CN113423846B - 高强度电焊钢管和地基稳定化工程用高强度电焊钢管的使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明的高强度电焊钢管，钢管的外径为60.3mm以上且318.5mm以下，钢管的壁厚与钢管的外径之比为0.02以上且0.06以下，拉伸强度为590N/mm²以上，在将钢管中央部切断的情况下，在预定部位满足特定数值范围。

Description

高强度电焊钢管和地基稳定化工程用高强度电焊钢管的使用 方法

技术领域

本发明涉及在地基稳定化工程(包括隧道工程或地基稳定工程等)中，用于在土中穿孔、进行斜面或地面的地基改良的高强度电焊钢管和地基稳定化工程用高强度电焊钢管的使用方法。

本申请基于2019年2月21日在日本提出的特愿2019-029437号要求优先权，将其内容援引于此。

背景技术

近年来，在汽车道路或铁路等的隧道工程或地基稳定化工程中，需要在以加长和柔软地基的施工需求为首的严酷环境下施工。为了实现该目的，需要地基改良剂和轻量且高强度的结构部件，而作为轻量高强度结构部件，高强度钢管受到关注。

作为高强度钢管的制造方法，例如专利文献1和专利文献2中公开了在制管后加热至高温后进行骤冷来提高拉伸强度的技术。另外，例如专利文献3中公开了如下技术：对于作为埋设在地下的钢管的一种的油井用电焊钢管，通过将化学组成、屈服强度、拉伸强度和屈服比分别调整为特定范围，无需进行制管后的热处理就能够提高拉伸强度和韧性。

如上所述，在隧道的加长和柔软地基的隧道施工中，期望使用地基改良剂，并确保用于注入该改良剂的重型机械和作业空间。但是，在近年来的高速公路或高速铁道的隧道铺设中，在山区等重型机械难以进入的狭小空间中的施工案例逐渐增加。另外，上述用途的钢管需要在钢管制造工厂的制管后、或者由中间作业人员或在工程现场的施工场所进行加工，预先在两管端分别形成阴螺纹和阳螺纹，或者将具有连接功能的连结用部件与钢管的两管端或一端接合，搬入施工场所后在工程现场将挖掘用工具与钢管或钢管彼此连结使用。

但是，在不能使用重型机械的情况下，必须通过手工作业将钢管搬入并连结，作业人员的体力负荷非常大。特别是近年来，随着作业人员的高龄化，降低作业人员的负荷以及确保劳动力成为课题，作为其解决对策，需求高强度且轻量的钢管部件。

作为该用途的现有钢管，例如为规格STK400、拉伸强度TS400～490N/mm²、外径D＝114.3mm、壁厚t＝6.0mm、长度L＝3.0～3.5m、重量48～56kgf/根。另一方面，根据日本劳动基准法的工作场所的腰痛预防对策的方针，成人男性通过人力处理的物品的重量应为体重的大致40％以下。作为标准例，将成人男性的体重设为70kgf时，1人可处理的重量为28kgf。因此，现有钢管无法由1个作业人员处理，从确保作业人员的难度和人工费用等观点出发，需求钢管的轻量化。

本申请的地基稳定化工程用高强度钢管，多数情况下从生产效率和价格方面出发，在制管工厂以长度10m左右或其以上的长度进行制造，由中间作业人员等切断成上述预定长度后，进行螺纹切削等，搬入工程现场进行施工。在将地基稳定化工程用高强度钢管打入地基时，之所以使用螺纹接合或精度良好的嵌合，是因为在压入地基中时，在地基中的硬质的坚固岩石等成为障碍物时，为了不会以结合部为起点发生弯曲导致埋设、压入停止，接合部需要保持与母材部分相同程度的强度。这在单纯的钢管端部的扩管嵌入或螺栓等金属件的单纯固定中，在埋设时会因障碍物而发生弯曲、脱落、或金属件碰撞卡住，从而无法将钢管压入地基，给地基稳定化工程造成阻碍，因此不优选。此外，特别是在用于隧道的地基稳定的情况下，由于会沿水平或稍稍倾斜、或横向地压入钢管，因此如果采用焊接方式接合，则难以在工程现场沿上述方向确保直线性的同时通过焊接方式进行接合，也难以准备这样的焊接装置。

关于用于钢管轻量化的薄壁高强度化，如上述专利文献3等所示，以往报道了多种方法。另外，该用途的钢管大多在隧道工程等地基稳定化施工中或施工后没有使钢管自身旋转的作业，因此在地基埋设时不要求管中央部的真圆度(正圆度)。但是，如上所述，在制管后，在钢管的长度方向的大致中央部(以下称为钢管中央部，在钢管切断前，比后述的与钢管端部相距钢管的外径量的位置Le靠钢管中央侧的部分)切断成上述长度L，因此从钢管制造工厂出货的钢管的钢管端部、以及之后钢管在钢管中央部被切断而产生的钢管端部，需要利用旋转式的切削装置在该钢管端部进行用于将钢管彼此接合的螺纹加工，因此在钢管端部要求高真圆度。另外，同样在切断成上述长度L后，有时一部分会经由1个或多个夹具将钢管端部嵌合结合，该情况下为了稳定的接合，钢管端部也同样要求高真圆度。

这样，作为要求高真圆度的地基稳定化工程用高强度钢管，由于是对高强度钢板进行冷加工而制造的，因此高强度化、拉伸强度越大，加工时的残留应力越大。这在制管后切断成上述长度L时，该残留应力在切断的部分的钢管端部被释放，该两钢管端部的变形变大，真圆度有恶化的倾向。

作为以接近地基稳定化工程用高强度钢管的长度使用钢管或高强度钢管的例子，例如有扭力梁或结构部件等汽车用途、建筑现场的脚手架部件。汽车用途中的与其他部件的接合，主要是焊接或螺栓紧固等机械结合，使用真圆度影响的螺纹切削的情况极少，因此本申请这样的课题并不明显。这在建筑现场的脚手架部件方面也是同样地，通过金属件的紧固进行组装。此外，作为长度接近的钢管，有住宅用基础桩用钢管和架线用电线柱用的钢管，这些也只是用销或简便的金属件进行连结，本申请的课题仍不明显。

作为螺纹切削的情况，例如有油井管用钢管，其对于由10m左右的长条材料在制管工厂确保了真圆度的钢管，由出厂前或出厂后的中间作业人员进行螺纹切削，以出厂时的长度直接连结使用。不过，在达到数千m的油井的挖掘的最后部分，有时会由中间作业人员对用于长度调整的数m用的短条材料进行螺纹切削，但这是极少的一部分，与切断时的形状变化、真圆度相关的课题并不明显。而地基稳定化工程用高强度钢管，由于需要全都从工厂出货的长度切短成使用时的长度例如为L＝3.0～3.5m，将其一个一个地连接，因此在其连结部的所有螺纹切削部分，真圆度都很重要，都有可能发生接合的问题。像这样，可以说切断时的真圆度恶化以及螺纹切削或嵌合等引起的接合问题，是地基稳定化工程用高强度钢管特有的问题。

在此，作为提高钢管的真圆度的现有技术，一般公知的有制管后的拉伸加工、将管端压入模具中进行温加工的型钢加工。但是，这些有时会成为与钢管的制造线不同的工序，而且制造成本会上升。中间作业人员不一定具备型钢加工设备，并且如上所述，有时会将高强度钢管搬入施工现场后再进行切断。该情况下，无法通过其它工序来应对，即使对于由中间作业人员进行的切断、在工程现场的预定外的切断，也需要确保被切断的钢管端部的真圆度。此外，隧道工程、地基稳定化工程的范围很大，要使用大量钢管，因此要求尽可能廉价。

在先技术文献

专利文献1：日本特开昭54-19415号公报

专利文献2：日本特开平6-93339号公报

专利文献3：日本特许第5131411号公报

发明内容

发明要解决的课题

因此，发明人提供轻量高强度、并且通过制管后的新切断而产生的钢管端部具有高真圆度的高强度电焊钢管和地基稳定化工程用高强度电焊钢管的使用方法。

用于解决课题的手段

为解决上述课题达成相应目的，本发明采用以下技术方案。

(1)本发明的一技术方案涉及的高强度电焊钢管，以质量％或质量ppm计，含有C：0.04～0.30％、Si：0.01～2.00％、Mn：0.50～3.00％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Al：0.005～0.700％、N：100ppm以下、Nb：0～0.100％、V：0～0.100％、Ti：0～0.200％、Ni：0～1.000％、Cu：0～1.000％、Cr：0～1.000％、Mo：0～1.000％、B：0～50ppm、Ca：0～100ppm和REM：0～200ppm，余量由铁和杂质组成，DCave为60.3mm以上且318.5mm以下，tCave/DCave为0.02以上且0.06以下，拉伸强度为590N/mm²以上，在将钢管中央部切断的情况下，满足下述式子。

DCave×(－2/100)≤x≤DCave×(2/100) (1)

YN≤y≤YM (2)

x+K－3×SD≤y≤x+K+3×SD (3)

YM＝MIN[{DEave×(2/100)}、{4×((tEave/3)－0.65)}] (4)

式(4)将{DEave×(2/100)}和{4×((tEave/3)－0.65)}中较小的一者设为YM。

YN＝MAX[{DEave×(－2/100)}、{－4×((tEave/3)－0.65)}] (5)

式(5)将{DEave×(－2/100)}和{－4×((tEave/3)－0.65)}中较大的一者设为YN。

K＝{α+(β/I)+(γ×TS)}×DCave (6)

钢管中央部的外径的标准偏差＝{p+(q/I)+(r×TS)}×DCave (8)

其中，x：纵向椭圆度(钢管中央部)，y：纵向椭圆度(钢管端部)，DCave：制管后且切断前的钢管中央部的平均外径(mm)，tCave：制管后且切断前的钢管中央部的钢管的平均壁厚(mm)，DEave：制管后且切断后的钢管端部的平均外径(mm)，tEave：制管后且切断后的钢管端部的平均壁厚(mm)，TS：高强度电焊钢管的母材部的拉伸强度(N/mm²)，α、β、γ为常数，

α＝－1.87×10^-3 (9)

β＝1.35×10⁴ (10)

γ＝－6.65×10^-6 (11)

I是钢管中央部截面的截面二次距(mm⁴)，

I＝π/64×{(DCave)⁴－(DCave－2×tCave)⁴} (12)

p、q、r为常数，

p＝1.39×10^-3 (13)

q＝4.17×10² (14)

r＝6.05×10^-7 (15)。

(2)上述(1)记载的高强度电焊钢管中，拉伸强度可以为780N/mm²以上。

(3)上述(1)或(2)记载的高强度电焊钢管中，可以还满足下述式子。

YN－K+3×SD≤x≤YM－K－3×SD (17)

(4)上述(1)或(2)记载的高强度电焊钢管中，可以还满足下述式子。

DEave×(－2/100)－K+3×SD≤x≤DEave×(2/100)－K－3×SD (18)

(5)本发明的一技术方案涉及的地基稳定化工程用高强度电焊钢管的使用方法，在上述(1)或(2)记载的高强度电焊钢管的钢管中央部进行切断，在由此产生的新的钢管端部进行螺纹切削，利用螺纹接头将2根以上的高强度电焊钢管连接而使用。

(6)本发明的一技术方案涉及的地基稳定化工程用高强度电焊钢管的使用方法，上述(1)或(2)记载的高强度电焊钢管的钢管端部的一方或两方与在钢管中央部进行切断而产生的新的钢管端部，经由1个或多个夹具使该钢管端部彼此嵌合，将2根以上的高强度电焊钢管连接而使用。

发明的效果

根据本发明，能够提供轻量高强度、并且通过制管后的新切断而产生的钢管端部具有高真圆度的高强度电焊钢管和地基稳定化工程用高强度电焊钢管的使用方法。由此，能够减少钢管彼此的结合作业的负荷，以低成本实现工程施工作业的效率化。

附图说明

图1用于表示确定钢管中央部的范围的Le的依据，是表示与钢管端部的距离/其位置的外径、和外径测定位置的截面的纵向椭圆度与钢管的制管方向的长度1/2位置的纵向椭圆度之差的关系的图。再者，钢管为外径114.3mm×壁厚3.5mm×长度7400mm。

图2是表示钢管的拉伸强度和钢管端部的纵向椭圆度(ΔDE)－钢管中央部的纵向椭圆度(ΔDC)的关系的图。再者，钢管为外径114.3mm×壁厚3.2～8.6mm。

图3是表示各板厚的钢管的拉伸强度和钢管端部的纵向椭圆度(ΔDE)－钢管中央部的纵向椭圆度(ΔDC)的关系的图。再者，钢管的外径为114.3mm。

图4是表示钢管的拉伸强度与钢管中央部的平均外径的标准偏差的关系的图。再者，钢管为外径114.3mm×壁厚3.2～8.6mm。

图5是表示各板厚的钢管的拉伸强度与钢管中央部的平均外径的标准偏差的关系的图。再者，钢管的外径为114.3mm。

图6是表示钢管的拉伸强度与钢管中央部的残留应力的关系的图。再者，钢管为外径114.3mm×壁厚3.2～8.6mm。

图7是示意性地表示通过切断使钢管端部变形时的钢管端部的平均外径的变化和螺纹截面的状态的图。再者，由于是示意性地表示，因此忽略外径和壁厚的比率等进行表示。

图8是表示对钢管端部进行螺纹加工的情况下的、钢管中央部(切断前)的纵向椭圆度ΔDC与钢管端部(切断后)的纵向椭圆度ΔDE的关系的图。

图9是表示关于对钢管端部进行螺纹加工的情况下的、钢管中央部(切断前)的纵向椭圆度ΔDC与钢管端部(切断后)的纵向椭圆度ΔDE，将制造的偏差考虑在内的更优选的关系的图。

图10是表示对钢管端部进行螺纹加工的情况且区域YY大于区域AA的情况下的、钢管中央部(切断前)的纵向椭圆度ΔDC与钢管端部(切断后)的纵向椭圆度ΔDE的关系的图。

图11是表示关于对钢管端部进行螺纹加工的情况且区域YY大于区域AA的情况下的、钢管中央部(切断前)的纵向椭圆度ΔDC与钢管端部(切断后)的纵向椭圆度ΔDE，将制造的偏差考虑在内的更优选的关系的图。

图12是表示通过嵌合将钢管端部结合的情况下的、钢管的中央部(切断前)的纵向椭圆度ΔDC与钢管端部(切断后)的纵向椭圆度ΔDE的关系的图(将夹具嵌合的情况)。

图13是表示关于通过嵌合将钢管端部结合的情况下的、钢管的中央部(切断前)的纵向椭圆度ΔDC与钢管端部(切断后)的纵向椭圆度ΔDE，将制造的偏差考虑在内的更优选的关系的图(将夹具嵌合的情况)。

图14是表示制管机的设备概要的一例的图。

具体实施方式

发明人测定了制管后在钢管中央部切断成预定长度时的切断前后的钢管中央部的钢管截面尺寸，详细调查了因钢管切断而释放残留应力所引起的钢管截面尺寸的变化。其结果，考虑到由残留应力引起的尺寸变化，成功发现了切断后的钢管截面尺寸适合于螺纹切削或夹具结合的切断前的钢管截面尺寸。再者，所述切断前的钢管截面形状通过调整制管的成型工序、焊接工序、矫正工序的各轧辊架的轧辊位置等而达成。以下进行详细说明，关于制造条件，根据制管设备的规格，例如辊段数、下压力、辊形态及其配置，各工序条件有微妙的不同，因此不能一概规定条件的范围，但通过制管后的尺寸测定和真圆度确认，适当发现并调整适合于该制管设备的各工序条件，就可以实施。

钢管的切断多为锯断，此外也可以是利用车床的切断等。

再者，本说明书中有时将“高强度电焊钢管”简称为“钢管”。

另外，本说明书中使用“～”表示的数值范围是指包含“～”前后所记载的数值作为下限值和上限值的范围。

以下，对本发明的一实施方式涉及的高强度电焊钢管进行说明。

本实施方式涉及的高强度电焊钢管，以质量％或质量ppm计，含有C：0.04～0.30％、Si：0.01～2.00％、Mn：0.50～3.00％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Al：0.005～0.700％、N：100ppm以下、Nb：0～0.100％、V：0～0.100％、Ti：0～0.200％、Ni：0～1.000％、Cu：0～1.000％、Cr：0～1.000％、Mo：0～1.000％、B：0～50ppm、Ca：0～100ppm和REM：0～200ppm，余量由铁和杂质组成。

钢管的外径(后述的DCave)为60.3mm以上且318.5mm以下。如果钢管的外径为60.3mm以上，则容易得到本发明的目标钢管强度。如果钢管的外径为318.5mm以下，则容易搬运。钢管的外径优选为113mm以上且116mm以下。再者，钢管的外径为平均外径。

钢管的壁厚(后述的tCave)与钢管的外径(后述的DCave)之比(tCave/DCave)为0.02以上且0.06以下。如果钢管的壁厚与钢管的外径之比(tCave/DCave)为0.02以上，则容易达成作为钢管的强度。如果钢管的壁厚与钢管的外径之比(tCave/DCave)为0.06以下，则容易达成轻量化的目的。

钢管的拉伸强度为590N/mm²以上。如果拉伸强度为590N/mm²以上，则能够薄壁化，容易成为人工可搬运的重量。拉伸强度优选为780N/mm²以上。拉伸强度优选为1200N/mm²以下，更优选为1500N/mm²以下。

钢管的屈服比如果为86％以上且99％以下，则能够提高螺纹的接头强度，因此优选。

再者，钢管的拉伸强度和屈服比可通过从制管后的钢管的母材部分沿管轴方向取得全厚度试验片，在管轴方向上实施拉伸试验而得到。

在本说明书和本权利要求的范围中，如以下这样对用语进行定义。

关于钢管中央部的外径，将焊接部置于钟表的12点，将其位置设为0°，将±45°的范围的任意的外径设为D1，将与D1正交的直径设为D3。将从D1起顺时针旋转45°的位置的直径设为D2，将从D3起顺时针旋转45°的位置的直径设为D4。

将D1、D2、D3、D4的钢管中央部的外径分别设为DC1、DC2、DC3、DC4，将其平均作为钢管中央部的平均外径，称为DCave。另外，将D1、D2、D3、D4的位置的钢管中央部的内径分别设为dC1、dC2、dC3、dC4，将其平均设为钢管中央部的平均内径，称为dCave，另外，将D1、D2、D3、D4的位置的钢管中央部的壁厚设为tC1、tC2、tC3、tC4，将其平均作为钢管中央部的平均壁厚，称为tCave。再者，DC1、DC2、DC3、DC4、dC1、dC2、dC3、dC4、tC1、tC2、tC3、tC4、DCave、dCave、tCave的单位都是mm。

接着，关于钢管端部的外径，同样地将焊接部置于钟表的12点，将其位置设为0°，将±45°的范围的任意的外径设为D1，将与D1正交的直径设为D3。将从D1起顺时针旋转45°的位置的直径设为D2，将从D3起顺时针旋转45°的位置的直径设为D4。将D1、D2、D3、D4的钢管端部的外径设为DE1、DE2、DE3、DE4，将其平均作为钢管端部的平均外径，称为DEave。另外，将D1、D2、D3、D4的位置的钢管端部的内径设为dE1、dE2、dE3、dE4，将其平均作为钢管端部的平均内径，称为dEave，另外，将D1、D2、D3、D4的位置的钢管端部的壁厚设为tE1、tE2、tE3、tE4，将其平均作为钢管端部的平均壁厚，称为tEave。再者，DE1、DE2、DE3、DE4、dE1、dE2、dE3、dE4、tE1、tE2、tE3、tE4、DEave、dEave、tEave的单位都是mm。

再者，制管后在钢管中央部进行切断的情况下，将从钢管端部向钢管的长度方向中央部离开钢管的外径量的位置Le(mm)以内作为钢管端部，将比Le更向钢管中央侧分离的部分作为钢管中央部。钢管中央部是制管时产生的残留应力在钢管切断时被释放而使钢管截面尺寸变形的范围，在图1中示出其一例。图1的横轴是“与钢管端部的距离/该位置的外径”。纵轴是“外径测定位置的截面的纵向椭圆度与制管方向的长度1/2位置的纵向椭圆度之差”。在横轴的“与钢管端部的距离/该位置的外径”大于1.0的情况下，即、与从钢管端部的切断位置向钢管的长度方向中央部离开钢管的外径量的位置Le相比更大程度地向钢管中央侧分离的情况下，即在切断前的钢管中央部，“外径测定位置的截面的纵向椭圆度与钢管的长度方向的长度1/2的位置的纵向椭圆度之差”大致为0，表示相对于钢管的长度方向的1/2位置，纵向椭圆度相同而未变形。

然而，在横轴为1.0以下的情况下，即、在比从钢管端部的切断位置向钢管的长度方向中央部离开钢管的外径量的位置Le更靠钢管端部侧，“外径的测定位置的截面的纵向椭圆度与制管方向的长度1/2位置的纵向椭圆度之差”偏向负值，越靠近钢管端部越偏向负值侧。这表示在钢管被切断而成为钢管端部的情况下，残留应力被释放，钢管端部的变形变大，真圆度恶化。

在此，对钢管端部的纵向椭圆度(ΔDE)和钢管中央部的纵向椭圆度(ΔDC)进行说明。将与长度方向垂直的截面中的所述D1、D3之差即D1－D3设为ΔD，作为该截面的纵向椭圆度时，在管截面变为纵长的情况下，由于D1＞D3因此纵向椭圆度＞0，而在管截面变为横长的情况下，由于D1＜D3因此纵向椭圆度＜0。在真圆(正圆)的情况下，由于D1＝D3因此纵向椭圆度＝0。所以，钢管端部的纵向椭圆度(ΔDE)和钢管中央部的纵向椭圆度(ΔDC)成为：

钢管中央部的纵向椭圆度ΔDC＝DC1－DC3 (19)，

钢管端部的纵向椭圆度ΔDE＝DE1－DE3 (20)。

再者，钢管的切断位置、即钢管端部也包括在制管的途中为了取得产品而切断的位置、在制管后出货(出厂)时的钢管产品的两端、由中间作业人员或在工程现场的施工场所进行切断而形成的钢管端部。另外，图1中的试样1和试样2中，外径114.3mm×壁厚3.5mm，TS＝1000N/mm²，新切断而形成钢管端部时的长度L为2000mm～5000mm。

发明人对于外径114.3mm×壁厚3.2～8.6mm的情况，调查了各种拉伸强度下的钢管端部的纵向椭圆度(ΔDE)与钢管中央部的纵向椭圆度(ΔDC)之差。其结果，如图2所示，根据壁厚＝3.2～3.5mm的数据，明确了拉伸强度对它们的关系(＝斜率)，认为该关系在各壁厚中是同样的，明确了与壁厚的关系，对各壁厚进行整理，发现在外径为114.3mm的情况下，存在图3和以下式(21)的关系。

ΔDE＝ΔDC+K (21)

其中，K是由以下式(6)求出的常数。

K＝{α+(β/I)+(γ×TS)}×DCave (6)

其中，TS是钢管母材部的拉伸强度(N/mm²)，α、β、γ是常数，α＝－1.87×10^-3、β＝1.35×10⁴、γ＝-6.65×10^-6。I是钢管中央部截面的截面二次距(mm⁴)，由以下式(12)导出。

I＝π/64×{(DCave)⁴－(DCave－2×tCave)⁴} (12)

图3表示各板厚的式(21)的计算结果的一例。

发明人对于外径114.3mm×壁厚3.2～8.6mm的情况，如图4所示，调查了各种拉伸强度下的钢管中央部的平均外径的标准偏差。其结果，如图4所示，根据壁厚＝3.2～3.5mm的数据，明确了拉伸强度对它们的关系(＝斜率)，认为该关系在各壁厚中是同样的，明确了与壁厚的关系，对各壁厚进行整理，发现在外径为114.3mm的情况下，存在图5和以下式(8)的关系。

钢管中央部的平均外径的标准偏差＝{p+(q/I)+(r×TS)}×DCave (8)

其中，TS是钢管母材部的拉伸强度(N/mm²)，p、q、r是常数，p＝1.39×10^-3、q＝4.17×10²、r＝6.05×10^-7。I是钢管中央部截面的截面二次距(mm⁴)，由上述的式(12)导出。图5中示出各板厚的式(8)的计算结果的一例。

该用途的钢管，在将多个钢管连结而使用的情况下，有两种使用方法。一种是在钢管的两管端直接用旋转式切削装置进行阳螺纹和阴螺纹的螺纹加工，从而将钢管连结使用的方法，另一种是在钢管与钢管之间经由1个或多个夹具将钢管端部嵌合连结而使用的方法。

在利用旋转式切削装置进行螺纹加工的方法中，为了在加工时确保螺纹加工精度和产品的螺纹功能，另外，在钢管与钢管之间经由1个或多个夹具使钢管端部嵌合的方法中，为了确保嵌合面的强度，需要在管端确保钢管的外径公差以及高的真圆度。在本发明的目的即由高强度化实现的轻量化方面，如图6所示的外径114.3mm×壁厚3.2～8.6mm的情况的例子，随着强度越高，钢管的残留应力越高。因此，在切断位置附近的钢管端部，残留应力被释放，变形的力发挥作用，在薄壁处更容易变形，管端的纵向椭圆度的变化有增大的倾向，纵向椭圆度的确保成为课题。再者，残留应力的测定采用クランプトン(Crampton)法(例如新日铁住金技报第397号(2013)p31记载)实施。

图7示意性地表示在钢管端部直接进行螺纹加工的情况下，相对于螺纹加工的设计值、也就是外径、壁厚为平均值的情况，截面为纵长(纵向椭圆度＞0)时的螺纹加工的截面的变化。再者，图7中为了说明原理，忽略实际的钢管的外径和壁厚的比率进行表示。

如图7的螺纹部的长度方向的截面所示，阳螺纹、阴螺纹都有相对于平均壁厚未被切削的残料部，为了实现薄壁高强度化，需要确保接头整体的强度和确保螺纹形状的健全性，同时极力减小残料，要求钢管端部的纵向椭圆度在一定的范围内。残料部是由下述式(22)、式(23)表示的部分。

阳螺纹的残料部＝(阳螺纹的凹部直径min－内径)/2 (22)

在此，内径＝外径－2×厚壁。

阴螺纹的残料部＝(外径－阴螺纹的凹部直径max)/2 (23)

因此，本发明人基于上述新的见解，发现了如下方法：在抗拉强度、尺寸不同的情况下，明确钢管中央部与钢管端部的纵向椭圆度的关系，即、明确将钢管切断成预定长度L前后的纵向椭圆度的关系，在制管的成型、定型的工序中，将管中央部的纵向椭圆度调整、控制在一定的范围内，使钢管中央部、即切断前的钢管中央部与切断后的钢管端部的纵向椭圆度在预定的范围内，由此使钢管切断后的钢管端部为高真圆度。

图8中，对利用切削装置直接在钢管端部进行阳螺纹和阴螺纹的螺纹加工的情况进行说明。在钢管中央部的纵向椭圆度ΔDC与钢管端部的纵向椭圆度ΔDE的关系中，为了在螺纹切削加工中尽可能减小残料而谋求钢管的轻量化、并且确保必要的螺纹功能而应确保的钢管端部即切断后的钢管端部的形状是，ΔDC、ΔDE满足由以下说明的区域AA、区域YY共同包围的区域(以下称为区域XX)。

在此，图8中，区域AA是指为了确保外径公差所需要的区域，是图8中的点A1、点A2、点A3、点A4所包围的区域，是在钢管中央部和钢管端部满足JIS G3444(2016)结构用钢管所规定的外径公差(1号公差)±1％的范围。再者，该外径公差可以根据规格进行变更。该范围是作为结构管使用时为了确保必要的圆形形状所必需的条件，在不满足该范围的情况下，无法确保作为结构用钢管所必需的弯矩、以及由此得到的弯曲耐力、耐压曲性。该范围是为了确保作为结构管的功能所必需的范围。

图8中，点A1～点A4满足下述式(24)～式(31)。

点A1：x(A1)＝DCave×(2/100) (24)

y(A1)＝DEave×(2/100) (25)

点A2：x(A2)＝DCave×(2/100) (26)

y(A2)＝DEave×(－2/100) (27)

点A3：x(A3)＝DCave×(－2/100) (28)

y(A3)＝DEave×(－2/100) (29)

点A4：x(A4)＝DCave×(－2/100) (30)

y(A4)＝DEave×(2/100) (31)

整理以上内容，同时满足下述的式(32)、式(33)的(x、y)为区域AA。

DCave×(－2/100)≤x≤DCave×(2/100) (32)

DEave×(－2/100)≤y≤DEave×(2/100) (33)

区域YY是为了在螺纹切削加工中尽量减小残料以实现钢管的轻量化、并且确保必要的螺纹功能而应确保的管端的形状的范围。发明人为了在进行高强度薄壁材料的螺纹加工中，作为管整体确保接头的强度，关于图7中示意性示出的平均残料，发现了下述式(34)。

平均残料≥tEave/3 (34)

在残料为其以下的情况下，无法确保作为管体所需的接头强度，无法确保使用时的接头部的断裂等作为本来用途的功能。

另一方面，如图7所示，考虑到钢管的实际外径部分偏离平均外径的情况，发明人在进行高强度薄壁材料的螺纹加工中，从防止局部的螺纹部的变形这一点出发，关于残料极限发现了下述式(35)。

极限残料≥0.65mm (35)

在为该值以下的情况下，有时会产生加工时由于螺纹部的变形而产生次品导致制造成本上升、产品使用时由于螺纹部的变形而无法使用等制造上、使用上的问题。

如果求出在螺纹切削加工中尽量减小残料以实现钢管的轻量化、并且确保必要的螺纹功能而应确保的管端的形状所需的条件，如图7的例子所示，在纵长的情况下，阳螺纹侧为下述式(36)。

极限残料＝平均残料－(dE1－dEave)/2≥0.65 (36)

电焊钢管中，由于使用带钢作为坯料使用，因此壁厚以平均壁厚计为恒定，则为下述式(37)、式(38)。

dE1＝DE1－2×tEave (37)

dEave＝DEave－2×tEave (38)

根据式(34)、式(35)、式(37)和式(38)，将式(36)变形得到下述式(39)。

DE1－DEave≤2×{(tEave/3)－0.65} (39)

阴螺纹侧同样为下述式(40)。

极限残料＝平均残料－(DEave－DE3)/2≥0.65 (40)

根据式(34)进行变形，式(40)成为下述式(41)。

DEave－DE3≤2×{(tEave/3)－0.65} (41)

当满足式(39)和式(41)的两边时，得到下述式(42)。

ΔDE＝DE1－DE3≤4×{(tEave/3)－0.65} (42)

在横长的情况下，即、与图7中纵横相反的情况下，同样地阳螺纹侧为下述式(43)。

DEave－DE1≤2×{(tEave/3)－0.65} (43)

阴螺纹侧为下述式(44)。

DE3－DEave≤2×{(tEave/3)－0.65} (44)

当满足式(43)和式(44)的两边时，为下述式(45)。

DE3－DE1≤4×{(tEave/3)－0.65} (45)

改写式(45)得到下述式(46)。

ΔDE＝DE1－DE3≥－4×{(tEave/3)－0.65} (46)

以下，在x轴为钢管中央部的纵向椭圆度ΔDC、y轴为钢管端部的纵向椭圆度ΔDE的图8～图13中，将图中的点i的x轴成分表示为x(i)，将y轴成分表示为y(i)。

以下说明的式子的表述中，MAX(n、m)表示n、m之中较大的值，MIN(n、m)表示n、m之中较小的值。再者，图8～图9和图12～13中的条件是TS＝1000N/mm²、尺寸为外径114.3mm、壁厚为3.5mm。图10和图11中的条件是TS＝1000N/mm²、尺寸为外径114.3mm、壁厚为4.0mm。

图8中，确定上述区域YY线的范围的线YH、线YL如果为下述式(47)、式(48)，则区域YY是同时满足式(47)和式(48)的区域，在图8中是被线YH和线YL包围的部分。

线YH：y＝4×{(tEave/3)－0.65} (47)

线YL：y＝-4×{(tEave/3)－0.65} (48)

再者，YH、YL是为了在螺纹切削加工中尽可能减小残料以实现钢管的轻量化、并且确保必要的螺纹功能所需的ΔDE的范围的上限和下限。用式子来表示，同时满足下述式(49)、式(50)的(x、y)为区域YY。

－∞≤x≤∞ (49)

－4×{(tEave/3)－0.65}≤y≤4×{(tEave/3)－0.65} (50)

由区域AA、区域YY共同包围的区域XX，即能够确保用于确保作为结构管的功能的外径公差、尽可能减小残料以实现钢管的轻量化、并且确保必要的螺纹功能的区域，是由点X1、点X2、点X3、点X4围成的区域，由下述式(51)～式(58)表示。

点X1：x(X1)＝DCave×(2/100) (51)

y(X1)＝YM (52)

点X2：x(X2)＝DCave×(2/100) (53)

y(X2)＝YN (54)

点X3：x(X3)＝DCave×(－2/100) (55)

y(X3)＝YN (56)

点X4：x(X4)＝DCave×(－2/100) (57)

y(X4)＝YM (58)

在此，YN、YM没有示于图8，但如下述。YN是在规定区域XX的范围时，作为y成分的下限的范围，区域AA的y成分y＝DEave×(－2/100)和区域YY的y成分y＝－4×(tEave/3)－0.65中较大的值。YM是在规定区域XX的范围时，作为y成分的上限的范围，区域AA的y成分y＝DEave×(2/100)和区域YY的y成分y＝4×(tEave/3)－0.65中较小的值，为式(4)、式(5)。

YN＝MAX[{DEave×(－2/100)}、{－4×((tEave/3)－0.65)}] (5)

YM＝MIN[{DEave×(2/100)}、{4×((tEave/3)－0.65)}] (4)

整理以上，同时满足下述式(59)、式(60)的(x、y)为区域XX。

DCave×(－2/100)≤x≤DCave×(2/100) (59)

YN≤y≤YM (60)

在此，发明人发现了如下方法：如上所述明确钢管中央部与钢管端部的纵向椭圆度之间的关系，利用该关系在制管中将钢管中央部的纵向椭圆度控制在一定范围内，由此将钢管切断后的钢管端部的纵向椭圆度确保在低位，能够进行螺纹切削。以下，将该方法和采用该方法得到的产品的区域表示为图8的区域PP。区域PP是上述的区域XX与以下后述的区域WW重叠的区域。

区域WW是对于利用上述钢管中央部与钢管端部的纵向椭圆度之间的关系进行制造时所得到的ΔDC和ΔDE，包含偏差在内表示其范围。对图8中的区域WW进行说明。钢管端部与钢管中央部的纵向椭圆度具有式(61)的关系，在图8中用线WB表示。

y＝x+K (61)

其中，y是ΔDE，x是ΔDC，将其替换则成为上述式(21)。再者，K是由上述式(6)求出的常数。

如图8所示，通过该式，为了使ΔDE＝0，制造时应成为目标的钢管中央部的纵向椭圆度x(＝ΔDC)为式(62)，

x(＝ΔDC)＝－K (62)

在图8中为点AIM，如果进行制管时的成型、定型以满足式(61)，则能够容易地降低管端的纵向椭圆度。

关于利用式(61)的关系制造出的产品的ΔDC、ΔDE范围，利用由上述式(8)得到的钢管中央部的平均外径DCave的标准偏差，考虑偏差，成为下述的线WH、线WL包围的区域WW。在此，WH表示平均+3σ的ΔDE的上限，WL表示平均－3σ的ΔDE的下限，成为下述式(63)、式(64)。

线WH：y＝x+K+3×SD (63)

线WL：y＝x+K－3×SD (64)

其中，SD是纵向椭圆度的标准偏差，由于ΔD＝D1－D3，因此根据标准偏差的加法性可以由下述式(7)表示。

钢管中央部的平均外径DCave的标准偏差是由上述式(8)求出的数字。如果用式子表示，同时满足下述式(3)的(x、y)为区域WW。

x+K－3×SD≤y≤x+K+3×SD (3)

在利用式(61)的关系将钢管切断后的钢管端部的纵向椭圆度确保为低位的制造中，图8的区域PP是能够尽可能减少残料、谋求钢管的轻量化的产品的范围，是区域XX与区域WW重叠的部分。如果用式子表示，同时满足上述的下述式(59)、式(60)和式(3)的(x、y)为区域PP。

DCave×(－2/100)≤x≤DCave×(2/100) (59)

YN≤y≤YM (60)

x+K－3×SD≤y≤x+K+3×SD (3)

将其在图8中用坐标表示，是将点X1、点P1、点Z3、点X3、点P2、点Z1、点X1连结的线的内侧区域。点P1：穿过X1和X2的线与线WL的交点。点P2：穿过X4和X3的线与线WH的交点。点Z1：穿过X4和X1的线与线WH的交点。点Z3：穿过X3和X2的线与线WL的交点。

在上述式(59)的x的范围内，同样利用上述式(61)的关系进行制造的情况下，由于制造上的偏差，会产生无法满足区域XX的情况。因此，作为在螺纹切削加工中，考虑到制造上的偏差，能够稳定地确保区域XX的更优选的区域，在图9中将应设定的ΔDC的范围及此时得到的ΔDE表示为区域ZZ。如果用式子表示，同时满足下述式(65)和上述式(3)的(x、y)为区域ZZ。

YN－K+3×SD≤x≤YM－K－3×SD (65)

x+K－3×SD≤y≤x+K+3×SD (3)

将其在图9中用坐标表示，区域ZZ是满足区域XX并且由连接下述4个点即点Z1、点Z2、点Z3、点Z4的线包围的区域。

点Z1：穿过X4和X1的线与线WH的交点，由下述式(66)、式(67)表示。

x(Z1)＝y(X1)－K－3×SD＝YM－K－3×SD (66)

y(Z1)＝y(X1)＝YM (67)

点Z2：x＝x(Z1)与线WL的交点，由下述式(68)、式(69)表示。

x(Z2)＝x(Z1)＝y(X1)－K－3×SD＝YM－K－3×SD (68)

y(Z2)＝x(Z1)+K－3×SD＝YM－6×SD (69)

点Z3：穿过X3和X2的线与线WL的交点，由下述式(70)、式(71)表示。

x(Z3)＝y(X3)－K+3×SD＝YN－K+3×SD (70)

y(Z3)＝y(X3)＝YN (71)

点Z4：x＝x(Z3)与线WH的交点，由下述式(72)、式(73)表示。

x(Z4)＝x(Z3)＝y(X3)－K+3×SD＝YN－K+3×SD (72)

y(Z4)＝x(Z3)+K+3×SD＝YN+6×SD (73)

接着，如果钢管的壁厚变厚，则有时区域YY(在螺纹切削加工中尽可能减少残料、谋求钢管的轻量化，并且确保必要的螺纹功能所需的区域)会大于区域AA(用于确保外径公差所需的范围)，将该情况下的区域PP示于图10。

该情况下，区域AA与区域YY重叠的区域XX变为与区域AA相同。如果用式子来表示，同时满足上述的下述式(32)、式(33)的(x、y)为区域XX，由下述式(32)、式(33)表示。

DCave×(－2/100)≤x≤DCave×(2/100) (32)

DEave×(－2/100)≤y≤DEave×(2/100) (33)

将其在图10中用坐标表示，区域XX是将下述4个点即点X1、点X2、点X3、点X4连结的线的内侧区域，由下述式(24)～式(31)表示。

点X1(＝点A1)：x(X1)＝x(A1)＝DCave×(2/100) (24)

y(X1)＝y(A1)＝DEave×(2/100) (25)

点X2(＝点A2)：x(X2)＝x(A2)＝DCave×(2/100) (26)

y(X2)＝y(A2)＝DEave×(-2/100) (27)

点X3(＝点A3)：x(X3)＝x(A3)＝DCave×(－2/100) (28)

y(X3)＝y(A3)＝DEave×(－2/100) (29)

点X4(＝点A4)：x(X4)＝x(A4)DCave×(－2/100) (30)

y(X4)＝y(A4)＝DEave×(2/100) (31)

图10中，关于利用上述钢管中央部与钢管端部的纵向椭圆度之间的关系进行制造时所得到的ΔDC和ΔDE，包含偏差表示其范围的区域WW与上述说明相同，同时满足上述的下述式(3)的(x、y)为区域WW，由下述式(3)表示。

x+K－3×SD≤y≤x+K+3×SD (3)

图10中，区域PP是区域XX与区域WW重叠的部分。如果用式子表示，同时满足下述式(32)、式(33)和式(3)的(x、y)为区域PP。

DCave×(－2/100)≤x≤DCave×(2/100) (32)

DEave×(－2/100)≤y≤DEave×(2/100) (33)

x+K－3×SD≤y≤x+K+3×SD (3)

将其在图10中用坐标表示，是将点X1、点P1、点Z3、点X3、点P2、点Z1、点X1连结的线的内侧区域。其中，

点P1：穿过X1和X2的线与线WL的交点。

点P2：穿过X4和X3的线与线WH的交点。

点Z1：穿过X4和X1的线与线WH的交点。

点Z3：穿过X3和X2的线与线WL的交点。

将作为考虑该情况下的制造的偏差，能够稳定地确保区域XX的优选区域的区域ZZ示于图11。想法与上述相同，但区域XX的y成分不同，

y(X1)＝y(X4)＝DEave×(2/100) (25)和(31)

y(X2)＝y(X3)＝DEave×(－2/100) (27)和(29)

因此如果用式子表示，同时满足下述的式(74)、式(3)的(x、y)为区域ZZ。

DEave×(－2/100)－K+3×SD≤x

≤DEave×(2/100)－K－3×SD (74)

x+K－3×SD≤y≤x+K+3×SD (3)

将其在图11中用坐标表示，区域ZZ是满足区域XX、并且将下述4个点即点Z1、点Z2、点Z3、点Z4连结的线的内侧区域，由下述式(75)～式(82)表示。

点Z1：穿过X4和X1的线与线WH的交点。

x(Z1)＝y(X1)－K－3×SD＝DEave×(2/100)－K－3×SD (75)

y(Z1)＝y(X1)＝DEave×(2/100) (76)

点Z2：x＝x(Z1)与线WL的交点。

x(Z2)＝x(Z1)＝y(X1)－K－3×SD

＝DEave×(2/100)－K－3×SD (77)

y(Z2)＝x(Z1)+K－3×SD＝DEave×(2/100)－6×SD (78)

点Z3：穿过X3和X2的线与线WL的交点。

x(Z3)＝y(X3)－K+3×SD＝DEave×(-2/100)－K+3×SD (79)

y(Z3)＝y(X3)＝DEave×(－2/100) (80)

点Z4：x＝x(Z3)与线WH的交点。

x(Z4)＝x(Z3)＝y(X3)－K+3×SD

＝DEave×(－2/100)－K+3×SD (81)

y(Z4)＝x(Z3)+K+3×SD＝DEave×(－2/100)+6×SD (82)

接着，对在钢管与钢管之间经由1个或多个夹具嵌合于钢管端部而连结使用的情况进行说明。该情况下，在确保了用于确保作为钢制管的功能的外径公差的基础上，利用上述钢管端部的纵向椭圆度(ΔDE)与钢管中央部的纵向椭圆度(ΔDC)之差的关系，在制管中将钢管中央部的纵向椭圆度控制在一定范围内，将钢管切断后的钢管端部的纵向椭圆度确保在低位的方法所得到的产品的区域在图12中表示为区域PP，将更优选的区域在图13中表示为区域ZZ。再者，对于在钢管与钢管之间经由1个或多个夹具嵌合于钢管端部而连结使用的情况，不需要考虑区域YY。

与螺纹切削加工同样地，如果将嵌合时应确保的管端的形状的范围设为区域XX，则区域XX与区域AA相同，如果用式子来表示，同时满足下述式(32)、式(33)的(x、y)为区域XX(＝区域AA)。

DCave×(－2/100)≤x≤DCave×(2/100) (32)

DEave×(－2/100)≤y≤DEave×(2/100) (33)

将其在图12中用坐标表示，是将以下的点X1、点X2、点X3、点X4连结的线的内侧区域，由下述式(24)～式(31)表示。

点X1：x(X1)＝DCave×(2/100) (24)

y(X1)＝DEave×(2/100) (25)

点X2：x(X2)＝DCave×(2/100) (26)

y(X2)＝DEave×(－2/100) (27)

点X3：x(X3)＝DCave×(－2/100) (28)

y(X3)＝DEave×(－2/100) (29)

点X4：x(X4)＝DCave×(－2/100) (30)

y(X4)＝DEave×(2/100) (31)

在钢管与钢管之间经由1个或多个夹具嵌合于钢管端部而连结使用的情况下，关于利用上述钢管中央部与钢管端部的纵向椭圆度之间的关系进行制造时所得到的ΔDC和ΔDE，包含偏差表示其范围的图12、图13的区域WW与上述说明相同，同时满足下述式(3)的(x、y)为区域WW。

x+K－3×SD≤y≤x+K+3×SD (3)

图12中，作为利用上述钢管中央部与钢管端部的纵向椭圆度之间的关系，在制管中将钢管中央部的纵向椭圆度控制在一定范围内，将钢管切断后的钢管端部的纵向椭圆度确保为低位的方法所得到的产品的区域的区域PP，是区域XX与区域WW重叠的部分。如果用式子表示，同时满足下述式(32)、式(33)和式(3)的(x、y)为区域PP。

DCave×(－2/100)≤x≤DCave×(2/100) (32)

DEave×(－2/100)≤y≤DEave×(2/100) (33)

x+K－3×SD≤y≤x+K+3×SD (3)

将其在图12中用坐标表示，是将点X1、点P1、点Z3、点X3、点P2、点Z1、点X1连结的线的内侧区域。其中，

点P1：穿过X1和X2的线与线WL的交点。

点P2：穿过X4和X3的线与线WH的交点。

点Z1：穿过X4和X1的线与线WH的交点。

点Z3：穿过X3和X2的线与线WL的交点。

接着，图13中示出关于在钢管与钢管之间经由1个或多个夹具嵌合于钢管端部而连结使用的情况，考虑制造的偏差，能够稳定地确保区域XX的更优选的区域ZZ。想法与上述相同，但区域XX的y成分不同，

y(X1)＝y(X4)＝DEave×(2/100) (25)和(31)

y(X2)＝y(X3)＝DEave×(－2/100) (27)和(29)

因此如果用式子表示，同时满足下述式(74)、式(3)的(x、y)为区域ZZ。

DEave×(－2/100)－K+3×SD≤x

≤DEave×(2/100)－K－3×SD (74)

x+K－3×SD≤y≤x+K+3×SD (3)

在图13中用坐标表示，区域ZZ是满足区域XX并且由连结下述4个点即点Z1、点Z2、点Z3、点Z4的线包围的区域，由下述式(75)～式(82)表示。

点Z1：穿过X4和X1的线与线WH的交点。

x(Z1)＝y(X1)－K－3×SD＝DEave×(2/100)－K－3×SD (75)

y(Z1)＝y(X1)＝DEave×(2/100) (76)

点Z2：x＝x(Z1)与线WL的交点。

x(Z2)＝x(Z1)＝y(X1)－K－3×SD

＝DEave×(2/100)－K－3×SD (77)

y(Z2)＝x(Z1)+K－3×SD＝DEave×(2/100)－6×SD (78)

点Z3：穿过X3和X2的线与线WL的交点。

x(Z3)＝y(X3)－K+3×SD＝DEave×(－2/100)－K+3×SD (79)

y(Z3)＝y(X3)＝DEave×(－2/100) (80)

点Z4：x＝x(Z3)与线WH的交点。

x(Z4)＝x(Z3)＝y(X3)－K+3×SD

＝DEave×(-2/100)－K+3×SD (81)

y(Z4)＝x(Z3)+K+3×SD＝DEave×(－2/100)+6×SD (82)

接着，对本实施方式的高强度电焊钢管的制造方法进行说明。

高强度电焊钢管中使用的热轧钢板，是通过将具有上述成分的钢加热并热轧后，进行控制冷却，并进行卷取而制造的。

为了使Nb等形成碳化物的元素固溶于钢中，钢的加热温度优选为1150℃以上。另一方面，为了得到细粒组织，优选为1000℃～1280℃。如果加热温度过高，则奥氏体晶粒变得粗大，其结果铁素体的粒径变得粗大化，因此优选为1280℃以下。

为了在轧制中不生成铁素体，热轧的终轧温度优选为850℃以上。

卷取温度如果超过300℃，则有可能无法确保充分的强度，因此优选为300℃以下。进一步优选为150℃以下。

接着，将所得到的热轧钢板通过辊成型连续成型为开口管，然后将开口管的端部彼此对接进行电焊，制造电焊钢管。可以实施对电焊部进行加热、加速冷却的接缝热处理。然后，可以用定径机实施使钢管的外径缩小0.5％～4.0％的缩径加工。

将电焊钢管的制造工序的一例示于图14。电焊钢管是通过多个轧辊架的冷加工制造的，包括将钢板弯曲而形成C截面的成型工序、对管端进行电焊的焊接工序、将管稍微缩径而调整形状的矫正工序、和用切断机将钢管切断为期望程度的切断工序。A-A’截面是焊接工序的台架位置，B-B’截面是具有1个或多个的矫正工序的任意1个台架位置，C-C’截面是在矫正工序的最终段的辊的中心位置与切断的钢管端部之间，比位置Le更远离切断位置的位置的任意位置的截面，D-D’截面是钢管端部。另外，将各截面中的管宽和管高分别设为Ah、Av、Bh、Bv、D1(钢管中央部)、D3(钢管中央部)、D1(钢管端部)、D3(钢管端部)(mm)。管宽是90°～270°之间的管外表面距离，管高是将电焊部设为0°位置时的0°～180°之间的管外表面距离。

为了以ΔDC成为适当的值的方式进行制造，适当调整焊接台的上、下、宽度辊，使A-A’截面的管宽Ah和管高Av成为适当的值，或者适当调整矫正台最终段的上、下、宽度辊，使B-B’截面的管宽Bh和管高Bv成为适当的值即可。在考虑钢管的韧性、耐腐蚀性而使矫正时的冷加工为最小限度的情况下，优选以前者的方式进行制造。另外，在使钢管加工硬化以谋求进一步的高强度化的情况下，优选以后者的方式进行制造。再者，电焊钢管的制造工序不限于图14的事例，由于辊的个数、段数、形状不同，因此在各个设备中探索出满足本发明的条件的制造条件。

以上的说明中，在钢管与钢管之间经由1个或多个夹具嵌合于钢管端部而连结使用的方法中，嵌合部也包括通过焊接、粘接或机械接合(例如螺纹加工、利用材料弹性的嵌合、销固定等)等将钢管与夹具牢固接合的情况。再者，“夹具”是指连接器(coupling)或螺纹接管(nipple)，不是直接在钢管上切削螺纹，而是通过焊接或机械接合将连接器或螺纹接管接合在钢管上。

另外，本发明涉及的高强度电焊钢管的长度，如上所述优选为2000mm～5000mm，更优选为一般使用的长度3000mm～3500mm。

下面，对本实施方式涉及的高强度电焊钢管的组成进行说明。

以下，关于各元素，在仅称为“含量”时，是指钢管中的含量。

本实施方式的钢管，如上所述，以质量％或质量ppm计，含有C：0.04～0.30％、Si：0.01～2.00％、Mn：0.50～3.00％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Al：0.005～0.700％、N：100ppm以下、Nb：0～0.100％、V：0～0.100％、Ti：0～0.200％、Ni：0～1.000％、Cu：0～1.000％、Cr：0～1.000％、Mo：0～1.000％、B：0～50ppm、Ca：0～100ppm和REM：0～200ppm，余量为铁和杂质。

以下，对各元素和含量、以及杂质进行说明。

＜C：0.04～0.30％＞

C(碳)是对于提高钢管强度有效的元素。

本发明的钢管中的C的含量为0.04％以上。由此，可确保热轧钢板的强度，其结果可确保钢管的强度。

另一方面，如果C的含量过多，则钢管的强度过高，韧性劣化。因此，C的含量的上限为0.30％。C的含量的上限优选为0.25％，更优选为0.20％。

＜Si：0.01～2.00％＞

Si(硅)作为脱氧剂是有效的。

但是，如果Si的含量过多，则低温韧性受损，进而电焊性受损。因此，Si的含量的上限为2.00％。Si的含量优选为1.20％以下，更优选为0.60％以下。

另一方面，从更有效地得到作为脱氧剂的效果这一点出发，Si的含量为0.01％以上。另外，从通过固溶强化进一步提高钢管的强度这一点出发，Si的含量优选为0.10％以上，更优选为0.20％以上。

＜Mn：0.50～3.00％＞

Mn(锰)是通过提高钢的淬火性而使钢高强度化的元素。

从确保高强度这一点出发，本发明的钢管中的Mn(锰)的含量为0.50％以上。Mn的含量优选为0.80％以上。

但是，如果Mn的含量过多，则会促进马氏体的生成，使韧性劣化。因此，Mn的含量的上限为3.00％。为了得到更高的韧性，上限优选为2.00％。

＜P：0.030％以下＞

P(磷)是杂质。

通过P的含量的减少，韧性提高，因此P的含量的上限为0.030％。P的含量优选为0.020％以下。

P的含量越少越好，因此对于P的含量的下限没有特别限制。但从特性与成本的平衡的观点出发，通常P的含量为0.001％以上。

＜S：0.030％以下＞

S(硫)是杂质。

通过S的含量的减少，能够减少由于热轧而延伸化的MnS，使韧性提高，因此S的含量的上限为0.030％。S的含量优选为0.020％以下，更优选为0.010％以下。

S的含量越少越好，因此对于S的含量的下限没有特别限制。但从特性与成本的平衡的观点出发，通常S的含量为0.001％以上。

＜Al：0.005～0.700％＞

Al(铝)是作为脱氧剂有效的元素。

但是，如果Al的含量过多，则夹杂物增加，延展性和韧性受损。因此，Al的含量的上限为0.700％。

另一方面，从更有效地得到作为脱氧剂的效果这一点出发，Al的含量为0.005％以上。为了减少夹杂物、得到更高的延展性和韧性，上限优选为0.100％以下。

＜N：100ppm以下＞

N(氮)是钢中不可避免地存在的元素。

但是，如果N的含量过多，则AlN等夹杂物过度增大，有可能发生表面损伤、韧性劣化等不良情况。因此，N的含量的上限为100ppm。N的含量优选为80ppm以下，特别优选为60ppm以下。

另一方面，对于N的含量的下限没有特别限制，但考虑到脱N(脱氮)的成本和经济性，N的含量优选为10ppm以上。

＜Nb：0～0.100％＞

Nb(铌)是使再结晶温度降低的元素，是在进行热轧时抑制奥氏体的再结晶、有助于组织的微细化的元素。

但是，如果Nb的含量过多，则会由于粗大的析出物使韧性劣化。因此，Nb的含量的上限为0.100％。Nb的含量优选为0.06％以下，更优选为0.05％以下。

另一方面，从更切实地得到组织微细化效果这一点出发，Nb的含量优选为0.010％以上，特别优选为0.020％以上。

＜V：0～0.100％＞

V(钒)是生成碳化物、氮化物，通过析出强化而使钢的强度提高的元素。

但是，如果V的含量过多，则碳化物和氮化物粗大化，有可能导致韧性的劣化。因此，V的含量为0～0.100％。V的含量更优选为0.060％以下。

另一方面，从进一步提高钢管的强度这一点出发，V的含量优选为0.010％以上。

＜Ti：0～0.200％＞

Ti(钛)是形成微细的氮化物(TiN)，抑制钢坯加热时的奥氏体晶粒的粗大化、有助于组织的微细化的元素。

但是，如果Ti的含量过多，有可能发生TiN的粗大化或由TiC导致的析出硬化，使韧性劣化。因此，Ti的含量为0～0.200％。Ti的含量更优选为0.100％以下，特别优选为0.050％以下。

另一方面，从通过组织的微细化使韧性进一步提高的观点出发，Ti的含量优选为0.010％以上，更优选为0.015％以上。

＜Ni：0～1.000％＞

Ni(镍)是通过提高钢的淬火性而使钢高强度化的元素。另外，Ni也是有助于韧性提高的元素。

但是，Ni的高价的元素，因此从经济性这一点出发，Ni的含量为0～1.000％。Ni的含量更优选为0.500％以下。

另一方面，从进一步提高韧性的观点出发，Ni的含量优选为0.100％以上。

＜Cu：0～1.000％＞

Cu(铜)是通过提高钢的淬火性而使钢高强度化的元素。另外，Cu也是有助于固溶强化的元素。

但是，如果Cu的含量过多，有时会使钢管的表面性状受损。因此，Cu的含量为0～1.000％。Cu的含量更优选为0.500％以下。

另一方面，Cu的含量优选为0.100％以上。

再者，在钢管含有Cu的情况下，从防止表面性状劣化的观点出发，优选同时含有Ni。

＜Cr：0～1.000％＞

Cr(铬)是对于提高强度有效的元素。

但是，如果Cr的含量过多，则有时电焊性会劣化，因此Cr的含量为0～1.000％以下。Cr的含量更优选为0.500％以下。

另一方面，从使钢管的强度进一步提高这一点出发，Cr的含量优选为0.100％以上。

＜Mo：0～1.000％＞

Mo(钼)是有助于钢的高强度化的元素。

但是，Mo是高价的元素，因此从经济性这一点出发，Mo的含量为0～1.000％。Mo的含量更优选为0.500％以下，特别优选为0.300％以下。

另一方面，Mo的含量优选为0.050％以上。

＜B：0～50ppm＞

B(硼)是通过微量含有而显著提高钢的淬火性、有助于钢的高强度化的元素。

但是，即使以超过50ppm的含量含有B也无法使淬火性进一步提高，还有可能生成析出物而使韧性劣化，因此B的含量的上限为50ppm。另一方面，B有时会从原料杂质混入，为了充分得到淬火性的效果，B的含量优选为3ppm以上。

＜Ca：0～100ppm＞

Ca(钙)是控制硫化物系夹杂物的形态，使低温韧性提高，进而使电焊部的氧化物微细化，提高电焊部的韧性的元素。

但是，如果Ca的含量过多，有可能会使氧化物或硫化物变大而对韧性带来不良影响。因此，Ca的含量为0～100ppm。

另一方面，Ca的含量优选为10ppm以上。

＜REM：0～200ppm＞

本说明书中，“REM”是指稀土元素，是由Sc(钪)、Y(钇)、La(镧)、Ce(铈)、Pr(镨)、Nd(钕)、Pm(钷)、Sm(钐)、Eu(铕)、Gd(钆)、Tb(铽)、Dy(镝)、Ho(钬)、Er(铒)、Tm(铥)、Yb(镱)和Lu(镏)组成的17种元素的总称。

另外，“REM：0～200ppm”是指含有上述17种元素之中的至少一种，并且这17种元素的合计含量为200ppm以下。

REM是控制硫化物系夹杂物的形态，使低温韧性提高，进而使电焊部的氧化物微细化，提高电焊部的韧性的元素。

但是，如果REM的含量过多，有可能会使氧化物或硫化物变大而对韧性带来不良影响。因此，REM的含量为0～200ppm。

另一方面，REM的含量优选为10ppm以上。

＜杂质＞

本发明中，杂质是指原材料中所含的成分或在制造的过程中混入的成分，不是有意使钢含有的成分。

作为杂质，具体而言，可举出O(氧)、Sb(锑)、Sn(锡)、W(钨)、Co(钴)、As(砷)、Mg(镁)、Pb(铅)、Bi(铋)、H(氢)。

其中，O优选控制在含量为0.004％以下。

对本发明的地基稳定化工程用高强度电焊钢管的使用方法进行说明。

本发明的地基稳定化工程用高强度电焊钢管的使用方法，对于在上述高强度电焊钢管的钢管中央部切断而产生的新的钢管端部进行螺纹切削，用螺纹接头将2根以上高强度电焊钢管连接使用。

另外，本发明的地基稳定化工程用高强度电焊钢管的使用方法，对于上述高强度电焊钢管的钢管端部的一方或两方在钢管中央部切断而产生的新的钢管端部，使该钢管端部彼此经由1个或多个夹具嵌合，将2根以上高强度电焊钢管连接使用。

实施例

将实施例的表中所示成分的钢坯加热至1050℃以上后，在再结晶温度以上进行粗轧，然后接着在Ar3℃以上且950℃以下进行累积压下量为65％以上的精轧，将从Ar3℃以上的温度冷却了的钢板在具有成型工序、焊接工序、矫正工序的制管设备中，通过冷成型而制成中空状态后，实施电阻焊接，制造拉伸强度为590N/mm²以上的高强度钢管，对于在制管后在钢管中央部切断而产生的新的钢管端部进行“螺纹切削后接合”或“经由夹具嵌合”。

再者，拉伸强度是从热处理后的钢管的母材部分沿管轴方向采取全厚试验片，沿管轴方向进行拉伸试验。

实施例的表中示出了各条件下的实施例、比较例的条件和结果。在各表中，各区域的“G”表示能够满足各区域的情况，各区域的“NG”表示不能满足各区域的情况。

表3

表4 x＝ΔDC的WW值

表7

表8 x＝ΔDC的WW值

不能满足区域AA的情况下，钢管端部和钢管中央部都无法确保必要的外径公差，这可以通过钢管的外径测定来判定。该情况下，在作为结构管使用时，无法确保必要的圆形的形状，因此无法确保必要的弯曲力矩或弯曲耐力，在使用时会发生变形、压弯，无法作为结构管满足必要的功能。

不能满足区域YY的情况下，作为螺纹无法确保必要的残料，有时会在螺纹加工时发生变形，并且在使用时发生连接不良等，无法确保螺纹的功能。这可以通过用螺纹测量仪等进行的尺寸测定、目测来判定。另外，作为管体，由于无法确保必要的残料，因此无法确保接头的强度，在使用时会发生接头部的弯曲等变形、断裂等，无法确保作为本来用途的功能。这可以通过目测来判定。

不能满足区域XX的情况下，也就是无法满足区域AA、区域YY中的任一方或两方的情况下，会分别发生不能满足的不良情况。

不能满足区域WW的情况下，作业结果会偏离本发明中得到的钢管中央部与钢管端部的纵向椭圆度之间的关系，因此无法进行正确的成型。这意味着由于产品的局部形状不良或设备异常等，制造无法正确进行，在制造批次中无法得到一定的品质，因此无法作为产品。这可以通过产品的目测检查、设备的检查来判定。另外，不能满足区域WW的情况下，由于无法进行正确的成型，从而无法形成螺纹加工所需的钢管的形状，因此有时会在螺纹加工时发生变形，并且在使用时发生连接不良等，无法确保螺纹的功能。另外，由于外径公差在制造批次中不能确保为一定的值，因此无法满足这些。为了实施无变形的螺纹加工、确保外径公差，区域WW的确保成为前提。

作为表1的实施例中的钢管的评价，示出螺纹加工状况和钢管外径公差的确保。钢管外径公差的确保是指钢管端部和钢管中央部这两方满足外径公差的情况。

在螺纹加工状况中，当满足进行正确成型、作为钢管产品可确保一定品质的条件即区域WW，并且同时满足作为螺纹能够确保必要的残料的条件即区域YY时，能够进行良好的螺纹加工。关于钢管外径公差的确保，在满足进行正确成型、作为钢管产品可确保一定品质的条件即区域WW，并且同时满足可确保外径公差的条件即区域AA的情况下，能够确保钢管外径公差。

不能满足区域PP的情况下，也就是不能满足区域XX、区域WW中的任一方或两方的情况下，会分别发生不能满足的不良情况。仅不满足区域XX的情况下，作为螺纹无法确保必要的残料，有时会在螺纹加工时发生变形，并且在使用时发生连接不良等，无法确保螺纹的功能。

仅不满足区域WW的情况下，由于无法进行正确的成型，从而无法形成螺纹加工所需的钢管的形状，因此有时会在螺纹加工时发生变形，并且在使用时发生连接不良等，无法确保螺纹的功能。与此同时，由于外径公差在制造批次中不能确保为一定的值，因此外径公差也无法满足。不满足区域XX和区域WW这两方的情况下，无法确保螺纹加工中作为螺纹所需的残料，会导致在螺纹加工时发生变形。另外，无法形成所需的钢管的形状，因此有时会在螺纹加工时发生变形，由于这两方的理由，在使用时会发生连接不良等，无法确保螺纹的功能。与此相同，由于外径公差在制造批次中不能确保为一定的值，因此外径公差也无法满足。

区域ZZ是更好的实施例的范围，即使偏离区域ZZ，只要在区域XX和WW的范围内，就是实施例。

再者，对表1的比较例的No.2和No.31进行说明。这些比较例中，钢管外径公差为“不良”，但螺纹加工状况为“良好”。这是在钢管中央部不满足外径公差，但在钢管端部满足外径公差的情况。这些实施例中，由于满足区域WW和区域YY，因此能够进行螺纹切削。但由于钢管中央部的外径公差不满足，因此外径公差为“不良”，作为结构管没有满足必要的功能，所以无法作为产品，成为比较例。

以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但本发明并不限定于这些例子。如果知晓本发明所属技术领域中的公知常识的人，在权利要求记载的技术思想的范畴内，显然能够想到各种变更例或修正例，这些当然也应理解为属于本发明的技术范围。

产业可利用性

根据本发明，能够提供轻量且高强度、通过制管后的新切断而产生的钢管端部为高真圆度的高强度电焊钢管和地基稳定化工程用高强度电焊钢管的使用方法。由此，产业上的可利用性很大。

Claims (6)

1.一种高强度电焊钢管，其特征在于，

以质量％或质量ppm计，含有

C：0.04～0.30％、

Si：0.01～2.00％、

Mn：0.50～3.00％、

P：0.030％以下、

S：0.030％以下、

Al：0.005～0.700％、

N：100ppm以下、

Nb：0～0.100％、

V：0～0.100％、

Ti：0～0.200％、

Ni：0～1.000％、

Cu：0～1.000％、

Cr：0～1.000％、

Mo：0～1.000％、

B：0～50ppm、

Ca：0～100ppm和

REM：0～200ppm，

余量由铁和杂质组成，

DCave为60.3mm以上且318.5mm以下，tCave/DCave为0.02以上且0.06以下，拉伸强度为590N/mm²以上，在将钢管中央部切断的情况下，满足下述式子：

DCave×(－2/100)≤x≤DCave×(2/100) (1)，

YN≤y≤YM (2)，

x+K－3×SD≤y≤x+K+3×SD (3)，

YM＝MIN[{DEave×(2/100)}、{4×((tEave/3)－0.65)}] (4)，

式(4)将{DEave×(2/100)}和{4×((tEave/3)－0.65)}中较小的一者作为YM，

YN＝MAX[{DEave×(－2/100)}、{－4×((tEave/3)－0.65)}] (5)，

式(5)将{DEave×(－2/100)}和{－4×((tEave/3)－0.65)}中较大的一者作为YN，

K＝{α+(β/I)+(γ×TS)}×DCave (6)，

钢管中央部的外径的标准偏差＝{p+(q/I)+(r×TS)}×DCave(8)，

其中，x：钢管中央部的纵向椭圆度，y：钢管端部的纵向椭圆度，DCave：制管后且切断前的钢管中央部的平均外径，单位为mm，tCave：制管后且切断前的钢管中央部的钢管的平均壁厚，单位为mm，DEave：制管后且切断后的钢管端部的平均外径，单位为mm，tEave：制管后且切断后的钢管端部的平均壁厚，单位为mm，TS：高强度电焊钢管的母材部的拉伸强度，单位为N/mm²，α、β、γ为常数，

α＝－1.87×10^-3 (9)，

β＝1.35×10⁴ (10)，

γ＝-6.65×10^-6 (11)，

I是钢管中央部截面的截面二次距，单位为mm⁴，

I＝π/64×{(DCave)⁴－(DCave－2×tCave)⁴} (12)，

p、q、r为常数，

p＝1.39×10^-3 (13)，

q＝4.17×10² (14)，

r＝6.05×10^-7 (15)。

2.根据权利要求1所述的高强度电焊钢管，其特征在于，

拉伸强度为780N/mm²以上。

3.根据权利要求1或2所述的高强度电焊钢管，其特征在于，

还满足下述式子：

YN－K+3×SD≤x≤YM－K－3×SD (17)。

4.根据权利要求1或2所述的高强度电焊钢管，其特征在于，

还满足下述式子：

DEave×(－2/100)－K+3×SD≤x

≤DEave×(2/100)－K－3×SD (18)。

5.一种地基稳定化工程用高强度电焊钢管的使用方法，其特征在于，

在权利要求1或2所述的高强度电焊钢管的钢管中央部进行切断，在由此产生的新的钢管端部进行螺纹切削，利用螺纹接头将2根以上的高强度电焊钢管连接而使用。

6.一种地基稳定化工程用高强度电焊钢管的使用方法，其特征在于，

权利要求1或2所述的高强度电焊钢管的钢管端部的一方或两方与在钢管中央部进行切断而产生的新的钢管端部，经由1个或多个夹具使该钢管端部彼此嵌合，将2根以上的高强度电焊钢管连接而使用。

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