CN105228765B - 钢管的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种钢管的制造方法，包括以下工序：第1扩管工序，在如下的扩管率的范围内对钢管进行扩管，即，将能够得到规定的真圆度的扩管率设为下限值，并将对钢管进行扩管时的扩管机的设备负荷处于允许范围内的扩管率的最大值设为上限值；和第2扩管工序，以钢管的管径成为目标值的扩管率对所述第1扩管工序后的钢管进行扩管。由此，能够在不增大扩管机的设备负荷的情况下提高钢管的真圆度。

Description

钢管的制造方法

技术领域

本发明涉及包含使用扩管机从内侧对钢管进行扩管的扩管工序的钢管的制造方法。

背景技术

通常，UOE钢管的制造工序包括：对作为原料的厚钢板的宽度方向端部实施坡口加工的工序；成形工序，使用压力机进行厚钢板的宽度方向端部的端部弯曲后，将厚钢板依次加工成U字状、O字状而成形为圆筒形状，以使得厚钢板的宽度方向端部彼此相对；定位焊工序(tack welding step)，约束圆筒形状的厚钢板，使相对的厚钢板的宽度方向端部彼此对接并进行定位焊；正式焊接工序，通过埋弧焊对厚钢板的对接部的内外面实施缝焊；以及扩管工序，通过使用扩管机从钢管的内侧进行扩管而将钢管成形为规定的真圆度、真直度及外径尺寸。

油井管用或管线管(line pipe)用的UOE钢管通过在铺设场所利用圆周焊接将UOE钢管的管端彼此接合而使用。因此，在UOE钢管的真圆度差的情况下，在圆周焊接时无法使UOE钢管的管端彼此对接而将其接合。另外，在UOE钢管的真圆度差的情况下，在将UOE钢管铺设于深海等高压环境下时，钢管因压力而容易变形。根据这样的背景，提出了在扩管工序中提高UOE钢管的真圆度的技术(参照专利文献1至5)。

专利文献1:日本特开2010－167440号公报

专利文献2:日本特开平03－094936号公报

专利文献3:日本特开昭59－183943号公报

专利文献4:日本特开平09－001234号公报

专利文献5:日本特开昭61－147930号公报

发明内容

在扩管工序中，通过增大扩管前后的管径之差相对于扩管前的管径的比率(以下称为扩管率)，能够制造具有更接近正圆的截面形状的钢管。但是，为了增大扩管率，需要增大扩管机的设备能力。另外，伴随近年的钢管的厚壁化及高强度化，即使在与以往相同程度的扩管率的情况下，在扩管时也需要大的设备能力。因此，在以往的扩管机中，有时无法确保提高真圆度所需的大的扩管率。根据这样的背景，期待提供能够在不增大扩管机的设备负荷的情况下将钢管扩管为期望的真圆度的技术。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够在不增大扩管机的设备负荷的情况下提高钢管的真圆度的钢管的制造方法。

本发明的钢管的制造方法的特征在于，包括以下工序：第1扩管工序，在如下的扩管率的范围内对钢管进行扩管，即，将能够得到规定的真圆度的扩管率设为下限值，并将对钢管进行扩管时的扩管机的设备负荷处于允许范围内的扩管率的最大值设为上限值；和第2扩管工序，以钢管的管径成为目标值的扩管率对所述第1扩管工序后的钢管进行扩管。

本发明的钢管的制造方法的特征在于，在上述发明中，所述第1扩管工序的扩管率的范围为0.3％以上且小于0.6％的范围。

本发明的钢管的制造方法的特征在于，在上述发明中，所述钢管的管厚为25.4mm以上。

发明效果

根据本发明的钢管的制造方法，能够在不增大扩管机的设备负荷的情况下提高钢管的真圆度。

附图说明

图1是表示在作为本发明的一个实施方式的钢管的制造方法中使用的扩管机的结构的示意图。

图2是表示钢管的截面的示意图。

图3是表示扩管率为0.3％的扩管处理前后的钢管的管径的周向位置依存性的图。

图4是表示调查扩管率对真圆度的影响得到的结果的图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明作为本发明的一个实施方式的钢管的制造方法。

〔扩管机的结构〕

首先，参照图1、图2来说明在作为本发明的一个实施方式的钢管的制造方法中使用的扩管机的结构。图1是表示在作为本发明的一个实施方式的钢管的制造方法中使用的扩管机的结构的示意图。图2是表示钢管的截面的示意图。然而，在本发明中使用的扩管机的结构不限定于图1、图2所示的结构。

如图1所示，在作为本发明的一个实施方式的钢管的制造方法中使用的扩管机1具有：圆筒状的悬臂(boom)2，其前端从钢管P的一端插入；扩管头4，其设于悬臂2的前端，且在沿轴直角方向扩径时对钢管P进行扩管。扩管头4具有锥形外周面5和扩管模具(pipeexpanding die)6。

锥形外周面5设于拉杆(pull rod)3的前端，并从悬臂2的前端侧朝向基端侧而缩径，其中，拉杆3设于悬臂2的内部且能够与悬臂2独立地移动。扩管模具6与锥形外周面5滑动接触，具有从悬臂2的前端侧朝向基端侧缩径的锥形内周面6a、和与钢管P的内周面相对的模具外周面6b。如图2所示，扩管模具6沿锥形外周面5的周向配置有多个。

〔扩管方法〕

接下来，说明利用上述的扩管机1对钢管P进行扩管的扩管方法。

在利用上述的扩管机1对钢管P进行扩管时，首先，通过利用未图示的钢管移动装置使钢管P移动而将扩管模具6对位于扩管开始位置，通过使拉杆3从扩管开始位置后退而进行第1次的扩管处理。由此，通过楔作用(wedge action)，与锥形外周面5滑动接触的扩管模具6分别沿放射方向位移，对钢管P进行扩管。于是，钢管P的截面形状的凹凸变小，钢管P的截面形状变为接近正圆形状。接着，使拉杆3前进至扩管开始位置，通过未图示的释放机构(release mechanism)使扩管模具6向轴垂直方向的内侧恢复，然后仅以与扩管模具6的节距(pitch)(轴向长度)相应的量使钢管P进一步移动。然后，在将扩管模具6对位于新的扩管位置后重复进行上述动作。由此，能够在钢管P的全长范围内，每扩管模具6的节距量地进行第1次的扩管处理。第1次的扩管处理与本发明的第1扩管工序对应。

此外，在第1次的扩管处理中，扩管率的下限值设定为能够得到规定的真圆度的值，扩管率的上限值设定为对钢管P进行扩管时的扩管机1的设备负荷处于允许范围内的扩管率的最大值。

图3是表示扩管率为0.3％的扩管处理前后的钢管的管径的周向位置依存性的图。需要说明的是，作为对象的钢管的外径为762mm。图3的纵轴表示峰值(peaking)(某周向位置处的管径相对于平均管径的偏差)，峰值为正意味着该周向位置处的管径大于平均管径。图3的横轴为对钢管的管径进行测定的周向位置，表示在将与缝焊部对应的周向位置设为0度时是哪一角度的管径。如图3所示，得知扩管处理前最大为2.5mm的峰值通过实施扩管率为0.3％的扩管处理而成为1.5mm以下，真圆度提高。

根据以上内容，第1次的扩管处理的扩管率的下限值优选设为0.3％。这是因为，如图3所示，若实施扩管率为0.3％的扩管处理，则真圆度大幅改善，在后述的第2次的扩管处理中，能够以更少的负荷实施规定的扩管率的扩管。此外，第1次的扩管处理后的真圆度以用相对于钢管的外径的比率表示的真圆度计优选为1.0％以下。然而，若第1次的扩管处理的扩管率过大，则在后述的第2次的扩管处理中，变得无法确保为了确保充分的真圆度而所需要的量的扩管率，因此，第1次的扩管处理的扩管率的上限值优选设为小于0.6％的范围内，更优选设为小于0.5％的范围内。

接着，通过使用未图示的钢管移动装置使钢管P移动而使扩管模具6再次对位于扩管开始位置，通过使拉杆3从扩管开始位置再次后退而进行第2次的扩管处理。接着，使拉杆3前进至扩管开始位置，通过未图示的释放机构使扩管模具6向轴垂直方向的内侧恢复，然后仅以与扩管模具6的节距(轴向的长度)相应的量使钢管P进一步移动。然后，在使扩管模具6对位于新的扩管位置后重复进行上述动作。由此，能够在钢管P的全长范围内，每扩管模具6的节距量地进行第2次的扩管处理。第2次的扩管处理与本发明的第2扩管工序对应。

此外，在第2次的扩管处理中，扩管率设定为钢管P的管径成为目标值的值。通常，在真圆度差的钢管中，与真圆度良好的钢管相比较，使钢管P扩管至相同扩管率时的设备负荷变大。但是，在该扩管方法中，通过第1次的扩管处理使得钢管的真圆度提高，因此第2次的扩管处理中的设备负荷变小。另外，由于通过第1次的扩管处理使得钢管的真圆度提高，因此与以相同的设备负荷仅实施1次扩管处理的情况下的扩管率相比，第1次和第2次的扩管处理的扩管率的合计变大，其结果，真圆度也提高。

实施例

在本实施例中，调查了以API(American Petroleum Institute，美国石油学会)规格制造等级X65(Grade X65)的外径914.4mm的UOE钢管的情况下的扩管率对真圆度的影响(管厚为19.0mm、25.4mm、及31.8mm的UOE钢管)。在本实施例中，作为原则，实施2次扩管处理，使根据第2次的扩管处理结束的时刻的钢管的外径和实施第1次的扩管处理前的钢管的外径而求出的扩管率固定为1.0％，使第1次的扩管率从0.2％变化至1.0％而调查了第1次的扩管率对真圆度的影响。

图4示出调查结果。图4的(a)是钢管的管厚为19.0mm的情况下的调查结果，图4的(b)是钢管的管厚为25.4mm的情况下的调查结果，图4的(c)是钢管的管厚为31.8mm的情况下的调查结果。另外，图中，空心圆(open circle)表示第1次的扩管处理后的真圆度，实心圆(solid circle)表示第2次的扩管处理后的真圆度。

如图4的(a)所示，在钢管的管厚为19.0mm的情况下，随着第1次的扩管率从0.2％增大，第1次的扩管处理后的真圆度的值变小(变良好)。另外，在第1次的扩管率为1.0％且未实施第2次的扩管处理的情况下的真圆度为3.0mm。另一方面，第2次的扩管处理后的真圆度大致比扩管处理为1次的情况下的真圆度小(变良好)。另外，随着第1次的扩管率从0.2％起变大，第2次的扩管处理后的真圆度变小(变良好)。认为这是因为，在第1次的扩管率小的情况下(例如扩管率小于0.3％的情况下)，在真圆度改善不大的状态下实施第2次的扩管处理，从而无法发挥基于分2次实施扩管处理而实现的真圆度改善效果，相对于此，通过使第1次的扩管率为0.3％以上，能够发挥基于分2次实施扩管处理而实现的真圆度改善效果。

此外，第1次的扩管率为0.3％的情况下的第1次的扩管处理后的真圆度为9.0mm，将其用相对于钢管的外径(即914.4mm)的比率表示大约为1.0％(＝9.0mm/914.4mm)，因此可知，第1次的扩管处理后的真圆度以百分比表示优选为1.0％以下。若第1次的扩管率超过0.4％，则第2次的扩管处理后的真圆度变为增加而逐渐变差。在此，在第1次的扩管率为0.6％以上的情况下，实施1次扩管处理的情况与实施2次扩管处理的情况的差异小。认为这是因为，若第1次的扩管率过大，则无法充分确保第2次的扩管率，从而对于最终的真圆度提高效果不大。结果，通过实施第2次的扩管处理并使合计的扩管率为1.0％，能够使第2次的扩管处理后的真圆度最小减小至2.9mm。这与实施1次扩管处理的情况下的真圆度3.0mm是等同的，由此可知，在确保良好的真圆度方面，分2次进行扩管处理是有效的。因此，第1次的扩管率优选在0.3％以上且小于0.6％的范围内，更优选在0.3％以上且小于0.5％的范围内。

如图4的(b)所示，在钢管的管厚为25.4mm的情况下，使第1次的扩管率为0.9％以上会超过设备限制的上限，因此未能实施。因此，在仅实施1次扩管处理的情况下，真圆度仅能够减小至第1次的扩管率为0.8％的情况下得到的真圆度3.9mm。但是，能够使第1次的扩管率为0.8％以下并实施第2次的扩管处理，并且使合计的扩管率为1.0％，因此，能够使第2次的扩管处理后的真圆度最小减小至2.9mm。这是比实施1次扩管处理的情况下得到的真圆度3.9mm更良好的值，由此可知，在确保良好的真圆度方面，分2次实施扩管处理是有效的。其他结果与管厚为19.0mm的情况大致相同，第1次的扩管率优选在0.3％以上且小于0.6％的范围内，更优选在0.3％以上且小于0.5％的范围内。

如图4的(c)所示，在钢管的管厚为31.8mm的情况下，使第1次的扩管率为0.8％以上而实施扩管处理会超过设备限制的上限，因此未能实施扩管处理。因此，在仅实施1次扩管处理的情况下，真圆度仅能够减小至第1次的扩管率为0.7％的情况下得到的真圆度4.0mm。另一方面，关于使第1次的扩管率为0.2％并以扩管率0.8％实施第2次的扩管处理，由于第2次的扩管处理超过设备限制的限制，所以未能实施。但是，通过分2次实施扩管处理，能够使第2次的扩管处理后的真圆度最小减小至2.9mm。这是比实施1次扩管处理的情况下得到的真圆度4.0mm更良好的值，因此可知，在确保良好的真圆度方面，分2次实施扩管处理是有效的。其他结果与管厚为19.0mm的情况大致相同，第1次的扩管率优选在0.3％以上且小于0.6％的范围内，更优选在0.3％以上且小于0.5％的范围内。

根据以上结果得知，在制造钢管的管厚为例如25.4mm以上这样的厚壁钢管的情况下，通过分2次实施扩管处理，与仅实施1次扩管处理的情况相比，能够得到更好的真圆度。

以上，说明了适用了由本申请发明人完成的发明的实施方式，但并不通过本实施方式的记述及附图(成为本发明的公开的一部分)来限定本发明。例如，在作为以使厚钢板的宽度方向端部彼此相对的方式将厚钢板成形为圆筒形状的成形工序，不利用使用U字状及O字状的压力机实施U成形及O成形的方法，而是利用压弯方法(bending press method)的情况下，在扩管工序中也能够适用本发明的技术，其中，压弯方法是指，利用冲头(punch)将载置于隔开一定间隔而平行地配置的2根直线状的冲模之上的厚钢板的间隔上的部分压下的方法。这样，基于本实施方式由本领域技术人员等作出的其他实施方式、实施例及运用技术等全部包含于本发明的范畴。

工业实用性

根据本发明，能够在不增大扩管机的设备负荷的情况下提高钢管的真圆度。

附图标记说明

1 扩管机

2 悬臂

4 扩管头

5 锥形外周面

6 扩管模具

6a 锥形内周面

6b 模具外周面

P 钢管

Claims (3)

1.一种钢管的制造方法，其特征在于，包括以下工序：

第1扩管工序，在如下的扩管率的范围内使扩管模具抵接于钢管的内周侧对钢管进行扩管，即，将能够得到规定的真圆度的扩管率设为下限值，并将对钢管进行扩管时的扩管机的设备负荷处于允许范围内的扩管率的最大值设为上限值；和

第2扩管工序，使扩管模具再次抵接于在所述第1扩管工序中抵接了扩管模具的钢管的内周侧的轴向的同一部位而以钢管的管径成为目标值的扩管率对钢管进行扩管，

根据所述第2扩管工序结束的时刻的钢管的外径和实施所述第1扩管工序前的钢管的外径而求出的最终扩管率大于扩管机的设备负荷处于允许范围内的扩管率的最大值。

2.根据权利要求1所述的钢管的制造方法，其特征在于，

所述第1扩管工序的扩管率的范围为0.3％以上且小于0.6％的范围。

3.根据权利要求1或2所述的钢管的制造方法，其特征在于，

所述钢管的管厚为25.4mm以上。