JP2006289439A - Ｕｏｅ鋼管の拡管方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダイス摩耗量の均一化と鋼管の真円度向上を図ること。
【解決手段】 拡管装置に取り付けられる複数のダイス１全ての外周部に、鋼管２の溶接部における内周側の余盛２ａを避けるための溝部１ａを設ける。複数の鋼管２を拡管装置により順次拡管する際、拡管する鋼管２毎に、鋼管２の前記余盛２ａと相対する、ダイス１を、鋼管２を周方向に回転させることにより変更して拡管する。
【効果】 拡管装置に改造を加えることなく、拡管装置の各ダイスの摩耗の均一化が図れ、鋼管の真円度も向上できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＵＯＥ鋼管を製造する際の拡管方法、および、その拡管方法を実施する装置に係り、特に拡管装置に改造を加えることなく、ダイス摩耗量の均一化と鋼管の真円度向上を図ることができるＵＯＥ鋼管の拡管方法とその装置に関するものである。

ＵＯＥ鋼管（以下、単に鋼管という。）は、鋼板をＣ成形、Ｕ成形、Ｏ成形の順に成形した後、Ｏ形状に曲げた鋼板の両端部を溶接して鋼管と成した後、拡管して製造される。

このような製管工程において、Ｃ成形では、Ｏプレスで必要な成形荷重の低減とピーキング対策のため、鋼板の幅方向端部付近に鋼管径に見合った曲げ加工を与える。また、Ｕ成形では、開放ダイを有するプレス（Ｕプレス）を用いて鋼板をＵ字形に曲げ加工し、Ｏプレス装置内へ搬送できるようにする。さらに、Ｏ成形では、閉成ダイを有するプレス（Ｏプレス）を用いてＵ字形に成形された鋼板をＯ形状に曲げる。

このとき、前記の成形では、寸法精度向上のため、プレス時に若干の絞りを与えている。多くの場合、鋼管は内部溶接及び外部溶接の後では、まだ直径及び丸みに対する要求を満足していない。そのため、鋼管は拡管（冷間口広げ加工）により矯正される。そして、この拡管により、仕上げ及び溶接の間に形成される引張内部応力の一部が減じられ、周縁の大部分において圧縮内部応力にかえることも行われる。

従来の拡管装置における拡管ダイスの配置状態の断面図を図２に示す。従来の拡管装置に設置されたダイス１は、図２のように、１個にのみ鋼管２の内面における溶接金属の余盛２ａを避けるための溝加工が施されており、鋼管２の前記余盛２ａの位置をその溝部１ａに合うように調節した後、拡管を行っていた。

ところで、近年、輸送効率向上のため、高圧輸送に耐えうる高強度ラインパイプの需要が高まってきている。また、現地での溶接性の観点から、鋼管の真円度に対する要求が厳しくなってきている。しかし、一般的には強度が高くなるにつれ拡管前の鋼管の真円度は悪化する傾向にある。また、薄肉材の場合は厚肉材に比べて一般的には真円度は悪化する傾向にある。ここで、鋼管の真円度とは、図３に示すように、鋼管２の長径Ｌ1と短径Ｌ2の差をいう。

この真円度が悪い鋼管を拡管する際には、各ダイスに作用する力が異なるので、各ダイスの摩耗量が不均になる。また、鋼管の形状によっては、ダイスの外周面と鋼管の内周面が周方向全域で接触せず、図４のようにダイス１の肩部１ｂでしか接触しない場合がある。このような場合は、ダイスの肩部近傍のみが著しく摩耗してしまう。また、厚肉材のように拡管時にダイスに大きな力が作用する場合には、ダイスの肩部にて割れが発生するという問題もある。

このように、現状の拡管装置は、鋼管の溶接部における余盛の位置を、ダイスの溝部に合わせる必要があるため、同種の鋼管を複数本拡管する場合には、ダイスは鋼管の常に同じ部位に当接することになる。すなわち、拡管時に作用する力が大きくなるダイスには、常に大きい力が作用し続けるため、拡管する鋼管の数が多くなるに従い、各ダイスにおける摩耗量の差が大きくなる。

ダイスの摩耗量が大きくなると、そのダイスの厚さは見かけ上減少してくるため、図５に示すように、拡管装置の中心点ＯＥから各ダイスの表面までの距離、たとえば図５ではＲＥ1とＲＥ2は不均一になってしまう。すなわち、各ダイスにおける摩耗量の差は、拡管後の鋼管の真円度に大きな影響をおよぼすことになる。従って、ダイスの摩耗量の管理は重要である。

そこで、鋼管を拡管装置により拡管するに際して、所定の拡管率よりも小さな拡管率で、全長に亘って第一の拡管を行い、この第一の拡管によって素管が不良変形を生じた場合には、その不良変形を修正するようにダイス位置を調整して、全長に亘って第二の拡管を行う方法が、特許文献１で提案されている。
特開昭５３−７０４２８号公報

しかしながら、特許文献１で提案された方法では、第二の拡管の際に、不良変形に応じてダイス位置を調整する必要があるので、生産性が低下してしまう。また、各ダイスにおける摩耗不均一性の問題については、従来と同様、全く考慮されていない。

本発明が解決しようとする問題点は、従来のＵＯＥ鋼管製造時における拡管作業では、各ダイスにおける摩耗不均一性の問題が解決できず、真円度の要求を満足することができないという点である。

本発明のＵＯＥ鋼管の拡管方法は、
ダイス摩耗量の均一化と鋼管の真円度向上を図るために、
ＵＯＥ鋼管製造時における拡管方法において、
複数の鋼管を拡管装置により順次拡管する際、
拡管する鋼管毎に、
鋼管の溶接部における内周側の余盛と相対する、拡管装置に取り付けられたダイスを、変更して拡管すること、
たとえば前記鋼管の余盛と相対するダイスの変更を、鋼管を周方向に回転させることにより行うか、
或いは、
前記鋼管の余盛と相対するダイスの変更を、拡管装置に取り付けられた複数のダイス全てを拡管する鋼管の周方向に回転させることにより行う、
ことを最も主要な特徴としている。

前記本発明のＵＯＥ鋼管の拡管方法を実施する際には、
拡管装置に取り付けられる複数のダイス全ての外周部に、鋼管の溶接部における内周側の余盛を避けるための溝加工が施されている拡管装置を使用するか、
或いは、
拡管装置に取り付けられる複数のダイス全てが、拡管する鋼管の周方向に回転が可能なように、拡管装置に設置されているものを使用すればよい。
これが、本発明のＵＯＥ鋼管の拡管装置である。

本発明は、複数の鋼管を拡管装置により順次拡管する際、拡管する鋼管毎に、鋼管の余盛と相対するダイスを変更するだけであるので、拡管装置に改造を加えることなく、拡管装置の各ダイスの摩耗を均一化することができる。従って、鋼管の真円度についても向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１を用いて詳細に説明する。
図１は本発明のＵＯＥ鋼管の拡管装置の構成要素である、ダイスの配置状態を説明する断面図である。

本発明の拡管装置は、拡管装置に取り付けられるダイス１の全てに、拡管しようとする鋼管２の溶接部における内周側の余盛２ａを避けるための溝部１ａを加工している。このような拡管装置を用いることにより、複数の鋼管２を拡管する際、拡管する鋼管２毎に、前記余盛２ａと相対するダイス１を変更して拡管することが可能となる。

本発明の拡管方法は、たとえば拡管する鋼管２毎に余盛２ａの位置を変化させるが、その変化量はダイス１の１個分に相当する角度から決定すればよい。たとえば拡管装置にダイス１が１０個配置されている場合には、最初に拡管する鋼管２は、余盛２ａの位置が真上（図１における紙面上方向）となるように位置させて拡管を行う。

そして、次の鋼管２を拡管する場合には、余盛２ａの位置を真上から３６°時計回り方向または反時計回り方向に回転させた位置で拡管を行う。
順次、拡管する鋼管２の余盛２ａの位置を、前記回転させた方向に、７２°、１０８°、１４４°回転させて拡管を続けていく。

また、前記の回転角を３６°の整数倍としても、鋼管２の余盛２ａは、ダイス１の溝部１ａと一致するため、鋼管２を拡管することができる。但し、整数倍の値の取り方によっては、鋼管２の特定の部分が、特定のダイス１にしか当たらないことが考えられるため、整数倍の値の取り方にも十分注意する必要がある。

上記のような本発明方法で拡管を行えば、多数の鋼管２を拡管しても、各ダイス１に作用した力は均一になるため、各ダイス１の摩耗を均一にすることが可能となる。

また、本発明方法は、上記のように鋼管２を回転させるのに代えて、拡管装置に、ダイス１を鋼管２の周方向に回転できる機構を組み込めば、鋼管２毎に余盛２ａの位置を変化させる必要がなく、本発明と同等の効果が得られる。

以下、本発明の効果を確認するために行った実施結果について説明する。
製品寸法の外径が１０６６．８ｍｍで、肉厚が１２．７ｍｍ〜２５．４ｍｍの範囲に亘る約５０００本の鋼管に対して、先に説明した本発明の拡管装置を用いた本発明方法を適用した。

鋼管毎に回転させる角度は、ダイス１個分に相当する角度として拡管したところ、ダイスの摩耗量は、０．６ｍｍ〜０．８ｍｍで、鋼管の真円度は、４．５ｍｍ〜７．５ｍｍであった。

一方、従来の拡管装置を用いた拡管方法では、上記と同様の製品寸法の範囲で約５０００本の鋼管を拡管したところ、ダイスの摩耗量は、０．５ｍｍ〜２．５ｍｍで、鋼管の真円度は、５ｍｍ〜１０．５ｍｍであった。

このように、本発明を適用した拡管装置および方法により、ダイス摩耗量の均一化および真円度の向上を図ることができることが確認できた。

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

本発明は、ＵＯＥ鋼管の拡管だけでなく、他の方法で製造された溶接鋼管の拡管にも適用できる。

本発明のＵＯＥ鋼管の拡管装置の構成要素である、ダイスの配置状態を説明する断面図である。 （ａ）は従来の拡管装置におけるダイスの配置状態を説明する断面図、（ｂ）は鋼管の余盛部と相対するダイス部の拡大図である。 鋼管の真円度を説明する図である。 ダイスと鋼管の接触状態を説明する図である。 拡管装置の中心点ＯＥから各ダイス表面までの距離を示す図である。

符号の説明

１ ダイス
１ａ 溝部
２ 鋼管
２ａ 余盛

Claims (5)

1. ＵＯＥ鋼管製造時における拡管方法において、
   複数の鋼管を拡管装置により順次拡管する際、
   拡管する鋼管毎に、
   鋼管の溶接部における内周側の余盛と相対する、拡管装置に取り付けられたダイスを、変更して拡管することを特徴とするＵＯＥ鋼管の拡管方法。
2. 前記鋼管の余盛と相対するダイスの変更を、
   鋼管を周方向に回転させることにより行うことを特徴とする請求項１に記載のＵＯＥ鋼管の拡管方法。
3. 前記鋼管の余盛と相対するダイスの変更を、
   拡管装置に取り付けられた複数のダイス全てを拡管する鋼管の周方向に回転させることにより行うことを特徴とする請求項１に記載のＵＯＥ鋼管の拡管方法。
4. 請求項１又は２に記載の拡管方法を実施する際に使用する拡管装置であって、
   拡管装置に取り付けられる複数のダイス全ての外周部に、鋼管の溶接部における内周側の余盛を避けるための溝加工が施されていることを特徴とするＵＯＥ鋼管の拡管装置。
5. 請求項３に記載の拡管方法を実施する際に使用する拡管装置であって、
   拡管装置に取り付けられる複数のダイス全てが、拡管する鋼管の周方向に回転が可能なように、拡管装置に設置されていることを特徴とする請求項４に記載のＵＯＥ鋼管の拡管装置。
   

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