×Ｐｗ＋４．６
６）により、防止可能であることが分かる。

【００５１】また、従来の溶接金属中の酸素量を増加さ
せる方法（特開平１０−３０６３４８号）では、溶接金
属中の酸素量が高くなるため、溶接金属の靱性が低下す
るだけでなく、スラグ巻き込みやピンホール等の欠陥が
溶接金属中に発生しやすいが、本発明では、冷却時間を
延長するため、前記のような欠陥の発生がなく、また、
実施例２１、２４、２５、３４のように溶接金属中の成
分範囲の上限下限外れによる欠陥の発生もなく、溶接品
質の低下も防止することができる。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【表２】

【００５４】

【表３】

【００５５】なお、以上は、パイプライン用等の溶接鋼
管に適用した例について説明したが、これに限らず、海
洋構造物、圧力容器、タンク等の高強度鋼構造物の溶接
金属部にも適用できることは言うまでもない。

【００５６】

【発明の効果】本発明は、引張強さおよび低温靱性に優
れた高強度溶接鋼管等の溶接金属部において、溶接金属
中の成分を適宜の成分範囲に制御し、Ｐｃｍの範囲を
０．２３〜０．３５質量％とし、溶接後１００°Ｃに冷
却されるまでの冷却時間Ｔを、Ｐｃｍ値と溶接金属中水
素量（ＨＤ）に応じて延長させることにより、引張強さ
（ＴＳ）が７５０ＭＰａ以上で、低温靱性に優れ、か
つ、低温割れの無い溶接金属を確実に得ることができ
る。さらに、従来の溶接金属中の酸素量を増加させる方
法のように、スラグ巻き込みやピンホール等の欠陥が発
生することがなく、また、溶接金属中の成分範囲の上限
下限外れによる欠陥の発生もなく、溶接品質の低下も防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る低温割れに及ぼすＰｃｍと冷却時
間Ｔとの関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 重道 茨城県鹿嶋市大字光３番地 住友金属工業 株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者 高橋 伸彰 茨城県鹿嶋市大字光３番地 住友金属工業 株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者 濱田 昌彦 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB05 CA02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 母材同士を接合する溶接金属部であり、
   その溶接金属成分として少なくとも、 Ｃ ：０．０１〜０．１５質量％、 Ｓｉ：０．０２〜０．６質量％、 Ｍｎ：０．６〜３．０質量％、 Ｐ ：０．０３質量％以下、 Ｓ ：０．０３質量％以下、 Ａｌ：０．００４〜０．０８質量％、 Ｔｉ：０．００３〜０．０３質量％、 Ｂ ：０．００５質量％以下、 Ｎ ：０．０１質量％以下、 ＣａまたはＭｇ：０．００５質量％以下 を含有し、かつ、下記の（３）式で表されるＰｃｍが
   ０．２３〜０．３５質量％の範囲にあり、溶接後１００
   °Ｃに冷却されるまでの時間Ｔが下記の（１）式を満足
   するように形成されていることを特徴とする耐低温割れ
   性に優れた高強度溶接金属部。 Ｔ［秒］≧ｅｘｐ（７．０×Ｐｗ＋４．６６）…（１）式 ここで、 Ｐｗ＝Ｐｃｍ＋ＨＤ／６０…（２）式 Ｐｃｍ［質量％］＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋ Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ…（３）式 ＨＤ［ｍｌ／１００ｇ］：溶接直後の溶接金属中水素量
2. 【請求項２】 請求項１に記載の溶接金属部において、
   その溶接金属成分として、 Ｃｕ：０〜１．２質量％、 Ｎｉ：０〜３質量％、 Ｃｒ：０〜１．２質量％、 Ｍｏ：０〜２質量％、 Ｖ ：０〜０．０５質量％、 Ｎｂ：０〜０．０５質量％ のうち１種類以上を含有していることを特徴とする耐低
   温割れ性に優れた高強度溶接金属部。
3. 【請求項３】 母材同士を接合する溶接金属部の形成方
   法であり、その溶接金属成分として少なくとも、 Ｃ ：０．０１〜０．１５質量％、 Ｓｉ：０．０２〜０．６質量％、 Ｍｎ：０．６〜３．０質量％、 Ｐ ：０．０３質量％以下、 Ｓ ：０．０３質量％以下、 Ａｌ：０．００４〜０．０８質量％、 Ｔｉ：０．００３〜０．０３質量％、 Ｂ ：０．００５質量％以下、 Ｎ ：０．０１質量％以下、 ＣａまたはＭｇ：０．００５質量％以下 を含有し、かつ、下記の（３）式で表されるＰｃｍが
   ０．２３〜０．３５質量％の範囲にある溶接金属部を形
   成し、溶接後１００°Ｃに冷却されるまでの時間Ｔが下
   記の（１）式を満足するように前記溶接金属部を形成す
   ることを特徴とする耐低温割れ性に優れた高強度溶接金
   属部の形成方法。 Ｔ［秒］≧ｅｘｐ（７．０×Ｐｗ＋４．６６）…（１）式 ここで、 Ｐｗ＝Ｐｃｍ＋ＨＤ／６０…（２）式 Ｐｃｍ［質量％］＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋ Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ…（３）式 ＨＤ［ｍｌ／１００ｇ］：溶接直後の溶接金属中水素量
4. 【請求項４】 請求項３に記載の形成方法において、溶
   接金属部の溶接金属成分として、 Ｃｕ：０〜１．２質量％、 Ｎｉ：０〜３質量％、 Ｃｒ：０〜１．２質量％、 Ｍｏ：０〜２質量％、 Ｖ ：０〜０．０５質量％、 Ｎｂ：０〜０．０５質量％ のうち１種類以上を含有していることを特徴とする耐低
   温割れ性に優れた高強度溶接金属部の形成方法。