図面 (/)

技術 ポリオレフィン被覆UOE鋼管及びその製造方法

出願人 新日鐵住金株式会社
発明者 湊出岸川浩史高橋伸彰秋山誠
出願日 2012年8月28日 (8年5ヶ月経過) 出願番号 2012-187954
公開日 2014年3月13日 (6年11ヶ月経過) 公開番号 2014-043627
状態 特許登録済
技術分野 積層体(2) 鋼の加工熱処理
主要キーワード 応力歪み線図 鋼管温度 永久凍土 下降伏点 ポリオレフィンコーティング 膜厚低下 変性ポリエチレン樹脂層 上降伏点
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年3月13日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (0)

図面はありません

課題

母材のみならず溶接部靭性の低下が防止され、L方向変形性能に優れることから寒冷地永久凍土地震発生地域に敷設されるパイプラインに好適に用いることができる耐震性能に優れるポリオレフィン被覆UOE鋼管を提供する。

解決手段

C:0.03〜0.07%、Si:0.05〜0.50%、Mn:1.4〜2.2%、P:0.020%以下、S:0.003%以下、Cu:0.15〜0.60%、Ni:0.15〜0.80%、Nb:0.005〜0.045%、Ti:0.005〜0.030%、N:0.0070%以下、Al:0.005〜0.060%、残部Fe及び不純物からなり、焼き入れ性指数Pcmが0.22%以下である化学組成を有する鋼材をUOE鋼管とし、鋼管外周面に、下から順に、エホ゜キシフ゜ライマー層、変性ホ゜リオレフィン接着樹脂層、およびホ゜リオレフィン樹脂層を形成するホ゜リオレフィンコーティンク゛を行う。

概要

背景

周知のように、パイプラインは、軸方向へ延びる溶接ビードを有するUOE鋼管により構成されることがあるとともに、寒冷地永久凍土上に敷設されることがある。このため、このUOE鋼管には優れた耐食性を有することが求められる。

特許文献1には、鋼管外周面プライマー層を塗布・加熱して塗膜硬化させた後に変性ポリオレフィン樹脂接着層とポリオレフィン樹脂被覆層を積層したポリオレフィン被覆鋼管に関する発明が開示されている。このポリオレフィン被覆鋼管は、−60〜+60℃の広い範囲で優れた密着性及び耐食性を有しており、さらに溶接ビードにおける被覆層膜厚低下も少ない。

近年、パイプラインの敷設地域において発生する地震によって敷設されたパイプラインが損傷して重大な環境問題が発生することが懸念されており、その対策が多数報告されている。

特許文献2〜5には、耐歪時効特性に優れた低降伏比強度高靭性鋼管に関する発明が開示されている。特許文献2〜5により開示された低降伏比高強度高靭性鋼管は、いずれも、鋼管の母材耐震性の向上を図ることによって、その耐震性能の向上を図るものである。

概要

母材のみならず溶接部靭性の低下が防止され、L方向変形性能に優れることから寒冷地の永久凍土や地震発生地域に敷設されるパイプラインに好適に用いることができる耐震性能に優れるポリオレフィン被覆UOE鋼管を提供する。C:0.03〜0.07%、Si:0.05〜0.50%、Mn:1.4〜2.2%、P:0.020%以下、S:0.003%以下、Cu:0.15〜0.60%、Ni:0.15〜0.80%、Nb:0.005〜0.045%、Ti:0.005〜0.030%、N:0.0070%以下、Al:0.005〜0.060%、残部Fe及び不純物からなり、焼き入れ性指数Pcmが0.22%以下である化学組成を有する鋼材をUOE鋼管とし、鋼管の外周面に、下から順に、エホ゜キシフ゜ライマー層、変性ホ゜リオレフィン接着樹脂層、およびホ゜リオレフィン樹脂層を形成するホ゜リオレフィンコーティンク゛を行う。なし

目的

本発明の目的は、母材のみならず溶接部の靭性の低下が防止され、L方向変形性能に優れることから寒冷地の永久凍土や地震発生地域に敷設されるパイプラインに好適に用いることができる耐震性能に優れるポリオレフィン被覆UOE鋼管及びその製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

質量%で、C:0.03〜0.07%、Si:0.05〜0.50%、Mn:1.4〜2.2%、P:0.020%以下、S:0.003%以下、Cu:0.15〜0.60%、Ni:0.15〜0.80%、Nb:0.005〜0.045%、Ti:0.005〜0.030%、N:0.0070%以下、Al:0.005〜0.060%、残部Fe及び不純物からなり、下記(1)式により規定される焼き入れ性指数Pcmが0.22%以下である化学組成を有し、実質的にフェライト島状マルテンサイトおよびベイナイトからなる金属組織を有し、軸方向引張強度が625MPa以上であり、軸方向降伏比が85%以下であるとともに、軸方向引張試験における応力歪み線図の形状がラウンドカーブ型である機械特性を有するとともに、外周面に、下から順に、エポキシプライマー層変性ポリオレフィン接着樹脂層、およびポリオレフィン樹脂層を有することを特徴とするL方向変形性能に優れるポリオレフィン被覆UOE鋼管。焼き入れ性指数Pcm=C+(Si/30)+(Ni/60)+(Mo/15)+{(Cr+Mn+Cu)/20}+(V/10)+5B・・・・・(1)

請求項2

前記化学組成は、質量%で、Cr:0.60%以下、またはV:0.050%以下の1種または2種を有する請求項1に記載されたポリオレフィン被覆UOE鋼管。

請求項3

前記プライマー層は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂40〜60重量部、ノボラック型エポキシ樹脂0〜30重量部、フェニルグリシジルエーテル15〜35重量部、硬化剤10〜40重量部、および反応促進剤1.5〜4重量部を含有するプライマー組成物から形成されたエポキシ系プライマー層である請求項1または請求項2に記載されたポリオレフィン被覆UOE鋼管。

請求項4

前記ポリオレフィン樹脂層がポリエチレン樹脂層であり、前記変性ポリオレフィン接着層が、低温脆化温度−50℃以下、変性率0.2%以上の変性ポリエチレン樹脂層であり、前記プライマー層の硬化剤がアミン系硬化剤であり、前記プライマー層のガラス転移温度が60〜80℃である請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載されたポリオレフィン被覆UOE鋼管。

請求項5

前記プライマー層の下層下地処理層を有する請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載されたポリオレフィン被覆UOE鋼管。

請求項6

質量%で、C:0.03〜0.07%、Si:0.05〜0.50%、Mn:1.4〜2.2%、P:0.020%以下、S:0.003%以下、Cu:0.15〜0.60%、Ni:0.15〜0.80%、Nb:0.005〜0.045%、Ti:0.005〜0.030%、N:0.0070%以下、Al:0.005〜0.060%、残部Fe及び不純物からなり、下記(1)式により規定される焼き入れ性指数Pcmが0.22%以下である化学組成を有する鋼材を1000〜1250℃に加熱し、未再結晶温度域圧下率が50%以上、かつ圧延終了温度が(Ar3〜100℃)〜Ar3の熱間圧延を行い、その後10℃/秒以上の冷却速度で、300℃以下まで加速冷却を行った後、冷間成形により鋼管形状とし、突き合せ部を溶接し、拡管率が0.5〜1.5%で拡管してUOE鋼管とし、当該UOE鋼管の外周面に、下から順に、エポキシプライマー層、変性ポリオレフィン接着樹脂層、およびポリオレフィン樹脂層を形成するポリオレフィンコーティングを160℃以下で行うとともに、前記ポリオレフィン樹脂層の積層時の鋼管温度を90〜150℃とすることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載されたポリオレフィン被覆UOE鋼管の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、耐震性能に優れるポリオレフィン被覆UOE鋼管及びその製造方法に関し、具体的には、L方向変形性能に優れることから寒冷地永久凍土地震発生地域に敷設されるパイプラインに好適に用いることができる耐震性能に優れるポリオレフィン被覆UOE鋼管及びその製造方法に関する。

背景技術

0002

周知のように、パイプラインは、軸方向へ延びる溶接ビードを有するUOE鋼管により構成されることがあるとともに、寒冷地の永久凍土上に敷設されることがある。このため、このUOE鋼管には優れた耐食性を有することが求められる。

0003

特許文献1には、鋼管外周面プライマー層を塗布・加熱して塗膜硬化させた後に変性ポリオレフィン樹脂接着層とポリオレフィン樹脂被覆層を積層したポリオレフィン被覆鋼管に関する発明が開示されている。このポリオレフィン被覆鋼管は、−60〜+60℃の広い範囲で優れた密着性及び耐食性を有しており、さらに溶接ビードにおける被覆層膜厚低下も少ない。

0004

近年、パイプラインの敷設地域において発生する地震によって敷設されたパイプラインが損傷して重大な環境問題が発生することが懸念されており、その対策が多数報告されている。

0005

特許文献2〜5には、耐歪時効特性に優れた低降伏比強度高靭性鋼管に関する発明が開示されている。特許文献2〜5により開示された低降伏比高強度高靭性鋼管は、いずれも、鋼管の母材耐震性の向上を図ることによって、その耐震性能の向上を図るものである。

先行技術

0006

特開平8−187820号公報
特開2005−60838号公報
特開2005−60839号公報
特開2005−60840号公報
特開2008−248330号公報

発明が解決しようとする課題

0007

一般的に、ポリオレフィン被覆UOE鋼管における溶接部は、母材に比較して靭性が劣ることが知られている。したがって、寒冷地の永久凍土や地震発生地域に敷設されるポリオレフィン被覆UOE鋼管の耐震性を高めるためには、母材のみならず溶接部の靭性の低下を防止することも求められ、慎重材料設計が必要である。

0008

しかし、特許文献1〜5には溶接部の靭性の向上手法は開示されていないため、特許文献1〜5により開示された発明は、UOE鋼管の特徴である溶接部を含む鋼管全体で耐震性を確保しているとは言い難い。

0009

本発明の目的は、母材のみならず溶接部の靭性の低下が防止され、L方向変形性能に優れることから寒冷地の永久凍土や地震発生地域に敷設されるパイプラインに好適に用いることができる耐震性能に優れるポリオレフィン被覆UOE鋼管及びその製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0010

パイプラインの耐震性は、上述したようにその概念確立されているものの、具体的な要求性能は各敷設地域により異なる。また、これまでにも、耐震性を評価するためのいくつかの評価項目が知られるものの、耐震性能の具体的な要求性能は確立されていないのが現状である。

0011

このような状況下にあって、本発明者らは、耐震性の評価項目としてポリオレフィン被覆UOE鋼管の軸方向の降伏比を85%以下とするとともに、溶接熱影響部でのシャルピー吸収エネルギーが−40℃で40J以上であることを目標とした。

0012

本発明者らは、このような目標を達成するために鋭意検討を重ねた結果、
(A)ポリオレフィン被覆UOE鋼管の化学組成
(B)ポリオレフィン被覆UOE鋼管の母材となる鋼板の製造時における熱間圧延条件及び冷却条件、及び
(C)ポリオレフィン被覆UOE鋼管の母材である鋼管を製管した後におけるポリオレフィンコーティングを160℃以下で行うとともに、ポリオレフィン樹脂層の積層時の鋼管温度を90〜150℃とすること
という条件A〜Cを全て満足することによって、実質的にフェライト島状マルテンサイトベイナイトからなる金属組織を有し、軸方向引張強度が625MPa以上であり、軸方向降伏比が85%以下であるとともに、軸方向引張試験における応力歪み線図の形状がラウンドカーブ型である機械特性を有するポリオレフィン被覆UOE鋼管を得られ、このポリオレフィン被覆UOE鋼管は、母材のみならず溶接部の靭性の低下が防止され、L方向変形性能に優れることから寒冷地の永久凍土や地震発生地域に敷設されるパイプラインに好適に用いることができる優れた耐震性能を有することを知見し、さらに検討を重ねて、本発明を完成した。

0013

本発明は以下に列記の通りである。
(1)C:0.03〜0.07%(本明細書では特に断りがない限り化学組成に関する「%」は「質量%」を意味する)、Si:0.05〜0.50%、Mn:1.4〜2.2%、P:0.020%以下、S:0.003%以下、Cu:0.15〜0.60%、Ni:0.15〜0.80%、Nb:0.005〜0.045%、Ti:0.005〜0.030%、N:0.0070%以下、Al:0.005〜0.060%、残部Fe及び不純物からなり、下記(1)式により規定される焼き入れ性指数Pcmが0.22%以下である化学組成を有し、
実質的にフェライト、島状マルテンサイトおよびベイナイトからなる金属組織を有し、
軸方向引張強度が625MPa以上であり、軸方向降伏比が85%以下であるとともに、軸方向引張試験における応力歪み線図の形状がラウンドカーブ型である機械特性を有するとともに、
外周面に、下から順に、エポキシプライマー層変性ポリオレフィン接着樹脂層、およびポリオレフィン樹脂層を有すること
を特徴とするL方向変形性能に優れるポリオレフィン被覆UOE鋼管。

0014

焼き入れ性指数Pcm=C+(Si/30)+(Ni/60)+(Mo/15)+{(Cr+Mn+Cu)/20}+(V/10)+5B
・・・・・(1)

0015

(2)前記化学組成は、Cr:0.60%以下、またはV:0.050%以下の1種または2種を有する(1)項に記載されたポリオレフィン被覆UOE鋼管。

0016

(3)前記プライマー層は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂40〜60重量部、ノボラック型エポキシ樹脂0〜30重量部、フェニルグリシジルエーテル15〜35重量部、硬化剤10〜40重量部、および反応促進剤1.5〜4重量部を含有するプライマー組成物から形成されたエポキシ系プライマー層である(1)項または(2)項に記載されたポリオレフィン被覆UOE鋼管。

0017

(4)前記ポリオレフィン樹脂層がポリエチレン樹脂層であり、前記変性ポリオレフィン接着層が、低温脆化温度−50℃以下、変性率0.2%以上の変性ポリエチレン樹脂層であり、前記プライマー層の硬化剤がアミン系硬化剤であり、前記プライマー層のガラス転移温度が60〜80℃である(1)項から(3)項までのいずれか1項に記載されたポリオレフィン被覆UOE鋼管。

0018

(5)前記プライマー層の下層下地処理層を有する(1)項から(4)項までのいずれか1項に記載されたポリオレフィン被覆UOE鋼管。

0019

(6)C:0.03〜0.07%、Si:0.05〜0.50%、Mn:1.4〜2.2%、P:0.020%以下、S:0.003%以下、Cu:0.15〜0.60%、Ni:0.15〜0.80%、Nb:0.005〜0.045%、Ti:0.005〜0.030%、N:0.0070%以下、Al:0.005〜0.060%、残部Fe及び不純物からなり、下記(1)式により規定される焼き入れ性指数Pcmが0.22%以下である化学組成を有する鋼材を1000〜1250℃に加熱し、未再結晶温度域圧下率が50%以上、かつ圧延終了温度が(Ar3〜100℃)〜Ar3の熱間圧延を行い、その後10℃/秒以上の冷却速度で、300℃以下まで加速冷却を行った後、冷間成形により鋼管形状とし、突き合せ部を溶接し、拡管率が0.5〜1.5%で拡管してUOE鋼管とし、当該UOE鋼管の外周面に、下から順に、エポキシプライマー層、変性ポリオレフィン接着樹脂層、およびポリオレフィン樹脂層を形成するポリオレフィンコーティングを160℃以下で行うとともに、前記ポリオレフィン樹脂層の積層時の鋼管温度を90〜150℃とすることを特徴とする(1)項から(5)項までのいずれか1項に記載されたポリオレフィン被覆UOE鋼管の製造方法。

発明の効果

0020

本発明により、母材のみならず溶接部の靭性の低下が防止され、L方向変形性能に優れることから寒冷地の永久凍土や地震発生地域に敷設されるパイプラインに好適に用いることができる耐震性能に優れるポリオレフィン被覆UOE鋼管を提供することができる。

0021

以下、本発明に係るポリオレフィン被覆UOE鋼管を実施するための形態を説明する。
1.化学組成
パイプラインの耐震性の向上のためには、パイプラインを構成するポリオレフィン被覆UOE鋼管の化学組成及び製造方法の両面からのアプローチが可能であるが、本発明において耐震性とともに改善しようとする溶接熱影響部の低温靭性は、ほぼ化学組成により決定される。そこで、溶接熱影響部の−40℃での低温靱性に対する各構成元素の影響を考慮して、本実施の形態に係るUOE鋼管の組成を限定する。以下、組成を限定する理由を説明する。

0022

(C:0.03〜0.07%)
Cは、強度の上昇に有効な元素であり、AP規格X70グレード以上の強度を有するために0.03%以上含有する。一方、C含有量が増加し特に0.07%を超えると溶接熱影響部の著しい硬度上昇を引き起こし、これに伴って靭性の低下が著しくなる。そこで、C含有量は0.03%以上0.07%以下とする。C含有量は好ましくは0.03%以上0.06%以下である。

0023

(Si:0.05〜0.50%)
Siは、脱酸剤として、また鋼を強化する成分として有効である。Si含有量が0.05%未満では脱酸が不十分となり、一方Si含有量が0.50%を越えると溶接熱影響部に島状マルテンサイトが多く生成し、靭性を極度劣化させ、UOE鋼管の機械的性質の低下につながる。そこで、Si含有量は0.05%以上0.50%以下とする。Si含有量はポリオレフィン被覆UOE鋼管の素材である鋼板の板厚とのバランスを考慮して決定することが好ましい。

0024

(Mn:1.4〜2.2%)
Mnは、鋼を強化するとともに強靭化する基本元素であるが、溶接熱影響部の靭性を確保するためにC含有量を抑制することから、強度を確保するため、Mn含有量は1.4%以上とする。しかし、Mn含有量が2.2%を超えると、溶接部の靭性が劣化する。そこで、Mn含有量は、1.4%以上2.2%以下とする。Mn含有量は1.7%以上2.0%以下であることが好ましい。

0025

(P:0.020%以下)
Pは、偏析が顕著な元素であり、Pの偏析によりポリオレフィン被覆UOE鋼管の母材の靭性が劣化するため、P含有量は0.020%以下とする。

0026

(S:0.003%以下)
Sは、鋼中に存在するとMnSを形成し、多量に存在するとポリオレフィン被覆UOE鋼管の母材の靭性を著しく劣化させるおそれがある。そこで、S含有量は0.003%以下とする。

0027

(Cu:0.15〜0.60%)
Cuは、固溶強化と焼入れ性増大効果による組織変化とを通して、靭性を大きく損なうことなくポリオレフィン被覆UOE鋼管の強化を図ることができる。Cuを0.15%以上含有することによりポリオレフィン被覆UOE鋼管の軸方向の降伏強度480MPa以上を確保できる。一方、Cu含有量が0.60%を超えると、スラブ表面疵に有害なCuチェッキングが発生し、スラブを低温加熱することとなり、製造条件が制限される。そこで、Cu含有量は0.15%以上0.60%以下とする。

0028

(Ni:0.15〜0.80%)
Niは、Cuと同様に、固溶強化と焼入れ性増大効果による組織変化とを通して、靭性を大きく損なうことなく、ポリオレフィン被覆UOE鋼管の強化を図ることができる。同時に熱間での曲げ加工後の母材及び溶接熱影響部の靭性の劣化を抑制することができるが、Niを0.15%以上含有しないとポリオレフィン被覆UOE鋼管の軸方向の降伏強度480MPa以上を確保できない。一方、Ni含有量が0.80%を超えるとコストが嵩み、実用的ではない。そこで、Ni含有量は0.15%以上0.80%以下とする。

0029

(Nb:0.005〜0.045%)
Nb含有量を0.045%以下と抑制する理由は、(i)固溶Nbは、焼き入れ性が高く溶接熱影響部の強度の上昇をもたらし、強度と反比例する靭性の劣化を招くと考えられること、及び(ii)Nbは、析出強化元素としても効果があり、析出強化により降伏強度を上昇させ、これにより、降伏強度/引張り強度として規定される降伏比を上昇させるため、低降伏比化を目的とする本発明では、Nb含有量を抑制する。しかし、Nbの固溶強化を全く利用しないと、具体的にはNb含有量が0.005%未満であると、API規格X80グレード以上の高強度を安価に確保することが困難になる。

0030

このように、Nbは、0.005%以上含有することにより固溶強化の効果を奏するが、0.045%を超えて含有すると溶接熱影響部の靭性を劣化させるため、Nb含有量は0.005%以上0.045%以下とする。

0031

(Ti:0.005〜0.030%)
Tiは、TiNを生成して溶接熱影響部の粒成長を抑制し、その靭性を向上するため、このような効果を得るために0.005%以上含有する。一方、Ti含有量が0.030%を超えると溶存N量が増加し、溶接熱影響部の靭性が劣化する。そこで、Ti含有量は0.005%以上0.030%以下とする。

0032

(N:0.0070%以下)
Nは、VやTi等と窒化物を形成し高温強度の向上に効果をもたらすが、N含有量が0.0070%を超えるとNb、V、Tiと炭窒化物を形成して母材及び溶接熱影響部の靭性の低下を引き起こす。このため、N含有量は0.0070%以下とする。ただし、溶接熱影響部の靱性をより高めたい場合には、N含有量は0.0050%以下とすることが好ましい。

0033

(Al:0.005〜0.060%)
Alは、Siと同様に、0.005%以上含有することにより脱酸材としての作用を奏するが、0.060%含有すればその効果は十分に得られ、これを超えて含有してもコストが嵩むだけとなる。そこで、Al含有量は、0.005%以上0.060%以下と限定する。

0034

任意元素として、Cr:0.60%以下、またはV:0.050%以下の1種または2種を有してもよいので、これらについても説明する。

0035

(Cr:0.60%以下)
Crは、本発明では必要に応じて含有する任意元素であり、CuやNiと同様に、固溶強化と焼入れ性増大効果による組織変化とを通して、靭性を大きく損なうことなく、強化を図ることができるが、−40℃での低温靭性を確保するために、Cr含有量は0.60%以下であることが好ましい。

0036

(V:0.050%以下)
Vは、析出強化によりUOE鋼管の母材の降伏強度、すなわち降伏比を上昇させるとともに、固溶強化により溶接熱影響部の靭性を低下する。このため、Vは含有しないことが好ましい。しかしながら、Vは、このような問題を実質的に生じない程度の微量であれば含有してもよく、このような範囲として0.050%以下が例示される。

0037

上述した以外の残部は、Fe及び不純物である。
(焼き入れ性指数Pcm:0.22%以下)
焼き入れ性指数Pcmは、溶接性を評価するために用いられる一般的な指標である。溶接熱影響部での靭性および現地周溶接性を考慮すると、上記(1)式:Pcm=C+(Si/30)+(Ni/60)+(Mo/15)+{(Cr+Mn+Cu)/20}+(V/10)+5Bにより規定される焼き入れ性指数Pcmを極力低減することが好ましい。焼き入れ性指数Pcmが0.22%を超えると現地周溶接性が劣化することが一般的であるため、本発明においても焼き入れ性指数Pcmは0.22%以下とする。

0038

本実施の形態のポリオレフィン被覆UOE鋼管は、以上の化学組成を有する。
2.機械特性
本発明に係るポリオレフィン被覆UOE鋼管は、軸方向引張強度:625MPa以上、軸方向降伏比:85%以下、軸方向引張試験における応力歪み線図の形状:ラウンドカーブ型の機械特性を有する。

0039

ここで、「軸方向引張試験における応力歪み線図の形状がラウンドカーブ型である」とは、
引張試験のStress−Strainチャートにおいて、上降伏点および下降伏点が見られない形状であることを定義とする。
であることを意味する。

0040

本発明に係るポリオレフィン被覆UOE鋼管は、母材のみならず溶接部(溶接熱影響部)の靭性の低下が防止され、L方向変形性能に優れることから、特にカナダ等の寒冷地の永久凍土や地震発生地域に敷設されるパイプラインに好適に用いることができる優れた耐震性能を有する。

0041

3.製造方法
次に、本発明に係るポリオレフィン被覆UOE鋼管の製造方法を説明する。

0042

スラブ加熱
製鋼段階で最適な介在物制御がなされた後に、特に全冷却等の偏析低減を考慮した条件を適用した連続鋳造を行うことにより、上記化学組成を有する鋳片(スラブ)を700℃以下に冷却した後に、1000℃以上1250℃以下に再加熱する。

0043

再加熱にあたり、スラブの加熱温度が高すぎると、オーステナイト結晶粒が粗大化し、ポリオレフィン被覆UOE鋼管の低温靱性が劣化することがある。したがって、再加熱温度は1250℃以下とする。

0044

さらに、上記の化学組成の範囲内の場合には、Nbを十分に固溶させるために、3時間以上は加熱保持することが好ましい。

0045

(熱間圧延)
その後、所定の肉厚および板幅にスラブに熱間圧延を行う。熱間圧延は、2段階に分けて行うことが好ましい。

0046

第一段階の熱間圧延は、最終肉厚の約4〜7倍程度の厚みまで、(Ar3点+100℃)以上950℃以下の温度域で行う。950℃以下の温度域でかつ最終肉厚の約4〜7倍程度の厚みまで圧延することにより、オーステナイト残留歪を確実に与えることができ、良好な靱性を確保することが容易になる。

0047

その後の第二段階の熱間圧延は、(Ar3点−100℃)以上Ar3点以下の温度範囲最終圧延として行う。最終圧延温度を(Ar3点−100℃)以上Ar3点の温度範囲とするとともに未再結晶温度域の圧下率を50%以上とすることによって、フェライト組織析出量を適切にコントロールすることができ、良好な強度および靱性がより確実に得られる。最終圧延温度が、(Ar3点−100℃)未満あるいは未再結晶温度域の圧下率が50%未満であると鋼板の強度が不足することがあり、一方、Ar3点を超えると良好な靱性の確保が難しくなることがある。

0048

水冷
API規格X80グレードの高強度を有するとともに、軸方向の降伏比:85%以下,、溶接熱影響部でのシャルピー吸収エネルギー:−40℃で40J以上の耐震性能を有するために、熱間圧延後に水冷を行う。

0049

熱間圧延後の水冷開始温度は、(Ar3点−100℃)以上Ar3点以下とすることが好ましい。水冷開始温度が(Ar3点−100℃)未満では、X80グレードの高強度を確保することが難しいことがある。一方、水冷開始温度がAr3点を超えると上記耐震性能を有さないことがある。

0050

熱間圧延後の水冷は、10℃/秒以上の冷却速度で300℃以下の停止温度範囲に制御して加速冷却する。冷却速度が10℃/秒未満であると、X80グレードの高強度を確保することが難しい。また、鋼板の良好な延性を確保するためには、冷却速度を50℃/秒以下とすることが好ましい。

0051

冷却停止温度を300℃以下にすることによって、上記耐震性能を確保することが容易になる。なお、水素割れの発生を抑止するためには、冷却停止温度は200℃以上とすることが好ましい。水冷の終了後は、放冷または徐冷することが好ましい。

0052

(水冷後の厚鋼板の金属組織)
上記方法によって製造された厚鋼板は、製管後において高い変形能を有する必要があり、そのために最適な金属組織を有さなければならない。水冷後の厚鋼板は、実質的にフェライト+ベイナイトおよび島状マルテンサイト(以下「MA」という)からなる金属組織を有することが好ましい。

0053

フェライトの面積率の増加は、変形能の向上に有利である一方で、フェライト占有体積率の増加は強度の向上に不利であることからフェライトの面積率は一定値以下とすることが好ましい。さらに、フェライトの結晶粒径微細化は強度確保の観点から有利であるため、フェライトの平均粒径を一定値以下とすることが好ましい。したがって、フェライトは面積率で30%以上80%以下であって、かつフェライトの平均結晶粒径は10μm以下であることが好ましい。

0054

ベイナイトの面積率が高いと、強度の確保に対しては有利であるものの変形能の低下を生じるため、ベイナイトの面積率は一定値以下とすることが好ましい。このような観点から、ベイナイトの面積率は20%以上70%以下であることが好ましい。

0055

MAの面積率が高いと、変形能の向上に有利であるものの、過剰な増加は、変形能が飽和しいて逆に母材の靭性の低下を引き起こすため、MAの面積率は、靭性の観点から一定値以下とすることが好ましい。このような観点から、MAの面積率は、1.0%以上10.0%以下であることが好ましい。

0056

なお、各相の面積率は、表層ナイターエッチングを行ったミクロ組織から200μm×200μmの範囲のそれぞれの組織目視判別することにより求められる。

0057

(製管)
この厚鋼板を冷間成形によりオープンパイプとし、突き合せ部を溶接し、拡管率が0.5%以上1.5%以下で拡管してUOE鋼管とする。

0058

具体的に説明すると、上記方法で得られた厚鋼板を、Uプレス及びOプレスにより断面略円形のオープンパイプに成形した後、サブマージアーク溶接を用いて内面および外面から溶接を行う。

0059

溶接では、溶接熱影響部を最小にすることが好ましく、内面と外面の溶接部の重なりが肉厚の1/4以上を確保した上で、溶接入熱を適正にコントロールする。

0060

溶接後に、拡管もしくは縮管を行うことにより、残留応力除去また寸法精度を整えて、UOE鋼管とする。

0061

製管は、周知慣用の手法により行えばよく、当業者にとっては周知であるので、製管に関するこれ以上の説明は省略する。

0062

(ポリオレフィンコーティング)
製造されたUOE鋼管の外周面に、ポリオレフィンコーティングを行う。ポリオレフィンコーティング層は、鋼管の外周面に、下から順にエポキシプライマー層、変性ポリオレフィン接着樹脂層、およびポリオレフィン樹脂被覆層の3層を有し、好ましくはプライマー層の下にさらに下地処理層、特に好ましくはクロメート皮膜層を有するように被覆を行う。

0063

上述の特許文献1に開示されるように、エポキシプライマー層は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂40〜60重量部、ノボラック型エポキシ樹脂0〜30重量部、フェニルグリシジルエーテル15〜35重量部、硬化剤10〜40重量部、および反応促進剤1.5〜4重量部を含有するプライマー組成物から形成されたエポキシプライマー層であることが、コーティング工程における樹脂の密着性を上げるために好ましい。

0064

また、特許文献1に開示されるように、ポリオレフィン樹脂被覆層がポリエチレン樹脂層であるとともに、変性ポリオレフィン接着樹脂層が、低温脆化温度−50℃以下、変性率0.2%以上の変性ポリエチレン樹脂層であり、さらに、プライマー層の硬化剤がアミン系硬化剤であり、プライマー層のガラス転移温度が60℃以上80℃以下であることが、
低温環境で良好な密着性および靭性を確保するために好ましい。

0065

ここで、ポリオレフィンコーティングの加熱によりSBD性能を損なわないために、ポリオレフィンコーティングを160℃以下で行うとともに、ポリオレフィン樹脂層の積層時の鋼管温度を90〜150℃とする。

0066

すなわち、本発明では、(A)ポリオレフィン被覆UOE鋼管の化学組成を上述のように規定し、(B)ポリオレフィン被覆UOE鋼管の母材となる鋼板の製造時における熱間圧延条件及び冷却条件を上述のように定めるとともに、(C)ポリオレフィン被覆UOE鋼管の母材である鋼管を製管した後におけるポリオレフィンコーティングを160℃以下で行うとともに、ポリオレフィン樹脂層の積層時の鋼管温度を90〜150℃とすることという条件A〜Cを全て満足することによって、実質的にフェライト、島状マルテンサイト及びベイナイトからなる金属組織を有し、軸方向引張強度が625MPa以上であり、軸方向降伏比が85%以下であるとともに、軸方向引張試験における応力歪み線図の形状がラウンドカーブ型である機械特性を有するポリオレフィン被覆UOE鋼管を得られる。

0067

このポリオレフィン被覆UOE鋼管は、母材のみならず溶接部の靭性の低下を防止でき、L方向変形性能に優れることから寒冷地の永久凍土や地震発生地域に敷設されるパイプラインに好適に用いることができる優れた耐震性能を有する。

0068

本発明を、実施例を参照しながらより具体的に説明する。
種々の化学組成を有する溶鋼を、厚さ250〜300mm、幅1300〜2300mmの垂直曲げ型スラブ連続鋳造機を用いて0.7〜1.1m/minの鋳造速度で連続鋳造し、表1に示す化学組成を有する試料No.1〜10のスラブを得た。

0069

0070

試料No.1〜10のスラブを表2に示される加熱温度まで加熱して300分間以上保持し、この加熱保持が終了した試料No.1〜10のスラブに対して、表2に示す未再結晶温度域の圧下率で、かつ表2に示す圧延終了温度で熱間圧延を行った。熱間圧延の圧延率は70%以上95%以下であった。

0071

熱間圧延完了後に直ちに水冷を行って、表2に示す冷却速度で150℃以上300℃以下の範囲に冷却した。以降、室温まで放冷し、その後、表2に示す拡管率で製管を実施し、試料No.1〜10のUOE鋼管を製造した。

0072

製造された試料No.1〜10のUOE鋼管の外周面に、ポリオレフィンコーティングを行った。ポリオレフィンコーティングは、試料No.1〜10のUOE鋼管の外周面に、下から順にエポキシプライマー層、変性ポリオレフィン接着樹脂層、およびポリオレフィン樹脂被覆層の3層を、ポリオレフィンコーティング温度:105℃、ポリオレフィン樹脂層の積層時の鋼管温度:95℃の条件dで、形成した。

0073

エポキシプライマー層は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂40〜60重量部、ノボラック型エポキシ樹脂5〜30重量部、フェニルグリシジルエーテル15〜35重量部、硬化剤10〜40重量部、および反応促進剤1.5〜4重量部を含有するプライマー組成物から形成されたエポキシプライマー層であった。

0074

また、ポリオレフィン樹脂被覆層はポリエチレン樹脂層であるとともに、変性ポリオレフィン接着樹脂層は、低温脆化温度−50℃、変性率0.2%の変性ポリエチレン樹脂層であり、さらに、プライマー層の硬化剤がアミン系硬化剤であり、プライマー層のガラス転移温度が70℃であった。

0075

こうして得られたポリオレフィン被覆UOE鋼管を圧延方向に直交する方向で切断し、金属組織を調べるとともに性能評価のためにそれぞれ適切な形状の試験片採取し、引張試験を行った。

0076

評価結果を表2にまとめて示す。なお、表1,2の各欄における下線は本発明の範囲外であることを意味する。また、表2の金属組織の欄における符号F,MA,Bはそれぞれフェライト、島状マルテンサイト、ベイナイトを示し、それらの横の数字は上記の方法により算出した面積率を示す。

0077

0078

表2における試料No.1〜4は本発明の条件を全て満足する本発明例であり、試料No.5〜10は本発明の条件の少なくも一つ満足しない比較例である。

0079

本発明例である試料No.1〜4は、軸方向TS≧625MPa、軸方向降伏比≦85%を確保でき、また軸方向引張試験におけるS−Sチャートの形状がROUND−CURVE型になる好適な結果が得られた。

0080

これに対し、比較例である試料No.5は、Cu、Niの含有量が少ないため、所望の強度を確保できなかった。

0081

試料No.6,7は、加熱、圧延条件において本発明の範囲を外れたため、結果として所望の強度を確保できなかった。

0082

試料No.8は、コーティング時に加熱を行った温度が高すぎたため、引張性能に悪影響を及ぼし結果的にROUND−HOUSE型の形状が確保出来なかった。

0083

試料No.9は、圧延時における仕上げ温度が低すぎたため、引張性能に悪影響を及ぼし結果的に所望の強度が確保できなかった。

実施例

0084

試料No.10は、圧延時における仕上げ温度が高く、また水冷時における停止温度が高すぎたため、結果として所望の強度が確保できなかった。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社クラレの「 加飾成形用シート、プリフォーム成形体、及び加飾成形体」が 公開されました。( 2020/12/17)

    【課題・解決手段】平均繊度0.001〜1dtexの極細繊維を含む不織布と不織布に付与された高分子弾性体とを含み、皮革様仕上面を有する人工皮革基体と、人工皮革基体の皮革様仕上面に対する裏面に形成された塩... 詳細

  • 東レ株式会社の「 積層不織布」が 公開されました。( 2020/12/17)

    【課題・解決手段】本発明は、ポリオレフィン系樹脂からなる繊維で構成された不織布であって、耐水性と柔軟性を兼ね備えており、かつ優れた加工性を有する不織布を提供する。本発明は、ポリオレフィン系樹脂(A)か... 詳細

  • 東レ株式会社の「 フィルム、及びその製造方法」が 公開されました。( 2020/12/17)

    【課題・解決手段】本発明は、フィルムとして用いるために必要な機械特性を有しつつ、柔軟性、透湿性、及び防水性を兼ね備えるフィルムを提供することを課題とするものであり、ポリエステル系エラストマーを主成分と... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ