JPH09182924A - Ｕｏｅ製管法におけるメカニカル拡管方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＵＯ製管工程後の素管の曲りをメカニカル拡
管工程（Ｅ）において、潤滑剤を使用せずに簡便かつ安
定して矯正すること。 【解決手段】 ＵＯＥ製管法においては、ＵＯ製管工程
後の素管２を内面から押し拡げて最終寸法に整形するメ
カニカル拡管工程（Ｅ）がある。この拡管工程において
用いられる拡管機１の拡管ダイス３を構成する複数のダ
イス・セグメント３１のうち、少なくとも２種類の異な
る摩擦係数を有する素管接触面３１１をそれぞれ備えた
異種ダイス・セグメント３１ａを準備する。素管２の曲
り状態にもとづいて異種ダイス・セグメント３１ａの種
類および個数ならびに円周方向取付位置を選定する。選
定該当位置にある通常のダイス・セグメント３１を選定
異種ダイス・セグメント３１ａに交換する。素管２の長
手方向にそって素管２の円周方向伸びを制御しながら素
管を拡管する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＵＯＥ製管法にお
けるメカニカル拡管方法に関し、さらに詳しく言えば、
ＵＯ製管工程後の素管の曲りを矯正しながら最終寸法に
整形するメカニカル拡管工程に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＵＯＥ鋼管の製造プロセスにおける拡管
方式には、複数のダイス・セグメントを円周方向に配置
したメカニカル拡管機によって素管を内側から拡径して
拡管矯正するメカニカル拡管方式と、水圧によって内側
から拡管する水圧拡管方式とがある。このメカニカル拡
管機は、ＵＯ製管された素管がプレスまたは溶接時に有
している残留応力を除去し、最終寸法に整形する働きを
する。この拡管機は、半径方向に拡縮できる拡管ダイス
を備え、それを素管の一端から挿入し、拡管をしながら
順次素管の他端に移動する。従来の拡管ダイスは、円周
方向に複数分割したダイス・セグメントからなり、これ
らのダイス・セグメントはすべて工具鋼からつくられて
いた。

【０００３】この拡管方式においては、溶接素管の円周
方向における強度分布の不均一な場合には、拡管伸び率
が不均一となって、拡管後の鋼管も管端部の真円度不良
や曲りが発生する。そのため、特にメカニカル拡管にお
ける拡管時の円周方向伸びを制御する方法が従来から多
く提案されている。

【０００４】例えば、特開昭５４−５３６６３号公報や
特開昭６０−２１１３１号公報では、溶接素管内面の特
定位置に油等の潤滑材を塗布し、円周方向の伸びを制御
する方法が開示されており、さらに特開平４−２３８６
２８号公報では、メカニカル拡管機のヘッドに、潤滑剤
の噴射ノズルを円周方向に複数個並設し、無線により切
換電磁弁を制御し、これら噴射ノズルから任意の位置に
潤滑剤を塗布する方法が開示されている。

【０００５】しかし、これら潤滑剤を使用する方法で
は、塗布位置や塗布量が必ずしも一定とはならず、安定
した効果を得るのは難しい。そのうえ、潤滑剤の塗布と
いう従来には無い作業も増えている。また、ほとんどの
実施例では、潤滑剤として油を使用している。この場
合、素管内面の上側や横側に塗布したものが下側に垂れ
たり、拡管機のダイス・セグメントに付着したりする。
そのため、２回目以降の拡管では、効果が少なくなるど
ころか、逆に曲り等を増長させてしまうことになりかね
ない。実際、油を塗布して拡管を行った鋼管は、次工程
にて多量の洗剤を用いて内面の洗浄を行っており、潤滑
剤の使用というのは好ましくない。

【０００６】本発明者等は、拡管の際に生ずる、素管内
面への拡管機のダイス・セグメントの跡（ダイス・マー
ク）を防止するために、結晶性熱可塑性樹脂でダイス・
セグメントを成形し使用することにより、大きな効果を
得ることが出来た（特願平７−５４４３６号）。この際
に、結晶性熱可塑性樹脂を材料としたダイス・セグメン
トは、従来の工具鋼を使用したダイス・セグメントに比
べて、素管内面に接触する部分であるダイス・セグメン
ト表面の摩擦係数が違っていたため、拡管後の曲りにつ
いても若干の改善が見られた。そこで、従来の工具鋼を
材料とするダイス・セグメントと結晶性熱可塑性樹脂を
材料とするダイス・セグメントの両方を上手く配置して
取り付けることにより、曲りの発生率を大きく減少させ
ることが出来るという知見を得た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＵＯ製管工
程後の素管の曲りを、メカニカル拡管工程（Ｅ）におい
て、潤滑剤を使用せずに簡便かつ安定して矯正できるメ
カニカル拡管方法を提供することを課題にしている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】ＵＯＥ製管法におけるメ
カニカル拡管方法は、ＵＯ製管工程後の素管を内面から
押し拡げて最終寸法に整形するメカニカル拡管工程
（Ｅ）において用いられる拡管機の拡管ダイスを構成す
る複数のダイス・セグメントのうち、少なくとも２種類
の異なる摩擦係数を有する素管接触面をそれぞれ備えた
異種ダイス・セグメントを準備すること、素管の曲り状
態にもとづいて前記異種ダイス・セグメントの種類およ
び個数ならびに円周方向取付位置を選定すること、選定
該当位置にある通常のダイス・セグメントを前記選定異
種ダイス・セグメントに交換すること、素管の長手方向
にそって該素管の円周方向伸びを制御しながら素管を拡
管することからなる手段によって、上記課題を解決して
いる。

【０００９】摩擦係数のの相対的に低い異種ダイス・セ
グメントを素管の曲りの内側部位に相当する円周方向取
付位置に配置するか、または、摩擦係数の相対的に高い
異種ダイス・セグメントを素管の曲りの外側部位に相当
する円周方向取付位置に配置することが好ましい。

【００１０】通常のダイス・セグメントは工具鋼からつ
くられ、また、前記異種ダイス・セグメントは結晶性熱
可塑性樹脂からつくられていることが好ましい。結晶性
熱可塑性樹脂（ポリアミド系樹脂、フェノール系樹脂
等）は、弾性を有し、耐圧縮強度が高い。この樹脂は、
弾性を有し、耐圧縮強度が高い。従来このような樹脂は
なかったが、近年開発され、市販されている。

【００１１】異種ダイス・セグメントは、工具鋼からな
る通常のダイス・セグメントの素管接触面に微細な凹凸
を設けて摩擦係数を高めることができる。

【００１２】

【作用】

（１）円周方向の伸びと曲り 図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、拡管前の溶接素管
は、ＵＯプレスや溶接による残留応力により上曲りの傾
向となっている。この素管をメカニカル拡管機によって
内側から拡管すると、素管の円周方向には伸びが生じ、
逆に素管の長手方向には縮みが生ずる。しかし、溶接シ
ーム部では母材に比べて肉厚が厚く強度も高いために、
拡管による変形は少ない。すなわち円周方向の伸びが小
さく、長さ方向の縮みも小さい。したがって、拡管が進
むにつれて、母材部の長手方向の縮みが溶接シーム部に
比べて大きくなるので、拡管後は図４（Ａ），（Ｂ）の
ような下曲り傾向となってしまう。

【００１３】また、小径サイズでは、通常の圧延を行っ
た板を中心から長さ方向に切断したいわゆる幅倍材と呼
ばれるプレートが使用されており、強度分布や肉厚が板
の両エッジ部で大きく傾向が異なっている。この幅倍材
でＵＯ製管をした素管は、図５（Ａ），（Ｂ）に示すよ
うな残留応力が既にある。この素管を拡管しても、前述
した溶接シーム部での円周方向伸びの不均一現象が、母
材部でも同様な現象が起り（図６（Ａ），（Ｂ）参
照）、１回の拡管では曲りを制御することが困難とな
り、再拡管により曲り修正を行っている。

【００１４】したがって、これら溶接素管の強度分布や
肉厚分布の傾向をよく把握した上で、円周方向の伸びを
均一に制御することによって、長手方向の縮みも均一と
なり、真直な鋼管を得ることが出来る。

【００１５】（２）素管内面とダイス・セグメント接触
面との摩擦と円周方向の伸び 素管内面とダイス・セグメントの接触面との摩擦が大き
いと、その部分の円周方向の伸びは小さくなる。逆に、
摩擦が小さいと、円周方向の伸びは大きくなる。したが
って、拡管後の鋼管が下曲り傾向なら、上側のダイス・
セグメントに摩擦係数の小さいものを使用するか、下側
のダイス・セグメントに摩擦係数の大きいものを使用す
る。そうすることによって、円周方向の伸びは下側より
も上側で大きくなり、同時に長手方向の縮みも上側で大
きくなる。結果的に、拡管後の鋼管は上下の長さが均一
となり、大きな曲りは発生しない。

【００１６】同様に、入り側曲り傾向の場合には、入側
のダイス・セグメントに摩擦係数の大きなもの、または
出側のダイス・セグメントに摩擦係数の小さなものを使
用して、拡管後の鋼管の真直度を均一に保つことが出来
る。

【００１７】ここで、「入り側」とは素管が拡管機に入
る側をいい、「出側」とは素管が拡管機から出る側をい
う。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の方法の実施例を説明する
前に、図１、２を参照して、一般のＵＯＥ製管方法につ
いて説明する。

【００１９】一般のＵＯＥ製管法には、ＵＯ製管工程後
の素管を内面から押し拡げて最終寸法に整形する拡管工
程（Ｅ）がある。この拡管工程には、複数のダイス・セ
グメントを円周方向に配置した拡管機によって素管の内
側から拡径して拡管矯正するメカニカル拡管方式と、水
圧によって内側から拡径する水圧拡管方式とがある。

【００２０】本発明の方法では、メカニカル拡管方式を
とる拡管工程を対象とする。この工程に用いられる一般
の鋼管拡管機１は、図１，２に示すように、素管２を拡
径自在の拡管ダイス３によって押し広げ、整形する。鋼
管拡管機１は、ドローバー１１、コーン１２、保持リン
グ１３、拡管ダイス３からできている。

【００２１】ドローバー１１の外周上にコーン１２が嵌
め込まれ、コーン１２の外周上に拡管ダイス３が滑動自
在に装着され、軸方向両端に保持リング１３が装着され
る。保持リング１３の内側には拡管ダイス３の拡縮の動
きを一定に保つ為のテーブルキー１４が設けられてい
る。

【００２２】拡管ダイス３は、図２に示すように、円周
方向に複数分割されたダイス・セグメント３１からでき
ている。

【００２３】ドローバー１１を図１で矢印１５の方向
（左向き方向）に引くことによって、テーパの付いたコ
ーン１２がドローバー１１と共に左に移動し、ダイス・
セグメント３１を図１，２に示す矢印３２方向に拡径す
る。これによって、大径鋼管用素管２を押し広げる。こ
のようにして、拡管機１はＵＯ製管された素管２のプレ
スまたは溶接工程時に発生した残留応力を除去するとと
もに、最終寸法に整形する。ドローバー１１は拡管移動
中は円周方向には回転しないようになっている。

【００２４】本発明のメカニカル拡管方法では、図１，
２，７に示すように、拡管機１の拡管ダイス３を構成す
る複数のダイス・セグメント３１のうち、少なくとも２
種類の異なる摩擦係数を有する素管接触面３１１をそれ
ぞれ備えた異種ダイス・セグメント３１ａ（図７）を準
備し、素管２の曲り状態にもとづいて異種ダイス・セグ
メント３１ａの種類および個数ならびに円周方向取付位
置を選定し、選定該当位置にある通常のダイス・セグメ
ント３１を選定異種ダイス・セグメント３ａに交換し、
素管２の長手方向にそって素管２の円周方向伸びを制御
しながら素管２を拡管する。

【００２５】摩擦係数の相対的に低いかまたは高い異種
ダイス・セグメント３ａを素管２の曲りの内側かまたは
外側部位に相当する円周方向取付位置に配置する。実際
には、素管の曲りはサイズごとにほぼ一定の傾向を示す
ので、サイズごとに一旦ダイス・セグメントを設置して
しまえば、途中で位置換えを行う必要はない。ただし、
幅倍材（プレートを真ん中から切断した左右それぞれの
板）については大きく２つの傾向があるので、途中で一
度ダイス・セグメントを交換しなくてはならないが、再
拡管の時間ロスを考慮すると、このダイス・セグメント
交換の方が有効である。

【００２６】通常のダイス・セグメント３１は工具鋼か
らつくられ、また、異種ダイス・セグメント３ａは結晶
性熱可塑性樹脂からつくられている。

【００２７】異種ダイス・セグメント３ａは、工具鋼か
らなる通常のダイス・セグメント３１の素管接触面３１
１に微細な凹凸（図示せず）を設けて摩擦係数を高める
こともできる。

【００２８】

【実施例１】 （１）上下曲り防止例 外径３６″、肉厚０．５００″、長さ４０′、規格ＳＴ
ＰＹ４００の素管を対象に、通常のダイス・セグメント
を使用し塗油を施した拡管と、摩擦係数が小さい樹脂製
のダイス・セグメントを部分的に使用した無塗油の拡管
とで、拡管後の曲りの傾向の差を調査した。セグメント
の詳細は表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】樹脂製のセグメントは図７（Ａ）に示すよ
うに、上側３カ所に使用した。その結果を図８に示す。
通常拡管では下曲りが残る傾向を示していたものが、摩
擦係数の小さなダイス・セグメントを上側に取り付けた
ことにより、その傾向が小さくなっていることがわか
る。

【００３１】

【実施例２】 （２）横曲り防止例 外径２４″、肉厚０．７５０″、長さ４０′、規格ＳＴ
ＰＹ４００の素管を対象に（材料は幅倍材）、通常のダ
イス・セグメントを使用し塗油を施した拡管と、摩擦係
数が小さい樹脂製のダイス・セグメントを部分的に使用
した無塗油の拡管とで、拡管後の曲りの傾向の差を調査
した。ダイス・セグメントの詳細は前述の表１に示す。
樹脂製のダイス・セグメントは図７（Ｂ）に示すよう
に、出側３カ所に使用した。

【００３２】その結果を図９に示す。通常拡管では大き
く入側に曲る傾向を示していたものが、摩擦係数の小さ
なダイス・セグメントを出側に取り付けたことにより、
その傾向が小さくなっていることがわかる。

【００３３】

【実施例３】 （３）上下・横複合曲り防止例 外径２４″、肉厚０．７５０″、長さ４０′、規格ＳＴ
ＰＹ４００の素管を対象に（材料は幅倍材）、通常のダ
イス・セグメントを使用し塗油を施した拡管と、摩擦係
数が小さい樹脂製のダイス・セグメントを部分的に使用
した無塗油の拡管とで、拡管後の曲りの傾向の差を調査
した。ダイス・セグメントの詳細は前述の表１と同様で
ある。

【００３４】通常拡管では、下側および入側の曲りが複
合し、下斜め入側に曲る傾向を示していたので、図７
（Ｃ）に示すように、上斜め出側３カ所に樹脂製のダイ
ス・セグメントを使用し拡管を行った。

【００３５】その結果を図１０に示す。摩擦係数が小さ
な樹脂製ダイス・セグメントを上斜め出側に取り付けた
ことにより、曲りの傾向が小さくなっていることがわか
る。

【００３６】

【発明の効果】本発明によるメカニカル拡管方法は、安
定して曲りを制御することが可能である。これにより、
曲り修正率が大幅に減ると同時に、拡管工程の能率が向
上し、工場全体の生産性の向上につながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼管拡管機の縦断面図である。

【図２】図１の鋼管拡管機の横断面図である。

【図３】ＵＯ製管工程後の素管の曲り状態を誇張して示
す側面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。

【図４】図３に示す素管の拡管工程後の鋼管の曲り状態
を誇張して示す側面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。

【図５】ＵＯ製管工程後の別の素管の残留応力状態を誇
張して示す側面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。

【図６】図５に示す素管の拡管工程後の鋼管の曲り状態
を誇張して示す側面図（Ａ）と正面図である。

【図７】異種ダイス・セグメントの取付位置を示す拡管
ダイスの正面図である。

【図８】ダイス・セグメントの使用による素管拡管後の
鋼管の曲りを示すグラフである。

【図９】図８と同様なグラフであって、別の鋼管の曲り
を示す。

【図１０】図８と同様なグラフであって、別の鋼管の曲
りを示す。

【符号の説明】

１ 鋼管拡管機 ２ 素管 ３ 拡管ダイス １１ ドローバー １２ コーン １４ テーブルキー ３１ ダイス・セグメント ３１ａ 異種ダイス・セグメント ３１１ 接触面

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＵＯ製管工程後の素管を内面から押し拡
   げて最終寸法に整形するメカニカル拡管工程（Ｅ）にお
   いて用いられる拡管機の拡管ダイスを構成する複数のダ
   イス・セグメントのうち、少なくとも２種類の異なる摩
   擦係数を有する素管接触面をそれぞれ備えた異種ダイス
   ・セグメントを準備すること、素管の曲り状態にもとづ
   いて前記異種ダイス・セグメントの種類および個数なら
   びに円周方向取付位置を選定すること、選定該当位置に
   ある通常のダイス・セグメントを前記選定異種ダイス・
   セグメントに交換すること、素管の長手方向にそって該
   素管の円周方向伸びを制御しながら素管を拡管すること
   からなるＵＯＥ製管法におけるメカニカル拡管方法。
2. 【請求項２】 摩擦係数の相対的に低い異種ダイス・セ
   グメントを素管の曲りの内側部位に相当する円周方向取
   付位置に配置することを特徴とした請求項１記載の方
   法。
3. 【請求項３】 摩擦係数の相対的に高い異種ダイス・セ
   グメントを素管の曲りの外側部位に相当する円周方向取
   付位置に配置することを特徴とした請求項１記載の方
   法。
4. 【請求項４】 前記通常のダイス・セグメントは工具鋼
   からつくられ、また、前記異種ダイス・セグメントは結
   晶性熱可塑性樹脂からつくられていることを特徴とした
   請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 前記異種ダイス・セグメントは、工具鋼
   からなる通常のダイス・セグメントの素管接触面に微細
   な凹凸を設けて摩擦係数を高めたことを特徴とした請求
   項１記載の方法。