JPH08243637A - 金属溶接管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面疵や溶接欠陥のない高品質の溶接管をダ
イドローフォーミング法で製造する。 【構成】 入側から出側に向けて縮径する貫通孔をもつ
成形ダイス２０で金属帯１を筒状に成形し、両側縁部を
溶接して溶接管１ｃを製造する際、成形ダイス２０の入
側に配置した潤滑剤塗布装置１０により濃度１５〜３０
体積％の水溶性潤滑剤１６を溶接管１ｃの外面側となる
金属帯１の表面全域に塗布し、成形ダイス２０を出た直
後の筒状金属帯１に付着している水溶性潤滑剤を拭き取
り装置３０で除去する。筒状金属帯１の表面は、水溶性
潤滑剤を拭き取った後、加熱機３５により加熱乾燥され
る。 【効果】 水溶性潤滑剤が溶接部に持ち込まれることが
ないので、水分のガス化に起因したブローホール等の欠
陥がない溶接部が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面疵や溶接欠陥のな
い溶接部をもつ溶接管をダイドローフォーミング法によ
り製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶接管の製造には、金属帯を製品曲率で
幅方向に曲げて管状に成形し、幅方向両端部を溶接する
ロールフォーミング法が一般に採用されている。ロール
フォーミング法では、図１に示すように、金属帯１の走
行ラインに沿って複数のカリバーをもつフォーミングロ
ール又はケージロール２をタンデム配置している。金属
帯１の幅方向両端部１ａが順次曲げ加工される。筒状に
成形された金属帯２は、シームガイドロール３又はスク
イズロール４で保持した状態で、たとえば両端の突合せ
部１ｂが溶接トーチ５により溶接され、溶接管１ｃとし
て送り出される。ロールフォーミング法で製造しようと
する溶接管１ｃの径を変更する場合、フォーミングロー
ル又はケージロール２，シームガイドロール３，スクイ
ズロール４等のロール全てを製造すべき溶接管１ｃの外
径に対応したものに交換する必要がある。しかも、１種
類の外径に対応して交換が必要とされるロール組が少な
くとも２０個以上あるため、ロール交換に多大の労力及
び長時間がかかる。

【０００３】ロール交換時には造管ラインがストップす
るため、設備の生産効率が低下する。また、製造すべき
溶接管の外径に対応した多数組のロールをストックして
おく必要があることから、経済的な負担も大きく、ロー
ルを保管するスペースも必要になる。更に、ロールフォ
ーミング法で外径１０ｍｍ以下の細い溶接管を製造しよ
うとするとき、各ロール組のうち何組かのロール位置に
設定誤差があると、溶接管１ｃの捻れや突合せ部１ｂに
段差が生じ易い。突合せ部１ｂに生じた段差は、溶接条
件を不安定にし、ビード形状の悪化や溶込み不足等の不
良を発生させる原因ともなる。その結果、各ロール組の
設置位置等に高い精度が要求され、ロール交換に要する
労力や作業時間が一層大きくなる。

【０００４】ロール交換を簡略化した造管法としては、
成形ダイスを使用した引抜きにより金属帯から管状成形
体を一挙に成形するダイドローフォーミング法が特公昭
３９−１８６５７号公報等で紹介されている。ダイドロ
ーフォーミング法は、図２に示すように、金属帯１の走
行方向に沿って径を順次縮小した貫通孔６が形成された
成形ダイス７を使用する。金属帯１は、貫通孔６を通過
するとき、両端部１ａから貫通孔６の径に倣って幅方向
に湾曲し、貫通孔６の出側にある最少直径の平行部８で
所定の外径に成形され、製造しようとする溶接管に対応
する形状をもった筒状体として送り出される。成形され
た金属帯１は、突合せ部１ｂが順次溶接された後、高周
波誘導加熱による無酸化炉を使用して焼鈍される。ま
た、特公平４−１８９２５号公報では、このようにして
製造された溶接管に波形加工を施し、非酸化性ガス雰囲
気中で連続して光輝熱処理する一連の製造ラインが紹介
されている。ダイドローフォーミング法は、平板状の金
属帯１を成形ダイス７入側の貫通孔６から引き抜いて管
状に成形する方法であるので、ロールフォーミング法に
比較して設備費が格段に低い。また、製造すべき溶接管
１ｃの外径を変更する場合でも、その溶接管１ｃの外径
に対応するダイスを準備するだけですむため、生産効率
を低下させることもない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ダイドローフ
ォーミング法では、金属帯１の両側縁部１ａが成形ダイ
ス７の貫通孔６のテーパ面に最初に接触する。更に貫通
孔６の内部で成形が進行する間、成形中における幅方向
の曲げモーメントは、金属帯１の両側縁部１ａで最小と
なる。そのため、金属帯１の両側縁部１ａは、貫通孔６
の平行部８の直前に至るまではほとんど曲げ加工を受け
ない状態で、貫通孔６のテーパ部内に引き込まれてい
く。すなわち、金属帯１の両側縁部１ａは、貫通孔６入
側のテーパ面に高い面圧で接触しただけの状態で、貫通
孔６入側のテーパ面上を滑る。したがって、長時間にわ
たる成形を継続した場合、金属帯１の両側縁部１ａに疵
が発生すると共に、金属帯１の両側縁部１ａが接触する
貫通孔６入側のテーパ面の部分が損傷し成形ダイス７の
寿命が短くなる。また、金属帯１の両側縁部１ａに発生
した疵から脱落した金属粉末が成形ダイス６の内部に蓄
積されると、金属帯１に表面疵を発生させる原因にな
る。そのため、ダイドローフォーミング法では、成形作
業を中断し、成形ダイス６の手入れを頻繁に行う必要が
ある。成形ダイス７と金属帯１との摩擦を小さくすると
き、成形ダイス７の疵発生が抑制される。本発明者等
は、この前提で、成形ダイス７に接触する金属帯１の下
面、換言すれば溶接管の外面となる側の表面全域に速乾
性の潤滑剤を塗布することが有効であることを見い出し
た（特願平５−２６０２７号，特願平５−２０２０２０
号）。潤滑剤としては、たとえばポリテトラフルオロエ
チレンを主成分とする微細なフッ素樹脂粉末を化学式Ｃ
Ｃｌ₂ Ｆ−ＣＣｌＦ₂ で表されるフロンソルブで希釈し
たものが使用される。

【０００６】しかしながら、フロンソルブは、オゾン層
破壊物質であり、製造が中止されている。そこで、本発
明者等は、フロンソルブに変わるものとして、合成油を
水に希釈させたものを適用した。この水溶性潤滑剤は、
溶接時に成形された金属帯の表面から除去されていると
溶接に悪影響を及ぼさない。しかし、潤滑剤の除去及び
乾燥が不十分であると、溶接トーチを使用してＴＩＧ溶
接等を行う際に高温に加熱され、ガス化する。発生した
ガスは、溶接部が完全に凝固するまでに十分に抜けきら
ず、溶接部に残留する虞れがある。残留ガス成分は、ビ
ード内部にブローホール等の溶接欠陥を発生させ、良好
な溶接管の生産歩留まりを低下させる。本発明は、この
ような問題を解消すべく案出されたものであり、濃度が
規制された水溶性潤滑剤を使用すると共に、成形された
直後に潤滑剤を除去することにより、金属帯に塗布され
た水溶性潤滑剤が溶接に及ぼす悪影響をなくし、健全な
溶接部をもつ高品質の溶接管を能率よく製造することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の金属溶接管製造
方法は、その目的を達成するため、入側から出側に向け
て縮径する貫通孔をもつ成形ダイスで金属帯を筒状に成
形し、両側縁部を溶接して溶接管を製造する際、成形ダ
イスの入側に配置した潤滑剤塗布装置により濃度１５〜
３０体積％の水溶性潤滑剤を溶接管の外面側となる金属
帯の表面全域に塗布し、成形ダイスを出た直後の筒状金
属帯に付着している水溶性潤滑剤を拭き取ることを特徴
とする。水溶性潤滑剤を拭き取った後、筒状金属帯の表
面を加熱乾燥することが好ましい。本発明に従った造管
ラインでは、たとえば図３に示す設備構成が採用され
る。アンコイラーから巻き出された金属帯１は、潤滑剤
塗布装置１０，成形ダイス２０，拭取り装置３０及び溶
接装置４０を経て、溶接管１１ｃとして送り出される。

【０００８】潤滑剤塗布装置１０は、タンク１１に収容
されている水溶性潤滑剤１２をポンプ１３で塗布槽１４
に汲み上げる。塗布槽１４には、塗布ロール１５が回転
可能に浸漬されている。塗布槽１４に送り込まれた水溶
性潤滑剤１６は、塗布ロール１５によって金属帯１の表
面に塗布される。金属帯１に付着した潤滑剤の過剰分
は、塗布ロール１５の下流側に配置された弾性ロール１
７によって金属帯１の表面から拭い取られ、回収槽１８
に受け取られた後、タンク１１に返送される。水溶性潤
滑剤は、ポリエーテルポリオール５０．５％，高級アル
コール１０．５％，防錆活性剤３９．０％の組成を持
ち、濃度１５〜３０体積％で水に溶解した水溶液が使用
される。水溶性潤滑剤の濃度が高いほど、優れた潤滑作
用が発揮され、成形ダイス２０によって金属帯１を筒状
に成形する際に表面疵の発生が抑制される。しかし、過
度に高い濃度の潤滑剤は、金属帯１の表面に残留し、溶
接に悪影響を及ぼす。すなわち、ブローホール等の溶接
欠陥がない溶接部を得る上では、水溶性潤滑剤の濃度は
低い方が好ましい。本発明者等の調査・研究によると
き、後述する実施例２で説明しているように、水溶性潤
滑剤の濃度を１５〜３０体積％の範囲に設定するとき、
潤滑性及び溶接性の双方が満足されることを見い出し
た。なお、水溶性潤滑剤は、コスト面を考慮したとき、
１５〜３０体積％の範囲で可能な限り低濃度に調整する
ことが好ましい。

【０００９】水溶性潤滑剤が塗布された金属帯１は、成
形ダイス２０によって所定の外径を持った筒状に成形さ
れる。成形ダイス２０としては、従来と同様に、ダイス
本体２１に貫通孔２２が形成されているダイスが使用さ
れる。貫通孔２２は、入側から出側に向かって直径が小
さくなるテーパを持ち、製造しようとする溶接管１ｃの
外径に対応した最小直径の平行部２３を出側近傍にもっ
ている。成形ダイス２０は、２０〜３０度のテーパ角度
をもつことが好ましい。２０度未満或いは３０度を超え
るテーパ角度では、成形ダイスに加わる引抜き力が上昇
し、成形後の金属帯１に多数の表面疵が発生する。成形
ダイス２０により所定の筒状に成形された金属帯１は、
直ちに拭取り装置３０に送り込まれる。すなわち、金属
帯１の表面に付着している潤滑剤が乾燥する前に拭取り
装置３０で拭き取ることによって、潤滑剤が効率よく除
去され、下流側の溶接装置４０に持ち込まれることがな
くなる。

【００１０】拭取り装置３０は、水分を含んだ板状布片
で成形後の金属帯１を挟み込み、板状布片は本装置内で
停滞する構造になっている。筒状に成形された直後の金
属帯１は、拭取り装置３０により表面から水溶性潤滑剤
が除去された後、加熱機３５により連続的に加熱乾燥さ
れる。加熱乾燥により、金属帯１の表面に付着している
水分が除去され、残留水分のガス化に起因したブローホ
ールが溶接時に発生することがなくなる。加熱乾燥され
た金属帯１は、次いで溶接装置４０に送り込まれる。シ
ームガイドロール４１で両端の突合せ部を所定の位置関
係で案内しながら、スクイズロール４３で筒形形状を維
持する。そして、溶接トーチ４３を使用して金属帯１の
両端突合せ部を溶接する。このようにして、濃度が規制
された水溶性潤滑剤を金属帯１に塗布し、成形直後に潤
滑剤を除去することにより、潤滑剤に起因した悪影響が
溶接部に現れず、健全な溶接ビードをもった溶接管１ｃ
が製造される。

【００１１】

【実施例】

実施例１：金属帯１として、板厚０．７ｍｍ及び板幅３
０．７ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼帯を用意し
た。ポリエーテルポリオール５０．５％，高級アルコー
ル１０．５％，防錆活性剤３９．０％の溶液を潤滑剤と
して使用し、水で濃度１５体積％に希釈した水溶性潤滑
剤を調製した。水溶性潤滑剤２０リットルをタンク１１
に収容した。成形ダイス２０としては、炭化タングステ
ン製で、入側直径３５ｍｍ，出側直径１０ｍｍ及びテー
パ角度２２度の貫通孔２２が穿設されたダイスを使用し
た。貫通孔２２の内面には、炭化チタン及び窒化チタン
の複合皮膜を化学蒸着法で形成した。アンコイラーから
巻き出した金属帯１の下面に塗布ロール１５で水溶性潤
滑剤１６を塗布し、弾性ロール１７によって余剰の潤滑
剤を除去した。そして、造管速度４ｍ／分で金属帯１を
成形ダイス２０に送り込み、両側縁部を突合せた筒状に
成形した。成形された筒状金属帯１をそのままの状態
で、流量１０リットル／分でシールドガスを供給しなが
ら溶接トーチ４３を使用して突合せ端部をＴＩＧ溶接し
たところ、形成されたビード部にブローホール等の溶接
欠陥が多数発生した。そこで、成形ダイス２０の下流側
に拭取り装置３０を設け、筒状に成形した直後の金属帯
１の表面に付着している潤滑剤を拭き取った。この金属
帯１を加熱機３５により加熱乾燥させた後、同じ条件下
でＴＩＧ溶接したところ、ブローホール等の溶接欠陥が
ない健全な溶接ビードが形成された。この対比から明ら
かなように、成形直後の金属帯１に付着している潤滑剤
を除去することによって、健全な溶接部をもつ溶接管１
ｃが製造されることが確認された。

【００１２】実施例２：水溶性潤滑剤の濃度を１０体積
％に調整した他は、実施例１と同じ条件下で溶接管１ｃ
を製造した。得られた溶接管１ｃを観察すると、ブロー
ホール等の溶接欠陥のないビード部が形成されていた
が、表面に多数の疵が発生していた。水溶性潤滑剤の濃
度を３０体積％に調整した他は、実施例１と同じ条件下
で溶接管１ｃを製造した。得られた溶接管１ｃを観察す
ると、ブローホール等の溶接欠陥のないビード部が形成
されていたが、表面疵の発生も抑制されていた。水溶性
潤滑剤の濃度を４０体積％に調整した他は、実施例１と
同じ条件下で溶接管１ｃを製造した。得られた溶接管１
ｃを観察すると、ブローホール等の溶接欠陥が少量点在
し、完全に溶接欠陥を防止することができなかった。こ
のように、使用した水溶性潤滑剤の濃度が溶接欠陥及び
表面疵の発生に及ぼす影響を調査したところ、図４に示
すように濃度が高いほど成形に起因する表面疵の発生が
抑制され、濃度が低いほど溶接欠陥が回避されていた。
そして、溶接欠陥及び表面疵の発生防止に有効な濃度範
囲は、１５〜３０体積％であることが判明した。

【００１３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、成形ダイスによって金属帯を筒状に成形した後、両
側縁部を溶接して溶接管を製造する際、成形直後の金属
帯表面に付着している水溶性潤滑剤を拭き取り、金属帯
表面を加熱乾燥させている。これにより、潤滑剤が溶接
装置まで持ち込まれることがなくなり、潤滑剤に起因し
たブローホール等の溶接欠陥の発生が抑制される。ま
た、表面疵発生の防止及び抑制に有効な濃度の水溶性潤
滑剤を塗布した金属帯が成形ダイスに送り込まれるの
で、成形ダイスの劣化も少なく、長時間にわたる造管作
業が可能になる。このようにして、本発明によるとき、
健全な溶接部をもつ高品質の溶接管が高い歩留りで製造
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のロールフォーミング法を採用した造管
ライン

【図２】 ダイドローフォーミング法に使用する成形ダ
イス

【図３】 本発明に従った造管ライン

【図４】 水溶性潤滑剤の濃度が表面疵及び溶接欠陥の
発生に及ぼす影響

【符号の説明】

１０：潤滑剤塗布装置 １１：タンク １２，１
６：水溶性潤滑剤 １３：ポンプ １４：塗布槽
１５：塗布ロール １７：弾性ロール １８：回
収槽 ２０：成形ダイス ２１：ダイス本体 ２
２：貫通孔 ２３：平行部 ３０：拭取り装置
３５：加熱機 ４０：溶接装置 ４１：シームガイ
ドロール ４２：スクイズロール ４３：溶接トー
チ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入側から出側に向けて縮径する貫通孔を
   もつ成形ダイスで金属帯を筒状に成形し、両側縁部を溶
   接して溶接管を製造する際、成形ダイスの入側に配置し
   た潤滑剤塗布装置により濃度１５〜３０体積％の水溶性
   潤滑剤を溶接管の外面側となる金属帯の表面全域に塗布
   し、成形ダイスを出た直後の筒状金属帯に付着している
   水溶性潤滑剤を拭き取ることを特徴とする金属溶接管の
   製造方法。
2. 【請求項２】 水溶性潤滑剤を拭き取った後、筒状金属
   帯の表面を加熱乾燥する請求項１記載の金属溶接管の製
   造方法。