JP2013136063A

JP2013136063A - 管の製造方法

Info

Publication number: JP2013136063A
Application number: JP2011287489A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yonemoto; 篤志米本
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: JP5891785B2

Abstract

【課題】目違いが生じ難くなり、円周溶接施工性が改善される管の製造方法を提供する。
【解決手段】固定した電縫鋼管の管端部における管長さ方向の１箇所で、レーザー距離計回転方式の管端寸法自動測定機を用いて、管の外径及び/又は内径と前記回転の回転角度θの関係を表す極座標系での閉曲線図形30を導出しこれを楕円20で近似し、該楕円のb/aで定義される真円度指数を求め、該真円度指数から、予め設定した級符号との対応関係に従い、級符号を求め、前記端面内で、前記楕円の長軸線、短軸線と交差する計４箇所のうちの少なくとも１箇所を管周方向の目印箇所と決定し、該目印箇所に、そこが長、短何れの軸との交差部であるかの識別符号を前記求めた級符号と共に刻印する。
【選択図】図２

Description

本発明は、管の製造方法に関する。

天然ガス等の輸送管であるラインパイプの素材として用いられる鋼管は、鋼管と鋼管の端面同士の円周溶接により次々と接続され、長さを延長される。かかるラインパイプ用素材として、比較的安価な電縫鋼管が適用される場合が多くなっている。
円周溶接の施工性を良くするために、特許文献１，２などには管端部分の真円度を矯正する方法が開示されている。又、特許文献３には円周溶接施工性に優れた真円度の管理が開示されている。

特開平０７−１４４２２６号公報特許第２８２００４３号公報特許第３７２１９１４号公報

管端の形状がパイプごとに異なることにより円周溶接時に目違いが生じる場合がある。その場合、目違いを修正するために装置や時間が必要となり、コストや工期に影響する。鋼管の製造において、管端の真円度にある程度ばらつきが生じることは避けられない。そこで、特許文献１，２では真円度を矯正する方法を開示しているが、パイプ全数に対してこれらの方法を行うには大きなコストがかかる。又、特許文献３では真円度の管理が述べられているが、具体的な作り込みに関する記述は無く、実現可能かどうか不明である。

以上の様に、従来技術では、コスト面の不利を伴わずには管の円周溶接性の向上は望み得ないという課題があった。

前記課題を解決する為になされた本発明は以下の通りである。
（１）固定した管の管端部における管長さ方向の１箇所で、管軸方向に略直交する面内の円軌道上を周回しながら、管の外周面までの距離および／または管内周面までの距離を測定することにより、管外周の断面形状および／または管内周の断面形状を測定し、該断面形状を楕円で近似し、近似した楕円の短軸長さ対長軸長さの比で定義される真円度指数を求め、該真円度指数から、予め設定した級符号との対応関係に従い、測定した管の級符号を求め、前記管端部の端面内で、前記楕円の長軸線、短軸線と交差する計４箇所のうちの少なくとも１箇所を管周方向の目印箇所と決定し、該目印箇所に、そこが長、短何れの軸との交差部であるか、および、前記求めた級符号、を識別可能な印を付与することを特徴とする管の製造方法。

本発明によれば、管端部全周360°に亘る外周形状又は内周形状の測定データを基に導出した楕円の真円度指数を級分けした級符号が、前記楕円の長軸線及び/又は短軸線と管端面との交差部を目印箇所として、該目印箇所に前記級符号と共にそこが長短何れの軸線との交差部であるかの識別符号が付与されるから、円周溶接に際しては級符号及び識別符号が相同な管端面同士を、目印箇所同士が対面する位相にして突合せる事で、目違いが生じ難くなり、円周溶接施工性が改善され、とりわけラインパイプ用鋼管の製造に適用すると大きな効果がある。また、既存の管端寸法自動測定機を用いればよいからコスト面の負担は軽微である。

本発明に用いる管端寸法自動測定機の構成を示す概略断面図である。曲線図形を楕円で近似する方法を示す説明図である。真円度指数と級符号の対応例(a)と、軸線識別符号例(b)及びその刻印方法の例(c)を示す説明図である。

本発明に用いるレーザー距離計回転方式の管端寸法自動測定機の構成について、その概略断面図を示した図１を用いて説明する。
前記レーザー距離計回転方式の管端寸法自動測定機は、図１に示す様に、固定した電縫鋼管10の管端部における管長さ方向の１箇所で、管10の内周面内にある原点Cを通り管長さ方向に直交する基準直線12上に３つの定点A1,A2,A3をとり、うち２つの定点A1,A2は管外、残りの１つの定点A3は管内とし、管外の２つの定点A1,A2の位置には夫々の定点A1,A2から管外面までの基準直線12沿いの距離を計測するレーザー距離計1,2を配置し、管内の定点A3には該定点A3から管内面までの基準直線12沿いの距離を計測するレーザー距離計3を配置し、基準直線12が前記３つのレーザー距離計1,2,3を随伴して、前記原点Cを通り管軸に直交する面内の円軌道上を１回転（３６０°回転）する間に前記３つのレーザー距離計1,2,3の各計測距離から、前記管端部における、管外周面の断面形状、管内周面の断面形状を測定可能となっている。

図１の様に、基準直線12上で定点A1,A2間の距離をL12に設定し、定点A2,A3間の距離をL23に設定する。ここで、θ＝０〜３６０°における測定ピッチは例えば０．１°ピッチとされ、その場合、１回転での計測点数は３６００点となる。
測定した断面形状を楕円で近似する方法は、図２に示した通りである。図２では、θを０〜１８０°まで回転させ、その際、レーザー距離計１,2による測定で得られた外周の断面形状30を楕円20で近似する例を示した。図２では、aを楕円20の短軸半径、ｂは楕円20の長軸半径として例示している。

図２に示すように、レーザ距離計１およびレーザ距離計２がＣ中心とした円軌道（図２において一点鎖線で示した円軌道）上を回りつつ、中心Ｃ方向への管外面との距離Ｌ１、Ｌ２を測定するとき、回転角度θにおける、レーザ距離計１（Ａ１点にある）、２（Ａ２点にある）の測定結果Ｌ１（θ）、Ｌ２（θ）から、測定装置の回転中心Ｃから測定点（レーザ距離計のレーザが照射された点）までの距離Ｒ１（θ）、Ｒ２（θ）を、
Ｒ１（θ）＝（Ｌ１２）／２−Ｌ１（θ）
Ｒ２（θ）＝（Ｌ１２）／２−Ｌ２（θ）
により求める。（Ｌ１２）／２は回転中心Ｃからのレーザ距離計１、２それぞれまでの距離である
そして、θとＲ１（θ）、Ｒ２（θ）との関係から、図２に示すような、測定点の軌跡３０を描くことができ、これにより管の外周面の形状３０を求めることができる。

ここで、Ｃ点を原点とし、θ＝０°のときのＣ点とレーザ距離計１、２を結ぶ線をｘ軸とした（ｘ、ｙ）座標で、原点Ｃからの距離がＲ１（θ）でｘ軸からの角度θであるＰ点を表すと、
Ｐ（ｘ，ｙ）＝Ｐ（Ｒ１（θ）×cosθ，Ｒ１（θ）×sin（θ））
と表される。

ｘｙ座標系における楕円の一般式は、

で表すことができ、上記プロフィール（外周の断面形状30）を最小二乗法により楕円近似して、得られた近似式におけるａ，ｂから長軸の長さＡ、短軸の長さＢを求めることができる。すなわち、ａおよびｂのうちの大きい方の値の２倍を長軸長さＡ、小さい方の値の２倍を短軸長さＢとすればよい。そして、真円度指数はＢ／Ａより求めることができる。
また、楕円の中心はＯ（ｘ₀、ｙ₀）であり、軸ａ方向のｘ軸に対する角度がφであり、さらに、短軸、長軸と楕円とが交わる点Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの座標は、それぞれ、Ｅ（ｘ₀＋ａ・cosφ，ｙ₀＋ａ・sinφ）、Ｆ（ｘ₀−ａ・cosφ，ｙ₀−ａ・sinφ）、Ｇ（ｘ₀−ｂ・sinφ，ｙ₀＋ｂ・cosφ）、Ｈ（ｘ₀＋ｂ・sinφ，ｙ₀−ｂ・cosφ）となる。そして、このＥ，Ｆ、Ｇ，Ｈ点に最も近い、計測断面形状30上の点を求めることで、短軸および長軸が管の外周面と交わる点を求めることができる。

次に、前記楕円20の長軸長さＡ、短軸長さＢから求めた真円度指数＝Ｂ/Ａ（＝ｂ/ａ）を求め、該真円度指数から、予め設定した級符号との対応関係（例えば図３(a)参照）に従い、級符号を求める。そして、図３(ｃ)に示す様に管10端部において端面が楕円20の長軸線21と交差する二箇所である長軸箇所15,16及び前記端面が楕円20の短軸線22と交差する二箇所である短軸箇所17,18の計４箇所のうちの少なくとも１箇所を管周方向の目印箇所と決定し、該目印箇所に、そこが長短何れの軸との交差部であるかの識別符号（例えば図３(b)参照）および前記求めた級符号とを識別可能なように印を付与する。印の付与は、刻印、印刷等の方法で行えばよい。尚、図３(c)では、長軸箇所15,16と短軸箇所17,18の４箇所全部を目印箇所とし、図３(a)(b)の符号化則にて、級符号＝Ｂである場合の刻印例を示したが、目印箇所は最小限１箇所（例えば長軸箇所15のみ）であってもよい。

例えば、刻印を行なうにあたっては、例えば、レーザー距離計１、２と同じ回転角度で回転する刻印器を、管端寸法自動測定機に取り付けておき、レーザー距離計１，２の回転中心Ｃを近似楕円２０の中心Ｏと一致させるように管軸方向に直交する面内で移動させた後、レーザ距離計を回転角度φ、あるいは、φ＋９０°に設定した上で、刻印を行なうようにすればよい。

なお、造管後のラインパイプ用電縫鋼管の真円度指数＝Ｂ／Ａは0.95〜1程度であり、この程度の真円度（真円に近い）であれば、管の中心軸Ｏとレーザー距離計１，２の回転中心Ｃとを測定前にほぼ一致させることは可能である。例えば、測定前にθ＝０°の位置においてＬ1＝Ｌ２となる位置に回転中心Ｃを水平移動させ、さらにθ＝９０°の位置においてＬ１＝Ｌ２となる位置に回転中心を上下移動させることで、およそ回転中心Ｃと楕円の中心Ｏとを一致させることができる。このようにして、回転中心Ｃと楕円の中心Ｏとを予めほぼ一致させておいた場合には、測定後に単に、回転角度＝φとして、刻印を行なえばよい。

なお、上記の説明では、管の外周形状を測定するためのレーザー距離計１、２による測定結果をもとに、近似する楕円２０を求めるようにしたが、管の内周形状を測定するためのレーザー距離計３を用いることによっても、内周面形状を楕円に近似することは可能であり、目印箇所を特定することができる。
また、外周形状について近似した楕円と、内周形状に近似した楕円の両方から目印箇所を特定するようにしてもよい。

また、上記の説明においては、短軸長さ／長軸長さ＝Ｂ／Ａ（≦１）を真円度指数として用いたが、長軸長さ／短軸長さ＝Ａ／Ｂ（≧１）を真円度指数として用いてもよい。すなわち、真円度指数は短軸長さ対長軸長さの比で表されるものであればよい。
本発明の製造方法により製造された管では、断面が楕円形をなしていたとしても、真円度指数に対応した級符号および楕円の長軸方向および／または短軸方向を識別する印が管端面に付与されているため、真円度指数が近いもの同士を抽出することが可能となり、さらに、長軸方向あるいは短軸方向を合わせて突き合わせることも可能となるので、円周溶接時の目違いの量を低減することができる。

1,2,3 レーザー距離計
15,16 長軸箇所
17,18 短軸箇所
10 管（電縫鋼管）
12 基準直線
20 楕円
21 長軸線
22 短軸線
30 外周の断面形状

Claims

固定した管の管端部における管長さ方向の１箇所で、管軸方向に略直交する面内の円軌道上を周回しながら、管の外周面までの距離および／または管内周面までの距離を測定することにより、管外周の断面形状および／または管内周の断面形状を測定し、
該断面形状を楕円で近似し、
近似した楕円の短軸長さ対長軸長さの比で定義される真円度指数を求め、該真円度指数から、予め設定した級符号との対応関係に従い、測定した管の級符号を求め、
前記管端部の端面内で、前記楕円の長軸線、短軸線と交差する計４箇所のうちの少なくとも１箇所を管周方向の目印箇所と決定し、
該目印箇所に、そこが長、短何れの軸との交差部であるか、および、前記求めた級符号、を識別可能な印を付与することを特徴とする管の製造方法。