JP2006275591A

JP2006275591A - スパイラル鋼管のｈｉｃ特性を簡便かつ正確に評価する方法

Info

Publication number: JP2006275591A
Application number: JP2005091542A
Authority: JP
Inventors: Shuji Kawamura; 修司川村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】スパイラル鋼管製造時にその素材に付加される歪履歴を模擬した歪を素材から切り出した供試材に付与し、この供試材のＨＩＣ特性試験結果から、最終製品であるスパイラル鋼管のＨＩＣ特性を簡便かつ正確に評価できる方法を提供する。
【解決手段】スパイラル鋼管用素材２から所定寸法の供試材３を切り出し、該供試材３を、その両面側から平らな面4a,5aをもつ一対の第１押圧部材４，５でプレス矯正して平坦化した後、供試材３´の両面側から、凸面6aおよびこの凸面6aに対応する凹面7aをそれぞれもつ一対の第２押圧部材６，７で所定曲率に変形させる曲げ加工を施し、その後、ＨＩＣ特性試験を行うことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、スパイラル鋼管のＨＩＣ（Hydrogen Induced Cracking、水素誘起割れ）特性を簡便評価する方法に関するものであり、より詳細には、スパイラル鋼管製造時に素材に付加される歪履歴を模擬した歪を、スパイラル鋼管用素材から切り出した供試材に付与し、この供試材のＨＩＣ特性試験結果から、最終製品であるスパイラル鋼管のＨＩＣ特性を簡便かつ正確に評価できる方法に関する。

従来、ラインパイプなどに用いられるスパイラル鋼管は、特に腐食性物質を含むガス田や油田に適用される場合はＨＩＣ（水素誘起割れ）試験が厳しくチェックされるのが一般的である。ところで、このＨＩＣ試験は、スパイラル鋼管の製造に用いられる厚板材あるいは熱延材のアズロールの素材から直接切り出した供試材を用いてＨＩＣ特性の試験がなされている。

しかしながら、上記したような従来のＨＩＣ試験法では、その素材から切り出した供試材のＨＩＣ特性評価結果と、最終製品であるスパイラル鋼管のＨＩＣ特性評価結果とが合致することが少なく、特に、スパイラル鋼管のＨＩＣ特性評価結果は、造管による特性劣化の影響により、通常は、素材から切り出した供試材のＨＩＣ特性よりも劣る傾向があった。

また、素材から切り出した供試材を用いてスパイラル鋼管のＨＩＣ特性を間接的に評価する場合には、造管による特性劣化を加味して、スパイラル鋼管を用いてＨＩＣ特性を直接評価する場合に比べて、試験液のｐＨを低めに設定してＨＩＣ特性を評価する方法を採用することもあったが、かかる方法であっても、スパイラル鋼管を用いてＨＩＣ特性を直接評価したときの結果とは必ずしも一致せず、ばらつきがあった。

このため、スパイラル鋼管のＨＩＣ特性の評価結果が要求仕様を満足するか否かは、素材から切り出した供試材を用いてＨＩＣ特性を評価しても正しく判定できないことから、通常は、造管加工後に実際にスパイラル鋼管を用いてＨＩＣ試験を実施していたのが実情であり、これは、非常に大掛かりな試験になり、手間やコストがかかるなどの問題点を有していた。

そこで、本願人は、素材から切り出した供試材を用いてＵＯＥ鋼管のＨＩＣ特性を評価するための簡便な方法として、鋼管の製造に用いられる素材に、鋼管にする際に加えられる曲げ歪を加えた後にＨＩＣ特性試験を行う方法を、特許文献1において提案した。特許文献１に記載の方法は、図４に示すように、圧延方向（鋼管長手方向）が矢示Ｌとされる板厚ｔなる厚板素材１０１から供試材１０２を採取し、ついで、曲率が鋼管段階での曲げ歪（ｔ／Ｄ×100 ％）とされる治具１０３を用いて、供試材１０２の曲げ方向が製造すべきＵＯＥ鋼管の周方向（圧延方向Ｌに対して直角な方向）と同一方向になるように曲げ加工を施して、半円弧状の供試材１０２ａとし、さらに、供試材１０２ａから圧延方向Ｌに平行とされる試験片１０４を複数本採取し、これら試験片１０４を用いてＨＩＣ特性試験を行う方法である。

かかる方法は、ＵＯＥ鋼管を製造する際に素材に付加される歪みが主として曲げ歪であるため、ＵＯＥ鋼管にする際に加えられる曲げ歪を加えた供試材を用いてＨＩＣ特性試験を行うことによって、ＵＯＥ鋼管のＨＩＣ特性を正しく評価することができる。
特開平６−３３１５３０号公報

そこで、本願人が上記のＨＩＣ特性評価方法のスパイラル鋼管への適用の可否について鋭意検討したところ、スパイラル鋼管の場合には、ＵＯＥ鋼管の場合とは異なり、正しく評価することができないことが判明した。

この発明の目的は、スパイラル鋼管製造時にその素材に付加される歪履歴を模擬した歪を素材から切り出した供試材に付与し、この供試材のＨＩＣ特性試験結果から、最終製品であるスパイラル鋼管のＨＩＣ特性を簡便かつ正確に評価できる方法を提供することにある。

本発明に従うスパイラル鋼管のＨＩＣ特性を簡便かつ正確に評価する方法は、スパイラル鋼管用素材から所定寸法の供試材を切り出し、該供試材を、その両面側から平らな面をもつ一対の第１押圧部材でプレス矯正して平坦化した後、供試材の両面側から、凸面およびこの凸面に対応する凹面をそれぞれもつ一対の第２押圧部材で所定曲率に変形させる曲げ加工を施し、その後、ＨＩＣ特性試験を行うことにある。

また、上記方法は、前記プレス矯正で供試材に加える加工は、コイルから引き出されたスパイラル鋼管用鋼帯を平坦化するときのレベラーで前記鋼帯に加えられる加工と略同等であること、前記曲げ歪を加える際の曲げ方向は、鋼管の曲げ方向と同一であること、および／または、前記曲げ歪の大きさは、スパイラル鋼管加工時の曲げ歪と同等であることが、スパイラル鋼管のＨＩＣ特性をより正確に評価するうえで好ましい。

本発明によれば、スパイラル鋼管製造時にその素材に付加される歪履歴を模擬した歪を付与した供試材を使用するようにしたので、素材の段階で簡便に造管加工後のスパイラル鋼管のＨＩＣ特性を予測することが可能となり、これによってスパイラル鋼管が要求されるＨＩＣ特性との不一致のケースを事前に見出すことができ、製造工程の効率化を図ることが可能となる。

以下に、本発明の実施形態について図１を参照しながら説明する。
図１は、本発明に従うスパイラル鋼管のＨＩＣ特性評価方法の主な工程の流れを模式的に示したものである。

本発明の評価方法は、図1(a)に示すコイル１に巻き取られた熱延鋼帯または冷延鋼帯をスパイラル鋼管用素材２として用いる。この場合、スパイラル鋼管用素材２から、圧延方向Ｌがスパイラル鋼管形成時の巻付け方向と一致しかつ後述する曲げ方向と直交するように、所定寸法、例えば200ｍｍ角の正方形の平面形状に切り出して供試材３とする（図1(b)）。

次いで、この供試材３は、その両面側から平らな面4a、5aをそれぞれもつ一対の第１押圧部材４，５でプレス矯正して平坦化する(図1(c))。

このプレス矯正は、コイル１から引き出された素材２が、コイル時の湾曲形状を平坦化するために行うレベラー工程に対応するものである。
プレス矯正で供試材に加える加工は、コイルから引き出されたスパイラル鋼管用鋼帯を平坦化するときのレベラーで前記鋼帯に加えられる加工と略同等にするのが好ましい。これによって、スパイラル鋼管製造時と同様な歪履歴を供試材に加えることでき、この結果、スパイラル鋼管のＨＩＣ特性をより正確に評価することができる。
本発明においては、前記スパイラル鋼管用鋼帯を平坦化するときのレベラによる加工と略同等の加工をプレス矯正で付与するに際し、第１押圧部材４，５、すなわち、上下の平金敷で供試材３を押圧し、供試材３が平坦状態にまで圧下された状態を付与することで略同等の加工を経たと評価した。

平坦化した供試材３´（図1(d)）は、その後、供試材３´の両面側から、凸面6aおよびこの凸面6aに対応する凹面7aをそれぞれもつ一対の第２押圧部材６，７で所定曲率に変形させる曲げ加工を施す（図1(e)）。

この曲げ加工で供試材３´に加えられる曲げ歪は、スパイラル鋼管用素材を巻回してスパイラル鋼管を形成した際に素材に加わる曲げ歪に相当するものである。
曲げ加工は、具体的には、供試材に付与する曲率を、スパイラル鋼管の曲率半径Ｄ／２と同様の曲率半径になるように施される。

また、曲げ加工は、曲げ歪を加える際の曲げ方向をスパイラル鋼管の巻回方向（曲げ方向）と同一方向になるように施すことが好ましく、加えて、曲げ歪の大きさを、スパイラル鋼管加工時の曲げ歪と同等とすることがより好適である。
ここで、スパイラル鋼管における加工歪は、素材板厚をｔ、鋼管の外径をＤとするとき、便宜的にｔ／Ｄ×１００（％）で表わすことができる。

このため、本発明では、供試材に加えられる曲げ歪の大きさは、スパイラル鋼管における鋼管加工歪ｔ／Ｄ×１００（％）と同等とすることが好ましい。

そして、曲げ加工を施した供試材３´´（図1(f)）から圧延方向Ｌに平行とされる幅Ｗ×長さＬの試験片８を複数本切り出し、これら試験片８(図1(g))を用いてＨＩＣ試験を実施する(図1(h))。
なお、試験片８の大きさは、ＨＩＣ試験に用いる規格の仕様に従うものとし、たとえばNACE TM-02-88 の規格の仕様ではｔ×20mm×100 mmとされる。

以上のことから、本発明の方法によってＨＩＣ試験を行えば、スパイラル鋼管のＨＩＣ特性を簡便かつ正確に評価することができる。

上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。

次に、この発明に従う評価方法を用いてスパイラル鋼管のＨＩＣ特性を評価したので以下で説明する。
外径36インチ×肉厚19ｍｍのスパイラル鋼管（規格API 5L×60）と、外径40インチ×肉厚16ｍｍのスパイラル鋼管（規格API 5L×65）の２種類のスパイラル鋼管を製造するため、熱延鋼帯から上述した方法で200ｍｍ角の正方形の平面形状に供試材３を切り出した後、この供試材３を、その両面側から平らな面4a、5aをそれぞれもつ一対の上下押圧部材４，５でプレス矯正して平坦化し、次いで、供試材３´の両面側から、凸面6aおよびこの凸面6aに対応する凹面7aをそれぞれもつ一対の第２押圧部材６，７でそれぞれ所定曲率（曲率半径Ｒ：450ｍｍと500ｍｍ）に変形させる曲げ加工を施した後、この曲げ加工を施した供試材３´´から圧延方向Ｌに平行に切り出して、幅20ｍｍ×長さ100ｍｍの３本の試験片８を作製し、これら試験片８を用いてＨＩＣ試験を実施した（本発明例）。ＨＩＣ試験は、規格NACE TM-02-88 に従って実施し、溶液は通常のNACE液でNACE TM-01-77 の規格に従うものを用いた。また、ＨＩＣ特性は、ＨＩＣ試験の割れを超音波検査装置（ＵＴ）で検査して得られるＣスキャン割れ面積率（％）で評価した。

参考のため、プレス矯正および曲げ加工を施さない素材のままのもの（従来例）および曲げ加工のみを施したもの（比較例）についても試作し、同様にＨＩＣ特性を評価した。ＨＩＣ特性を評価した結果をそれぞれ図２および図３に示す。なお、図２および図３にはともに、スパイラル鋼管を切断して得られたカットサンプルについて、ＨＩＣ特性を評価した結果についてもプロットしてある。

図２の結果から、本発明法を適用した試験片を用いた試験結果は、スパイラル鋼管のカットサンプルによる試験結果と非常によく合致していることがわかる。

この発明に従うスパイラル鋼管のＨＩＣ特性評価方法の主な工程の流れを説明するための図である。実施例で行ったＨＩＣ特性評価結果を示すグラフである。実施例で行ったＨＩＣ特性評価結果を示すグラフである。従来（特許文献１）のＨＩＣ特性評価方法の主な工程の流れを説明するための図である。

符号の説明

１コイル
２スパイラル鋼管用素材
３供試材
４、５第１押圧部材
６、７第２押圧部材
８試験片

Claims

スパイラル鋼管用素材から所定寸法の供試材を切り出し、該供試材を、その両面側から平らな面をもつ一対の第１押圧部材でプレス矯正して平坦化した後、供試材の両面側から、凸面およびこの凸面に対応する凹面をそれぞれもつ一対の第２押圧部材で所定曲率に変形させる曲げ加工を施し、その後、ＨＩＣ特性試験を行うことを特徴とする、スパイラル鋼管のＨＩＣ特性を簡便かつ正確に評価する方法。
前記プレス矯正で供試材に加える加工は、コイルから引き出されたスパイラル鋼管用鋼帯を平坦化するときのレベラーで前記鋼帯に加えられる加工と略同等である請求項１記載のスパイラル鋼管のＨＩＣ特性を簡便かつ正確に評価する方法。
前記曲げ歪を加える際の曲げ方向は、鋼管の曲げ方向と同一である請求項１または２記載のスパイラル鋼管のＨＩＣ特性を簡便かつ正確に評価する方法。
前記曲げ歪の大きさは、スパイラル鋼管加工時の曲げ歪と同等とすることを請求項１、２または３記載のスパイラル鋼管のＨＩＣ特性を簡便かつ正確に評価する方法。