JPH09168879A - Manufacture of laser beam welded steel tube - Google Patents

Manufacture of laser beam welded steel tube

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JPH09168879A
JPH09168879A JP7330229A JP33022995A JPH09168879A JP H09168879 A JPH09168879 A JP H09168879A JP 7330229 A JP7330229 A JP 7330229A JP 33022995 A JP33022995 A JP 33022995A JP H09168879 A JPH09168879 A JP H09168879A
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JP
Japan
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steel
carbon
pipe
welding
welded
Prior art date
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Application number
JP7330229A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukio Sekine
幸夫 関根
Yutaka Nagahama
裕 長浜
Akio Sato
昭夫 佐藤
Kenichi Iwasaki
謙一 岩崎
Masaki Omura
雅紀 大村
Moriaki Ono
守章 小野
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.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04Steel or steel alloys

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  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an effective method for manufacturing a welded steel tube with few defective welded zone using laser irradiation. SOLUTION: In this manufacturing method, a hot rolled steel strip is formed into an open pipe with a forming roll, the amount of oxygen for welding opposing edges of the open pipe is specified to be the amount of oxygen in the welding zone shown with an area lower than a line A connecting (C)×(O)=0.006 and (O)=0.03. Next, the open pipe is pressed with a squeeze roll, both edges are butted, and then heated and molten with laser beam irradiation to join.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、オープンパイプ
をレーザー照射によって加熱溶融させて接合する溶接鋼
管の製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a welded steel pipe in which an open pipe is heated and melted by laser irradiation to be joined.

【0002】[0002]

【従来の技術】鋼管を製造する方法の1つに、先ず、熱
間圧延鋼帯を連続的に成形して、オープンパイプを調製
し、次いで、オープンパイプの相対するエッジ部を、オ
ープンパイプの長手方向に沿って高周波誘導加熱または
抵抗加熱によって加熱して溶接する方法がある。この方
法において用いられる溶接法を電縫溶接法と言い、この
方法によって製造される鋼管を電縫鋼管と言う。電縫鋼
管は、機械構造用鋼管、配管等として、多用されてい
る。機械構造用鋼管には、一般炭素鋼管と低合金鋼管が
ある。
2. Description of the Related Art In one of the methods for producing a steel pipe, first, a hot-rolled steel strip is continuously formed to prepare an open pipe, and then opposite edges of the open pipe are connected to each other. There is a method of heating along the longitudinal direction by high frequency induction heating or resistance heating and welding. The welding method used in this method is called an electric resistance welding method, and the steel pipe manufactured by this method is called an electric resistance welding pipe. ERW steel pipes are often used as steel pipes for machine structures, pipes, and the like. Steel pipes for machine structures include general carbon steel pipes and low alloy steel pipes.

【0003】上述した鋼管の製造方法によると、溶接鋼
管のその他の製造方法に比較して、高能率で鋼管を製造
することができる。しかしながら、上述した電縫溶接法
によって鋼管を製造すると、溶接性微小介在物が発生し
易いという問題点がある。その主要な原因は、電縫溶接
法においては、通常の溶融溶接のように、接合部に明瞭
な形の溶融プールが形成されず、従って、溶接時に生成
される微小介在物が鋼の外側に排出されることなく、接
合界面に残留することにあると考えられる。従って、高
い信頼性が要求される用途に用いられる鋼管を製造する
ときには、電縫溶接法によって鋼管を製造することが困
難であった。更に、電縫溶接法によって、ステンレス鋼
のような合金元素の添加量が多い、いわゆる高級材料に
よる鋼管の製造は困難であった。
According to the method for manufacturing a steel pipe described above, it is possible to manufacture a steel pipe with high efficiency as compared with other manufacturing methods for a welded steel pipe. However, when a steel pipe is manufactured by the above-mentioned electric resistance welding method, there is a problem that weldable minute inclusions are easily generated. The main reason for this is that, in the electric resistance welding method, unlike the normal fusion welding, a clear molten pool is not formed at the joint, so that the microscopic inclusions generated during welding are formed on the outside of the steel. It is considered that they are not discharged but remain at the bonding interface. Therefore, when manufacturing a steel pipe used for applications requiring high reliability, it was difficult to manufacture a steel pipe by the electric resistance welding method. Furthermore, it has been difficult to manufacture a steel pipe using a so-called high-grade material in which a large amount of alloy elements such as stainless steel is added by the electric resistance welding method.

【0004】電縫溶接法の上述した問題点を解決する方
法として、熱間圧延鋼帯を成形して、オープンパイプを
調製し、そして、次いで、オープンパイプの相対するエ
ッジ部を高周波誘導加熱あるいは抵抗加熱により予熱し
た後に、スクイズロール近傍においてエッジ部の衝合点
をレーザー照射によって溶融させて加圧接合する方法
が、特開昭56−168981号に開示されている(以
下、先行技術という)。
As a method for solving the above-mentioned problems of the electric resistance welding method, a hot-rolled steel strip is formed to prepare an open pipe, and then the opposite edges of the open pipe are subjected to high frequency induction heating or. Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-168981 discloses a method in which after preheating by resistance heating, the abutting point of the edge portion is melted by laser irradiation in the vicinity of the squeeze roll and pressure bonding is performed (hereinafter referred to as prior art).

【0005】一般的に、レーザー照射による加熱は、短
時間に高い温度まで鋼帯を局部的に加熱するための極め
て優れた方法である。しかし、消費する電力に対して鋼
が受け取るエネルギーは必ずしも多くはなく、そして、
大出力のレーザー発生装置は高価である。レーザー照射
による加熱は、上述したように、付与するエネルギーを
狭い範囲内に集中するための方法である。従って、鋼管
の製造においてレーザーを照射すると、高温の溶融した
プールの部分と常温に近い溶融していない鋼の部分とが
短い距離において存在する。その結果、レーザー照射に
よって形成された溶融プールは、周囲の低温の鋼によっ
て急速に熱を奪われ、急冷されるので、溶接時に生成さ
れる介在物が鋼の外側に排出されないことに起因する上
述した欠陥が生じる。更に、溶接部近傍における歪みが
大きく、残留応力が大きい。上述したレーザー溶接の有
する問題点を解決するために、先行技術においては、レ
ーザー溶接に先立って予熱が行なわれている。高周波誘
導加熱あるいは抵抗加熱による予熱は、レーザー照射に
比較して、オープンパイプのエッジ部近傍を広い範囲で
加熱する作用を有している。更に、この加熱方法は、投
入エネルギー当たりの加熱効率も高い。
Generally, heating by laser irradiation is an extremely excellent method for locally heating a steel strip to a high temperature in a short time. However, the energy that steel receives for the power it consumes is not necessarily large, and
High power laser generators are expensive. Heating by laser irradiation is a method for concentrating the applied energy within a narrow range, as described above. Therefore, when a laser is irradiated in manufacturing a steel pipe, a high temperature molten pool portion and a non-melted steel portion close to room temperature exist in a short distance. As a result, the molten pool formed by laser irradiation is rapidly deprived of heat by the surrounding low-temperature steel and rapidly cooled, so that the inclusions generated during welding are not discharged to the outside of the steel. Defects occur. Further, the strain near the weld is large and the residual stress is large. In order to solve the above-mentioned problems of laser welding, in the prior art, preheating is performed prior to laser welding. Preheating by high-frequency induction heating or resistance heating has a function of heating the vicinity of the edge portion of the open pipe in a wider range as compared with laser irradiation. Furthermore, this heating method has high heating efficiency per input energy.

【0006】先行技術のように、従来の電縫溶接法と、
レーザー加熱法とを組み合わせる方法によると、オープ
ンパイプのエッジ部は溶融溶接される。従って、先行技
術によると、確かに、接合部に明瞭な形の溶融プールが
形成され、従って、溶接時に生成される微小介在物に起
因する問題点の解決が期待される。更に、予熱を行なっ
ているので、レーザ溶接を高速で行なった場合に多発す
る溶け込み不足も生じにくい。
The conventional electric resistance welding method as in the prior art,
According to the method combined with the laser heating method, the edge portion of the open pipe is melt-welded. Therefore, according to the prior art, a molten pool having a clear shape is formed at the joint portion, and therefore, it is expected to solve the problems caused by the minute inclusions generated during welding. Furthermore, since preheating is performed, insufficient penetration that often occurs when laser welding is performed at high speed is unlikely to occur.

【0007】しかしながら、先行技術には、次のような
問題点が存在する。即ち、溶接部における欠陥の発生を
少なくするためには、投射するエネルギーを大きく、ま
たは造管スピードを遅くすることにより、発生した微小
介在物が鋼のプールから排出されて、欠陥の少ない溶接
部を得ることができるけれども、製造能率は著しく低下
する。一方、製造能率を高めようとすると、溶接部に欠
陥が生じる。
However, the prior art has the following problems. That is, in order to reduce the occurrence of defects in the welded portion, the generated fine inclusions are discharged from the pool of steel by increasing the projected energy or slowing the pipe making speed, and the welded portion with less defects is generated. However, the manufacturing efficiency is significantly reduced. On the other hand, when trying to increase the manufacturing efficiency, defects occur in the welded portion.

【0008】溶接欠陥には上述した酸化物等の、介在物
の他に、ガス等によって生じる欠陥があるが、その原因
は酸化物等の介在物と類似している。即ち、溶融時に形
成される気泡等は、、時間の経過に従って、介在物と同
様に溶融プール中を浮上してプール外に排出されるけれ
ども、レーザー照射によるエネルギーが高い場合は、溶
融部分の冷却速度が低く、気泡等が浮上するために必要
な時間が確保される。これに対して、レーザー照射によ
るエネルギーが少ない場合は、溶融プールは急速に凝固
して、気泡等が鋼の外に十分に排出される前に、溶融部
分が凝固する。その結果、気泡等が鋼中に存在した欠陥
を有する溶接部が形成される。
In addition to inclusions such as oxides described above, welding defects include defects caused by gas and the like, and the cause thereof is similar to inclusions such as oxides. That is, bubbles and the like formed during melting float up in the molten pool and are discharged to the outside of the pool in the same manner as inclusions with the passage of time, but when the energy of laser irradiation is high, the molten portion is cooled. The speed is low, and the time required for bubbles to float is secured. On the other hand, when the energy by laser irradiation is low, the molten pool rapidly solidifies, and the molten portion solidifies before bubbles and the like are sufficiently discharged to the outside of the steel. As a result, a welded portion having a defect in which bubbles and the like existed in the steel is formed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】溶接鋼管は鋼管として
の優れた機能を有しているだけでなく、同時に効率的
に、且つ安価に製造できることが要求される。従って、
先行技術に従って、単に予熱をおこない、レーザー照射
で接合するだけでは、効率的に溶接鋼管を得ることがで
きない。更に、オープンパイプの予熱に続くレーザ照射
において、先行技術には次のような問題が生じる。ここ
で、オープンパイプを形成する熱延鋼帯は十分に脱酸さ
れた鋼より製造されていると考えてよい。更に、溶接部
の近傍のレーザービームの通り道は、ヘリウムガス等で
シールドを行なう。したがって、溶接時に鋼のプール中
に持ち込まれる大気成分(特に酸素)の量が鋼に及ぼす
影響は考慮する必要はないと考えてよい。
Welded steel pipes are required to have not only excellent functions as steel pipes, but also to be manufactured efficiently and inexpensively. Therefore,
According to the prior art, a welded steel pipe cannot be efficiently obtained by simply performing preheating and joining by laser irradiation. Further, in the laser irradiation following the preheating of the open pipe, the following problems occur in the prior art. Here, it can be considered that the hot-rolled steel strip forming the open pipe is made of sufficiently deoxidized steel. Further, the passage of the laser beam near the welded portion is shielded with helium gas or the like. Therefore, it may be considered that it is not necessary to consider the effect of the amount of atmospheric components (especially oxygen) introduced into the steel pool during welding on the steel.

【0010】上述した十分に脱酸された鋼によって成形
されたオープンパイプの予熱を大気中で行なうと、オー
プンパイプの相対するエッジ部には酸化物の皮膜が形成
される。次に、レーザー照射によって、酸化物の皮膜が
形成されたエッジ部が溶融する。レーザー照射によって
鋼が溶融した場合には、鋼中の炭素と酸化皮膜中の酸素
が反応してCOやCO2 ガスを生成し、バブリングを起
こし、スパッターを発生し、気泡が生成されて、溶接欠
陥を生じる。また、上述した鋼の脱炭によって、鋼の強
度が低下する。上述した、COやCO2 ガスの生成反応
を防止するためには、Oか、Cのいずれかを鋼の溶融プ
ールに持ち込まない方法が考えられるが、その具体的方
策は提供されていない。従って、この発明の目的は、レ
ーザ照射による、溶接部に欠陥の少ない溶接鋼管を得る
ことができる溶接鋼管の効率的な製造方法を提供するこ
とにある。
When the above-mentioned open pipe formed of the sufficiently deoxidized steel is preheated in the atmosphere, an oxide film is formed on the opposite edges of the open pipe. Next, the edge portion where the oxide film is formed is melted by laser irradiation. When steel is melted by laser irradiation, carbon in the steel reacts with oxygen in the oxide film to generate CO or CO 2 gas, which causes bubbling, spatter, bubbles, and welding. Cause defects. Further, the decarburization of the steel described above reduces the strength of the steel. In order to prevent the production reaction of CO and CO 2 gas described above, a method in which either O or C is not brought into the molten pool of steel can be considered, but a specific measure is not provided. Therefore, it is an object of the present invention to provide an efficient method for producing a welded steel pipe by laser irradiation capable of obtaining a welded steel pipe with few defects in the welded portion.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
問題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、オープ
ンパイプの相対するエッジ部の予熱によって溶接部に含
有される酸素量と鋼に含有される炭素量との関係を所定
の範囲内に制御することによって、溶接部に欠陥の少な
いレーザ溶接鋼管を効率的に得ることができることを知
見した。即ち、COやCO2 ガスの生成反応を防止する
ためには、炭素または酸素の何れかを鋼の溶融プール中
に持ち込まない様にすればよい。予熱を大気からほぼ完
全に隔離した状態で行なうことも、コストを無視すれ
ば、技術的には可能である。例えば、真空中で、オープ
ンパイプを作ることは可能であり、そのままレーザー照
射溶接を行なうことももちろん可能である。ただし、著
しく高価な設備費と運転費とが必要になる。
Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, by controlling the relationship between the amount of oxygen contained in the weld and the amount of carbon contained in the steel by preheating the opposite edges of the open pipe within a predetermined range, a laser with few defects in the weld is obtained. It was found that a welded steel pipe can be efficiently obtained. That is, in order to prevent the production reaction of CO or CO 2 gas, either carbon or oxygen should not be brought into the molten pool of steel. It is technically possible, if cost is neglected, to perform preheating almost completely isolated from the atmosphere. For example, it is possible to make an open pipe in vacuum, and of course, laser irradiation welding can be performed as it is. However, a significantly expensive equipment cost and operation cost are required.

【0012】従って、現実的には、例えば、予熱時に窒
素ガスを予熱部分の周辺部に送りながら予熱を行うか、
または、大気中での酸化を前提とした予熱およびレーザ
ー溶接を行う方法が考えられる。大気中における酸化
は、加熱温度および加熱時間の影響を受ける。即ち、加
熱温度が高く、加熱時間が長いほど酸化が進行して、多
量の酸化物が生成する。その結果、溶融プール中に持ち
込まれる酸素量も増大する。一方、例えば、溶融プール
中の酸素量が多くても、炭素含有量が少ない場合は上述
したCOやCO2 ガスの生成反応は起こらない。従っ
て、例えば、炭素をほとんど含まない鋼を用いて、予熱
に引き続くレーザー溶接法によって、溶接鋼管を製造す
る場合には、予熱条件に関する制限は、かなり広くな
る。また、炭素含有量の高い鋼を用いて溶接鋼管を製造
する場合は、予熱条件に関する制限は、かなり狭くな
り、予熱温度は相当低く、そして、予熱時間は短くしな
ければならない。炭素は鉄鋼材料においてもっとも普遍
的な、また有力な合金元素であり、鋼の目的や用途に対
応して適当量の添加が行なわれている。従って、その組
成に対応した、溶接金属の酸素量を規定することができ
れば、工業上大きな意味を持つ。
Therefore, in reality, for example, at the time of preheating, the nitrogen gas is sent to the peripheral portion of the preheating portion for preheating, or
Alternatively, a method of performing preheating and laser welding premised on oxidation in the atmosphere can be considered. Oxidation in the atmosphere is affected by heating temperature and heating time. That is, as the heating temperature is higher and the heating time is longer, the oxidation progresses and a large amount of oxide is generated. As a result, the amount of oxygen brought into the molten pool also increases. On the other hand, for example, even if the amount of oxygen in the molten pool is large, if the carbon content is small, the above-described reaction of producing CO or CO 2 gas does not occur. Thus, for example, when producing welded steel pipes by pre-heating followed by laser welding using steels that are almost free of carbon, the limits on pre-heating conditions are rather wide. Also, when producing welded steel pipes using steels with a high carbon content, the limits on preheating conditions are considerably narrower, the preheating temperature is considerably lower, and the preheating time must be shorter. Carbon is the most common and powerful alloying element in steel materials, and is added in an appropriate amount according to the purpose and application of steel. Therefore, if the oxygen content of the weld metal corresponding to the composition can be regulated, it has great industrial significance.

【0013】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
であって、熱間圧延鋼帯を成形ロールによって、オープ
ンパイプに調製し、このように調製した前記オープンパ
イプの相対するエッジ部の各々を所定の温度に予熱し、
次いで、前記オープンパイプをスクイズロールによって
加圧して、前記エッジ部を衝合し、そして、前記予熱お
よび衝合したエッジ部を、レーザー照射によって加熱溶
融させて接合する溶接鋼管の製造において、前記溶接鋼
管を構成する溶接金属の酸素量を炭素量に関して、下記
によって特定される領域内に制御することに特徴を有す
るものである、(1) 炭素量0.20wt.%未満の炭素
鋼では、〔C〕×〔O〕≦0.006wt.%、およ
び、(2) 炭素量0.20wt.%以上の炭素鋼では、
〔O〕≦0.03wt.%。更に、前記特定される領域
内が下記であることに特徴を有するものである、(1) 炭
素量0.20wt.%未満の炭素鋼では、〔C〕×
〔O〕≦0.004wt.%、および、(2) 炭素量0.
20wt.%以上の炭素鋼では、〔O〕≦0.02w
t.%。
The present invention has been made on the basis of the above findings, in which a hot-rolled steel strip is prepared into an open pipe by a forming roll, and each of the opposite edge portions of the thus prepared open pipe is Preheat to the desired temperature,
Then, the open pipe is pressed by a squeeze roll to abut the edge portions, and the preheated and abutted edge portions are heated and melted by laser irradiation to be joined by welding. It is characterized by controlling the oxygen content of the weld metal forming the steel pipe within the region specified by the following with respect to the carbon content. (1) Carbon content 0.20 wt. % Of carbon steel, [C] × [O] ≦ 0.006 wt. %, And (2) carbon amount 0.20 wt. % Carbon steel,
[O] ≦ 0.03 wt. %. Further, the inside of the specified region is characterized by the following: (1) Carbon amount 0.20 wt. % Of carbon steel, [C] ×
[O] ≦ 0.004 wt. %, And (2) carbon content of 0.
20 wt. % Of carbon steel, [O] ≦ 0.02w
t. %.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明は溶接鋼管の製造方法に関
するものである。本発明の方法の概要を図2に示す。図
2において、1はコンタクトチップ、2はスクイズロー
ル、3はガイドロール、4はレーザ照射、5は鋼管、6
はオープンパイプを示す。図2に示すように、オープン
パイプ6は、ガイドロール3a,3bおよびスクイズロ
ール2a,2bによって、矢印の方向に移動する。コン
タクトチップ1の高周波誘導加熱によって、オープンパ
イプ6の相対するエッジ部を予熱し、次いで、スクイズ
ロール2a,2bによって、エッジ部を衝合点しつつ、
エッジ部の衝合点をレーザー照射4によって溶融させ
て、接合して、鋼管5を調製する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a welded steel pipe. The outline of the method of the present invention is shown in FIG. In FIG. 2, 1 is a contact tip, 2 is a squeeze roll, 3 is a guide roll, 4 is laser irradiation, 5 is a steel pipe, 6
Indicates an open pipe. As shown in FIG. 2, the open pipe 6 is moved in the direction of the arrow by the guide rolls 3a and 3b and the squeeze rolls 2a and 2b. While preheating the opposite edge portions of the open pipe 6 by the high frequency induction heating of the contact tip 1, and then abutting the edge portions with the squeeze rolls 2a and 2b,
The abutting point of the edge portion is melted by laser irradiation 4 and joined to prepare a steel pipe 5.

【0015】本発明の方法を適用する鋼のC含有量は
0.50wt.%以下に限定すべきである。0.50w
t.%を超えるCを含有する鋼に対してレーザー溶接を
行うと、鋼の延靱性が劣り、優れた溶接鋼管を製造する
ことは困難である。
The C content of the steel to which the method of the present invention is applied is 0.50 wt. %. 0.50w
t. When laser welding is performed on a steel containing C in excess of%, it is difficult to produce an excellent welded steel pipe due to poor ductility of the steel.

【0016】鋭意実験を重ねた結果、図1に示す、横軸
に鋼のC含有量を取り、縦軸に溶接金属の酸素量を取っ
たグラフ上において、C<0.2:〔C〕×〔O〕=
0.006と、C≧0.2:〔O〕=0.03とを結ぶ
線Aより下の領域内においては、溶接欠陥の発生率が少
ないことを見いだした。更に、C<0.2:〔C〕×
〔O〕=0.004と、C≧0.2:〔O〕=0.02
とを結ぶ線Bより下の領域内においては、溶接欠陥の発
生率が更に少ないことを見いだした。
As a result of repeated diligent experiments, C <0.2: [C] on the graph shown in FIG. 1 in which the abscissa axis represents the C content of steel and the ordinate axis represents the oxygen content of the weld metal. × [O] =
It has been found that the incidence of welding defects is low in the region below the line A connecting 0.006 and C ≧ 0.2: [O] = 0.03. Furthermore, C <0.2: [C] ×
[O] = 0.004 and C ≧ 0.2: [O] = 0.02
It has been found that the occurrence rate of welding defects is even lower in the region below the line B connecting the and.

【0017】なお、線Aより上の領域においては、溶接
部の溶接欠陥の発生率は2.0%を越えており、線Aと
線Bの間の領域においては、溶接欠陥の発生率は1.0
〜2.0%、そして、線Bより、下の領域においては、
溶接欠陥の発生率は1.0%以下である。なお、上述し
たCO,CO2 の発生反応は、鋼中に含有される酸化元
素(Al,Si等)の量によって影響を受けることが考
えられるが、本発明において、SiおよびAl等の酸化
元素は、溶接欠陥の発生に影響を及ぼさないことを確認
した。
In the area above the line A, the occurrence rate of welding defects in the welded portion exceeds 2.0%, and in the area between the line A and the line B, the incidence rate of welding defects is higher. 1.0
~ 2.0%, and in the area below line B:
The occurrence rate of welding defects is 1.0% or less. It is considered that the above-mentioned reaction of generating CO and CO 2 is influenced by the amount of the oxidizing elements (Al, Si, etc.) contained in the steel, but in the present invention, the oxidizing elements such as Si, Al, etc. Confirmed that it does not affect the occurrence of welding defects.

【0018】[0018]

【実施例】本発明の方法を実施例によって、詳細に説明
する。表1に示す成分組成を有する鋼No.1から10
の各々を、転炉溶解、脱ガス処理により溶製し、次い
で、連続鋳造、スラブ加熱、熱間圧延の各工程の処理を
施して熱間圧延鋼帯を調製した。このように調製した熱
間圧延鋼帯から、多段の成形ロールによって、オープン
パイプ6を連続的に調製した。次いで、このように調製
されたオープンパイプ6の各々の相対する両エッジ部
を、コンタクトチップ1によって通電して、第2表およ
び第3表に示す予熱温度まで加熱し、次いで、両エッジ
部を、スクイズロール2a、2bによって加圧衝合しな
がら、スクイズロール2a、2b近傍において、レーザ
ー照射4により溶接部の鋼を溶解し、次いで、アプセッ
トを行って溶接鋼管5の供試体No.1から50を調製
した。オープンパイプ6を所定の予熱温度に保持した時
間は約5秒であった。更に、所定の予熱温度マイナス5
0℃の温度から所定の予熱温度に上がるまでに要した時
間は約5秒であった。
EXAMPLES The method of the present invention will be described in detail with reference to examples. Steel No. 1 having the composition shown in Table 1. 1 to 10
Each was melted by converter melting and degassing, and then subjected to the processes of continuous casting, slab heating, and hot rolling to prepare a hot rolled steel strip. From the hot-rolled steel strip thus prepared, the open pipe 6 was continuously prepared by a multi-stage forming roll. Then, the opposite edges of each of the thus-prepared open pipes 6 are heated by the contact tip 1 to the preheating temperature shown in Tables 2 and 3, and then both edges are heated. , The steel of the welded portion is melted by laser irradiation 4 in the vicinity of the squeeze rolls 2a, 2b while pressing against each other by the squeeze rolls 2a, 2b, and then upset to perform the test piece No. of the welded steel pipe 5. 1 to 50 were prepared. The time for which the open pipe 6 was kept at the predetermined preheating temperature was about 5 seconds. Furthermore, the prescribed preheat temperature minus 5
The time required from the temperature of 0 ° C. to the predetermined preheating temperature was about 5 seconds.

【0019】上述したレーザ照射による溶接は、800
kwの電力をコンタクトチップ1から投入し、10m/
min.の溶接速度で、0〜5mmの範囲内でアプセッ
ト量を変化させて行った。更に、10kwの出力のレー
ザーを使用し、焦点位置におけるビーム径を0.5ミリ
に調整して、エッジ部の衝合点に焦点を合わせて、鋼管
5の垂直上方から照射した。
The welding by laser irradiation described above is 800
Input 10k / w of electric power from the contact tip 1
min. The welding speed was set to 0 to 5 mm and the amount of upset was changed. Further, a laser with an output of 10 kW was used, the beam diameter at the focus position was adjusted to 0.5 mm, the focus was adjusted to the abutting point of the edge portion, and irradiation was performed from above the steel pipe 5 vertically.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】[0021]

【表2】 [Table 2]

【0022】[0022]

【表3】 [Table 3]

【0023】溶接鋼管5のサイズはいずれも、外径60
9.6φ、肉厚11.1mmであった。調製した溶接鋼
管5の供試体No.1から50の各々の溶接部における
溶接欠陥の発生を調査した。調査は、溶接部のミクロ観
察によって行なった。観察断面は溶接線(管の長手方
向)に対して直角の面である。観察結果を表2および表
3に併せて示す。図1はその結果を溶接金属の酸素量と
炭素含有量との関係において表示したものである。図1
において、×は、溶接部欠陥発生率が2.0%以上、△
は、溶接部欠陥発生率が1.0〜2.0%の範囲内、そ
して、○は、溶接部欠陥発生率が1.0%以下であるこ
とを示している。溶接部欠陥は、ボイド、介在物、を区
別せずに%で計測した。
The welded steel pipes 5 each have an outer diameter of 60.
The thickness was 9.6φ and the wall thickness was 11.1 mm. Specimen No. of the prepared welded steel pipe 5 The occurrence of welding defects in each of the welds 1 to 50 was investigated. The investigation was carried out by microscopic observation of the weld. The observed cross section is a plane perpendicular to the welding line (longitudinal direction of the pipe). The observation results are also shown in Tables 2 and 3. FIG. 1 shows the results in relation to the oxygen content and carbon content of the weld metal. FIG.
Indicates that the weld defect occurrence rate is 2.0% or more,
Indicates that the weld defect occurrence rate is within the range of 1.0 to 2.0%, and ∘ indicates that the weld defect occurrence rate is 1.0% or less. The weld defect was measured in% without distinguishing between voids and inclusions.

【0024】図1から明らかなように、C<0.2:
〔C〕×〔O〕=0.006と、C≧0.2:〔O〕=
0.03とを結ぶ線Aより下の領域内における酸素含有
量および炭素含有量のときには、溶接部欠陥発生率が
2.0%以下と優れている。更に、C<0.2:〔C〕
×〔O〕=0.004と、C≧0.2:〔O〕=0.0
2とを結ぶ線Bより下の領域内における酸素含有量およ
び炭素含有量のときには、溶接部欠陥発生率が1.0%
以下と更に優れている。更に、表1、表2、表3および
図1から、鋼のSi含有量が0.1〜0.5%、Al含
有量が0.005〜0.025%の範囲で変化しても、
溶接部欠陥の発生には影響がないことが分かる。これ
は、これらの脱酸元素が増加すると、十分に脱酸が行わ
れて、CO,CO2 が発生する反応は抑えられるが、一
方で、介在物量が増加する。従って、SiおよびAl含
有量が上述した範囲内であるときには、溶接部欠陥の発
生に影響が表れていないと考えられる。
As is clear from FIG. 1, C <0.2:
[C] × [O] = 0.006 and C ≧ 0.2: [O] =
When the oxygen content and the carbon content in the region below the line A connecting with 0.03 are excellent, the weld defect occurrence rate is 2.0% or less, which is excellent. Furthermore, C <0.2: [C]
× [O] = 0.004 and C ≧ 0.2: [O] = 0.0
When the oxygen content and the carbon content in the region below the line B connecting 2 with the weld defect rate are 1.0%.
The following is even better. Furthermore, from Table 1, Table 2, Table 3 and FIG. 1, even if the Si content of the steel changes in the range of 0.1 to 0.5% and the Al content in the range of 0.005 to 0.025%,
It can be seen that there is no effect on the occurrence of weld defects. This is because when these deoxidizing elements increase, the deoxidation is sufficiently performed and the reaction of generating CO and CO 2 is suppressed, while the amount of inclusions increases. Therefore, when the Si and Al contents are within the above-mentioned ranges, it is considered that the occurrence of weld defects is not affected.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明により、溶接部に欠陥の少ないレ
ーザ溶接鋼管を高能率で製造することができる。その品
質面の改善効果、生産性、経済的価値の向上効果は極め
て大きい。
According to the present invention, a laser welded steel pipe having few defects in the welded portion can be manufactured with high efficiency. The quality improvement effect, productivity, and economic value improvement effect are extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】溶接鋼管における溶接金属の酸素量および炭素
含有量と、そして、溶接部欠陥発生率との間の関係を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between an oxygen content and a carbon content of a weld metal in a welded steel pipe and a weld defect occurrence rate.

【図2】本発明の方法を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コンタクトチップ 2 スクイズロール 3 ガイドロール 4 レーザー照射 5 鋼管 6 オープンパイプ 1 Contact tip 2 Squeeze roll 3 Guide roll 4 Laser irradiation 5 Steel pipe 6 Open pipe

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 謙一 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 大村 雅紀 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 小野 守章 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kenichi Iwasaki 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Japan Steel Pipe Co., Ltd. (72) Masanori Omura 1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside the Steel Pipe Co., Ltd. (72) Inventor Moriaki Ono 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Steel Pipe Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 熱間圧延鋼帯を成形ロールによって、オ
ープンパイプに調製し、このように調製した前記オープ
ンパイプの相対するエッジ部の各々を所定の温度に予熱
し、次いで、前記オープンパイプをスクイズロールによ
って加圧して、前記エッジ部を衝合し、そして、前記予
熱および衝合したエッジ部を、レーザー照射によって加
熱溶融させて接合する溶接鋼管の製造において、前記溶
接鋼管を構成する溶接金属の酸素量を炭素量に関して、
下記によって特定される領域内に制御することを特徴と
する、レーザ溶接鋼管の製造方法、(1) 炭素量0.20
wt.%未満の炭素鋼では、〔C〕×〔O〕≦0.00
6wt.%、および、(2) 炭素量0.20wt.%以上
の炭素鋼では、〔O〕≦0.03wt.%。
1. A hot-rolled steel strip is prepared by a forming roll into an open pipe, each of the opposite edges of the thus prepared open pipe is preheated to a predetermined temperature, and then the open pipe is In the production of a welded steel pipe in which the edge portion is abutted by pressing with a squeeze roll, and the preheated and abutted edge portion is heated and melted by laser irradiation to join the welded steel pipe, the weld metal constituting the welded steel pipe The amount of oxygen in terms of carbon
A method for producing a laser-welded steel pipe characterized by controlling within a region specified by the following: (1) Carbon content 0.20
wt. % Of carbon steel, [C] × [O] ≦ 0.00
6 wt. %, And (2) carbon amount 0.20 wt. % Or more of carbon steel, [O] ≦ 0.03 wt. %.
【請求項2】 前記特定される領域内が下記であること
を特徴とする、請求項1に記載のレーザ溶接鋼管の製造
方法、(1) 炭素量0.20wt.%未満の炭素鋼では、
〔C〕×〔O〕≦0.004wt.%、および、(2) 炭
素量0.20wt.%以上の炭素鋼では、〔O〕≦0.
02wt.%。
2. The method for producing a laser-welded steel pipe according to claim 1, wherein the specified region is as follows: (1) Carbon content 0.20 wt. % Carbon steel,
[C] × [O] ≦ 0.004 wt. %, And (2) carbon amount 0.20 wt. % Of carbon steel, [O] ≦ 0.
02 wt. %.
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US08/684,401 US5961748A (en) 1995-08-09 1996-07-19 Laser-welded steel pipe
GB9616055A GB2304066B (en) 1995-08-09 1996-07-31 Laser-welded steel pipe and method therefor
CA002182751A CA2182751C (en) 1995-08-09 1996-08-06 Laser-welded steel pipe and method therefor
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