(57)【要約】【課題】板厚３０ｍｍ以上の厚肉高靭性ＵＯＥ鋼管の両面１層サブマージドアーク溶接法において、外面溶接による内面溶接金属の最熱脆化を防止しうる効果的なサブマージドアーク溶接技術を確立して、内面、外面ともに厳格靭性要求を満たす厚肉大径ストレートＵＯＥ鋼管をその製造方法とともに提供する。【解決手段】母材１の組成を特定範囲に限定するとともに、外面溶接による再熱を受ける内面溶接金属２と、再熱されない外面溶接金属３の組成（とくにＭｏ、Ｂの含有量）、およびＰｃｍを、別々の特定範囲に限定する。【選択図】　図２
2004143556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材の板厚が３０ｍｍ以上で、管周方向の１個所に内面側が先に形成された内外面１層ずつの溶接部を有する厚肉大径ストレートＵＯＥ鋼管であって、
母材の組成が質量％で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：０．５　％以下、Ｍｎ：２．０　％以下、Ｐ：０．０２０　％以下、Ｓ：０．００２０％以下を含み、さらにＣｕ：０．５　％以下、Ｃｒ：０．５　％以下、Ｎｉ：０．５　％以下、Ｎｂ：０．０７％以下、Ｖ：０．０７％以下、Ｍｏ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．１　％以下、Ｂ：０．００３０％以下のうちから選ばれる１種又は２種以上を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、
内面側の溶接金属組成が質量％で、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：０．５　％以下、Ｍｎ：０．８　〜１．８　％、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｎｂ：０．０７％以下、Ｖ：０．０７％以下、Ｍｏ：０．０４５　％以下、Ｔｉ：０．００５　〜０．０３０　％、Ｂ：０．０００５〜０．００１５％、Ｎ：０．００８０％以下、Ｏ：０．０３５　％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ下記式で表されるＰｃｍが０．１２０　〜０．１８０　％であり、
外面側の溶接金属組成が質量％で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：０．５　％以下、Ｍｎ：０．８　〜１．８　％、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｎｂ：０．０７％以下、Ｖ：０．０７％以下、Ｍｏ：０．１　〜０．４　％、Ｔｉ：０．００５　〜０．０５０　％、Ｂ：０．０００５〜０．００６０％、Ｎ：０．００８０％以下、Ｏ：０．０３５　％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ下記式で表されるＰｃｍが０．１４０　〜０．２００　％であることを特徴とする厳格靭性要求を満たす厚肉大径ストレートＵＯＥ鋼管。
記
Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０　＋（Ｍｎ＋Ｃｕ＋Ｃｒ）／２０　＋Ｎｉ／６０　＋Ｍｏ／１５　＋Ｖ／１０　＋５Ｂ
ただし、式中Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｂはそれぞれの元素の質量％を表す。
【請求項２】
板厚３０ｍｍ以上のＵＯ加工鋼材の周端突合せ部を内面側先行の内外面１層ずつのサブマージドアーク溶接により接合して造管する工程を有する厚肉大径ＵＯＥ鋼管の製造方法において、
前記ＵＯ加工鋼材として、質量％で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：０．５　％以下、Ｍｎ：２．０　％以下、Ｐ：０．０２０　％以下、Ｓ：０．００２０％以下を含み、さらにＣｕ：０．５　％以下、Ｃｒ：０．５　％以下、Ｎｉ：０．５　％以下、Ｎｂ：０．０７％以下、Ｖ：０．０７％以下、Ｍｏ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．１　％以下、Ｂ：０．００３０％以下のうちから選ばれる１　種又は２種以上を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる組成のものを用い、
内面側には質量％で、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：０．５　％以下、Ｍｎ：０．８　〜１．８　％、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｎｂ：０．０７％以下、Ｖ：０．０７％以下、Ｍｏ：０．０４５　％以下、Ｔｉ：０．００５　〜０．０３０　％、Ｂ：０．０００５〜０．００１５％、Ｎ：０．００８０％以下、Ｏ：０．０３５　％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ下記式で表されるＰｃｍが０．１２０　〜０．１８０　％になる組成の溶接金属が形成され、
外面側には質量％で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：０．５　％以下、Ｍｎ：０．８　〜１．８　％、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｎｂ：０．０７％以下、Ｖ：０．０７％以下、Ｍｏ：０．１　〜０．４　％、Ｔｉ：０．００５　〜０．０５０　％、Ｂ：０．０００５〜０．００６０％、Ｎ：０．００８０％以下、Ｏ：０．０３５　％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ下記式で表されるＰｃｍが０．１４０　〜０．２００　％になる組成の溶接金属が形成されるように選定した溶接材料を用いて前記サブマージドアーク溶接を施工することを特徴とする厳格靭性要求を満たす厚肉大径ストレートＵＯＥ鋼管の製造方法。
記
Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０　＋（Ｍｎ＋Ｃｕ＋Ｃｒ）／２０　＋Ｎｉ／６０　＋Ｍｏ／１５　＋Ｖ／１０　＋５Ｂ
ただし、式中Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｂはそれぞれの元素の質量％を表す。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大径ＵＯＥ鋼管、特に内外面１層盛り大入熱サブマージドアーク溶接により製造される厚肉ＵＯＥ鋼管の溶接金属において厳格靭性を獲得する、厳格靭性要求を満たす厚肉大径ストレートＵＯＥ鋼管およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の海底パイプラインは、石油・ガス開発の深海化、特に水深２０００ｍを超える海域への敷設を反映して厚肉、厳格靭性が要求されている。サブマージドアーク溶接金属の靭性を確保するために最も効果的な方法として、Ｍｏ、ＴｉそしてＢなどを含む溶接材料を用いて溶接を行い、アシキュラーフェライト（Ａｃｉｃｕｌａｒ　Ｆｅｒｒｉｔｅ：以後ＡＦと表記）と呼ばれる微細な溶接金属組織を得るという方法が知られている（例えば特許文献１，２参照）。ＴｉはＴｉＯ　として溶接金属内において、ＡＦ変態の核生成サイトとして作用し、Ｂは旧オーステナイト粒界に偏析し、粒界の初析フェライトの粗大化を抑制する。
【０００３】
しかし、大入熱溶接においてはＴｉ−　Ｂ添加のみでは完全には粗大な粒界フェライトの生成を防止できないので、焼入性を高める元素であるＭｏを添加し、組織の均一微細化をはかる必要がある。そこで、Ｍｏ‐Ｔｉ‐Ｂ系サブマージドアーク溶接ワイヤが低温においても高靭性を要する鋼管のシーム溶接部に広く用いられている。
【０００４】
ところが、Ｍｏ‐Ｔｉ‐Ｂ系溶接ワイヤでは両面１層溶接を行う場合、内、外面溶接金属原質部では微細ＡＦ組織により高靭性が得られるが、内面溶接金属の外面溶接により再熱される部分では靭性が劣化すること（再熱脆化）が問題となっている。このような再熱脆化の対策として、溶接金属を低酸素化したり（特許文献３）、Ｍｎ、Ｍｏの添加を抑制し、その代わりにＮｉを添加したり（特許文献４）、Ｃｅｑを限定した上で圧延条件を適正化する（特許文献５）技術が開示されている。
【０００５】
また、再熱脆化は溶接したままの状態では固溶しているＭｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ等が再熱により析出するためとし、式：ＰＨＩＷ＝Ｍｏ＋５Ｔｉ＋１０Ｎｂ＋２０Ｖ＋２００　Ｂ（右辺の元素記号はその元素の質量％を表す）で表されるパラメータＰＨＩＷを１．５　質量％以下、Ｐｃｍでは０．１６５　質量％以下とすることで再熱脆化を抑止する手法（特許文献６）や、最熱脆化は再熱時の冷却過程で靭性の劣る上部ベイナイト（Ｕｐｐｅｒ　Ｂａｉｎｉｔｅ　：以後ＵＢと表記）が生成するためとし、ＵＢの生成を低減するために内面溶接金属の焼入性、すなわちＰｃｍを外面溶接金属のそれより抑える手法（特許文献７）が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５３−６３２３８　号公報
【特許文献２】
特開昭５３−２２１３７　号公報
【特許文献３】
特開昭５９−１５６５９９号公報
【特許文献４】
特開昭６２−３４６９４　号公報
【特許文献５】
特開昭６１−２６６１２６号公報
【特許文献６】
特開平５−３７５　号公報
【特許文献７】
特開平９−１３４４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、このＭｏ‐Ｔｉ‐Ｂ系溶接金属の再熱脆化の原因を鋭意追求した。実継手（実際に施工された溶接部）においては、内面溶接金属の外面溶接による再熱は局所的であり、再熱部そのものの靭性を測定することが難しい。よって内面溶接相当の入熱条件及び溶接ワイヤ条件で片面溶接を行い、その溶接金属からシャルピー試験片を採取するに十分な寸法の試験片を切り出し、外面溶接による再熱を擬似的に再現する熱サイクルを付与した。Ｃ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｂの再熱脆化に与える影響を検討した結果、従来の合金組成のＭｏ‐Ｔｉ‐Ｂ系溶接金属は原質部では良好な靭性が得られるものの、９００　〜１２００℃の温度領域を最高点として再熱された部分で靭性が著しく劣化する傾向が観察された。
【０００８】
これより本発明者らは、従来のＭｏ‐Ｔｉ‐Ｂ系組成を有する溶接金属の再熱脆化機構を次のように解釈する。原質の溶接金属は、微細なＡＦ主体の組織であり高靭性を示すが、９００　〜１２００℃の温度領域へ再加熱されるとＡＦはオーステナイトに変態し、その冷却過程で、オーステナイト粒界より生成、成長するポリゴナルフェライト（Ｐｏｌｙｇｏｎａｌ　Ｆｅｒｒｉｔｅ　：以後ＰＦと表記）が支配的な組織となり、結果的に、ＰＦ粒間にＵＢ及び島状マルテンサイト（Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ‐Ａｕｓｔｅｎｉｔｅ　：以後Ｍ‐Ａと表記）を含む混合組織となる。ＵＢ、Ｍ‐Ａは脆化を助長する組織であり、すなわち本発明者らは、これらの形成が再熱脆化の主因と考える。さらに本発明者らは、溶接金属中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｂ量、特にＭｏ、Ｂが再熱部のＭ‐Ａ組織生成に大きな影響を与えると考える。
【０００９】
本発明は、板厚３０ｍｍ以上の厚肉ＵＯＥ鋼管を対象としている。このような厚肉鋼管のシーム部は両面１層サブマージド溶接工程において施工されるが、溶接入熱が大きいため溶接金属の冷却速度は小さくなる。よって溶接金属原質部において微細なＡＦ組織を得るためには、板厚３０ｍｍ未満の場合の溶接金属と比べ、Ｍｏ、Ｂの添加量を制限する必要がある。両面１層サブマージド溶接工程において、内面の後に施される外面部の溶接金属は再熱を受けることがないので比較的容易にＭｏ、Ｂ量を増加することができる。
【００１０】
一方、外面溶接により再熱を受ける内面溶接金属においては、Ｍｏ、Ｂは再熱脆化に大きな影響を与えるので、その添加は原質部での微細組織を得るために十分でありつつも再熱部の脆化を抑えるために過剰とならない量を選択しなければならない。特に大入熱の外面溶接により、内面溶接金属内の再熱脆化する領域は拡大される。よって、内面溶接金属の再熱脆化部を含まざるを得ないルート、内面位置でのシャルピー衝撃試験において吸収エネルギー（ｖＥ）　だけでなく延性破面率（ＳＡ）の規定も一般化しつつあり、−２０　℃でのＳＡを最低値で４０％以上要求する需要家も現れた。これを達成するには１２０　〜１３０　Ｊ以上の吸収エネルギーが必要となる。
【００１１】
このような動向に鑑みて本発明は、板厚３０ｍｍ以上の厚肉高靭性ＵＯＥ鋼管の両面１層サブマージドアーク溶接法において、外面溶接による内面溶接金属の最熱脆化を防止しうる効果的なサブマージドアーク溶接技術を確立して、内面、外面ともに厳格靭性要求を満たす厚肉大径ストレートＵＯＥ鋼管をその製造方法とともに提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成した本発明は、母材の板厚が３０ｍｍ以上で、管周方向の１個所に内面側が先に形成された内外面１層ずつの溶接部を有する厚肉大径ストレートＵＯＥ鋼管であって、
母材の組成が質量％で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：０．５　％以下、Ｍｎ：２．０　％以下、Ｐ：０．０２０　％以下、Ｓ：０．００２０％以下を含み、さらにＣｕ：０．５　％以下、Ｃｒ：０．５　％以下、Ｎｉ：０．５　％以下、Ｎｂ：０．０７％以下、Ｖ：０．０７％以下、Ｍｏ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．１　％以下、Ｂ：０．００３０％以下のうちから選ばれる１種又は２種以上を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、
内面側の溶接金属組成が質量％で、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：０．５　％以下、Ｍｎ：０．８　〜１．８　％、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｎｂ：０．０７％以下、Ｖ：０．０７％以下、Ｍｏ：０．０４５　％以下、Ｔｉ：０．００５　〜０．０３０　％、Ｂ：０．０００５〜０．００１５％、Ｎ：０．００８０％以下、Ｏ：０．０３５　％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ下記式で表されるＰｃｍが０．１２０　〜０．１８０　％であり、
外面側の溶接金属組成が質量％で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：０．５　％以下、Ｍｎ：０．８〜１．８％、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｎｂ：０．０７％以下、Ｖ：０．０７％以下、Ｍｏ：０．１　〜０．４　％、Ｔｉ：０．００５　〜０．０５０　％、Ｂ：０．０００５〜０．００６０％、Ｎ：０．００８０％以下、Ｏ：０．０３５　％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ下記式で表されるＰｃｍが０．１４０　〜０．２００　％であることを特徴とする厳格靭性要求を満たす厚肉大径ストレートＵＯＥ鋼管である。
【００１３】
記
Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０　＋（Ｍｎ＋Ｃｕ＋Ｃｒ）／２０　＋Ｎｉ／６０　＋Ｍｏ／１５　＋Ｖ／１０　＋５Ｂ
ただし、式中Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｂはそれぞれの元素の質量％を表す。
また、本発明は、板厚３０ｍｍ以上のＵＯ加工鋼材の周端突合せ部を内面側先行の内外面１層ずつのサブマージドアーク溶接により接合して造管する工程を有する厚肉大径ＵＯＥ鋼管の製造方法において、
前記ＵＯ加工鋼材（前記本発明のＵＯＥ鋼管の母材に相当する。）として、質量％で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：０．５　％以下、Ｍｎ：２．０　％以下、Ｐ：０．０２０　％以下、Ｓ：０．００２０％以下を含み、さらにＣｕ：０．５　％以下、Ｃｒ：０．５　％以下、Ｎｉ：０．５　％以下、Ｎｂ：０．０７％以下、Ｖ：０．０７％以下、Ｍｏ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．１　％以下、Ｂ：０．００３０％以下のうちから選ばれる１種又は２種以上を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる組成のものを用い、
内面側には質量％で、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：０．５　％以下、Ｍｎ：０．８　〜１．８　％、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｎｂ：０．０７％以下、Ｖ：０．０７％以下、Ｍｏ：０．０４５　％以下、Ｔｉ：０．００５　〜０．０３０　％、Ｂ：０．０００５〜０．００１５％、Ｎ：０．００８０％以下、Ｏ：０．０３５　％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ下記式で表されるＰｃｍが０．１２０　〜０．１８０　％になる組成の溶接金属が形成され、
外面側には質量％で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：０．５　％以下、Ｍｎ：０．８　〜１．８　％、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｎｂ：０．０７％以下、Ｖ：０．０７％以下、Ｍｏ：０．１　〜０．４　％、Ｔｉ：０．００５　〜０．０５０　％、Ｂ：０．０００５〜０．００６０％、Ｎ：０．００８０％以下、Ｏ：０．０３５　％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ下記式で表されるＰｃｍが０．１４０　〜０．２００　％になる組成の溶接金属が形成されるように選定した溶接材料を用いて前記サブマージドアーク溶接を施工することを特徴とする厳格靭性要求を満たす厚肉大径ストレートＵＯＥ鋼管の製造方法である。
【００１４】
記
Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０　＋（Ｍｎ＋Ｃｕ＋Ｃｒ）／２０　＋Ｎｉ／６０　＋Ｍｏ／１５　＋Ｖ／１０　＋５Ｂ
ただし、式中Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｂはそれぞれの元素の質量％を表す。
【００１５】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に係るＵＯＥ鋼管における母材の化学成分の限定理由を説明する。
Ｃ：母材の強度と靭性に非常に大きな影響を及ぼす元素であり、０．１０％を超えると靭性や延性に悪影響を及ぼすため、０．１０％以下とした。なお、好ましくは、０．０３〜０．０８％である。
【００１６】
Ｓｉ：Ｓｉは、鋼の脱酸過程で必然的に含まれる元素であるが、鋼中に過剰に存在するとＨＡＺ（Ｈｅａｔ　Ａｆｆｅｃｔｅｄ　Ｚｏｎｅ）部の靭性を劣化するため、０．５　％以下にすべきである。なお、好ましくは、０．１　〜０．４　％である。
Ｍｎ：母材の強度と靭性を同時に向上する極めて重要な元素であるが、２．０　％を超えると偏析等により鋼材に悪影響を及ぼすために上限を２．０　％とした。なお、好ましくは、１．０　〜２．０　％である。
【００１７】
Ｐ、Ｓ：Ｐ、Ｓは中心偏析を助長する元素であり低いことが望ましく、それぞれ０．０２０　％、０．００２０％を上限とした。
Ｃｕ：母材の強度を確保するために必要な元素であるが、０．５　％を超えて含有すると母材およびＨＡＺ部が硬化するため０．５　％を上限とした。
Ｃｒ：母材の強度を確保するために必要な元素であるが、０．５　％を超えて含有するとＨＡＺ部の靭性を劣化させるため０．５　％を上限とした。
【００１８】
Ｎｉ：母材の強度と靭性を向上させる元素であるが、０．５　％を超えて含有するとＨＡＺ部が硬化するため０．５　％を上限とした。
Ｎｂ、Ｖ：母材およびＨＡＺ部の強度と靭性を確保するために添加されているが、Ｎｂ、Ｖ共に０．０７％を超えると靭性に悪影響を及ぼすため、Ｎｂを０．０７％以下、Ｖを０．０７％以下とした。なお、好ましくは、Ｎｂ：０．０２〜０．０６％、Ｖ：０．０６％以下である。
【００１９】
Ｍｏ：は、母材の強度を確保するために必要な元素であるが、０．０５％を超えて含有するとＨＡＺ部が硬化するために０．０５％を上限とした。
Ｔｉ：Ｔｉは、母材の靭性確保に必要な元素であるが、０．１　％を超えて含有すると、逆に母材の靭性を劣化させるために、０．１　％を上限とした。なお、好ましくは、０．００５　〜０．０３％である。
【００２０】
Ｂ：Ｂは、圧延中にオーステナイト粒界に偏析して焼入性を上げる作用があるが、０．００３０％を超えるとＨＡＺ部の靭性を劣化させるために、上限を０．００３０％とした。なお、好ましくは、０．０００５％以下である。
そして、溶接金属の成分組成を限定した理由は次の通りである。
Ｃ：Ｃは高焼入性成分であり、その増加により炭化物やマルテンサイトが生成し、靭性は低下するので、内面では０．０８％以下、外面では０．１０％以下にする必要がある。なお、好ましくは、内面で０．０３〜０．０７％、外面で０．０３〜０．０８％である。
【００２１】
Ｓｉ：Ｓｉは脱酸剤として添加されるが、同時に焼入性成分であるため過剰に添加されるとＵＢが生成し靭性を低下させるので、内面、外面ともに０．５　％以下とする。なお、好ましくは、内面、外面ともに０．１　〜０．４　％である。
Ｍｎ：Ｍｎは脱酸剤および焼入性成分として必要であるが、内面、外面共に、０．８　％未満ではその効果に乏しく、一方、１．８　％を超えるとＵＢが生成し、靭性が低下するので、０．８　〜１．８　％とした。
【００２２】
Ｃｕ：Ｃｕは焼入性成分であり、母材希釈およびワイヤのメッキから混入する成分であるが、内面、外面共に０．５０％を超えて含有すると焼入性が過剰となり靭性を害するので、０．５０％を上限とした。
Ｃｒ：Ｃｒは焼入性成分であり、母材希釈により含有されるが、内面、外面共に０．５０％を超えて含有すると焼入性が過剰となり靭性を害するので、０．５０％を上限とした。
【００２３】
Ｎｉ：Ｎｉは焼入性成分であり、母材希釈により含有されるが、内面、外面共に０．５０％を超えて含有すると焼入性が過剰となり靭性を害するので、０．５０％を上限とした。
Ｎｂ、Ｖ：Ｎｂ、Ｖは焼入性成分であり、母材希釈により含有されるが、内面、外面共に０．０７％を超えて含有すると焼入性が過剰となり靭性を害するので、Ｎｂ、Ｖ共に０．０７％を上限とした。なお、好ましくは、内面、外面ともに、Ｎｂ：０．０２〜０．０６％、Ｖ：０．０６％以下である。
【００２４】
Ｍｏ：Ｍｏは焼入性成分であり、溶接金属原質部では組織を微細化し靭性を向上させるが、再熱部ではＵＢ、Ｍ‐Ａの生成を助長し靭性を低下させる。よって内面では０．０４５　％以下に抑える必要がある。一方、外面では組織微細化による靭性改善のために最低０．１　％は必要であるが、０．４　％を超えて添加すると焼入性が過剰となってマルテンサイト組織となり、靭性を害するので０．１　〜０．４　％とする。
【００２５】
Ｔｉ：Ｔｉは微細なフェライトを形成させて靭性を向上させるが、内面、外面共に０．００５　％未満ではこの効果に乏しいので最低限０．００５　％必要である。一方、内面では０．０３０　％、外面では０．０５０　％を超えると固溶Ｔｉが増加して炭化物、窒化物の析出により靭性が低下する。よって、内面では０．００５　〜０．０３０　％、外面では０．００５　〜０．０５０　％とした。
【００２６】
Ｂ：Ｂは高焼入性成分であり、Ｔｉとの相乗効果によって溶接金属原質部では微細なＡＦを形成させ靭性を向上させるが、内面、外面共に０．０００５％未満ではこの効果に乏しい。一方、再熱部ではＵＢ、Ｍ‐Ａの生成を助長し靭性を低下させる。よって内面では０．００１５％以下に抑える必要がある。一方、外面では０．００６０％を超えると原質部にマルテンサイトが生成し靭性が低下するため、上限を０．００６０％とした。
【００２７】
Ｎ：Ｎは溶接金属中に不可避的に含まれる成分であるが、Ｂを窒化して粒界フェライトの生成を促進し、靭性を低下させるので、内面、外面共に０．００８０％以下とする必要がある。
Ｏ：Ｏは溶接金属中に不可避的に含まれる成分であるが、内面、外面共に０．０３５　％を超えると溶接金属中の介在物の増加により靭性は低下するので、０．０３５　％を上限とした。
【００２８】
Ｐｃｍ：Ｐｃｍは溶接金属の組成全体としての焼入性を示すものであり、焼入性が不足すると初析フェライトが析出して靭性が劣化する。再熱脆化を考慮せずに原質部の靭性を獲得するためには、０．１４０　％以上必要である。このため、外面での下限を０．１４０　％とした。それに対し内面は、外面溶接により再熱される部分とのバランスを考慮する必要があるので、０．１２０　％以上とした。また、０．２００　％を超えて過大となると焼入性が過剰となるので原質部でも靭性が劣化する。よって外面の上限を０．２００　％とした。さらに、０．１８０　％超では再熱部にてＵＢ、Ｍ‐Ａが析出して靭性が劣化する。そこで内面では上限を０．１８０　％とした。
【００２９】
本発明のＵＯＥ鋼管を製造するには、内外面１層サブマージドアーク溶接により接合される母材である板厚３０ｍｍ以上のＵＯ加工鋼材として、本発明の母材組成になるのものを用い、内面側と外面側の溶接金属組成がそれぞれ本発明範囲に収まるように、前記サブマージドアーク溶接に用いる内面側と外面側の溶接材料（ワイヤおよび／またはフラックス）を選定すればよい。
【００３０】
【実施例】
表１に示す化学組成及び板厚を有するＡＰＩ規格Ｘ６５クラスＵＯパイプ状鋼板ＰＡ、ＰＢを、内面側先行の内外面１　層ずつのサブマージドアーク溶接により周端突合せ接合して溶接造管するに際し、内面、外面に用いる溶接材料を種々変え、同一溶接条件で溶接を行って、本発明例相当鋼管と本発明を外れる比較例相当鋼管を製造し、それらの靭性を比較した。この比較試験では、表２に示す化学組成の溶融型フラックスと表３に示す化学組成のワイヤとを組み合わせて４電極両面１層盛りサブマージドアーク溶接を行った。この場合の板厚別の溶接条件は表４に示すとおりであり、その開先形状は図１に示すとおりである。また、実施例と比較例の母材と各電極のワイヤの組合せは表５に示すとおりである。
【００３１】
【表１】
2004143556.tif 000003
【００３２】
【表２】
2004143556.tif 000004
【００３３】
【表３】
2004143556.tif 000005
【００３４】
【表４】
2004143556.tif 000006
【００３５】
【表５】
2004143556.tif 000007
【００３６】
溶接終了後、図２に示すように溶接継手の外面位置（ａ：母材１外面から２ｍｍ深さの位置）、内面位置（ｂ：母材１内面から２ｍｍ深さの位置）、ルート位置（ｃ：試験片中心線６が会合部７を通る位置）よりそれぞれ、１０ｍｍ×１０ｍｍサイズのシャルピー衝撃試験片４を採取し、ＪＩＳ　Ｚ　２２４２に従いシャルピー衝撃試験を行った。表６に溶接金属の化学組成を示す。外面、内面、ルートの各位置から採取した試料に基づく衝撃試験結果は表７に示したとおりである。
【００３７】
【表６】
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【００３８】
【表７】
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【００３９】
表７より明らかなように、本発明例相当鋼管の溶接金属では、外面により再熱を受ける内面とどこからも再熱されない外面の両方とも高い靭性を示す。なお、内面と外面の溶接金属の組成及びＰｃｍを変えるにあたり、本実施例においては、それぞれ組成の異なる溶接ワイヤを様々な組合せで１、２、３、４電極に使用することで対処した（表５）。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、低温用高靭性ＵＯＥ鋼管の母材の化学成分ならびに両面１層サブマージドアーク溶接により形成される内面および外面溶接金属の化学成分をそれぞれ区別して限定したので、内外面ともに優れた低温靭性を有する厳格靭性要求を満たす厚肉大径ストレートＵＯＥ鋼管を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例における開先形状（ａ：板厚３１．４ｍｍ、ｂ：板厚３１．８ｍｍ）を示す断面図である。
【図２】実施例におけるシャルピー衝撃試験片採取位置を示す断面図である。
【符号の説明】
１　母材
２　内面溶接金属
３　外面溶接金属
４　シャルピー衝撃試験片
５　ノッチ
６　試験片中心線
７　会合部
【図１】
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【図２】
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