(57)【要約】      （修正有）【課題】溶接部の耐割れ性に優れた溶接鋼管およびその製造方法を提供する。【解決手段】溶接部断面において、粒径が３μm以上の酸化物系介在物の個数を２個／mm2以下とし、酸化物系介在物の個数は好ましくは電子線マイクロプローブ分析法による測定とし、溶接条件の調整方法は、溶接の際の雰囲気をN2などの不活性ガスとし、当該ガス中の酸素濃度を６０ppm以下とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接部断面において粒径が３μm以上の酸化物系介在物の個数が２個／mm2以下であることを特徴とする溶接部の耐割れ性に優れる電縫鋼管。
【請求項２】
前記酸化物系介在物の個数を電子線マイクロプローブ分析法により求めることを特徴とする請求項１記載の溶接部の耐割れ性に優れる電縫鋼管。
【請求項３】
溶接部断面において粒径が３μm以上の酸化物系介在物の個数が２個／mm2以下となるように溶接条件を調整することを特徴とする溶接部の耐割れ性に優れる電縫鋼管の製造方法。
【請求項４】
前記溶接条件の調整方法として、溶接の際の雰囲気を不活性ガスとし、当該ガス中の酸素濃度を６０ppm以下とすることを特徴とする請求項３に記載の溶接部の耐割れ性に優れる電縫鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電縫鋼管およびその製造方法に関し、特に溶接部の耐割れ性に優れるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管の用途は、パイプライン用、機械構造部材用、熱交換器用、自動車部品用、各種プラント用等多岐にわたっており、その用途またはサイズに応じて、各種の方法により製造された継目無鋼管や溶接鋼管が使用されている。
【０００３】
その中で、鋼帯を連続的に管状に成形して管状体（オープンパイプ）となし、その相対する両エッジ部を高周波加熱または抵抗加熱によって加熱し、溶接することにより製管される電縫鋼管はその寸法精度が高く、他の製造方法に比較して高能率に製造することができ、且つ、比較的安価であるために従来から多量に製造使用されている。
【０００４】
しかしながら、電縫鋼管を高度の材料特性や高い信頼性が要求される分野において使用する場合、溶接部に酸化物系介在物が多く割れ発生の原因となるため溶接部の健全性確保が問題となる。
【０００５】
他の溶接鋼管と比較して電縫鋼管の溶接部において酸化物系介在物が多い理由は電縫溶接法がアーク溶接などの溶融溶接と圧接との中間的な溶接法であり、その接合部に明瞭な溶融プールが形成されず、溶接時に酸化によって形成された相当量の酸化物が鋼の内部から排除されにくいためとされている。
【０００６】
酸素含有量の多い溶接部は機械的特性が劣化し、割れの原因となる。そのため、種々の方法、例えば、溶接部を非酸化性ガスでシールドして電縫溶接を行い溶接時に鋼帯を管状体にアップセットして、介在物などを可能な限り外部に排出したりして溶接部の酸素含有量を低減することが提案されている。
【０００７】
特許文献１には非酸化性ガスで接合端部をシールドして電縫溶接を行い、アップセット量を溶接管肉厚に対して規定し、溶接部の酸素量や介在物を減少させる方法が開示されている。
【０００８】
非酸化性雰囲気として窒素、アルゴンを使用し、シールボックスを設けて溶接部を非酸化性に保って酸化物の生成を抑制し、更に接合不良と非金属介在物が溶接部の表面に現れるのを防止するようにアップセットを行い、溶接部の介在物割れを防止することを特徴とする。
【０００９】
特許文献２は溶接部の酸素量を２００ppm以下とするものであるが、管状体の付き合わされたエッジ部を特定の温度範囲内に予熱後、レーザビームにより照射して溶融後溶接してアップセットし、鋼の酸素量の大部分を占める酸化物を鋼管の外部に排出することを特徴とする。
【００１０】
特許文献３は窒素、アルゴンなどの非酸化性ガスで溶接部をシールドすると共に、高周波加熱中の溶接部位にレーザビームまたはプラズマアークを照射し、圧接される部位をより高温とし、液状酸化物を排出しやすくし、溶接欠陥を効果的に防止することを特徴とする。
【特許文献１】特開昭６３−２４１１１６号公報
【特許文献２】特開平９−１９４９９８号公報
【特許文献３】特開平５−２３８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、溶接部を非酸化性ガスでシールドする方法はシールド状況と酸化物の生成防止効果の関係が明確でなく、また、溶接部をレーザビーム等で加熱してアップセットによる酸化物の排出を容易としても、介在物などが完全に排除されるわけではなく、相当量の介在物が残留して鋼中の酸素量を増大させるため、溶接部の強度や靭性などの機械的性質が母材部と遜色のない電縫溶接鋼管は従来は製造し得ないものとされ、その用途が制限される大きな原因となっていた。
【００１２】
そこで本発明は健全な溶接部の得られるシールド状態を示す定量的な指針を明らかとし、溶接部の強度や靭性などの機械的性質が母材部と同等で、用途の制限が少ない電縫鋼管及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者等は電縫溶接部の機械的性質が母材部に比較して劣る原因について１溶接部の酸素量、介在物量、２溶接部の熱履歴、３溶接部近傍のメタルフローの観点から鋭意検討を行い、これらのうち特に１溶接部の酸素量、介在物量の影響が大きいことを見出し、研究を重ねた。
【００１４】
その結果、溶接部において特定の寸法以上となる大きな酸化物系介在物の個数を制限すると、溶接部における酸化物系介在物の総数を低減できることを知見した。本発明は得られた知見を元に更に検討を加えてなされたものであり、すなわち本発明は、
１  溶接部断面において粒径が３μm以上の酸化物系介在物の個数が２個／mm2以下であることを特徴とする溶接部の耐割れ性に優れる電縫鋼管。
２  前記酸化物系介在物の個数を電子線マイクロプローブ分析法により求めることを特徴とする１記載の溶接部の耐割れ性に優れる電縫鋼管。
【００１５】
３  溶接部断面において粒径が３μm以上の酸化物系介在物の個数が２個／mm2以下となるように溶接条件を調整することを特徴とする溶接部の耐割れ性に優れる電縫鋼管の製造方法。
【００１６】
４  前記溶接条件の調整方法として、溶接の際の雰囲気を不活性ガスとし、当該ガス中の酸素濃度を６０ppm以下とすることを特徴とする３に記載の溶接部の耐割れ性に優れる電縫鋼管の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば溶接部における酸化物系介在物の数が少なく、溶接部の耐割れ性に優れ、母材部と比較して遜色のない機械的性質を有する溶接部を備えた電縫鋼管が得られ産業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は電縫溶接する際の溶接条件を、溶接部断面において酸化物系介在物を電子線マイクロプローブ分析装置（ＥＰＭＡ）で測定して、粒径が３μm以上の酸化物系介在物の個数が２個／mm2以下となる条件とすることを特徴とする。
【００１９】
図１は本発明を実施する製管設備の一例を示す概略説明図で、図において１は電縫溶接され、電縫鋼管となる管状体、２はシールド装置、３はワークコイル、４はスクイズロール、５は管状体１のエッジ部、ａは管状体１のエッジ部５が最初に突きあって形成される溶接点を示す。
【００２０】
図示した製管設備では、鋼帯を多段ロール（図では省略）によって管状体１に成形し、シールド装置２内において、前記管状体１のエッジ部５を突合せた部分をワークコイル３により加熱溶融後、スクイズロール４によりアップセットし電縫鋼管を製造する。
本発明では、シールド装置２内において管状体１をワークコイル３により加熱溶融する際の溶接条件を、溶接後において電縫鋼管から切り出した溶接部断面における酸化物系介在物をＥＰＭＡで測定して、粒径が３μm以上の酸化物系介在物の個数が２個／mm2以下となる条件に規定する。
【００２１】
酸化物系介在物の測定は、ＥＰＭＡで行うことが好ましい。図２にＥＰＭＡの概略図を示す。電子銃１１から試料１２に照射された電子ビームは、試料１２で二次電子、反射電子および蛍光Ｘ線を発生させる。二次電子、反射電子は二次電子検出器１３および反射電子検出器１４で検出される。蛍光X線は分光結晶１５により分光され、検出器１６により検出され試料１２を同定する。
【００２２】
電縫鋼管溶接部における酸化物系介在物の測定条件は分析領域を4mm×4mm とし、電圧１５kV，電流３００nA、ビーム径0.5μm、積分時間３０sec とすることが好ましい。尚、ＥＰＭＡに替わりエネルギー分散型Ｘ線検出器（ＥＤＸ）を装着して元素分析を行っても良い。
【００２３】
本発明に係る電縫鋼管の溶接条件は、電縫鋼管から切り出した溶接部断面において粒径が３μm以上の酸化物系介在物の個数が２個／mm2以下となる溶接条件とする。前記溶接条件は、溶接の際の雰囲気をN2などの不活性ガスとし、当該ガス中の酸素濃度を６０ppm以下とすることにより可能である。尚、本発明において溶接部断面とは、電縫溶接部において管状体１の両側のエッジ部５を突合せた位置とする。
【００２４】
本発明において電縫鋼管の材質は鋼であれば良く特に化学組成は規定しない。主に鉄と鉄鋼材料に用いられる通常の合金元素および不可避的不純物からなる鋼からなる電縫鋼管に本発明を適用することが可能である。
【実施例】
【００２５】
本発明の効果を実施例を用いて詳細に説明する。種々の組成の鋼帯を供試材とし、上述した図１に示す製造装置により電縫鋼管を製造した。電縫鋼管は溶接部断面における酸化物系介在物の大きさと数が種々変化するように、予め求めておいた複数の条件で溶接を行った。
【００２６】
表１に供試材の成分組成を、表２に製造条件と溶接部断面において観察された酸化物系介在物の大きさと個数を示す。
【００２７】
供試材Ｎｏ．１〜８はいずれもSi-Mn鋼で、表２のNo.1〜4は溶接部断面において粒径が３μm以上の酸化物系介在物の個数が２個／mm2以下である本発明例であり、溶接部の耐割れ性に優れる健全な溶接部が得られていた。
【００２８】
一方、表２のNo.5〜8は溶接部断面において粒径が３μm以上の酸化物系介在物の個数が３個／mm2以上の比較例であり、溶接部の耐割れ性に劣っていた。尚、本発明例における酸素濃度は６０ppm以下、比較例における酸素濃度は７９ppm以上であった。
【００２９】
なお、耐割れ性試験は、図3に示すように電縫鋼管をプレスではさみ、管の内側の空間が無くなるまで圧縮し、溶接部に割れが発生した場合を不良、しない場合を良好として行った。
【００３０】
【表１】
2006144109.tif 000003
【００３１】
【表２】
2006144109.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】電縫鋼管の製造装置の一例を示す図。
【図２】EPMAによる測定方法を説明する図。
【図３】耐割れ性試験方法を説明する図。
【符号の説明】
【００３３】
１  管状体
２  シールド装置
３  ワークコイル
４  スクイズロール
５  エッジ部
ａ  溶接点
１１  電子銃
１２  試料
１３  二次電子検出器
１４  反射電子検出器
１５  分光結晶
１６  検出器
２１  電縫鋼管
２２  溶接部
２３  プレス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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