CN110248763B - 电焊金属管的制造方法以及电焊金属管 - Google Patents

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Abstract

本发明的电焊金属管的制造方法是在使金属带的侧端对接后通过高频加热焊接侧端制造电焊金属管的电焊金属管的制造方法，在侧端设有位于电焊金属管的内表面侧的内表面侧角部，所述电焊金属管的制造方法包括在使金属带的侧端对接前，在内表面侧角部形成倾斜面的工序，以在电焊焊接后的金属管的过量金属中残存有倾斜面，并且排出金属与过量金属为非熔接的方式使侧端对接并焊接。

Description

电焊金属管的制造方法以及电焊金属管
技术领域
本发明涉及一种在使金属带的侧端对接后通过高频加热焊接侧端制造电焊金属管的电焊金属管的制造方法以及电焊金属管。
背景技术
作为在以往使用的此种电焊金属管的制造方法以及电焊金属管，例如能够列举出下述专利文献1等所示的构成。即，在以往构成中，在对金属带的侧端赋予了锥形状后进行电焊焊接，用以将渗透剂(penetrator)从焊接部除去。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-105075号公报
发明内容
发明所要解决的问题
即使如上述以往构成那样从焊接部除去渗透剂，有时在例如对电焊焊接管实施了90°弯曲等苛刻的加工的情况下，也会在电焊焊接管的焊接部产生裂纹。
在对焊接部的裂纹进行详细的调查时，得到了如下的新的认知。即，从焊接部排出的排出金属由于热的影响韧性会降低，且由于苛刻的加工容易在排出金属上产生裂纹。在观察产生了裂纹的焊接部时，在排出金属中所产生的裂纹会通过过量金属传播至母材。
本发明是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于，提供一种即使在排出金属产生裂纹的情况下，也能避免裂纹传播至母材的电焊焊接管的制造方法以及电焊焊接管。
用于解决问题的方案
本发明的电焊金属管的制造方法是在使金属带的侧端对接后通过高频加热焊接侧端制造电焊金属管的电焊金属管的制造方法，在侧端设有位于电焊金属管的内表面侧的内表面侧角部，所述电焊金属管的制造方法包括在使金属带的侧端对接前，在内表面侧角部形成倾斜面的工序，以在电焊焊接后的金属管的过量金属中残存有倾斜面，并且排出金属与过量金属为非熔接的方式使侧端对接并焊接。
本发明的电焊金属管具备：具有对接焊接部的金属管主体；以及形成于对接焊接部的过量金属和排出金属，在过量金属设有倾斜面，排出金属与过量金属为非熔接。
发明效果
根据本发明的电焊金属管的制造方法以及电焊金属管，以在电焊焊接后的金属管的过量金属中残存有倾斜面，并且排出金属与过量金属为非熔接的方式使侧端对接并焊接，因此即使在排出金属产生裂纹的情况下，也能避免裂纹传播至母材。
附图说明
图1是表示用于实施本发明的实施方式1的电焊金属管的制造方法的电焊金属管制造装置的说明图。
图2是表示图1的轧碎(crushing)设备的主要部分的主视图。
图3是放大表示图2的金属带的侧端的剖面图。
图4是放大表示通过图1的焊接设备进行的电焊焊接后的金属管的焊接部的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。
实施方式1.
图1是表示用于实施本发明的实施方式1的电焊金属管的制造方法的电焊金属管制造装置的说明图。图1的电焊金属管制造装置是用于从平板状的金属带1制造电焊金属管2的装置。在该电焊金属管制造装置中设有轧碎设备3、成形辊(forming roll)组4以及焊接设备5。
轧碎设备3是用于矫正金属带1的侧端的形状的设备。关于该轧碎设备3，将在后面使用附图进行说明。
成形辊组4由多个成形辊构成，配置于沿着金属带1的输送方向1a的轧碎设备3的下游侧。通过轧碎设备3矫正了侧端的形状的金属带1通过成形辊群4慢慢地弯曲而变为开管(open pipe)4a。开管4a是使沿着金属带1的宽度方向的两侧的侧端彼此对接而成的，且在侧端对接的部分具有开口的剖面C字状的管体。
焊接设备5是配置于沿着金属带1的输送方向1a的成形辊群4的下游侧的设备，具有加热线圈50和挤压辊51。加热线圈50是供高频电流通过的线圈。在开管4a通过加热线圈50的内侧时，构成开管4a的金属带1的侧端被加热(高频加热)而熔融。挤压辊51由约束开管4a的外周的一对侧辊构成，将通过加热线圈50中的加热而熔融的开管4a中的金属带1的侧端彼此推压并接合(焊接)。
即，在本实施方式的电焊金属管制造装置中，在使金属带1的侧端对接后通过高频加热焊接侧端制造电焊金属管。需要说明的是，虽然未图示，但在焊接设备5的后段可以设有矫正电焊焊接后的金属管(焊接设备5的正后方的金属管)的大小和形状的矫正设备。在设有矫正设备的情况下，矫正设备中的矫正后的金属管相当于电焊金属管2。另一方面，在未设有矫正设备的情况下，电焊焊接后的金属管相当于电焊金属管2。
接着，图2是表示图1的轧碎设备3的主要部分的主视图，图3是放大表示图2的金属带1的侧端10的剖面图。如图2所示，在轧碎设备3设有用于矫正金属带1的侧端的形状的一对轧碎辊30。轧碎辊30沿金属带1的宽度方向1b彼此分离地配置。金属带1通过轧碎辊30之间。
在通过轧碎辊30之前的金属带1的侧端10设有位于电焊金属管2的内表面侧的内表面侧角部10a。在轧碎辊30设有相对于轧碎辊30的旋转轴倾斜并延伸的轧碎面30a。在金属带1通过轧碎辊30之间时，轧碎面30a推压至内表面侧角部10a，在内表面侧角部10a形成倾斜面10b。如图3所示，倾斜面10b具有沿着金属带1的宽度方向1b的宽度W，并且相对于金属带1的内周侧表面10c倾斜角度θ并延伸。倾斜面的形成优选将轧碎辊推压至内表面侧角部的方法，但除此以外，也可以通过由成形辊的精轧辊(fin pass roll)进行的成形、刀具切削、研磨机磨削或使它们组合的方法来进行。
需要说明的是，有时用于电焊金属管2的制造的金属带1是从更大的金属带切出的，在切出金属带1时会在侧端10产生毛边和塌边。在侧端10产生毛边和塌边的情况下，优选将毛边侧作为内表面侧角部10a用以稳定地形成倾斜面10b。
接着，图4是放大表示通过图1的焊接设备5进行的电焊焊接后的金属管的焊接部的剖面图。如图4所示，在电焊焊接后的金属管的焊接部中包括接合部101和热影响部102。接合部101是熔融后的金属带1的侧端10彼此接合的部分。热影响部102是受到侧端10的熔融时的加热的影响的部分。接合部101和热影响部102由于热的影响从非热影响部100开始改变组织。
从接合部101朝向金属管的内方突出有排出金属101a。排出金属101a是在金属带1的侧端10被彼此推压时熔融金属从接合部101被压出并固化而成的。该排出金属101a的形成起到从接合部101排出包含于熔融金属的氧化物(渗透剂)的作用。
在热影响部102形成有过量金属102a。过量金属102a是在将金属带1的侧端10彼此推压时，在热影响部102中被软化的金属由于该压力而隆起的部分。
在本实施方式的电焊金属管的制造方法中，在焊接设备5中使金属带1的侧端10对接并焊接时，如图4所示，以在电焊焊接后的金属管的过量金属102a中残存有倾斜面10b，并且排出金属101a与过量金属102a为非熔接的方式使侧端10对接并焊接。即，本实施方式的电焊金属管2具备：具有对接焊接部的金属管主体；形成于对接焊接部的过量金属102a和排出金属101a，在过量金属102a设有倾斜面10b，排出金属101a与过量金属102a为非熔接。
排出金属101a会由于热的影响而韧性降低。因此，在对电焊金属管2实施了例如90°弯曲等苛刻的加工时，有时会在排出金属101a产生裂纹。如上所述，以在电焊焊接后的金属管的过量金属102a中残存有倾斜面10b，并且排出金属101a与过量金属102a为非熔接的方式使侧端10对接并焊接，由此即使在排出金属101a产生裂纹的情况下，也能避免裂纹传播至母材。需要说明的是，只要排出金属101a未熔接于过量金属102a即可，也可以与过量金属102a接触。通过观察电焊焊接后的金属管中的焊接部的剖面，能确认排出金属101a与过量金属102a的熔接的有无。
加热系数和倾斜面10b的宽度W会影响在过量金属102a中是否残存有倾斜面10b。加热系数是指在将流过加热线圈50的电流设为I[A]，将施加于加热线圈50的电压设为V[kV]，将金属带1的板厚设为T[mm]，将造管速度(金属带1的输送速度)设为S[m/min]时，以(I×V)/(T×S)表示的系数，是能够作为表示在使金属带1的侧端10对接并焊接时施加在侧端10的热量的指标来处理的系数。
加热系数越大，则排出金属101a变得越大，因此倾斜面10b不易残存。此外，倾斜面10b的宽度W越大，则排出金属101a越少，因此倾斜面10b容易残存。
此外，倾斜面10b的宽度W和角度θ会影响排出金属101a是否与过量金属102a为非熔接。倾斜面10b的宽度W越大，则排出金属101a变得越少，因此排出金属101a容易与过量金属102a为非熔接。此外，倾斜面10b的角度θ越大，则对接面积变得越少，因此排出金属101a不易与过量金属102a为非熔接。
因此，通过调整倾斜面10b的角度θ和宽度W、加热系数和镦锻(upset)量来收至规定范围内，能在电焊焊接后的金属管的过量金属102a中残存有倾斜面10b，并且排出金属101a与过量金属102a为非熔接。
镦锻量相当于接合侧端10时的侧端10的推压量，能通过从被导入至挤压辊51之前的位置处的开管4a的外周长减去相同位置处的开管4a的端面间的分离距离后的值与电焊焊接后的金属管的周长的差来表示。可以设定挤压辊51跟前1m的位置作为被导入至挤压辊51之前的位置。
金属带1的拉伸强度越高就越容易发生排出金属101a的裂纹。特别是，在金属带1的拉伸强度为700MPa以上时，在排出金属101a会显著地产生裂纹。如本实施方式的方法那样，即使在排出金属101a产生裂纹的情况下，也能避免裂纹传播至母材，这在金属带1的拉伸强度为700MPa以上时特别有用。
在这样的电焊金属管的制造方法以及电焊金属管中，以在电焊焊接后的金属管2的过量金属102a中残存有倾斜面10b，并且排出金属101a与过量金属102a为非熔接的方式使侧端对接并焊接，因此即使在排出金属101a产生裂纹的情况下，也能避免裂纹传播至母材。该构成在金属带1的拉伸强度为700MPa以上时特别有用。
电焊金属管在要求高强度(高硬度)的用途上，有时在由零件制造商进行成形加工后实施热处理。通过使用能以比较而言低温短时间的热处理调整至规定的强度(硬度)的淬火性良好的电焊金属管，能在零件制造商处谋求热处理成本的降低。为了获得具备弯曲加工性并且具备良好的淬火性的电焊金属管，调整金属带1和金属管主体的母材的化学组成是有用的。使用母材的化学组成为在质量％上包含C：0.20～0.40％、Si：0.05～0.45％、Mn：1.0～1.5％、Cr：0.05～0.40％、P：0.03％以下、S：0.025％以下、B：0.0005～0.006％以及Ti：0.01～0.06％，剩余部分包含Fe和不可避免的杂质的组成的金属带1，以在电焊焊接后的金属管的过量金属102a中残存有倾斜面10b，并且排出金属101a与过量金属102a为非熔接的方式使金属带1的侧端对接并焊接，由此能获得具备弯曲加工性并且具备良好的淬火性的电焊金属管。
＜C：0.20～0.40％＞
C是对高强度化有效的元素。在C含有量小于0.20％的情况下无法获得足够的强度。另一方面，在C含有量超过0.40％的情况下加工性会降低。C含有量的范围优选为0.24～0.37％。
＜Si：0.05～0.45％＞
Si是通过固熔而有助于强度提高的元素。在Si含有量小于0.05％的情况下无法获得足够的强度。另一方面，在Si含有量超过0.45％的情况下容易导致韧性和焊接性的降低。Si含有量的范围优选为0.1～0.4％。
＜Mn：1.0～1.5％＞
Mn是对强度和淬火性的提高有效的元素。在Mn含有量小于1.0％的情况下无法获得显著的添加效果。另一方面，在Mn含有量超过1.5％的情况下焊接部的韧性变得容易降低。Mn含有量的范围优选为1.10～1.40％。
＜Cr：0.05～0.40％＞
Cr是对焊接热影响部的回火软化抗力的提高有效的元素。在Cr含有量小于0.05％的情况下无法获得显著的添加效果。另一方面，在Cr含有量超过0.40％的情况下导致焊接性的降低。Cr含有量的范围优选为0.10～0.30％。
＜P：0.03％以下＞
P是对韧性造成不良影响的元素。在P含有量超过0.03％的情况下韧性的降低变得显著。P含有量的范围优选为0.025％以下。需要说明的是，P的含有量不包含0。
＜S：0.025％以下＞
S是对韧性造成不良影响的元素。在S含有量超过0.025％的情况下韧性的降低变得显著。S含有量的范围优选为0.020％以下。需要说明的是，S的含有量不包含0。
＜B：0.0005～0.006％＞
B是通过微量的添加对淬火性和韧性的提高有效的元素。在B含有量小于0.0005％的情况下无法获得显著的添加效果。另一方面，在B含有量超过0.006％的情况下效果会大致饱和。B含有量的范围优选为0.001～0.005％。
＜Ti：0.01～0.06％＞
Ti具有提高对改善淬火性有效的B量的效果，至少需要添加0.01％以上。在Ti含有量超过0.06％的情况下焊接性变得容易降低。Ti含有量的范围优选为0.02～0.05％。
本发明者们使用母材为以下两种(母材A、B)的金属带1，通过本实施方式的电焊金属管的制造方法制造出电焊金属管2。金属带1的母材的板厚为4.5mm，电焊金属管2的外径为
Figure BDA0002152484840000071
以在电焊焊接后的金属管的过量金属102a中残存有倾斜面10b，并且排出金属101a与过量金属102a为非熔接的方式使金属带1的侧端对接。对所获得的电焊金属管2实施了90°弯曲加工，其结果是均看不到裂纹传播至母材的部位。
＜母材A＞C：0.26％、Si：0.25％、Mn：1.25％、Cr：0.20％、P：0.01％以下、S：0.005％以下、Ti：0.02％、B：0.003％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。
＜母材B＞C：0.34％、Si：0.18％、Mn：1.35％、Cr：0.14％、P：0.012％、S：0.008％、Ti：0.035％、B：0.004％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。
附图标记说明：
1 金属带；
2 电焊金属管；
30 轧碎辊；
50 加热线圈；
10 侧端；
10a 内表面侧角部；
10b 倾斜面；
101a 排出金属；
102a 过量金属。

Claims (6)

1.一种电焊金属管的制造方法，在使金属带的侧端对接后通过高频加热焊接所述侧端制造电焊金属管，其特征在于，
在所述侧端设有位于所述电焊金属管的内表面侧的内表面侧角部，
所述电焊金属管的制造方法包括在使所述金属带的所述侧端对接前，在所述内表面侧角部形成倾斜面的工序，
以在电焊焊接后的金属管的过量金属中残存有所述倾斜面，并且排出金属与所述过量金属为非熔接的方式使所述侧端对接并焊接，
形成有所述倾斜面的侧端部的厚度小于形成所述倾斜面前的金属带的厚度，
所述过量金属是在受到所述侧端的焊接时的加热的影响的热影响部中被软化的金属隆起的部分，
所述倾斜面到所述内表面侧角部的形成是通过将一对轧碎辊对所述内表面侧角部进行推压而进行的，
所述一对轧碎辊沿所述金属带的宽度方向彼此分离地配置。
2.根据权利要求1所述的电焊金属管的制造方法，其特征在于，
所述金属带的母材的拉伸强度为700MPa以上。
3.根据权利要求1所述的电焊金属管的制造方法，其特征在于，
所述金属带的母材的化学组成为按质量％包含C：0.20～0.40％、Si：0.05～0.45％、Mn：1.0～1.5％、Cr：0.05～0.40％、P：0.03％以下、S：0.025％以下、B：0.0005～0.006％以及Ti：0.01～0.06％，剩余部分包含Fe和不可避免的杂质的组成。
4.一种电焊金属管，其特征在于，
具备：
具有对接焊接部的金属管主体；以及
形成于所述对接焊接部的过量金属和排出金属，
所述过量金属是在受到金属带的侧端的焊接时的加热的影响的热影响部中被软化的金属隆起的部分，
在所述过量金属设有倾斜面，且所述排出金属与所述过量金属为非熔接，
形成有所述倾斜面的侧端部的厚度小于形成所述倾斜面前的金属带的厚度，
所述倾斜面到内表面侧角部的形成是通过将一对轧碎辊对所述内表面侧角部进行推压而进行的，
所述一对轧碎辊沿所述金属带的宽度方向彼此分离地配置。
5.根据权利要求4所述的电焊金属管，其特征在于，
所述金属管主体的母材的拉伸强度为700MPa以上。
6.根据权利要求4所述的电焊金属管，其特征在于，
所述金属管主体的母材的化学组成为按质量％包含C：0.20～0.40％、Si：0.05～0.45％、Mn：1.0～1.5％、Cr：0.05～0.40％、P：0.03％以下、S：0.025％以下、B：0.0005～0.006％以及Ti：0.01～0.06％，剩余部分包含Fe和不可避免的杂质的组成。
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