JP4946812B2 - Manufacturing method of electric resistance welded tube with good buckling resistance - Google Patents
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Description
本発明は、耐座屈性能の良好な電縫管の製造方法に関する。耐座屈性能の良好な電縫管とは、ラインパイプとして敷設された後、地震や凍土による座屈の影響を受けにくい電縫管のことである。 The present invention relates to a method for manufacturing an electric resistance welded tube having good buckling resistance. An ERW pipe with good buckling resistance is an ERW pipe that is less susceptible to buckling due to earthquakes or frozen soil after being laid as a line pipe.
石油や天然ガス等を輸送するパイプライン用のラインパイプには、多くはUOE鋼管が適用され、JCO、スパイラル鋼管、シームレス鋼管、一部には電縫管も適用されている。
電縫管は、熱延帯板(帯材、材料)をロール成形して、板幅端部を突き合わせて電縫溶接して製造する。この電縫管製造工程の1例を図1に示す。
In many cases, UOE steel pipes are applied to line pipes for pipelines for transporting oil, natural gas, etc., and JCO, spiral steel pipes, seamless steel pipes, and partly electric sewing pipes are also applied.
The electric resistance welded tube is manufactured by roll-forming a hot-rolled strip (band material, material), butting the end portions of the width of the strip, and performing electric resistance welding. An example of this electric sewing tube manufacturing process is shown in FIG.
この工程では、材料(帯材)10をアンコイラー1から払い出し、レベラー2で平坦に矯正した後、ロール成形4により材料幅を連続的に曲げていき、ロール成形4の後段でフィンパススタンド3を用いた成形(フィンパス成形)によりほぼ円弧形状となし、このほぼ円弧形状の材料の両端部をコンタクトチップ5等の給電手段で加熱しつつスクイズスタンド6で突き合わせて電縫溶接し、管10とする。なお、コンタクトチップ5等の給電手段とスクイズスタンド6とで電縫溶接機18が構成される。
In this process, the material (strip) 10 is dispensed from the uncoiler 1 and straightened by the leveler 2, and then the material width is continuously bent by the roll forming 4. By forming (fin pass molding) used, a substantially arc shape is formed, and both ends of the substantially arc-shaped material are abutted by a squeeze stand 6 while being heated by a power feeding means such as a
前記電縫溶接後は、まず管10の溶接部からビード(余肉)を切削除去するビード部切削7を行い、次いでシームアニーラ17で溶接部周辺を熱処理して溶接歪みを取り去り、次いで管10をサイザー8に通して外径矯正を行い、最後に管切断機9で管10を所定の長さに切断する。
上記ロール成形では一般に帯材の幅を連続的に曲げていくが、その途上では真円弧形状に沿わせることができないために、電縫管は他の鋼管に比較して機械特性が円周方向に不均一なものとなりやすい。そのため、電縫溶接して管とした後、さらにサイザーで外径矯正して目標の真円度に近づけているが、円周方向の不均一歪みは残留したままであった。
After the electric seam welding, first, a bead part cutting 7 is performed to cut and remove a bead (surplus) from the welded part of the
In the above roll forming, the width of the strip is generally bent continuously, but since it cannot follow the true arc shape on the way, the mechanical characteristics of the ERW pipe are circumferential compared to other steel pipes. It tends to be uneven. For this reason, after electric welding and forming a tube, the outer diameter was further corrected by a sizer to bring it closer to the target roundness, but the non-uniform distortion in the circumferential direction remained.
その結果、電縫管をラインパイプとして敷設すると、地震発生時に局部的に座屈しやすくてパイプが破損しやすい問題があり、また、凍土地帯に埋設すると、夏季の軟地盤と冬季の凍結地盤とが交互に繰り返されることによりパイプ長手方向に圧縮力が作用するため、パイプが局部的に座屈して折れ曲がりやすく、さらには破損にいたる問題を抱えている。 As a result, laying ERW pipes as line pipes has the problem of being easily buckled and causing damage to the pipes in the event of an earthquake, and if buried in frozen land, soft ground in summer and frozen ground in winter Since the compression force acts in the longitudinal direction of the pipe by alternately repeating the above, the pipe is locally buckled and easily bent, and further has a problem of being damaged.
したがって、電縫管をラインパイプとして用いる場合は、その敷設条件に大きな制約が伴うため、電縫管の普及率はUOE鋼管等に比較すると低くならざるをえなかった。
そこで、従来から電縫管の普及を図るため、その素材に着目して、例えば特許文献1や特許文献2に示されるように、素材の改良によって降伏応力YSと最大引張応力TSとの比を大きくし、特にYSを低減して、座屈しにくい鋼管とする方法が提案されている。
Therefore, in order to popularize ERW pipes conventionally, focusing on the material, for example, as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, the ratio of the yield stress YS and the maximum tensile stress TS is improved by improving the material. A method has been proposed in which the steel pipe is made larger and particularly YS is reduced to make it difficult to buckle.
しかしながら、電縫管ラインパイプの円周方向機械的特性を調べると、上述のロール成形において、特に、材料幅中央部、すなわち管となった後の溶接部の反対側の部位である材料外周底位置の近傍(溶接部からの円周方向角度でほぼ180度の位置)に歪みが集中して機械的特性が低下し、その結果、円周方向に不均一な機械的特性を生じて、耐座屈性能の良好でない電縫管が製造されてしまうという課題があった。なお、ほぼθ度とは、θ度±10度以内の範囲内の角度を指す。 However, when examining the circumferential mechanical characteristics of the electric resistance welded line pipe, in the above-mentioned roll forming, in particular, the material outer circumference bottom, which is the center portion of the material width, that is, the portion opposite to the welded portion after becoming a pipe Distortion concentrates in the vicinity of the position (position at approximately 180 degrees in the circumferential angle from the weld) and mechanical characteristics deteriorate, resulting in non-uniform mechanical characteristics in the circumferential direction. There was a problem that an electric resistance welded tube with poor buckling performance would be manufactured. In addition, approximately θ degrees refers to an angle within a range of θ degrees ± 10 degrees.
前記従来の方法は、いずれも帯材または鋼管全体の平均的な材質特性を変えるものであって、そこには前記課題およびその解決策はなんら示されていない。 The conventional methods all change the average material properties of the strip or the entire steel pipe, and do not show the above-mentioned problems and solutions.
発明者らは前記課題を解決するための手段を鋭意検討し、以下の要旨構成になる本発明をなした。
1. 帯材を円弧形状にロール成形し該ロール成形後段のフィンパススタンド出側で材料の端部を加熱しつつスクイズスタンドで突き合せて電縫溶接する電縫管の製造方法において、前記フィンパスの各スタンドの下ロール溝底最上点位置を、前記フィンパスの第1スタンド直前の材料底位置ダウンヒルを下流側に延長した延長線より高くてかつ後段ほど前記延長線から高く離れるようにし、かつ前記フィンパスの各スタンドの入側の材料外周底位置とほぼ同じ下降傾斜平面上に並ぶような位置としてフィンパス成形することを特徴とする耐座屈性能の良好な電縫管の製造方法。
2. 前記スクイズスタンド内の材料外周位置を、前記フィンパスの最終スタンド直後の材料底位置ダウンヒルを下流側に延長した延長線上または該延長線の上方の位置として電縫溶接することを特徴とする前項1に記載の耐座屈性能の良好な電縫管の製造方法。
The inventors diligently studied the means for solving the above-mentioned problems and made the present invention having the following gist configuration.
1. In a method for manufacturing an electric resistance welded tube, the belt material is roll-formed into an arc shape, the end of the material is heated on the outlet side of the fin-pass stand after the roll forming, and the squeeze stand is brought into contact with the squeeze stand. The top position of the bottom roll groove bottom of the stand is set higher than the extension line extending downstream of the material bottom position downhill immediately before the first stand of the fin path and further away from the extension line in the later stage , and the fin path A method of manufacturing an electric resistance welded tube having good buckling resistance, characterized in that finpass molding is performed such that the positions are arranged on a descending inclined plane that is substantially the same as the material outer peripheral bottom position on the entrance side of each stand .
2. In the preceding paragraph 1, the outer peripheral position of the material in the squeeze stand is electro-welded as an extension line extending down the material bottom position downhill immediately after the final stand of the fin path or a position above the extension line. A method for producing an electric resistance welded tube having good buckling resistance.
本発明によれば、ラインパイプとして敷設されたときに地震や凍土による座屈の影響を受けにくい電縫管を製造することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when it lays as a line pipe, the electric resistance welded tube which is hard to receive the influence of the buckling by an earthquake or frozen soil can be manufactured.
発明者らは前記検討により、電縫管の機械的特性の円周方向不均一が助長されているのは、前記材料外周底位置の近傍の機械的特性が劣化し、特に当該位置の近傍に歪みが集中してYSが増加している所為であると看破した。
そして、前記材料外周底位置の近傍のYSの増加原因を調査するため、ロール成形後段のフィンパススタンドに着目した。すなわち、フィンパススタンドは、その後のスクイズスタンドで電縫溶接を安定してできるよう、材料幅をほぼ円弧形状にする役目を担っており、そのためにフィンパスロール孔型に材料をほぼ充満させて成形する必要がある。その結果、材料の突き合わせ端部がフィンパス上ロールのフィンに強圧されるため、その反力として、材料の突き合わせ端部とは反対側の前記材料外周底位置の近傍の部分に大きな圧縮力が作用し、その結果、この部分が加工硬化しやすいことを把握した。
The inventors have promoted the circumferential non-uniformity of the mechanical characteristics of the ERW pipe as a result of the above investigation, because the mechanical characteristics in the vicinity of the material outer peripheral bottom position deteriorate, particularly in the vicinity of the position. I thought it was because YS was increasing due to concentration of distortion.
And in order to investigate the cause of the increase in YS in the vicinity of the material outer peripheral bottom position, attention was paid to the fin pass stand at the latter stage of roll forming. In other words, the fin pass stand has the role of making the material width almost arc-shaped so that the subsequent squeeze stand can stably carry out ERW welding, so that the fin pass roll hole mold is almost filled with material. It is necessary to mold. As a result, the butt end of the material is strongly pressed by the fins of the fin path upper roll, and as a reaction force, a large compressive force acts on the portion in the vicinity of the material outer bottom on the side opposite to the butt end of the material. As a result, it was grasped that this part is easy to work harden.
そこで、フィンパススタンドにおける成形過程を詳細に観察したところ、材料がフィンパススタンドに入る高さが、フィンパス後の前記材料外周底位置の近傍の部分の加工硬化度合いに影響することを把握した。
すなわち、従来のフィンパス成形ではいずれのスタンドにおいても、例えば図3に示すように、材料10の円弧近似形状(円弧形状に近い形状)の中心点が通材方向20に移動してなる軌跡16がフィンパス上ロール19とフィンパス下ロール11とで形成されたロール孔型の中心点とほぼ一致するようにして加工する一方、円弧形状により近い円弧近似形状とするために材料を縮径加工していた。
Then, when the molding process in the fin pass stand was observed in detail, it was understood that the height at which the material enters the fin pass stand affects the work hardening degree in the vicinity of the material outer peripheral bottom position after the fin pass.
That is, in any conventional fin pass molding, as shown in FIG. 3, for example, as shown in FIG. 3, a
したがって、フィンパス入側における材料10は、フィンパスロール孔型形状よりも大径の、上側が開いた円弧近似形状とされるため、フィンパス入側の材料外周底13位置の高さ(この高さとは、ロール成形から電縫溶接までの工程に共通な基準水平面からの高さである。以下同じ)は、フィンパスの下ロール溝底最上点12位置の高さより低くなる。また、フィンパスで縮径された材料10は、弾性回復によってフィンパス出側で大きな径に戻ろうとする。したがって、フィンパス出側の材料外周底13位置の高さは、フィンパスの下ロール溝底最上点12位置の高さより低くなる。
Accordingly, the
これらより、材料外周底13はフィンパスの下ロール溝底最上点12を乗り越えるようにして加工される結果、材料外周底13に帯材長手方向の張力14が集中して作用するため加工硬化しやすく管円周方向に不均一な歪みが蓄積し、材料外周底13位置近傍のYSが増加して機械的特性を低下させてパイプを座屈させやすかったわけである。
また、従来のロール成形において、可能な限り円周方向に均一な歪みを加えて真円に近い状態に近づけるため、円弧形状(より正確には円弧近似形状)の材料底位置(より正確には材料外周底位置)の高さを通材方向の下流側ほど下げるダウンヒル(より詳しくは材料底位置ダウンヒル)を設けて成形する場合が多い。
As a result, the material
In addition, in conventional roll forming, a uniform distortion in the circumferential direction is applied as close as possible to a state close to a perfect circle. In many cases, a downhill (more specifically, a material bottom position downhill) is formed to lower the height of the material outer peripheral bottom position) toward the downstream side in the material direction.
そこで、発明者らは、例えば図2に示すように、フィンパスの各スタンドの下ロール溝底最上点12位置に着目して、この位置を、フィンパスの第1スタンド直前の材料底位置ダウンヒル15を下流側へ延長した延長線15Aより高くてかつ後段ほど前記延長線15Aから高く離れる位置とすることとした。
これにより、同図に示されるように、フィンパスの各スタンドの下ロール溝底最上点12位置と、各スタンド入側の材料外周底13位置とはほぼ同じ平面上(この平面は通材方向20の下流側ほど高さが低くなる下降傾斜平面である)に並ぶから、材料外周底13はフィンパスの下ロール溝底最上点12を乗り越えることがなくなり、材料外周底13に集中していた張力が緩和されて加工硬化度合いが減少し、円周方向不均一歪みを軽減することが可能になったわけである。
Accordingly, the inventors, for example, as shown in FIG. 2, paying attention to the
As a result, as shown in the figure, the
また、フィンパス成形後にはスクイズスタンド6により管形状として電縫溶接が行われるが、スクイズスタンド内(スクイズロール軸心間)の材料外周底位置がフィンパス最終スタンド直後の材料底位置ダウンヒルを下流側へ延長した延長線(図2に符号15Bで示す)より低いと、材料外周底がフィンパス最終スタンド下ロール溝底最上点を乗り越えるように加工されてしまう。
In addition, after fin pass molding, electric sew welding is performed as a tube shape by the squeeze stand 6, but the material outer peripheral bottom position in the squeeze stand (between the squeeze roll axis) is downstream of the material bottom position downhill immediately after the fin pass final stand. If it is lower than the extended extension line (indicated by
そこで、スクイズスタンド内の材料外周底位置を、フィンパス最終スタンド直後の材料底位置ダウンヒルを下流側へ延長した延長線15B上または該延長線15Bの上方の位置とすると、材料外周底13がフィンパス最終スタンド下ロール溝底最上点12を乗り越えることがなくなり、前述の円周方向不均一歪みをさらに軽減することが可能となって好ましい。
なお、上記措置によって、溶接部近傍(溶接部から円周方向にほぼ0度の位置)の加工硬化歪みは増加するが、電縫溶接後に、溶接部特性の向上を目的とするシーム熱処理(例えば図1のシームアニーラ17を使用)が行われるため、溶接部近傍の歪みは緩和されて、円周方向不均一歪みの要因にはなりにくい。
Therefore, if the material outer peripheral bottom position in the squeeze stand is set on the
In addition, although the work hardening distortion of the vicinity of the welded portion (position of about 0 degree in the circumferential direction from the welded portion) is increased by the above measures, a seam heat treatment (for example, an improvement in welded portion characteristics after the electric resistance welding) (for example, 1 is used), the distortion in the vicinity of the welded portion is alleviated and is unlikely to cause uneven circumferential distortion.
上記以外の製造条件(例えば、材料の幅方向中心位置が通材方向の左右に振れないようにすることなど)については従来と同じであり、格別の限定はない。 Manufacturing conditions other than the above (for example, preventing the center position in the width direction of the material from swinging to the left and right in the material passing direction) are the same as in the past, and there is no particular limitation.
質量%で0.05%C、0.2%Si、1.2%Mnを含有する鋼組成の帯材(幅1900mm)から、外径600mm、肉厚19.1mmの電縫管を製造した。製造にあたっては、図1に示した電縫管製造工程を用いた。なお、フィンパスは全3スタンドである。
(従来例1)
従来例1では、フィンパス各スタンドのロール位置およびスクイズスタンドのロール位置を表1の同例欄に示すように設定した。なお、同例欄内の「ほぼ同じ高さ」とは高さ方向の位置ずれが5mm以内であることを意味する。
(本発明例1)
本発明例1では、フィンパス各スタンドのロール位置およびスクイズスタンドのロール位置を表1の同例欄に示すように設定した。その他の製造条件は従来例と同じとした。
An electric resistance welded tube having an outer diameter of 600 mm and a wall thickness of 19.1 mm was manufactured from a steel strip (width: 1900 mm) containing 0.05% C, 0.2% Si and 1.2% Mn by mass%. . In manufacturing, the electric resistance welded tube manufacturing process shown in FIG. 1 was used. There are 3 fin paths in all.
(Conventional example 1)
In Conventional Example 1, the roll position of each fin pass stand and the roll position of the squeeze stand were set as shown in the same column of Table 1. In addition, “substantially the same height” in the same column means that the positional deviation in the height direction is within 5 mm.
(Invention Example 1)
In Example 1 of the present invention, the roll position of each fin pass stand and the roll position of the squeeze stand were set as shown in the same column of Table 1. Other manufacturing conditions were the same as in the conventional example.
上記各例の条件で製造した電縫管について、溶接部近傍、およびシーム部から円周方向にほぼ90度とほぼ180度の各位置(それぞれ90度位置近傍、180度位置近傍という)から、管長手方向にJIS13号引張試験片を各々10本切り出して引張試験し、機械的特性を測定した。これらの測定結果のうち、90度位置近傍のYS(降伏応力),TS(最大引張応力)、および180度位置近傍のTSを表1に示す。なお、表1中のYS、TSの値はそれぞれ計10点の測定値のうち最大と最小を除いた残りの8点についての平均値である。 About the electric resistance welded tube manufactured under the conditions of each of the above examples, from the vicinity of the welded portion and from the seam portion to the circumferential direction of approximately 90 degrees and approximately 180 degrees (referred to as the 90-degree position vicinity and the 180-degree position vicinity), Ten JIS No. 13 tensile test pieces were cut out in the longitudinal direction of the pipe and subjected to a tensile test to measure mechanical properties. Of these measurement results, YS (yield stress), TS (maximum tensile stress) near the 90-degree position, and TS near the 180-degree position are shown in Table 1. In addition, the values of YS and TS in Table 1 are average values for the remaining 8 points, excluding the maximum and minimum values, among the total 10 measured values.
表1より、本発明例では、180度位置近傍のYSが従来例よりも低くて、他の角度位置のYSに近い値を示し耐座屈性能に優れているが、これらに比較して、従来例では、180度位置近傍のYSが他の角度位置のYSより高くて、耐座屈性能に劣っていた。 From Table 1, in the example of the present invention, the YS in the vicinity of the 180 degree position is lower than the conventional example and shows a value close to YS at the other angular positions, which is excellent in buckling resistance. In the conventional example, YS near the 180 degree position was higher than YS at other angular positions, and the buckling resistance performance was poor.
1 アンコイラー
2 レベラー
3 フィンパススタンド(略してフィンパス)
4 ロール成形
5 コンタクトチップ
6 スクイズスタンド(略してスクイズ)
7 ビード部切削
8 サイザー
9 管切断機
10 材料(帯材、電縫溶接後は管)
11 フィンパス下ロール
12 下ロール溝底最上点
13 材料外周底
14 下ロール溝底に材料外周底が乗り上げることにより作用する張力
15 フィンパスの第1スタンド直前の材料底位置ダウンヒル
15A フィンパスの第1スタンド直前の材料底位置ダウンヒルを下流側へ延長した延長線
15B フィンパスの最終スタンド直後の材料底位置ダウンヒルを下流側へ延長した延長線
16 材料の円弧近似形状の中心点が通材方向に移動してなる軌跡
17 シームアニーラ
18 電縫溶接機
19 フィンパス上ロール
20 通材方向
1 Uncoiler 2
4 Roll forming 5 Contact tip 6 Squeeze stand (squeeze for short)
7 Bead cutting 8
10 Material (band, pipe after ERW welding)
11 Finpass bottom roll
12 Bottom roll groove bottom uppermost point
13 Material outer bottom
14 Tension acting when the outer periphery of the material rides on the bottom of the lower roll groove
15 Material bottom position downhill just before the first fin pass stand
15A Material bottom position downhill just before the 1st stand of the Finpass extended to the downstream side
15B Extension line that extends downhill from the material bottom position just after the final stand of the Fin Pass
16 Trajectory formed by moving the center point of the approximate circular arc shape of the material in the threading direction
17 Seam Anilla
18 ERW welding machine
19 Fin pass roll
20 Direction of threading
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