JP2006136934A - 電縫鋼管製造設備におけるフラッシュバット溶接方法 - Google Patents

Abstract

【要 約】
【課 題】 溶接部の除去をストレッチレデューサ後に行うことにより歩留り向上を図る。
【解決手段】 電縫鋼管製造設備における帯鋼のフラッシュバット溶接において、溶接後に、電流値は一定のまま溶接電流を複数回繰り返しオンオフさせて溶接部を後熱し、溶接部の硬度を低下させ、素管のストレッチレデューサ通過を可能とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電縫鋼管製造設備において、素材の帯鋼の前後端を溶接するフラッシュバット溶接方法に関する。

電縫鋼管の製造設備においては、造管工程を連続化するため、造管ミルの入り側において素材の帯鋼の前後端を溶接すること（以下これを「中継ぎ」という）が行われている。溶接は一般にフラッシュバット溶接である。ただし、この溶接部分は単に操業上の理由で材料を連続させたものであって、機械的性質や金属的組成において帯鋼の一般部分と同等ではないから、造管工程通過後、最終的には製品に含まれないよう取り除かなければならない。

電縫鋼管の製造設備のレイアウトの一例を図４により説明する。１は帯鋼のコイルを巻き戻すアンコイラ、２は帯鋼の前後端を溶接するフラッシュバットウエルダ、３はフラッシュバットウエルダでの処理時間中下流工程を停滞させないためのルーパ、４はフォーミングロールとシームウェルダよりなる造管ミル、５は造管された電縫鋼管（以下これを「素管」という）を所定長に切断するカッタ、６は不良部分を含む粗管をラインから取り除く１ゾーンリジェクトクレードル、７は下工程へ送る素管を移送する中間テーブル、８は素管を加熱するインダクションヒータ、９は３ロールのスタンドを多数並べスタンド間で加熱された素管を引き伸ばすストレッチレデューサ、10は引き伸ばされた管を所定長に切断するホットソー、11はこの段階で不良部分をラインから取り除く２ゾーンリジェクトクレードル、12は製品を冷却させるクーリングベッドである。

不良部分をラインから取り除くリジェクトクレードルは造管ミル出側およびストレッチレデューサ出側の２か所に設けられているが、中継ぎ部についてはその周辺のＨＡＺ（熱影響部）と呼ばれる部分の硬度が高く、ストレッチレデューサを通過させると破断する確率が大きいので、造管ミル出側の１ゾーンリジェクトクレードルからライン外へ排出するのが普通である。ところで、造管ミル出側のカッタ５における切断長は、造管時のシーム溶接によって生じる内外面の溶接ビードのうち内面のものを切削で除去する「内面ビードブロー台車」によって制約され、これを越えない長さ毎に切断する必要がある。

前記したように、造管ミル出側において切断された素管のうち中継ぎ部を含むものはストレッチレデューサを通過させることができないため、カッタ出側で検出し、１ゾーンリジェクトクレードルに移してスクラップ処理することになる。それ以外の素管はその後ストレッチレデューサを通過して所定の外径、肉厚の鋼管に引き伸ばされるので、かりに中継ぎ部もストレッチレデューサを通過させることができれば、その出側で中継ぎ部をリジェクトすることにより、素管でリジェクトするのに比較してスクラップ処理される素材を減少させ、造管工程全体の歩留りを向上させることができる。

例えば外径88ｍｍ、肉厚6.40ｍｍの素管を外径27.2ｍｍ、肉厚5.00ｍｍに引き伸ばす場合、減肉率は22％、伸び率は28％であるから、ストレッチレデューサを通過後にリジェクトすれば、素管に換算して28％短いものをリジェクトすることになる。さらに、ストレッチレデューサ出側ではさきの内面ビードブロー台車による切断長の制約もないので、正味の不良部分のみを切断してリジェクトできるから、歩留りはさらに向上する。

本発明者らの知見によれば、フラッシュバットウエルダにおけるアップセット溶接ではＨＡＺ（熱影響部）における硬度が増し、ストレッチレデューサ通過時のＨＡＺ近傍の帯破断が起こりやすい。これはフラッシュバット溶接における入熱不足によるものと考えられる。本発明は、中継ぎ部が破断を起こさずに安定してストレッチレデューサを通過できるフラッシュバット溶接方法を実現することにより、材料歩留りを向上させることを目的とする。

本発明は、電縫鋼管製造設備における帯鋼のフラッシュバット溶接において、溶接後に、電流値は一定のまま溶接電流を複数回繰り返しオンオフさせて溶接部を後熱することを特徴とする電縫鋼管製造設備におけるフラッシュバット溶接方法であり、望ましくは後熱における電流パターンとオンオフ回数が帯鋼の材質と板厚と板幅とによって決定されるものである前記の電縫鋼管製造設備におけるフラッシュバット溶接方法である。

本発明によれば、中継ぎ部を残したまま素管をストレッチレデューサまで通過させることができるので、ストレッチレデューサ通過後に中継ぎ部を除去することによって材料の歩留りが向上するという、優れた効果を奏する。

本発明の実施例を説明する。
本発明は、電縫鋼管製造設備における帯鋼のフラッシュバット溶接において、溶接後に、電流値は一定のまま溶接電流を複数回繰り返しオンオフさせて溶接部を後熱することを特徴とする。
フラッシュバット溶接は、先行帯鋼の末端部と、後続の帯鋼の先端部を突き合わせ、それぞれ別個の電極でクランプし、大電流を流しながら両電極を接近させる（アップセット）ことにより鋼帯端部間に接触点を作りながら火花を発散させ、高温、高圧力下で圧接する接合法である。

本発明において予熱、クランプ、アップセットはこれまでと同様であるが、従来溶接後はそのまま帯鋼を移動させていたのに対し、本発明では溶接後に後熱を行うことが特徴である。
電流パターン、オンオフ回数等の後熱条件は帯鋼の材質と板厚と板幅とにより、確性実験によって決定する。電流パターンの一例を図1に示す。図１は材質ＳＡＥ1018（炭素鋼）、板厚8.84ｍｍ、板幅253ｍｍの場合で、アップセット溶接完了後、後熱開始までの時間をａ、１回の通電時間をｂ、休止時間をｃとすれば、例えばａは0.30秒、ｂは0.40秒、ｃは0.50秒である。このパターンによる断続的な後熱を３回ないし５回行って後熱を行わないものと比較した。表面の色彩の変化による外観から判断されるＨＡＺの長さは、後熱を行わない場合の35ｍｍに対して、上記条件で３回後熱した場合は90ｍｍ、５回では120ｍｍであった。さらに断面を研磨してメタルフローによりＡ₃変態領域の幅を測定する「検鏡テスト」の結果は、後熱なしの場合の8ｍｍに対して３回後熱した場合は21ｍｍ、５回では28ｍｍであった。シーム位置から1ｍｍ間隔で表面硬度（ヴィッカース硬度）を測定した結果を図２に示す。後熱の回数が増すに従い熱影響部の幅が広がると同時に熱影響部に見られた硬度の上昇が低下し、母材の硬度に近づいていることがわかる。

図３は本発明の実施例における減肉率と、比較例として後熱を行わなかったもののうち破断したもの、破断しなかったものの減肉率をプロットしたグラフである。ちなみに実施例のものは減肉率0.22のものまで全数が破断なく通過した。比較例では破断しなかったもののうち最大の減肉率が0.075で、0.05から0.14の範囲で破断が生じている。すなわち、本発明によって破断を起こさない減肉率は0.075から0.22に向上し、歩留り向上代の大きい例えば板厚６〜7.3ｍｍの厚肉材や、高炭素材における中継ぎ圧延技術の適用を拡大させることができる。

また本発明の実施によって溶接部の硬度が低下する結果、造管ミルにおける内面溶接ビードを切削する内面バイトの折損が減少するという効果もある。

本発明実施例の電流パターンを示すグラフである。 本発明実施例と従来例における硬度分布を示すグラフである。 本発明実施例と従来例における減肉率と破断との関係を示すグラフである。 本発明に係わる電縫鋼管の製造設備のレイアウトの一例を示す説明図である。

符号の説明

１ アンコイラ
２ フラッシュバットウエルダ
３ ルーパ
４ 造管ミル
５ カッタ
６ １ゾーンリジェクトクレードル
７ 中間テーブル
８ インダクションヒータ
９ ストレッチレデューサ
10 ホットソー
11 ２ゾーンリジェクトクレードル
12 クーリングベッド

Claims (2)

1. 電縫鋼管製造設備における帯鋼のフラッシュバット溶接において、溶接後に、電流値は一定のまま溶接電流を複数回繰り返しオンオフさせて溶接部を後熱することを特徴とする電縫鋼管製造設備におけるフラッシュバット溶接方法。
2. 後熱における電流パターンとオンオフ回数が帯鋼の材質と板厚と板幅とによって決定されるものである請求項１に記載の電縫鋼管製造設備におけるフラッシュバット溶接方法。