JPH09227995A - 耐震性に優れた鋼管 - Google Patents
耐震性に優れた鋼管Info
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- JPH09227995A JPH09227995A JP3376596A JP3376596A JPH09227995A JP H09227995 A JPH09227995 A JP H09227995A JP 3376596 A JP3376596 A JP 3376596A JP 3376596 A JP3376596 A JP 3376596A JP H09227995 A JPH09227995 A JP H09227995A
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- Japan
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- steel pipe
- steel tube
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Abstract
(57)【要約】
【課題】大地震の際に軸方向に作用する引張・圧縮応力
に対して、大径薄肉でも局部座屈を起こしにくく、脆性
的な破断が発生し難い耐震性に優れた鋼管を提供するこ
と。 【解決手段】重量％でＣ：０．０３〜０．１５％、Ｍ
ｎ：０．５〜２．０％、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉがそれぞれ０．
１％以下で、かつこれらを以下の式（１）を満足する範
囲で含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
で形成される耐震性に優れた鋼管を提供する。 Ｃ％−(12/93) Ｎｂ％−(12/51) Ｖ％−(12/48) Ｔｉ％
≦0.10……（１）
に対して、大径薄肉でも局部座屈を起こしにくく、脆性
的な破断が発生し難い耐震性に優れた鋼管を提供するこ
と。 【解決手段】重量％でＣ：０．０３〜０．１５％、Ｍ
ｎ：０．５〜２．０％、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉがそれぞれ０．
１％以下で、かつこれらを以下の式（１）を満足する範
囲で含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
で形成される耐震性に優れた鋼管を提供する。 Ｃ％−(12/93) Ｎｂ％−(12/51) Ｖ％−(12/48) Ｔｉ％
≦0.10……（１）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスパイプライ
ン、水道配管、鋼管柱、橋脚などに使用される地震時の
耐局部座屈性に優れた鋼管に関する。
ン、水道配管、鋼管柱、橋脚などに使用される地震時の
耐局部座屈性に優れた鋼管に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＵＯＥ鋼管、スパイラル鋼管、継目無鋼
管、電縫鋼管、プレスベンド鋼管などの炭素鋼鋼管ある
いは低合金鋼鋼管は、大量にかつ安定して製造できるた
め、その優れた経済性や溶接施工性とあいまって、ガス
パイプラインや水道配管など流体の輸送用配管あるいは
建築・土木用の柱として広く用いられている。
管、電縫鋼管、プレスベンド鋼管などの炭素鋼鋼管ある
いは低合金鋼鋼管は、大量にかつ安定して製造できるた
め、その優れた経済性や溶接施工性とあいまって、ガス
パイプラインや水道配管など流体の輸送用配管あるいは
建築・土木用の柱として広く用いられている。
【０００３】しかしながら、大地震が発生した場合、こ
れら鋼管の長手方向には引張および圧縮の大きな力が繰
り返し加わり、外径／管厚比がある程度大きな鋼管で
は、局部座屈を起こし、場合によっては円周方向の亀裂
の発生や破断に至ることがある。
れら鋼管の長手方向には引張および圧縮の大きな力が繰
り返し加わり、外径／管厚比がある程度大きな鋼管で
は、局部座屈を起こし、場合によっては円周方向の亀裂
の発生や破断に至ることがある。
【０００４】これまで建築用の鋼管としては、例えば特
開平５−６５５３５号、特開平５−１１７７４６号、特
開平５−１１７７４７号、特開平５−１５６３５７号、
特開平５−１７３７１９号、特開平６−４９５４０号、
特開平６−４９５４１号、特開平６−１２８６４１号、
特開平６−２６４１４３号、特開平６−２６４１４４号
の各公報に開示されているように、耐震性能として降伏
応力と引張強さの比である降伏比を小さくしたものが提
案されているが、これらはいずれも柱の曲げ応力に対す
る塑性変形吸収能に関するもので、圧縮の軸力に対する
局部座屈と局部座屈発生後の引張による脆性亀裂の発生
を防ぐための検討はこれまで行われていない。
開平５−６５５３５号、特開平５−１１７７４６号、特
開平５−１１７７４７号、特開平５−１５６３５７号、
特開平５−１７３７１９号、特開平６−４９５４０号、
特開平６−４９５４１号、特開平６−１２８６４１号、
特開平６−２６４１４３号、特開平６−２６４１４４号
の各公報に開示されているように、耐震性能として降伏
応力と引張強さの比である降伏比を小さくしたものが提
案されているが、これらはいずれも柱の曲げ応力に対す
る塑性変形吸収能に関するもので、圧縮の軸力に対する
局部座屈と局部座屈発生後の引張による脆性亀裂の発生
を防ぐための検討はこれまで行われていない。
【０００５】また、ガスなどの流体輸送用ラインパイプ
では、延性破壊や脆性破壊など円周方向に力が作用する
内圧に対する抵抗力は検討されてきたが、軸方向の外力
に対しては敷設時の曲げ変形以外はほとんど考慮されて
いない。
では、延性破壊や脆性破壊など円周方向に力が作用する
内圧に対する抵抗力は検討されてきたが、軸方向の外力
に対しては敷設時の曲げ変形以外はほとんど考慮されて
いない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、大地震の際に軸方向に作
用する引張・圧縮応力に対して、大径薄肉でも局部座屈
を起こしにくく、脆性的な破断が発生し難く、ガスパイ
プライン、水道配管、ビルの柱、高速道路の橋脚などに
好適な耐震性に優れた鋼管を提供すること目的とする。
鑑みてなされたものであって、大地震の際に軸方向に作
用する引張・圧縮応力に対して、大径薄肉でも局部座屈
を起こしにくく、脆性的な破断が発生し難く、ガスパイ
プライン、水道配管、ビルの柱、高速道路の橋脚などに
好適な耐震性に優れた鋼管を提供すること目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、重量％でＣ：０．０３〜０．１５％、Ｍ
ｎ：０．５〜２．０％、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉがそれぞれ０．
１％以下で、かつこれらを以下の式（１）を満足する範
囲で含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
で形成されることを特徴とする耐震性に優れた鋼管を提
供する。 Ｃ％−(12/93) Ｎｂ％−(12/51) Ｖ％−(12/48) Ｔｉ％≦0.10……（１）
に、本発明は、重量％でＣ：０．０３〜０．１５％、Ｍ
ｎ：０．５〜２．０％、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉがそれぞれ０．
１％以下で、かつこれらを以下の式（１）を満足する範
囲で含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
で形成されることを特徴とする耐震性に優れた鋼管を提
供する。 Ｃ％−(12/93) Ｎｂ％−(12/51) Ｖ％−(12/48) Ｔｉ％≦0.10……（１）
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明者らは、鋼管の軸方向に作
用する圧縮力に対する耐座屈性を評価するために、材質
と形状が種々異なる鋼管について、図１に示す試験機と
試験体を用いて実管圧縮試験ならびに各種材質調査試験
を行い、鋼管の化学組成ならびに材質的な特性と局部座
屈発生挙動との相関を調査した。その結果、局部座屈の
発生有無は、鋼管の化学組成ならびに軸方向の引張特性
と以下のような相関があることを見出した。すなわち、
試験片長手方向を鋼管の軸方向に一致させて採取した引
張試験片を用いて引張試験を行い、得られた公称応力−
公称歪曲線において、降伏点からオンロード歪量が５％
までのいずれの歪量においても、公称応力／公称歪の勾
配が正となる鋼管は、図２に示すとおり、勾配が０また
は負となる鋼管に比較して局部座屈を起こす限界の外径
／管厚比が著しく大きく、局部座屈を起こしにくい。
用する圧縮力に対する耐座屈性を評価するために、材質
と形状が種々異なる鋼管について、図１に示す試験機と
試験体を用いて実管圧縮試験ならびに各種材質調査試験
を行い、鋼管の化学組成ならびに材質的な特性と局部座
屈発生挙動との相関を調査した。その結果、局部座屈の
発生有無は、鋼管の化学組成ならびに軸方向の引張特性
と以下のような相関があることを見出した。すなわち、
試験片長手方向を鋼管の軸方向に一致させて採取した引
張試験片を用いて引張試験を行い、得られた公称応力−
公称歪曲線において、降伏点からオンロード歪量が５％
までのいずれの歪量においても、公称応力／公称歪の勾
配が正となる鋼管は、図２に示すとおり、勾配が０また
は負となる鋼管に比較して局部座屈を起こす限界の外径
／管厚比が著しく大きく、局部座屈を起こしにくい。
【０００９】また、このような公称応力−公称歪曲線を
得るためには、鋼の化学組成として、Ｃ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔ
ｉの添加量を制御する必要のあることもわかった。図３
は、鋼の化学組成から以下の式（１）で求められる値
（effective Ｃ）を横軸にとり、その鋼管のＤ／ｔ（外
径／管厚）値を縦軸にとって、その際の鋼管の応力−歪
曲線の勾配を示す図である。図中、白丸は鋼管の応力−
歪曲線の勾配が正の場合を示し、黒丸は勾配が０または
負の場合を示す。 Ｃ％−(12/93) Ｎｂ％−(12/51) Ｖ％−(12/48) Ｔｉ％≦0.10……（１） この図３から、式（１）の値が０．１０％以下の鋼管に
おいて応力−歪曲線の勾配が正になることが確認され
る。
得るためには、鋼の化学組成として、Ｃ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔ
ｉの添加量を制御する必要のあることもわかった。図３
は、鋼の化学組成から以下の式（１）で求められる値
（effective Ｃ）を横軸にとり、その鋼管のＤ／ｔ（外
径／管厚）値を縦軸にとって、その際の鋼管の応力−歪
曲線の勾配を示す図である。図中、白丸は鋼管の応力−
歪曲線の勾配が正の場合を示し、黒丸は勾配が０または
負の場合を示す。 Ｃ％−(12/93) Ｎｂ％−(12/51) Ｖ％−(12/48) Ｔｉ％≦0.10……（１） この図３から、式（１）の値が０．１０％以下の鋼管に
おいて応力−歪曲線の勾配が正になることが確認され
る。
【００１０】次に、本発明の組成について説明する。本
発明の鋼管は、重量％でＣ：０．０３〜０．１５％、Ｍ
ｎ：０．５〜２．０％、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉがそれぞれ０．
１％以下であり、これらを以下の式（１）を満足する範
囲で含む組成を有する。 Ｃ％−(12/93) Ｎｂ％−(12/51) Ｖ％−(12/48) Ｔｉ％≦0.10……（１） Ｃ：０．０３〜０．１５％ 構造物として十分な強度を得るためには０．０３％以上
のＣを含有することが必要である。また、０．１５％を
超えて添加すると正の応力−歪曲線の勾配が得にくく、
かつこの範囲外の炭素量の鋼を溶接すると溶接割れの可
能性が増大する。したがって、Ｃ量を０．０３〜０．１
５％の範囲とする。
発明の鋼管は、重量％でＣ：０．０３〜０．１５％、Ｍ
ｎ：０．５〜２．０％、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉがそれぞれ０．
１％以下であり、これらを以下の式（１）を満足する範
囲で含む組成を有する。 Ｃ％−(12/93) Ｎｂ％−(12/51) Ｖ％−(12/48) Ｔｉ％≦0.10……（１） Ｃ：０．０３〜０．１５％ 構造物として十分な強度を得るためには０．０３％以上
のＣを含有することが必要である。また、０．１５％を
超えて添加すると正の応力−歪曲線の勾配が得にくく、
かつこの範囲外の炭素量の鋼を溶接すると溶接割れの可
能性が増大する。したがって、Ｃ量を０．０３〜０．１
５％の範囲とする。
【００１１】Ｍｎ：０．５〜２．０％ Ｍｎは構造用鋼として充分な強度と靭性を得るために有
効な元素であるが、０．５％未満ではその効果が小さ
く、また２．０％を超えると母材と溶接部の靭性の劣化
および溶接性の劣化を招く。したがって、Ｍｎ量は０．
５〜２．０％の範囲とする。
効な元素であるが、０．５％未満ではその効果が小さ
く、また２．０％を超えると母材と溶接部の靭性の劣化
および溶接性の劣化を招く。したがって、Ｍｎ量は０．
５〜２．０％の範囲とする。
【００１２】Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ 公称応力−公称歪曲線の勾配を正とするためにＮｂ，
Ｖ，Ｔｉの添加量を上記（１）式を満足する範囲で添加
する必要がある。これら元素は、鋼板の母材溶接部の靭
性や溶接性を劣化させない範囲で添加する必要があり、
これらの上限はそれぞれ０．１％である。
Ｖ，Ｔｉの添加量を上記（１）式を満足する範囲で添加
する必要がある。これら元素は、鋼板の母材溶接部の靭
性や溶接性を劣化させない範囲で添加する必要があり、
これらの上限はそれぞれ０．１％である。
【００１３】なお、製造条件については特に限定されな
い。圧延条件としては例えば制御圧延や制御圧延−加速
冷却等が採用され、熱処理条件としては例えば焼入れや
焼ならし処理が採用される。また、鋼管の成形方法も冷
間である限り特に限定されるものではなく、ＵＯＥ鋼
管、スパイラル鋼管、電縫鋼管、プレスベンド鋼管など
種々の方法を採用することができる。
い。圧延条件としては例えば制御圧延や制御圧延−加速
冷却等が採用され、熱処理条件としては例えば焼入れや
焼ならし処理が採用される。また、鋼管の成形方法も冷
間である限り特に限定されるものではなく、ＵＯＥ鋼
管、スパイラル鋼管、電縫鋼管、プレスベンド鋼管など
種々の方法を採用することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。表１に示した化学組成を有する鋼を熱間圧延して
鋼板とした後、成形し、端部を溶接してＵＯＥ鋼管を得
た。この際の製造条件は、加熱温度１０５０〜１２００
℃、圧延終了温度７００〜８５０℃とし、一部には加速
冷却を適用した。
する。表１に示した化学組成を有する鋼を熱間圧延して
鋼板とした後、成形し、端部を溶接してＵＯＥ鋼管を得
た。この際の製造条件は、加熱温度１０５０〜１２００
℃、圧延終了温度７００〜８５０℃とし、一部には加速
冷却を適用した。
【００１５】このようにして得られた鋼管のeffective
Ｃの値（（１）の左辺の値）、応力−歪曲線のオンロー
ド歪５％までの勾配、および靭性の評価結果を表１に併
記する。なお、靭性の欄は−２０℃での吸収エネルギー
が１００Ｊ以上の場合を○、１００Ｊ未満の場合を×と
した。
Ｃの値（（１）の左辺の値）、応力−歪曲線のオンロー
ド歪５％までの勾配、および靭性の評価結果を表１に併
記する。なお、靭性の欄は−２０℃での吸収エネルギー
が１００Ｊ以上の場合を○、１００Ｊ未満の場合を×と
した。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１に示すように、化学組成が本発明の範
囲内にある鋼管Ｂ〜Ｈは、応力−歪曲線の勾配が正とな
り、靭性も良好であった。これに対して、鋼管ＡはＣ、
Ｍｎの量が本発明で規定する範囲よりも低いため、充分
な靭性および強度が得られていない。また、鋼管ＨはＣ
量が多く、ＩはＭｎ量が多く、ＫはＮｂが多く、ＬはＶ
とＴｉが多いため、いずれも靭性が低かった。また、鋼
管Ｈは式（１）も満たしていないため、応力−歪曲線の
勾配が負となった。鋼管Ｊは各元素単独では本発明の範
囲であるが、式（１）を満たしていないため、応力−歪
曲線の勾配が負となった。
囲内にある鋼管Ｂ〜Ｈは、応力−歪曲線の勾配が正とな
り、靭性も良好であった。これに対して、鋼管ＡはＣ、
Ｍｎの量が本発明で規定する範囲よりも低いため、充分
な靭性および強度が得られていない。また、鋼管ＨはＣ
量が多く、ＩはＭｎ量が多く、ＫはＮｂが多く、ＬはＶ
とＴｉが多いため、いずれも靭性が低かった。また、鋼
管Ｈは式（１）も満たしていないため、応力−歪曲線の
勾配が負となった。鋼管Ｊは各元素単独では本発明の範
囲であるが、式（１）を満たしていないため、応力−歪
曲線の勾配が負となった。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大地震が発生した際に、軸方向に作用する引張・圧縮応
力に対して、大径薄肉でも局部座屈を起こしにくく、脆
性的な破断が発生し難い耐震性に優れた鋼管を得ること
ができる。したがって、本発明の鋼管を用いることによ
り、大地震が発生した際に、ガスパイプラインや水道配
管の破損と内部流体の流出、あるいは高速道路の橋脚柱
の破断などの災害を防止することができる。
大地震が発生した際に、軸方向に作用する引張・圧縮応
力に対して、大径薄肉でも局部座屈を起こしにくく、脆
性的な破断が発生し難い耐震性に優れた鋼管を得ること
ができる。したがって、本発明の鋼管を用いることによ
り、大地震が発生した際に、ガスパイプラインや水道配
管の破損と内部流体の流出、あるいは高速道路の橋脚柱
の破断などの災害を防止することができる。
【図１】実管圧縮試験に用いた試験機および試験体を説
明するための図。
明するための図。
【図２】引張試験における５％歪までの最小勾配と局部
座屈の有無の関係を、外径／管厚比について示した図。
座屈の有無の関係を、外径／管厚比について示した図。
【図３】鋼管の応力−歪曲線の形状に及ぼす化学組成の
影響を示すグラフ。
影響を示すグラフ。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％でＣ：０．０３〜０．１５％、Ｍ
ｎ：０．５〜２．０％、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉがそれぞれ０．
１％以下で、かつこれらを以下の式（１）を満足する範
囲で含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
で形成されることを特徴とする耐震性に優れた鋼管。 Ｃ％−(12/93) Ｎｂ％−(12/51) Ｖ％−(12/48) Ｔｉ％≦0.10……（１）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3376596A JPH09227995A (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 耐震性に優れた鋼管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3376596A JPH09227995A (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 耐震性に優れた鋼管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09227995A true JPH09227995A (ja) | 1997-09-02 |
Family
ID=12395543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3376596A Pending JPH09227995A (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 耐震性に優れた鋼管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09227995A (ja) |
-
1996
- 1996-02-21 JP JP3376596A patent/JPH09227995A/ja active Pending
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