JP2006289482A - ラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 耐サワー性に優れるとともに、パイプラインとして敷設される際に局部座屈が発生しにくく、また敷設後においても耐震性に優れるラインパイプ用低降伏比電縫鋼管を生産能率の低下なく製造できる、ラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法を提案する。
【解決手段】 質量％で、Ｃ：0.1％以下、Mn：2.3％以下を含有し、好ましくはSi、Ｐ、Ｓ、Alを適正量に調整し、Ceqを0.44％未満とする組成を有する帯鋼に、連続的に成形を施し略円筒状のオープン管に造管する造管工程と、該オープン管の円周方向端部同士を電縫溶接して電縫鋼管とする溶接工程と、該電縫鋼管にサイザーを用い、管長方向の長さの増減が発生しない条件で縮径率：0.1〜10.0％の縮径を行うサイジング処理を施し外形寸法形状を整えるサイジング工程とを順次施す。サイジング処理を縮径率：０％の条件で管長方向に0.2〜7.0％の圧縮歪みを付与する処理としてもよい。
【選択図】 なし
【解決手段】 質量％で、Ｃ：0.1％以下、Mn：2.3％以下を含有し、好ましくはSi、Ｐ、Ｓ、Alを適正量に調整し、Ceqを0.44％未満とする組成を有する帯鋼に、連続的に成形を施し略円筒状のオープン管に造管する造管工程と、該オープン管の円周方向端部同士を電縫溶接して電縫鋼管とする溶接工程と、該電縫鋼管にサイザーを用い、管長方向の長さの増減が発生しない条件で縮径率：0.1〜10.0％の縮径を行うサイジング処理を施し外形寸法形状を整えるサイジング工程とを順次施す。サイジング処理を縮径率：０％の条件で管長方向に0.2〜7.0％の圧縮歪みを付与する処理としてもよい。
【選択図】 なし
Description
本発明は、ラインパイプ用電縫鋼管の製造方法に係り、とくにパイプラインとして敷設される際に局部座屈が発生しにくく、また敷設後においても耐震性に優れる電縫鋼管の製造方法に関する。
近年、海底パイプラインの敷設においては、リールパージ法が多用されている。このリールパージ法は、陸上で円周溶接、検査、コーティング等を行い、できあがった長尺のパイプを海上のパージ船のリールに巻き取り、目的とする海上の敷設個所において、リールから巻き戻しながら海底に敷設する方法である。このリールパージ法は非常に効率的な作業を行うことができるが、リールに巻き取る時およびリールから巻き戻す時に、パイプに引張および圧縮の応力が作用するという問題がある。このため、リールバージ向けラインパイプには、従来から、品質、強度の面からシームレス鋼管が多用されてきた。
近年、コストダウンを図る目的から、リールバージ向けのラインパイプとして電縫鋼管を使用する試みがなされるようになってきた。しかし、敷設する際の曲げ歪による局部座屈発生と、これを基点とするパイプの破壊発生が問題となっている。
このような問題に対し、特許文献１には、Ｃ：0.03〜0.20重量％で、Si、Mn、Alを適正量に調整したうえ、Nb、Ｖ、Tiの合計量を0.040重量％に調整し、かつ炭素当量Ｃeqが0.20〜0.36、溶接割れ感受性指数ＰCMが0.25以下とする、降伏比：85％以下のリールバージ敷設性に優れた高靭性電縫鋼管が提案されている。特許文献１に記載された技術では、溶接熱影響部の軟化を問題ない程度に抑制して溶接熱影響部での割れを防止でき、リールパージ敷設性が向上するとしている。
特開平３−211255号公報
このような問題に対し、特許文献１には、Ｃ：0.03〜0.20重量％で、Si、Mn、Alを適正量に調整したうえ、Nb、Ｖ、Tiの合計量を0.040重量％に調整し、かつ炭素当量Ｃeqが0.20〜0.36、溶接割れ感受性指数ＰCMが0.25以下とする、降伏比：85％以下のリールバージ敷設性に優れた高靭性電縫鋼管が提案されている。特許文献１に記載された技術では、溶接熱影響部の軟化を問題ない程度に抑制して溶接熱影響部での割れを防止でき、リールパージ敷設性が向上するとしている。
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、実質的に高いＣ含有量とすることを指向しており、近年使用者側から強い要望がある、耐サワー性の向上についての配慮がなされていないという問題があった。
また、リールバージ向け以外にも、外径200mmφを超えるサイズの電縫鋼管は、UOE鋼管の代替として広く用いられるようになっており、パイプライン敷設後の地震等の地盤変動による歪で局部座屈が発生し、これを起点としてパイプが破断することが問題となっている。このような局部座屈による破断を防止するためには、パイプの長手（Ｌ）方向引張特性における降伏比：YR（＝（降伏強さ／引張強さ）×100（％））を下げることが要求されてきており、近年ではYR：90％以下を満足することが必要となっている。しかし、電縫鋼管は、その造管成形段階において引張歪が付与されるため、Ｌ方向のYRは高くなる傾向にある。また、近年、耐サワー性の一層の向上が要求されているため、過去の電縫鋼管と比較して低Ｃ系の組成となり、素材段階のYRが著しく高く（80％以上）、その結果、造管後のYR：90％以下を満足することが困難となりつつある。
また、リールバージ向け以外にも、外径200mmφを超えるサイズの電縫鋼管は、UOE鋼管の代替として広く用いられるようになっており、パイプライン敷設後の地震等の地盤変動による歪で局部座屈が発生し、これを起点としてパイプが破断することが問題となっている。このような局部座屈による破断を防止するためには、パイプの長手（Ｌ）方向引張特性における降伏比：YR（＝（降伏強さ／引張強さ）×100（％））を下げることが要求されてきており、近年ではYR：90％以下を満足することが必要となっている。しかし、電縫鋼管は、その造管成形段階において引張歪が付与されるため、Ｌ方向のYRは高くなる傾向にある。また、近年、耐サワー性の一層の向上が要求されているため、過去の電縫鋼管と比較して低Ｃ系の組成となり、素材段階のYRが著しく高く（80％以上）、その結果、造管後のYR：90％以下を満足することが困難となりつつある。
一方、UOE鋼管では、溶接後の拡管によりＬ方向の圧縮歪みを付与して低降伏比化する手法が用いられている。しかし造管成形後に１本毎に行う拡管は生産能率の低下に繋がるため、電縫鋼管のような高速溶接による製造においては、そのような拡管は行われていないのが現状である。
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みて成されたものであり、耐サワー性に優れるとともに、パイプラインとして敷設される際に局部座屈が発生しにくく、また敷設後においても耐震性に優れるラインパイプ用低降伏比電縫鋼管を生産能率の低下なく製造できる、ラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法を提案することを目的とする。
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みて成されたものであり、耐サワー性に優れるとともに、パイプラインとして敷設される際に局部座屈が発生しにくく、また敷設後においても耐震性に優れるラインパイプ用低降伏比電縫鋼管を生産能率の低下なく製造できる、ラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法を提案することを目的とする。
なお、本発明でいう「低降伏比」とは、電縫鋼管（製品）の全周、全長のいずれの位置においても、API、JIS、ASTM等の鋼管に関する工業規格に定められる管長手方向を引張方向とする全厚試験片を用いて引張試験を実施した際の降伏比（＝{降伏強さ（YS）又は0.5％耐力（0.5％PS）／引張強さ（TS）}×100（％））が、90％以下の場合をいうものとする。
本発明者らは、上記した課題を達成するために、電縫鋼管の降伏比に及ぼす要因について鋭意考究した。その結果、生産能率を低下することなく、電縫鋼管の低降伏比化を達成するには、電縫溶接後にサイザーを用いて施されるサイジング処理を適正化することがよいことに思い至った。すなわち、優れた耐サワー性を有しつつ、低降伏比を有する電縫鋼管とするためには、鋼管素材として耐サワー性を確保するために必要な化学組成を有する帯鋼を使用するとともに、電縫溶接後に管長方向に圧縮歪を付与する条件でサイジング処理を施すことが重要であることを見出した。
本発明は、上記した知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨はつぎのとおりである。
（１）帯鋼に、連続的に成形を施し略円筒状のオープン管に造管する造管工程と、該オープン管の円周方向端部同士を電縫溶接して電縫鋼管とする溶接工程と、該電縫鋼管にサイジング処理を施して、外形寸法形状を整えるサイジング工程と、を順次施す電縫鋼管の製造方法において、前記帯鋼を質量％で、Ｃ：0.1％以下、Mn：2.3％以下を含有する組成を有する帯鋼とし、前記サイジング処理を、サイザーを用い、管長方向の長さの増減が発生しない条件で縮径率：0.1〜10.0％の縮径を行う処理とすることを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
（２）（１）において、前記サイジング処理を、サイザーを用い、縮径率：０％の条件で管長方向に0.2〜7.0％の圧縮歪みを付与する処理とすることを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
（３）（１）において、前記サイジング処理を、サイザーを用い、縮径率：0.1〜10.0％の縮径と、管長方向に0.2〜7.0％の圧縮歪みを付与する処理とすることを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
（４）（１）ないし（３）のいずれかにおいて、前記帯鋼が、質量％で、Ｃ：0.02〜0.1％、Mn：0.6〜2.3％、Si：0.01〜0.5％、Ｐ：0.01％以下、Ｓ：0.01％以下、Al：0.1％以下を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、次（１）式
Ceq.＝Ｃ＋Mn／6＋Si／24＋Ni／40＋Cr／5＋Mo／4＋Ｖ／14 …………（１）
（ここで、Ｃ、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、Ｖ：各元素の含有量（質量％））
で定義される炭素当量（Ceq.）が0.44％未満である組成を有することを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
（５）（４）において、前記帯鋼が、前記組成に加えてさらに、質量％で、Cu：0.5％以下、Ni：0.5％以下のうちから選ばれた１種または2種を含有する組成を有することを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
（６）（４）または（５）において、前記帯鋼が、前記組成に加えてさらに、質量％で、Cr：0.5％以下、Mo：0.5％以下のうちから選ばれた１種または2種を含有する組成を有することを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
（７）（４）ないし（６）のいずれかにおいて、前記帯鋼が、前記組成に加えてさらに、質量％で、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下、Ti：0.1％以下のうちから選ばれた１種または2種以上を含有する組成を有することを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
（８）（４）ないし（７）のいずれかにおいて、前記帯鋼が、前記組成に加えてさらに、質量％で、Ca：0.005％以下を含有する組成を有することを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
（１）帯鋼に、連続的に成形を施し略円筒状のオープン管に造管する造管工程と、該オープン管の円周方向端部同士を電縫溶接して電縫鋼管とする溶接工程と、該電縫鋼管にサイジング処理を施して、外形寸法形状を整えるサイジング工程と、を順次施す電縫鋼管の製造方法において、前記帯鋼を質量％で、Ｃ：0.1％以下、Mn：2.3％以下を含有する組成を有する帯鋼とし、前記サイジング処理を、サイザーを用い、管長方向の長さの増減が発生しない条件で縮径率：0.1〜10.0％の縮径を行う処理とすることを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
（２）（１）において、前記サイジング処理を、サイザーを用い、縮径率：０％の条件で管長方向に0.2〜7.0％の圧縮歪みを付与する処理とすることを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
（３）（１）において、前記サイジング処理を、サイザーを用い、縮径率：0.1〜10.0％の縮径と、管長方向に0.2〜7.0％の圧縮歪みを付与する処理とすることを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
（４）（１）ないし（３）のいずれかにおいて、前記帯鋼が、質量％で、Ｃ：0.02〜0.1％、Mn：0.6〜2.3％、Si：0.01〜0.5％、Ｐ：0.01％以下、Ｓ：0.01％以下、Al：0.1％以下を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、次（１）式
Ceq.＝Ｃ＋Mn／6＋Si／24＋Ni／40＋Cr／5＋Mo／4＋Ｖ／14 …………（１）
（ここで、Ｃ、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、Ｖ：各元素の含有量（質量％））
で定義される炭素当量（Ceq.）が0.44％未満である組成を有することを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
（５）（４）において、前記帯鋼が、前記組成に加えてさらに、質量％で、Cu：0.5％以下、Ni：0.5％以下のうちから選ばれた１種または2種を含有する組成を有することを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
（６）（４）または（５）において、前記帯鋼が、前記組成に加えてさらに、質量％で、Cr：0.5％以下、Mo：0.5％以下のうちから選ばれた１種または2種を含有する組成を有することを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
（７）（４）ないし（６）のいずれかにおいて、前記帯鋼が、前記組成に加えてさらに、質量％で、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下、Ti：0.1％以下のうちから選ばれた１種または2種以上を含有する組成を有することを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
（８）（４）ないし（７）のいずれかにおいて、前記帯鋼が、前記組成に加えてさらに、質量％で、Ca：0.005％以下を含有する組成を有することを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
本発明によれば、拡管等の複雑な工程を必要とせずに、耐サワー性に優れるとともに、パイプラインとして敷設される際に局部座屈が発生しにくく、また敷設後においても耐震性に優れるラインパイプ用低降伏比電縫鋼管を、生産能率の低下なく、安定して安価に製造でき、産業上格段の効果を奏する。
本発明は、帯鋼に、連続的に成形を施し略円筒状のオープン管に造管する造管工程と、該オープン管の円周方向端部同士を電縫溶接して電縫鋼管とする溶接工程と、該電縫鋼管にサイジング処理を施して、外形寸法形状を整えるサイジング工程と、を順次施す電縫鋼管の製造方法である。
まず、本発明で使用する帯鋼について、説明する。
まず、本発明で使用する帯鋼について、説明する。
本発明では、製造される電縫鋼管がラインパイプとして、種々の敷設環境において使用可能であることを前提として、使用する帯鋼を、優れた耐サワー性を具備できる化学組成を有する鋼板とすることが必要となる。
本発明で使用する帯鋼は、質量％で、Ｃ：0.1％以下、Mn：2.3％以下を含有する組成を有する帯鋼とする。以下、組成における質量％は単に％で記す。
本発明で使用する帯鋼は、質量％で、Ｃ：0.1％以下、Mn：2.3％以下を含有する組成を有する帯鋼とする。以下、組成における質量％は単に％で記す。
Ｃ：0.1％以下
Ｃは、炭化物として析出し、析出強化により鋼板強度の増加に寄与する元素である。本発明では所望の強度を確保するために、0.02％以上含有することが好ましい。一方、0.1％を超える含有は、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト等の第二相の組織分率が増加し、ラインパイプとして必要な優れた耐サワー性を確保できなくなる。このため、本発明ではＣは0.1％以下に限定した。なお、好ましくは、0.02〜0.1％、より好ましくは、0.02〜0.07％である。
Ｃは、炭化物として析出し、析出強化により鋼板強度の増加に寄与する元素である。本発明では所望の強度を確保するために、0.02％以上含有することが好ましい。一方、0.1％を超える含有は、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト等の第二相の組織分率が増加し、ラインパイプとして必要な優れた耐サワー性を確保できなくなる。このため、本発明ではＣは0.1％以下に限定した。なお、好ましくは、0.02〜0.1％、より好ましくは、0.02〜0.07％である。
Mn：2.3％以下
Mnは、強度および靭性を向上させる元素であり、本発明では0.6％以上含有することが好ましい。一方、2.3％を超える含有は、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト等の第二相の組織分率が増加し、ラインパイプとして必要な優れた耐サワー性を確保できなくなる。このため、Mnは2.3％以下に限定した。なお、好ましくは0.6〜2.3％、より好ましくは0.8〜1.6％である。
Mnは、強度および靭性を向上させる元素であり、本発明では0.6％以上含有することが好ましい。一方、2.3％を超える含有は、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト等の第二相の組織分率が増加し、ラインパイプとして必要な優れた耐サワー性を確保できなくなる。このため、Mnは2.3％以下に限定した。なお、好ましくは0.6〜2.3％、より好ましくは0.8〜1.6％である。
本発明で使用する帯鋼は、上記した成分に加えてさらに、Si：0.01〜0.5％、Ｐ：0.01％以下、Ｓ：0.01％以下、Al：0.1％以下を含むことが好ましい。
Si：0.01〜0.5％
Siは、脱酸剤として作用するが、0.01％未満の含有では脱酸効果が十分でなく、一方、0.5％を超える含有は、電縫溶接性を劣化させる。このため、Siは0.01〜0.5％に限定することが好ましい。
Si：0.01〜0.5％
Siは、脱酸剤として作用するが、0.01％未満の含有では脱酸効果が十分でなく、一方、0.5％を超える含有は、電縫溶接性を劣化させる。このため、Siは0.01〜0.5％に限定することが好ましい。
Ｐ：0.01％以下
Ｐは、電縫溶接性を劣化させる元素であり本発明ではできるだけ低減することが好ましいが0.01％までは許容できる。このため、Ｐは0.01％以下に限定することが好ましい。
Ｓ：0.01％以下
Ｓは、鋼中ではMnＳ等の硫黄系介在物となり、水素誘起割れ（HIC）の起点となるため、できるだけ低減することが好ましい。しかし、0.01％以下であれば問題がないため、Ｓは0.01％以下に限定することが好ましい。
Ｐは、電縫溶接性を劣化させる元素であり本発明ではできるだけ低減することが好ましいが0.01％までは許容できる。このため、Ｐは0.01％以下に限定することが好ましい。
Ｓ：0.01％以下
Ｓは、鋼中ではMnＳ等の硫黄系介在物となり、水素誘起割れ（HIC）の起点となるため、できるだけ低減することが好ましい。しかし、0.01％以下であれば問題がないため、Ｓは0.01％以下に限定することが好ましい。
Al：0.1％以下
Alは、脱酸剤として作用する元素であるが、0.1％を超えて含有すると鋼の清浄度が低下し、靭性を劣化させる。このため、Alは0.1％以下に限定することが好ましい。
本発明で使用する帯鋼は、上記した成分に加えてさらに、Cu：0.5％以下、Ni：0.5％以下のうちから選ばれた１種または２種、Cr：0.5％以下、Mo：0.5％以下のうちから選ばれた１種または２種、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下、Ti：0.1％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、およびCa：0.005％以下、のうちから選択して含有できる。
Alは、脱酸剤として作用する元素であるが、0.1％を超えて含有すると鋼の清浄度が低下し、靭性を劣化させる。このため、Alは0.1％以下に限定することが好ましい。
本発明で使用する帯鋼は、上記した成分に加えてさらに、Cu：0.5％以下、Ni：0.5％以下のうちから選ばれた１種または２種、Cr：0.5％以下、Mo：0.5％以下のうちから選ばれた１種または２種、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下、Ti：0.1％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、およびCa：0.005％以下、のうちから選択して含有できる。
Cu：0.5％以下、Ni：0.5％以下のうちから選ばれた１種または２種
Cu、Niはいずれも、靭性の改善と強度の上昇に有効に作用する元素であるが、多量に含有すると、硬質な第二相が生成しやすくなり、耐サワー性が低下するとともに、溶接性が劣化する。このため含有する場合は、Cu：0.5％以下、Ni：0.5％以下にそれぞれ限定することが好ましい。
Cu、Niはいずれも、靭性の改善と強度の上昇に有効に作用する元素であるが、多量に含有すると、硬質な第二相が生成しやすくなり、耐サワー性が低下するとともに、溶接性が劣化する。このため含有する場合は、Cu：0.5％以下、Ni：0.5％以下にそれぞれ限定することが好ましい。
Cr：0.5％以下、Mo：0.5％以下のうちから選ばれた１種または２種
Cr、Moはいずれも、Mnと同様に低Ｃでも十分な強度を得るために有効に作用する元素であるが、多量に含有すると硬質な第二相が生成しやすくなり、耐サワー性が低下する。このため含有する場合は、Cr：0.5％以下、Mo：0.5％以下にそれぞれ限定することが好ましい。
Cr、Moはいずれも、Mnと同様に低Ｃでも十分な強度を得るために有効に作用する元素であるが、多量に含有すると硬質な第二相が生成しやすくなり、耐サワー性が低下する。このため含有する場合は、Cr：0.5％以下、Mo：0.5％以下にそれぞれ限定することが好ましい。
Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下、Ti：0.1％以下のうちから選ばれた１種または２種以上
Nb、Ｖ、Tiはいずれも、炭窒化物の微細析出と組織の微細粒化を介して強度と靭性の向上に寄与する元素であるが、0.1％をそれぞれ超える含有は、硬質な第二相が増加しやすく、耐サワー性が著しく劣化する。このため、含有する場合は、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下、Ti：0.1％以下にそれぞれ限定することが好ましい。
Nb、Ｖ、Tiはいずれも、炭窒化物の微細析出と組織の微細粒化を介して強度と靭性の向上に寄与する元素であるが、0.1％をそれぞれ超える含有は、硬質な第二相が増加しやすく、耐サワー性が著しく劣化する。このため、含有する場合は、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下、Ti：0.1％以下にそれぞれ限定することが好ましい。
Ca：0.005％以下
Caは、水素誘起割れの起点となりやすい伸長したMnＳの形態制御に有効に寄与する元素であるが、0.005％を超える含有は、Ca酸化物、硫化物が過剰に生成し、靭性劣化に繋がる。このため、含有する場合は、Caは0.005％以下に限定することが好ましい。
上記した成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物からなる。なお、不可避的不純物としては、Ｎ：0.01％以下、Ｂ：0.001％以下が許容できる。また、本発明の作用効果に影響を与えない限り、他の微量元素を含有してもよいことは言うまでもない。
Caは、水素誘起割れの起点となりやすい伸長したMnＳの形態制御に有効に寄与する元素であるが、0.005％を超える含有は、Ca酸化物、硫化物が過剰に生成し、靭性劣化に繋がる。このため、含有する場合は、Caは0.005％以下に限定することが好ましい。
上記した成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物からなる。なお、不可避的不純物としては、Ｎ：0.01％以下、Ｂ：0.001％以下が許容できる。また、本発明の作用効果に影響を与えない限り、他の微量元素を含有してもよいことは言うまでもない。
本発明で使用する帯鋼は、上記した成分を上記した含有量範囲で、かつ次（１）式で定義される炭素当量（Ceq）が0.44％未満を満足するように含む組成を有することが好ましい。
Ceq＝Ｃ＋Mn／６＋Si／24＋Ni／40＋Cr／５＋Mo／４＋Ｖ／14 ………（１）
ここで、Ｃ、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、Ｖ：各元素の含有量（質量％）
（１）式で定義される炭素当量Ceqは、構造用鋼材の溶接熱影響部最高硬さに対する成分元素の影響として求められたもので、鋼材の溶接性の指標としてよく用いられている。Ceq が0.44％未満であれば、電縫鋼管の各種実溶接施工において割れ等の欠陥が生じ難いため、本発明ではCeqを0.44％未満に限定することが好ましい。
Ceq＝Ｃ＋Mn／６＋Si／24＋Ni／40＋Cr／５＋Mo／４＋Ｖ／14 ………（１）
ここで、Ｃ、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、Ｖ：各元素の含有量（質量％）
（１）式で定義される炭素当量Ceqは、構造用鋼材の溶接熱影響部最高硬さに対する成分元素の影響として求められたもので、鋼材の溶接性の指標としてよく用いられている。Ceq が0.44％未満であれば、電縫鋼管の各種実溶接施工において割れ等の欠陥が生じ難いため、本発明ではCeqを0.44％未満に限定することが好ましい。
本発明では、上記した組成の帯鋼に、造管工程と、該オープン管の円周方向端部同士を電縫溶接して電縫鋼管とする溶接工程と、該電縫鋼管にサイジング処理を施して、外形寸法形状を整えるサイジング工程と、を順次施す。
造管工程では、例えば図１に示すような、ブレイクダウンロール２、ケージロール３、フィンパスロール４等を用いた成形方法等を適用して、帯鋼１に、連続的に成形を施し略円筒状のオープン管５に造管する。本発明では、造管方法は公知の方法がいずれも適用でき、とくに限定する必要はない。
造管工程では、例えば図１に示すような、ブレイクダウンロール２、ケージロール３、フィンパスロール４等を用いた成形方法等を適用して、帯鋼１に、連続的に成形を施し略円筒状のオープン管５に造管する。本発明では、造管方法は公知の方法がいずれも適用でき、とくに限定する必要はない。
溶接工程では、造管工程で造管されたオープン管５の円周方向端部を、例えば、電気抵抗溶接法、誘導加熱法等の加熱手段６で加熱したのち、スクイズロール７を用いて端部同士を当接し、圧接して電縫鋼管とする。本発明では、溶接方法は公知の方法がいずれも適用でき、とくに限定する必要はない。
溶接工程を経て得られた電縫鋼管は、ついで、サイジング工程を施される。本発明のサイジング工程では、サイザー８を用いて、電縫鋼管の管長方向に適正量の圧縮歪を付加するサイジング処理を施す。これにより、バウシンガー効果により、電縫鋼管の管長方向のYRを低減することが可能となる。
溶接工程を経て得られた電縫鋼管は、ついで、サイジング工程を施される。本発明のサイジング工程では、サイザー８を用いて、電縫鋼管の管長方向に適正量の圧縮歪を付加するサイジング処理を施す。これにより、バウシンガー効果により、電縫鋼管の管長方向のYRを低減することが可能となる。
サイザーでは、従来から電縫鋼管の寸法精度を向上させるため、４本の寸法精度の高いサイジングロールを用いて少なくとも２段の複数段で縮径を行っているが、単に寸法精度を向上させることのみを目的としており、鋼管の材質制御を行うことは考えていなかった。
本発明では、サイジング処理を、サイザーを用い、管長方向の長さの増減が発生しない条件で縮径率：0.1〜10.0％の縮径を行う処理とする。管長方向の長さの増減が発生しない条件は、例えばサイザーの各スタンドの送り速度を同一とすることにより達成されるが、本発明ではこれに限定されることはない。これにより、管周方向の圧縮歪を受けて管長方向へ伸びようとする歪が抑制され、管長方向に圧縮歪が付加される。なお、縮径率が0.1％未満では、バウシンガー効果の発現が不十分で所望の低降伏比化が達成できない。一方、10.0％を超えて大きくなると、加工硬化により管長方向のバウシンガー効果が相殺され、所望の低降伏比化が達成できない。ここでいう「縮径率」は、次式
縮径率（％）＝｛（サイザー入側外径−サイザー出側外径）／（サイザー入側外径）｝×100
で定義される値を用いるものとする。
本発明では、サイジング処理を、サイザーを用い、管長方向の長さの増減が発生しない条件で縮径率：0.1〜10.0％の縮径を行う処理とする。管長方向の長さの増減が発生しない条件は、例えばサイザーの各スタンドの送り速度を同一とすることにより達成されるが、本発明ではこれに限定されることはない。これにより、管周方向の圧縮歪を受けて管長方向へ伸びようとする歪が抑制され、管長方向に圧縮歪が付加される。なお、縮径率が0.1％未満では、バウシンガー効果の発現が不十分で所望の低降伏比化が達成できない。一方、10.0％を超えて大きくなると、加工硬化により管長方向のバウシンガー効果が相殺され、所望の低降伏比化が達成できない。ここでいう「縮径率」は、次式
縮径率（％）＝｛（サイザー入側外径−サイザー出側外径）／（サイザー入側外径）｝×100
で定義される値を用いるものとする。
また、本発明のサイジング処理では、サイザーを用い、縮径を行わず、すなわち縮径率：０％の条件で管長方向に0.2〜7.0％の圧縮歪を付与する処理としてもよい。縮径を行わずに管長方向への圧縮歪の付与は、例えばサイザーの出側送り速度を入側送り速度より遅くすることにより可能となるが、本発明ではこれに限定されることはない。なお、管長方向に付与する圧縮歪が0.2％未満では、バウシンガー効果の発現が不十分で所望の低降伏比化が達成できない。一方、7.0％を超えて大きくなると、加工硬化により管長方向のバウシンガー効果が相殺され、所望の低降伏比化が達成できない。
また、本発明のサイジング処理では、サイザーを用い、縮径率：0.1〜10.0％の縮径と、管長方向に0.2〜7.0％の圧縮歪みを付与する処理とを組み合わせた処理を施してもよい。これにより、管長方向への圧縮歪の付与が容易となり、低降伏比化を容易に達成することが可能となる。
上記した組成の帯鋼に、上記した工程を順次施すことにより、適正な圧縮歪を付与された電縫鋼管は、耐サワー性に優れるとともに、管全周、全長のいずれの位置においても、API、JIS、ASTM等の鋼管に関する工業規格に定められる管長手方向を引張方向とする全厚試験片を用いて引張試験を実施した際の降伏比を90％以下とすることができ、パイプラインとして敷設される際に局部座屈が発生しにくく、また敷設後においても耐震性に優れるラインパイプ用電縫鋼管となる。
上記した組成の帯鋼に、上記した工程を順次施すことにより、適正な圧縮歪を付与された電縫鋼管は、耐サワー性に優れるとともに、管全周、全長のいずれの位置においても、API、JIS、ASTM等の鋼管に関する工業規格に定められる管長手方向を引張方向とする全厚試験片を用いて引張試験を実施した際の降伏比を90％以下とすることができ、パイプラインとして敷設される際に局部座屈が発生しにくく、また敷設後においても耐震性に優れるラインパイプ用電縫鋼管となる。
表1に示す化学成分、板厚、機械的特性を有する帯鋼（熱延鋼板）を素材として、該帯鋼に、図１に示す製造設備を用いて、造管工程、溶接工程を施し電縫鋼管としたのち、さらにこれら電縫鋼管に、表２に示す条件のサイザーによるサイジング処理を施し、外径20インチ（外径508mmφ）のＸ65電縫鋼管とした。なお、表２に示す条件のサイジング処理は、サイザーの出側ロール径を変化して縮径率を変化し、また出側送り速度を変化して管長方向の長さ変化率を変化し、それらにより電縫鋼管に付与する管長方向の圧縮歪を調整した。
得られた電縫鋼管（製品）のシーム溶接部から180度の位置から、管長方向を引張方向とする、JIS ５号全厚引張試験片を採取し、JIS Z 2241の規定に準拠して引張試験を実施し、降伏点又は降伏強さ（ＹＳ）または0.5％耐力（0.5％ＰＳ）、引張強さ（ＴＳ）をもとめ、降伏比を算出した。なお、製造上のばらつきを考慮して降伏比：88％以下である場合を目標である低降伏比を満足したもの（○）と評価した。それ以外の場合を×とした。
また、得られた電縫鋼管（製品）から、腐蝕試験片（大きさ：20Ｗ×全厚t×100Ｌmm）を採取し、NACE Standard TMO284の規定に準拠して、ＨＩＣ試験を実施した。ＨＩＣ試験条件は、つぎのとおりとした。
浸漬終了後、NACE Standard TMO284に準拠して、試験片を切断し研磨し、割れ長さを測定し、割れ長さ比（CLR）を求めた。CLRが10％以下の場合を耐サワー性が優れている（○）と評価した。CLRが10％を超える場合を×として評価した。
浸漬終了後、NACE Standard TMO284に準拠して、試験片を切断し研磨し、割れ長さを測定し、割れ長さ比（CLR）を求めた。CLRが10％以下の場合を耐サワー性が優れている（○）と評価した。CLRが10％を超える場合を×として評価した。
なお、耐サワー性と低降伏比の結果を総合して、いずれの特性も○である場合を総合評価として○とし、それ以外を×とした。得られた結果を表３に示す。
本発明例はいずれも、耐サワー性に優れ、かつ低降伏比を有する電縫鋼管となっている。一方、本発明の範囲を外れる比較例では、耐サワー性、降伏比のいずれか、または両方が本発明の目標特性を達成できていない。
Ｃ含有量が本発明範囲を外れる帯鋼Ａを使用した鋼管（鋼管No.1〜No.5）はいずれも、組織がフェライト−ベイナイト系となり、降伏比は低いものの、耐サワー性が不足している。また、Mnが本発明範囲を外れた帯鋼Ｂを使用した鋼管（鋼管No.6〜No.10）、さらにはNbが本発明の好適範囲を外れた帯鋼Ｃを使用した鋼管（鋼管No.11〜No.15）は、耐サワー性が不足していることに加えて、降伏比も高くなっている。
Ｃ含有量が本発明範囲を外れる帯鋼Ａを使用した鋼管（鋼管No.1〜No.5）はいずれも、組織がフェライト−ベイナイト系となり、降伏比は低いものの、耐サワー性が不足している。また、Mnが本発明範囲を外れた帯鋼Ｂを使用した鋼管（鋼管No.6〜No.10）、さらにはNbが本発明の好適範囲を外れた帯鋼Ｃを使用した鋼管（鋼管No.11〜No.15）は、耐サワー性が不足していることに加えて、降伏比も高くなっている。
また、本発明範囲内の組成を有する帯鋼Ｄ〜Ｊを用いた鋼管では、サイジング処理を行わないか、あるいは本発明範囲を外れた条件でサイジング処理を行った鋼管（鋼管No.16、No.17、No.20、No.21、No.23〜25、No.28、No.29、No.31）が、降伏比が目標特性を達成できていない。
１ 帯鋼
２ ブレイクダウンロール
３ ケージロール
４ フィンパスロール
５ オープン管
６ 加熱手段
７ スクイズロール
８ サイザー
10 矯正機
11 ビード切削手段
12 切断機
２ ブレイクダウンロール
３ ケージロール
４ フィンパスロール
５ オープン管
６ 加熱手段
７ スクイズロール
８ サイザー
10 矯正機
11 ビード切削手段
12 切断機
Claims (8)
- 帯鋼に、連続的に成形を施し略円筒状のオープン管に造管する造管工程と、該オープン管の円周方向端部同士を電縫溶接して電縫鋼管とする溶接工程と、該電縫鋼管にサイジング処理を施して、外形寸法形状を整えるサイジング工程と、を順次施す電縫鋼管の製造方法において、
前記帯鋼を質量％で、Ｃ：0.1％以下、Mn：2.3％以下を含有する組成を有する帯鋼とし、前記サイジング処理を、サイザーを用い、管長方向の長さの増減が発生しない条件で縮径率：0.1〜10.0％の縮径を行う処理とすることを特徴とするラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。 - 前記サイジング処理を、サイザーを用い、縮径率：０％の条件で管長方向に0.2〜7.0％の圧縮歪みを付与する処理とすることを特徴とする請求項１に記載のラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
- 前記サイジング処理を、サイザーを用い、縮径率：0.1〜10.0％の縮径と、管長方向に0.2〜7.0％の圧縮歪みを付与する処理とすることを特徴とする請求項１に記載のラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
- 前記帯鋼が、質量％で、
Ｃ：0.02〜0.1％、 Si：0.01〜0.5％、
Mn：0.6〜2.3％、 Ｐ：0.01％以下、
Ｓ：0.01％以下、 Al：0.1％以下
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、下記（１）式で定義される炭素当量（Ceq.）が0.44％未満である組成を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
記
Ceq.＝Ｃ＋Mn／6＋Si／24＋Ni／40＋Cr／5＋Mo／4＋Ｖ／14 …………（１）
ここで、Ｃ、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、Ｖ：各元素の含有量（質量％） - 前記帯鋼が、前記組成に加えてさらに、質量％で、Cu：0.5％以下、Ni：0.5％以下のうちから選ばれた１種または2種を含有する組成を有することを特徴とする請求項４に記載のラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
- 前記帯鋼が、前記組成に加えてさらに、質量％で、Cr：0.5％以下、Mo：0.5％以下のうちから選ばれた１種または2種を含有する組成を有することを特徴とする請求項４または５に記載のラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
- 前記帯鋼が、前記組成に加えてさらに、質量％で、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下、Ti：0.1％以下のうちから選ばれた１種または2種以上を含有する組成を有することを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載のラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
- 前記帯鋼が、前記組成に加えてさらに、質量％で、Ca：0.005％以下を含有する組成を有することを特徴とする請求項４ないし７のいずれかに記載のラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法。
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| JP2005117695A JP2006289482A (ja) | 2005-04-15 | 2005-04-15 | ラインパイプ用低降伏比電縫鋼管の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009014238A1 (ja) | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Nippon Steel Corporation | 変形特性に優れた鋼管及びその製造方法 |
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| WO2012133558A1 (ja) | 2011-03-30 | 2012-10-04 | 新日本製鐵株式会社 | 電縫鋼管及びその製造方法 |
| CN105714199A (zh) * | 2016-05-04 | 2016-06-29 | 芜湖市爱德运输机械有限公司 | 一种斗式提升机 |
| US10196702B2 (en) | 2013-12-25 | 2019-02-05 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Electric resistance welded steel pipe for oil well |
-
2005
- 2005-04-15 JP JP2005117695A patent/JP2006289482A/ja active Pending
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