JPH07136778A - 製管溶接用ガスシールド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シールドボックス内への大気の侵入とシール
ド雰囲気の劣化を防止する。 【構成】 オープンパイプ２外径より大きな内径を有
し、かつ多数のガス噴出口３を有する内筒４と、複数個
のガス供給口５ａ、５ｂ、５ｃを有し、高周波ワークコ
イル６に連接する外筒７とからなり、前記内筒４と外筒
７との間にシールドガスを通流する構造の二重管からな
るシールドボックス１と、該シールドボックス１の内筒
４に接続したスクイズロール９側にＶ接合点１０を覆う
ように設けたフード８と、該フード８にＶ接合点１０に
対向する不活性ガス噴出ノズル１１を備えた製管溶接用
ガスシールド装置において、オープンパイプ２エッジ部
内面側とインピーダ１２のギャップＬを１０ｍｍ以下と
する。 【効果】 電縫溶接におけるペネトレータを皆無とでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高周波溶接により金
属管を接合して電縫鋼管を製造するに際し、接合面を非
酸化性気体で包囲するガスシールド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ストレートシーム製管溶接方法には、サ
ブマージアーク溶接法、プラズマ溶接法、ＴＩＧ溶接
法、高周波電縫溶接法があり、このうち、高周波電縫溶
接法は製管溶接プロセスの中で最も高能率なプロセスで
広く一般に使用されている。高周波電縫溶接法による金
属管の接合は、金属管の接合面が溶接衝合点を頂点とす
るＶ字形を形成するように素材の帯鋼を一群の成形ロー
ルによって円弧状に連続成形してオープンパイプとなし
たのち、成形後の両エッジ部を電流によるジュール熱で
集中的に加熱し、溶接温度に到達した衝合部をスクイズ
ロールによって圧接して達成される。

【０００３】上記高周波電縫溶接法の問題点は、ペネト
レータで代表される酸化物欠陥で、この欠陥は大気によ
る高温酸化が主たる原因である。この対策としては、従
来から溶接部を窒素ガス、アルゴンガス等の非酸化性ガ
スでシールドする方法が採用されている。このシールド
方法としては、大別してボックスによる全体被包式（特
開昭５２−２１２３７号公報等）と局部式（実開昭５６
−２３２８９号公報、実公昭５６−２７９８３号公報
等）があり、いずれもスクイズロールや被溶接管とシー
ルド装置との摺動部をスポンジ、ゴム等の弾性体でシー
ルする方式が取られている。

【０００４】図６は一般に使用されているボックス型の
シールド装置の一例を示すもので、３１はシールドボッ
クス、３２はシールド材、３３は非酸化性ガス供給口、
３４は高周波ワークコイル、３５はスクイズロール、３
６はインピーダ、３７は被溶接管である。このシールド
装置は、シールドボックス３１内の非酸化性ガス雰囲気
中に大気が侵入するのを防止するため、シールドボック
ス３１と被溶接管３７との間をそれぞれシールド材３２
によってシールする構造となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に示すよ
うなシールド方法では、被溶接管３７との摺動によりシ
ールド材３２が摩耗し易く、特に被溶接管３７入側のシ
ールド材３２が消耗すると、その隙間から大気が侵入し
てシールド雰囲気が極端に悪化する。このため、摺動部
のシールド材は、定期的に交換する必要があり、それに
伴う停機、補修により稼働率の大幅低下を余儀なくされ
るという問題がある。また、電縫溶接のように高速で被
溶接管が移動する場合には、管表面に付着している吸着
大気が問題となる。すなわち、管表面に付着している吸
着大気は、シールド材等の機械的手段では完全に除去す
ることができないため、シールドボックス内へ侵入して
僅かではあるがシールド雰囲気を劣化させるという問題
がある。

【０００６】この発明の目的は、上記従来の問題点を解
消するため、シールドボックス内への大気の侵入とシー
ルド雰囲気の劣化を防止できる製管溶接用ガスシールド
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本出願人は、先にオープ
ンパイプ外径より大きい内径を有し、かつ多数のガス噴
出口を有する内筒と、複数のガス供給口を有し高周波ワ
ークコイルに隣接する外筒からなり、前記内筒と外筒と
の間にシールドガスを通流する構造となした二重管で構
成したシールドボックスと、該シールドボックスの内筒
に接続しスクイズロール側にＶ接合点を覆うように設け
たフードと、該フードにＶ接合点に対向する不活性ガス
噴出ノズルを備えた製管溶接用ガスシールド装置を考案
し、既に実用新案登録出願（実願平４−１８９５５号）
している。この実願平４−１８９５５号の考案は、従来
のガスシールド装置に比較し、シールドボックス内への
大気の侵入を大幅に低減できるが、オープンパイプエッ
ジ部内面側を十分にシールできず、酸素濃度が高くなっ
てペネトレータ数が増加するという問題があることが判
明した。

【０００８】本発明者らは、さらに種々試験研究を重ね
た結果、実願平４−１８９５５号の考案の製管溶接用ガ
スシールド装置において、オープンパイプエッジ部内面
とインピーダのギャップを１０ｍｍ以下とすることによ
って、シールドボックスの内筒のガス噴出口から噴出し
たシールドガスは、オープンパイプの隙間から内部に噴
出してインピーダにより向きが反転し、オープンパイプ
エッジ部内面に吹付けられ、オープンパイプエッジ部内
面側を十分にシールできることを確認し、この発明に到
達した。

【０００９】すなわちこの発明は、オープンパイプ外径
より大きな内径を有し、かつ多数のガス噴出口を有する
内筒と、複数個のガス供給口を有し、高周波ワークコイ
ルに連接する外筒とからなり、前記内筒と外筒との間に
シールドガスを通流する構造の二重管からなるシールド
ボックスと、該シールドボックスの内筒に接続したスク
イズロール側にＶ接合点を覆うように設けたフードと、
該フードにＶ接合点に対向する不活性ガス噴出ノズルを
備えた製管溶接用ガスシールド装置において、オープン
パイプエッジ部内面側とインピーダのギャップを１０ｍ
ｍ以下とすることを特徴とする製管溶接用ガスシールド
装置である。

【００１０】

【作用】この発明においては、オープンパイプ外径より
大きな内径を有し、かつ多数のガス噴出口を有する内筒
と、複数個のガス供給口を有し、高周波ワークコイルに
連接する外筒とからなり、前記内筒と外筒との間にシー
ルドガスを通流する構造の二重管からなるシールドボッ
クスと、該シールドボックスの内筒に接続したスクイズ
ロール側にＶ接合点を覆うように設けたフードと、該フ
ードにＶ接合点に対向する不活性ガス噴出ノズルを備え
た製管溶接用ガスシールド装置において、オープンパイ
プエッジ部内面側とインピーダのギャップを１０ｍｍ以
下としたことによって、シールドボックスの内筒のガス
噴出口から噴出したシールドガスは、オープンパイプの
外表面に沿って前方、後方およびオープンパイプの内面
側に流出し、後方、すなわち成形ロール側に流出するガ
ス流によりオープンパイプの内外面に付着している大気
を除去し、Ｖ接合点近傍への大気の侵入が防止される。
また、前方、すなわちスクイズロール側へ流出するガス
は、Ｖ接合点を覆うように設けたフードにより拡散する
ことなく、シールドボックスの端面およびＶ接合点をシ
ールドすると共に、該フードに設けたガス噴出ノズルか
ら噴出するガスによりＶ接合点のシールドがより確実な
ものとなる。さらに、オープンパイプの内面側に流出す
るガスは、インピーダにより向きが反転し、オープンパ
イプエッジ部内面に吹付けられ、オープンパイプエッジ
部内面側の付着空気が排除され十分にシールすることが
できる。

【００１１】この発明においてオープンパイプエッジ部
内面側とインピーダのギャップを１０ｍｍ以下としたの
は、ギャップが１０ｍｍを超えるとオープンパイプエッ
ジ部内面側を十分にシールができず、空気の巻込み防止
が十分でなく、酸素濃度が高くなってペネトレータ数が
増加するためである。

【００１２】

【実施例】以下にこの発明の詳細を実施の一例を示す図
１ないし図５に基づいて説明する。図１はこの発明に係
る製管溶接用ガスシールド装置の好適な装置構成を示す
縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線上の縦断正面図、図３
は図１のＢ−Ｂ線上の縦断正面図、図４は酸素濃度とペ
ネトレータ数との関係を示すグラフ、図５はオープンパ
イプエッジ部内面側とインピーダのギャップＬと酸素濃
度の一例を示すグラフである。図１ないし図３におい
て、１はオープンパイプ２外径より大きな内径を有し、
かつ多数のガス噴出口３を有する内筒４と、複数個のガ
ス供給口５ａ、５ｂ、５ｃを有し、高周波ワークコイル
６に隣接する外筒７とからなり、前記内筒４と外筒７と
の間にシールドガスを通流する構造の二重管からなるシ
ールドボックスである。８は該シールドボックス１の内
筒４に接続しスクイズロール９側にＶ接合点１０を覆う
ように設けたフード、１１は該フード８にＶ接合点１０
に対向する不活性ガス噴出ノズルである。１２はインピ
ーダで、オープンパイプ２のエッジ部内面側とインピー
ダ１２とのギャップＬは１０ｍｍ以下となるよう構成さ
れている。

【００１３】上記のとおり構成したことによって、複数
個のガス供給口５ａ、５ｂ、５ｃから内筒４と外筒７と
の間に吹込まれたシールドガスは、内筒４に設けた多数
のガス噴出口３からオープンパイプ２との間に噴出し、
オープンパイプ２に沿って成形ロール側、スクイズロー
ル９側およびオープンパイプ２のエッジ間から流出す
る。オープンパイプ２のエッジ間から流入したガスは、
オープンパイプ２のエッジ部内面側とインピーダ１２と
のギャップＬが１０ｍｍ以下であるから、インピーダ１
２に衝突し、反転してオープンパイプ２のエッジ部内面
側に衝突したのち、オープンパイプ２とインピーダ１２
との間を通り、管軸方向に流れて成形ロール側、スクイ
ズロール９側に流出する。このうち、成形ロール側に流
れるガス流は、オープンパイプ２の内外面に付着してい
る大気層を除去し、Ｖ接合点１０近傍への大気の侵入を
防止する。また、Ｖ接合点１０側は、スクイズロール９
側へ流出するガスと、不活性ガス噴出ノズル１１から噴
出する不活性ガスによって、シールドボックス１の端面
およびＶ接合点１０がシールドされる。さらに、オープ
ンパイプ２のエッジ間から流入してインピーダ１２に衝
突し、反転してオープンパイプ２のエッジ部内面側に衝
突したガス流は、オープンパイプ２のエッジ部内面側に
付着した大気層を除去し、Ｖ接合点１０近傍への大気の
侵入を防止する。

【００１４】上記製管溶接用ガスシールド装置を使用
し、１％Ｃｒ、０．２％Ｍｏ鋼の帯鋼を用いて外径３
４．０ｍｍ、肉厚１．６ｍｍの電縫鋼管を製管した。そ
の場合におけるシールドボックス内酸素濃度とペネトレ
ータ数との関係を調査した。その結果を図４に示す。ま
た、外径５０．８ｍｍ、肉厚３．５ｍｍおよび外径１０
１．６ｍｍ、肉厚４．０ｍｍの電縫鋼管を製管するに際
し、オープンパイプのエッジ部内面側とインピーダとの
ギャップＬを２．５〜２０ｍｍに変化させ、ギャップＬ
とシールドボックス内酸素濃度との関係を測定した。そ
の結果を図５に示す。なお、図５中のＣは外径１０１．
６ｍｍ、Ｄは外径５０．８ｍｍの電縫鋼管を製管した場
合を示す。また、シールドガスとしては窒素ガスを用い
た。

【００１５】図４に示すとおり、ペネトレータ数は、シ
ールドボックス内酸素濃度が０．２％以下の範囲であれ
ば皆無であるが、シールドボックス内酸素濃度が０．２
％を超えるとペネトレータ数が急激に多くなっている。
また、図５に示すとおり、オープンパイプのエッジ部内
面側とインピーダとのギャップＬを１０ｍｍ以下とする
ことによって、シールドボックス内酸素濃度を０．２％
以下に保持することが可能となり、電縫溶接におけるペ
ネトレータを皆無とすることができる。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明によれば、
オープンパイプのＶ接合点をより安定してシールできる
と共に、オープンパイプのエッジ部内面側の付着大気層
を完全に除去でき、電縫溶接におけるペネトレータを皆
無とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る製管溶接用ガスシールド装置の
好適な装置構成を示す縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線上の縦断正面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線上の縦断正面図である。

【図４】実施例における酸素濃度とペネトレータ数との
関係を示すグラフである。

【図５】実施例におけるオープンパイプエッジ部内面側
とインピーダのギャップＬと酸素濃度の一例を示すグラ
フである。

【図６】従来の製管溶接用ガスシールド装置の一例を示
す縦断側面図である。

【符号の説明】

１、３１ シールドボックス ２ オープンパイプ ３ ガス噴出口 ４ 内筒 ５ａ、５ｂ、５ｃ、３３ ガス供給口 ６、３４ ワークコイル ７ 外筒 ８ フード ９、３５ スクイズロール １０ Ｖ接合点 １１ 不活性ガス噴出ノズル １２、３６ インピーダ Ｌ ギャップ ３２ シールド材 ３７ 被溶接管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オープンパイプ外径より大きな内径を有
   し、かつ多数のガス噴出口を有する内筒と、複数個のガ
   ス供給口を有し、高周波ワークコイルに連接する外筒と
   からなり、前記内筒と外筒との間にシールドガスを通流
   する構造の二重管からなるシールドボックスと、該シー
   ルドボックスの内筒に接続したスクイズロール側にＶ接
   合点を覆うように設けたフードと、該フードにＶ接合点
   に対向する不活性ガス噴出ノズルを備えた製管溶接用ガ
   スシールド装置において、オープンパイプエッジ部内面
   側とインピーダのギャップを１０ｍｍ以下とすることを
   特徴とする製管溶接用ガスシールド装置。