JP5125670B2 - 溶接品質に優れた電縫溶接管の製造方法。 - Google Patents

溶接品質に優れた電縫溶接管の製造方法。 Download PDF

Info

Publication number
JP5125670B2
JP5125670B2 JP2008079401A JP2008079401A JP5125670B2 JP 5125670 B2 JP5125670 B2 JP 5125670B2 JP 2008079401 A JP2008079401 A JP 2008079401A JP 2008079401 A JP2008079401 A JP 2008079401A JP 5125670 B2 JP5125670 B2 JP 5125670B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding
pipe
narrow gap
length
heat input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2008079401A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2009233678A (ja
Inventor
能知 岡部
良和 河端
俊介 豊田
康英 石黒
坂田  敬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to JP2008079401A priority Critical patent/JP5125670B2/ja
Publication of JP2009233678A publication Critical patent/JP2009233678A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5125670B2 publication Critical patent/JP5125670B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、溶接品質に優れた電縫溶接管の製造方法に関し、詳しくは、溶接部に生成される微小酸化物を減少させるために電縫溶接時の入熱量を制御する、溶接品質に優れた電縫溶接管の製造方法に関する。
近年、成形、溶接技術の発展に伴い、炭素鋼管をはじめステンレス鋼管、Ti管、超合金管等種々の電縫溶接管が製造されるようになり、その用途はラインパイプ、配管、構造用管等と多岐にわたるようになってきた。これらの用途における電縫溶接管の使用条件は年々苛酷さを増し、溶接部に対する品質要求が厳しくなる傾向に有り、溶接欠陥の防止が重要な課題となっている。
一般に、電縫溶接管の製造においては、素材が金属帯であるワークを、ロール成形により連続的に幅を丸めて、幅の両端部が向かい合ったシーム部を有するオープン管形状とし、このシーム部を、高周波加熱およびスクイズ圧接により、溶接(電縫溶接)して管にする方法がとられる。かかる製造方法においては、電縫溶接時の入熱量(ジュール発熱量)が低すぎると、主に、シーム部が未溶着になる溶接欠陥、あるいは、シーム部の溶融不足に起因する、冷接欠陥と称される溶接欠陥が生じることが知られている。一方、入熱量が高すぎると、シーム部にペネトレータと称される溶接欠陥が発生しやすくなることが知られている。
前記入熱量の変化に伴い、溶接点の位置が変化することが知られている。すなわち、ワークのシーム部は通材の向きに間隔が狭くなるV字形をなし、その幾何学的なV収束点が溶接点となっているが、この溶接点の位置は必ずしも一定ではなく、溶接条件によって変化する。そこで、溶接点を基準位置に安定させるために、溶接点近傍位置を睨んで設置したカメラによりその領域をオンラインで撮影し、得られる画像の輝度レベルを2値化処理して溶接点位置を検知し、この現溶接点位置と所定の基準溶接点位置との偏差がゼロになるように、溶接機の入熱電圧を制御することが知られている(特許文献1)。
また、入熱量の変化に伴い、溶接点がV収束位置から分離する現象が知られている(非特許文献1)。この現象では、V収束位置よりも前方(通材方向の下流側)に溶接点が移行し、V収束位置と溶接点の間はシーム部が未溶着の狭間隙部が発達するような形態が現出する。かかる溶接点近傍の形態変化情報を捉えて溶接欠陥を防止すべく、溶接入熱を最適に制御する方法として、溶接電源の周波数変動を監視し、それが最適になるよう入熱制御する方法(特許文献2)などが知られている。
特開平8-71638号公報 特開昭61-135490号公報 製鉄研究第297号p.84-93
しかし、前記従来の技術によるのでは、苛酷な環境で使用される電縫溶接管の品質要求を十分満足する範囲まで、溶接欠陥を低減させるのは困難であり、この点が課題であった。
発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究し、その結果、次の知見を得た。すなわち、図2に示すように、適正な入熱条件(図2(b))であれば、溶接点3の位置は中位に変動するとともに、溶接点3から後方(通材方向の上流側)のV収束位置(端面1,1が斜め対向状態から正面対向状態に変わる位置)7までの範囲に形成した狭間隙部4の長さLの変動も中位である。一方、溶接入熱が低い(図2(a))と溶接点3の位置変動は小さく狭間隙部はほとんど形成せず、また、溶接入熱が高い(図2(c))と溶接点3の後方の狭間隙部4が大きくなり、その長さLは0.1秒以下の短時間のうちに大きく変動する。なお、狭間隙部4の長さ範囲内で、あたかもシーム部が接合しているかのような箇所がいくつか見られる場合があるが、そのような箇所は無視する。すなわち、狭間隙部4が破線状に見えるときは、その破線の延在範囲の最前方端を溶接点3としてそこからV収束位置7までの長さを狭間隙部4の長さとして採用する。
そして、適正な溶接条件に対応する狭間隙部4の長さLの上下限は、ワークの板厚、管の外径、および溶接速度をパラメータとした線形関数と非常に良い相関関係を有している。
すなわち、溶接点近傍の形態変化情報を捉えるのではなく、狭間隙部の長さそのものを観測し、これが適正な範囲に収まるように溶接入熱を最適化することにより、溶接欠陥を格段に低減させうることを把握し、以下の要旨構成になる本発明をなした。
(請求項1)
素材が金属帯であるワークを、連続的にロール成形してオープン管とし、その周方向両端部に形成したシーム部を高周波加熱および圧接する電縫溶接により、管となす電縫溶接管の製造方法において、ワークの溶接点近傍箇所を高速度カメラにより1/200秒以下の撮影速度で10ms以上の時間連続撮影し、その撮影画像を基に、溶接点からV収束位置までの狭間隙部の長さを計測し、該計測した狭間隙部長さL(mm)が下記式(1)を満たすように電縫溶接の溶接入熱を調整することを特徴とする、溶接品質に優れた電縫溶接管の製造方法。

0.259t+0.013d-0.00548v-6.16<L<0.259t+0.013d-0.00548v+23.84 …(1)
ただし、t:金属帯の板厚(mm), d:管の外径(mm), v:溶接速度(mm/s)
本発明によれば、溶接点からV収束位置までの狭間隙部の長さを高精度に計測でき、この計測長さを用いて狭間隙部の長さが最適になるように溶接入熱を設定することにより、溶接品質の極めて優れた電縫溶接管の製造が可能である。
以下、本発明の実施形態について、図1に示す例を用いて詳細に述べる。素材が金属帯であるワーク10は、ロール成形により連続的に幅を丸められてオープン管とされ、該オープン管の周方向両端面(シーム部)1,1がV字状に収束しながら、ワークコイル2から誘導供給される高周波電流により加熱・溶融されて、V収束位置7および/または狭間隙部4内のどこかの位置で接合したかのような様相を呈し、スクイズロール5,5で圧接されて、溶接点3の位置で溶接が完了する(溶接点3、狭間隙部4、V収束位置7については図2参照)。なお、溶接点3の下流側のシーム溶接部9に形成した管外面側のビード11はバイト13で切削され、ビード屑12となる。また、ワークコイル2による端面加熱効率を高めるべく、インピーダ14をロッド15で支持してオープン管内面側に配置している。
本発明で必須に用いる高速度カメラ6は、デジタル式のものとする。無論、撮影した画像を録画可能でかつパソコン、プリンタ等へ出力可能なものである。また、光学レンズ系を有するものが好ましい。高速度カメラ6は、狭間隙部4の全長が同一視野内に収まるような、ワーク10外面側の位置に配設するとよい。また、視野に狭間隙部4の全長が収まりきらない場合は、高速度カメラ6を管軸方向に移動させるとともに傾斜させて複数の視野で全長をカバーしてもよい。その場合には撮影画像の補正を行う。また、本例では撮影対象からの光を、直接、高速度カメラ6の視野に入射させるようにしたが、これに限らず、撮像対象からの光を、ファイバスコープや反射鏡等で伝送して、高速度カメラ6の視野に入射させるようにしてもよい。
前記高速度カメラでワークの狭間隙部を撮影する際には、撮影速度1/200秒以下で10ms以上の時間連続撮影する。撮影速度が1/200秒を超える遅い速度である場合は、狭間隙部の長さが短時間のうちに変化する現象を捉えることが困難である上に、シーム溶接部の撮影像が不鮮明になるため、撮影速度は1/200秒以下の速い速度とする必要がある。また、最適入熱条件下では、狭間隙部の長さがある程度の周期性をもって変化しており、その長さ変化は、10ms未満の観測時間(連続撮影時間)では十分に捉えきれないため、連続撮影時間を10ms以上とする必要がある。
前記高速度カメラで撮影し録画した、狭間隙部像を含む画像をモニタ20に送って再生し、この再生画像を基に狭間隙部の長さを計測する。この計測した狭間隙部長さL(mm)が、いずれの時間においても式(1)すなわち、
0.259t+0.013d-0.00548v-6.16<L<0.259t+0.013d-0.00548v+23.84 …(1)
を満たすように、溶接入熱を調整する必要がある。ただし、t:金属帯の板厚(mm), d:管の外径(mm), v:溶接速度(mm/s)、である。溶接速度はワーク10の通材速度である。溶接入熱はワークコイル2への供給電力量により調整される。
狭間隙部長さが式(1)の左辺値(L下限)以下であると、溶接入熱が不足して、冷接欠陥などが発生しやすくなるため、狭間隙部長さはL下限を超える必要がある。一方、狭間隙部長さが式(1)の右辺値(L上限)以上であると、溶接入熱が過大となり、シーム溶接部が溶け落ちやすくなるとともに、ペネトレータなどの溶接欠陥が発生しやすくなるため、狭間隙部長さはL上限を下回る必要がある。
ワークの素材に0.05%(質量%、以下同じ)C‐0.2%Si‐1.4%Mn鋼(Ac3変態点:約860℃)の熱延鋼帯を用い、図1に例示し説明した実施形態に則って、表1に示す種々の溶接条件で電縫溶接を行い、狭間隙部長さLを計測した。高速度カメラによる撮影速度は1/500秒、連続撮影時間は100msとした。本発明例では、計測したLが式(1)を満たすように溶接入熱を調整した。一方、比較例では、計測したLが式(1)を満たさないように溶接入熱を調整した。
得られた電縫鋼管のシーム溶接部位置を2mmVノッチ位置とするシャルピー試験片を各条件で5本ずつ採取し、それらを用いてシャルピー衝撃試験を行い、延性破壊させた試験片破面をSEMで観察し、溶接欠陥の面積率を測定した。
計測した狭間隙部長さL(最小L、最大L)、および測定した溶接欠陥の面積率を表1に示す。同表に示すとおり、本発明例では、比較例に比べて、溶接欠陥の面積率が格段に小さくなっており、本発明による溶接欠陥防止効果が極めて大きいことが明らかである。
Figure 0005125670
本発明の実施形態の1例を示す説明図である。 本発明に用いる狭間隙部を示す説明図である。
符号の説明
1 端面(シーム部)
2 ワークコイル
3 溶接点
4 狭間隙部
5 スクイズロール
6 高速度カメラ
7 V収束位置
9 シーム溶接部
10 ワーク(加工対象物)
11 ビード
12 ビード切削屑
13 バイト
14 インピーダ
15 ロッド
20 モニタ

Claims (1)

  1. 素材が金属帯であるワークを、連続的にロール成形してオープン管とし、その周方向両端部に形成したシーム部を高周波加熱および圧接する電縫溶接により、管となす電縫溶接管の製造方法において、ワークの溶接点近傍箇所を高速度カメラにより1/200秒以下の撮影速度で10ms以上の時間連続撮影し、その撮影画像を基に、溶接点からV収束位置までの狭間隙部の長さを計測し、該計測した狭間隙部長さL(mm)が下記式(1)を満たすように電縫溶接の溶接入熱を調整することを特徴とする、溶接品質に優れた電縫溶接管の製造方法。

    0.259t+0.013d-0.00548v-6.16<L<0.259t+0.013d-0.00548v+23.84 …(1)
    ただし、t:金属帯の板厚(mm), d:管の外径(mm), v:溶接速度(mm/s)
JP2008079401A 2008-03-26 2008-03-26 溶接品質に優れた電縫溶接管の製造方法。 Active JP5125670B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008079401A JP5125670B2 (ja) 2008-03-26 2008-03-26 溶接品質に優れた電縫溶接管の製造方法。

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008079401A JP5125670B2 (ja) 2008-03-26 2008-03-26 溶接品質に優れた電縫溶接管の製造方法。

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009233678A JP2009233678A (ja) 2009-10-15
JP5125670B2 true JP5125670B2 (ja) 2013-01-23

Family

ID=41248310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008079401A Active JP5125670B2 (ja) 2008-03-26 2008-03-26 溶接品質に優れた電縫溶接管の製造方法。

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5125670B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015152059A1 (ja) * 2014-04-03 2015-10-08 新日鐵住金株式会社 溶接状態監視システム及び溶接状態監視方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102791418B (zh) * 2010-03-23 2015-01-28 新日铁住金株式会社 高频电阻焊接以及感应加热焊接的操作管理装置、操作管理方法及操作管理程序
CN103930233B (zh) 2011-11-09 2015-08-19 新日铁住金株式会社 缝焊操作的监视装置、方法、程序以及存储介质
EP2839919B1 (en) * 2012-04-18 2017-11-01 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Electric resistance welding operation management device, electric resistance welding operation management method, and computer program
CN102962560B (zh) * 2012-10-24 2015-06-03 洛阳双瑞精铸钛业有限公司 一种石化用钛焊管的焊接方法
JP6079715B2 (ja) * 2014-07-29 2017-02-15 Jfeスチール株式会社 電縫鋼管のシーム接合方法
MX2019005652A (es) * 2016-11-15 2019-08-12 Nippon Steel Corp Aparato, metodo y programa para monitorear la operacion de soldadura de resistencia de alta frecuencia y soldadura mediante calentamiento por induccion de tubo de acero soldado con resistencia electrica.

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2803386B2 (ja) * 1991-04-16 1998-09-24 株式会社明電舎 電縫管溶接管理方法およびその装置
JPH05123874A (ja) * 1991-11-05 1993-05-21 Nippon Steel Corp 電縫溶接における溶接点検出方法
JP3423034B2 (ja) * 1993-07-28 2003-07-07 住友金属工業株式会社 高周波電縫溶接工程における圧接量検出装置
JPH0852513A (ja) * 1994-08-09 1996-02-27 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶接管の製造方法
JPH0871638A (ja) * 1994-09-02 1996-03-19 Sumitomo Metal Ind Ltd 電縫管の入熱制御方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015152059A1 (ja) * 2014-04-03 2015-10-08 新日鐵住金株式会社 溶接状態監視システム及び溶接状態監視方法
JP5880794B1 (ja) * 2014-04-03 2016-03-09 新日鐵住金株式会社 溶接状態監視システム及び溶接状態監視方法
US10262412B2 (en) 2014-04-03 2019-04-16 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Welded state monitoring system and welded state monitoring method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009233678A (ja) 2009-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5125670B2 (ja) 溶接品質に優れた電縫溶接管の製造方法。
JP5332287B2 (ja) 電縫溶接システム
US9677692B2 (en) Welded steel pipe joined with high-energy-density beam and method for producing the same
CN102066040B (zh) 激光焊接钢管的制造方法
JP5375527B2 (ja) レーザ溶接鋼管の製造方法
Simion et al. Controlling and monitoring of welding parameters for micro-alloyed steel pipes produced by high frequency electric welding
Rocha et al. Analysis of interlayer idle time as a temperature control technique in additive manufacturing of thick walls by means of CMT and CMT pulse welding processes
JP5014837B2 (ja) 電縫鋼管の製造方法
JPH0615447A (ja) 溶接管の製造方法
JP6015883B1 (ja) 電縫溶接管の製造状況監視方法、電縫溶接管の製造状況監視装置、及び電縫溶接管の製造方法
JP2008119708A (ja) 金属板材のレーザ溶接方法
JP5909872B2 (ja) 溶接欠陥検出方法及びシステム及び電縫鋼管の製造方法並びに溶接製品の製造方法
JP5338511B2 (ja) レーザ溶接鋼管の製造方法
RU2722957C1 (ru) Способ управления процессом высокочастотной сварки труб и устройство для его осуществления
JP4532977B2 (ja) 溶接品質に優れた電縫鋼管の溶接方法
JPH11254031A (ja) 高周波造管方法
JP7083150B2 (ja) 摩擦攪拌接合方法及び摩擦攪拌接合装置
JP7508019B2 (ja) 電縫鋼管の溶接管理装置、電縫鋼管の溶接管理方法、電縫鋼管の製造方法および電縫鋼管の溶接管理システム
JP5881942B2 (ja) 溶接欠陥検出システム及び電縫鋼管の製造方法並びに溶接製品の製造方法
JP5601015B2 (ja) 低炭素低合金鋼電縫管の入熱制御システム
JP2020127947A (ja) 鋼帯の接合方法および鋼帯の接合装置
JP6699116B2 (ja) 電縫溶接工程におけるアプセット制御装置及び制御方法
Hasegawa et al. Development of a New Optical Monitoring System of Welding Conditions for Producing HF-ERW Line Pipes With High Weld Seam Toughness: Advanced Welding Process of HF-ERW 2
CN108817718A (zh) 基于快速热启动的高速列车6005a-t6铝合金焊接方法
JP7435930B1 (ja) 電縫鋼管の溶接管理装置、電縫鋼管の溶接管理方法、電縫鋼管の製造方法および電縫鋼管の溶接管理システム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110128

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120921

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121002

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121015

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5125670

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151109

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250