JPH08155656A - 優れた溶接部を有する電縫鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円筒状にロール成形した帯鋼のエッジ部を高
周波誘導により板厚方向に均一に加熱して優れた溶接部
品質とする。 【構成】 帯鋼１を連続的にロール成形し、この帯鋼１
に形成されるＶ形シェープのエッジ部１ａに一対のコン
タクトチップ２を摺動自在に配設し、コンタクトチップ
２から高周波電流を流してエッジ部１ａの板表面層およ
び板裏面層を主体に加熱する。またＶ形シェープエッジ
部１ａの中間でかつ板厚中央に相当する位置の長手方向
に沿って高周波誘導コイル３を配設し、このコイル３に
高周波電流を流してエッジ部１ａの板厚中央を選択的に
補助加熱し、これによって帯鋼１のエッジ部１ａの板厚
方向を均一に加熱溶融し、一対のスクイズロール５によ
り溶融したエッジ部１ａを押圧して溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れた溶接部を有する
電縫鋼管の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に帯鋼を連続的に円筒状にロール成
形し、この帯鋼に形成されるＶ形シェープのエッジ部に
高周波電流を溶接電流として流して溶接点で加熱溶融
し、その後スクイズロールでエッジ部を加圧して突き合
わせにより高周波電縫溶接することが行われている。

【０００３】すなわち、図９は高周波電縫溶接を示す平
面図であり、帯鋼１は矢印方向に移送される間に上流側
に配置された複数の成形ロール（図示せず）により円筒
状にロール成形される。その後、鋼帯１のエッジ部１ａ
は突き合わされた溶接点１ｂで溶融接合してから、両側
から一対のスクイズロール５を用いて加圧により溶接す
る。この場合、両エッジ部１ａの間にＶ型シェープの間
隙が形成され、この間隙の両側には一対の高周波誘導コ
ンタクトチップ２が摺動自在に接続してある。

【０００４】さらに、これらコンタクトチップ２には高
周波溶接電源（図示せず）が接続され、この溶接電源か
らＶ型収束点である溶接点１ｂに向けて溶接電流ｉ
₀ が、表皮効果ならびに近接効果によって鋼帯１のエッ
ジ部１ａに沿って符号８で示す通路に沿って流れ、溶接
電流ｉ₀ により両エッジ部１ａが加熱溶融され、接合さ
れる。

【０００５】しかしながら、このように高周波電縫溶接
する場合には、溶接電流ｉ₀ と磁場との相互作用により
エッジ部１ａに電磁力が作用し、表皮効果および近接効
果により表面と裏面の角部分に電流が集中する。すなわ
ち表裏に熱が集中して過熱気分になり、エッジ部１ａの
板厚中央部は逆に加熱不足となり十分な高温になりにく
い。たとえば、図10に示すように鋼帯１を加熱するコン
タクトチップ２の下流側におけるエッジ部１ａの温度は
板の表裏が高く、中央部が低い温度分布となる。この傾
向は帯鋼が厚肉になるほど強くなる。

【０００６】鋼帯エッジ部１ａの板厚全体が均一に加熱
されていない状態でスクイズロール５の加圧により圧接
すると正常な溶接を行うことが困難になる。この場合、
帯鋼エッジ部が高周波により加熱される過程で、空気中
の酸素に接触することにより過加熱された部分に酸化物
が生成される。この酸化生成物がスクイズロール５によ
り加圧後も完全に除かれずに残存して欠陥の原因とな
る。

【０００７】図７に帯鋼１のエッジ部が高周波により加
熱された部分の状況を示している。図７に示すように表
層角部Ａおよび裏層角部Ｂの温度が高いのに対し板中心
部の温度が低い。このため帯鋼エッジ部１ａの表層角部
および裏層角部の加熱幅域ａ、ｂが増大するのに対し、
板中央部加熱幅域ｃが狭くなる。その結果、帯鋼１の表
裏層角部に酸化生成物が溶接部に残存して欠陥となり易
い。また板中央部は、温度が低いため溶接後の放熱が早
いので、母材部に比較して溶接部の硬度が高く、加工時
に溶接部分から亀裂が入り易い等の問題点があった。

【０００８】このような問題点を解決するため特開昭50
−56344 号公報には、図11に示すように高周波誘導コン
タクトチップ２とスクイズロール５の間に中周波誘導コ
イル４を設ける電縫管の製造方法が提案されている。こ
の従来方法は、チップ用高周波（450KHz）電源６より高
周波誘導コンタクトチップ２に高周波電流を印加すると
共にコイル用中周波（50KHz ）電源９より中周波誘導コ
イル４に中周波電流を流す。このようにして高周波電流
により鋼帯１のエッジ部表裏層を主として加熱し、中周
波電流により鋼帯１の板中央部を主として加熱すること
によって板厚全体をできるだけ均一に加熱せんとするも
のである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記公報に開示されて
いる従来技術では、前述のように通常の高周波誘導コン
タクトチップ２の後に、中周波誘導コイル４を配置する
ことにより帯鋼のエッジ部板厚方向の加熱を均一化しよ
うとするものであるが、中周波を使っても帯板１のエッ
ジ部に対する表皮効果の程度が小さくなるだけであり、
根本的な問題点の解決とはならないという弱点があっ
た。

【００１０】本発明は、前記従来技術の問題点を解消
し、連続的に円筒状にロール成形した帯鋼のエッジ部に
高周波電流を流して加熱溶融し、その後スクイズロール
でエッジ部を加圧して溶接するに際し、帯鋼のエッジ部
に対して入熱が不足気味になる板厚中央部を優先的に補
足加熱することができるようにした優れた溶接部を有す
る電縫鋼管の製造方法を提供することを目的とするもの
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、帯鋼のエッジ
部に対して入熱が不足気味になる板厚中心部を優先的に
補足加熱する手段につき、種々実験を重ねた結果により
達成されたものであり、その要旨とするところは、次の
通りである。前記目的を達成するための請求鋼１記載の
本発明は、帯鋼を連続的に円筒状にロール成形し、この
帯鋼に形成されるＶ形シェープエッジ部に高周波電流を
溶接電流として流して加熱溶融し、その後スクイズロー
ルでエッジ部を加圧して突き合わせにより高周波電縫溶
接する方法において、前記帯鋼に形成されるＶ形シェー
プエッジ部の中間でかつ板厚中央に相当する位置の長手
方向に沿って配置した高周波誘導コイルに高周波電流を
流してＶ形シェープエッジ部の板厚中央を選択的に補助
加熱することを特徴とする優れた溶接部を有する電縫鋼
管の製造方法である。

【００１２】

【作用】帯鋼に形成されるＶ型シェープのエッジ部に従
来と同様に高周波電流を流して加熱溶融すると共に、Ｖ
型シェープエッジ部の中間でかつ板厚中央に相当する位
置の長手方向に沿って配置した高周波誘導コイルに高周
波電流を流してＶ型シェープエッジ部の板厚中央部を選
択的に補助加熱する。その結果、帯鋼のエッジ部を板厚
方向に均一に加熱することができるため優れた溶接部を
有する電縫鋼管を製造することができる。

【００１３】以下、本発明の構成、作用および効果を図
面に基いて説明する。本発明では、図１に示すように連
続的に円筒状にロール成形した帯鋼のＶ形シェープエッ
ジ部の上面に一対の高周波誘導コンタクトチップ２、２
が摺動自在に接続してあると共に、Ｖ型シェープエッジ
部１ａの中間でかつ板厚中央に相当する位置の長手方向
に沿って高周波誘導コイル３が配置してある。また高周
波誘導コンタクトチップ２および高周波誘導コイル３
は、それぞれチップ用高周波電源６およびコイル用高周
波電源７に接続してある。

【００１４】鋼帯１は、成形ロール群（図示せず）を通
して断面Ｕ字形からエッジ部１ａ、１ａが相対向する断
面がほぼＯ形に近くなるまで成形される。そして帯板１
は成形ロール群の下流側に配置されたスクイズロール５
に向うに連れて両側のエッジ部１ａ、１ａが相互にしだ
いに接近し、Ｖ形シェープを形成する。このとき、チッ
プ用高周波電源６からコンタクトチップ２を介して帯板
１に供給される高周波電流は、表皮効果および近接効果
によって矢印で示すようにエッジ部１ａに沿って流れ、
溶接電流ｉ₀ により両エッジ部１ａが加熱溶融されるの
は従来と同様である。本発明では、コイル用高周波電源
７からＶ型シェープをなすエッジ部１ａの中間でかつ板
厚中央に相当する位置の長手方向に沿って配置した高周
波誘導コイル３に高周波電流を流す。このため図２に示
すように鋼帯１の板厚中央部に集中的に磁束Ｂが発生
し、これにより板厚中央部を選択的に補助加熱する。

【００１５】本発明は、前述のように高周波誘導コンタ
クトチップ２による帯板１のエッジ部１ａに対する板表
面側角部および裏面側角部への集中加熱と高周波誘導コ
イル３による帯板１のエッジ部１ａに対する板中央部へ
の集中加熱と組み合わせることにより、エッジ部１ａを
全体として均一に加熱するものである。このようにして
加熱溶融した帯板１のエッジ部１ａは、両側から一対の
スクイズロール５による加圧により溶接される。このた
め図８に示すように帯鋼１のエッジ部における表層角部
および裏層角部の加熱幅域ａ、ｂと中央部の加熱幅域ｃ
とが均一化される。

【００１６】その結果、帯板１の母材部と溶接部の硬度
変化が小さくなり、溶接部靱性のバラツキやペネトレー
タなどの溶接欠陥が発生しにくくなり、安定した操業を
行うことができるようになる。

【００１７】

【実施例】次に、実施例について説明する。まず、Ｃ：
0.14〜0.18重量％（以下、単に％という）、Si：0.15〜
0.25％：Mn：1.00〜1.20％、ならびにNb：0.01〜0.035
％を基本成分として含むＡＰＩ５ＬＸ−Ｘ52の強度をも
つ電縫管用鋼板（厚み15.9mm）を使用し、図１に示す本
発明によって高周波電縫溶接を行って外径16インチの電
縫鋼管を製造した。なお、比較のため高周波誘導コンタ
クトチップのみを用いて加熱溶融する従来方法により条
件は同一として電縫鋼管を製造した。

【００１８】本発明方法および従来方法により製造され
た電縫鋼管の表層角部加熱帯域ａ、裏層部加熱帯域ｂお
よび中央部加熱帯域ｃは、従来材では図５に示すように
ａ＝5.5mm 、ｂ＝6.0mm 、ｃ＝1.5mm であり、表裏層加
熱帯域ａ、ｂに比較して中央部加熱帯域ｃが極端に小さ
かったが本発明によれば、図６に示すようにａ＝5.5mm
、ｂ＝6.0mm 、ｃ＝5.0mm であり、板厚方向に均一な
加熱帯域とすることができた。

【００１９】本発明方法および従来方法により製造した
電縫鋼管の溶接から試験片を採取し、シャルピ衝撃試験
機によりシャルピ衝撃試験を行った。その結果、図３に
示すようにいずれの試験温度においても従来材に比較し
て本発明材の方が試験片の破断に要する吸収エネルギ
（ジュールＪ）が高く、また延性破面率が 100％になる
最低温度（℃）は低い、これによって本発明材が従来材
に比較して低温における強度が大きくまた靱性に富んだ
電縫鋼管を製造できることが分かる。

【００２０】さらに本発明材および従来材について90度
偏平試験を行い鋼管の加工性を調べた。その結果、図４
に示すように本発明材では従来材よりも製造された鋼管
の溶接部における割れ発生高さを小さくすることができ
た。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、帯
鋼に形成されたＶ型シェープのエッジ部に沿って高周波
電流を流すと共に、Ｖ型シェープエッジ間の中間でかつ
板厚中央に相当する位置の長手方向に沿って配置した高
周波誘導コイルに高周波電流を流して板厚中央部を選択
的に補助加熱するので、鋼帯のＶ型シェープエッジ部を
板厚方向に均一に加熱することができる。

【００２２】したがって、帯鋼エッジ部の過加熱された
表裏層部分に生成される酸化物に起因する欠陥が低減さ
れるばかりでなく板中心部の加熱不足により硬度が高く
なり加工時に溶接部に亀裂が入り易くなるといった欠点
のない優れた溶接部品質を有する電縫鋼管を確実に製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に係わる装置を示す斜視図であ
る。

【図２】本発明の方法に係わる高周波誘導コイルによる
磁束発生状況を示す説明図である。

【図３】シャルピ試験温度に対する試験片の吸収エネル
ギ（Ｊ）および延性破面率（％）との関係を本発明材と
従来材とを比較して示すグラフである。

【図４】90度偏平試験による電縫鋼溶接部の割れ発生高
さを本発明材と従来材とについて比較して示すグラフで
ある。

【図５】従来例に係わる鋼帯エッジ部の加熱帯域を示す
部分正面図である。

【図６】本発明例に係わる鋼帯エッジ部の加熱帯域を示
す部分正面図である。

【図７】従来例に係わる鋼帯エッジ部の一般的な加熱帯
域の傾向を示す部分正面図である。

【図８】本発明に係わる鋼帯エッジ部の加熱帯域の傾向
を示す部分正面図である。

【図９】従来方法に係わる装置を示す模式的平面図であ
る。

【図10】鋼帯エッジ部の長手方向温度分布を示す説明図
である。

【図11】他の従来方法に係わる装置を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 帯鋼 １ａ エッジ部 １ｂ 溶接点 １ｃ ２ 高周波誘導コンタクトチップ ３ 高周波誘導コイル ４ 中周波誘導コイル ５ スクイズロール ６ チップ用高周波電源 ７ コイル用高周波電源 ８ 通路 ９ コイル用中周波電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯鋼を連続的に円筒状にロール成形し、
   この帯鋼に形成されるＶ形シェープのエッジ部に高周波
   電流を溶接電流として流して加熱溶融し、その後スクイ
   ズロールでエッジ部を加圧して突き合わせにより高周波
   電縫溶接する方法において、前記帯鋼に形成されるＶ形
   シェープエッジ部の中間でかつ板厚中央に相当する位置
   の長手方向に沿って配置した高周波誘導コイルに高周波
   電流を流してＶ形シェープエッジ部の板厚中央を選択的
   に補助加熱することを特徴とする優れた溶接部を有する
   電縫鋼管の製造方法。