JPH10286620A

JPH10286620A - 溶接鋼管の製造方法

Info

Publication number: JPH10286620A
Application number: JP9099074A
Authority: JP
Inventors: Kenji Moribe; 憲二森部
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 1998-10-27
Anticipated expiration: 2017-04-16
Also published as: JP3256162B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来方法では製造過程中に上昇するのみであっ
た管軸方向の降伏比を低下させることができる溶接鋼管
の製造方法を提供する。【解決手段】帯鋼を連続的にオープンパイプ状に成形
し、その突き合わせ部をシーム溶接した後にサイザーで
定径圧延を行う溶接鋼管の製造方法で、サイザーにより
管外径を所定の製品外径よりも若干小さい外径に定径圧
延し、次いで後拡管加工を施した後その外径を所定の製
品外径に仕上げるか、もしくは管外径を所定の製品外径
に定径する際、溶接鋼管の管軸方向に圧縮力を作用させ
た状態で定径する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接鋼管の製造方
法に係わり、特に、帯鋼を成形ロール群に通して連続的
に曲げることによってオープンパイプ状に成形した後、
その突き合わせ端面相互を電気抵抗溶接法、またはＴＩ
Ｇに代表されるアーク溶接法や電子ビーム溶接法さらに
はレーザビーム溶接法などの溶融溶接法でシーム溶接
し、しかる後にサイザーで外径の定径圧延を行う方法に
おいて、管軸方向の降伏比が低い製品管を得ることがで
きる溶接鋼管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】帯鋼を素材とする溶接鋼管は、通常、次
のようにして製造される。

【０００３】図５は、その製造装置の一例を示す模式的
平面図で、素材の帯鋼１は、ブレークダウンロール群２
〜７、サイドロール群８〜１０およびフィンパスロール
群１１〜１３から成る連続的に配置された成形ロール群
によってオープンパイプＯＰ状に成形される。次いで、
オープンパイプＯＰ状に成形された帯鋼１は、その両端
面Ｅ、Ｅがスクイズロール１４によって突き合わせら
れ、当該突き合わせ部が図示省略した溶接手段によりシ
ーム溶接されて溶接管Ｐとされる。そして、シーム溶接
された溶接管Ｐは、スクイズロール１４の出側に配置さ
れた複数基（図示例では４基）の孔型ロールスタンド１
５〜１８からなるザイザーによって外径の定径圧延が施
されて所定の外径を有する製品管ＳＰに仕上げられる。

【０００４】ここで、素材の帯鋼１は、ブレークダウン
ロール群２〜７のうち、主としてブレークダウンロール
２〜５による上下方向の圧下を受けてほぼ半円形状まで
曲げ成形される。次いで、ほぼ半円形状まで曲げ成形さ
れた帯鋼１は、サイドロール群８〜１０による左右方向
の圧下を受けて曲げ成形され、さらにフィンパスロール
群１１〜１３によって曲げ成形されてほぼ円形状のオー
プンパイプＯＰに成形される。

【０００５】また、サイザーによる外径の定径圧延は、
各孔型ロールスタンド１５〜１８のロール回転数比が一
定で、圧延中の溶接管Ｐに対してその軸長方向に圧縮力
も引張力も作用させることがない状態で行われる。

【０００６】上記のようにして製造され、シーム溶接に
電気抵抗溶接法を用いる電縫鋼管に代表される溶接鋼管
の機械的性質は、素材である帯鋼１、具体的には熱間圧
延鋼板の機械的性質で決定されるのではなく、成形ロー
ル群による曲げ成形工程とサイザーによる定径圧延工程
で加えられる冷間加工によって変化する。

【０００７】すなわち、前述したように、成形ロール群
による曲げ成形工程のうち、ブレークダウンロール群２
〜７およびサイドロール群８〜１０では曲げ加工、フィ
ンパスロール群１１〜１３では曲げ加工と外径絞り加工
が行われる。また、サイザーによる外径の定径圧延工程
では外径絞り加工が行われる。従って、製品管ＳＰとし
ての所定の機械的性質を得るためには、成形ロール群に
よる曲げ成形工程と、サイザーによる外径の定径圧延工
程での機械的性質の変化を把握して素材である帯鋼１の
機械的性質が決定される。

【０００８】溶接鋼管を含めた鋼管の機械的性質は、一
般に、管軸方向と円周方向の引張試験で評価され、それ
ぞれの引張強さ（ＴＳ）、降伏強さ（ＹＳ）および降伏
比（ＹＲ＝ＹＳ／ＴＳ）で管理される。また、引張試験
に用いられる試験片の形状には様々な形状があるが、比
較的外径の大きな鋼管の場合、管軸方向用の引張試験片
としては管壁から試験片の長辺が管の軸長方向になるよ
うに切り出された横断面円弧状のものがそのまま用いら
れ、円周方向用の引張試験片としては管壁から試験片の
長辺が管の軸長方向になるように縦断面円弧状のものを
平に展開変形させたものが用いられるのが一般的であ
る。

【０００９】ところで、冷間で成形加工が行われる溶接
鋼管の機械的性質は、素材である帯鋼の材質特性によっ
ても異なるのは勿論であるが、成形ロール群による帯鋼
の各曲げ成形工程およサイザーによる定径圧延工程で大
きく変化する。

【００１０】図６は、低降伏比が要求される規格品、具
体的にはＡＰＩ規格の５ＬＸに規定される鋼管で、円周
方向と管軸方向の降伏比がともに例えば８５％以下であ
ることを要求される溶接鋼管、具体的には電縫鋼管を上
記の従来製造方法によって製造した場合における各工程
後の機械的性質の変化の一例を示す図である。

【００１１】なお、図６に示す結果は、上記従来のサイ
ザーにおいて後述する外径絞り率で１．２％の外径絞り
加工を施した場合の結果である。

【００１２】図６からわかるように、素材帯鋼の段階で
円周方向および管軸方向ともに８６％程度であった降伏
比のうち、円周方向の降伏比は、ブレークダウンロール
群とサイドロール群による曲げ成形加工によって約８２
％前後に大きく低下する。そして、その後のフィンパス
ロール群による曲げ成形加工およびサイザーによる外径
の定径圧延加工によって多少変動するものの、最終的に
８２％程度となって要求される降伏比８５％以下を十二
分に満たす値になる。その理由は、次の通りである。

【００１３】円周方向の引張強さは、各工程の曲げ成形
加工と外径の絞り加工を受けて加工硬化によって若干上
昇するもののほとんど変化しない。これに反し、円周方
向の降伏強さは、ブレークダウンロール群とサイドロー
ル群による曲げ成形加工と上記の引張試験片形状にする
ための曲げ戻し加工との「曲げ−曲げ戻し」加工効果に
よって大きく低下するためである。また、外径の絞り加
工を伴うフィンパスロール群による曲げ成形加工と、サ
イザーによる外径の定径圧延加工によって円周方向の降
伏比が大きく上昇しないのは、外径絞り加工によって付
与される円周方向の圧縮歪みによってバウジンガー効果
が得られ、これによって円周方向の降伏強さの上昇が抑
制されるためである。

【００１４】これに対し、管軸方向の降伏比は、ブレー
クダウンロール群とサイドロール群による曲げ成形加工
によって若干低下する。しかし、その後のフィンパスロ
ール群による曲げ成形加工とサイザーによる外径の定径
圧延加工によって大きく上昇し、最終的に約８９％程度
となって要求される降伏比８５％以下よりも遥かに大き
な値となる。その理由は、次の通りである。

【００１５】管軸方向の引張強さは、上記円周方向の引
張強さと同様に、各工程の曲げ成形加工と外径の絞り加
工を受けて加工硬化によって若干上昇するもののほとん
ど変化しない。これに反し、管軸方向の降伏強さは、ブ
レークダウンロール群とサイドロール群による曲げ成形
加工では若干低下するのみであるが、フィンパスロール
群による曲げ成形加工とサイザーによる外径の絞り加工
後の管軸方向の降伏強さは、外径の絞り加工によって付
与される円周方向の圧縮歪みによる管軸方向の伸び歪み
の影響を受けて大きく上昇するためである。

【００１６】上記のように、円周方向と管軸方向の機械
的性質は、いずれも各工程で変化するが、円周方向の降
伏比は、サイザーによる外径の定径圧延後において素材
帯鋼の降伏比よりも大きくなることはない。これに対
し、管軸方向の降伏比は、サイザーによる外径の定径圧
延後において素材帯鋼の降伏比よりも大きくなり、要求
される降伏比が得られなくなるという問題があった。

【００１７】なお、引張強さ、降伏強さおよび降伏比の
値は、様々な規格でその具体的な値が種々定められてい
るが、ユーザーからは規格に定められた値以上に厳しい
値を要求されることもある。また、ユーザーの要求は、
年々厳しくなっており、靭性値、耐蝕性などの他の特性
値と併せて要求される場合もあり、この場合には降伏比
の要求値を満足させることが極めて難しくなってきてい
る。

【００１８】また更に、機械的性質などの確保は、従来
にあっては素材帯鋼の化学成分の最適化や帯鋼の熱間圧
延条件の最適化などで対応されているが。しかし、ユー
ザーの要求が厳しくなるのに従って製品の製造コスト上
昇の原因となっており、著しい場合にはユーザーの要求
値を満足させ得なくなることもある。

【００１９】特に、低降伏比であることが要求される鋼
管の従来の製造技術は、素材帯鋼の化学成分の最適化で
対応する場合が多いが、微量成分を添加するために製品
の製造コストが上昇するなどの問題点があった。さら
に、前述したように、溶接鋼管の降伏比のうち円周方向
の降伏比は、成形工程で低下するので要求される降伏比
を確保するための降伏比を有する素材帯鋼を得るのは比
較的容易である。

【００２０】これに対し、前述したように、管軸方向の
降伏比は、成形工程で上昇しこそすれ低下することがな
いので、要求される降伏比を確保するための降伏比を有
する素材帯鋼を得ることが困難な場合が多く、実現でき
たとしても微量成分の添加で大幅な製造コスト上昇が避
けられないという問題があった。

【００２１】また更に、丸管に溶接製管した後に四角管
などに再成形する角管で低降伏比を要求される場合に
は、再成形加工時において特に歪みが大きくなるコーナ
ー部の降伏比を下げるために、コーナー部のみもしくは
管全体に後熱処理を施す方法がとられるが、この場合も
製品の製造コスト上昇が避けられない。

【００２２】このため、素材帯鋼の化学成分や帯鋼の熱
間圧延条件の最適化も重要であるが、これらによるので
はなく、曲げ加工による歪みが大きくなる厚肉管での円
周方向の降伏比、およびバウシンガー効果が期待できな
い管軸方向の降伏比を低下させることのできる比較的簡
便な溶接鋼管の製造方法の開発が望まれていた。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の実状
に鑑みてなされたもので、その課題は、帯鋼を成形ロー
ル群に通して連続的に曲げることによってオープンパイ
プ状に成形した後、その突き合わせ端面相互をシーム溶
接し、しかる後にシーム溶接後にサイザーで外径の定径
圧延を行う電縫鋼管に代表される溶接鋼管の製造方法で
あって、バウシンガー効果による降伏強さ低下に伴う降
伏比低下が期待できない管軸方向の降伏比を低下させる
ことができる比較的簡便な溶接鋼管の製造方法を提供す
ることにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
（１）および（２）の溶接鋼管の製造方法にある。

【００２５】（１）帯鋼を成形ロール群に通して連続的
に曲げることによってオープンパイプ状に成形し、次い
でその突き合わせ端面相互を電気抵抗溶接またはアーク
溶接でシーム溶接した後、サイザーで外径の定径圧延を
行う溶接鋼管の製造方法であって、前記サイザーによっ
て管外径を所定の製品外径よりも小さい外径に定径圧延
し、次いで拡管加工を施した後にその外径を所定の製品
外径に仕上げることを特徴とする溶接鋼管の製造方法
（第１の発明）。

【００２６】（２）帯鋼を成形ロール群に通して連続的
に曲げることによってオープンパイプ状に成形し、次い
でその突き合わせ端面相互を電気抵抗溶接またはアーク
溶接でシーム溶接した後、サイザーで外径の定径圧延を
行う溶接鋼管の製造方法であって、管外径を所定の製品
外径にするに当たり、溶接鋼管の管軸方向に圧縮力を作
用させた状態で定径することを特徴とする溶接鋼管の製
造方法（第２の発明）。

【００２７】本発明者は、帯鋼の成形ロール群による曲
げ成形工程、およびシーム溶接後に行われるサイザーに
よる外径の定径圧延工程での加工歪みと機械的性質の変
化の関係、特に降伏比に与える影響を詳細に調査した結
果次のことを知見し、本発明をなすにいたった。

【００２８】すなわち、サイザーによる外径の定径圧延
において管外径を所定の製品外径よりも若干小さくなる
ように定径圧延した後、拡管加工を施してその外径を所
定の製品外径に仕上げるか、またはサイザーによる外径
の定径圧延時に孔型ロールスタンド間で管軸方向の圧縮
力を作用させた状態で定径圧延すると、円周方向の降伏
比と管軸方向の降伏比、特に成形ロール群による曲げ成
形工程とサイザーによる外径の定径圧延工程で高くなる
管軸方向の降伏比を低下させ得ることを知見した。

【００２９】具体的に説明すると、例えば要求される降
伏比が８５％以下であり、素材帯鋼の降伏比が８５％程
度である場合、サイザー圧延後における製品管の円周方
向の降伏比は８２％程度であるのに対し、管軸方向の降
伏比は８９％程度となり、上記所定の降伏比を確保でき
ないことが明らかになった。

【００３０】従って、円周方向の降伏比と管軸方向の降
伏比を所定の値以下にするために、円周方向の降伏比を
現状レベルに維持した状態で管軸方向の降伏比を低下さ
せる方法について検討を重ねた。

【００３１】引張試験において塑正歪みを加えた試験片
を反対方向に引っ張ると、１回目の引張試験時の降伏強
さに比べて２回目の引張試験時の降伏強さは低下する
が、引張強さはほとんど変化せず、その結果として降伏
比が大幅に低下するというバウジンガー効果に着目し
た。

【００３２】そこで、サイザーによる外径の定径圧延工
程の途中で拡管を行うこと、すなわちサイザーで管外径
を所定の製品外径よりも若干小さくなるように定径圧延
した後、拡管加工を施してその外径を所定の製品外径に
仕上げることを試みた。

【００３３】また、上記に代えて、サイザーによる外径
の定径圧延時に各孔型ロールスタンドのロール周速比を
一定にするのでなく、ロール周速比を制御して定径圧延
中の管に管軸方向の圧縮力を作用させた状態、すなわ
ち、外径絞り率に応じて管軸方向に伸びる量を強制的に
少なくした状態で定径圧延を行ってその外径を所定の製
品外径に仕上げることを試みた。

【００３４】その結果、前者の場合は、サイザーによる
外径の定径圧延後の溶接鋼管に拡管加工を施すことでそ
の管軸方向に圧縮歪み付与することによりバウシンガー
効果が得られ、これによって管軸方向の降伏強さが低下
するのに伴って管軸方向の降伏比を低下させ得ることが
判明した。一方、後者の場合は、サイザーによる外径の
定径圧延時における管軸方向の降伏強さの上昇が抑制さ
れるか、またはバウジンガー効果が得られ、これによっ
て管軸方向の降伏比を低下させ得ることが判明した。

【００３５】また、前者の場合、拡管加工のままでは、
円周方向の降伏比が上昇し、管軸方向の降伏比を目標と
する値以下にすべく拡管率を大きくし過ぎると、円周方
向の降伏比が目標とする値を超える場合があるので、軽
圧下の外径絞りを加えて所定の製品外径に仕上げる必要
のあることも判明した。

【００３６】このように、拡管加工を施した後に最終仕
上げとして軽圧下の外径絞り加工を施して所定の製品外
径に仕上げるか、またはサイザーによる外径の定径圧延
時に孔型ロールスタンド間で圧延中の管に管軸方向の圧
縮力を作用させた状態でその外径を所定の製品外径に仕
上げる場合には、管軸方向の降伏比の上昇を抑制した上
で、円周方向の降伏比と管軸方向の降伏比の両方を目標
とする値以下にすることができる。

【００３７】なお、「製鉄研究、第２７７号」の９１〜
１００頁には、「鋼管成形プロセスにおけるバウシンガ
ー効果」と称する報文において、各成形工程での降伏比
変化を予測して素材鋼板の成分設計を行う方法が示され
ている。しかし、この報文に示される技術は、成形加工
による低降伏比化手段、特に管軸方向の低降伏比化のた
めの具体的手段については何らの記載もなく、単に素材
鋼板の低コスト化のための技術を示すにすぎない。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照し、本発明
に係わる溶接鋼管の製造方法について詳細に説明する
が、最初に本発明になる第１発明と第２発明の共通事項
について、前述の図５を参照して説明する。

【００３９】本発明の方法においては、従来方法と同様
に、素材の帯鋼１がブレークダウンロール群２〜７、サ
イドロール群８〜１０およびフィンパスロール群１１〜
１３から成る連続的に配置された成形ロール群によって
オープンパイプＯＰ状に成形される。次いで、オープン
パイプＯＰ状に成形された帯鋼１は、その両端面Ｅ、Ｅ
がスクイズロール１４によって突き合わせられ、当該突
き合わせ部が図示省略した溶接手段によりシーム溶接さ
れて溶接管Ｐとされる。さらに引き続いて、シーム溶接
された溶接管Ｐは、スクイズロール１４の出側に配置さ
れた複数基の孔型ロールスタンド１５〜１８からなるザ
イザーによって外径の定径圧延が施される。

【００４０】この時、本発明になる第１の発明において
は、従来と同様に、各孔型ロールスタンド１５〜１８
（後述の図１では１５〜２０）のロール回転数比を一定
に設定したサイザーにより、圧延中の溶接管Ｐに対して
その軸長方向に圧縮力も引張力も作用させることのない
状態で、圧延後の管外径が所定の製品外径よりも若干小
さくなるように外径の定径圧延が行われ、サイザーの出
側に近接配置された走行切断機２３（後述の図１参照）
によって所定の長さに切断されてから、製管ラインの下
流側に順次送給される。

【００４１】そして、ザイザーで定径圧延された溶接管
Ｐは、例えば、図１に示すように、走行切断機２３の下
流側に配置された拡管装置２４によってその外径が製品
外径よりも若干大きくなるように拡管加工される。ま
た、拡管加工された溶接管Ｐは、拡管装置２４の下流側
に配置された定径孔型ロールスタンド２５によって所定
の製品外径に定径圧延されて製品管ＳＰとされる。

【００４２】ここで、サイザー（１５〜２０）による外
径の絞り加工は、下記式で定義される外径絞り率を少
なくとも１％以上に設定して行うのが好ましい。これ
は、外径絞り率が１％未満になると、製品管ＳＰの真円
度が悪くなるからである。

【００４３】これに対し、外径絞り率の上限は、特に制
限されず、用いる素材帯鋼の降伏比と製品管ＳＰに要求
される降伏比によって決定すればよい。しかし、外径絞
り率をあまり大きくすると、管軸方向の降伏比が高くな
りすぎ、次工程の拡管加工で同じ加工度の加工を施した
場合、要求される値以下にならないのみならず、例えば
靱性値などの他の要求特性値を満たさなくなることがあ
る。そのため、外径絞り率の上限は２％程度にとどめる
のが好ましい。

【００４４】外径絞り率（％）＝｛（Ｄｏ−Ｄｒ）／Ｄｏ｝×１００ …… Ｄｏ：サイザー圧延前の管外径（ｍｍ）Ｄｒ：サイザー圧延後の管外径（ｍｍ）一方、拡管装置２４による拡管加工は、下記式で定義
される拡管率を所定の範囲内の値に定めて施される。す
なわち、上記サイザー圧延後の管を対象に拡管率を種々
変えて拡管加工を施し、その結果から、管軸方向の降伏
比と円周方向の降伏比ともに、製品管に要求される降伏
比を満たす拡管率の上限値と下限値を求め、その上下限
値の範囲内の拡管率をもって拡管加工される。

【００４５】拡管率（％）＝｛（Ｄｅ−Ｄｒ）／Ｄｒ｝×１００ …… Ｄｅ：拡管加工後の管外径（ｍｍ）ここで、拡管加工後の降伏比と拡管率の関係の一例を、
図２に示す。なお、図２に示す結果は、前述の図６に示
したサイザーによる定径圧延後の管を対象に、拡管率を
種々変化させて拡管加工を施した場合の例である。

【００４６】図２からわかるように、この例の場合、管
軸方向の降伏比と円周方向の降伏比ともに要求される降
伏比８５％以下を満たすことのできる拡管率は、０．３
５〜１．３％である。なお、この例の場合、拡管率が
０．３５％であると、次工程において定径孔型ロールス
タンド２５により施す製品外径への定径圧延によって管
軸方向の降伏比が要求値の８５％超になるので、拡管率
の下限値としては０．４％以上にするのが好ましい。

【００４７】定径孔型ロールスタンド２５による定径圧
延は、上記式と同様の式によって定義される外径絞り
率を大きすればするほど前工程の拡管加工による上記効
果の消失度合いが大きくなる。従って、外径絞り率をで
きるだけ小さくして定径圧延するのが望ましく、外径絞
り率が０．６％以下であれば何らの問題も生じない。

【００４８】なお、サイザー圧延後の管外径Ｄｒ、拡管
加工後の管外径Ｄｅは、製品外径を考慮して所定の外径
絞り率と拡管率が確保できる値に適宜設定されることは
いうまでもない。

【００４９】拡管装置２４は、円直径が管内径に応じて
調整自在な適宜な拡縮機構に自由回転自在に軸支され、
上記の同一円周上に等配配設された複数（図示例では１
２個）のローラ２４ａを備えており、製管ラインの方向
に高速で進退動する台車２４ｂ上に立設され支持ブロッ
ク２４ｃに後端が固定されたロッド２４ｄの先端に装着
されている。そして、定径孔型ロールスタンド２５とセ
ットで、製管ラインの側方に１基または複数基が併設配
置されており、所定の長さに切断されて製管ラインから
排出されてくる溶接管Ｐに必要な拡管率で拡管加工を施
すとともにその外径を製品外径に定径仕上げするように
なっている。なお、図示省略するが、拡管装置２４の入
側と定径孔型ロールスタンド２５の出側には、ピンチロ
ールが配置されている。

【００５０】なお、図示例の拡管装置２４と定径孔型ロ
ールスタンド２５は、上記のように製管ラインの側方に
配置したが、これらは、大径サイズの溶接管製造装置で
強度確保が可能ならば、この種の溶接管製造装置におい
て内面インピーダや内面ビード切削装置の支持のために
フィンパスロールの上流側から管内に挿入配置される支
持ロッドを延長し、その先端に装着して製管ライン上に
配置するようにしてもよい。また、拡管加工と最終の定
径加工は、必ずしもオンライン的に行う必要はなく、全
くのオフラインで行ってもかまわない。さらに、拡管加
工は、例えば周知の液圧拡管装置を用いて行ってもよ
い。

【００５１】このように、外径絞り加工を加えた後に適
切な拡管率で拡管加工を施すと、拡管加工によって管が
円周方向に伸びるので、管軸方向と肉厚方向に圧縮歪み
が付与される。その結果、この状態で管軸方向の引張試
験を行うと、バウシンガー効果により降伏比が外径絞り
加工後に比べて大幅に低下するので、要求される降伏比
を満たす製品管ＳＰを、高価な素材帯鋼を用いることな
く、製造することができる。

【００５２】次に、本発明になる第２の発明について説
明する。

【００５３】図３は、その実施態様を説明するための図
であり、本発明になる第２の発明では、サイザーを構成
する各孔型ロールスタンド１５〜２２の回転数比を一定
にするのではなく、上流側の孔型ロールスタンドに対し
て下流側の孔型ロールスタンドの回転数比を順次小さく
設定してその外径を製品外径に仕上げる定径圧延が施さ
れる。

【００５４】上記のようにしてサイザーで外径の定径圧
延を行うと、下流側の孔型ロールスタンドによって管軸
方向への塑性変形が拘束され、上流側と下流側の孔型ロ
ールスタンド間で圧縮力が付与された状態で圧延される
ので、外径絞り率に応じて定まる管の軸長方向への塑性
変形量、すなわち下記式で定義される管軸方向の伸び
量は、各孔型ロールスタンド１５〜２２の回転数比を一
定に設定して外径の定径圧延を行った場合に比べて減少
する。その結果、定径圧延後の製品管ＳＰの管軸方向の
歪みが小さくなって管軸方向の降伏強さの上昇が抑制さ
れるか、または圧縮歪みが付与されるようになってバウ
ジンガー効果により管軸方向の降伏強さが低下するの
で、管軸方向の降伏比が低下する。

【００５５】管軸方向の伸び率（％）＝｛（Ｌ0 −Ｌ）／Ｌ0 ｝×１００ …… ただし、Ｌ0 ：サイザー定径圧延前の管長（ｍｍ）Ｌ：サイザー定径圧延後の管長（ｍｍ）ここで、サイザー（１５〜２２）による外径の絞り加工
は、前述した第１発明の場合と同様に、上記式で定義
される外径絞り率を少なくとも１％以上に設定して行う
のが好ましい。これは、外径絞り率が１％未満になる
と、製品管ＳＰの真円度が悪くなるからである。

【００５６】また、外径絞り率の上限は、特に制限され
ず、用いる素材帯鋼の管軸方向の降伏比と製品管ＳＰの
要求される管軸方向の降伏比によって決定すればよい。
しかし、外径絞り率をあまり大きくすると、管軸方向の
降伏比が高くなりすぎ、これに応じて外径絞り率に応じ
て定まる管軸方向の伸び量をより小さく、換言すればそ
の減少量をより大きくする必要が生じ、そのためにはよ
り多スタンドのサイザーが必要になるなどして設備費が
嵩み得策でない。そのため、外径絞り率の上限は、上記
第１の発明の場合と同様に、２％程度にとどめるのが好
ましい。

【００５７】さらに、この第２発明においては、前述し
たように、上流側の孔型ロールスタンドに対して下流側
の孔型ロールスタンドの回転数比を順次小さく設定して
スタンド間で圧縮力を作用させることによって外径絞り
率に応じて定まる管軸方向の伸び量を少なくするが、そ
の減少させるべき伸び量は、予め一定の外径絞り率の条
件下で伸び率を種々変えて定径圧延を行い、その結果か
ら、製品管に要求される管軸方向の降伏比を満たす伸び
率の上限値を求めればよい。

【００５８】ここで、一定の外径絞り率条件下において
スタンド間で圧縮力を作用させ、これによって管軸方向
の伸び率を種々変化てさせて定径圧延を行った場合にお
ける定径圧延後の管軸方向の降伏比と管軸方向の伸び率
との関係の一例を、図４に示す。なお、図４に示す結果
は、前述の図６に示したと同様の管を対象に、外径絞り
率が２．０％で、各孔型ロールスタンド１５〜２２の回
転数比を一定に設定して圧延を行った場合における管軸
方向の伸び率が０．９５％の場合の例である。

【００５９】図４からわかるように、下流側のロール回
転数比を順次小さく設定してスタンド間で圧縮力を作用
させることで伸び率を小さくすればするほど、管軸方向
の降伏比が低下することがわかる。これに対し、円周方
向の降伏比はほとんど変化しないこともわかる。ここ
で、円周方向の降伏比がほとんど変化しないのは、円周
方向の歪み量が一定なためである。また、この例では、
要求される降伏比が８５％以下である場合、その値を満
たすことのできる伸び率の上限値は０．３５％で、定径
圧延後の製品管ＳＰに必ずしも圧縮歪みを付与する必要
のないことがわかる。

【００６０】なお、図３には各孔型ロールスタンドのロ
ール回転比を調整することによって管軸方向の伸び量を
変化させる例を示したが、伸び量を変化させる方法はこ
れに限らず他の方法であってもかまわない。すなわち、
例えば、溶接管Ｐを切断後オフラインにて管の前後から
油圧シリンダーなどで任意な圧縮力を加え、この状態で
間欠的に丸溝金敷などの適宜な工具を用いて外径を絞っ
て所定の製品外径に定径する方法などである。

【００６１】このように、サイザーによる外径の定径圧
延時に、その管軸方向の伸び量が外径絞り率に応じて定
まる管軸方向の伸び量よりも小さくなるようにして定径
圧延を行うと、管軸方向の降伏強さの上昇が抑制され、
また管軸方向の伸び量をなくして圧延前長さよりも短く
なるようにする場合には管軸方向に圧縮歪みが付与され
る。その結果、この状態で管軸方向の引張試験を行う
と、管軸方向の降伏強さ上昇抑制またはバウシンガー効
果により降伏比が大幅に低下するので、第１の発明と同
様に、要求される降伏比を満たす製品管ＳＰを、高価な
素材帯鋼を用いることなく、製造することができる。

【００６２】

【実施例】

《実施例１》長手方向と幅方向、換言すれば管軸方向と
円周方向の降伏比がいずれも約８６％の素材帯鋼を対象
に、図５に示す溶接管製造装置（従来例）と、図５に示
す溶接管製造装置のうちサイザー以降を図１に示す装置
構成とした溶接管製造装置（本発明になる第１発明例）
とを用い、管軸方向と円周方向の降伏比がいずれも８５
％以下であることが要求される電縫溶接鋼管を、表１に
示す各条件のもとに製造比較を行った。

【００６３】

【表１】

【００６４】そして、得られた製品管の管壁から、前述
した方法に従って管軸方向引張試験片と円周方向引張試
験片を切り出し採取し、引張試験に供試して各方向の引
張強さと降伏強さを測定し、それぞれの降伏比を求め、
その結果を表２に示した。

【００６５】

【表２】

【００６６】表２に示す結果から明らかなように、本発
明の方法に従って製造して得られた製品管の降伏比は、
管軸方向が８０．６％、円周方向が８２．４％で、いず
れも要求値の８５％以下であった。

【００６７】これに対し、従来方法に従って製造して得
られた製品管の降伏比は、円周方向は８１．０％で要求
値の８５％以下を満たすものの、管軸方向が８８．４％
で要求値の８５％以下を大きく超えて極めて高かった。

【００６８】《実施例２》実施例１で用いたのと同じ素
材帯鋼を対象に、図５に示す溶接管製造装置のうちサイ
ザー以降を図３に示す装置構成とした溶接管製造装置と
を用い、管軸方向と円周方向の降伏比がいずれも８５％
以下であることが要求される電縫溶接鋼管を、表３に示
す各条件のもとに製造比較を行った。

【００６９】なお、表３中、管軸方向の伸び率の値が
０．９５％の場合が各孔型ロールスタンド１５〜２２の
回転数比を一定に設定した従来例であり、伸び率の値が
０．２％と−０．２％の場合が上流側の孔型ロールスタ
ンドに対して下流側の孔型ロールスタンドの回転数比を
順次小さく設定した本発明になる第２の発明例である。

【００７０】

【表３】

【００７１】そして、得られた製品管の管壁から、前述
した方法に従って管軸方向引張試験片と円周方向引張試
験片を切り出し採取し、引張試験に供試して各方向の引
張強さと降伏強さを測定し、それぞれの降伏比を求め、
その結果を表４に示した。

【００７２】

【表４】

【００７３】表４に示す結果から明らかなように、本発
明の方法に従って製造して得られた製品管の降伏比は、
０．９５％の伸び率を０．７５％減少させて０．２％に
した場合、管軸方向が８３．３％、円周方向が８２．０
％で、いずれも要求値の８５％以下であった。また、
０．９５％の伸び率を１．１５％減少させて−０．２％
にした場合、管軸方向が８０．１％、円周方向が８１．
９％で、いずれも要求値の８５％以下であった。

【００７４】これに対し、従来方法に従って製造して得
られた製品管の降伏比は、円周方向は８１．３％で要求
値の８５％以下であったが、管軸方向は８８．９％で要
求値の８５％以下を大きく超えて極めて高かった。

【００７５】

【発明の効果】本発明の方法によれば、要求される降伏
比が例えば８５％以下というような低降伏比の溶接鋼管
で、その製造過程において上昇するのみので、その値を
要求値以下にするためには特殊な元素を添加した高価な
素材帯鋼を用いるなどする必要のあった管軸方向の降伏
比を、高価な素材帯鋼を用いることなく、円周方向の降
伏比および耐食性などの他の性能を確保したうえで、確
実に要求値以下にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる第１発明を実施するための溶接管
製造装置の要部の一例を示す模式的側面である。

【図２】拡管加工後の降伏比と拡管率の関係の一例を示
す図である。

【図３】本発明になる第２発明を実施するための溶接管
製造装置の要部の一例を示す模式的側面である。

【図４】定径圧延後の管軸方向の降伏比と管軸方向の伸
び率の関係の一例を示す図である。

【図５】一般的な溶接管製造装置の一例を示す模式的平
面図である。

【図６】従来方法における各工程後の機械的性質の変化
の一例を示す図である。

【符号の説明】

１：帯鋼、２〜５：ブレークダウンロール、８〜１０：サイドロール、１１〜１３：フィンパスロール、１４：スクイズロール、１５〜２２：孔型ロールスタンド（サイザー）、２１：拡管装置、２２：ガイドロール、２３：走行切断機、２４：拡管装置、２４ａ：ローラ、２４ｂ：台車、２４ｃ：支持ブロック、２４ｄ：ロッド、２５：定径孔型ロールスタンド、ＯＰ：オープンパイプ、Ｐ：溶接管、ＳＰ：製品管、Ｅ：端面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ２１Ｄ 8/10 Ｃ２１Ｄ 8/10 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯鋼を成形ロール群に通して連続的に曲げ
ることによってオープンパイプ状に成形し、次いでその
突き合わせ端面相互を電気抵抗溶接またはアーク溶接で
シーム溶接した後、サイザーで外径の定径圧延を行う溶
接鋼管の製造方法であって、前記サイザーによって管外
径を所定の製品外径よりも小さい外径に定径圧延し、次
いで拡管加工を施した後にその外径を所定の製品外径に
仕上げることを特徴とする溶接鋼管の製造方法。
【請求項２】帯鋼を成形ロール群に通して連続的に曲げ
ることによってオープンパイプ状に成形し、次いでその
突き合わせ端面相互を電気抵抗溶接またはアーク溶接で
シーム溶接した後、サイザーで外径の定径圧延を行う溶
接鋼管の製造方法であって、管外径を所定の製品外径に
定径するに当たり、溶接鋼管の管軸方向に圧縮力を作用
させた状態で定径することを特徴とする溶接鋼管の製造
方法。