JP7323857B1 - 鋼管、鋼管群、パイプライン、及び鋼管製造方法 - Google Patents

Abstract

機械加工され、圧子押し込み法の測定跡である圧痕を有する管端面と、圧痕の位置の降伏強度に対応する降伏強度情報が付与された、外周面及び内周面の少なくとも一方と、を備える鋼管を提供する。また、この鋼管が、複数本、区画内に配置された鋼管群を提供する。また、前記鋼管を、複数本、互いに周溶接で接合したパイプラインであって、連結方向の各鋼管同士における降伏強度の差が６５ＭＰａ以下であるパイプラインを提供する。さらに、機械加工された管端面を有する鋼管を準備する準備工程と、圧子押し込み法により管端面で荷重－変位特性を測定する測定工程と、測定工程で測定した荷重－変位特性に基づいて降伏強度を得る取得工程と、取得工程で得た降伏強度に関する降伏強度情報を、鋼管の外周面及び内周面の少なくとも一方に表示する表示工程とを含む鋼管製造方法を、提供する。

Description

本発明は、鋼管、鋼管群、パイプライン、及び鋼管製造方法に関する。
本願は、２０２２年２月７日に、日本国に出願された特願２０２２－０１６９４０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

天然ガスや原油は、パイプラインで輸送される。この種のパイプラインは、海底に敷設される場合と、陸上に敷設される場合とがある。
例えばパイプラインを海底に敷設する場合、その手法には様々なものがあり、そのうちの一つに、コストの削減に優位なＲレイ（Ｒｅｅｌ ｌａｙ）法がある。Ｒレイ法では、陸上のスプールベースと呼ばれる基地において、複数本の鋼管の各管端面同士が周溶接で接合される。これにより、各鋼管同士が直線状に連結され、パイプラインの一部が形成される。

鋼管の１本あたりの長さは約１２ｍであり、Ｒレイ法では１００本近くの鋼管が接合されて総延長が１ｋｍを超える。この接合された鋼管は、運搬のために、直径１５ｍ程度のドラムに巻き付けられる。ドラムに巻き付けられた鋼管には、長手方向（ドラムの円周方向）に沿って約１２ｍ間隔で周溶接部が配置されることになる。

接合された鋼管を巻き付けたドラムは、レイバージ船と呼ばれる、パイプラインを敷設するための船に運ばれる。洋上において、船上のドラムに巻き付けられた鋼管は、ドラムから巻き解かれて、海に沈められる。これにより、海底にパイプラインが敷設される。このようなＲレイ法を用いれば、設備の整った陸上で鋼管同士を周溶接して各鋼管同士を連結できるため、船上で鋼管を接合する手法に比べ、洋上での溶接作業が減り、効率的で信頼性の高い敷設作業を行うことができる。

Ｒレイ法では、パイプラインは、陸上ではドラムに巻き付けられ、また、洋上ではドラムから巻き解かれてまっすぐに伸ばされる。また、トラブル発生時には、パイプラインが、洋上でドラムに再度巻き付けられ、その後にドラムから再度巻き解かれる。このため、Ｒレイ法では、ドラムに対するパイプラインの巻き付け及び巻き解きが、最大で５回行われた場合であっても、パイプラインに座屈及び破断が生じないことが要求される。パイプラインの巻き付け及び巻き解きのとき、鋼管の表面（外周面）に、曲げによる軸方向の引張及び圧縮の塑性歪みが発生する。このときに発生する塑性歪みの大きさは、管径（外径）の大きさに比例する。１５０ｍｍ～５００ｍｍの実用的な管径を持つ鋼管では、１％～３％の引張及び圧縮の歪みが鋼管に対して繰り返し付与される。

一方、陸上に敷設されるパイプラインも、同様に、引張歪み及び圧縮歪みが繰り返し付与される場合がある。その一例として、不連続永久凍土地帯や地すべり地帯に敷設される長距離ガスパイプラインが挙げられる。例えば不連続永久凍土地帯では、土壌の凍結及び融解が１年ごとに繰り返されるので、これに伴って鋼管には、軸方向に沿って２％程度の引張歪み及び圧縮歪みが繰り返し付与される。

以上に説明したように、Ｒレイ法を用いて海底にパイプラインを敷設する場合、及び、不連続永久凍土地帯にパイプラインを敷設する場合の何れにおいても、パイプラインの軸方向に沿った引張及び圧縮の塑性歪みが鋼管に対して繰り返し付与される。従来から、このような状況下においてパイプラインの健全性を保つための技術が求められている。

このような要望に対し、例えば特許文献１には、パイプライン及びその製造方法が開示されている。具体的には、複数の鋼管の端部同士が溶接によって接合された複数の溶接部を有するパイプラインが開示されている。そして、互いに溶接された一方の鋼管の降伏強度と他方の鋼管の降伏強度との差と、前記一方の鋼管及び前記他方の鋼管のうち、前記降伏強度が低い方の鋼管の引張強度に対する前記降伏強度の比である降伏比とが、所定の数式を満たすように制御している。このパイプライン及びその製造方法によれば、鋼管の変形特性を十分に発揮させるパイプラインを提供できると記載されている。

また、特許文献２には、複数本の電縫鋼管が軸方向に周溶接部を介して接合されてなるリール工法用鋼管が開示されている。この特許文献２では、電縫鋼管のシーム位置を管断面０時の位置として、電縫鋼管の管断面が管軸周りに１２等分されてそれぞれを時計回りに順に管断面０時から１１時の各位置としたとき、隣り合う一方の電縫鋼管の管断面０時の位置に、隣り合う他方の電縫鋼管の管断面２時の位置から管断面４時の位置の範囲又は管断面８時の位置から管断面１０時の位置の範囲が相対して接合されている。特許文献２には、上記のように、互いに隣り合う各電縫鋼管同士のシーム位置を相対的にずらして各電縫鋼管同士を接合することで、長尺鋼管をリールに巻き付けた際に管断面０時の位置（又は管断面６時の位置）が、リール巻付けした際の内周側又は外周側に位置しても、発生する軸方向歪みが小さくなり、局所的な座屈及び破断が発生しにくくなる、と記載されている。

また、非特許文献１には、軸方向の引張及び圧縮の塑性歪みが繰り返し付与されるパイプラインにおいて、接合する鋼管同士の降伏強度差を抑えることにより、周溶接部近傍での座屈を防止できると記載されている。

国際公開第２０１３／１１１９０２号 国際公開第２０２０／０６７０６４号

Eiji Tsuru、他４名、「Reeling Capability of Non-Heat-Treated ERW Line Pipes in R-lay」、2013、ISOPE-I-13-548

パイプラインをその長手方向に沿って見た場合、鋼管同士を接合する周溶接部近傍がパイプラインの最脆弱部であるため、パイプラインの軸方向に引張及び圧縮の塑性歪みが繰り返し付与されるとき、周溶接部近傍に座屈が発生する恐れがある。したがって、パイプラインの健全性を保つためには、周溶接部近傍の座屈を防止することが重要である。

ここで、上記特許文献１に記載のパイプライン及びその製造方法によれば、鋼管の変形特性を十分に発揮させるパイプラインを提供できると説明されているものの、その一方で、全ての鋼管の降伏強度を測定することが困難であることも認識している。そのため、全数測定の代案として、製造番号が近い鋼管同士を選んで溶接することを提案している。
また、上記特許文献２に記載された技術は、リールに巻き付けられた鋼管の内側周側及び外周側に発生する局所的な座屈及び破断に着目しているが、周溶接部近傍での座屈を防止するものではない。
また、上記非特許文献１には、接合する各鋼管同士の降伏強度差を抑えることが開示されているものの、全ての鋼管の降伏強度情報を測定することが困難であるという観点においては、上記特許文献１と同様である。

上記従来技術より分かるように、接合する鋼管同士の降伏強度差を抑えるためには、接続する全ての鋼管の降伏強度に関する情報が必要である。通常、降伏強度の値は、材質試験により測定されたロット毎（例えば、同一製造単位毎）の代表値が用いられる。つまり、多数本の鋼管に対して一つの降伏強度値が代表値として割り当てられる。
しかしながら、この降伏強度値はあくまでも１ロットの代表値であるので、各鋼管それぞれが個別に持つ実際の降伏強度値とは異なる場合がある。各鋼管の正確な降伏強度を測定するためには、当然ながら、全ての鋼管それぞれに対して個別に引張試験を行う必要がある。この場合、引張試験を行うためにコストが上昇する上に、試験片採取のために歩留まりが低下する。

ここで、１本の鋼管に対して行われる引張試験の手順を説明しておく。引張試験では、鋼管の片端からの試験片切り出しと、試験片加工と、降伏強度の実測とが行われる。
まず、試験片切り出しでは、例えば１２ｍ＋０．５ｍの長さを持つ鋼管を準備する。そして、この鋼管の管端から約０．５ｍの長さ部分を切り取ってこれを試験片として用いる。この試験片は、鋼管の全長１２ｍの約４％に相当するが、降伏強度の測定のみに用いられ、実製品としては用いられない。
続く試験片加工では、切り出した試験片に対して旋盤やフライスなどの機械加工を行うことにより、実測に適した状態に前加工する。
そして、実測では、引張試験を行うことにより、降伏強度の実測値が求められる。

以上説明の試験片取り出しから実測までの全工程に掛かる作業期間は、おおよそ２０日間程度になるため、これを多数本の鋼管の全てに対して実施することは現実的ではない。加えて、全ての鋼管から４％ずつの歩留まりロスが発生することにもなるので、コスト面でも実施が難しいものとなっている。コストについて具体的に説明すると、鋼管１本の引張試験を行う場合の費用として、まずガス切断に５０００円、試験片加工に５０００円、そして引張試験に５０００円が費やされる。加えて、試験期間として２週間を要する。当然ながら、これら試験費用及び試験期間は、鋼管本数に比例して増していくため、全数に対して実施することは容易ではない。
さらに言うと、同一長を持つパイプライン等の長尺構造物を製造する場合、試験片の切り出しを行う場合は試験片の切り出しによって鋼管１本あたりの長さが短くなるため、切り出しが無い場合よりも全長における溶接箇所の数が必然的に多くなる。よって、溶接作業に伴うコストが増すことになる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、複数本の鋼管を接続してパイプライン等の長尺構造物を得る際に各鋼管同士の周溶接部近傍での座屈の抑制を最終目的とし、その最終目的を実現させるために必要な降伏強度情報が個別に付与された鋼管及び鋼管群を簡易かつ歩留まり良く提供することを課題とする。また、この鋼管群によって製造されたパイプラインの提供も課題とする。さらには、降伏強度情報が個別に付与された鋼管を簡易かつ歩留まり良く得るための鋼管製造方法の提供も課題とする。

上記各課題を達成するために、本発明は以下の各態様を採用した。
（１）すなわち、本発明の一態様に係る鋼管は、
機械加工され、圧子押し込み法の測定跡である圧痕を有する管端面と、
前記圧痕の位置の降伏強度に対応する降伏強度情報が付与された、外周面及び内周面の少なくとも一方と、
を備える。
上記（１）に記載の鋼管によれば、複数本の鋼管を接合してパイプライン等の長尺構造物を得る際に、鋼管の外周面及び内周面の少なくとも一方に付与された降伏強度情報を参照する。そして、降伏強度が互いに近い鋼管同士を選び、それぞれの管端同士を突き合わせて周溶接によって接合する。これにより、互いに接合する各鋼管間の降伏強度差を確実に低く抑えることができるので、各鋼管同士の周溶接部近傍における座屈発生を抑制できる。

（２）上記（１）に記載の鋼管において、以下の構成を採用してもよい：
前記降伏強度情報が、
前記降伏強度の数値表示、
前記降伏強度の数値が該当する区分を示す区分表示、
前記降伏強度の数値が該当する区分を示すカラー表示、
前記降伏強度の数値と紐付けられた製品番号表示、
のうちの少なくとも一つを含む。
上記（２）に記載の鋼管の場合、降伏強度情報が、降伏強度の数値表示である場合には、この数値表示が互いに同じかまたは近い鋼管同士を選んで接合する。あるいは、降伏強度情報が、降伏強度の数値が該当する区分を示す区分表示である場合には、この区分に紐付けられた降伏強度の数値が互いに同じかまたは近い鋼管同士（同じ区分表示又は近い区分表示の鋼管同士）を選んで接合する。あるいは、降伏強度情報が、降伏強度毎に色分けされたカラー表示である場合には、この色分けに紐付けられた降伏強度の数値が互いに同じかまたは近い鋼管同士（同じカラー表示か又は近いカラー表示の鋼管同士）を選んで接合する。あるいは、降伏強度情報が、降伏強度の数値と紐付けられた製品番号表示である場合には、この製品番号表示に紐付けられた降伏強度の数値が互いに同じかまたは近い鋼管同士を選んで接合する。

（３）また、本発明の一態様に係る鋼管群は、
区画内に配置された複数本の鋼管の全てが、上記（１）又は上記（２）に記載の鋼管である。
上記（３）に記載の鋼管群によれば、鋼管群から複数本の鋼管を接続してパイプライン等の長尺構造物を得る際、鋼管の外周面及び内周面の少なくとも一方に付与された降伏強度情報を参照する。そして、降伏強度が互いに同じかまたは近い鋼管同士を選び、それぞれの管端同士を突き合わせて周溶接により接合する。これにより、互いに隣り合う鋼管間の降伏強度差を確実に低く抑えることができるので、各鋼管同士の周溶接部近傍における座屈発生を抑制できる。

（４）上記（３）に記載の鋼管群において、
各前記鋼管が、前記区画内に、前記降伏強度情報に応じて区分けして配置されていてもよい。
上記（４）に記載の鋼管群の場合、区画内から鋼管を取り出す際、区分けを参照することにより、降伏強度差が低い鋼管同士を選ぶことができる。

（５）また、本発明の一態様に係るパイプラインは、
上記（１）～（４）の何れか１項に記載の鋼管が、複数本、互いに周溶接で接合されたパイプラインであって、
連結方向において互いに隣り合う各前記鋼管同士における前記降伏強度の差が、６５ＭＰａ以下である。
上記（５）に記載のパイプラインによれば、連結方向において互いに隣り合う各鋼管同士における降伏強度の差が小さく抑えられているので、各鋼管同士の周溶接部近傍における座屈発生を抑制できる。

（６）また、本発明の一態様に係る鋼管製造方法は、
機械加工された管端面を有する鋼管を準備する準備工程と、
圧子押し込み法により前記管端面で荷重－変位特性を測定する測定工程と、
前記測定工程で測定した前記荷重－変位特性に基づいて降伏強度を得る取得工程と、
前記取得工程で得た前記降伏強度に関する降伏強度情報を、前記鋼管の外周面及び内周面の少なくとも一方に表示する表示工程と、
を含む。
上記（６）に記載の鋼管製造方法によれば、測定工程、取得工程、表示工程を行うことによって、個別の降伏強度情報が表示された鋼管を製造することができる。したがって、複数本の鋼管を接合してパイプライン等の長尺構造物を得る際には、降伏強度情報を参照することで降伏強度が互いに同じかまたは近い鋼管同士を選ぶことができる。そして、選んだ各鋼管それぞれの管端同士を互いに突き合わせて周溶接で接合する。これにより、互いに隣り合う鋼管間の降伏強度差を確実に低く抑えられるので、各鋼管同士の周溶接部近傍における座屈発生を抑制できる。

（７）上記（６）に記載の鋼管製造方法において、
前記表示工程で、前記降伏強度情報として、
前記降伏強度の数値表示、
前記降伏強度の数値が該当する区分を示す区分表示、
前記降伏強度の数値が該当する区分を示すカラー表示、
前記降伏強度の数値と紐付けられた製品番号表示、
のうちの少なくとも一つを表示してもよい。
上記（７）に記載の鋼管製造方法の場合、降伏強度情報が、降伏強度の数値表示である場合には、この数値表示が互いに同じかまたは近い鋼管同士を選んで接合する。あるいは、降伏強度情報が、降伏強度の数値が該当する区分を示す区分表示である場合には、この区分に紐付けられた降伏強度の数値が互いに同じかまたは近い鋼管同士（同じ区分表示又は近い区分表示の鋼管同士）を選んで接合する。あるいは、降伏強度情報が、降伏強度毎に色分けされたカラー表示である場合には、この色分けに紐付けられた降伏強度の数値が互いに同じかまたは近い鋼管同士（同じカラー表示か又は近いカラー表示の鋼管同士）を選んで接合する。あるいは、降伏強度情報が、降伏強度の数値と紐付けられた製品番号表示である場合には、この製品番号表示に紐付けられた降伏強度の数値が互いに同じかまたは近い鋼管同士を選んで接合する。

本発明の上記態様に係る鋼管及び鋼管群によれば、複数本の鋼管を接続してパイプライン等の長尺構造物を得る際、各鋼管同士の周溶接部近傍における座屈発生を抑制できる。加えて、機械加工された管端面に対して圧子押し込み法を適用した測定結果に基づく降伏強度情報を有するため、降伏強度が簡易かつ歩留まりよく付与された鋼管及び鋼管群となっている。
また、上記態様に係るパイプラインにおいても、同様に、各鋼管同士の周溶接部近傍における座屈発生を抑制することができる。
さらに、上記態様に係る鋼管製造方法によれば、複数本の鋼管を接続してパイプライン等の長尺構造物を得る際に、各鋼管同士の周溶接部近傍における座屈発生を抑制するために必要な降伏強度情報が個別に付与された鋼管を製造することができる。加えて、機械加工された管端面に対して圧子押し込み法を適用した測定結果に基づいて降伏強度情報を鋼管に付与するため、降伏強度が簡易かつ歩留まりよく付与された鋼管を製造できる。

鋼管Ａについての検証結果を示すグラフである。 鋼管Ａについての検証結果を示すグラフである。 鋼管Ａについての検証結果を示すグラフである。 鋼管Ｂについての検証結果を示すグラフである。 鋼管Ｃについての検証結果を示すグラフである。 鋼管Ｃについての検証結果を示すグラフである。 鋼管Ｄについての検証結果を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る鋼管の断面図である。 同実施形態に係るパイプラインの断面図である。 同実施形態に係る鋼管の製造方法を示すフロー図である。 同実施形態における圧子押し込み試験の様子を示す模式図である。 同実施形態における圧子押し込み試験の様子を示す模式図であって、図１１のＰ部の拡大断面図である。 同実施形態における圧子押し込み試験の測定点の例を示す模式図である。 開先の形状毎に圧子押し込み方向を矢印で示した図であって、図１１のＰ部に相当する部分の拡大断面図である。（ａ）は、管端に機械加工を施して平坦化したまま（開先未加工）の状態を示す。（ｂ）は、（ａ）に対してＶ字開先を形成した場合を示す。（ｃ）は、（ａ）に対してＵ字開先を形成した場合を示す。（ｄ）は、（ａ）に対してＸ字開先を形成した場合を示す。 （ａ）は、スプールベースに配置された鋼管群における降伏強度とその本数分布との関係を示すグラフであり、横軸が降伏強度で縦軸がその降伏強度における本数を示す。（ｂ）は、（ａ）に示すスプールベースから鋼管を取り出して接続したパイプラインの一例を示す。 鋼管Ａの試験結果を示す図である。 鋼管Ｂの試験結果を示す図である。 鋼管Ｃの試験結果を示す図である。 鋼管Ｄの試験結果を示す図である。 第２実施例の試験結果を示す図である。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ね、歩留まりを落とさずに鋼管の降伏強度を測定する方法として圧子押し込み法（Instrumented Indentation Test）に着目した。そこで、本発明者は、圧子押し込み法を用いて鋼管の機械加工された管端面で測定した荷重－変位特性に基づいて算出した降伏強度の妥当性を検証した。具体的には、圧子押し込み法の結果から算出した降伏強度を、実際に引張試験を行って測定した降伏強度と比較した。なお、圧子押し込み法を用いた降伏強度の測定方法及び算出方法の説明は、後述する。まず先に、引張試験で求めた降伏強度と圧子押し込み法を用いて求めた降伏強度とを比べることで、圧子押し込み法を用いて求めた降伏強度の妥当性を調べた検証について説明する。以下に、その検証条件及び検証結果について述べる。

本検証では、下記鋼管Ａ～Ｄを用いた。
鋼管Ａは、成形後に熱処理を施したＥＲＷ鋼管（電縫鋼管：Electric Resistance Welded steel pipe）であった。鋼管Ａのサイズは、外径３２３．９ｍｍ、肉厚１４．３ｍｍであった。
鋼管Ｂは、成形ままのＥＲＷ鋼管であった。鋼管Ｂのサイズは、外径４５７．２ｍｍ、肉厚２０．３ｍｍであった。
鋼管Ｃは、成形ままのＵＯ鋼管であった。鋼管Ｃのサイズは、外径５０８ｍｍ、肉厚２２．２ｍｍであった。
鋼管Ｄは、成形後に時効処理を施したＵＯ鋼管であった。鋼管Ｄのサイズは、鋼管Ｃと同じく、外径５０８ｍｍ、肉厚２２．２ｍｍであった。鋼管Ｄに施した時効処理は、耐食性向上のために鋼管表面をコーティングするためのものである。
鋼管Ａ～Ｄの降伏強度は、いずれも４００ＭＰａ～４５０ＭＰａの範囲内であった。鋼管Ａ～Ｄのいずれも、鋼管同士を周溶接により接合することを仮定して、管端面に機械加工を施して平坦にした。

鋼管Ａ～Ｄのそれぞれの管端面（機械加工面）に対して圧子押し込み試験を行った。圧子押し込み試験では、鋼管の肉厚をｔとしたとき、厚み方向において、管端面のうち鋼管の外周面の位置を基準とし、この外周面から中心軸線に向かう方向の距離がｔ／４、ｔ／２、及び３ｔ／４となる位置のうち少なくとも一箇所に対して圧子（Indentation Indenter）を押し込み、降伏強度を測定した。また、鋼管Ａ～Ｄの各管端面のうち、圧子を押し込む位置の近傍から直径３ｍｍの丸棒引張試験片を採取した。そして、各丸棒引張試験片のそれぞれに対して引張試験を行い、降伏強度を測定した。さらに、圧子を押し込む位置と同一母線上で全厚引張試験片を採取した。そして、各全厚引張試験片のそれぞれに対して引張試験を行い、降伏強度を測定した。
なお、全厚引張試験は、全厚の平均的な値の採取を目的とするものであり、具体的には、出荷試験等で行われる。

ＥＲＷ鋼管である鋼管Ａ及び鋼管Ｂについて、それぞれ１０本の異なる鋼管の管端面の周方向１箇所又は２箇所以上から試験片を採取した。
また、ＵＯ鋼管である鋼管Ｃ及び鋼管Ｄについて、１本の鋼管の管端面の周方向１箇所又は２箇所以上から複数の試験片を採取した。

図１～図３は、鋼管Ａについての検証結果を示すグラフである。
図１は、鋼管Ａに対して、圧子押し込み法を用いて算出した応力－歪み曲線（以下、ＳＳ曲線とも言う。）と、丸棒引張試験を行って測定したＳＳ曲線との対比を示している。図１において、横軸が歪みで縦軸が応力を示す。図１より明らかなように、歪み（横軸）の全領域において、圧子押し込み法による応力の算出結果（縦軸）が、丸棒引張試験による応力の測定結果（縦軸）に対してよく一致していることが確認された。

図２は、鋼管Ａに対して、圧子押し込み法を用いて算出した降伏強度と、丸棒引張試験を行って測定した降伏強度との関係を示す。
図３では、圧子押し込み法を用いて算出した降伏強度と、全厚引張試験を行って測定した降伏強度との関係を示す。すなわち、ｔ／４，ｔ／２，３ｔ／４の各位置における圧子押し込み試験の結果の加重平均値と、全厚引張試験での値との比較である。
図２及び図３から明らかなように、鋼管Ａにおいて、丸棒引張試験により測定した降伏強度と、全厚引張試験により測定した降伏強度は、いずれも、圧子押し込み法を用いて算出した降伏強度と正の相関を示した。

図４は、鋼管Ｂについての検証結果を示すグラフである。図４では、鋼管Ｂに対して、圧子押し込み法を用いて算出した降伏強度と、丸棒引張試験を行って測定した降伏強度との関係を示す。
図５及び図６は、鋼管Ｃについての検証結果を示すグラフである。
図５では、圧子押し込み法を用いて算出したＳＳ曲線と、全厚引張試験を行って測定したＳＳ曲線とを示す。

図６では、鋼管Ｃに対して、圧子押し込み法を用いて算出した降伏強度と、全厚引張試験を行って測定した降伏強度との関係を示す。すなわち、ｔ／４，ｔ／２，３ｔ／４の各位置における圧子押し込み試験の結果の加重平均値と、全厚引張試験での値との比較である。ここで、図５のように応力歪み曲線で降伏伸びが見られない場合の降伏強度は、０．２％オフセット耐力として求めた。

図７は、鋼管Ｄについての検証結果を示すグラフである。図７は、鋼管Ｄに対して、圧子押し込み法を用いて算出した降伏強度と、全厚引張試験を行って測定した降伏強度との関係を示す。すなわち、ｔ／４，ｔ／２，３ｔ／４の各位置における圧子押し込み試験の結果の加重平均値と、全厚試験での値との比較である。
図４～図７に示す結果から、鋼管Ｂ～Ｄにおいても、丸棒引張試験又は全厚引張試験を行って測定した降伏強度は、圧子押し込み法を用いて算出した降伏強度と正の相関を示した。

なお、一般に、鋼管Ｄは時効処理により熱的影響を受けるため、時効処理を行わない場合（例えば、鋼管Ｃ）と比較してＳＳ曲線の形状が変化し、降伏強度が上昇する。しかしながら、図７に示されるように、時効処理により熱的影響を受けたとしても、全厚引張試験を行い測定した降伏強度は、圧子押し込み法を用いて算出した降伏強度と正の相関を示す。よって、時効処理をする鋼管に対して、圧子押し込み試験を行う場合、時効処理前後のどちらで試験を行うかを統一しておけば、時効処理前に圧子押し込み試験を行ってもよいし、時効処理後に圧子押し込み試験を行ってもよい。

以上の結果より、圧子押し込み法によって得られた降伏強度の値は、引張試験で実測した降伏強度の値とほとんど一致することを実証できた。

本発明の実施形態およびその変形例に係る鋼管、鋼管群、パイプライン、鋼管製造方法は、本発明者が上記の知見に基づいてさらに検討を重ね、完成させたものである。その詳細を説明する前に、骨子を以下に纏めておく。

＜第１の形態＞
本実施形態に係る鋼管製造方法は、準備工程と、測定工程と、取得工程と、表示工程と、を備える。なお、以下の説明では、取得工程を算出工程と呼ぶ場合がある。
準備工程では、機械加工された平坦な管端面を有する鋼管を準備する。続く測定工程では、圧子押し込み法を用いて鋼管の管端面で荷重－変位特性を測定する。続く算出工程では、測定工程で測定した荷重－変位特性に基づいて降伏強度を算出する。続く表示工程では、算出工程で算出した降伏強度に関する情報（以下、降伏強度情報と呼ぶ）を鋼管の外周面及び内周面の少なくとも一方に表示する。前記準備工程と、前記測定工程と、前記算出工程と、前記表示工程とを備える製造方法によって、降伏強度情報が付与された鋼管を得る形態を、以下、第１の形態と称する。

この第１の形態の製造方法では、測定工程において、鋼管の管端面に対して圧子押し込み法を用いて荷重－変位特性を測定し、その荷重－変位特性に基づいて算出工程で各鋼管の降伏強度を算出する。この降伏強度の値は、上述した通り、引張試験で実測した降伏強度の値とほとんど一致する。第１の形態の製造方法では、表示工程において、算出工程で算出した降伏強度情報を鋼管の外周面及び内周面の少なくとも一方に表示する。そのため、このようにして得られた複数本の鋼管同士を接合する際、作業者は、表示された降伏強度情報を確認すれば、接合する各鋼管同士における降伏強度差が小さくなる組み合わせの鋼管を選択することができる。これにより、溶接によって鋼管同士を連結してパイプラインを製造する際に、各鋼管同士の周溶接部近傍での座屈発生を抑制できる。また、圧子押し込み法は、鋼管の、平坦に機械加工された管端面を追加加工無しで利用できるため、鋼管から試験片を採取する必要がなく、簡易かつ短時間でしかも低コストに降伏強度情報を得ることができる。したがって、本第１の形態の鋼管製造方法によれば、各鋼管同士の周溶接部近傍での座屈発生を抑制できるパイプラインの製造に適した鋼管を、簡易かつ歩留まり良く製造できる。

＜第２の形態＞
本第２の形態では、表示工程で表示する情報を、算出工程で算出した降伏強度の値そのものとしている。その他については上記第１の形態と同様であるので、ここではその重複説明を省略する。

本第２の形態の製造方法では、表示工程において、算出工程で算出した降伏強度の値そのものを、鋼管の外周面及び内周面の少なくとも一方に表記する。そのため、鋼管を接合する際、作業者は、表記された降伏強度の数値を確認すれば、降伏強度差がより小さくなる鋼管同士の組み合わせを選択することができる。そのため、適切な鋼管の選択を具体的な数値で行える。

＜第３の形態＞
本第３の形態では、表示工程で表示する情報を、算出工程で算出した降伏強度の値が含まれる降伏強度レベルに対応する標識としている。その他については上記第１の形態と同様であるので、ここではその重複説明を省略する。

本第３の形態の製造方法では、表示工程において、算出工程で算出した降伏強度の値が含まれる降伏強度レベルに対応する標識を、鋼管の外周面及び内周面の少なくとも一方に表示する。この標識は、所定の範囲毎に区分された、降伏強度のレベルを示す。要するに、このような標識を複数本の鋼管それぞれに表示することにより、各鋼管が降伏強度の値に応じて分類される。これにより、鋼管を接合する際、作業者は、表示された標識を確認すれば、降伏強度差が小さくなるような鋼管同士の組み合わせを簡単に選択することができる。そのため、適切な鋼管の選択をより簡便に行える。

＜第４の形態＞
本形態に係る鋼管は、管端面と、外周面と、内周面と、を備える。管端面は、機械加工されて平坦になっている。外周面及び内周面の少なくとも一方には、降伏強度情報が表示されている。降伏強度は、圧子押し込み法を用いて管端面で測定された荷重－変位特性に基づいて算出されたものである。その他については上記第１の形態と同様であるので、ここではその重複説明を省略する。

本第４の構成の鋼管は、鋼管の降伏強度情報が、鋼管の外周面及び内周面の少なくとも一方に表示されている。この降伏強度情報は、圧子押し込み法により得られた降伏強度に関するものである。このような鋼管同士を接合する際、作業者は、表示された情報を確認すれば、鋼管同士の降伏強度差が小さくなるように接合する鋼管を選択することができる。これにより、溶接によって鋼管同士を連結してパイプラインを製造する際に、各鋼管同士の周溶接部近傍での座屈発生を抑制できる。したがって、第４の形態の鋼管は、各鋼管同士の周溶接部近傍での座屈発生を抑制できるパイプラインの製造に適する。

＜第５の形態＞
また、本実施形態に係るパイプラインは、互いに溶接によって連結された上記第４の形態に係る複数本の鋼管からなる。各鋼管それぞれに表示された降伏強度情報について、互いに連結された鋼管同士で、降伏強度の差が所定の範囲内である。本第５の形態のパイプラインによれば、接合された各鋼管同士の降伏強度の差が所定の範囲内に抑えられているため、各鋼管同士の周溶接部近傍での座屈発生を抑制できる。

以上説明の骨子に続き、本発明の実施形態及び変形例について、図面を参照しつつ以下に説明する。各図において同一又は類似する構成については同一符号を付し、重複説明を省略する。

［鋼管］
図８は、本実施形態に係る鋼管１０を、その中心軸線ＣＬを含む断面で見た断面図である。鋼管１０は、天然ガスや原油を輸送するパイプラインの製造に用いられる部品である。パイプラインの詳細は後述する。本実施形態では、鋼管１０は、継目無鋼管である。しかしながら、鋼管１０は、電縫鋼管やＵＯ鋼管等の溶接鋼管であってもよい。以下、鋼管１０が延びる長手方向（中心軸線ＣＬに沿った方向）を軸方向と言う。鋼管１０は、軸方向の両端それぞれに、環状の管端面１０ａを有する。さらに、鋼管１０は、外周面１０ｂと内周面１０ｃとを有する。

鋼管１０の軸方向における全長は、例えば１２ｍである。鋼管１０の外径Ｄは、例えば１９３～１２００ｍｍであり、鋼管１０の肉厚ｔは、例えば７．０ｍｍ～４０．０ｍｍである。

図８を参照して、鋼管１０の外周面には、標識１１が表示されている。標識１１は、鋼管１０の降伏強度の値に対応する情報（降伏強度情報）である。鋼管１０の降伏強度の値は、鋼管１０の両端の管端面１０ａのうちの少なくとも一方に対して、後述する圧子押し込み法を用いて測定された荷重－変位特性に基づいて算出される。鋼管１０における降伏強度の数値は、鋼管１０の一端で求めた場合と他端で求めた場合とにおいて互いに若干異なる場合がある。これは、鋼管１０の製造方法によって生じる、一端及び他端間の降伏強度差である。例えば、ＥＲＷ鋼管のように熱延板から造管された鋼管では、両端での降伏強度差はそれほど大きくない。一方、ＵＯＥ鋼管やＪＣＯ鋼管のように厚板から成形される鋼管では、トップ側とボトム側で冷却が開始される温度が異なるため（ボトム側が低くなる）、最終的な鋼管のトップとボトムで降伏強度差が出てくる場合がある。しかし、この降伏強度差は、互いに接合する各鋼管間の降伏強度差の値よりも小さく、無視できる。よって、降伏強度の値は、鋼管１０の片端のみで求めた値を採用してもよいし、あるいは、鋼管１０の両端それぞれで求めた値の平均値を採用してもよい。

標識１１は、所定の範囲毎に区分された、鋼管１０の降伏強度のレベルを示す。このような標識１１を複数の鋼管１０に表示することにより、各鋼管１０は、降伏強度の値に応じて複数の区分に分類される。
標識１１として、降伏強度の高さ毎に色分けされたカラーバンドを、鋼管１０の外周面１０ｂに巻いて表示してもよい。標識１１は、カラーバンドのみに限らず、降伏強度の高さ毎に色分けされたペンキを外周面１０ｂに塗布したものであってもよい。標識１１に示す降伏強度のレベルは、例えば２０ＭＰａ毎に区分けする設定としてもよい。

本実施形態の例では、鋼管１０の降伏強度情報を、鋼管１０の降伏強度の強度レベルを示す標識１１で示している。しかしながら、鋼管１０の外周面１０ｂに表示される降伏強度情報は、標識１１のみに限定されるものではない。例えば、降伏強度情報は、降伏強度の値そのものであってもよい。要するに、鋼管１０の外周面１０ｂに降伏強度の値そのものが記載されていてもよい。あるいは、降伏強度の値の情報を含んだバーコードを鋼管１０の外周面１０ｂに付していてもよい。

あるいは、鋼管１０の降伏強度情報を、鋼管１０の降伏強度の数値と紐付けられた製品番号表示としてもよい。この場合、製品番号表示を鋼管１０の外周面１０ｂに記載しておく。さらに、製品番号表示と降伏強度との対応関係を纏めた一覧表を、紙あるいは電子媒体に記録しておき、パイプラインを製造する作業者が接合作業時に一覧表を参照できるようにしておく。例えば電子媒体に記録した場合には、一覧表を、電子端末上で降伏強度の昇順あるいは降順にソートすることにより、各鋼管を、互いに隣り合うもの同士で降伏強度差が小さくなる並び順を得ることが出来る。その結果、作業者は、ソート後の一覧表を見て、降伏強度の並び順に沿って製品番号を選んで接合することが可能になる。このように、降伏強度情報は、各鋼管が持つ降伏強度の値に直接的に関係する表示のみに限らず、選んだ鋼管と、この鋼管の降伏強度の値との間を１対１対応の関係で繋ぐ情報も含まれる。

以上説明のように、降伏強度情報は、降伏強度の数値表示、降伏強度の数値が該当する区分を示す区分表示、降伏強度の数値が該当する区分を示すカラー表示、降伏強度の数値と紐付けられた製品番号表示、のうちの少なくとも一つを含む。
また、降伏強度情報の表示位置は、上記に例示した外周面１０ｂのみとしてもよいし、または内周面１０ｃのみとしてもよいし、あるいは外周面１０ｂ及び内周面１０ｃの両方としてもよい。また、鋼管１０の周方向においては、その一部のみに表示するようにしてもよいが、全周に渡るように表示した方が、鋼管１０の置き方に関わらず視認できるため好ましい。

図９は、本実施形態に係るパイプライン２０を、その長手方向に沿った断面で見た断面図である。より具体的には、中心軸線ＣＬを含む断面で見た縦断面図である。
パイプライン２０は、複数本の鋼管１０からなる。各鋼管１０は、同軸に配置された状態で、互いに溶接によって連結されている。つまり、各鋼管１０同士が周溶接部Ｗで溶接接合されることにより、パイプライン２０が形成されている。各鋼管１０を溶接する際、中心軸線ＣＬ方向において互いに隣り合う鋼管１０の降伏強度の差が、所定の範囲内になるように接合する。隣り合う鋼管１０の降伏強度差は、好ましくは６５ＭＰａ以下である。

［鋼管の製造方法］
図１０は、本実施形態に係る鋼管１０の製造方法を示すフロー図である。図１０に示すように、本実施形態の製造方法は、準備工程（Ｓ１）と、測定工程（Ｓ２）と、算出工程（Ｓ３）と、表示工程（Ｓ４）と、を備える。以下、図１０に示す各工程を具体的に説明する。

〔準備工程（Ｓ１）〕
準備工程（Ｓ１）では、複数本の鋼管１０を準備する。鋼管１０を製造する方法は、周知の方法を用いてよい。鋼管１０が継目無鋼管である場合、鋼管１０は、例えば中実の丸ビレットを素材として、マンネスマン法により製造される。鋼管１０が溶接鋼管である場合は、鋼板を管状に成形し、鋼板の側縁同士をシーム溶接することで鋼管１０が製造される。鋼管１０は、機械加工された管端面１０ａを有する。管端面１０ａに機械加工が施されるのは、鋼管１０同士を周溶接によって接合するためである。そして、次工程では、この機械加工された管端面１０ａを利用して、圧子押し込み法による測定を行う。

圧子押し込み法を適用する測定位置は、管端面１０ａのみに限定される。例え管端に近い位置であっても、鋼管１０の外周面１０ｂ及び内周面１０ｃに対して圧子押し込み法を適用しない。その理由は、測定面の性状と、管端面（断面）での強度ばらつきと、の２つにある。
まず、測定面の性状について説明する。圧子押し込み法では、事前に、測定面をある粗さ以下に仕上げておく必要がある。通常、鋼管１０の外周面１０ｂ及び内周面１０ｃは、酸化スケールがついている状態にあるので、このままでは精度の高い測定を行うことができない。そのため、測定前に機械加工で酸化スケールを取り除く必要があり、その分、余計な手間を要する。これに対し、切断面である管端面１０ａを測定箇所とすることで、例え調整を要するとしても粗さの調整程度で済み、測定のための新たな加工の必要性を最小限に抑えることができる。

続いて、管端面（断面）での強度ばらつきについて述べる。ＥＲＷ鋼管、ＵＯ鋼管、ＪＣＯ鋼管などの溶接鋼管は、冷間加工により板から造管する。そのため、鋼管長手方向のどの位置の断面においても、その肉厚方向において強度分布を生じる。すなわち、多くの鋼管では、肉厚中心で強度が低く、内周面及び外周面で強度が高くなる傾向にある。同様に、シームレス鋼管においても、熱処理時の冷速の影響及びその後の冷間加工によって、肉厚方向に強度分布を有する。したがって、外周面あるいは内周面の測定では、肉厚全体の強度を精度良く測定することができない。これに対し、本実施形態のように、管端面１０ａを測定面として用いれば、より高い精度で測定することができる。例えば、肉厚がｔである管端面１０ａにおいて、外周面から、ｔ×１／４の位置、ｔ×１／２の位置、ｔ×３／４の位置をそれぞれ測定すれば、肉厚ｔの全体における強度を正確に測定することができる。

〔測定工程（Ｓ２）〕
測定工程（Ｓ２）では、圧子押し込み法を用いて鋼管１０の管端面１０ａで荷重－変位特性を測定する。具体的には、鋼管１０が持つ一対の管端面１０ａのうち少なくとも一方に対して圧子押し込み試験を行う。以下、圧子押し込み試験の具体的な方法について説明する。

図１１は、圧子押し込み試験の様子を示す模式図である。図１２は、図１１のＰ部の拡大図である。図１１及び図１２に示すように、圧子押し込み試験には、球形状の先端３０ａを有する圧子３０を含む試験装置（図示略）を用いる。
試験装置は、例えば、測定対象となる鋼管１０を固定する固定装置と、圧子３０を介して鋼管１０の管端面１０ａに垂直な押し込み荷重Ｆを与える負荷装置と、圧子３０の変位（押し込み量）ｈを測定する測定装置と、押し込み荷重Ｆと圧子３０の変位ｈとの関係を記録する記録装置と、を備える。記録装置は、単に試験終了時点での圧子３０の変位ｈを記録するだけでなく、圧子３０が押し込まれている最中の押し込み荷重Ｆと圧子３０の変位ｈの関係を記録してもよい。

圧子押し込み試験では、測定対象である鋼管１０の管端面１０ａに圧子３０の先端３０ａを押しつけ、押し込み荷重Ｆを負荷して圧子３０を管端面１０ａに垂直に押し込む。圧子３０は、所定の深さまで連続的に押し込んでもよいし、荷重の除荷を含めて断続的に押し込んでもよい。また、圧子３０の押し込みの際は、図１１に示すように、管端面１０ａに対して圧子３０の中心軸線ＣＬａが垂直となるように押し込む。

圧子３０の先端３０ａは、面圧が分散し、より精度の高い解析ができるという観点から、球形であることが好ましい。そして、その球形の曲率半径としては、０．０５ｍｍ～０．５０ｍｍの範囲内であることが好ましい。例えば、０．２５ｍｍの曲率半径を持つ圧子３０を用いてもよい。
また、圧痕のサイズとしては、正面視での径が０．１ｍｍ～１．０ｍｍの範囲内で、深さが０．０２ｍｍ～０．２０ｍｍの範囲内であることが好ましい。例えば、正面視の径が０．４ｍｍで深さが０．１５ｍｍを圧痕のサイズとしてもよい。
また、圧子３０の押し込み荷重としては、２００Ｎ～８００Ｎの範囲とすることが好ましい。例えば、押し込み荷重を４５０Ｎとしてもよい。押し込み荷重を加えた結果として、押し込み位置に生じた測定点の変位が、圧痕の深さとなる。
また、圧子押し込み法の測定跡である圧痕の有無の確認は、目視により行う。このとき、圧子押し込み法により生じた圧痕と、搬送作業等により生じた通常の傷跡とを見比べた場合、搬送作業等による損傷痕の大きさは圧子による測定痕の大きさをはるかに上回るので、目視によって両者を判別できる。

圧子押し込み試験において、一つの鋼管１０に対する測定点の数は特に限定されない。しかしながら、特に冷間成形で製造した鋼管１０では、鋼管１０の厚み方向及び周方向にも強度分布がある。そのため、鋼管１０の厚み方向及び周方向の両方において、それぞれ複数箇所で測定を行うことが好ましい。

図１３は、圧子押し込み試験の測定点の例を示す模式図である。図１３は、鋼管１０の管端面１０ａの一部を、軸方向に沿って対面視した状態を示す。図１３の例では、鋼管１０の肉厚ｔを厚み方向に４等分する破線上に測定点Ｍが設けられている。具体的には、厚み方向において、鋼管１０の外周面を基準（０ｍｍ）とし、この基準からの長さがｔ／４、ｔ／２、及び３ｔ／４となる破線上に、それぞれ３つずつ測定点Ｍが等間隔に設けられている。このような合計９つの測定点Ｍでの測定を、鋼管１０の周方向に等間隔をあけて４箇所で行ってもよい。

厚み方向において複数の測定点Ｍが設けられている場合、下記の式（１）を用いてその鋼管１０の降伏強度σ_ＹＳを算出してもよい。式（１）において、σ_ｔ／４、σ_ｔ／２、及びσ_３ｔ／４は、管端面１０ａにおいて、それぞれ鋼管１０の外周面からの厚み方向における長さがｔ／４、ｔ／２、及び３ｔ／４となる位置で測定した降伏強度である。

本実施形態の例では、図１４（ａ）に示すように、鋼管１０の管端面１０ａが、軸方向に垂直な面であり、管端に機械加工を施して平坦化したまま（開先未加工）となっている。しかしながら、鋼管１０の端部は、別の鋼管１０と溶接接合するために開先加工されていてもよい。よって、管端面１０ａは、例えば図１４（ｂ）に示すＶ字開先であってもよいし、図１４（ｃ）に示すＵ字開先であってもよいし、図１４（ｄ）に示すＸ字開先であってもよい。鋼管１０が開先を有する場合、管端面１０ａは必ずしも軸方向に垂直ではない。このような場合であっても、図１４（ｂ）～（ｄ）の各図に矢印で示すように、圧子３０を管端面１０ａに対して垂直に押し込む必要がある。

〔算出工程（Ｓ３）〕
算出工程（Ｓ３）では、測定工程（Ｓ２）で測定した荷重－変位特性に基づいて、複数の鋼管１０の各々について降伏強度を算出する。例えば、ＩＳＯ／ＴＲ２９３８１：２００８に記載の方法（加工硬化式を仮定してその係数を決める方法、ＦＥＡ等の数値解析シミュレーションから逆解析によりＳＳ曲線を求める方法、ニューラルネットワークを使用する方法）を用いることで、荷重－変位特性から鋼管１０のＳＳ曲線を算出することができる。
本算出工程（Ｓ３）について補足説明をすると、実際に使用した方法は、日本国特開２０１９－１７４２７０号公報において、弾塑性材料の変形抵抗式測定法に記載されている方法を使用した。グレード毎（例えば、Ｘ６０，Ｘ６５等)に、近似曲線の係数を決めて、引張試験の降伏強度との相関を決定した。実際の各鋼管に対する測定では、その係数を使用して、圧子押し込み試験で測定した荷重－変位曲線から降伏強度を決定した。

〔表示工程（Ｓ４）〕
表示工程（Ｓ４）では、算出工程（Ｓ３）で算出した降伏強度に関する情報（降伏強度情報）を、各鋼管１０の各々の外周面に表示する。表示工程（Ｓ４）で表示する情報は、上述した通り強度レベル（区分）を示す標識１１またはカラー表示であってもよいし、降伏強度の値そのものであってもよいし、あるいは降伏強度の数値と紐付けられた製品番号表示であってもよい。

［効果］
本実施形態に係る鋼管製造方法では、測定工程（Ｓ２）において、鋼管１０の管端面１０ａに対して圧子押し込み法を用いて荷重－変位特性を測定する。算出工程（Ｓ３）では、その荷重－変位特性に基づいて各鋼管１０の降伏強度を算出する。この降伏強度の値は、引張試験で実測した降伏強度の値とほとんど一致する。さらに、本実施形態に係る製造方法では、表示工程（Ｓ４）において、算出工程（Ｓ３）で算出した降伏強度に関する情報を鋼管１０の外周面に表示する。そのため、このようにして得られた各鋼管１０同士を接合する際、作業者は、鋼管１０に表示された降伏強度情報を確認すれば、降伏強度差が小さくなるように接合する鋼管１０を選択することができる。これにより、溶接によって鋼管同士を連結してなるパイプライン２０では、鋼管１０同士の周溶接部Ｗ（図９参照）近傍での座屈発生を抑制できる。また、測定工程（Ｓ２）で用いる圧子押し込み法は、鋼管１０の管端面１０ａに対して直接行うことができる。そのため、圧子押し込み法では鋼管１０から試験片を採取する必要がなく、容易に実施できる。したがって、本実施形態の鋼管製造方法によれば、鋼管１０同士の周溶接部Ｗ近傍での座屈発生を抑制できるので、パイプライン２０の製造に適した鋼管１０を歩留まり良く簡易に製造できる。

本実施形態に係る製造方法では、表示工程（Ｓ４）において、算出工程（Ｓ３）で算出した降伏強度の値が含まれる降伏強度レベルに対応する標識１１を鋼管１０の外周面に表示している。この標識１１は、所定の範囲毎に区分された、降伏強度のレベルを示す。これにより、鋼管１０を接合する際、作業者は、表示された標識１１を確認すれば、降伏強度差が小さくなるような鋼管１０同士の組み合わせを簡単に選択することができる。そのため、適切な鋼管１０の選択を簡便に行える。

その具体例を、図１５を用いて説明する。図１５（ａ）は、スプールベースに配置された鋼管群における降伏強度とその本数分布との関係を示すグラフであり、横軸が降伏強度で縦軸がその降伏強度に該当する鋼管１０の本数を示す。図１５（ｂ）は、（ａ）に示すスプールベースから鋼管１０を多数本取り出して接続したパイプライン２０の一例を示す。ここで、降伏強度が相対的に最も低い鋼管１０をＹＳ１とし、その次に降伏強度が低い鋼管１０をＹＳ２とし、さらにその次に降伏強度が低い鋼管１０をＹＳ３とし、さらにその次に降伏強度が低い鋼管１０をＹＳ４とし、そして最も降伏強度が高い鋼管１０をＹＳ５としている。このようにしてＹＳ１～ＹＳ５の５つに色分けされた標識（カラーバンド）１１が、全ての鋼管１０に巻かれている。

まず、陸上のスプールベース（区画内）には、上述した鋼管製造方法によって製造された鋼管１０が、多数本、配置されている。各鋼管１０それぞれの外周面１０ｂには、降伏強度情報を示す標識１１がすでに付与されている。そのため、降伏強度の高い順、あるいは低い順に並ぶように、各鋼管１０を予めスプールベースに並べておくことが、作業効率向上の観点から好ましい。

続いて、パイプライン２０を製造する作業者は、スプールベースから、ＹＳ１を示すカラーバンドが巻かれた鋼管１０を選んで取り出していく。そして、選び出した鋼管１０を周溶接により次々と接合していく。
ＹＳ１に属する全ての鋼管１０を使い切ったら、今度は、ＹＳ１に近いＹＳ２を示すカラーバンドが巻かれた鋼管１０を選んで取り出していく。そして、接合済みのＹＳ１に属する鋼管１０に対し、新たに選び出したＹＳ２に属する鋼管１０を周溶接により次々と接合していく。
ＹＳ２に属する全ての鋼管１０を使い切ったら、今度は、ＹＳ２に近いＹＳ３を示すカラーバンドが巻かれた鋼管１０を選んで取り出していく。そして、接合済みのＹＳ２に属する鋼管１０に対し、新たに選び出したＹＳ３に属する鋼管１０を周溶接により次々と接合していく。

ＹＳ３に属する全ての鋼管１０を使い切ったら、今度は、ＹＳ３に近いＹＳ４を示すカラーバンドが巻かれた鋼管１０を選んで取り出していく。そして、接合済みのＹＳ３に属する鋼管１０に対し、新たに選び出したＹＳ４に属する鋼管１０を周溶接により次々と接合していく。
ＹＳ４に属する全ての鋼管１０を使い切ったら、今度は、ＹＳ４に近いＹＳ５を示すカラーバンドが巻かれた鋼管１０を選んで取り出していく。そして、接合済みのＹＳ４に属する鋼管１０に対し、新たに選び出したＹＳ５に属する鋼管１０を周溶接により次々と接合していく。
以上の工程により、図１５（ｂ）に示すパイプライン２０が完成する。

なお、表示工程（Ｓ４）において、上述したカラーバンドである標識１１を鋼管１０に巻く代わりに、取得工程（Ｓ３）で算出した降伏強度の値そのものを鋼管１０の外周面１０ｂに表記してもよい。その場合でも、鋼管１０を接合する際、作業者は、表記された数値を確認すれば、接合する鋼管同士の降伏強度差がより小さくなる鋼管１０同士の組み合わせを選択することができる。そのため、適切な鋼管１０の選択を具体的な数値で行える。

このようにして製造されたパイプライン２０は、互いに周溶接部Ｗで溶接によって連結された複数本の鋼管１０からなる。パイプライン２０は、互いに連結された各鋼管１０同士で、降伏強度の差が所定の範囲内（６５ＭＰａ以内）である。そのため、より確実に鋼管１０同士の周溶接部Ｗ近傍での座屈発生を抑制できる。上述したように、パイプライン２０は、総延長が１ｋｍを超えるが、例え１箇所でも座屈が発生すると全体としての水密を損なう恐れが生じる。そのため、各鋼管１０同士の接合箇所において、降伏強度の差を前記所定の範囲内（６５ＭＰａ以内）として座屈発生をより確実に防止することが望ましい。

［第１実施例］
本実施形態の製造方法により製造された鋼管の効果を確認するため、以下に示すシミュレーション試験を実施した。
本第１実施例では、上述した鋼管Ａ～Ｄを想定したシミュレーション試験を行った。
本発明例として、鋼管の降伏強度に関する情報（降伏強度情報）が外周面に表示された鋼管を複数本、準備する場合を想定した。この降伏強度情報の取得に際しては、圧子押し込み法を用いる場合を想定した。そして、複数の鋼管が互いに連結されたときに降伏強度差が小さくなるような鋼管の組み合わせを選択し、選択した各鋼管同士を接合した場合の降伏強度差の分布を調査した。
また、比較例として、鋼管の降伏強度に関する情報が表示されていない鋼管を複数本、準備する場合を想定した。そして、任意に選択した各鋼管同士を接合した場合の降伏強度差の分布を調査した。接合した各鋼管同士の降伏強度差は、接合前の各鋼管に対して全厚引張試験を行って得られた降伏強度から求める場合を想定した。

図１６～図１９に、試験結果を示す。図１６は、鋼管Ａの試験結果を示すグラフである。図１７は、鋼管Ｂの試験結果を示すグラフである。図１８は、鋼管Ｃの試験結果を示すグラフである。図１９は、鋼管Ｄの試験結果を示すグラフである。これらのグラフにおいて、横軸は降伏強度差を示し、縦軸は接合した鋼管同士がその降伏強度差を持つ確率を示す。

図１６～図１９の結果から、鋼管Ａ～Ｃにおいて本発明例の最大降伏強度差は、比較例よりも１０ＭＰａ小さかった。また、図１９の結果から、鋼管Ｄにおいて本発明例の最大降伏強度差は、比較例よりも５ＭＰａ小さかった。このことから、本実施形態に係る製造方法で製造された鋼管によれば、接合した鋼管の種類によらず、接合した鋼管同士の降伏強度差を低く抑えることができることが確認された。

［第２実施例］
本第２実施例では、まず鋼管に座屈が発生する条件について検証するため、ドラムに巻き付けたときの鋼管について解析（シミュレーション）を行った。鋼管の座屈特性は、鋼管の寸法的には鋼管の外径Ｄに依存し、鋼管の材料的には主に降伏比（降伏強度／引張強度）ＹＲに依存する。また、鋼管の座屈特性は、降伏伸びの有無などにも影響を受けるが、鋼管同士の降伏強度差ΔＹＳと比較してその影響は小さい。以上を考慮して、鋼管に座屈が起こっているか否かを判定する座屈指標Ｂ_{ｉｎｄｅｘ}を導入した。座屈指標Ｂ_{ｉｎｄｅｘ}は以下の式（２）で表される。式（２）において、ドラム間隙δ_ｍａｘは、ドラムと鋼管との間における、鋼管の厚み方向の隙間の大きさを表す。ここで、式（２）の各変数のうち、座屈指標Ｂ_{ｉｎｄｅｘ}の単位はｍｍ^－２であり、外径Ｄの単位はｍｍであり、降伏比ＹＲの単位は％であり、ドラム間隙δ_ｍａｘの単位はｍｍである。なお、ドラム間隙δ_ｍａｘは、降伏強度差ΔＹＳの関数である。座屈が発生すると、鋼管はドラムから離反するため、ドラム間隙δ_ｍａｘは大きくなる。

ドラム間隙δｍ_ａｘは、ＦＥＡシミュレーションにより求めた。降伏比ＹＲは、接合した鋼管のうち降伏強度が低い方の鋼管について、降伏強度及び引張強度を算出して求めた。

本シミュレーションでは、外径Ｄが２１９ｍｍ、３２４ｍｍ、及び５０８ｍｍの鋼管に対して解析を行った。これらの鋼管の降伏比ＹＲは、８０～９５％の範囲内であった。解析では、接合した鋼管同士の降伏強度差ΔＹＳを変化させて、座屈の発生有無を調べた。

図２０は、第２実施例の試験結果を示す図である。図２０に示すように、降伏強度差ΔＹＳが大きくなるほど、座屈指標Ｂ_{ｉｎｄｅｘ}の値も大きくなる。解析結果から、座屈指標Ｂ_{ｉｎｄｅｘ}の大きさが５０を超えると、鋼管に座屈が発生しやすくなる。そのため、図２０の結果から、座屈指標Ｂ_{ｉｎｄｅｘ}の大きさが５０に対応する降伏強度差ΔＹＳはおよそ６８ＭＰａであるので、安全を見越して、降伏強度差ΔＹＳの閾値を６５ＭＰａ（このときの座屈指標Ｂ_{ｉｎｄｅｘ}は４５ｍｍ^－２）に設定する。よって、接合する鋼管同士の降伏強度差ΔＹＳを６５ＭＰａ以下とすれば、座屈指標Ｂ_{ｉｎｄｅｘ}をほとんど５０以下に抑えることができるため、座屈の発生を抑制できることが分かる。以上の理由により、連結方向において互いに隣り合う各鋼管同士における降伏強度差ΔＹＳは、６５ＭＰａ以下に抑えることが好ましい。

そこで、本発明を実施した場合と実施しない場合とについての解析を、ドラムに巻き付けたときの鋼管に対して行い、前記座屈指標Ｂ_{ｉｎｄｅｘ}の値から座屈の発生有無を判定した。本実施例では、互いに周溶接で接合されている複数本の鋼管において、鋼管の周溶接部のうち任意の３箇所の座屈指標Ｂ_{ｉｎｄｅｘ}をそれぞれ求めた。
発明例では、まず、鋼管の管端面に圧子押し込み法を用いて測定した荷重－変位特性に基づいて算出される降伏強度に関する情報（降伏強度情報）が外周面に表示された鋼管を、複数本、準備することを想定した。そして、これら複数本の鋼管を、降伏強度差が小さくなるような組み合わせで接合したパイプラインを製造する場合を想定した。そして、この発明例のパイプラインについて座屈指標Ｂ_{ｉｎｄｅｘ}を求めた。
また、比較例として、接合対象の鋼管を任意に選択して接合したパイプラインを製造する場合を想定した。そして、この比較例のパイプラインについて座屈指標Ｂ_{ｉｎｄｅｘ}を求めた。
上記発明例及び比較例のそれぞれについて、３箇所全てにおいて座屈指標Ｂ_{ｉｎｄｅｘ}の値が５０以下であれば合格とし、逆に座屈指標Ｂ_{ｉｎｄｅｘ}の値が５０超であれば不合格とした。

発明例１～８の結果を、下表１に示す。
発明例１～４は、鋼管に表示された降伏強度情報が降伏強度の値そのものである例である。
発明例５～８は、鋼管に表示された降伏強度に関する情報が、２０ＭＰａ毎に強度レベルを設定して色分けしたカラーバンドの例である。なお、表１では、降伏強度差は、降伏強度の値そのものの差を表示している。
表１に示される通り、発明例１～８のいずれにおいても、３箇所全ての周溶接部で座屈指標Ｂ_{ｉｎｄｅｘ}の値が５０以下を達成している。よって、発明例１～８では、座屈の発生を抑制できることが分かる。

比較例１～４の結果を、下表２に示す。
表２に示される通り、比較例１～４のいずれにおいても、３箇所の周溶接部のうちの少なくとも１箇所で座屈指標Ｂ_{ｉｎｄｅｘ}の値が５０よりも大きくなっている。よって、比較例１～４では、座屈が発生する可能性があることが分かる。

以上、本発明の実施形態、実施例、及び各種変形例を説明した。しかしながら、上述した実施形態、実施例、及び各種変形例は、本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は、上述した内容のみに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。
例えば、上記実施形態では、本発明をパイプラインの製造に適用する場合を例示したが、建築構造物に用いられる建材に適用してもよい。

改めて、本発明の骨子を以下に纏めておく。
（１）図８に例示したように、本発明の一態様に係る鋼管１０は、機械加工され、圧子押し込み法の測定跡である圧痕を有する管端面１０ａと、前記圧痕の位置の降伏強度に対応する降伏強度情報である標識１１が付与された、外周面１０ｂとを備える。前記降伏強度情報は、内周面１０ｃに付与してもよいし、あるいは、外周面１０ｂ及び内周面１０ｃの両方に付与してもよい。
（２）上記（１）の態様において、前記降伏強度情報が、前記降伏強度の数値表示、前記降伏強度の数値が該当する区分を示す区分表示、前記降伏強度の数値が該当する区分を示すカラー表示、前記降伏強度の数値と紐付けられた製品番号表示、のうちの少なくとも一つを含んでもよい。図８の例示では、前記カラー表示である標識１１を採用している。

（３）図１５に例示したように、本発明の一態様に係る鋼管群は、区画内に配置された複数本の鋼管の全てが、上記（１）または上記（２）に記載の鋼管１０である。
（４）上記（３）に記載の鋼管群は、各鋼管１０が、前記区画内に、前記降伏強度情報に応じて区分けして配置されていてもよい。

（５）図１５に例示したように、本発明の一態様に係るパイプライン２０は、上記（１）～上記（４）の何れか１項に記載の鋼管１０が、複数本、互いに周溶接で接合されており、連結方向において互いに隣り合う各鋼管１０同士における前記降伏強度の差が、６５ＭＰａ以下である。

（６）図１０に例示したように、本発明の一態様に係る鋼管製造方法は、機械加工された管端面１０ａを有する鋼管１０を準備する準備工程Ｓ１と、圧子押し込み法により管端面１０ａで荷重－変位特性を測定する測定工程Ｓ２と、測定工程Ｓ２で測定した前記荷重－変位特性に基づいて降伏強度を得る取得工程（算出工程）Ｓ３と、前記取得工程で得た前記降伏強度に関する降伏強度情報を、鋼管１０の外周面１０ｂ及び内周面１０ｃの少なくとも一方に表示する表示工程Ｓ４と、を含む。
（７）上記（６）の鋼管製造方法において、表示工程Ｓ４で、前記降伏強度情報として、前記降伏強度の数値表示、前記降伏強度の数値が該当する区分を示す区分表示、前記降伏強度の数値が該当する区分を示すカラー表示、前記降伏強度の数値と紐付けられた製品番号表示、のうちの少なくとも一つを表示してもよい。図８の例示では、前記カラー表示である標識１１を採用している。

本発明の上記態様に係る鋼管の製造方法によれば、鋼管同士の周溶接部近傍での座屈発生を抑制できるパイプラインの製造に適した鋼管を簡易に製造できる。また、本発明の上記態様に係る鋼管は、鋼管同士の周溶接部近傍での座屈発生を抑制できるパイプラインの製造に適する。さらに、本発明の上記態様に係るパイプラインによれば、鋼管同士の周溶接部近傍での座屈発生を抑制できる。

１０：鋼管
１０ａ：管端面
１０ｂ：外周面
１０ｃ：内周面
１１：標識
２０：パイプライン
３０：圧子
Ｓ１：準備工程
Ｓ２：測定工程
Ｓ３：取得工程
Ｓ４：表示工程

Claims (7)

1. 機械加工され、圧子押し込み法の測定跡である圧痕を有する管端面と、
   前記圧痕の位置の降伏強度に対応する降伏強度情報が付与された、外周面及び内周面の少なくとも一方と、
   を備えることを特徴とする鋼管。
2. 前記降伏強度情報が、
   前記降伏強度の数値表示、
   前記降伏強度の数値が該当する区分を示す区分表示、
   前記降伏強度の数値が該当する区分を示すカラー表示、
   前記降伏強度の数値と紐付けられた製品番号表示、
   のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の鋼管。
3. 区画内に配置された複数本の鋼管の全てが、請求項１または２に記載の鋼管であることを特徴とする鋼管群。
4. 各前記鋼管が、前記区画内に、前記降伏強度情報に応じて区分けして配置されていることを特徴とする請求項３に記載の鋼管群。
5. 請求項１または２に記載の鋼管が、複数本、互いに周溶接で接合されたパイプラインであって、
   連結方向において互いに隣り合う各前記鋼管同士における前記降伏強度の差が、６５ＭＰａ以下である
   ことを特徴とするパイプライン。
6. 機械加工された管端面を有する鋼管を準備する準備工程と、
   圧子押し込み法により前記管端面で荷重－変位特性を測定する測定工程と、
   前記測定工程で測定した前記荷重－変位特性に基づいて降伏強度を得る取得工程と、
   前記取得工程で得た前記降伏強度に関する降伏強度情報を、前記鋼管の外周面及び内周面の少なくとも一方に表示する表示工程と、
   を含むことを特徴とする鋼管製造方法。
7. 前記表示工程で、前記降伏強度情報として、
   前記降伏強度の数値表示、
   前記降伏強度の数値が該当する区分を示す区分表示、
   前記降伏強度の数値が該当する区分を示すカラー表示、
   前記降伏強度の数値と紐付けられた製品番号表示、
   のうちの少なくとも一つを表示する
   ことを特徴とする請求項６に記載の鋼管製造方法。

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