JP2008110399A - Method of manufacturing electric resistance welded tube excellent in property of weld zone - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶接部特性の良好な電縫管製造方法に関する。ここで、溶接部特性は、油井のラインパイプ向け電縫管に要求される溶接部靭性、および、油井のケーシングパイプ向け電縫管に要求される溶接部強度を含む。 The present invention relates to a method for manufacturing an electric resistance welded tube having good welded portion characteristics. Here, the welded portion characteristics include welded portion toughness required for an electric-welded pipe for an oil well line pipe and weld strength required for an electric-welded pipe for an oil well casing pipe.
通常、管は溶接管と継目無管に大別される。溶接管は、電縫鋼管を例とするように、帯材(板)を丸めて端部を突き合わせて溶接して製造し、継目無管は、材料の塊を高温で穿孔し、マンドレルミル等で圧延して製造する。溶接管の場合、一般に溶接部の靭性は母材より劣るといわれ、管の適用に当たって、用途ごとに溶接部の靭性や強度の保証が常に議論されて問題とされてきた。 Usually, pipes are roughly classified into welded pipes and seamless pipes. Welded pipes are manufactured by rounding strips (plates) and welding by joining the ends, as in the case of ERW steel pipes. Seamless pipes are made by drilling a lump of material at high temperatures, such as mandrel mills, etc. Rolled to produce. In the case of a welded pipe, it is generally said that the toughness of the welded part is inferior to that of the base material, and in the application of the pipe, guarantee of the toughness and strength of the welded part has always been discussed for each application.
例えば、原油や天然ガスなどを輸送するラインパイプでは、管を寒冷地に敷設することが多いため低温靭性が重要であり、また、原油採掘の油井では採掘管を保護するためのケーシングパイプが必要とされ、管の強度が重要視される。
通常、溶接管の母材となる熱延板は、溶接管製造後の母材特性を考慮して成分設計や熱処理等が行われて、母材の靭性や強度等の特性が確保される。
For example, in line pipes that transport crude oil, natural gas, etc., low temperature toughness is important because pipes are often laid in cold regions, and casing pipes are required to protect mining pipes in oil wells for crude oil mining. The strength of the tube is regarded as important.
Usually, a hot-rolled sheet as a base material of a welded pipe is subjected to component design, heat treatment, and the like in consideration of the base material characteristics after manufacturing the welded pipe, and characteristics such as toughness and strength of the base material are ensured.
しかし、溶接部の特性は、母材の成分設計や熱処理等以上に、電縫溶接方法によって大きく左右されるため、溶接技術の開発が重要であった。
電縫溶接の不良原因としては、溶接される板端面(板幅方向端面)に生成するペネトレータと呼ばれる酸化物が、電縫溶接時に溶鋼と共に端面から排出されずに残留し、この残留したペネトレータが原因となって靭性が低下し強度不足になる例が多かった。
However, since the characteristics of the welded part are greatly influenced by the electric resistance welding method more than the component design and heat treatment of the base metal, the development of the welding technique has been important.
The cause of the failure of ERW welding is that an oxide called penetrator generated on the end face of the plate to be welded (end face in the plate width direction) remains without being discharged from the end face together with the molten steel during ERW welding. There were many cases where the toughness was lowered due to the cause and the strength was insufficient.
そこで、従来、電縫溶接不良の主原因であるペネトレータを溶接部から除くため、板端面から積極的に溶鋼を排出する技術が鋭意検討されてきた。例えば特許文献1〜5などに、板端面の形状について検討した例が記載されている。すなわち、通常、板端面はスリットや端面研削によってほぼ平坦面を呈しているが、これをロール成形の前においてテーパ加工して、加工した端部形状によって溶接時の溶鋼排出を良好にすることを目的としている。
しかし、上記従来の技術では、テーパ加工手段を単独で用いて端部にテーパ形状を付与するか、あるいは、単にテーパ加工手段を羅列して紹介したのみであったため、具体的に電縫管製造工程に適用するには効果が充分でない場合があり、さらに詳細な検討が必要であった。
本発明は上述の難点を解決し、油井のラインパイプ向け電縫管に要求される溶接部靭性、および、油井のケーシングパイプ向け電縫管に要求される溶接部強度を達成しうる、溶接部特性の良好な電縫管製造方法を提供することを目的とする。
However, in the above prior art, the taper processing means was used alone to give a tapered shape to the end portion, or the taper processing means were simply listed and introduced. The effect may not be sufficient to apply to the process, and further detailed examination is necessary.
The present invention solves the above-mentioned problems, and achieves welded portion toughness required for an electric seam pipe for oil well line pipes and weld strength required for an electric seam pipe for oil well casing pipes. An object of the present invention is to provide a method for producing an electric resistance welded tube having good characteristics.
前記目的を達成するためになされた本発明は以下のとおりである。
1.帯材を成形して端部を突き合わせて電縫溶接して管とする過程の途中で、前記端部に、帯材幅方向にほぼ垂直な端面に傾斜面が連なってなるテーパ形状を、孔型ロール圧延により付与した後、電縫溶接時の入熱量を、前記テーパ形状を付与しない場合のそれに比べて5〜20%増として、電縫溶接することを特徴とする溶接部特性の良好な電縫管製造方法。
2.帯材を成形して端部を突き合わせて電縫溶接して管とする過程の途中で、前記端部に、帯材幅方向にほぼ垂直な端面に傾斜面が連なってなるテーパ形状を、フィンパス成形により付与した後、電縫溶接時の入熱量を、前記テーパ形状を付与しない場合のそれに比べて5〜20%増として、電縫溶接することを特徴とする溶接部特性の良好な電縫管製造方法。
3.前記フィンパス成形によりテーパ形状を付与するにあたり、同一スタンドで前記端部の管外径側および管内径側の双方にテーパ形状を付与することを特徴とする前項2に記載の溶接部特性の良好な電縫管製造方法。
4.前記傾斜面は、前記端面からの傾斜角度が25〜50度であり、該傾斜面の帯材厚さ方向長さが帯材厚さの20〜45%であることを特徴とする前項1〜3のいずれかに記載の溶接部特性の良好な電縫管製造方法。
5.前記傾斜面の帯材厚さ方向長さが帯材厚さの20〜40%であることを特徴とする前項4に記載の溶接部特性の良好な電縫管製造方法。
The present invention made to achieve the above object is as follows.
1. In the course of the process of forming the strip material, butting the ends and electrowelding to form a pipe, the end portion has a tapered shape in which an inclined surface is connected to an end surface substantially perpendicular to the width direction of the strip material. After application by die roll rolling, the heat input at the time of ERW welding is increased by 5 to 20% compared to that when the taper shape is not applied, and electroweld welding is characterized by good welding characteristics ERW pipe manufacturing method.
2. During the process of forming the strip material, butting the ends and electro-welding to form a pipe, the end portion has a tapered shape with an inclined surface connected to an end surface substantially perpendicular to the width direction of the strip material. After applying by forming, the amount of heat input at the time of ERW welding is increased by 5 to 20% compared to that when the tapered shape is not applied. Tube manufacturing method.
3. 3. When providing the taper shape by the fin pass molding, both the tube outer diameter side and the tube inner diameter side of the end portion are tapered at the same stand. ERW pipe manufacturing method.
4). The inclined surface has an inclination angle of 25 to 50 degrees from the end surface, and the length of the inclined surface in the thickness direction of the band is 20 to 45% of the thickness of the band. 4. The method for producing an electric resistance welded tube having good welded portion characteristics according to any one of
5. 5. The method of manufacturing an electric resistance welded tube with good welded portion characteristics according to the item 4, wherein a length in the thickness direction of the inclined surface is 20 to 40% of the thickness of the belt material.
本発明によれば、油井のラインパイプ向け電縫管に要求される溶接部靭性、および、油井のケーシングパイプ向け電縫管に要求される溶接部強度を十分満足する電縫管を製造することができる。 According to the present invention, it is possible to manufacture an electric resistance welded tube that sufficiently satisfies the welded portion toughness required for an electric well pipe for an oil well line pipe and the weld strength required for an electric pipe for an oil well casing pipe. Can do.
従来、電縫溶接部の靭性または強度を向上させるため、ロール成形前に帯材の端部にテーパを付与していたが、より具体的に明示されていなかったため、これらの方法だけでは充分な効果が得られにくい場合が多々生じていた。
そこで、発明者らは孔型ロールを用いた圧延(すなわち孔型ロール圧延)によりテーパを付与する方法をまず検討した。孔型ロールを用いると、帯材端部の形状がその孔型に従って精度良く得られやすいことによる。特に、テーパを精度良く付与するには稼動中に帯材を拘束する必要があるのに対して、ロール成形前またはロール成形前段では帯材端部のばたつきが大きくて、テーパを付与することが難しかった。しかし、孔型ロールを活用することによって、帯材端部を拘束しつつ効率良くテーパを付与可能である。また、設備が比較的小型で良いことから、電縫溶接前において、ロール成形の前やロール成形の途中に設置することが容易である。
Conventionally, in order to improve the toughness or strength of the ERW weld, a taper was given to the end of the strip before roll forming, but since it was not specified more specifically, these methods are sufficient. There were many cases where it was difficult to obtain the effect.
Therefore, the inventors first studied a method of imparting a taper by rolling using a hole roll (that is, hole roll rolling). When the hole-type roll is used, the shape of the end portion of the strip is easily obtained with high accuracy according to the hole type. In particular, it is necessary to constrain the strip during operation in order to provide a taper with high accuracy, while the end of the strip has a large flutter before roll forming or before roll forming, and it is possible to apply taper. was difficult. However, by using a hole-type roll, it is possible to efficiently give a taper while restraining the end portion of the band material. Further, since the equipment may be relatively small, it is easy to install before roll forming or in the middle of roll forming before ERW welding.
図2は、本発明の実施に用いられる造管機の1例を示す模式図である。この造管機は、アンコイラー1、レベラー2、ロール成形機5、電縫溶接機(コンタクトチップ6、スクイズロール7を含む)、ビード部切削機8、サイザー9、管切断機10からなり、これに帯材(端部溶接後は管)11を通して電縫鋼管を製造する。なお、3はブレークダウン第1スタンド、51はフィンパスロール(フィンパス成形)である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a pipe making machine used for carrying out the present invention. This pipe making machine includes an
図1は、本発明の実施形態の1例を示す模式図である。この例では、図1の造管機を用いて電縫鋼管を製造するにあたり、ブレークダウン第1スタンド3の直後に孔型ロール4を配置し、これを用いた孔型ロール圧延にて帯材11端部にテーパ形状を付与する。
また、発明者らはフィンパス成形を活用することを検討した。
その結果、フィンパス成形では、フィンパスロールに帯材の円周方向全周が充満しなくとも、帯材がフィンパスロールに装入される際に、帯材端部がフィンに強圧されて、帯材端部がフィンに充分に密着することを把握した。すなわち、帯材がフィンパスロールに装入される場合、フィンに接触した帯材端部とその対極(ほぼ180度反対側)に位置する帯材底部とが梁撓みの状態となって、断面を円弧形状に曲げようとする帯材の反力が大きく作用し、たとえ帯材がフィンパスロールに充満しなくとも帯材端部には円周方向に大きな圧縮力が作用し、その結果、帯材端部はフィンに強圧されてフィンの形状がそのまま帯材端部に転写されることを把握した。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an embodiment of the present invention. In this example, when producing an ERW steel pipe using the pipe making machine of FIG. 1, a perforated roll 4 is arranged immediately after the first breakdown stand 3, and a band material is obtained by perforating roll rolling using this. 11 Taper shape is added to the end.
In addition, the inventors examined using fin pass molding.
As a result, in the fin pass molding, even when the fin pass roll is not filled with the entire circumference in the circumferential direction of the strip, when the strip is inserted into the fin pass roll, the end of the strip is strongly pressed by the fin, It was grasped that the end of the strip material was sufficiently adhered to the fin. That is, when the strip is inserted into the fin pass roll, the end of the strip in contact with the fin and the bottom of the strip located on the opposite electrode (almost opposite to 180 degrees) are in a state of beam bending, The reaction force of the band material that tries to bend it into a circular arc shape acts greatly, and even if the band material does not fill the fin pass roll, a large compressive force acts on the end of the band material in the circumferential direction. It was grasped that the end of the strip was strongly pressed by the fins and the shape of the fin was transferred to the end of the strip as it was.
そこで、発明者らは帯材端部がフィンに強圧されることに着目して、この現象を積極的に活用する手段を検討した。すなわち、フィンに2段階以上のテーパを付与しておけば、フィンパス成形でのアプセット量が小さくとも帯材端部には所望するテーパを充分付与できるわけである。
帯材端部の上面側(=管内径側)と下面側(=管外径側)のいずれか一方にテーパを付与する場合はフィン形状を2段階の傾斜面を有するものとすればよい。
Accordingly, the inventors have studied means for actively utilizing this phenomenon, paying attention to the fact that the end of the strip is strongly pressed by the fins. That is, if the taper is provided with two or more levels of taper on the fin, the desired taper can be sufficiently applied to the end portion of the strip even if the amount of upset in the fin pass molding is small.
When a taper is applied to either the upper surface side (= tube inner diameter side) or the lower surface side (= tube outer diameter side) of the end portion of the band member, the fin shape may have a two-step inclined surface.
また、帯材端部の上面側と下面側の双方にテーパを付与する場合は3段階の傾斜面を有するフィン形状とすればよい。この場合、同一スタンドで上下両面側に同時にテーパを付与でき、そのようにすると、テーパ付与が容易となるほか、この同一スタンド以外のスタンドでフィンパス成形される際にテーパ形状の乱れが起こりにくいので好ましい。
ただし、3段階とした傾斜面のいずれかが、その傾斜面内点がフィンパスロールのロール軸から離れるほど該ロール軸のフィン中心を通る垂直二等分面から離れるものであると、帯材端部がフィンにより削り取られて、「ひげ」と称する余肉材が発生することがあり、フィンパス成形時に疵を発生させるとともに、電縫溶接のスパークの原因となるので、3段階とした傾斜面のいずれも、その傾斜面内点がフィンパスロールのロール軸から離れるほど該ロール軸のフィン中心を通る垂直二等分面に近づくものとしておくとよい。
Moreover, what is necessary is just to make it into the fin shape which has a 3-step inclined surface, when providing a taper to both the upper surface side and lower surface side of a strip | belt material edge part. In this case, it is possible to taper both the upper and lower sides at the same stand at the same time, so that the taper can be easily applied and the taper shape is not easily disturbed when fin path molding is performed on a stand other than the same stand. preferable.
However, if any one of the three inclined surfaces is separated from the vertical bisector passing through the fin center of the roll axis as the inclined surface inner point is further away from the roll axis of the fin pass roll, The end part is scraped off by the fins, and a surplus material called “beard” may be generated, which may cause wrinkles during fin pass molding and cause sparks in ERW welding. In any case, it is preferable that the inclined plane inner point be closer to the vertical bisector passing through the fin center of the roll axis as the distance from the roll axis of the fin pass roll increases.
なお、可能であれば、フィンパス最終スタンドで帯材端部の上面側と下面側のいずれか一方または双方にテーパを付与すると、そのすぐ後で電縫溶接が行われるため、良好なテーパ形状を保持したまま電縫溶接が可能である。また、フィンパス開始スタンドあるいは途中のスタンドでテーパを付与しても、一旦テーパを付与した帯材端部は、該テーパ付与時の強圧によって著しく加工硬化するため、その後のフィンパス成形を行っても比較的潰れにくくなり、フィンパス成形後もそのテーパ形状をほぼ良好に保持しうる。 If possible, if taper is applied to one or both of the upper surface side and the lower surface side of the end portion of the strip material at the final stand of the fin pass, since electro-welding welding is performed immediately thereafter, a good taper shape is obtained. ERW welding is possible while holding. In addition, even if taper is applied at the fin-pass start stand or on the way, the end of the strip once provided with a taper is markedly hardened by the strong pressure at the time of applying the taper. Therefore, the taper shape can be maintained almost satisfactorily after the fin pass molding.
また、2スタンド以上でのフィンパス成形が可能である場合、1つのスタンドのフィンに2段階の傾斜面を設けて帯材端部の上下いずれか一面側にテーパを付与し、別の1つのスタンドのフィンに前記と異なる形状の2段階の傾斜面を設けて帯材端部の前記一面側の反対側にテーパを付与するとよい。なお、1つのスタンドで先にテーパを付与された前記一面側は、その箇所が強圧によって著しく加工硬化するため、その後その反対側に別の1つのスタンドでテーパを付与しても、先に付与したテーパ形状は比較的潰れにくくなっている。従って、フィンパス成形後の帯材端部は、管内径側、管外径側とも目標に十分近いテーパ形状になるわけである。 In addition, when fin path molding with two or more stands is possible, a two-step inclined surface is provided on the fin of one stand, and a taper is provided on one of the upper and lower sides of the end portion of the band member, and another stand is provided. It is preferable to provide a taper on the opposite side of the one end of the strip material to a two-step inclined surface having a shape different from that described above. In addition, since the one surface side that has been previously tapered by one stand is hardened and hardened by the strong pressure at that point, even if a taper is applied to the opposite side by another stand, it will be given first. The tapered shape is relatively difficult to collapse. Accordingly, the end portion of the strip after the fin pass molding has a tapered shape sufficiently close to the target on both the inner diameter side and the outer diameter side of the pipe.
図3、図4、図5は、フィンパス成形によるテーパ形状付与方法の例を示す模式図である。これらの例では、図1のフィンパス成形51のいずれかのフィン51Aの形状を工夫し、それにより帯材11の端部の下面側(管外径側)、上面側(管内径側)のいずれか一方または両方に、帯材幅方向にほぼ垂直な(幅方向と90度±0.4度以内の角度をなす)端面12に傾斜面13が連なってなるテーパ形状を付与する。ここで、α,γは端面12の平均的な面に対する管外径側、管内径側の傾斜面13の角度(テーパ角度という)、β,δは管外径側、管内径側の傾斜面13の帯材厚み方向長さ(テーパ深さという)である。
3, 4, and 5 are schematic diagrams illustrating an example of a taper shape imparting method by fin pass molding. In these examples, the shape of any one of the
もっとも、前記孔型ロール圧延あるいはフィンパス成形によるテーパ形状付与のみでは、電縫溶接後の溶接部の靭性または強度を十分に向上させるのが難しい場合があった。
この原因を詳細に調査すると、電縫溶接時の圧接(アプセット)前に帯材端部が加熱されていく段階で、溶接欠陥であるペネトレータの原因となる酸化物が帯材端面に形成される。この酸化物は、帯材端部が溶融する段階で該溶融した溶鋼表面に浮き、圧接の段階で、一部は溶鋼とともに排出される。この際に、帯材端面にテーパ形状が付与されていると、溶鋼が容易に排出されて、同時にペネトレータも有効に排出できるわけである。
However, it may be difficult to sufficiently improve the toughness or strength of the welded portion after ERW welding only by providing the taper shape by hole roll rolling or fin pass molding.
When this cause is investigated in detail, an oxide that causes a penetrator, which is a welding defect, is formed on the end face of the strip at the stage where the end of the strip is heated before pressure welding (upset) during ERW welding. . This oxide floats on the surface of the molten steel at the stage where the end of the strip is melted, and part of the oxide is discharged together with the molten steel at the stage of pressure welding. At this time, if the end face of the strip is tapered, the molten steel is easily discharged, and at the same time, the penetrator can be effectively discharged.
しかし、ペネトレータの元になる帯材端面の酸化物は、電縫溶接の加熱とともに順次生成してくるため、溶接条件によっては、帯材端部のテーパ形状のみでは、溶接後の靭性または強度を充分に向上できない場合が生じた。
そこで、本発明者らは電縫溶接現象を詳細に観察し直した結果、電縫溶接時の入熱に着目した。すなわち、溶鋼とともにペネトレータを有効に排出するためには、帯材端部のテーパ形状だけではなく、電縫溶接時に入熱量が大きく影響するわけである。
However, the oxide on the end face of the strip that is the source of the penetrator is sequentially generated with the heating of ERW welding, so depending on the welding conditions, only the taper shape at the end of the strip will increase the toughness or strength after welding. In some cases, it could not be improved sufficiently.
Therefore, the present inventors have re-observed the electric resistance welding phenomenon in detail, and as a result, paid attention to heat input during electric resistance welding. That is, in order to effectively discharge the penetrator together with the molten steel, not only the taper shape at the end of the strip material but also the amount of heat input is greatly affected during the electric resistance welding.
電縫溶接において、入熱量が変わると溶鋼の生成・排出状態が異なってくる。すなわち、入熱量が小さいと端部の溶融が不充分となって溶鋼の発生がわずかとなり、溶鋼とともにペネトレータの排出が不充分となって、電縫溶接後も溶接部に残留しやすくなる。また、入熱量が小さくなりすぎると、冷接と称する、鉄酸化物を噛み込んだ溶接となり、溶接部の靭性および強度は著しく劣化する。さらに、帯材端部にテーパ形状が付与されると、電縫溶接直前の端面同士に作用する誘導電流が減少するために、溶鋼の発生が不充分となりやすく、冷接が発生する場合もある。 In ERW welding, when the heat input changes, the state of molten steel generation / discharge changes. That is, if the heat input is small, the melting of the end portion is insufficient and the generation of molten steel becomes small, and the penetration of the penetrator is insufficient together with the molten steel, and it tends to remain in the welded portion after ERW welding. On the other hand, if the heat input becomes too small, welding with iron oxide is called cold welding, and the toughness and strength of the welded portion are significantly deteriorated. Furthermore, when a taper shape is imparted to the end portion of the strip material, the induced current acting between the end faces immediately before the ERW welding decreases, so that the generation of molten steel tends to be insufficient, and cold welding may occur. .
そこで、電縫溶接時の入熱量を鋭意検討した結果、テーパ形状を付与した場合は、帯材端部にテーパ形状を付与しない場合(すなわち、帯材幅方向端部断面形状が矩形端部と同様な形状である場合)の適正な入熱量(無テーパ時入熱量という)に対し、その5〜20%増の入熱量とするとよいことを見出した。すなわち、無テーパ時入熱量に対する増分が5%未満である入熱量では、帯材端部にテーパ形状を付与することで誘導電流が小さくなるため、溶鋼が充分発生せずにペネトレータが残留しやすい。一方、無テーパ時入熱量に対する増分が20%超である入熱量では、電縫溶接時のスパッタが多発して、溶接部の隙間に入り込み、あるいは、電縫鋼管の表面に付着して疵になるなど問題である。なお、無テーパ時入熱量は、溶接実験あるいは従来操業実績から決定される。 Therefore, as a result of earnestly examining the amount of heat input at the time of ERW welding, when a taper shape is given, a taper shape is not given to the band material end (that is, the band material width direction end cross-sectional shape is a rectangular end part and It has been found that the heat input amount may be 5 to 20% higher than the appropriate heat input amount (referred to as heat input when no taper). In other words, when the amount of heat input is less than 5% with respect to the amount of heat input when no taper is applied, the taper shape is applied to the end of the strip material to reduce the induced current, so that the molten steel is not sufficiently generated and the penetrator tends to remain. . On the other hand, when the amount of heat input is more than 20% with respect to the amount of heat input without taper, spattering during ERW welding occurs frequently and enters the gap of the welded part or adheres to the surface of the ERW steel pipe It is a problem. In addition, the amount of heat input when there is no taper is determined from a welding experiment or a conventional operation record.
なお、電縫溶接時の入熱量としては、一次側入熱量を採用するのが好ましい。ここで、一次側入熱量とは、高周波あるいは中周波の誘導加熱に投入する熱量を意味する。
また、テーパ形状について最適化を図った結果、帯材の幅方向にほぼ垂直な端面の平均的な面に対する傾斜面の角度(テーパ角度)α,γおよび傾斜面の帯材厚み方向長さ(テーパ深さ)β,δ(図3、図4、図5参照)に適正範囲が存在すること、すなわちテーパ角度を25〜50度の範囲とし、テーパ深さを帯材厚みの20〜45%の範囲、より好ましくは20〜40%の範囲とすると良いことを把握した。
In addition, it is preferable to employ | adopt the primary side heat input as an amount of heat input at the time of electric resistance welding. Here, the primary heat input means the amount of heat input to high-frequency or medium-frequency induction heating.
In addition, as a result of optimization of the taper shape, the angle of the inclined surface (taper angle) α and γ with respect to the average surface of the end surface substantially perpendicular to the width direction of the band material, and the length of the inclined surface in the thickness direction ( Taper depth) β, δ (see Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5) has an appropriate range, that is, the taper angle is in the range of 25 to 50 degrees, and the taper depth is 20 to 45% of the strip thickness. It was grasped that it is good to set it as the range of 20-40%, more preferably 20-40%.
テーパ角度を25度未満とすると帯材厚み中央部からの溶鋼排出が不十分となってペネトレータが残留して、電縫溶接後の靭性や強度が低下しやすく、一方、テーパ角度を50度超えとすると、電縫溶接後にそのテーパ形状が製品管の疵として残留しやすい。また、テーパ深さを帯材厚みの20%未満とすると、帯材厚み中央部の溶鋼排出が不十分となってペネトレータが残留しやすくなり、一方、テーパ深さを帯材厚みの45%超とすると、電縫溶接後にそのテーパ形状が製品管の疵として残留しやすくなる。 If the taper angle is less than 25 degrees, the molten steel discharge from the central part of the strip thickness becomes insufficient and the penetrator remains, and the toughness and strength after ERW welding tend to decrease, while the taper angle exceeds 50 degrees Then, the taper shape tends to remain as a flaw of the product pipe after the electric resistance welding. Also, if the taper depth is less than 20% of the strip thickness, the molten steel discharge at the center of the strip thickness becomes insufficient and the penetrator tends to remain, while the taper depth exceeds 45% of the strip thickness. Then, the taper shape tends to remain as a wrinkle of the product pipe after the electric resistance welding.
実施例では、板幅1920mm×板厚19.1mmの鋼帯からなる帯材を、図1あるいは図2の造管機(またはこれらを若干改造したもの)に通して、外径600mmの鋼管を製造した。製造条件は以下の9通りとした。
(No.1:本発明例)
造管機は図1のものを用いた。ブレークダウン第1スタンド3の直後の孔形ロール4を用いて帯材11端部を圧延し、帯材の上下両面側(管内外両径側)に表1に示すテーパ形状を付与した。電縫溶接時の入熱量(一次側入熱量)は無テーパ時入熱量に対し表1に示す割合とした。
(No.2:本発明例)
造管機は、図1において孔形ロール4をブレークダウン第1スタンド3の直後からロール成形機5の直前へ移しかつその孔型形状を変更したものを用いた。この孔形ロールを用いて帯材11端部を圧延し、帯材の上下両面側(管内外両径側)に表1に示すテーパ形状を付与した。電縫溶接時の入熱量(一次側入熱量)は無テーパ時入熱量に対し表1に示す割合とした。
(No.3:本発明例)
造管機は、図2において全3スタンドのフィンパス成形51の第3スタンドのフィン形状を単一傾斜面形状から二段階傾斜面形状へ変更したものを用いた。その第3スタンドでのフィンパス成形により帯材の下面側(管外径側)に表1に示すテーパ形状を付与した。電縫溶接時の入熱量(一次側入熱量)は無テーパ時入熱量に対し表1に示す割合とした。
(No.4:本発明例)
造管機は、図2においてフィンパス成形51を全3スタンドから全2スタンドとし、各スタンドのフィン形状を単一傾斜面形状から二段階傾斜面形状(スタンドごとに異なる)へ変更したものを用いた。その第1スタンドで帯材の上面側(管内径側)、第2スタンドで帯材の下面側(管外径側)に、表1に示すテーパ形状を付与した。電縫溶接時の入熱量(一次側入熱量)は無テーパ時入熱量に対し表1に示す割合とした。
(No.5:比較例)
造管機は、図2においてロール成形機5の直前に切削バイトを配置したものを用いた。その切削バイトを用いて切削することにより帯材の上下両面側(管内外両径側)に表1に示すテーパ形状を付与した。電縫溶接時の入熱量(一次側入熱量)は無テーパ時入熱量に対し表1に示す割合とした。
(No.6:比較例)
造管機は、図2において全3スタンドのフィンパス成形51の第1スタンドのフィン形状を単一傾斜面形状から三段階傾斜面形状へ変更したものを用いた。その第1スタンドでのフィンパス成形により帯材の上下両面側(管内外両径側)に表1に示すテーパ形状を付与した。電縫溶接時の入熱量(一次側入熱量)は無テーパ時入熱量に対し表1に示す割合とした。
(No.7:従来例)
造管機は、図2のものを用いた。全3スタンドのフィンパス成形51のフィン形状はいずれも単一傾斜面形状であり、電縫溶接前の帯材端部形状はほぼ矩形端部形状のままである。電縫溶接時の入熱量(一次側入熱量)は無テーパ時入熱量と同等とした。
(No.8:本発明例)
造管機は、図2において全3スタンドのフィンパス成形51の第3スタンドのフィン形状を単一傾斜面形状から三段階傾斜面形状へ変更したものを用いた。その第3スタンドでのフィンパス成形により帯材の上下両面側(管内外両径側)に表1に示すテーパ形状を付与した。電縫溶接時の入熱量(一次側入熱量)は無テーパ時入熱量に対し表1に示す割合とした。
(No.9:本発明例)
造管機は、図2においてフィンパス成形51を全3スタンドから全2スタンドとし、第1スタンドのフィン形状を単一傾斜面形状から三段階傾斜面形状へ変更したものを用いた。その第1スタンドでのフィンパス成形により帯材の上下両面側(管内外両径側)に表1に示すテーパ形状を付与した。電縫溶接時の入熱量(一次側入熱量)は無テーパ時入熱量に対し表1に示す割合とした。
In this example, a steel strip having a plate width of 1920 mm and a plate thickness of 19.1 mm is passed through the pipe making machine shown in FIG. 1 or 2 (or a slightly modified version thereof) to produce a steel pipe having an outer diameter of 600 mm. did. The manufacturing conditions were as follows.
(No. 1: Example of the present invention)
The pipe making machine shown in FIG. 1 was used. The end of the
(No. 2: Example of the present invention)
In FIG. 1, the pipe making machine used was one in which the hole roll 4 was moved from immediately after the breakdown
(No. 3: Example of the present invention)
In FIG. 2, the pipe making machine used was obtained by changing the fin shape of the third stand of the fin path molding 51 of all three stands from a single inclined surface shape to a two-step inclined surface shape. The taper shape shown in Table 1 was given to the lower surface side (tube outer diameter side) of the band material by fin pass molding at the third stand. The heat input amount (primary side heat input amount) during ERW welding was set to the ratio shown in Table 1 with respect to the heat input amount without taper.
(No. 4: Example of the present invention)
In FIG. 2, the pipe-forming machine is changed from a total of 3 stands to 2 stands, and the fin shape of each stand is changed from a single inclined surface shape to a two-step inclined surface shape (different for each stand). It was. The taper shape shown in Table 1 was given to the upper surface side (tube inner diameter side) of the band material at the first stand and the lower surface side (tube outer diameter side) of the band material at the second stand. The heat input amount (primary side heat input amount) during ERW welding was set to the ratio shown in Table 1 with respect to the heat input amount without taper.
(No. 5: Comparative example)
As the pipe making machine, a machine in which a cutting bit was arranged immediately before the
(No. 6: Comparative example)
In FIG. 2, the pipe making machine used was obtained by changing the fin shape of the first stand of the fin path molding 51 of all three stands from a single inclined surface shape to a three-step inclined surface shape. The taper shape shown in Table 1 was given to the upper and lower surfaces (both inner and outer diameter sides) of the band material by fin pass molding at the first stand. The heat input amount (primary side heat input amount) during ERW welding was set to the ratio shown in Table 1 with respect to the heat input amount without taper.
(No.7: Conventional example)
The pipe making machine shown in FIG. 2 was used. The fin shape of all three stand fin path moldings 51 is a single inclined surface shape, and the shape of the end portion of the strip material before the ERW welding remains the substantially rectangular end shape. The amount of heat input during ERW welding (primary side heat input) was the same as the heat input during non-tapering.
(No. 8: Example of the present invention)
In FIG. 2, the pipe making machine used was obtained by changing the fin shape of the third stand of the fin path molding 51 of all three stands from a single inclined surface shape to a three-step inclined surface shape. The taper shape shown in Table 1 was given to the upper and lower surfaces (both inner and outer diameter sides) of the band material by fin pass molding at the third stand. The heat input amount (primary side heat input amount) during ERW welding was set to the ratio shown in Table 1 with respect to the heat input amount without taper.
(No. 9: Example of the present invention)
In FIG. 2, the pipe making machine used was one in which the fin path forming 51 was changed from all three stands to all two stands, and the fin shape of the first stand was changed from a single inclined surface shape to a three-step inclined surface shape. The taper shape shown in Table 1 was given to the upper and lower surfaces (both inner and outer diameter sides) of the band material by fin pass molding at the first stand. The heat input amount (primary side heat input amount) during ERW welding was set to the ratio shown in Table 1 with respect to the heat input amount without taper.
上記各条件で製造した鋼管の溶接部から試験片を切り出してシャルピー試験を行い、性能を評価した。シャルピー試験片として、管長手方向の相違する10点から1本ずつ、試験片長さ方向を管円周方向にとり、ノッチ長さ中心を溶接部肉厚中心位置にとって採取した、JIS 5号の2mmVノッチ衝撃試験片を用いて、試験片温度−46℃で衝撃試験を行い、吸収エネルギー、脆性破面率を測定した。なお、吸収エネルギー:125J以上、脆性破面率:35%以下を性能許容範囲とした。その結果を表1に示す。 A test piece was cut out from a welded portion of a steel pipe manufactured under the above conditions, and a Charpy test was performed to evaluate the performance. As a Charpy test piece, JIS No. 2 mm V notch, sampled from 10 points with different pipe longitudinal directions, each with the length of the specimen taken in the circumferential direction of the pipe and the center of the notch length as the center of the weld thickness. Using the impact test piece, an impact test was conducted at a test piece temperature of −46 ° C., and the absorbed energy and the brittle fracture surface ratio were measured. In addition, the absorbed energy: 125 J or more and the brittle fracture surface ratio: 35% or less were set as the allowable performance range. The results are shown in Table 1.
表1より、本発明例では、溶接部の衝撃強度(吸収エネルギー)が著しく高く脆性破面率が小さくて、靭性が良好であって製品の信頼性が高いが、これに比べて、比較例および従来例では、溶接部の衝撃強度(吸収エネルギー)が低く脆性破面率が大きくて、靭性が低下しており、製品の信頼性に乏しかった。 From Table 1, in the present invention example, the impact strength (absorbed energy) of the welded portion is remarkably high, the brittle fracture surface ratio is small, the toughness is good, and the reliability of the product is high. In the conventional example, the impact strength (absorbed energy) of the welded portion is low, the brittle fracture surface ratio is large, the toughness is lowered, and the reliability of the product is poor.
1 アンコイラー
2 レベラー
3 ブレークダウン第1スタンド
4 孔型ロール
5 ロール成形機
6 コンタクトチップ
7 スクイズロール
8 ビード部切削機
9 サイザー
10 管切断機
11 帯材(板、端部溶接後は管)
12 帯材幅方向にほぼ垂直な端面
13 傾斜面
51 フィンパスロール(フィンパス成形)
51A フィン
DESCRIPTION OF
10 pipe cutting machine
11 Strip (plate, pipe after end welding)
12 End face almost perpendicular to strip width direction
13 Inclined surface
51 Fin pass roll (fin pass forming)
51A Fin
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JP2007221386A JP2008110399A (en) | 2006-10-06 | 2007-08-28 | Method of manufacturing electric resistance welded tube excellent in property of weld zone |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013151020A (en) * | 2011-12-26 | 2013-08-08 | Jfe Steel Corp | METHOD OF PRODUCING ELECTRIC RESISTANCE WELDED STEEL PIPE AND ELECTRIC RESISTANCE WELDED STEEL PIPE CONTAINING Cr |
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2007
- 2007-08-28 JP JP2007221386A patent/JP2008110399A/en active Pending
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