WO2018074433A1 - 圧潰強度予測方法 - Google Patents

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crushing
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幸伸 永田
祐輔 市瀬
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新日鐵住金株式会社
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    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]

Definitions

  • the present invention relates to a crushing strength prediction method.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-204404 filed in Japan on October 18, 2016, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the crushing value is measured by a crushing test for a steel pipe having a diameter of 16 inches or less.
  • FEA finite element analysis
  • Non-Patent Document 1 proposes a method for calculating the biaxial crushing strength of a seamless steel pipe for oil wells. Such a seamless steel pipe is quenched and tempered, and has the same strength in the L direction (the length direction of the steel pipe) and the C direction (the circumferential direction).
  • Non-Patent Document 1 Although the crushing strength in a biaxial stress field of a small-diameter oil well pipe to which a seamless steel pipe is applied can be estimated, it cannot be applied to a large-diameter oil well pipe to which a welded pipe is applied. is there. In Non-Patent Document 1, no consideration is given to the crushing mode and the effect on the crushing strength.
  • the yield elongation type SS curve as shown in FIG. 1A is a diagram showing a yield elongation type SS curve described in Non-Patent Document 1.
  • FIG. 1A the crushing strength can be predicted with a certain accuracy by using 0.20% proof stress.
  • the seamless steel pipe described in Non-Patent Document 1 is heat-treated, it exhibits such a yield elongation type SS curve.
  • the tendency of the SS curve varies depending on the method of forming the steel pipe and the presence or absence of heat treatment.
  • an ERW steel pipe without heat treatment shows a round SS curve as shown in FIG.
  • a clear yield phenomenon does not appear, and when the prediction calculation of the crushing strength is performed using 0.20% proof stress as in the conventional case, the crushing strength is affected by the round shape of the SS curve.
  • the crushing strength cannot be predicted with high accuracy.
  • a welded pipe other than an ERW steel pipe such as a UO steel pipe
  • the present inventors diligently studied a crushing strength prediction method applicable to steel pipes having various dimensions, and obtained the following knowledge.
  • the crushing phenomenon of a steel pipe changes with the increase in D / t, such as yield crushing, plastic crushing, transition crushing, and elastic crushing (see Non-Patent Document 2). At this time, the higher the D / t, the lower the crushing strength.
  • the crushing dominant yield strength used a value of stress that produces a permanent strain of 0.20%, which is generally defined as the yield strength.
  • the yield stress is not clear for a steel pipe that draws a stress-strain curve (SS curve) showing a gradual increase in stress as the strain increases or a complicated SS curve. Therefore, the yield strain value of the steel pipe varies depending on the shape of the SS curve, and it may not be appropriate to use a permanent strain of 0.20%.
  • the present inventors can provide a crushing strength prediction formula applicable to steel pipes of various dimensions by adopting a numerical value corresponding to the permanent strain value of the compression SS curve in the circumferential direction of the steel pipe as the crushing dominant strength. I found. Depending on the selection of the permanent strain value, the crushing dominant strength will vary greatly.
  • the study by the present inventors revealed that the stress having a high correlation with the crushing strength, that is, the crushing dominant strength changes with D / t. That is, the present inventors have found that the crushing strength can be predicted with high accuracy by setting an appropriate crushing control strength according to the value of D / t.
  • the present invention has been made based on the above findings.
  • An object of the present invention is to provide a crushing strength prediction method capable of accurately predicting the crushing strength of steel pipes having various dimensions.
  • the crushing strength prediction method is a method for predicting the crushing strength of a steel pipe, and using a plurality of reference steel pipes whose crushing strength is required in advance, the outer diameter D (mm) of the steel pipe. Deriving a prediction formula indicating the relationship between D / t, material characteristics, crush strength controlling factor and crush controlling strength, and predicted crush strength divided by wall thickness t (mm); A step of obtaining D / t obtained by dividing the outer diameter D (mm) by a wall thickness t (mm), a material characteristic and a crushing strength controlling factor; a step of obtaining a compressive stress strain curve in a circumferential direction of the steel pipe to be evaluated And obtaining the stress that causes permanent strain in the steel pipe to be evaluated as the crushing dominant strength based on the compressive stress strain curve; and the obtained D / t, the material characteristics, and the crushing strength.
  • Dominant factors and previous Calculating a predicted crushing strength of the steel pipe to be evaluated based on the prediction formula from a crushing proof stress, and the permanent strain is in accordance with the value of D / t of the steel pipe to be evaluated. It is characterized by being set.
  • the crushing strength prediction capable of accurately predicting the crushing strength of the steel pipe having various dimensions. Can provide a method.
  • the stress applied when X% permanent set is generated is defined as “X% proof stress”.
  • the X% proof stress is expressed as “ ⁇ X ”.
  • the permanent strain used when determining the crushing control strength is expressed as “CDOS”, and the crushing control strength is expressed as “ ⁇ CDOS ”.
  • the crushing dominant strength is such that the value of D / t of the steel pipe to be evaluated is in the yield crushing region. It may be 0.50% yield strength in some cases, 0.10% yield strength in the plastic crush region, and 0.05% yield strength in the transition crush region or elastic crush region. .
  • the crushing dominant strength is a value of D / t of the steel pipe to be evaluated, 10 is 0.50% yield strength, 19 is 0.10% yield strength, In the case of 28 to 48, it is 0.05% proof stress, and in the case of exceeding 10 and less than 19, it is obtained by interpolation calculation of 0.50% proof strength and 0.10% proof strength, If it exceeds 19 and less than 28, it may be obtained by interpolation calculation of 0.10% proof stress and 0.05% proof strength.
  • the permanent strain in the crushing strength prediction method according to the above (1), may be represented by the following (Formula 1) or (Formula 2).
  • the material characteristics are the Young's modulus of the steel pipe to be evaluated and
  • the crushing strength controlling factor may include one or more selected from the roundness, thickness deviation, and residual stress in the circumferential direction of the steel pipe.
  • the prediction formula may be expressed by the following (Formula 3).
  • P C in the equation (3) is the predicted crush strength
  • H is H
  • ⁇ is a correction term, the following (Equation 4 ) To (Equation 15).
  • E Young's modulus
  • ⁇ Poisson's ratio
  • u roundness represented by the following (Formula 11)
  • e is uneven thickness represented by the following (Formula 12).
  • ⁇ R ⁇ is the residual stress in the circumferential direction
  • ⁇ CDOS is the crushing dominant strength
  • the values represented by h ⁇ , h ⁇ , h ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ and ⁇ are coefficients determined in advance.
  • (Formula 7) is: Represented by Said (Equation 8) is Represented by Said (Equation 9) is Represented by Said (Equation 10) is Represented by Said (Equation 14) is Represented by Said (Formula 15) is It may be represented by
  • FIG.1 (a) is a figure which shows an example of a yield elongation type SS curve
  • FIG.1 (b) is a figure which shows an example of a round type SS curve
  • FIG. 2 is a diagram illustrating comparison of prediction errors between the case where the prediction method according to the embodiment of the present invention is used and the case where the conventional prediction method is used.
  • FIG. 3 is a diagram for comparing the crushing strength obtained in each of the crushing test and the FEA.
  • FIG. 4 is a diagram showing a comparison between an example (crushing strength prediction method according to the present invention) and a comparative example (crushing strength prediction method according to the prior art) for experimental values of crushing strength.
  • the crushing strength prediction method is a method for predicting the crushing strength of a steel pipe, and uses a plurality of reference steel pipes whose crushing strength is required in advance, and determines the outer diameter D (mm) of the steel pipe.
  • the crushing strength prediction method according to the present embodiment is a step of obtaining D / t, material characteristics, and crushing strength controlling factor obtained by dividing the outer diameter D (mm) by the wall thickness t (mm) for the steel pipe to be evaluated. Is provided.
  • the crushing strength prediction method according to the present embodiment includes a step of obtaining a compressive stress strain curve in the circumferential direction of the steel pipe to be evaluated.
  • the crushing strength prediction method includes a step of obtaining, as the crushing dominant strength, a stress that causes permanent deformation in the steel pipe to be evaluated based on the compressive stress strain curve.
  • the crushing strength prediction method predicts the steel pipe to be evaluated based on the prediction formula from the obtained D / t, the material characteristics, the crushing strength controlling factor, and the crushing controlling strength.
  • the step of calculating the crushing strength is further provided.
  • the permanent strain is set according to the value of D / t of the steel pipe to be evaluated.
  • a prediction formula for predicting the crushing strength of a steel pipe is derived using a plurality of reference steel pipes whose crushing strength is required in advance.
  • a formula incorporating a parameter indicating the relationship between the ratio D / t of the outer diameter D and the wall thickness t of the steel pipe, the material characteristics, the crush strength controlling factor, the crush controlling strength, and the predicted crush strength is used. It is preferable. The prediction formula will be described later.
  • the ratio D / t between the outer diameter D and the wall thickness t, the material characteristics, the crushing strength controlling factor, etc. are obtained for the steel pipe to be evaluated.
  • D / t is the ratio of the outer diameter D (mm) to the wall thickness t (mm). According to the crushing strength prediction method according to the present embodiment, it is possible to predict with high accuracy even for a steel pipe having a D / t in the range of about 10 to 48.
  • the roundness which is a factor controlling the crushing strength, is obtained, for example, by measuring the diameter of the steel pipe at four positions at 45 ° intervals and calculating the roundness from the result by (Equation 11) described later.
  • the thickness deviation that is a factor controlling the crushing strength is obtained, for example, by measuring the wall thickness of the steel pipe at 8 positions at 45 ° intervals, and obtaining from the result (Formula 12) described later.
  • the residual stress in the circumferential direction which is a factor controlling the crushing strength, is obtained by the Clampton method represented by the following (Equation 22).
  • the Clampton method is a method of releasing residual stress by cutting a steel pipe in the longitudinal direction and obtaining the residual stress from the amount of change in outer diameter before and after cutting.
  • D0 is the average outer shape before cutting
  • D1 is the average outer shape after cutting. Note that the length of the specimen of the clampton method satisfies L / D (ratio of the specimen length L to the outer diameter D) ⁇ 2.
  • the material characteristics may include the Young's modulus and Poisson's ratio of the steel pipe to be evaluated.
  • the crushing strength controlling factor may include one or more selected from the roundness, uneven thickness, and residual stress in the circumferential direction of the steel pipe.
  • a compressive stress strain curve (SS curve) in the circumferential direction (C direction) of the steel pipe is obtained.
  • the compressive stress-strain curve is obtained by collecting a cylindrical test piece from the circumferential direction and performing a compression test. For example, it can be obtained by performing a compression test using a cylindrical test piece having a diameter of 70% of the steel pipe wall thickness and a length twice the diameter (140% of the steel pipe wall thickness). it can.
  • the collection position of the cylindrical specimen may be any position such as 22.5 °, 45 °, and 90 ° intervals.
  • the crushing dominant strength is obtained.
  • the crushing dominant strength which is a stress highly correlated with the crushing strength, changes. Therefore, the value of the permanent strain corresponding to the value of D / t of the steel pipe is appropriately selected, and the yield strength at that permanent strain is obtained as the crushing dominant strength.
  • the permanent strain value is set according to the value of D / t of the steel pipe to be evaluated. Then, based on the compressive stress-strain curve, a stress corresponding to the permanent strain set according to the value of D / t of the steel pipe to be evaluated is obtained, and this yield strength is used as the crushing dominant yield strength.
  • the crushing dominant strength is 0.50% proof strength when the D / t value of the steel pipe to be evaluated is in the yield crushing region, and the crushing strength in the plastic crushing region. In some cases, it may be 0.10% yield strength, and in the transition collapse region or elastic collapse region, it may be 0.05% yield strength.
  • 0.50% proof stress means a stress applied when a permanent strain of 0.50% is generated.
  • the above-mentioned crushing region is based on the classification of Document A (American Petroleum Institute: API BUL 5C3, 1985.).
  • the area is defined as a yield crush area, a plastic crush area, a transition crush area, and an elastic crush area, and by adopting the crushing proof strength corresponding to these areas, it is possible to predict crush strength with higher accuracy .
  • the crushing dominant proof stress is 0.50% proof stress when the D / t value of the steel pipe to be evaluated is 10, and the D / t of the steel pipe to be evaluated.
  • the strength is 0.10%, and when the value of D / t of the steel pipe to be evaluated is 28 to 48, the strength may be 0.05%.
  • the steel pipe to be evaluated is obtained by interpolation calculation of 0.50% proof strength and 0.10% proof strength.
  • the value of D / t exceeds 19 and is less than 28, it may be obtained by interpolation calculation of 0.10% proof stress and 0.05% proof strength.
  • the interpolation calculation method is not particularly limited, and may be interpolated with a straight line of a linear function, or may be interpolated with a curve such as an n-order function, a logarithmic function, or an exponential function.
  • the permanent strain (%) for obtaining the crushing dominant strength may be expressed by the following (formula 1) when D / t ⁇ 28.
  • D / t when D / t> 28, it may be expressed by the following (formula 2).
  • the material properties used in the prediction formula are the Young's modulus and Poisson's ratio of the steel pipe.
  • the crushing strength controlling factor is a factor affecting the crushing strength such as the shape of the steel pipe, and specifically includes roundness, uneven thickness and residual stress in the circumferential direction of the steel pipe. All of these factors may be used in the prediction formula, or one or two of them may be used. For example, when predicting the crushing strength of an ERW steel pipe, the unevenness degree of the ERW steel pipe is extremely small, and therefore the factor can be omitted.
  • P E , P Y , H and ⁇ are calculated by the following (formula 4) to (formula 15).
  • E Young's modulus
  • ⁇ Poisson's ratio
  • u roundness represented by the following (formula 11)
  • e the thickness deviation represented by the following (formula 12)
  • ⁇ R ⁇ the residual in the circumferential direction.
  • Stress, ⁇ CDOS is the crushing dominant strength.
  • the values represented by h ⁇ , h ⁇ , h ⁇ , h ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , and ⁇ are coefficients obtained in advance.
  • the calculation method of these coefficients is not particularly limited. For example, it is possible to determine a plurality of reference steel pipes whose crushing strength is obtained in advance by a least square method based on an error between an actual measurement value and a predicted value.
  • coefficients ⁇ , ⁇ , ⁇ , and ⁇ in the above formula are coefficients obtained in advance.
  • the calculation method of these coefficients is not particularly limited. For example, it is possible to determine a plurality of reference steel pipes whose crushing strength is obtained in advance by a least square method based on an error between an actual measurement value and a predicted value.
  • the crushing strength can be predicted with higher accuracy by using (Formula 3) as the prediction formula.
  • the prediction formula is not limited to (Formula 3), and the following prediction formula can also be adopted.
  • the coefficients of (Expression 4) to (Expression 15) may be obtained separately.
  • Equation 23 is a prediction equation in the yield crush region
  • Equation 24 is a prediction equation in the plastic crush region
  • Equation 25 is a transition crush.
  • a prediction formula in the region, (Formula 26) is a prediction formula in the elastic crush region.
  • Document A describes a crushing strength prediction formula used at the time of oil well design and a crushing mode with respect to D / t for each grade of steel pipe.
  • the crushing mode is classified into elastic crushing, transition crushing, plastic crushing, and yield crushing according to the steel pipe strength and D / t.
  • the elastic crush equation gives a crushing strength of 71.25% of the theoretical solution in consideration of the safety factor.
  • the yield crush is defined as the external pressure at the time when the inner surface of the steel pipe reaches the yield stress.
  • the plastic crush formula is derived by regression analysis from the crush test results of about 2500 times of K55, N80, and P110 seamless steel pipes.
  • the transition crush formula is constructed to compensate for the occurrence of a D / t range in which the prediction diagrams of the elastic crush formula and the plastic crush formula do not intersect.
  • the type of steel pipe to which the prediction method of the above embodiment can be applied is not particularly limited, and examples thereof include seamless steel pipes, ERW steel pipes, and arc welded steel pipes.
  • the measurement of the residual stress in the roundness, thickness deviation, and circumferential direction of a steel pipe, which is a crushing strength controlling factor, can be performed by the following method, for example.
  • Example 1 The steel pipes having the shapes shown in Tables 1 to 4 were compared with the crushing strength obtained by finite element analysis (FEA) and the estimated crushing strength estimated using the conventional method and the prediction method according to the present invention.
  • the steel pipe has a D / t value of 10, 19, 28, 32 or 48.
  • FEA finite element analysis
  • the prediction formula described in Non-Patent Document 1 was used. That is, in all the comparative examples, 0.20% yield strength was adopted as the crushing dominant strength.
  • the prediction formula expressed by (Expression 3) is used, and as the crushing control strength, when the value of D / t is 10, 0.50% strength is adopted. In the case of 0.10% proof stress was adopted, and in the case of 28 to 48, 0.05% proof stress was adopted.
  • the Young's modulus of the steel pipe is 205800 MPa and the Poisson's ratio is 0.3.
  • FEA is a calculation method with extremely high accuracy with respect to actual measurement values because various factors can be taken in. Since it is very difficult to perform a crush test on a large-diameter steel pipe, in this experimental example, the crushing strength obtained by FEA and the predicted crushing strength estimated using the conventional method and the prediction method according to the present invention are used. Comparing.
  • Table 7 shows a comparison between the crushing strength by FEA and the experimental values of crushing strength for the test bodies A to C.
  • the crushing strength calculated based on the stress-strain curve at each of the seam portion and 45 °, 90 °, 135 °, and 180 ° from the seam portion in the cross section perpendicular to the length direction of the steel pipe is shown.
  • the crushing strength calculated based on the seam portion and the stress strain curve based on the average values of the 45 °, 90 °, 135 °, and 180 ° portions from the seam portion is shown.
  • FIG. 4 shows prediction values (examples) obtained by the crushing strength prediction method according to the present invention with respect to the experimental values of crushing strength for samples A-1 to D-3 and predictions obtained by the conventional prediction formula.
  • the graph of a comparison with a value (comparative example) is shown.
  • the crushing strength prediction method according to the present invention has higher accuracy than the predicted value obtained by the conventional prediction formula.
  • the crushing strength prediction method of the present invention it is possible to provide a method that can be applied to steel pipes having various dimensions, that is, various outside diameters and wall thicknesses, and that can accurately predict crushing strength.

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Abstract

予め圧潰強度が求められている複数の基準鋼管を用いて、鋼管の、外径Ｄ（ｍｍ）を肉厚ｔ（ｍｍ）で除算したＤ／ｔ、材料特性、圧潰強度支配因子および圧潰支配耐力（σＣＤＯＳ）と、予測圧潰強度との関係を示す予測式を導出する工程と；評価対象となる鋼管について、Ｄ／ｔ、材料特性および圧潰強度支配因子を求める工程と；前記評価対象となる鋼管の円周方向における圧縮応力ひずみ曲線を求める工程と；前記圧縮応力ひずみ曲線に基づき、前記評価対象となる鋼管に永久ひずみを生じさせる応力を、前記圧潰支配耐力として求める工程と；求められた、前記Ｄ／ｔ、前記材料特性、前記圧潰強度支配因子および前記圧潰支配耐力から、前記予測式に基づき、前記評価対象となる鋼管の予測圧潰強度を算出する工程と；を備え、前記永久ひずみは、前記評価対象となる鋼管の前記Ｄ／ｔの値に応じて設定される、ことを特徴とする鋼管の圧潰強度予測方法。

Description

圧潰強度予測方法
　本発明は、圧潰強度予測方法に関する。
　本願は、２０１６年１０月１８日に、日本に出願された特願２０１６－２０４４０４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　外圧がある状態で使用される油井管または海底パイプライン用鋼管には、高い圧潰特性が要求される。また、これらの鋼管に圧潰（ｃｏｌｌａｐｓｅ）が発生すると、直ちに大事故につながるおそれがあるため、圧潰強度を正確に知ることが求められている。
　一般に、１６インチ径以下の鋼管では、圧潰試験により圧潰値が測定されているが、大径の鋼管では圧潰試験の実施が困難であるため、圧潰値を正確に知ることが難しい。
有限要素解析（ＦＥＡ）を用いて圧潰値を推定する方法もあり、圧潰値を正確に推定できるが、これには手間がかかる。そのため、推定式を用いた、高精度の圧潰値の予測方法が望まれていた。
　非特許文献１では、油井用シームレス鋼管の二軸圧潰強度の計算方法などが提案されている。
このようなシームレス鋼管は、焼入れ・焼きもどしがされ、Ｌ方向（鋼管の長さ方向）とＣ方向（周方向）の強度が等しい。
　非特許文献１に開示された方法では、シームレス鋼管が適用される小径油井管の二軸応力場における圧潰強度は推定できるものの、溶接管が適用される大径油井管には適用できないという問題がある。
また、非特許文献１では、圧潰様式とこれによる圧潰強度への影響に関する考察などはされていない。
玉野敏隆、井上靖介、三牧敏太郎、「油井用鋼管の二軸圧潰強度とその推定式」、塑性と加工、１９８９年、第３０巻、第３３８号、ｐ３８５－３９０ Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ：　ＡＰＩ　ＢＵＬ　５Ｃ３，　１９８５
　従来の圧潰強度予測では、図１（ａ）に示されるような降伏伸び型ＳＳ曲線が対象であった。なお、図１（ａ）は、非特許文献１に記載された、降伏伸び型ＳＳ曲線を示す図である。
　このような降伏伸び型ＳＳ曲線を有する鋼管の場合、０．２０％耐力を用いることで、圧潰強度を一定の精度で予測することができる。例えば、非特許文献１に記載されているシームレス鋼管は熱処理をするため、このような降伏伸び型ＳＳ曲線を示す。
　しかしながら、鋼管の成形方法や熱処理の有無により、ＳＳ曲線の傾向が異なる。例えば、熱処理をしない電縫鋼管では、図１（ｂ）に示されるようなラウンド型ＳＳ曲線を示す。このようなラウンド型ＳＳ曲線では、明確な降伏現象が現れず、従来と同様に０．２０％耐力を用いて圧潰強度の予測計算を行うと、圧潰強度はＳＳ曲線のラウンド形状の影響を受け、精度の高い圧潰強度の予測計算ができないという問題があった。
　例えば、ＵＯ鋼管など電縫鋼管以外の溶接管の場合にも、複雑なＳＳ曲線を示し、精度の高い圧潰強度の予測計算ができないという同様の問題がある。
　本発明者らは、さまざまな寸法の鋼管に適用可能な圧潰強度予測方法について鋭意検討を行い、以下の知見を得るに至った。
　鋼管の圧潰現象は、Ｄ／ｔの増加に伴い、降伏圧潰、塑性圧潰、遷移圧潰および弾性圧潰と変化する（非特許文献２を参照）。このとき、Ｄ／ｔが高いほど圧潰強度が低下する。
　また、圧潰強度を推定するには圧潰強度と相関の高い応力、すなわち圧潰支配耐力の値が必要となる。従来、圧潰支配耐力は、一般的に耐力として定義される０．２０％の永久ひずみを生じる応力の値を使用していた。
　しかし、ひずみ増加に伴い緩やかな応力増加を示す応力ひずみ曲線（ＳＳ曲線）や複雑なＳＳ曲線を描く鋼管に関しては、降伏応力が明瞭でない。そのため、ＳＳ曲線の形状によって、鋼管の降伏ひずみの値が変わり、０．２０％の永久ひずみを用いることが適切ではない場合がある。
　本発明者らは、圧潰支配耐力として、鋼管周方向の圧縮ＳＳ曲線の、永久ひずみの値に応じた数値を採用することにより、さまざまな寸法の鋼管に適用可能な圧潰強度予測式を提供できることを見出した。永久ひずみの値の選択によって、圧潰支配耐力が大きく変化することとなる。
　本発明者らの研究により、Ｄ／ｔに伴い、圧潰強度と相関の高い応力、すなわち圧潰支配耐力が変化することが明らかとなった。すなわち、本発明者らは、Ｄ／ｔの値に応じて、適切な圧潰支配耐力を設定することで精度の高い圧潰強度の予測をすることができることを見出した。
　本発明は上記の知見に基づいてなされたものである。
　本発明においては、さまざまな寸法の鋼管の圧潰強度を、正確に予測することが可能な圧潰強度予測方法を提供することを目的とする。
（１）本発明に係る圧潰強度予測方法は、鋼管の圧潰強度を予測する方法であって、予め圧潰強度が求められている複数の基準鋼管を用いて、鋼管の、外径Ｄ（ｍｍ）を肉厚ｔ（ｍｍ）で除算したＤ／ｔ、材料特性、圧潰強度支配因子および圧潰支配耐力と、予測圧潰強度との関係を示す予測式を導出する工程と；評価対象となる鋼管について、外径Ｄ（ｍｍ）を肉厚ｔ（ｍｍ）で除算したＤ／ｔ、材料特性および圧潰強度支配因子を求める工程と；前記評価対象となる鋼管の円周方向における圧縮応力ひずみ曲線を求める工程と；前記圧縮応力ひずみ曲線に基づき、前記評価対象となる鋼管に永久ひずみを生じさせる応力を、前記圧潰支配耐力として求める工程と；求められた、前記Ｄ／ｔ、前記材料特性、前記圧潰強度支配因子および前記圧潰支配耐力から、前記予測式に基づき、前記評価対象となる鋼管の予測圧潰強度を算出する工程と；を備え、前記永久ひずみは、前記評価対象となる鋼管の前記Ｄ／ｔの値に応じて設定される、ことを特徴とする。
　上記の態様によれば、永久ひずみが評価対象となる鋼管のＤ／ｔの値に応じて設定されるので、さまざまな寸法の鋼管の圧潰強度を、正確に予測することが可能な圧潰強度予測方法を提供できる。
　なお、本明細書中では、Ｘ％の永久ひずみを生じる際に付与される応力を「Ｘ％耐力」と定義する。また、Ｘ％耐力を「σＸ」と表記する。
　また、圧潰支配耐力を求めるときに用いる永久ひずみを「ＣＤＯＳ」と表記し、圧潰支配耐力を「σＣＤＯＳ」と表記する。
（２）本発明の他の態様によれば、上記（１）に記載の圧潰強度予測方法において、前記圧潰支配耐力は、前記評価対象となる鋼管のＤ／ｔの値が、降伏圧潰領域にある場合には０．５０％耐力であり、塑性圧潰領域にある場合には０．１０％耐力であり、遷移圧潰領域または弾性圧潰領域にある場合には０．０５％耐力であってもよい。
（３）本発明の他の態様によれば、上記（１）に記載の圧潰強度予測方法において、前記圧潰支配耐力は、前記評価対象となる鋼管のＤ／ｔの値が、
１０の場合には０．５０％耐力であり、１９の場合には０．１０％耐力であり、
２８～４８の場合には０．０５％耐力であり、１０を超えて１９未満の場合には、０．５０％耐力と０．１０％耐力との内挿計算により求め、
１９を超えて２８未満の場合には、０．１０％耐力と０．０５％耐力との内挿計算により求めるようにしてもよい。
（４）本発明の他の態様によれば、上記（１）に記載の圧潰強度予測方法において、前記永久ひずみは、下記（式１）又は（式２）で表されてもよい。
Ｄ／ｔ≦２８の場合：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
 Ｄ／ｔ＞２８の場合：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
（５）本発明の他の態様によれば、上記（１）から（４）のいずれか一項に記載の圧潰強度予測方法において、前記材料特性は、前記評価対象となる鋼管のヤング率およびポアソン比を含み；前記圧潰強度支配因子は、前記鋼管の真円度、偏肉度および円周方向における残留応力から選択される１種以上を含む；ように構成されてもよい。
（６）本発明の他の態様によれば、上記（５）に記載の圧潰強度予測方法において、前記予測式は、下記（式３）で表わされてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
 　但し、上記（式３）中のＰＣは予測圧潰強度であり、ＰＥ、ＰＹは、それぞれ、弾性圧潰強度、全面降伏強度であり、Ｈおよびγは補正項であり、下記（式４）～（式１５）により算出される。なお、下記（式４）～（式１５）中のＥはヤング率、νはポアソン比、ｕは下記（式１１）で表わされる真円度、ｅは下記（式１２）で表わされる偏肉度、σＲθは円周方向の残留応力、σＣＤＯＳは圧潰支配耐力であり、ｈα、ｈβ、ｈγ、α、β、ξおよびηで表わされる値は予め求められる係数である。　
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000036
（７）本発明の他の態様によれば、上記（６）に記載の圧潰強度予測方法において、前記（式７）が、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000037
 で表され、
　前記（式８）が、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000038
 で表され、
　前記（式９）が、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000039
 で表され、
　前記（式１０）が、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000040
 で表され、
　前記（式１４）が、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000041
 で表され、
　前記（式１５）が、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000042
 で表されてもよい。
　本発明によれば、さまざまな寸法の鋼管の圧潰強度を正確に予測することが可能となる。
図１（ａ）は、降伏伸び型ＳＳ曲線の一例を示す図であり、図１（ｂ）は、ラウンド型ＳＳ曲線の一例を示す図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る予測方法を用いた場合と、従来の予測方法を用いた場合との、予測誤差の比較を示すための図である。 図３は、圧潰試験とＦＥＡとのそれぞれで得られた圧潰強度を比較するための図である。 図４は、圧潰強度の実験値に対する実施例（本発明に係る圧潰強度予測方法）と比較例（従来技術による圧潰強度予測方法）の比較を示す図である。
　以下に、本発明の一実施形態に係る圧潰強度予測方法について説明する。しかしながら、本発明がこれらの実施形態に限定されないことは自明である。
　本実施形態に係る圧潰強度予測方法は、鋼管の圧潰強度を予測する方法であって、予め圧潰強度が求められている複数の基準鋼管を用いて、鋼管の、外径Ｄ（ｍｍ）を肉厚ｔ（ｍｍ）で除算したＤ／ｔ、材料特性、圧潰強度支配因子および圧潰支配耐力と、予測圧潰強度との関係を示す予測式を導出する工程を備える。
　また、本実施形態に係る圧潰強度予測方法は、評価対象となる鋼管について、外径Ｄ（ｍｍ）を肉厚ｔ（ｍｍ）で除算したＤ／ｔ、材料特性および圧潰強度支配因子を求める工程を備える。また、本実施形態に係る圧潰強度予測方法は、前記評価対象となる鋼管の円周方向における圧縮応力ひずみ曲線を求める工程を備える。
　本実施形態に係る圧潰強度予測方法は、前記圧縮応力ひずみ曲線に基づき、前記評価対象となる鋼管に永久ひずみを生じさせる応力を、前記圧潰支配耐力として求める工程を備える。
　本実施形態に係る圧潰強度予測方法は、求められた、前記Ｄ／ｔ、前記材料特性、前記圧潰強度支配因子および前記圧潰支配耐力から、前記予測式に基づき、前記評価対象となる鋼管の予測圧潰強度を算出する工程を、さらに備える。
　ここで、上記の圧潰強度予測方法において、永久ひずみは、前記評価対象となる鋼管の前記Ｄ／ｔの値に応じて設定される、ことを特徴とする。
　まず、予め圧潰強度が求められている複数の基準鋼管を用いて、鋼管の圧潰強度を予測するための予測式を導出する。予測式としては、鋼管の、外径Ｄと肉厚ｔとの比Ｄ／ｔ、材料特性、圧潰強度支配因子および圧潰支配耐力と、予測圧潰強度との関係を示すパラメータを取り入れた式を用いることが好ましい。予測式については後述する。
　次に、評価対象となる鋼管について、外径Ｄと肉厚ｔとの比Ｄ／ｔ、材料特性および圧潰強度支配因子などを求める。
（Ｄ／ｔ）
　Ｄ／ｔは、外径Ｄ（ｍｍ）と肉厚ｔ（ｍｍ）との比である。本実施形態に係る圧潰強度予測方法によれば、Ｄ／ｔが１０～４８程度の範囲の鋼管についても、精度の高い予測が可能である。
（圧潰強度支配因子）
　圧潰強度支配因子である真円度は、例えば、鋼管の直径を４５°間隔で４か所について測定し、その結果から、後述する（式１１）により求める。
　圧潰強度支配因子である偏肉度は、例えば、鋼管の肉厚を４５°間隔で８か所について測定し、その結果から、後述する（式１２）により求める。
　圧潰強度支配因子である、円周方向における残留応力は下記（式２２）で表されるクランプトン法により求める。クランプトン法は鋼管を長手方向に切断することで残留応力を解放させ、切断前後の外径の変化量から残留応力を求める方法である。（式２２）において、Ｄ０は切断前の平均外形、Ｄ１は切断後の平均外形である。なお、クランプトン法の試験体の長さはＬ／Ｄ（試験体長さＬと外径Ｄの比）≧２を満たすようにする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000043
　本実施形態に係る圧潰強度予測方法においては、材料特性は、前記評価対象となる鋼管のヤング率およびポアソン比を含んでもよい。また、圧潰強度支配因子は、前記鋼管の真円度、偏肉度および円周方向における残留応力から選択される１種以上を含んでもよい。
（圧縮応力ひずみ曲線）
　次に、鋼管の周方向（Ｃ方向）における圧縮応力ひずみ曲線（ＳＳ曲線）を求める。圧縮応力ひずみ曲線は、周方向から円柱試験片を採取して、圧縮試験を行うことで得られる。
例えば、直径が鋼管肉厚の７０％であり、長さが直径の２倍（鋼管肉厚の１４０％）となるような寸法の円柱試験片を用いて、圧縮試験を行うことにより求めることができる。円柱試験片の採取位置は、２２．５°、４５°、９０°間隔など、任意の位置でよい。
（圧潰支配耐力）
　次いで、得られた圧縮応力ひずみ曲線に基づき、圧潰支配耐力を求める。上述のように、Ｄ／ｔにより、圧潰強度と相関の高い応力である圧潰支配耐力が変化する。そのため、鋼管のＤ／ｔの値に応じた永久ひずみの値を適切に選択し、その永久ひずみでの耐力を、圧潰支配耐力として求める。
　本実施形態に係る圧潰強度予測方法においては、評価対象となる鋼管のＤ／ｔの値に応じて、永久ひずみの値を設定する。そして、圧縮応力ひずみ曲線に基づき、評価対象となる鋼管のＤ／ｔの値に応じて設定された永久ひずみと対応する応力を求め、この耐力を圧潰支配耐力とする。
　本実施形態に係る圧潰強度予測方法においては、圧潰支配耐力は、評価対象となる鋼管のＤ／ｔの値が、降伏圧潰領域にある場合には０．５０％耐力であり、塑性圧潰領域にある場合には０．１０％耐力であり、遷移圧潰領域または弾性圧潰領域にある場合には０．０５％耐力であってもよい。
　ここで、例えば０．５０％耐力とは、０．５０％の永久ひずみを生じる際に付与される応力を意味する。
　ここで、上述の圧潰領域は、文献Ａ（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ：　ＡＰＩ　ＢＵＬ　５Ｃ３，　１９８５．）の分類によるものである。圧潰様式ごとにその領域を、降伏圧潰領域、塑性圧潰領域、遷移圧潰領域および弾性圧潰領域と規定し、これらに対応する圧潰支配耐力を採用することで、より精度の高い圧潰強度の予測ができる。
　本実施形態に係る圧潰強度予測方法においては、圧潰支配耐力は、評価対象となる鋼管のＤ／ｔの値が１０の場合には０．５０％耐力であり、評価対象となる鋼管のＤ／ｔの値が１９の場合には０．１０％耐力であり、評価対象となる鋼管のＤ／ｔの値が２８～４８の場合には０．０５％耐力であってもよい。
　このとき、評価対象となる鋼管のＤ／ｔの値が１０を超えて１９未満の場合には、０．５０％耐力と０．１０％耐力との内挿計算により求め、評価対象となる鋼管のＤ／ｔの値が１９を超えて２８未満の場合には、０．１０％耐力と０．０５％耐力との内挿計算により求めるようにしてもよい。
　内挿計算方法については特に制限はなく、一次関数の直線で内挿してもよいし、ｎ次関数、対数関数、指数関数等の曲線で内挿してもよい。
　本実施形態に係る圧潰強度予測方法においては、圧潰支配耐力を求めるための永久ひずみ（％）は、Ｄ／ｔ≦２８の場合、下記（式１）で表されてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000044
 上記の式を用いる場合、Ｄ／ｔ＞２８の場合には、下記（式２）で表されてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000045
　上記（式１）および（式２）を用いることで、圧潰支配耐力を求めるための永久ひずみを求めることができ、鋼管のグレードに関わらず、精度の高い圧潰強度の予測ができる。また、上記（式１）および（式２）を用いることで、圧潰支配耐力を求めるための永久ひずみを求めることができ、圧潰領域に関わらず、精度の高い圧潰強度の予測ができる。
（予測式）
　求められたＤ／ｔ、材料特性、圧潰強度支配因子および圧潰支配耐力から、下記（式３）で表わされる予測式を用いて、鋼管の予測圧潰強度を算出する。
　本発明の一実施形態においては、予測式で用いられる材料特性は、鋼管のヤング率およびポアソン比である。また、圧潰強度支配因子とは、鋼管の形状等、圧潰強度に影響を及ぼす要因であって、具体的には、鋼管の真円度、偏肉度および円周方向における残留応力が挙げられる。
　予測式には、これらの因子の全てを用いてもよいし、そのうちの１種または２種を用いてもよい。例えば、電縫鋼管の圧潰強度を予測する場合、電縫鋼管の偏肉度は極めて小さいため、その因子を省略することができる。
　また、予測式として、例えば、下記（式３）を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000046
 　上記（ｉ）式中のＰＣは予測圧潰強度であり、ＰＥ、ＰＹは、それぞれ、弾性圧潰強度、全面降伏強度であり、Ｈおよびγは補正項である。
　　ＰＥ、ＰＹ、Ｈおよびγは、下記（式４）～（式１５）により算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000047
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000048
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000049
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000050
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000051
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000052
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000053
　上記式中のＥはヤング率、νはポアソン比、ｕは下記（式１１）で表わされる真円度、ｅは下記（式１２）で表わされる偏肉度、σＲθは円周方向の残留応力、σＣＤＯＳは圧潰支配耐力である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000054
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000055
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000056
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000057
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000058
　なお、ｈα、ｈβ、ｈγ、α、β、ξおよびηで表わされる値は予め求められる係数である。これら係数の算出方法については特に制限はないが、例えば、予め圧潰強度が求められている複数の基準鋼管について、実測値と予測値との誤差から最小二乗法により決定することが可能である。
（係数）
　なお、上記式中の係数α、β、ξおよびηは、予め求められる係数である。これら係数の算出方法については特に制限はないが、例えば、予め圧潰強度が求められている複数の基準鋼管について、実測値と予測値との誤差から最小二乗法により決定することが可能である。
　電縫鋼管の場合、（式７）、（式８）、（式９）、（式１０）、（式１４）および（式１５）に替えて、（式１６）、（式１７）、（式１８）、（式１９）、（式２０）および（式２１）を用いることが好ましい。
　ＦＥ（Ｄ／ｔ）、ＦＹ（Ｄ／ｔ）、ＧＥ（σＣＤＯＳ）、ＧＹ（σＣＤＯＳ）、ｆ（ｕ）およびｇ（Ｄ／ｔ）は予測式である（式３）の補正項である。本実施形態に係る圧潰強度予測方法では、（式７）が、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000059
 で表されてもよい。
　また、（式８）が、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000060
 で表されてもよい。
　また、（式９）が、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000061
 で表されてもよい。
　また、（式１０）が、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000062
 で表されてもよい。
　また、（式１４）が、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000063
 で表されてもよい。
　また、（式１５）が、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000064
 で表されてもよい。
　上記の（式１６）～（式２１）は、特に好ましい係数α、β、ξおよびηを採用した場合の（式７）～（式１０）、（式１４）および（式１５）の変形例である。
係数α、β、ξおよびηを算出する際のＮの好ましい値は５である。
　なお、予測式としては（式３）を用いることで、より高精度の圧潰強度の予測ができる。しかし、予測式としては（式３）のみに限られるものではなく、以下の予測式も採用できる。なお、以下の予測式を採用する場合、（式４）～（式１５）の係数を別途求めればよい。
　予測式としては、例えば文献Ａ（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ：　ＡＰＩ　ＢＵＬ　５Ｃ３，　１９８５．）に記載される（式２３）～（式２６）を用いることができる。
　（式２３）～（式２６）は、先述の圧潰様式によって選択され、（式２３）は降伏圧潰領域における予測式、（式２４）は塑性圧潰領域における予測式、（式２５）は遷移圧潰領域における予測式、（式２６）は弾性圧潰領域における予測式である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000065
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000066
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000067
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000068
　文献Ａは、油井設計時に使用する圧潰強度予測式や鋼管のグレードごとのＤ／ｔに対する圧潰様式を記載している。本実施形態に係る予測式では、鋼管強度とＤ／ｔによって、圧潰様式を、弾性圧潰、遷移圧潰、塑性圧潰、降伏圧潰に分類している。
　弾性圧潰式は、安全係数を考慮し、理論解の７１．２５％の圧潰強度を与えるものである。ＡＰＩでは、降伏圧潰は、鋼管内面が降伏応力に到達した時点の外圧と定めている。塑性圧潰式は、Ｋ５５、Ｎ８０、Ｐ１１０シームレス鋼管の約２５００回の圧潰試験結果から回帰分析で導出している。遷移圧潰式は、弾性圧潰式と塑性圧潰式の予測線図が交差しないＤ／ｔ範囲が生じることから、それを補うために構築している。
　予測式としては、例えば文献Ｂ（ＤＥＴ　ＮＯＲＳＫＥ　ＶＥＲＩＴＡＳ：　Ｏｆｆｓｈｏｒｅ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　ＤＮＶ－ＯＳ－Ｆ１０１，　Ｓｕｂｍａｒｉｎｅ　Ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，　２００７．）に記載される（式２７）を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000069
 　（式２７）において、ＰＣは圧潰強度、Ｐｅｌは弾性圧潰強度、Ｐｐは塑性圧潰強度、ｕは真円度、Ｄは平均外形である。
　予測式としては、例えば文献Ｃ（玉野敏隆，　井上靖介，　三牧敏太郎：　塑性と加工，　Ｖｏｌ．３０，　Ｎｏ．３３８，　ｐｐ．３８５－３９０，　１９８９．）に記載される（式２８）を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000070
 　（式２８）において、Ｐｅｓｔは圧潰強度、ＰＥＡは弾性圧潰強度、ＰＧＯは全面降伏強度、Ｈは補正項である。
　予測式としては、例えば文献Ｄ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ：　ＩＳＯ／ＤＩＳ　１０４００，　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ａｎｄ　ｎａｔｕｒａｌ　ｇａｓ　ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，　２００４．）に記載される（式２９）を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000071
 （式２９）において、ｐｃは圧潰強度、ｐｉは内圧、ｐｙｃは降伏圧潰強度、ｐｅｃは弾性圧潰強度であり、Ｈｔは真円度、偏肉度、残留応力、ＳＳ曲線で定まる補正関数である。
　上記実施形態の予測方法が適用可能な鋼管の種類については特に制限はなく、継目無鋼管、電縫鋼管、アーク溶接鋼管などが挙げられる。なお、圧潰強度支配因子である、鋼管の真円度、偏肉度および円周方向における残留応力の測定は、例えば、以下の方法によって行うことができる。
　以上、本発明の圧潰強度予測方法の実施形態を説明したが、本発明は、これらの実施形態にのみ限定されないことは自明である。なお、本実施形態に係る圧潰強度予測方法では、各工程の手順は任意である。
（実施例）
　以下に、本発明の圧潰強度予測方法に関する実験例を記載する。
（実験例１）
　表１～４に示す形状の鋼管について、有限要素解析（ＦＥＡ）で得られた圧潰強度と、従来方法および本発明に係る予測方法を用いて推定された予測圧潰強度との比較を行った。鋼管のＤ／ｔの値は、１０、１９、２８、３２または４８のいずれかである。
従来方法としては、非特許文献１に記載の予測式を用いた。すなわち、全ての比較例において、圧潰支配耐力として、０．２０％耐力を採用した。
　一方、本発明に係る予測方法としては、（式３）で表わされる予測式を用い、圧潰支配耐力としては、Ｄ／ｔの値が１０の場合には０．５０％耐力を採用し、１９の場合には０．１０％耐力を採用し、２８～４８の場合には０．０５％耐力を採用した。なお、鋼管のヤング率は２０５８００ＭＰａ、ポアソン比は０．３である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000072
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000073
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000074
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000075
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000076
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000077
　また、推定式で用いられる係数α、β、ξ、η、ｈα、ｈβおよびｈγについては、Ｄ／ｔが１０～４８の範囲の４５試料について、ＦＥＡで得られた圧潰強度と本発明方法で用いられる予測式で得られる予測圧潰強度との誤差が最小になるよう、最小二乗法を用いて算出した。各係数の算出結果を表５および表６に示す。
　表１～表４、並びに図２に示すように、従来の予測方法と比べて、本発明に係る予測方法を用いた場合には、予測誤差が大幅に改善される結果となった。
　なお、ＦＥＡは、種々の因子を取り込めるため、実測値に対して極めて精度が高い計算手法である。大径の鋼管の圧潰試験をすることは非常に難しいため、本実験例では、ＦＥＡで得られた圧潰強度と、従来方法および本発明に係る予測方法を用いて推定された予測圧潰強度とを比較している。
　ＦＥＡで得られた圧潰強度の妥当性を検討するため、６試料について圧潰試験の結果と比較を行った。その結果を図３に示す。図３に示されるように、ＦＥＡの結果は、圧潰試験結果を精度よく再現できていることが分かる。
　また、表７に、試験体Ａ～Ｃについての、ＦＥＡによる圧潰強度と圧潰強度の実験値との比較を示す。ＦＥモデル１では、鋼管の長さ方向に垂直な断面における、シーム部、シーム部から４５°、９０°、１３５°および１８０°の各部位における応力ひずみ曲線に基づいて計算した圧潰強度を示す。ＦＥモデル２では、シーム部と、シーム部から４５°、９０°、１３５°および１８０°の部位の平均値に基づく応力ひずみ曲線に基づいて計算した圧潰強度を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000078
　表７に示されるように、ＦＥＡによる圧潰強度の計算結果は、実際の圧潰試験結果を精度よく再現できている。
（実験例２）
　図４に、試料Ａ－１からＤ－３について、圧潰強度の実験値に対する、本発明に係る圧潰強度予測方法によって得られた予測値（実施例）と、従来の予測式によって得られた予測値（比較例）との比較のグラフを示す。
この結果からわかるように、本発明に係る圧潰強度予測方法は、従来の予測式によって得られた予測値よりも精度が高い。
　本願発明の圧潰強度予測方法によれば、さまざまな寸法、すなわちさまざまな外径・肉厚の鋼管に適用可能であり、圧潰強度を正確に予測することが可能な方法を提供することができる。

Claims (7)

  1. 　鋼管の圧潰強度を予測する方法であって、
    　予め圧潰強度が求められている複数の基準鋼管を用いて、鋼管の、外径Ｄ（ｍｍ）を肉厚ｔ（ｍｍ）で除算したＤ／ｔ、材料特性、圧潰強度支配因子および圧潰支配耐力と、予測圧潰強度との関係を示す予測式を導出する工程と；
    　評価対象となる鋼管について、外径Ｄ（ｍｍ）を肉厚ｔ（ｍｍ）で除算したＤ／ｔ、材料特性および圧潰強度支配因子を求める工程と；
    　前記評価対象となる鋼管の円周方向における圧縮応力ひずみ曲線を求める工程と；
    　前記圧縮応力ひずみ曲線に基づき、前記評価対象となる鋼管に永久ひずみを生じさせる応力を、前記圧潰支配耐力として求める工程と；
    　求められた、前記Ｄ／ｔ、前記材料特性、前記圧潰強度支配因子および前記圧潰支配耐力から、前記予測式に基づき、前記評価対象となる鋼管の予測圧潰強度を算出する工程と；
    を備え、
    　前記永久ひずみは、前記評価対象となる鋼管の前記Ｄ／ｔの値に応じて設定される、
    ことを特徴とする圧潰強度予測方法。
  2. 　前記圧潰支配耐力は、前記評価対象となる鋼管のＤ／ｔの値が、降伏圧潰領域にある場合には０．５０％耐力であり、塑性圧潰領域にある場合には０．１０％耐力であり、遷移圧潰領域または弾性圧潰領域にある場合には０．０５％耐力である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の圧潰強度予測方法。
  3. 　前記圧潰支配耐力は、前記評価対象となる鋼管のＤ／ｔの値が、
    　　１０の場合には０．５０％耐力であり、１９の場合には０．１０％耐力であり、２８～４８の場合には０．０５％耐力であり、
    　　１０を超えて１９未満の場合には、０．５０％耐力と０．１０％耐力との内挿計算により求め、
    　　１９を超えて２８未満の場合には、０．１０％耐力と０．０５％耐力との内挿計算により求める、
    ことを特徴とする請求項１に記載の圧潰強度予測方法。
  4. 　前記永久ひずみは、下記（式１）又は（式２）で表される
    ことを特徴とする請求項１に記載の圧潰強度予測方法。
    Ｄ／ｔ≦２８の場合：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     Ｄ／ｔ＞２８の場合：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  5. 　前記材料特性は、前記評価対象となる鋼管のヤング率およびポアソン比を含み；
    　前記圧潰強度支配因子は、前記鋼管の真円度、偏肉度および円周方向における残留応力から選択される１種以上を含む；
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の圧潰強度予測方法。
  6. 　前記予測式は、下記（式３）で表わされる、
    ことを特徴とする請求項５に記載の圧潰強度予測方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     　但し、上記（式３）中のＰＣは予測圧潰強度であり、ＰＥ、ＰＹは、それぞれ、弾性圧潰強度、全面降伏強度であり、Ｈおよびγは補正項であり、下記（式４）～（式１５）により算出される。なお、下記（式４）～（式１５）中のＥはヤング率、νはポアソン比、ｕは下記（式１１）で表わされる真円度、ｅは下記（式１２）で表わされる偏肉度、σＲθは円周方向の残留応力、σＣＤＯＳは圧潰支配耐力であり、ｈα、ｈβ、ｈγ、α、β、ξおよびηで表わされる値は予め求められる係数である。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
  7. 　前記（式７）が、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
     で表され、
    　前記（式８）が、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
     で表され、
    　前記（式９）が、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
     で表され、
    　前記（式１０）が、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
     で表され、
    　前記（式１４）が、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
     で表され、
    　前記（式１５）が、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
     で表される、
    ことを特徴とする請求項６に記載の圧潰強度予測方法。
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