JP5794177B2 - 鋼管の製造方法 - Google Patents
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Description
製管による鋼材の機械的性質変化量の予測値Δσpを、鋼板の炭素含有量、板厚、機械的性質、焼戻し温度、曲げ歪および応力除去熱処理温度から選択される3種以上を含むパラメータを用いて計算することにより算出し、
予測精度設定値Sを求め、
下記(i)式を満足するような鋼板およびその製造方法ならびに製管条件の組合せを選択し、製管することを特徴とする鋼管の製造方法。
σl−Δσp+S≦σs≦σu−Δσp−S ・・・(i)
なお、(i)式中の各記号の意味は下記の通りである。
σu:製管後の機械的性質の目標値の上限
σl:製管後の機械的性質の目標値の下限
σs:鋼板の機械的性質
ただし、機械的性質は、降伏強度または引張強度である。
(3)機械的性質変化量の予測値Δσ p を、鋼板の炭素含有量、板厚、機械的性質、焼戻し温度、曲げ歪および応力除去熱処理温度から選択される5種以上を含むパラメータを用いて計算することを特徴とする前記(1)に記載の鋼管の製造方法。
Δσp={k1(1+k2・C)(1+k3・t+k4・t2)(1+k5・Tt)(1+k6・Tr)(ε+k7・ε2)+k8・Tr+k9・Tr 2}(1+k10・σs) ・・・(ii)
なお、(ii)式中の各記号の意味は下記の通りである。
C:母材鋼板の炭素含有量(質量%)
t:母材鋼板の板厚(mm)
σs:母材鋼板の機械的性質
Tt:焼戻し温度(℃)
ε:1/4tの曲げ歪(%)
Tr:応力除去熱処理温度(℃)
k1〜k10:係数
σl−Δσp+S≦σs≦σu−Δσp−S ・・・(i)
鋼板から鋼管を製造する際の機械的性質変化量の予測値Δσpは、様々なパラメータから計算ができる。中でも、鋼板の炭素含有量、板厚および機械的性質、鋼板の製造条件である焼戻し温度、ならびに製管条件である曲げ歪および応力除去熱処理温度は、予測値Δσpの計算に大きな影響を与える。
Δσp={k1(1+k2・C)(1+k3・t+k4・t2)(1+k5・Tt)(1+k6・Tr)(ε+k7・ε2)+k8・Tr+k9・Tr 2}(1+k10・σs) ・・・(ii)
なお、Cは鋼板の炭素含有量(質量%)、tは鋼板の板厚(mm)、σsは鋼板の機械的性質、Ttは焼戻し温度(℃)、εは1/4tの曲げ歪(%)、Trは応力除去熱処理温度(℃)であり、k1〜k10は係数である。
ε=t/{2(D−t)} ・・・(iii)
予測精度設定値Sは、予測式の精度確認結果を参照して、誤差の絶対値の最大値以上の値に設定すれば良く、予測誤差の絶対値の最大値に余裕代を設けた値とするのが好ましい。例えば、予測誤差の絶対値の最大値の4割を余裕代とし、予測精度設定値Sを設定する。表1のパラメータ数6の例では、予測の誤差の最大値は14N/mm2であるから、予測精度設定値Sは14N/mm2に4割程度の余裕代を設け、20N/mm2とすれば良い。余裕代は、予測誤差の絶対値の最大値の7割とすることがより好ましく、10割とすることがさらに好ましい。
本発明の鋼管の素材となる鋼の化学組成については特に制限はないが、化学組成は以下の元素を基本元素として含有し、残部がFeおよび不純物であることが好ましい。さらに、強度、靭性などを向上させるための任意添加元素として、Cu、Ni、Cr、Mo、V、Nb、Ti、B、Ca、Mg、REMおよびSn等を含有しても良い。なお、以下の化学組成における各元素の含有量の「%」は「質量%」を意味する。
Cは、鋼の強度を高める元素である。この効果を得るために、C含有量は0.03%以上とすることが好ましい。しかし、Cの含有量が0.19%を超えると、靱性の低下や溶接割れが起こりやすくなる。よって、C含有量は0.03〜0.19%とすることが好ましい。C含有量は0.06%以上とすることがより好ましく、0.16%以下とすることがより好ましい。
Siは、脱酸作用を有し、また鋼の強度を高める元素である。この効果を得るために、Si含有量は0.01%以上とすることが好ましい。しかし、Siの含有量が0.60%を超えると、母材および溶接熱影響部の靱性が悪化する。よって、Si含有量は0.01〜0.60%とすることが好ましい。Si含有量は0.05%以上とすることがより好ましい。また、Si含有量は0.45%以下とすることがより好ましく、0.30%以下とすることがさらに好ましい。
Mnは、鋼の強度、靱性を高める作用を有する。この効果を得るために、Mn含有量は0.5%以上とすることが好ましい。しかし、その含有量が2.0%を超えると、溶接割れが起こりやすくなる。このため、Mnの含有量は0.5〜2.0%とすることが好ましい。Mnの含有量は1.0%以上とすることがより好ましく、1.2%以上とすることがさらに好ましい。また、Mnの含有量は1.7%以下とすることがより好ましく、1.6%以下とすることがさらに好ましい。
Pは、鋼材中に不純物として不可避的に存在し、靱性を悪化させる元素である。そのため、P含有量は0.04%以下とすることが好ましい。P含有量は0.02%以下とすることがより好ましく、0.01%以下とすることがさらに好ましい。
Sは、鋼材中に不純物として不可避的に存在し、靱性に有害な元素である。そのため、S含有量は0.04%以下とすることが好ましい。S含有量は0.01%以下とすることがより好ましく、0.005%以下とすることがさらに好ましく、0.003%以下とすることがさらに好ましい。
鋼管の製造にあたってはまず鋼板を用意する必要がある。鋼板は上記で説明した化学組成を有する鋼片または鋼塊を用いて、例えば以下のような加熱、圧延を行うことで製造することができる。なお、以下の各温度は、被圧延材の代表位置(例えば中央部)における表面温度を意味する。
Claims (4)
- 鋼板に冷間成形を施して鋼管を製造するに際し、
製管による鋼材の機械的性質変化量の予測値Δσpを、鋼板の炭素含有量、板厚、機械的性質、焼戻し温度、曲げ歪および応力除去熱処理温度から選択される3種以上を含むパラメータを用いて計算することにより算出し、
予測精度設定値Sを求め、
下記(i)式を満足するような鋼板およびその製造方法ならびに製管条件の組合せを選択し、製管することを特徴とする鋼管の製造方法。
σl−Δσp+S≦σs≦σu−Δσp−S ・・・(i)
なお、(i)式中の各記号の意味は下記の通りである。
σu:製管後の機械的性質の目標値の上限
σl:製管後の機械的性質の目標値の下限
σs:鋼板の機械的性質
ただし、機械的性質は、降伏強度または引張強度である。 - 機械的性質変化量の予測値Δσ p を、鋼板の炭素含有量、板厚、機械的性質、焼戻し温度、曲げ歪および応力除去熱処理温度から選択される4種以上を含むパラメータを用いて計算することを特徴とする請求項1に記載の鋼管の製造方法。
- 機械的性質変化量の予測値Δσ p を、鋼板の炭素含有量、板厚、機械的性質、焼戻し温度、曲げ歪および応力除去熱処理温度から選択される5種以上を含むパラメータを用いて計算することを特徴とする請求項1に記載の鋼管の製造方法。
- 機械的性質変化量の予測値Δσpを下記(ii)式で計算することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の鋼管の製造方法。
Δσp={k1(1+k2・C)(1+k3・t+k4・t2)(1+k5・Tt)(1+k6・Tr)(ε+k7・ε2)+k8・Tr+k9・Tr 2}(1+k10・σs) ・・・(ii)
なお、(ii)式中の各記号の意味は下記の通りである。
C:母材鋼板の炭素含有量(質量%)
t:母材鋼板の板厚(mm)
σs:母材鋼板の機械的性質
Tt:焼戻し温度(℃)
ε:1/4tの曲げ歪(%)
Tr:応力除去熱処理温度(℃)
k1〜k10:係数
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