JPH0144769B2

JPH0144769B2 -

Info

Publication number: JPH0144769B2
Application number: JP59238299A
Authority: JP
Inventors: Kyoteru Hirabayashi; Toyofumi Kitada
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1984-11-14
Filing date: 1984-11-14
Publication date: 1989-09-29
Also published as: JPS61117223A

Description

【発明の詳細な説明】

発明の目的本発明は高靭性溶接金属部を有するシーム部を
サブマージドアーク溶接した曲り管の製造方法に
係るものであり、制御圧延鋼板を用い、SAWシ
ーム溶接した直管を高周波誘導加熱して曲り管を
製造するに当り、溶接金属部の組成を特定し、直
管の加熱条件を限定することにより、曲げ加工し
つつ焼入れを行いそのまま（焼戻しを行うことな
く）製品とすることを特徴とするものであり、溶
接金属部が強度と靭性に優れており、而も簡単で
低コストの曲り管の製造法を提供することを目的
とする。産業上の利用分野高靭性溶接金属部を有する曲り管の製造技術。従来の技術産業用原燃料として採屈した地下資源の原油や
天然ガス或いはそれらを精製して得られた液体若
しくは気体ないしスラリー、その他原燃料以外の
産業用液体、気体、スラリー等を大量輸送する手
段としてパイプラインが用いられることは周知の
通りである。このパイプラインは輸送効率の向上
を図るために圧送圧力を上昇し、或いは寒冷地に
施設する対策として鋼管に対する品質要求は高張
力化の度合いが更に強まると共に低温衝撃特性に
ついての要求も次第に厳しくなつている。ところ
でこのようなパイプライン等に使用する鋼管にお
いて曲り管などのフイテイング類は、直管と同等
以上の性能を有する鋼板をプレス成形して得た半
割材を対向させてシーム溶接し所定形状とする
か、直管を冷間或いは熱間加工して目的の形状と
し、更に焼入、焼戻熱処理を施すなどして製造し
ているが、生産性の良好な点からは直管を高周波
加熱しながら第７図に示すように原管１５をガイ
ドローラ１６，１６でガイドしながら基端を枢着
１７した回動アーム１８に挾持し、該回動アーム
１８を実線位置から仮想線位置に回動して曲げを
進行させて曲り管１５ａとなし急冷して曲り管を
製造する方法がある。前記のように使用環境の厳しいラインパイプ用
フイツテイング材としての曲り管にはコントロー
ルドローリング鋼板を用い、SAW（サブマージド
アーク溶接）シーム溶接した直管を高周波誘導加
熱して曲り管としている。このものは第６図の如
くで、曲り部１１は焼入れ焼戻し（QT）処理さ
れ、直管部１２は焼戻しのみとなるもので、曲り
部１１は高周波誘導加熱して水冷しながら曲げ加
工した後、鋼管全体を炉内において加熱し焼戻し
を実施する。発明が解決しようとする問題点ところが上記したような従来法によるものでは
シーム部をサブマージドアーク溶接した鋼管全体
を炉内において加熱し焼戻しすることが工程的に
煩雑であり、そのための費用がかかり過ぎ、コス
トアツプの大きな要因となつている。従つてこの
焼戻し処理を省略することが低コスト化の大きな
メリツトをもたらすこととなるが、この場合には
曲り部は焼入れままとなり、直管部は溶接ままと
なるので材質性能的には焼入れまま及び溶接まま
の状態で同時に満足されることが必要であつて、
このような関係を満足する技術は得られておら
ず、上記のような不利を避け得ないものとされて
いる。「発明の構成」問題点を解決するための手段 (1) Ｃ：0.02〜0.12wt％、Si：0.6wt％以下、
Mn：1.20〜1.60wt％、Ｐ：0.02wt％以下、
Ｓ：0.15wt％以下、Nb：0.05wt％以下、Al：
0.02wt％以下、Ｎ：0.010wt％以下、Ｏ：
0.035wt％以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物か
らなる組成の溶接金属部を有する直管を、Ac₃
点以上に加熱して、曲げ加工しつつ焼入れし、
冷却後そのまま製品とすることを特徴とする高
靭性溶接金属部を有するシーム部をサブマージ
ドアーク溶接した曲り管の製造方法。 (2) Ｃ：0.02〜0.12wt％、Si：0.6wt％以下、
Mn：1.20〜1.60wt％、Ｐ：0.02wt％以下、
Ｓ：0.15wt％以下、Nb：0.05wt％以下、Al：
0.02wt％以下、Ｎ：0.010wt％以下、Ｏ：
0.035wt％以下を含有すると共に、 Cu：0.5wt％以下、Ni：3.0wt％以下、Mo：
0.7wt％以下、Ｖ：0.07wt％以下、Ti：0.06wt
％以下、Ｂ：0.0030wt％以下の何れか１種又は２種以上を含有し、残部が
Feおよび不可避的不純物からなる組成の溶接
金属部を有する直管を、Ac₃点以上に加熱し
て、曲げ加工しつつ焼入れし、冷却後そのまま
製品とすることを特徴とする高靭性溶接金属部
を有するシーム部をサブマージドアーク溶接し
た曲り管の製造方法。作用本発明はシーム部をサブマージドアーク溶接し
た管による曲り管の製造法に関するものである。
溶接金属部の組成をSi：0.6wt％以下（以降単に
％という）、Mn：1.2％以上、Ｐ：0.02％以下、
Ｓ：0.015％以下、Nb：0.05％以下、Al：0.05％
以下、Ｎ：0.1％以下、Ｏ：0.035％以下とするこ
とによつて溶接ままの靭性を高め、又Ｃ：0.02％
以上、Mn：1.6％以下、Ｏ：0.035％以上とする
ことにより焼入ままの靭性を高くすることができ
る。Ｃ：0.12％以下、Ｐ：0.02％以下、Ｓ：0.015％
以下とすることによつて凝固割れをなからしめ
る。本願発明における溶接金属部とは溶接材料（溶
接棒とフラツクス）と母材の鋼板の双方がアーク
熱により溶解されて形成された組成を有する帯域
のことである。 Ac₃点以上に加熱することによりオーステナイ
ト化し、その後に曲げ加工しつつ焼入することに
より好ましい焼入効果が得られ、冷却速度につい
ては60℃／sec以下とすることによつて靭性低下
が避けられる。なお110℃以下で焼入れするなら
ば靭性劣化を有効に回避することができる。実施例上記したような本発明について更に説明する
と、本発明者等は上記したような実情に鑑み、焼
入まま及び溶接ままにおける溶接部の高靭性能を
ともに満足するための各種元素の影響を系統的に
検討した結果、前記したようなSAW溶接金属部
の化学成分として、Ｃ：0.02〜0.12％、Si：0.6％
以下、Mn：1.20〜1.60％、Ｐ：0.02％以下、Ｓ：
0.015％以下、Nb：0.05％以下、Al：0.005〜0.07
％、Ｎ：0.010％以下、Ｏ：0.035％以下を含有
し、残部がFeおよび不可避不純物からなるもの、
および上記成分組成にCu：0.5％以下、Ni：3.0％
以下、Mo：0.7％以下、Ｖ：0.07％以下、Ti：
0.06％以下、Ｂ：0.0030％以下の何れか１種又は
２種以上を有する鋼管をAc₃点以上、好ましくは
Ac₃点以上1100℃以下の温度に加熱し、焼入れす
るもので、直管を熱間曲げ加工して曲り管とする
場合には上記のように加熱焼入れしながら曲げ加
工して目的の曲り管を製造するもので、第１図に
示すように焼入ままの曲り部１と溶接ままの直管
部２より成る曲り管が得られる。上記したような本発明の溶接金属部における化
学成分限定理由について説明すると以下の如くで
ある。Ｃは、焼入ままの強度と靭性に最も大きい影響
を及ぼす元素であつて、焼入ままの靭性を確保す
るためには低炭素にすることが望ましいが、引張
強度が低下して所定の強度を満足することができ
なくなるので極低炭素とすることはできず、その
下限を0.02％とした。又高Ｃ側では強度的には満
足できても高靭性が得られず、しかも0.12％を超
えると溶接金属の凝固割れ感受性が大きくなるこ
とからこれを上限とした。 Siは、0.6％を超えると、溶接ままで硬化して
靭性低下が大きく、しかも焼入ままでも所期の靭
性が得られないこととなるのでこの0.6％を上限
とした。 Mnは、第２図に示したような関係によるもの
で、この第２図は0.03C−1.7Mn−0.04Nb−
0.015Ti−0.0009Bおよび0.03C−1.2Mn−0.3Cu−
0.07V−0.01Tiの母材に関して、その溶接ままお
よび焼入ままのSAW溶接金属における強度と靭
性におよぼすMn含有量の影響を示したものであ
り、強度はMn含有量の上昇に従つて上昇する
が、1.2％未満の領域では溶接ままの靭性低下が
大きく、又焼入ままの状態でも靭性低下が認めら
れる。即ち高強度で、しかも溶接まま及び焼入ま
まの靭性を同時に満足するためには1.2％以上に
することが必要であり、特に1.4〜1.5％の領域で
溶接ままと焼入ままの靭性が重なる程、良好な靭
性が得られている。しかしこのMnを過度に多く
すると、溶接ままでは高靭性が得られるものの焼
入ままでは硬化しすぎ、高靭性が得られないため
1.6％を上限とすることが必要である。Ｐは、溶接金属の靭性および凝固割れに影響を
及ぼす元素であつて、少い方が好ましく、溶接金
属の靭性低下を防止し、凝固割れをなからしめる
には0.02％以下とすべきである。Ｓも、Ｐと同様に溶接金属の靭性と凝固割れに
影響を及ぼす元素であつて少い方がよく、0.015
％を上限とすべきである。 Nbは、それが溶接金属に含まれるのは、溶接
材料から添加しているのではなしに母材から稀釈
されることによるものであつて、母材は通常Nb
含有のコントロールドローリング鋼板を用いるた
め溶接金属中に稀釈されてくる。然して本発明に
おける上記のような溶接金属の強度、靭性確保の
立場からは少い方がよく、0.05％を上限とすべき
である。 Alは、溶融金属を脱酸させるためには微量含
有した方が好ましく、その値は0.005％以上であ
る。しかし多量のAlは溶接金属の靭性を劣化す
るので余剰な添加は避けるべきであり、0.05％以
下に限定した。Ｎは、溶接金属の靭性向上には有害であつて、
低い方が好ましく、0.1％を上限とする。Ｏは、溶接まま及び焼入ままの溶接金属におけ
る靭性に大きく影響し、少い方が高靭性を得しめ
る。しかし溶接金属の酸素含有量は母材に比較し
て約５〜10倍も高いことからこの酸素量を減少す
ることは溶接金属の靭性向上のために最も大きな
課題となる。本発明においては高温基性溶融型フ
ラツクスの如きを用いてこれを低減し、0.035％
以下に限定する。上記のような基本的成分組成のものに対し、任
意成分として添加される各成分については以下の
通りである。 Cuは、焼入ままの溶接金属強度と靭性を向上
させるが、0.5％を超えると、溶接金属に凝固割
れが生ずるようになるので、これを上限すべきで
ある。 Niは、溶接まま及び焼入ままの溶接金属にお
ける高靭性を得るのに最も適した元素であるため
多量に含んだ方がよいが、3.0％を超えるNiを含
有した溶接金属は凝固割れ歌受性を増し危険であ
るためこれを上限とした。 Moは、溶接ままの溶接金属靭性を向上させる
のに有効な元素であるが、焼入ままの状態では著
しい硬化元素であり靭性低下を招くのでこれらの
バランスから0.7％を上限とすべきである。 Tiについては、前記した第２図におけると同
じ母材に関する第３図に示すような溶接まま及び
焼入ままの溶接金属のvE−46℃に及ぼす影響に
よるもので、Mnが1.2％以上の領域で0.012％程
度の少量のTiを溶接金属に添加すると溶接まま
で著しい高靭性が得られる。しかしこのTi含有
量が0.06％以上となると溶接金属に析出硬化を生
じ、溶接ままの靭性低下が著しくなるため、この
0.06％以下とする。Ｂは、Tiと共に複合添加することにより溶接
ままで焼入性を向上し、均一なaccicular ferrite
にするので高靭性が得られるが、焼入ままでは焼
きが入り過ぎて靭性低下が著しい。従つて本発明
では0.0030％以下とする。Ｖは、溶接まま及び焼入ままの溶接金属におけ
る強度を高めるが、靭性に対しては有効と言えな
い。然してこのＶは溶接材料からは積極的に添加
されるものでなくて、母材の稀釈によつて溶接金
属中に入る元素であり、Ｖ含有の母材を用いると
きにおいてその溶接金属は0.07％以下に限定す
る。次に熱処理について述べると、本発明では
SAW溶接金属をAc₃点以上、好ましくはAc₃〜
1100℃の温度に加熱して、60℃／sec以下の冷却
速度で焼入処理するもので、この限定理由は以下
の如くである。即ち第４図は溶接金属の強度と靭性に及ぼす焼
入温度の影響を示したものであるが、鋼材を焼入
れするためには一旦Ac₃点以上に加熱してオース
テナイト化した後、焼入するのが一般的である。
然し第４図から理解されるように焼入温度が高く
なりすぎると強度は上昇するが靭性劣化が大き
く、1100℃以下で焼入することが好ましい。又第５図は、1000℃で焼入れしたときの冷却速
度の影響を示しているが、冷却速度が大きくなる
程、強度が上昇し、靭性が低下することが認めら
れ、60℃／sec以下の冷却速度を採用すべきであ
る。本発明によるものの具体的な構造例について説
明すると以下の如くである。次の表１には本発明者等の用いた供試鋼板の化
学成分を示すが、板厚15.9mmで、成分系としては
0.04C−1.5Mn−0.3Cu−0.13Ni−0.034Nb−
0.011Ti−0.0032Nのものである。

【表】又２電極SAWを用いた溶接条件は、前記鋼板
の内面側に厚さ５mm、外面側に厚さ5.5mmに亘る
各45゜の開先を形成し、このような開先に次の表
２の溶接材料を用いて、内面は1050A36V、
950A40V、800mm／min、外面は1200A38V、
1000A44V、850mm／minで溶接した。

【表】更にこのようにして得られた溶接金属部の化学
成分は次の表３の如くであつて、本発明の範囲内
のものである。

【表】然してこの溶接金属部を1000℃に加熱し、１分
間保持してから20℃／secの冷却速度で焼入した
後、該溶接金属の機械的性質を調べた結果は次の
表４の如くであつた。

【表】即ち溶接ままおよび焼入ままの状態で何れも高
強度、高靭性を得しめていることは明かである。「発明の効果」以上説明したような本発明によるときはシーム
部をサブマージドアーク溶接した管を溶接まま及
び焼入ままの溶接金属部において充分な高強度と
共に高靭性を確保し得るものであり、従つて鋼管
全体を炉内において加熱し焼戻しする煩雑な工程
を必要とせず、又好ましい低コスト化を図つて曲
り管を製造し得るものであつて、工業的にその効
果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の技術的内容を示すものであつ
て、第１図は本発明方法で得られる曲り管の説明
図、第２図は溶接まま及び焼入ままのSAW溶接
金属における強度と靭性に及ぼすMn含有量の影
響を示した図表、第３図は溶接まま及び焼入まま
の溶接金属におけるvE−46℃に及ぼすMn含有量
との関係でのTi含有量の影響を示した図表、第
４図は溶接金属の強度と靭性に及ぼす焼入温度の
影響を示した図表、第５図は1000℃で焼入したと
きの冷却速度の影響を示した図表、第６図は従来
の焼入焼戻法による曲り管の説明図、第７図は同
じく従来の高周波加熱による曲り管製造法の説明
図である。然してこれらの図面において、１焼入ままによ
る曲り部、２は溶接ままによる直管部を示すもの
である。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.02〜0.12wt％、Si：0.6wt％以下、
Mn：1.20〜1.60wt％、Ｐ：0.02wt％以下、Ｓ：
0.15wt％以下、Nb：0.05wt％以下、Al：0.02wt
％以下、Ｎ：0.010wt％以下、Ｏ：0.035wt％以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物から
なる組成の溶接金属部を有する直管を、Ac₃点以
上に加熱して、曲げ加工しつつ焼入れし、冷却後
そのまま製品とすることを特徴とする高靭性溶接
金属部を有するシーム部をサブマージドアーク溶
接した曲り管の製造方法。２Ｃ：0.02〜0.12wt％、Si：0.6wt％以下、
Mn：1.20〜1.60wt％、Ｐ：0.02wt％以下、Ｓ：
0.15wt％以下、Nb：0.05wt％以下、Al：0.02wt
％以下、Ｎ：0.010wt％以下、Ｏ：0.035wt％以下を含有すると共に、 Cu：0.5wt％以下、Ni：3.0wt％以下、Mo：
0.7wt％以下、Ｖ：0.07wt％以下、Ti：0.06wt％
以下、Ｂ：0.0030wt％以下の何れか１種又は２種以上を含有し、残部がFe
および不可避的不純物からなる組成の溶接金属部
を有する直管を、Ac₃点以上に加熱して、曲げ加
工しつつ焼入れし、冷却後そのまま製品とするこ
とを特徴とする高靭性溶接金属部を有するシーム
部をサブマージドアーク溶接した曲り管の製造方
法。