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JPH09267123A - 耐遅れ破壊特性と圧壊特性にすぐれる超高強度鋼板製パイプの製造方法 - Google Patents

耐遅れ破壊特性と圧壊特性にすぐれる超高強度鋼板製パイプの製造方法

Info

Publication number
JPH09267123A
JPH09267123A JP8078889A JP7888996A JPH09267123A JP H09267123 A JPH09267123 A JP H09267123A JP 8078889 A JP8078889 A JP 8078889A JP 7888996 A JP7888996 A JP 7888996A JP H09267123 A JPH09267123 A JP H09267123A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pipe
strain
steel sheet
strength
residual stress
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8078889A
Other languages
English (en)
Inventor
Fukuteru Tanaka
福輝 田中
Satohiro Nakajima
悟博 中島
Shinji Sawaki
慎路 澤木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Sango Co Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Sango Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd, Sango Co Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP8078889A priority Critical patent/JPH09267123A/ja
Publication of JPH09267123A publication Critical patent/JPH09267123A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】歪みが小さく、種々の腐食環境下ですぐれた耐
遅れ破壊特性と圧壊特性を有する非熱処理タイプの電縫
溶接パイプの製造方法の提供。 【解決手段】重量%にて、C:0.08〜0.25%、及び
Mn:1.0〜3.0%を含み、マルテンサイト又はベイナ
イトを単独又は複合で50%以上含む引張強度980N
/mm2 以上の薄鋼板をロール成形にて造管し、電縫溶接
し、総歪み量を板厚内部の平均歪みとして5〜30%と
し、歪みゲージ法による切断法で求めたパイプ外表面部
の残留応力がσR ≦(0.0369σB 2 −122σB +102405)
×(HVM /HVO ) (σR はパイプ表面の応力が最大となる方向の最大の残
留応力(N/mm2)、σB はパイプの引張強度(N/mm2
)、HVM はパイプの板厚の中心部の平均硬さ、HV
O はパイプの外表面から0.1〜0.2mm内部の平均硬さ)
を満たす。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のドア補強
部材等に用いられる引張強度980N/mm2 以上の超高
強度鋼板からなり、種々の腐食環境下において耐遅れ破
壊特性と圧壊特性にすぐれるパイプの製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】自動車の安全性向上のために、ドア等の
補強部材の高強度化が進められており、軽量化の観点か
ら、主として引張強度1470N/mm2 級のパイプが用
いられている。従来、このような高強度パイプは、69
0N/mm2 程度の薄鋼板を電縫溶接によってパイプと
し、これを引き続き高周波等でオーステナイト域の温度
に加熱した後、水冷して、製造されている。しかし、こ
のような方法によって高強度パイプを製造するときは、
製造費用が高いうえに、水冷等の焼入れに際してパイプ
の形状が歪む問題や、酸化による塗装性の劣化等の問題
がある。更に、上記方法によれば、薄鋼板を角型や異形
断面のパイプに成形したときは、均一に焼入れすること
ができない難点がある。
【0003】他方、特開平2−253386号公報に記
載されているように、1470N/mm2 級の薄鋼板を造
管し、これを非熱処理タイプの電縫溶接パイプとするこ
とによって、圧壊時の吸収エネルギー特性を高める方法
が知られている。この方法によれば、上述したようなパ
イプの形状の歪みや、酸化による塗装性の劣化等の熱処
理型パイプの問題は解決されるが、しかし、このような
非熱処理タイプのパイプでは、造管時に発生する残留応
力のために、腐食によって遅れ破壊が発生することがあ
る。
【0004】更に、特願平3−47584号には、パイ
プの素板に加工歪みを付与して、塗装焼付けでの降伏強
度を高める方法が提案されているが、この方法によれ
ば、ロール成形による造管前の降伏強度が高いために、
パイプの形状が不均一となる。また、残留応力がより高
くなる等の問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】超高強度薄鋼板の遅れ
破壊については、例えば、金属学会会報第4巻第238
〜240頁(1993年)に一部、報告されているが、
しかし、そこでの遅れ破壊は、単純な曲げ応力下での現
象であり、応力、歪みの状態及び腐食環境の異なる状況
での遅れ破壊現象については明らかにされていない。本
発明者らは、引張強度980N/mm2 以上の超高強度薄
鋼板からなる実機能製品であり、2軸応力となる電縫溶
接パイプの遅れ破壊について、種々研究を重ねた結果、
遅れ破壊の発生を防止することができる高強度パイプを
製造する方法を見出して、本発明に至ったものである。
【0006】従って、本発明は、従来の非熱処理タイプ
のパイプの製造における上述したような問題を解決する
ためになされたものであって、引張強度980N/mm2
以上の超高強度薄鋼板からなり、歪みが小さく、しか
も、種々の腐食環境下においてすぐれた耐遅れ破壊特性
と圧壊特性を有する非熱処理タイプの電縫溶接パイプの
製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による耐遅れ破壊
特性と圧壊特性にすぐれる超高強度鋼板製パイプの製造
方法は、重量%にてC 0.08〜0.25%、及びMn
1.0〜3.0%を含み、マルテンサイト又はベイナイト
を単独又は複合で50%以上含む引張強度980N/mm
2 以上の薄鋼板をロール成形にて造管し、電縫溶接し、
そのまま、又は矯正を施して、総歪み量を板厚内部の平
均歪みとして5〜30%にすると共に、歪みゲージ法に
よる切断法で求めたパイプ外表面部の残留応力が下記式 σR ≦(0.0369σB 2 −122σB +102405)×(HVM
HVO ) (式中、σR はパイプ表面の応力が最大となる方向の最
大の残留応力(N/mm2)、σB はパイプの引張強度
(N/mm2 )、HVM はパイプの板厚の中心部の平均硬
さ、HVO はパイプの外表面から0.1〜0.2mm内部の平
均硬さを示す。)を満足せしめることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】歪みゲージ法による切断法で求め
たパイプ外表面部の残留応力とは、以下の方法によって
求めた値である。即ち、パイプの外表面に1mmのゲージ
レングスの2軸ゲージを貼付した後、パイプの円周方向
に10mmの幅、パイプの軸(長手)方向に30mmの長さ
の大きさにゲージを含んで切断し、切断前後の歪みゲー
ジの差を求め、その値からヤング率を21000として
一般的な応力計算によって求めた値である。従って、歪
みゲージ法による切断法で求めたパイプ外表面部の残留
応力とは、パイプの表面の真の残留応力ではなく、見か
けの残留応力である。
【0009】また、総歪み量とは、造管による歪み量と
その後に加えた歪み量の和である。板厚内部の平均歪み
量とは、パイプの内部から外面までの全板厚の総和を板
厚で除した値であり、具体的には、板厚内の硬さの平均
値を用いて、予め求められたその素板の歪み−硬さ線図
との対応から求められる値である。
【0010】次に、本発明によるパイプの製造におい
て、用いる鋼板の化学成分について説明する。Cは、鋼
板の強化に必要な元素であり、980N/mm2 以上の引
張強度を得るためには、0.08%以上の添加が必要であ
る。しかし、添加量が0.25%を越えるときは、鋼の延
性が低下し、偏平又は圧壊時等にパイプが割れるので、
これを上限とする。
【0011】Mnは、マルテンサイトやベイナイト等の
変態組織を得るために必要な元素であって、添加量が1.
0%よりも少ないときは、例えば、熱間圧延後の急冷や
冷間圧延後の連続焼鈍等において、十分な量の変態組織
を得ることができない。しかし、添加量が3.0%を越え
るときは、Mnの偏析等によって延性が低下し、偏平又
は圧壊時等に割れが発生するので、これを上限とする。
【0012】本発明において、その他の元素について
は、何ら制約されるものではない。Si、P、Ni、C
a及びREMは、鋼の延性を高める効果がある。Cr、
Mo、Cu及びBは、鋼の焼入れ性を高める効果を有す
る。また、Ti、Nb、V、Zr及びWは、析出強化に
よって鋼の降伏強度を高め、パイプの圧壊特性を高める
ために有効である。
【0013】本発明において、鋼板の組織は、ベイナイ
ト又はマルテンサイトを単独で、又は複合で、50%以
上含むことが必要である。このような組織は、鋼板が9
80N/mm2 以上の引張強度を有すると共に、パイプに
加工し得るすぐれた曲げ加工を有するためである。鋼板
の組織がベイナイト又はマルテンサイトを単独で、又は
混合物として、50%よりも少ないときは、目的とする
所定の強度と曲げ加工性を得ることができない。
【0014】ベイナイト又はマルテンサイトが単独で、
又は複合で50%よりも少ない場合に、引張強度980
N/mm2 以上を得るためには、これらの変態相の硬さを
高める必要があり、このように、変態相の硬さを高めれ
ば、曲げ加工性が低下し、パイプの偏平、圧壊時等に割
れが発生する。
【0015】ベイナイト相の炭化物の状態については、
特に限定されるものではなく、オーステナイト域からの
冷却によって生成した変態相であればよい。また、マル
テンサイトについては、焼入れマルテンサイトでもよ
く、焼戻しマルテンサイトであってもよい。
【0016】パイプの素板の降伏強度が高い場合は、そ
の残留応力も高くなる。更に、降伏強度が高い場合は、
パイプの真円度が出ない、溶接前の接合部の口開き量が
大きく、溶接部の品質(接合状態)が不安定となる、等
の問題がある。従って、パイプの素板に加工歪みを与え
ていない降伏比が低い本発明の方法によれば、上述した
問題が解決される。
【0017】更に、本発明に従って、造管時のロールの
曲率を大きくするか、又は矯正ロールにより歪みを付与
し、それらの総和、即ち、総歪み量を板厚内の平均歪み
として、3〜40%、好ましくは、5〜30%とするこ
とによって、パイプの形状を均一にすることができると
共に、自動車の組立てラインで実施される焼付け塗装後
の降伏強度を80N/mm2 以上、高めることができるの
で、圧壊特性が高くなる。
【0018】超高強度薄鋼板に高い応力を付与した状態
で、例えば、塩酸に浸漬すると、遅れ破壊が発生する
が、鋼板に予め加工を付与した材料と、歪みを付与しな
い材料とでは、割れ発生の時間が異なり、前者の方がよ
り早い時期に割れが発生する。この割れ発生の時期の相
違は、腐食される前に加工により鋼板にミクロな欠陥が
導入された影響と考えられる。即ち、図1に示すよう
に、同一応力、腐食条件であっても、この加工の状態に
よって割れ発生時間が異なり、両者の間には相関があ
り、鋼板に予め加工を付与した材料と、歪みを付与しな
い材料とについて、それぞれ斜線領域が300時間の塩
酸浸漬によっても、割れの発生しない領域である。
【0019】一方、応力の状態を単軸から2軸に変える
と、割れ発生の時期が早まる。この理由については明ら
かでないが、遅れ破壊を誘因する水素が欠陥に集まりや
すくなるためであると考えられる。このように、加工及
び応力状態によって遅れ破壊特性は大きく変化する。こ
れらを適正に制御することによってはじめて、遅れ破壊
の発生しない超高強度薄鋼板製の電縫溶接パイプを得る
ことができる。
【0020】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。引張強度980N/mm2 以上の超高強度薄鋼板は、
熱延工程又は冷延焼鈍工程のいずれかにおいて、通常の
方法、例えば、2相域温度以上から急冷して、マルテン
サイト又はベイナイト又はこれらの混合組織を形成させ
ることによって製造した。用いた鋼の化学成分と、この
ようにして得られた複合組織鋼板の組織を表1に示す。
【0021】このようにして製造した1.6〜4.0mm厚さ
の超高強度薄鋼板を通常の方法で造管し、電縫溶接し
て、直径25〜40mmのパイプとし、その際に、造管条
件を種々変更して、残留応力レベルを変化させた。得ら
れたパイプについての遅れ破壊試験は、1.0Nの塩酸浸
漬と塩水噴霧試験(JIS Z 2371)に従って行
なった。結果を表2に示すように、本発明のパイプで
は、いずれも遅れ破壊がなかったが、比較例のパイプで
は、いずれも遅れ破壊が発生した。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【図面の簡単な説明】
【図1】は、超高強度鋼板に予め加工を付与した材料
と、しない材料とについて、引張強度と遅れ破壊の発生
する残留応力との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤木 慎路 愛知県西加茂郡三好町大字三好字井ノ口47 番地 株式会社三五三好工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%にてC 0.08〜0.25%、及び
    Mn 1.0〜3.0%を含み、マルテンサイト又はベイナ
    イトを単独又は複合で50%以上含む引張強度980N
    /mm2 以上の薄鋼板をロール成形にて造管し、電縫溶接
    し、そのまま、又は矯正を施して、総歪み量を板厚内部
    の平均歪みとして5〜30%にすると共に、歪みゲージ
    法による切断法で求めたパイプ外表面部の残留応力が下
    記式 σR ≦(0.0369σB 2 −122σB +102405)×(HVM
    HVO ) (式中、σR はパイプ表面の応力が最大となる方向の最
    大の残留応力(N/mm2)、σB はパイプの引張強度
    (N/mm2 )、HVM はパイプの板厚の中心部の平均硬
    さ、HVO はパイプの外表面から0.1〜0.2mm内部の平
    均硬さを示す。)を満足せしめることを特徴とする耐遅
    れ破壊特性と圧壊特性にすぐれる超高強度鋼板製パイプ
    の製造方法。
JP8078889A 1996-04-01 1996-04-01 耐遅れ破壊特性と圧壊特性にすぐれる超高強度鋼板製パイプの製造方法 Pending JPH09267123A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011145234A1 (ja) * 2010-05-18 2011-11-24 新日本製鐵株式会社 低サイクル疲労特性に優れた自動車足回り部品とその製造方法

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