JP2905157B2 - 高周波溶接鋼管の検査方法及びその製造装置 - Google Patents
高周波溶接鋼管の検査方法及びその製造装置Info
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Description
査方法及びその製造装置に関し、特にステンレス鋼高周
波溶接管の分野における溶接欠陥の検出及び品質保証を
同時に行いつつステンレス鋼高周波溶接管(以下ステン
レス電縫管と称す)を製造する場合に用いて有用なもの
である。
接鋼管(以下電縫管と称す)の検査方法としては、抜き
取りによる確性検査及びインライン若しくはオフライン
での渦流探傷法,超音波探傷法等による検査が知られて
いる。これらのうち確性検査とは、抜き取った電縫管に
所定の偏平率の偏平歪みを与え、この状態で溶接部を目
視することによりその良否を検査する方法である。一
方、渦流探傷法は溶接部に流す渦電流の変化を検出する
ことにより、また超音波探傷法は溶接部に入射させる超
音波の反射状態を検出することによりそれぞれ溶接部の
良否を検査する方法である。これら渦流探傷法,超音波
探傷法では電縫管に偏平歪みは与えていない。
おいては、溶接部に対して垂直方向に25%以下の偏平
歪みを付加した後真円に戻し、溶接部の非破壊検査を行
なう検査方法が開示されている。
及び超音波探傷法では、高周波溶接鋼管特有の冷接欠陥
(コールドウエルド)、ペネトレイト欠陥は検出が難し
く、通常は抜き取りによる確性検査によって確認され
る。
電縫管の全長を検査することはできず、検査方法として
は信頼性に欠ける一面がある。すなわち、100%品質
保証された電縫管を製造するには、その全長を対象とし
た、より確実な検査方法を確立する必要がある。
5%以下の偏平歪みを付加する特開昭63−24905
0号公報に開示する検査方法では、与える偏平歪みの量
がステンレス電縫管に対しては不十分であるばかりでな
く、特にフェライト系ステンレス鋼を用いたステンレス
電縫管では溶接部の脆性遷移温度を考慮する必要があ
り、偏平歪みを与える時の温度を制御する必要がある。
溶接欠陥をインラインで検出し、製品の溶接部の品質を
100%保証することができる高周波溶接鋼管の検査方
法及びその製造装置を提供することを目的とする。
明は次の各種の実験に基づく知見を基礎するものであ
る。
欠陥を内在する溶接部は引張りの歪を与えることにより
溶接欠陥から開口して破壊に至る。造管ラインにおいて
電縫管の溶接部に対し引張歪を与えるためには、溶接部
に対し90度方向から圧縮偏平加工を施せば溶接部に十
分な引張歪を付与することができる。かくして、ステン
レス電縫管の溶接欠陥率と偏平率との関係について調査
を行なった結果、溶接欠陥率と偏平率との関係を明らか
にすることができた。
であるコールドウエルド域の面積をs、突き合わせ部の
面積(肉厚t×長さL)をSとするとき、次式(1)で
表される。 溶接欠陥率=(s/S)×100 (%)・・・・・・・・(1)
平歪みを与える前のステンレス電縫管の外径D1 と、図
3(b)に示すように偏平歪みを与えた後のステンレス
電縫管の短径側の外径D2 とを用いて次式(2)で表さ
れる。 偏平率=(D1 −D2 )/D1 ×100 (%)・・・・・(2)
料となる多数のステンレス電縫管のそれぞれに、溶接部
から左右に90度の位置でこのステンレス電縫管を挟ん
で径方向中心に向かう力に基づく偏平歪みを徐徐に付与
する。これを溶接部の割れが目視により確認できる時点
まで継続する。このようにして溶接部に割れを生起した
時点の式(2)で定義される偏平率を記録しておく。そ
の後試料を完全に潰し、溶接部を開いて顕微鏡で観察す
ることにより式(1)で定義される溶接欠陥率を求め
る。
偏平率との関係を図4に示す。同図に示す結果から、溶
接欠陥率が2〜3%でも偏平率が30%までは溶接部の
割れを目視できない試料があることが分かる(図4の試
料参照)。すなわち偏平率が25%だと溶接欠陥があ
っても溶接部が割れない場合がある。この逆に、偏平率
が30%以上の偏平歪みを与えれば、溶接欠陥を内在し
た溶接部は全て割れが生じることを確認した。一方、J
IS規格では溶接欠陥率の如何にかかわらず偏平率が5
7%までは割れを生起しないことを要求している。した
がって、偏平率が30%乃至60%の偏平歪みを付与し
て割れが検出されない場合、実用上溶接欠陥のない良品
であると判断することができる。
成は次の点を特徴とする。
いて、高周波溶接鋼管の溶接部から左右に90度の位置
でこの高周波溶接鋼管を挟んで径方向中心に向かう力を
付与することによりこの高周波溶接鋼管に偏平率30%
乃至60%の偏平歪みを与え、その後矯正ロールにより
真円に戻し、渦流探傷若しくは超音波探傷により溶接部
の割れを検出すること。
管状に成形するとともに突合せ部を高周波溶接し、その
後冷却することにより高周波溶接鋼管を得る高周波溶接
鋼管の製造装置において、冷却した高周波溶接鋼管にそ
の溶接部から左右に90度の位置でこの高周波溶接鋼管
を挟んで径方向中心に向かう力を付与することによりこ
の高周波溶接鋼管に偏平率30%乃至60%の偏平歪み
を与える歪付与手段と、偏平歪みを付与した高周波溶接
鋼管を元の真円に戻す矯正手段と、真円に戻した高周波
溶接鋼管の溶接部の割れを検出する検査手段とを有する
こと。
遷移温度を考慮する必要があり、偏平歪みを与える時の
温度を制御する必要がある。この点を明らかにするため
に健全な溶接部、すなわち上述の如き偏平試験により割
れを生起しなかった溶接部にメカニカルにノッチを形成
し、かかる溶接部を有する試料を恒温室で種々の温度に
保持し、この状態で各試料に対するシャルビー衝撃試験
を行った。この結果を図6に示す。同図に示すように、
温度が110℃以上では常に大きな衝撃を与えなければ
割れが進展しないことが分かった。すなわち温度が11
0℃以上では溶接欠陥を含んでいても延性を示す(11
0℃近傍に脆性遷移温度がある)ので、インラインで偏
平歪みを付与する時には溶接部の温度を110℃以下に
制御する必要があることが明らかとなった。
を特徴とする。
て、 高周波溶接鋼管の溶接部から左右に90度の位置で
この高周波溶接鋼管を挟んで径方向中心に向かう力を付
与することによりこの高周波溶接鋼管に偏平率30%乃
至60%の偏平歪みを与え、その後矯正ロールにより真
円に戻し、渦流探傷若しくは超音波探傷により溶接部の
割れを検出する場合、前記高周波溶接鋼管がフェライト
系ステンレス鋼である場合において、この高周波溶接鋼
管が110℃以下になるように温度制御をした後、高周
波溶接鋼管に偏平歪みを付与するようにしたこと。
管状に成形するとともに突合せ部を高周波溶接し、その
後冷却することにより高周波溶接鋼管を得る高周波溶接
鋼管の製造装置において、 冷却した高周波溶接鋼管にそ
の溶接部から左右に90度の位置でこの高周波溶接鋼管
を挟んで径方向中心に向かう力を付与することによりこ
の高周波溶接鋼管に偏平率30%乃至60%の偏平歪み
を与える歪付与手段と、偏平歪みを付与した高周波溶接
鋼管を元の真円に戻す矯正手段と、真円に戻した高周波
溶接鋼管の溶接部の割れを検出する検査手段とを有する
とともに、前記歪付与手段に供給する高周波溶接鋼管の
温度制御を行いその温度が110℃以下になるように冷
却する冷却手段を歪付与手段の前段に配設したこと。
基づき詳細に説明する。
接鋼管の製造装置を示す概略構成図である。本形態に係
る装置はステンレス電縫管の場合について説明するが、
これに限定するものではない。一般に電縫管の製造装置
として適用し得る。図1に示すように、本製造装置は、
アンコイラー1、成形ロール2、高周波溶接機3、クー
リング装置4、偏平ロール5、矯正ロール6、超音波探
傷装置7、走行切断機8及びランナアウトテーブル9を
有し、アンコイラー1から巻き戻したステンレス鋼板を
成形ロール2で成形して管状部材とし、その後高周波溶
接機3で突き合わせ部を高周波溶接してステンレス電縫
管を形成する。クーリング装置4は高周波溶接直後のス
テンレス電縫管を冷却するものであり、本形態ではこの
クーリング装置4の出口におけるステンレス電縫管の温
度が110℃以下になるように冷却する。このときの温
度は110℃以下であれば何度でもよいが、冷却効率及
び脆性遷移温度を併せて考慮すれば110℃以下でこの
近傍の温度が好適である。
の部分を抽出・拡大して図2に示すように、垂直軸5
a、5b回りに回転可能に形成した相対向するオーバル
ロール5c、5d間に冷却したステンレス電縫管を通
し、その溶接部から左右に90度の位置でこのステンレ
ス電縫管を挟んで径方向中心に向かう力を付与すること
によりこのステンレス電縫管に偏平率30%の偏平歪み
を与えるものである。本形態では二段で所定の歪を付与
しているが、この段数に特別な制限はない。
レス電縫管を元の形状に戻すとともに真円に成形するも
のである。超音波探傷装置7は真円に戻したステンレス
電縫管の溶接部の割れを検出する検査手段である。これ
は渦電流探傷装置であっても勿論良い。超音波探傷装置
7で所定の検査を終えたステンレス電縫管は走行切断機
8で所定寸法に切断してランナアウトテーブル9に搬入
する。ランナアウトテーブル9では超音波探傷装置7に
よる検査の結果を受けてステンレス電縫管の良品と不良
品の仕分けも行う。
の結果を示す特性図である。図3中、黒丸のプロット点
は本実施の形態にかかる方法、すなわち所定のインライ
ン偏平歪みを付与した場合に超音波探傷装置7の探傷値
と溶接欠陥率との関係を調べたものである。同図中、白
丸のプロット点は他の条件は同じで、インライン偏平歪
みを付与しなかった場合に超音波探傷装置7の探傷値と
溶接欠陥率との関係を調べたものである。この試験はそ
れぞれの場合に探傷値を記録しておき、その後試料であ
る各ステンレス電縫管を完全に潰し、溶接部を開いて顕
微鏡で観察することにより上記式(1)で定義される溶
接欠陥率を求め、探傷値と対応させてプロットしたもの
である。この場合、探傷値が80%とは出射した超音波
の80%が透過して受信部で受信されたことを表してお
り、良品であると判定し得る。一方、探傷値が40%以
下の場合は不良品であると判定する。この基準に依る場
合、インライン偏平歪みを付与しなかった場合には溶接
欠陥率が15%程度でも探傷値は80%(良品)となる
場合があり(試料参照)、溶接部の100%の品質保
証はできないのに対し、本形態の如く所定のインライン
偏平歪みを付与した場合には溶接欠陥率が数%でも探傷
値は20%程度(不良品)となり(試料参照)、溶接
部の100%の品質保証が可能となることが分かる。
た場合でも試料、の如く探傷値が小さい、すなわち
不良品であると判定し得る領域にプロットされる場合も
あるが、これは矯正ロール6による矯正時に付与される
矯正歪みにより溶接部に割れを生起したものであると考
えられる。このように不良品であると判定される場合は
問題はないが、試料の如く溶接欠陥が内在するにもか
かわらず、超音波探傷では不良品であることを検出し得
ない場合が問題である。品質保証の精度が劣るからであ
る。
通り、本発明によれば電縫管の製造中にインラインでそ
の溶接部の良否を完全に検出することができ、電縫管の
完全な品質保証を行うことができる。
造装置を示す概略構成図
す構成図。
験の結果を示す特性図。
温度を示す特性図。
Claims (2)
- 【請求項1】 高周波溶接鋼管の製造ラインにおいて、 高周波溶接鋼管の溶接部から左右に90度の位置でこの
高周波溶接鋼管を挟んで径方向中心に向かう力を付与す
ることによりこの高周波溶接鋼管に偏平率30%乃至6
0%の偏平歪みを与え、その後矯正ロールにより真円に
戻し、渦流探傷若しくは超音波探傷により溶接部の割れ
を検出する場合、 前記高周波溶接鋼管がフェライト系ステンレス鋼である
場合において、この高周波溶接鋼管が110℃以下にな
るように温度制御をした後、高周波溶接鋼管に偏平歪み
を付与するようにしたことを 特徴とする高周波溶接鋼管
の検査方法。 - 【請求項2】 アンコイラーから巻き戻した鋼板を管状
に成形するとともに突合せ部を高周波溶接し、その後冷
却することにより高周波溶接鋼管を得る高周波溶接鋼管
の製造装置において、 冷却した高周波溶接鋼管にその溶接部から左右に90度
の位置でこの高周波溶接鋼管を挟んで径方向中心に向か
う力を付与することによりこの高周波溶接鋼管に偏平率
30%乃至60%の偏平歪みを与える歪付与手段と、偏
平歪みを付与した高周波溶接鋼管を元の真円に戻す矯正
手段と、真円に戻した高周波溶接鋼管の溶接部の割れを
検出する検査手段とを有するとともに、 前記歪付与手段に供給する高周波溶接鋼管の温度制御を
行いその温度が110℃以下になるように冷却する冷却
手段を歪付与手段の前段に配設したことを 特徴とする高
周波溶接鋼管の製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8311569A JP2905157B2 (ja) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | 高周波溶接鋼管の検査方法及びその製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8311569A JP2905157B2 (ja) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | 高周波溶接鋼管の検査方法及びその製造装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH10153581A JPH10153581A (ja) | 1998-06-09 |
JP2905157B2 true JP2905157B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=18018818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8311569A Expired - Lifetime JP2905157B2 (ja) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | 高周波溶接鋼管の検査方法及びその製造装置 |
Country Status (1)
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1996
- 1996-11-22 JP JP8311569A patent/JP2905157B2/ja not_active Expired - Lifetime
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