(57)【要約】【要  約】【課  題】化成処理性に優れた高加工性高強度鋼管およびその製造方法を提供する。【解決手段】  質量％で、Ｃ：0.05％以上、Si：0.7％超え、Mn：0.8％以上を含有する鋼板を母板とし、パイプ形状に加工するに際し、加工の各工程でそれぞれ付加される円周方向表面歪の絶対値の和が、公称歪で５％以上とする。これにより、Siを0.7％超えて含有する鋼板を用いて溶接鋼管としても、機械的研削、化学的な酸洗処理等を行うことなく、良好な化成処理性を具備する鋼管とすることができる。【選択図】図１
2010090442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：0.05％以上、                  Si：0.7％超え、
Mn：0.8％以上
を含有する組成の鋼板を母板とし、ロール成形でパイプ形状に加工されてなる鋼管であって、該鋼管の表層に、前記加工の各工程でそれぞれ付加される円周方向表面歪の絶対値の和が、公称歪で５％以上であることを特徴とする化成処理性に優れる高加工性高強度鋼管。
【請求項２】
前記円周方向表面歪の絶対値の和を、円周方向表面歪の絶対値と長手方向表面歪の絶対値との和とすることを特徴とする請求項１に記載の高加工性高強度鋼管。
【請求項３】
前記加工の各工程でそれぞれ付加される円周方向表面歪の絶対値の和が、鋼管の肉厚ｔと外径Ｄとの比、ｔ/Ｄ×100（％）の絶対値と、絞り矯正時の絞り率（％）の絶対値と、の和であることを特徴とする請求項１または２に記載の高加工性高強度鋼管。
【請求項４】
前記母板が、焼鈍を施されてなる鋼板であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の高加工性高強度鋼管。
【請求項５】
質量％で、
Ｃ：0.05％以上、                  Si：0.7％超え、
Mn：0.8％以上
を含有する組成の鋼板を母板とし、ロール成形でパイプ形状に加工されてなる鋼管であって、該鋼管の表層の円周方向の表面粗さＲａ’が、前記鋼板の表面粗さＲａとの関係で下記（１）式を満足することを特徴とする化成処理性に優れた高加工性高強度鋼管。
記
｜Ｒａ−Ｒａ’｜／Ｒａ  ＞  0.05      ‥‥（１）
ここで、Ｒａ：鋼板の表面粗さ（平均値）（μm）、
Ｒａ’：鋼管の表層の円周方向の表面粗さ（平均値：μm）
【請求項６】
前記組成が、質量％で、
Ｃ：0.05％以上、                  Si：１％以上、
Mn：1.5％以上
を含有する組成であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の高加工性高強度鋼管。
【請求項７】
質量％で、
Ｃ：0.05％以上、                  Si：0.7％超え、
Mn：0.8％以上
を含有する組成の鋼板を母板とし、ロール成形でパイプ形状に加工して鋼管とするにあたり、前記加工の各工程を、該加工の各工程で前記鋼管の表層に付加される円周方向表面歪の絶対値の和が、公称歪で、５％以上となるように調整することを特徴とする化成処理性に優れる高加工性高強度鋼管の製造方法。
【請求項８】
前記円周方向表面歪の絶対値の和を、円周方向表面歪の絶対値と長手方向表面歪の絶対値との和とすることを特徴とする請求項７に記載の高加工性高強度鋼管の製造方法。
【請求項９】
前記加工の各工程が、板形状または帯板形状からオープン管形状にロール成形するロール成形工程、該オープン管形状の両端面を接合する接合工程、および管の断面形状を矯正する絞り矯正工程と、あるいはさらに管の曲りを矯正する曲り矯正工程であることを特徴とする請求項７または８に記載の高加工性高強度鋼管の製造方法。
【請求項１０】
前記加工の各工程でそれぞれ付加される円周方向表面歪の絶対値の和が、鋼管の肉厚ｔと外径Ｄとの比、ｔ/Ｄ×100（％）の絶対値と、絞り矯正時の絞り率（％）の絶対値と、の和であることを特徴とする請求項７に記載の高加工性高強度鋼管の製造方法。
【請求項１１】
前記ロール成形工程が、ケージロール形式のロール成形工程であることを特徴とする請求項９に記載の高加工性高強度鋼管の製造方法。
【請求項１２】
前記母板が、焼鈍を施されてなる鋼板であることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれかに記載の高加工性高強度鋼管の製造方法。
【請求項１３】
前記組成が、質量％で、
Ｃ：0.05％以上、              Si：１％以上、
Mn：1.5％以上
を含有する組成であることを特徴とする請求項７ないし１２のいずれかに記載の高加工性高強度鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化成処理と焼付塗装を施され、自動車用部材の分野を中心に使用される、高強度鋼管に係り、とくに質量％で、Siを0.7％超え含有する高Si含有高強度鋼管の化成処理性の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保護の観点から、自動車車体の軽量化を図り、自動車の燃費向上を目指す取り組みが進められている。そして、この自動車の燃費向上は、法律でも義務づけられるようになってきた。また最近では、自動車車体用材料を高強度材としてゲージダウン（板厚減少）による軽量化を図るとともに、さらに閉断面構造として部材の高剛性化を図ることも検討されている。自動車部材の高剛性化に対応して、高強度鋼管の利用も始まっている。
【０００３】
このような高強度鋼管には、鋼板と同様に原則として、加工しやすいこと、および、化成処理性に優れていることが要求される。一般に、高強度鋼管では、高強度と高加工性を兼備させるために、Siを凡そ、0.7％以上も含有させることを基本として、設計されていることが多い。しかし、Si含有は、化成処理性を著しく低下させるという問題を必然的に伴う。Siを多量に含有した鋼材の化学処理性が低下する機構については、現在までに、ある程度明らかになっており、次のように考えられている。
【０００４】
Siを含有すると、鋼材の表層には、Si系酸化物が濃化する。このSi系酸化物が、下地鋼材からFeがFe２＋となり一様に溶けることを妨げ、化成処理時に、アノード・カソード反応に基づくリン酸鉄亜鉛（化成結晶）の形成を阻害するため、鋼材の表面に緻密かつ微細な化成結晶が形成されなくなる。化成処理を施すことにより、高Si鋼では、例えば、図１に示すように、粗大でかつ疎らで、結晶が形成されない部分（スケ）が見られる化成結晶が形成される。これに対し、Si含有量の低い一般軟鋼（SPCC）では、図２に示すように、非常に緻密な化成結晶が形成される。
【０００５】
例えば、冷延鋼板では、冷間圧延前に熱延鋼板を酸洗するため、冷間圧延前であれば、ある程度、Si酸化物が除去されている。しかし、冷延鋼板は、冷間圧延後に、連続焼鈍やバッチ焼鈍等の焼鈍工程が施されるため、炉内の露点が非常に低い場合でも、必然的に、Si酸化物が再度、板表層で濃化する。このため、冷延鋼板においても、化成処理性が低下する場合が多い。また、焼鈍工程において、炉内環境がゆっくりと変動する場合があるうえ、さらに鋼中の成分バラツキや、製造条件のバラツキ等により、Si酸化物の形成が、コイル単位、コイルの長さ方向およびコイルの幅方向で場所に応じて、ばらつく場合が多い。したがって、化成処理性の良否は、プロセス・パラメータだけからは、判断できないのが実状である。
【０００６】
そのため、従来では、製造された鋼板に対して、機械的方法で表面を研削したり、酸洗等の化学的方法で表面を溶かして、化成反応を阻害するSi酸化物自体を取り除くことが行われてきた。例えば、特許文献１には、酸素分圧を特定範囲に制御した雰囲気中で焼鈍を行い、ついで特定温度範囲を急冷する冷却を行ったのち、さらに表面を研削しさらに酸洗を行い酸化膜を除去する、りん酸塩被膜処理性に優れた高Si含有高張力鋼板の製造方法が記載されている。
【０００７】
また、特許文献３には、（Si含有量）／（Mn含有量）を0.4以上とする冷延鋼板を、露点が−20〜０℃の雰囲気中で軟化焼鈍し、Si基酸化物の表面被覆率が20％以下、Si基酸化物の直径が円相当径で５μm以下とし、その後に、水焼入れ、焼戻しを施したのち塩酸あるいは硫酸に浸漬する酸洗を施す、化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法が記載されている。
【０００８】
また、特許文献１２には、Si：0.5％以下、Mn：1.5％以下、Ｐ：0.05％以下を含む組成の鋼板に、熱延板酸洗で、外表層および内表層を除去する処理を施した後、冷間圧下率：10〜60％で冷間圧延し、冷間圧延ままの鋼帯幅方向両端部を電縫溶接して溶接鋼管とする化成処理性に優れた高強度電縫鋼管の製造方法が記載されている。
しかし、研削や酸洗は、それ自体が、工数が掛かり、しかも、完全に、Si濃化層を削りとるのは困難であるうえ、Si酸化物自体はガラスであり、塩酸や硫酸などの一般的な酸には溶解しない。酸洗では、Si酸化物だけを選択的には除去できないため、Si酸化物を除去するためには、下地鋼板を多く溶解することが必要となる。
【０００９】
また、特許文献２には、鋼材を、まず硫酸イオン濃度および弗化水素濃度が特定範囲の硫弗化酸中に浸漬したのち、塩化物イオン濃度が特定範囲の塩酸中に浸漬する鋼材表面の処理方法が記載されている。フッ酸系の薬剤を使用して酸洗すれば、Si酸化物を完全除去することができるが、やや危険度が増すなどの問題がある。  
また、例えば特許文献４〜８には、難溶性のSi酸化物が形成されるのを回避して、酸に溶解しやすいSi-Mn複合酸化物を形成させることによって、化成処理性を改善させる技術が記載されている。
【００１０】
特許文献４には、Si，Mn含有量を Si／Mn比で0.4以下に調整し、（Mn−Si）が0.5以上の微細Mn−Si複合酸化物が表層（深さ２μm長さ10μmの領域）に10個以上存在し、かつ表面に占める割合が10％以下である、塗膜密着性に優れた複合組織鋼板が記載されている。特許文献５には、Si，Mn含有量を Si／Mn比で0.4以下に調整し、Mn／Siが0.5以上の微細Mn−Si複合酸化物が10個／100μm２以上存在し、Siを主体とする酸化物の表面被覆率が10％以下となり、所定範囲の大きさのクラックが存在しない、塗膜密着性に優れた複合組織高強度冷延鋼板が記載されている。特許文献６には、Si，Mn含有量を Si／Mn比で0.4以下に調整し、複合組織で、Mn／Siが0.5以上の微細Mn−Si複合酸化物が10個／100μm２以上存在し、Siを主体とする酸化物の表面被覆率が10％以下となる、引張強さが390MPa以上で強度−伸びバランスに優れた、高強度冷延鋼板が記載されている。特許文献７には、表面から深さ方向にネットワーク状または毛根状に派生するSiおよび／またはMn含有酸化物の鋼板表面における起点間隔が５μm以上で、酸化物の総長さが10μm／（深さ12×幅20μm）以下である、塗膜密着性に優れた高強度鋼板が記載されている。特許文献８には、Si，Mn含有量を Si／Mn比で0.4以下に調整し、複合組織を有し、表面に、微細なSi−Mn酸化物が10個／100μm２以上存在し、Siを主体とする酸化物の表面被覆率が10％以下となる、塗膜密着性に優れた高強度鋼板が記載されている。
【００１１】
Si−Mn複合酸化物も、Si酸化物と同様に、化成処理性には悪影響を及ぼすが、Si−Mn複合酸化物は酸に溶けやすいため、特許文献４〜８に記載された技術では、冷延鋼板の製造ラインに設置されていることが多い「インライン酸洗」で、Si−Mn複合酸化物を除去することを意図している。しかし、特許文献４〜８に記載された技術では、Mn含有量を、Si含有量に依存して決めるため、鋼の成分設計の自由度が制限されるという問題があり、しかも、化成処理性向上の効果が限定的である場合が多いという問題もある。
【００１２】
また、機械潤滑向けのリン酸亜鉛処理膜を形成する、いわゆるボンデ処理では、前処理としてショットブラスト等を行うことにより、化成処理性が向上することが知られている。例えば、特許文献９には、珪砂を添加したリン酸亜鉛化成処理液を表面に噴射し表面を清浄化したのち、リン酸亜鉛化成処理液をさらに噴射して、表面に化成皮膜を形成する方法が記載されている。化成処理前にショットブラストを施すと、化成処理性が改善する機構は、ショットブラストにより、表面が機械化学的に活性化されるためであると考えられている（非特許文献１参照）。しかし、ショットブラスト処理された表面を空気中に放置したり、焼鈍したりすると、表面の機械化学的活性が減衰し、所望の化成処理性の改善が図れない。
【００１３】
さらに、塗装の前処理としてショットブラストを採用しても、実際の物流を考慮すると、鋼板や鋼管の製造時にショットブラストを施してから塗装を施すまでに、かなりの時間を要する。このため、実際には、化成処理性改善の効果が顕著に減少し、さほど効果があるとは考えにくく、ショットブラストをインラインで連続的に適用することは、実現性に乏しいと言える。
【００１４】
また、特許文献１０には、Siを0.5〜2.5％含有する組成で、ＣとTiを特定関係を満足するように含有させ、平均結晶粒径を3.0μm以下、表面粗さをＲaで1.5μm以下に調整した、化成処理性と耐食性に優れる高張力熱延鋼板が記載されている。特許文献１０に記載された技術では、結晶粒径を細かくしかつ表面を滑らかにすることにより、化成処理性が顕著に向上するとしている。一方、非特許文献２には、鋼板の表面粗さを、Ｒａで0.5〜1.7μm、ＰＰＩで１１０〜２５０、Ｗｚで1〜8μmの範囲で変化させても、化成処理性に影響が殆ど無いことが記載されている。
【００１５】
また、特許文献１１には、Ｃ：0.01％以下、Ｎ：0.01％以下含み、Tiを含有する鋼板を焼鈍したのち、0.8％以上５％以下の調質圧延を施す、リン酸塩処理性に優れた冷延鋼板の製造方法が記載されている。なお、調質圧延の伸長率が、2.7％以上では、化成処理性が飽和するとしている。
【特許文献１】特開2003−226920号公報
【特許文献２】特開2004−256896号公報
【特許文献３】特開2004−323969号公報
【特許文献４】特開2005−248281号公報
【特許文献５】特開2004−281787号公報
【特許文献６】特開2005−290440号公報
【特許文献７】特開2006−144106号公報
【特許文献８】特開2005−187863号公報
【特許文献９】特公昭46-6327号公報
【特許文献１０】特開2002−226944号公報
【特許文献１１】特開昭62-116723号公報
【特許文献１２】特開2004−292926号公報
【非特許文献１】玉井、森：金属表面技術, vol. 31、(1980), pp. 482-486.
【非特許文献２】須田ら：  鉄と鋼, vol. 66、(1980), pp. S1130.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、製品として出荷された鋼板等は、さらにプレス加工や曲げ加工といった加工が施されて部材とされる。このため、鋼板等の表面は、プレス型枠の表面性状が転写されたり、変形が加わったりして、元のままの表面性状が維持されることは稀である。そのため、特許文献１０、１１に記載された技術で製造された鋼板では、加工を施されたのちまでも、優れた化成処理性が常に維持されるとは考えにくい。
【００１７】
また、調質圧延を施すと硬化し、高強度材となるほど、調質圧延を施すことが徐々に困難となる。引張強さ：780MPa級以上の鋼材では、１％以上の伸び率の調質圧延を施すことは困難である。590MPa級の鋼材の調質圧延でも、適用できる伸び率は高々２％程度までである。このため、伸び率：0.8％以上５％以下の調質圧延を施す、特許文献１１に記載された技術を、高強度材に応用することは問題を残していた。
【００１８】
このように、上記した従来技術ではいずれも、質量％で、0.7％を超える高Si含有鋼材の化成処理性を顕著に改善できるまでに至っていないというのが実情である。
本発明は、このような従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、質量％で0.7％を超えるSiを含有し、高加工性を有し、かつ化成処理性にも優れる、高加工性高強度鋼管およびその製造方法を提供することを目的とする。さらに詳しくは、本発明は、質量％で0.7％を超えるSiを含有し、熱延板や焼鈍板等のように、とくにSi系酸化物が高濃度に表層に濃化した鋼板を用いた鋼管を対象とし、特許文献１、３、１２に記載された技術とは異なり、機械的研削、化学的な酸洗処理等を施すことなく、該鋼管の化成処理性の向上を目的とする。
【００１９】
ここで言うSi系酸化物の濃化は、Si酸化物や、Siおよび他元素を含む酸化物の濃化、およびこれらを含めた複合酸化物、共晶酸化物、包晶酸化物等の濃化を含むものとする。また、ここでいう「鋼管」とは、鋼板をロール成形によりパイプ形状に加工されて鋼管とされたものをいう。なお、ここでいう「加工」には、ロール成形、接合、矯正等の各工程を含む。ロール成形には、電縫鋼管の製造におけるような、帯板を連続的にロール成形する場合や、切板をＵ曲げ、Ｏ曲げ等を行ってロール成形する場合など、が含まれるが、本発明では、これに限定されることはなく、その他の造管方法をも含むことは言うまでもない。また、ロール形成後に施される接合では、電縫溶接、レーザ溶接、アーク溶接等の溶接や、溶接以外の他の接合方法がいずれも好適に利用できることは言うまでもない。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明者らは、上記した目的を達成するため、高Si含有高強度鋼管の化学処理性に及ぼす各種要因について鋭意研究を行った。その結果、パイプ形状に加工する時に表面に付与される加工歪等を活用することを思い付いた。そして、この加工時に表面に付与される加工歪等を所定値以上となるように加工の各工程の条件を調整することにより、高Siを含有する高強度鋼管においても、鋼管の化成処理性が顕著に向上するという知見を得た。
【００２１】
まず、本発明者らが行った基礎的実験結果について説明する。
表１に示す組成と、表２に示す引張特性を有する鋼板を準備した。これら鋼板は、酸洗処理ずみの熱延鋼板（熱延酸洗板）、あるいは連続焼鈍（CAL）ずみの冷延鋼板（冷延焼鈍板）である。なお、一部の鋼板から試験板を採取し、これら試験板にさらに表２に示す条件で冷間圧延を施し、冷延板とした。これら鋼板について、化成処理性を調査した。化成処理性の評価は次の通りとした。
【００２２】
鋼板から、幅方向70mm×圧延方向150mmの大きさの試験片を採取し、該試験片に、脱脂→水洗→表面調整→化成処理→カチオン電着塗装を順次施した。なお、カチオン電着塗装を施さず、化成処理ままの試験片も作製した。
脱脂処理は、日本ペイント製薬液：SD250HMを使用し、温度：42℃として、試験片表面に120s間吹き付ける処理とした。また、表面調整処理は、日本ペイント製薬液：5N-10を使用し、該薬液に室温環境で、30ｓ間浸漬する処理とした。化成処理は、日本ペイント製薬液：SD2800を用い、液温：43±3℃として、ＴＡ（全リン酸濃度）：20〜26pt.、ＦＡ（遊離酸度）：0.7〜0.9pt.、ＡＣ（促進剤濃度）：2.8〜3.5pt.の条件で、該薬液に120ｓ間浸漬した後、170℃×20minで焼成する処理とした。また、塗装後耐食性の評価を行う場合に、上記した化成処理後に行うカチオン電着塗装処理は、日本ペイント製薬液：PN-150グレーを用い、液温：28℃、付加電圧：180V、処理時間：180ｓの条件で、凡そ膜厚：20〜25μmの塗膜を形成する処理とした。
【００２３】
カチオン電着塗装まで施された試験片に、図５（ａ）に示すように、表面にクロスカットを入れ、端部５〜10mm程度をテープでマスキングしたのち、該試験片を５％NaCl水溶液（液温：55℃）中に、10日間浸漬するＳＤＴ試験を実施した。浸漬終了後、試験片表面にセロハンテープを貼りつけ、テープ剥離を行って、図５（ｂ）に示すようにクロスカット部からの最大片側フクレ幅を測定した。最大片側フクレ幅が2.5mm以下の場合を化成処理性が良好と判断した。
【００２４】
また、化成処理までを施された試験片について、走査型電子顕微鏡（倍率：1000倍）を用いて化成結晶を観察した。化成結晶が緻密な「均一粒」で、かつ「スケなし」の場合を化成処理性良好と判断とした。
なお、ここでいう「均一粒」とは、見た目で均質に見えるものについては、平均結晶粒径の±２０％以内であるか、見た目で明らかに粗大粒と微小粒が混ざっている場合には、粗大粒の粒径が、微小粒の粒径の３倍以下である場合をいう。
【００２５】
またここでいう「スケ無し」とは、異常部分を除くランダムな部分を倍率：1000倍で２視野以上観察し、「スケ」が見られない場合をいう。「スケ」とは、通常、化成結晶がついていない部分のことを指す。しかし、拡大して観察すると、全く化成結晶がついてないと見做せる部分と、周りの化成結晶サイズに対して、非常に小さな化成結晶が疎らに、非常に薄い密度で付いてある部分もある。このため本発明では、「スケ」とは、化成結晶が均一粒（平均結晶粒径に対して、±２０％以内）の場合には、化成結晶粒径（直径）の３倍を超える領域に化成結晶が形成されていない箇所をいい、化成結晶が粗大粒と微小粒との混粒の場合には、粗大粒の粒径（直径）の５倍を超える領域に化成結晶が形成されていない箇所をいうものとする。
【００２６】
得られた結果を表２に示す。
【００２７】
【表１】
2010090442.tif 000003
【００２８】
【表２】
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【００２９】
鋼板No.１〜17についての比較から、Si含有量が0.50％以下の場合は化成処理性は良好（OK）であるが、Si含有量がそれより多くなり、0.7％を超えて多くなるほど、化成結晶は均一粒からはずれ、スケが多くなり、また、最大片側フクレ幅も大きくなり、化成処理性が不良（NG）となる傾向を示していることがわかる。しかし、例えば、鋼板No.１〜４の比較、鋼板No.８と鋼板No.９の比較、鋼板No.15〜17の比較から、鋼板製造時のプロセスパラメータの変動の影響を受けて、化成処理性にバラツキが生じる場合があることがわかる。なお、詳細に検討すれば、熱延酸洗板である鋼板No.７と鋼板No.14とは、同じレベルのSi含有量の鋼板No.６や鋼板No.11と比べて、化成処理性がやや良好な傾向が見られる。これは、酸洗によって、表層に濃化していた化成処理性に悪影響を及ぼすとされるSi系酸化物が除去されたためと考えられる。また、鋼板NO.14は、そもそもSi含有量が少ないため、同種の連続焼鈍（CAL）板である鋼板No.13と同レベルの化成処理性を示している。Siの濃化自体が無い、あるいは軽度な場合には、酸洗処理の有無は化成処理性に及ぼす影響は少ないと推定される。
【００３０】
鋼板No.１と鋼板No.18〜21、鋼板No.３と鋼板No.22〜No.25、鋼板No.４と鋼板No.26〜No.29の比較から、化成処理が低下している鋼板に、圧下率：５％以上の冷間圧延を施すことにより、化成処理性が顕著に向上していることがわかる。鋼板No.１は、Si含有量が１％以上の冷延鋼板のなかでは、ＣＡＬ炉内の露点が高く、Si系酸化物の表面濃化が著しい例であるため、ＳＤＴ試験後のクロスカットからの最大片側ハクリ幅が、最も大きく、化成処理性が最も低下している鋼板のグループに属する。また、鋼板No.３は、ＳＤＴ試験後のクロスカットからの最大片側ハクリ幅が、2.5mm（化成処理性の規格値）を僅かに超え、化成処理性が低下している鋼板である。また、鋼板No.４は、ＳＤＴ試験後のクロスカットからの最大片側ハクリ幅が、2.5mm（化成処理性の規格値）以内の鋼板である。
【００３１】
上記の結果から本発明者らは、いずれの鋼板、とくにSi系酸化物が表面に濃化した鋼板であっても、冷間圧延等により表面に5.0％以上の表面歪を付加することにより、化成処理性が良好な方向にシフトした鋼板とすることができるという知見を得た。なお、表面歪が、７％以上の場合には、とくに、片側フクレ幅が、２mm未満になり、化成処理性が一層改善されることが示されており、７％以上の表面歪の付加が更に一層有効であるという知見も得た。
【００３２】
本発明は、かかる知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
（１）質量％で、Ｃ：0.05％以上、Si：0.7％超え、Mn：0.8％以上、好ましくはさらにAl：0.1％以下、Ｎ：0.010％以下を含有し、あるいはさらに、Ti：0.03％以下、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Cr：１％以下、Mo：１％以下、Ni：１％以下、Cu：１％以下、Ｂ：0.01％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Ca：0.1％以下、REM：0.05％以下のうちから選ばれた１種または２種、を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成の鋼板を母板とし、ロール成形でパイプ形状に加工されてなる鋼管であって、該鋼管の表層に、前記加工の各工程でそれぞれ付加される円周方向表面歪の絶対値の和が、公称歪で５％以上であることを特徴とする化成処理性に優れる高加工性高強度鋼管。
【００３３】
（２）（１）において、前記円周方向表面歪の絶対値の和を、円周方向表面歪の絶対値と長手方向表面歪の絶対値との和とすることを特徴とする高加工性高強度鋼管。
（３）（１）または（２）において、前記加工の各工程でそれぞれ付加される円周方向表面歪の絶対値の和が、鋼管の肉厚ｔと外径Ｄとの比、ｔ/Ｄ×100（％）の絶対値と、絞り矯正時の絞り率（％）の絶対値と、の和であることを特徴とする高加工性高強度鋼管。
【００３４】
（４）（１）ないし（３）のいずれかにおいて、前記母板が、焼鈍を施されてなる鋼板であることを特徴とする高加工性高強度鋼管。
（５）質量％で、Ｃ：0.05％以上、Si：0.7％超え、Mn：0.8％以上、好ましくはさらにAl：0.1％以下、Ｎ：0.010％以下を含有し、あるいはさらに、Ti：0.03％以下、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Cr：１％以下、Mo：１％以下、Ni：１％以下、Cu：１％以下、Ｂ：0.01％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Ca：0.1％以下、REM：0.05％以下のうちから選ばれた１種または２種、を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成の鋼板を母板とし、ロール成形でパイプ形状に加工されてなる鋼管であって、該鋼管の表層の円周方向の表面粗さＲａ’が、前記鋼板の表面粗さＲａとの関係で次（１）式
｜Ｒａ−Ｒａ’｜／Ｒａ  ＞  0.05      ‥‥（１）
（ここで、Ｒａ：鋼板の表面粗さ（平均値）（μm）、Ｒａ’：溶接鋼管の外表層および内表層の円周方向の表面粗さ（平均値：μm））
を満足することを特徴とする化成処理性に優れた高加工性高強度鋼管。
【００３５】
（６）（１）ないし（５）のいずれかにおいて、前記組成が、質量％で、Ｃ：0.05％以上、Si：１％以上、Mn：1.5％以上、好ましくはさらにAl：0.1％以下、Ｎ：0.010％以下を含有し、あるいはさらに、Ti：0.03％以下、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Cr：１％以下、Mo：１％以下、Ni：１％以下、Cu：１％以下、Ｂ：0.01％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Ca：0.1％以下、REM：0.05％以下のうちから選ばれた１種または２種、を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成であることを特徴とする高加工性高強度鋼管。
【００３６】
（７）質量％で、Ｃ：0.05％以上、Si：0.7％超え、Mn：0.8％以上、好ましくはさらにAl：0.1％以下、Ｎ：0.010％以下を含有し、あるいはさらに、Ti：0.03％以下、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Cr：１％以下、Mo：１％以下、Ni：１％以下、Cu：１％以下、Ｂ：0.01％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Ca：0.1％以下、REM：0.05％以下のうちから選ばれた１種または２種、を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成の鋼板を母板とし、ロール成形でパイプ形状に加工して鋼管とするにあたり、前記加工の各工程を、該加工の各工程で前記鋼管の表層に付加される円周方向表面歪の絶対値の和が、公称歪で、５％以上となるように調整することを特徴とする化成処理性に優れる高加工性高強度鋼管の製造方法。
【００３７】
（８）（７）において、前記円周方向表面歪の絶対値の和を、円周方向表面歪の絶対値と長手方向表面歪の絶対値との和とすることを特徴とする高加工性高強度鋼管の製造方法。
（９）（７）または（８）において、前記加工の各工程が、板形状または帯板形状からオープン管形状にロール成形するロール成形工程、該オープン管形状の両端面を接合する接合工程、および管の断面形状を矯正する絞り矯正工程と、あるいはさらに管の曲りを矯正する曲り矯正工程であることを特徴とする高加工性高強度鋼管の製造方法。
【００３８】
（１０）（７）において、前記加工の各工程でそれぞれ付加される円周方向表面歪の絶対値の和が、鋼管の肉厚ｔと外径Ｄとの比、ｔ/Ｄ×100（％）の絶対値と、絞り矯正時の絞り率（％）の絶対値と、の和であることを特徴とする高加工性高強度鋼管の製造方法
（１１）（９）において、前記ロール成形工程が、ケージロール形式のロール成形工程であることを特徴とする高加工性高強度鋼管の製造方法。
【００３９】
（１２）（７）ないし（１１）のいずれかにおいて、前記母板が、焼鈍を施されてなる鋼板であることを特徴とする高加工性高強度鋼管の製造方法。
（１３）（７）ないし（１２）のいずれかにおいて、前記組成が、質量％で、Ｃ：0.05％以上、Si：１％以上、Mn：1.5％以上、好ましくはさらにAl：0.1％以下、Ｎ：0.010％以下を含有し、あるいはさらに、Ti：0.03％以下、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Cr：１％以下、Mo：１％以下、Ni：１％以下、Cu：１％以下、Ｂ：0.01％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Ca：0.1％以下、REM：0.05％以下のうちから選ばれた１種または２種、を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成であることを特徴とする高加工性高強度鋼管の製造方法。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、Siを、質量％で0.7％超え含有する、高Si含有高強度鋼管においても、機械的研削、化学的な酸洗処理等を行うことなく、良好な化成処理性を具備する鋼管を得ることができ、産業上格段の効果を奏する。また、本発明によれば、母板として使用する鋼板の履歴に関係なく、また母板製造時に特別な手当てを必要とすることなく、良好な化成処理性を有する鋼管とすることができるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明の鋼管は、Siを0.7質量％超えて含有する高Si系組成の鋼板を母板として、ロール成形でパイプ形状に加工されてなる鋼管であって、化成処理性に優れる高加工性高強度鋼管である。
ここでいう「加工」とは、板形状（切板形状）または帯板形状から、バッチ的あるいは連続的にオープン管形状にロール成形するロール成形工程と、該オープン管形状の両端面を加圧接合して管とする接合工程、および管の断面形状を矯正する絞り矯正（サイジング）工程と、あるいはさらに管の曲りを矯正する曲り矯正工程からなる。なお、接合工程では、接合方法として電縫溶接、レーザ溶接、アーク溶接等の溶接や、それ以外の接合方法がいずれも好適に利用できる。
【００４２】
また、ここでいう「高強度」鋼管とは、引張強さ：590MPa以上を有する鋼管をいう。また、ここでいう「高加工性」鋼管とは、同一強度レベルでSi含有量の少ない鋼管と比較して、１％以上全伸び値が高い鋼管をいう。具体的には、0.7％超えのSiを含有し、引張強さ：590MPa以上で、全伸びElが10％程度以上を有する鋼管をいう。
また、ここでいう「化成処理性に優れる」とは、化成結晶の組織と、塗装後の耐食性がともに良好である場合をいう。すなわち、化成結晶が、緻密な均一粒であって、スケがない組織を有し、かつ、塗装後の塗膜が、腐食環境に晒されたときアルカリブリスターとか、カソードフクレと呼ばれる現象の発生が軽微なレベルに留まる、優れた耐食性を有する場合をいう。なお、アルカリブリスターとか、カソードフクレと呼ばれる現象は、濡れた塗膜環境を前提として、クロスカット部がアノードとなり、最終的にフクレになる部分がカソードとなって、塗膜を含んでセルができることに基づく現象である。つまり、クロスカットからの塗膜のフクレが軽微なレベルに留まる場合を、優れた耐食性を有するという。
【００４３】
なお、化成結晶組織における「均一粒」とは、見た目で均質に見えるものについては、平均結晶粒径の±２０％以内であるか、見た目で明らかに粗大粒と小さい粒が混ざっている場合には、粗大粒の粒径が、微小粒の粒径の３倍以下である場合をいう。
また化成結晶組織における「スケ無し」とは、試験サンプルの中央付近で、異常部分を除くランダムな部分を倍率：1000倍で２視野以上観察し、「スケ」が見られない場合をいう。「スケ」とは、通常、化成結晶がついていない部分のことを指す。しかし、拡大して観察すると、全く化成結晶がついてないと見做せる部分と、周りの化成結晶サイズに対して、非常に小さな化成結晶が疎らに、非常に薄い密度で付いている部分もある。このため本発明では、「スケ」とは、化成結晶が均一粒（平均結晶粒径に対して、±２０％以内）の場合には、化成結晶粒径（直径）の３倍を超える領域に化成結晶が形成されていない箇所をいい、化成結晶が粗大粒と微小粒との混粒の場合には、粗大粒の粒径（直径）の５倍を超える領域に化成結晶が形成されていない箇所をいうものとする。
【００４４】
また、塗装後の耐食性はつぎのように調査して判定するものとする。
試験材は、腐食試験の対象面積として、端部をテープでシールした残りの部分（露出した部分）が30mm×100mm以上のものを使うことを前提にする。なお、対象が鋼管である場合は半割りした試験材とする。また、試験材とする鋼管が小径すぎて、１つのサンプルで上記した露出面積を確保できない場合には、２個以上の試験片を用いて評価してもよい。
【００４５】
そして、試験材に、化成処理を施し、さらに電着塗装させて塗膜を形成する。ついで、試験片表面にクロスカットを施し、腐食試験を実施して、クロスカットからの片側フクレ幅を測定する。この値が所定値に比べて小さい場合を塗装後耐食性が良好であるとする。なお、同時に一般軟鋼材（SPCC）についても腐食試験し、誤差の範囲を加味したうえで、一般軟鋼材と同等以上の耐食性を有し、かつクロスカットおよびクロスカットに隣接する部分以外の通常部分において、ピンプル、ブリスター、ふくれ、剥がれ等がないことを確認して、化成処理性良好と判断してもよい。なお、腐食試験の腐食条件は、温塩水浸漬試験、ＳＳＴ試験、乾湿繰り返し試験等、どの腐食試験を用いても良い。
【００４６】
まず、本発明鋼管の母板となる鋼板の組成限定理由について説明する。以下、とくに断らない限り質量％は単に％と記す。
Ｃ：0.05％以上
Ｃは、鋼の強度を増加させる元素であり、引張強さ：590MPa以上の高強度を確保するためには、0.05％以上の含有を必要とする。一方、0.5％を超える含有は、電縫溶接部の健全性が低下する。このため、Ｃは0.05％以上に限定した。なお、好ましくは0.5％以下、より好ましくは0.3％以下である。なお、Ｃの化成処理性に及ぼす影響は非常に小さい。
【００４７】
Si：0.7％超え
Siは、フェライトの安定化に寄与するとともに、固溶強化や焼入れ性向上を介して、鋼の強度を増加させるとともに、さらに加工性を向上させる作用も有する元素である。Siを多量に含有させると、一般的に、伸び値が高くなり加工性が向上するが、化成処理性が顕著に低下する。Siが0.7％以下の場合には、化成処理性の低下は、許容される範囲内で問題にならないレベルであるため、本発明では、従来から化成処理性が顕著に低下すると言われている0.7％超えをSiの下限値とした。なお、好ましくは１％以上である。Siを１％以上含有する場合には、鋼板の化成処理性には問題を残しているが、本発明によれば、従来から化成処理性が顕著に低下すると言われているこのような範囲のSiを含有していても、優れた化成処理性を有する鋼管とすることができる。なお、本発明ではSi含有の上限は、とくに限定する必要はないが、材質の作り込みの観点から2.5％以下とすることが好ましい。
【００４８】
Siの化成処理性への悪影響は、Si系酸化物の表面濃化によるものであり、Si単体の表面濃化によるのではない。Si系酸化物の表面濃化は、熱間圧延時に起こりうるが、この場合は、その後の酸洗処理である程度は除去できる。また、焼鈍時にも、焼鈍炉内で、再度表面濃化する。Si系酸化物の濃化の程度を、鋼板製造時に制御するのは困難である。
Mn：0.8％以上
Mnは、Ｃと同様に、固溶強化、さらには焼入れ性の向上を介して、鋼の強度を増加させる元素であり、所望の高強度を確保するために、本発明では0.8％以上の含有を必要とする。更にMnは、鋼中Ｓを、MnSとして固定し、Ｓを無害化する作用も有する。このようなことから、Mnは0.8％以上に限定した。なお、引張強さ：780MPa以上を確保するためには、1.5％以上含有することが好ましい。一方、５％を超える過剰の含有は、延性を著しく低下させる。このため、Mnは５％以下に限定することが好ましい。
【００４９】
上記した成分が基本であるが、さらにAl：0.1％以下、Ｎ：0.010％以下を含む組成とすることが好ましい。
Al：0.1％以下
Alは、脱酸剤として作用するとともに、ＮをAlNとして固定し、Ｎの悪影響を防止する作用を有する元素である。このような効果は0.01％以上の含有で顕著となる。一方、0.1％を超える含有は、Al系介在物量が増加し、鋼の清浄度を低下させる。このため、Alは0.1％以下に限定した。
【００５０】
Ｎ：0.010％以下
Ｎは、Ｃと同様に、固溶して鋼の強度を増加させる元素であるが、多量に含有すると、延性を低下させるとともに、時効硬化させる。このため、Ｎは0.010％以下に限定することが好ましい。なお、好ましくは0.0050％以下である。
上記した組成に加えて、さらにTi：0.03％以下、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Cr：１％以下、Mo：１％以下、Ni：１％以下、Cu：１％以下、Ｂ：0.01％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Ca：0.1％以下、REM：0.05％以下のうちから選ばれた１種または２種、を必要に応じ選択して含有することができる。
【００５１】
Ti：0.03％以下、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下のうちから選ばれた１種または２種以上
Ti、Nb、Ｖはいずれも、炭窒化物を形成し、結晶粒の粗大化防止、さらには析出強化による強度増加に寄与する元素であり、必要に応じて選択して１種または２種以上を含有できる。このような効果は、Ti：0.01％以上、Nb：0.005％以上、Ｖ：0.01％以上のそれぞれの含有で認められる。一方、Ti：0.03％、Nb：0.1％、Ｖ：0.1％、をそれぞれ超える含有は、延性の低下が著しくなる。そのため、含有する場合には、Ti：0.03％以下、Nb：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下に限定することが好ましい。
【００５２】
Cr：１％以下、Mo：１％以下、Ni：１％以下、Cu：１％以下、Ｂ：0.01％以下のうちから選ばれた１種または２種以上
Cr、Mo、Ni、Cu、Ｂはいずれも、固溶強化あるいは焼入れ性向上を介して、鋼の強度増加に寄与する元素であり、必要に応じて選択して１種または２種以上を含有できる。このような効果は、Cr：0.03％以上、Mo：0.02％以上、Ni：0.03％以上、Cu：0.02％以上、Ｂ：0.001％以上の含有で認められる。また、Cuは耐食性、耐遅れ破壊性の向上にも寄与する。一方、Cr：１％、Mo：１％、Ni：１％、Cu：１％、Ｂ：0.01％を超える含有は、溶接性、電縫溶接部の健全性に悪影響を及ぼす。このため、含有する場合には、Cr：１％以下、Mo：１％以下、Ni：１％以下、Cu：１％以下、Ｂ：0.01％以下に、それぞれ限定することが好ましい。
【００５３】
Ca：0.1％以下、REM：0.05％以下のうちから選ばれた１種または２種
Ca、REMはいずれも、介在物の形態を制御し、延性の向上に寄与する元素であり、必要に応じて選択して１種または２種を含有できる。このような効果は、Ca：0.002％以上、REM：0.02％以上の含有で顕著となるが、Ca：0.1％、REM：0.05％を超える含有は、介在物量が過剰となり、かえって、延性を低下させる。このため、含有する場合には、Ca：0.1％以下、REM：0.05％以下に限定することが好ましい。
【００５４】
上記した成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。不可避的不純物としては、Ｐ：0.02％以下、Ｓ：0.005％以下が許容できる。なお、Ｐ：0.02％、Ｓ：0.005％をそれぞれ超えて含有すると、靭性および溶接性の低下が著しくなる。
なお、本発明鋼管の母板となる鋼板の組織はとくに限定されない。本発明では、フェライトを主体とした組織、冷延後の焼鈍時に急冷処理を施されて生成したマルテンサイトを主体とする組織、残留オーステナイトやベイナイトを含む組織など、いかなる組織の鋼板も、本発明鋼管の母板として適用可能である。また、本発明鋼管の母板となる鋼板の製造方法はとくに限定されない。熱延鋼板、冷延鋼板、さらには焼鈍の有無等、いかなる製造方法の鋼板も、本発明鋼管の母板として適用可能である。
【００５５】
冷延鋼板は、熱延鋼板を酸洗、それに続く冷間圧延、あるいはさらには連続焼鈍等の焼鈍を施されて製造される。連続焼鈍等の焼鈍を施された場合には、焼鈍炉内の環境で、表面にSi系酸化物の濃化層（Si濃化層）が再度、形成される。Si濃化層の形成度合は、焼鈍炉の炉内環境、すなわち炉内雰囲気（露点等）、ライン速度、前後のライン停止タイミングや、炉内開放等の異常状況等に大きく影響され、プロセス・パラメータからは完全には推察できない。本発明では、このようなSiの濃化度合が異なる鋼板をも母板として適用可能である。
【００５６】
本発明鋼管は、上記した組成の鋼板を母板として、ロール成形でパイプ形状に加工されてなる鋼管であり、加工の各工程のそれぞれで、表層に付加される円周方向表面歪の絶対値の和が、公称歪で５％以上となる、表層に加工歪を付加された鋼管である。
なお、加工の各工程は、上記したように、母板を、板形状（切板形状）からバッチ的にあるいは帯板形状から連続的に、オープン管形状にロール成形するロール成形工程と、該オープン管形状の両端面を加圧し、電縫溶接、レーザ溶接、アーク溶接等の溶接や、それ以外の接合方法でオープン管形状の両端部を接合して管とする接合工程、および該管の断面形状をサイザー等で矯正する絞り矯正（サイジング）工程と、あるいはさらに管の長手方向の曲りを矯正する曲り矯正工程からなる。
【００５７】
このうち、鋼管の内外表層に加工歪を付加できるのは、主として、ロール成形工程、絞り矯正工程、あるいはさらに曲がり矯正工程である。
本発明では、管の外表層および内表層に、加工の各工程で付加される円周方向表面歪の絶対値の和が、公称歪で５％以上となるように、各工程で加工歪を付加する。加工の各工程で管の外表層および内表層に付加される円周方向表面歪の絶対値の和が、５％未満では、化成処理性の顕著な改善が望めない。
【００５８】
本発明では、母板からパイプ形状への加工の各工程で付加される表面歪の計算は、引張・圧縮といった向きを考慮することなく、その絶対値で扱う。すなわち、各工程ごとに付加される円周方向表面歪の大きさ、つまり、円周方向表面歪の絶対値の和を指標にする。
つぎに、母板からパイプ形状への加工の各工程で付加される表面歪について、鋼管が電縫溶接鋼管である場合を例として説明する。
【００５９】
電縫溶接鋼管は、鋼板を母板として、該母板からパイプ形状への加工の工程として、ロール成形工程と、接合工程である電縫溶接工程と、サイザー等による絞り矯正工程と、さらに超音波等による非破壊検査を行い、所定の長さに切断し、あるいはさらに矯正機等による曲がり矯正工程とからなる電縫造管工程を経て、製品管とされる。図３に電縫溶接管の製造設備の一例を示す。
【００６０】
ロール成形工程では、図４に示すように、板状から管形状に変化することに伴い、円周方向にかかる曲げ歪が、管の外表層および内表層に付加されることになる。すなわち、この曲げ歪は、得られる鋼管の肉厚ｔと外径Ｄから幾何学的に決まる歪で、ｔ/Ｄ×100（％）で算出され、管外側では引張歪、管内側では圧縮歪となる。
なお、ロール成形工程は、ブレークダウン方式のロール成形を適用しても、あるいはケージロール方式のロール成形としてもよい。化成処理性改善のためには、ケージロール方式、なかでも、ＣＢＲ方式のロール成形とすることが好ましい（ＣＢＲ方式のロール成形については、川崎製鉄技報、vol.32（2000）、pp.49〜53参照）。というのは、ケージロール方式、とくにＣＢＲ方式のロール成形では、ブレークダウン方式のロール成形と比較して、小さな成形ロールが緻密に配設され、ロールと被成形材の外表面とが直接、密に接触するためと考えられる。しかし、ロール成形方式の違いによる化成処理性改善効果は、表面歪の付加による改善効果に比べて、さほど大きいとは言い難い。というのは、表面歪の付加による改善効果は管の内側でも顕著に認められるためであり、ロールとの接触の有無によって、化成処理性改善の効果が変わってくるわけではないからである。
【００６１】
また、電縫溶接工程では、円周方向の表面歪として、幾何学的に決まる歪（ｔ/Ｄ×100（％））に加えて、電縫溶接条件（初期鋼帯幅、アップセット量、溶融による鋼帯幅の減少等）に応じて付与される歪、さらには全体として長手方向に張力を負荷しながら造管していることから生じる歪（引張歪）が付与されている。しかし、支配的な表面歪の観点、および測定のしやすさという観点から、本発明では、幾何学的に決まる歪（ｔ/Ｄ×100（％））を主たる指標とした。これ以外の歪は、正確な測定、例えばスクライブドサークル等を用いて測定すれば計測可能であり、本発明では状況に応じて、ｔ/Ｄ×100（％）に加えて使用する。
【００６２】
また、絞り矯正工程では、サイザーによるサイジング（管断面形状の矯正）により、絞り率（管の周長変化）に起因する円周方向、更には長手方向の表面歪が外表層および内表層に付加されることになる。この円周方向の表面歪は、サイジング（矯正）前後の外周長の変化、すなわち、（外周長矯正後−外周長矯正前）/外周長矯正前で算出される。本発明では、絞り矯正工程で付加される円周方向表面歪は、（外周長矯正後−外周長矯正前）/外周長矯正前×100（％）で代表させる。なお、内表層にも、同時にサイザー等による絞り矯正によって、歪が付加される。この内表層に付加される歪は、厳密には外表層に付加される歪とは異なるが、本発明では便宜上、外表層に付加される歪と同じ大きさの歪が付加されているとみなす。
【００６３】
また、曲り矯正工程では、矯正機による曲り矯正時に、管外表層および内表層に、管の曲りの程度に応じて大きさが異なるが、円周方向表面歪（さらには長手方向表面歪）が付加される。しかし、その大きさは、管の製造条件によってそれぞれ異なり、正確に把握することは難しいので、本発明ではとくに鋼管表面の円周方向表面歪として算入することはしない。
【００６４】
なお、本発明において、管表層に付加される円周方向表面歪を、真歪でなく公称歪とするのは、化成処理性の良否が電縫造管の各工程で付加される公称歪の絶対値の和でよく整理できることを見出したことに基づく。
また、さらに上記した以外でも、管外側表層および内側表層には、加工歪を付加することができる。たとえば、鋼板にレベラーで引張歪を付加したうえ、さらに電縫溶接時のアプセット量の制御や、ライン張力の制御によって、制御することが可能である。電縫溶接工程では、引張の張力を付与しながら行うため、管外表層および内表層には、加工歪としてさらに、１％前後程度の歪を付加することができる。
【００６５】
本発明では、ロール成形等による加工（電縫造管）時に付加される歪が主として円周方向の表面歪であることを考慮して、円周方向の表面歪に注目する。もちろん、長手方向の表面歪も、化成処理性向上に有効に寄与するため、長手方向の表面歪が付加される場合には、加工（電縫造管）の各工程で付加される円周方向表面歪に加えて、長手方向表面歪も考慮する。なおその際においても、歪の計算は、引張・圧縮で方向をつけずに、その絶対値で扱うものとする。すなわち、長手方向の表面歪が付加された場合には、円周方向表面歪の絶対値の和を、円周方向表面歪の絶対値と長手方向表面歪の絶対値との和として評価してもよい。この場合、円周方向表面歪の絶対値と長手方向表面歪の絶対値との和が５％以上となるように、加工（電縫造管）の各工程条件を調整することが好ましい。
【００６６】
しかし、長手方向の表面歪は、電縫造管（加工）時のライン張力、ライン速度、絞り率、管の外径、肉厚によって影響を受け、簡単には計測できない。そのため、本発明では、長手方向の表面歪を評価する必要がある場合には、帯板の一部に、例えば図６に示すようなスクライブドサークルを印刷して、電縫造管（加工）後に寸法の変化を測定して、長手方向の表面歪を計測するものとする。なお、スクライブドサークルの印刷は、電縫造管（加工）後に管の外側となるように行う必要がある。しかし、長手方向の表面歪は、高々１％前後であり、状況に応じて、円周方向の表面歪の効果に加えて効果が認められ場合があるという程度となる。
【００６７】
なお、本発明では、真円度を保った鋼管を主として対象とするが、これ以外に、真円度が崩れた形状のものや、閉断面構造とした不定形のパイプ形状のものまでも、本発明の対象として含む。これら不定形のパイプ形状のものは、切板を加工して製造され、パイプ形状の一部分のみに化成処理を施すことが要求される場合が多い。このような、パイプ形状の一部分のみに化成処理を施すことが要求される場合には、当該部分に、表面歪の絶対値の和が５％以上となるように、加工を施すことは言うまでもない。
【００６８】
また、本発明鋼管は、上記した組成を有し、管の外表層および内表層の円周方向の表面粗さＲａ’が、使用した鋼板の表面粗さＲａとの関係で次（１）式
｜Ｒａ−Ｒａ’｜／Ｒａ  ＞  0.05      ‥‥（１）
（ここで、Ｒａ：鋼板の表面粗さ（平均値）（μm）、Ｒａ’：溶接鋼管の外表層および内表層の円周方向の表面粗さ（平均値）（μm））
を満足する鋼管である。管の外表層および内表層の円周方向Ｒａ’が鋼板の表面粗さＲａとの関係で（１）式を満足することにより、化成処理性に優れた鋼管となる。すなわち、加工（電縫造管）の各工程で表面歪を付加して、上記（１）式を満足するように表面粗さを調整することにより得られた鋼管の化成処理性が顕著に向上するようになる。なお、表面粗さは、JIS B0601-2001の規定に準拠して測定した、Ｒａ：算術平均粗さを用いる。なお、表面粗さの測定に際しては、測定長さ、測定領域が、表面粗さのデータが曲率の影響を受けない長さ、領域となるように配慮することが肝要となる。例えば、小径鋼管の場合には、曲率の影響が少さい長さ、領域での測定を複数回繰返して表面粗さを評価することが好ましい。  
【００６９】
次に、本発明鋼管の好ましい製造方法について説明する。
本発明では、上記した組成の鋼板を母板として、パイプ形状に加工する各工程を経て、製品管（鋼管）とする。使用する鋼板は、上記した組成を有する鋼板であれば、熱延鋼板、冷延鋼板いずれでも問題なく使用できる。また、さらには焼鈍の有無等もなんら問題とならない。
【００７０】
なお、加工の各工程は、上記したように、母板を、板形状（切板形状）からバッチ的にあるいは帯板形状から連続的に、オープン管形状にロール成形するロール成形工程と、該オープン管形状の両端面を加圧し、電縫溶接、レーザ溶接、アーク溶接等の溶接や、それ以外の接合方法でオープン管形状の両端部を接合して管とする接合工程、および該管の断面形状をサイザー等で矯正する絞り矯正（サイジング）工程と、あるいはさらに管の長手方向の曲りを矯正する曲り矯正工程からなる。
【００７１】
そして、ロール成形工程では、図４に示すように、板状から管形状に変化することに伴い、円周方向にかかる曲げ歪が、管の外表層および内表層に付加される。ロール成形工程で付加される円周方向の表面歪は、ｔ/Ｄ×100（％）で表すことができる。ここで、ｔは鋼管の肉厚、Ｄは鋼管の外径である。なお、外層と内層では歪の向きが逆となる。
また、絞り矯正工程では、管断面形状の矯正により、管の周長変化に起因する円周方向、さらには長さ方向の表面歪が外表層および内表層に付加される。絞り矯正工程で外層に付加される円周方向の表面歪は、圧縮歪で、絞り率（％）、すなわち（外周長矯正後−外周長矯正前）/外周長矯正前×100（％）で表される。なお、内層には、外層における歪の向きと同じ向きで、ほぼ同じ大きさの歪が付加される。
【００７２】
また、曲り矯正工程では、矯正機等により、管の長手方向の曲がりを矯正する。この矯正により、管外表層および内表層に、管の曲りの程度に応じて大きさが異なる、円周方向表面歪が付加される。
本発明では、上記した加工（電縫造管）の各工程で、管の外表層および内表層に付加される円周方向表面歪の絶対値の和が、公称歪で５％以上となるように調整とする。加工（電縫造管）の各工程で付加される円周方向表面歪の絶対値の和が、５％未満では、所望の化成処理性の向上を確保することができない。
【００７３】
なお、円周方向表面歪の絶対値の和に代えて、円周方向表面歪の絶対値と長手方向表面歪の絶対値の和としてもよい。一般に、レベラーや、引張の張力を付与して造管するため、管の長手方向にも大きな表面歪が付加される場合がある。そのような場合には、円周方向表面歪の絶対値の和に、長手方向の表面歪の絶対値を加算してもよい。しかし、長手方向の表面歪は、加工（電縫造管）時のライン張力、ライン速度、絞り率、管の外径、肉厚によって影響を受け、簡単には計測できない。そのため、本発明では、長手方向の表面歪を評価する必要がある場合には、帯板の一部に、例えば図６に示すようなスクライブドサークルを印刷して、加工（電縫造管）後に寸法の変化を測定して、長手方向の表面歪を計測するものとする。なお、スクライブドサークルの印刷は、加工（電縫造管）後に管の外側となるように行う必要がある。しかし、長手方向の表面歪は、高々１％前後であり、状況に応じて、円周方向の表面歪の効果に加えて効果が認められ場合があるという程度となる。
【００７４】
以下、さらに本発明を実施例に基づき詳しく説明する。
【実施例】
【００７５】
表１に示す組成と、表２に示す引張特性を有する鋼板No.１、No.３を母板（鋼帯）とした。これら鋼帯は、連続焼鈍（CAL）ずみの冷延鋼帯（冷延焼鈍板）である。これら鋼帯（母板）を用いて、表３に示す電縫造管（加工）工程で、表３に示す寸法の製品管（溶接鋼管）とした。この電縫造管（加工）工程は、コイル状の鋼帯を巻戻し、レベラーで板形状を矯正しついで、ロール成形工程、電縫溶接（接合）工程により、管としたのち、サイザーによる絞り矯正工程を連続して行った後、切断機で所定寸法に切断し製品管とした。なお、一部の製品管には、その後、オフラインで、矯正機による曲り矯正工程を施した。また、一部では、一時的にライン停止を実施して、各工程でのサンプリングも併せて行った。
【００７６】
また、ロール成形工程では、CBR方式の造管法を主として用いた。なお、一部の鋼管では、ブレークダウン（BD）方式の造管法で造管した。BD方式の造管法は、通常の一般的な造管法であり、径の大きな成形ロールを、ある程度間隔をあけて配置して造管する方法である。この方式の造管法は、スプリングバック分を考慮し、各成形ロール群ごとに、必要以上に成形を行うため、成形歪が入ってしまう特徴がある。一方、CBR方式の造管法は、「そろばん玉状」の小径の成形ロールを、短間隔に並べて造管するため、低歪みの造管ができる。
【００７７】
ロール成形工程で付加される円周方向の表面歪は、管の断面形状から幾何学的に決定されるものであり、ｔ／Ｄ×100（％）で算出した。また、絞り矯正工程で付加される円周方向の表面歪は、絞り矯正工程の前後での絞り率（％）、（外周長矯正後−外周長矯正前）/外周長矯正前×100（％）で算出した。
なお、一部の鋼管では、長手方向の表面歪を計測した。鋼帯表面に所定寸法のスクライブド・サークル（図６）を転写させて、造管し製品管とした。そして、製品管のスクライブド・サークルを計測して、長手方向の表面歪を求めた。
【００７８】
また、曲り矯正工程でも、矯正に際して円周方向の表面歪が付加されるが、管ごとに異なるため、計測しにくいためとくに加算はしなかった。なお、付加された表面歪の絶対値の和（合計）は、表面歪が未計測な場合があり、その未計測の表面歪による増加がわずかながら期待できる場合を「≒」で、未計測の表面歪による増加が0.5％以上期待できると推定される場合を「＞」で表示した。
【００７９】
得られた表面歪を表３に併記した。
得られた溶接鋼管について化成処理性を評価した。
各鋼管から、半割り状で、圧延方向に100〜150mmの長さの試験片を採取した。ついで、該試験片に、脱脂→水洗→表面調整→化成処理→カチオン電着塗装を順次施した。なお、カチオン電着塗装を施さず、化成処理ままの試験片も作製した。
【００８０】
脱脂処理は、日本ペイント製薬液：SD250HMを使用し、温度：42℃として、試験片表面に120s間吹き付ける処理とした。また、表面調整処理は、日本ペイント製薬液：5N-10を使用し、該薬液に室温環境で、30ｓ間浸漬する処理とした。化成処理は、日本ペイント製薬液：SD2800を用い、液温：43±3℃として、ＴＡ（全リン酸濃度）：20〜26 pt.、ＦＡ（遊離酸濃度）：0.7〜0.9 pt.、ＡＣ（促進剤濃度）：2.8〜3.5 pt.の条件で、該薬液に120ｓ間浸漬した後、170℃×20minで焼成する処理とした。また、カチオン電着塗装処理は、PN-150グレーを用い、液温：28℃、付加電圧：180V、処理時間：180ｓの条件で、凡そ膜厚：20〜25μmの塗膜を形成する処理とした。
【００８１】
カチオン電着塗装まで施された試験片の外表面および内表面に、図５（ａ）に示すと同様に、クロスカットを入れ、端部10mm程度をテープでマスキングしたのち、該試験片を５％NaCl水溶液（液温：55℃）中に、10日間浸漬するＳＤＴ試験を実施した。浸漬終了後、試験片表面にセロハンテープを貼りつけ、テープ剥離を行って、図５（ｂ）に示すようにクロスカット部からの最大片側フクレ幅を、内表面および外表面について測定した。最大片側フクレ幅が2.5mm以下の場合を化成処理性が良好（OK）、それ以外の場合を不良（NG）と判断した。
【００８２】
また、化成処理までを施された試験片について、走査型電子顕微鏡（倍率：1000倍）を用いて、内表面および外表面の化成結晶を観察した。化成結晶が緻密な「均一粒」で、かつ「スケなし」の場合を化成処理性良好（OK）、それ以外を不良（NG）と判断とした。なお、「均一粒」で、かつ「スケなし」の場合の定義は、上記した基礎的実験の場合と同様とした。
【００８３】
また、得られた溶接鋼管の一部について、内面および外面の表面粗さを測定した。表面粗さは、JIS B0601-2001の規定に準拠して、Ｒａ：算術平均粗さ（平均値）を測定した。なお、Ｒａ（平均値）は、管円周方向の各位置で、接触式粗さ計を用いて、円周方向５mm以上の長さを測定して求めた。なお、外径寸法に応じて、表面粗さを測定するのに不都合のない長さに分割し、総測定長さが５mm以上となるように測定し、得られた値を算術平均した。
【００８４】
得られた結果を、表４に示す。
【００８５】
【表３】
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【００８６】
【表４】
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【００８７】
母板（鋼板No.1、No.3）はいずれも化成処理性が低下しているが、本発明例（鋼管）はいずれも、化成処理性に優れた鋼管となっている。付加される円周方向表面歪（長手方向表面歪の絶対値との和を含む）の量が多くなるほど、片側フクレ量も小さくなり、化成処理性が向上している。また、鋼管No.４は、電縫溶接工程後で絞り矯正工程の途中でラインを停止して試験材を採取したもの（実施例）であり、各工程で付与される円周方向表面歪（公称歪）の和が５％（4.6％）で、長手方向表面歪（測定せず）の効果とも相まって、化成処理性が向上している。また、矯正機を使用した曲り矯正工程を経た実施例（鋼管No.９、No.10）は、曲り矯正工程なしの実施例（鋼管No.５、No.６）に比し、若干でも片側フクレ量が小さくなっており、化成処理性が改善している。また、円周方向表面歪（公称歪）では５％未満であっても、長手方向表面歪を加算した表面歪が、５％を超え、あるいは超えていると推定され、化成処理性が改善している場合がある（鋼管No.12、No.13、No.18、No.19、No.21）。また、鋼管No.14、No.15（実施例）は、BD方式でロール成形を行った例で、化成処理性が改善しているが、CBR方式でロール成形した鋼管No.5、No.6（実施例）に比べ、若干化成処理性が低下する傾向を示している。
【００８８】
これに対し、本発明の範囲を外れる比較例は、化成処理性が低下している。
なお、鋼管No.１は、母板のままを参考として表示したものであり、化成処理性は低下している。鋼管No.２は、レベラー通過後でロール成形工程前に、ラインを停止して試験材を採取したものであり、母板（鋼管No.１）に比べ片側フクレ幅が小さくなっているが、化成処理性の改善は少ない。また、鋼管No.３は、ロール成形工程後で電縫溶接前に、ラインを停止して試験材を採取したものであり、付加された表面歪量が所定量未満であり、化成処理性の改善は不十分である。鋼管No.11、No.22は、電縫溶接工程後で絞り矯正工程前にラインを停止して試験材を採取したもの（比較例）で、付加された表面歪量が所定量未満であり、化成処理性の改善は不十分である。
【００８９】
なお、表面粗さを測定したが、鋼管の内および外表面の表面粗さＲａ’が、母板の表面粗さＲａとの関係で（１）式を満足する場合は、化成処理性が改善されている。鋼管No.22のように、鋼管の内および外表面の表面粗さＲａ’のうち、少なくとも一方が（１）式を満足しない場合には、化成処理性の改善は認められていない。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】高Si鋼の化成処理後の表面組織を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図２】軟鋼の化成処理後の表面組織を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】本発明溶接鋼管の製造に好適な、製造設備の一例を示す説明図である。
【図４】ロール成形工程における断面形状の変化を模式的に説明する説明図である。
【図５】塗装後の塗膜の耐食性を試験するＳＤＴ試験方法を模式的に説明する説明図である。
【図６】スクライブドサークルの一例を示す説明図である。
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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