JP3419289B2 - 電縫鋼管の製造方法 - Google Patents
電縫鋼管の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大径厚肉の電縫鋼
管の製造方法に関し、更に詳しくは、耐溶融亜鉛めっき
割れ性に優れる電縫鋼管の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】送電用鉄塔に使用される鋼管のうち、大
型鉄塔用の大径厚肉鋼管にはＵＯＥ鋼管が使用されてい
る。また、その防錆手段としては、鋼管サイズに関係な
く溶融亜鉛めっきが用いられている。溶融亜鉛めっき
は、周知の通り、約４５０℃の溶融亜鉛中に対象物を浸
漬してめっきを行う方法であり、鉄塔用鋼管の場合は、
フランジを始めとする各種の取り付け部材を鋼管に溶接
した後の溶接鋼構造物に対して、この溶融亜鉛めっきが
実施される。 【０００３】溶接鋼構造物に対する溶融亜鉛めっきで
は、主として溶接熱影響部（以下ＨＡＺ部と称す）に粒
界割れが発生することがあり、鉄塔用鋼管の場合は取り
付け部材の溶接に伴うＨＡＺ部での割れが問題にされて
いる。この溶融亜鉛めっき割れは、粗粒化したＨＡＺ部
粒界への液体亜鉛の侵入と、溶接部の残留応力や浴浸漬
時に発生する熱応力とが重畳して生じ、一般に高強度材
ほど多く発生する傾向を示し、ＨＡＺ部の硬さが２６０
−２７０Ｈｖを超えると極めて割れ感受性が高くなる。 【０００４】溶接鋼構造物の溶融亜鉛めっき割れについ
ては、その因子である応力と材料については広く研究さ
れ、その防止法として、溶接部の残留応力の低減や、熱
応力の少ない浴浸漬法、構造物の形状などが研究開発さ
れている。また、材料面からも、合金元素量を規定して
耐溶融亜鉛めっき割れ性を高めた鋼材などが提案されて
いる（特公平２−５８１４号公報）。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところで、鉄塔用の大
径厚肉鋼管については、これまでＵＯＥ鋼管が使用され
てきたが、最近になって、ＵＯＥ鋼管よりも製管コスト
の安い電縫鋼管への転換が一部で進められいる。出願人
は比較的早くこの転換に着手し、それ以来種々研究を続
けているが、その過程で鉄塔用の大径厚肉電縫鋼管には
次のような問題のあることが判明した。 【０００６】鉄塔用の大径厚肉電縫鋼管も通常の電縫鋼
管と同様に、熱延鋼帯を素材として造管成形−電縫溶接
−溶接ビード除去加工−溶接部熱処理−サイザーによる
縮管加工の各工程により製造されるが、サイズは通常の
電縫鋼管よりも大径厚肉であり、製造された電縫鋼管に
対しては、種々の取り付け部材の溶接が行われた後、防
錆のための溶融亜鉛めっきが実施される。 【０００７】ところが、鉄塔用の大径厚肉電縫鋼管は、
電縫ＨＡＺ部を含む電縫溶接部近傍が熱処理により軟化
されているにもかかわらず、溶融亜鉛めっきを行った場
合には、鋼管本体の電縫溶接部近傍にめっき割れを生じ
る危険のあることが判明した。同じ溶接鋼管でもＵＯＥ
鋼管の場合は、取り付け部材の溶接に伴うＨＡＺ部に割
れが生じることはあっても、シーム溶接部近傍を含む鋼
管本体の側にめっき割れが生じることはない。また、同
じ鉄塔用電縫鋼管でも、本来の電縫製管サイズである小
中径管の場合は、このめっき割れは問題になっていな
い。 【０００８】これらのことから、電縫溶接部近傍に生じ
る溶融亜鉛めっき割れは、大型鉄塔等に使用されるよう
な大径厚肉電縫鋼管に特有の現象と判断される。 【０００９】そして、従来考えられているめっき割れ対
策は、取り付け部材の溶接に伴うＨＡＺ部の割れに対し
ては有効であっても、大径厚肉電縫鋼管に特有の電縫溶
接部近傍に生じる溶融亜鉛めっき割れに対しては効力を
有しない。 【００１０】本発明の目的は、大径厚肉電縫鋼管に特有
の電縫溶接部近傍の溶融亜鉛めっき割れに対して優れた
耐性を示す、耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れる電縫鋼管
の製造方法を提供することにある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは大径厚肉電縫鋼管に特有の電縫溶接部
近傍の溶融亜鉛めっき割れの現象、原因、更には対策に
ついて、調査研究を行った。その結果、以下の知見が得
られた。 【００１２】電縫鋼管は、熱延鋼帯を素材として造管成
形−電縫溶接−溶接ビード除去加工−溶接部熱処理−サ
イザーによる縮管加工の各工程により製造される。この
ような電縫鋼管の製造では、電縫溶接でアプセットが行
われるため、図１（ａ）に示すように、電縫溶接部近傍
が鋼管１の主に外面側に膨らんで溶接ビード２を生じ、
この溶接ビード２は電縫溶接に続く工程でバイト等によ
り切削除去される。ところが、電縫製管ラインを進行す
る鋼管は不可避的に蛇行等を生じている。その結果、実
際の製管では、図１（ｂ）に示すように、溶接ビード２
の削り残しに起因する段差部３が、鋼管長手方向に間欠
的に生じる。 【００１３】段差部３が残った鋼管は、最終的にサイザ
ーによる縮管成形加工を受けるが、このとき段差部３の
高さｈが大きいと（大きいといっても通常０．５ｍｍ以
下、０．２〜０．３ｍｍ程度であるが）、図１（ｂ）
（ｃ）に示すように、段差部３による凸部が加工時に冷
間で強く圧下され、段差部３の下部からその下方にかけ
てのハッチング部分４′に応力が集中することから、こ
のハッチング部分４′が加工硬化を起こし、この加工硬
化部４の溶融亜鉛めっき割れ感受性が高くなる。実際、
大径厚肉電縫鋼管に特有の電縫溶接部近傍の溶融亜鉛め
っき割れは、溶接ビード２の両側部分に対応する部分
に、位置的に対応して発生する現象であることが確認さ
れている。 【００１４】そして、この割れが電縫鋼管のなかでも大
径厚肉管に特徴的に発生するのは、その鋼管が本来はＵ
ＯＥ製管で製造されるような大径厚肉（外径４５７ｍｍ
以上、肉厚１２ｍｍ以上）であり、且つ高強度（引張強
度５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上）であるため、サイザー成形
時に受ける圧下力が大きいこと、電縫溶接時のアプセッ
ト量が大きく、溶接ビード２及び段差部３の高さが本質
的に大きいこと、電縫鋼管の外径が大きくなるに従って
その蛇行が顕著になり、段差部３の高さが増加する傾向
のあること、こられのために加工硬化が顕著となること
などが原因と考えられる。一方、従来の鉄塔用大径厚肉
鋼管であるＵＯＥ鋼管に溶融亜鉛めっき割れが生じない
のは、この種の鋼管がサイザーによる縮管成形加工を受
けないことによる。 【００１５】電縫鋼管の引張強度は通常、素材鋼中のＣ
量により確保され、そのＣ量が０．１２％以上で電縫溶
接部近傍の溶融亜鉛めっき割れが顕著になるが、Ｃ量が
０．１２％未満の場合でも合金元素の添加により高強
度、特に引張強さ６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上が確保されて
いる場合は同様に電縫溶接部近傍の溶融亜鉛めっき割れ
性が高まる。 【００１６】サイザー成形での冷間加工による硬化現象
は、溶接鋼構造物として問題になる取り付け部材のＨＡ
Ｚ部の硬化現象や、溶接部熱処理を受ける前の電縫ＨＡ
Ｚ部の硬化現象とは全く異なるメカニズムのものである
が、溶融亜鉛めっき割れに及ぼす硬さの定量的な影響に
限って言えば、これらのＨＡＺ部の硬化現象と同様の結
果となり、その硬さが２６０−２７０Ｈｖを超えると溶
融亜鉛めっき割れ感受性が顕著に高くなる。 【００１７】このように、大径厚肉電縫鋼管において
は、サイザーでの段差部の圧下が加工硬化を招き、引い
ては溶融亜鉛めっき割れ感受性を高めるので、サイザー
成形に先立って段差部が除去されたものは、耐溶融亜鉛
めっき割れ性に優れるものとなる。また、段差部が除去
されずにサイザー成形を受けたものであっても、サイザ
ー成形で生じた加工硬化部が除去されたものは、耐溶融
亜鉛めっき割れ性に優れるものとなる。更に、製管工程
における対策としては、サイザー成形に先立って段差部
を除去すること、及びサイザー成形の後にそのサイザー
成形で生じた加工硬化部を除去することが有効となる。 【００１８】本発明は上記知見を基礎として完成された
ものであり、以下の電縫鋼管の製造方法を要旨とする。 【００１９】鋼中Ｃ量が重量比で０．１２％未満である
熱延鋼帯を素材として造管成形−電縫溶接−溶接ビード
除去−溶接部熱処理−サイザーによる縮管加工の各工程
により大径厚肉の電縫鋼管を製造する方法において、サ
イザーによる縮管加工を行った後の段階で、少なくとも
電縫溶接ビード除去加工部近傍の表面を０．１ｍｍ以上
の深さに切削又は研削し、その後に溶融亜鉛めっきを行
うことを特徴とする電縫鋼管の製造方法。 【００２０】本発明は大径厚肉の電縫鋼管を対象とする
が、より具体的には、溶融亜鉛めっき割れが問題化する
外径４５７ｍｍ以上、肉厚１２ｍｍ以上の大径厚肉電縫
鋼管に対して有効であり、外径５００ｍｍ以上、肉厚１
４ｍｍ以上の大径厚肉電縫鋼管に特に有効である。ま
た、母材強度の面から言えば引張強度が６０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 以上の高強度電縫鋼管に特に有効である。 【００２１】 【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を説明す
る。 【００２２】電縫製管ラインにおいて、鋼中Ｃ量が０．
１２％未満である厚肉広幅の熱延鋼帯を所定の幅に切断
した後、連続的に円管状に成形しつつ、突き合わせエッ
ジ部を電縫溶接して大径厚肉の鋼管となす。このとき電
縫溶接部の近傍に溶接ビードが発生する〔図１（ａ）参
照〕。 【００２３】電縫溶接を終えた鋼管を引き続きビード除
去装置に送り、ここで溶接ビードをバイト等により切削
除去する。このとき、鋼管の蛇行等に起因して、溶接ビ
ードの削り残しが発生し、これによる段差部が、ビード
除去加工部の近傍、具体的には溶接ビードの両側部分に
対応する部分に、鋼管長手方向に間欠的に生じる〔図１
（ｂ）参照〕。 【００２４】ビード除去加工を受けた鋼管は、溶接部熱
処理及びサイザーによる縮管成形加工を経て大径厚肉の
電縫鋼管とされるが、ビード除去加工後の鋼管をそのま
まサイザーに送ったのでは、サイザー成形で段差部が圧
下され、これに起因する加工硬化部が溶融亜鉛めっき割
れ感受性を高める原因となる。 【００２５】そこで、本発明では、サイザー成形後に段
差部の圧下によって生じた冷間加工硬化部を除去する。
この硬化部除去は機械的に行う。 【００２６】機械的方法としては、バイトによる表面切
削やベルダ（グラインダ）による表面研削がある。この
表面切削又は研削は、全表面に対して行う必要はなく、
少なくとも加工硬化部に対して行えばよい。また、段差
部がサイザー成形されて、めっき割れ上問題となる加工
硬化（２６０Ｈｖ以上）を生じる範囲は、表面からの肉
厚方向の深さｄでほぼ０．１ｍｍであることが確かめら
れているので、表面の削り代は０．１ｍｍ以上を必要と
する。しかし、過度の削り込みは鋼管の肉厚減少及び効
果の飽和を招く。また、後述するように、深層の硬化部
はめっき割れの原因にならない。望ましい削り代は０．
１５〜０．３ｍｍである。 【００２７】このような硬化部除去加工をサイザー成形
後に行うことにより、大径厚肉の電縫鋼管での溶融亜鉛
めっき割れの原因となる加工硬化部が除去され、その割
れ感受性が低下する。この加工のプロセスを含む電縫鋼
管製造方法が本発明の製造方法である。 【００２８】そして、このような硬化部除去を鋼管の全
長に実施し、電縫溶接ビードの両側部分に対応する部分
のミクロ硬度を、少なくとも外表面から肉厚方向に０．
２ｍｍの範囲において、当該鋼管の実質全長にわたり２
６０Ｈｖ以下とすることにより、電縫溶接部近傍の耐溶
融亜鉛めっき割れは完全なものとなる。 【００２９】ミクロ硬度が２６０Ｈｖを超える部分が存
在すると、この部分が溶融亜鉛めっき割れの起点となる
可能性がある。また、耐溶融亜鉛めっき割れ性の指標と
なる浴中伸び（図２にて定義）がこの部分で２％以下と
なる。望ましいミクロ硬度は２５０Ｈｖ以下である。な
お、この硬度はビッカース硬度計を用いて、荷重１００
〜５００ｇ程度で測定した値である。 【００３０】鋼管全体の平均硬さは強度レベルにもよる
が、５５キロ級で２００〜２２０Ｈｖ、６０キロ級でせ
いぜい２３０Ｈｖ程度までであり、電縫ＨＡＺ部の硬さ
も軟化熱処理を受けることによりこの程度の硬さに管理
されている。従来の大径厚肉電縫鋼管では、溶接部近傍
に軟化熱処理が施されているにもかかわらず、溶接ビー
ドの両側部分に対応する部分に、ビード部の削り残しに
伴う段差部に起因する２６０Ｈｖ超の局部的な加工硬化
部が形成され、これが溶融亜鉛めっき割れの原因となっ
ていた。 【００３１】また、大径厚肉の電縫鋼管における溶融亜
鉛めっき割れの発生は、鋼管の外表面に限定される。そ
れは外表面側において、電縫鋼管の残留応力並びに溶融
亜鉛めっき時の熱応力が引張応力となり、割れの発生と
伝播を加速するからである。また、この割れは、溶融亜
鉛が鋼管表面から粒界へ侵入することによって引き起こ
されることにもよる。 【００３２】これらのことから、溶融亜鉛に触れる外表
面を除けば、その影響が及ぶのは肉厚方向の深さでせい
ぜい０．２ｍｍまでであり、外表面からの肉厚方向の深
さが０．２ｍｍの範囲でミクロ硬さが２６０Ｈｖ以下で
あれば、耐溶融亜鉛めっき割れ性の観点からは十分であ
る。言い換えれば、外表面から０．２ｍｍを超える内表
面側で２６０Ｈｖを超える硬さとなっても、耐溶融亜鉛
めっき割れ性は損なわれない。従って、ミクロ硬さを２
６０Ｈｖ以下に規定する範囲は、少なくとも外表面から
肉厚方向に０．２ｍｍの範囲とした。 【００３３】 【実施例】次に本発明の実施例を示し、比較例と対比す
ることにより、本発明の効果を明らかにする。 【００３４】表１に示す組成の熱延鋼帯を素材とし、造
管成形−電縫溶接−溶接ビード除去−溶接部熱処理−サ
イザーによる縮管の各工程により、表２に示す仕様の大
径厚肉電縫鋼管を製造した。素材鋼はいずれも鋼中Ｃ量
が０．１２％未満であり、且つ引張強度が６０ｋｇｆ／
ｍｍ2 以上である。 【００３５】このとき、溶接ビード切削用のビード位置
を単位長さずつ段階的に変化させ、意図的に削り残し部
分を発生させることにより、種々の高さの段差部を形成
し、単位長での段差部の最大高さを段差高さとした。サ
イザー成形後の鋼管を単位長ずつ切断してグループ分け
した。 【００３６】あるグループは切断まま溶接部付近から瓦
状の試片を切り出し、溶接部近傍の外表面に圧下がかか
らないように展開してから、外表面をそのまま残して、
図３に示す引張試験片を採取した。そして、引張試験片
において外表面の最高ミクロ硬度を測定すると共に、試
験片を蒸留亜鉛浴中引張試験に供して、図３に定義され
る浴中伸びを調査し、これが２％以上あるものを耐溶融
亜鉛めっき割れ性が良好とした。 【００３７】別のグループについては、サイザー成形
後、ベルダにより溶接部両側の外表面をそれぞれ約２０
ｍｍの幅で管長方向に全長研削することにより、サイザ
ー成形で段差部が圧下されて形成された加工硬化部を機
械的に除去し、同様の調査を行った。 【００３８】ちなみに、溶接ビード幅ｗ（図１参照）
は、鋼Ａで平均６ｍｍ、鋼Ｂで平均８ｍｍであった。 【００３９】調査結果を表３に示す。なお、鋼管仕様を
示す表２において、ＹＳ，ＴＳ，Ｈｖ（５ｋｇ）は、鋼
管に形成した後の母材部で試験した値である。また、Ｈ
ｖ（５ｋｇ）は、荷重５ｋｇにて測定した値であり、外
表面の冷間加工による硬化は、この荷重５ｋｇでは測定
されない。 【００４０】 【表１】 【００４１】 【表２】【００４２】 【表３】 【００４３】試番１，２，２１，２２はサイザー前の段
差が０．１ｍｍを超え、且つ、この段差を放置したもの
である。結果として、サイザー後の表面硬度が２６０Ｈ
ｖを超え、耐溶融亜鉛めっき性は不芳（浴中伸びが２％
未満）となった。 【００４４】試番６，２６は、試番１，２，２１，２２
と同様、サイザー前の段差が０．１ｍｍを超え、且つ、
この段差を放置したものである。サイザー後の表面硬度
は２６０Ｈｖを超え、耐溶融亜鉛めっき性は不芳となっ
た。 【００４５】試番７，２７はサイザー前の段差が０．１
ｍｍを超えたので、サイザー後に表面をベルダ研削した
が、研削量が０．１ｍｍに達しなかったものである。段
差による表面硬化層が十分に除去されず、結果として表
面硬度が２６０Ｈｖを超える部分が残り、耐溶融亜鉛め
っき性は不芳となった。 【００４６】試番８〜１０，２８〜３０はサイザー前の
段差が０．１ｍｍを超えるも、サイザー後に表面を０．
１ｍｍ以上研削したものである。段差による表面硬化層
が除去され、サイザー後の表面硬度は２６０Ｈｖを超え
ず、耐溶融亜鉛めっき性は良好となった。 【００４７】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電縫鋼管の製造方法は、大型鉄塔等に使用されるよう
な大径厚肉電縫鋼管の溶接部近傍に特徴的に生じる溶融
亜鉛めっき割れを防止することができる。その結果、大
型鉄塔を始めとする各種建造物に安価な大径厚肉電縫鋼
管を適用できるようになり、各種建造物の建造コスト低
減が可能になる。
管の製造方法に関し、更に詳しくは、耐溶融亜鉛めっき
割れ性に優れる電縫鋼管の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】送電用鉄塔に使用される鋼管のうち、大
型鉄塔用の大径厚肉鋼管にはＵＯＥ鋼管が使用されてい
る。また、その防錆手段としては、鋼管サイズに関係な
く溶融亜鉛めっきが用いられている。溶融亜鉛めっき
は、周知の通り、約４５０℃の溶融亜鉛中に対象物を浸
漬してめっきを行う方法であり、鉄塔用鋼管の場合は、
フランジを始めとする各種の取り付け部材を鋼管に溶接
した後の溶接鋼構造物に対して、この溶融亜鉛めっきが
実施される。 【０００３】溶接鋼構造物に対する溶融亜鉛めっきで
は、主として溶接熱影響部（以下ＨＡＺ部と称す）に粒
界割れが発生することがあり、鉄塔用鋼管の場合は取り
付け部材の溶接に伴うＨＡＺ部での割れが問題にされて
いる。この溶融亜鉛めっき割れは、粗粒化したＨＡＺ部
粒界への液体亜鉛の侵入と、溶接部の残留応力や浴浸漬
時に発生する熱応力とが重畳して生じ、一般に高強度材
ほど多く発生する傾向を示し、ＨＡＺ部の硬さが２６０
−２７０Ｈｖを超えると極めて割れ感受性が高くなる。 【０００４】溶接鋼構造物の溶融亜鉛めっき割れについ
ては、その因子である応力と材料については広く研究さ
れ、その防止法として、溶接部の残留応力の低減や、熱
応力の少ない浴浸漬法、構造物の形状などが研究開発さ
れている。また、材料面からも、合金元素量を規定して
耐溶融亜鉛めっき割れ性を高めた鋼材などが提案されて
いる（特公平２−５８１４号公報）。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところで、鉄塔用の大
径厚肉鋼管については、これまでＵＯＥ鋼管が使用され
てきたが、最近になって、ＵＯＥ鋼管よりも製管コスト
の安い電縫鋼管への転換が一部で進められいる。出願人
は比較的早くこの転換に着手し、それ以来種々研究を続
けているが、その過程で鉄塔用の大径厚肉電縫鋼管には
次のような問題のあることが判明した。 【０００６】鉄塔用の大径厚肉電縫鋼管も通常の電縫鋼
管と同様に、熱延鋼帯を素材として造管成形−電縫溶接
−溶接ビード除去加工−溶接部熱処理−サイザーによる
縮管加工の各工程により製造されるが、サイズは通常の
電縫鋼管よりも大径厚肉であり、製造された電縫鋼管に
対しては、種々の取り付け部材の溶接が行われた後、防
錆のための溶融亜鉛めっきが実施される。 【０００７】ところが、鉄塔用の大径厚肉電縫鋼管は、
電縫ＨＡＺ部を含む電縫溶接部近傍が熱処理により軟化
されているにもかかわらず、溶融亜鉛めっきを行った場
合には、鋼管本体の電縫溶接部近傍にめっき割れを生じ
る危険のあることが判明した。同じ溶接鋼管でもＵＯＥ
鋼管の場合は、取り付け部材の溶接に伴うＨＡＺ部に割
れが生じることはあっても、シーム溶接部近傍を含む鋼
管本体の側にめっき割れが生じることはない。また、同
じ鉄塔用電縫鋼管でも、本来の電縫製管サイズである小
中径管の場合は、このめっき割れは問題になっていな
い。 【０００８】これらのことから、電縫溶接部近傍に生じ
る溶融亜鉛めっき割れは、大型鉄塔等に使用されるよう
な大径厚肉電縫鋼管に特有の現象と判断される。 【０００９】そして、従来考えられているめっき割れ対
策は、取り付け部材の溶接に伴うＨＡＺ部の割れに対し
ては有効であっても、大径厚肉電縫鋼管に特有の電縫溶
接部近傍に生じる溶融亜鉛めっき割れに対しては効力を
有しない。 【００１０】本発明の目的は、大径厚肉電縫鋼管に特有
の電縫溶接部近傍の溶融亜鉛めっき割れに対して優れた
耐性を示す、耐溶融亜鉛めっき割れ性に優れる電縫鋼管
の製造方法を提供することにある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは大径厚肉電縫鋼管に特有の電縫溶接部
近傍の溶融亜鉛めっき割れの現象、原因、更には対策に
ついて、調査研究を行った。その結果、以下の知見が得
られた。 【００１２】電縫鋼管は、熱延鋼帯を素材として造管成
形−電縫溶接−溶接ビード除去加工−溶接部熱処理−サ
イザーによる縮管加工の各工程により製造される。この
ような電縫鋼管の製造では、電縫溶接でアプセットが行
われるため、図１（ａ）に示すように、電縫溶接部近傍
が鋼管１の主に外面側に膨らんで溶接ビード２を生じ、
この溶接ビード２は電縫溶接に続く工程でバイト等によ
り切削除去される。ところが、電縫製管ラインを進行す
る鋼管は不可避的に蛇行等を生じている。その結果、実
際の製管では、図１（ｂ）に示すように、溶接ビード２
の削り残しに起因する段差部３が、鋼管長手方向に間欠
的に生じる。 【００１３】段差部３が残った鋼管は、最終的にサイザ
ーによる縮管成形加工を受けるが、このとき段差部３の
高さｈが大きいと（大きいといっても通常０．５ｍｍ以
下、０．２〜０．３ｍｍ程度であるが）、図１（ｂ）
（ｃ）に示すように、段差部３による凸部が加工時に冷
間で強く圧下され、段差部３の下部からその下方にかけ
てのハッチング部分４′に応力が集中することから、こ
のハッチング部分４′が加工硬化を起こし、この加工硬
化部４の溶融亜鉛めっき割れ感受性が高くなる。実際、
大径厚肉電縫鋼管に特有の電縫溶接部近傍の溶融亜鉛め
っき割れは、溶接ビード２の両側部分に対応する部分
に、位置的に対応して発生する現象であることが確認さ
れている。 【００１４】そして、この割れが電縫鋼管のなかでも大
径厚肉管に特徴的に発生するのは、その鋼管が本来はＵ
ＯＥ製管で製造されるような大径厚肉（外径４５７ｍｍ
以上、肉厚１２ｍｍ以上）であり、且つ高強度（引張強
度５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上）であるため、サイザー成形
時に受ける圧下力が大きいこと、電縫溶接時のアプセッ
ト量が大きく、溶接ビード２及び段差部３の高さが本質
的に大きいこと、電縫鋼管の外径が大きくなるに従って
その蛇行が顕著になり、段差部３の高さが増加する傾向
のあること、こられのために加工硬化が顕著となること
などが原因と考えられる。一方、従来の鉄塔用大径厚肉
鋼管であるＵＯＥ鋼管に溶融亜鉛めっき割れが生じない
のは、この種の鋼管がサイザーによる縮管成形加工を受
けないことによる。 【００１５】電縫鋼管の引張強度は通常、素材鋼中のＣ
量により確保され、そのＣ量が０．１２％以上で電縫溶
接部近傍の溶融亜鉛めっき割れが顕著になるが、Ｃ量が
０．１２％未満の場合でも合金元素の添加により高強
度、特に引張強さ６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上が確保されて
いる場合は同様に電縫溶接部近傍の溶融亜鉛めっき割れ
性が高まる。 【００１６】サイザー成形での冷間加工による硬化現象
は、溶接鋼構造物として問題になる取り付け部材のＨＡ
Ｚ部の硬化現象や、溶接部熱処理を受ける前の電縫ＨＡ
Ｚ部の硬化現象とは全く異なるメカニズムのものである
が、溶融亜鉛めっき割れに及ぼす硬さの定量的な影響に
限って言えば、これらのＨＡＺ部の硬化現象と同様の結
果となり、その硬さが２６０−２７０Ｈｖを超えると溶
融亜鉛めっき割れ感受性が顕著に高くなる。 【００１７】このように、大径厚肉電縫鋼管において
は、サイザーでの段差部の圧下が加工硬化を招き、引い
ては溶融亜鉛めっき割れ感受性を高めるので、サイザー
成形に先立って段差部が除去されたものは、耐溶融亜鉛
めっき割れ性に優れるものとなる。また、段差部が除去
されずにサイザー成形を受けたものであっても、サイザ
ー成形で生じた加工硬化部が除去されたものは、耐溶融
亜鉛めっき割れ性に優れるものとなる。更に、製管工程
における対策としては、サイザー成形に先立って段差部
を除去すること、及びサイザー成形の後にそのサイザー
成形で生じた加工硬化部を除去することが有効となる。 【００１８】本発明は上記知見を基礎として完成された
ものであり、以下の電縫鋼管の製造方法を要旨とする。 【００１９】鋼中Ｃ量が重量比で０．１２％未満である
熱延鋼帯を素材として造管成形−電縫溶接−溶接ビード
除去−溶接部熱処理−サイザーによる縮管加工の各工程
により大径厚肉の電縫鋼管を製造する方法において、サ
イザーによる縮管加工を行った後の段階で、少なくとも
電縫溶接ビード除去加工部近傍の表面を０．１ｍｍ以上
の深さに切削又は研削し、その後に溶融亜鉛めっきを行
うことを特徴とする電縫鋼管の製造方法。 【００２０】本発明は大径厚肉の電縫鋼管を対象とする
が、より具体的には、溶融亜鉛めっき割れが問題化する
外径４５７ｍｍ以上、肉厚１２ｍｍ以上の大径厚肉電縫
鋼管に対して有効であり、外径５００ｍｍ以上、肉厚１
４ｍｍ以上の大径厚肉電縫鋼管に特に有効である。ま
た、母材強度の面から言えば引張強度が６０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 以上の高強度電縫鋼管に特に有効である。 【００２１】 【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を説明す
る。 【００２２】電縫製管ラインにおいて、鋼中Ｃ量が０．
１２％未満である厚肉広幅の熱延鋼帯を所定の幅に切断
した後、連続的に円管状に成形しつつ、突き合わせエッ
ジ部を電縫溶接して大径厚肉の鋼管となす。このとき電
縫溶接部の近傍に溶接ビードが発生する〔図１（ａ）参
照〕。 【００２３】電縫溶接を終えた鋼管を引き続きビード除
去装置に送り、ここで溶接ビードをバイト等により切削
除去する。このとき、鋼管の蛇行等に起因して、溶接ビ
ードの削り残しが発生し、これによる段差部が、ビード
除去加工部の近傍、具体的には溶接ビードの両側部分に
対応する部分に、鋼管長手方向に間欠的に生じる〔図１
（ｂ）参照〕。 【００２４】ビード除去加工を受けた鋼管は、溶接部熱
処理及びサイザーによる縮管成形加工を経て大径厚肉の
電縫鋼管とされるが、ビード除去加工後の鋼管をそのま
まサイザーに送ったのでは、サイザー成形で段差部が圧
下され、これに起因する加工硬化部が溶融亜鉛めっき割
れ感受性を高める原因となる。 【００２５】そこで、本発明では、サイザー成形後に段
差部の圧下によって生じた冷間加工硬化部を除去する。
この硬化部除去は機械的に行う。 【００２６】機械的方法としては、バイトによる表面切
削やベルダ（グラインダ）による表面研削がある。この
表面切削又は研削は、全表面に対して行う必要はなく、
少なくとも加工硬化部に対して行えばよい。また、段差
部がサイザー成形されて、めっき割れ上問題となる加工
硬化（２６０Ｈｖ以上）を生じる範囲は、表面からの肉
厚方向の深さｄでほぼ０．１ｍｍであることが確かめら
れているので、表面の削り代は０．１ｍｍ以上を必要と
する。しかし、過度の削り込みは鋼管の肉厚減少及び効
果の飽和を招く。また、後述するように、深層の硬化部
はめっき割れの原因にならない。望ましい削り代は０．
１５〜０．３ｍｍである。 【００２７】このような硬化部除去加工をサイザー成形
後に行うことにより、大径厚肉の電縫鋼管での溶融亜鉛
めっき割れの原因となる加工硬化部が除去され、その割
れ感受性が低下する。この加工のプロセスを含む電縫鋼
管製造方法が本発明の製造方法である。 【００２８】そして、このような硬化部除去を鋼管の全
長に実施し、電縫溶接ビードの両側部分に対応する部分
のミクロ硬度を、少なくとも外表面から肉厚方向に０．
２ｍｍの範囲において、当該鋼管の実質全長にわたり２
６０Ｈｖ以下とすることにより、電縫溶接部近傍の耐溶
融亜鉛めっき割れは完全なものとなる。 【００２９】ミクロ硬度が２６０Ｈｖを超える部分が存
在すると、この部分が溶融亜鉛めっき割れの起点となる
可能性がある。また、耐溶融亜鉛めっき割れ性の指標と
なる浴中伸び（図２にて定義）がこの部分で２％以下と
なる。望ましいミクロ硬度は２５０Ｈｖ以下である。な
お、この硬度はビッカース硬度計を用いて、荷重１００
〜５００ｇ程度で測定した値である。 【００３０】鋼管全体の平均硬さは強度レベルにもよる
が、５５キロ級で２００〜２２０Ｈｖ、６０キロ級でせ
いぜい２３０Ｈｖ程度までであり、電縫ＨＡＺ部の硬さ
も軟化熱処理を受けることによりこの程度の硬さに管理
されている。従来の大径厚肉電縫鋼管では、溶接部近傍
に軟化熱処理が施されているにもかかわらず、溶接ビー
ドの両側部分に対応する部分に、ビード部の削り残しに
伴う段差部に起因する２６０Ｈｖ超の局部的な加工硬化
部が形成され、これが溶融亜鉛めっき割れの原因となっ
ていた。 【００３１】また、大径厚肉の電縫鋼管における溶融亜
鉛めっき割れの発生は、鋼管の外表面に限定される。そ
れは外表面側において、電縫鋼管の残留応力並びに溶融
亜鉛めっき時の熱応力が引張応力となり、割れの発生と
伝播を加速するからである。また、この割れは、溶融亜
鉛が鋼管表面から粒界へ侵入することによって引き起こ
されることにもよる。 【００３２】これらのことから、溶融亜鉛に触れる外表
面を除けば、その影響が及ぶのは肉厚方向の深さでせい
ぜい０．２ｍｍまでであり、外表面からの肉厚方向の深
さが０．２ｍｍの範囲でミクロ硬さが２６０Ｈｖ以下で
あれば、耐溶融亜鉛めっき割れ性の観点からは十分であ
る。言い換えれば、外表面から０．２ｍｍを超える内表
面側で２６０Ｈｖを超える硬さとなっても、耐溶融亜鉛
めっき割れ性は損なわれない。従って、ミクロ硬さを２
６０Ｈｖ以下に規定する範囲は、少なくとも外表面から
肉厚方向に０．２ｍｍの範囲とした。 【００３３】 【実施例】次に本発明の実施例を示し、比較例と対比す
ることにより、本発明の効果を明らかにする。 【００３４】表１に示す組成の熱延鋼帯を素材とし、造
管成形−電縫溶接−溶接ビード除去−溶接部熱処理−サ
イザーによる縮管の各工程により、表２に示す仕様の大
径厚肉電縫鋼管を製造した。素材鋼はいずれも鋼中Ｃ量
が０．１２％未満であり、且つ引張強度が６０ｋｇｆ／
ｍｍ2 以上である。 【００３５】このとき、溶接ビード切削用のビード位置
を単位長さずつ段階的に変化させ、意図的に削り残し部
分を発生させることにより、種々の高さの段差部を形成
し、単位長での段差部の最大高さを段差高さとした。サ
イザー成形後の鋼管を単位長ずつ切断してグループ分け
した。 【００３６】あるグループは切断まま溶接部付近から瓦
状の試片を切り出し、溶接部近傍の外表面に圧下がかか
らないように展開してから、外表面をそのまま残して、
図３に示す引張試験片を採取した。そして、引張試験片
において外表面の最高ミクロ硬度を測定すると共に、試
験片を蒸留亜鉛浴中引張試験に供して、図３に定義され
る浴中伸びを調査し、これが２％以上あるものを耐溶融
亜鉛めっき割れ性が良好とした。 【００３７】別のグループについては、サイザー成形
後、ベルダにより溶接部両側の外表面をそれぞれ約２０
ｍｍの幅で管長方向に全長研削することにより、サイザ
ー成形で段差部が圧下されて形成された加工硬化部を機
械的に除去し、同様の調査を行った。 【００３８】ちなみに、溶接ビード幅ｗ（図１参照）
は、鋼Ａで平均６ｍｍ、鋼Ｂで平均８ｍｍであった。 【００３９】調査結果を表３に示す。なお、鋼管仕様を
示す表２において、ＹＳ，ＴＳ，Ｈｖ（５ｋｇ）は、鋼
管に形成した後の母材部で試験した値である。また、Ｈ
ｖ（５ｋｇ）は、荷重５ｋｇにて測定した値であり、外
表面の冷間加工による硬化は、この荷重５ｋｇでは測定
されない。 【００４０】 【表１】 【００４１】 【表２】【００４２】 【表３】 【００４３】試番１，２，２１，２２はサイザー前の段
差が０．１ｍｍを超え、且つ、この段差を放置したもの
である。結果として、サイザー後の表面硬度が２６０Ｈ
ｖを超え、耐溶融亜鉛めっき性は不芳（浴中伸びが２％
未満）となった。 【００４４】試番６，２６は、試番１，２，２１，２２
と同様、サイザー前の段差が０．１ｍｍを超え、且つ、
この段差を放置したものである。サイザー後の表面硬度
は２６０Ｈｖを超え、耐溶融亜鉛めっき性は不芳となっ
た。 【００４５】試番７，２７はサイザー前の段差が０．１
ｍｍを超えたので、サイザー後に表面をベルダ研削した
が、研削量が０．１ｍｍに達しなかったものである。段
差による表面硬化層が十分に除去されず、結果として表
面硬度が２６０Ｈｖを超える部分が残り、耐溶融亜鉛め
っき性は不芳となった。 【００４６】試番８〜１０，２８〜３０はサイザー前の
段差が０．１ｍｍを超えるも、サイザー後に表面を０．
１ｍｍ以上研削したものである。段差による表面硬化層
が除去され、サイザー後の表面硬度は２６０Ｈｖを超え
ず、耐溶融亜鉛めっき性は良好となった。 【００４７】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電縫鋼管の製造方法は、大型鉄塔等に使用されるよう
な大径厚肉電縫鋼管の溶接部近傍に特徴的に生じる溶融
亜鉛めっき割れを防止することができる。その結果、大
型鉄塔を始めとする各種建造物に安価な大径厚肉電縫鋼
管を適用できるようになり、各種建造物の建造コスト低
減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶融亜鉛めっき割れの原因となる段差部及びこ
れに起因する硬化部の発生メカニズムを示す概念図であ
る。 【図２】耐溶融亜鉛めっき割れ性の指標となる浴中伸び
の説明図である。 【図３】浴中伸びを調査するための試験片の寸法図であ
る。 【符号の説明】 １ 鋼管 ２ 溶接ビード ３ 段差部 ４ 硬化部
れに起因する硬化部の発生メカニズムを示す概念図であ
る。 【図２】耐溶融亜鉛めっき割れ性の指標となる浴中伸び
の説明図である。 【図３】浴中伸びを調査するための試験片の寸法図であ
る。 【符号の説明】 １ 鋼管 ２ 溶接ビード ３ 段差部 ４ 硬化部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭59−209711（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−144008（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−136481（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B21C 37/30
B23K 31/00
C23C 2/02
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】【請求項１】 鋼中Ｃ量が重量比で０．１２％未満であ
る熱延鋼帯を素材として造管成形−電縫溶接−溶接ビー
ド除去加工−溶接部熱処理−サイザーによる縮管加工の
各工程により大径厚肉の電縫鋼管を製造する方法におい
て、サイザーによる縮管加工を行った後の段階で、少な
くとも電縫溶接ビード除去加工部近傍の表面を０．１ｍ
ｍ以上の深さに切削又は研削し、その後に溶融亜鉛めっ
きを行うことを特徴とする電縫鋼管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36825197A JP3419289B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 電縫鋼管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36825197A JP3419289B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 電縫鋼管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11189843A JPH11189843A (ja) | 1999-07-13 |
| JP3419289B2 true JP3419289B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=18491342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36825197A Expired - Fee Related JP3419289B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 電縫鋼管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3419289B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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| JP3740112B2 (ja) * | 2002-10-30 | 2006-02-01 | 新日本製鐵株式会社 | 亜鉛系合金めっき鋼板の耐食性改善方法 |
| JP3740114B2 (ja) * | 2002-10-31 | 2006-02-01 | 新日本製鐵株式会社 | 溶融めっき金属構造部材の信頼性向上方法 |
| JP6683093B2 (ja) * | 2016-09-27 | 2020-04-15 | 日本製鉄株式会社 | 凸条付き溶融亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法と、ホットスタンプ成形体 |
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-
1997
- 1997-12-25 JP JP36825197A patent/JP3419289B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11189843A (ja) | 1999-07-13 |
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