JP2011067833A - 鋼管杭用高強度電縫鋼管およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鋼帯に、常温で、ロール成形、電縫溶接、さらにサイジング(縮径)からなる電縫造管工程において、管円周方向の降伏比が85〜95%となるように、管円周方向に1〜5%の圧縮の加工歪を調整して付与する。前記鋼帯は、C:0.02〜0.25%、Si:0.5%以下、Mn:2.0%以下、P:0.05%以下、S:0.03%以下を含み、あるいはさらにAl:0.01〜0.10%含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する。なお、前記組成に加えてさらに、Nb:0.10%以下、Ti:0.10%以下、V:0.10%以下のうちから選ばれた1種または2種以上、および/または、Cu:0.5%以下、Ni:0.5%以下、Mo:0.5%以下、Cr:0.5%以下のうちから選ばれた1種または2種以上を含有してもよい。
【選択図】なし
Description
例えば特許文献1には、「低温靭性に優れた低降伏比電縫鋼管の製造方法」が提案されている。特許文献1に記載された技術は、C:0.01〜0.09%、Si:0.50%以下、Mn:2.5%以下、Al:0.01〜0.10%、Nb:0.005〜0.10%を含み、さらに、Mn、Si、P、Cr、Ni、Moの特定な関係式であるMneqが2.0%以上となるように、Mo、Cu、Ni、Crのうちの1種または2種以上を含有するスラブを熱間圧延し、5℃/s以上の冷却速度で500〜650℃まで冷却して巻き取り、この温度範囲で10分以上滞留させてから500℃未満の温度に冷却して特定の鋼組織を有する熱延鋼板とし、該熱延鋼板を造管することを特徴とする電縫鋼管の製造方法である。特許文献1に記載された技術で製造された電縫鋼管は、低温靭性に優れ、かつ高い塑性変形吸収能を有する、引張強さ:590MPa以上の高強度電縫鋼管となるとしている。なお、特許文献1に記載された技術では、バウシンガー効果を利用して、85%以下の低降伏比とするため、造管時に,管長手方向に10%以下の圧縮歪み、または5%以下の引張歪を付与することが好ましいとしている。このような電縫鋼管を建築・土木用の柱として使用すると、大地震が発生した際に、局部座屈起因の亀裂発生や管の破断が生じることを防止できるとしている。
(1)鋼帯に、常温で、ロール成形、電縫溶接、さらにサイジングからなる電縫造管工程を施して電縫鋼管とするにあたり、前記電縫造管工程において、成形用付加歪に加えて、管円周方向の降伏比が85〜95%となるように、管円周方向に1〜5%の圧縮の加工歪を調整して付与することを特徴とする低温靭性に優れた鋼管杭用高強度電縫鋼管の製造方法。
(3)(2)において、前記組成に加えてさらに、質量%で、Nb:0.10%以下、Ti:0.10%以下、V:0.10%以下のうちから選ばれた1種または2種以上、および/または、Cu:0.5%以下、Ni:0.5%以下、Mo:0.5%以下、Cr:0.5%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とすることを特徴とする鋼管杭用高強度電縫鋼管の製造方法。
(5)質量%で、C:0.02〜0.25%、Si:0.5%以下、Mn:2.0%以下、P:0.05%以下、S:0.03%以下を含み、あるいはさらにAl:0.01〜0.10%含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、降伏強さYS:485MPa以上、引張強さTS:570MPa以上で、かつ降伏比:85%以上95%以下であり、0℃における吸収エネルギーが27J以上であることを特徴とする低温靱性に優れた鋼管杭用高強度電縫鋼管。
(7)(5)〜(6)のいずれかに記載の高強度電縫鋼管を用いてなる鋼管製杭。
ロール成形では、コイル状に巻き取られた鋼帯を払い出し、常温で、ケージロール、フィンパスロール等を用いたロールフォーミングにより、略円筒状断面のオープン管に成形する。なお、本発明では、ロール成形に用いる成形装置の種類はとくに限定する必要はないが、ロール成形においても、所定寸法の管に成形するために必要な管円周方向への加工歪(成形用付加歪)に加えて、さらに降伏強さを高めるために、管の円周方向に適正な圧縮の加工歪を付与することが望ましい。管の円周方向に圧縮の加工歪を付与できる装置としては、フィンパスロールが例示できる。なお、ロール成形過程における管の円周方向の加工歪δLは、次式
δL=(L0−L)/L0×100(%)
(ここで、L0:縮径前の外周長さ、L:縮径後の外周長さ)
により、それぞれ計算するものとする。
サイジング(縮径)では、サイザーで管外径を縮径し、管の断面形状を矯正するとともに、本発明では主として、管の円周方向に圧縮の加工歪を付与する。なお、サイジング過程における管の円周方向の加工歪δDは、次式
δD=(D0−D)/D0×100(%)
(ここで、D0:縮径前の外径、D:縮径後の外径)
により計算するものとする。
次に、本発明で使用する鋼帯の、好ましい組成について説明する。以下、とくに断わらないかぎり質量%は単に%で記す。
Cは、鋼の強度を増加させる元素であり、所望の高強度を確保するために、0.02%以上含有することが望ましい。C含有量が0.02%未満では降伏比:85%以上の高降伏比を確保できない。一方、0.25%を超える含有は、溶接性、低温靭性を低下させる。このため、Cは0.02〜0.25%の範囲に限定することが好ましい。
Siは、脱酸剤として作用するとともに、固溶して鋼の強度を増加させる元素である。0.5%を超える含有は、電縫溶接時に酸化物の生成が著しくなり、溶接欠陥が多発する。このため、Siは、0.5%以下に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0〜0.3%である。
Mnは、鋼の強度を増加させる元素であり、所望の高強度、高靭性を確保するために、0.4%以上含有することが望ましいが、2.0%を超える含有は、溶接性が低下する。このため、Mnは2.0%以下に限定することが好ましい。
P:0.05%以下、S:0.03%以下
P、Sは、いずれも不純物として不可避的に含有され、いずれも低温靭性に悪影響を及ぼす元素であり、できるだけ低減することが望ましい。しかし、過度の低減は製造コストの高騰を招く。このため、製造コストが高騰しない範囲の、P:0.05%以下程度,S:0.03%以下程度に限定することが好ましい。
Alは、脱酸剤として作用し、さらにはAlNを形成し高温における結晶粒の粗大化を抑制する作用を有する元素であり、必要に応じて含有できる。このような効果を得るためには0.01%以上含有することが望ましいが、0.10%を超える含有は、酸化物系介在物が増加し、鋼の清浄度を低下させる。このため、Alは0.01〜0.10%の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.01〜0.06%である。
Nb、Ti、Vはいずれも、析出強化を介して鋼の強度増加に寄与する元素であり、必要に応じて選択して含有できる。このような効果を得るためには、Nb:0.01以上、Ti:0.01%以上、V:0.01%以上、それぞれ含有することが必要となるが、Nb:0.10%、Ti:0.10%、V:0.10%を超える含有は、電縫溶接性や、電縫溶接部の熱影響部靭性が低下する。このため、含有する場合には、Nb:0.10%以下、Ti:0.10%以下、V:0.10%以下にそれぞれ限定することが好ましい。
Cu、Ni、Mo、Crはいずれも、固溶強化を介して鋼の強度増加に寄与する元素であり、必要に応じて選択して含有できる。このような効果を得るためには、Cu:0.01%以上、Ni:0.01%以上、Mo:0.01%以上、Cr:0.01%以上、それぞれ含有するとよいが、Cu:0.5%、Ni:0.5%、Mo:0.5%、Cr:0.5%、をそれぞれ超えて含有しても、強度増加の効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できなくなり、経済的に不利となるとともに、電縫溶接性が低下する。このため、含有する場合には、Cu:0.5%以下、Ni:0.5%以下、Mo:0.5%以下、Cr:0.5%以下に、それぞれ限定することが好ましい。
以下、本発明について、実施例に基づきさらに詳細に説明する。
得られた電縫鋼管について、外形寸法検査、引張試験、衝撃試験を実施し、成形性、引張特性、低温靭性を調査した。試験方法は次のとおりとした。
(1)成形性
得られた電縫鋼管の断面形状、真円度、ロール成形時に成形が困難であることを原因として発生した疵深さを測定し、真円度が1.0%以上、ロール成形時の座屈による真円に対する局部凹みが0.3mm以上、ロール成形疵深さが0.3mm以上の場合を成形性不良とした。それ以外は成形性良とした。
(2)引張試験
得られた電縫鋼管の電縫溶接部から、管の円周方向(管周方向)に90°の位置から、JIS Z 2241の規定に準拠して、引張方向が管円周方向となるように、JIS 5号引張試験片を採取し、引張試験を実施し、降伏強さYS、引張強さTSを求めた。得られたYS、TSからYS/TS×100を算出し、降伏比YR(%)とした。
(3)衝撃試験
得られた電縫鋼管の電縫溶接部から、管円周方向に90°の位置から、JIS Z 2242の規定に準拠して、試験片の長さが管軸方向となるように、シャルピー衝撃試験片(Vノッチ試験片)を採取し、試験温度:0℃における吸収エネルギーvE−0(J)を求めた。なお、吸収エネルギーは3本の平均値とした。また、破面遷移温度vTrs(℃)も求めた。
Claims (7)
- 鋼帯に、常温で、ロール成形、電縫溶接、さらにサイジングからなる電縫造管工程を施して電縫鋼管とするにあたり、前記電縫造管工程において、成形用付加歪に加えて、管円周方向の降伏比が85〜95%となるように、管円周方向に1〜5%の圧縮の加工歪を調整して付与することを特徴とする低温靭性に優れた鋼管杭用高強度電縫鋼管の製造方法。
- 前記鋼帯が、質量%で、C:0.02〜0.25%、Si:0.5%以下、Mn:2.0%以下、P:0.05%以下、S:0.03%以下を含み、あるいはさらにAl:0.01〜0.10%含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする請求項1に記載の鋼管杭用高強度電縫鋼管の製造方法。
- 前記組成に加えてさらに、質量%で、Nb:0.10%以下、Ti:0.10%以下、V:0.10%以下のうちから選ばれた1種または2種以上、および/または、Cu:0.5%以下、Ni:0.5%以下、Mo:0.5%以下、Cr:0.5%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とすることを特徴とする請求項2に記載の鋼管杭用高強度電縫鋼管の製造方法。
- 請求項1ないし3のいずれかに記載の製造方法により製造された高強度電縫鋼管を用いてなる鋼管製杭。
- 質量%で、
C:0.02〜0.25%、 Si:0.5%以下、
Mn:2.0%以下、 P:0.05%以下、
S:0.03%以下
を含み、あるいはさらにAl:0.01〜0.10%含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、降伏強さYS:485MPa以上、引張強さTS:570MPa以上で、かつ降伏比:85%以上95%以下であり、0℃における吸収エネルギーが27J以上であることを特徴とする低温靱性に優れた鋼管杭用高強度電縫鋼管。 - 前記組成に加えてさらに、質量%で、Nb:0.10%以下、Ti:0.10%以下、V:0.10%以下のうちから選ばれた1種または2種以上、および/または、Cu:0.5%以下、Ni:0.5%以下、Mo:0.5%以下、Cr:0.5%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とすることを特徴とする請求項5に記載の鋼管杭用高強度電縫鋼管。
- 請求項5または請求項6に記載の高強度電縫鋼管を用いてなる鋼管製杭。
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