JP6036773B2 - Shielding device for welded part of bare pipe of ERW steel pipe and method for shielding welded part of bare pipe - Google Patents
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本発明は、電縫鋼管の素管被溶接部シールド装置および素管被溶接部シールド方法に関し、特に、油井ラインパイプ向けや自動車用の部品などの、溶接部に高い機械的特性が要求される電縫鋼管の製造に好ましく用いうる、電縫鋼管の素管被溶接部シールド装置および素管被溶接部シールド方法に関する。 The present invention relates to a base pipe welded shield apparatus and base pipe welded shield how ERW steel pipe, in particular, for parts for oil well line pipe for and automobiles has high mechanical properties in the weld requirements is the can be preferably used in the production of electric resistance welded steel pipe, about the base pipe welded shield apparatus and base pipe welded shield how the electric resistance welded steel pipe.
通常、鋼管は溶接鋼管と継目無鋼管に大別される。溶接鋼管は、電縫鋼管を例とするように、板(帯材の意、以下同じ)を丸めて端部を突き合わせて溶接して製造され、継目無鋼管は、材料の塊を高温で穿孔してマンドレルミル等で圧延して製造される。溶接鋼管の場合、一般に溶接部の特性は母材より劣ると云われ、鋼管の適用に当たって、用途ごとに溶接部の靭性や強度や伸びなどの保証が常に議論されて問題となってきた。 Usually, steel pipes are roughly divided into welded steel pipes and seamless steel pipes. Welded steel pipes are manufactured by rounding a plate (meaning of a strip, the same shall apply hereinafter) and welding the end parts, as in the case of ERW steel pipes. Seamless steel pipes are used to drill a lump of material at a high temperature. And it is manufactured by rolling with a mandrel mill or the like. In the case of a welded steel pipe, it is generally said that the properties of the welded part are inferior to the base metal, and in the application of the steel pipe, guarantees such as toughness, strength and elongation of the welded part have always been discussed for each application.
例えば、原油や天然ガスなどを輸送するラインパイプでは、管を寒冷地に敷設することが多いため低温靭性が必要とされ、管の強度が重要視される。 For example, line pipes that transport crude oil, natural gas, and the like often require low-temperature toughness because the pipes are often laid in cold regions, and the strength of the pipes is important.
又、通常、鋼管の母材となる熱延鋼板は、鋼管製造後の母材特性を考慮して成分設計され、強度等の特性が確保される。 In general, a hot-rolled steel sheet that is a base material of a steel pipe is designed in consideration of the base material characteristics after manufacturing the steel pipe, and characteristics such as strength are ensured.
しかし、溶接部の特性は、母材の成分設計や熱処理等による以上に、電縫溶接方法によって大きく左右されるため、溶接技術の開発が重要であった。電縫溶接不良の原因としては、ペネトレータと呼ばれる酸化物主体の溶接欠陥が、電縫溶接時に被溶接部(詳しくは、帯材を丸めてなるオープン管である素管の周方向両端面を突き合わせた部位である素管エッジ突合せ部)に生成して残留し、この残留したペネトレータを原因として靭性が低下したり強度不足になったりする例が多かった。 However, since the characteristics of the welded part are greatly influenced by the electric resistance welding method rather than by the base material component design, heat treatment, etc., it was important to develop a welding technique. The cause of poor ERW welding is that an oxide-based welding defect called a penetrator butts the welded parts during ERW welding (specifically, the circumferential ends of the element pipe, which is an open pipe made by rolling a band material) In many cases, the toughness is reduced or the strength is insufficient due to the residual penetrator.
そこで、従来技術として電縫溶接不良の主原因であるペネトレータを溶接部から除くため、被溶接部へのガス吹き付けにより被溶接部の酸化を防止する技術または電縫溶接直前の帯材端面の形状を適切な形状とすることでペネトレータを溶接部から取り除く技術などが提案されてきた。 Therefore, in order to remove the penetrator, which is the main cause of ERW welding failure, from the welded part as a conventional technique, the technique of preventing oxidation of the welded part by gas blowing to the welded part or the shape of the end face of the strip material immediately before ERW welding There has been proposed a technique for removing the penetrator from the welded portion by making the shape into an appropriate shape.
例えば、特許文献1には電縫管の溶接部シールド装置において被溶接部回りの密閉空間を最小容積として被溶接部回りの酸素濃度を短時間で下げる目的で、スクイズロールのロールスタンドに被溶接部回りの溶接装置と素管の局部のみを覆うシールドカバーを取着した旨記載されている。
For example, in
又、特許文献2には、素管内に装入するインピーダケースに不活性ガスの液化ガス配管を配設して供給した液化ガスでインピーダコアを冷却した後当該液化ガスを溶接点に向けて噴出してガスシールドする旨記載されている。
Further, in
又、特許文献3には、溶接(圧接)時に被溶接部をガスシールドして酸素濃度を低くし酸化物の発生量を低減し、且つ高周波加熱中の被溶接部位にレーザービーム又はプラズマアークを照射する事で溶接欠陥の発生を防止する旨記載されている。
又、特許文献4には、素管のエッジ部加熱起点から溶接点に至るまでの通管経路全域を、エッジ部加熱用誘導コイル、スクイズロール共々シールドボックスで覆い、該シールドボックス内へガス供給管にて所定流量でガスを供給する旨記載されている。 In Patent Document 4, the entire pipe passage route from the edge heating starting point to the welding point of the raw pipe is covered with the edge heating coil and squeeze roll together with a shield box, and gas is supplied into the shield box. It is described that gas is supplied at a predetermined flow rate through a pipe.
しかし、溶接点付近のみを外面側から(特許文献1)或いは内面側から(特許文献2)のガス吹き付けによりガスシールドする方法は、再現性が悪く、充分にシールドができずに溶接部に酸化物が残留する場合があった。 However, the method of gas shielding only by welding the vicinity of the welding point from the outer surface side (Patent Document 1) or from the inner surface side (Patent Document 2) is poor in reproducibility and cannot be shielded sufficiently, and the welded portion is oxidized. Things may remain.
又、溶接点にプラズマアーク等を照射する方法(特許文献3)は、ガスシールド装置に加えて別途プラズマアーク等の照射装置が必要となり、造管コスト面での不利を招く。 Moreover, the method of irradiating a plasma arc or the like to a welding point (Patent Document 3) requires an irradiation device such as a plasma arc in addition to the gas shield device, which causes a disadvantage in terms of pipe making cost.
又、素管のエッジ部加熱起点から溶接点に至るまでの通管経路全域をシールドボックスで覆う方式(特許文献4)は、装置構造が複雑であり、組み付けに多大な時間を要する事や、管の寸法が変わるごとにシールドボックスの取替えや調整が必要であり、能率面、造管コスト面での不利が大きいという問題がある。 In addition, the method of covering the entire pipe path from the edge heating start point of the raw pipe to the welding point with a shield box (Patent Document 4) has a complicated device structure and requires a lot of time for assembly, Each time the dimensions of the pipe change, it is necessary to replace or adjust the shield box, and there is a problem that the disadvantage in terms of efficiency and pipe making cost is great.
以上のように、従来技術では、造管コスト面さらには能率面の犠牲なしでは、電縫溶接時の被溶接部を確実にガスシールドして其処の酸素濃度を十分に低下させる事ができていないためペネトレータの生成を防止できないという問題があった。 As described above, in the conventional technology, the welded part at the time of ERW welding can be surely gas shielded and the oxygen concentration can be sufficiently reduced without sacrificing the pipe making cost and the efficiency. There was a problem that the generation of the penetrator could not be prevented.
そこで、本発明は、前記従来技術の問題に鑑み、造管コスト面さらには能率面を犠牲にすることなく、電縫溶接時の被溶接部を確実にガスシールドして其処の酸素濃度を十分に低下させてペネトレータの生成を防止しうる電縫鋼管の素管被溶接部シールド装置および素管被溶接部シールド方法を提供することを、本発明が解決しようとする課題とした。 Therefore, in view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention reliably gas shields the welded part at the time of ERW welding without sacrificing the pipe making cost and the efficiency, so that the oxygen concentration thereof is sufficient. providing a base pipe welded shield apparatus and base pipe welded shield how ERW steel pipe which can prevent the formation of penetrators is lowered to, and an object of the present invention is to solve.
発明者らは、前記課題を解決する為に鋭意検討し、その結果、素管のエッジ部加熱起点から溶接点に至る通管範囲をシールドボックスで覆わずに、前記通管範囲内で素管の被溶接部直上から被溶接部にシールドガスを吹き付ける場合、被溶接部の上端からシールドガス吹付け用ノズルにおけるシールドガスの放出口までの高さであるノズル高さ、及び吹付けるシールドガスの流速を適正に制御することに加え、前記シールドガス吹付け用ノズルの構造を素管周方向に対して3層以上に分割した構造とし、両端層のガス放出口からの吹付けガス流速と残りの層のガス放出口からの吹付けガス流速の比を適正に制御することにより、被溶接部の酸素濃度を格段に低減できることを見出し、本発明を成した。即ち本発明は以下の通りである。
(1) 電縫溶接時の被溶接部を不活性ガスからなるシールドガスでガスシールドする電縫鋼管の素管被溶接部シールド装置であって、前記被溶接部に対し該被溶接部上端から5〜300mm上方の位置に、素管周方向に対して3層に分割したガス放出口を配位したシールドガス吹付け用ノズルと、前記ガス放出口から放出される前記シールドガスの流速を、前記3層のうちの中央層のガス放出口からのガス放出流速Bは、B=0.5〜50m/sに制御し、残りの両端層のガス放出口からのガス放出流速Aは式、0.01≦B/A≦10、を満たす流速に制御するガス流調整器と、を有することを特徴とする電縫鋼管の素管被溶接部シールド装置。
(2) 前記中央層をさらに素管周方向に対して2層以上に分割したことを特徴とする(1)に記載の電縫鋼管の素管被溶接部シールド装置。
(3) 前記ガス放出口の全層合併した形状は、寸法の通管方向成分である長さが30mm以上、寸法の素管エッジ突合せ方向成分である幅が5mm以上の矩形状であることを特徴とする(1)または(2)に記載の電縫鋼管の素管被溶接部シールド装置。
(4) 前記ガス放出口の全層合併した寸法の素管エッジ突合せ方向成分である幅Rは、前記ガス放出口の直下の被溶接部の端面間の最大間隔Wに対し、R/W>1.0、なる関係を満たすことを特徴とする(1)〜(3)の何れか1つに記載の電縫鋼管の素管被溶接部シールド装置。
(5) 前記不活性ガスに代えて、還元性ガスを0.1質量%以上含有するガスとしたことを特徴とする(1)〜(4)の何れか1つに記載の電縫鋼管の被溶接部シールド装置。
(6) 電縫溶接時の被溶接部を不活性ガスからなるシールドガスでガスシールドする電縫鋼管の素管被溶接部シールド方法であって、前記被溶接部に対し該被溶接部上端から5〜300mm上方の位置に、素管周方向に対して3層に分割したガス放出口を配位したシールドガス吹付け用ノズルの前記ガス放出口から前記シールドガスを、前記3層のうちの中央層のガス放出口からのガス放出流速Bは、B=0.5〜50m/sとし、残りの両端層のガス放出口からのガス放出流速Aは式、0.01≦B/A≦10、を満たす流速として、吹付けることを特徴とする電縫鋼管の素管被溶接部シールド方法。
(7) 前記中央層をさらに素管周方向に対して2層以上に分割したことを特徴とする(6)に記載の電縫鋼管の素管被溶接部シールド方法。
(8) 前記ガス放出口の全層合併した形状は、寸法の通管方向成分である長さが30mm以上、寸法の素管エッジ突合せ方向成分である幅が5mm以上の矩形状であることを特徴とする(6)または(7)に記載の電縫鋼管の素管被溶接部シールド方法。
(9) 前記ガス放出口の全層合併した寸法の素管エッジ突合せ方向成分である幅Rは、前記ガス放出口の直下の被溶接部の端面間の最大間隔Wに対し、R/W>1.0、なる関係を満たすことを特徴とする(6)〜(8)の何れか1つに記載の電縫鋼管の素管被溶接部シールド方法。
(10) 前記不活性ガスに代えて、還元性ガスを0.1質量%以上含有するガスとしたことを特徴とする(6)〜(9)の何れか1つに記載の電縫鋼管の被溶接部シールド方法。
(11) 被溶接部をガスシールドしつつ電縫溶接する電縫鋼管の製造方法において、前記ガスシールドは、(6)〜(10)の何れか1つに記載の電縫鋼管の素管被溶接部シールド方法により行うことを特徴とする電縫鋼管の製造方法。
(12) (11)の製造方法で製造したことを特徴とする電縫鋼管。
(13) 電縫溶接による被溶接部を有し、該被溶接部の酸化物面積率が0.1%未満であることを特徴とする電縫鋼管。
The inventors have intensively studied to solve the above-mentioned problems, and as a result, the pipe tube range from the edge heating start point to the weld point of the pipe tube is not covered with a shield box, and the raw tube is within the pipe tube range. When spraying shield gas from directly above the welded part to the welded part, the nozzle height, which is the height from the upper end of the welded part to the shield gas discharge nozzle in the shield gas blowing nozzle, and the shielding gas to be blown In addition to appropriately controlling the flow rate, the shield gas blowing nozzle structure is divided into three or more layers in the circumferential direction of the raw tube, and the blowing gas flow rate from the gas discharge ports at both ends and the remaining The present inventors have found that the oxygen concentration in the welded portion can be significantly reduced by appropriately controlling the ratio of the flow velocity of the blowing gas from the gas discharge port of the layer. That is, the present invention is as follows.
(1) A shielded device for welded part of an ERW steel pipe that gas shields a welded part at the time of ERW welding with a shielding gas made of an inert gas, from the upper end of the welded part to the welded part A shield gas blowing nozzle in which a gas discharge port divided into three layers with respect to the circumferential direction of the raw tube is arranged at a position above 5 to 300 mm, and a flow rate of the shield gas discharged from the gas discharge port, The gas discharge flow rate B from the gas discharge port of the central layer of the three layers is controlled to B = 0.5 to 50 m / s, and the gas discharge flow rate A from the gas discharge ports of the remaining both end layers is an equation: And a gas flow regulator for controlling the flow rate to satisfy 0.01 ≦ B / A ≦ 10.
(2) The core welded part shielding device for an electric resistance welded steel pipe according to (1), wherein the central layer is further divided into two or more layers in the circumferential direction of the core.
(3) The combined shape of all the layers of the gas discharge port is a rectangular shape having a length of 30 mm or more as a component in the pipe passage direction of the dimension and a width of 5 mm or more as a component of the element tube edge butting direction as a dimension. (1) or (2) characterized in that the welded part shielding device for the welded part of the ERW steel pipe.
(4) The width R, which is a component of the tube edge butting direction of the combined dimensions of all layers of the gas discharge port, is R / W> with respect to the maximum interval W between the end faces of the welded portion immediately below the gas discharge port. 1.0, the raw material welded part shielding device for an electric resistance welded steel pipe according to any one of (1) to (3), wherein the relationship is satisfied.
(5) The ERW steel pipe according to any one of (1) to (4), wherein the gas contains 0.1% by mass or more of a reducing gas instead of the inert gas. Welded part shield device.
(6) A method for shielding a welded portion of an ERW steel pipe which is gas shielded with a shielding gas composed of an inert gas during ERW welding, wherein the welded portion is shielded from the upper end of the welded portion with respect to the welded portion. The shield gas from the gas discharge port of the nozzle for spraying a shield gas in which gas discharge ports divided into three layers with respect to the circumferential direction of the raw tube are arranged at a
(7) The method for shielding a welded portion of an ERW steel pipe according to (6), wherein the central layer is further divided into two or more layers in the circumferential direction of the pipe.
(8) The combined shape of all the layers of the gas discharge port is a rectangular shape having a length of 30 mm or more as a component in the pipe passage direction of a dimension and a width of 5 mm or more as a component of a dimension of a raw pipe edge. (6) or (7) characterized in that the welded portion shielding method for the welded portion of the ERW steel pipe.
(9) The width R, which is a component of the tube edge butting direction of the combined dimensions of all layers of the gas discharge port, is R / W> with respect to the maximum interval W between the end faces of the welded portion immediately below the gas discharge port. 1.0. The method for shielding a welded portion of an unsealed steel pipe according to any one of (6) to (8), wherein the relationship is 1.0.
(10) The ERW steel pipe according to any one of (6) to (9), wherein the gas contains 0.1% by mass or more of a reducing gas instead of the inert gas. Welding part shielding method.
(11) In the method of manufacturing an electric resistance welded steel pipe which is welded by electric resistance welding while gas shielding the welded portion, the gas shield is a base pipe cover of the electric resistance welded steel pipe according to any one of (6) to (10). A method for producing an ERW steel pipe, characterized in that the method is performed by a welding part shielding method.
(12) An ERW steel pipe manufactured by the manufacturing method of (11).
(13) An electric resistance welded steel pipe having a welded portion by electric resistance welding, wherein an oxide area ratio of the welded portion is less than 0.1%.
本発明によれば、電縫溶接時の被溶接部の酸素濃度を十分低いレベルに維持できて、電縫鋼管の溶接部特性を確実に従来レベルよりも向上させる事ができる。 According to the present invention, the oxygen concentration of the welded part during ERW welding can be maintained at a sufficiently low level, and the welded part characteristics of the ERW steel pipe can be reliably improved from the conventional level.
図1は、本発明の実施形態を示す概略図である。鋼帯からなる帯材を図示しないアンコイラーで連続的に払出し、図示しないレベラーで矯正し、通管方向20に送りつつ、図示しないロール成形機で帯材の幅を丸めて素管(オープン管)10となし、該丸めた幅の両端面を突合せてなる素管エッジ突合せ部である被溶接部11を電縫溶接機(図示しないエッジ部加熱用給電手段と図示しない圧接用スクイズロールとで構成されている)により、電縫溶接して、電縫鋼管15を得る。12は素管エッジ部加熱起点、13は前記圧接により被溶接部11が接合する通管方向位置を指す溶接点である。尚、素管10乃至電縫鋼管15の管内面側にはインピーダ(図示省略)を配置する場合もある。電縫溶接機を出た電縫鋼管15は図示しないサイザーで外径調整をされる。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the present invention. A strip made of steel strip is continuously paid out with an uncoiler (not shown), corrected with a leveler (not shown), and sent in the
本発明では、素管エッジ部加熱起点12から溶接点13までの通管方向範囲の全域、或いは当該範囲内の、被溶接部に酸化物が生成し易い区域(この区域は予備調査により特定できる)をシールド範囲とし、該シールド範囲において、被溶接部11の直上の位置にシールドガス吹付け用ノズル(略してノズル)1を配置する。
In the present invention, the entire range of the pipe passage direction from the raw tube edge
ノズル1は、其のガス放出口1Aを被溶接部11上端と正対する様に配位して、配置する。
The
本発明では、ノズル1は、図1(b)及び図2(a)(d)に示すように、素管周方向30に対して3層に分割したものとする。これらの層は互いに独立したガス流路をなす。またさらに、前記3層のうちの中央層1Cは、図2(b)(c)に示すように、素管周方向30に対して2層以上に分割してもよい。なお、両端層1Eは各1層ずつとする。
In this invention, the
本発明では、背景技術で言及した処の、前記シールド範囲内の素管10全周を覆うシールドボックスは、設けなくてもよい。むしろ設けない方が電縫鋼管の造管能率面、製造コスト面から好ましいから、この実施形態では設けていない。
In the present invention, the shield box that covers the entire circumference of the
本発明者らはシールドガスの流れについて詳細に観察した。さらに、ガス放出口1Aの位置や寸法、ならびに中央層1C、両端層1E夫々のガス放出口1Aでのシールドガスの流速などの、様々なシールドガスの吹付け条件が、電縫溶接時の被溶接部11の酸素濃度と、該被溶接部を電縫溶接してなる溶接部における酸化物の面積率とに及ぼす影響を詳細に調査した。
The inventors have observed in detail the flow of the shielding gas. Furthermore, various shield gas spraying conditions such as the position and size of the
その結果、シールドガスの吹付け条件を最適にする事により、被溶接部の酸素濃度が0.01質量%以下になり、溶接部の酸化物面積率が0.1%未満になることを発見した。ここで、溶接部の酸化物面積率とは、次のとおり定義される。すなわち、電縫溶接部のシャルピー衝撃試験を行うことにより得られる破面を電子顕微鏡により倍率500倍以上で少なくとも10視野観察して、その破面内に観察される酸化物を含んだディンプル破面部分を選別して、その総面積を測定し、これの視野総面積に対する割合を酸化物面積率とした。 As a result, it was discovered that by optimizing the spraying conditions of the shielding gas, the oxygen concentration of the welded part becomes 0.01% by mass or less, and the oxide area ratio of the welded part becomes less than 0.1%. did. Here, the oxide area ratio of the weld is defined as follows. That is, a fracture surface obtained by conducting a Charpy impact test of an electric resistance welded portion is observed with an electron microscope at a magnification of 500 times or more and at least 10 visual fields, and a dimple fracture surface containing oxide observed in the fracture surface A portion was selected and its total area was measured, and the ratio of the total area of the visual field was defined as the oxide area ratio.
前記発見した最適条件は、被溶接部11上端からガス放出口1Aまでの高さであるノズル高さが5mm以上300mm以下(図1(c)参照)であり、且つ、中央層1Cのガス放出口1Aでのシールドガス5の流速Bが、B=0.5〜50m/sであり、且つ、両端層1Eのガス放出口1Aでのシールドガス5の流速Aが、0.01≦B/A≦10(図3参照)を満たす流速であると云う条件である。
The optimum condition found above is that the nozzle height, which is the height from the upper end of the welded
前記ノズル高さが300mmを超えるとシールドガスが充分に被溶接部11に届かず、被溶接部11の酸素濃度が100ppm以下にならない。前記ノズル高さは小さい方が望ましいのであるが、5mmを下回ると、加熱されている被溶接部11からの輻射熱でガス放出口1Aが傷み易く、更に被溶接部11で発生したスパッタが衝突してノズル1の耐久性が劣化する。
When the nozzle height exceeds 300 mm, the shield gas does not sufficiently reach the welded
流速を前記最適条件範囲内に制御するために、本発明では、前記ガス放出口から放出される前記シールドガスの流速を、前記3層のうちの中央層1Cのガス放出口からのガス放出流速Bは、B=0.5〜50m/sに制御し、残りの両端層1Eのガス放出口からのガス放出流速Aは式、0.01≦B/A≦10、を満たす流速に制御するガス流調整器3(図1(a)(b)参照)を有するものとした。
In order to control the flow rate within the optimum condition range, in the present invention, the flow rate of the shield gas discharged from the gas discharge port is set to the gas discharge flow rate from the gas discharge port of the
流速Bが小さすぎると、シールドガスは周囲に拡散し、被溶接部11のガスシールドが不十分となる。流速Bが大き過ぎると、シールドガスの勢いが強くなりすぎ、被溶接部11の端面間への大気巻き込みを生じてしまう。よって、前記流速Bは0.5〜50m/sが適正範囲である。なお、中央層1Cをさらに複数の層に分割した場合(例えば図2(b)(c)など)、該複数の層についての流速Bは必ずしも同一の値である必要はなく、前記適正範囲内である限り、層ごとに異なる値であってもかまわない。
When the flow velocity B is too small, the shield gas diffuses to the surroundings, and the gas shield of the welded
しかし、流速Bを前記適正範囲に保ったとしても、流速Bと流速Aの比であるガス流速比B/Aが不適正であると、図3に示すように、大気巻き込み6を防止するのは困難である。
However, even if the flow rate B is kept in the proper range, if the gas flow rate ratio B / A, which is the ratio of the flow rate B and the flow rate A, is inappropriate, the
すなわち、B/A<0.01の場合は、両端層1Eからのガス流(シールドガス5の流れ)が強すぎ、かつ中央層1Cからのガス流が弱すぎるため、両端層1Eからのガス流が素管10の外面で反射して上方に偏向し、その反射領域におけるガス流速が零に近くなって、素管10外面沿いの大気巻き込み6を防止できず(図3(a)参照)、被溶接部11の酸素濃度を充分に低減することはできない。
That is, when B / A <0.01, the gas flow from the both
一方、B/A>10の場合は、中央層1Cからのガス流が強すぎ、かつ両端層1Eからのガス流が弱過ぎるため、大気が中央層1Cからのガス流によって被溶接部11の端面間に引きずり込まれて、大気巻き込み6を招来しやすく(図3(c)参照)、被溶接部11の酸素濃度を充分に低減することはできない。
On the other hand, in the case of B / A> 10, the gas flow from the
これらに対し、B/A=0.01〜10とすることで、被溶接部11の端面間にシールドガス5が過不足なく充満し、大気巻き込みも無く、充分なガスシールドが達成できる(図3(b)参照)。なお、ガス流速比B/Aにおける流速Bには、中央層1Cを複数の層に分割して、該複数の層の少なくとも1層からのガス流速を他層と違えた場合、該違えたガス流速同士のうちの最大流速を用いる。
On the other hand, by setting B / A = 0.01 to 10, the end face of the welded
因みに図4は、一例としてノズル高さ=50mmとし、流速B=0.5〜50m/sの適正範囲下でガス流速比B/Aを種々変えて被溶接部11にシールドガス5を吹き付け、被溶接部11の端面間の中間位置で酸素濃度を測定した結果をまとめた線図である。
4 shows an example in which the nozzle height is 50 mm, and the gas flow rate ratio B / A is variously changed under an appropriate range of the flow velocity B = 0.5 to 50 m / s, and the
図4より、流速B=0.5〜50m/sの適正範囲下で、ガス流速比B/Aを、B/A=0.01〜10とすることによって、酸素濃度0.01質量%以下が大きな余裕を持って(即ち確実に)クリアできる。 From FIG. 4, the oxygen flow rate ratio B / A is set to B / A = 0.01-10 under an appropriate range of flow velocity B = 0.5-50 m / s, whereby the oxygen concentration is 0.01 mass% or less. Can be cleared with a large margin (ie, surely).
又、図4より、B/A=0.03〜5とすると、更に低い酸素濃度レベルである0.001〜0.0001質量%が達成できて好ましい。 From FIG. 4, it is preferable that B / A = 0.03 to 5 because an even lower oxygen concentration level of 0.001 to 0.0001 mass% can be achieved.
ところで、ガス放出口1Aの全層合併した形状については、寸法の通管方向20成分である長さが30mm以上、寸法の素管エッジ突合せ方向成分である幅が5mm以上の矩形状にすると、被溶接部11へのガス吹付けをより均一にできて好ましい。
By the way, about the shape which merged all the layers of
又、図1(c)に示す様に、ガス放出口1Aの全層合併した寸法の素管エッジ突合せ方向成分である幅をRと記し、ガス放出口1Aの直下の被溶接部11の端面間の最大間隔をWと記すとして、R/W>1.0、を満たす様にすると、被溶接部11の酸素濃度をより速やかに低減させる事ができて好ましい。
Further, as shown in FIG. 1C, the width of the raw material edge butt direction component of the combined size of the
シールドガスとしては不活性ガスを用いる。此処に云う不活性ガスとは、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオンガス、キセノンガス等、若しくはこれらの2種以上を混合してなる混合ガスなどを意味する。 An inert gas is used as the shielding gas. The inert gas referred to here means nitrogen gas, helium gas, argon gas, neon gas, xenon gas, or the like, or a mixed gas formed by mixing two or more of these.
更に、シールドガスとして、前記不活性ガスに代えて、還元性ガスを0.1質量%以上含有するガスとしてもよく、然も、むしろこの方が、ペネトレータの原因となる酸化物の生成を抑制する効果がより強くなり、溶接部の靭性又は強度を、より大きく向上させることができて好ましい。此処に云う還元性ガスとは、水素ガス、一酸化炭素ガス、メタンガス、プロパンガス等、若しくはこれらの2種以上を混合してなる混合ガスを意味する。尚、還元性ガスを0.1質量%以上含有するガスとしては、還元性ガスのみからなる組成、又は、還元性ガス:0.1質量%以上を含有し残部が不活性ガスからなる組成のものが好適である。 Further, as the shielding gas, a gas containing 0.1% by mass or more of a reducing gas may be used instead of the inert gas. However, this rather suppresses the generation of oxides that cause the penetrator. This is preferable because the effect becomes stronger and the toughness or strength of the welded portion can be greatly improved. Here, the reducing gas means hydrogen gas, carbon monoxide gas, methane gas, propane gas, or a mixed gas obtained by mixing two or more of these. In addition, as a gas containing 0.1 mass% or more of reducing gas, the composition which consists only of reducing gas, or the composition which contains reducing gas: 0.1 mass% or more and the remainder consists of an inert gas. Those are preferred.
又、入手容易性及び廉価性の点からは、シールドガスとして次のガスを用いる事が好ましい。
(イ) 不活性ガス単独使用の場合:(G1)窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスの何れか1種若しくはこれら2種以上の混合ガス
(ロ) 還元性ガス単独使用の場合:(G2)水素ガス、一酸化炭素ガスの何れか1種若しくはこれら2種の混合ガス
(ハ) 不活性ガスと還元性ガスの混合ガス使用の場合:前記(G1)と(G2)の混合ガス
尚、特に、水素ガス及び/又は一酸化炭素ガスを含むガスを使用する場合、遺漏無き安全対策をとるべきことは云うまでも無い。
Further, from the viewpoint of easy availability and low cost, it is preferable to use the following gas as the shielding gas.
(B) When using inert gas alone: (G1) Any one of nitrogen gas, helium gas and argon gas, or a mixture of two or more of these
(B) When using reducing gas alone: (G2) One of hydrogen gas and carbon monoxide gas or a mixture of these two
(C) When using a mixed gas of inert gas and reducing gas: Mixed gas of the above (G1) and (G2) In particular, if a gas containing hydrogen gas and / or carbon monoxide gas is used, it is left out Needless to say, safety measures should be taken.
鋼帯からなる帯材を、アンコイラー、レベラー、ロール成形機、電縫溶接機、サイザーをこの順に配置して構成された造管設備に通して、外径600mm、肉厚20.6mmの低炭素低合金鋼の電縫鋼管を製造する工程において、電縫溶接時に被溶接部へのガスシールドを実行するにあたり、上述した実施形態の本発明範囲の内又は外でガス吹付け条件の水準を表1に示すとおり種々変えて実行し、被溶接部の酸素濃度の測定、及び溶接部の酸化物面積率の測定を行った。ここで、ノズル1は図1(b)に示した形態のものを使用した。尚、開先形状は、I形開先形状とした。その結果を表1に示す。
The steel strip is passed through a pipe making facility composed of an uncoiler, leveler, roll forming machine, electric seam welder, and sizer in this order, and a low carbon with an outer diameter of 600 mm and a wall thickness of 20.6 mm. In the process of manufacturing the low-alloy steel electric resistance welded pipe, the gas spraying condition level is expressed within or outside the scope of the present invention of the above-described embodiment when performing the gas shield to the welded part during the electric resistance welding. As shown in FIG. 1, the measurement was performed with various changes, and the oxygen concentration of the welded part and the oxide area ratio of the welded part were measured. Here, the
表1、2に示されるとおり、本発明例では、比較例と比べて被溶接部の酸素濃度が桁違いに低減し、溶接部の酸化物面積率が格段に低減した。 As shown in Tables 1 and 2, in the examples of the present invention, the oxygen concentration in the welded portion was remarkably reduced as compared with the comparative example, and the oxide area ratio in the welded portion was significantly reduced.
1 ノズル(シールドガス吹付け用ノズル)
1A ガス放出口
1C 中央層
1E 両端層
2 ガス配管
3 ガス流調整器
5 シールドガス
6 大気巻き込み
10 素管(オープン管)
11 被溶接部(素管エッジ突合せ部)
12 素管エッジ部加熱起点
13 溶接点
15 電縫鋼管
20 通管方向
30 素管周方向
1 Nozzle (Shield gas spray nozzle)
11 Welded part (element tube edge butt part)
12 Element pipe edge
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