JPH0252586B2 - - Google Patents

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JPH0252586B2
JPH0252586B2 JP59011020A JP1102084A JPH0252586B2 JP H0252586 B2 JPH0252586 B2 JP H0252586B2 JP 59011020 A JP59011020 A JP 59011020A JP 1102084 A JP1102084 A JP 1102084A JP H0252586 B2 JPH0252586 B2 JP H0252586B2
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JP
Japan
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welding
tig
torch
plasma
steel pipes
Prior art date
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Application number
JP59011020A
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JPS60154875A (ja
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Toyofumi Kitada
Kyoteru Hirabayashi
Yukio Nishino
Kenji Takeshige
Tadaaki Taira
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
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Priority to JP1102084A priority Critical patent/JPS60154875A/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/025Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams
    • B23K9/0253Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams for the longitudinal seam of tubes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明はUOE鋼管の縦シーム溶接法に係り、
ステンレス鋼、ニツケル基合金鋼、非鉄金属など
によりそれなりの厚さをもつたソリツド鋼管を
UOE鋼管として適切な生産性を確保しながら割
れその他の欠陥が少ない健全な溶接部をもつたシ
ーム溶接を形成することのできる方法を提供しよ
うとするものである。 UOE鋼管を縦シーム溶接することは従来から
行われているが、このUOE鋼管縦シーム溶接方
法は2電極以上の多電極サブマージ溶接が主体で
ある。即ちこのサブマージ溶接は高能率、高速溶
接が可能であつて通常のラインパイプのシーム溶
接として最も普及している。然しこの高能率なサ
ブマージ溶接をステンレス鋼やニツケル基合金鋼
管の縦シーム溶接に適用する場合には種々の問題
を生ずることがあり、即ちフラツクスを溶融する
ための熱量がMIGおよびTIG溶接に比較し余分
に必要であり、溶接入熱が過大となり易く、オー
ステナイト系のステンレス鋼の溶接において凝固
割れや熱影響部の液化割れのような溶接高温割れ
が生じやすい。またサブマージド溶接においては
溶接用フラツクス中の水分が溶接時に拡散性水素
として溶接金属中に吸収されるのでフエライト系
またはマルテンサイト系のステンレス鋼を溶接す
る場合に低温割れが発生し易い。即ちこれらのこ
とから各種の高合金鋼管のシーム溶接にサブマー
ジド溶接することは何れにしても欠陥部を発生し
健全な溶接を得ることができない。このため近時
において大電流MIG溶接もしくは大電流MIG溶
接とサブマージ溶接で2層溶接してUOE鋼管の
内面、外面ともに良好な継手の得られることが一
部に発表されているが、大電流MIG溶接で高合
金鋼管を溶接することは入熱が大きすぎることと
高N2合金材などの酸素を嫌い合金材には適用で
きず、材質の多様化に対処することが困難であ
る。一方TIG溶接、小電流MIG溶接、プラズマ
溶接は各々汎用的な溶接法としては技術的に確立
しているもので、例えば特公昭57−13398号公報
の如きに成形ロールで素材板を一端から順次円筒
成形した小径薄肉鋼管のシーム溶接に適用された
例はあるが、大量生産方式のUOE鋼管のように
外径が16〜60吋、板厚が6.4〜32mmまでの大径で、
しかも板厚の大きい領域には未だ適用されないも
のとされており、これはTIG溶接、小電流MIG
溶接、プラズマ溶接はサブマージ溶接に比較して
深部における溶込みが充分に得られず、また能率
的に劣りUOE工場に採用されないことによるも
のである。 本発明は上記したような実情に鑑み検討を重ね
て創案されたものであつて、ソリツド鋼管として
高マンガン鋼、フエライト又はオーステナイト系
ステンレス鋼、2相系ステンレス鋼、ニツケル基
合金、非鉄金属などによる大径溶接管をU成形、
O成形された素管に対し内面側からの溶接にTIG
溶接を採用すると共にその外面からプラズマ溶接
し、このプラズマ溶接上にTIG溶接もしくは
MIG溶接を行うことを提案するものである。 上記した内面側からのTIG溶接については1電
極もしくは2電極のホツトワイヤを取付けて行
い、又外面側からのTIG溶接に関してはフイラー
ワイヤを用いて実施する。 前記したような本発明について更に説明する
と、既述したようなUOE方式に従つた鋼管の製
造についてはその概要が第1図に示されている。
即ち素材板1に対して端縁部に開先加工すると共
に端曲げ2し、この端曲げされた鋼管を第1図B
のようにU成形し、次いで同図CのようにOプレ
スして管状に成形してから第1図Dのように溶接
を行い、その後に1%前後の拡管処理して製品と
するものであるが、本発明によるものはこのよう
な一連の工程における第1図Dの溶接過程に関す
るものであつて、この溶接過程を上記したように
行うことによつて高マンガン鋼、ステンレス鋼そ
の他のソリツド鋼管を的確に製造するものであ
る。第2図にはこのような本発明方法を実施する
装置の概要が示されているが、レール11上を走
行する台車10上にUプレス、Oプレスされた素
管5を載せ、溶接速度に合わせて移動するように
成つている。一方溶接トーチは前記素管5の内面
側および外面側に対し共に固定してあり、台車1
0に載せた素管5の移動によつて溶接するが、台
車10上ではシーム方向の芯合わせのためにター
ニングローラが設けてあり、又溶接中のシーム倣
いのために微調整を可能としている。第2図から
明かなように鋼管外面側の溶接はプラズマトーチ
12とTIGトーチ13とが直列に並べられたもの
であつて、そのTIGトーチ13はMIG又はSAW
溶接トーチと互換性があるようにしてあり、更に
該TIGトーチ13の後方からホツトワイヤが導か
れている。然して上記したプラズマトーチ12と
TIGトーチ13の電極間距離は調整可能とされ、
又プラズマトーチ12の前にTIGトーチを入れて
予熱効果をもたせることによりプラズマの溶着速
度を増すことができる。素管5の内面側において
はTIGトーチ14を片持ち式に支持座15に支持
され且つローラ17を設けたブーム16の先端に
設けたもので、該トーチ14の前方にTVカメラ
モニター18が設けられていて溶接線の倣いを行
わせ、又上記トーチ14に対してはフイラーワイ
ヤが導かれている。なおこの第2図において示し
たものはTIG1電極のものを示しているが、TIG
トーチを2電極以上としても差支えがなく、それ
によつて溶接速度を上げることができ、更にトー
チ周りは半転が可能となつていて適宜上向溶接を
実施し得るようにされている。 具体的な実施態様として高合金のソリツド鋼管
における縦シーム溶接の態様の1つは第3図に示
す通りであり、外面側を上記したトーチ12,1
3によるプラズマ溶接とTIG溶接となし、内面側
を前記トーチ14による上向TIG溶接として内外
から同時溶接を行うものである。この場合外面側
のTIG溶接をMIG溶接に変えてもよく、積層法
としては板厚が10mm以下の場合、外面をプラズマ
溶接とTIG溶接(又はMIG溶接)とし、内面を
TIG溶接として同時溶接すると第4図Aのような
マクロ形状となるが、板厚が10mm以上の場合には
上記と同様に同時溶接した後更に外面側をTIG溶
接でもう1層積層することとなるので第4図Bの
ようなマクロ形状となる。 又第5図は外面を前記トーチ12,13による
プラズマ溶接とTIG(又はMIG)溶接した後、素
管5を半転してその内面側を下向きのトーチ14
によるTIG溶接するものであつて、第3図の場合
におけるTIG溶接は上向きであるのに対してこの
場合には下向きTIG溶接となることに特徴があ
り、積層状態も第6図A,Bに示す如くで第4図
と同様10mm以下の板厚のときは外面2層、内面1
層の積層となり、10mm以上の板厚のときには外面
3層で内面1層となる。 然して上記のように高合金ソリツド鋼管の溶接
にプラズマ溶接とTIG溶接を組合わせた理由は、
トーチ12によるプラズマ溶接は溶け込みが大き
くキーホール溶接が可能であつて、ソリツド鋼管
の溶接に適し、外面側からプラズマでキーホール
溶接したものを後続のトーチ13によるTIG溶接
することにより外面のビード形状を整えることが
できる。又板厚が10mm以上になつた場合にはTIG
溶接による外面ビードの溶着量が不足することと
なるが、プラズマ溶接に対してTIG溶接2層の計
3層溶接とすることによつて適切にカバーするこ
とができる。TIG溶接はシールドガスとして純ア
ルゴンも用いており、その溶接金層における材質
性能は極めて良好であつて、各種ステンレス鋼か
ら非鉄に到る広範囲に適用することができる。な
おこの場合のTIG溶接は能率が低いので一部のオ
ーステナイト系又はフエライト系のステンレス鋼
の溶接にはTIG溶接の代りにMIG溶接を用いて
支障がなく、このためTIGとMIGのトーチに互
換性をもたせることは前述の通りである。 本発明によるものの具体的な実施例について説
明すると以下の如くである。 次の第1表に示すような化学成分を有する板厚
12.7mmの2相系ステンレスソリツド鋼管を素材全
体をU成形、O成形後に縦シーム溶接した。
【表】 素管における開先は第7図に示すように加工
し、前記した第1表のものと同一成分系を有する
フイラーワイヤを用い、前記した第3図の板厚10
mm以上の場合に従い積層溶接法で溶接した。この
ときの外面プラズマ溶接とTIG溶接、内面のTIG
溶接および外面における第3層目のTIG溶接に関
する各溶接条件は次の第2表に示す通りである。
【表】 又上記のような溶接条件で得られた溶接継手に
ついて検討したが溶接割れやスラグ巻き込み等の
溶接欠陥は認められず、マクロ形状も良好なもの
として得られた。
【表】 然して第10図にはこの場合の開先形状を示す
が、又その溶接条件は次の第4表の通りである。
【表】 即ちこの条件で溶接した継手に関しても溶接割
れやスラグ巻き込みのような溶接欠陥がなく、マ
クロ形状においても良好なものであつた。 以上説明したような本発明によるときは、ステ
ンレス鋼、ニツケル基合金鋼、非鉄金属などのソ
リツド及びクラツド鋼管をUOEプロセスで製造
するに当つて、その縦シーム溶接を欠陥部のない
的確な状態として能率的に実施し得るものであ
り、即ちUO成形された素管に対し内面側と外面
側からそれぞれ溶接するものであるからそれなり
の板厚をもつた素材板による素管の溶接に即応し
しかもそれなりの能率を得しめることは勿論であ
つて、その内面側からの溶接にTIG溶接を採用す
ると共に外面側からのプラズマ溶接の外側はTIG
溶接またはMIG溶接するものであるからシール
ドガスなどの特質性を利用してこれらの部分で溶
接金属における特質性能を頗る良好とすることが
できて各種ステンレス鋼などにたいしても充分に
適用することができるものであり、又外面側から
内部において前記のようにからプラズマ溶接する
ことにより割れ発生などを回避すると共に好まし
い能率を確保せしめ、上記のようにその外側に適
宜MIG溶接を代用することとも相俟つて前記し
たような大径、厚肉の溶接目的にも有効に即応せ
しめ得、更にはこのようなTIG溶接による内面側
ビードが外面側からの内部初層ビードとしても利
用されて外面からの有利な溶接を可能にし、それ
らの何れからしても上記したようなソリツドまた
はクラツド鋼管の縦シーム溶接を健全な組織のも
のとして能率的に実施することができるものであ
つて、工業的にその効果の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の技術的内容を示すものであつ
て、第1図はUOE鋼管製造プロセスの概要を示
した説明図、第2図は本発明による溶接法を実施
するための装置概要説明図、第3図は高合金ソリ
ツド鋼管に対する場合の本発明方法の1例につい
て概要を示した説明図、第4図はその溶接部マク
ロ形状の断面図、第5図は同じく高合金ソリツド
鋼管に対する別の例の概要を示した説明図、第6
図はその溶接部マクロ形状の断面図、第7図は本
発明の実施例における溶接開先部の説明図であ
り、第8図はその他の溶接法についての溶接開先
部の説明図である。 然してこれらの図面において、5は素管、10
は台車、11はレール、12はプラズマトーチ、
13および14はTIGトーチ、15は支持座、1
6はアーム、17はローラ、19はSAWトーチ
をそれぞれ示すものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 U成形後O成形された素管を内側面からTIG
    溶接すると共に外側面からプラズマ溶接し、この
    外側面からのプラズマ溶接上にTIG溶接若しくは
    MIG溶接することを特徴とするUOE鋼管の縦シ
    ーム溶接法。
JP1102084A 1984-01-26 1984-01-26 Uoe鋼管の縦シ−ム溶接法 Granted JPS60154875A (ja)

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