JP2002219512A - 金属溶接管用素材および金属溶接管用素材の製造方法ならびに金属溶接管の製造方法 - Google Patents

金属溶接管用素材および金属溶接管用素材の製造方法ならびに金属溶接管の製造方法

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JP2002219512A
JP2002219512A JP2001012887A JP2001012887A JP2002219512A JP 2002219512 A JP2002219512 A JP 2002219512A JP 2001012887 A JP2001012887 A JP 2001012887A JP 2001012887 A JP2001012887 A JP 2001012887A JP 2002219512 A JP2002219512 A JP 2002219512A
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JP2001012887A
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Noriyuki Nakahara
敬之 中原
Takefumi Nakako
武文 仲子
Hiroshi Asada
博 朝田
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接管を製造した時、ボンド部近傍に最薄肉
厚部ができることのない金属溶接管用素材を提供し、ま
たボンド部近傍に最薄肉厚部ができることのない金属溶
接管の製造方法を提供する。 【構成】 2つの増肉用ロールを、金属素材の幅方向に
対向し、かつ金属素材幅よりも小さいロールギャップに
設定して、金属素材の幅方向両端が幅方向中央に向けて
押込まれるように通板させ、溶接管を形成した時のボン
ド部に相当する幅方向端部の肉厚を、幅方向両端からの
押圧力による変形で幅方向中央の肉厚に比べ厚くなるよ
うに増加させる。このようにして製造された板あるいは
帯状の素材を用い、通常と同様の方法で成形し、溶接し
た後、ビードを研削して所望の金属溶接管を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属溶接管用素材、金
属溶接管用素材の製造方法および金属溶接管の製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】配管用途に使用される厚さ8mm程度以
下、外径320mm程度以下の金属溶接管は、所望の管
外径に応じた幅の金属帯を縦列配置した成形ロールによ
り管形状に成形した後、幅方向端部が突き合わされ、突
き合わせ部を溶融溶接し、所望の長さに切断する方法に
より製造されている。このような溶接されたままの管で
は、特にTIG溶接管では管外面側の溶接ビードが盛り
上がって山状となるために、外径公差やその後の加工工
程での金型等への疵付き防止の観点より、外面ビードを
切削バイトや砥石により研削する場合がある。
【0003】素材より円管形状への成形工程において素
材の幅方向端部には十分な曲げモーメントを付与できな
いため、溶接後、やや水滴状の断面形状を呈することが
ある(図1参照)。その後の外面ビード研削により溶接
ビードの外面側は円弧状とされるため、ビード研削後は
ボンド(溶接金属と母材との境界)近傍の肉厚が管母材
に比べて約0.1mmだけ薄くなって管全体で最薄肉厚
部となる傾向にあり(図2)、従来は外面ビード研削に
よる肉厚減少を考慮して厚めの素材を適用せざるを得
ず、そのために素材コストが上昇すると言う問題があっ
た。
【0004】溶接管の製造において素材肉厚の薄肉化
は、製造コストの低減に繋がる一つの手段である。また
当然のことながら管寸法に応じて設定される肉厚公差を
満たす必要もある。このため管肉厚公差を満たし、なお
かつ素材肉厚の薄肉化を可能とするために、外面ビード
研削によってボンド近傍肉厚が最薄肉厚部となることを
回避する方法が望まれている。
【0005】その一手段として、素材の段階で溶接管の
ボンド相当部位の肉厚を増しておく方法が考えられる。
増肉部を形成した素材を適用して管を製造する方法とし
て、例えば、特開昭62−252685号公報には電縫
管の製造方法が、特開平10−235428号公報に
は、レーザ溶接管の製造方法が、また特開2000−2
88626号公報には電縫管の製造方法が記載されてい
る。
【0006】特開昭62−252685号公報に記載の
技術は、スリットやブレークダウンによる加工、成形時
に発生する素材端部での肉厚の減少を補うために、素材
板両端部に成形前、テーパロールにより端面を傾斜さ
せ、板の片面に増肉部を形成するものである。特開平1
0−235428号公報に記載の技術は、溶接金属への
素材表面ミルスケールの混入を防ぐために、成形する前
に素材板を幅方向に圧下を加えて両端部の板厚を増肉さ
せ、増肉させた素材板の両端部の端面をその近傍の板厚
以上になるように切削している。また、特開2000−
288626号公報に記載の技術は、比較的大径かつ薄
肉の電縫管を製造する際、突き合わせ端部がずれても、
そのずれを補うだけの肉盛り部を予め素材板端部に増肉
部を形成していくものである。しかしながら上記技術
は、本発明が目的とする外面ビード研削によってボンド
近傍が最薄肉厚部となる現象を回避するための方法では
ない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】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、溶接管を製造
した時、ボンド部近傍に最薄肉厚部ができることのない
金属溶接管用素材を提供し、またボンド部近傍に最薄肉
厚部ができることのない金属溶接管の製造方法を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の金属溶接管溶素
材は、その目的を達成するため、溶接管を形成した時の
ボンド部に相当する幅方向端部から所定量だけ内側に入
った部位の肉厚を、幅方向両端からの幅方向中央に向け
ての押圧力による変形で幅方向中央の肉厚に比べ厚くな
るように増肉させた金属板あるいは金属帯である。溶接
管を形成した時のボンド相当部位にあたる幅方向両端部
から所定量だけ内側に入った部位の増肉の厚さは幅方向
中央の肉厚に比べ0.1mm以上にすることが好まし
い。なお、現行の数種の金属溶接管を調査したところ、
ボンド部は、素材段階での幅方向端部から2.5〜5.
0mmの位置に相当していた。また本発明の金属溶接管
用素材の製造方法は、円筒形状の2つの増肉用ロール
を、金属素材の幅方向に対向し、かつ金属素材幅よりも
小さいロールギャップに設定して、金属素材の幅方向両
端が幅方向中央部に向けて押込まれるように通板させる
ものである。このようにして製造された板あるいは帯状
の素材を用い、通常と同様の方法で円筒状に成形し、溶
接した後、ビードを研削して所望の金属溶接管を製造す
る。
【0009】
【実施の態様】ボンド相当部位を増肉した管素材の製造
は、例えば図3に示すような、円筒状の2つの増肉用ロ
ール1が幅方向に対向するように配置され、増肉用ロー
ルの間隔が最短距離となる線に近いところの上下に2つ
の座屈防止用ロール2が配置されている装置により達成
される。2つの増肉用ロール1はそれぞれ素材幅方向に
移動でき、ロールギャップを変えられる機構を有してい
る。そのロール形状としては、突き合わせ部の溶接に際
してI型開先を得るため、およびロール周速差による素
材端面への疵付きを防止するために円筒ロールを使用す
る。また、素材の上下方向への移動を規制するために、
フランジを設けたロールとしてもよい(図4参照)。そ
して、板幅方向に押込む際、前記フランジを板の片面に
当接させ、その面での肉盛りを抑え、多面の肉盛りを増
進させる。
【0010】座屈防止用ロール2は、素材板両端が増肉
用ロールで板幅方向に押込まれることによって発生する
可能性がある幅方向中央付近での座屈を防止するために
設置したものである。座屈防止用ロール2の幅は素材板
幅よりも20〜30mm小さくしている。本発明におい
て、2つの増肉用ロール1のロールギャップを通板後の
素材幅が製造する溶接管のサイズに適した幅となるよう
に設定し、かつ座屈防止用ロール2のロールギャップを
素材板の肉厚程度に設定した状態で、予め所定幅に切断
しておいた金属素材を増肉用ロールが最小ギャップにな
る線方向に素材幅方向がほぼ一致するように通板する
と、金属素材の両端が増肉用ロールにより押し込まれ
て、ボンド相当部位に幅方向両端に中央部よりも肉厚の
厚く、かつ管状に成形した際、管外面になる面よりも管
内面になる面の肉盛り度合いが大きくなるように増加さ
せた増肉部をもつ金属溶接管用素材を得ることができ
る。
【0011】この金属溶接管用素材を適用して、肉盛り
度合いの大きい面を内面にして、円管状へのロール成
形、溶接、外面ビード研削の工程を経て所望の金属溶接
管を製造すると、ボンド部近傍の内面には凹部は残らず
に肉厚が厚くなっているため、外面ビード研削によって
も当該部位が最薄肉部とはならない金属溶接管を得るこ
とができる。
【0012】また、肉盛り部を形成するに当たり、特開
2000−288626号公報に記載しているように素
材板全体を塑性変形させて肉盛り部を形成するのではな
く、塑性変形させた領域は板の両端部のみで、中央部を
含め大部分は変形させてないので、板全体が加工硬化を
起こすこともない。したがって、ロール成形での管状へ
の成形も容易に行なえる。また、肉盛り部を形成した部
位は溶接の熱を受け、一種の焼鈍を受けた状態となるの
で、上記公報に記載のものと比較して、製造後は管全体
が均一な機械的特性を有することになる。
【0013】さらに、本発明は、特開平10−2354
28号公報に記載されたもののように、端面を切削加工
する必要もないので、製造も容易でコスト高になること
はない。本発明の特徴である増肉用ロールは、図6に示
すように造管ラインのアンコイラーからロール成形入側
までの間に設置すれば、本発明の金属溶接管用素材の製
造と金属溶接管の製造を連続的に行なうことができる。
【0014】
【実施例】素材端面を押圧する部分が外径100mmか
つ幅3.2mmの円筒形状で、その上下にフランジのつ
いた2つの増肉用ロール1を素材の幅方向とほぼ平衡に
対向するように配置してロールギャップが100mmに
なるように設定し、また座屈防止用ロール2を増肉用ロ
ールのロールギャップが最小になる線の上下対称に配置
してロールギャップが3.1mmとなるように設定した
装置を使用した。本装置に幅100.8mmにスリット
した板厚2.94mmのSUS304鋼帯を速度5m/
分で通板した。通板後、増肉用ロールの側面で押し込ま
れた素材端部の片方は図5に示す断面形状となってお
り、他方の端部もほぼ同様の断面形状となっていた。肉
厚の最大値は3.1mm、幅は100.2mmであっ
た。
【0015】次いで、本発明の鋼帯を素材として、肉盛
り部の高さが高い面を内面側にしてロール成形、TIG
溶接、外面ビード研磨工程を経て外径34.0mmの金
属溶接管を製造した。金属溶接管のビード周辺の肉厚分
布を測定した結果、従来最薄肉厚部となっていたボンド
の肉厚は2.9mmであり、管母材が最も薄肉厚であっ
た。(図7参照)したがって、管母材の肉厚から素材肉
厚を設定することが可能となった。公称板厚3mmの金
属管の肉厚公差±10%であることから、本発明により
素材肉厚を従来よりも0.1〜0.2mm程度薄くでき
ることが判明した。
【0016】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明により、
金属溶接管において外面ビード研削によるボンド近傍の
薄肉化を回避できるため、素材として用いる金属板ある
いは金属帯の肉厚を従来よりも薄くすることが可能とな
り、素材コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の、外面ビード研削前後のビード近傍の
断面形状の概略図
【図2】 従来の、外面ビード研削後のビード近傍の肉
厚分布
【図3】 増肉装置の概略図
【図4】 増肉用ロールの概略図
【図5】 本発明の金属溶接管用素材の断面図
【図6】 増肉装置を組み込んだ金属溶接管製造ライン
の構成図
【図7】 本発明で製造した金属溶接管の外面ビード研
削後のビード近傍の肉厚分布
【符号の説明】
1:増肉用ロール 2:座屈防止用ロール 3:素
材 4:両端部を増肉した素材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝田 博 兵庫県尼崎市鶴町1番地 日新製鋼株式会 社技術研究所内 Fターム(参考) 4E028 CA02 CA07 CA13 CA16 CA18 4E063 AA01 BB06 KA11

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶接管を形成した時のボンド相当部位に
    あたる幅方向両端部から所定量だけ内側に入った部位の
    肉厚を、幅方向両端からの幅方向中央に向けての押圧力
    による変形で幅方向中央の肉厚に比べ厚くなるように増
    肉させたことを特徴とする板状あるいは帯状の金属溶接
    管用素材。
  2. 【請求項2】 溶接管を形成した時のボンド相当部位に
    あたる幅方向両端部から所定量だけ内側に入った部位の
    肉厚を幅方向中央の肉厚に比べ0.1mm以上厚くした
    請求項1記載の板状あるいは帯状の金属溶接管用素材。
  3. 【請求項3】 幅方向端部から2.5〜5.0mm内側
    に入った部位の肉厚を増肉させたことを特徴とする請求
    項1又は2に記載の板状あるいは帯状の金属溶接管用素
    材。
  4. 【請求項4】 円筒なる形状を有し、金属素材の幅方向
    に対向し、かつ金属素材幅よりも小さなロールギャップ
    に設定して配置した2つの増肉用ロールによって金属素
    材の幅方向両端が幅方向中央部に向けて押し込まれるよ
    うに通板することを特徴とする請求項1〜3のいずれか
    1に記載の金属溶接管用素材の製造方法。
  5. 【請求項5】 金属溶接管の素材として請求項1〜3の
    いずれか1に記載の板状あるいは帯状の金属溶接管用素
    材を用いることを特徴とする金属溶接管の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003311465A (ja) * 2002-04-18 2003-11-05 Press Kogyo Co Ltd 金属板材の増肉法
JP2013132671A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Jfe Steel Corp 厚肉電縫鋼管の製造方法
JP2019066004A (ja) * 2017-10-03 2019-04-25 トヨタ自動車株式会社 やまば歯車

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