JP5994760B2 - 電縫鋼管の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電縫鋼管及びその製造方法に関し、詳しくは、電縫溶接による接合部であるシーム部の識別を支援する手段を設けた電縫鋼管及びその製造方法に関する。
電縫鋼管を製造する電縫造管法は、例えば図３に示す様に、帯鋼１を連続送りしながら、帯鋼１の幅をロール成形２により丸め、該丸めた幅の両端を電縫溶接３により接合して管体４となし、前記接合された部位であるシーム部５の管外面側に形成された盛り上がりである外面ビードを切削除去する外面ビード切削６を行うと云う一連の工程を有する。尚、外面ビード切削６と併せて、シーム部５の管内面側に形成された盛り上がりである内面ビードを切削除去する内面ビード切削７を行う場合もある。外面ビード切削６と内面ビード切削７の併用を内外面ビード切削と云う。
前記電縫鋼管は、造管後に、曲げ加工等の塑性加工や、板材端部と管外面との管長方向溶接加工などの二次加工を施すに際し、夫々の加工形態に適応した位置にシーム部を配置して加工する必要がある場合が少なくない。斯様な二次加工用途向けの電縫鋼管は、加工現場でシーム部を識別できるものが望まれる。
従来、シーム部の識別を支援する手段を設けていない電縫鋼管の場合、シーム部の同定は、色、磁気、或いは形状により行われていたが、これらには以下の難点があった（特許文献１[0005]参照）。
従来、シーム部の識別を支援する手段を設けていない電縫鋼管の場合、シーム部の同定は、色、磁気、或いは形状により行われていたが、これらには以下の難点があった（特許文献１[0005]参照）。
すなわち、色による同定では、造管ままの電縫溶接部は、酸化により他の部分と比べ黒く変色しているため、この黒色部がシーム部であると同定できるが、造管後に焼戻し等の熱処理を受けると、管体の表面全体が黒く変色し、シーム部の同定は不可能となる。
磁気による同定では、造管ままの段階のシーム部は、他の部分との金属組織差による磁気特性差があるため、該磁気特性差を検知してシーム部を同定できるが、造管後に焼戻し等の熱処理を受けると、前記金属組織差がなくなって磁気特性差が検知できなくなり、シーム部の同定は不可能となる。
磁気による同定では、造管ままの段階のシーム部は、他の部分との金属組織差による磁気特性差があるため、該磁気特性差を検知してシーム部を同定できるが、造管後に焼戻し等の熱処理を受けると、前記金属組織差がなくなって磁気特性差が検知できなくなり、シーム部の同定は不可能となる。
形状による同定では、シーム部は、前記外面ビード切削を受けた外面部分が他の部分と比べ凹んでおり、この凹みは熱処理後も認識できるので、熱処理後に前記凹みを認識してシーム部であると同定できるが、伸管されると、管体の外周形状が均一化されて前記凹みが認識できなくなり、伸管後のシーム部の同定は不可能となる。
一方、シーム部の識別を支援する別段の手段を設けた従来技術として、シーム部の管外面側のビードを切削除去してなる切削面に、例えば転造工具を押し当てて、凹凸処理部を形成すると云う手法（従来法Ａと云う）の提案がある（特許文献１の特許請求の範囲参照）。
一方、シーム部の識別を支援する別段の手段を設けた従来技術として、シーム部の管外面側のビードを切削除去してなる切削面に、例えば転造工具を押し当てて、凹凸処理部を形成すると云う手法（従来法Ａと云う）の提案がある（特許文献１の特許請求の範囲参照）。
従来法Ａによれば、シーム部の識別を支援する別段の手段として形成された凹凸処理部は、熱処理後や伸管後でも消えずに残るから、これを目印として二次加工現場でのシーム部の識別が容易となる。
然し、従来法Ａでは、シーム部に外面ビード切削加工を施してなる切削面切削面に凹凸処理部を形成するから、下流の検査工程でマルチプローブ方式電縫鋼管ＵＴ技術（飯塚ら：ＪＦＥ技報Ｎｏ．9（２００５年８月、ｐ．４０〜４５参照。以下、ＭＰ‐ＵＴと略号する）によりシーム部全断面を超音波探傷する際に、シーム部と干渉している凹凸処理部が傷（欠陥）として誤検出され、探傷精度を悪化させると云う問題点がある。
又、従来法Ａでは、管外面側の前記切削面への転造工具の押し当てにより、管体は撓み或いは扁平化する。一方、電縫鋼管の製造工程では、前記外面ビード切削加工と併せて前記内面ビード切削加工を行う場合がある。この場合、前記転造工具の押し当てにより管体が撓み或いは扁平化すると、前記内面ビード切削に用いる切削工具と管内面とが過剰に干渉し、過剰な減肉或いは切削工具の破損を招くと云う問題点もある。
前記従来法Ａの問題点に鑑み、本発明は、ＭＰ‐ＵＴによるシーム部全断面の超音波探傷の探傷精度を悪化させず、又、内面ビード切削に用いる切削工具と管内面との過剰な干渉を起こさせず、電縫鋼管にシーム部の識別を支援する手段を提供することを課題（本発明が解決しようとする課題）とした。
前記課題を解決するために成された本発明は、以下のとおりである。
なお、特許請求の範囲に記載の発明は、下記（１）〜（３）のうちの少なくともいずれか１つである。
（１） 電縫溶接による接合部であるシーム部を有する電縫鋼管において、下記のシーム両脇部に、管外面側でシーム部を中間に挟む二本の仮想平行線上に複数並ぶ凹部を形成したことを特徴とする電縫鋼管。
記
シーム両脇部とは、管体の管軸を中心としシーム部を起点０°とする双方向回転の一方向を負、他方向を正とした管周方向角度θが、該θの変域を定める角度ΦをΦ＝４５°として、-Φ≦θ≦Φである角度範囲の正負各側の領域が管体の母材部と重なってなす部分のことである。
（２） 帯鋼を連続送りしながら、前記帯鋼の幅をロール成形により丸め、該丸めた幅の両端を電縫溶接により接合して管体となし、前記電縫溶接による接合部であるシーム部の管外面側あるいはさらに管内面側のビードを切削除去する電縫鋼管の製造方法において、
前記シーム部の管外面側あるいはさらに管内面側のビードを切削除去した後に、
前記（１）に記載のシーム両脇部の管外面側に転造工具を押し当てて、管外面側でシーム部を中間に挟む二本の仮想平行線上に複数並ぶ凹部を形成することを特徴とする電縫鋼管の製造方法。
（３） 帯鋼を連続送りしながら、前記帯鋼の幅をロール成形により丸め、該丸めた幅の両端を電縫溶接により接合して管体となし、前記電縫溶接による接合部であるシーム部の管外面側あるいはさらに管内面側のビードを切削除去する電縫鋼管の製造方法において、
前記帯鋼の幅をロール成形により丸める前に、帯鋼幅方向両端部を、管外面側になる帯鋼面側に配設した歯車状ロールと管内面側になる帯鋼面側に配設した平ロールとで帯鋼厚さ方向に挟圧することにより、
前記（１）に記載のシーム両脇部の管外面側になる、帯鋼幅方向両端部の帯鋼面側に、前記（１）に記載の凹部になる圧痕を形成することを特徴とする電縫鋼管の製造方法。
なお、特許請求の範囲に記載の発明は、下記（１）〜（３）のうちの少なくともいずれか１つである。
（１） 電縫溶接による接合部であるシーム部を有する電縫鋼管において、下記のシーム両脇部に、管外面側でシーム部を中間に挟む二本の仮想平行線上に複数並ぶ凹部を形成したことを特徴とする電縫鋼管。
記
シーム両脇部とは、管体の管軸を中心としシーム部を起点０°とする双方向回転の一方向を負、他方向を正とした管周方向角度θが、該θの変域を定める角度ΦをΦ＝４５°として、-Φ≦θ≦Φである角度範囲の正負各側の領域が管体の母材部と重なってなす部分のことである。
（２） 帯鋼を連続送りしながら、前記帯鋼の幅をロール成形により丸め、該丸めた幅の両端を電縫溶接により接合して管体となし、前記電縫溶接による接合部であるシーム部の管外面側あるいはさらに管内面側のビードを切削除去する電縫鋼管の製造方法において、
前記シーム部の管外面側あるいはさらに管内面側のビードを切削除去した後に、
前記（１）に記載のシーム両脇部の管外面側に転造工具を押し当てて、管外面側でシーム部を中間に挟む二本の仮想平行線上に複数並ぶ凹部を形成することを特徴とする電縫鋼管の製造方法。
（３） 帯鋼を連続送りしながら、前記帯鋼の幅をロール成形により丸め、該丸めた幅の両端を電縫溶接により接合して管体となし、前記電縫溶接による接合部であるシーム部の管外面側あるいはさらに管内面側のビードを切削除去する電縫鋼管の製造方法において、
前記帯鋼の幅をロール成形により丸める前に、帯鋼幅方向両端部を、管外面側になる帯鋼面側に配設した歯車状ロールと管内面側になる帯鋼面側に配設した平ロールとで帯鋼厚さ方向に挟圧することにより、
前記（１）に記載のシーム両脇部の管外面側になる、帯鋼幅方向両端部の帯鋼面側に、前記（１）に記載の凹部になる圧痕を形成することを特徴とする電縫鋼管の製造方法。
本発明によれば、ＭＰ‐ＵＴによるシーム部全断面の超音波探傷の探傷精度を悪化させず、又、内面ビード切削に用いる切削工具と管内面との過剰な干渉を起こさせず、電縫鋼管にシーム部の識別を支援する手段を設けることができる。また、前記シーム部の識別を支援する手段となる凹部を、シーム部および電縫溶接熱影響部よりも軟質である母材部に形成するから、凹部を形成するための設備をより簡素化できると云う効果もある。
本発明に係る電縫鋼管は、例えば図１、図２に示す様に、電縫溶接による接合部であるシーム部５を有する電縫鋼管において、管体４の管軸１０を中心としシーム部を起点０°とする双方向回転の一方向を正（＋）、他方向を負（-）とした管周方向角度θが、該θの変域を定める角度ΦをΦ＝４５°として、-Φ≦θ≦Φである角度範囲の正負各側の領域が管体４の母材部１６と重なってなす部分であるシーム両脇部１２に、管外面側でシーム部５を中間に挟む二本の仮想平行線１３上に複数並ぶ凹部１５を形成したことを特徴とする。図１において、１１は電縫溶接熱影響部である。凹部１５はシーム部５及び電縫溶接熱影響部１１には形成されない。
凹部１５は、熱処理後、縮径圧延後、伸管後の何れにおいても消滅せず、目視あるいは光学センサでの検出が可能かつ容易である。そこで、凹部１５を検出し、複数並ぶ凹部１５を結べば二本の仮想平行線１３を特定でき、該特定した二本の仮想平行線１３の間隔の中間位置をシーム部５が通っていると認識できるから、凹部１５は二次加工現場でのシーム部５の識別を支援する有力な手段になる。
また、凹部１５は、シーム部５及び電縫溶接熱影響部１１の領域外のシーム両脇部１２に形成され、シーム部５と干渉していないから、ＭＰ‐ＵＴによるシーム部全断面の超音波探傷の探傷精度を悪化させることはない。
ここで、Φが４５°超であると、凹部１５の管周方向角度θであるθＰが、θＰ＞４５°となる場合も許容されるが、θＰ＞４５°の場合は、二本の仮想平行線１３の相互間隔が広がりすぎ、又、シーム部５の直上から見たときの凹部１５の傾きが大きくなりすぎて、目視或いは光学センサによる凹部１５の検出がいささか難しくなるため、Φ＝４５°とした。尚、前記検出をより容易にする観点から、Φは、Φ＝３０°が好ましく、より好ましくはΦ＝１５°である。
ここで、Φが４５°超であると、凹部１５の管周方向角度θであるθＰが、θＰ＞４５°となる場合も許容されるが、θＰ＞４５°の場合は、二本の仮想平行線１３の相互間隔が広がりすぎ、又、シーム部５の直上から見たときの凹部１５の傾きが大きくなりすぎて、目視或いは光学センサによる凹部１５の検出がいささか難しくなるため、Φ＝４５°とした。尚、前記検出をより容易にする観点から、Φは、Φ＝３０°が好ましく、より好ましくはΦ＝１５°である。
また、前記検出のし易さの観点から、凹部１５は、二本の仮想平行線１３の一本ごとでの並びのピッチを２〜２０ｍｍ、凹部１５の一つずつの平面視での最大寸法を０．５〜１．０ｍｍとすることが好ましい。
また、凹部１５の深さ（管肉厚方向寸法）は、浅すぎると凹部１５の検出が難しくなり、一方、深過ぎると管体４の機械的性能を損う可能性が高まることから、０．１０ｍｍ以上かつ管肉厚の１５％以下とすることが好ましい。
また、凹部１５の深さ（管肉厚方向寸法）は、浅すぎると凹部１５の検出が難しくなり、一方、深過ぎると管体４の機械的性能を損う可能性が高まることから、０．１０ｍｍ以上かつ管肉厚の１５％以下とすることが好ましい。
また、図２の例では、二本の仮想平行線１３のうちの一本目に複数並ぶ凹部１５と二本目に複数並ぶ凹部１５とが、管軸方向の同一位置にくる形態（形態Ｉと云う）としているが、本発明はこの形態Ｉに限定されず、二本の仮想平行線１３のうちの一本目に並ぶ凹部１５と二本目に並ぶ凹部１５とが、管軸方向の異なる位置にくる形態（形態ＩＩと云う）であってもよい。
また、例えば図４に示す様に、前記形態ＩＩに云う“管軸方向の異なる位置”のうちから、“管軸方向の互いのピッチの１/２の位置”を選択した形態（形態ＩＩＡと云う）とすると、この形態ＩＩＡは、前記形態Ｉ（図２参照）と比べて、シーム両脇部１２全体での凹部１５のピッチが前記形態Ｉ（図２参照）のそれの１/２であるから、特に、前記外面ビード切削又は内外面ビード切削の後に管体を所定長さに切断し、次いで縮径圧延（レデューシング）を行う場合、該縮径圧延によりシーム両脇部１２全体での凹部１５のピッチが伸びても、該伸びた後のピッチは、前記形態Ｉ（図２参照）のそれの１/２である。従って、前記形態ＩＩＡ（図４参照）は、前記ピッチが伸びたことによる仮想平行線１３の特定のしにくさが前記形態Ｉ（図２参照）の場合よりも軽減されて好ましい。
本発明に係る電縫鋼管の製造方法としては、図３に例示されたのと同様の電縫造管法による電縫鋼管の製造方法において、図５、図６に一例を示す様に、外面ビード切削６あるいは内外面ビード切削６、７の後、図示しない管切断機で管体４を所定長さに切断する前に、前記シーム両脇部１２の管外面側に転造工具２０を押し当てて、管外面側でシーム部５を中間に挟む二本の仮想平行線１３上に複数並ぶ凹部１５を形成すると云う方法（方法Ｍ１と云う）が挙げられる。転造工具２０としては、例えばローレット加工（表面が丸い物体の表面に滑り止め用のギザギザ形状を付ける加工のことである）用工具などが好適である。
前記方法Ｍ１では、転造工具をシーム部外面側に直接押し当てる従来法Ａと比べ、管体４の撓みや扁平化は格段に軽減し、内面ビード切削７に用いる切削工具と管内面との過剰な干渉が起ることはない。
又、本発明に係る電縫鋼管の製造方法としては、図３に例示されたのと同様の電縫造管法による電縫鋼管の製造方法において、図７、図８に一例を示す様に、帯鋼１をコイルの状態から払出しした後、帯鋼１の幅をロール成形２により丸める前に（ロール成形２の入側で）、帯鋼１の幅方向両端部を、管外面側になる帯鋼面側（この例では下面側）に配設した歯車状ロール２２と管内面側になる帯鋼面側（この例では上面側）に配設した平ロール２４とで帯鋼厚さ方向に挟圧することにより、 前記シーム両脇部１２（図１参照）の管外面側になる、帯鋼幅方向両端部の帯鋼面側（この例では下面側）に、前記凹部１５（図１〜図３参照）になる圧痕３０を形成すると云う方法（方法Ｍ２と云う）であってもよい。
又、本発明に係る電縫鋼管の製造方法としては、図３に例示されたのと同様の電縫造管法による電縫鋼管の製造方法において、図７、図８に一例を示す様に、帯鋼１をコイルの状態から払出しした後、帯鋼１の幅をロール成形２により丸める前に（ロール成形２の入側で）、帯鋼１の幅方向両端部を、管外面側になる帯鋼面側（この例では下面側）に配設した歯車状ロール２２と管内面側になる帯鋼面側（この例では上面側）に配設した平ロール２４とで帯鋼厚さ方向に挟圧することにより、 前記シーム両脇部１２（図１参照）の管外面側になる、帯鋼幅方向両端部の帯鋼面側（この例では下面側）に、前記凹部１５（図１〜図３参照）になる圧痕３０を形成すると云う方法（方法Ｍ２と云う）であってもよい。
前記方法Ｍ２では、帯鋼１が平らである段階で、その幅方向両端部の前記シーム両脇部１２になる部分の、管外面側になる帯鋼面側（この例では下面側）に、前記凹部１５になる圧痕３０を形成するから、歯車状ロール２２及び平ロール２４は、下流側のロール成形２、電縫溶接３、外面ビード切削６との設備スペースの取合いが無くて、設置が容易であると云う利点がある。
本発明の実施例として、前記方法Ｍ２により、外径６０．５ｍｍ、肉厚４．０ｍｍの電縫鋼管を製造した。ロール成形２の入側で付与した圧痕３０は、造管した段階で、管周方向角度θがθ＝±１０°となる、シーム両脇部１２の管外面側（母材部１６である）でシーム部５を中間に挟む二本の仮想平行線１３上に複数並ぶ凹部１５となるように、形成した。圧痕３０は、同じ並び列のピッチ＝５ｍｍ、平面視での１個の最大寸法＝０．７０ｍｍ、深さ＝０．３０ｍｍとし、二つの並び列のうちの一方の列の１個が他方の列のピッチの１/２の位置にくるようにした。これらの寸法及び並びの形態は圧痕３０が凹部１５になった段階でも変わらなかった。
製造後の電縫鋼管は、凹部１５を目視で検出でき、複数の凹部１５が並ぶ二本の仮想平行線１３を特定でき、該特定した二本の仮想平行線１３の間隔の中間位置をシーム部５が通っていると認識できて、シーム部５の識別が容易であった。
また、前記製造後の電縫鋼管から採取した長さ１ｍの供試管について、６８０℃の熱処理と伸び率２６％の伸管処理とを行ったが、各処理後も処理前と同様、シーム部を識別できた。
また、前記製造後の電縫鋼管から採取した長さ１ｍの供試管について、６８０℃の熱処理と伸び率２６％の伸管処理とを行ったが、各処理後も処理前と同様、シーム部を識別できた。
前記製造後の電縫鋼管は、下流の検査工程で、ＭＰ‐ＵＴによるシーム部全断面の超音波探傷を受けたとき、シーム部５と干渉していない凹部１５が傷として誤検出されることはなく、前記超音波探傷の探傷精度が悪化することは無かった。
比較例として、従来法Ａにより実施例と同一サイズの電縫鋼管を試験的に製造した。比較例の電縫鋼管は、造管まま、熱処理後、伸管後の何れの段階でも凹凸処理部の目視検出からシーム部を識別できたが、下流の検査工程で、ＭＰ‐ＵＴによるシーム部全断面の超音波探傷を受けたとき、シーム部と干渉している凹凸処理部が傷として誤検出されてしまい、前記超音波探傷の探傷精度が著しく悪化した。
比較例として、従来法Ａにより実施例と同一サイズの電縫鋼管を試験的に製造した。比較例の電縫鋼管は、造管まま、熱処理後、伸管後の何れの段階でも凹凸処理部の目視検出からシーム部を識別できたが、下流の検査工程で、ＭＰ‐ＵＴによるシーム部全断面の超音波探傷を受けたとき、シーム部と干渉している凹凸処理部が傷として誤検出されてしまい、前記超音波探傷の探傷精度が著しく悪化した。
１ 帯鋼
２ ロール成形
３ 電縫溶接
４ 管体（電縫鋼管の管体）
５ シーム部
６ 外面ビード切削
７ 内面ビード切削
１０ 管軸
１１ 電縫溶接熱影響部
１２ シーム両脇部
１３ 仮想平行線
１５ 凹部
１６ 母材部
２０ 転造工具
２２ 歯車状ロール
２４ 平ロール
３０ 圧痕
２ ロール成形
３ 電縫溶接
４ 管体（電縫鋼管の管体）
５ シーム部
６ 外面ビード切削
７ 内面ビード切削
１０ 管軸
１１ 電縫溶接熱影響部
１２ シーム両脇部
１３ 仮想平行線
１５ 凹部
１６ 母材部
２０ 転造工具
２２ 歯車状ロール
２４ 平ロール
３０ 圧痕
Claims (1)
- 帯鋼を連続送りしながら、前記帯鋼の幅をロール成形により丸め、該丸めた幅の両端を電縫溶接により接合して管体となし、前記電縫溶接による接合部であるシーム部の管外面側あるいはさらに管内面側のビードを切削除去する電縫鋼管の製造方法において、
前記帯鋼の幅をロール成形により丸める前に、帯鋼幅方向両端部を、管外面側になる帯鋼面側に配設した歯車状ロールと管内面側になる帯鋼面側に配設した平ロールとで帯鋼厚さ方向に挟圧することにより、
下記のシーム両脇部の管外面側になる、帯鋼幅方向両端部の帯鋼面側に、管外面側でシーム部を中間に挟む二本の仮想平行線上に複数並ぶ凹部になる圧痕を形成することを特徴とする電縫鋼管の製造方法。
記
シーム両脇部とは、管体の管軸を中心としシーム部を起点０°とする双方向回転の一方向を負、他方向を正とした管周方向角度θが、該θの変域を定める角度ΦをΦ＝４５°として、-Φ≦θ≦Φである角度範囲の正負各側の領域が管体の母材部と重なってなす部分のことである。
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