JPH09287029A - 靱性に優れた高強度継目無鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高強度で靱性に優れ、ラインパイプとして好適
な継目無鋼管を高い生産効率で特性のバラツキなく製造
する方法の提供。 【解決手段】下記の (a)式で定義される炭素当量Ｃeqが
0.6重量％以下の鋼片を用いて熱間加工により継目無鋼
管を製造し、熱間加工後の鋼管を、その温度が Ar₃変態
点以下にならないうちに「A₃変態点−50℃」を超えて11
00℃以下の温度に保持された保熱炉に装入して１〜30分
間保持し、その後、５℃／sec 以上の冷却速度で焼入れ
し、以後、空冷することを特徴とする靱性に優れた継目
無鋼管の製造方法』を要旨とする。 Ｃeq＝Ｃ＋ Mn/6 ＋ (Cu+Ni)/15 ＋ (Cr+Mo+V)/5 〔％〕 ・・・ (a)

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高強度かつ高靭性
で、しかも特性のバラツキが小さく、特にラインパイプ
として用いるのに好適な継目無鋼管を、高い生産効率で
製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ラインパイプ用の継目無鋼管には高強度
と優れた靱性とが要求されるが、さらにパイプライン敷
設時に溶接によって接続される関係上、優れた溶接性も
必要である。また、曲げ加工性や使用中の破壊安全性の
確保のために、引張強さに対する降伏強さの比が小さい
こと、即ち、降伏比が小さいことも望まれる。

【０００３】このような継目無鋼管は、従来、圧延ライ
ンとは別に焼入れ装置と焼戻し装置を設置し、圧延ライ
ンで製造され、一旦室温まで冷却された鋼管を再加熱し
て、焼入れ−焼戻しの処理を行う、という方法で製造さ
れてきた (以下、この方法を「再加熱−焼入れ法」とい
う) 。

【０００４】一方、高強度高靭性の継目無鋼管を得る方
法として、直接焼入れ法も既に採用されている。「直接
焼入れ法」とは、圧延材の保有熱を利用し、実質的な再
加熱を行うことなく、焼入れを行う方法である。

【０００５】溶接性を考慮する必要のない炭素当量の高
い、即ち焼入性の高い鋼種に対しては、上記の直接焼入
れ法でも高強度および高靱性を付与することができる。
しかし、圧延による継目無鋼管の製造では、潤滑の困難
性などから、圧延仕上げ温度を低くすることが難しく、
通常、仕上げ温度は 800℃以上である。従って、圧延工
程でオーステナイト結晶粒を微細化することが困難であ
り、特に、溶接性を高めるために低炭素当量の成分系と
するラインパイプ用の継目無鋼管を通常の直接焼入れで
製造した場合には低温靱性に劣るものとなる。

【０００６】一方、厚鋼板の製造においては、高い靱性
を得る手段として圧延後直ちに水冷し、一定の温度域で
水冷を停止した後、空冷するプロセス（以下「制御冷却
法」と略称する）が提案されている。

【０００７】例えば、特開平2-205628号公報、特開平2-
80516 号公報および特開平5-148543号公報には、圧延後
に水冷を行い、500 ℃前後で水冷を停止することによっ
て、組織を細粒とし、強度、靭性に優れた厚鋼鈑を製造
する方法が開示されている。

【０００８】しかし、これらの方法をラインパイプ用継
目無鋼管の製造に適用した場合、鋼管の各部分での性能
のバラツキが著しく、局部的な硬化部分や軟化部分が生
じ、鋼管全体として所定の性能を確保することは困難で
ある。その理由は、次のように考えられる。

【０００９】平行な一対のロールで圧延が行われる厚鋼
板の製造では、ロールとの接触による冷却が鋼板の幅全
体に均一に起こる。従って、焼入れ前の鋼板には殆ど温
度ムラはない。しかし、継目無鋼管の場合には、複雑な
ロール群によって中空円筒形に成形されるため、ロール
との接触が鋼管の円周方向位置によって異なり、さらに
圧延後の鋼管の搬送時にも、鋼管と搬送床のビームとの
接触が均等でないために、鋼管の長手方向にも温度ムラ
が生じる。このように部位によって温度ムラのある鋼管
をそのまま水冷すると、温度の高い部分は膜沸騰によっ
て冷却速度が低下するのに対して、温度の低い部分は膜
沸騰が起らず冷却速度が高くなりやすく、鋼管部位の温
度ムラは一層大きくなる。

【００１０】焼入れを完全に室温まで冷却することによ
って行う場合には、鋼管の部位によって多少の冷却速度
の相違があっても、完全に変態するまで冷却されるため
水冷の効果は比較的均一に現れる。しかし、500 ℃前後
で水冷を停止する制御冷却法では、冷却前の鋼管に温度
ムラがあると、水冷停止時にもなお 600℃以上の二相温
度域にある部分と、500 ℃以下の完全に変態を終了した
部分とが生じる。従って、以後の空冷の際には部位によ
って異なった組織が生成し、当然に機械的性質等にもバ
ラツキが発生する。

【００１１】上記のように、鋼板と継目無鋼管とでは、
圧延条件を始めとする様々な製造条件に大きな違いがあ
るため、鋼板の製造で行われている技術をそのまま継目
無鋼管の製造に転用することはきわめて困難である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の課題
は、ラインパイプ用鋼管のような低炭素当量の継目無鋼
管を、直接焼入れ法に準じた生産性の高い方法で製造す
ることにある。第２の課題は、製品鋼管として高い強度
と優れた低温靱性を有し、かつ、これらの特性にムラ
（バラツキ) のないものを製造することにある。そし
て、本発明は、上記の二つの課題をともに解決できる新
しい継目無鋼管の製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】既に述べたように、ライ
ンパイプ用鋼管のような低炭素当量の鋼を素材とするも
のでは、単なる直接焼入れ法では高強度かつ高靱性の製
品は得られない。一方、前記の制御冷却法を適用すれ
ば、鋼管は微細なフェライトとベイナイトの混合組織と
なって、強度−靱性のバランスの良いものとなるが、実
際の継目無鋼管の製造にこの２段冷却法を適用すると製
品鋼管中に特性のバラツキが発生する。

【００１４】本発明方法は、これらの問題点を一挙に解
決した画期的なものであり、その要旨は次の継目無鋼管
の製造方法にある。

【００１５】下記の (a)式で定義される炭素当量Ｃeqが
0.6重量％以下の鋼片を用いて熱間加工により継目無鋼
管を製造し、熱間加工後の鋼管を、炉温が「A₃変態点−
50℃」を超えて1100℃以下の温度に設定された保熱炉に
装入して１〜30分間保持し、その後、５℃／sec 以上の
冷却速度で冷却し、以後、空冷することを特徴とする靱
性に優れた継目無鋼管の製造方法。

【００１６】 Ｃeq＝Ｃ＋ Mn/6 ＋ (Cu+Ni)/15 ＋ (Cr+Mo+V)/5 〔％〕 ・・・ (a) 本発明方法は、熱間圧延機の後段に保熱炉を設置した設
備を用いて製管工程から熱処理までオンラインで連続的
に実施できる。保熱は、圧延後の鋼管に再結晶を起こさ
せてオーステナイト粒を細かく均一にすること、および
鋼管全体を均一な温度にして、部位による温度ムラを小
さくすることが目的である。

【００１７】熱間圧延後の鋼管は、保熱炉に装入する前
に暫時空冷されてもよいが、 Ar₁変態点以下に冷却して
はならない。保熱炉内で保持することを、以下、「保
熱」と記すが、それは炉内に装入された鋼管が、前記
「A₃変態点−50℃」を超える温度で、しかも1100℃以下
の温度 (以下、この温度範囲を「保熱温度範囲」と記
す)に設定された保熱炉内に置かれることを意味する。
従って、鋼管は、保熱温度範囲内の一定温度に保持され
てもよいし、昇温または冷却されてもよく、そのヒート
パターンには何ら制約はない。要するに、保熱温度範囲
内での所定時間の保持が重要なのである。

【００１８】炭素当量が 0.6重量％以下の鋼として望ま
しいのは、例えば下記の組成を持つ鋼である (％は重量
％を意味する) 。

【００１９】 Ｃ：0.02〜0.20％、 Ｓｉ：０〜1.0 ％、 Ｍｎ：0.02〜2.0 ％、 Ｐ：0.05％以下、 Ｓ：0.02％以下、 Ｎ：0.02％以下、 sol.Ａｌ：0.001 〜0.2 ％、 Ｃｒ：０〜1.5 ％、 Ｍｏ：０〜1.5 ％、 Ｎｉ：０〜2.5 ％、 Ｃｕ：０〜2.0 ％、 Ｔｉ：０〜0.10％、 Ｎｂ：０〜0.10％、 Ｖ ：０〜0.3 ％、 Ｃａ：０〜0.01％、 Ｂ ：０〜0.0030％、 残部：Feおよび不可避不純物 本発明方法で得られる鋼管は、前記の空冷までの処理を
施したままでも優れた特性を持つが、必要に応じて、さ
らに焼戻し処理を施してもよい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の継目無鋼管の製造
方法を工程順に説明する。

【００２１】1．素材鋼片、その加熱および穿孔：素材
となる鋼片（ビレット）は、丸棒状に分塊圧延した鋼片
あるいは横断面が円形の鋳型を持つ連続鋳造機で鋳造し
た鋳片など、いわゆる丸形鋼片（以下、これらを単に
「ビレット」という）である。なお、エネルギー節減の
ためにはビレットは、分塊圧延や連続鋳造された後、室
温まで完全に冷却する前に加熱炉に装入するのがよい。

【００２２】ビレットの加熱温度は、熱間加工で穿孔で
きる温度であればよく、材質の高温延性と高温変形抵抗
を考慮して定めればよい。通常は、1100〜1300℃の範囲
に加熱する。穿孔工程においては、例えば傾斜ロール圧
延機のようなピアサーを用いて中実のビレットに熱間で
貫通孔を開け中空素管（ホローシェル）を製造する。

【００２３】2. 延伸圧延加工および仕上げ圧延加工：
穿孔された中空素管は、延伸圧延機および仕上げ圧延機
によって延伸され、かつ寸法調整される。この圧延を行
う設備にも幾つかの方式があるが、例えばマンネスマン
・マンドレルミル方式では、マンドレルミルで延伸圧延
が、サイザーまたはレデューサーで仕上げ圧延が行われ
る。

【００２４】製品鋼管の結晶粒を微細化し低温靭性を高
めるためには、延伸圧延、仕上げ圧延とも、なるべく低
い温度で行うことが望ましい。しかし、圧延温度を低く
しすぎると、圧延後マンドレルバーの引き出しのとき、
焼き付きが生じ、マンドレルバーの分離が困難になるこ
とがある。従って、仕上げ温度が 800℃以上、望ましく
は 900℃以上となる範囲で、できるだけ低温側で加工を
行うべきである。

【００２５】3. 保熱：仕上げ圧延後の鋼管を「A₃変態
点−50℃」を超えて1100℃以下の「保熱温度範囲」で保
熱するのが本発明方法の大きな特徴である。

【００２６】保熱炉に装入する圧延材の温度は、 Ar₁変
態点以上、望ましくは Ar₃変態点以上とする。

【００２７】保熱炉の温度（炉温）は、上記の保熱温度
範囲内の所定の温度に設定する。1100℃よりも高い温度
ではオーステナイト粒が粗大化し、靱性が低下する。他
方「A₃変態点−50℃」以下の低温では、保熱炉内でフェ
ライト析出が起き、次の冷却工程で望ましい変態組織が
得られない。炭素当量が前記の範囲にある成分系の鋼で
は「A₃変態点−50℃」以上（概ね800 ℃以上）の温度と
しておけば実質的にフェライトの析出は起こらない。

【００２８】保熱炉中での鋼管の在炉時間としては、再
結晶によって十分にオーステナイト粒を微細化させ、か
つ鋼管全体の温度を均一にするために、少なくとも１分
は必要である。しかし、30分を超えて装入してもその効
果は飽和し、生産性を低下させるだけである。

【００２９】一般には、圧延ラインの中に保熱炉のよう
なものを置くのは、設備価格が嵩むので、好ましいもの
ではない、とされる。実際、厚鋼板のような鋼板製造の
場合は、保熱炉等を使用せずに、直接焼入れ法を実施し
ている。しかし、低炭素当量の鋼の継目無鋼管を直接焼
入れ法に準ずる方法で量産し、しかも製品鋼管に均一な
特性を持たせるには、炉温を任意に調整できる保熱炉が
必要である。それによって始めて製品の長手方向および
円周方向の組織および性能の均一性を確保することが可
能になる。この利点は、保熱炉設置のコスト増を補って
余りある。

【００３０】4. 冷却（５℃/sec以上での急冷とその後
の空冷）：保熱炉で温度を均一化された鋼管を水冷等に
より 650℃ないし 300℃の温度域まで冷却して、細粒な
フェライトとベイナイトとの混合組織とする。このとき
の冷却は、早ければ早いほど組織の均一性を増すことが
できるので上限を設け必要はない。５℃/sec以下では、
強度が低下し、また組織も粗大になって、靱性も低下す
る。冷却停止温度が 650℃よりも高温であると、この急
冷の効果が十分でなく、強度、特に降伏強さが低くな
る。しかし、300 ℃よりも低温まで冷却すると過度に焼
入れされた状態になって靱性が低下する。従って、第１
段冷却の停止温度は 650℃以下、300 ℃以上の温度とす
る。

【００３１】上記の急冷の後は、空冷で適当な温度、例
えば室温まで冷却すればよい。

【００３２】5. 焼戻し処理：上記の制御冷却のままで
も、製品鋼管は優れた特性のものとなる。しかし、これ
に焼戻し処理を施せば、組織の硬さを減じ、靱性をさら
に改善することができる。但し、焼戻し温度が Ac₁変態
点を超えると、強度の低下と組織の粗大化による靱性の
低下が起こる。従って、焼戻しを行う場合は、その温度
は Ac₁変態点以下とする。

【００３３】次に、本発明方法で用いるのに望ましい素
材鋼について、それを構成する合金成分の作用と望まし
い含有量について説明する。

【００３４】Ｃ：Ｃは、鋼の焼入れ性を高め、鋼管の強
度を向上させる元素である。0.02％未満では焼入れ性が
低下し必要とする強度が得難い。一方、0.20％を超える
と、母材の靭性が低下するのみならず、溶接後の熱影響
部における靭性が低下する。従って、Ｃ含有量の望まし
い範囲は0.02〜0.20％である。

【００３５】Ｓｉ：Ｓｉは、鋼の脱酸を目的として添加
され、鋼材の強度上昇にも寄与する。しかし、Ｓｉの含
有量が1.0 ％を超えると、製品鋼管の靱性が低下する。
従って、脱酸の目的さえ達成できれば、鋼中の残存量は
０でもよい。ただし、鋼管の強度を上げるために、積極
的に含有させる場合は、0.1 ％以上とするのがよい。

【００３６】Ｍｎ：Ｍｎは、鋼の焼入れ性を高め、直接
焼入れによって所定の組織とし、鋼管の強度と靱性を確
保するのに有効な成分である。その含有量が 0.02 ％未
満では、焼入れ性が低下して所期の強度、靭性を確保す
ることが困難である。一方、Ｍｎの含有量が 2.0％を超
えると、鋼中での偏析が生じ、また、製品鋼管を過度に
強化して靭性を低下させ、降伏比を高める。従って、Ｍ
ｎ含有量の望ましい範囲は0.02〜2.0 ％である。

【００３７】Ｐ：Ｐは、不純物として鋼中に不可避的に
存在する。0.05％を超えると、粒界に偏析して靱性を低
下するのみならず、溶接時に高温割れを招く。従って、
Ｐ含有量は、0.05％以下でできるだけ低いことが望まし
い。

【００３８】Ｓ：Ｓは、Ｐと同様に不純物として鋼に混
入する。0.02％を超えると粗大なＭｎＳなどの硫化物を
形成し、これが熱間圧延によって延伸され製品鋼管の耐
水素誘起割れ性および靱性を低下させる。従って、Ｓ含
有量は0.02％以下で、かつできるだけ低いことが望まし
い。

【００３９】Ｎ (窒素) ：Ｎも、不可避的不純物であ
り、含有量は少ないほど良い。適正量のＴｉが含有され
ている場合には、Ｔｉによって固定されて悪影響を与え
ることが少ないが、0.020 ％を超える場合にはＴｉＮ系
の粗大介在物が形成され、靱性を低下させる。従って、
Ｎ含有量は0.02％以下とすべきである。

【００４０】Ｔｉ：Ｔｉは、必ずしも添加しなくともよ
い。しかし、不純物であるＮの固定と、析出強化による
強度上昇を図るためには、少なくとも0.005 ％含有させ
るのが望ましい。ただし、Ｔｉが 0.1％を超えると、過
度の析出強化によって鋼管の靭性が劣化する。従って、
Ｔｉの含有量は０〜0.1 ％の範囲、または 0.005〜0.1
％の範囲とするのがよい。

【００４１】sol.Ａｌ：Ａｌは鋼の脱酸のために必須な
元素である。しかし、sol.Ａｌ含有量で0.001％以下で
は脱酸不足となって鋼質の劣化を招く。また、sol.Ａｌ
が 0.2％を超えると、鋼管そのものの靱性の劣化や、溶
接部の靭性の低下を招く。従って、sol.Ａｌ含有量は
0.001〜0.2 ％とするのがよい。

【００４２】Ｃｒ：Ｃｒは、鋼の焼入性を高めるのに有
用な元素である。しかし、他の元素で本発明に必要な焼
入性は確保できるのでＣｒは、必ずしも添加しなくとも
よい。しかし、肉厚の厚い鋼管の焼入れ性を確保するた
め、または焼戻し軟化抵抗を高めるためには 0.02 ％以
上含有させることが望ましい。一方、Ｃｒの含有量が
1.5％を超えると溶接部の靱性が低下する。従って、Ｃ
ｒを添加する場合でもその含有量は 1.5％までとするべ
きである。

【００４３】Ｍｏ：Ｍｏの添加も必須ではない。しか
し、Ｃｒと同じく、厚肉の鋼管の焼入れ性向上、または
焼戻し軟化抵抗を高めるためには、0.02％以上含有させ
ることが望ましい。しかし、1.5 ％を超えると溶接部の
靱性が劣化する。

【００４４】Ｃｕ：Ｃｕの添加も必須ではない。しか
し、Ｃｕには直接焼入れにおける焼入性を高め、鋼材の
強度と耐食性の向上に有効なので、0.05％以上含有させ
るのが望ましい。しかし、2.0 ％を超えて含有させて
も、コスト上昇に見合った性能の改善が得られない。従
って、Ｃｕを添加する場合には、その含有量は 2.0％ま
でとするのがよい。

【００４５】Ｎｉ：Ｎｉも必須ではない。しかし、固溶
状態において鋼のマトリックス（基地）の靱性を高める
効果があるので、より優れた靱性を安定して得たい場合
に添加すればよい。その場合には、その含有量を0.05％
以上とするのが望ましい。しかし、2.5 ％を超えても、
材料コストの上昇に見合うほどの靱性の向上が得られな
い。

【００４６】Ｎｂ：Ｎｂも必須ではないが、適正量のＮ
ｂを含有する鋼では圧延の際の鋼の未再結晶温度域が高
温まで拡大される。従って、圧延による加工歪を蓄積し
た状態で、直接焼入れ前の加熱（徐冷）中に再結晶が起
こり、結晶粒は細かくなり靱性が向上する。また、Ｎｂ
は焼戻し時のＮｂＣの二次析出により焼戻し軟化抵抗を
高める効果もある。これらの作用を得るためには 0.005
％以上含有させるのが望ましい。しかし、その含有量が
0.10 ％を超えると溶接部の靱性が低下する。従ってＮ
ｂ含有量は０〜0.10％の範囲、積極的に添加する場合は
0.005〜0.10％とするのがよい。

【００４７】Ｖ：Ｖも必須ではなく、必要に応じて添加
すればよい成分である。Ｖは、直接焼入れした後に焼戻
しを行えば、その時に析出して、焼戻し軟化抵抗を高め
るので、降伏強さを特に高めたい場合に添加すればよ
い。Ｖには焼入性を向上させる効果もある。これらの効
果を狙う場合には、0.01％以上含有させるのが望まし
い。しかし、0.3 ％を超えると鋼の靱性が低下する。

【００４８】Ｃａ：ＣａはＳと反応して溶鋼中で硫酸化
物を生成する。この硫酸化物は、ＭｎＳなどと異なり、
圧延加工によって圧延方向に伸びることがなく、圧延後
も球状である。このため、延伸した介在物の先端等を割
れの起点とする溶接割れまたは水素誘起割れを抑制す
る。これらの効果を得ようとする場合には 0.0002 ％以
上含有させるのが望ましいが、その添加は必須ではな
い。一方、Ｃａ含有量が 0.01 ％を超えると母材靱性が
低下し、同時に鋼管表面に疵が多発することになる。従
って、Ｃａを添加する場合は、その含有量は 0.01 ％ま
でとするべきである。

【００４９】Ｂ：Ｂは必須ではなく、必要に応じて添加
すればよい成分である。微量の含有で焼入れ性を増し、
母材強度を高めることができるので、特に鋼管の強度を
高める必要がある場合に含有させるのが望ましい。しか
し、0.0030％を超えると母材および溶接熱影響部の靱性
が低下する。

【００５０】素材鋼に添加することができる元素とし
て、上記の諸元素の他に、Ｚｒ、ＲＥＭ（希土類元素）
等もある。Ｚｒは、固溶Ｎの固定と、組織を細粒化する
作用をもち鋼の靱性を改善する。ＲＥＭは、溶接熱影響
部の組織の微細化や、Ｓの固定に寄与する。

【００５１】炭素当量 (Ｃeq) ：前記 (a)式で定義され
る炭素当量Ｃeqを 0.6％以下とするのは、鋼管の溶接性
を確保するためである。ラインパイプ用継目無鋼管は、
パイプラインの敷設現場で周溶接して連結される。炭素
当量の大きな鋼管では、溶接の際に割れを生じたり、割
れ防止のために予熱が必要になる等の問題がある。炭素
当量が 0.6％以下であれば、予熱等の余分な作業を要せ
ずに、周溶接ができる。

【００５２】本発明法によれば、高靱性であるだけでな
く、低降伏比の鋼管を製造することも可能である。鋼材
に要求される降伏比は、用途に応じて様々であり、例え
ば建築用鋼材においては、70％以下のものを要求される
こともある。このような建築用低降伏比鋼材は、構造物
が衝撃を受けた場合、意識的に鋼材を降伏させ、変形さ
せつつ衝撃のエネルギーを吸収させて、構造物の安全性
を高めることに狙いがある。

【００５３】上記のような特殊用途でなくとも、強度ス
ペックを鋼材の降伏強さで決めている場合には、降伏か
ら破断に至る強度の余裕を確保する目的で、降伏比を一
定の上限以下に抑えることを要求する場合も多い。この
ような場合には、極端な低降伏比は必要としないため、
本発明方法を適用して継目無鋼管を製造する場合でも、
靱性確保を主眼とした製造条件を選択することになる。

【００５４】炭素当量 (Ｃeq) ：前記 (a)式で定義され
る炭素当量Ｃeqを 0.6重量％ 以下とするのは、鋼管の
溶接性を確保するためである。ラインパイプ用継目無鋼
管は、パイプラインの敷設現場で周溶接して連結され
る。炭素当量の大きな鋼管では、溶接の際に割れを生じ
たり、割れ防止のために予熱が必要になる等の問題があ
る。炭素当量が 0.6重量％以下であれば、予熱等の余分
な作業を要せずに、周溶接ができる。

【００５５】

【実施例】

〔実施例１〕表１に示す化学組成を有する溶鋼を、70ト
ン転炉で溶製し、通常の造塊および分塊工程を経て鋼片
を得た。これらの鋼片を1250℃に加熱し、傾斜圧延式穿
孔機により中空素管を得た。その後、延伸圧延と仕上げ
圧延によって外径 457 mm 、長さ10ｍ、肉厚12.7mmから
25.4mmの管に仕上げた。そのときの仕上げ圧延温度は、
970℃から1000℃の範囲で変化させた。

【００５６】

【表１】

【００５７】本発明方法の特徴は保熱炉に装入し、組織
調整と温度調整を行った後に制御冷却を行うことにあ
る。そこで、圧延仕上げ温度、鋼管の肉厚、保熱炉装入
前の温度、保熱炉の設定温度、鋼管の在炉時間、最初の
冷却の速度および冷却停止温度を変化させた試験を行っ
た。

【００５８】熱処理後の鋼管の管端から長手方向に３ｍ
おきの３カ所、およびこれらの各位置について円周方向
に４等分した位置、合計12カ所から管軸方向に引張試験
片とシャルピー衝撃試験片を採取した。引張り試験は常
温で、シャルピー試験は温度を変えて行い、強度と靭性
のバラツキを調査した。

【００５９】引張試験には、直径４mm、標点距離20mmの
引張試験片を用い、衝撃試験には２mmＶノッチ付きフル
サイズシャルピー試験片（ＪＩＳ４号）を用いた。

【００６０】得られた結果を、降伏強さ、引張り強さ、
降伏比およびシャルピー衝撃試験の破面遷移温度(vＴr
s) として最大値、最小値、バラツキおよび12個の単純
平均値を測定した。

【００６１】

【表２】

【００６２】まず、表２のＤ鋼を素材とした場合の結果
をみれば、下記の事実が明らかである。即ち、発明例の
No.1〜3 は、降伏強さ、引張り強さ、降伏比および破面
遷移温度の平均値は、435 MPa 以上、530 MPa 以上、8
3.0％以下、−75℃〜−81℃が得られ、また、降伏強
さ、引張り強さ、および破面遷移温度のバラツキは、13
〜18 MPa、 8〜13 MPa、 6〜8 ℃となり良好である。

【００６３】比較例のNo.7から９までは、保熱炉に装入
することなく急冷処理したので、降伏強さ、引張り強
さ、および破面遷移温度のバラツキは、108 から122 MP
a 、62から161 MPa 、58から67℃となり、品質にバラツ
キの大きいことがわかる。

【００６４】No.10 は、保熱炉の温度を 760℃と、「A₃
変態点−50℃」よりも低くしたため、保熱中に軟質のフ
ェライトが析出したため、均一で良好な靱性を示すもの
の、強度が非常に低くなっている。

【００６５】No.11 は、保熱炉の温度が1150℃と高すぎ
たため、オーステナイト粒が粗大化して、水冷後の組織
も粗大になり、靱性が低下した。

【００６６】次に、表２のＥ鋼についての試験結果をみ
ると、下記のとおりである。

【００６７】本発明例のNo.4〜6 は、降伏強さ、引張り
強さ、降伏比および破面遷移温度の平均値は、472 MPa
以上、590 MPa 以上、85.2％以下、−65℃〜−68℃が得
られ、また、降伏強さ、引張り強さ、および破面遷移温
度のバラツキは、19〜20 MPa、14〜16 MPa、 6〜9 ℃と
なり良好である。

【００６８】比較例のNo.12 は、急冷を途中で停止する
ことなく室温まで冷却したので、降伏強さの平均値は 4
93 MPa、引張り強さの平均値は 679 MPaと、いずれも高
く、降伏比は72.4％と低く良好であるが、破面遷移温度
の平均値は３℃と靱性が低下した。

【００６９】比較例のNo.13 は、急冷停止温度が 680℃
と高くなったので、降伏強さの平均値は 411 MPa、引張
り強さの平均値は 506 MPaといずれも低い。

【００７０】比較例のNo.14 は、急冷を途中で停止する
ことなく室温まで冷却速度１℃/sで冷却したので、降伏
強さの平均値は 331 MPa、引張り強さの平均値は423 MP
a といずれも低く、また破面遷移温度の平均値は−20℃
と靱性が低下した。

【００７１】No.15 は、保熱炉の温度が760 ℃と、Ａr₃
点温度よりも低くなったため、保熱炉中で軟質なフェラ
イトの析出が起こり、強度が著しく低くなった。

【００７２】No.16 は、保熱炉の温度が1150とと高いた
め、オーステナイト粒が粗大化し、冷却後の最終組織も
粗大化して靱性が低下した。

【００７３】〔実施例２〕表１に示す５種の鋼片につい
て、保熱炉の効果を調べる試験を行った。試験方法は実
施例１で示した方法と同様である。それらの処理条件と
試験結果を表３に示す。

【００７４】

【表３】

【００７５】表３から本発明例のNo.17 〜23は、降伏強
さ、引張り強さ、降伏比および破面遷移温度の平均値
は、359 MPa 以上、461 MPa 以上、85.2 ％以下、−88
℃〜−65℃が得られ、また、降伏強さ、引張り強さ、お
よび破面遷移温度のバラツキは、11〜17 MPa、14〜22 M
Pa、 7〜11℃と良好であることがわかる。

【００７６】しかし、比較例のNo.24 から28は、保熱炉
に装入することなく急冷処理したので、破面遷移温度の
平均値は−39〜−52℃と高く、靱性が劣る。また降伏強
さ、引張り強さ、および破面遷移温度のバラツキは、47
〜66 MPa、50〜102MPa、33〜48℃となり、品質にバラツ
キの大きいことがわかる。

【００７７】

【発明の効果】本発明方法によれば、低炭素当量であり
ながら高強度で靱性に優れた継目無鋼管が、安定して高
い生産性で製造できる。この方法で製造される鋼管は、
性能が鋼管全体で均一であるため、特にラインパイプ用
として好適であり、その信頼性、安全性を著しく高め
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記の (a)式で定義される炭素当量Ｃeqが
   0.6重量％以下の鋼片を用いて熱間圧延により継目無鋼
   管を製造し、熱間圧延後の鋼管を、炉温が「A₃変態点−
   50℃」を超えて1100℃以下に設定された保熱炉に装入し
   て１〜30分間保持し、その後、650 ℃から300 ℃の範囲
   内の温度まで５℃／sec 以上の冷却速度で冷却し、以
   後、空冷することを特徴とする靱性に優れた高強度継目
   無鋼管の製造方法。 Ｃeq＝Ｃ＋ Mn/6 ＋ (Cu+Ni)/15 ＋ (Cr+Mo+V)/5 〔％〕 ・・・ (a)
2. 【請求項２】空冷した後の鋼管に Ac₁以下の温度での焼
   戻しを施すことを特徴とする請求項１に記載の靱性に優
   れた高強度継目無鋼管の製造方法。
3. 【請求項３】炭素当量Ｃeqが 0.6重量％以下の鋼片とし
   て、重量％で、 Ｃ ：0.02〜0.20％、 Ｓｉ：０〜1.0 ％、 Ｍｎ：0.02〜2.0 ％、 Ｐ ：0.05％以下、 Ｓ ：0.02％以下、 Ｎ ：0.02％以下、 sol.Ａｌ：0.001 〜0.2 ％、 Ｃｒ：０〜1.5 ％、 Ｍｏ：０〜1.5 ％、 Ｎｉ：０〜2.5 ％、 Ｃｕ：０〜2.0 ％、 Ｔｉ：０〜0.10％、 Ｎｂ：０〜0.10％、 Ｖ ：０〜0.3 ％、 Ｃａ：０〜0.01％、 Ｂ ：０〜0.0030％、 で、残部がFeと不可避的不純物からなる鋼片を用いるこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の靱性に優れた
   高強度継目無鋼管の製造方法。