JPH1147827A - レーザー溶接管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内面ビード中に断続的に発生し、溶接部の靱性
を著しく劣化させる溶融金属の溶け落ちが原因で生じる
コブ状突起の発生を防ぐことが可能なレーザー溶接管の
製造方法。 【解決手段】素材帯鋼の肉厚をｔ（ｍｍ）、平面視で、
スクイズロール軸心位置に対応するパスライン上の点
と、この点から上流側に５０ｍｍ離間した位置の帯鋼の
両端２点との合計３点で形成される角度をＶ角度θ
（°）とした時、式「ｔ×θ＜４０」を満たす条件でレ
ーザー溶接製管を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー溶接管の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高品質な溶接部が要求される高級溶接管
の製造方法の１つに、レーザー溶接製管法がある。

【０００３】レーザー溶接製管法では、オープンパイプ
状に曲げ成形された帯鋼にスクイズロールでアプセット
力を加えて帯鋼の両端面相互を突き合わせ、その突き合
わせ部にレーザービームを照射して溶接製管する。この
時、アプセット力は、通常、オープンパイプ状に曲げ成
形された帯鋼がもとの形状にもどろうとするスプリング
バック力に抗して帯鋼の両端面相互を密接させるか、も
しくは両端面相互間に０．５ｍｍ以下のギャップが存在
する程度にされる。

【０００４】しかし、アプセット力と溶接部の性能との
間には強い相関があり、単に帯鋼の両端面相互を密接さ
せるか、もしくは両端面相互間に０．５ｍｍ以下のギャ
ップが存在する程度のアプセット力を加えるだけでは不
十分なために、このアプセット力を規定する方法が従来
から種々提案されている。

【０００５】例えば、特開平８−１７４２４９号公報に
は、溶接部に発生するアンダーカットとブローホール、
および溶接金属近傍のメタルフローの過度な立ち上がり
を防ぐために、下記式で定義されるアプセット量Ａを
０．１〜１．０ｍｍにする方法が示されている。

【０００６】Ａ＝Ｄ_OP−Ｄ_WP ・・・・ ここで、 Ｄ_OP：スクイズロール通過前のオープンパイプの外周
長、 Ｄ_WP：スクイズロール通過後の溶接管の外周長。

【０００７】また、特開平８−１７４２５３号公報に
は、溶接部に発生するアンダーカットと溶接金属近傍の
メタルフローの過度な立ち上がりを防ぐともに、溶融池
中の酸化物排出を向上させるために、上記式で定義さ
れるアプセット量Ａを溶融池幅の０．２〜１．０倍にす
る方法が示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の両公報
に示される方法は、いずれも上記式で定義されるアプ
セット量Ａをもってオープンパイプに加えるアプセット
力が規定されているにすぎず、(a) レーザービーム照射
前における帯鋼両端の圧縮変形量、(b) 溶融池に対する
圧縮変形量および(c) 溶接終了後における帯鋼両端の圧
縮変形量の３つの要因が溶接部の品質に及ぼす影響につ
いては全く考慮されていない。

【０００９】このため、両公報に示される方法では、同
じアプセット量Ａでも、上記(a) 〜(c) のうち、特に
(b) の溶融池に対する圧縮変形量が大きく変動し、溶接
後の管内面ビード中に溶融金属の溶け落ちに起因するコ
ブ状突起が短いピッチで断続的に多発することがあり、
このコブ状突起が発生した部分の靱性が極端に劣り、不
良品が多発するという問題があった。

【００１０】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、上記コブ状突起の発生を防ぐことが
できるレーザ溶接管の製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、次のレ
ーザ溶接管の製造方法にある。

【００１２】帯鋼を成形ロール群に通して連続的にオー
プンパイプ状に曲げ成形し、その両端面をスクイズロー
ルスタンドに通して突き合わせ、この突き合わせ部にレ
ーザービームを照射してシーム溶接するレーザー溶接管
の製造方法であって、平面視で、スクイズロールの軸心
位置から上流側に５０ｍｍ離間した位置におけるオープ
ンパイプ状に曲げ成形された帯鋼の両端２点と、前記ス
クイズロールの軸心位置相互を結ぶ線とパスラインとが
交叉する点の３点で形成されるオープンパイプのＶ形状
突き合わせ部のＶ角度θ（゜）を下式を満たす値に設定
してシーム溶接することを特徴とするレーザー溶接管の
製造方法。

【００１３】ｔ×θ＜８０ ここで、 ｔ：帯鋼の肉厚（ｍｍ） 上記本発明の方法においては、スクイズロールスタンド
として、左右一対のサイドロールと、このサイドロール
の上方にあってオープンパイプ状に曲げ成形された帯鋼
の両端部を押圧拘束する左右一対のトッププレッシャー
ロールを少なくともパスライン方向に２対設けたものを
用い、トッププレッシャーロール群により、上記のＶ角
度θの調整を行うのが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
をなすに到った知見事項と本発明の方法について詳細に
説明する。

【００１５】上記のコブ状突起は、同じ成分組成の帯鋼
を素材とし、予熱温度、製管速度、レーザー出力、アプ
セット量など従来の管理基準を一定に保ってレーザー製
管しても発生する場合があり、コブ状突起が発生した部
分の靭性が著しく劣化することは前述した通りである。

【００１６】そこで、本発明者らは、コブ状突起の発生
機構を解明すべく種々検討し、次のことを明らかにし
た。

【００１７】図１は、溶融池４の保持形状を示す模式的
横断面で、同図（ａ）はアプセット力による圧縮変形が
ない場合、同図（ａ）はアプセット力による圧縮変形が
適度な場合、同図（ｃ）はアプセット力による圧縮変形
が過度な場合、をそれぞれ示している。

【００１８】図１（ａ）に示すように、アプセット力に
よる圧縮変形がない場合の溶融池４は、重力の影響を受
けて全体的に垂れ下がるものの、内外両面の表面張力に
支えられて両者が釣り合う形で保持される。この時、内
外両面の表面張力の釣り合い式は下記式となる。

【００１９】 （σ／Ｒ₁ ）＋（σ／Ｒ₂ ）＝ρｇｈ ・・・ ここで、 σ ：表面張力（Ｎ・ｍ^-1）、 Ｒ₁ ：溶融池外面の曲率半径（ｍ）、 Ｒ₂ ：溶融池内面の曲率半径（ｍ）、 ρ ：溶融金属の密度（ｋｇ・ｍ^-3）、 ｇ ：重力加速度（ｍ・ｓ^-2）、 ｈ ：溶融池の深さ（ｍ）。

【００２０】しかし、この図１（ａ）に示す状態のまま
凝固させると、外面側に肉厚不足欠陥であるアンダーフ
ィルが発生する。

【００２１】このため、アプセット力を加えて溶融池４
に適度な圧縮変形を付与し、図１（ｂ）に示すように、
その外面を盛り上げ、この状態で凝固させることによっ
てアンダーフィルの発生を防ぐことが行われる。この
時、溶融池４を保持する力は、外面側が盛り上がるた
め、内面側の表面張力のみになるので、その釣り合い式
は下記式となる。そして、この際に溶融池４が垂れ落
ちずに保持されるのは、「Ｒ₂ ＜Ｒ₁ 」になるためであ
る。

【００２２】 （σ／Ｒ₂ ）＝（σ／Ｒ₁ ）＋ρｇｈ ・・・ ところが、付与するアプセット力が不適切で溶融池４に
過度な圧縮変形が加わると、溶融池４の深さｈが大きく
なり、これに伴って内外面の曲率半径Ｒ₂ とＲ₁ が小さ
くなる。しかし、内外面の曲率半径Ｒ₂ とＲ₁ は、溶融
池４の幅ｂの１／２未満になることができないので、上
記式の左辺「σ／Ｒ₂ 」と右辺第１項「σ／Ｒ₁ 」に
は上限値が存在することになる。

【００２３】従って、過度な圧縮変形を受けた溶融池４
の保持状態を上記式に当てはめると、溶融池４の深さ
ｈが大きくなるのに伴って式の右辺第２項「ρｇｈ」
のみが大きくなり、下記式の関係になる。

【００２４】 （σ／Ｒ₂ ）＜（σ／Ｒ₁ ）＋ρｇｈ ・・・ この結果、溶融池４を内外面の表面張力の釣り合いで保
持できなくなって、図１（ｃ）に示すように、内面側に
垂れ落ち４０が発生する。しかも、この垂れ落ち４０
は、これが溶接中に一旦発生すると、溶融池４の長手方
向の表面張力の釣り合い状態を壊すために間欠的に発生
して凝固するようになり、図２に示すように、凝固完了
後の内面ビード中に断続的なコブ状突起Ｋが形成される
ことをつきとめた。

【００２５】そして、内面側に垂れ落ち４０が発生した
溶融池４は、図３に示すように、同図の（ａ）→（ｂ）
→（ｃ）の順、すなわち外表面側から凝固Ｓが進行し、
溶融金属Ｍ中に存在する酸化物などの汚染物質Ｍａの浮
上排出が妨げられる。その結果、凝固完了後の溶接金属
には、同図（ｄ）に示すように、その中央部に汚染物質
Ｍａが残存するのに加え、成分の偏析が発生し、これら
が原因で、内面ビード中のコブ状突起Ｋの形成された部
分の靱性が極端に劣ることがわかった。

【００２６】以上説明したように、溶接製管中の溶融池
４に過大な圧縮変形が加わると、内面ビード中にコブ状
突起Ｋが断続的に形成され、その部分の靱性は劣化す
る。従って、オープンパイプに加えるアプセット力は、
溶融池４の圧縮変形量が過大にならないように適正に管
理する必要がある。しかし、前記式で定義されるアプ
セット量Ａで管理したのでは、コブ状突起Ｋの発生を確
実に防ぐことのできる圧縮変形量を溶融池４に付与する
ことは、以下に述べる理由によりできない。

【００２７】図４は、レーザー溶接製管プロセスにおけ
る溶融池４の圧縮変形挙動を説明する図で、同図（ａ）
は溶融池４を含む前後の溶接状態を示す模式的平面図、
同図（ｂ）は図（ａ）中の各過程におけるオープンパイ
プ状に曲げ成形された帯鋼１の両端面Ｅ、Ｅに作用する
応力分布を示す図、同図（ｃ）は図（ａ）中のＨ部の圧
縮変形量分布を示す図、同図（ｄ）は図（ａ）中のＷ部
の圧縮変形量分布を示す図である。

【００２８】図４（ａ）に示すように、オープンパイプ
状に曲げ成形された帯鋼１は、その両端面Ｅ、Ｅが図示
しないスクイズロールによりその軸心５の位置よりも上
流側の点２で突き合わされる。そして、点２とスクイズ
ロールの軸心５との間においてその突き合わせ部に上方
よりレーザービームを照射されて溶融池４を形成し、こ
の溶融池４が凝固して溶接ビード６になることで溶接が
完了する。

【００２９】なお、図４（ａ）中、符号３は点２と溶融
池４の始端４ａとの間にあって帯鋼１の両端面Ｅ、Ｅが
単に接触しているだけの領域、符号４ｂは溶融池４の終
端、領域３中のＷ部とＨ部は、特に変形量が大きい帯鋼
１の両端面Ｅ、Ｅの近傍領域で、前者のＷ部は後にレー
ザービームの照射を受けて溶融池４になる部分、後者の
Ｈ部はレーザービームの照射を受けても溶融池４になら
ない部分、をそれぞれ示している。

【００３０】また、図４（ｃ）中の符号ΔＸ_H は上記Ｈ
部の最終圧縮変形量、図４（ｄ）中の符号ΔＸ_W はＷ部
の最終圧縮変形量、符号ΔＸ_P は溶融池４の圧縮変形
量、をそれぞれ示してある。

【００３１】図４（ｂ）に明らかなように、帯鋼１の突
き合わせ両端面Ｅ、Ｅに作用する応力は、図４（ａ）の
点２に対応する位置から作用し始め、領域３においては
素材である帯鋼１の応力−歪み線図に従って圧縮応力が
順次増加する。しかし、この圧縮応力は、溶融池４の領
域に達すると、変形の全てが溶融池４に吸収されるため
に完全に解放されて０（ゼロ）になる。そして、溶融池
４の終端４ｂに至って両端面Ｅ、Ｅに再び圧縮応力が作
用し始め、スクイズロールの軸心５の位置に到達するま
での間に順次増加した後次第に減少し、その後両端面
Ｅ、Ｅには溶接管のスプリングバック現象によって引張
り応力が作用するようになる。

【００３２】一方、上記図４（ｂ）に示す応力分布に対
応し、両端面Ｅ、Ｅ近傍のうちのＨ部の変形量は、図４
（ｃ）に示すように、点２に至って増加し始めて一定量
に達した後、この状態で溶融池４の終端４ｂまで到って
再び増加し始め、スクイズロールの軸心５の位置に到達
するまでの間に最終圧縮変形量△Ｘ_Hになる。

【００３３】また、Ｗ部の変形量は、図４（ｄ）に示す
ように、点２に至って増加し始めて一定量に達した後、
溶融池４の始端４ａに到って再び増加し始め、スクイズ
ロールの軸心５の位置に到って最終圧縮変形量△Ｘ_W に
なる。

【００３４】すなわち、溶融池４それ自体の圧縮変形量
は、図４（ｄ）に示すΔＸp であるが、これに対して前
述の式で定義されるアプセット量Ａは、図４（ｃ）に
示す最終圧縮変形量ΔＸ_H と図４（ｄ）に示す最終圧縮
変形量ΔＸ_W との和である。従って、前述の式で定義
されるアプセット量Ａから直ちに溶融池４それ自体の圧
縮変形量ΔＸ_P を推定することは不可能なために、単に
前述の式で定義されるアプセット量Ａを規定するだけ
では内面ビード中に断続的に発生するコブ状突起Ｋの発
生を確実に防ぐことができない。換言すれば、管軸長方
向に安定した靱性を有する溶接部を備えたレーザ溶接管
を安定して製造することは到底できない。

【００３５】そこで、本発明者らは、溶融池４それ自体
の圧縮変形量ΔＸp に影響を及ぼす制御可能な種々の因
子を変化させ、その時のコブ状突起Ｋの発生状況を詳細
に調査した結果、次のことを知見した。

【００３６】すなわち、溶融池４の圧縮変形量ΔＸp
は、図４（ａ）に示すオープンパイプ状に曲げ成形され
た帯鋼１の両端面Ｅ、Ｅで形成される点２を頂点とする
Ｖ角度θ（単位は「°」で、以下同じ）を大きくすると
増加し、逆にＶ角度θを小さくすると減少するという事
実である。しかし、上記の点２は、素材である帯鋼１の
寸法（特に幅）変動などに起因して溶接製管中に位置変
動するために、実際の製管中に点２を頂点とするＶ角度
θの制御が不可能である。

【００３７】このため、図４（ａ）中の点５を頂点と
し、この点５から上流側に一定距離、具体的には５０ｍ
ｍ離間した位置における帯鋼１の両端２点との合計３点
で形成される角度をＶ角度θとして管理することにし、
このＶ角度θを変化させることを試みた。その結果、図
５に示すように、点２を頂点とするＶ角度θを変化させ
た場合と同様に、点５を頂点とするＶ角度θをθ₁ と大
きくすると溶融池４の圧縮変形量が△Ｘ_P1に増加し、逆
にＶ角度θをθ₂ と小さく溶融池４の圧縮変形量が△Ｘ
_P2に減少することを確認した。

【００３８】また、コブ状突起Ｋの発生起因である内面
ビードの垂れ落ち４０は、上記式の右辺第２項「ρｇ
ｈ」が大きくなるためであるが、この右辺第２項の「ρ
ｇｈ」値は溶融池４それ自体の圧縮変形量ΔＸp に加え
て溶融池４の厚さｈ、換言すれば被溶接材料である帯鋼
１の肉厚ｔ（単位は「ｍｍ」で、以下同じ）に大きく支
配されるという事実である。

【００３９】そこで、溶融池４それ自体の圧縮変形量Δ
Ｘp と帯鋼１の肉厚ｔがコブ状突起Ｋの発生有無に及ぼ
す影響を知るべく、次の実験を行った。すなわち、肉厚
ｔが種々異なる同一幅の帯鋼１を対象に、上記スクイズ
ロールの軸心位置に対応する点５を頂点とし、点５から
上流側に５０ｍｍ離間した位置におけるオープンパイプ
状に曲げ成形された帯鋼１の両端２点とで形成されるＶ
角度θを種々変化させてレーザー溶接製管を行った。

【００４０】なお、上記以外の条件は、高周波による帯
鋼両端部の予熱温度を１０００℃、レーザー出力を２５
ｋＷ、溶接速度を３〜１０ｍ／ｍｉｎとした。

【００４１】そして、コブ状突起Ｋの発生状況を調べた
ところ、図６に示す結果が得られ、この結果から下記
式を満たす条件でレーザー溶接製管を行う場合に限って
コブ状突起Ｋが発生しないことを知見した。なお、図６
中の×印はコブ状突起Ｋが発生した場合、○印はコブ状
突起Ｋが発生しなかった場合を示している。

【００４２】ｔ×θ＜８０ ・・・ ここで、本発明の製造方法においては、製管外径が同じ
場合でも上記のＶ角度θを素材である帯鋼１の肉厚ｔに
応じて調整する必要がある。そのための方法としては、
次のいずれかの方法によればよい。

【００４３】すなわち、製管外径が比較的小径で、スク
イズロールスタンドが左右一対のスクイズロールのみか
らなる２ロールタイプの場合には、（イ）スクイズロー
ルを孔型溝底部の直径が異なるものに取り替える、
（ロ）少なくとも成形ロール群中の最下流側に位置する
最終フィンパスロールをフィンの幅が異なるものに取り
替える、（ハ）スクイズロールスタンドまたは／および
最終フィンパスロールスタンドをミルのパスライン方向
に位置可変に設けて両スタンド間隔を調整する、などで
ある。

【００４４】また、製管外径が比較的大径で、スクイズ
ロールスタンドが左右一対のサイドロールと、このサイ
ドロールの上方にあってオープンパイプ状に曲げ成形さ
れた帯鋼の両端部を押圧拘束する左右一対のトッププレ
ッシャーロールとからなる４ロールタイプの場合には、
上記の（イ）〜（ハ）に加え、（ニ）トッププレッシャ
ーロールを直径の異なるものに取り替える、などであ
る。

【００４５】しかし、上記各方法のうち、（イ）、
（ロ）および（ニ）の方法は、寸法の異なるロールを数
多く保有する必要があって工具費が嵩み、製品の製造コ
スト上昇を招く。また、（ハ）の方法は、スクイズロー
ルスタンドまたは／および最終フィンパスロールスタン
ドを位置可変とした特殊な設備になるので設備費が嵩
み、上記と同様に、製品の製造コスト上昇を招く。

【００４６】ところが、図７に示すように、左右一対の
サイドロール７、７の上方に左右一対のトッププレッシ
ャーロール８、８をパスライン方向に少なくとも２対設
ける場合には、２対のトッププレッシャーロールのパス
ライン方向の離間距離または／および上流側（図中の左
側）に配置されたトッププレッシャーロール対の押し込
み量を変化させることで、Ｖ角度θを調整することがで
きる。

【００４７】図８は、図７の要部を拡大して示す模式的
平面図であるが、図において、サイドロール７の下流側
（図中の右側）に配置されたトッププレッシャーロール
８、８を所定の位置に固定する。そして、上流側（図中
の左側））に配置されたトッププレッシャーロール８、
８の押し込み量を、例えば大きくする。

【００４８】その結果、帯鋼の両端面Ｅ、Ｅの突き合わ
せＶ形状は、図中に太実線で示す形状から、太一点鎖線
で示す形状に変化し、頂点５とこの頂点５から上流側に
５０ｍｍ離間した位置における両端面Ｅ、Ｅ２点の合計
３点で形成されるＶ角度θがθ₁ からθ₂ に小さくな
る。この時、頂点５における帯鋼の両端面Ｅ、Ｅの接触
状態またはギャップは一定であり、レーザービームの照
射点Ｐにおける帯鋼の両端面Ｅ、Ｅの接触状態またはギ
ャップの変化が可及的に抑制される。また、オープンパ
イプの上下方向直径と水平方向直径は、下流側のトップ
プレッシャーロール８、８によって規定されるので、製
品寸法上の制約からも何らの問題もない。

【００４９】なお、この場合におけるＶ角度θの頂点５
は、図８に示すように、サイドロール７の軸心位置に対
応する位置ではなく、その下流側に配置されるトッププ
レッシャーロール８、８の軸心位置に対応する位置とさ
れる。

【００５０】左右一対のトッププレッシャーロール８、
８をパスライン方向に少なくとも２対配置してＶ角度θ
を調整する場合には、上記（ハ）の方法のうち、スクイ
ズロールスタンド全体を変位させるのに比べて設備費な
どが安価で済む。

【００５１】また、一対のみのトッププレッシャーロー
ルを直径の異なるものに取り替えてＶ角度θを調整する
場合に比べて帯鋼１の両端部をより滑らかに集束させる
ことができる。

【００５２】さらに、下流側のトッププレッシャーロー
ル８、８の下流側にトッププレッシャーロール対を配置
する場合には、溶接後にスプリングバック力で離間して
溶接部に生じる微小クラックの発生を抑制防止すること
ができる。

【００５３】従って、製管サイズが比較的大径の場合に
は、左右一対のサイドロールに加え、左右一対のトップ
プレッシャーロールをパスライン方向に少なくとも２対
配置したスクイズロールスタンドを用い、サイドロール
の上流側に位置するトッププレッシャーロールの位置を
変位させることでＶ角度θを調整するのが好ましい。

【００５４】

【実施例】米国石油協会規格（ＡＰＩ）に規定されるＸ
６５相当の強度を有する炭素鋼からなり、肉厚が９．５
３ｍｍと１２．７ｍｍの帯鋼を用い、外径３１８．５ｍ
ｍの溶接管を製造するに当たり、本発明で定義するＶ角
度θを種々変化させてレーザー溶接製管を行った。

【００５５】この時、高周波加熱手段を用いて帯鋼の両
端部を１０００℃に予熱し、溶接部近傍の管外面をＨｅ
ガス、管内面をＡｒガスを用いてシールドした。また、
レーザー出力は２５ｋＷとし、製管速度は板厚９．５３
ｍｍの場合１０ｍ／ｍｉｎ、板厚１２．７ｍｍの場合７
ｍ／ｍｉｎとした。

【００５６】さらに、溶接後、外面の溶接ビードはミル
中の除去装置を用いて切削除去し、内面ビードについて
はコブ状突起の発生部と非発生部を知る必要があるため
に切削除去しなかった。また更に、外面ビード切削後、
溶接部に焼入れ焼戻しのシーム熱処理を施した。

【００５７】次いで、得られた溶接管から、管軸長方向
に２０ｍｍピッチで、Ｖノッチ底が溶接金属の中央に位
置するＪＩＳ Ｚ ２２０２に規定される幅７．５ｍｍ
のサブサイズ４号試験片を、コブ状突起の発生部からの
ものにはマーキングを施しながら複数採取した。そし
て、これらの試験片をシャルピー衝撃試験に供し、破面
遷移温度Ｔrs₅₀を調べることで、溶接部の性能評価を行
った。

【００５８】図９と図１０は、その試験結果の一例を示
し、肉厚が９．５３ｍｍの帯鋼を対象に製造して得られ
た溶接管についての詳細図で、図９はＶ角度θを９゜、
すなわち「θ×ｔ」値を８５．７７に設定して製造した
溶接管、図１０はＶ角度θを６°、すなわち「θ×ｔ」
値を５７．１８に設定して製造し溶接管、の結果をそれ
ぞれ示し、コブ状突起の未発生部から採取した試験片の
結果を○印、コブ状突起の発生部から採取した試験片の
結果を▲印で示してある。

【００５９】この図９と図１０の対比から明らかなよう
に、「θ×ｔ」値を８０以上に設定して製造した溶接管
には、内面ビード中にコブ状突起が断続的に多数発生し
ており、その部分の破面遷移温度Ｔrs₅₀は−５０℃で、
靱性が著しく劣っている。

【００６０】これに対し、「θ×ｔ」値を８０以上に設
定して製造した溶接管には、内面ビード中にコブ状突起
が全く発生しておらず、溶接部の破面遷移温度Ｔrs₅₀は
−１００℃で、靱性に優れている。

【００６１】また、詳細図の添付は省略するが、その他
の条件のもとに製造して得られた溶接管についての内面
ビード中のコブ状突起の発生状況と、シャルピー衝撃試
験結果を、製管条件と合わせて表１に示す。

【００６２】

【表１】

【００６３】表１から明らかなように、「θ×ｔ」値が
８０以上の条件で製造したNo. ４（上記の図９に対応）
とNo. ８の溶接管には、内面ビード中にコブ状突起の発
生が認められ、その部分の破面遷移温度Ｔrs₅₀がいずれ
も−５０℃で、溶接管全体としての溶接部の靱性が不芳
であた。

【００６４】これに対し、「θ×ｔ」値が８０未満の条
件で製造したNo. １〜３およびNo.５〜７の溶接管に
は、その内面ビード中にコブ状突起の発生が全く認めら
れず、溶接部の靱性は遷移温度がいずれも−９５℃以下
で極めて良好であった。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、内面ビード中に発生し
て溶接部の靱性を著しく劣化させるコブ状突起の発生を
確実に防ぐことができる。その結果、溶接部の品質が長
手方向で均一なレーザー溶接管を製造することが可能
で、製品歩留まりが向上する。また、パスライン方向に
左右一対のトッププレッシャーロールを少なくとも２対
配置してＶ角度θの調整を行う場合には、レーザー溶接
がより安定するほか、工具費や設備費を大幅に低減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コブ状突起の発生機構を説明するための図で、
同図（ａ）はアプセット力が０（ゼロ）の場合、であ
る。同図（ｂ）はアプセット力が適正な場合、同図
（ｃ）はアプセット力が過大な場合、を示す図である。

【図２】コブ状突起の発生状態を示す図で、同図（ａ）
は平面図、同図（ｂ）は縦断面図である。

【図３】コブ状突起発生時における溶融金属の凝固態様
を示す図で、同図（ａ）は初期の凝固状態、同図（ｂ）
および（ｃ）は中期の凝固状態、同図（ｄ）は凝固完了
状態、を示す図である。

【図４】レーザー溶接製管プロセスにおける溶融池の圧
縮変形挙動を説明する図で、同図（ａ）は溶融池を含む
前後の溶接状態を示す模式的平面図、同図（ｂ）は図
（ａ）中の各過程におけるオープンパイプ状に曲げ成形
された帯鋼の両端面Ｅ、Ｅに作用する応力分布を示す
図、同図（ｃ）は図（ａ）中のＨ部の圧縮変形量分布を
示す図、同図（ｄ）は図（ａ）中のＷ部の圧縮変形量分
布、を示す図である。

【図５】Ｖ角度θを定義するためと、Ｖ角度θを変化さ
せた場合における上記Ｗ部の圧縮変形量分布を示す図
で、同図（ａ）はＶ角度θが大きい場合、同図（ｂ）は
図（ａ）時におけるＷ部の圧縮変形量分布、同図（ｃ）
はＶ角度θが小さい場合、同図（ｄ）は図（ｃ）時にお
けるＷ部の圧縮変形量分布、を示す図である。

【図６】実験結果を示す図で、Ｖ角度θと帯鋼の肉厚ｔ
との積と、コブ状突起の発生有無との関係を示す図であ
る。

【図７】Ｖ角度θの調整手段の一例を示す図である。

【図８】図７の要部の拡大平面図である。

【図９】本発明で規定する条件を外れる方法に従って製
造された溶接管溶接部の詳細なシャルピー衝撃試験結果
の一例を示す図である。

【図１０】本発明の方法に従って製造された溶接管溶接
部の詳細なシャルピー衝撃試験結果の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ ；帯鋼、 ２ ；両端面Ｅ、Ｅの接触点、 ３ ；両端面Ｅ、Ｅの単なる接触領域、 ４ ；溶融池、 ４ａ；溶融池４の始端、 ４ｂ；溶融池４の終端、 ４０；垂れ落ち、 ５ ；Ｖ角度θの頂点、 ６ ；溶接ビード、 ７ ；サイドロール、 ８ ；トッププレッシャーロール、 Ｅ ；帯鋼１の端面、 Ｓ ；凝固部、 Ｍ ；溶融金属部、 Ｍａ；汚染物質、 Ｋ ；コブ状突起、 Ｐ ；レーザービームの照射点、 θ ；Ｖ角度。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯鋼を成形ロール群に通して連続的にオー
   プンパイプ状に曲げ成形し、その両端面をスクイズロー
   ルスタンドに通して突き合わせ、この突き合わせ部にレ
   ーザービームを照射してシーム溶接するレーザー溶接管
   の製造方法であって、平面視で、スクイズロールの軸心
   位置から上流側に５０ｍｍ離間した位置におけるオープ
   ンパイプ状に曲げ成形された帯鋼の両端２点と、前記ス
   クイズロールの軸心位置相互を結ぶ線とパスラインとが
   交叉する点の３点で形成されるオープンパイプのＶ形状
   突き合わせ部のＶ角度θ（゜）を下式を満たす値に設定
   してシーム溶接することを特徴とするレーザー溶接管の
   製造方法。 ｔ×θ＜８０ ここで、 ｔ：帯鋼の肉厚（ｍｍ）
2. 【請求項２】スクイズロールスタンドとして、左右一対
   のサイドロールと、このサイドロールの上方にあってオ
   ープンパイプ状に曲げ成形された帯鋼の両端部を押圧拘
   束する左右一対のトッププレッシャーロールを少なくと
   もパスライン方向に２対設けたものを用い、トッププレ
   ッシャーロール群により、上記のＶ角度θの調整を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーザー溶接管の製
   造方法。