(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材同士を接合する溶接金属部であり、その溶接金属成分として少なくとも、
Ｃ  ：０．０１〜０．１５質量％、
Ｓｉ：０．０２〜０．６質量％、
Ｍｎ：０．６〜３．０質量％、
Ｐ  ：０．０３質量％以下、
Ｓ  ：０．０３質量％以下、
Ａｌ：０．００４〜０．０８質量％、
Ｔｉ：０．００３〜０．０３質量％、
Ｂ  ：０．００５質量％以下、
Ｎ  ：０．０１質量％以下、
ＣａまたはＭｇ：０．００５質量％以下
を含有し、かつ、下記の（３）式で表されるＰｃｍが０．２３〜０．３５質量％の範囲にあり、溶接後１００°Ｃに冷却されるまでの時間Ｔが下記の（１）式を満足するように形成されていることを特徴とする耐低温割れ性に優れた高強度溶接金属部。
Ｔ［秒］≧ｅｘｐ（７．０×Ｐｗ＋４．６６）…（１）式
ここで、
Ｐｗ＝Ｐｃｍ＋ＨＤ／６０…（２）式
Ｐｃｍ［質量％］＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ…（３）式
ＨＤ［ｍｌ／１００ｇ］：溶接直後の溶接金属中水素量
【請求項２】
請求項１に記載の溶接金属部において、その溶接金属成分として、
Ｃｕ：０〜１．２質量％、
Ｎｉ：０〜３質量％、
Ｃｒ：０〜１．２質量％、
Ｍｏ：０〜２質量％、
Ｖ  ：０〜０．０５質量％、
Ｎｂ：０〜０．０５質量％
のうち１種類以上を含有していることを特徴とする耐低温割れ性に優れた高強度溶接金属部。
【請求項３】
母材同士を接合する溶接金属部の形成方法であり、その溶接金属成分として少なくとも、
Ｃ  ：０．０１〜０．１５質量％、
Ｓｉ：０．０２〜０．６質量％、
Ｍｎ：０．６〜３．０質量％、
Ｐ  ：０．０３質量％以下、
Ｓ  ：０．０３質量％以下、
Ａｌ：０．００４〜０．０８質量％、
Ｔｉ：０．００３〜０．０３質量％、
Ｂ  ：０．００５質量％以下、
Ｎ  ：０．０１質量％以下、
ＣａまたはＭｇ：０．００５質量％以下
を含有し、かつ、下記の（３）式で表されるＰｃｍが０．２３〜０．３５質量％の範囲にある溶接金属部を形成し、溶接後１００°Ｃに冷却されるまでの時間Ｔが下記の（１）式を満足するように前記溶接金属部を形成することを特徴とする耐低温割れ性に優れた高強度溶接金属部の形成方法。
Ｔ［秒］≧ｅｘｐ（７．０×Ｐｗ＋４．６６）…（１）式
ここで、
Ｐｗ＝Ｐｃｍ＋ＨＤ／６０…（２）式
Ｐｃｍ［質量％］＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ…（３）式
ＨＤ［ｍｌ／１００ｇ］：溶接直後の溶接金属中水素量
【請求項４】
請求項３に記載の形成方法において、溶接金属部の溶接金属成分として、
Ｃｕ：０〜１．２質量％、
Ｎｉ：０〜３質量％、
Ｃｒ：０〜１．２質量％、
Ｍｏ：０〜２質量％、
Ｖ  ：０〜０．０５質量％、
Ｎｂ：０〜０．０５質量％
のうち１種類以上を含有していることを特徴とする耐低温割れ性に優れた高強度溶接金属部の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、７５０ＭＰａ以上の引張強さ（ＴＳ）を有し、かつ、低温靱性に優れる溶接鋼管、パイプライン、海洋構造物、圧力容器、タンク等の高強度鋼構造物に適用される耐低温割れ性に優れた高強度溶接金属部とその形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、天然ガスや原油等を長距離輸送するパイプラインでは、操業圧力の上昇に伴って輸送効率が改善され、天然ガス等の輸送コストが低減される。操業圧力を高めるためには、パイプの肉厚を増加させるか、または、パイプ材を高強度化することが必要となる。パイプの厚肉化は、現地での溶接施工能率の低下と重量増加分の地盤強化等の問題を生じる。このような背景のもと、溶接鋼管に対する高強度化のニーズが高まっており、近年では、例えば、米国石油協会（ＡＰＩ）によって、降伏強さ（ＹＳ）５５１ＭＰａ以上で、かつ、引張強さ（ＴＳ）６２０ＭＰａ以上のＸ８０グレードの溶接鋼管が規格され実用に供されている。
【０００３】
さらに、近年、Ｘ８０以上の高強度溶接鋼管に関しても、Ｘ８０グレード溶接鋼管の製造技術をもとに、低温靱性と現地溶接性に優れた、ＴＳ９５０ＭＰａを越える高張力鋼等が提案されている（特開平８−１０４９２２号公報、特開平８−２０９２９１号公報）。
【０００４】
このような高張力鋼管においては、母材および溶接部の性能確保もさることながら、溶接金属部の低温割れを防止することが重要である。一般的に溶接金属の強度は、母材の強度より高くなければならず、鋼管母材強度の上昇に伴い、溶接金属強度も上昇させる必要がある。通常、鋼管母材は、圧延時の加工熱処理（制御圧延〜加速冷却）の適用により容易に強度を上昇させることができるが、溶接金属部の強度は、溶接金属中の化学成分と溶接後の冷却速度で決定されるため、溶接条件が一定の場合（例えば、板厚が一定の場合）、溶接金属部の強度は、合金元素の添加量で、ほぼ決まると考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このため、溶接金属部の強度を上昇させるためには、多量の合金元素を添加する必要がある。しかしながら、多量に合金元素を添加した場合、溶接時に溶接金属中に取り込まれた水素による低温割れ感受性を著しく高めてしまう。
【０００６】
このような、溶接金属部の耐低温割れ性に関する提案としては、特開平１０−３０６３４８号公報があり、溶接金属中の酸素量を増加させることで、水素割れ感受性を低減させることが示されている。しかしながら、この方法では、溶接金属中の酸素量が高くなるため、溶接金属の靱性が低下するだけでなく、スラグ巻き込みやピンホール等の欠陥が溶接金属中に発生しやすくなるため、溶接品質の低下を招いてしまう。
【０００７】
本発明は、前述のような課題を解決すべくなされたものであり、サブマージアーク溶接法により製造される引張強さ（ＴＳ）７５０ＭＰａ以上の強度を有する高強度溶接鋼管などにおいて、ＴＳが７５０ＭＰａ以上で、低温靱性に優れ、かつ、耐低温割れ性に優れた溶接金属部を確実に形成することができる高強度溶接金属部とその形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、母材（鋼管等）同士を接合する溶接金属部（例えば引張強さ（ＴＳ）７５０ＭＰａ以上の強度を有する溶接金属部）であり、その溶接金属成分として少なくとも、Ｃ：０．０１〜０．１５質量％、Ｓｉ：０．０２〜０．６質量％、Ｍｎ：０．６〜３．０質量％、Ｐ：０．０３質量％以下、Ｓ：０．０３質量％以下、Ａｌ：０．００４〜０．０８質量％、Ｔｉ：０．００３〜０．０３質量％、Ｂ：０．００５質量％以下、Ｎ：０．０１質量％以下、ＣａまたはＭｇ：０．００５質量％以下を含有し、かつ、下記の（３）式で表されるＰｃｍ（溶接割れ感受性組成）が０．２３〜０．３５質量％の範囲にあり、溶接後１００°Ｃに冷却されるまでの時間Ｔが下記の（１）式を満足するように形成されていることを特徴とする耐低温割れ性に優れた高強度溶接金属部である。
Ｔ［秒］≧ｅｘｐ（７．０×Ｐｗ＋４．６６）…（１）式
ここで、
Ｐｗ＝Ｐｃｍ＋ＨＤ／６０…（２）式
Ｐｃｍ［質量％］＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ…（３）式
ＨＤ［ｍｌ／１００ｇ］：溶接直後の溶接金属中水素量
【０００９】
本発明の請求項２は、請求項１に記載の溶接金属部において、その溶接金属成分として、Ｃｕ：０〜１．２質量％、Ｎｉ：０〜３質量％、Ｃｒ：０〜１．２質量％、Ｍｏ：０〜２質量％、Ｖ：０〜０．０５質量％、Ｎｂ：０〜０．０５質量％のうち１種類以上を含有していることを特徴とする耐低温割れ性に優れた高強度溶接金属部である。即ち、請求項１に記載の溶接金属成分にＣｕ等の合金成分が少なくとも１種類添加されている溶接金属部である。残部はＦｅおよび不可避的不純物である。
【００１０】
本発明の請求項３は、母材（鋼管等）同士を接合する溶接金属部（例えば引張強さ（ＴＳ）７５０ＭＰａ以上の強度を有する溶接金属部）の形成方法であり、その溶接金属成分として少なくとも、Ｃ：０．０１〜０．１５質量％、Ｓｉ：０．０２〜０．６質量％、Ｍｎ：０．６〜３．０質量％、Ｐ：０．０３質量％以下、Ｓ：０．０３質量％以下、Ａｌ：０．００４〜０．０８質量％、Ｔｉ：０．００３〜０．０３質量％、Ｂ：０．００５質量％以下、Ｎ：０．０１質量％以下、ＣａまたはＭｇ：０．００５質量％以下を含有し、かつ、上記の（３）式で表されるＰｃｍ（溶接割れ感受性組成）が０．２３〜０．３５質量％の範囲にある溶接金属部を形成し、溶接後１００°Ｃに冷却されるまでの時間Ｔが上記の（１）式を満足するように前記溶接金属部を形成する（溶接前の予熱、溶接後の後熱や保温などの手段を用いる）ことを特徴とする耐低温割れ性に優れた高強度溶接金属部の形成方法である。
【００１１】
本発明の請求項４は、請求項３に記載の形成方法において、溶接金属部の溶接金属成分として、Ｃｕ：０〜１．２質量％、Ｎｉ：０〜３質量％、Ｃｒ：０〜１．２質量％、Ｍｏ：０〜２質量％、Ｖ：０〜０．０５質量％、Ｎｂ：０〜０．０５質量％のうち１種類以上を含有していることを特徴とする耐低温割れ性に優れた高強度溶接金属部の形成方法である。即ち、請求項３に記載の溶接金属成分にＣｕ等の合金成分が少なくとも１種類添加されるようにする。残部はＦｅおよび不可避的不純物である。
【００１２】
請求項１〜４において、溶接金属成分は、主として溶接ワイヤによって添加することができ、また、母材やフラックス等からも添加することができる。最終的に得られた溶接金属成分が上記成分範囲およびＰｃｍの上記範囲を満たすようにすればよい。
【００１３】
本発明者らは、サブマージアーク溶接法により製造されるＴＳ７５０ＭＰａ以上の強度を有する耐低温割れ性に優れた溶接金属部を安定して形成する方法を鋭意検討した。その結果、溶接金属中の合金元素の添加量を適正な範囲に限定すると共に、溶接後の冷却時間を限定することにより、低温割れを防止できることを見出し、本発明に至った。
【００１４】
先ず、適切な溶接金属の強度を得るためには、各元素量を制御し、かつ、Ｐｃｍ値［質量％］を０．２３〜０．３５にすることが必要となる。これは、低温靱性を損なうことなく、目的とする溶接金属部の強度・靱性バランスを達成するためである。但し、これだけでは、低温割れを防止することができない。
【００１５】
低温割れを防止するためには、溶接金属中の水素量を低減させる必要があるが、本発明者らは、溶接後１００゜Ｃまでの冷却時間の下限を制限することにより、脱水素量を促進させ、低温割れを防止できることを見出した。これは、１００゜Ｃ以上の温度域であれば、水素は十分に拡散可能であるため、溶接直後の高温域から１００゜Ｃに冷却されるまでの時間を延長することにより、脱水素が促進されることを示している。
【００１６】
また、さらに溶接金属の低温割れは、溶接金属中の水素量とＰｃｍ値の増加によって増大するため、具体的な冷却時間は、（１）式で示される範囲となる。即ち、溶接金属中の水素量とＰｃｍ値が増加すれば、（１）式、（２）式に基づき、溶接後１００゜Ｃに冷却されるまでの冷却時間Ｔを増加させる。
【００１７】
冷却時間Ｔ［秒］≧ｅｘｐ（７．０×Ｐｗ＋４．６６）…（１）式
溶接割れ感受性指数Ｐｗ＝Ｐｃｍ＋ＨＤ／６０…（２）式
次に、本発明を満足するためには、先ず溶接金属中の各元素を範囲を限定することが望ましい。そこで、先ず溶接金属中の成分範囲について説明する。
【００１８】
(1) Ｃ：０．０１〜０．１５質量％
Ｃは、溶接金属の強度を確保するために、０．０１質量％以上とする。一方、過剰なＣは、炭化物の析出量の増加および炭化物の粗大化を招き、靱性を劣化させるので、その上限を０．１５質量％とする。さらに、良好な靱性を得るためには、０．１質量％以下とし、さらに望ましくは０．０８質量％以下とするのがよい。
【００１９】
(2) Ｓｉ：０．０２〜０．６質量％
Ｓｉは、溶接金属の強度を向上させ、また、脱酸効果を有する元素である。その効果を得るため、溶接金属中のＳｉは、０．０２質量％以上とする。しかし、過剰なＳｉ添加は、溶接金属の靱性低下の原因となると共に、耐割れ感受性の劣化を生ずるので、その上限を０．６質量％とする。
【００２０】
(3) Ｍｎ：０．６〜３．０質量％
Ｍｎは、Ｓｉと同様、溶接金属の強度を向上させ、また、脱酸効果を有する元素である。その効果を得るため、下限を０．６質量％とする。しかし、３．０質量％を越えると、溶接金属の靱性低下の原因となると共に、耐割れ感受性の劣化を生ずるので、上限を３．０質量％とする。靱性および耐割れ性をさらに良好にするためには、２．５質量％以下とし、さらに望ましくは１．７質量％とするのがよい。
【００２１】
(4) Ａｌ：０．００４〜０．０８質量％
Ａｌは、脱酸剤として重要な元素であり、その効果を発揮させるためには、下限を０．００４質量％とする。一方、過剰なＡｌは、粗大な介在物の生成原因となるので、その上限を０．０８質量％とする。
【００２２】
(5) Ｔｉ：０．００３〜０．０３質量％
Ｔｉは、脱酸剤として重要な元素であり、また、微量のＢがＮと結合するのを防ぎ、Ｂの焼き入れ性を確保して、溶接金属強度を増加させるのに有効である。その効果を得るために、下限は０．００３質量％とする。一方、過剰なＴｉは、ＴｉＣの析出を生じ、溶接金属の靱性を著しく劣化させるので、その上限を０．０３質量％とする。
【００２３】
(6) Ｂ：０．００５質量％以下
Ｂは、微量で焼入性を著しく上昇させ、溶接金属の高強度化に寄与するので、０．００２質量％以上とするのが望ましい。一方、過剰のＢ添加は、耐低温割れ性の劣化を生じるので、その上限を０．００５質量％とする。さらに良好な耐溶接割れ性を確保するためには、０．００４質量％以下とし、望ましくは０．００３質量％以下とするのがよい。
【００２４】
(7) Ｃｕ：０〜１．２質量％
Ｃｕは含まなくても良い。Ｃｕは、析出効果により強度向上に寄与するので、高強度とする場合には添加する。しかし、１．２質量％を越えると、溶接割れを発生しやすくなるので、含有させる場合でも、１．２質量％以下とする。さらに耐低温割れ性を高めるためには、０．８質量％以下とし、望ましくは０．６質量％以下とするのがよい。
【００２５】
(8) Ｎｉ：０〜３質量％
Ｎｉは含まなくても良い。Ｎｉは、靱性を高める効果が大きいので、より高靱性とする場合には添加する。しかし、３質量％を越えると、溶接時に湯流れが悪くなり、溶接欠陥を生じやすくなるので、含有させる場合でも、３質量％以下とする。
【００２６】
(9) Ｃｒ：０〜１．２質量％
Ｃｒは含まなくても良い。Ｃｒは、焼入性向上に有効なので、溶接金属を高強度にする場合には添加する。しかし、１．２質量％を越えると、低温割れを生じるので、含有させる場合でも、１．２質量％以下とする。
【００２７】
(10)Ｍｏ：０〜２質量％
Ｍｏは含まなくても良い。Ｍｏは、焼入性の向上および析出硬化を生じ、強度上昇に有効なので、溶接金属を高強度にする場合には添加する。しかし、１質量％を越えると、低温割れを発生しやすくなるので、含有させる場合でも、１質量％以下とするのが望ましい。
【００２８】
(11)Ｖ：０〜０．０５質量％
Ｖは含まなくても良い。Ｖは、析出硬化を生じ、強度上昇に有効なので、溶接金属を高強度にする場合には添加する。しかし、０．０５質量％を越えると、低温割れを発生しやすくなるので、含有させる場合でも、０．０５質量％以下とする。
【００２９】
(12)Ｎｂ：０〜０．０５質量％
Ｎｂは含まなくても良い。Ｎｂは、析出硬化を生じ、強度上昇に有効なので、溶接金属を高強度にする場合には添加する。しかし、０．０５質量％を越えると、低温割れを発生しやすくなるので、含有させる場合でも、０．０５質量％以下とする。
【００３０】
(13)Ｐｃｍ：０．２３〜０．３５質量％
適切な溶接金属の強度・靱性を確保し、かつ、低温割れを防止するためには、上記のように、各元素の成分範囲を限定することに加え、溶接割れ感受性組成Ｐｃｍ（＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ）を限定することが重要である。Ｐｃｍが０．２３質量％以下では、溶接金属強度が低強度となり、０．３５質量％以上では、溶接金属の靱性が得られないこと、および、低温割れが発生しやすくなるため、０．２３〜０．３５質量％の範囲に限定した。
【００３１】
(14)Ｐ，Ｓ等
Ｐ，Ｓ等の不可避的不純物は少ない方が望ましいが、溶接金属において、Ｐ：０．０３質量％以下、Ｓ：０．０３質量％以下、Ｎ：０．０１質量％以下、ＣａまたはＭｇ：０．００５質量％以下であれば、本発明の特徴を何ら損なうものではない。
【００３２】
なお、溶接金属の組成は、主として溶接ワイヤによって添加されるが、母材、溶接ワイヤ、フラックスのいずれから添加してもよく、最終的に得られた溶接金属の成分が上記の範囲内にあれば、本発明の特徴を何ら失うことはない。
【００３３】
さらに、溶接金属の低温割れを防止するためには、上記のように各成分範囲およびＰｃｍを限定するだけでは、不十分である。そこで、本発明では、溶接後１００°Ｃに冷却されるまでの時間Ｔを下記の（１）式の範囲に制限した。
Ｔ［秒］≧ｅｘｐ（７．０×Ｐｗ＋４．６６）…（１）式
（Ｐｗ＝Ｐｃｍ＋ＨＤ／６０…（２）式）
【００３４】
ここで、低温割れを防止するためには、割れの発生原因である溶接金属中の水素量を低下させる必要がある。溶接金属中の水素量を低減するためには、▲１▼溶接後に脱水素の実施、▲２▼溶接時の浸入水素量の低減、の２種類の方法が考えられる。通常、サブマージアーク溶接法では、フラックスが吸湿してしまうため、フラックスを乾燥して溶接を行うが、水素低減には限界があり、完全に低温割れを防止することができない。
【００３５】
そこで、本発明では、上記の▲１▼の方法により、溶接後の脱水素量を増加させるべく、溶接後の冷却時間を規定した。水素は、１００°Ｃ以上の温度域では、拡散速度が速いため、十分に脱水素効果を発揮させることができ、溶接直後の高温域から１００°Ｃまでの温度域に滞留する時間を確保することで、脱水素量を確保し、低温割れを防止しようというものである。
【００３６】
次に、低温割れを防止可能な冷却時間を規定するに当たり、低温割れは、溶接金属中の成分量、即ちＰｃｍの増大と、溶接金属中の水素量（ＨＤ）の増加により、発生しやすくなるため、割れ発生防止に必要な冷却時間を長く取る必要がある。そこで、本発明者らは、ＰｃｍとＨＤをパラメータとして冷却時間を規定できることを見出し、前述した（１）式を得た。
【００３７】
冷却時間は、溶接前の予熱や溶接後の後熱もしくは保温により、調整することが可能であるが、これらの手段によらず、上記（１）式で規定される冷却時間が確保できれば、何ら本発明の本質を損なうものではない。従って、（１）式の範囲を下回る冷却時間であれば、低温割れが発生してしまうが、（１）式の範囲であれば、低温割れを防止することが可能となった。
【００３８】
以上のように、▲１▼溶接金属中の成分を前述の成分範囲に制御し、▲２▼Ｐｃｍの範囲を０．２３〜０．３５質量％とし、▲３▼溶接後１００°Ｃに冷却されるまでの冷却時間Ｔを、Ｐｃｍ値と溶接金属中水素量（ＨＤ）に応じて延長させることにより、引張強さ（ＴＳ）が７５０ＭＰａ以上で、低温靱性に優れ、かつ、低温割れの無い溶接金属を確実に得ることができる。さらに、従来の溶接金属中の酸素量を増加させる方法のように、スラグ巻き込みやピンホール等の欠陥が発生することがなく、また、溶接金属中の成分範囲の上限下限外れによる欠陥の発生もなく、溶接品質の低下も防止することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。この実施形態は、パイプライン用等の溶接鋼管に本発明を適用した例である。転炉−連続鋳造法で得られた種々の鋼成分の鋼片から種々の製造法により肉厚１２〜２４ｍｍの鋼管を製造して、諸性質を調査した。製管後、鋼管の機械的性質を調査すると共に、低温割れ等の溶接欠陥については、溶接後４８時間経過した後、超音波探傷（ＵＲＴ）により評価した。
【００４０】
また、製管はサブマージアーク溶接法（ＳＡＷ）により行い、そのときの溶接直後の溶接金属中の水素量を測定した。水素の測定方法は、製管に用いたフラックスを使用し、ＪＩＳ  Ｚ  ３１１８に従い実施した。溶接金属中の水素量は、４ｍｌ／１００ｇであった。
【００４１】
溶接金属中の水素量は、溶接条件により変化するが、４ｍｌ／１００ｇ以下の条件であれば、低温割れ感受性が低下するため、本発明により低温割れを防止することが可能である。また、溶接後の１００°Ｃまでの冷却時間は、溶接前の予熱もしくは予熱後の保温により調整した。
【００４２】
本発明の実施例および比較例を表１〜表３（表は３分割されているが連続した表である）に示す。なお、本発明の鋼管は、優れた強度・靱性と優れた耐低温割れ性を兼ね備えたものであるため、溶接金属部の性能の目標を引張強さ（ＴＳ）≧７５０ＭＰａ、溶接金属シャルピー衝撃値ｖＥ−２０≧１００Ｊとした。
【００４３】
表１〜表３において、実施例１〜５は、前述の（３）式で得られる溶接割れ感受性組成Ｐｃｍが本発明の下限（０．２３）以下のため、溶接金属部の強度が未達（７５０ＭＰａ以下）である。
【００４４】
実施例６〜１７は、溶接後の１００°Ｃまでの冷却時間Ｔが前述の（１）式で規定された必要冷却時間Ｔａ以下であるため、低温割れが発生している。
【００４５】
また、前記冷却時間の規定を満たしていても、溶接金属中の成分が適切でないと、溶接金属の性能を確保することができない。実施例１９はＣ、実施例２３はＭｎが本発明の成分範囲の下限から外れているため（Ｐｃｍも下限から外れている）、実施例３３はＢが少なくＰｃｍの下限から外れているため、溶接金属の引張強さ（ＴＳ）が未達となっている。
【００４６】
また、実施例１８はＣ、実施例２２はＭｎ、実施例２６はＣｒ、実施例２７はＭｏ、実施例２８はＶ、実施例２９はＮｂ、実施例３２はＢが本発明の成分範囲の上限から外れているため、溶接金属の低温靱性（シャルピー衝撃値）および低温割れ性が劣化している。
【００４７】
さらに、実施例２０はＳｉが上限外れ、実施例３０はＴｉの上限外れ、実施例３１はＴｉの下限外れ、実施例３５はＡｌの下限外れのため、溶接金属の低温靱性（シャルピー衝撃値）が低下している。
【００４８】
さらに、実施例２１はＳｉが下限外れのため脱酸不足で欠陥が発生し、実施例２４はＣｕが上限外れのため高温割れが発生し、実施例２５はＮｉが上限外れのためビード形状不安定による欠陥が発生し、実施例３４はＡｌが上限外れのためスラグ巻き込みによる欠陥が発生し、溶接品質に異常が生じている。
【００４９】
本発明の実施例３６〜４６では、▲１▼溶接金属中の成分が本発明の成分範囲を満たし、▲２▼Ｐｃｍの範囲が０．２３〜０．３５質量％を満たし、▲３▼溶接後１００°Ｃに冷却されるまでの冷却時間Ｔが上記（１）式から得られる必要冷却時間Ｔａを上回るため、引張強さ（ＴＳ）が７５０ＭＰａ以上で、低温靱性が高く（シャルピー衝撃値１００Ｊ以上）、低温割れの全く無い溶接金属を得ることができた。
【００５０】
図１は、以上のような結果から、低温割発生の有無を、Ｐｃｍと冷却時間Ｔで整理したものである（実施例１〜１７、本発明の実施例３６〜４６）。低温割れは、冷却時間Ｔ≧ｅｘｐ（７．０×Ｐｗ＋４．６６）により、防止可能であることが分かる。
【００５１】
また、従来の溶接金属中の酸素量を増加させる方法（特開平１０−３０６３４８号）では、溶接金属中の酸素量が高くなるため、溶接金属の靱性が低下するだけでなく、スラグ巻き込みやピンホール等の欠陥が溶接金属中に発生しやすいが、本発明では、冷却時間を延長するため、前記のような欠陥の発生がなく、また、実施例２１、２４、２５、３４のように溶接金属中の成分範囲の上限下限外れによる欠陥の発生もなく、溶接品質の低下も防止することができる。
【００５２】
【表１】
0003726721.tif 000002
【００５３】
【表２】
0003726721.tif 000003
【００５４】
【表３】
0003726721.tif 000004
【００５５】
なお、以上は、パイプライン用等の溶接鋼管に適用した例について説明したが、これに限らず、海洋構造物、圧力容器、タンク等の高強度鋼構造物の溶接金属部にも適用できることは言うまでもない。
【００５６】
【発明の効果】
本発明は、引張強さおよび低温靱性に優れた高強度溶接鋼管等の溶接金属部において、溶接金属中の成分を適宜の成分範囲に制御し、Ｐｃｍの範囲を０．２３〜０．３５質量％とし、溶接後１００°Ｃに冷却されるまでの冷却時間Ｔを、Ｐｃｍ値と溶接金属中水素量（ＨＤ）に応じて延長させることにより、引張強さ（ＴＳ）が７５０ＭＰａ以上で、低温靱性に優れ、かつ、低温割れの無い溶接金属を確実に得ることができる。さらに、従来の溶接金属中の酸素量を増加させる方法のように、スラグ巻き込みやピンホール等の欠陥が発生することがなく、また、溶接金属中の成分範囲の上限下限外れによる欠陥の発生もなく、溶接品質の低下も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る低温割れに及ぼすＰｃｍと冷却時間Ｔとの関係を示すグラフである。
【図１】
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