JP2001340916A - エッジウェーブを抑えた溶接管用金属帯板のロール成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属帯板Ｓの板幅方向両端部を曲げ成形した
後で，フレキシブル・フォーミング方式の成形スタンド
に送ることにより、エッジウエーブの発生を防止し，良
好な形状の溶接管を得る。 【構成】 予備成形スタンド（ａ）で金属帯板Ｓの板幅
方向両端部を曲げた後、フレキシブル・フォーミング方
式の成形スタンド（ｂ）に送り、更に金属帯板Ｓの板幅
方向両端部を曲げ成形する。金属帯板Ｓは、オープンパ
イプに成形された後、板幅方向両端部が突合せ溶接され
た溶接管となる。 【効果】 板幅方向両端部までも十分に曲げ成形される
ため、板幅方向両端部の剛性が増加し、エッジウエーブ
の発生が抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エッジウエーブの発生
を抑え、高精度に板幅方向両端部を突き合わせて溶接管
を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶接鋼管は、所定幅にスリットされた金
属帯板を多段配置された成形スタンドで板幅方向に順次
折り曲げてオープンパイプにロール成形し、板幅方向両
端部を溶接することにより製造されている。ロール成形
では、各スタンドごとに所定のプロフィールをもった上
ロール及び下ロールの間に金属帯板を通し、所定形状を
付与している。金属帯板のロール成形では、各種サイズ
の溶接管を製造するため、初期成形部（ブレークダウン
部）に溶接管の外径，板厚等の各部寸法の寸法決めを兼
ねさせたフレキシブル・フォーミング方式の成形ロール
を使用することがある。フレキシブル・フォーミング方
式の成形スタンドでは、成形部１１，１２の開き角度α
が変更可能でロール軸方向に移動可能な上ロール１０及
び成形部２１，２２が支持部２３を中心としてロール軸
方向に移動可能な下ロール２０を組み合わせている。上
ロール１０，下ロール２０の間に金属帯板Ｓを通すと、
成形部１１，１２及び成形部２１，２２で板幅方向端部
が曲げ成形される。

【０００３】金属帯板Ｓの折曲げは板幅方向端部から順
次板幅方向中央部に向かって順次進められ、オープンパ
イプとなって溶接装置に送り込まれる。溶接法として
は、生産性向上を狙って、従来のＴＩＧ，ＭＩＧ等に代
えて高周波溶接，レーザ溶接等が採用され始めている。
高周波溶接やレーザ溶接は、ＴＩＧ，ＭＩＧ溶接に比較
して溶接管の円周方向にみた加熱・接合幅が非常に狭い
ことから、板幅方向両端部を突き合わせたＩ開先を採用
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】Ｉ開先で板幅方向両端
部を突合せ溶接するとき、オープンパイプに成形した金
属帯板Ｓの板幅方向両端部を高精度に突き合わせること
が重要である。ところが、金属帯板Ｓのロール成形で
は、板幅方向中央部に比較して板幅方向両端部が多少伸
びる傾向があり、特に板厚ｔと外径Ｄとの比ｔ／Ｄの小
さな大径薄肉管では板幅方向両端部と板幅方向中央部と
の伸び率差が大きくなりがちである。

【０００５】伸び率の差は、板幅方向両端部にエッジウ
エーブを発生させる原因となり、オープンパイプに成形
した金属帯板Ｓの板幅方向両端部の突合せを困難にす
る。また、フレキシブル・フォーミング方式の成形法で
は、板幅方向両端部近傍の成形量が不足気味になる。こ
のことも、突合せ精度を低下させる原因となる。そのた
め、フレキシブル・フォーミング方式で成形したオープ
ンパイプを高周波溶接して高周波電縫管を製造すると
き、比ｔ／Ｄ＝１．４％程度が限界であるとされてい
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、板幅方向両端部
を十分成形することにより、エッジウエーブを発生させ
ることなく、オープンパイプに成形した金属帯板の板幅
方向両端部を高精度で突き合わせることを可能にし、比
ｔ／Ｄの制約が緩和された良好な形状をもつ溶接管を製
造することを目的とする。

【０００７】本発明のロール成形方法は、その目的を達
成するため、板幅方向両端部の曲げ成形及び溶接管の寸
法決めを兼用するフレキシブル・フォーミング方式の成
形スタンドの入側に、金属帯板の板幅に対応する幅をも
ち、ロール軸方向に関して中央部がフラットで両端部が
湾曲面となった隆起部及び凹部がそれぞれの周面に形成
された上ロール及び下ロールを備えた予備成形スタンド
を配置し、予備成形スタンドで金属帯板の板幅方向両端
部を曲げ成形した後、フレキシブル・フォーミング方式
の成形スタンドで金属帯板の板幅方向両端部を曲げ成形
することを特徴とする。

【０００８】予備成形によって金属帯板の板幅方向両端
部までが十分に曲げ成形され、板幅方向両端部の剛性が
増すためエッジウエーブの発生が抑えられる。板幅方向
両端部を突き合わせてＩ開先が形成されるが、板幅方向
両端部までが曲げ成形されていることから、突合せ時の
ズレに起因する影響（ラップ感受性）が大きくなりやす
い。ラップ感受性を抑えるためには、製造しようとする
溶接管から計算される値よりも若干大きな幅をもつ金属
帯板をオープンパイプにロール成形し、溶接装置直前の
最終成形スタンドでオープンパイプのリダクション量を
通常より増加させることが好ましい。

【０００９】

【実施の形態】エッジウエーブの発生は、初期成形段階
で金属帯板Ｓの板幅方向両端部の曲げ成形量が不足する
ことに原因がある。具体的には、図１のフレキシブル・
フォーミング方式の成形スタンドで金属帯板Ｓの板幅方
向両端部を曲げ成形するとき、上ロール１０の成形部１
１，１２と下ロール２０の成形部２１，２２とが点接触
状態にあることから、接触点Ｐ近傍の金属帯板Ｓに加工
が集中し、接触点Ｐから板幅方向両端部までの加工量が
不足する。そこで、本発明においては、初期成形段階で
金属帯板Ｓの板幅方向両端部を十分に曲げ成形するた
め、フレキシブル・フォーミング方式の成形スタンドに
よる金属帯板Ｓの曲げ成形に先立って、金属帯板Ｓの板
幅に応じた隆起部３１，凹部４１をもつ上ロール３０，
下ロール４０を備えた予備成形スタンドに金属帯板Ｓを
通板し、接触点Ｐよりも更に板幅方向の両端部Ｅ₁を曲
げ成形する。

【００１０】隆起部３１及び凹部４１は、上ロール３０
及び下ロール４０の周面に形成されており、ロール軸方
向に関して中央部がフラットであり、ロール周面との境
界部分が同じ曲率の曲面になっている。また、幅の異な
る金属帯板Ｓに対しても適用可能にするため、上ロール
３０及び下ロール４０を分割タイプとし、個々の分割ロ
ール３０Ｒ，３０Ｌ及び４０Ｒ，４０Ｌをロール軸方向
に移動することによって隆起部３１，凹部４１のロール
軸方向長さを金属帯板Ｓの幅に一致させることもでき
る。予備成形スタンドの上ロール３０及び下ロール４０
の間を通過する金属帯板Ｓは、隆起部３１及び凹部４１
に面接触しながら板幅方向両端部Ｅ₁が曲げ成形され
る。そのため、フレキシブル・フォーミング方式の成形
スタンドにおける曲げ成形に比較して広範囲の板幅方向
両端部が曲げ成形され、板幅方向両端部の剛性が増加す
る。次いで、図１と同じフレキシブル・フォーミング方
式の成形スタンドで板幅方向に関して若干内側の端部Ｅ
₂が曲げ加工される。すなわち、従来のフレキシブル・
フォーミング方式では板幅方向両端部より若干内側に位
置する接触点Ｐで金属帯板Ｓが曲げ成形されるが、本発
明に従った方法では、接触点Ｐよりも外側にある板幅方
向両端部も十分に曲げ成形される。

【００１１】このように、金属帯板Ｓの板幅方向両端部
が十分に曲げ加工をうけるため、板幅方向両端部の剛性
が大きくなり、エッジウエーブの発生なく、オープンパ
イプに成形した状態で板幅方向両端部を高精度に突き合
わせることができる。したがって，高精度に突き合わさ
れた板幅方向両端部を高周波溶接することにより、比ｔ
／Ｄが１．４％以下の大径薄肉管であっても、健全な溶
接部をもつ電縫鋼管が製造される。板幅方向両端部を高
精度に突き合わせて形成されたＩ開先は、同様に溶接管
円周方向に沿った接合幅の小さなレーザ溶接に対しても
有効である。

【００１２】板幅方向両端部の突合せ精度の向上に伴
い、Ｉ開先のラップ感受性が上がり、溶接条件が却って
不安定になることがある。すなわち、オープンパイプに
成形した金属帯板Ｓの板幅方向両端部を突き合わせたＩ
形の開先（図３ａ）は、厚み方向に関する接合幅Ｗ_Iが
金属帯板Ｓの板厚ｔに実質的に等しく、Ｖ形状に突き合
わせたときの接合幅Ｗ_Vよりも小さい。そのため、突き
合わせた板幅方向両端部の僅かなズレ（ラップ感受性）
が、溶接強度等に大きな影響を及ぼす。ラップ感受性に
よる影響は、溶接直前の最終成形部（フィンパス部）に
おけるリダクション量を増加させることにより抑制でき
る。この場合、製造しようとする溶接管から計算される
値よりも若干広い板幅の金属帯板Ｓを用いてオープンパ
イプに成形し、最終成形部でのリダクション量を増加さ
せる。リダクション量の増加によって、成形中の金属帯
板Ｓに残存するスプリングバックが解消され、板幅方向
両端部の振れが極力抑えられる。その結果、ラップの発
生が防止され、溶接直前での突合せ精度が向上する。

【００１３】

【実施例】板幅３２０ｍｍにスリットした板厚１．２ｍ
ｍの金属帯板Ｓをオープンパイプにロール成形し、板幅
方向両端部を高周波突合せ溶接し、外径１０１．６ｍｍ
の電縫管を製造した。ロール成形では、板幅方向両端部
を曲げ成形する予備成形スタンド（図２ａ）に金属帯板
Ｓを通板した後で、フレキシブル・フォーミング方式の
成形スタンド（図２ｂ）により金属帯板Ｓを曲げ成形し
た。予備成形スタンドでは、幅４００ｍｍで、ロール軸
方向両側に曲率半径３０〜５１ｍｍのインボリュート曲
線をつけた隆起部３１，凹部４１をもつ上ロール３０，
下ロール４０の間に金属帯板Ｓを通した。成形後の金属
帯板Ｓを観察すると、板幅方向両端部を含む端部近傍が
曲げ加工されていた（図４ａ）。

【００１４】次いで、フレキシブル・フォーミング方式
の成形スタンドで金属帯板Ｓを曲げ成形した。成形後の
金属帯板Ｓは、１段目の成形スタンドで曲げられた部分
よりも板幅方向に内側の部分も曲げ加工されていた（図
４ｂ）。従来のフレキシブル・フォーミング方式ではこ
の成形スタンドから金属帯板Ｓの曲げ成形が開始される
が、曲げ加工された金属帯板Ｓの形状を本発明例の金属
帯板Ｓと比較すると、図４（ｂ）及び表１にみられるよ
うにエッジ曲げ範囲が狭く、十分な曲げ加工を受けるこ
となく直線部分が板幅方向両端部に残っていた。

【００１５】

【００１６】板幅方向両端部が曲げ加工された金属帯板
Ｓは、順次曲げ成形を繰り返してオープンパイプに成形
された後、最終成形部のフィンパスロールで０．３〜
３．０％のリダクションを与え、冷接が防止でき過剰な
スパッタが過剰発生しない範囲の入熱を与え、更に板厚
の１〜２倍程度のアプセットを与えて高周波溶接した。
得られた溶接管を観察すると、何れのリダクションにお
いても曲線的に曲げ成形された板幅方向両端部の間に溶
接部が形成されていた（図４ｃ）。これに対し、比較例
の溶接管では、板幅方向両端部の直線部が突き合わさ
れ、その間に溶接部が形成されていた（図４ｄ）。この
対比から明らかなように、本発明にしたがって製造され
た溶接管は、真円度も向上していることが判る。また、
フレキシブル・フォーミング方式の成形スタンドだけで
板幅方向両端部を曲げ成形した後で、オープンパイプに
成形し、溶接した場合には、エッジウエーブの発生が散
見され、それに伴って溶接条件が不安定になったため、
一定品質の溶接部をもつ溶接管が得られないことがあっ
た。

【００１７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、板幅方向両端部の曲げ成形及び造管の各寸法（外
径，板厚）の寸法決めを兼ねさせたフレキシブル・フォ
ーミング方式の成形スタンドによる曲げ成形に先立っ
て、金属帯板の板幅方向両端部を曲げる工程を取り込ん
でいる。このように板幅方向両端部を十分に曲げること
によって板幅方向両端部の剛性が大きくなり、エッジウ
エーブの発生が防止され、高精度で板幅方向両端部を突
き合わせることができ、良好な形状の溶接管が製造され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のフレキシブル・フォーミング方式の成
形ロール

【図２】 予備成形ロール（ａ）で板幅方向両端部を予
め曲げた後、フレキシブル・フォーミング方式の成形ロ
ール（ｂ）により金属帯板Ｓを曲げ成形する本発明法の
説明図

【図３】 Ｉ形状の突合せ（ａ）がＶ形状の突合せ
（ｂ）に比較してラップ感受性が高いことを示す説明図

【図４】 本発明実施例で曲げ成形された金属帯板Ｓの
形状（ａ，ｂ），本発明例で得られた溶接管の溶接部を
含む断面形状（ｃ）及び比較例で得られた溶接管の溶接
部を含む断面形状（ｄ）

【符号の説明】

１０：フレキシブル・フォーミング方式の上ロール
２０：同下ロール ３０：予備成形スタンドの上ロール ３１：隆起部 ４０：予備成形スタンドの下ロール ４１：凹部 金属帯板Ｓ： Ｅ₁：金属帯板の最端部 Ｅ₂：最端
部Ｅ₁より内側の端部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板幅方向両端部を曲げ成形及び溶接管の
   寸法決めを兼用するフレキシブル・フォーミング方式の
   成形スタンドの入側に、金属帯板の板幅に対応する幅を
   もち、ロール軸方向に関して中央部がフラットで両端部
   が湾曲面となった隆起部及び凹部がそれぞれの周面に形
   成された上ロール及び下ロールを備えた予備成形スタン
   ドを配置し、該予備成形スタンドで前記金属帯板の板幅
   方向両端部を曲げ成形した後、前記フレキシブル・フォ
   ーミング方式の成形スタンドで前記金属帯板の板幅方向
   両端部を曲げ成形することを特徴とするエッジウェーブ
   を抑えた溶接管用金属帯板のロール成形方法。
2. 【請求項２】 製造しようとする溶接管から計算される
   値よりも若干大きな幅をもつ金属帯板をオープンパイプ
   にロール成形し、溶接装置直前の最終成形スタンドで前
   記オープンパイプのリダクション量を増加させる請求項
   １記載のロール成形方法。