JPH11323442A - 電縫溶接部の加工性を高める電縫溶接部熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電縫溶接部の延性を向上させて電縫鋼管の加
工性を改善させる電縫溶接部の熱処理方法を提供する。 【解決手段】 Ｃ＝０．０３〜０．３０％、Ｓｉ＝０．
５０〜３．００％、Ｍｎ＝０．３０〜３．００％を基本
成分とする電縫鋼管を、電縫溶接後にその溶接部を８０
０℃〜１０００℃に加熱後、Ａｒ3 変態点以上から冷却
速度２０℃〜２００℃／秒で急速冷却することで、電縫
溶接部に強制的にオーステナイトを残存させて、従来の
熱処理では得ることができなかった電縫溶接部の延性の
向上をもたらし、これにより管全体の加工性に優れた電
縫管を供給することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電縫溶接部の延性に
優れた電縫鋼管を製造するための、電縫部熱処理に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、電縫溶接部を引張試験した際
の延性値（伸び値）を従来に比べて向上させ、これによ
り電縫鋼管の加工性を改善させるための、電縫溶接部熱
処理方法を提供するものである。

【０００３】近年、機械構造用として電縫鋼管が広く使
用されているが、この中では電縫鋼管に曲げ加工を与え
たり、管内面より圧力を負荷して外径を拡大（拡管）し
たり、異形に加工するなど［例えば、ハイドロフォーム
等］、各種の２次加工を行うことが一般化している。ま
た、一方では、コストダウンや軽量化の観点から、電縫
鋼管のハイテン化が求められている。即ち、昨今の電縫
管への市場ニーズとしては、ハイテンで且つ加工性、伸
びのよいものが求められている。これに対して、電縫鋼
管の母材部（電縫部以外）については、熱延工程での制
御圧延などを利用することで、低炭素当量鋼でのハイテ
ン化が図られ、その結果、従来のように高炭素化するこ
とで強度を高めていた場合に比べて、強度、延性バラン
スに優れた素材を製造できるようになっている。但し、
これらの新しい加工性に優れた素材においても、電縫溶
接部はその溶接時の熱履歴から、母材部ほどの延性が得
られず、その結果、電縫鋼管の全体の加工性は、電縫溶
接部の延性がネックとなり、拡管など、厳しい加工を受
けた場合には、電縫溶接部から破断してしまうことにな
る。

【０００４】電縫溶接部の熱処理に関わる先行技術とし
ては多数あり、例えば、特開昭５９−３５６２９号公報
（低温靭性に優れた高張力電縫鋼管の製造方法）では、
電縫溶接後、７５０℃〜１０５０℃に加熱した後、７５
０〜９５０℃の温度から３０〜１５０℃で急速冷却する
ことで、微細なフェライト組織を生成させ、電縫部の靭
性を高める技術である。但し、この技術では、微細な組
織を得る事が狙いであり、この場合、靭性は向上して
も、かえって、延性（伸び）は低下してしまう。また、
この技術に記載された鋼の成分は、Ｓｉが０．５％未満
となっており、この程度のＳｉ量では急速冷却しても、
残留オーステナイトは残存せず、延性の向上は期待でき
ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、鋼の成分と
電縫溶接部の熱処理条件を特定することで、電縫溶接部
にオーステナイトを強制的に残存させ、この残留オース
テナイトによる、所謂、ＴＲＩＰ現象（Transformation
Induced Plasticity,変態誘起塑性）を利用すること
で、電縫溶接部の延性、加工性を向上させるものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、 （１）Ｃ＝０．０３〜０．３０％ Ｓｉ＝０．５０〜３．００％ Ｍｎ＝０．３０〜３．００％ を基本成分とし、残部をＦｅ及び不可避的不純物よりな
る電縫鋼管を、電縫溶接後、その溶接部を８００℃〜１
０００℃に加熱後、Ａｒ3 変態点以上から冷却速度２０
℃〜２００℃／秒で急速冷却することで、電縫溶接部に
残留オーステナイトを残存させ、電縫溶接部の加工性を
高める電縫溶接部熱処理方法。 （２）Ｃ＝０．０３〜０．３０％ Ｓｉ＝０．５０〜３．００％ Ｍｎ＝０．３０〜３．００％ を基本成分とし、 Ｎｂ＝０．０１〜０．１０％ Ｖ＝０．０１〜０．１０％ Ｍｏ＝０．１０〜１．００％ Ｔｉ＝０．０１〜０．０５％ Ｃｕ＝０．１０〜０．５０％ Ｎｉ＝０．１０〜１．００％ の一種、または二種以上を含み、残部をＦｅ及び不可避
的不純物よりなる電縫鋼管を、電縫溶接後、その溶接部
を８００℃〜１０００℃に加熱後、Ａｒ3 変態点以上か
ら冷却速度２０℃〜２００℃／秒で急速冷却すること
で、電縫溶接部に残留オーステナイトを残存させ、電縫
溶接部の加工性を高める電縫溶接部熱処理方法にある。

【０００７】本発明では、電縫溶接後８００〜１０００
℃に加熱した後、Ａｒ3 変態点以上より２０〜２００℃
／秒で急速冷却することで、電縫溶接部に残留オーステ
ナイトを残存させ、この残留γがその後の加工時の延性
を高めることとなる。また、本発明に供する鋼の成分
は、残留オーステナイトを確保することに有効なＳｉの
含有量を高めることが特徴としている。即ち、本発明
は、残留オーステナイトを確保する為のＳｉの範囲を規
定した上で、電縫溶接部の熱処理後に急速冷却させ、電
縫溶接部に残留オーステナイトを強制的に残存させるこ
とで、電縫溶接部の加工性、伸びを改善させる製造条件
を提供するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】まず素材の成分について説明す
る。Ｃは必要な強度を確保するために必要な元素であ
り、０．０３％以上とした。しかし、Ｃ量が０．３０％
を越えると母材部自体の延性（伸び）が著しく低下する
ために、上限は０．３０％とした。Ｓｉは、本発明で最
も重要な元素であり、電縫部熱処理後に残留オーステナ
イトを確保させるためには、０．５０％以上が必要であ
る。但し、Ｓｉ量が０．３０％を越えると、電縫溶接時
にＳｉ酸化物が生成しやすくなり、電縫溶接欠陥となり
やすいために、上限は、０．３０％とした。但し、加工
性及び電縫溶接部の品質の観点から、０．７０％超で
２．０％以下が好ましい。Ｍｎについても、Ｃと同様に
必要な強度を確保するための元素として重要な上に、オ
ーステナイトを安定化させ、残留オーステナイトを確保
するために重要である。この観点から、下限は０．３０
％とした。上限については、加工性から３．００％とし
た。

【０００９】以上の成分を基本元素とするが、必要に応
じて、即ち、必要な強度、靭性、耐食性などの観点から
次のような成分を１種以上添加することは有効な場合が
ある。Ｎｂについては、素材自身の強化と組織の細粒化
による靭性向上効果がある。その効果を得るには、０．
０１％以上の添加が必要で、０．１０％を越えても効果
の向上は期待できない。Ｖも同様に強化には有効な元素
で、０．０１％〜０．１０％の範囲でその効果が発揮さ
れる。Ｍｏについは、強化に有効なことに加え、鋼管を
溶接した際の熱影響部の軟化抑制にも有効であり、０．
１０％以上とした。また、１．００％を越えると、スラ
ブでの割れなどが発生しやすく、上限は１．００％とし
た。Ｔｉは、素材の金属組織の微細化に有効な元素で、
０．０１％以上で効果がある。また、０．０５％を越え
ると素材の延性低下を引き起こすために、上限は、０．
０５％とした。Ｃｕは、鋼管の耐食性向上に効果があ
り、０．１０％以上、０．５０％以下とした。Ｎｉは、
鋼管の靭性向上に加え、オーステナイト生成元素のた
め、電縫部に残留オーステナイト確保を助ける効果があ
る。０．１０％以上で効果があるが、Ｎｉは高価な元素
なため、上限は１．００％とした。

【００１０】次に、電縫溶接部の熱処理、冷却条件につ
いて説明する。本発明では、電縫溶接後、電縫部を８０
０℃〜１０００℃に加熱することで溶接時の急熱急冷に
より生じた粗大組織を、再度オーステナイト領域まで加
熱したあと、Ａｒ3 変態点以上から急速冷却すること
で、オーステナイトを確保することを狙いとしている。
まず、加熱温度は、鋼管の内面側まで完全にオーステナ
イト化するためには、８００℃以上が必要であり、一
方、１０００℃を越えるとオーステナイト粒が粗大化し
すぎ、延性が低下する。従って、加熱温度としては、８
００℃〜１０００℃の範囲とする。

【００１１】引き続き、この加熱された電縫溶接部を強
制冷却するが、この際の過冷却によりオーステナイトを
残存させるためには、２０℃／秒以上の冷速が必要であ
る。また、２００℃／秒超になると、鋼管の外表面に硬
化組織が現れて、延性を劣化させる。従い、冷却速度
は、２０〜２００℃／秒の範囲とする。

【００１２】冷却開始温度は、前述の如く、Ａｒ3 変態
点以上とする。Ａｒ3 変態点より温度が低下した場合、
粗大中間組織が現れて、延性が低下する。

【００１３】冷却停止温度は特に規定しないが、その鋼
のＡｒ1 変態点以下とすることが望ましい。これ以上の
温度の場合、せっかく急冷で残存したオーステナイトが
一部、フェライトに変態してしまうこともあり、成分に
よっては、延性にバラツキがでる可能性がある。

【００１４】以上述べたように、本発明は、鋼の成分と
電縫溶接部の熱処理条件を特定することで、電縫溶接部
にオーステナイトを強制的に残存させ、この残留オース
テナイトによる、所謂、ＴＲＩＰ現象（Transformation
Induced Plasticity,変態誘起塑性）を利用すること
で、電縫溶接部の延性、加工性を向上させるものであ
る。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例を比較例と共に表１に
示す。

【表１】

【００１６】

【発明の効果】本発明は、前述した鋼成分と電縫溶接部
の熱処理方法の組み合わせにより、優れた電縫部の伸び
を有し、その結果、各種の２次加工性に優れた電縫鋼管
を提供することを可能としたもので、この電縫鋼管を用
いることにより、ハイドロフォームなど、厳しい加工方
法にも耐えることができるなど、機械加工部品分野へ貢
献する効果は大きい。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｃ＝０．０３〜０．３０％ Ｓｉ＝０．５０〜３．００％ Ｍｎ＝０．３０〜３．００％ を基本成分とし、残部をＦｅ及び不可避的不純物よりな
   る電縫鋼管を電縫溶接後、その溶接部を８００℃〜１０
   ００℃に加熱後、Ａｒ3 変態点以上から冷却速度２０℃
   〜２００℃／秒で急速冷却することで、電縫溶接部に残
   留オーステナイトを残存させ、電縫溶接部の加工性を高
   める電縫溶接部熱処理方法。
2. 【請求項２】Ｃ＝０．０３〜０．３０％ Ｓｉ＝０．５０〜３．００％ Ｍｎ＝０．３０〜３．００％ を基本成分とし、 Ｎｂ＝０．０１〜０．１０％ Ｖ＝０．０１〜０．１０％ Ｍｏ＝０．１０〜１．００％ Ｔｉ＝０．０１〜０．０５％ Ｃｕ＝０．１０〜０．５０％ Ｎｉ＝０．１０〜１．００％ の一種、または二種以上を含み、残部をＦｅ及び不可避
   的不純物よりなる電縫鋼管を、電縫溶接後、その溶接部
   を８００℃〜１０００℃に加熱後、Ａｒ3 変態点以上か
   ら冷却速度２０℃〜２００℃／秒で急速冷却すること
   で、電縫溶接部に残留オーステナイトを残存させ、電縫
   溶接部の加工性を高める電縫溶接部熱処理方法。