JPH05261564A - 電縫溶接管の製造方法 - Google Patents

電縫溶接管の製造方法

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JPH05261564A
JPH05261564A JP6313592A JP6313592A JPH05261564A JP H05261564 A JPH05261564 A JP H05261564A JP 6313592 A JP6313592 A JP 6313592A JP 6313592 A JP6313592 A JP 6313592A JP H05261564 A JPH05261564 A JP H05261564A
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博文 奥田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は電縫管の製造において突合せ形状を
迅速かつ高精度に計測・制御する方法を提供する。 【構成】 ロール成形された管のシーム収束位置を対向
する1対の撮像装置で撮影し、前記像を画像解析して管
外面側と管内面側のシーム収束点の座標を求め、前記内
外面のシーム収束点の管軸方向相対位置の差を演算する
ことによって突合せ形状を検知し、前記相対位置の差と
前もって設定した目標値との差を比較・演算し、前記差
の値に応じて突合せ形状を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属帯から連続的にロ
ール成形して溶接する電縫溶接管の製造方法に係り、特
に溶接管シーム収束部分の突合せ形状計測方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年、成形、溶接技術の発展に伴い、炭
素鋼管をはじめステンレス鋼管、Ti管、超合金管等種
々の電縫溶接管が製造されるようになり、その使用用途
はラインパイプ、配管、構造用管等と多岐にわたるよう
になってきた。これらの電縫溶接管の使用条件は年々苛
酷さを増し、溶接部に対する品質要求が厳しくなる傾向
にあり、溶接欠陥の防止が重要な課題となっている。
【0003】一般に金属帯から連続的にロール成形して
溶接する電縫溶接管の製造においては、シーム収束部分
の突合せ形状、特に両エッジ面の突合せ角度が溶接品質
に大きな影響を及ぼす。例えば、突合せ角度不良がある
と管内外面の給電距離が変わることによって加熱パター
ンの異常が生じ、さらに酸化物のスクイズアウトにも著
しく悪影響を及ぼし、未溶着、冷接、ペネトレーターと
称される溶接欠陥の発生原因になる。このためシーム収
束部分の突合せ形状を高精度に計測して、成形条件を設
定・制御することは、電縫溶接部の品質管理の上で重要
きわまりないことである。
【0004】従来の電縫溶接における突合せ形状計測
は、本溶接前に試験溶接を行い、図2に示すように溶接
噛止めサンプル18を採取し、シーム収束点3をプレス
19で押割ってA−A′破断面の加熱パターン20から
突合せ形状を図3のようにI型、V型、逆V型というよ
うに定性的に分類する方法がとられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法で溶接品質が良好なI型の突合せ形状に設定するため
には、ロール調整と突合せ形状調査を繰返さねばならな
いため長い停止時間を要し、生産性に支障をきたすとい
う大きな問題があった。また、その設定精度は低いもの
であった。このため高精度かつ高能率な突合せ形状計測
を可能とする新しい計測方法およびその制御方法の開発
が強く要望されている。
【0006】本発明は、このような従来法の欠点をなく
するためになされたもので、シーム収束部の突合せ形状
を高精度かつ高能率に検知すると共に、溶接中の突合せ
形状制御をも可能にすることによって、溶接欠陥の発生
を防止し、生産性を向上さすことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段および作用】本発明者らは
ビデオカメラおよび画像解析装置を利用して種々の実験
を重ねてシーム収束部分の突合せ形状の計測法を検討し
た結果、ロール成形された管のシーム収束位置に対向し
て管内外面に1対の撮像装置を設置し、前記撮像装置に
よって管外面側シーム収束部と管内面側シーム収束部を
撮像し、同期した外面側と内面側の像を交互に画像解析
して管内外面のシーム収束点の座標を求め、管外面側の
シーム収束点と管内面側のシーム収束点の管軸方向位置
の差を演算して求めることによって突合せ形状を高精度
かつ高能率に検知できることを見出した。さらに、この
演算結果と前もって設定された目標値との差を演算し、
これを制御信号に変換してヘッドロール等の圧下量を調
整することによって、突合せ形状が高精度に制御できる
ことを見出した。
【0008】以下、本発明を電縫鋼管の製造に適用した
例について、図面により詳細に説明する。図1において
金属帯両エッジ1,1がV字状に収束しながらコンタク
トシュー2,2から供給される高周波電流により加熱・
溶融されて、シーム収束点3で接合し、スクイズロール
4,4で加圧されて溶接がなされる。この電縫鋼管製造
設備において、ロール成形された管のシーム収束部近傍
の内外面に対向する1対の光学レンズ系を有する撮像装
置6,6を配置し、管内外面側からシーム収束点3を含
む同じ視野が撮影できるようにする。この時、撮像装置
6,6は視野にシーム収束点を含んでいれば、管軸方向
に移動させると共に傾斜させてもよい。その場合には像
の補正を行う。図1の場合、シーム収束部の像を光学レ
ンズ系を有する撮像装置6,6により直接撮像する例を
示しているが、ファイバースコープや反射鏡等により像
を伝送して撮像する方法も適用でき、特に制限を加える
ものではない。
【0009】以上の方法でシーム収束部を撮像すると、
2系列のモニター8,8には図4に示すような像が得ら
れる。図4(a)はI型突合せ、図4(b)はV型突合
せ、図4(c)は逆V型突合せの場合であり、いずれの
場合も斜線で示した内外面の金属帯エッジ1,1は高周
波電流により加熱されて高輝度になっている。このよう
にして得た像は図1の撮像装置6,6からアナログ映像
信号として画像記録装置7,7に入力され録画される。
録画された2系列の該映像信号はビデオスイッチャー9
を介して画像解析装置10に交互に入力される。
【0010】画像解析装置10に入力されたアナログ信
号はアナログ/デジタル変換器(A/D変換器)11で
デジタル信号に変換されて、画像メモリ12に一時格納
される。13は演算回路(CPU)で、画像メモリ12
の映像信号を取込み画像の輝度差を利用して画像解析を
行う。画像解析装置10での突合せ形状の検知は、管外
面と管内面のシーム収束点3,3の位置を求め、この管
外面と管内面のシーム収束点の管軸方向位置差を演算す
ることによってなされる。図5によりこの方法を詳細に
説明する。
【0011】図5において管外面の映像についてシーム
収束点3のコンタクトシュー側に設定した2本の直線X
1,X2とエッジとの交点の座標a,b,c,dを輝度
差により検出し、線分acと線分bdとの交点(シーム
収束点3)の座標を演算して求め、シーム収束点3から
スクイズロールセンター21間の距離Aを算出する。引
続き管内面の映像についても同様に直線X1,X2とエ
ッジとの交点の座標a′,b′,c′,d′を検出し、
線分a′c′と線分b′d′の交点(シーム収束点
3′)の座標を演算して求め、シーム収束点3′からス
クイズロールセンター21間の距離A′を算出する。次
に外面のシーム収束点3からスクイズロールセンター2
1間の距離Aと内面のシーム収束点3′からスクイズロ
ールセンター21間の距離A′の差A−A′を演算す
る。
【0012】突合せ判定は図6(a)のように、A−
A′=0ならばI型突合せ、図6(b)のようにA−
A′<0ならばV型突合せ、図6(c)のようにA−
A′>0ならば逆V型突合せとなり、この絶対値の大き
さはV型突合せあるいは逆V型突合せの強弱の程度を示
す。なおシーム収束点位置は上記以外の方法で求めても
よい。また、突合せ判定を内外面のシーム収束点からス
クイズロールセンター間距離の比較により行っている
が、シーム収束点の相対位置差がわかれば別の方法でも
よく、特に制限を加えるものではない。
【0013】更に上記の演算結果は図1の比較回路15
を持つ信号処理装置14に入力されて、前もって突合せ
設定回路16から入力された目標値と比較・演算され
る。この演算結果は信号変換装置17に入力されて、ヘ
ッドロールの圧下量制御信号に変換され、ヘッドロール
の圧下量が調整される。以上の方法でヘッドロールの圧
下量を調整することによって突合せ形状を制御する。
【0014】前述の方法は制御信号をヘッドロールの圧
下制御系に入力して突合せ形状を制御しているが、この
制御信号をシームガイドロールの圧下制御系またはエッ
ジ切削角度制御等に入力して突合せ形状を制御してもよ
い。以上の方法によると突合せ形状が高精度、かつ高能
率に計測、制御できる。
【0015】
【実施例】図1に示す装置を用いて電縫鋼管を製造し
た。表1に鋼帯の化学成分を示し、表2に造管条件を示
す。鋼帯にはAPI規格 5LX−X70クラスのもの
を用い、造管サイズは406.4mmφ×9.5mmtとし
た。実験No.1は本発明例で、図1の方法で溶接中の突
合せ形状をI型に自動制御した。実験No.2は比較例
で、突合せ形状を図2に示す従来法により溶接前にI型
に設定した。
【0016】その他の溶接条件は実験No.1,実験No.
2共にアペックス角度=5°,造管速度=25m/min
、溶接入熱=450kVA 、スクイズ量=6.5mmと標
準的な条件とし、各条件100m長さの造管を行った。
なお、実験No.1の撮像装置には高周波ノイズの影響を
受けにくい3板式のCCDカメラを用い、録画装置には
画像検索速度の速いアナログ方式の光ディスクを用い
た。また、突合せ形状の計測、制御のサイクルタイムは
2秒とし、ヘッドロール圧下量を調整して突合せ形状を
自動制御した。
【0017】溶接後これらの電縫鋼管から溶接部に2mm
Vノッチを入れたシャルピー試験片を各合計100本製
作して、+100℃で試験し延性破壊させた。次にこの
シャルピー試験片の破面を10〜50倍の実体顕微鏡で
観察し、溶接欠陥の面積率を測定した。結果は表2に示
すようになり、本発明法による方法は突合せ調整時間が
大幅に短縮でき、溶接欠陥防止効果が極めて大きいこと
が分かる。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、シーム収束部分の突合
せ形状を高精度かつ高能率に計測することができ、この
計測技術を用いて突合せ形状を制御することにより、溶
接欠陥の少ない電縫溶接管の高能率な製造が可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法の装置配置の一例を示す概略図。
【図2】従来の突合せ形状検出法を示す概略図。
【図3】従来の突合せ形状パターン分類を示す模式図。
【図4】本発明法により撮影したモニター映像を示す模
式図。
【図5】本発明法の突合せ形状検出原理を示す模式図。
【図6】本発明法の突合せ形状の判定方法を示す模式
図。
【符号の説明】
1 金属帯の外面側エッジ 1′ 金属帯の内面側エッジ 2 コンタクトシュー 3 外面側シーム収束点 3′ 内面側シーム収束点 4 スクイズロール 5 ヘッドロール 6 撮像装置 7 画像記録装置 8 モニター 9 ビデオスイッチャー 10 画像解析装置 11 A/D変換器 12 画像メモリ 13 演算回路 14 信号処理装置 15 比較回路 16 突合せ設定回路 17 信号変換装置 18 溶接噛止めサンプル 19 プレス 20 加熱パターン 21 スクイズロールセンター X1,X2 エッジ座標を検出する位置を示す補助線 a,b 補助線X1と外面側両エッジの交点 c,d 補助線X2と外面側両エッジの交点 a′,b′ 補助線X1と内面側両エッジの交点 c′,d′ 補助線X2と内面側両エッジの交点 A 外面側のシーム収束点からスクイズロール
センター間距離 A′ 内面側のシーム収束点からスクイズロール
センター間距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥田 博文 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内 (72)発明者 松井 清 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属帯を連続的にロール成形して溶接す
    る電縫溶接管の製造方法において、前記ロール成形され
    た管のシーム収束部を管内外面より撮像する撮像装置を
    シーム収束部をはさんで対向させて設置し、前記撮像装
    置によって管外面側シーム収束部と管内面側シーム収束
    部の画像を撮像し、前記画像を画像解析して管外面側シ
    ーム収束点と管内面側シーム収束点の座標を求め、前記
    外面側シーム収束点と内面側シーム収束点の管軸方向の
    相対位置の差を演算し、前記管軸方向の相対位置の差と
    前もって設定した目標値との差を演算し、前記差の値に
    応じて突合せ形状を制御することを特徴とする電縫溶接
    管の製造方法。
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