(57)【要約】【課題】Ｘ８０〜Ｘ１００の高強度と溶接金属部の低温靭性に優れたベンド管の製造方法を提供する。【解決手段】低Ｃ−低Ｓｉ−微量Ｎｂ−微量Ｔ系の母材とＡｌ，Ｎ，酸素，Ｔｉ量のバランスを考慮した溶接金属部を有する鋼管を８５０〜９５０℃に加熱後、曲げ加工しながら焼入れし、その後Ａｃ１  温度以下で焼き戻し処理する。【効果】母材および溶接金属部の低温靭性に優れた高強度ベンド管（ＡＰＩ規格Ｘ８０〜Ｘ１００以上）を安定して製造できるようになり、パイプラインの輸送効率の向上が可能となった。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．０３〜０．１０％、      Ｓｉ：０．３％以下、
Ｍｎ：０．８〜２．２％、          Ｐ  ：０．０１５％以下、
Ｓ  ：０．００５％以下、          Ｎｂ：０．００５〜０．０３０％、
Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、  Ａｌ：０．０５％以下、
Ｎ  ：０．００１〜０．００６％、  Ｏ  ：０．００６％以下
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつＣＥＢ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５で定義されるＣＥＢ値が０．４０〜０．７０の範囲にある母材と、
Ｃ  ：０．０３〜０．１０％、      Ｓｉ：０．６％以下、
Ｍｎ：１．０〜２．２％、          Ｐ  ：０．０１５％以下、
Ｓ  ：０．０１％以下、            Ｎｂ：０．０１５％以下、
Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、  Ａｌ：０．０５％以下、
Ｎ  ：０．００１〜０．０１０％、  Ｏ  ：０．０３％以下
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつＰ＝｛１．５（Ｏ−０．８９Ａｌ）＋３．４Ｎ｝−Ｔｉで定義されるＰ値が−０．０１０〜０．０１０の範囲にあり、さらにかつＣＥＷ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５で定義されるＣＥＷ値が０．４５〜０．８０の範囲にある溶接金属部を有する鋼管を８５０〜９５０℃に加熱後、曲げ加工しながら急冷し、その後、Ａｃ１温度以下で焼き戻し処理することを特徴とする低温靭性の優れた高強度ベンド管の製造法。
【請求項２】
質量％で、
Ｃ  ：０．０３〜０．１０％、      Ｓｉ：０．３％以下、
Ｍｎ：０．８〜２．２％、          Ｐ  ：０．０１５％以下、
Ｓ  ：０．００５％以下、          Ｎｂ：０．００５〜０．０３０％、
Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、  Ａｌ：０．０５％以下、
Ｎ  ：０．００１〜０．００６％、  Ｏ  ：０．００６％以下
に、さらに、
Ｎｉ：０．１〜１．０％、          Ｃｕ：０．１〜１．０％、
Ｃｒ：０．１〜１．０％、          Ｍｏ：０．１〜１．０％、
Ｖ  ：０．０１〜０．１０％、      Ｂ  ：０．０００３〜０．００２％、
Ｃａ：０．００１〜０．００５％
のうち一種または二種以上を含有し、
残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつＣＥＢ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５で定義されるＣＥＢ値が０．４０〜０．７０の範囲にある母材と、
Ｃ  ：０．０３〜０．１０％、      Ｓｉ：０．６％以下、
Ｍｎ：１．０〜２．２％、          Ｐ  ：０．０１５％以下、
Ｓ  ：０．０１％以下、            Ｎｂ：０．０１５％以下、
Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、  Ａｌ：０．０５％以下、
Ｎ  ：０．００１〜０．０１０％、  Ｏ  ：０．０３％以下
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつＰ＝｛１．５（Ｏ−０．８９Ａｌ）＋３．４Ｎ｝−Ｔｉで定義されるＰ値が−０．０１０〜０．０１０の範囲にあり、さらにＣＥＷ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５で定義されるＣＥＷ値が０．４５〜０．８０の範囲にある溶接金属部を有する鋼管を８５０〜９５０℃に加熱後、曲げ加工しながら急冷し、その後、Ａｃ１  温度以下で焼き戻し処理することを特徴とする低温靭性の優れた高強度ベンド管の製造法。
【請求項３】
質量％で、
Ｃ  ：０．０３〜０．１０％、      Ｓｉ：０．３％以下、
Ｍｎ：０．８〜２．２％、          Ｐ  ：０．０１５％以下、
Ｓ  ：０．００５％以下、          Ｎｂ：０．００５〜０．０３０％、
Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、  Ａｌ：０．０５％以下、
Ｎ  ：０．００１〜０．００６％、  Ｏ  ：０．００６％以下
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつＣＥＢ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５で定義されるＣＥＢ値が０．４０〜０．７０の範囲にある母材と、
Ｃ  ：０．０３〜０．１０％、      Ｓｉ：０．６％以下、
Ｍｎ：１．０〜２．２％、          Ｐ  ：０．０１５％以下、
Ｓ  ：０．０１％以下、            Ｎｂ：０．０１５％以下、
Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、  Ａｌ：０．０５％以下、
Ｎ  ：０．００１〜０．０１０％、  Ｏ  ：０．０３％以下
に、さらに、
Ｎｉ：０．１〜１．０％、          Ｃｕ：０．１〜１．０％、
Ｃｒ：０．１〜１．０％、          Ｍｏ：０．１〜１．０％、
Ｖ  ：０．０１％以下、            Ｂ  ：０．０００３〜０．００３％、
Ｃａ：０．００１〜０．００５％
のうち一種または二種以上を含有し、
残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつＰ＝｛１．５（Ｏ−０．８９Ａｌ）＋３．４Ｎ｝−Ｔｉで定義されるＰ値が−０．０１０〜０．０１０の範囲にあり、さらにＣＥＷ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５で定義されるＣＥＷ値が０．４５〜０．８０の範囲にある溶接金属部を有する鋼管を８５０〜９５０℃に加熱後、曲げ加工しながら急冷し、その後、Ａｃ１  温度以下で焼き戻し処理することを特徴とする低温靭性の優れた高強度ベンド管の製造法。
【請求項４】
質量％で、
Ｃ  ：０．０３〜０．１０％、      Ｓｉ：０．３％以下、
Ｍｎ：０．８〜２．２％、          Ｐ  ：０．０１５％以下、
Ｓ  ：０．００５％以下、          Ｎｂ：０．００５〜０．０３０％、
Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、  Ａｌ：０．００４％以下、
Ｎ  ：０．００１〜０．００６％、  Ｏ  ：０．００６％以下、
に、さらに、
Ｎｉ：０．１〜１．０％、          Ｃｕ：０．１〜１．０％、
Ｃｒ：０．１〜１．０％、          Ｍｏ：０．１〜１．０％、
Ｖ  ：０．０１〜０．１０％、      Ｂ  ：０．０００３〜０．００２％、
Ｃａ：０．００１〜０．００５％
のうち一種または二種以上を含有し、
残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつＣＥＢ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５で定義されるＣＥＢ値が０．４０〜０．７０の範囲にある母材と、
Ｃ  ：０．０３〜０．１０％、      Ｓｉ：０．６％以下、
Ｍｎ：１．０〜２．２％、          Ｐ  ：０．０１５％以下、
Ｓ  ：０．０１％以下、            Ｎｂ：０．０１５％以下、
Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、  Ａｌ：０．０５％以下、
Ｎ  ：０．００１〜０．０１０％、  Ｏ  ：０．０３％以下
に、さらに、
Ｎｉ：０．１〜１．０％、          Ｃｕ：０．１〜１．０％、
Ｃｒ：０．１〜１．０％、          Ｍｏ：０．１〜１．０％、
Ｖ  ：０．０１％以下、            Ｂ  ：０．０００３〜０．００３％、
Ｃａ：０．００１〜０．００５％
のうち一種または二種以上を含有し、
残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつＰ＝｛１．５（Ｏ−０．８９Ａｌ）＋３．４Ｎ｝−Ｔｉで定義されるＰ値が−０．０１０〜０．０１０の範囲にあり、さらにＣＥＷ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５で定義されるＣＥＷ値が０．４５〜０．８０の範囲にある溶接金属部を有する鋼管を８５０〜９５０℃に加熱後、曲げ加工しながら急冷し、その後、Ａｃ１  温度以下で焼き戻し処理することを特徴とする低温靭性の優れた高強度ベンド管の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＰＩ規格Ｘ８０（降伏強度：約５５１Ｎ／ｍｍ２  ）以上Ｘ１００    （降伏強度：約６８９Ｎ／ｍｍ２  ）以下の強度と高靭性を有するベンド管（曲がり管）の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原油・天然ガスを輸送するパイプラインに使用するラインパイプ（直管）や異形管（ベンド管、エルボ−管、Ｔ字管など）には、安全性の観点から優れた強度、低温靭性、溶接性などが求められる。特にパイプライン敷設域の寒冷地化や深海化、敷設時のコスト削減、高圧輸送によるコスト削減のニーズに伴い、Ｘ８０〜Ｘ１００級の高強度ベンド管が要求されるようになっている。
【０００３】
従来、ベンド管などは直管に比較して、鋼管の機械的性質（強度、低温靭性など）が劣化するため、下記特許文献１〜５など、ベンド管の機械的性質を改善する方法が種々開示されている。
例えば特許文献１〜４は、鋼管を加熱後、曲げ加工しながら焼入れした後、冷却後特定の範囲内で焼戻し処理する方法である。しかしながらこれらの方法では、Ｘ８０〜Ｘ１００の強度を満足させるために合金元素添加量が必然的に多くなり、焼き戻し処理を行った場合、溶接金属の低温靭性が劣化するという問題があった。
【０００４】
これらに対して特許文献５では、生産性の向上や製造コストの低減を図るために、焼戻し処理を省略して高強度と良好な低温靭性を確保するためのベンド管の製造法が記載されている。しかしながらこの場合、降伏比が低くなり、所定のＹＳを満足することが困難になると共に、Ｃ量の低減による強度の低下をＭｎ，Ｃｒ，Ｍｏを添加して高強度化するものであり、加熱〜加工〜焼入れ後の組織中にＭＡ（Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ−Ａｕｓｔｅｎｉｔｅ  Ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ）、いわゆるマルテンサイトとオ−ステナイトが共存した組織が生成するため、極低温での靭性を安定的に確保することが困難になる。そこで、Ｘ８０〜Ｘ１００級の高強度を有し、かつ低温での優れた靭性を有する高強度ベンド管の開発が強く望まれていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６２−１０２１２号公報
【特許文献２】
特開平４−１５４９１３号公報
【特許文献３】
特開平７−３３３０号公報
【特許文献４】
特開平５−２７９７４３号公報
【特許文献５】
特開昭５９−２３２２２５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、Ｘ８０〜Ｘ１００級の強度と低温での優れた靭性を有する高強度ベンド管の製造技術を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、次の通りである。
質量％で、
Ｃ  ：０．０３〜０．１０％、      Ｓｉ：０．３％以下、
Ｍｎ：０．８〜２．２％、          Ｐ  ：０．０１５％以下、
Ｓ  ：０．００５％以下、          Ｎｂ：０．００５〜０．０３０％、
Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、  Ａｌ：０．０５％以下、
Ｎ  ：０．００１〜０．００６％、  Ｏ  ：０．００６％以下
に、必要に応じてさらに、
Ｎｉ：０．１〜１．０％、          Ｃｕ：０．１〜１．０％、
Ｃｒ：０．１〜１．０％、          Ｍｏ：０．１〜１．０％、
Ｖ  ：０．０１〜０．１０％、      Ｂ  ：０．０００３〜０．００２％、
Ｃａ：０．００１〜０．００５％
のうち一種または二種以上を含有し、
残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつＣＥＢ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５で定義されるＣＥＢ値が０．４０〜０．７０の範囲にある母材と、
Ｃ  ：０．０３〜０．１０％、      Ｓｉ：０．６％以下、
Ｍｎ：１．０〜２．２％、          Ｐ  ：０．０１５％以下、
Ｓ  ：０．０１％以下、            Ｎｂ：０．０１５％以下、
Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、  Ａｌ：０．０５％以下、
Ｎ  ：０．００１〜０．０１０％、  Ｏ  ：０．０４％以下
に、必要に応じてさらに、
Ｎｉ：０．１〜１．０％、          Ｃｕ：０．１〜１．０％、
Ｃｒ：０．１〜１．０％、          Ｍｏ：０．１〜１．０％、
Ｖ  ：０．０１％以下、            Ｂ  ：０．０００３〜０．００３％、
Ｃａ：０．００１〜０．００５％
のうち一種または二種以上を含有し、
残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつＰ＝｛１．５（Ｏ−０．８９Ａｌ）＋３．４Ｎ｝−Ｔｉで定義されるＰ値が−０．０１０〜０．０１０の範囲にあり、さらにＣＥＷ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５で定義されるＣＥＷ値が０．４５〜０．８０の範囲にある溶接金属部を有する鋼管を８５０〜９５０℃に加熱後、曲げ加工しながら急冷し、その後、Ａｃ１  温度以下で焼き戻し処理することを特徴とする低温靭性の優れた高強度ベンド管の製造法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の低温靭性の優れた高強度ベンド管の製造方法について詳細に説明する。
従来から、極低炭素−高Ｍｎ−Ｎｂ−（Ｍｏ，Ｃｒ）−微量Ｔｉ鋼管を、加熱後、曲げ加工しながら焼入れ処理することにより高強度と良好な低温靭性を確保できることが知られている（例えば特許文献５）。しかしながらＸ８０〜Ｘ１００の高強度化、または極厚化する場合、合金元素添加量が必然的に多くなり、ベンド管母材の低温靭性は不十分となる。
【０００９】
一方、ベンド管の溶接金属については、低炭素−Ｎｂ系鋼管を加熱後、曲げ加工しながら焼入れ処理することにより高強度と良好な低温靭性を確保できることが知られている（例えば特開平１−４４７６９号公報）。しかしながら、高強度化する場合、さらに溶接金属の合金元素添加量の増加が必要となり、炭窒化物の析出による析出硬化や結晶粒の粗大化と相まって溶接金属の低温靭性は劣化する。
【００１０】
そこで本発明者らは、加熱後曲げ加工し、焼入れ焼き戻し処理による高強度ベンド管の母材および溶接金属部の低温靭性を改善するために鋭意研究した結果、本発明に至った。
すなわち、本発明の特徴は、（１）低Ｃ−低Ｓｉ−微量Ｎｂ−微量Ｔｉ系の母材と低Ｃ−高Ｍｎ−微量Ｔｉを含み、Ｎｂ添加量を限定し、かつＡｌ，Ｎ，酸素，Ｔｉ量のバランスを考慮した溶接金属成分を有する鋼管であること、（２）この鋼管を適正な温度範囲に加熱後、曲げ加工しながら焼入れし、その後焼戻し処理することにあり、これらによって母材と溶接金属部の高強度と優れた低温靭性を同時に達成できる。
【００１１】
低合金鋼の低温靭性は、（１）結晶粒のサイズ、（２）ＭＡや上部ベイナイト（Ｂｕ）などの硬化相の分散状態など種々の冶金学的要因に支配される。特に高強度化、厚肉化するほど合金元素の添加量は必然的に多くなり、焼入れ時の組織は上部ベイナイト主体の組織となり、ＭＡ生成の完全抑制は困難になる。本発明では鋼中のＳｉ量を極力低減することにより、上部ベイナイトが生成する場合でもＭＡの生成量が抑制され、かつ微細に分散させて、低温靭性を向上させる。
【００１２】
次に、本発明における母材の成分限定理由を説明する。
Ｓｉを添加した場合には、Ｓｉはセメンタイトへの溶解度が小さく、セメンタイト中にＳｉが固溶しないために、未変態オ−ステナイト中でγが安定化してＭＡの生成が顕著になる。この効果を十分に発揮させるために、母材のＳｉ量を０．３％以下に限定した。Ｓｉ量の上限の値は、ＭＡの生成を抑制して低温靭性を向上させるために必要な値である。Ｓｉは脱酸や強度向上のために必要な元素であり、その上限の値を０．３％とした。ただし、Ｓｉ量は強度が確保できる範囲内でできるだけ少ない方が望ましい。鋼の脱酸はＴｉのみでも十分であり、Ｓｉは必ずしも添加する必要はない。
【００１３】
Ｃの下限０．０３％は、母材および溶接熱影響部（ＨＡＺ）の強度、低温靭性の確保ならびにＮｂ，Ｖ添加による析出硬化、結晶粒の微細化効果を発揮させるための最小量である。しかしＣ量が多過ぎると低温靭性、現地溶接性の著しい劣化を招くので、上限を０．１０％とした。
【００１４】
Ｍｎは強度、低温靭性を確保する上で不可欠な元素であり、その下限は０．８％である。しかしＭｎが多過ぎると鋼の焼入性が増加して現地溶接性、ＨＡＺ靭性を劣化させるだけでなく、連続鋳造鋼片の中心偏析を助長し、低温靭性も劣化させるので、上限を２．２％とした。
【００１５】
Ｎｂは制御圧延において結晶粒の微細化や析出硬化に寄与し、鋼を強靱化する作用を有する。この効果を発揮させるための最小量として、その下限を０．００５％とした。しかしＮｂを０．０３０％超添加すると、溶接金属のＮｂ量が増加し、溶接金属の低温靭性を劣化させると共に、現地溶接性やＨＡＺ靭性に悪影響をもたらすので、その上限を０．０３０％とした。
【００１６】
Ｔｉ添加は微細なＴｉＮを形成し、スラブ再加熱時および溶接ＨＡＺのオ−ステナイト粒の粗大化を抑制してミクロ組織を微細化し、母材およびＨＡＺの低温靭性を改善する。このようなＴｉＮの効果を発現させるためには、最低０．００５％のＴｉ添加が必要である。しかしＴｉ量が多過ぎると、ＴｉＮの粗大化やＴｉＣによる析出硬化が生じ、低温靭性が劣化するので、その上限は０．０３％に限定しなければならない。
【００１７】
Ａｌは通常脱酸剤として鋼に含まれる元素で組織の微細化にも効果を有する。しかしＡｌ量が０．０５％を超えるとＡｌ系非金属介在物が増加して鋼の清浄度を害するので、上限を０．０５％とした。
【００１８】
さらに本発明では、不純物元素であるＰ、Ｓ、Ｏ量をそれぞれ、０．０１５％以下、０．００５％以下、０．００６％以下とする。この主たる理由は母材、ＨＡＺ靭性の低温靭性をより一層向上させるためである。
Ｐ量の低減は連続鋳造スラブの中心偏析を低減し、粒界破壊を防止し低温靭性を向上させる。またＳ量の低減は延伸化したＭｎＳを低減して延靭性を向上させる効果がある。Ｏ量の低減は鋼中の酸化物を少なくして、低温靭性の改善に効果がある。したがってＰ，Ｓ，Ｏ量は低いほど好ましい。
【００１９】
ＮはＴｉＮを形成してスラブ再加熱時および溶接ＨＡＺのオ−ステナイト粒の粗大化を抑制して母材、ＨＡＺの低温靭性を向上させる。このために必要な最小量は０．００１％である。しかし多過ぎるとスラブ表面疵や固溶ＮによるＨＡＺ靭性の劣化の原因となるので、その上限は０．００６％に抑える必要がある。
【００２０】
さらに、ＣＥＢ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５で定義されるＣＥＢ値を０．４０〜０．７０の範囲に限定する必要がある。ＣＥＢ値が０．４０未満では十分な強度が得られない。またＣＥＢ値が０．７０を超えると強度が大きく上昇し、靭性の劣化が起こる。
【００２１】
一方、鋼管長手方向の溶接金属部の低温靭性は、（１）結晶粒のサイズ、（２）島状マルテンサイトなどの硬化相の分散状態など種々の冶金学的要因に支配される。特に高強度化、厚肉化するほど合金元素の添加量は必然的に多くなり、焼入れ時の組織は上部ベイナイト主体の組織となり、従来の加熱温度においては結晶粒の粗大化と相まって靭性の劣化は避けられない。
【００２２】
そこで、Ａｌ，Ｎ，酸素およびＴｉ量のバンランスを適正化することにより低温靭性を飛躍的に改善できることがわかった。すなわちＰ＝｛１．５（Ｏ−０．８９Ａｌ）＋３．４Ｎ｝−Ｔｉで表される式において、Ｐ値が−０．０１０〜０．０１０％になるように各成分を適正化することにより、低温靭性が向上する。Ｐ値はＴｉ量の過不足を示したもので、Ｐ値が低い（マイナス）場合にはＴｉが過剰に添加されていることになり、ＴｉＣなど析出硬化により低温靭性が劣化する。一方Ｐ値が高い（プラス）場合にはＴｉ量が不足（または酸素量が過剰）しているために、低温靭性が劣化する。良好な低温靭性を得るためにはＰ値を−０．０１０〜０．０１０％にする必要がある。
【００２３】
次に、本発明における溶接金属部の成分限定理由を説明する。
Ｃの下限０．０３％は、溶接金属部の強度、低温靭性の確保ならびにＮｂ．Ｖ添加による析出硬化、結晶粒の微細化効果などを発揮させるための最小量である。しかしＣ量が多過ぎると低温靭性、現地溶接性の著しい劣化を招くので、上限を０．１０％とした。
【００２４】
Ｓｉは溶接金属部において脱酸や強度向上のため添加する元素であるが、過剰に添加すると低温靭性を劣化させるので、上限を０．６％とした。溶接金属の脱酸はＴｉあるいはＡｌのみでも十分である。
【００２５】
Ｍｎは強度、低温靭性を確保する上で不可欠な元素であり、その下限は１．０％である。しかしＭｎが多過ぎると溶接金属の焼入れ性が増加して低温靭性を劣化させるので、上限を２．２％とした。
【００２６】
Ｎｂは結晶粒の微細化や析出硬化に寄与し、鋼を強靭化する作用を有する。Ｎｂを０．０１５％超添加すると、焼戻し時の析出硬化により低温靭性に悪影響をもたらすので、その上限を０．０１５％とした。
【００２７】
Ｔｉ添加は微細なＴｉＮを形成し、溶接金属の再加熱時のオ−ステナイト粒の粗大化を抑制してミクロ組織を微細化し、低温靭性を改善する。このようなＴｉＮの効果を発現させるためには、最低０．００５％のＴｉ添加が必要である。しかしＴｉ量が多過ぎると、ＴｉＮの粗大化やＴｉＣによる析出硬化が生じ、低温靭性が劣化するので、その上限は０．０３％に限定しなければならない。
【００２８】
Ａｌは通常脱酸剤として鋼に含まれる元素で組織の微細化にも効果を有する。しかしＡｌ量が０．０５％を超えるとＡｌ系非金属介在物が増加して鋼の清浄度を害するので、上限を０．０５％とした。
【００２９】
ＮはＴｉＮを形成して再加熱時のオ−ステナイト粒の粗大化を抑制して低温靭性を向上させる。このために必要な最小量は０．００１％である。しかし多過ぎると固溶Ｎの増加による靭性の劣化の原因となるので、その上限は０．０１０％に抑える必要がある。
【００３０】
Ｏ量の低減は鋼中の酸化物を少なくして、低温靭性の改善に効果がある。したがってＯ量は低いほど好ましい。Ｏ量が多すぎると清浄度が劣化して低温靭性が劣化するので、その上限値は０．０３％である。
【００３１】
さらに本発明では、不純物元素であるＰ，Ｓ量をそれぞれ、０．０１５％以下、０．０１％以下とする。この主たる理由は溶接金属の低温靭性をより一層向上させるためである。Ｐ量の低減は溶接金属中の偏析を低減し、粒界破壊を防止して低温靭性を向上させる。またＳ量の低減はＭｎＳを低減して延靭性を向上させると共に、溶接金属の高温割れを防止する効果がある。
【００３２】
次に、溶接金属中にさらにＮｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｂ，Ｃａを添加する理由について説明する。
基本となる成分に、さらにこれらの元素を添加する主たる目的は、本発明鋼の優れた特徴を損なうことなく、製造可能な板厚の拡大や溶接金属の強度・靭性などの特性の向上を図るためである。したがって、その添加量は自ら制限されるべき性質のものである。
【００３３】
Ｎｉを添加する目的は、低温靭性を劣化させることなく低炭素の本発明鋼の強度を向上させるためである。Ｎｉ添加はＭｎやＣｒ，Ｍｏ添加に比較して溶接金属中に低温靭性に有害な硬化組織を形成することが少なく、強度を増加させる。この効果を発揮させるために、０．１％以上の添加が必要である。しかし、添加量が多すぎると経済性だけでなく、溶接高温割れなどを招くので、その上限を１．０％とした。
【００３４】
ＣｕはＮｉとほぼ同様な効果を持つと共に、耐食性、耐水素誘起割れ特性の向上にも効果がある。この効果を発揮させるためには０．１％以上の添加が必要である。しかし過剰に添加すると低温靭性が低下するので、その上限を１．０％とした。
【００３５】
Ｃｒは溶接金属の強度を増加させる効果があり、この効果を発揮させるためには０．１％以上の添加が必要である。しかし、多過ぎると低温靭性を著しく劣化させる。このためＣｒ量の上限は１．０％とした。
【００３６】
Ｍｏを添加する理由は溶接金属の強度を増加させるためである。この効果を得るためには、Ｍｏは最低０．１％必要である。しかし過剰なＭｏ添加は低温靭性を劣化させるので、その上限を１．０％とした。
【００３７】
ＶはほぼＮｂと同様の効果を有する。その上限は低温靭性の観点から０．０１％まで許容できる。
【００３８】
Ｂは極微量で鋼の焼入れ性を飛躍的に高める。この効果を得るためには、Ｂは最低でも０．０００３％必要である。一方、過剰に添加すると、低温靭性を劣化させるだけでなく、かえってＢの焼入れ性向上効果を消失せしめることもあるので、その上限を０．００２０％とした。
【００３９】
Ｃａは硫化物（ＭｎＳ）の形態を制御し、低温靭性を向上（シャルピ−試験における吸収エネルギ−の増加など）させる。しかしＣａ量が０．００１％未満では実用上効果がなく、また０．００５％を超えて添加するとＣａＯ−ＣａＳが大量に生成してクラスタ−、大型介在物となり、清浄度を害する。このためＣａ添加量を０．００１〜０．００５％に制限した。
【００４０】
さらに、ＣＥＷ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５で定義されるＣＥＷ値を０．４５〜０．８０の範囲に限定する必要がある。ＣＥＷ値が０．４５未満では十分な強度が得られない。またＣＥＷ値が０．８０を超えると強度が大きく上昇し、靭性の劣化が起こる。
【００４１】
なお、上記成分を有する鋼の圧延方法として、制御圧延または制御圧延〜加速冷却することが望ましい。これはベンド管の袖部の強度と低温靭性を確保するためである。
【００４２】
次に製造条件の限定理由について説明する。
本発明では、鋼管を８５０〜９５０℃の温度範囲に再加熱後、曲げ加工しながら焼入れする必要がある。
鋼管の加熱温度を８５０℃以上とする理由は、オ−ステナイト域で合金元素を十分に溶体化させ、強度と低温靭性を向上させるためである。しかし加熱温度が９５０℃を超えると、溶接金属において加熱時のオ−ステナイト粒が成長し、結晶粒が大きくなって低温靭性の劣化を招いたり、ベンド管の所定の寸法が得られなくなる。このため加熱温度の上限は９５０℃とした。
【００４３】
加熱後、鋼管を曲げ加工しながら焼入れし、その後、Ａｃ１  温度以下で焼戻し処理をする必要がある。これは曲げ加工しながら焼入れし、その後焼戻し処理することにより、高強度と優れた低温靭性を得るためである。曲げ加工しながら焼入れしないと鋼管の温度が低下して、フェライトなどの生成により高強度化が達成できない。なお、焼入れ処理時の冷却速度は１０℃／秒以上が望ましい。
【００４４】
【実施例】
本発明の実施例について述べる。
種々の成分を有する鋼板を溶接して鋼管を製造した。成形方法はＵＯＥおよびＢＲ（ベンディングロ−ル）である。その後、種々の溶接金属成分を有する鋼管からベンド管を製造して、諸性質を調査した。機械的性質は圧延と直角方向で調査した。
【００４５】
調査結果を表１（表１−１）、表２（表１−２）、表３（表２）に示す。表１及び表２には化学成分を、表３には製造方法と機械的性質を表示した。
本発明の鋼管は優れた強度・低温靭性を有する。これに対して比較鋼は化学成分または鋼管製造条件が適切でなく、以下に示すようにいずれかの特性が劣る。
【００４６】
鋼６は母材のＣ量が多過ぎるため、母材の低温靭性が悪い。鋼７は母材のＭｎ量が高過ぎるため、母材の低温靭性が悪い。鋼８は母材のＮｂ量が多過ぎるため、ＷＭの低温靭性が悪い。鋼９は母材のＣＥＢ値が小さいため、十分な強度が得られない。鋼１０は母材のＣＥＢ値が大きいため強度が著しく上昇し、低温靭性も悪い。鋼１１は溶接金属のＣ量が多過ぎるため、溶接金属の低温靭性が悪い。
【００４７】
鋼１２は溶接金属のＮｂ量が多過ぎるため溶接金属の低温靭性が悪い。鋼１３はＰ値が小さすぎるため、溶接金属の低温靭性が悪い。鋼１４はＰ値が高すぎるため溶接金属の低温靭性が悪い。鋼１５は鋼管の再加熱温度が高すぎるため、低温靭性が悪い。鋼１６は鋼管の再加熱温度が低すぎるため強度が低い。鋼１７は曲げ加工後空冷したために強度が低い。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
【表２】
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【００５０】
【表３】
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【００５１】
【発明の効果】
本発明により、低温靭性に優れたＡＰＩ規格Ｘ８０〜Ｘ１００高強度ベンド管が安定して製造できるようになった。その結果、パイプラインの輸送効率の向上が可能となった。