JPH11285856A

JPH11285856A - 小径厚肉電縫管の製造方法

Info

Publication number: JPH11285856A
Application number: JP8963798A
Authority: JP
Inventors: Tomotaka Hayashi; 智隆林; Tatsuhiko Uezono; 龍彦上薗
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】肉厚ｔと外径Ｄの比（ｔ／Ｄ）が１２％以上の
小径厚肉管製造時におけるインピーダ焼損と管全体加熱
による溶接部へのインピーダ冷却水吹き返しがなく、良
好な溶接部品質を有する小径厚肉電縫管の製造方法を提
供する。【解決手段】管状に形成された金属帯の両端面部を、両
端面が当接する溶接衝合点を経由しない開ループの高周
波電流を誘起させる予熱用の第１加熱コイルと、溶接衝
合点を経由する閉ループの高周波電流を誘起させる溶接
用の第２加熱コイルとで予熱溶融加熱する際、少なくと
も第１加熱コイルの出側から上流端までの部分が金属磁
性体製であり、かつ第２加熱コイルの出側から溶接衝合
点までの部分が磁性酸化物製で構成されたインピーダを
用いる一方、第１加熱コイルには４０〜１００ｋＨｚの
高周波電流を印加して金属帯の両端面部を３００℃以
上、キューリー点未満の温度に予熱し、その後第２加熱
コイルに１５０ｋＨｚ以上の高周波電流を印加して衝合
溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、肉厚ｔと外径Ｄと
の比（ｔ／Ｄ）が１２％以上の小径厚肉電縫管の溶接方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電縫管は、一般に、電気抵抗加熱または
高周波誘導加熱によりオープンパイプ状に成形された金
属帯の両端面部を加熱し、スクイズロールにより加圧し
て衝合溶接することによって製造される。この電縫管の
製造においては、例えば特開平４−２８８９７８号公報
に示されるように、溶接速度が２０ｍ／ｍｉｎ未満にな
ると溶接欠陥が発生しやすくなる傾向がある。このた
め、厚肉の電縫管を製造する際には、大きな溶接出力で
溶接する必要がある。

【０００３】ところで、電縫管の衝合溶接は、溶接すべ
き金属帯の両端面部に高周波電流を集中させて行われる
が、加熱手段が高周波誘導加熱の場合、溶接すべき金属
帯の両端面部以外に流れる電流が多くなる。このため、
誘導加熱コイルに対応する管内には、磁性酸化物または
磁性金属体からなるインピーダと称される部材を配置し
て、溶接すべき金属帯の両端面部に対する高周波電流の
集中度を高める方法がとられる。

【０００４】特に、上記の（ｔ／Ｄ）が１２％以上の小
径厚肉管の場合には、管の内断面積が小さいために管内
に配置すべきインピーダの充填率を高く設定することが
できない。このため、インピーダの本来機能が十分に発
揮されず、金属帯の両端面部以外に電流が多く流れて管
全体が加熱され、管内の温度が高くなってインピーダ冷
却水が沸騰して溶接部に逆流し、局部的な溶接不良が発
生する。また、管内の温度上昇に伴ってインピーダの本
来機能が低下するだけでなく、著しい場合にはインピー
ダ自体が焼損するなどの問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の（ｔ／Ｄ）が１２％以上の小径厚肉管を製造する場合
において、管全体が加熱されてインピーダ冷却水が沸騰
することがなく、局部的な溶接不良が発生することがな
い小径厚肉電縫管の製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
小径厚肉電縫管の製造方法にある。

【０００７】素材の金属帯をオープンパイプ状に曲げ成
形し、このオープンパイプ状に成形された金属帯に、そ
の両端面が相互に当接する溶接衝合点を経由することが
ない開ループの高周波電流を誘起させる予熱用の第１加
熱コイルと、前記の溶接衝合点を経由する閉ループの高
周波電流を誘起させる溶接用の第２加熱コイルとからな
る高周波加熱手段により金属帯の両端面部を溶融加熱す
る一方、スクイズロールにより加圧して衝合溶接する肉
厚ｔと外径Ｄとの比（ｔ／Ｄ）が１２％以上の小径厚肉
電縫管の製造方法であって、少なくとも前記第１加熱コ
イルの出側から上流端までの部分が金属磁性体製であ
り、かつ第２加熱コイルの出側から溶接衝合点までの部
分が磁性酸化物製で構成されたインピーダを用いる一
方、前記の第１加熱コイルには４０〜１００ｋＨｚの高
周波電流を印加して金属帯の両端面部を３００℃以上、
キューリー点未満の温度に予熱し、その後第２加熱コイ
ルに１５０ｋＨｚ以上の高周波電流を印加して衝合溶接
することを特徴とする小径厚肉電縫管の製造方法。

【０００８】上記の本発明は、以下に述べる知見を基に
完成された。

【０００９】インピーダ冷却水は、素材である金属帯
（溶接管）の移動方向に向けて供給され、その流動方向
が金属帯（溶接管）の移動方向と同じである。このた
め、インピーダ冷却水の単位体積当たりの加熱量は、金
属帯（溶接管）の単位長さ当たりの溶接入熱量に比例す
る。

【００１０】ところが、電縫管の溶接は、アーク溶接の
ような点熱源ではなく、オープンパイプ状に成形された
金属帯の両端面部に高周波電流を流して行う線熱源で熱
量を与える。このため、その溶接入熱量は、金属帯（溶
接管）の移動速度、すなわち溶接速度の約１／２乗に比
例する。つまり、溶接速度を速くすれば、溶接速度の約
１／２乗分だけ溶接効率が改善される。このことから考
え合わせると、さらなる大入熱溶接を行って、溶接速度
を速くすれば、溶接効率の向上に伴って管全体が加熱さ
れるのが抑制されので、上記インピーダ冷却水の沸騰現
象は生じないはずである。

【００１１】しかし、溶接速度と溶接入熱量との関係を
調べた結果、肉厚ｔと外径Ｄとの比（ｔ／Ｄ）が１２％
以上の溶接管を溶接する場合には、溶接速度を速くすれ
ばするほど溶接入熱量が大きくなって溶接効率が向上
し、インピーダ冷却水の沸騰現象はほとんど生じない。
これに対し、上記の比（ｔ／Ｄ）が１２％未満の溶接管
を溶接する場合には、溶接速度を速くすればするほど溶
接入熱量が小さくなって溶接効率が低下し、インピーダ
冷却水の沸騰現象が激しくなり、インピーダ冷却水が溶
接部に逆流するという事実を確認した。

【００１２】図４は、溶接速度と溶接入熱量との関係を
調べた結果の一例を示す図で、縦軸に下式より求められ
る比入熱量Ｋ（単位溶接長さ、単位肉厚当たりの溶接入
熱量）を溶接機の出力５００ｋＷ時の比入熱量Ｋ0 で除
して求められる無次元化値［Ｋ／Ｋ0 」、横軸に溶接機
の出力（ｋＷ）をとって示した図である。

【００１３】Ｋ＝溶接機出力／（肉厚×溶接速度）また、図４に示す結果は、Ｃ：０．４重量％、Ｍｎ：
１．０重量％の炭素鋼からなり、肉厚が種々（３．０ｍ
ｍ、５．５ｍｍ、６．３５ｍｍ、８．０ｍｍ）異なる外
径５０．８ｍｍの溶接管を、全体が磁性酸化物（フェラ
イト）製のインピーダおよび溶接衝合点を経由する閉ル
ープの高周波電流を誘起させる溶接用のみの誘導加熱コ
イルとを用い、この誘導加熱コイルに周波数２８０ｋＨ
ｚの高周波電流を種々の出力（５００〜７００ｋＷ）で
印加して衝合溶接した場合の結果である。

【００１４】図４に示すように、（ｔ／Ｄ）が５．９０
％（肉厚３．０ｍｍ）および１０．８０％（肉厚５．５
ｍｍ）の場合には、溶接機の出力増加、換言すれば溶接
速度の増加に連れて［Ｋ／Ｋ0 ］が小さくなっており、
溶接速度の増加代分だけ溶接効率が向上する。これに対
し、（ｔ／Ｄ）が１２．５０％（肉厚６．３５ｍｍ）お
よび１５．７０％（肉厚８．０ｍｍ）の場合には、溶接
速度の増加につれて［Ｋ／Ｋ0 ］が減少するどころか、
逆に増加傾向を示し、溶接効率が極端に低下することが
わかる。

【００１５】ここで、（ｔ／Ｄ）が１２％以上の小径厚
肉管の場合に溶接効率が低下する原因は、従来、前述し
たように、管の内断面積が小さく、管内に配置すべきイ
ンピーダの充填率を高く設定することができず、インピ
ーダの効果である高周波電流の溶接すべき金属体の両端
面部への集中度を高くする機能が不十分で、管全体が加
熱されるためと単純に考えられていた。

【００１６】確かに、（ｔ／Ｄ）が１２％以上の小径厚
肉管の場合、管の内断面積が小さいために、管内に配置
すべきインピーダの充填率を高く設定することができな
い。一方、厚肉材では、溶接速度を速くしようとする
と、必然的に非常に大きな高周波電流の印加が必要にな
る。

【００１７】このため、インピーダの飽和磁束密度を遥
かに超える磁束がオープンパイプ状に成形された金属帯
の両端面部に流れるようになり、まったくインピーダの
機能を果たさなくなってしまい、高周波電力量が大きく
なればなるほど溶接効率が低下していく。つまり、溶接
速度を速くしようとして大電力の高周波電流を印加すれ
ばするほど、インピーダの性能劣化を招き、インピーダ
本来の目的である溶接速度向上による管全体の加熱防止
を抑制できず、逆に悪化させてしまっていることが判明
した。

【００１８】これを防止するためには、単純には飽和磁
束密度の高いインピーダ材質の適用が考えられるが、本
来インピーダとして必要な高透磁率かつ高抵抗の両特性
を兼ね備えた実用化された材質はない。

【００１９】そこで、発明者らは、インピーダに負荷さ
れる単位当たりの磁束量の低減方法について検討した。
その結果、薄肉材に適用した場合には、加熱長が長いた
めに素材の金属帯への熱拡散が大きくなって溶接効率が
低くなる「高周波予熱＋高周波溶接方法」が、厚肉材に
適用した場合には、加熱長が長いために、逆にインピー
ダ単位長さ当たりに負荷される磁束量が小さくなって溶
接効率を高くすることができるという新たな知見を得
た。

【００２０】その際、上記の高周波予熱手段には、オー
プンパイプ状に成形された金属帯に、その両端面が相互
に当接する溶接衝合点を経由することがない開ループの
高周波電流を誘起させる誘導加熱コイルを用い、このコ
イルに４０〜１００ｋＨｚの高周波電流を印加して金属
帯の両端面部を３００℃以上、キューリー点未満の温度
に予熱する必要があること。また、溶接用には、溶接衝
合点を経由する閉ループの高周波電流を誘起させる誘導
加熱コイルを用い、このコイルに１５０ｋＨｚ以上の高
周波電流を印加して衝合溶接する必要があること。さら
に、少なくとも予熱用の誘導加熱コイルの出側から上流
端までの部分が金属磁性体（具体的にはアモルフアス）
製であり、かつ溶接用の誘導加熱コイルの出側から溶接
衝合点までの部分が磁性酸化物（具体的にはフェライ
ト）製で構成されたインピーダを配置する必要があるこ
とを知見した。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の小径厚肉電縫管の製造方法について詳細に説明する。

【００２２】図１は、本発明になる小径厚肉電縫管の製
造方法の実施態様の一例を示す模式的平面図である。図
１に示すように、スクイズロール１、１の上流側（図中
の左方）には複数ターンの環状に成形された溶接用の第
２加熱コイル２が配置され、その上流側には予熱用の第
１加熱コイル３が配置されており、さらにオープンパイ
プ状に成形された金属帯４の内部にはインピーダ５が配
置されている。

【００２３】上記の第１加熱コイル３は、図に示すよう
に、それぞれが約１／２周で、一方の対向端部を高周波
電源３ｄに接続する一方、他方の対向端部をオープンパ
イプ状に成形された金属帯４の下方に位置させた左右一
対の上流側コイル半体３ａ、３ａと、ほぼ１周で、その
対向端部を、上記と同様に、オープンパイプ状に成形さ
れた金属帯４の下方に位置させた下流側コイル３ｂとを
対向配置し、金属帯４の下方に位置させた対向端部同士
を金属帯４の軸長方向に平行に配置した２条の連結導体
３ｃ、３ｃで接続した構造とされている。

【００２４】上記構造の第１加熱コイル３においては、
高周波電源３ｄから印加された高周波電流は、該部の拡
大図中に細破線矢符で示すように、一方の上流側コイル
半体３ａ、一方の連結導体３ｃ、下流側コイル３ｂ、他
方の連結導体３ｃ、他方の上流側コイル半体３ａの順で
流れ、上流側コイル半体３ａ、３ａと下流側コイル３ｂ
における電流通流方向が逆になる。

【００２５】したがって、この第１加熱コイルによる場
合、オープンパイプ状に成形された金属帯４には、その
拡大図中に細実線矢符で示すように、左右一対の上流側
コイル半体３ａ、３ａと下流側コイル３ｂの直下部を両
コイル間の両端面部との間を開ループを描くように誘導
電流が流れ、その誘導電流が溶接衝合点Ｖを経由するこ
とはない。

【００２６】一方、溶接用の第２加熱コイル２は、前述
したように、複数ターンの環状に成形ており、高周波電
源２ｄから印加される高周波電流の通流方向は各ターン
とも同じである。したがって、この第２加熱コイルによ
る場合の誘導電流は、図中に細実線矢符で示すように、
溶接衝合点Ｖを経由する閉ループを描く。

【００２７】本発明においては、（ｔ／Ｄ）が１２％以
上の厚肉管を電縫溶接する際、如何にインピーダに負荷
をかけず、しかも管全体が加熱されないように効率よく
電縫溶接を行うかにある。そのためには、予熱用にはそ
の誘導電流が溶接衝合点Ｖを経由することがない上記の
第１加熱コイル３を用い、この第１加熱コイル３に印加
する高周波電流は４０〜１００ｋＨｚとする必要がある
が、その理由は以下のとおりである。

【００２８】前述したように、高周波電流による電縫溶
接本来の姿としては、溶接衝合点Ｖを経由する誘導電流
経路が最も効率のよい溶接であるが、厚肉管では溶接衝
合点Ｖ直下のインピーダにかかる負荷が大きく、インピ
ーダの性能低下を起こす。

【００２９】そこで、本発明では、加熱長をわざと長く
して溶接衝合点Ｖ直下のインピーダにかかる負荷を軽減
させるのであるが、予熱のための誘導電流が溶接衝合点
Ｖを経由したのではその目的が達成されないので、予熱
用には上記の構造からなら第１加熱コイル３を用いるこ
とにした。

【００３０】また、この第１加熱コイル３に印加する高
周波電流の周波数が４０ｋＨｚ未満では、予熱による低
効率溶接が問題となる。逆に、１００ｋＨｚを超える周
波数の高周波電流を印加すると、管内に配置されたイン
ピーダが発熱し、その特性が急激に低下するようにな
る。このため、第１加熱コイル３に印加する高周波電流
の周波数を４０〜１００ｋＨｚと定めた。

【００３１】さらに、第１加熱コイル３による金属帯４
の両端面部の予熱温度は、３００℃以上、キュリー点未
満とする必要がある。これは、予熱温度がキュリー点
（非磁性化温度で、鋼の場合ほぼ８００℃近辺）以上に
なると、高周波電流のオープンパイプ状に成形された金
属帯４の両端面部への集中度が極端に低下し、効率のよ
い溶接を行うことができないからである。一方、予熱温
度が３００℃未満では、予熱による加熱長の延長効果が
得られず、予熱する意味がなくなる。このため、第１加
熱コイル３によるオープンパイプ状に成形された金属帯
４の両端面部の予熱温度は、３００℃以上、キュリー点
未満と定めた。なお、予熱温度はできるだけ高くするの
が好ましい。

【００３２】一方、溶接用の第２加熱コイル２には、周
波数１５０ｋＨｚ以上の高周波電流を印加する必要があ
る。これは、周波数１５０ｋＨｚ未満の高周波電流を印
加したのでは、ＨＡＺ部の幅が広くなって金属帯４の両
端面部近傍の剛性が低下し、スクイズロール１、１によ
り十分なアプセット量を付与しても、ＨＡＺ部が周方向
に変形してアプセット量の多くがこの変形部分に吸収さ
れてしまい、溶接端面に生成した酸化物の排出が不十分
となって良好な溶接部品質の確保ができなくなる。この
ため、第２加熱コイル２に印加する高周波電流の周波数
は、その下限を１５０ｋＨｚと定めた。

【００３３】なお、第２加熱コイル２に印加する高周波
電流は、その周波数を高すればするほど溶接効率は向上
するが、後述するインピーダの領域を構成する磁性酸
化物の本来特性を低下させることはない。このため、印
加する際の周波数は、できる高くするのが望ましく、そ
の上限を特に定める必要はない。ただし、周波数を余り
高くしすぎると、装置の高出力設計が困難になる他、漏
洩磁束規制対策が必要で設備費が高くなるので、高くて
も４５０ｋＨｚ程度にとどめるのが好ましい。

【００３４】さらに、インピーダ５は、図２に示す領域
〜のうち、少なくとも領域、すなわち前記第１加
熱コイル３の出側から上流端までの部分が、アモルファ
スに代表される金属磁性体であり、かつ前記第２加熱コ
イル２の出側から溶接衝合点Ｖまでの部分が、例えばＭ
ｎ−Ｚｎベースのフェライトに代表される磁性酸化物か
らなるものを用いる必要がある。その理由は、以下のと
おりである。

【００３５】オープンパイプ状に成形された金属帯４の
両端面部への誘導電流の集中度をより高める観点から
は、全体が磁性酸化物に比べて比透磁率の優れた金属磁
性体からなるインピーダを用いるのが好ましい。しか
し、金属磁性体は、磁性酸化物に比べて抵抗値が小さ
く、その抵抗値を高めるために、その薄膜の積層体や細
線の集束体にするなど、如何に工夫しても高周波の渦電
流によって発熱する。

【００３６】なかでも、大きな磁気負荷がかかる領域
とのうち、特に大きな磁気負荷がかかる領域、すな
わち溶接用の第２加熱コイル２の出側から溶接衝合点Ｖ
までの部分の発熱が大きく、当該部分が焼損、特に溶接
衝合点Ｖの直前が著しく焼損し、その特性が著しく低下
してインピーダ冷却水の沸騰を招き、インピーダ冷却水
が溶接部に吹き返すようになるだけでなく、やがてイン
ピーダとしての機能失い使用に耐えなくなる。

【００３７】このため、インピーダ５としては、少なく
とも上記の領域が、金属磁性体に比べて高磁気負荷下
での耐久性（耐焼損性）が優れ、焼損の恐れのない磁性
酸化物であり、かつ領域が金属磁性体からなるものを
用いることにした。

【００３８】なお、領域とは、金属磁性体または磁
性酸化物のいずれであってもよい。ただし、領域につ
いては、第２加熱コイル２による金属帯４の両端面部へ
の誘導電流の集中度を高める観点からは金属磁性体、発
熱抑制の観点からは磁性酸化物とするのが好ましい。一
方、領域については、溶接衝合点Ｖが溶接中に位置変
動するので、磁性酸化物とするのが好ましい。

【００３９】また、領域は、必ずしも必要でなく、省
略してもよいが、この場合、領域の下流端は、溶接衝
合点Ｖの溶接中の位置変動量を考慮した位置とする必要
があることはいうまでもない。

【００４０】

【実施例】《実施例１》図１に示す装置を用い、Ｃ：
０．４重量％、Ｍｎ：１．０重量％の炭素鋼からなり、
外径５０．８ｍｍ、肉厚８ｍｍ（ｔ／Ｄ＝１５．７％）
の溶接管の製造実験を行った。

【００４１】その際、予熱用の第１加熱コイル３には、
種々の周波数（２０、４０、１００および２８０ｋＨ
ｚ）の出力７００ｋＷの高周波電流を印加し、金属帯４
の両端面部を種々の温度（２００、３００、７５０、８
００および１０００℃）に予熱した。

【００４２】一方、溶接用の第２加熱コイル２には、種
々の周波数（１００、１５０および２８０ｋＨｚ）の出
力７００ｋＷの高周波電流を印加し、金属帯４の両端面
部を溶融温度に加熱した。

【００４３】インピーダ５には、後述する実施例２で準
備した表２中のNo. ７を用いた。また、溶接速度は２０
ｍ／ｍｉｎ一定とし、スクイズロール１、１ではアプセ
ット量２．０ｍｍを付与した。

【００４４】なお、比較のために、予熱用の第１加熱コ
イルで予熱を行わない場合と、図３に示すように、予熱
用の第１加熱コイル３が溶接用の第２加熱コイルと同じ
構造の装置を用いて予熱を行う場合の製造実験も行っ
た。

【００４５】そして、インピーダ冷却水の沸騰による溶
接部への吹き返し有無を、得られた溶接管の溶接部を目
視観察することにより判定した。

【００４６】また、溶接部の品質は、製管後、長さ５５
００ｍｍに定尺切断された各試番の溶接管１０００本を
対象に、その溶接部をＪＩＳＧ０５８２に規定され
る鋼管の超音波探傷検査方法にしたがって探傷感度区分
ＵＡで探傷し、有害欠陥が検出された溶接管本数を検査
対象の１０００本で除した値に１００を乗じ、溶接欠陥
の発生率（％）を求めた。

【００４７】以上の調査結果を、溶接条件と併せて、表
１に示した。

【００４８】

【表１】

【００４９】表１中、No. １とNo. ２は、予熱の有無が
インピーダ冷却水の沸騰に及ぼす影響を調べた例であ
り、本発明例のNo. １では、インピーダ冷却水の吹き返
しが見られず、溶接欠陥は発生しなかった。これに対
し、予熱用の第１加熱コイル３で予熱を行うことなく、
溶接用の第２加熱コイル２のみで溶接を行った比較例の
No. ２では、インピーダ冷却水の激しい吹き返しが発生
し、溶接欠陥が１．５％発生した。

【００５０】No. ３〜５は、予熱用の第１加熱コイル３
に印加する高周波電流の周波数がインピーダ冷却水の沸
騰に及ぼす影響を調べた例であり、予熱周波数が本発明
で規定する範囲内の１００ｋＨｚである本発明例のNo.
３では、上記のNo. １と同様に、インピーダ冷却水の吹
き返しが見られず、溶接欠陥は発生しなかった。これに
対し、予熱周波数が２８０ｋＨｚおよび２０ｋＨｚで、
本発明で規定する範囲を外れる比較例のNo. ４および５
では、いずれの場合もインピーダ冷却水の激しい吹き返
しが発生し、溶接欠陥が１．０％発生した。

【００５１】No. ６は、予熱方法がインピーダ冷却水の
沸騰に及ぼす影響を調べるため、前述の図３に示す装置
（予熱用の第１加熱コイル３が溶接用の第２加熱コイル
２と同じ構造で、その誘導電流が溶接衝合点Ｖを経由す
る予熱方法）を用いて製造を行った比較例であるが、こ
の比較例ではインピーダ冷却水の激しい吹き返しが発生
し、溶接欠陥が１．０％発生した。

【００５２】No. ７〜１０は、第１加熱コイルによる予
熱温度がインピーダ冷却水の沸騰に及ぼす影響を調べた
例であり、予熱温度が本発明で規定する範囲内の３００
℃である本発明例のNo. ７では、インピーダ冷却水の吹
き返しはほとんど見られず、溶接欠陥も０．１％しか発
生しなかった。これに対し、予熱温度が２００℃、８０
０℃および１０００℃で、本発明で規定する範囲を外れ
る比較例のNo. ８〜１０では、いずれの場合もインピー
ダ冷却水の激しい吹き返しが発生し、溶接欠陥が０．６
〜１．０％発生した。

【００５３】No. １１とNo. １２は、加熱用の第２加熱
コイル２に印加する高周波電流の周波数がインピーダ冷
却水の沸騰に及ぼす影響を調べた例であり、溶接周波数
が本発明で規定する範囲内の１５０ｋＨｚである本発明
例のNo. １１では、上記のNo. １と同様に、インピーダ
冷却水の吹き返しが見られず、溶接欠陥は発生しなかっ
た。これに対し、溶接周波数が１００ｋＨｚで、本発明
で規定する範囲を外れる比較例のNo. １２では、インピ
ーダ冷却水の激しい吹き返しが発生し、溶接欠陥が０．
８％発生した。

【００５４】なお、詳細なデータの記載は省略するが、
第１加熱コイル３と第２加熱コイル２に対する出力を７
００ｋＷから６００ｋＷに低減し、溶接速度を１８ｍ／
ｍｉｎにして溶接を行った場合にも、結果は上記と同じ
であった。

【００５５】また、外径が上記と同じ５０．８ｍｍで、
肉厚６．３５ｍｍ（ｔ／Ｄ＝１２．５％）および１０ｍ
ｍ（ｔ／Ｄ＝１９．７％）の溶接管の製造実験を行った
が、結果は上記と同じであった。

【００５６】《実施例２》図２に示す領域〜の材質
組み合わせが表２に示す組み合わせで、Ｍｎ−Ｚｎベー
スのフェライト（磁性酸化物）部分が一体物の筒体、ア
モルファス（金属磁性体）部分が線径０．０５ｍｍの集
束体からなり、上記の筒体と集束体の外径がいずれも２
５ｍｍ、内径が１０ｍｍの１１種類のインピーダ５を準
備した。

【００５７】これらのインピーダ５を、図１に示す装置
にセットし、Ｃ：０．４重量％、Ｍｎ：１．０重量％の
炭素鋼からなり、インピーダ冷却水の吹き返しがより生
じやすい外径５０．８ｍｍ、肉厚１０ｍｍ（ｔ／Ｄ＝１
９．７％）の溶接管の製造実験を行った。

【００５８】その際、予熱用の第１加熱コイル３には、
周波数４０ｋＨｚの出力７００ｋＷの高周波電流を印加
し、金属帯４の両端面部を７５０℃に予熱した。

【００５９】一方、溶接用の第２加熱コイル２には、２
８０ｋＨｚの出力７００ｋＷの高周波電流を印加し、金
属帯４の両端面部を溶融温度に加熱した。

【００６０】また、溶接速度は１２ｍ／ｍｉｎ一定と
し、スクイズロール１、１ではアプセット量２．５ｍｍ
を付与した。

【００６１】そして、インピーダ冷却水の沸騰による溶
接部への吹き返し有無、インピーダの焼損有無を、前者
については得られた溶接管の溶接部を、後者については
溶接使用後のインピーダ外面を目視観察するこにより、
その有無を判定した。

【００６２】また、溶接部の品質は、実施例１の場合と
同様の方法により、溶接欠陥の発生率（％）を調べた。

【００６３】以上の調査結果を、各インピーダの材質組
み合わせとともに、表２に示した。

【００６４】

【表２】

【００６５】表２に示す結果から明らかなように、本発
明で規定するインピーダ（No. ６〜９およびNo. １１）
を用いた場合には、インピーダ自体が焼損することがな
く、インピーダ冷却水の吹き返しも見られず、溶接欠陥
もほとんど発生しなかった。

【００６６】これに対し、領域とがともにフェライ
トである比較例のインピーダ（No.１、３、５および１
０）を用いた場合には、インピーダ自体が焼損すること
はなかったが、溶接効率が悪いために、インピーダ冷却
水が溶接部に吹き返し、溶接欠陥が０．８〜１％発生し
た。

【００６７】また、領域がアモルファスの比較例のイ
ンピーダ（No. ２および４）を用いた場合には、領域
の部分が焼損し、その特性が著しく低下したために、イ
ンピーダ冷却水が溶接部に吹き返し、溶接欠陥が１．５
％も発生した。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、肉厚ｔと外径Ｄとの比
（ｔ／Ｄ）が１２％以上の小径厚肉管を電縫溶接する際
の管全体の加熱昇温を防止でき、インピーダ冷却水が沸
騰して溶接部に吹き返すことがない。したがって、局部
的な溶接欠陥発生を確実に防止することができ、溶接部
の品質が優れた溶接管を高能率に製造することが可能で
ある。また、インピーダ自体が焼損することがなく、交
換の必要がないので、生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様を示す模式的平面図である。

【図２】インピーダの各領域を示す模式的平面図であ
る。

【図３】一般的な予熱併用電縫管製造装置を示す模式的
平面図である。

【図４】溶接機出力（溶接速度）とヒート係数との関係
の一例を示す図である。

【符号の説明】

１：スクイズロール、２：溶接用の第２加熱コイル、２ｄ：予熱用の高周波電源、３：予熱用の第１加熱コイル、３ａ：上流側コイル半体、３ｂ：下流側コイル３ｃ：連結導体、３ｄ：溶接用の高周波電源、４：金属帯、５：インピーダ、Ｖ：溶接衝合点。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】素材の金属帯をオープンパイプ状に曲げ成
形し、このオープンパイプ状に成形された金属帯に、そ
の両端面が相互に当接する溶接衝合点を経由することが
ない開ループの高周波電流を誘起させる予熱用の第１加
熱コイルと、前記の溶接衝合点を経由する閉ループの高
周波電流を誘起させる溶接用の第２加熱コイルとからな
る高周波加熱手段により金属帯の両端面部を溶融加熱す
る一方、スクイズロールにより加圧して衝合溶接する肉
厚ｔと外径Ｄとの比（ｔ／Ｄ）が１２％以上の小径厚肉
電縫管の製造方法であって、少なくとも前記第１加熱コ
イルの出側から上流端までの部分が金属磁性体製であ
り、かつ第２加熱コイルの出側から溶接衝合点までの部
分が磁性酸化物製で構成されたインピーダを用いる一
方、前記の第１加熱コイルには４０〜１００ｋＨｚの高
周波電流を印加して金属帯の両端面部を３００℃以上、
キューリー点未満の温度に予熱し、その後第２加熱コイ
ルに１５０ｋＨｚ以上の高周波電流を印加して衝合溶接
することを特徴とする小径厚肉電縫管の製造方法。