JP6837155B2 - 複合鋼管の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は鋼材の製造方法に関し、特に鋼管の製造方法に関する。
複合鋼管は、基層鋼材の機械的性質および複層金属の耐食性を兼ね備えており、腐食性流体の輸送または腐食環境での機械構造に用いられ、高いコストパフォーマンスを有するため、ますます広く応用されている。
複合鋼管は、複合金属鋼と基層金属との結合状態に応じて、機械的結合鋼管と冶金結合鋼管に分けられ、前者は結合面に局所的な隙間が存在し、結合強度が低く、使用過程において界面分離等の現象が発生する可能性があるが、後者は優れた総合的性能を有する。
一方、従来の鋼管製造技術はいずれも複合鋼管の製造に用いることが試みられている。従来の鋼管の製造技術は、継目無鋼管と溶接鋼管の製造技術を含み、前者は熱間圧延継目無鋼管と熱間押出継目無鋼管を含み、後者はストレートシーム溶接鋼管、スパイラル溶接鋼管および高周波ストレートシーム溶接鋼管の製造技術を含んでいる。継目無鋼管と比べて、溶接鋼管の製造技術、特に高周波ストレートシーム溶接鋼管の製造技術は、鋼板を素材とし、その壁厚が均一で、幾何学的寸法が特定され、製造コストが低い。
一方、圧延複合鋼板は良好な冶金結合効果を有し、複層と基層鋼板の結合強度が高く、寸法精度が高く、表面品質も高い。従って、圧延複合鋼板を素材とし、高周波ストレートシーム溶接鋼管技術を用いて複合鋼管を製造することが期待されている。
複合鋼板を素材として、高周波ストレートシーム溶接鋼管ユニットを用いて複合鋼管を製造する場合、複層金属が薄く、溶接継目部の複層金属が押し出されてバリの一部となる。バリを除去した後、溶接継目部の複層金属が薄く削られ又は削除され、これにより溶接継目部の耐食性が低下する。
特許文献１（開示日が２０１４年８月１３日、発明の名称「高周波電気抵抗溶接法によるバイメタル冶金複合管の製造プロセスおよび複合管」との中国特許文献）には、高周波電気抵抗溶接法を利用してバイメタル冶金複合管を製造するためのプロセスおよび複合管が開示されている。当該特許文献に開示された技術的手段は、高周波電気抵抗溶接法でバイメタル合金複合管を製造し、複合板を素材とし、高周波電気抵抗溶接法で耐腐食合金ライナー層が内側に、ベースパイプが外側に位置する冶金複合鋼管を製造し、溶接継目部の付近のライナー層を除去してから、補修溶接を行うことにより、ライナー耐食合金層の連続性を実現するが、当該技術的手段は高周波抵抗溶接の後に同様にオフラインの補修溶接工程を追加する必要がある。
高周波ストレートシーム溶接鋼管ユニットの連続で効率的な特徴を十分に利用することができ、後続の非連続的な工程を増加させないとともに、複合鋼管の溶接継目部の耐食性を確保する複合鋼管の製造方法を得ることが期望されている。
中国特許出願公開第１０３９７８２９９号明細書
本発明の一つの目的は、高周波ストレートシーム溶接鋼管ユニットの連続で効率的な特徴を十分に利用することができ、後続の非連続的な工程を増加させず、同時に複合鋼管の溶接継目部の耐食性を確保する複合鋼管の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、基層と、圧延により基層に複合された複層とを含む複合鋼板を素材として複合鋼管を製造し、成型、溶接およびバリ取りの工程を含む複合鋼管の製造方法であって、まず複合鋼板の両辺を複合鋼板の基層側に折り曲げ、次に前記成型工程を行い、前記成型工程の後、素管の開口面全面が前記複層となる、複合鋼管の製造方法を提案する。
本発明に係る製造方法において、巧妙に複合鋼板の両辺を複合鋼板の基層側に折り曲げ、次に成型工程を行うことにより、素管を得る。素管の元の開口面は、基層と、圧延により基層に複合された複層であり、前記成型工程の後、折り曲げられるため、素管の開口面全面が複合層となることにより、溶接操作しやすくなり、かつ折り曲げ高さが複合鋼板の厚さより高いため、溶接後にオフラインの補修溶接工程を増加させる必要がない。溶接時に、複層の金属部分が押し出され、バリを形成し、バリを除去した後、溶接継目部で依然として複層金属の完全性を保持することにより、複合鋼管の耐食性を確保するとともに、十分な溶接面積を保持し、溶接継目部の機械的性質を確保するようになる。換言すれば、従来の高周波ストレートシームの溶接鋼管プロセスをわずかに変更するだけで、新たな後続プロセスを追加することなく複合鋼管の製造を実現することができる。従って、従来の技術に比べて、本発明に係る製造方法のプロセスはより簡略化され、且つ複合鋼管の溶接継目部の耐食性を確保することができる。
さらに、本発明に係る複合鋼管の製造方法において、折り曲げる角度θが７５〜９５°である。本発明に係る技術的手段において、角度θ＜７５°となると、折り曲げの変形量を増加させ、難度を向上させ、効率を低下させ、角度θ＞９５°となると、折り曲げ部の端部が溶接前に早めに接触し、溶接の安定性を低下させる。
さらに、本発明に係る複合鋼管の製造方法において、折り曲げられた折り曲げ部の高さＨは、複合鋼板の厚さの１〜２倍である。
さらに、本発明に係る複合鋼管の製造方法において、前記成型工程の後、前記複層が素管の外面側に位置する。
さらに、本発明に係る複合鋼管の製造方法において、前記成型工程の後、前記複層が素管の内面側に位置する。
さらに、本発明に係る複合鋼管の製造方法において、前記基層を形成する金属材料は炭素鋼または合金鋼である。
さらに、本発明に係る複合鋼管の製造方法において、前記複層を形成する金属材料はステンレス鋼または銅合金である。
本発明に係る複合鋼管の製造方法は、複合鋼板を素材として複合鋼管を製造する方法であり、高周波ストレートシーム溶接鋼管ユニットの連続且つ効率的な特徴を十分に利用し、後続の非連続的な工程を増加させず、複合鋼管の溶接継目部の耐食性も確保することができる製造方法である。
図１は、本発明に係る製造方法で複合鋼板を折り曲げる時の断面局所構造を示す模式図である。 図２は、実施例１における複合鋼管の成型工程時の断面模式図である。 図３は、実施例１における複合鋼管の溶接工程時の断面模式図である。 図４は、実施例１における複合鋼管のバリ取り工程後の断面模式図である。 図５は、実施例２における複合鋼管の成型工程時の断面模式図である。 図６は、実施例２における複合鋼管の溶接工程時の断面模式図である。 図７は、実施例２における複合鋼管のバリ取り工程後の断面模式図である。
以下、明細書の図面および具体的な実施例を参照しながら、本発明に係る複合鋼管の製造方法についてさらに解釈・説明を行うが、本発明の技術的手段を不当に限定するものではない。
図１は、本発明に係る製造方法で複合鋼板を折り曲げる時の断面局所構造を示す模式図である。
図１に示されるように、複合鋼板は、基層１と、圧延により基層１に複合された複層２とを含み、複合鋼板の両辺を複合鋼板の基層側に折り曲げて折り曲げ部１１を形成し、次に成型工程を行うことにより、素管を形成する。図１から、折り曲げ部１１の開口面が複層２であり、すなわち素管の開口面が複層２であることが分かる。そして、折り曲げ部１１を溶接し、バリ取りする後、所望の複合鋼管を得る。
図１に示されるように、θは、折り曲げる角度を示し、Ｈは、折り曲げられた折り曲げ部１１の高さ（複合鋼板の板厚を含まない）を示し、ｔは、複合鋼板の厚さを示す。
図２は、実施例１に係る複合鋼管の成型工程における断面模式図である。図２に示されるように、実施例１に係る複合鋼管に用いられる複合鋼板は、基層１と、圧延により基層１に複合された複層２とを含み、複合鋼板の両辺を複合鋼板の基層側に折り曲げて折り曲げ部を形成し、折り曲げ部の高さが複合鋼板の高さと同じである。成型された素管は、その複層２が素管の内面側に位置する。基層の金属材料は炭素鋼であり、複層の金属材料はステンレス鋼であり、他の実施形態では、基層の金属材料が炭素鋼または合金鋼であり、複層の金属材料がステンレス鋼または銅合金である。
次に、素管に高周波により加熱・溶接を行う。図３は、実施例１に係る複合鋼管の溶接工程における断面模式図である。図３に示されるように、溶接時に、径方向に沿って円心方向から離れる方向に向かって突起する外バリ４および径方向に沿って円心方向に向かって突起する内バリ３が形成され、バリ取り後、複合鋼管は図４に示されるとおりである。図４は、実施例１に係る複合鋼管のバリ取り工程後の断面模式図である。バリ取り後の複合鋼管は、従来のプロセス、例えば熱処理、定径および検証を経た後、プロセスに必要な冶金的結合のライナーステンレス鋼複合鋼管を得ることができる。
図５は、実施例２に係る複合鋼管の成型工程における断面模式図である。図５に示されるように、実施例２に係る複合鋼管に用いられる複合鋼板は、基層１と、圧延により基層１に複合された複層２とを含み、複合鋼板の両辺を複合鋼板の基層側に折り曲げて折り曲げ部を形成し、折り曲げ部の高さが複合鋼板の高さと同じである。成型された素管は、その複層２が素管の外面側に位置する。
次に、素管に高周波により加熱・溶接を行う。図６は、実施例２に係る複合鋼管の溶接工程における断面模式図である。図６に示されるように、溶接時に、径方向に沿って円心方向から離れる方向に向かって突起する外バリ４および径方向に沿って円心方向に向かって突起する内バリ３が形成され、バリ取り後、複合鋼管は図７に示されるとおりである。図７は、実施例２に係る複合鋼管のバリ取り工程後の断面模式図である。バリ取り後の複合鋼管は、従来のプロセス、例えば熱処理、定径および検証を経た後、プロセスに必要な冶金的結合の被覆ステンレス鋼複合鋼管を得ることができる。
実施例１および実施例２から分かるように、本発明に係る製造方法に関する複合鋼管の複層は、複合鋼管の内面に位置してもよく、複合鋼管の外表面に位置してもよいため、本発明に係る製造方法のプロセスが柔軟で簡便である。本発明に係る製造方法は、高周波ストレートシーム溶接鋼管ユニットの連続で効率的な特徴を十分に利用し、後続の非連続的な工程を増加させず、複合鋼管の溶接継目部の耐食性も確保することができる。
上記で挙げられたのは本発明の具体的な実施形態に過ぎず、これらが本発明を限定するものではないことが明らかであり、これに伴う多くの類似の変更があることに留意すべきである。当業者が本発明の開示に由来する、または本発明の開示に直接関連する全ての変形は本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

Claims (7)

  1. 基層と、圧延により基層に複合された複層とを含む複合鋼板を素材として複合鋼管を製造し、成型、溶接およびバリ取りの工程を含む複合鋼管の製造方法であって、まず、前記複合鋼板の両辺を前記複合鋼板の基層側へ折り曲げ、次に、前記成型工程を行い、前記成型工程の後、素管の開口面全面が前記複層となることを特徴とする複合鋼管の製造方法。
  2. 折り曲げる角度θが７５〜９５°であることを特徴とする請求項１に記載の複合鋼管の製造方法。
  3. 折り曲げられた折り曲げ部の高さＨが複合鋼板の厚さの１〜２倍であることを特徴とする請求項１または２に記載の複合鋼管の製造方法。
  4. 前記成型工程の後、前記複層が素管の外面側に位置することを特徴とする請求項１に記載の複合鋼管の製造方法。
  5. 前記成型工程の後、前記複層が素管の内面側に位置することを特徴とする請求項１に記載の複合鋼管の製造方法。
  6. 前記基層を形成する金属材料が炭素鋼または合金鋼であることを特徴とする請求項１に記載の複合鋼管の製造方法。
  7. 前記複層を形成する金属材料がステンレス鋼または銅合金であることを特徴とする請求項１または６に記載の複合鋼管の製造方法。
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