JP2000141034A - 連続パイプ製造ラインの前処理溶接方法および装置 - Google Patents

連続パイプ製造ラインの前処理溶接方法および装置

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JP2000141034A
JP2000141034A JP10319437A JP31943798A JP2000141034A JP 2000141034 A JP2000141034 A JP 2000141034A JP 10319437 A JP10319437 A JP 10319437A JP 31943798 A JP31943798 A JP 31943798A JP 2000141034 A JP2000141034 A JP 2000141034A
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welding
groove
continuous pipe
strip
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Hajime Nakasugi
甫 中杉
Hirotake Sano
博丈 佐野
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Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高能率で低コスト、さらに作業環境を害する
ことのない連続パイプ製造ラインの前処理溶接方法およ
び装置を提供する。 【解決手段】 連続パイプ製造ラインの前処理溶接方法
において、先行の帯鋼端部2aおよび後行の帯鋼端部2
bの開先加工をプラズマアーク切断で行い、該両端部2
a、2bを突き合わせてI、YまたはV型開先として該
開先裏面に裏当材を当接し、該開先内に鉄粉粒体を充填
して2電極片面ガスシールドアーク溶接を施すことを特
徴とする。また、2電極片面ガスシールドアーク溶接は
先行電極と後行電極間の極間距離を100〜600mmと
し、かつ該先行電極および後行電極を揺動することも特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、板厚6〜30mm、
外径200〜5000mmの大径の連続パイプ製造ライン
における前処理溶接方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】スパイラル鋼管および電縫管などの連続
パイプ製造ラインにおける前処理溶接は、図5に示すよ
うに帯鋼コイル1から送られる先行の帯鋼端部2aおよ
び後行の帯鋼端部2bをシャー切断装置3で切断して開
先加工をし、図示しないアプセット装置で開先部4を突
き合わせてフラッシュバット溶接する。または、帯鋼コ
イル1から送られる先行の帯鋼端部2aおよび後行の帯
鋼端部2bを図示しない機械加工装置で開先加工して、
該開先部4を突き合わせてサブマージアーク溶接する2
つの方法が一般に行われている。帯鋼端部2a、2bを
溶接(連続パイプラインの前処理溶接)した後、帯鋼2
の長手方向の開先加工5をして電縫管では(a)に示す
ように成形ロール群6でUからO状に成形して電気抵抗
溶接機7で溶接される。一方、スパイラル鋼管は(b)
に示すように回転ロール8で帯鋼2をスパイラル状に形
成し、帯鋼2の長手方向の端部を突き合わせてまず内面
をサブマージアーク溶接9し、次いで外面をサブマージ
アーク溶接10してパイプが連続して製造される。
【0003】しかし、フラッシュバット溶接による前処
理溶接は、帯鋼端部の開先加工に用いる切断装置が大型
で、切断後および溶接後のバリの除去が必要なうえにフ
ラッシュバット溶接部は品質上除去されるので、製品歩
留りも悪くなる。また、サブマージアーク溶接による前
処理溶接は、帯鋼端部の開先加工精度が要求されるこ
と、溶接時に散布するフラックスの循環装置、生成スラ
グの除去装置が必要となる。したがって、従来の前処理
溶接方法では作業能率および環境が悪くまたコスト高で
あった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、連続パイプ
製造ラインにおける前処理溶接を高能率で低コスト、さ
らに作業環境を害することのない連続パイプ製造ライン
の前処理溶接方法および装置を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、 (1)連続パイプ製造ラインの前処理溶接方法におい
て、先行の帯鋼端部および後行の帯鋼端部の開先加工を
プラズマアーク切断で行い、該両端部を突き合わせて
I、YまたはV型開先として該開先裏面に裏当材を当接
し、該開先内に鉄粉粒体を充填して2電極片面ガスシー
ルドアーク溶接を施すことを特徴とする。 (2)2電極片面ガスシールドアーク溶接は先行電極と
後行電極間の極間距離を100〜600mmとし、かつ該
先行電極および後行電極を揺動することを特徴とする
(1)記載の連続パイプ製造ラインの前処理溶接方法。 (3)連続パイプ製造ラインの前処理溶接装置におい
て、先行の帯鋼端部および後行の帯鋼端部を開先加工す
るプラズマアーク切断機、該プラズマアーク切断機の下
流側で先行帯鋼端部と後行帯鋼端部の開先を突き合わせ
裏面に裏当材を当接する裏当装置、および該開先内に鉄
粉粒体を散布する装置を有し、該開先を溶接する2電極
片面ガスシールドアーク溶接機を備えたことを特徴とす
る。 (4)2電極片面ガスシールドアーク溶接機は、先行電
極および後行電極を揺動する機構を備えたことを特徴と
する(3)記載の連続パイプ製造ラインの前処理装置に
ある。
【0006】
【発明の実施の形態】図1に本発明の連続パイプ製造ラ
インの前処理溶接方法および装置を用いたスパイラル鋼
管の連続製造ラインの例を示す。図1において、帯鋼コ
イル1から送られた帯鋼2はレベラー18で調整され、
先行の帯鋼端部2aおよび後行の帯鋼端部2bをプラズ
マアーク切断装置11で切断して開先加工をし、先行の
帯鋼端部2aおよび後行の帯鋼端部2bの開先部4を突
き合わせて2電極片面ガスシールドアーク溶接機12で
溶接する。次いで、帯鋼2の長手方向の開先加工5をし
て回転ロール8で帯鋼2をスパイラル状に形成し、帯鋼
2の長手方向の端部を突き合わせてまず内面をサブマー
ジアーク溶接9し、次いで外面をサブマージアーク溶接
10してパイプが連続して製造される。なお、19は走
行切断装置でスパイラル鋼管を所定の長さに走行しなが
ら切断する。
【0007】図1A部のプラズマアーク切断装置11お
よび2電極片面ガスシールドアーク溶接装置12の拡大
図を図2(a)、(b)に示す。帯鋼コイル1から送ら
れた先行の帯鋼端部2aおよび後行の帯鋼端部2bは、
図示しない例えば座標駆動式NC制御のプラズマアーク
切断機11で所定の角度(0〜25°)に帯鋼2幅方向
にI、YまたはV型の開先加工する。図3にプラズマア
ーク切断機11による帯鋼端部2a、2bの切断状態を
示す。帯鋼端部2a、2bは、プラズマアーク切断トー
チ16から発生するプラズマアーク17によって所定の
角度に切断される。プラズマアーク17による切断開先
面はバリが生じることなく、またノロ等が付着すること
もない。したがって、開先の手入れが不要である。ま
た、本発明の対象とするパイプ(帯鋼)の板厚6〜30
mmでは1〜7m/min の高速度での切断が可能である。
【0008】プラズマアーク切断機11で開先加工され
た先行の帯鋼端部2aおよび後行の帯鋼端部2bは、突
き合わせて開先部4の内面を必要に応じて仮付け溶接し
た後、裏当装置13で裏当材を当接する。裏当材は固形
裏当材、ガラス繊維製裏当材、フラックスバッキング
材、フラックス銅バッキング材および水冷銅板等あるが
いずれの裏当材を使用してもよい。これらは自動的に当
接するのが好ましいが、手動で当接しても良い。次い
で、2電極片面ガスシールドアーク溶接機12で開先部
4を溶接する。図4に2電極片面ガスシールドアーク溶
接機12による開先部4の溶接状況を示す。開先部4に
鉄粉粒体散布装置15で鋼帯2板厚の1/4〜2/3高
さまで鉄粉粒体14を散布する。次に先行電極12a、
後行電極12bで溶接を開始し、2電極片面ガスシール
ドアーク溶接して先行の帯鋼端部2aと後行の帯鋼端部
2bとを溶接する。鉄粉粒体14の散布量が帯鋼2板厚
の1/4高さ未満であると、裏ビードが出すぎる。ま
た、鉄粉粒体14の散布量が鋼帯2板厚の3/4高さを
超えると、裏ビード形状が悪いか、裏ビードが形成され
ない。
【0009】なお、鉄粉粒体14の粒度分布は粒径1.
5mm以下であることがアークの安定性および裏ビードの
形状を良好にすることから好ましい。また、成分は主に
Feからなるが、耐割れ性からCは0.10%以下、S
およびPは0.020%以下が好ましく、他の成分は帯
鋼および溶接金属の成分および機械的性能を考慮してS
i、Mn、Mo、その他脱酸剤や合金剤を含有させるこ
ともできる。以上の粒度と成分を満足すれば、各種サイ
ズの鋼ワイヤをカットした粒状体でもよい。
【0010】2電極片面ガスシールドアーク溶接におい
ては、2電極片面ガスシールドアーク溶接機と付帯設備
として鉄粉粒体散布装置15を設ければよく、他の大が
かりな装置は不要で、スラグ生成量も少量で自然剥離す
るのでスラグ除去装置も不要である。また溶接部は欠陥
が無く手入れが不要で十分な機械的性能を有するのでパ
イプ製造後に溶接部を除去する必要もない。
【0011】2電極片面ガスシールドアーク溶接の先行
電極12aと後行電極12bとの電極間距離Pは100
〜600mmとする。電極間距離Pが100mm未満である
と、アークが不安定となり、かつ裏ビードが出すぎる。
電極間距離Pが600mmを超えると装置が大きくなるの
で好ましくない。
【0012】また、先行電極12aおよび後行電極12
bは、裏ビードおよび表ビードの形状、外観を良好とす
るために揺動する。この場合先行電極12aは裏波ビー
ド形状を良好とするために揺動回数を40〜150回/
分とし、後行電極12bは表ビードの外観を良好とする
ために揺動回数を30〜120回/分とするのが好まし
い。なお、揺動幅は板厚に応じて段階的に変化させる。
板厚10mm程度では先行電極12aを4mm、後行電極1
2bを6mmとし、板厚25mm程度では先行電極12aを
10mm、後行電極12bを15mmとするのが好ましい。
【0013】なお、先行電極は、ワイヤ径1.4〜2.
0mmのJIS Z3312およびZ3325に規定され
る軟鋼および高張力鋼用、低温用のソリッドワイヤを製
造パイプの機械的性能に合わせて用いる。また、溶接時
の電流密度を230A/mm2 以上とすることによって良好
な裏ビードが得られる。
【0014】後行電極は、ワイヤ径1.2〜2.0mmの
JIS Z3313に規定される軟鋼および高張力鋼
用、低温用のフラックス入りワイヤを製造パイプの機械
的性能に合わせて用いる。また、溶接時の電流密度は、
良好な表ビードを得るために150A/mm2 以上とするこ
とが好ましい。
【0015】また、帯鋼端部2a、2bを突き合わせた
開先部4の端部には、セラミックタイプ等のタブ材を設
けてることによって、溶接時の湯漏れを防止をすること
ができ、該両端部の後処理が不要となる。前記方法およ
び装置によって、連続パイプ製造ラインの前処理溶接が
完了する。
【0016】
【実施例】図1に示すスパイラル鋼管の連続製造ライン
を用いて、板厚16mm、外径1220mm(鋼帯幅384
5mm)のスパイラル鋼管を製造した。スパイラル鋼管の
連続製造ラインの前処理溶接装置として、図2に示す座
標駆動式NC制御のプラズマアーク切断機11および鉄
粉粒体散布装置を備えた2電極片面ガスシールドアーク
溶接機を用いた。
【0017】表1にプラズマアーク切断機による先行お
よび後行の帯鋼端部の開先加工条件を示す。
【表1】 切断開先面はバリが生じることなく、またノロ等が付着
することもないので開先の手入れをすることなく次の溶
接工程へ送ることができた。
【0018】次いで、先行および後行の帯鋼端部を突き
合わせて開先角度50°のV型開先として開先内面を仮
付け溶接し、裏当装置上で2電極片面ガスシールドアー
ク溶接した。なお、裏当装置はガラステープ併用の銅板
裏当装置を使用した。
【0019】表2に2電極片面ガスシールドアーク溶接
の条件を示す。なお、開先端部にはセラミックタイプの
タブ材を設けた。
【表2】 溶接時のアークは安定しており、スラグ生成量が少なく
自然剥離するのでスラグ除去装置が不要で、溶接ビード
は裏および表面ともに良好で欠陥等がないので手入れす
る必要がなかった。
【0020】2電極片面ガスシールドアーク溶接後、帯
鋼の長手方向の開先加工をして回転ロールで帯鋼をスパ
イラル状に形成し、帯鋼の長手方向の端部を突き合わせ
てまず内面をサブマージアーク溶接し、次いで外面をサ
ブマージアーク溶接してパイプを連続して製造した。2
電極片面ガスシールドアーク溶接部は機械的性質が優れ
ているので、溶接部を除去することなくスパイラル鋼管
製品とした。
【0021】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の連続パイプ
製造ラインの前処理溶接方法および装置によれば、帯鋼
端面の開先加工をプラズマアーク切断とすることによっ
てシャー切断や機械加工に比べ装置が小型化できるとと
もに高能率に加工することができる。また、帯鋼端面の
突き合わせ溶接を2電極片面ガスシールドアーク溶接で
行うことによって、付帯設備としては鉄粉粒体散布装置
を設ければよく、溶接後の手入れが不要で、かつ溶接部
は十分な機械的性能を有するので溶接部を除去する必要
もないなど極めて高能率で低コスト、さらには作業環境
を害することのない連続パイプ製造ラインの前処理溶接
方法および装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の連続パイプ製造ラインの前処理溶接方
法および装置を用いたスパイラル鋼管の連続製造ライン
の例を示す図である。
【図2】図1A部の拡大図を示す。
【図3】プラズマアーク切断機による帯鋼端部の切断状
態を示す図である。
【図4】2電極片面ガスシールドアーク溶接機による開
先部の溶接状況を示す図である。
【図5】従来のスパイラル鋼管および電縫管の連続パイ
プ製造ラインにおける前処理溶接装置の例を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 帯鋼コイル 2 帯鋼 3 シャー切断機 4 開先部 5 帯鋼長手方向の開先加工 6 成形ロール 7 電気抵抗溶接機 8 回転ロール 9 内面サブマージアーク溶接 10 外面サブマージアーク溶接 11 プラズマ切断機 12 2電極片面ガスシールドアーク溶接機 12a 先行電極 12b 後行電極 13 裏当装置 14 鉄粉粒体 15 鉄粉粒体散布装置 16 プラズマアーク切断トーチ 17 プラズマアーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B23K 10/00 501 B23K 10/00 501A Fターム(参考) 4E001 AA01 AA03 BA04 BB06 DA01 DC03 DF01 QA05 4E081 AA12 BA02 BA44 BB15 BB17 CA07 DA05 DA18 DA36 EA28 EA38 FA04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続パイプ製造ラインの前処理溶接方法
    において、先行の帯鋼端部および後行の帯鋼端部の開先
    加工をプラズマアーク切断で行い、該両端部を突き合わ
    せてI、YまたはV型開先として該開先裏面に裏当材を
    当接し、該開先内に鉄粉粒体を充填して2電極片面ガス
    シールドアーク溶接を施すことを特徴とする連続パイプ
    製造ラインの前処理溶接方法。
  2. 【請求項2】 2電極片面ガスシールドアーク溶接は先
    行電極と後行電極間の極間距離を100〜600mmと
    し、かつ該先行電極および後行電極を揺動することを特
    徴とする請求項1記載の連続パイプ製造ラインの前処理
    溶接方法。
  3. 【請求項3】 連続パイプ製造ラインの前処理溶接装置
    において、先行の帯鋼端部および後行の帯鋼端部を開先
    加工するプラズマアーク切断機、該プラズマアーク切断
    機の下流側で先行帯鋼端部と後行帯鋼端部の開先を突き
    合わせ裏面に裏当材を当接する裏当装置、および該開先
    内に鉄粉粒体を散布する装置を有し、該開先を溶接する
    2電極片面ガスシールドアーク溶接機を備えたことを特
    徴とする連続パイプ製造ラインの前処理溶接装置。
  4. 【請求項4】 2電極片面ガスシールドアーク溶接機
    は、先行電極および後行電極を揺動する機構を備えたこ
    とを特徴とする請求項3記載の連続パイプ製造ラインの
    前処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102259228A (zh) * 2011-07-14 2011-11-30 江苏金鑫电器有限公司 铝合金螺旋管双面双丝高速焊接方法
WO2013044901A1 (de) 2011-09-29 2013-04-04 Salzgitter Mannesmann Grossrohr Gmbh Verfahren zur herstellung einer verbindungsnaht an bandenden aus stahl bei der kontinuierlichen erzeugung geschweisster rohre

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