JP2003041345A

JP2003041345A - 薄板溶接鋼管およびその製造方法

Info

Publication number: JP2003041345A
Application number: JP2001234988A
Authority: JP
Inventors: Shinya Sakamoto; 真也坂本; Yoshio Terada; 好男寺田; Kosaku Shioda; 浩作潮田; Hiroo Ishibashi; 博雄石橋
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2003-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】特にハイドロフォーム加工性に優れた、高強
度かつ良加工性を有する薄肉鋼管及びその製造方法を提
供する。【解決手段】ＴＲＩＰ鋼、ＤＰ鋼、ＩＦ鋼、ＢＨ鋼、
ステンレス鋼又はメッキ鋼板のいずれかよりなる薄板を
溶接接合してなる鋼管。鋼管は溶接部を除く円周方向の
最大肉厚と最小肉厚の差が平均肉厚の２％以下である。
溶接部のＨＡＺの幅が２ｍｍ以下である。該鋼管の製造
において、切り出した鋼板をプレス成形によって管状に
成形し、突き合わせ部をレーザー溶接によって接合す
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、加工性に優れた薄
肉・高強度鋼管、特にハイドロフォーム加工性に優れた
鋼管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車部品等において、金属管をハイド
ロフォーム法により成形した製品が採用され始めてい
る。ハイドロフォーム成形法は、内部形状が最終製品形
状である割型の内部に素管を入れ、素管の端部から素管
内に液を導入して内圧をかけ、両側から押し込み用のシ
リンダーで管軸方向に圧縮荷重を付加して押し込み、素
管を最終形状に成形する方法である。

【０００３】ハイドロフォーム法による成形では、軽量
かつ従来法では得られないような高加工度の複雑な形状
のものまで成形可能であり、さらに成形時の軸圧と内圧
を高精度に制御することにより、複雑形状部品の一体成
形と高精度化が可能なことから、自動車の軽量化および
コストダウンが可能な車体構造実現の技術として期待さ
れている。

【０００４】ハイドロフォーム成形用の素管としては、
電縫鋼管が多く採用されている。電縫鋼管は、熱延及び
冷延で製造された帯鋼を用い、ブレイクダウンロールや
サイドロール、フィンパスロールなどのロールを用いた
ロール成形を行い、最後にスクイズロールにおいて突き
合わせ部を電縫溶接して鋼管とする。溶接時の座屈発生
を防止するためには、電縫鋼管の肉厚は最低でも２ｍｍ
程度は必要とされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなハイドロ
フォーム成形部品軽量化の要請からは、加工素材として
の鋼管のより一層の薄肉化と高強度化が必要とされるよ
うになっている。薄肉化については、上記電縫鋼管の製
造下限である２ｍｍよりもさらに薄肉の鋼管が必要とさ
れている。また、高強度化については、引張り強度４５
０ＭＰａ以上の高強度を有し、同時に加工性の良好な鋼
板を用いた鋼管が必要とされている。このような材質を
有する板厚２ｍｍ以下の鋼板を用いた高強度薄肉鋼管が
準備できれば、この鋼管を素管としてハイドロフォーム
法で成形することにより、きわめて軽量かつ高加工度の
複雑な形状のものを成形することが可能になる。

【０００６】上述のように、従来ハイドロフォーム成形
用の素管に用いられていた電縫鋼管では、肉厚が２ｍｍ
未満となると溶接時に座屈が発生するため、２ｍｍ未満
の肉厚の鋼管を製造することができなかった。

【０００７】高強度かつ良加工性を有する材質の薄板
は、ロール成形においてスプリングバック、エッジ座屈
により成形が不安定になり、溶接ができないとの理由に
より、従来は高強度の薄板を用いた鋼管を製造すること
ができなかった。

【０００８】電縫鋼管方式では、造管前に比較して造管
後に鋼板の加工性の低下が見られるという問題があっ
た。

【０００９】本発明は、特にハイドロフォーム加工性に
優れた、高強度かつ良加工性を有する薄肉鋼管及びその
製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の要旨とす
るところは以下のとおりである。（１）常温で準安定なオーステナイトを５％以上３０％
以下含み残部ベイナイト及びフェライトからなる複合組
織を有する鋼（以下「ＴＲＩＰ鋼」という。）、フェラ
イト主体で残部マルテンサイトあるいはさらに常温で準
安定なオーステナイトを１０％以下含む複合組織を有す
る鋼（以下「ＤＰ鋼」という。）、フェライト単相の組
織を有する鋼（以下「ＩＦ鋼」という。）、固溶状態で
含有しているＮ量が３０〜１００ｐｐｍであり平均結晶
粒径が５０μｍ以下のフェライト相を有する鋼（以下
「ＢＨ鋼」という。）、ステンレス鋼又はメッキ鋼板の
いずれかよりなる薄板を溶接接合してなる鋼管。（２）溶接部を除く円周方向の最大肉厚と最小肉厚の差
が平均肉厚の２％以下であることを特徴とする上記
（１）に記載の鋼管。（３）レーザー溶接によって溶接接合してなることを特
徴とする上記（１）又は（２）に記載の鋼管。（４）溶接部のＨＡＺの幅が２ｍｍ以下であることを特
徴とする上記（３）に記載の鋼管。（５）ハイドロフォーム用に用いることを特徴とする上
記（１）乃至（４）のいずれかに記載の鋼管。（６）鋼管を構成する圧延鋼板の圧延方向が管軸方向に
対して角度をなしていることを特徴とする上記（１）乃
至（５）のいずれかに記載の鋼管。（７）ＴＲＩＰ鋼、ＤＰ鋼、ＩＦ鋼、ＢＨ鋼、ステンレ
ス鋼又はメッキ鋼板のいずれかよりなる薄板を溶接接合
してなる鋼管の製造方法であって、切り出した鋼板をプ
レス成形によって管状に成形し、突き合わせ部をレーザ
ー溶接によって接合することを特徴とする鋼管の製造方
法。（８）鋼管を構成する圧延鋼板の圧延方向が管軸方向に
対して角度をなしていることを特徴とする上記（７）に
記載の鋼管の製造方法。

【００１１】本発明は、鋼管製造手段として従来の電縫
鋼管ではなくプレス成形とレーザー溶接を採用すること
により、高強度鋼板を用いた鋼管製造が可能になるとと
もに、電縫鋼管では製造できなかった薄肉領域の鋼管製
造が可能になった。その結果、上記ＴＲＩＰ鋼、ＤＰ
鋼、ＩＦ鋼、ＢＨ鋼等の高強度良加工性薄板を用い、さ
らに従来の電縫鋼管では製造不可能であった薄肉領域ま
で含めた鋼管としているので、従来は製造することので
きなかった超軽量かつ高加工度の複雑な形状のものをハ
イドロフォーム成形によって製造することが可能になっ
た。

【００１２】従来の電縫造管においては、造管過程にお
いて材質劣化が発生していた。例えば、造管前の鋼板段
階に比較して造管後の鋼管では伸びの劣化が見られた。
本発明のプレス成形による造管では、造管前後において
材質の劣化がほとんど発生しない。そのため、加工性の
良好な鋼板を用いて造管を行った場合、従来の電縫鋼管
では造管後に加工性が劣化して十分なハイドロフォーム
成形ができなかったのに対し、本発明の鋼管は鋼板段階
における良好な加工性を造管後も保持しており、良好な
ハイドロフォーム成形を行うことができる。

【００１３】本発明が従来の電縫鋼管ではなくプレス成
形を採用してなる点については、溶接部を除く円周方向
の最大肉厚と最小肉厚の差が平均肉厚の２％以下である
ことから明らかにすることができる。電縫鋼管製造と異
なり、プレス成形による造管では造管過程における鋼板
の局部減肉がほとんど発生しないからである。

【００１４】本発明が従来の電縫溶接ではなくレーザー
溶接によって溶接接合してなる点は、溶接部のＨＡＺの
幅が２ｍｍ以下であることから明らかにすることができ
る。電縫溶接は高周波誘導加熱によりエッジ近傍を加熱
溶融させ、アプセットにより溶鋼を排出させ溶接する。
よって、電縫溶接は加熱幅が広く、ＨＡＺの幅も１０ｍ
ｍ程度と広くなってしまう。一方、レーザー溶接は高密
度なエネルギー密度によりエッジを局所的に加熱溶融さ
せ、溶接させるという理由により溶接部のＨＡＺの幅が
狭い。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明は、鋼管素材としてＴＲＩ
Ｐ鋼を用いることにより、同じ強度レベル（５９０〜７
８０ＭＰａ）の通常の材料に比較して延性が高く、ハイ
ドロフォーム加工性が良好となる。そのため、高強度・
薄肉のＴＲＩＰ鋼管を用いてハイドロフォーム成形を行
うことによって、複雑形状かつ高強度の車体部材を従来
に比較して軽量化して製造することができる。ＴＲＩＰ
鋼の製造においては、鋼成分についてはＣ：０．０５〜
０．２５％、Ｓｉ：０．５〜２．５％、Ｍｎ：０．５〜
３．０％、Ｐ：０．１５％以下、Ｓ：０．００５％以
下、Ａｌ：０．００５〜０．１０％、Ｎ：０．００５％
以下とし、必要に応じてＣａ：０．０００２〜０．００
２０％とする。熱延条件においては仕上げ温度をＡｒ₃
〜Ａｒ₃＋１００℃、巻取温度を７５０℃以下、仕上げ
圧延後から巻き取りまでの平均冷却速度を５℃／ｓ以上
とする。冷延後の焼鈍条件として、加熱温度をＡｃ₁〜
Ａｃ₃で１０秒以上保持し、６００℃〜４８０℃の冷却
速度を２０℃／ｓ以上とし、５００℃〜Ｍｓ点の保持時
間を６０秒以上とすることによって製造することができ
る。

【００１６】本発明はまた、鋼管素材としてＤＰ鋼を用
いることにより、同じ強度レベル（５９０〜７８０ＭＰ
ａ）の通常の材料に比較して延性が高く、ハイドロフォ
ーム加工性が良好となる。そのため、上記ＴＲＩＰ鋼と
同様に複雑形状かつ高強度の車体部材を従来に比較して
軽量化して製造することができる。ＤＰ鋼の製造におい
ては、鋼成分についてはＣ：０．０５〜０．２５％、Ｓ
ｉ：０．５〜２．５％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：
０．１５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．０
０５〜０．１０％、Ｎ：０．００５％以下、Ｃｒ：１．
５％以下、Ｔｉ：０．０１％以下とし、必要に応じてＣ
ａ：０．０００２〜０．００２０％とする。熱延条件に
おいては仕上げ温度をＡｒ₃−５０℃〜Ａｒ₃＋５０℃、
巻取温度を２５０℃以下、仕上げ圧延後から６５０℃ま
での平均冷却速度を１〜５０℃／ｓ、６５０℃から２５
０℃までの平均冷却速度を１０〜１００℃／ｓとするこ
とによって製造することができる。

【００１７】本発明はまた、鋼管素材としてＩＦ鋼を用
いることにより、同じ強度レベル（２５０〜４００ＭＰ
ａ）の通常の材料に比較して高延性かつｒ値が高く、ハ
イドロフォーム加工性が良好となる。ＩＦ鋼の製造にお
いては、鋼成分についてはＣ：０．００１０〜０．０１
０％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：
０．０８％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００
５〜０．１０％、Ｎ：０．００５％以下、Ｔｉ：０．０
８％以下とし、必要に応じてＣａ：０．０００２〜０．
００２０％とする。熱延条件は仕上げ温度を９５０℃以
上、巻取温度を６５０〜８００℃とする。冷延後の焼鈍
条件は７００〜８５０℃で１分間の再結晶焼鈍を行うこ
とによって製造することができる。

【００１８】本発明はまた、鋼管素材としてＢＨ鋼を用
いることにより、ハイドロフォームによる歪み付与後に
加工品を塗装焼き付けすることにより、ひずみ時効によ
り加工品の強度が上昇するという効果を得ることができ
る。ＢＨ鋼の製造方法としては、鋼成分についてはＣ：
０．０１〜０．２０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍ
ｎ：０．０１〜２．０％、Ｐ：０．００５〜０．１０
％、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００５〜０．１０
％、Ｎ：０．００３〜０．０１０％とし、必要に応じて
Ｃａ：０．０００２〜０．００２０％とする。熱延条件
においては仕上げ温度をＡｒ₃〜Ａｒ₃＋１００℃、巻取
温度を６００℃以下、仕上げ圧延後から巻き取りまでの
平均冷却速度を５０℃／ｓ以上とすることによって製造
することができる。

【００１９】本発明はさらに、鋼管素材としてステンレ
ス鋼を用いることにより、耐食性に優れた軽量の鋼管を
安価に提供することが可能になる。また、本発明のステ
ンレス鋼管をハイドロフォーム成形用に使用することに
より、軽量で高加工度の形状である上にさらに耐食性に
優れた部材を製造することが可能になる。従来、ステン
レス鋼管はステンレス鋼板を連続的にロール成形し管状
に成形し、溶接は高周波誘導加熱により溶接している。
溶接ではＣｒ系酸化物を抑制するために溶接雰囲気を不
活性ガス雰囲気にすることで、溶接部の欠陥を極力防止
しているが、完全になくすことはできない。従来のステ
ンレス鋼管はこのような手法で製造されているが、本発
明のようにプレス成形とレーザー溶接によって製造する
ことにより、特に溶接部の欠陥をなくすことができる。
レーザーの高密度エネルギーにより溶接直前で瞬時にエ
ッジ部を加熱溶融させることができ、Ｃｒ系酸化物の生
成が抑制でき、溶接部の欠陥を防止できるという効果を
得ることができる。

【００２０】本発明はさらに、鋼管素材としてメッキ薄
鋼板を用いることにより、耐食性に優れた軽量の鋼管を
安価に提供することが可能になる。また、本発明のメッ
キ鋼管をハイドロフォーム成形用に使用することによ
り、軽量で高加工度の形状である上にさらに耐食性に優
れた部材を製造することが可能になる。鋼管製造後に鋼
管表面にメッキを施す方法を採用すると、メッキ処理の
生産性が低く鋼管のコスト増大の原因となっていた。一
方、メッキ処理を施した鋼板を用いて電縫鋼管を製造す
ると、電縫溶接部については幅１０ｍｍ程度のメッキ処
理がなされていない部分が発生し、これでは溶接部の耐
食性を得ることができない。これに対し、本発明のよう
に薄肉鋼板を用いてレーザー溶接によって接合を行う
と、メッキが被着していない溶接部の幅はせいぜい２ｍ
ｍ程度となり、この程度の幅の不メッキ部の存在は耐食
性を劣化させないことが多い。そのため、鋼板段階でメ
ッキ処理を施して鋼管製造を行うという安価な製造方法
により、耐食性に優れた薄肉鋼管を安価に製造すること
が可能になる。メッキ鋼板のメッキ処理法としては、Ｇ
Ａ、ＧＩ、スパーダイマーを採用することができる。メ
ッキ鋼板を成形後の溶接は、レーザー溶接なので溶接に
よるメッキの融け落ち部が少なく、そのままでもほとん
ど耐食性に影響はないが、溶接部を溶射などの手段で補
修するとより好ましい。

【００２１】本発明の鋼管は、薄肉であることにより最
大限の特徴を発揮する。鋼管の肉厚２ｍｍ未満とする
と、薄肉化と高強度化の効果が相乗して極めて軽量かつ
高加工度の複雑な形状のものを成形することが可能にな
る。鋼管の肉厚は１．５ｍｍ以下であればより好まし
い。鋼管の肉厚は１ｍｍ以下であれば一層好ましい。

【００２２】本発明の鋼管をプレス成形によって製造す
る方法を図１に基づいて説明する。

【００２３】圧延帯鋼あるいは切板から、所定の幅と長
さの鋼板１を切り出す。切り出した鋼板１の長さは製造
後の鋼管３の長さに基づいて定まり、鋼板１の幅は鋼管
３の円周にほぼ等しい長さとして定まる。切り出した鋼
板１を、円筒状のプレス治具と半円形の受け治具を用い
て数段階のプレスによって管状に成形する。プレス回数
は鋼管の外径によっても異なる。プレス成形により、鋼
板１の幅方向両端を突き合せ部４として管状の形状に成
形される。

【００２４】従来の電縫鋼管の成形においては、帯鋼か
らブレイクダウンロールやサイドロール、フィンパスロ
ールなどのロールを用いて順次連続的に成形を行うた
め、成形の途中段階において鋼板の長手方向隣接した領
域で異なった曲率を有する加工状態となり、鋼板各部は
複雑な引張りや圧縮の塑性加工を受けることとなり、成
形後の鋼管の円周方向各部において肉厚に偏差が生じ
る。これに対し、本発明のプレス成形による製造では、
成形のすべての段階において、鋼管の長手方向全長で加
工進捗度合いが同一であるから、塑性加工状況は単純で
あり、鋼管の円周方向各部における肉厚の偏差を少なく
することができる。

【００２５】従来の電縫造管においては、造管過程にお
いて材質劣化が発生していた。例えば、伸び値が５３％
の鋼板を用いて電縫造管を行うと、造管後の鋼管では伸
びの値が４７％まで劣化した。それに対し、本発明のプ
レス成形による造管では、造管後の伸び値が５２％程度
であり、造管による材質の劣化がほとんど発生しない。
そのため、加工性の良好な鋼板を用いて造管を行った場
合、従来の電縫方法では造管後に加工性が劣化して十分
なハイドロフォーム成形ができなかったのに対し、本発
明の鋼管は鋼板段階における良好な加工性を造管後も保
持しており、良好なハイドロフォーム成形を行うことが
できる。同一の材質を有する炭素含有量０．０８％の鋼
板を用いた鋼管をハイドロフォーム成形した際の最大拡
管率を比較すると、電縫鋼管では最大拡管率が１．１９
％であったものが、本発明のプレス成形鋼管では最大拡
管率が１．２５％となった。別の例を挙げると、同じス
テンレス鋼板を用いて管径６３．５ｍｍの鋼管を製造す
る場合、板厚２．３ｍｍの鋼板から電縫鋼管を製造した
場合のハイドロフォーム加工における最大拡管率は１．
４％程度に止まるのに対し、板厚０．８ｍｍあるいは板
厚２．０ｍｍの鋼板からプレス成形とレーザー溶接によ
って鋼管を製造した場合の最大拡管率は２．１〜２．３
％という極めて良好なハイドロフォーム加工性を実現す
ることができる。

【００２６】上記の点が本発明の最も特徴とするところ
であり、本発明により、薄肉の高強度良加工性鋼板から
造管した鋼管を用い、ハイドロフォーム加工によって極
めて軽量かつ加工精度の高い複雑な形状の部材を安価に
製造することが可能になった。また、普通鋼やステンレ
ス鋼、ＧＡ鋼板といった通常の加工性を有する鋼板を用
いた場合においても、本発明のプレス成形とレーザー溶
接による造管を経た鋼管は、従来の電縫鋼管に比較して
非常に良好なハイドロフォーム加工性を実現するのであ
る。

【００２７】プレス成形を用いた結果、上記肉厚の均一
性のみならず、各種材質の均質性を実現することができ
る。従来の電縫鋼管においては、溶接部を除く円周方向
のＹＳ最大値と最小値の差は平均ＹＳの５〜２０％であ
ったのに対し、本発明のプレス成形による成形では、溶
接部を除く円周方向のＹＳ最大値と最小値の差を平均Ｙ
Ｓの５％以下とすることができる。また、従来の電縫鋼
管においては、溶接部を除く円周方向のＴＳ最大値と最
小値の差は平均ＴＳの５〜２０％であったのに対し、本
発明のプレス成形による成形では、溶接部を除く円周方
向のＴＳ最大値と最小値の差を平均ＴＳの５％以下とす
ることができる。従来の電縫鋼管においては、溶接部を
除く円周方向のＥＬ最大値と最小値の差は平均ＥＬの５
〜２０％であったのに対し、本発明のプレス成形による
成形では、溶接部を除く円周方向のＥＬ最大値と最小値
の差を平均ＥＬの５％以下とすることができる。従来の
電縫鋼管においては、溶接部を除く円周方向のｕ．ＥＬ
最大値と最小値の差は平均ｕ．ＥＬの５〜２０％であっ
たのに対し、本発明のプレス成形による成形では、溶接
部を除く円周方向のｕ．ＥＬ最大値と最小値の差を平均
ｕ．ＥＬの５％以下とすることができる。従来の電縫鋼
管においては、溶接部を除く円周方向の硬さ最大値と最
小値の差は平均硬さの５〜２０％であったのに対し、本
発明のプレス成形による成形では、溶接部を除く円周方
向の硬さ最大値と最小値の差を平均硬さの５％以下とす
ることができる。

【００２８】また、ＴＲＩＰ鋼等の高強度鋼板を造管し
ようとすると、上記と同様の加工特性の差異に基づき、
従来の電縫鋼管の成形ではスプリングバックの発生やエ
ッジの座屈等の理由によって満足な成形ができなかった
のに対し、本発明のプレス成形を採用すれば、このよう
な高強度鋼板を用いた場合でも良好な成形を行うことが
可能である。

【００２９】また、電縫鋼管のような連続造管方法で造
管した鋼管をハイドロフォーム加工しようとすると、造
管後にハイドロフォーム加工用の長さに鋼管を切断する
こととなり、切断後の鋼管端面の形状にゆがみが生じ、
このゆがみを矯正した後でないとハイドロフォーム加工
時にノズルの挿入が困難になる。特に薄肉鋼管において
不具合が顕著である。これに対し、プレス成形を採用す
る本発明の造管方法においては、成形前の鋼板切り出し
段階でハイドロフォーム加工のための長さに切断し、プ
レス成形が完了した時点でハイドロフォーム加工用の長
さとなっているので、造管後の切断が不要であり鋼管端
面の形状が良好である。そのため、本発明の鋼管は造管
後ただちにハイドロフォーム成形の素管として用いるこ
とが可能である。

【００３０】プレス成形後、図１に示す突き合せ部４の
接合はレーザー溶接によって行う。これにより、溶接部
５を有する鋼管３が製造される。溶接に用いるレーザー
はＹＡＧ、ＣＯ₂いずれでも構わない。突き合わせエッ
ジはエッジガイドフィンとサイドロールにより精度良く
位置合わせを行い、管状に成形した鋼管を長手方向へ連
続的に移動することで溶接する。

【００３１】電縫鋼管の電縫溶接においては、肉厚が２
ｍｍ未満となると座屈が発生して造管することが不可能
であったが、本発明のレーザー溶接では２ｍｍ未満の薄
肉鋼管であっても座屈の発生なく溶接することができ
る。

【００３２】電縫溶接では、高周波誘導加熱により溶接
のＨＡＺの幅が広くなるのに対し、レーザー溶接におい
ては溶接のＨＡＺの幅を２ｍｍ以下とすることができ、
鋼管の均一性を高めることができる。

【００３３】電縫溶接では、溶接熱影響部の幅が１０ｍ
ｍ程度発生するのに対し、レーザー溶接においては２ｍ
ｍ程度しか発生しない。特に薄肉鋼管においてこの効果
が顕著である。その結果、メッキ鋼板を用いた鋼管にお
いて、溶接部においてメッキが被着していない部分の幅
を狭くすることができ、溶接後に溶接部の補修メッキを
施さなくても耐食性の良好な鋼管とすることができる。

【００３４】鋼管製造に用いる圧延帯鋼６と鋼管の管軸
方向との関係について、図２に基づいて説明を行う。

【００３５】従来の電縫鋼管の製造においては、連続造
管であるから、帯鋼６の圧延方向（「Ｌ方向」ともい
う。）と鋼管３ａの管軸方向とは当然のことながら一致
する。図２（ａ）に示すとおりである。一方、本発明の
プレス造管においては、造管前に帯鋼６から鋼板１を切
断し、切断後の鋼板長さは造管後の鋼管長さに、鋼板幅
は鋼管円周に略等しい寸法とする。ハイドロフォーム成
形を行う素管の長さは一般的に短いので、帯鋼６から造
管用の鋼板１を切断するに際し、鋼板１の長さ方向を図
２（ｂ）に示すように帯鋼６の圧延方向と直角の方向
（「Ｃ方向」ともいう。）にすることも可能であり、も
ちろん図２（ｃ）に示すように圧延方向と斜めの方向に
することも可能である。図２（ｃ）では角度θで斜め方
向に切断している。一般に、圧延鋼板においてランクフ
ォード値は面内異方性を有しており、圧延方向のランク
フォード値よりも圧延方向と斜めあるいは圧延方向と直
角方向のランクフォード値が高くなる場合もある。一
方、ハイドロフォーム成形性の観点からは、鋼管の管軸
方向のランクフォード値を高くするほど有利である。

【００３６】本発明においては、鋼管を構成する圧延鋼
板の圧延方向が管軸方向に対して角度をなすように鋼板
を切断することにより、鋼板の最大ランクフォード値を
得ることのできる方向と鋼管の管軸方向を一致させるこ
とが可能になり、従来のように圧延方向と管軸方向とを
一致させていた造管方法に比較し、よりハイドロフォー
ム成形性の良好な鋼管を製造することが可能になる。

【００３７】一例として、管軸方向を圧延方向と一致さ
せた製造において、最大拡管径(Maxblow diameter)が２
３４〜２４０ｍｍ程度でかつバラツキがあったものが、
管軸方向を圧延方向と直角方向とするように製造した場
合において、最大拡管径が２４３ｍｍとバラツキも少な
く良好な結果を得ることができる。

【００３８】

【実施例】表１に示す鋼種の鋼板を用いていずれも管径
６３．５ｍｍの鋼管を製造し、品質評価を行った。Ｎ
ｏ．１〜１５が本発明例、Ｎｏ．１６〜１８が比較例で
ある。造管方法として、本発明例はプレス成形＋レーザ
ー溶接を用い、比較例は電縫鋼管方式を採用した。本発
明例は板厚０．８ｍｍ又は２．０ｍｍ、比較例は板厚
２．３、２．５ｍｍである。帯鋼からの鋼板切り出し方
向としては、Ｎｏ．１４は管軸方向が圧延方向と４５°
の角度となるように、Ｎｏ．１５は管軸方向が圧延方向
と９０°の角度となるように切り出し、その他の水準に
ついてはすべて管軸方向と圧延方向が一致する方向に切
り出した。

【００３９】

【表１】

【００４０】鋼管の品質均一性に関し、肉厚、ＹＳ、Ｔ
Ｓ、ＥＬ、ｕ．ＥＬ、硬さについて、溶接部を除く円周
方向の最大と最小の差に対する平均値の比（％）を評価
し、また溶接部のＨＡＺ幅を評価した。ハイドロフォー
ム加工性について、最大拡管率評価を行った。最大拡管
率評価は、割れが発生するまで鋼管に内圧を付与し、最
大に拡管している位置の外径をＤ、素管の外径をＤ₀と
したとき、最大拡管率＝Ｄ／Ｄ₀として評価を行う。Ｎ
ｏ．１１〜１３、１８はメッキ鋼板を用いて鋼管を製造
したものである。溶接部の補修について、本発明例のＮ
ｏ．１１〜１３は補修を行わず、比較例のＮｏ．１８は
溶射によって補修を行った。

【００４１】溶接部を除く円周方向の材質均一性につい
ては、肉厚、ＹＳ、ＴＳ、ＥＬ、ｕ．ＥＬ、硬さのいず
れも、本発明例Ｎｏ．１〜１５は平均値に対して５％以
下の良好な均一性を示すのに対し、比較例Ｎｏ．１６〜
１８はいずれも５％を超える不均一性を有していた。溶
接部のＨＡＺ幅については、本発明例はいずれも２ｍｍ
以下の狭い幅であったが、比較例はいずれも１５ｍｍを
超えるＨＡＺ幅を有していた。

【００４２】本発明例Ｎｏ．１、２のＴＲＩＰ鋼、Ｎ
ｏ．３、４のＤＰ鋼による鋼管は、従来の電縫鋼管方法
では造管できなかった高強度鋼板であるにも関わらず、
造管することができ、鋼板が性質として有する良加工性
と、プレス成形造管であるため加工性劣化が防止できる
ことにより、最大拡管率は良好な結果であった。Ｎｏ．
５、６のＩＦ鋼による鋼管も、鋼板が性質として有する
良加工性と、プレス成形造管の効果により、最大拡管率
は良好な結果であった。Ｎｏ．７、８のＢＨ鋼を用いた
鋼管も最大拡管率は良好であった。それに対し、比較例
Ｎｏ．１６は、普通鋼を用いて電縫鋼管としたものであ
るが、最大拡管率は１．３０であり、本発明例に比較し
て低いハイドロフォーム加工性を示すものであった。

【００４３】本発明例Ｎｏ．９、１０と比較例Ｎｏ．１
７は、いずれもステンレス鋼を用いたものである。同じ
鋼種を用いたにもかかわらず、本発明例は比較例に対し
て極めて良好な最大拡管率を示した。電縫鋼管製造では
造管過程の塑性変形によって鋼板の加工性が劣化するの
に対し、本発明のプレス成形＋レーザー溶接法は加工性
の劣化が少ないからである。また、溶接部の品質を比較
すると、本発明例は比較例に対して溶接部の欠陥が少な
かった。

【００４４】本発明例Ｎｏ．１１〜１３と比較例Ｎｏ．
１８はメッキ鋼板を用いて鋼管を製造したものである。
本発明例はいずれも造管後の溶接部表面メッキ補修は行
わなかったのに対し、比較例は溶射によって補修を行っ
た。溶接部の耐食性は塩水噴霧試験（ＳＳＴ）により評
価した。比較例は補修を行っているので当然のことなが
ら耐食性は良好である。一方、本発明例は、補修を行っ
ていないにもかかわらず耐食性は良好であった。

【００４５】本発明例のＮｏ．５、１４、１５について
説明する。これらはいずれもＩＦ鋼を用いて板厚０．８
ｍｍの鋼管をプレス成形＋レーザー溶接法によって製造
したものであるが、帯鋼からの鋼板の切り出し方向が異
なる。Ｎｏ．５は従来同様に管軸方向と圧延方向が一致
する方向であり、最大拡管率は１．９０％であった。一
方、Ｎｏ．１４は管軸方向が圧延方向に対して４５°の
方向で最大拡管率は２．２０％、Ｎｏ．１５は管軸方向
が圧延方向に対して９０°の方向で最大拡管率は２．１
０％であり、いずれもＮｏ．５よりも良好な加工性を得
ることができた。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、鋼管製造手段として従来の電
縫鋼管ではなくプレス成形とレーザー溶接を採用するこ
とにより、高強度鋼板を用いた鋼管製造が可能になると
ともに、電縫鋼管では製造できなかった薄肉領域の鋼管
製造が可能になった。その結果、上記ＴＲＩＰ鋼、ＤＰ
鋼、ＩＦ鋼、ＢＨ鋼等の高強度良加工性薄板を用い、さ
らに従来の電縫鋼管では製造不可能であった薄肉領域ま
で含めた鋼管製造が可能になった。

【００４７】本発明のプレス成形による造管では、造管
前後において材質の劣化がほとんど発生しないので、従
来の電縫方法のように造管後に加工性が劣化して十分な
ハイドロフォーム成形ができなくなるという問題が発生
せず、鋼板段階における良好な加工性を造管後も保持し
て良好なハイドロフォーム成形を行うことができる。

【００４８】本発明の鋼管は、プレス成形を採用した結
果として溶接部を除く母材部の均質性が高く、板厚偏
差、ＹＳ偏差、ＴＳ偏差、ＥＬ偏差、ｕ．ＥＬ偏差、硬
さ偏差のいずれもきわめて良好である。

【００４９】本発明の鋼管は、レーザー溶接を採用して
いるので溶接ＨＡＺ幅を狭くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の造管前後の状況を示す斜視図である。

【図２】鋼管製造用の鋼板の切り出し状況を示す斜視図
であり、（ａ）は帯鋼の圧延方向と鋼管の管軸方向が一
致する場合、（ｂ）は圧延方向と管軸方向が垂直とした
場合、（ｃ）は圧延方向と管軸方向との間に角度θを設
けた場合である。

【符号の説明】

１鋼板３成形後の鋼管４突き合せ部５溶接部６帯鋼９プレス成形

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２２Ｃ 38/14 Ｃ２２Ｃ 38/14 38/38 38/38 Ｆ１６Ｌ 9/16 Ｆ１６Ｌ 9/16 // Ｂ２３Ｋ 101:06 Ｂ２３Ｋ 101:06 103:04 103:04 (72)発明者潮田浩作君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内 (72)発明者石橋博雄富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内Ｆターム(参考） 3H111 AA01 BA02 BA03 BA34 CA02 CA07 CB02 EA09 EA18 4E068 AA02 BG01 DA15 DB01 DB15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】常温で準安定なオーステナイトを５％以
上３０％以下含み残部ベイナイト及びフェライトからな
る複合組織を有する鋼（以下「ＴＲＩＰ鋼」とい
う。）、フェライト主体で残部マルテンサイトあるいは
さらに常温で準安定なオーステナイトを１０％以下含む
複合組織を有する鋼（以下「ＤＰ鋼」という。）、フェ
ライト単相の組織を有する鋼（以下「ＩＦ鋼」とい
う。）、固溶状態で含有しているＮ量が３０〜１００ｐ
ｐｍであり平均結晶粒径が５０μｍ以下のフェライト相
を有する鋼（以下「ＢＨ鋼」という。）、ステンレス鋼
又はメッキ鋼板のいずれかよりなる薄板を溶接接合して
なる鋼管。
【請求項２】溶接部を除く円周方向の最大肉厚と最小
肉厚の差が平均肉厚の２％以下であることを特徴とする
請求項１に記載の鋼管。
【請求項３】レーザー溶接によって溶接接合してなる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼管。
【請求項４】溶接部のＨＡＺの幅が２ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼管。
【請求項５】ハイドロフォーム用に用いることを特徴
とする請求項１乃至４のいずれかに記載の鋼管。
【請求項６】鋼管を構成する圧延鋼板の圧延方向が管
軸方向に対して角度をなしていることを特徴とする請求
項１乃至５のいずれかに記載の鋼管。
【請求項７】ＴＲＩＰ鋼、ＤＰ鋼、ＩＦ鋼、ＢＨ鋼、
ステンレス鋼又はメッキ鋼板のいずれかよりなる薄板を
溶接接合してなる鋼管の製造方法であって、切り出した
鋼板をプレス成形によって管状に成形し、突き合わせ部
をレーザー溶接によって接合することを特徴とする鋼管
の製造方法。
【請求項８】鋼管を構成する圧延鋼板の圧延方向が管
軸方向に対して角度をなしていることを特徴とする請求
項７に記載の鋼管の製造方法。