[發明專利]耐震性優異的建筑結構用590MPa級高屈強比圓形鋼管及其制造方法

有效

• 申請號: 200910129689.7
• 申請日: 2009-03-26
• 公開（公告）號: CN101545080A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 小林克壯;鹽飽豐明
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/54;C21D8/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 李貴亮

技術領域

本發明主要涉及要求耐震性的面向建筑鋼筋用途的圓形鋼管及其制造方法，特別是涉及抗拉強度在590MPa以上(590MPa級)，屈強比為85～95％的高強度高屈強比圓形鋼管，和用于制造這種圓形鋼管的有用的方法。?

背景技術

建筑用鋼材為了確保建筑結構物的耐震性，利用彈性變形后的塑性變形來吸收地震能量，在這一思想之下，規定由屈服應力YS和抗拉強度TS的比(YS/TS)所表示的屈強比YR的上限的情況很多。相對于此，近年來，巨大地震時的柱部的塑性化雖然不會致使建筑結構物整體的崩塌而可以救人，但是建筑結構物的資產價值不復存在，需要重建，因此使建筑用鋼材的特性止于彈性限度內這樣的設計方法也得到研究。?

上述這樣的建筑結構物所適用的圓形鋼管，因為是通過對鋼板進行擠壓彎曲加工等而成形，所以會產生因加工硬化引起的材質變化，屈強比YR上升。特別是圓形鋼管的外面側，與板厚中央部比較硬度的上升大，因此延展性降低。?

即，在承受大地震時的載荷而變形時，具有的固有的問題是龜裂容易從外面側發生，圓形鋼管在四面箱形柱不會發生。特別是將附屬金屬模具等焊接到圓形鋼管上時，由于熱影響部(HAZ)的硬化導致圓形鋼管表面(外表面)的延展性的降低成為問題。?

于是，作為通過冷成形而制造鋼管的方法，除管線管用鋼管所適用的UOE成形法(Uing?press-Oing?press-expander法)以外，基本采用壓彎冷成形法(以下僅稱為“壓彎法”)。上述成形法之中，鋼板厚度厚(例如板厚：超過30mm)，需要強加工時會采用壓彎法。?

上述壓彎法是對鋼板的一部分(直線部)進行模壓彎曲加工，依次使模壓位置移動而成形為圓形的方法，是加工能力高的方法。以這樣的壓彎法成形圓形鋼管時，圓形鋼管的外表面的硬化變得特別顯著，但作為降低這種硬度的方法已知有去應力退火(Stress?Relieving：以下稱為“SR熱處理”)。然而，若實施這樣的SR熱處理，則板厚中央部的硬度仍會降低，作為圓形鋼管的要求強度的抗拉強度TS難以確保在590MPa以上。?

另外，以通過SR熱處理的應用來降低表面硬度為前提，適用于抗拉強度為590MPa以上的鋼板時，需要通過合金元素的添加而使金屬組織硬質化，而在此硬質組織的作用下，致使SR熱處理后的母材(鋼管)的韌性的確保非常困難。?

造船用鋼、壓力容器和一般的管線管用鋼等，若直接應用于建筑用圓形鋼管用途，則具有金屬組織和板厚方向的硬度分布，存在材質偏差被冷彎曲加工助長這樣的問題。另一方面，對于建筑材料的要求，高強度和高韌性等機械的性質自不必說，確保用于降低建筑成本的大線能量焊接特性和良好的焊接性也很重要。?

作為涉及上述這樣的多管的技術，至今為止提出有各種各樣的技術。例如在特開平7-166293號中提出，作為耐硫化物裂紋性優異的鋼板，規定顯微維氏硬度分布。該技術對于板厚為20mm左右的管線管的原材有效，這樣的鋼板縮小顯微維氏硬度分布容易，但板厚為25～100mm的建筑結構物用圓形鋼管縮小板厚方向的硬度分布就很困難。另外，該技術涉及的鋼把重點在于耐硫化物裂紋性，而對于建筑用途的耐震性并未考慮，沒有顧及到應用于圓形鋼管時在彎曲加工后的韌性劣化。?

另外，在特開2007-138210號中，公開了關于在包辛格(Bauschinger)效應下屈服應力降低小的高強度管線管用鋼板。該技術是以通過UOE成形法成形的管線管用薄板為對象，該技術所公開的方法不能縮小板厚達到100mm的厚壁材板厚方向的硬度分布。另外，需要在加速冷卻之后立即進行急速加熱的處置，因此也有加熱控制困難這樣的問題。而且，對于控制適用于壓彎法時成為問題的加工硬化量的方法也沒有任何考慮，冷加工后的圓形鋼管的外面側硬化，可以預想不能確保良好的耐震性。?

特開2006-257499號中，提出關于以板厚20mm左右的管線管用鋼板為對象，由UOE成形法成形的焊接鋼管。該技術通過使鋼板中的組織成為鐵系體和貝氏體的混合組織，從而降低鋼板的表面硬度，縮小硬度分布。然而，若為厚壁材，則板厚中心部的鐵素體分率變高而軟化，因此直接將方法應用于厚壁材并不能縮小板厚方向的硬度分布。另外，該方法是在鋼管成形后實施淬火，但是對壓彎后大徑厚壁圓形鋼管實施淬火處理困難。而且，對于控制適用于壓彎法時成為問題的加工硬化量的方法也沒有任何考慮，冷加工后的圓形鋼管的外面側硬化，可以預想不能確保良好的耐震性。?