JP6058410B2 - 溶接鋼管の内面ビード平滑化装置 - Google Patents

Description

この発明は、溶接鋼管の内面ビード平滑化装置、特に、溶接鋼管を製造する際に生じる内面ビードを容易かつ確実に平滑化することができる、溶接鋼管の内面ビード平滑化装置に関するものである。

溶接鋼管の従来製造装置の一例が特許文献１に開示されている。以下、この従来製造装置を、図面を参照しながら説明する。

図９は、溶接鋼管の従来製造装置を示す概略図である。

図９において、１ａは、連続的に供給される帯鋼が成形ロール（図示せず）により管状に成形されたオープン管、１ｂは、シーム溶接された鋼管、１ｃは、後述する内面ビード圧潰治具８により内面ビードが平滑化された鋼管、２は、シームガイドロール、３は、後述するインピーダー４および内面ビード圧潰治具８の固定バー、４は、固定バー３に固定された、後述する高周波誘導加熱コイル６による高周波誘導電流をオープン管１ａのＶ字状開先（Ｗ）に集中させるインピーダー、５は、インピーダー４に向けて冷却水を吹き付ける冷却用ノズル、６は、高周波誘導加熱コイル、７は、高周波誘導加熱コイル６により加熱されたオープン管１ａのＶ字状開先（Ｗ）を圧着し、接合してシーム溶接するスクイズロール、８は、固定バー３に固定された、シーム溶接された鋼管１ｂの内面ビードを圧潰して平滑化する内面ビード圧潰治具である。

従来製造装置によれば、連続的に供給される帯鋼は、成形ロールによりオープン管１ａに成形され、シームガイドロール２によりシーム溶接の所定位置を保持しつつ、高周波誘導加熱コイル６によりオープン管１ａのＶ字状開先（Ｗ）が加熱される。次いで、スクイズロール７により、加熱されたＶ字状開先（Ｗ）が圧着され、接合されてシーム溶接される。そして、シーム溶接された鋼管１ｂの内面ビードは、内面ビード圧潰治具８により圧潰され、平滑化されて、溶接鋼管１ｃが製造される。

従来製造装置により製造された溶接鋼管には、外面ビードと内面ビードが形成される。これらのビードは、鋼管の曲げ加工上の点等から平滑化する必要がある。外面ビードは、外部からの切削等により容易に平滑化することはできるが、内面ビードは、スペース上の制約等により外面ビードに比べて平滑化が困難であった。

そこで、溶接鋼管の内面ビードの平滑化を確実に行える平滑化装置の一例が特許文献１に開示されている。以下、この平滑化装置を従来平滑化装置といい、図面を参照しながら説明する。

図１０は、従来平滑化装置を示す概略断面図、図１１は、図１０のＡ−Ａ線断面図である。

図１０および図１１に示すように、従来平滑化装置は、固定バー３に固定された、車輪９を備えた台車１０と、台車１０に取り付けられた、突部１１ａが形成された圧潰ロール１１と、溝部１２ａが形成された支持ロール１２と、架台１３に取り付けられた上外部ロール１４および下外部ロール１５とを備えている。

圧潰ロール１１と上外部ロール１４とは、シーム溶接された鋼管１ｂの内外面ビード１６を挟んで対向して配置され、支持ロール１２と下外部ロール１５とは、鋼管１ｂの管壁を挟んで対向して配置され、圧潰ロール１１に形成された突部１１ａは、支持ロール１２に形成された溝部１２ａ内に入り込んでいる。

シーム溶接された鋼管１ｂが上記従来平滑化装置に送り込まれると、内外面ビード１６は、圧潰ロール１１と上外部ロール１４とに挟まれて圧潰される。この際、圧潰ロール１１に作用する力は、支持ロール１２と鋼管１ｂの管壁を介して下外部ロール１５にかかるので、内外面ビード１６を同時に確実に圧潰することができる。

実開昭５２−１０６４２１号公報 特開２００１−６２５７２号公報

従来平滑化装置によれば、内外面ビード１６を同時に確実に圧潰することはできるが、以下のような問題があった。

台車１０には、圧潰ロール１１や支持ロール１２等が取り付けられているので、ある程度の径管を有する鋼管１ｂでないと、台車１０を鋼管１ｂ内に挿入することができない。すなわち、従来平滑化装置は、小径管のビードの平滑化には、使用することができない。

従って、この発明の目的は、特に、小径の溶接鋼管の内面ビードを容易かつ確実に平滑化することができる、溶接鋼管の内面ビード平滑化装置を提供することにある。

この発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、下記を特徴とする。

請求項１に記載の発明は、連続的に供給される帯鋼をオープン管に成形する成形ロールと、前記オープン管のＶ字状開先を加熱する高周波誘導加熱コイルと、前記高周波誘導加熱コイルによる高周波誘導電流を前記Ｖ字状開先に集中させる、固定バーに固定された、外筒ホルダーを備えたインピーダーと、前記インピーダーの冷却用ノズルと、加熱された前記Ｖ字状開先を圧着し、接合してシーム溶接するスクイズロールと、シーム溶接された鋼管の内面ビードを圧潰して平滑化する、前記固定バーに固定された内面ビード圧潰治具とを備えた、溶接鋼管の製造装置における前記内面ビードの平滑化装置において、前記冷却用ノズルに液化不活性ガスを供給する液化不活性ガス供給源が設けられ、前記液化不活性ガスは、前記冷却用ノズルから前記インピーダーと前記固定バーとの隙間および前記外筒ホルダーと前記インピーダーとの間の隙間に供給され、前記内面ビード圧潰治具は、ガイドロールと圧潰ロールとを備え、前記ガイドロールの外周面には、溝が形成されていることに特徴を有するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記液化不活性ガス供給源は、液体窒素供給源であることに特徴を有するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記液化不活性ガス供給源は、液体ヘリウム供給源であることに特徴を有するものである。

この発明によれば、高周波誘導加熱コイルによる高周波誘導電流をオープン管のＶ字状開先に集中させるインピーダーを冷却する冷却用ノズルから液体窒素等の液化不活性ガスを供給してインピーダーに吹き付けることによってインピーダーを冷却し、その後、気化した不活性ガスにより内面ビードの形成を大幅に抑制することができる結果、溶接鋼管の内面ビードを容易かつ確実に平滑化することができる。

この発明の、溶接鋼管の内面ビード平滑化装置を備えた、溶接鋼管の製造装置を示す概略図である。 図１のＥ−Ｅ線断面図である。 内面ビード圧潰治具を示す平面図である。 内面ビード圧潰治具を示す正面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 図２のＣ−Ｃ線断面図である。 図３のＤ−Ｄ線断面図である。 溶接鋼管の従来製造装置を示す概略図である。 従来平滑化装置を示す概略断面図である。 図１０のＡ−Ａ線断面図である。

この発明の、溶接鋼管の内面ビード平滑化装置の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明の、溶接鋼管の内面ビード平滑化装置を備えた、溶接鋼管の製造装置を示す概略図であり、図２は、図１のＥ−Ｅ線断面図である。

図１および図２において、図９におけると同一番号は、同一物を示す。すなわち、１ａは、連続的に供給される帯鋼が成形ロール（図示せず）により管状に成形されたオープン管、１ｂは、シーム溶接された鋼管、１ｃは、後述する内面ビード圧潰治具８により内面ビードが平滑化された鋼管、２は、シームガイドロール、３は、後述するインピーダー４および内面ビード圧潰治具８の固定バー、４は、固定バー３に固定された、後述する高周波誘導加熱コイル６による高周波誘導電流をオープン管１ａのＶ字状開先（Ｗ）に集中させるインピーダー、５は、インピーダー４の冷却用ノズルである。冷却用ノズル５の側面には、多数の孔（図示せず）が形成されている。６は、高周波誘導加熱コイル、７は、高周波誘導加熱コイル６により加熱されたオープン管１ａのＶ字状開先（Ｗ）を圧着し、接合してシーム溶接するスクイズロール、８は、固定バー３に固定された、シーム溶接された鋼管１ｂの内面ビードを圧潰して平滑化する内面ビード圧潰治具である。

なお、インピーダー４の材質は、強磁性体のフェライトや電磁鋼板などを使用することにより、電流抑制効果が得られるので、溶接する開先端部に効率的に高周波電流が流れる（特許文献２参照）。

この発明は、インピーダー４の冷却用ノズル５から、インピーダー４に向けて液体窒素供給源１７からの液体窒素を供給してインピーダー４に吹き付けることによってインピーダー４を冷却し、その後、気化した不活性ガスを鋼管１ｂの管内に放出させるものである。液体窒素に代えて液体ヘリウム等の液化不活性ガスであっても良い。

なお、インピーダー４は、図２に示すような円筒状の断面構造を持つもので、インピーダー４と固定バー３との隙間および外筒ホルダー４ａとインピーダー４との隙間に液化不活性ガスを供給する。

このように、冷却用ノズル５から液体窒素を供給してインピーダー４に吹き付けると、その結果、液体窒素が瞬時に気化する際の圧力によって、シーム溶接された鋼管１ｂの内面ビードが抑制される。この後、内面ビード圧潰治具８により内面ビードが圧潰されるので、内面ビードは、さらに平滑化される。

内面ビード圧潰治具８は、図３から図８に示すように、固定バー３に固定された、高さ調整可能な車輪１８を備えた台車１９と、台車１９の下流側に取り付けられたガイドロール２０と、台車１９の上流側に取り付けられた、内面ビード（Ｂ１）を圧潰する圧潰ロール２１とを備えている。ガイドロール２０には、溝２０ａが形成され、溝２０ａ内に圧潰ロール２１により圧潰された内面ビード（Ｂ２）を入り込ませることによって、鋼管１ｂの捩れを防止する。

この発明の効果を立証するために、以下の試験を行った。

実施例として、ＳＵＳ３０４を材質とする内径１６．０ｍｍ、肉厚１．２ｍｍの鋼管を、図１の製造装置により製造した際の内面ビード（Ｂ２）の高さを調べた。

なお、内面ビード圧潰治具８の圧潰ロール２１とスクイズロール７との間の距離は、６５ｍｍの位置に設定した。これは、その距離が短いと誘導加熱の影響により圧潰ロール２１の寿命が短くなり、逆に長いと溶接ビードの温度が低下して圧潰することが困難になるからである。

この結果、冷却用ノズル５から冷却水をインピーダー４に向けて供給した場合の内面ビード（Ｂ２）の高さは、０．８ｍｍであったのに対して、この発明に従って冷却用ノズル５から液体窒素を供給してインピーダー４に吹き付けた場合の内面ビード（Ｂ２）の高さは、０．４ｍｍであり、この発明による内面ビードの抑制効果が確認された。

なお、圧潰ロール２１の内面ビードに当たる面をシム調整することによりビードに強く当てて、内面ビード（Ｂ２）の高さを０．２ｍｍに持っていくことができた。

この結果、液化不活性ガスである液体窒素の沸点は、−１９６℃、液体ヘリウムの沸点は、−２６９℃であるので、水冷より冷却効率が優れている。

気化圧力により内面ビード（Ｂ１）を押圧する特徴があり、水冷に比較すると管内部に残留する水の存在による後工程への悪影響が生じない。

以上、説明したように、この発明によれば、高周波誘導加熱コイルによる高周波誘導電流をオープン管のＶ字状開先に集中させるインピーダーを冷却する冷却用ノズルから液体窒素等の液化不活性ガスを吹き付けることによって、内面ビードの形成を大幅に抑制することができる結果、溶接鋼管の内面ビードを容易かつ確実に平滑化することができる。

１ａ：オープン管
１ｂ：シーム溶接された鋼管
１ｃ：内面ビードが平滑化された鋼管
２：シームガイドロール
３：固定バー
４：インピーダー
４ａ：外筒ホルダー
５：冷却用ノズル
６：高周波誘導加熱コイル
７：スクイズロール
８：内面ビード圧潰治具
９：車輪
１０：台車
１１：圧潰ロール
１１ａ：突部
１２：支持ロール
１２ａ：溝部
１３：架台
１４：上外部ロール
１５：下外部ロール
１６：溶接ビード
１７：液体窒素供給源
１８：車輪
１９：台車
２０：ガイドロール
２０ａ：溝
２１：圧潰ロール

Claims (3)

1. 連続的に供給される帯鋼をオープン管に成形する成形ロールと、前記オープン管のＶ字状開先を加熱する高周波誘導加熱コイルと、前記高周波誘導加熱コイルによる高周波誘導電流を前記Ｖ字状開先に集中させる、固定バーに固定された、外筒ホルダーを備えたインピーダーと、前記インピーダーの冷却用ノズルと、加熱された前記Ｖ字状開先を圧着し、接合してシーム溶接するスクイズロールと、シーム溶接された鋼管の内面ビードを圧潰して平滑化する、前記固定バーに固定された内面ビード圧潰治具とを備えた、溶接鋼管の製造装置における前記内面ビードの平滑化装置において、
   前記冷却用ノズルに液化不活性ガスを供給する液化不活性ガス供給源が設けられ、前記液化不活性ガスは、前記冷却用ノズルから前記インピーダーと前記固定バーとの隙間および前記外筒ホルダーと前記インピーダーとの間の隙間に供給され、前記内面ビード圧潰治具は、ガイドロールと圧潰ロールとを備え、前記ガイドロールの外周面には、溝が形成されていることを特徴とする、溶接鋼管の内面ビード平滑化装置。
2. 前記液化不活性ガス供給源は、液体窒素供給源であることを特徴とする、請求項１に記載の、溶接鋼管の内面ビード平滑化装置。
3. 前記液化不活性ガス供給源は、液体ヘリウム供給源であることを特徴とする、請求項１に記載の、溶接鋼管の内面ビード平滑化装置。

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