(57)【要約】【課題】優れた低温靭性、優れた成形性、および断面成形加工−応力除去焼鈍後の優れた耐ねじり疲労特性を有する自動車構造部材用高張力溶接鋼管およびその製造方法を提供する。  【解決手段】Ｃ、Si、Alを適正範囲とし、Mn：1.01〜1.70％、Nb：0.017〜0.15％、Mo：0.045〜0.45％、を含有し、Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｏを所定値以下に調整した組成を有する鋼素材に、加熱温度と、仕上圧延終了温度を適正範囲とした熱間圧延と、熱間圧延終了後、750〜650℃の温度範囲で２ｓ以上の徐冷を行ない、660〜510℃の巻取り温度で巻取り、平均粒径が２〜14μmであるフェライト相を60体積％以上、フェライト相中に平均粒径1.5〜30nmのNb炭化物が析出してなる組織とを有する熱延鋼帯に、幅絞り率を10％以下とする電縫造管工程を施し、溶接鋼管とする。これにより、引張強さ：660MPa以上の高強度を有し、低温靭性、成形性と断面成形加工−応力除去焼鈍処理後の耐ねじり疲労特性に優れた高張力溶接鋼管となる。  【選択図】図２
2008163409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：0.08〜0.24％、                   Si：0.002〜0.35％、
Mn：1.01〜1.70％、                   Al：0.01〜0.08％、
Nb：0.017〜0.15％、                  Mo：0.045〜0.45％、
を含有し、不純物であるＰ、Ｓ、Ｎ、Ｏを、
Ｐ：0.019％以下、                    Ｓ：0.010％以下、
Ｎ：0.008％以下、                    Ｏ：0.003％以下
に調整して含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成と、さらに、円周方向断面の平均結晶粒径が２〜14μｍであるフェライト相と該フェライト相以外の第二相とからなり、該フェライト相の組織分率が体積率で60％以上であり、該フェライト相中に1.5〜30nmのNb炭化物が析出してなる組織と、を有し、成形性、低温靭性と、断面成形加工−応力除去焼鈍後の耐ねじり疲労特性に優れることを特徴とする自動車構造部材用高張力溶接鋼管。
【請求項２】
前記組成に加えてさらに、質量％で、Ｖ：0.001〜0.150％、Ｗ：0.001〜0.150％、Ti：0.001〜0.040％、Cr：0.001〜0.45％、Ｂ：0.0001〜0.0009％、Cu：0.001〜0.45％、Ni：0.001〜0.45％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：0.0001〜0.005％、を含有することを特徴とする請求項１に記載の自動車構造部材用高張力溶接鋼管。
【請求項３】
さらに、鋼管内外面の算術平均粗さRaが1.5μｍ以下、最大高さ粗さRzが20μｍ以下、十点平均粗さRz JISが13μｍ以下である中空管状体であることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車構造部材用高張力溶接鋼管。
【請求項４】
鋼管素材に、電縫造管工程を施して溶接鋼管とするに当り、
前記鋼管素材が、質量％で、
Ｃ：0.08〜0.24％、                   Si：0.002〜0.35％、
Mn：1.01〜1.70％、                   Al：0.01〜0.08％、
Nb：0.017〜0.15％、                  Mo：0.045〜0.45％、
を含有し、不純物であるＰ、Ｓ、Ｎ、Ｏを、
Ｐ：0.019％以下、                    Ｓ：0.010％以下、
Ｎ：0.008％以下、                    Ｏ：0.003％以下
に調整して含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素材に、1160〜1320℃に加熱した後、980〜760℃の範囲の温度で仕上圧延を終了する熱間圧延と、該熱間圧延終了後、750〜650℃の温度範囲で２ｓ以上の徐冷を行う徐冷処理とを施し、660〜510℃の巻取り温度で巻取る熱延工程を施してなる熱延鋼帯であり、
前記電縫造管工程が、下記（１）式で定義される幅絞り率を10％以下として、前記鋼管素材を連続的にロール成形し電縫溶接して溶接鋼管とする造管工程であり、
前記溶接鋼管が、成形性、低温靭性と、断面成形加工−応力除去焼鈍後の耐ねじり疲労特性に優れることを特徴とする自動車構造部材用高張力溶接鋼管の製造方法。
記
幅絞り=［（鋼管素材の幅）−π｛（製品外径）−（製品肉厚）｝］／π｛（製品外径）−（製晶肉厚）｝×（100％）  ……（１）
【請求項５】
前記組成に加えてさらに、質量％で、Ｖ：0.001〜0.150％、Ｗ：0.001〜0.150％、Ti：0.001〜0.040％、Cr：0.001〜0.45％、Ｂ：0.0001〜0.0009％、Cu：0.001〜0.45％、Ni：0.001〜0.45％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：0.0001〜0.005％、を含有することを特徴とする請求項４に記載の自動車構造部材用高張力溶接鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トーションビーム、アクスルビーム、トレーリングアーム、サスペンションアーム等の自動車構造部材用として好適な、660MPa以上の引張強さを有する高張力溶接鋼管に係り、とくにトーションビーム用として、成形性および断面成形加工−応力除去焼鈍後の耐ねじり疲労特性の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の地球環境の保全という観点から、自動車の燃費向上が強く求められている。そのため、自動車等の車体の徹底した軽量化が指向されている。自動車等の構造部材についても例外ではなく、軽量化と安全性との両立を図るために、一部の構造部材では、高強度化された電縫鋼管が採用されつつある。従来では、素材（電縫鋼管）を所定の形状に成形した後、焼入れ処理等の調質処理を施して、部材の高強度化が図られていた。しかし、調質処理を採用することは工程が複雑になり、部材の製造期間が長期化するうえ、部材製造コストの高騰を招くという問題がある。
【０００３】
このような問題に対し、例えば特許文献１には、自動車等の構造部材用超高張力電縫鋼管の製造方法が記載されている。特許文献１に記載された技術では、Ｃ、Si、Mn、Ｐ、Ｓ、Al、Ｎを適正量に調整したうえ、Ｂ：0.0003〜0.003％を含み、さらにMo、Ti、Nb、Ｖのうちの１種以上を含有する組成の鋼素材に、950℃以下Ar3変態点以上で仕上圧延を終了し、250℃以下で巻取る熱間圧延を施し管用鋼帯とし、該管用鋼帯を造管して電縫鋼管としたのち、500〜650℃で時効処理を施す、電縫鋼管の製造方法である。この技術によれば、Ｂの変態組織強化とMo、Ti、Nb等の析出硬化により、調質処理を施すことなく、1000MPaを超える超高張力鋼管を得ることができるとしている。
【０００４】
また、特許文献２には、自動車のドアインパクトビーム用及びスタビライザー用として好適な、引張強さ：1470Ｎ／mm2以上の高強度とかつ高延性を有する電縫鋼管の製造方法が記載されている。特許文献２に記載された技術では、Ｃ：0.18〜0.28％、Si：0.10〜0.50％、Mn：0.60〜1.80％を含み、Ｐ、Ｓを適正範囲に調整したうえ、Ti：0.020〜0.050％、Ｂ：0.0005〜0.0050％を含有し、さらにCr、MoおよびNbのうちの１種以上を含有する組成の素材鋼からなる鋼板を用いて製造した電縫鋼管に850〜950℃でノルマ処理を施し、さらに、焼入れ処理を施す、電縫鋼管の製造方法である。この技術によれば、1470N/mm2以上の高強度と、10〜18％程度の延性を有する電縫鋼管が得られ、自動車のドアインパクトビーム用及びスタビライザー用として好適であるとしている。
【特許文献１】特許第2588648号公報
【特許文献２】特許第2814882号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術で製造された電縫鋼管は、伸びElが14％以下と低延性であるため成形性に劣り、プレス成形あるいはハイドロフォーム成形を伴うトーションビーム、アクスルビーム、トレーリングアーム、サスペンションアーム等の自動車構造部材用としては不適であるという問題があった。
一方、特許文献２に記載された技術で製造された電縫鋼管は、伸びElが高々18％であり、曲げ加工により成形されるスタビライザー用としては好適であるが、プレス成形あるいはハイドロフォーム成形を伴う部材用としては、延性が不足し、プレス成形あるいはハイドロフォーム成形を伴うトーションビーム、アクスルビーム等の自動車構造部材用としては不適であるという問題があった。また、特許文献２に記載された技術では、ノルマ処理および焼入れ処理を必要とし、工程が複雑であり、寸法精度、経済性という観点からも問題を残していた。
【０００６】
本発明は、上記した従来技術の問題を有利に解決し、とくに、トーションビーム、アクスルビーム、トレーリングアーム、サスペンションアームなどの、自動車構造部材用として好適な、焼入れ処理を施すことのない焼入れ省略型で、引張強さ660MPa以上を有し、低温靭性、成形性、および断面成形加工−応力除去焼鈍後の耐ねじり疲労特性に優れた高張力溶接鋼管およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
なお、本発明でいう、「優れた成形性」とは、JIS Z 2201の規定に準拠したJIS 12号試験片を用い、JIS Z 2241の規定に準拠して行った引張試験での伸びElが16％以上（JIS 11号試験片では24％以上）を示す場合をいうものとする。
また、本発明でいう「断面成形加工−応力除去焼鈍後の優れた耐ねじり疲労特性」とは、図３（特開2001−321846号公報の図11）に示すように、鋼管の長手中央部分をＶ字形状に断面を成形加工し、さらに550℃×10minの応力除去焼鈍を施したのち、両端部をチャッキングにより固定してねじり疲労試験を、１Hz、両振りの条件で行い5×105繰返し疲れ限度σBを求め、得られた５×105繰返し疲れ限度σBと鋼管引張強さTSとの比、（σB／TS）が0.50以上である場合をいうものとする。なお、上記した「断面成形加工−応力除去焼鈍後の優れた耐ねじり疲労特性」は、上記した断面成形加工を施し、さらに550℃×10minの応力除去焼鈍処理を施した後の、断面硬度変化率が−15％以上、残留応力低下率が60％以上を満足する場合に確保できる。
【０００８】
また、本発明でいう「優れた低温靭性」とは、図３（特開2001‐321846号公報の図11）に示すように、試験材（鋼管）の長手中央部分をＶ字形状に断面を成形加工し、成形まま、あるいはさらに550℃×10minの応力除去焼鈍処理を施した後、試験材の平坦部分より、管円周方向（Ｃ方向）が試験片長さとなるように展開し、JIS Z 2242の規定に準拠してＶノッチ試験片（1/4サイズ）を切出し、シャルピー衝撃試験を実施した場合の破面遷移温度vＴrsが、いずれも−40℃以下である場合をいうものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記した課題を達成するため、強度、低温靭性、成形性、断面成形加工−応力除去焼鈍後の耐ねじり疲労特性といった相反する特性を高度なレベルで両立させるため、これら特性に影響する各種要因、とくに鋼管の組成、製造条件について系統的な検討を鋭意実施した。
その結果、Ｃ、Si、Mn、Alを適正範囲内に調整したうえで、MoとNbを必須含有する組成の鋼素材に、適正条件の熱間圧延を施して、円周方向断面の平均結晶粒径が２〜14μmのフェライト相が60体積％以上を占め、かつ該フェライト相中に平均粒径が1.5〜30nmのNb炭化物が析出した組織を有する鋼管素材（熱延鋼帯）としたのち、該鋼管素材に適正条件の電縫造管工程を施し溶接鋼管（電縫鋼管）することにより、660MPa以上の引張強さを有し、かつ優れた低温靭性、優れた成形性、および断面成形加工−応力除去焼鈍後の優れた耐ねじり疲労特性を兼備する高張力溶接鋼管とすることができることを見出した。
【００１０】
本発明は、このような知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものであり、その要旨はつぎのとおりである。
（１）質量％で、Ｃ：0.08〜0.24％、Si：0.002〜0.35％、Mn：1.01〜1.70％、Al：0.01〜0.08％、Nb：0.017〜0.15％、Mo：0.045〜0.45％、を含有し、不純物であるＰ、Ｓ、Ｎ、Ｏを、Ｐ：0.019％以下、Ｓ：0.010％以下、Ｎ：0.008％以下、Ｏ：0.003％以下に調整して含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成と、さらに、円周方向断面の平均結晶粒径が２〜14μｍであるフェライト相と該フェライト相以外の第二相とからなり、該フェライト相の組織分率が体積率で60％以上であり、該フェライト相中に平均粒径で1.5〜30nmのNb炭化物が析出してなる組織とを有し、成形性、低温靭性と、断面成形加工−応力除去焼鈍後の耐ねじり疲労特性に優れることを特徴とする自動車構造部材用高張力溶接鋼管。
【００１１】
（２）（１）において、前記組成に加えてさらに、質量％で、Ｖ：0.001〜0.150％、Ｗ：0.001〜0.150％、Ti：0.001〜0.040％、Cr：0.001〜0.45％、Ｂ：0.0001〜0.0009％、Cu：0.001〜0.45％、Ni：0.001〜0.45％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：0.0001〜0.005％、を含有することを特徴とする自動車構造部材用高張力溶接鋼管。
【００１２】
（３）（１）または（２）において、さらに、鋼管内外面の算術平均粗さRaが1.5μｍ以下、最大高さ粗さRzが20μｍ以下、十点平均粗さRz JISが13μｍ以下である中空管状体であることを特徴とする自動車構造部材用高張力溶接鋼管。
（４）鋼管素材に、電縫造管工程を施して溶接鋼管とするに当り、前記鋼管素材が、質量％で、Ｃ：0.08〜0.24％、Si：0.002〜0.35％、Mn：1.01〜1.70％、Al：0.01〜0.08％、Nb：0.017〜0.15％、Mo：0.045〜0.45％、を含有し、不純物であるＰ、Ｓ、Ｎ、Ｏを、Ｐ：0.019％以下、Ｓ：0.010％以下、Ｎ：0.008％以下、Ｏ：0.003％以下に調整して含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素材に、1160〜1320℃に加熱した後、980〜760℃の範囲の温度で仕上圧延を終了する熱間圧延と、該熱間圧延終了後、750〜650℃の温度範囲で２ｓ以上の徐冷を行う徐冷処理とを施し、660〜510℃の巻取り温度で巻取る熱延工程を施してなる熱延鋼帯であり、前記電縫造管工程が、次（１）式
幅絞り=［（鋼管素材の幅）−π｛（製品外径）−（製品肉厚）｝］／π｛（製品外径）−（製晶肉厚）｝×（100％）  ……（１）
で定義される幅絞り率を10％以下として、前記鋼管素材を連続的にロール成形し電縫溶接して溶接鋼管とする造管工程であり、前記溶接鋼管が、成形性、低温靭性と、断面成形加工−応力除去焼鈍後の耐ねじり疲労特性に優れることを特徴とする自動車構造部材用高張力溶接鋼管の製造方法。
【００１３】
（５）（４）において、前記組成に加えてさらに、質量％で、Ｖ：0.001〜0.150％、Ｗ：0.001〜0.150％、Ti：0.001〜0.040％、Cr：0.001〜0.45％、Ｂ：0.0001〜0.0009％、Cu：0.001〜0.45％、Ni：0.001〜0.45％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：0.0001〜0.005％、を含有することを特徴とする自動車構造部材用高張力溶接鋼管の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、660MPa以上の引張強さを有し、優れた低温靭性、優れた成形性と断面成形加工−応力除去焼鈍処理後の優れた耐ねじり疲労特性とを有する高張力溶接鋼管を容易に、しかも調質処理を施すことなく安価に製造でき、産業上格段の効果を奏する。また、本発明によれば、自動車構造部材の特性向上に顕著に寄与するという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず、本発明の高張力溶接鋼管（以下、本発明鋼管ともいう）の組成限定理由について説明する。なお、以下、組成における質量％は単に％で示す。
Ｃ：0.08〜0.24％
Ｃは、鋼の強度を増加させる元素であり、鋼管強度を確保するうえで必須の元素である。また、Ｃは、応力除去焼鈍時に拡散し、電縫造管工程及び断面成形加工時等に導入された転位との相互作用により転位の移動を妨げ、初期疲労亀裂の発生を抑制し、耐ねじり疲労特性を向上させる元素である。このような効果は、0.08％以上の含有で顕著となる。0.08％未満では、上記した転位との相互作用効果が発現せず、所望の耐ねじり疲労特性を確保することができない。一方、0.24％を超えて含有すると、鋼管組織をフェライト相が60体積％以上のフェライト相主体の組織とすることができず、所望の伸び値を確保することができなくなり、鋼管の成形性が低下するとともに、低温靭性も低下する。このため、Ｃは0.08〜0.24％の範囲に限定した。なお、好ましくは0.10〜0.20％である。
【００１６】
Si：0.002〜0.35％
Siは、熱延工程における、フェライト変態を促進する元素であり、本発明では、所望の組織と優れた成形性を確保するために、0.002％以上の含有を必要とする。一方、0.35％を超える含有は、断面成形加工後の応力除去焼鈍時の残留応力低下率が低下し、所望の耐ねじり疲労特性が確保できなくなるとともに、さらに表面性状や、電縫溶接性が低下する。このため、Siは0.002〜0.35％の範囲に限定した。なお、好ましくは0.10〜0.25％である。
【００１７】
Mn：1.01〜1.70％
Mnは、鋼の強度増加に寄与するとともに、Ｃと転位の相互作用に影響を及ぼし、転位の移動を妨げるとともに、断面成形加工後の応力除去焼鈍による強度低下を抑制し、初期疲労亀裂の発生を抑制して耐ねじり疲労特性を向上させる効果を増大させる働きを有する元素である。このような効果を得るためには1.01％以上の含有を必要とする。一方、1.70％を超える含有は、フェライト変態が抑制され、所望の組織と優れた成形性が確保できなくなる。このため、Mnは1.01〜1.70％の範囲に限定した。なお、好ましくは1.20〜1.60％である。
【００１８】
Al：0.01〜0.08％
Alは、製鋼時の脱酸剤として作用するとともに、Ｎと結合し熱延工程でのオーステナイト粒の成長を抑制し、結晶粒を微細化する作用を有する元素である。所望のフェライト粒径（２〜14μｍ）を確保するためには、0.01％以上のMnの含有を必要とする。0.01％未満ではこれらの効果が得られず、フェライト粒が粗大化する。一方、0.08％を超えて含有しても、効果が飽和し含有量に見合う効果が期待できなくなるうえ、酸化物系介在物の増加により耐疲労特性が低下する。このため、Alは0.01〜0.08％の範囲に限定した。なお、好ましくは0.02〜0.06％である。
【００１９】
Nb：0.017〜0.15％
Nbは、鋼中ではＣと結合し、炭化物として析出し、熱延工程での回復・再結晶の粒成長を抑制し、所望の粒径（２〜14μｍ）を有するフェライト相とする作用がある。さらに、Nbは断面成形加工後の応力除去焼鈍による強度低下を抑制し、耐ねじり疲労特性を向上させる。このような効果を得るためには、0.017％以上の含有を必要とする。一方、0.15％を超える含有は、析出炭化物による強度上昇、延性低下が顕著となる。このため、Nbは0.017〜0.15％の範囲に限定した。なお、好ましくは0.022〜0.049％である。
【００２０】
Mo：0.045〜0.45％
Moは、Nbと同様、鋼中では炭化物として析出し、断面成形加工後の応力除去焼鈍による強度低下を抑制して、初期疲労亀裂の発生を抑制して、耐ねじり疲労特性を向上させる働きを有する。このような効果は、0.045％以上の含有で発現するが、0.45％を超える含有は、成形性を低下させる。このため、Moは0.045〜0.45％の範囲に限定した。なお、好ましくは0.12〜0.35％である。
【００２１】
本発明では、不純物であるＰ、Ｓ、Ｎ、Ｏを、Ｐ：0.019％以下、Ｓ：0.010％以下、Ｎ：0.008％以下、Ｏ：0.003％以下となるように調整する。
Ｐ：0.019％以下
Ｐは、Mnとの凝固共偏析を介し、断面成形加工−応力除去焼鈍後の低温靭性を低下させるとともに、電縫溶接性を低下させる悪影響を有する元素であり、できるだけ低減することが好ましい。0.019％を超えて含有すると、上記した悪影響が顕著となるため、Ｐは0.019％以下に限定した。
【００２２】
Ｓ：0.010％以下
Ｓは、鋼中ではMnＳ等の介在物として存在し、鋼の電縫溶接性、耐ねじり疲労特性、成形性、低温靭性を低下させる悪影響を有する元素であり、できるだけ低減することが好ましい。0.010％を超えて含有すると、上記した悪影響が顕著となるため、Ｓは0.010％を上限とした。なお、好ましくは0.005％以下である。
【００２３】
Ｎ：0.008％以下
Ｎは、鋼中に固溶Ｎとして残存すると、鋼管の成形性、低温靭性を低下させる悪影響を有する元素であり、本発明ではできるだけ低減することが好ましい。0.008％を超えて含有すると、上記した悪影響が顕著となるため、Ｎは0.008％を上限とした。なお、好ましくは0.0049％以下である。
【００２４】
Ｏ：0.003％以下
Ｏは、鋼中では酸化物系介在物として存在し、鋼の耐疲労特性、低温靭性を低下させる悪影響を有する元素であり、本発明ではできるだけ低減することが好ましい。0.003％を超えて含有すると、上記した悪影響が顕著となるため、Ｏは0.003％を上限とした。なお、好ましくは0.002％以下である。
【００２５】
上記した成分が基本成分であるが、本発明では上記した基本成分に加えてさらに、Ｖ：0.001〜0.150％、Ｗ：0.001〜0.150％、Ti：0.001〜0.040％、Cr：0.001〜0.45％、Ｂ：0.0001〜0.0009％、Cu：0.001〜0.45％、Ni：0.001〜0.45％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：0.0001〜0.005％、を含有することができる。
Ｖ、Ｗ、Ti、Cr、Ｂ、Cu、Niはいずれも、Mn、Nb、Moの、断面成形加工−応力除去焼鈍後の強度低下を抑制し、初期疲労亀裂の発生を抑制し、耐ねじり疲労特性を向上させる作用を補完する働きがある元素であり、必要に応じて選択して１種または２種以上含有することができる。
【００２６】
Ｖ：0.001〜0.150％
Ｖは、上記した作用に加えてさらに、炭化物として析出し、Nbの熱延工程での回復・再結晶の粒成長を抑制し、フェライト相を所望の微細結晶粒とする作用を補完する働きを有する。このような効果は、0.001％以上の含有で発現するが、0.15％を超える含有は成形性、低温靭性を低下させる。このため、含有する場合には、Ｖは0.001〜0.150％の範囲に限定することが好ましい。
【００２７】
Ｗ：0.001〜0.150％
Ｗは、上記した作用に加えてさらに、炭化物として析出し、Nbの熱延工程での回復・再結晶の粒成長を抑制し、フェライト相を所望の微細結晶粒とする作用を補完する働きを有する。このような効果は、0.001％以上の含有で発現するが、0.150％を超える含有は成形性、低温靭性を低下させる。このため、含有する場合には、Ｗは0.001〜0.150％の範囲に限定することが好ましい。
【００２８】
Ti：0.001〜0.040％
Tiは、上記した作用に加えてさらに、Ｎと結合し固溶Ｎ量を低減することにより、鋼管の成形性向上に寄与する。またさらに、余剰Tiは炭化物として析出し、Nbの熱間圧延工程での回復・再結晶の粒成長を抑制し、フェライト相を所望の微細結晶粒とする作用を補完する働きを有する。このような効果は、0.001％以上の含有で発現するが、0.040％を超える含有は、析出炭化物による強度上昇、延性低下、低温靭性低下が顕著となる。このため、含有する場合には、Tiは0.001〜0.040％の範囲に限定することが好ましい。
【００２９】
Cr：0.001〜0.45％
Crは、上記したように、Mnの、断面成形加工−応力除去焼鈍後の強度低下を抑制し、初期疲労亀裂の発生を抑制し、耐ねじり疲労特性を向上させる効果を補完する働きを有する。このような効果を得るためには、0.001％以上含有することが望ましいが、0.45％を超える含有は、成形性を低下させる。このため、含有する場合には、Crは0.001〜0.45％の範囲に限定することが好ましい。なお、さらに好ましくは0.29％以下である。
【００３０】
Ｂ：0.0001〜0.0009％
Ｂは、Crと同様に、Mnの、断面成形加工後の応力除去焼鈍による強度低下を抑制し、初期疲労亀裂の発生を抑制し、耐ねじり疲労特性を向上させる効果を補完する働きを有する。このような効果を得るためには、0.0001％以上含有することが望ましいが、0.0009％を超える含有は、成形性を低下させる。このため、含有する場合には、Ｂは0.0001〜0.0009％の範囲に限定することが好ましい。
【００３１】
Cu：0.001〜0.45％
Cuは、Mnの断面成形加工−応力除去焼鈍後の強度低下を抑制し、初期疲労亀裂の発生を抑制し、耐ねじり疲労特性を向上させる効果を補完する働きを有するとともに、さらに耐食性を向上させる働きを有する。このような効果を得るためには、0.001％以上含有することが望ましいが、0.45％を超える含有は、成形性を低下させる。このため、含有する場合には、Cuは0.001〜0.45％の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.2％以下である。
【００３２】
Ni：0.001〜0.45％
Niは、Cuと同様に、Mnの断面成形加工−応力除去焼鈍後の強度低下を抑制し、初期疲労亀裂の発生を抑制し、耐ねじり疲労特性を向上させる効果を補完する働きを有するとともに、さらに耐食性を向上させる働きを有する。このような効果を得るためには、0.001％以上含有することが望ましいが、0.45％を超える含有は、成形性を低下させる。このため、含有する場合には、Niは0.001〜0.45％の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.2％以下である。
【００３３】
Ca：0.0001〜0.005％
Caは、展伸した介在物（MnＳ）を粒状の介在物（Ca（Al）S（Ｏ））とする、いわゆる介在物の形態を制御する作用を有し、この介在物の形態制御を介して、成形性、耐ねじり疲労特性、低温靭性を向上させる効果を有する元素であり、必要に応じて含有できる。このような効果は、0.0001％以上の含有で顕著となるが、0.005％を超える含有は、非金属介在物が増加しかえって耐ねじり疲労特性が低下する。このため、含有する場合には、Caは0.0001〜0.005％の範囲に限定することが好ましい。
【００３４】
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。
つぎに、本発明高張力溶接鋼管の組織限定理由について説明する。
本発明鋼管においては、ミクロ組織は、優れた成形性、断面成形加工−応力除去焼鈍後の優れた耐ねじり疲労特性を碓保するうえで重要な素材要因である。
本発明鋼管は、フェライト相とフェライト相以外の第二相とからなる組織を有する。
なお、ここでいう「フェライト相」は、ポリゴナルフェライト、アシキュラーフェライト、ウィッドマンステッテンフェライト、ベイニティックフェライトを含むものとする。また、第二相としては、フェライト相以外の、カーバイド、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトのいずれか、あるいはそれらの混合相であることが好ましい。
【００３５】
本発明鋼管では、フェライト相は、円周方向断面（管長手方向と直交する断面）での平均結晶粒径（平均粒径）が２〜14μｍ、組織分率が60体積％以上であり、該フェライト相は、平均粒径1.5〜30nmのNb炭化物が析出してなるフェライト相とする。
フェライト相の組織分率：60体積％以上
フェライト相の組織分率が60体積％未満では、所望の成形性が確保できないうえ、成形時に発生する局所的な減肉、表面肌荒れ等が応力集中部となり、断面成形加工−応力除去焼鈍後の耐ねじり疲労特性が大きく低下する。このため、本発明鋼管では、フェライト相の組織分率を60体積％以上に限定した。なお、好ましくは75体積％以上である。
【００３６】
フェライト相の平均粒径：２〜14μｍ
フェライト相の平均粒径が２μｍ未満では、所望の成形性が確保できないうえ、成形時に発生する局所的な減肉、表面肌荒れ等が応力集中部となり、断面成形加工−応力除去焼鈍後の耐ねじり疲労特性が大きく低下する。一方、フェライト相の平均粒径が14μｍを超えて粗大化すると、断面成形加工−応力除去焼鈍後の低温靭性及び耐ねじり疲労特性が低下する。このため、本発明では、フェライト相の平均粒径を２μｍ以上14μｍ以下に限定した。なお、好ましくは８μｍ以下である。
【００３７】
フェライト相中のNb炭化物の平均粒径：1.5nm〜30nm
フェライト相中のNb炭化物は、断面成形加工−応力除去焼鈍後の断面硬度変化率と残留応力低下率をバランスさせ、高いねじり疲労強度を確保し、かつ所望の成形性を確保するために、重要な組織要因である。フェライト相中のNb炭化物の平均粒径と断面成形加工−応力除去焼鈍（ＳＲ焼鈍）後の断面硬度変化率、残留応力低下率との関係を図１に、フェライト相中のNb炭化物の平均粒径と５×105繰返し疲れ限度と鋼管強度TSとの比（σB/TS）、断面成形加工前の鋼管の伸びEl（JIS 12号試験片）との関係を図２に、それぞれ示す。
【００３８】
なお、断面成形加工後の応力除去焼鈍（SR）による断面硬度変化率（％）は、次式
断面硬度変化率=｛（SR後の断面硬度）−（SR前の断面硬度）｝／（SR前の断面硬度）×（100％）
で定義される値を用いるものとする。また、断面成形加工後の応力除去焼鈍（SR）による残留応力低下率（％）は次式
残留応力低下率＝｛（SR前の残留応力）−（SR後の残留応力）｝／（SR前の残留応力）×（100％）
で定義される値を用いるものとする。
【００３９】
なお、断面成形加工−応力除去焼鈍後の耐ねじり疲労特性は、図３（特開2001−321846号公報の図11）に示すように、鋼管の長手中央部分をＶ字形状に断面を成形加工し、さらに550℃×10minの応力除去焼鈍を施したのち、両端部をチャッキングにより固定してねじり疲労試験を、１Hz、両振りの条件で行い5×105繰返し疲れ限度σＢを求め、得られた5×105繰返し疲れ限度σBと鋼管引張強さTSとの比、（σB／TS）により評価した。
【００４０】
Nb炭化物の平均粒径が1.5nm未満では、図１に示すように、断面成形加工後の応力除去焼鈍による断面硬度変化率が所定値（−15％）を下回り、残留応力低下率が所定値（60％）を下回る。また、Nb炭化物の平均粒径が1.5nm未満では、図２に示すように、鋼管の伸びElが16％未満となり成形性が低下するとともに、5×105繰返し疲れ限度σBと鋼管引張強さTSとの比、（σB／TS）が0.50を下回る。
【００４１】
一方、Nb炭化物の平均粒径が30nmを超えて粗大化すると、図１に示すように、断面成形加工後の応力除去焼鈍による断面硬度変化率が所定値（−15％）を下回り、図２に示すように、５×105繰返し疲れ限度σBと鋼管引張強さTSとの比、（σB／TS）が0.50を下回る。
このように、フェライト相中のNb炭化物の平均粒径が、1.5nm〜30nmの範囲を外れると、優れた成形性と優れた断面成形加工−応力除去焼鈍後の耐ねじり疲労特性を兼備することができなくなる。このため、フェライト相中のNb炭化物の平均粒径を1.5nm〜30nmの範囲に限定した。なお、好ましくは、２nm〜25nmである。
【００４２】
なお、本発明においては、フェライト相中のNb炭化物の平均粒径は、次のようにして求めるものとする。鋼管から抽出レプリカ法を用いて、組織観察用試料を採取し、透過型電子顕微鏡（TEM）を用いて、10万倍で５視野観察し、EDS分析によりNbを含まないセメンタイト、TiＮなどを同定、除外し、Nbを含有する炭化物（Nb炭化物）について、画像解析装置により、Nb炭化物の面積を測定し、その面積から円相当直径を算出し、それらの算術平均値をNb炭化物の平均粒径とした。なお、Mo、Ti等を含むNb複合炭化物なども、Nb炭化物としてカウントした。
【００４３】
また、本発明鋼管では、鋼管内外面の表面粗さが、JIS B 0601−2001の規定に準拠して、算術平均粗さRa：1.5μｍ以下、最大高さ粗さRzが20μｍ以下、十点平均粗さRz JISが13μｍ以下となる、表面性状を有することが好ましい。上記した表面粗さを外れる鋼管の表面性状では、成形性が低下するとともに、断面成形加工等の加工時に応力集中部が生じ、その後の耐ねじり疲労特性が低下する。
【００４４】
つぎに、上記した本発明鋼管の好ましい製造方法について説明する。
まず、上記した組成の溶鋼を、転炉等の公知の溶製方法で溶製し、連続鋳造法等の公知の鋳造方法で鋼素材とすることが好ましい。ついで、これら鋼素材に、熱延工程を施し、熱延鋼帯等の鋼管素材とすることが好ましい。
熱延工程は、鋼素材に、1160〜1320℃に加熱したのち、粗圧延を経て、980〜760℃の範囲の温度で仕上圧延を終了する熱間圧延と、該熱間圧延終了後、750〜650℃の温度範囲で２ｓ以上の徐冷を行なう徐冷処理とを施し、660〜510℃の巻取り温度で巻取り、熱延鋼帯とする工程とすることが好ましい。
【００４５】
鋼素材の加熱温度：1160〜1320℃
鋼素材の加熱温度は、鋼中のNbの再固溶、析出状況を通じて、応力除去焼鈍後の断面硬度変化率に影響を及ぼし、軟化を抑制するために重要な要因である。加熱温度が1160℃未満では、連続鋳造時に析出した粗大なNb炭窒化物が未固溶の炭窒化物として残存するため、フェライト相中のNb炭化物が粗大化（平均粒径で30nmを超え）し、断面成形加工後の応力除去焼鈍による断面硬度変化率が−15％を下回り、所望の耐ねじり疲労特性が確保できなくなる。一方、加熱温度が1320℃を超えて高温となると、結晶粒が粗大化するため、その後の熱延工程で得られるフェライト相が粗大化（円周方向断面での平均粒径が14μｍを超え）し、成形性と断面成形加工−応力除去焼鈍後の低温靭性及び耐ねじり疲労特性が低下する。このため、鋼素材の加熱温度は1160〜1320℃の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは1200〜1300℃である。また、Nbの固溶状態の均一性と十分な固溶時間の確保という観点から、鋼素材の加熱時の均熱時間は10min以上とすることが好ましい。
【００４６】
仕上圧延終了温度：980〜760℃
熱延工程における仕上げ圧延終了温度は、鋼管素材におけるフェライト相の組織分率、フェライト相の平均粒径を所定範囲に調整して、良好な鋼管成形性を確保するために重要な要因である。仕上圧延終了温度が980℃を超えると、得られる鋼管素材のフェライト相の平均粒径が14μｍを超え、またフェライト相の組織分率が60体積％未満となり、鋼管の成形性が低下するとともに、鋼管内外面の算術平均粗さRaが1.5μｍを超え、最大高さ粗さRzが20μｍを超え、十点平均粗さRz JISが13μｍを超えて、表面性状が低下し、耐疲労特性が低下する。一方、仕上圧延終了温度が760℃を下回ると、得られる鋼管素材のフェライト相の平均粒径が２μｍを下回り、成形性が低下するとともに、歪誘起析出により、Nb炭化物の平均粒径が30nmを超え、断面成形加工後の応力除去焼鈍による断面硬度変化率が−15％を下回り、所望の耐ねじり疲労特性が確保できなくなる。このため、仕上圧延終了温度は980〜760℃の範囲とすることが好ましい。なお、より好ましくは880〜820℃である。また、良好な鋼管表面性状を確保するという観点から、仕上圧延前に11.8MPa（120kg/cm2）以上の高圧水によるデスケーリングを行なうことが好ましい。
【００４７】
徐冷処理：750〜650℃の温度範囲で２ｓ以上の徐冷
本発明では、熱間圧延の仕上圧延終了後、直ちに巻き取るのではなく、巻取りまでの間に750〜650℃の温度範囲で徐冷を行なう徐冷処理を施す。ここで、徐冷とは、冷却速度20℃/ｓ以下の冷却をいうものとする。上記した温度範囲における徐冷の時間は、２ｓ以上とすることが好ましい。２ｓ未満では、所望の組織を確保することができなくなる。なお、より好ましくは４ｓ以上である。この徐冷処理により、フェライト相の組織分率を60体積％以上とすることができ、鋼管の伸びElがJIS 12号試験片で16％以上となり、所望の成形性が確保できる。
【００４８】
巻取り温度：660〜510℃
徐冷処理を施された熱延鋼帯は、ついで、コイル状に、巻き取られる。巻取り温度は660〜510℃の温度範囲とすることが好ましい。巻取り温度は、熱延鋼帯の組織分率と析出物の析出状態を決定する重要な要因である。巻取り温度が510℃未満では、所望のフヱライト相の組織分率が確保できず、所望の成形性が確保できないうえ、Nb炭化物の平均粒径が1.5nm未満となり、応力除去焼鈍時の強度低下が大きくなり、所望の耐ねじり疲労特性が確保できなくなる。一方、巻取り温度が660℃を超えると、フヱライト相の平均粒径が14μｍを超え、成形性が低下するとともに、巻取り後のスケール形成が著しくなり、鋼帯の表面性状が低下し、鋼管内外面の算術平均粗さRaが1.5μｍを超え、最大高さ粗さRzが20μｍを超え、十点平均粗さRz JISが13μｍを超えて、鋼管の表面性状が低下して、鋼管の耐ねじり疲労特性が低下する。さらにまた、Nb炭化物のオストワルド成長によりNb炭化物が粗大化し、平均粒径で30nmを超え、断面成形加工後の応力除去焼鈍による断面硬度変化率が−15％を下回り、所望の耐ねじり疲労特性が確保できなくなる。このため、巻取り温度は660〜510℃の範囲とすることが好ましい。なお、より好ましくは620〜560℃である。
【００４９】
上記した組成の鋼素材に、上記した条件で熱延工程を施すことにより、ミクロ組織、析出物状態が最適化され、さらに表面性状にも優れ、優れた成形性を有し、しかも鋼管に造管した後にも、成形性、低温靭性に優れ、さらに断面成形加工−応力除去焼鈍（550℃×10min）後の断面硬度変化率が少なく、所望の優れた耐ねじり疲労特性を確保することができる鋼管素材（熱延鋼帯）とすることができる。なお、鋼管素材（熱延鋼帯）の優れた表面性状は、優れた耐ねじり疲労特性の確保に大きく寄与している。
【００５０】
本発明では、上記した鋼管素材（熱延鋼帯）に、さらに電縫造管工程を施して溶接鋼管とする。つぎに、好ましい電縫造管工程について説明する。
鋼管素材は、熱延ままとしてもよいが、鋼管素材に、表面の黒皮除去のために酸洗処理、ショットブラスト等を施すことが好ましい。また、さらに、耐食性、塗膜密着性の観点から、鋼管素材に亜鉛メッキ、アルミメッキ、ニッケルメッキ、有機皮膜処理などの表面処理を施すこともできる。
【００５１】
酸洗まま、あるいは表面処理を施された鋼管素材に、電縫造管工程を施す。
電縫造管工程は、鋼管素材を連続的にロール成形し電縫溶接して溶接鋼管とする工程である。電縫造管工程では、幅絞り率：10％以下（０％を含む）の電縫造管を施すことが好ましい。幅絞り率は所望の成形性を確保するための重要な要因であり、幅絞り率が10％を超えると造管に伴う成形性の低下が顕著となり、所望の成形性が確保できなくなる。このため、幅絞り率は10％以下（０％を含む）とすることが好ましい。なお、より好ましくは１％以上である。幅絞り率（％）は、次（１）式
幅絞り率（％）＝［（鋼管素材の幅）−π｛（製品鋼管外径）−（製品鋼管肉厚）｝］／π｛（製品鋼管外径）−（製品鋼管肉厚）｝×（100％）………（１）
で定義される値とする。
【００５２】
なお、本発明では、鋼管素材は熱延鋼帯に限定されることはない。上記した組成、組織を有する素材であれば、上記したような熱延鋼帯に代えて、冷間圧延−焼鈍を施した冷延焼鈍鋼帯、あるいはさらに各種表面処理を施した表面処理鋼帯を用いても何ら問題はない。また、電縫造管工程に代えて、ロールフォーミング、切板のプレス閉断面化、造管後の冷間・温間・熱間での縮径圧延および熱処理等を組み合わせた造管工程としてもよい、さらに電縫溶接に代えて、レーザー溶接、アーク潜接、プラズマ溶接などを用いても何ら問題はない。
【００５３】
また、本発明の高張力溶接鋼管は、種々の成形加工を施され、必要に応じてさらに、応力除去焼鈍を施されて、トーションビーム等の自動車構造部材とされる。本発明の高張力溶接鋼管では、成形加工後の応力除去焼鈍の条件は、とくに限定する必要はない。なお、Ｃの拡散による転位移動を妨げる効果が発現し始める約100℃以上、応力除去焼鈍による硬度低下が顕箸となる約650℃未満の範囲で、応力除去焼鈍による疲労寿命向上効果が顕著となる。このため、150〜200℃程度の塗装焼付け工程を応力除去焼鈍工程として代用することも可能である。とくに、疲労寿命向上効果は、460℃以上630℃以下の温度範囲で大きくなる。また、応力除去焼鈍における均熱時間は、１ｓ〜５ｈの範囲とすることが好ましい。なお、より好ましくは２min〜１ｈである。
【実施例】
【００５４】
（実施例１）
表１に示す組成の溶鋼を溶製し、連続鋳造法で鋼素材（スラブ）とした。これら鋼素材を、約1250℃に加熱し、仕上げ圧延終了温度：約860℃とする熱間圧延を施し、熱間圧延終了後、750〜650℃の温度範囲で５ｓ間徐冷する徐冷処理を施したのち、巻取り温度：590℃で巻取る熱延工程を施し、熱延鋼帯（板厚：約３mm）とした。
【００５５】
ついで、これら熱延鋼帯を鋼管素材として、酸洗を施し、所定の幅寸法にスリット加工したのち、連続的にロール成形してオープン管とし、該オープン管を高周波抵抗溶接により電縫溶接する電縫造管工程により溶接鋼管（外径φ89.1mm×肉厚約３mm）とした。なお、電縫造管工程では、（１）式で定義される幅絞り率を４％とした。
これら溶接鋼管から、試験片を採取し、組織観察試験、析出物観察試験、引張試験、表面粗さ試験、ねじり疲労試験、低温靭性試験、応力除去焼鈍後の断面硬さ測定試験、応力除去焼鈍後の残留応力測定試験を実施した。試験方法はつぎの通りとした。
【００５６】
（１）組織観察試験
得られた溶接鋼管から、円周方向断面が観察面となるように、組織観察用試験片を採取して、研磨し、ナイタール腐食して、走査型電子顕微鏡（3000倍）で組織を観察し、撮像して、画像解析装置を用いて、フェライト相の組織分率（体積％）、フェライト相の平均結晶粒径（円相当径）を測定した。
【００５７】
（２）析出物観察試験
得られた溶接鋼管から、円周方向断面が観察面となるように、析出物観察試験片を採取して、抽出レプリカ法を用いて組織観察用試料を作製し、透過型電子顕微鏡（TEM）を用いて、10万倍で５視野観察し、EDS分析によりNbを含まないセメンタイト、TiNなどを同定・除外し、Nbを含有する炭化物（Nb炭化物）について、画像解析により、各Nb炭化物の面積を測定しその面積から円相当直径を算出し、それらの算術平均値をNb炭化物の平均粒径とした。なお、Nbに加えて、Ti、Mo等を含む複合炭化物なども、Nb炭化物としてカウントした。
【００５８】
（３）引張試験
得られた溶接鋼管から、Ｌ方向が引張方向となるように、JIS Z 2201の規定に準拠してJIS 12号試験片を切出し、JIS Z 2241の規定に準拠して引張試験を実施し、引張特性（引張強さTS、降伏強さYS、El）を求め、強度と成形性を評価した。
（４）表面粗さ試験
得られた溶接鋼管の内外表面の表面粗さを、触針式粗度計を用いて、JIS B 0601−2001の規定に準拠して、粗さ曲線を測定し、粗さパラメータとして、算術平均粗さRa、最大高さ粗さRz、十点平均粗さRzJISを求めた。なお、粗さ曲線の測定方向は、管の円周方向（Ｃ方向）とし、低域カットオフ値0.8mm、評価長さ４mmとした。代表値としては、内表面又は外表面のうち、値の大きい方を採用した。
【００５９】
（５）ねじり疲労試験
得られた溶接鋼管から、試験材（長さ：1500mm）を採取し、該試験材の中央部約1000mmLに、図３（特開2001−321846号公報の図11）に示すように、鋼管の長手中央部分をＶ字形状に断面を成形加工し、さらに550℃×10minの応力除去焼鈍を施したのち、両端部をチャッキングにより固定して、ねじり疲労試験を実施した。
【００６０】
ねじり疲労試験は、１Hz、両振りの条件で行い、応力水準を種々変化させ、負荷応力Sにおける破断までの繰返し回数Nを求めた。得られたＳ‐Ｎ線図より５×105繰返し疲れ限度σB（MPa）を求め、σB／TS、（ここでTSは鋼管の引張強さMPa）で耐ねじり疲労特性を評価した。なお、負荷応力は最初にダミー片でねじり試験を行い、疲労亀裂位置を確認し、その位置に３軸歪ゲージを貼付けて実測した。
【００６１】
（６）低温靭性試験
得られた溶接鋼管から、試験材（長さ：1500mm）を採取し、ねじり疲労試験材と同一条件で断面成形加工、応力除去焼鈍を行ない、断面成形加工ままおよび断面成形加工−応力除去焼鈍後の試験材平坦部分より、管円周方向（Ｃ方向）が試験片長さとなるように展開し、JIS Z 2242の規定に準拠してＶノッチ試験片（1/4サイズ）を切出し、シャルピー衝撃試験を実施し、破面遷移温度vＴrsを求め、低温靭性を評価した。
【００６２】
（７）応力除去焼鈍後の断面硬度測定試験
ねじり疲労試験用試験材と同一条件で断面成形加工を行ない、試験材の疲労亀裂相当位置より、応力除去焼鈍SR（550℃×10min）前後で、断面硬度測定用試験片を採取し、ビッカース硬度計（試験力：98N（10kgf））でビッカース硬さHVを測定した。硬さの測定位置は、肉厚の1/4、1/2、3/4の３点とし、その平均値をその試験片の応力除去焼鈍（SR）前後の断面硬さとした。この硬さ測定結果より、次式
断面硬度変化率=｛（SR後の断面硬さ）−（SR前の断面硬さ）｝／（SR前の断面硬さ）×（100％）
により、断面成形加工−応力除去焼鈍（SR）後の断面硬度変化率（％）を求め、断面成形加工−応力除去焼鈍時の軟化抵抗のパラメータとした。
【００６３】
（８）応力除去焼鈍後の残留応力測定試験
ねじり疲労試験用試験材と同一条件で断面成形加工を行ない、試験材の疲労亀裂相当位置で残留応力を、応力除去焼鈍SR（550℃×10min）前後でそれぞれ、３軸ゲージを用いた歪ゲージ切出し法により測定した。この測定結果より、次式
残留応力低下率＝｛（SR前の残留応力）−（SR後の残留応力）｝／（SR前の残留応力）×（100％）
により断面成形加工−応力除去焼鈍時の残留応力低下率（％）を求めた。
【００６４】
得られた結果を表２に示す。
【００６５】
【表１】
2008163409.tif 000003
【００６６】
【表２】
2008163409.tif 000004
【００６７】
【表３】
2008163409.tif 000005
【００６８】
本発明例（鋼管No.１〜10）はいずれも、フェライト相の組織分率が60体積％以上で、フェライト相の平均結晶粒径が２〜14μｍであり、Nb炭化物の平均粒径が30nm〜1.5nmである組織を有し、引張強さが660MPa以上で、JIS 12号試験片での伸びElが16％以上を満足する高強度で、成形性に優れた溶接鋼管となっている。また、本発明例はいずれも、断面成形加工−応力除去焼鈍後の、断面硬度変化率が−15％以上、残留応力低下率が60％以上であり、ねじり疲労試験での５×105繰返し疲れ限度σBと鋼管引張強さTSとの比、σB/TSが0.50以上と、優れた耐ねじり疲労特性を有する高張力溶接鋼管となっている。また、本発明例はいずれも、断面成形加工ままおよび断面成形加工−応力除去焼鈍後の、破面遷移温度vＴrsが−40℃以下と優れた低温靭性を有する高張力溶接鋼管となっている。
【００６９】
一方、鋼組成が本発明の範囲を外れる比較例（鋼管No.11〜31）は、組織等が本発明範囲を外れ、強度、成形性、断面成形加工−応力除去焼鈍後の耐ねじり疲労特性、断面成形加工ままの低温靭性、断面成形加工−応力除去焼鈍後の低温靭性のいずれかが低下している。
Ｃ、Si、Mn、Al、Nb、Mo、Ti、Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｏ、Ｖが本発明範囲を超える比較例（鋼管No.12、No.14、No.16、No.18、No.20、No.22〜28）はいずれも、伸びElが16％未満と低く延性が不足し、また、（σB/TS）が0.50未満と耐ねじり疲労特性が低下し、また破面遷移温度vＴrsが−40℃を上回り、低温靭性が低下している。
【００７０】
また、Ｃ、Si、Mn、Al、Nb、Moが本発明の範囲を低く外れる比較例（鋼管No.11、No.13、No.15、No.17、No.19、No.21）はいずれも、断面成形加工−応力除去焼鈍後の断面硬度変化率が−15％を下回り、（σB/TS）が0.50未満と耐ねじり疲労特性が低下している。
また、Cr、Ｂ、Cuが本発明範囲を超える比較例（鋼管No.29、No.30、No.31）はいずれも伸びElが16％未満と低く延性が不足している。また、断面成形加工−応力除去焼鈍後の残留応力低下率が60％未満で、また、（σB/TS）が0.50未満と、耐ねじり疲労特性が低下している。
【００７１】
なお、鋼管（製品管）No.１〜31は、表面粗さが、算術平均粗さRa：0.6〜1.4μｍ、最大高さ粗さRz：18〜17μｍ、十点平均粗さRz JIS：６〜12μｍの範囲にあり、鋼管内外面の表面性状は良好であった。
（実施例２）
表１の鋼Ａ、Ｄの組成を有する鋼素材（スラブ）に、表３に示す条件の熱延工程を施し熱延鋼帯とした。ついで、これらの熱延鋼帯を鋼管素材として、酸洗を施し、所定の幅寸法にスリット加工したのち、連続的にロール成形してオープン管とし、該オープン管を高周波低抗溶接により電縫溶接する電縫造管工程により溶接鋼管（外径：70〜114.3mmφ×肉厚2.0〜6.0mm）とした。なお、電縫造管工程では、（１）式で定義される幅絞り率を、表３に示す値とした。
【００７２】
得られた溶接鋼管から、実施例１と同様に試験片を採取し、実施例１と同様に組織観察試験、析出物観察試験、引張試験、表面粗さ試験、ねじり疲労試験、低温靭性試験、断面成形加工−応力除去焼鈍後の断面硬度測定試験、断面成形加工−応力除去焼鈍後の残留応力測定試験を実施した。
得られた結果を表４に示す。
【００７３】
【表４】
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【００７４】
【表５】
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【００７５】
本発明例（鋼管No.33、No.36、No.39、No.41〜43、No.45〜51）はいずれも、フェライト相の組織分率が60体積％以上で、フェライト相の平均結晶粒径が２〜14μｍであり、Nb炭化物の平均粒径が30nm〜1.5nmである組織を有し、引張強さが660MPa以上で、JIS 12号試験片での伸びElが16％以上を満足する高強度で、成形性に優れた溶接鋼管となっている。また、本発明例はいずれも、断面成形加工−応力除去焼鈍後の、断面硬度変化率が−15％以上、残留応力低下率が60％以上であり、ねじり疲労試験での５×105繰返し疲れ限度σBと鋼管引張強さTSとの比、σB/TSが0.50以上と、優れた耐ねじり疲労特性を有する高張力溶接鋼管となっている。また、本発明例はいずれも、断面成形加工ままおよび断面成形加工−応力除去焼鈍後の、破面遷移温度vＴrsが−40℃以下と優れた低温靭性を有する高張力溶接鋼管となっている。
【００７６】
一方、鋼素材の熱延工程の条件、あるいは鋼管の電縫造管工程の条件が、本発明の範囲を外れる比較例（鋼管No.32、No.34、No.35、No.37、No.38、No.40、No.44、No.52）は強度、成形性、耐ねじり疲労特性、断面成形加工ままの低温靭性、断面成形加工−応力除去焼鈍後の低温靭性のいずれかが低下している。
熱延工程における徐冷時間が本発明の範囲を低く外れる比較例（鋼管No.38）、熱延工程における巻取り温度が本発明の範囲を低く外れる比較例（鋼管No.44）では、強度が高く、Elが16％未満と延性が低下し、（σB/TS）が0.50未満と耐ねじり疲労特性が低下している。
【００７７】
また、熱延工程における仕上圧延終了温度が本発明の範囲を高く外れる比較例（鋼管No.35）、熱延工程における巻取り温度が本発明の範囲を高く外れる比較例（鋼管No.40）では、Elが16％未満と延性が低下し、算術平均粗さRaが1.5μｍ以上、最大高さ粗さRzが20μｍ以上、十点平均粗さRz JISが13μｍ以上と表面性状が低下し、さらに（σB/TS）が0.50未満と耐ねじり疲労特性が低下している。
【００７８】
また、熱延工程における鋼素材の加熱温度が本発明の範囲を高く外れる比較例（鋼管No.32）、鋼管の電縫造管工程における幅絞り率が本発明の範囲を高く外れる比較例（鋼管No.52）は、断面成形加工−応力除去焼鈍後の（σB/TS）が0.50未満と耐ねじり疲労特性が低下し、断面成形加工まま、および断面成形加工−応力除去焼鈍後の破面遷移温度vＴrsが−40℃を上回り、低温靭性が低下している。
【００７９】
また、熱延工程における鋼素材の加熱温度が本発明の範囲を低く外れる比較例（鋼管No.34）、熱延工程における仕上圧延終了温度が本発明の範囲を低く外れる比較例（鋼管No.37）は、（σB/TS）が0.50未満と耐ねじり疲労特性が低下している。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】フェライト相中のNb炭化物の平均粒径と、断面成形加工−応力除去焼鈍SR後の断面硬度変化率、残留応力低下率と、の関係を示すグラフである。
【図２】フェライト相中のNb炭化物の平均粒径と、断面成形加工−応力除去焼鈍SR後の５×105繰返し疲れ限度と鋼管引張強さTSとの比（σB/TS）、鋼管のJIS 12号試験片での伸びElと、の関係を示すグラフである。
【図３】断面成形加工‐応力除去焼鈍後のねじり疲労試験に用いる試験材の断面成形加工状態を模式的に示す説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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