JP3702216B2 - シーム溶接部靭性に優れた内外面サブマージアーク溶接鋼管の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然ガス・原油輸送用ラインパイプとして広く使用されるシーム溶接部を内外面からサブマージアーク溶接して製造される高強度ラインパイプのシーム溶接部靭性を向上させる製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、天然ガス・原油の長距離輸送方法としてパイプラインの重要性がますます高まっている。長距離輸送用の幹線ラインパイプでは大径ラインパイプが必要であるが、大部分は鋼板をＵＯ成型後、内外面サブマージアーク溶接して製造した鋼管（以下ＵＯＥ−ＤＳＡＷ鋼管と呼ぶ）が使用されているが、敷設環境に応じた低温靭性が要求され、鋼板製造においては化学成分の調整、制御圧延法の適用、加速冷却法の適用で低温靭性に優れた製品が開発されている。
【０００３】
一方、シーム溶接部靭性向上のためには制御圧延法の適用、加速冷却法の適用ができないので、化学成分の調整で対処せざるを得ない。特に、強度が高まるに従って低温靭性の向上が困難になる。このような問題に対し、例えば、特開２００１−１１３３７４号公報においては、鋼板化学成分とシーム溶接金属化学成分の適正化によりシーム溶接部の低温靭性に優れた超高強度鋼管及びその製造法が開示されているが、８００ＭＰａ以上の高強度鋼管のシーム溶接部の高靭性を安定して確保するには至っておらず、更なる高靭性化のためにシーム溶接法そのものの改善の必要性が求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、引張強度が５３０ＭＰａ（ＡＰＩ規格Ｘ６５以上）、とりわけ８００ＭＰａ以上（ＡＰＩ規格Ｘ１００相当以上）の高強度鋼管に対して、シーム溶接法の改善によりシーム溶接部靭性に優れた内外面サブマージアーク溶接鋼管の製造方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その要旨は以下の通りである。（１）鋼板を鋼管状に成型し、そのシーム部を仮付け溶接後、内面および外面からサブマージアーク溶接する鋼管の製造方法において、溶接後の鋼管の引張強度が８００ＭＰａ以上であり、前記仮付け溶接後、仮付け溶接した側と反対側からサブマージアーク溶接を行い、その後、仮付け溶接した側の開先内に在る仮付け溶接ビードの一部を切削、除去した後に、先にサブマージアーク溶接した溶接金属部と重なるようにサブマージアーク溶接し、溶接熱影響部と溶接金属の組織を下部ベイナイト組織とすることを特徴とするシーム溶接部靭性に優れた内外面サブマージアーク溶接鋼管の製造方法。（２）上記（１）において、仮付け溶接ビードの一部を切削、除去すると共に、この仮付けが存在する側の開先を調整切削して鋼管長手方向での開先形状の均一とした後にサブマージドアーク溶接することを特徴とするシーム溶接部靭性に優れた内外面サブマージアーク溶接鋼管の製造方法。
（３）上記（１）または（２）において、鋼管の成型方法がＵＯ法であることを特徴とするシーム溶接部靭性に優れた内外面サブマージアーク溶接鋼管の製造方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内容について詳細に説明する。
【０００７】
本発明は、引張強度が５３０ＭＰａ（ＡＰＩ規格Ｘ６５以上）とりわけ８００ＭＰａ以上（ＡＰＩ規格Ｘ１００相当以上）の高強度鋼管に対して、シーム溶接法の改善によりシーム溶接部靭性に優れた内外面サブマージアーク溶接鋼管を製造する方法に関する発明である。
【０００８】
一般にＵＯＥ−ＤＳＡＷ鋼管の製造では、図１（ａ）に示すようにシーム溶接部は鋼管形状に成型後、拘束してシームギャップを縮め、図１（ｂ）に示すように外面から仮付け溶接を行ってシーム部が開かないようにした後、図１（ｃ），（ｄ）に示すように内外面からサブマージアーク溶接を行う。この時、仮付け溶接金属の品質は変動することが多く、また品質が必ずしも高くないので、サブマージアーク溶接によって再溶融して内外面のサブマージアーク溶接金属が重なり合うようにする必要がある。サブマージアーク溶接金属、および溶接熱影響部の低温靭性は溶接入熱が低い程、すなわち冷却速度が速い方が高くなる。これは、冷却速度が速いほど低温で一斉にγ→α変態するために、均質な組織が得られるからである。特に、引張強度が８００ＭＰａを超える場合には、溶接熱影響部も溶接金属もベイナイト組織になるが、冷速を高めることによりベイナイト組織を下部ベイナイト組織とすると靭性の向上がより顕著になる。しかしながら、仮付け溶接を再溶融し開先内を溶接金属で埋めるためには一定限度以上の入熱が必要であり、低入熱化には限界があった。
【０００９】
本発明者らは、入熱の低減限界の要因を詳細に検討した結果、再溶融される仮付け溶接の断面積を小さくすること、開先断面積（材料の無い空間部分）の変動を小さくすれば入熱を低減できることを知見した。
【００１０】
しかし、仮付け溶接金属そのものを小さくすることは、仮付けとしての強度の確保が困難であること、仮付け溶接の前に行った最初のサブマージアーク溶接部の融け落ち防止には限界があることが解った。本発明者は、この技術的な行き詰まりを解決すべく鋭意検討の結果、仮付け溶接の一部を切削、除去する方法を見い出した。
【００１１】
さらに、例え開先が正確に切削されていても鋼管成型後鋼板端部を突き合わした時の突合せ角度の変動などにより、溶接前の開先断面積は長手方向で変動する。そのため、最大の開先断面積に合わせて溶接入熱量を選択する必要があるが、低入熱化という障害を解決しなければならない。そこで、仮付けを切削、除去すると同時に、またはその後に開先表面を切削、除去すれば、開先形状が一定であるから限界条件での溶接が可能になる。
【００１２】
仮付け溶接金属を切削、除去する割合は、例え少量でも切削、除去すれば効果があるので下限は特に規定しないが、初期のサブマージアーク溶接の部分まで切削、除去することは全く目的に外れることであるから、上限はこれで決まる。
【００１３】
また、切削、除去の方法はどのような方法であっても良く、一般には機械切削が精度の観点から好ましい。
【００１４】
【実施例】
以下に、本発明の実施例とその効果を具体的に説明する。
【００１５】
引張強度が９００ＭＰａで、板厚が１６ｍｍの厚鋼板の端部を図２に示すように開先加工し、これをＵＯ法で外径が３６インチの鋼管に成型し、図３（ａ）に示すように突合せ部を外面からガスメタルアーク溶接で仮付け溶接を行った後、内面からサブマージアーク溶接した。その後、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すように仮付け溶接部の切削または、仮付け溶接部及び開先部の切削を行った後、外面をサブマージアーク溶接した。なお、図３（ｂ）は仮付け溶接部の頭部部分を削除したものであり、その切削量は、開先面から上側に存在する仮付け溶接部の断面積のおよそ５０％に相当する。図３（ｃ）は開先面から上側に存在する仮付け溶接部の全部を切削したものであり、図３（ｄ）は仮付け溶接部と共にその周辺の開先部分の一部を調整切削したものである。結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】

【００１７】
表１において、内外面のサブマージアークが重なる、すなわち仮付け溶接がサブマージアーク溶接で完全溶融することが必要条件である。“−”符号は内外面のサブマージ溶接金属が離れていることを示しており、“＋”符号は重なっていることを示している。工業的ばらつきを考慮すると２ｍｍ程度以上の重なりが必要であると考えられる。
【００１８】
本発明法では従来の仮付けをそのまま残す方法と比較してより小入熱で溶接が可能である。また溶接部靭性（溶融線（ＦＬ）＋１ｍｍ位置および溶接金属でのシャルピー値）も良好である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、高強度ラインパイプの溶接部靭性を従来法に比べて格段に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＵＯＥ−ＤＳＡＷ鋼管の製造方法の概略を示す図。
【図２】ＵＯＥ鋼管端部の開先加工を示す図。
【図３】本発明による外面サブマージアーク溶接する前の形状を示す図で、（ａ）〜（ｃ）は仮付け溶接部の切削、除去を、（ｄ）は仮付け溶接部及び開先部の切削・除去を示す図。

Claims (3)

1. 鋼板を鋼管状に成型し、そのシーム部を仮付け溶接後、内面および外面からサブマージアーク溶接する鋼管の製造方法において、溶接後の鋼管の引張強度が８００ＭＰａ以上であり、前記仮付け溶接後、仮付け溶接した側と反対側からサブマージアーク溶接を行い、その後、仮付け溶接した側の開先内に在る仮付け溶接ビードの一部を切削、除去した後に、先にサブマージアーク溶接した溶接金属部と重なるようにサブマージアーク溶接し、溶接熱影響部と溶接金属の組織を下部ベイナイト組織とすることを特徴とするシーム溶接部靭性に優れた内外面サブマージアーク溶接鋼管の製造方法。
2. 請求項１において、仮付け溶接ビードの一部を切削、除去すると共に、この仮付けが存在する側の開先を調整切削して鋼管長手方向での開先形状を均一とした後にサブマージドアーク溶接することを特徴とするシーム溶接部靭性に優れた内外面サブマージアーク溶接鋼管の製造方法。
3. 請求項１または２において、鋼管の成型方法がＵＯ法であることを特徴とするシーム溶接部靭性に優れた内外面サブマージアーク溶接鋼管の製造方法。

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