JP4259376B2

JP4259376B2 - Ｕｏｅ鋼管の製造方法

Info

Publication number: JP4259376B2
Application number: JP2004102811A
Authority: JP
Inventors: 純細見; 和巧卯目; 幹夫澤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005288448A

Description

本発明は、ＵＯＥ鋼管の製造方法に関し、特に生産性良く製造でき、溶接欠陥の発生防止に優れたものに関する。

石油や天然ガスの長距離輸送に大量に使用されるパイプライン用ＵＯＥ鋼管には、製品単価の低いことが要求される。しかし、エネルギ開発が極地へと移動し、使用環境が寒冷となるに従い溶接部継手靭性を確保するため鋼材の成分組成に高価な合金元素の添加が必要とされている。

また、パイプラインにおいて操業圧力を高めると輸送コストが低減されるため、鋼材の高強度化と厚肉化が要望されているが、高強度化は鋼材の成分組成における焼入れ性を増大させたり、冷却速度の速い最新の加速冷却設備を必要とする。厚肉化は、製管能率の低下や現地溶接施工能率を低下させ、設備の大型化によりラインパイプ製造コストを引き上げる。
上述したように、ＵＯＥ鋼管の高強度高靭性化や厚肉化はＵＯＥ鋼管の単価やラインパイプ製造コストを引き上げるため、鋼管製造工程における内面または外面溶接を完全自動システムとし、要員を大幅に削減させることが特許文献１に提案されている。
特開平４−２２４０７７号公報

しかしながら、特許文献１記載の無人溶接方法は開先倣いのため光切断法を利用したセンサーを用いるが、突合せＩ型開先の場合は、開先線を倣うことはできない。また、溶接異常の検出も異常発生後の検出となるため、手直し作業が必要となり、無人化による製造コスト削減は困難である。

そこで、本発明者等はＵＯＥ鋼管製造工程における溶接の工数を削減することを検討した。図３はＵＯＥ鋼管の製造方法（の一例）を示す図で、鋼板７００に溶接始終端用のタブを溶接し（ａ）、エッジミーリング（ｂ）で開先加工を行う。

次にクリンピングプレス（c）で開先線端部を加工したのちＵプレス（ｄ），Ｏプレス（ｅ）で素管とする。溶接工程は、開先部を仮付け溶接（ｆ）し、内面溶接（ｇ）、外面溶接（ｈ）の順番で溶接する３工程で構成されている。

仮付け溶接はＣＯ_２溶接法で入熱２．３〜５．９ｋＪ／ｃｍで行い、内面溶接はＳＡＷ溶接で入熱２０〜１４０ｋＪ／ｃｍ、外面溶接は多電極ＳＡＷ溶接で入熱２０〜１４０ｋＪ／ｃｍが用いられることが多い。

図２は、溶接の３工程における開先形状及び積層手順の一例を示し、図は鋼板の幅方向の端部２００、３００に開先加工後、Ｏプレスにより素管とし、端部２００と３００を突き合わせた開先部１００の断面形状を示す。図中、内面は鋼管の内面側、外面は鋼管の外面側を指す。

（ａ）は素管（シーム部を溶接する前の鋼管）の状態における突合わせ継手の開先形状を示し、開先加工は内面側の開先部１００ａの開先断面積を外面側の開先部（シーム部）１００ｂより小さくなるように行なう。（ｂ）は素管の外面側の開先部（シーム部）をＣＯ_２アーク溶接法で仮付け溶接した後の開先部を示す。

仮付け溶接は内面溶接を行なった際、溶接部の溶け落ちを防止するために溶接線全長について行なう。（ｃ）は内面溶接後の開先部、（ｄ）は外面溶接後の開先部を示す。いずれの溶接の場合も、下向き溶接で開先部が溶接できるように鋼管を適宜回転させる。

本発明は、ＵＯＥ鋼管製造工程における溶接の工数を削減し、ＵＯＥ鋼管を生産性良く製造する方法を提供する。

本発明の課題は以下の手段により達成できる。
１素管のシーム部の突合せ継手をＸ開先形状とするＵＯＥ鋼管の溶接方法において、前記Ｘ開先形状の素管外面側の開先断面積を、前記素管内面側の開先断面積より小さくし、前記素管シーム部の外面を、仮付け溶接を兼用するサブマージアーク溶接で本溶接した後、内面を本溶接することを特徴とするＵＯＥ鋼管の製造方法。

本発明によれば、仮付け溶接と外面溶接を兼用して溶接工数を削減するので、要員や溶接材料費用の低減が可能となり、産業上極めて有用である。

本発明は、鋼管のシーム部を外面溶接する工程を減らすことを特徴とする。

図１は本発明に係る製造方法における開先形状の一例を示し、鋼板の幅方向の端部２、３に開先加工後、Ｏプレスにより素管とし、端部２と３を突合わせた開先部１の断面形状を模式的に示す。図中の「内面」は鋼管の内面側、「外面」は鋼管の外面側を指す。

（ａ）は素管の状態における突合せ継手の開先形状を示し、開先加工は内面側の開先部１ａの開先断面積が外面側の開先部（シーム部）１ｂの開先断面積より大きくなるように行なう。

本発明では溶接工程を削減するため、素管の外面側の開先部（シーム部）に対して行なう仮付け溶接と外面側の本溶接を兼用する。外面側の開先部（シーム部）１ｂは、溶接能率を確保し、溶け落ちを防止するため管厚によらず一定の寸法の開先形状とする。

開先加工では、外面側の開先部（シーム部）１ｂの開先断面積を、ＣＯ₂アーク溶接法で仮付け溶接する場合より小さくなるように加工する。本発明での外面側の本溶接はサブマージアーク溶接により行なう。（ｂ）は外面側の本溶接後の開先部の断面形状を示し、４に仮付け溶接と外面側の本溶接を兼用した溶接による溶接部を示す。

仮付け溶接と外面側の本溶接を兼用した溶接を行なった後、内面側の本溶接を行なう。内面側の開先部１ａの開先断面積は、外面側の開先部１ｂの開先断面積を管厚によらず、一定とするため、管厚の増加に伴い増大させる。

（ｃ）は内面側の本溶接後の開先部の断面形状を示し、５に内面側の本溶接による溶接部を示す。いずれの溶接の場合も、下向き溶接で開先部が溶接できるように鋼管を適宜回転させる。本発明で本溶接とはＵＯＥ鋼管の縦シームを形成する溶接を指すものとする。

尚、以上の説明では、各溶接の積層を１層１パスとしたが、各溶接が多層多パスとなる場合であっても本発明の効果が損なわれることはない。

また、本発明によれば、溶接工程が減少するので、溶接欠陥の発生率を抑制することが可能で、健全な溶接部のＵＯＥ鋼管を生産性良く製造することが可能となる。

管厚１９．０ｍｍ、管径６０９．６ｍｍ、管長１２ｍのＸ６０ＵＯＥ鋼管を、本発明法と従来法により製造し、生産性を比較した。図４は実施例の開先形状を示し、（ａ）は本発明法により溶接する場合、（ｂ）は従来例で溶接する場合の開先形状を示す。

本発明法では、仮付け溶接を兼用した外面溶接を行なった後、内面溶接を行なった。溶接法はサブマージアーク溶接とした。従来例は仮付け溶接をＣＯ_２溶接で行なった後、内面溶接、外面溶接をサブマージアーク溶接でおこなった。表１に溶接条件を示す。

本発明法と従来法で溶接工程に要した時間、費用を比較した。表２に結果を示す。本発明法により、従来法と比較して生産性良くＵＯＥ鋼管の製造できることが確認された。また、本発明の適用により溶接工数の削減が可能となる。

本発明例。従来例。従来例（ＵＯＥ鋼管の製造工程例）。開先形状（片側端部）を示し、（ａ）は本発明例、（ｂ）は従来例を示す図。

符号の説明

１開先部
１ａ鋼管内面側の開先部
１ｂ鋼管外面側の開先部
２、３端部
４外面溶接部（本発明例）
５内面溶接部（本発明例）
１００開先部（従来例）
１００ａ鋼管内面側の開先部（従来例）
１００ｂ鋼管外面側の開先部（従来例）
２００、３００端部（従来例）
４００仮付け溶接部（従来例）
５００内面溶接部（従来例）
６００外面溶接部（従来例）

Claims

素管のシーム部の突合せ継手をＸ開先形状とするＵＯＥ鋼管の溶接方法において、前記Ｘ開先形状の素管外面側の開先断面積を、前記素管内面側の開先断面積より小さくし、前記素管シーム部の外面を、仮付け溶接を兼用するサブマージアーク溶接で本溶接した後、内面を本溶接することを特徴とするＵＯＥ鋼管の製造方法。