JP5292830B2 - 溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管 - Google Patents
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Description
本発明は、溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管に関し、詳しくは、溶接部靭性を支配する微小欠陥（微小酸化物・介在物）に注目し、溶接部中の前記微小欠陥の面積分率を規定することにより前記溶接部靭性を向上させた、溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管に関する。
鋼材の靭性、特に衝撃吸収エネルギーが、鋼中の非金属介在物の増加に伴い減少することは、過去から多く検討されており、例えばＭｎＳについては非特許文献１に記載されている。また、炭化物の場合には非特許文献２で工具鋼中の一次炭化物の影響が述べられている。このような非金属介在物と衝撃吸収エネルギーの関係は、非金属介在物を鋼中の空孔欠陥とみなして一般化され、鋼中の欠陥寸法と衝撃特性の関係として検討され、介在物寸法の増加に伴い衝撃特性が低下するとされている。
一方、電縫溶接部に関しては、ペネトレータと称される酸化物、具体的には電縫溶接の接合面に存在する微小な介在物（長径０．２〜０．５ｍｍの長円形）が報告されている（非特許文献３）。このようなペネトレータの存在により、一般的に電縫溶接部の衝撃特性は劣るといわれてきた。そのため、電縫溶接部の衝撃特性を向上させることを目的に、ペネトレータを減少させる技術開発が進み、例えば経験に頼った入熱制御等がなされてきた。
日本学術振興会製鋼第１９委員会編、「鉄鋼と合金元素（下）」：ｐ．１６５〜２７４（特にｐ．１９１〜２０８）、昭和４１年３月２５日、第１版（株）誠文堂新光社発行 日本鉄鋼協会・日本金属学会編、「鋼の強靭性」：ｐ．２０７、１９７１年、ＣＬＩＭＡＸ ＭＯＬＹＢＤＥＮＵＭ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＣＯＭＰＡＮＹ（ＪＡＰＡＮ）ＬＤＴ．発行 日本鉄鋼協会編、「超音波探傷シリーズＩＩ 溶接鋼管の超音波探傷」：ｐ．２８〜３１、１９８８年、日本鉄鋼協会発行
日本学術振興会製鋼第１９委員会編、「鉄鋼と合金元素（下）」：ｐ．１６５〜２７４（特にｐ．１９１〜２０８）、昭和４１年３月２５日、第１版（株）誠文堂新光社発行 日本鉄鋼協会・日本金属学会編、「鋼の強靭性」：ｐ．２０７、１９７１年、ＣＬＩＭＡＸ ＭＯＬＹＢＤＥＮＵＭ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＣＯＭＰＡＮＹ（ＪＡＰＡＮ）ＬＤＴ．発行 日本鉄鋼協会編、「超音波探傷シリーズＩＩ 溶接鋼管の超音波探傷」：ｐ．２８〜３１、１９８８年、日本鉄鋼協会発行
しかし、前記の従来報告されてきているペネトレータを低減しただけでは、必ずしも衝撃特性が向上しないという課題があった。本発明は、上述の状況に鑑み、電縫溶接部が脆性破壊しないレベルにまで溶接部を高靭性としたラインパイプ向けの電縫鋼管を提供するためになされたものである。
上述の課題を解決するための本発明は以下のとおりである。
１． 質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１５％、Ｓｉ：０．００５〜０．９％、Ｍｎ：０．２〜１．４５％，Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１％以下、Ｃａ：０．００５％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有し、電縫溶接部の投影面内における最大長さ５０μｍ未満の微小欠陥の面積分率が０．０２８以下０．０００００６以上であり、ＩＳＯ/ＤＩＳ １４８−１（ＪＩＳ Ｚ ２２０２）に規定される金属材料衝撃試験片（Ｖノッチシャルピー試験片）のＶノッチを電縫溶接部に付与し、ＩＳＯ１４８（ＪＩＳ Ｚ ２２４２）に規定される金属材料衝撃試験方法に則り測定される−４０℃における吸収エネルギーが３１５Ｊ以上であることを特徴とする溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管。
２． 前記組成に加えてさらに、質量％で、Ｃｕ：０．５％以下、Ｎｉ：０．５％以下の中から選ばれる１種または２種を含有することを特徴とする前項１に記載の溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管。
３． 前記組成に加えてさらに、質量％で、Ｃｒ：０．２１〜３．０％、Ｍｏ：０．１３％以下の中から選ばれる１種または２種を含有することを特徴とする前項１または２に記載の溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管。
４． 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％以下の中から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする前項１〜３のいずれか一項に記載の溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管。
５． 前記微小欠陥が、電縫溶接時に溶接面に残存した酸化物、窒化物、炭化物の中の１種または２種以上からなることを特徴とする前項１〜４のいずれか一項に記載の溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管。
１． 質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１５％、Ｓｉ：０．００５〜０．９％、Ｍｎ：０．２〜１．４５％，Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１％以下、Ｃａ：０．００５％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有し、電縫溶接部の投影面内における最大長さ５０μｍ未満の微小欠陥の面積分率が０．０２８以下０．０００００６以上であり、ＩＳＯ/ＤＩＳ １４８−１（ＪＩＳ Ｚ ２２０２）に規定される金属材料衝撃試験片（Ｖノッチシャルピー試験片）のＶノッチを電縫溶接部に付与し、ＩＳＯ１４８（ＪＩＳ Ｚ ２２４２）に規定される金属材料衝撃試験方法に則り測定される−４０℃における吸収エネルギーが３１５Ｊ以上であることを特徴とする溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管。
２． 前記組成に加えてさらに、質量％で、Ｃｕ：０．５％以下、Ｎｉ：０．５％以下の中から選ばれる１種または２種を含有することを特徴とする前項１に記載の溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管。
３． 前記組成に加えてさらに、質量％で、Ｃｒ：０．２１〜３．０％、Ｍｏ：０．１３％以下の中から選ばれる１種または２種を含有することを特徴とする前項１または２に記載の溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管。
４． 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％以下の中から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする前項１〜３のいずれか一項に記載の溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管。
５． 前記微小欠陥が、電縫溶接時に溶接面に残存した酸化物、窒化物、炭化物の中の１種または２種以上からなることを特徴とする前項１〜４のいずれか一項に記載の溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管。
本発明によれば、溶接部の微小欠陥の面積分率を規定することにより、溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管が得られる。
発明者らは、強度がＡＰＩ規格Ｘ６０グレード以上のラインパイプ向け電縫鋼管の脆性破壊を抑制する観点から、必要な溶接部靭性とそれを満たす溶接部の微小欠陥の分布形態、成分系の検討を行った。その結果、必要な溶接部靭性としては、溶接部にＶノッチを付与したシャルピー衝撃試験で測定される−４０℃における吸収エネルギーが１００Ｊ以上になる高靭性、さらには該吸収エネルギーが母材と同等の２５０Ｊ以上になる高靭性を有することが相応しいこと、そして、かかる高靭性は、電縫溶接部の投影面内における最大長さ５０μｍ未満の微小欠陥の面積分率適正化、さらには化学成分（組成）の最適化により実現することを見出した。なお、電縫溶接部の投影面とは、図１のシーム２の領域を、シーム面に対して垂直方向から観察した面を意味する。
以下、本発明における電縫溶接部の微小欠陥の面積分率、および電縫鋼管の化学成分について説明する。
発明者らは、鋭意研究の結果、電縫鋼管の溶接部に残留する微小欠陥の量が溶接部の靭性に関与していることを突き止めた。前述のように、これまで電縫溶接部のペネトレータとは、接合面に酸化物が残存し、その大きさは０．２〜０．５ｍｍの長円形であるとされている。本発明における微小欠陥とは、そのような大きさの欠陥ではなく、最大長さ５０μｍ未満の酸化物もしくは窒化物、炭化物のことを指す。
発明者らは、鋭意研究の結果、電縫鋼管の溶接部に残留する微小欠陥の量が溶接部の靭性に関与していることを突き止めた。前述のように、これまで電縫溶接部のペネトレータとは、接合面に酸化物が残存し、その大きさは０．２〜０．５ｍｍの長円形であるとされている。本発明における微小欠陥とは、そのような大きさの欠陥ではなく、最大長さ５０μｍ未満の酸化物もしくは窒化物、炭化物のことを指す。
発明者らは前記微小欠陥の形態と靭性の関係を、シームスライス材Ｃスキャン法（略してＣスキャン法）による調査実験により求めた。
この実験では、まず、図１に示すように、電縫鋼管１のシーム２から所定の距離（この場合、８ｍｍ）だけ離れた位置でスライスした溶接部のサンプル３について、シーム部を、点集束型超音波探触子４でＣスキャン（走査方向５に沿って走査）して探傷し、信号強度を測定した。
この実験では、まず、図１に示すように、電縫鋼管１のシーム２から所定の距離（この場合、８ｍｍ）だけ離れた位置でスライスした溶接部のサンプル３について、シーム部を、点集束型超音波探触子４でＣスキャン（走査方向５に沿って走査）して探傷し、信号強度を測定した。
ここで、実験材としての電縫鋼管の溶接条件は、通常の電縫溶接条件と、微小欠陥量が極力少なくなるように溶接入熱とアプセット量を調整する条件とを含み、種々変化させた。また、点集束型超音波探触子には２０ＭＨｚビーム径４４０μｍのものを使用し、φ１２５μｍの平底穴からのエコー高さが１００％となるように感度を調整して探傷を行った。この感度設定における信号強度（エコー高さ）と欠陥径の関係は図２に示すとおりである。ここで欠陥径は、ビーム内の最大長さ５０μｍ未満の微小欠陥の合計面積に対応する欠陥径（等価欠陥径）を指す。
そして、前記Ｃスキャンを行った箇所からシャルピー試験片を採取し、シャルピー試験を行なって−４０℃における吸収エネルギー（略して−４０℃吸収エネルギー）を測定し、該吸収エネルギーと前記信号強度の関係を求めた。その結果を図３に示す。
図３から分かるように、Ｃスキャンによるエコー高さと−４０℃吸収エネルギーには相関があり、エコー高さが２７％以下、４０％以下、５１％以下であれば、−４０℃吸収エネルギーはそれぞれ４００Ｊ以上、２００Ｊ以上、２０Ｊ以上であった。一方、図２から、エコー高さ２７％、４０％、５１％は、それぞれ直径が６３μｍ、７８μｍ、９０μｍの欠陥の存在に対応する。ビーム径が４４０μｍであることを考慮すると、それぞれの−４０℃吸収エネルギーにおける微小欠陥密度は表１に示すとおりとなる。
図３から分かるように、Ｃスキャンによるエコー高さと−４０℃吸収エネルギーには相関があり、エコー高さが２７％以下、４０％以下、５１％以下であれば、−４０℃吸収エネルギーはそれぞれ４００Ｊ以上、２００Ｊ以上、２０Ｊ以上であった。一方、図２から、エコー高さ２７％、４０％、５１％は、それぞれ直径が６３μｍ、７８μｍ、９０μｍの欠陥の存在に対応する。ビーム径が４４０μｍであることを考慮すると、それぞれの−４０℃吸収エネルギーにおける微小欠陥密度は表１に示すとおりとなる。
以上の実験結果を図４に整理して示した。この結果から、微小欠陥密度を１ｍｍ２あたり０．０３５ｍｍ２以下（すなわち微小欠陥の面積分率を０．０３５以下）とすれば、−４０℃吸収エネルギー１００Ｊ以上が得られる。また、微小欠陥密度を１ｍｍ２あたり０．０２８ｍｍ２以下（すなわち微小欠陥の面積分率を０．０２８以下）とすれば、−４０℃吸収エネルギー２５０Ｊ以上が得られる。
なお、微小欠陥の面積分率の下限値については、工業的に生産される清浄度鋼の中に含まれる最小限の酸化物の密度から、０．０００００６（１ｍｍ２あたり０．０００００６ｍｍ２）とした。
以上、シーム部をスライスしたサンプルのＣスキャンによる調査結果について説明したが、同様の測定は鋼管のままで適度な面積に集束したビームを用いたタンデム探傷によっても可能である。ビームの集束には、Ｃスキャンと同様な点集束型超音波探触子を用いてもよいし、例えば図５に示すように、周方向に配列したアレイ探触子６を用いてもよい。その場合、ビームのサイズは、小さすぎると微小欠陥面積分率を評価するのが困難であり、一方、大きすぎると管の内外面などからのノイズを受け易くなるため、０．５〜２．５ｍｍの範囲が好適である。なお、図５では送信と受信の振動子の位置を電子的に切替えて溶接部を厚み方向に容易に走査可能である。
以上、シーム部をスライスしたサンプルのＣスキャンによる調査結果について説明したが、同様の測定は鋼管のままで適度な面積に集束したビームを用いたタンデム探傷によっても可能である。ビームの集束には、Ｃスキャンと同様な点集束型超音波探触子を用いてもよいし、例えば図５に示すように、周方向に配列したアレイ探触子６を用いてもよい。その場合、ビームのサイズは、小さすぎると微小欠陥面積分率を評価するのが困難であり、一方、大きすぎると管の内外面などからのノイズを受け易くなるため、０．５〜２．５ｍｍの範囲が好適である。なお、図５では送信と受信の振動子の位置を電子的に切替えて溶接部を厚み方向に容易に走査可能である。
また、溶接部の微小欠陥面積分率を０．０３５以下にするためには、電縫溶接時の入熱制御もさることながら、電縫溶接直前の突合せ端面形状が、厚み方向中央部に平行対向部、その両側に傾斜対向部を有する開先形状となるように、ロール成形による幅曲げ加工の前あるいは該幅曲げ加工の途中で、板幅端部を適宜の切削あるいは圧延（好ましくはフィンパス成形圧延）等により成形加工するのが有効である。さらに、溶接部の微小欠陥面積分率を０．０２８以下にするためには、フィンパス成形圧延において、フィン形状に２段階以上の角度をもたせて、前記開先形状を付与するように成形加工するのが有効である。
次に、本発明の電縫鋼管の好ましい化学成分（組成）について述べる。電縫鋼管の組成は、敷設時の総合的な低コスト化を考慮し、特に鋼管の輸送費低下を重要視している顧客の要求を受けている。したがって、ＡＰＩのＸ６０グレード以上の高強度を前提として、好適組成範囲を規定した。なお、組成における成分含有量の単位は質量％であり、％と略記される。
Ｃ：０．０１〜０．１５％とする。Ｃは炭化物として析出強化に寄与する元素であるが、Ｃ含有量が０．０１％未満では十分な強度が確保できず、一方、０．１５％を超えるとパーライト、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素材靭性を確保しにくくなる。このため、０．１５％以下とする。より好ましくは０．０７％以下である。なお、０．０１％未満ではラインパイプとして十分な強度確保が困難となるので、Ｃ含有量は０．０１％以上とするのが好ましい。
Ｓｉ：０．００５〜０．９％とする。Ｓｉは脱酸のため添加するが、０．００５％未満では脱酸効果が十分でなく、一方、０．９％を超えると電縫溶接部の酸化物を増加させ、溶接部特性を劣化させるため、Ｓｉ含有量は０．００５〜０．９％とする。
Ｍｎ：０．２〜２．０％とする。Ｍｎは強度、靭性を確保するため添加するが、０．２％未満ではその効果が十分でなく、一方、２．０％を超えると第二相分率が増加し、ラインパイプとして必要な優れた素材靭性を確保しにくいため、Ｍｎ含有量は０．２〜２．０％とする。
Ｍｎ：０．２〜２．０％とする。Ｍｎは強度、靭性を確保するため添加するが、０．２％未満ではその効果が十分でなく、一方、２．０％を超えると第二相分率が増加し、ラインパイプとして必要な優れた素材靭性を確保しにくいため、Ｍｎ含有量は０．２〜２．０％とする。
Ｐ：０．０１％以下とする。Ｐは電縫溶接性を劣化させる不可避的不純物であるため、Ｐ含有量の上限を０．０１％とする。
Ｓ：０．０１％以下とする。Ｓは一般的には鋼中においてはＭｎＳ介在物となり、靭性低下の原因となると共に、水素誘起割れ（ＨＩＣ）の起点となるため少ないほどよい。しかし、０．０１％以下であれば問題ないため、Ｓ含有量の上限を０．０１％とする。
Ｓ：０．０１％以下とする。Ｓは一般的には鋼中においてはＭｎＳ介在物となり、靭性低下の原因となると共に、水素誘起割れ（ＨＩＣ）の起点となるため少ないほどよい。しかし、０．０１％以下であれば問題ないため、Ｓ含有量の上限を０．０１％とする。
Ａｌ：０．１％以下とする。Ａｌは脱酸剤として添加されるが、０．１％を超えると鋼の清浄度が低下し、靭性を劣化させるため、Ａｌ含有量は０．１％以下とする。
本発明では、ラインパイプ向け電縫鋼管の強度や降伏比、靭性をさらに改善する目的で、前記成分に加えてさらに、Ｃｕ：０．５％以下、Ｎｉ：０．５％以下の中から選ばれる１種または２種、Ｃｒ：３．０％以下、Ｍｏ：２．０％以下の中から選ばれる１種または２種、Ｎｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下、Ｔｉ：０．１％以下の中から選ばれる１種または２種以上、Ｃａ：０．００５％以下、を選択して含有できる。
本発明では、ラインパイプ向け電縫鋼管の強度や降伏比、靭性をさらに改善する目的で、前記成分に加えてさらに、Ｃｕ：０．５％以下、Ｎｉ：０．５％以下の中から選ばれる１種または２種、Ｃｒ：３．０％以下、Ｍｏ：２．０％以下の中から選ばれる１種または２種、Ｎｂ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下、Ｔｉ：０．１％以下の中から選ばれる１種または２種以上、Ｃａ：０．００５％以下、を選択して含有できる。
Ｃｕ：０．５％以下とする。Ｃｕは靭性の改善と強度の上昇に有効な元素であるが、多く添加すると溶接性が劣化するため、添加する場合は０．５％を上限とする。
Ｎｉ：０．５％以下とする。Ｎｉは靭性の改善と強度の上昇に有効な元素であるが、多く添加すると硬化第二相が生成し易くなり素材靭性の低下につながるため、添加する場合は０．５％を上限とする。
Ｎｉ：０．５％以下とする。Ｎｉは靭性の改善と強度の上昇に有効な元素であるが、多く添加すると硬化第二相が生成し易くなり素材靭性の低下につながるため、添加する場合は０．５％を上限とする。
Ｃｒ：３．０％以下とする。ＣｒはＭｎと同様に低Ｃでも十分な強度を得るために有効な元素であるが、多く添加すると第二相が生成しやすくなり素材靭性を低下させるため、添加する場合は３．０％を上限とする。
Ｍｏ：２．０％以下とする。ＭｏはＭｎ，Ｃｒと同様に低Ｃでも十分な強度を得るために有効な元素であるが、多く添加すると第二相が生成しやすくなり素材靭性を低下させるため、添加する場合は２．０％を上限とする。
Ｍｏ：２．０％以下とする。ＭｏはＭｎ，Ｃｒと同様に低Ｃでも十分な強度を得るために有効な元素であるが、多く添加すると第二相が生成しやすくなり素材靭性を低下させるため、添加する場合は２．０％を上限とする。
Ｎｂ：０．１％以下とする。Ｎｂは炭窒化物の微細析出と組織の微細粒化により強度と靭性を向上させる。しかし、０．１％を超えると硬化した第二相が増加しやすくなり、逆に素材靭性が著しく劣化するため、Ｎｂ含有量は０．１％以下とする。
Ｖ：０．１％以下とする。ＶもＮｂと同様に炭窒化物の微細析出により強度上昇に寄与する。しかし、０．１％を超えるとＮｂと同様に硬化した第二相分率が増加し、素材靭性が著しく劣化するため、Ｖ含有量は０．１％以下とする。
Ｖ：０．１％以下とする。ＶもＮｂと同様に炭窒化物の微細析出により強度上昇に寄与する。しかし、０．１％を超えるとＮｂと同様に硬化した第二相分率が増加し、素材靭性が著しく劣化するため、Ｖ含有量は０．１％以下とする。
Ｔｉ：０．１％以下とする。ＴｉもＮｂ，Ｖと同様に炭窒化物の微細析出により強度上昇に寄与する。しかし、０．１％を超えるとＮｂと同様に硬化した第二相分率が増加し、素材靭性が著しく劣化するため、Ｔｉ含有量は０．１％以下とする。
Ｃａ：０．００５％以下とする。Ｃａは、水素誘起割れの起点となり易い伸長したＭｎＳの形態制御に必要な元素である。しかし０．００５％を超えて添加すると過剰なＣａ酸化物、硫化物が生成し、靭性劣化につながるため、Ｃａ含有量は０．００５％以下とする。
Ｃａ：０．００５％以下とする。Ｃａは、水素誘起割れの起点となり易い伸長したＭｎＳの形態制御に必要な元素である。しかし０．００５％を超えて添加すると過剰なＣａ酸化物、硫化物が生成し、靭性劣化につながるため、Ｃａ含有量は０．００５％以下とする。
上記以外の残部は実質的にＦｅからなる。残部が実質的にＦｅからなるとは、本発明の作用効果を無くさない限り、不可避的不純物をはじめ、他の微量元素を含有するものが本発明の範囲に含まれうることを意味する。
表２に示す板厚、化学成分の供試鋼（鋼種１〜１７）を用い、従来の電縫溶接条件（条件Ａ）と、電縫溶接前のフィンパス圧延にて端部内外面側に開先形状を付与して溶接部に微小欠陥を残存しにくくした電縫溶接条件（条件Ｂ）との二通りの条件（ただし、鋼種１１〜１６は条件Ｂのみ）で電縫溶接を行い、外径２０インチのＸ６５級電縫鋼管を製造した。
いずれの供試鋼も熱間圧延にて所定の板厚に圧延した後、巻き取ってホットコイルとした。表３に母材靭性、および溶接部靭性と溶接部微小欠陥面積分率を示す。ここで、母材靭性は、電縫溶接部のシームから管周方向に１８０度離れた位置から、溶接部靭性は電縫溶接部から、管周方向にＪＩＳ５号の２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃試験片を各々１０本ずつ採取し、−４０℃吸収エネルギーを測定した。製造上のばらつきを考慮して、溶接部の−４０℃吸収エネルギー１２５Ｊ以上が目標特性を十分満足するもの（○）とし、１００Ｊ以上１２５Ｊ未満は十分とはいえないが目標特性を一応満足するもの（△）として評価した。溶接部微小欠陥面積分率は、Ｎｏ．１〜２０については図５に示すアレイＵＴ方法で測定した。また、Ｎｏ．２１〜２８については図１に示すＣスキャン法で測定した。
Ｃ，Ｓの含有量が好適範囲を大きく外れる鋼種１は、組織がフェライト−ベイナイト系で、母材の靭性自体も低く、電縫溶接条件がＡ，Ｂのいずれの場合も溶接部靭性が低い。ＭｎあるいはＮｂの含有量が好適範囲を大きく外れる鋼種２，３は、母材靭性は十分であるが、溶接部靭性がいずれの溶接条件でも低く、−４０℃吸収エネルギー１００Ｊ以上を満足しない。組成が好適範囲内である鋼種４〜９の場合、従来の電縫溶接（条件Ａ）では、溶接部微小欠陥面積分率が０．０３５を超え、−４０℃吸収エネルギー１００Ｊを下回る試験片が存在するのに対し、微小欠陥を残存しにくくした電縫溶接（条件Ｂ）では、いずれも溶接部微小欠陥面積分率が０．０３５以下であり、安定して高い−４０℃吸収エネルギーを示している。また、鋼種１０は、Ｃの含有量が好適範囲を少し外れるが、条件Ｂでの電縫溶接により、溶接部微小欠陥面積分率が０．０３５以下となり、溶接部の−４０℃吸収エネルギーが１００Ｊ以上１２５Ｊ未満の範囲に収まっている。
また、組成が好適範囲内である鋼種１１〜１６は、条件Ｂでの電縫溶接により溶接部微小欠陥面積分率が０.０２８以下となり、溶接部の−４０℃吸収エネルギーが安定して２５０Ｊ以上の高い値を示す。このことは鋼種４〜９でも同様である。
また、Ｃの含有量が好適範囲を少し外れる鋼種１７は、条件Ａで電縫溶接すると、溶接部微小欠陥面積分率が０.０３５を超えて、溶接部の−４０℃吸収エネルギーが１００Ｊを下回る試験片が存在するが、条件Ｂでの電縫溶接により、溶接部微小欠陥面積分率が０．０２８以下となり、溶接部の−４０℃吸収エネルギーが安定して２５０Ｊ以上の高い値を示す。
また、Ｃの含有量が好適範囲を少し外れる鋼種１７は、条件Ａで電縫溶接すると、溶接部微小欠陥面積分率が０.０３５を超えて、溶接部の−４０℃吸収エネルギーが１００Ｊを下回る試験片が存在するが、条件Ｂでの電縫溶接により、溶接部微小欠陥面積分率が０．０２８以下となり、溶接部の−４０℃吸収エネルギーが安定して２５０Ｊ以上の高い値を示す。
１ 電縫鋼管
２ シーム
３ サンプル
４ 点集束型超音波探触子
５ 走査方向
６ アレイ探触子
２ シーム
３ サンプル
４ 点集束型超音波探触子
５ 走査方向
６ アレイ探触子
Claims (5)
- 質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１５％、Ｓｉ：０．００５〜０．９％、Ｍｎ：０．２〜１．４５％，Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１％以下、Ｃａ：０．００５％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有し、電縫溶接部の投影面内における最大長さ５０μｍ未満の微小欠陥の面積分率が０．０２８以下０．０００００６以上であり、ＩＳＯ/ＤＩＳ １４８−１（ＪＩＳ Ｚ ２２０２）に規定される金属材料衝撃試験片（Ｖノッチシャルピー試験片）のＶノッチを電縫溶接部に付与し、ＩＳＯ１４８（ＪＩＳ Ｚ ２２４２）に規定される金属材料衝撃試験方法に則り測定される−４０℃における吸収エネルギーが３１５Ｊ以上であることを特徴とする溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管。
- 前記組成に加えてさらに、質量％で、Ｃｕ：０．５％以下、Ｎｉ：０．５％以下の中から選ばれる1種または２種を含有することを特徴とする請求項１に記載の溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管。
- 前記組成に加えてさらに、質量％で、Ｃｒ：０．２１〜３．０％、Ｍｏ：０．１３％以下の中から選ばれる１種または２種を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管。
- 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％以下の中から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管。
- 前記微小欠陥が、電縫溶接時に溶接面に残存した酸化物、窒化物、炭化物の中の１種または２種以上からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管。
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