(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の（１）式で表される鋼管の内面側の平均硬さＡと下記の（２）式で表される鋼管の外面側の平均硬さＢとが下記の（３）式で表される関係を有することを特徴とする冷間曲げ性に優れた、リールバージ法に用いられる鋼管。
【数１】
0003985481.tif 000013
【数２】
0003985481.tif 000014
【数３】
0003985481.tif 000015
但し、（１）式および（２）式中の各記号は、下記に示すとおりである。
Ｄ：外径（ｍｍ）
ｔ：肉厚（ｍｍ）
Ｈ（ｎ）：鋼管の肉厚を２ｍ等分した際に、中心側からｎ番目の位置におけるビッカース硬度（Ｈｖ）
ｒ（ｎ）：鋼管の肉厚を２ｍ等分した際に、中心側からｎ番目の位置における半径（ｍｍ）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海底ラインパイプ等に用いられる鋼管に係り、特に、敷設時に行われる冷間曲げ加工において必要なエネルギーを低減することができる冷間曲げ加工性に優れた、リールバージ法に用いられる鋼管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配管の敷設現場において、敷設ルート等の条件によっては冷間のまま鋼管に曲げ加工を実施する場合がある。また、近年、海底ラインパイプ等の敷設においては、敷設作業の効率化を図るべく、予め地上において周溶接したパイプを船上の巨大なリールに巻き取り、このパイプを海底に敷設する、いわゆるリールバージ法を適用する場合も多くなってきている。
【０００３】
リールバージ法による敷設では、例えば、外径が406.4mmの鋼管の場合には、スプール径が約20ｍのリールが使用されている。しかし、昨今のエネルギー枯渇化等の事情から、海底ラインパイプは、より深海域に敷設されるようになってきており、高強度化や厚肉化の要請がますます強くなってきている。パイプの高強度化や厚肉化が進められると、曲げ加工に必要なエネルギーが上昇し、これに伴う冷間加工設備の大規模化が余儀なくされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
鋼管に冷間曲げ加工を施す際に必要なエネルギーを低減できれば、現有の冷間加工設備を改造することなく、高強度化や厚肉化した製品に冷間曲げ加工を実施することができ、また、今後、製造される冷間加工設備のコンパクト化を図ることができる。
【０００５】
本発明は、このような観点からなされたものであって、鋼管に冷間曲げ加工を施す際に必要なエネルギーを低減して、冷間加工性に優れた、リールバージ法に用いられる鋼管を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の（１）式で表される鋼管の内面側の平均硬さＡと下記の（２）式で表される鋼管の外面側の平均硬さＢとが下記の（３）式で表される関係を有することを特徴とする冷間曲げ性に優れた、リールバージ法に用いられる鋼管を要旨とする。
但し、（１）式および（２）式中のＤは外径（ｍｍ）を示し、ｔは肉厚（ｍｍ）を示し、Ｈ（ｎ）は鋼管の肉厚を２ｍ等分した際に、中心側からｎ番目の位置におけるビッカース硬度（Ｈｖ）を示し、ｒ（ｎ）は鋼管の肉厚を２ｍ等分した際に、中心側からｎ番目の位置における半径（ｍｍ）を示す。
【０００７】
【数４】
0003985481.tif 000002
【０００８】
【数５】
0003985481.tif 000003
【０００９】
【数６】
0003985481.tif 000004
【００１０】
【発明の実施の形態】
高強度継目無鋼管を製造する場合には、熱処理として、焼入れ焼戻し処理が実施される。一般に適用されている連続焼入れ方式では、リングの内側からリング中心方向に向かって高圧の冷却水を噴射するスプレーを使用し、そのリング内に鋼管を通過させることによって、焼入れが実施される。即ち、設備上、内面側の冷却を行うのは困難であり、焼入れ時の冷却水の水量（以下、焼入れ水量という）は、内面側より外面側の方が多いのが一般的である。従って、従来の高強度継目無鋼管は、外面側の硬さが内面側の硬さより高いものであった。
【００１１】
しかし、鋼管の冷間曲げに必要なエネルギーは、外面近傍の強度の影響を受けることになるため、外面側の強度レベルが内面側のそれより低くすることができれば、塑性変形域までの冷間曲げに必要なエネルギーを低く抑えることができると考えられる。
【００１２】
そこで、本発明者らは、鋼管全体の強度レベルを下げることなく、鋼管の外面側の硬さを内面側の硬さより低減すべく研究を重ねた結果、本発明を完成した。
【００１３】
ここで、本件明細書において、内面側の硬さは、下記の（１）式で示される内面側の平均硬さＡと定義し、外面側の硬さは、下記の（２）式で示される外面側の平均硬さＢと定義する。但し、（１）式および（２）式中のＤは外径（ｍｍ）を示し、ｔは肉厚（ｍｍ）を示し、Ｈ（ｎ）は鋼管の肉厚を２ｍ等分した際に、中心側からｎ番目の位置におけるビッカース硬度（Ｈｖ）を示し、ｒ（ｎ）は鋼管の肉厚を２ｍ等分した際に、中心側からｎ番目の位置における半径（ｍｍ）を示す。
【００１４】
【数７】
0003985481.tif 000005
【００１５】
【数８】
0003985481.tif 000006
【００１６】
これは、内面側および外面側のそれぞれの平均硬さを同心円分布を仮定した面積平均で表したものである。ｍが５である場合を例にとって説明すると、まず、測定対象となる鋼管を肉厚方向に同心円で10等分し、この等分したそれぞれの領域の硬さＨ(ｒ)をビッカース硬さで測定する。一方で、下記の(4)式によって10等分したそれぞれの領域の半径ｒ(ｎ)を求め、円周長さ２πｒ(ｎ)を算出する。
【００１７】
【数９】
0003985481.tif 000007
なお、(4)式中のａは外半径（mm)を示す。
【００１８】
10等分したそれぞれの領域について「Ｈ(n)・２πｒ(n)・(ｔ/10)」を計算し、内面側平均硬さＡについては、鋼管の内表面の位置から肉厚方向中心の位置までの和に所定の係数をかけることによって求め、外面側平均硬さＢについては、鋼管の肉厚方向中心の位置から外表面の位置までの和に所定の係数をかけることによって求める。
【００１９】
このようにして求めた内面側平均硬さＡおよび外面側平均硬さＢとの差が０を超える、即ち、下記の(3)式を満たす場合に、冷間曲げ加工時の曲げエネルギーを低減することができる。
【００２０】
【数１０】
0003985481.tif 000008
【００２１】
本発明の鋼管の製造方法については、特に限定しないが、例えば、製管後に熱処理を実施する際に、内面側の焼入れ水量を外面側の焼入れ水量より多くすることで、本発明の硬さ条件を具備する鋼管を製造することができる。
【００２２】
【実施例】
表１に示す化学組成を有する鋳片から、マンネスマン製管法によって、外径が60.3mmであり、肉厚が5.0mm、10.0mmおよび15.0mmの３種類の継目無鋼管にした後、焼入れ焼戻し処理（焼入れ温度：900℃、焼戻し温度：600℃）を実施して、API5LX60の鋼管を作製し、これを供試材とした。
【００２３】
【表１】
0003985481.tif 000009
【００２４】
上記の供試材の寸法および焼入れ水量、ならびに、下記の要領で求めた断面平均硬さおよび曲げエネルギーを表２に示す。
【００２５】
内面側および外面側の平均硬さの測定は、各供試材の任意の位置から管軸方向と垂直な断面を含む試験片を切り出し、この試験片について、管の肉厚方向を10等分（ｍ＝５）したそれぞれの位置のビッカース硬さ（試験力：98.07Ｎ）を測定し、この結果を下記の(1)式および(2)式に代入することによって算出した。更に、内面側平均硬さと外面側平均硬さの差も算出した。
【００２６】
【数１１】
0003985481.tif 000010
【００２７】
【数１２】
0003985481.tif 000011
【００２８】
但し、(1)式および(2)式中のＤは外径（mm）を示し、ｔは肉厚（mm）を示し、ａは外半径（mm）を示し、Ｈ(ｎ)は鋼管の肉厚を２ｍ等分した際に、中心側からｎ番目の位置におけるビッカース硬度（Ｈｖ）を示し、ｒ(ｎ)は鋼管の肉厚を２ｍ等分した際に、中心側からｎ番目の位置における半径（mm）を示す。
【００２９】
曲げエネルギーは、図１に示す三点曲げ試験機（支持スパンＬ１：250mm）を使って、各供試材に曲げ荷重を負荷し、図１中のｙで示した変位量が60mmに達するまでの曲げ荷重積分値を求め、各供試材の断面積で除した値を示す。なお、図２に示すとおり、変位量が60mmに達するときに、曲げ荷重積分値が最大になるため、変位量が60mmに達するまでの曲げ荷重積分値を求めることとした。
また、評価は、同様の化学組成を有する供試材のうち、内面側と外面側でほぼ均一な硬さ分布を持つ供試材と比較し、その曲げエネルギーの差が−120N-mm/mm２以下の場合を「◎」、−120N-mm/mm２を超え０N-mm/mm２未満の場合を「○」、０N-mm/mm２以上の場合を「×」として評価した結果を示す。
【００３０】
【表２】
0003985481.tif 000012
【００３１】
表２に示したとおり、本発明例1〜3、比較例1、4および5は、その化学組成および寸法が同一の鋼である。しかし、内面側の硬さと外面側の硬さがほぼ均一の比較例１と比較すると、本発明例1〜3は、曲げエネルギーが101〜191N-mm/mm２低くなっており、比較例4および5は、曲げエネルギーが9〜23N-mm/mm２高くなっている。
【００３２】
同様に、本発明例4〜6、比較例2、6および7は、その化学組成および寸法が同一の鋼である。内面側の硬さと外面側の硬さがほぼ均一の比較例2と比較すると、本発明例4〜6は、曲げエネルギーが110〜182N-mm/mm２低くなっており、比較例6および7は、曲げエネルギーが80〜113N-mm/mm２高くなっている。
【００３３】
同様に、本発明例7〜9、比較例3、8および9は、その化学組成および寸法が同一の鋼である。内面側の硬さと外面側の硬さがほぼ均一の比較例3と比較すると、本発明例7〜9は、曲げエネルギーが103〜149N-mm/mm２低くなっており、比較例6および7は、曲げエネルギーが62〜95N-mm/mm２高くなっている。
【００３４】
以上のとおり、本発明例として示したいずれの鋼管も、内面側平均硬さが外面側平均硬さより大きくなっており、これによって、曲げエネルギーが低く抑えられることが判明した。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、冷間曲げ加工時の曲げエネルギーを低く抑えることができるので、鋼管にリールバージ法を適用して冷間曲げ加工を施す際に必要なエネルギーを低減でき、現有の冷間加工設備を改造することなく、高強度化や厚肉化した製品に冷間曲げ加工を実施することができ、また、今後、製造される冷間加工設備のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で使用した三点曲げ試験機を示す模式図である。
【図２】三点曲げ試験機を使用して鋼管に曲げ荷重を負荷した際の変位量と荷重積分値との関係を示す図である。
【図１】
0003985481.tif 000016
【図２】
0003985481.tif 000017