JPH02299783A - 電縫管製造装置 - 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］ 本発明は電縫管を製造する場合に用いる装置に関する。

〔従来の技術〕

第７図は従来の電縫管の製造装置を示す模式図であり、
図に示す如く、この装置はオープンパイプｌを高周波誘
導加熱コイル２ａ内に通し、その際にオープンバイブｌ
の両側エツジ部１ａ、　ｌａを溶融状態になる温度まで
加熱溶融させ、次にスクイズロール３．３間で両側エツ
ジ部１ａ、　Ｉａを衝合溶接させることによって電縫管
を製造するという装置である。このような高周波誘導加
熱コイル２ａに通電を行うと第８図に示す如く近接効果
及び表皮効果により両側エツジ部１ａ、　ｌａの電流密
度が高くなり、両側エツジ部１ａ、　ｌａの接合点４を
経由して両側エツジ部１ａ、　Ｉａに沿う経路を通って
流れる電流が誘起される。ここで接合点４では電流密度
が高く、その電磁力の影響を受けて溶鋼が流動するため
、酸化傾向が大きい金属の場合は多晴の酸化物が生成さ
れ、次に、衝合溶接すると前記酸化物がそのまま両側エ
ツジ部１ａ、　ｌ、１間に噛み込まれてベネトレータ等
の溶接欠陥が発生するという問題があった。

また、前記溶鋼の流動によって溶鋼飛散（フラッシュ）
が発生ずるため、オープンパイプ１の表面に押し込み疵
が生じると共に操業上の障害を起こすという問題があっ
た。

前記ベネトレータの発生を防止する装置としては、衝合
溶接部分を不活性ガスで封止し、溶鋼の酸化を防止する
ものが用いられていた。また、前記フラッシュの発生を
防止する装置としては、加熱温度を従来より低温とし、
フラッシュの発生量を減少させるものが用いられている
。

しかしながら、前述の如きベネトレータを防止する装置
においては、不活性ガス封止用の装置を設置する必要が
あり、これによって作業効率が低下するという問題があ
る。また、フラッシュの発生を防止する装置においては
、加熱温度を従来より低温とするが、この温度が溶接欠
陥が発生しやすい温度領域に接近するため、安定した溶
接を行うことが困難となるという問題がある。

これらの問題を解決すべく、例えば特開昭５６−１６８
９８１号公報にて開示される如き２つの高周波加熱装置
を用いた電縫管の製造装置が用いられている。これは、
その第１の加熱装置にて溶融温度近傍まで加熱して予熱
を付与し、その後第２の加熱装置において溶融温度以上
に加熱して衝合溶接を行うものである。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前述の如き２つの加熱装置を用いて電縫
管を製造する装置によれば、一応の改善は見られるもの
の溶接条件によってはペネトレータ等の溶接欠陥及びフ
ラッシュが発生ずる虞があった。

そこで本発明者等は、２つの加熱装置を備えた装置にお
いて電縫管を製造する場合の望ましい溶接条件を求める
ために種々の研究を繰り返し、該溶接条件の最適値を求
めた。即ち、本発明はオープンパイプに対して、これを
溶融させる前に第１の加熱装置にて４５ｋＨｚ〜２５０
ｋＨｚの周波数の電流を印加して予熱を与え、その後第
２の加熱装置にて溶融点まで加熱して衝合溶接すること
によりベネトレータ等の溶接欠陥及びフラッシュの発生
を防止する電縫管製造装置を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る電縫管製造装置は、オーブンパイプの相対
向する両側エツジ部を、高周波電源を備えてなる第１の
加熱装置及び第２の加熱装置にて順次加熱して溶融し、
スクイズロールによって衝合溶接することにより電縫管
を製造する装置において、前記第１の加熱装置に４５ｋ
Ｈｚ以上２５０ｋＨｚ以下の周波数の電流を発生させる
電源を具備することを特徴とする。

〔作用〕

本発明装置においては、第１の加熱装置より溶接欠陥を
防ぎ得る周波数の電流を発生させ、オーブンパイプの両
側上・ンジ部へ予熱を付与する。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。

第１図は本発明に係る電縫管製造装置（以下本発明装置
という）の模式図である。図中３，３はスクイズロール
であって、８亥スクイズロール３゜３の作業経路上流側
には第１加熱装置５の高周波電源である第１加熱電源５
１に接続されてなる加熱用ワークコイル５２が配設され
る。前記スクイズロール３，３と加熱用ワークコイル５
２との間には、第２加熱装置６の高周波又は中周波の電
源である第２加熱電源６１に接続されてなる溶接用ワー
クコイル６２が配設される。そしてオープンパイプ１は
、前記加熱用ワークコイル５２及び溶接用ワークコイル
６２内を通りスクイズロール３，３にて突き合わされる
。前記オープンパイプ１の内部には加熱効果を大とし溶
接効率を向上させるためのフェライトコア又はけい素鋼
板よりなるインビーダ７が挿入される。

前記第１加熱電源５１は４５ｋｔｌｚ　〜２５０　ｋＨ
ｚの周波数の電流を加熱用ワークコイル５２に与えるも
のである。電縫管を製造する場合、第１加熱電源５１は
加熱用ワークコイル５２に４５ｋＨｚ　〜２５０　ｋＨ
ｚの周波数の電流を通流させることにより加熱用ワーク
コイル５２に挿通されたオープンパイプ１に誘起電流を
発生させる。この誘起電流によってオープンパイプ１の
両側エツジ部１ａ、　ｌａ近傍を溶融温度近傍の温度ま
で加熱する。次に第２加熱電源６１によって溶接用ワー
クコイル６２に電流を通流させ、これにより前記両側エ
ツジ部１ａ＋　ｌａを十分な溶融温度以上の温度まで加
熱を行った後、スクイズロール３，３間で両側エツジ部
ｌａ、　ｌａの衝合溶接を行うことにより電縫管を得る
。

次に、前記第１加熱装置５の第１加熱電源５１において
４５ｋＨｚ〜２５０　ｋＨｚの周波数で加熱する理由に
ついて説明する。

第２図（ａ）〜（Ｃ）は本発明装置を用いて衝合溶接を
行う場合のオープンバイブ１の両側エツジ部１ａ＋１８
の溶融状態を示す模式図であり、第３図は単一の加熱装
置を備えた従来装置を用いた場合の両側エツジ部１ａ、
　ｌａの溶融状態を示す模式図である。

第２図（ａ）は第１加熱装置５により加熱後の状態図、
（ｔ））は第２加熱装置６による加熱後の状態図、（Ｃ
）はスクイズロール３．３による衝合溶接後の状態図で
あって、第３図の（ａ）は第７図に示す如き単一の加熱
装置を有する装置により２７０　ｋＨｚの周波数で加熱
した場合の加熱後の状態図、（ｂ）はその衝合溶接後の
状態図である。図中１０．１０は、両側エツジ部１ａ、
　Ｉａの高温変形部を示している。これらの図から明ら
かな如く本発明装置においては、従来装置に比して両側
エツジ部１ａ、　ｌａの加熱が緩やかであって、オープ
ンパイプ１は、その厚み方向のどの位置をとっても周方
向への加熱状態が均一であることが明らかである。例え
ば、従来装置においては、両側エツジ部１ａ、　Ｉａの
角部に高温変形部１０゜１０が多く存在するが本発明装
置においては、高温変形部１０．１０がその厚み方向の
どの位置においても周方向の同じ範囲に存在する。これ
は、温度がキュリ一点を越える場合、比ｉ３磁率が勺、
激に低下し、電流の浸透深さが急増するためである。ま
た、両側エツジ部１ａ１１ａの溶融状態と第１加熱装ｒ
ｆｆ、５の加熱温度との関係を実験により検討すると、
このようなオープンパイプｌの両側エツジ部１ａ、　ｌ
ａの溶融状態が最も良好となる第１加熱装置５の加熱温
度は約８００″Ｃであることが明らかとなった。

第４図はＣ＝０．１５％、　Ｍｎ＝０．６％の炭素鋼の
衝合溶接を行う場合の予熱温度及び溶接温度と、フラッ
シュ発生との相関関係を示すグラフである。

図において、横軸は第１加熱装置５により加熱温度であ
る予熱温度、縦軸には第２加熱装置６によって最終的に
与えられる溶接温度をとり、これらの温度条件によりフ
ラッシュが発生する場合のデータは黒丸にて示し、また
フラッシュが発生せず接合状態が良好である場合のデー
タは白丸にて示してあり、フラッシュが発生せず接合状
態が不良である場合のデータは白三角にて示す。図中Ａ
はフラッシュが発生せず、接合状態が良好である高品質
領域を示しである。図から明らかな如く前記高品質領域
Ａが得られる範囲の広さは、前記予熱温度によって変化
する。この図より予熱温度が８００°Ｃ以上になると、
前記高品質領域Ａにおける溶接温度の幅である適正溶接
温度範囲は略等しくなる。

第５図は前記適正溶接温度範囲と予熱周波数との関係を
示すグラフであって、横軸には予熱周波数、縦軸には適
正溶接温度範囲をとり、両者の関係を予熱温度別に示し
である。なお、図中白丸は予熱温度８５０　’Ｃ１図中
白三角は予熱温度７００°Ｃ１図中白四角は予熱温度５
５０°Ｃの場合を夫々示しである。図から明らかな如く
、予熱周波数が低下するにつれてフラッシュが発生せず
接合状態が良好である適正溶接温度範囲は広くなる傾向
がある。

また、前述した如き第２加熱装置６に用いる温度制御装
置の温度制御範囲は、略５０″Ｃである。このため第１
加熱装置５が使用する予熱周波数は、前記適正溶接温度
範囲が５０°Ｃ以上となる値を選ぶ。

予熱温度が８００°Ｃ以上の場合は適正溶接温度範囲が
略等しいため、第５図における予熱温度８５０°Ｃのデ
ータにて予熱周波数の上限値を検討する。予熱温度８５
０°Ｃにて、適正溶接温度範囲が５０°Ｃ以上となる予
熱周波数の上限値は２５０　ｋＨｚである。

一方、前記予熱周波数を低（抑えると第６図に示す如く
？立接に要する電力が増加する。また、これに加えてオ
ープンパイプＩの周方向の加熱幅が増加し、両側エツジ
部１ａ、　ｌａが軟化するため、薄肉のオープンパイプ
１では良好な溶接をえるために必要であるアップセット
力を付与することができなくなるという問題がある。第
６図は予熱周波数と溶接電力との関係を示すグラフであ
り、横軸に予熱周波数をとり、縦軸に第１加熱装Ｗ５と
第２加熱装置６との合計の所要電力である溶接電力をと
り、これらの関係をオープンパイプの寸法別に示しであ
る。図中白丸は外径５４．０ｍｍ、肉厚４．０ｍｍ、図
中黒丸は外径３８．１ｆｆ＋ｍ、肉厚４．５ｍｍの寸法
の電縫管を製造する場合の関係を示したものである。

このグラフの関係により、予熱周波数の溶接電力が急激
に増加する点よりも低い４５ｋＨｚを予熱周波数の下限
値とする。

前述した如き本発明装置を用い下記に示す条件にて衝合
溶接を行った場合のベネトレータの発生の結果を第１表
に示す。溶接条件は、外径４２．７＋＋＋ＩＩ＋。

肉厚４．Ｑ　ｌｎｍ、　　Ｃ＝０．３０％、　Ｍｎ＝１
．５％の炭素鋼を溶接速度３０ｍ／ｍｉｎにて行った。

第　　　１　　　表 第１表の結果から明らかな如く本発明装置においては従
来装置と比して大幅にベネトレータが減少する。

〔発明の効果〕 以上詳述した如く本発明に係る電縫管製造装置において
は、オープンパイプを溶融させる前に４５ｋＨｚ〜２５
０　ｋＨｚの周波数の電流を印加して予熱を与え、その
後溶融点まで加熱して衝合溶接するごとによりベネトレ
ータ等の溶接欠陥及びフラッシュの発生が防止できる等
本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであってぐ第１図は
本発明に係る電縫管製造装置の模式図、第２図は本発明
装置を用いて衝合溶接を行う場合のオープンパイプの両
側エツジ部の溶融状態を示す模式図、第３図は単一の加
熱装置を備えた従来装置を用いた場合の両側エツジ部の
溶融状態を示す模式図、第４図は炭素鋼の衝合溶接を行
う場合の予熱温度及び溶接温度とフラッシュ発生との相
関関係を示すグラフ、第５図は適正溶接温度範囲と予熱
周波数との関係を示すグラフ、第６図は予熱周波数と溶
接電力との関係を示すグラフ、第７図及び第８図は従来
の電縫管製造装置を示す模式％式％ 特　許　出願人　住友金属工業株式会社代理人　弁理士
　河　　野　　登　　人毛　７　図 易　δ　巳 第　２　図 Ｚ　３　図 ＶＪ　４　図 ｆ、−へｙ４液改（にＨｚ） Ｏｔｏｏ　　　　　　２００　　　　　３Ｉ）予熱８或
秩（にＨｚ） 第　６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、オープンパイプの相対向する両側エッジ部を、高周
   波電源を備えてなる第１の加熱装置及び第２の加熱装置
   にて順次加熱して溶融し、スクイズロールによって衝合
   溶接することにより電縫管を製造する装置において、 前記第１の加熱装置に４５ｋＨｚ以上２５０ｋＨｚ以下
   の周波数の電流を発生させる電源を具備することを特徴
   とする電縫管製造装置。