JP2010052040A - 高密度エネルギービームで接合した溶接鋼管およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シームに溶接欠陥のない溶接鋼管、およびその溶接鋼管を効率良く製造する方法を提供する。
【解決手段】鋼帯１を連続的に搬送しつつ鋼帯の両側端部１ａ，１ｂが互いに対向するように円筒状に成形し、スクイズロール４ａ，４ｂで加圧しながら両側端部に高密度エネルギービーム１０を照射して両側端部を全厚にわたって溶融し、両側端部を接合してシームを形成し、得られた溶接鋼管の外面側および内面側のシームの突出部を切削加工で除去し、次いで溶接鋼管の内面側に、表面から0.5mm以上の深さかつシームの２倍以上の幅にわたって再溶融して凝固させたシーム補修部を形成するとともにシームの中心線８とシーム補修部の中心線とを一致させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶接鋼管の製造方法に関し、特に高密度エネルギービームを照射して溶接した溶接鋼管の製造方法に関するものである。

鋼帯を連続的に搬送しつつ円筒状に成形して、鋼帯の両側端部を互いに対向させ、その継ぎ目（いわゆるシーム）を溶接して溶接鋼管を製造するにあたって、様々な溶接技術が実用化されている。それらの溶接技術のうちで最も効率良くシームを接合できるのは、高周波抵抗溶接法（いわゆる電縫溶接法）である。
電縫溶接法は、誘導コイルを用いて鋼帯の両側端部を加熱（いわゆる高周波誘導抵抗加熱）する、あるいは接触子を介して鋼帯の両側端部に高周波電流を流すことによって加熱（いわゆる高周波接触抵抗加熱）し、鋼帯の溶融した両側端部をスクイズロールで加圧して、溶融メタル中の不純物や酸化物を排除しながら溶接を行なう技術である。電縫溶接法は、溶接鋼管を効率良く生産できるという利点を有するが、鋼帯の両側端部を対向させて加熱して溶融する際に、溶融メタル中のMn，Si，Cr等の合金成分が大気中の酸素と結合して高融点酸化物を生成し易い。その高融点酸化物はシーム内部に残留して、ペネトレータと呼ばれる溶接欠陥を発生させる。

そこで、高融点酸化物の生成を抑制するために、不活性ガスで溶融メタルをシールドする技術（いわゆるガスシールド法）が検討されている。しかしガスシールド法では溶融メタル中の合金成分の酸化を十分に防止できないので、高融点酸化物が生成するのは避けられない。したがって、CrやNi等の合金成分を多く含むステンレス鋼（たとえばフェライト系ステンレス鋼，オーステナイト系ステンレス鋼，マルテンサイト系ステンレス鋼，２相系ステンレス鋼）等の合金鋼の接合には、電縫溶接法は適していない。

そこで、高密度エネルギービーム（たとえばレーザビーム，電子ビーム等）を照射して溶接鋼管のシームを溶接する技術が検討されている。高密度エネルギービームによる溶接では、溶融メタルが大気と接触しないので、高融点酸化物の生成を防止できる。ところが高密度エネルギービームによる溶接では、溶融メタルは極めて狭い領域で形成される。そのため、スクイズロールで加圧されるオープンパイプの長手方向のエッジ部（すなわち円筒状に成形した鋼帯の両側端部）が接合する位置（以下、スクイズ点という）と高密度エネルギービームを照射する位置とに周方向のずれが生じると、接合部が溶融されず、溶接鋼管のシーム部に未溶融のエッジ部が残った状態となり、その部分は溶接不良として取り除かなければならない。その結果、溶接鋼管の歩留りが低下する。ここでオープンパイプは、多段の成形ロールによって成形された両側端部が接合されていないパイプ状の鋼帯を指す。

たとえば特許文献１に開示された技術は、特許文献１の第１図に示されているように、円筒状に成形した鋼帯の両側端部を第１加熱源（すなわちエッジ部予熱用高周波電源）を用いて予熱し、次いで第２加熱源（すなわち溶接熱源としてのプラズマビームやレーザビーム）を照射しながらスクイズロールで加圧して接合する溶接技術であり、第１加熱源と第２加熱源を併用することによって、溶接速度を向上することが可能となる。しかしながら特許文献１では実施例に示すように、接合する溶接鋼管の板厚も３mm以下と比較的薄いので、第１加熱源による予熱の温度を200〜600℃に規定しており、板厚が６mmを超える大径厚肉の溶接鋼管（たとえばＵＯＥ鋼管，スパイラル鋼管等）にこの技術を適用する場合には、600℃程度の予熱では溶接速度の向上は期待できない。また特許文献１では、レーザビーム等の高密度エネルギービームを用いた溶接に特有の溶接鋼管内面に発生する溶接欠陥を完全に除去することはできず、溶接鋼管の歩留りは向上しない。

特許文献２に開示された技術は、特許文献２の第３図に示されているように、円筒状に成形した鋼帯の両側端部がスクイズロールで最初に接する点（すなわちＶ収束点）より上流側にて第１加熱源（すなわち誘導加熱コイル）を用いて鋼帯の両側端部を予熱し、次いでスクイズロールのスクイズ点より下流側にて第２加熱源（すなわちレーザビーム）を照射し、さらにスクイズロールで押えて接合する溶接技術である。ところがスクイズロールで鋼帯の両側端部を単に接触させる程度の締付け量で締付けるので、高密度エネルギービームの照射位置から発生するスパッタ等によって、鋼帯の両側端部の接合が困難になる、あるいはシームに溶け落ちやアンダーカットが生じる等の問題が生じる。また鋼帯の成分によっては凝固割れを生じる惧れがある。すなわち特許文献２では、レーザビーム等の高密度エネルギービームを用いた溶接に特有の溶接鋼管内面に発生する溶接欠陥を完全に除去することはできない。

特許文献３に開示された技術は、特許文献３の図１に示されているように、円筒状に成形した鋼帯の両側端部を第１加熱源（すなわち高周波誘導加熱）を用いて予熱し、次いで第２加熱源（すなわちレーザビーム）を照射すると同時にスクイズロールで加圧して接合する溶接技術である。この技術ではスクイズ点の近傍にレーザビームを照射しなければならないが、溶接鋼管の製造ラインでは様々な要因によってレーザビームの照射位置やエネルギー密度が変動するのは避けられない。その結果、鋼帯の両側端部の間隔変動，照射位置とスクイズ点がずれることによってシームが蛇行する、あるいはエネルギー密度が変動することによってスパイキングと呼ばれる微小欠陥が生じる等の問題が生じる。すなわち特許文献３では、レーザビーム等の高密度エネルギー熱源を用いた溶接に特有の溶接鋼管内面に発生する溶接欠陥を完全に除去することはできない。

また、電縫溶接法で製造した溶接鋼管を加工（いわゆる２次加工）すると、シームの外面側と内面側に集中して露出した偏析線を起点として割れが発生し易い。
そこで特許文献４には、溶接鋼管のシームを外面側と内面側で局部的に再溶融して凝固させる技術が開示されている。この技術は、再溶融する深さを規定して通常公知の電縫溶接法で製造した溶接鋼管に適用されるものであり、必ずしも高密度エネルギービームで溶接した溶接鋼管に適用されるものではない。したがって特許文献４では、レーザビーム等の高密度エネルギー熱源を用いた溶接に特有の溶接鋼管内面に発生する溶接欠陥を完全に除去する技術について記載されていない。

そのため、特許文献４に開示された技術を高密度エネルギービームで溶接した溶接鋼管に適用するためには改善の余地が残されていた。

特開平3-291176号公報 特許第1738729号公報 特開平8-174249号公報 特開2006-150412号公報

本発明は、シームに溶接欠陥のない溶接鋼管、およびその溶接鋼管を効率良く製造する方法を提供することを目的とする。

発明者らは、高密度エネルギービームで溶接した溶接鋼管のシームを局部的に再溶融して凝固させることによってシームの溶接欠陥を除去し、ひいては２次加工によるシームの割れを防止する技術について鋭意検討した。その結果、高密度エネルギービームで溶接した溶接鋼管のシームを局部的に再溶融する技術に加えて、切削加工を併用する必要があることが分かった。

つまり高密度エネルギービームで溶接した溶接鋼管においては、溶接鋼管の外面側は、シームの隆起部（以下、ビードという）を切削加工で除去して平滑にすれば、シーム部の溶接欠陥は除去できる。しかし高密度エネルギービームを照射して得られる溶融メタルは幅が狭いので、溶接鋼管の内面側ではスパッタや溶け落ちによって発生する未溶融部や高密度エネルギービームのエネルギー密度の変動によるアンダーカット，ポロシテイ，シームの割れ等の溶接欠陥が発生し易い。そのため内面側は、未溶融部や溶接欠陥を防止するために、ビードを切削加工にて除去した後で表層部を局部的に再溶融し、その再溶融して凝固した部位（以下、シーム補修部という）の形状と位置を調整する必要がある。

本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、シームを高密度エネルギービーム溶接で接合した溶接鋼管であって、溶接鋼管の外面側に、切削加工で平滑に加工されたシームを有し、溶接鋼管の内面側に、シームを表面から深さ0.5mm以上再溶融して凝固させたシーム補修部を有し、シーム補修部の幅が溶接鋼管内面側のシームの幅の２倍以上でありかつシームの中心線とシーム補修部の中心線とが一致する溶接鋼管である。

本発明の溶接鋼管においては、高密度エネルギービーム溶接がレーザ溶接であることが好ましい。
また本発明は、シームを高密度エネルギービーム溶接で接合する溶接鋼管の製造方法において、鋼帯を連続的に搬送しつつ成形ロールで鋼帯の両側端部が互いに対向するように円筒状のオープンパイプに成形し、オープンパイプをスクイズロールで加圧しながら高密度エネルギービームを照射して両側端部を全厚にわたって溶融し、両側端部を接合してシームを形成し、得られた溶接鋼管の外面側および内面側のシームの突出部を切削加工で除去し、次いで溶接鋼管の内面側に、表面から0.5mm以上の深さかつ内面側のシームの幅の２倍以上の幅にわたって再溶融して凝固させたシーム補修部を形成するとともにシームの中心線とシーム補修部の中心線とを一致させる溶接鋼管の製造方法である。

本発明の溶接鋼管の製造方法においては、高密度エネルギービーム溶接としてレーザ溶接を採用することが好ましい。また、溶接鋼管を連続的に製造する製造ラインとは別の設備にてシーム補修部を形成することが好ましい。また、高密度エネルギービームの照射に先立って、両側端部を鋼帯の融点以下に予熱することが好ましい。

本発明によれば、シームに溶接欠陥のない溶接鋼管を効率良く製造できる。

本発明を適用して溶接鋼管を製造する装置の例を模式的に示す斜視図である。 本発明を適用してオープンパイプのエッジ部の接合点を溶接する例を模式的に示す斜視図である。 外面側と内面側のビードを切削加工した後の溶接鋼管の例を模式的に示す断面図である。 シーム補修部を有する溶接鋼管の例を模式的に示す断面図である。

本発明が対象とする溶接鋼管は、図１に示すように、鋼帯１を連続的に搬送しながら、その鋼帯１の両側端部1a，1bが互いに対向するように円筒状（いわゆるオープンパイプ）に成形する。本発明では、両側端部1a，1bを第１加熱源６（たとえば高周波誘導加熱，高周波抵抗加熱等）を用いて鋼帯１の両側端部1a，1bを予熱することなく、高密度エネルギービーム溶接を行なうことが可能である。ただし両側端部1a，1bを第１加熱源６で予熱すれば、溶接鋼管の生産性が向上する等の効果が得られる。

両側端部1a，1bの予熱を行なう場合は、予熱の温度は鋼帯１の融点以下とする。ただし、予熱による鋼帯１の温度が低すぎると、後述する第２加熱源（すなわち溶接熱源としての高密度エネルギービーム10）の負荷が増大し、溶接鋼管の生産性が向上しない。予熱の温度が融点以下であっても、600℃以上であれば、溶接速度を増加する効果が得られる。一方、予熱による鋼帯１の温度が高すぎると、両側端部1a，1bが溶け落ちる、あるいは変形するので、溶接鋼管の歩留りが低下する。つまり予熱による鋼帯１の温度が1200℃を超えると、健全な溶接が困難になる。したがって、第１加熱源６によって予熱される鋼帯１の両側端部1a，1bの温度は600〜1200℃の範囲内が好ましい。

その後、鋼帯１の両側端部1a，1bの突合せ線（すなわちシームの中心線）８とスクイズロール4a，4bの軸中心を結ぶ直線７との交点（すなわちスクイズ点）９の近傍に第２加熱源として高密度エネルギービーム（たとえばレーザビーム，電子ビーム等）10を照射する。高密度エネルギービーム10の照射は、オープンパイプをスクイズロール4a，4bで加圧しながら行なう。ただしスクイズロール4a，4bの下流側では、鋼帯１のスプリングバックによって両側端部1a，1bの間隔が広がる。そのため、スクイズ点９の下流側に高密度エネルギービーム10を照射すると、溶融メタル２が凝固する際に引張応力が作用し、溶け落ち，アンダーカット，凝固割れ等の溶接欠陥が発生する。一方、スクイズ点９の上流側では、鋼帯１の両側端部1a，1bがしだいに接近する。そのため、スクイズ点９の上流側のスクイズロール4a，4bで加圧されている部分に高密度エネルギービーム10を照射すると、溶け落ち，アンダーカット，凝固割れ等の溶接欠陥は発生しない。したがって、スクイズ点９の上流側のスクイズロール4a，4bで加圧されている部分に高密度エネルギービーム10を照射する。

ただしスクイズ点９の上流側へ大幅に離れた位置に高密度エネルギービーム10を照射すると、鋼帯１の両側端部1a，1bの間隔（以下、突合せ間隔という）が大きすぎるので、溶け落ち，アンダーカット等の溶接欠陥が発生する。発明者らの検討によれば、突合せ間隔が0.50mm以下、さらに好ましくは0.20mm以下の範囲で高密度エネルギービーム10を照射すると溶接欠陥は発生しない。突合せ間隔が0.20〜0.50mmとなるのはスクイズ点９から上流側へ約５〜50mmの位置である。したがって、高密度エネルギービーム10を照射する位置はスクイズ点９の上流側０〜50mm、さらに好ましくは０〜20mmの範囲内である。これは突き合わせ間隔が０〜0.50mm、さらに好ましくは０〜0.20mmに相当する。

高密度エネルギービーム10の照射条件（たとえばビームスポット径，ビームパワー，溶接速度等）は、鋼帯１の板厚ｔ等に応じて、その全厚を溶融できるように適宜設定する。たとえば図２に示すように、高密度エネルギービーム10の照射によって発生するキーホール３あるいは溶融メタル２内に、スクイズ点９を常に配置するようにすることで全厚を溶融できる。なお、図２ではキーホールあとその周囲に形成される溶融メタル２を透視図として示す。図２中の矢印Ａはオープンパイプの進行方向を示す。

高密度エネルギービーム10は、レーザビームを採用することが好ましい。その理由は、照射位置や照射量を容易に調整でき、かつキーホール３を安定して維持できるからである。
このようにして鋼帯１の両側端部1a，1bを溶融した後、スクイズロール4a，4bで加圧して、両側端部1a，1bを接合し、溶接鋼管を得る。この溶接法は、一般に１パス突合せ貫通溶接と呼ばれている。

高密度エネルギービーム10による溶接では溶融メタルの幅が狭いので、急速に凝固してシーム５の凝固割れやアンダーカットが発生し易く、しかも金属蒸気等が封じ込まれてポロシティが発生し易い。これらの溶接欠陥を防止するためにスクイズロール4a，4bで加圧する。その加圧の程度を示す指標はアップセット量であり、鋼帯１の両側端部1a，1bを合わせ、加圧力ゼロをアップセット量ゼロとし、さらに鋼帯１の両側端部1a，1bを加圧して押し込んだ量を意味する。アップセット量が0.1mm未満では、溶融メタルのシーム部からの押出し量が不足するので、アンダーカットを防止できない。一方、1.0mmを超えると、ほとんどの溶融メタルがシーム部から押出されるので、シーム５が大きく隆起する。そのため、切削加工でシーム５を平滑にしても、フッククラックが発生し易くなる。したがって、アップセット量は0.1〜1.0mmの範囲内が好ましい。

なお、第１加熱源６による予熱位置からスクイズロール4a，4bによるスクイズ点９に到る領域を不活性ガス（たとえば窒素，ヘリウム，アルゴン等）でシールドすることが好ましい。その理由は、鋼帯１の両側端面4a，4bの酸化を防止し、溶融メタル２に酸化物が巻き込まれるのを防止するためである。
次に、得られた溶接鋼管の外面側と内面側のシーム５の隆起部（すなわちビード）を除去する。ビードの除去は、通常の切削工具（たとえばカッター等）を使用して行なう。

溶接鋼管の外面側は、図３に示すように、ビードを切削加工で除去することによって、溶接鋼管の外面側を平滑することができる。
しかし溶接鋼管の内面側は、高密度エネルギービーム10の照射条件によっては、とりわけ高密度エネルギービーム10の照射量が不足する場合には、未溶融部を残す場合があるので、アンダーカット，ポロシティ等の溶接欠陥が発生し易い。そのため内面側は、ビードを切削加工で除去するだけでは、溶接欠陥が残留する惧れがある。そこで、図４に示すように、内面側のシーム５の表層部を局部的に再溶融して凝固した部位（すなわちシーム補修部）11を形成することによって、シーム５に残留する溶接欠陥を除去する。その結果、２次加工によってシーム５に割れが発生するのを防止できる。

溶接鋼管の内面側に形成するシーム補修部11の深さｈが0.5mm未満では、シーム５に残留する溶接欠陥を十分に除去できないので、２次加工の際にその溶接欠陥が起点となって、シーム５に割れが発生する。したがって、シーム補修部11の深さｈは0.5mm以上とする。ただしシーム補修部11が過剰に深くなると、溶け落ち，アンダーカット等の溶接欠陥が生じる惧れがある。そのため、シーム補修部11の深さｈの最大深さは溶接鋼管の板厚ｔの40％以下にするのが好ましい。具体的には、深さｈは0.5〜５mm、さらに好ましくは0.5〜２mmの範囲内である。

また、図４に示すように、シーム補修部11の幅WRがシームの幅WIの２倍未満では、溶接鋼管の内面に露出した表面欠陥が起点となって、２次加工の際に割れが発生する。したがって、シーム補修部11の幅WRはシームの幅WIの２倍以上とする。ただしシーム補修部11が過剰に広くなると、アンダーカット等の溶接欠陥が生じる惧れがある。そのため、シーム補修部11の幅WRは、内面側のシーム５の幅WIの２〜５倍の範囲内が好ましい。なお、溶接鋼管の内面側のシーム５に露出した表面欠陥は、主に高密度エネルギービーム10の照射による急激な溶融と凝固現象が原因となって、シームの近傍に発生するものである。

溶接鋼管の内面側に形成されるシーム補修部11の中心線CSRは、シーム５の中心線CSに一致させる。その理由は、シーム補修部11の中心線CSRがシーム５の中心線CSから５mm以上乖離すると、シームの溶接欠陥を除去する効果が得られないからである。したがって中心線のズレΔCSは、５mm以下が好ましい。
シーム補修部11を形成するための加熱手段は、シーム補修部11の形状（すなわち深さ，幅）と位置を上記した範囲に維持するように、加熱する位置や熱量を調整できるものを使用する。たとえばバーナ溶解法，レーザ溶解法，プラズマ溶解法，電子ビーム溶解法，ＴＩＧ溶解法等の従来から知られている技術を使用できる。

溶接鋼管の内面側にシーム補修部11を形成するための加熱は、大気中で行なうことが可能である。ただし採用した加熱手段や加熱条件によっては、大気中の酸素がシーム補修部11に混入して酸化物を生成する惧れがある。そのため、不活性ガス雰囲気中で加熱して再溶融することが好ましい。
溶接鋼管の内面側にシーム補修部11を形成するにあたって、再溶融した段階で、ワイヤ，フラックス，インサート材等を使用して合金元素を添加することによって、シーム補修部の特性をさらに改善することができる。

また、溶接鋼管を連続的に製造する製造ライン上でシーム補修部７を形成しても良い。ただしシーム補修部11の形成は製造ラインの稼働を阻害する惧れがあるので、溶接鋼管の生産性向上の観点から製造ラインとは別の設備でシーム補修部11を形成することが好ましい。
シーム補修装置は、溶接鋼管内に挿入できるブーム等の先端に取り付け、画像処理で倣うことができるようにすることが好ましい。

＜実施例１＞
表１に示す成分の熱延鋼帯（板厚12mm）を多段の成形ロールに供給して、その熱延鋼帯の両側端部が互いに対向するように円筒状に成形した。次いで、第１加熱源として高周波抵抗加熱を採用して熱延鋼帯の両側端部を予熱し、さらに第２加熱源として炭酸ガスレーザを照射して、熱延鋼帯の両側端部を全厚にわたって溶融した。さらにスクイズロールで加圧することによって両側端部を接合して溶接鋼管（外径：406mm）を製造した。

第１加熱源による予熱温度，第２加熱源として炭酸ガスレーザの出力と照射位置，スクイズロールによるアップセット量は表２に示す通りである。なお、炭酸ガスレーザの照射位置は、スクイズ点をゼロとし、その下流側を＋，上流側を−とした。また、熱延鋼帯の両側端部を予熱して炭酸ガスレーザを照射しさらにスクイズロールで接合するまでの領域をヘリウムガスでシールドした。なおシームの幅は、ビード切削後の溶接鋼管の内面側の表面のシーム幅を外観検査で測定し、それらの５点の平均値である。また突き合わせ間隔は、突き合わせ部をカメラで撮影し、画像処理してその平均値を求めた。

得られた溶接鋼管の外面側と内面側のビードをカッターで切削し、平滑に加工した。次に、製造ラインから別の専用設備へ溶接鋼管を搬送して、内面側にシーム補修部を形成した。シーム補修部を形成する際の局部的に再溶融する溶解法とその雰囲気は表３に示す通りである。シーム補修部の中心線は、シームの中心線に一致させた。また、シーム補修部の深さと幅を表３に併せて示す。なおシーム補修部の深さｈと幅WRは、溶接鋼管のシーム部の断面３ケ所の平均値から求めた。発明例１〜６は、シーム補修部の深さと幅が本発明の範囲を満足する例である。比較例１，３はシーム補修部の深さが本発明の範囲を外れる例、比較例２，４はシーム補修部の幅が本発明の範囲を外れる例である。

次に、これらの溶接鋼管からそれぞれ試験片を採取して偏平試験を行ない、シームの割れを調査した。偏平試験では、輪切りした試験片（長さ300mm）の中心軸を水平にし、かつシームを上方に向けた状態（すなわち溶接鋼管の内面側のシームに引張応力が掛る状態）で鉛直方向に押圧した。偏平試験で発生したシームの割れを目視で観察して、割れの個数を調査した。その結果は表３に示す通りである。

表３から明らかなように、発明例１〜６では偏平試験によるシームの割れは皆無であったのに対して、比較例１〜４では割れが６〜15個発生した。
このようして、本発明を適用すれば、シームに溶接欠陥のない溶接鋼管を効率良く製造できることが確かめられた。その溶接鋼管は、シームに溶接欠陥がないので、２次加工を施してもシームに割れが生じない。

＜実施例２＞
表４に示す成分の熱延鋼帯（板厚５mm）を多段の成形ロールに供給して、その熱延鋼帯の両側端部が互いに対向するように円筒状に成形した。次いで、第１加熱源を使用せず、第２加熱源としてファイバーレーザを使用して、熱延鋼帯の両側端部を全厚にわたって溶融した。さらにスクイズロールで加圧することによって両側端部を接合して溶接鋼管（外径：273mm）を製造した。溶接鋼管のシームの全長は20ｍ，幅は0.7mmであった。なお、シームの幅，突き合わせ間隔，シーム補修部の深さおよび幅は、実施例１と同様にして求めた。

第２加熱源としてファイバーレーザの出力と照射位置，スクイズロールによるアップセット量は表５に示す通りである。なお、ファイバーレーザの照射位置は、スクイズ点をゼロとし、その下流側を＋，上流側を−とした。ファイバーレーザを照射しさらにスクイズロールで接合するまでの領域をアルゴンガスでシールドした。

得られた溶接鋼管の外面側と内面側のビードをカッターで切削し、平滑に加工した。次に、製造ラインから別の専用設備へ溶接鋼管を搬送して、内面側にシーム補修部を形成した。シーム補修部を形成する際の局部的に再溶融する溶解法とその雰囲気は表６に示す通りである。シーム補修部の中心線は、シームの中心線に一致させた。また、シーム補修部の深さと幅を表６に併せて示す。発明例７は、シーム補修部の深さと幅が本発明の範囲を満足する例である。比較例５はシーム補修のための再溶融を行なわなかった例である。

次に、得られた溶接鋼管のシームの超音波探傷を行なった。超音波探傷は、シームの全長にわたってＪＩＳ規格G0582に準拠して行なった。そして、基準となるＮ５内外面ノッチの人工欠陥に対して、ピーク高さが10％以下のものを優（◎），10％超え25％以下のものを良（○），25％超え50％以下のものを可（△），50％超えのものを不良（×）として評価した。その結果を表６に示す。

表６から明らかなように、発明例７では、内面にシーム補修部を形成することによって、溶接欠陥の発生が抑制された。

シームに溶接欠陥のない溶接鋼管を効率良く製造でき、産業上格段の効果を奏する。

１ 鋼帯
1a 鋼帯の端部
1b 鋼帯の端部
２ 溶融メタル
３ キーホール
4a スクイズロール
4b スクイズロール
５ シーム
６ 第１加熱源
７ スクイズロールの軸中心を結ぶ直線
８ シームの中心線
９ スクイズ点
10 高密度エネルギービーム
11 シーム補修部

Claims (6)

1. シームを高密度エネルギービーム溶接で接合した溶接鋼管であって、前記溶接鋼管の外面側に、切削加工で平滑に加工されたシームを有し、前記溶接鋼管の内面側に、シームを表面から深さ0.5mm以上再溶融して凝固させたシーム補修部を有し、前記シーム補修部の幅が前記内面側のシームの幅の２倍以上でありかつ前記シームの中心線と前記シーム補修部の中心線とが一致することを特徴とする溶接鋼管。
2. 前記高密度エネルギービーム溶接がレーザ溶接であることを特徴とする請求項１に記載の溶接鋼管。
3. シームを高密度エネルギービーム溶接で接合する溶接鋼管の製造方法において、鋼帯を連続的に搬送しつつ成形ロールで前記鋼帯の両側端部が互いに対向するように円筒状のオープンパイプに成形し、前記オープンパイプをスクイズロールで加圧しながら高密度エネルギービームを照射して前記両側端部を全厚にわたって溶融し、前記両側端部を接合してシームを形成し、得られた溶接鋼管の外面側および内面側のシームの突出部を切削加工で除去し、次いで前記溶接鋼管の内面側に、表面から0.5mm以上の深さかつ前記内面側のシームの幅の２倍以上の幅にわたって再溶融して凝固させたシーム補修部を形成するとともに前記シームの中心線と前記シーム補修部の中心線とを一致させることを特徴とする溶接鋼管の製造方法。
4. 前記高密度エネルギービームがレーザビームであることを特徴とする請求項３に記載の溶接鋼管の製造方法。
5. 前記溶接鋼管を連続的に製造する製造ラインとは別の設備にて前記シーム補修部を形成することを特徴とする請求項３または４に記載の溶接鋼管の製造方法。
6. 前記オープンパイプを前記スクイズロールで加圧しながら前記両側端部を融点以下に予熱し、さらに前記高密度エネルギービームを照射して前記両側端部を全厚にわたって溶融することを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の溶接鋼管の製造方法。
   

Images