JPH04305379A - 電縫管の溶接欠陥防止方法 - Google Patents
電縫管の溶接欠陥防止方法Info
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- JPH04305379A JPH04305379A JP6719591A JP6719591A JPH04305379A JP H04305379 A JPH04305379 A JP H04305379A JP 6719591 A JP6719591 A JP 6719591A JP 6719591 A JP6719591 A JP 6719591A JP H04305379 A JPH04305379 A JP H04305379A
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Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電縫管、特に高周波溶
接法により電縫管を製造する際の溶接欠陥発生を防止す
る方法に関するものである。
接法により電縫管を製造する際の溶接欠陥発生を防止す
る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に電縫管は、アーク溶接管や継目無
し管に比較して製造速度が極めて早く経済性に優れた利
点はあるが、管材料に含まれる成分に応じて電縫溶接部
にＦｅＯ，ＭｎＯ，ＳｉＯ２ ，Ａｌ２ Ｏ３ 等のペ
ネトレーターと称される溶接欠陥を内在しやすく、これ
が諸特性の劣化を招くためアーク溶接管や継目無し管に
比較して信頼性に乏しいとされている。また、金属帯エ
ッジの加熱・溶融が不十分な溶接条件で溶接すると冷接
と呼ばれる極めて溶接部の諸特性を劣化させる溶接欠陥
を生成する場合がある。このため例えば、寒冷地やサワ
ー環境で使用されるラインパイプ用鋼管に対しては、こ
の溶接欠陥が原因で重大な破壊事故を起こす可能性があ
り、鋼管製造者は厳しい非破壊検査を行って不合格品を
除外せねばならず、製造歩留りに大きな影響をあたえて
いる。
し管に比較して製造速度が極めて早く経済性に優れた利
点はあるが、管材料に含まれる成分に応じて電縫溶接部
にＦｅＯ，ＭｎＯ，ＳｉＯ２ ，Ａｌ２ Ｏ３ 等のペ
ネトレーターと称される溶接欠陥を内在しやすく、これ
が諸特性の劣化を招くためアーク溶接管や継目無し管に
比較して信頼性に乏しいとされている。また、金属帯エ
ッジの加熱・溶融が不十分な溶接条件で溶接すると冷接
と呼ばれる極めて溶接部の諸特性を劣化させる溶接欠陥
を生成する場合がある。このため例えば、寒冷地やサワ
ー環境で使用されるラインパイプ用鋼管に対しては、こ
の溶接欠陥が原因で重大な破壊事故を起こす可能性があ
り、鋼管製造者は厳しい非破壊検査を行って不合格品を
除外せねばならず、製造歩留りに大きな影響をあたえて
いる。
【０００３】さて、ペネトレーターと呼ばれる溶接欠陥
は、図２に示すように、金属帯エッジ１，１がＶ収束点
２に至る間にコンタクトシュー３，３から供給される高
周波電流により加熱、溶融され、その溶融金属が大気お
よびノズル４，４からの冷却、潤滑水によって酸化され
、酸化物がスクイズロール５，５によって完全にスクイ
ズアウトされないで電縫溶接部に残存する場合に生成さ
れるというものである。 ペネトレータの生成防止対
策として、溶接入熱を低くして溶接する方法が知られて
いるが、溶接入熱を低くするとペネトレーターの生成は
抑制できるものの、冷接と呼ばれる別の溶接欠陥が生成
することは前述のとおりで、適正な対策でないことは同
業者の知るところである。
は、図２に示すように、金属帯エッジ１，１がＶ収束点
２に至る間にコンタクトシュー３，３から供給される高
周波電流により加熱、溶融され、その溶融金属が大気お
よびノズル４，４からの冷却、潤滑水によって酸化され
、酸化物がスクイズロール５，５によって完全にスクイ
ズアウトされないで電縫溶接部に残存する場合に生成さ
れるというものである。 ペネトレータの生成防止対
策として、溶接入熱を低くして溶接する方法が知られて
いるが、溶接入熱を低くするとペネトレーターの生成は
抑制できるものの、冷接と呼ばれる別の溶接欠陥が生成
することは前述のとおりで、適正な対策でないことは同
業者の知るところである。
【０００４】また別の対策として金属帯エッジの加熱・
溶融域を不活性ガスで保護する方法が知られているが、
現在の製管設備で完全な保護を行うには膨大な費用を要
する欠点があり、真に適正な条件で実機化された例はな
い。また不活性ガスをノズルで吹きつける程度では、殆
ど効果がないことが実験の結果明らかになっている。更
に健全な電縫溶接部を得る手段として、特公昭５６−０
２５９１０の技術が提案されている。該技術は鋼管の高
周波電縫溶接に際し、溶接部に溶融フラックスを供給し
ながら連続溶接を行うことにより、金属帯エッジの酸化
保護を行うことを目的とするものであるが、この方法は
僅かな圧接条件の変動等により溶融フラックスが十分に
スクイズアウトされない場合、フラックス自体が溶接欠
陥となる可能性があり実用化されてない。
溶融域を不活性ガスで保護する方法が知られているが、
現在の製管設備で完全な保護を行うには膨大な費用を要
する欠点があり、真に適正な条件で実機化された例はな
い。また不活性ガスをノズルで吹きつける程度では、殆
ど効果がないことが実験の結果明らかになっている。更
に健全な電縫溶接部を得る手段として、特公昭５６−０
２５９１０の技術が提案されている。該技術は鋼管の高
周波電縫溶接に際し、溶接部に溶融フラックスを供給し
ながら連続溶接を行うことにより、金属帯エッジの酸化
保護を行うことを目的とするものであるが、この方法は
僅かな圧接条件の変動等により溶融フラックスが十分に
スクイズアウトされない場合、フラックス自体が溶接欠
陥となる可能性があり実用化されてない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来方法の欠点をなくすためになされたもので、金属管
の高周波電縫溶接に際し、金属帯エッジ面に前記金属よ
りも酸化性が弱く、かつ融点の低い金属を０．０２から
１．００ｍｍ厚さに溶射し、該溶射金属が高周波電流に
より加熱、溶融されるエッジ面の酸化保護をすることに
よって電縫鋼管の溶接欠陥を防止することを目的とする
。
従来方法の欠点をなくすためになされたもので、金属管
の高周波電縫溶接に際し、金属帯エッジ面に前記金属よ
りも酸化性が弱く、かつ融点の低い金属を０．０２から
１．００ｍｍ厚さに溶射し、該溶射金属が高周波電流に
より加熱、溶融されるエッジ面の酸化保護をすることに
よって電縫鋼管の溶接欠陥を防止することを目的とする
。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は高周波電縫溶接
に際し、金属帯両エッジ面に前記金属よりも酸化性が弱
く、かつ融点が低い金属を溶射した後、溶接することを
特徴とする高周波電縫管の溶接欠陥防止方法である。
に際し、金属帯両エッジ面に前記金属よりも酸化性が弱
く、かつ融点が低い金属を溶射した後、溶接することを
特徴とする高周波電縫管の溶接欠陥防止方法である。
【０００７】本発明は、普通鋼、低合金鋼、ステンレス
鋼等の鋼材、Ｉｎｃｏｎｅｌ等の超合金およびＴｉ等の
特殊金属を素材とする電縫管の製造に適用される。溶射
はガス式溶射、電気式溶射のいずれでもよい。溶射金属
は金属帯のエッジ面が高周波電流により加熱、溶融され
る時に、該エッジ面の酸化保護をするために金属帯より
酸化性が弱い（酸化物生成自由エネルギーが高い）こと
と、溶接後に完全スクイズアウトするめに金属帯より融
点が低いことが必要であり、純金属、合金のどちらでも
よい。前述の酸化性の強弱判断は、溶射金属の酸化物生
成自由エネルギー（△Ｇ１５００ｋ ）と金属帯を高温
に加熱したとき最も多量の酸化物を生成する元素の酸化
物生成自由エネルギー（△Ｇ１５００ｋ）の比較で行い
、溶射金属の酸化物生成自由エネルギー（△Ｇ１５００
ｋ ）は金属帯の最も多量の酸化物を生成する元素のそ
れよりも高いことが必要である。
鋼等の鋼材、Ｉｎｃｏｎｅｌ等の超合金およびＴｉ等の
特殊金属を素材とする電縫管の製造に適用される。溶射
はガス式溶射、電気式溶射のいずれでもよい。溶射金属
は金属帯のエッジ面が高周波電流により加熱、溶融され
る時に、該エッジ面の酸化保護をするために金属帯より
酸化性が弱い（酸化物生成自由エネルギーが高い）こと
と、溶接後に完全スクイズアウトするめに金属帯より融
点が低いことが必要であり、純金属、合金のどちらでも
よい。前述の酸化性の強弱判断は、溶射金属の酸化物生
成自由エネルギー（△Ｇ１５００ｋ ）と金属帯を高温
に加熱したとき最も多量の酸化物を生成する元素の酸化
物生成自由エネルギー（△Ｇ１５００ｋ）の比較で行い
、溶射金属の酸化物生成自由エネルギー（△Ｇ１５００
ｋ ）は金属帯の最も多量の酸化物を生成する元素のそ
れよりも高いことが必要である。
【０００８】また溶射金属の融点は金属帯の融点より低
いことが必要であるが、融点差が大きすぎると溶射金属
が高周波加熱初期に溶融して電磁力によりエッジ開先面
外に排除され、金属帯エッジ面の酸化保護効果が小さく
なる。そのため金属帯と溶射金属の融点差は、約１０か
ら６００℃程度が好ましい。例えば低合金の炭素鋼から
電縫鋼管を製造する場合、溶射金属としては純Ｎｉ等が
好ましい。この溶射金属の溶射厚さは、金属帯エッジ面
を完全に覆うために約２０μｍ以上必要で、経済的な理
由から１ｍｍ以下が好ましい。次に電縫溶接に用いられ
る高周波電流の周波数は、近接効果、表皮効果を期待で
きる７ｋＨｚ 以上であればよく、給電方法は直接通電
方式、誘導方式のいづれでもよい。また、溶接条件につ
いても標準的な条件でよく特に制限を加えるものではな
い。
いことが必要であるが、融点差が大きすぎると溶射金属
が高周波加熱初期に溶融して電磁力によりエッジ開先面
外に排除され、金属帯エッジ面の酸化保護効果が小さく
なる。そのため金属帯と溶射金属の融点差は、約１０か
ら６００℃程度が好ましい。例えば低合金の炭素鋼から
電縫鋼管を製造する場合、溶射金属としては純Ｎｉ等が
好ましい。この溶射金属の溶射厚さは、金属帯エッジ面
を完全に覆うために約２０μｍ以上必要で、経済的な理
由から１ｍｍ以下が好ましい。次に電縫溶接に用いられ
る高周波電流の周波数は、近接効果、表皮効果を期待で
きる７ｋＨｚ 以上であればよく、給電方法は直接通電
方式、誘導方式のいづれでもよい。また、溶接条件につ
いても標準的な条件でよく特に制限を加えるものではな
い。
【０００９】以下、本発明の詳細を図面により説明する
。図１に於いて金属帯エッジ１，１がＶ字状を形成する
手前において、金属帯エッジ面６，６に溶射ガン７，７
により、溶射金属が金属帯エッジ面６，６を完全に覆う
ように溶射される。溶射された金属帯エッジ面はコンタ
クトシュー３，３から供給される高周波電流により加熱
・溶融されながらＶ収束点２に向かって進む。この溶射
金属は母材金属に対し先行溶融し、溶融金属の一部は電
磁力により開先面外に排出されるが、Ｖ収束点２でも固
・液二相となり、若干母材金属により希釈されるものの
金属帯エッジ面６，６を覆い、酸化保護の役割をする。 この溶射金属は次の段階でＶ収束点２からスクイズロー
ルセンター８間でアップセットされ完全にビート部９に
排除される。
。図１に於いて金属帯エッジ１，１がＶ字状を形成する
手前において、金属帯エッジ面６，６に溶射ガン７，７
により、溶射金属が金属帯エッジ面６，６を完全に覆う
ように溶射される。溶射された金属帯エッジ面はコンタ
クトシュー３，３から供給される高周波電流により加熱
・溶融されながらＶ収束点２に向かって進む。この溶射
金属は母材金属に対し先行溶融し、溶融金属の一部は電
磁力により開先面外に排出されるが、Ｖ収束点２でも固
・液二相となり、若干母材金属により希釈されるものの
金属帯エッジ面６，６を覆い、酸化保護の役割をする。 この溶射金属は次の段階でＶ収束点２からスクイズロー
ルセンター８間でアップセットされ完全にビート部９に
排除される。
【００１０】図３は、図１の電縫鋼管製造設備を用いて
低合金炭素鋼帯のエッジ面に純Ｎｉを約０．１ｍｍ厚さ
に溶射して溶接し、溶接噛止めサンプルの断面により、
溶射金属のエッジ面酸化保護状況を観察したものである
。 図３（ａ）は図４に示すコンタクトシュー６，６の上流
側のＡ−Ａ′断面で、純Ｎｉの溶射状態を示している。 これはナイタールエッチング後の写真のスケッチ図で、
斜線部分が純Ｎｉ皮膜で、エッジ面を完全に覆っている
。図３（ｂ）は図４に示すコンタクトシュー６，６の直
後のＢ−Ｂ′断面で、高周波加熱初期の状態である。 図３（ｃ）は図４に示すＶ収束点２の直前野Ｃ−Ｃ′断
面で、高周波加熱末期の状態である。溶射金属は母材炭
素鋼より先行溶融して、一部は電磁力によりエッジ開先
面外に排除され、母材炭素鋼により若干の希釈をされる
ものの半溶融の状態でエッジ開先面を覆っているのが観
察される。図３（ｄ）は図４に示すスクイズロールセン
ター８通過後のＤ−Ｄ′断面で、溶射金属はスクイズロ
ール５，５によりアプセットされ内外面のビード部９に
完全に排除されている。以上のように本発明によると、
溶射金属が高周波加熱時にエッジ開先面の酸化を防止し
、酸化物の生成が抑制できる。
低合金炭素鋼帯のエッジ面に純Ｎｉを約０．１ｍｍ厚さ
に溶射して溶接し、溶接噛止めサンプルの断面により、
溶射金属のエッジ面酸化保護状況を観察したものである
。 図３（ａ）は図４に示すコンタクトシュー６，６の上流
側のＡ−Ａ′断面で、純Ｎｉの溶射状態を示している。 これはナイタールエッチング後の写真のスケッチ図で、
斜線部分が純Ｎｉ皮膜で、エッジ面を完全に覆っている
。図３（ｂ）は図４に示すコンタクトシュー６，６の直
後のＢ−Ｂ′断面で、高周波加熱初期の状態である。 図３（ｃ）は図４に示すＶ収束点２の直前野Ｃ−Ｃ′断
面で、高周波加熱末期の状態である。溶射金属は母材炭
素鋼より先行溶融して、一部は電磁力によりエッジ開先
面外に排除され、母材炭素鋼により若干の希釈をされる
ものの半溶融の状態でエッジ開先面を覆っているのが観
察される。図３（ｄ）は図４に示すスクイズロールセン
ター８通過後のＤ−Ｄ′断面で、溶射金属はスクイズロ
ール５，５によりアプセットされ内外面のビード部９に
完全に排除されている。以上のように本発明によると、
溶射金属が高周波加熱時にエッジ開先面の酸化を防止し
、酸化物の生成が抑制できる。
【００１１】
【作用】本発明は、高周波過熱時に母材金属より酸化性
の弱い溶射金属により金属帯エッジ面の酸化を保護し、
酸化物生成が抑制されるので溶接欠陥が減少する。
の弱い溶射金属により金属帯エッジ面の酸化を保護し、
酸化物生成が抑制されるので溶接欠陥が減少する。
【００１２】
【実施例】図１に示す装置を用いて電縫溶接管を製造し
た。造管は表１に示す水準で実施した。金属溶射はＡｒ
＋Ｈｅ（２５％）を作動ガスとしたプラズマ溶射で行っ
た。電縫溶接は発振周波数：４００ｋＨｚ ，出力５６
０ｋＷの高周波溶接機を用いて、Ｖ収束角度＝５°、溶
接速度＝２５ｍ／ｍｉｎ．で第２種溶接現象となるよう
に自動入熱制御して行った。なお他の条件は標準的な条
件で行った。溶接後、これらの電縫溶接管から電縫溶接
部に２ｍｍのＶノッチを入れたＣ方向シャルピー試験片
（ｔ×１０×５５ｍｍ）を連続的に各条件毎に５０本製
作して、＋１００℃で試験して延性破壊させた。次にこ
のシャルピー試験片破面を１０〜５０倍の実体顕微鏡で
観察し、ペネトレーターの面積率を測定した。ペネトレ
ーターの面積率は表１右に示す如くなった。Ｎｏ．１〜
６は本発明例で、金属帯より酸化物生成自由エネルギー
が高く、かつ融点が低い金属を２０μｍ以上溶射するこ
とにより、ペネトレーターの発生量が比較法に対し大幅
に減少している。なお比較法のうちＮｏ．７は溶射金属
の厚さが薄く、均一な皮膜が形成されていない場合であ
る。Ｎｏ．８は溶射金属の融点は金属帯のそれより低い
が、溶射金属の酸化物生成自由エネルギーが金属帯のそ
れより低く（酸化されやすく）、溶射金属自体が多量の
酸化物を生成し、ペネトレーターが多量に発生したもの
である。Ｎｏ．９〜１２は溶射金属の酸化物生成自由エ
ネルギーは金属帯より高いが、溶射金属の融点が金属帯
より高く、電縫溶接時に母材金属が先行溶融し、溶射金
属の溶融が遅れるため電縫溶接部に溶射金属が残存し、
融合不良が発生したものである。また、Ｎｏ．１３〜１
６は通常の電縫溶接管製造法に従って製造したもので、
本発明法を適用してない場合である。以上の結果から本
発明法による方法は、溶接欠陥（ペネトレーター）防止
効果が極めて大であることが分かる。
た。造管は表１に示す水準で実施した。金属溶射はＡｒ
＋Ｈｅ（２５％）を作動ガスとしたプラズマ溶射で行っ
た。電縫溶接は発振周波数：４００ｋＨｚ ，出力５６
０ｋＷの高周波溶接機を用いて、Ｖ収束角度＝５°、溶
接速度＝２５ｍ／ｍｉｎ．で第２種溶接現象となるよう
に自動入熱制御して行った。なお他の条件は標準的な条
件で行った。溶接後、これらの電縫溶接管から電縫溶接
部に２ｍｍのＶノッチを入れたＣ方向シャルピー試験片
（ｔ×１０×５５ｍｍ）を連続的に各条件毎に５０本製
作して、＋１００℃で試験して延性破壊させた。次にこ
のシャルピー試験片破面を１０〜５０倍の実体顕微鏡で
観察し、ペネトレーターの面積率を測定した。ペネトレ
ーターの面積率は表１右に示す如くなった。Ｎｏ．１〜
６は本発明例で、金属帯より酸化物生成自由エネルギー
が高く、かつ融点が低い金属を２０μｍ以上溶射するこ
とにより、ペネトレーターの発生量が比較法に対し大幅
に減少している。なお比較法のうちＮｏ．７は溶射金属
の厚さが薄く、均一な皮膜が形成されていない場合であ
る。Ｎｏ．８は溶射金属の融点は金属帯のそれより低い
が、溶射金属の酸化物生成自由エネルギーが金属帯のそ
れより低く（酸化されやすく）、溶射金属自体が多量の
酸化物を生成し、ペネトレーターが多量に発生したもの
である。Ｎｏ．９〜１２は溶射金属の酸化物生成自由エ
ネルギーは金属帯より高いが、溶射金属の融点が金属帯
より高く、電縫溶接時に母材金属が先行溶融し、溶射金
属の溶融が遅れるため電縫溶接部に溶射金属が残存し、
融合不良が発生したものである。また、Ｎｏ．１３〜１
６は通常の電縫溶接管製造法に従って製造したもので、
本発明法を適用してない場合である。以上の結果から本
発明法による方法は、溶接欠陥（ペネトレーター）防止
効果が極めて大であることが分かる。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば電縫溶接前に金属帯エッ
ジに母材金属よりも酸化性の弱い金属を溶射することに
よって、電縫溶接時の金属帯エッジ面の酸化を防止し、
該エッジ面の酸化による溶接欠陥の発生を防止すること
ができ、品質および歩留りを向上させることができる。
ジに母材金属よりも酸化性の弱い金属を溶射することに
よって、電縫溶接時の金属帯エッジ面の酸化を防止し、
該エッジ面の酸化による溶接欠陥の発生を防止すること
ができ、品質および歩留りを向上させることができる。
【図１】本発明法の溶接方法を説明する概略図。
【図２】従来の溶接方法を説明する概略図。
【図３】本発明法による金属帯エッジ面の酸化保護状態
を示すスケッチ図。
を示すスケッチ図。
【図４】図３の断面観察位置を示す概略図。
１ 金属帯エッジ
２ Ｖ収束点
３ コンタクトシュー
４ ノズル
５ スクイズロー
６ 金属帯エッジ面
７ 溶射ガン
８ スクイズロールセンター
９ ビード部
Claims (1)
- 【請求項１】 金属管の高周波電縫溶接に際し、金属
帯両エッジ面に前記金属よりも酸化性が弱く、かつ融点
の低い金属を０．０２から１．００ｍｍ厚さに溶射した
後、溶接することを特徴とする電縫溶接管の溶接欠陥防
止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6719591A JPH04305379A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 電縫管の溶接欠陥防止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6719591A JPH04305379A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 電縫管の溶接欠陥防止方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04305379A true JPH04305379A (ja) | 1992-10-28 |
Family
ID=13337883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6719591A Withdrawn JPH04305379A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 電縫管の溶接欠陥防止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04305379A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015120195A (ja) * | 2013-11-25 | 2015-07-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 電縫鋼管の素管被溶接部シールド装置および素管被溶接部シールド方法、ならびにそれを用いた電縫鋼管の製造方法、その方法で製造した電縫鋼管 |
| JP2017177215A (ja) * | 2016-03-25 | 2017-10-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 電縫鋼管の製造方法 |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP6719591A patent/JPH04305379A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015120195A (ja) * | 2013-11-25 | 2015-07-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 電縫鋼管の素管被溶接部シールド装置および素管被溶接部シールド方法、ならびにそれを用いた電縫鋼管の製造方法、その方法で製造した電縫鋼管 |
| JP2017177215A (ja) * | 2016-03-25 | 2017-10-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 電縫鋼管の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |