JP2004283847A

JP2004283847A - 鋼管を拡管する装置およびそれを用いた鋼管の製造方法

Info

Publication number: JP2004283847A
Application number: JP2003076898A
Authority: JP
Inventors: Yohei Matsuda; 洋平松田; Shinichiro Mori; 慎一郎森; Hiroyuki Hide; 寛之日出; Yasushi Kubota; 靖士窪田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】真円度に優れた管が得られる拡管装置およびそれを用いた鋼管の製造方法を提供する。
【解決手段】拡管ヘッド２をブーム３の先端に備え、拡管ヘッド近傍に例えば、ＡＰＩ規格Ｘ６０グレード相当以上の鋼管で、管径管厚比が６０以上２００以下の被拡管をその内面側から直径方向に拘束する少なくとも一対のローラ１ａ，１ｂを備えた拡管装置で拡管する際、ローラは幅７０ｍｍ以上、胴部曲率を被拡管の公称内径の８５％以上、１０５％以下の中太型形状とし、ローラ取付け高さは被拡管公称内径の４９％以上５１％以下とした拡管装置を用い、拡管率を０．６％以上、１．２％以下とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は鋼管を拡管して真円度の矯正を行う装置およびそれを用いた鋼管の製造方法に関し、特に拡管率が低くても優れた真円度が得られるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】真円度が必要とされる管製品の一つに石油・天然ガスの輸送に用いられるＵＯＥ鋼管がある。ＵＯＥ鋼管は素板となる鋼板の両端部をＣ（クリンピング）プレスにより曲げ加工した後、Ｕプレスにより左右の両辺が略垂直なＵ管とし、更にＯプレスで丸めた後、内外面を溶接し，拡管作業で真円度や曲がりが矯正されて製造されている。図５にＵＯＥ工程を模式的に示す。
【０００３】
真円度調整が行われる拡管工程では、鋼管１０３の一方の端部から管内に挿入されるブーム１０１の先端に拡管ヘッド１０２を備えた拡管装置１００と鋼管１０３の他方を支持するクリッパー１０４を用いることが多い。図６に拡管工程における装置の配置を模式的に示す。
【０００４】
このような装置を用いて拡管作業を行う場合、鋼管の一端から逐次拡管を始め、管長中央部に達すると、鋼管を反転もしくは他の拡管装置により他端から管長中央部まで拡管するが、鋼管の種類などによっては拡管ヘッドが管端から管長中央部に向けて移動するに従い、先に拡管された個所が再び変形する。
【０００５】
そのような変形を防止するために用いられる拡管装置として特許文献１記載のものがある。特許文献１は拡管による真円度・曲がり矯正方法およびそれに用いる装置に関し、ブーム先端の拡管ヘッドの近傍にシュウを半径方向に放射状に複数個取り付けた装置を用いて、真円度０．２５％の管に拡管することが記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１−２８４４２６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年真円度の要求はますます厳しく、０．１２％以下の高い真円度が要求される場合もあり、特許文献１記載の方法では十分な真円度が得られない。
【０００８】
また、昨今のパイプラインの長距離化や輸送圧力の増大及び建設コストの低減化に伴い、Ｘ６０グレードを超える高強度鋼管の需要が増大している。高強度鋼管では拡管時に溶接部で割れを生じ易いため、拡管率を低くする必要があり、優れた真円度が得られにくい。特に、管径管厚比（外径／管厚）が大きい場合は顕著である。
【０００９】
そこで、本発明は拡管率が１．２％以下と低くても真円度の高い鋼管が得られる拡管装置およびそれを用いた鋼管の製造方法を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の手段により、目的を達成する。
１．ブーム先端に拡管ヘッドを備え、前記拡管ヘッド近傍に鋼管をその内面側から直径方向に拘束する少なくとも一対のローラを備え、前記ローラの幅が７０ｍｍ以上、胴部曲率が前記鋼管の公称内径の８５％以上、１０５％以下の中太型形状であり、ローラ取付け高さが前記鋼管の公称内径の４９％以上５１％以下であることを特徴とする鋼管の拡管装置。
２．鋼管を拡管する工程において、拡管ヘッドをブーム先端に備え、前記拡管ヘッド近傍に鋼管をその内面側から直径方向に拘束する少なくとも一対のローラを備えた拡管装置を用い、前記ローラを幅７０ｍｍ以上、胴部曲率を鋼管の公称内径の８５％以上、１０５％以下の中太型形状とし、ローラ取付け高さを前記鋼管公称内径の４９％以上５１％以下とし、拡管率を０．６％以上、１．２％以下とすることを特徴とする鋼管の製造方法。
３．前記鋼管がＡＰＩ規格Ｘ６０グレード相当以上の鋼管で、管径管厚比が６０以上２００以下であることを特徴とする２記載の鋼管の製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態に係る拡管装置の概略構造図で（ａ）は側面図、（ｂ）はｂ−ｂ´断面図を示し、図２はローラ取り付け部の細部を示す。図において１，１ａ，１ｂはローラ、２は拡管ヘッド、３はブーム、４は鋼管、５は取り付けシム、６ａ，６ｂはボルト，ｈはローラ取り付け高さを示す。図３にローラのローラ幅、胴部曲率および回転軸方向の定義を示す。
【００１３】
本発明の一実施形態に係る拡管装置は拡管ヘッド２の近傍において直径方向に少なくとも一対のローラ１ａ，１ｂを有する。ローラ１ａ，１ｂは先行する拡管ヘッド２の拡管により既に拡管された部分が再び変形しないように鋼管４の内面から拘束するものであり、拡管ヘッド２に近いほど拘束する効果が大きいため、近傍に配置する。
【００１４】
また、ローラ１ａ，１ｂの回転軸をブーム３の長軸方向と垂直をなす面内に固定する。拡管のため、拡管ヘッドもしくは被拡管を移動させる際のローラの回転がスムーズとなり、連続的に拘束が付与され、内面疵の発生も防止される。
【００１５】
さらに、ローラ１ａ，１ｂはブームの長軸方向と垂直をなす面内において鋼管の直径方向で対をなすように配置され、既に真円度調整が終了した部分が先行する拡管ヘッドの拡管により変形することを防止する。
【００１６】
そのため、ローラは少なくとも一対を備えることが必要で、複数対を取り付けると拘束する範囲が拡りより優れた真円度がえられやすくなる。
【００１７】
ローラ取り付け高さｈは所定の値となるように取り付けシム５により調整する。ローラは鋼管に応じて最適な形状なものに交換できるようにボルト６ａ，６ｂでブーム３に取り付ける。
【００１８】
〔ローラ幅〕
ローラ１ａ，１ｂの幅は７０ｍｍ以上とする。７０ｍｍ未満の場合、鋼管に対する拘束力が局所的になり、応力集中を生じ真円度が損なわれる。
【００１９】
一方、幅が大きくなるとローラが重くなり、ブームの負荷が増大し、またローラの製作費用も高額となるため、２００ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００２０】
〔胴部曲率〕
ローラの胴部曲率は鋼管の公称内径の８５％以上、１０５％以下の中太型形状とする。
胴部曲率が８５％未満の場合、ローラ両端部が拡管時に鋼管と接触せず、鋼管に対する拘束力が局所的となり、応力集中が生じ真円度が損なわれる。
【００２１】
一方、１０５％を超えるとローラのサイドが鋼管の内部に接触するようになり、内面疵を生じるようになるため８５％以上、１０５％以下とする。
【００２２】
また、内面シーム溶接の余盛部が大きい場合は、ローラに当たるようになり真円度の調整が困難となるため、余盛部の形状に合わせて溝を設けたローラを用いることが好ましい。図４に一例を示す。
【００２３】
〔ローラ取り付け高さ〕
ローラ取り付け高さは鋼管公称内径の４９％以上５１％以下とする。４９％未満の場合、十分な拘束が得られず真円度が向上せず、一方、５１％を超えると鋼管が過度に拡管され真円度が損なわれるため、４９％以上、５１％未満とする。
【００２４】
本発明に係る拡管装置を用いて鋼管を拡管する場合、拡管率を０．６％以上、１．２％以下とする。
【００２５】
拡管率が０．６％未満の場合、優れた真円度が得られず、一方、１．２％を超えると鋼管に加工硬化を生じ降伏強度が過度に上昇するため、０．６％以上、１．２％以下とする。
【００２６】
なお、本発明はクラッド鋼管、樹脂巻き鋼管等にも適用可能で、更には鋼以外の材質の管であっても良い。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の有効性を示すため、実施例を挙げて具体的に説明する。実施例ではＵＯＥ鋼管を対象とし、鋼管の強度、管径管厚比を変えたものについて拡管率１．１％で拡管する際のローラ形状、ローラ取り付け位置、ローラの個数を種々変えて真円度を求めた。また、拡管率の影響についても調査した。
【００２８】
表１に本発明例、表２に比較例を示す。拡管率は（拡管後外径―拡管前外径）／拡管前外径×１００（％）、真円度は（最大外径―最小外径）／鋼管公称外径×１００（％）とする。
【００２９】
ローラ取り付け方法におけるローラ位置は拡管ヘッドからブームを見て１２時の位置を０°とし時計回りに角度で示した。真円度が０．１２％以内のものを良好、０．０８％以下のものをきわめて良好とした。
【００３０】
表１の発明例においてＮｏ．１〜５は拡管装置を本発明範囲内で一定とし、鋼管の強度を変えた場合で、Ｘ４２〜Ｘ１００の強度範囲において真円度０．０８％〜０．０９％が得られている。
【００３１】
Ｎｏ．６，７は同一強度（Ｘ４２）の鋼管における管径管厚比と、ローラの形状を変えて拡管した場合で真円度０．１０％〜０．１１％が得られている。
【００３２】
Ｎｏ．８，９は同一強度（Ｘ６０）の鋼管における管径管厚比と、ローラの形状を変えて拡管した場合で真円度０．１０％〜０．１１％が得られている。
【００３３】
Ｎｏ．１０，１１は拡管装置におけるローラ形状などの規定は共通とし、鋼管の強度をＸ５２（Ｎｏ．１０）とＸ８０（Ｎｏ．１１）と変えた場合で、真円度０．０８％〜０．０９％が得られている。
【００３４】
Ｎｏ．１２，１３はＮｏ．１０，１１におけるローラの幅とローラ位置を変えた場合で、Ｎｏ．１０，１１と同様の真円度が得られている。
【００３５】
Ｎｏ．１４，１５はＮｏ．１２，１３におけるローラ位置（被拡管の径方向断面におけるローラの取り付け角度）を変えた場合で、Ｎｏ．１２，１３と同様の真円度が得られている。
【００３６】
Ｎｏ．１６，１７は鋼管の強度をＸ４６とし、ローラ高さを変えた場合で、真円度０．１０％が得られている。
【００３７】
Ｎｏ．１８，１９はＮｏ．１６，１７における鋼管の強度をＸ１００とした場合で、真円度０．０８％が得られている。
【００３８】
Ｎｏ．２０，２１は鋼管の強度をＸ５２、拡管装置のローラ形状などの規定を共通とし拡管率を０．６％（Ｎｏ．２１）と１．２％（Ｎｏ．２０）とした場合で、真円度０．０９％〜０．１０％が得られている。
【００３９】
Ｎｏ．２２，２３は鋼管の強度をＸ７０、拡管装置のローラ形状などの規定を共通とし拡管率を０．６％（Ｎｏ．２３）と１．２％（Ｎｏ．２２）とした場合で、真円度０．０６％〜０．０９％が得られている。
【００４０】
表２の比較例においてＮｏ．１、２はローラ幅が本発明範囲外で真円度が０．１３％〜０．１４％、Ｎｏ．３，４は胴部曲率が本発明範囲内となる被拡管の公称内径の８５％以上から１０５％以下の範囲外であり、Ｎｏ．３は真円度が０．０７％と良好であるがパイプ内面疵を生じ、Ｎｏ．４は真円度が０．１３％と本発明例に対し劣り、パイプ内面疵も生じている。Ｎｏ．５．６も同様に胴部曲率が本発明範囲外で真円度が０．１３％〜０．１４％と本発明例に対し劣っている。
【００４１】
Ｎｏ．７〜１０はローラの数が少なく、対をなすように取り付けられていないため、先行する拡管ヘッドによる管の変形を防止することができず真円度が０．２５％〜０．３０％と劣っている。
【００４２】
Ｎｏ．１１，１２はローラが対をなすように取り付けられていないため真円度が０．１３％と劣っている。
【００４３】
Ｎｏ．１３〜１６はローラ高さが本発明範囲内の被拡管鋼管公称内径の４９％以上５１％以下の範囲外で真円度が０．１４％〜０．１５％と劣っている。
【００４４】
Ｎｏ．１７，１８はローラが被拡管の直径方向をなすように取り付けられていないため、ローラが円滑に回転せず、被拡管内面にローラ疵が発生した。
【００４５】
Ｎｏ．１９〜２２は拡管率が本発明範囲内の０．６％〜１．２％の範囲外で拡管した場合で、Ｎｏ．１９はＸ５２の鋼管を拡管率１．３％で拡管し、溶接熱影響部で割れが生じた場合、Ｎｏ．２０はＸ５２の鋼管を拡管率０．５％で拡管し、真円度が０．３０％の場合を示す。
【００４６】
Ｎｏ．２１はＸ７０の鋼管を拡管率１．３％で拡管し、溶接熱影響部で割れが生じた場合、Ｎｏ．２２はＸ７０の鋼管を拡管率０．５％で拡管し、真円度が０．３０％の場合を示す。
【００４７】
【表１】

【００４８】
【表２】

【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、ＡＰＩ規格Ｘ６０グレード相当以上の高強度鋼管で、管径管厚比（外径／管厚）が６０以上２００以下であっても、０．６％以上１．２％以下の低い拡管率で優れた真円度が得られ、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る拡管装置の概略外観図で（ａ）は側面図、（ｂ）はｂ−ｂ´断面図を示す。
【図２】ローラ取り付け部の細部を模式的に示す図。
【図３】ローラ形状におけるローラ幅、胴部曲率、回転軸方向を示す図。
【図４】溝付きローラの一例を示す図。
【図５】ＵＯＥ鋼管の製造工程を模式的に示す図。
【図６】拡管工程における被拡管と装置の配置を示す図。
【符号の説明】
１、１ａ，１ｂローラ
２拡管ヘッド
３ブーム
４鋼管
５取り付けシム
６ａ，６ｂ取り付けボルト
ｈローラ取り付け高さ
１００拡管装置
１０１ブーム
１０２拡管ヘッド
１０３鋼管
１０４クリッパー

Claims

ブーム先端に拡管ヘッドを備え、前記拡管ヘッド近傍に鋼管をその内面側から直径方向に拘束する少なくとも一対のローラを備え、前記ローラの幅が７０ｍｍ以上、胴部曲率が前記鋼管の公称内径の８５％以上、１０５％以下の中太型形状であり、ローラ取付け高さが前記鋼管の公称内径の４９％以上５１％以下であることを特徴とする鋼管の拡管装置。
鋼管を拡管する工程において、拡管ヘッドをブーム先端に備え、前記拡管ヘッド近傍に鋼管をその内面側から直径方向に拘束する少なくとも一対のローラを備えた拡管装置を用い、前記ローラを幅７０ｍｍ以上、胴部曲率を鋼管の公称内径の８５％以上、１０５％以下の中太型形状とし、ローラ取付け高さを前記鋼管公称内径の４９％以上５１％以下とし、拡管率を０．６％以上、１．２％以下とすることを特徴とする鋼管の製造方法。
前記鋼管がＡＰＩ規格Ｘ６０グレード相当以上の鋼管で、管径管厚比が６０以上２００以下であることを特徴とする請求項２記載の鋼管の製造方法。