JP2817620B2

JP2817620B2 - メカニカル拡管機ヘッド

Info

Publication number: JP2817620B2
Application number: JP10776394A
Authority: JP
Inventors: 好博広瀬
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-04-22
Filing date: 1994-04-22
Publication date: 1998-10-30
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JPH07290170A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、溶接鋼管の拡管に用
いる拡管機に係り、より詳しくはＵＯＥ鋼管の拡管工程
において、特に製造可能範囲外となるサイズに拡管加工
する場合に好適なメカニカル拡管機ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＵＯＥ鋼管の製造工程において、通常サ
イズのＯプレス加工は図７（Ａ）に示すごとく、上ダイ
ス１１と下ダイス１２との間にストップライナー１３ａ
を挿入してパイプ１０を真円に成形する方法がとられ
る。また、サイズの異なるパイプに対しては、図７
（Ｂ）に示すごとく、Ｏプレスの上ダイス１１および下
ダイス１２にパイプの外径に合せたインサートライナー
１５（図面は２枚重ね）を内嵌して成形する方法がとら
れる。このため、通常サイズのＵＯＥ鋼管のＯプレス工
程においては、あるピッチ毎（例えば２インチピッチ）
にダイス（４６インチ、４８インチ、５４インチ、５６
インチ等）とインサートライナーを保有している。

【０００３】一方、パイプのサイズが前記の通常サイズ
を外れる中間サイズ（例えば４０．３インチ、４１イン
チ等）のパイプの場合は、図７（Ｃ）に示すごとく、１
サイズ下の上ダイス１１と下ダイス１２を使用するとと
もに、ダイスの間に通常のストップライナーよりも厚肉
のストップライナー１３ｂを挿入してＯプレス加工がな
されている。

【０００４】ところが、厚肉のストップライナーを用い
ると、Ｏプレス後のパイプ形状が図７（Ｃ）に示すごと
く極端に縦楕円形状となってしまい、後工程で拡管処理
が必要となる。

【０００５】真円度、外径等の形状および寸法精度の向
上のために行われる拡管処理に用いられる拡管機には、
メカニカル拡管方式と水圧拡管方式があるが、ＵＯＥ鋼
管のように大径鋼管の拡管処理には、厚肉、高強度材の
拡管が水圧方式に比べて容易なメカニカル拡管機が採用
される。このメカニカル拡管機は、周知の通り、主シリ
ンダ、ホーン、拡管ヘッドよりなる拡管機本体と、拡管
機に鋼管を一定長さずつ送込むアキシャルインフィー
ド、およびウォーキングビーム式に鋼管の搬送を行うク
ロスフィードの３者で構成されている。このメカニカル
拡管機における従来のヘッドは、図８に示すごとく、ド
ローバ１によって主シリンダ（図面省略）と連結された
コーン２が、油圧によって軸方向に引かれることによ
り、コーン２とジョー３のくさび作用によってジョー３
が広がり、このジョーの外側に配されているダイ４がパ
イプ１０を押し広げて所定の寸法に拡管する機構となっ
ている。５はドローバ止めボルト、６はダイ止め金具で
ある。

【０００６】また、特公昭６０−５０５２４号公報に
は、楕円状になったＵＯＥ鋼管等の大径溶接管の管端を
真円に矯正する装置が提案されている。この装置は、図
９（Ａ）（Ｂ）に示すごとく、回転機構に連結され軸方
向に移動可能なテーパ付きマンドレル３１と、そのマン
ドレルに接しパイプ３０に内接する拡管用テーパ付き小
ローラ３２よりなり、前記小ローラ３２を支持棒３３を
介して保持盤３４に半径方向に移動自在に取付けた自在
ジョイント３５に連結し、前記保持盤３４を固定盤３６
に回転できるように取付けた構造となったもので、パイ
プ３０の管端部へマンドレル３１を押込み、小ローラ３
２を保持盤３４と共に回転させることによって管端部を
拡管加工し、真円度矯正を行うものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、図８に示す
従来のメカニカル拡管機ヘッドの場合は、以下に記載す
る問題点がある。すなわち、このヘッドの場合、拡管率
は約１％程度であり、ＵＯ鋼管の最大外径６０インチ
（直径１５２４ｍｍ）でも拡管によって伸びる外径は、
最大でも１５ｍｍ程度である。一方、Ｏプレスダイス径
は通常２インチピッチのみであるため、中間的なサイズ
のパイプを成形する場合は、前記したごとく１サイズ下
のプレスダイスを使用し、かつストップライナーを厚く
してダイス径を見掛け上大きくすることで対応してい
る。そのため、中間的サイズのパイプを製造する場合
は、Ｏプレス後に大きな縦楕円が生じ、規格外れとなら
ないためには拡管処理を必要とするが、特に厚肉高強度
材による中間サイズのパイプの製造においては、現状の
１％程度の拡管率ではＯプレスでの加工歪が拡管後も残
存し、縦楕円不良が多発する傾向にある。

【０００８】また、図９（Ａ）（Ｂ）に示す管端真円度
矯正装置の場合は、（１）管端部のみの真円度改善しか
できないため、２分割品や現地切下げ等が生じた場合、
その箇所の真円度が悪化する、（２）管端部が拡管され
ることにより管中央部との外径差が生じ、流体を通すパ
イプとしては流体抵抗が大きくなり好ましくない、
（３）加工量が大きいため管端部の機械的性質が著しく
劣化する、（４）サイズ替時に行うマンドレルの交換に
多くの手間と時間を要する、（５）既設のラインに新た
に設置しなければならないためコスト的に不利である、
等の問題点がある。

【０００９】この発明は、上記した従来技術の問題点に
鑑みなされたもので、特に図８に示すメカニカル拡管機
ヘッドの問題点を解決すべく、拡管前の大きな縦楕円の
矯正に有効でかつ拡管後の真円度を中間サイズにおいて
も確保することが可能なメカニカル拡管機ヘッドを提供
しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、ドローバに
よって主シリンダーと連結されたコーン、該コーンの外
周に摺動可能に配したジョー、該ジョーの外側に取付け
られたダイとからなるメカニカル拡管機ヘッドにおい
て、前記ジョーとダイとの間に真円度矯正ライナーを挿
入しダイ外形が楕円形状となるように構成すること、ま
た前記真円度矯正ライナーは、プレート板状であって、
同一肉厚で厚肉のものと薄肉のもの、およびダイとの接
触面がテーパ状となした薄肉のものと厚肉のものとで構
成することを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】ドローバによって主シリンダーと連結されたコ
ーン、該コーンの外周に摺動可能に配したジョー、該ジ
ョーの外側に取付けられたダイとからなるメカニカル拡
管機ヘッドは、ドローバによって軸方向に引かれるコー
ンとジョーのくさび作用によってダイが半径方向へ均等
に広がり拡管されるが、この発明のヘッドの場合は、ジ
ョーとダイとの間にダイ外形が楕円形状を呈するごとく
真円度矯正ライナーを挿入することにより、拡管前の縦
楕円形状のパイプを横方向へ大きく拡管することができ
るので、拡管後の真円度を中間サイズにおいても確保す
ることができる。

【００１２】真円度矯正ライナーを、同一肉厚で厚肉の
ものと薄肉のもの、およびダイとの接触面がテーパ状と
なした薄肉のものと厚肉のものとで構成するのは、ダイ
外形を楕円形状にするためであり、かつテーパを付けた
のは、ダイス間での高さ段差をなくすためである。すな
わち、ダイ間に高さ段差があると拡管中にパイプ内面に
擦疵が付くため、これを防止すべくテーパを付したライ
ナーを用いることとした。このテーパはダイとの接触面
側に付けるので、ダイのテーパ付ライナーとの接触面も
そのテーパ面に合うように形成する。

【００１３】この発明の矯正ライナー付きヘッドによれ
ば、ダイ外形を楕円形状に形成することができるので、
管端部の真円度は勿論、管中央部まで良好な真円度が得
られる。管中央部の真円度は、特にＵＯＥ鋼管にとって
は極めて重要である。すなわち、ＵＯＥ鋼管は溶接シー
ムが１本のため管端部の周方向１ケ所に溶接入熱による
残留応力が集中する。そのため、拡管後のパイプを中央
部で切断した場合にはその切断部の真円度が切断前に比
べて非常に悪化する可能性が強くなり、規格外れとなる
場合が多分にある。そのため、管中央部はより良好な真
円度を確保しておく必要がある。

【００１４】

【実施例】図１はこの発明に係るメカニカル拡管機ヘッ
ドの構造例を示す縦断側面図、図２は同上ヘッドの正面
図、図３は同上ヘッドにおける真円度矯正ライナーを拡
大して示す斜視図で、（Ａ）は同一肉厚の厚肉ライナ
ー、（Ｂ）はテーパ付きの厚肉ライナー、（Ｃ）はテー
パ付きの薄肉ライナー、（Ｄ）は同一肉厚の薄肉ライナ
ーをされぞれ示す。なおここでは、ダイが１２分割され
た構造の拡管機ヘッドを例にとり説明する。

【００１５】すなわち、この発明に係るメカニカル拡管
機ヘッドは、ドローバ１と一体構造のコーン２の外周に
摺動可能に配設したジョー３と、パイプ１０と接するダ
イ４との間に真円度矯正ライナー７をダイ４の外形が楕
円形状となるようにサンドイッチ状に介在させて構成す
る。その際、真円度矯正ライナー７は、コーン２の上下
の辺に当たる位置には、図３（Ｄ）に示す同一肉厚の薄
肉ライナー７−４を、コーン２の左右の辺に当たる位置
には図３（Ａ）に示す同一肉厚の厚肉ライナー７−１
を、その他の斜辺に当たる位置には図３（Ｂ）（Ｃ）に
示すテーパ付き厚肉ライナー７−２とテーパ付き薄肉ラ
イナー７−３を、それぞれダイの外面に段差が付かない
ように用いる。この真円度矯正ライナーはダイ４にネジ
止めにて固定する。

【００１６】中間サイズのパイプの製造において、Ｏプ
レス後に大きな縦楕円が生じたパイプの拡管処理に上記
構造のメカニカル拡管機ヘッドを用いた場合、縦楕円が
生じたパイプは当該ヘッドにより横方向へ大きく拡管さ
れるので、拡管後の真円度を確保することができる。ま
た、ダイの外面には段差がないため、拡管中にパイプ内
面に擦疵が付くこともない。

【００１７】拡管加工による塑性変形量はパイプのサイ
ズ（肉厚ｔ／外径Ｄ）に依存するため、矯正ライナー７
の厚みの差を変えることで真円度の矯正量を変えること
ができる。図４はこの発明者らが各種のパイプサイズ
（ｔ／Ｄ）と矯正ライナー厚み差および真円度矯正量と
の関係を実験的に求めたデータである。このデータよ
り、矯正ライナーを用いることによりすべてのサイズで
真円度矯正の効果が得られることがわかる。また、矯正
ライナーの位置を変えることで、様々な種類の方向の真
円度不良にも対応できる。

【００１８】実施例１対象サイズが外径４０．３インチ（直径１０２４ｍ
ｍ）、肉厚２９．１ｍｍ、長さ１２２００ｍｍのＵＯＥ
鋼管（ブレード：ＡＰＩＸ６５）の拡管処理を、図１
〜図３に示す矯正ライナー付きヘッドと、図８に示す従
来のヘッド（矯正ライナーなし）を用いて行った場合の
真円度を図５に示す。本実施例では真円度目標値（最大
外系ー最小外径）を５．０ｍｍ以下と設定し、使用した
矯正ライナーの厚みｔ_１、ｔ_２、ｔ_３（図３参照）は、
それぞれ８．０ｍｍ、６．０ｍｍ、４．０ｍｍ（ライナ
ーの厚み差＝４．０ｍｍ）であった。

【００１９】従来のヘッド（矯正ライナーなし）を用い
て拡管処理を行った場合には、規格外れのパイプが発生
したが、真円度矯正ライナー付きのヘッドを使用するこ
とで規格外れが皆無となり、拡管後の真円度（縦径ー横
径）も図５のデータより明らかなごとく平均値で４ｍｍ
程度マイナス側へ変化させることができた。

【００２０】実施例２対象サイズが外径２９．０インチ（直径７３７．５ｍ
ｍ）、肉厚２８．２ｍｍ、長さ１２２００ｍｍのＵＯＥ
鋼管（ブレード：ＡＰＩＸ６５）の拡管処理を、実施
例１と同様に、図１〜図３に示す矯正ライナー付きヘッ
ドと、図８に示す従来のヘッド（矯正ライナーなし）を
用いて行った場合の真円度を図６に、管端部真円度合格
率と管中央部真円度（縦ー横）を表１に、それぞれ示
す。本実施例では真円度目標値（最大外系ー最小外径）
を７．３ｍｍ以下（１％外径）と設定し、使用した矯正
ライナーの厚みｔ_１、ｔ_２、ｔ_３（図３参照）は、それ
ぞれ１１．５ｍｍ、１１ｍｍ、１０．５ｍｍ（ライナー
の厚み差＝１．０ｍｍ）であった。

【００２１】図６および表１の結果より明らかなごと
く、この発明の真円度矯正ライナー付きヘッドを用いた
場合には、管端部および管中央部共に真円度が向上し
た。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】以上説明したごとく、この発明のＵＯＥ
鋼管拡管機ヘッドによれば、以下に記載する効果を奏す
る。（１）Ｏプレス後のパイプ形状が極端に縦楕円となる中
間サイズパイプの真円度を管全長にわたって確保するこ
とができる。（２）既存の拡管機に容易に適用することができ、コス
トが安価につく。（３）管端部から中央部まで全長同じ拡管率で加工する
ことができるので、流体抵抗の小さなパイプを得ること
ができる。（４）矯正ライナーの厚みの差を変えることで真円度の
矯正量を変えることができる。（５）矯正ライナーの位置を変えることで、様々な種類
の方向の真円度不良にも対応できる。（６）ヘッドの個数を増加させることなく製造可能パイ
プサイズを増やすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るメカニカル拡管機ヘッドの構造
例を示す縦断側面図である。

【図２】同上ヘッドの正面図である。

【図３】同上ヘッドにおける真円度矯正ライナーを拡大
して示す斜視図で、（Ａ）は同一肉厚の厚肉ライナー、
（Ｂ）はテーパ付きの厚肉ライナー、（Ｃ）はテーパ付
きの薄肉ライナー、（Ｄ）は同一肉厚の薄肉ライナーを
それぞれ示す。

【図４】この発明者らが各種のパイプサイズ（ｔ／Ｄ）
と矯正ライナー厚み差および真円度矯正量との関係を実
験的に求めたデータである。

【図５】この発明の実施例１における真円度を従来と比
較して示す図である。

【図６】この発明の実施例２における真円度を従来と比
較して示す図である。

【図７】ＵＯＥ鋼管の製造工程におけるＯプレス加工方
法を例示したもので、（Ａ）は通常のＯプレス加工方
法、（Ｂ）はインサートライナーを用いたＯプレス加工
方法、（Ｃ）は通常サイズを外れた中間サイズパイプの
Ｏプレス加工方法をそれぞれ示す。

【図８】従来のメカニカル拡管機ヘッドの構造例を示す
縦断側面図である。

【図９】従来の管端真円度矯正装置を例示したもので、
（Ａ）は一部破断側面図、（Ｂ）は正面図である。

【符号の説明】

１ドローバ２コーン３ジョー４ダイ５ドローバ止めボルト６ダイ止め金具７真円度矯正ライナー１０パイプ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ドローバによって主シリンダーと連結さ
れたコーン、該コーンの外周に摺動可能に配したジョ
ー、該ジョーの外側に取付けられたダイとからなるメカ
ニカル拡管機ヘッドにおいて、前記ジョーとダイとの間
に真円度矯正ライナーを挿入しダイ外形が楕円形状とな
るように構成したことを特徴とするメカニカル拡管機ヘ
ッド。
【請求項２】真円度矯正ライナーは、プレート板状で
あって、同一肉厚で薄肉のものと厚肉のもの、およびダ
イとの接触面がテーパ状となした薄肉のものと厚肉のも
のとで構成することを特徴とする請求項１記載のメカニ
カル拡管機ヘッド。