JPH0512055B2 - - Google Patents

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JPH0512055B2
JPH0512055B2 JP62150968A JP15096887A JPH0512055B2 JP H0512055 B2 JPH0512055 B2 JP H0512055B2 JP 62150968 A JP62150968 A JP 62150968A JP 15096887 A JP15096887 A JP 15096887A JP H0512055 B2 JPH0512055 B2 JP H0512055B2
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JP
Japan
Prior art keywords
temperature
bending
steel pipe
cooling
pipe
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP62150968A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63313616A (ja
Inventor
Tadakatsu Maruyama
Hisashi Naoi
Yoichi Matsubara
Masaaki Takagishi
Seiichi Akisawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp, Dai Ichi High Frequency Co Ltd filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP15096887A priority Critical patent/JPS63313616A/ja
Publication of JPS63313616A publication Critical patent/JPS63313616A/ja
Publication of JPH0512055B2 publication Critical patent/JPH0512055B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野] 本発明は発電・化学プラント用等の配管系に使
用する高周波曲げ管を優れた寸法精度と材質特性
を持たせて製造するための方法に係わる。 [従来の技術] 従来発電・化学プラント用等で必要となる小曲
げ半径を有する曲げ管としては日本工業規格JIS
B 23112312等に規定されている溶接式管継手
(以下エルボと称する)が用いられている。エル
ボの製造は、日本鉄鋼協会編第3版鉄鋼便覧
P.179に掲載されている通常ハンブルグ加工とし
て知られている高温での拡管曲げ加工によつて行
なわれるのが普通である。この方法によつて製造
されるエルボは、寸法精度が良好な上、材質特性
も素管とほぼ同等となつて使用性能的には優れた
ものとなつている。しかるにエルボを利用して配
管を行なう場合には、配管施工上に重大な欠点が
ある。すなわちエルボは最大曲げ角度180℃まで
の曲がり部のみの鋼管であるため、配管施工時に
はエルボ1ケ当りその両端2ケ所ずつを隣接する
鋼管との間で溶接することが必要となる。このた
め配管施工時に溶接工数が多くなるとともに、溶
接部の検査工数も増加して工期、工事費ともに不
利になるところが大きな弱点となつている。 エルボの有する上述の欠点を改良するための方
法として、溶接施工ケ所の低減を狙つて、曲げ部
の一端もしくは両端に直管部を有する曲げ管(以
下エルボレスという)の実現が望まれていた。 エルボレスの製造法として冷間曲げによる方法
が考えられるが、曲げ半径の大きいものはともか
く、本出願の対象とする小半径の曲げ管は、曲が
り部の断面形状寸法公差のうち偏平率の公差を満
足できず実用に適したものを得るには至つていな
い。 一方、高周波曲げ法を用いるエルボレスの製造
に関しても、例えば特開昭53−135870号公報や特
開昭53−135871号公報による方法が提案されてい
る。それらの方法では、曲げ加工後に強制空冷を
行なつて座屈を防止することで曲げ半径が素管外
径の3倍超の場合には、エルボレス管製造に有効
な方法となつている。しかしながらこの方法によ
つて、曲げ半径が素管外径の3倍以下の小曲げ管
を製造しようとすると座屈現象が発生して形状確
保が困難となつて実用化には至つていない。一方
高周波曲げ加工法において加工直後に水冷するこ
とによつて座屈防止をはかることは可能である
が、この場合には曲げ加工後の、特に表面部硬さ
が著しく高くなるために、曲げ加工後に焼もど
し、もしくは軟化焼鈍などの熱処理が必要となつ
て生産性も悪くコストも高くなるという別の問題
が発生する。 以上のような状況で曲げ半径の小さい高周波曲
げ加工ままで使用できるエルボレス鋼管は実用化
されるに至つていなかつた。 [発明が解決しようとする問題点] 高周波曲げ法により製造し、曲げ加工ままで寸
法形状が良好にしてかつ加工後の熱処理が不用な
エルボレスを得るための製造方法を提供する点に
ある。 [問題点を解決するための手段] 本発明者らは高周波曲げ加工後のエルボレスの
寸法形状を確保した上で、併せて加工ままで使用
上問題になるほどの硬化を生じさせないような高
周波曲げ加工条件について検討した。 まず、高周波曲げ加工によつて素管外径の3倍
以下の小半径の曲げ加工を行なつた時に座屈をお
こさず寸法形状の良好な曲げ管を得るために必要
な条件は、素管をいつたん完全なオーステナイト
化状態に加熱したのち曲げ加工を行ない、曲げ加
工直後に水冷を実施することが必要である。この
水冷は、曲げ加工が終了した部分の変形抵抗を、
後続の現在曲げ加工進行中の部分の変形抵抗に対
して高めとすることによつて、変形領域を曲げ加
工進行中の微少領域のみに限定するために必要と
なるもので、その目的から、できるだけ曲げ加工
終了直後の領域を水冷して早くに十分な変形抵抗
差が付与される温度域まで冷却することが要求さ
れる。本発明者らは、これらの点について詳細に
調査を行ない、そこでこの事実を踏まえてもう一
方の、曲げ加工後に硬化をおこさせないための条
件について検討した。水冷によつて硬化する原因
は、冷却過程で焼きが入る(マルテンサイト組織
に変態する)か、焼きが入るまでには至らずとも
ベイナイトなどの急冷組織に変態するためであ
る。従つて硬化を防ぐためには、マルテンサイト
やベイナイトなどの急冷組織への変態を防止する
か、やむを得ずこれらの急冷組織が生じた場合に
は、冷却過程中の適当な温度以上で水冷から空冷
に切り替えることによつて冷却中に焼きもどし
(オートテンパー)をおこさせることが有効であ
る。 以上のような考え方に従つて、硬化を最少限度
におさえるための冷却条件を検討したところ、急
冷組織を発生させないか、又は発生した急冷組織
をその後の冷却中のオートテンパー効果によつて
硬さを低く保つために必要な水冷を停止すべき鋼
管表面温度T(℃)は、鋼管の肉厚t(mm)によつ
て変わり、厚肉材では低温度範囲まで許容される
が薄肉材の場合にはとくに水冷を停止する温度を
高めにとどめる必要のあることが判明した。この
水冷を停止すべき鋼管表面温度Tと鋼管の肉厚t
との関係を定量的に調べた結果、以下のことが明
らかになつた。 加工後水冷された鋼管の温度降下は第1図に定
性的に示すようになる。すなわち水冷ゾーン通過
中に鋼管は外表面から冷却されるため、外表面部
は内表面側に比べて低い温度まで冷却される。水
冷ゾーンを通過した後再び空冷に移ると、温度の
高い内表面側の保有熱によつて外表面側の温度は
いつたん上昇する。この上昇は内外表面部の温度
差が平衡状態に近づくまで続いたのち、やがては
肉厚全体が厚みに応じた冷却速度で自然冷却され
る過程に移行していく。先に述べた、冷却中に急
冷組織を発生させないためには水冷ゾーン通過中
の鋼管外表面部の冷却速度を一定以下の徐冷側に
おさえる必要がある。一方一時的に急冷組織が発
生しても、その後の冷却中にオートテンパーをお
こさせて硬度低下を達成するためには、水冷ゾー
ン通過後の復熱によつて到達する温度が一定値以
上の高温域に入ることが必要である。いずれの場
合にも水冷ゾーン通過後の、鋼管外表面温度(T)が
重要な因子となるので、実験室におけるシミユレ
ーシヨン実験によつて、水冷停止温度と最高硬さ
との関係を詳細に調べた。 第2図がその結果の一例であるが、二種類の綱
種の肉厚10mmの鋼管を用いて水冷停止温度の影響
を調べたものである。表面下1mmの点で調べた最
高硬さは水冷停止温度によつて変化し、水冷停止
温度が低温になると著しく上昇することがわか
る。硬さの変化は連続的であるが、ひとつの基準
として、水冷停止温度の高温側と低温側との中間
的な硬さを示す水冷停止温度(第2図のTC)を
採用すると、このTCは供試材の成分には殆ど依
存せず、パイプの肉厚によつて変化することが見
出された。 TCの肉厚依存性を調べた結果は、近似的に下
記(1)式で表現することができた。 TC=450−7×√(℃) t:mm ……(1) 以上のことから、肉厚t(mm)の素管を用いて
曲げ半径が素管直径の3倍以下の高周波曲げ管を
製造するに当つては、素管をオーステナイト化し
たのち曲げ加工を加え、加工後直ちに外表面部を
水冷して、外表面温度が曲げ加工温度より100℃
低い温度を上限とし(1)式で与えられるTCを下限
とする温度範囲の間で水冷ゾーンをぬけ出すよう
な条件を選ぶことによつて寸法形状も優れ尚かつ
硬さも低い高周波曲げ管を得られることが明らか
になつた。 本発明は上記新知見に基づいて成されたもの
で、その要旨は特に、曲率半径が母管外径の3倍
以下の高周波曲げ管の製造方法において、母鋼管
をオーステナイト粒粗大化温度以上1250℃以下の
温度域に加熱後曲げ加工を行ない、加工直後から
鋼管の外表面温度が曲げ加工温度より100℃低い
温度を上限とし、母鋼管の肉厚t(mm)に応じて
(1)式から定まる温度TCを下限とする温度範囲内
になるまで水冷することを特徴とする高周波曲げ
管の製造方法にある。 なお、本発明法では曲げ管の素管としては継目
無鋼管、電縫鋼管、UO鋼管等を用いることがで
きる。 [作用] 第3図は本発明による曲げ加工を実施するため
の設備の一例を示すもので、1は曲げ加工すべき
鋼管、2は該鋼管を支持案内する案内ローラー、
3は環状で前記鋼管1をその外周から局部的に狭
幅に加熱するとともに曲げ加工直後の部分を水冷
するための冷却設備を備えた加熱コイル、4は先
端部にクランプ5を備えた回転自在の曲げアー
ム、6は管端支持台、7の矢印は3の加熱コイル
からスプレーされる冷却水、斜線部の8は加熱加
工域である。装置はクランプ5に鋼管1の先端部
を緊締し、鋼管1を加熱装置3により局部的に高
温加熱するとともに適宜手段により矢印方向に推
進させることにより鋼管1を曲げ加工できるよう
になつている。 次に本発明の限定理由について説明する。 先ず曲げ加工条件であるが、熱間加工性を確保
するためにAC3変態点以上のオーステナイト単相
領域に加熱することが必要である。曲げ加工自体
はオーステナイト単相域に加熱すれば可能である
が、プラント類で使用される曲げ管の中には高温
域に長時間さらされるためクリープ特性の優れて
いることを要求される場合が少なくない。これら
の要求に対しては、曲げ管の結晶粒を粗粒にする
ことが有効であるため、本発明法における加熱温
度の下限は、その母鋼管のオーステナイト結晶粒
粗大化温度とした。また加熱温度を必要以上に高
めると形状が悪化する上スケールの生成により表
面性状も劣化するため、上限を1250℃とした。結
晶粒粗大化温度は母鋼管の成分によつて異なる
が、一般的には950〜1100℃程度となる鋼種が多
い。曲げ加工を行なおうとする鋼種のオーステナ
イト結晶粒粗大化温度は、オーステナイト領域内
の種々の温度に加熱後焼入れてオーステナイト粒
度番号が5番より小さくなる加熱温度を求めるこ
とにより、容易に調べることができる。 曲げ加工後の水冷は、極力曲げ加工直後である
ことが望ましく、水冷までの時間的遅れが生じる
と形状不良の原因となる。しかし水冷を長時間続
け過ぎると硬さ上昇を起す原因となるので、適正
範囲内で水冷が終了するように、水冷ゾーンを通
過するように送り速度もしくは水冷ゾーン長さを
加減することが必要である。このように曲げ加工
後の水冷を外表面温度が一定の温度範囲内に収ま
るようにコントロールすることが、本発明の最も
重要なポイントである。その温度範囲の上限は、
寸法形状を損わないために必要な制限で、曲げ加
工温度より100℃低い温度となる。水冷時間が短
かすぎて曲げ加工中の温度と水冷停止時の温度差
が100℃未満となると曲げ加工部の形状は座屈現
象により著しく劣悪なものとなる。また温度範囲
の下限は、曲げ加工後の硬さを低くおさえるため
に必要な制限でTC=450−7×√によつて素管
肉厚tに応じて限定される温度となる。 本発明を適用できる鋼種については特に成分系
上の限定はなく、プラント分野で使用される各種
鋼管を母管として広範囲の鋼種に対して適用でき
る技術である。 [実施例] 第1表は高周波曲げ加工試験に供した鋼管の成
分と曲げ加工条件を示したものである。7種類の
供試鋼管を用いて第1表内に示された曲げ加工条
件でエルボレスを製作した。水冷停止温度を3種
類ずつ変化させた結果、本発明法の範囲に入る条
件と水冷停止温度が高め側に外れた条件と、同じ
く低め側に外れた条件とをつくり分けた。 これらの結果を本発明法を満足する条件を○△
などの記号で、水冷停止温度が高め側に外れたも
のを◎〓などの二重記号でまた低めに外れたもの
を▲■などの黒塗りの記号で表わして整理した。
【表】
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 高周波曲げ管の製造において、母鋼管をオー
    ステナイト結晶粒粗大化温度以上1250℃以下の温
    度領域に加熱後曲げ加工を行い、加工直後から鋼
    管の外表面温度が曲げ加工温度より100℃低い温
    度を上限とし、母鋼管の肉厚t(mm)に応じて下
    記(1)式から定まるTCを下限とする温度範囲内ま
    で水冷することを特徴とする高周波曲げ管の製造
    方法。 TC=450−7×√(℃) ……(1)
JP15096887A 1987-06-17 1987-06-17 高周波曲げ管の製造方法 Granted JPS63313616A (ja)

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JP15096887A JPS63313616A (ja) 1987-06-17 1987-06-17 高周波曲げ管の製造方法

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JP15096887A JPS63313616A (ja) 1987-06-17 1987-06-17 高周波曲げ管の製造方法

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JPS63313616A JPS63313616A (ja) 1988-12-21
JPH0512055B2 true JPH0512055B2 (ja) 1993-02-17

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ID=15508374

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110834040A (zh) * 2018-08-16 2020-02-25 中国石化工程建设有限公司 一种双相钢弯头成型热处理方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5835021A (ja) * 1981-08-25 1983-03-01 Dai Ichi High Frequency Co Ltd 曲管の製造方法
JPS61111724A (ja) * 1984-11-06 1986-05-29 Dai Ichi High Frequency Co Ltd ステンレス鋼管の曲げ加工法

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CN110834040B (zh) * 2018-08-16 2021-11-12 中国石化工程建设有限公司 一种双相钢弯头成型热处理方法

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