JP2008221280A - Ｕｏｅ鋼管の拡管方法及び拡管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼管の長手方向中央部から拡管を開始し、最後に管端部を拡管するに当たり、拡管後の鋼管の側面に鋼管長手方向に直角方向の押し疵マークが生ずるという問題を解決し、拡管後の冷管矯正工数の削減及び製品歩留りの向上を図る。
【解決手段】 拡管パスによって形成される拡管部の管端側に下記（１）式及び（２）式の条件を満たすテーパ部を形成することを特徴とするＵＯＥ鋼管の拡管方法。
記
Ａ≧Ｄ×０．００９・・・（１）
Ｂ≦５．５％・・・（２）
ここに、Ｄ：被拡管材の内径、Ａ：テーパ部の段差、Ｂ：テーパ量
【選択図】 図３

Description

本発明はＵＯＥ鋼管のメカニカル拡管方法及び拡管装置に関する。

ＵＯＥ方式による溶接鋼管の製造工程は、概略、鋼管の素材である厚鋼板の幅方向側端部に所定の端曲げを施してＣプレス成形体を得るＣプレス工程と、得られたＣプレス成形体の幅方向中央部を押し曲げてＵプレス成形体とするＵプレス工程と、Ｕプレス成形体を断面Ｏ形の成形してＯ成形体とするＯプレス工程と、Ｏ成形体の突合せ部に内外面から溶接して溶接素管を得る溶接工程と、拡管工程からなる。

上記工程のうち拡管工程は、溶接素管に対して内面から所定のひずみを与えるとともに所定のサイズと真円度を有するように仕上げることを目的とする工程であり、ラインパイプ用として用いられるＵＯＥ鋼管には、特に高度の、例えば、公差５．０ｍｍ以下の真円度が要求される。しかしながら、ＵＯＥ鋼管は、側方に直線状の溶接部を有しており、溶接部が冷却されるとき、複雑なひずみや内部応力が生じているので、図１に示す拡管装置を用い、一般に行われるように、管端から管中央部に向かって一定の長さづつ拡管していくときには、鋼管の管端部が楕円形になるという問題がある。

かかる問題を解決するために、特許文献１、２には、ＵＯＥ鋼管をメカニカル拡管設備で拡管するに際して、鋼管の長手方向中央部から拡管を開始し、順次鋼管の両端方向に向かって拡管するようにし、最後に管端部を拡管するという手段が開示されている。

特願平３−９３９３６号公報 特願平３−１５５４２１号公報

しかしながら、上記のように鋼管の長手方向中央部から拡管を開始し、最後に管端部を拡管するという手段を採用するときは、拡管後の鋼管の側面に鋼管長手方向に直角方向の押し疵マークが生ずるという問題がある。そのため、特許文献１、２に開示された手段は、いまだ実用化されておらず、拡管後に冷間矯正を行うことを余儀なくされるばかりか、需要者の管端部の真円度に対する要求が過酷な場合には、真円度不良による歩留りの低下を招くという問題があった。

本発明は、上記鋼管の長手方向中央部から拡管を開始し、最後に管端部を拡管するという手段を採用するときに、拡管後の鋼管の側面に鋼管長手方向に直角方向の押し疵マークが生ずるという問題を解決し、拡管後の冷管矯正工数の削減及び製品歩留りの向上を図ることを目的とする。

本発明者は、ＵＯＥ鋼管の拡管時に生ずる押し疵マークの発生原因について考察を加え、拡管工程に使用する工具のうち、特に拡管ヘッドの最外部に装着されるダイの形状を管端部に向けて特定範囲の勾配をもたせることによって上記押し疵マークの発生を防止し得ることを知見して本発明を完成した。

本発明によるＵＯＥ鋼管の拡管方法は、ＵＯＥ鋼管をメカニカル拡管設備で拡管するに際して、鋼管の長手方向中央部から拡管パスを開始し、順次鋼管の両端方向に向かって拡管パスを繰返し、最後に管端部に対する拡管パスを行うにあたり、各拡管パスによって形成される拡管部の管端側に下記（１）式及び（２）式の条件を満たすテーパ部を形成するものである。
記
Ａ≧Ｄ×０．００９・・・（１）
Ｂ≦５．５％・・・（２）
ここに、Ｄ：被拡管材の内径、Ａ：テーパ部の段差、Ｂ：テーパ量

前記発明において、鋼管の長手方向中央部に対して行う最初の拡管パスによって拡管部の両側に前記（１）式及び（２）式の条件を満たすテーパ部を形成することが望ましい。

前記ＵＯＥ鋼管の拡管方法は、コーン、ジョー及びダイからなり、該コーンの軸心方向への移動によって前記ジョーを押し広げ、それにより該ジョーに取り付けられたダイを拡径する形式のＵＯＥ鋼管のメカニカル拡管用ヘッドにおいて、前記ダイの少なくとも一方の端部に前記（１）式及び（２）式の条件を満たすためのテーパ部が形成されているＵＯＥ鋼管用メカニカル拡管ヘッドを利用することによって実施することができる。

前記ＵＯＥ鋼管用メカニカル拡管ヘッドは、ダイの両端部に前記（１）式及び（２）式の条件を満たすためのテーパ部が形成されているものとすることができる。

本発明により、鋼管の長手方向中央部から拡管を開始し、最後に管端部を拡管するという手段を採用しても拡管後の鋼管の側面に鋼管長手方向に直角方向の押し疵マークが生ずることがなくなる。これにより、管端部に真円度が高いＵＯＥ鋼管を容易に製造することが可能となり、拡管後の冷管矯正工数の削減及び製品歩留りの向上を図ることができる。

図１に示すように、本発明の適用されるＵＯＥ鋼管のメカニカル拡管設備は、主シンダー1、ホーン2、拡管ヘッド3からなる拡管機本体4と、拡管機本体4に鋼管5を一定長づつ送り込むアキシャルインフィード6及び鋼管5をアキシャルインフィード6と直交する方向に搬送するクロスフィールド7とから構成されている。拡管ヘッド3は、図２に示すようにドローバー11によって主シリンダー1と連結されたコーン12が、油圧配管13によって軸方向に引かれることにより、コーン12とジョー14のくさび作用によってジョー14が拡がり、それにより、ジョー14の外側に鋼管の内径に応じて取り付けられているダイ15が鋼管5を押し広げるようになっている。

本発明においても、上記拡管機本体4は鋼管5の左右に各１基、合計２基を１組として配置され、各拡管機により鋼管5を半長づつ拡管する拡管工程が採用される。その際、本発明にあっては、まず、図３に示すように、鋼管5の長手方向中央部21から拡管パスを開始する。すなわち、まず、拡管工程の第１パスによって鋼管中央部21に拡管部23を形成し、次いで、鋼管5の一方に配置された拡管機本体5を用いて、鋼管5の右側に向かって拡管工程の第２パスを行い、拡管部24を形成する。この操作を繰り返して、管端部22に至るまで拡管工程を繰り返す。同様の工程を鋼管5の左半長に対しても行い、左側管端25まで拡管する。

本発明では、上記拡管工程を行うに当たり、各拡管パスによって形成される拡管部の管端側に形成されるテーパ−部26を下記（１）式及び（２）式の条件を満たすものとする。
記
Ａ≧Ｄ×０．００９・・・（１）
Ｂ≦５．５％・・・（２）
ここに、Ｄ：被拡管材の内径、Ａ：テーパ部の段差、Ｂ：テーパ量である。

上記拡管時のテーパ部の形状は、ダイ15の形状と実質的に一致する。ここに、ダイ15は、図５（ａ）、（ｂ）に示す形状のセグメントを組み合わせて構成されているので（図２参照）、上記条件を満たすためには、（１）式により被拡管材の内径Ｄに応じて段差Ａを定め、次いで、セグメントの外面側の曲率半径ｒ_１を、拡管代を考慮して定め、さらに内面側の曲率半径ｒ_２を下記（３）式によって定め、最後にテーパ部17の長さＬを下記（４）式を満たすように定めればよい。
記
Ａ＝ｒ_１−ｒ_２・・・（３）
Ｂ＝Ａ／Ｌ・・・（４）

段差Ａを
Ａ≧Ｄ×０．００９・・・（１）
の範囲とするのは、段差Ａが０．０９未満の場合、被拡管材の内面に疵が発生するからである。

一方、テーパ量Ｂを
Ｂ≦５．５％・・・（２）
の範囲とするのは、テーパ量Ｂが５．５％を超えた場合、拡管工程のピッチ間のつなぎ部分に竹節状の凸状疵が発生するからである。

上記のパラメータを満足するダイ15を備えた拡管ヘッド3を用いて、鋼管5の長手方向中央部21から拡管パスを開始し、順次鋼管の両端方向に向かって拡管パスを繰返し、最後に管端部22,25に対する拡管パスを行うことにより、管端部の真円度が高いＵＯＥ鋼管を製造することができる。

その際、前記ダイ15は、少なくとも拡管工程の第１パスを行う際には、図４に示すように、ダイ15の両側端に前記のパラメータを満足するテーパ部17,18を備えることが望ましく、これにより、鋼管中央部から管端部まで急激な段差による押し疵マークの発生を見ることなく拡管工程を進めることができる。なお、前記両端にテーパ部を備える拡管ヘッドは、鋼管5の左右に各１基備えられる拡管機本体4のうち、１基のみでよく、他の１基は、図２に示すように、一方のみにテーパ部を備えたものとすることができる。

材質： ＡＰＩＸ６０、外径：７６２．０ｍｍ、厚さ：１２．７ｍｍ、長さ：１２，２００ｍｍのＵＯＥ鋼管に対して拡管率１．２％のメカニカル拡管を行った。拡管結果は表１に示す。表１に示すように、本発明の条件を満足する場合は、疵が発生することなく、拡工程を円滑に行うことができた。

本発明の適用されるＵＯＥ鋼管のメカニカル拡管設備の側面図である。 ＵＯＥ鋼管のメカニカル拡管機の(a)正面図、(b)側面図である。 本発明による拡管工程の説明図である 本発明に用いるダイのセグメントの断面図である。 セグメントのパラメータの説明図である。

符号の説明

1：主シンダー
2：ホーン
3：拡管ヘッド
4：拡管機本体
5：鋼管
6：アキシャルインフィード
7：クロスフィールド
11：ドローバー
12：コーン
13：油圧配管
14：ジョー
15：ダイ
16：（ダイの）平行部
17：テーパ部
21：（鋼管の）中央部
22：管端部
23：拡管部
24：拡管部
25：管端部

Claims (4)

1. ＵＯＥ鋼管をメカニカル拡管設備で拡管するに際して、鋼管の長手方向中央部から拡管パスを開始し、順次鋼管の両端方向に向かって拡管パスを繰返し、最後に管端部に対する拡管パスを行うにあたり、各拡管パスによって形成される拡管部の管端側に下記（１）式及び（２）式の条件を満たすテーパ部を形成することを特徴とするＵＯＥ鋼管の拡管方法。
   記
   Ａ≧Ｄ×０．００９・・・（１）
   Ｂ≦５．５％・・・（２）
   ここに、Ｄ：被拡管材の内径、Ａ：テーパ部の段差、Ｂ：テーパ量
2. 鋼管の長手方向中央部に対して行う最初の拡管パスによって拡管部の両側に前記（１）式及び（２）式の条件を満たすテーパ部を形成することを特徴とする請求項１記載のＵＯＥ鋼管の拡管方法。
3. コーン、ジョー及びダイからなり、該コーンの軸心方向への移動によって前記ジョーを押し広げ、それにより該ジョーに取付けられたダイを拡径する形式のＵＯＥ鋼管のメカニカル拡管用ヘッドにおいて、
   前記ダイの少なくとも一方の端部に前記（１）式及び（２）式の条件を満たすためのテーパ部が形成されていることを特徴とするＵＯＥ鋼管のメカニカル拡管用ヘッド。
4. 前記ダイの両端部に前記（１）式及び（２）式の条件を満たすためのテーパ部が形成されていることを特徴とする請求項３記載のＵＯＥ鋼管のメカニカル拡管用ヘッド。

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