JPH01309792A - エネルギービーム併用電縫管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気抵抗による加熱と共に、エネルギービー
ムによる加熱を併用する電縫管の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

オープンパイプの両側端部の接合部を溶接して製造する
溶接管の製造方法の一つに電縫溶接法がある。

電縫溶接法は、一般に数十〜数百ｋＨｚの高周波電流を
用いて、電磁誘導又は直接通電方式により溶接部の金属
を加熱溶融させて溶接する方法であり、溶接管の製造方
法中綴も効率的な方法であるため、小径の金属管を主に
汎用されている。

しかし、電縫溶接法には、溶接部に微小な欠陥が発生す
るという問題があるため、高級を旨とする金属管の製造
には適さない等の欠点が指摘されている。この微小欠陥
は、接合点における過大な電磁力が原因しているものと
考えられる。すなわち、接合点で溶融金属に大きな電磁
力が作用して溶融金属が局部的に接合点から排出され接
合点及びその近傍の形状が変化して、溶融が不均一とな
り、その結果スクイズロールにてアップセットを付加さ
れた時に凝固が不均一となる。このアップセット付加時
の衝合部の凝固の不均一性が微小欠陥の原因となってい
るものと考えられる。

以上の如き電縫溶接法における問題点を解消し、高品質
の溶接管を得るべく、加熱源として高周波電流と共にエ
ネルギービームを併用する溶接法が提案されている（特
開昭５６−１６８９８１　、特開昭５９−２０２１８７
号公報）。これらの溶接法は、オープンパイプの相対向
する両側端部を、該両側端部の接合点の温度が溶融温度
又はその近傍の温度になるようにジュール熱を発生させ
て加熱し、次いで接合点が衝合溶接される溶接点に至る
迄の間に溶接点の温度が溶融温度になるようにエネルギ
ービームを接合点に投射する方法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した公報記載の改良技術は、電縫溶接法における微
小欠陥をある程度少な（することは事実であるが、未だ
充分にその発生を抑止するには至っていない。これは、
加熱用の高周波電流により生成される磁界による電磁力
が接合点において微弱ながら作用して接合点に発生した
溶融金属を排出し、このため溶融池が安定して保持され
ないからである。

本発明は以上の事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは、従来、問題とされていた微小欠陥
の発生を充分に抑止し得る電縫管製造方法を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は移送されるオープ
ンパイプの相対向する両側端部を、コイルにて加熱し、
続いてエネルギービームにてさらに加熱するエネルギー
ビーム併用電縫管の製造方法において、イソピーダをそ
の端部が前記両側端部が接合する接合点から前記オープ
ンパイプの外径り以上の距離２だけ後方に位置するよう
に前記オープンパイプの移送方向に向けて配し、前記オ
ーブンパイプを接合することを特徴とする。

〔作用〕

上記の如き本発明において、先ずオープンパイプの相対
向する両側端部をコイルにて予熱し、次いでエネルギー
ビームを接合点に投射すると、インビーダの先端部が接
合点からオープンパイプの外径り以上の距離２だけ後方
に位置せしめられているため、形成された溶融池の溶融
金属が排出されることなく溶接され、溶接欠陥の発生が
殆ど見られない電縫管が製造される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は本発明に係る電縫管の製造方法（以下、「本発明方
法」という）を示す模式図、第２図はオープンパイプＯ
Ｐの両側端部の相互の位置関係を示す説明図であり、図
において、ＯＰは管径りのオープンパイプであって、該
オープンパイプＯＰはスケルプを成形ロール群（図にお
いては最終段のフィンバスロールＦＲのみを示す）に通
して断面Ｕ形から両側端部Ｅ、Ｅが相対向する断面０形
に迄曲成してなる。このオープンパイプＯＰはフィンバ
スロールＦＲを通過した後、下流に配されたスクイズロ
ールＳＲ側に向かうに従って両側端部Ｅ、Ｅが相互に漸
近せしめられ、接合点ＯＩとスクイズロールＳＲの圧下
位置に対応する点（以下「圧下点」という）０：ｌとの
間における溶接点０２にて衝合溶接され、管Ｐの状態で
圧下されつつスクイズロールＳＲを経て仕上げ工程に向
は白抜き矢符方向に移送されてゆく。この間、オープン
パイプＯＰはフィンバスロールＦＲよりも下流側であっ
て、且つ接合点Ｏ１よりも上流側の位置にて両側端部Ｅ
、Ｅを加熱するためにコイルＷ内をコイル軸方向に通さ
れ、また、コイルＷよりも下流側であって、且つ接合点
ＯＩよりも上流側に２だけ離隔した位置には、コイルＷ
によるオープンパイプＯＰの加熱効率を向上させるため
にインビーダＩＰがその先端部を下流に向けて配されて
いる。但し、前記離隔寸法！はオープンパイプＯＰの管
径りより小さくない値である。また、エネルギービーム
発進源（図示せず）が接合点Ｏ３及びその近傍にエネル
ギービームを投射するためにオープンパイプＯＰの移送
路に臨んで配されている。

ここで、コイルＷは両側端部Ｅ、Ｅを加熱するためのも
のであって、そのコイル端子は図示していない数十〜数
百ｋＨｚの高周波電源に接続されており、表皮効果及び
近接効果により両側端部Ｅ、已に高周波電流が誘起せし
められるようにしである９両側端部Ｅ、Ｈに誘起された
高周波電流は接合点０．を介して両側端部Ｅ、Ｅ間に通
流され、これにて両側端部Ｅ、Ｅが加熱される。ここに
おいて、高周波電源及びコイルＷは接合点Ｏ８において
両側端部Ｅ、Ｅをその溶融温度又はその近傍の温度に迄
加熱し得るように電気的、配置的設計が施されている。

而して、両側端部Ｅ、Ｅの接合は、両側端部が溶融温度
又はその近傍の温度であって、固体の状態又は溶融され
てはいるが電磁力等の外力を受けても未だ流動しない程
度の溶融状態下で行われることになる。

一方、エネルギービームは、その投射方向を接合点及び
その近傍に向けられている。ここにおいてエネルギービ
ームの投射量は溶接点０□において両側端部Ｅ、Ｅを溶
融温度以上の温度であって、衝合溶接するに充分な溶融
温度に迄加熱昇温し得るように設計されている。而して
、オープンパイプＯＰＯ衝合溶接は、溶接点０□におけ
る両側端部Ｅ、Ｅ間の溶融金属の殆どが、スクイズロー
ルＳＲにより圧下されて外側に排出された状態下で行わ
れることになる。

斯様にしてオーブンパイプＯＰは、管Ｐに成形されてい
くのである。

第３図は上記の如き装置において、オーブンパイプＯＰ
を静止させて加熱した場合の側端部近傍の外表面部の温
度分布を表したものであり、横軸にオープンパイプの管
軸方向位置を、また縦軸に加熱後５秒経過した後の温度
をとっている。ここで、Ａ曲線（図中細線で示す曲線）
は従来行われていた接合点からの離隔寸法２が零の場合
の温度分布であり、８曲線（図中太線で示す曲線）は本
発明に係るｌ≧Ｄ（＝３４ｍｍ）を最小限に充たす！＝
３４ｍｍの場合の温度分布である。図において、オーブ
ンパイプＯＰの両側端部Ｅ、Ｅの近傍の外表面部の温度
が高い程、加熱用として配したコイルＷに通電した高周
波電流によるその外表面部の磁界が強いことを意味し、
従って、誘起される電流及び電流密度も大きいことを意
味する。このことより、図において電流密度が小さい程
、その部分に作用する電磁力は小さく、また該電磁力に
よる溶融金属の排出もまた小さいと考えることができる
。図より明らかなように本発明に係るｌ−３４ｍｍの場
合にあっては、接合点における温度が低く、従って電磁
力による溶融金属の排出が小さいのに対して、ｌ＝ｏｍ
すなわちインビーダＩＰをその先端が接合点に対応する
ように位置させて配した場合は接合点における温度が高
く、従って電磁力による溶融金属の排出が大きいと言え
る。

第１表は、被接合材、製管速度、レーザ出力、高周波出
力、イソピーダ位置（ｊ２）を種々変えた場合の溶接欠
陥の発生状況の測定結果を示している。なお、測定に用
いたレーザはマルチモードの炭酸ガスレーザである。比
較例ＮＯ１〜５はコイルＷにて融点近傍まで予熱した後
、エネルギービームを投射した場合であり、ｆｆｉ＜Ｄ
である。これらの場合は、溶接欠陥は充分には抑止され
ていない。

比較例ＮＯ６は高周波出力を高め、接合点以前で溶融さ
せた場合であり、溶鋼変動に起因すると考えられる欠陥
が発生している。比較例ＮＯ７〜９はエネルギービーム
を併用しない電縫溶接の場合であり、ｆ＝Ｄの比較例Ｎ
ＯＶでは全長に亘たり冷接欠陥（表中Ｘ印で示す）が現
れており、！＝０の比較例ＮＯ８及び９では、比較的多
数のペネトレータが発生している。

これに対して本発明の実施例である実施例ＮＯ１〜５に
あっては、溶接欠陥が完全に抑止されている。

なお、実施例ＮＯ４及び５、比較例ＮＯ９では溶融金属
の酸化防止を図るために窒素ガスによるシールドを行っ
た。

（以下、余白） 〔発明の効果〕 上記の如く本発明に係る電縫管製造方法においては、イ
ソピーダをその先端部が接合点からオープンパイプの外
径り以上の距離ｌだけ後方に位置するように配したので
、従来問題とされていた微小欠陥の発生を充分に抑止す
ることができる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を示す模式図、第２図はオープンパ
イプＯＰの模式図、第３図は温度分布図である。 ＯＰ・・・オープンパイプ、ＦＲ・・・フィンパスロー
ル、ＳＲ・・・スクイズロール、Ｅ・・・側端部、Ｗ・
・・コイル、ＩＰ・・・イソピーダ、Ｏ３・・・接合点
、０□・・・溶接点、０．・・・圧下点特　許　出願人
　住友金属工業株式会社代理人　弁理士　河　　野　　
登　　失態　　　１　　　図 第　　２　　図 の位置 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、移送されるオープンパイプの相対向する両側端部を
   、コイルにて加熱し、続いてエネルギービームにてさら
   に加熱するエネルギービーム併用電縫管の製造方法にお
   いて、 イソピーダをその端部が前記両側端部が接 合する接合点から前記オープンパイプの外径Ｄ以上の距
   離ｌだけ後方に位置するように前記オープンパイプの移
   送方向に向けて配し、前記オープンパイプを接合するこ
   とを特徴とするエネルギービーム併用電縫管の製造方法
   。