(57)【要約】      （修正有）【課題】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。【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。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【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に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、未再結晶温度域の圧下率が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。
【発明の詳細な説明】
【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、鋼管の外周面にプライマー層を塗布・加熱して塗膜を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の膜厚低下も少ない。
【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高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、鋼管の母材の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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１８７８２０号公報
【特許文献２】特開２００５−６０８３８号公報
【特許文献３】特開２００５−６０８３９号公報
【特許文献４】特開２００５−６０８４０号公報
【特許文献５】特開２００８−２４８３３０号公報
【発明の概要】
【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、慎重な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は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と島状マルテンサイトと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に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、未再結晶温度域の圧下率が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。
【発明を実施するための形態】
【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、ＡＰＩ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、靭性を極度に劣化させ、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、スラブの表面疵に有害な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、特に全巾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、オーステナイトに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点以下の温度範囲で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、フェライト組織の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の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、表層のナイタール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を目視で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。
【実施例】
【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】
【表１】
2014043627.tif 000002
【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を採取し、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】
【表２】
2014043627.tif 000003
【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。
【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。