JPS5877786A - 鋼管の圧接方法 - Google Patents
鋼管の圧接方法Info
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- JPS5877786A JPS5877786A JP17581181A JP17581181A JPS5877786A JP S5877786 A JPS5877786 A JP S5877786A JP 17581181 A JP17581181 A JP 17581181A JP 17581181 A JP17581181 A JP 17581181A JP S5877786 A JPS5877786 A JP S5877786A
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- Japan
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- heating
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- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
- B23K33/004—Filling of continuous seams
- B23K33/006—Filling of continuous seams for cylindrical workpieces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/02—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
- B23K20/028—Butt welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は鋼管の圧接方法に関するものである。
鋼管の接合部を外部より高温ガスで加熱し、内面接合部
が適正温度になった時にアプセットを行いガス圧接接合
する方法が公知である。
が適正温度になった時にアプセットを行いガス圧接接合
する方法が公知である。
この時の接合部の温度分布は、第１図に示すように、ガ
ス圧接用バーナーより吹出すガスを燃焼して作られた高
温ガス２で、鋼管３の接合部４の外部より加熱するため
、内面に近いほど、また接合部４から遠ざかるほど温度
が下がるＪこれは高温ガ哀による加熱中心点は最高温度
で、それよシ鋼管軸方向に離れるに従って、温度が下が
るという温度勾配があること、および外面接合部４−１
は直接高温ガス２に接して加熱されているのに対して、
内面接合部４−２は外面接合部４−１は付近の高温部か
らの熱伝導′によってのみ昇温しているだけで、しかも
通常鋼管３の内部は直接大気に接しているため、さらに
空気により冷却され、ますます温度が下がってしまうた
めである。
ス圧接用バーナーより吹出すガスを燃焼して作られた高
温ガス２で、鋼管３の接合部４の外部より加熱するため
、内面に近いほど、また接合部４から遠ざかるほど温度
が下がるＪこれは高温ガ哀による加熱中心点は最高温度
で、それよシ鋼管軸方向に離れるに従って、温度が下が
るという温度勾配があること、および外面接合部４−１
は直接高温ガス２に接して加熱されているのに対して、
内面接合部４−２は外面接合部４−１は付近の高温部か
らの熱伝導′によってのみ昇温しているだけで、しかも
通常鋼管３の内部は直接大気に接しているため、さらに
空気により冷却され、ますます温度が下がってしまうた
めである。
しかし鋼管３の肉厚が薄い場合は、このような温度分布
が幸いしてアプセットすると、第２図に示すように全体
の継手形状はなだらかで、内面への裏波５の高さｈも低
い。このため圧接終了した鋼管３を、流体を輸送する配
管として使用する場合、流体抵抗が少いため裏波５の手
入れが不要であり、特に鋼管３の径が小さく、内部の手
入れが行えない場合好都合である。
が幸いしてアプセットすると、第２図に示すように全体
の継手形状はなだらかで、内面への裏波５の高さｈも低
い。このため圧接終了した鋼管３を、流体を輸送する配
管として使用する場合、流体抵抗が少いため裏波５の手
入れが不要であり、特に鋼管３の径が小さく、内部の手
入れが行えない場合好都合である。
しかしながら鋼管３の肉厚が厚くなると、内面接合部４
−２を昇温するのに有効な熱は途中相当量奪われ、内面
接合部４−２が圧接適正温度に到達するのに相当長い時
間加熱を続けなければならない。
−２を昇温するのに有効な熱は途中相当量奪われ、内面
接合部４−２が圧接適正温度に到達するのに相当長い時
間加熱を続けなければならない。
その結果、外面接合部４−１付近の溶融が激しくなシ、
逆火の危険度が増すばかりか、高温域が管軸方向に延び
るため、アプセットすると第３図のように縁台部付近も
外側にふくれ上ったフレアー状になってし゛まう。フレ
アー状になると接合部を押しつぶし塑性変形を与えるこ
とにより、良好な接合組織を得るためのアプセットが殆
んど行われずに、フレアーすることに費やされ良い結果
が得られない。
逆火の危険度が増すばかりか、高温域が管軸方向に延び
るため、アプセットすると第３図のように縁台部付近も
外側にふくれ上ったフレアー状になってし゛まう。フレ
アー状になると接合部を押しつぶし塑性変形を与えるこ
とにより、良好な接合組織を得るためのアプセットが殆
んど行われずに、フレアーすることに費やされ良い結果
が得られない。
これを避けるため接合部４の形状を従来の１型の密着し
たものとせず、第４図のようにルートフェイス６を付け
たＹ型開先とする試みがある。
たものとせず、第４図のようにルートフェイス６を付け
たＹ型開先とする試みがある。
しかしながらこの方法によっても、高温ガス２がその吹
出し方向において温度分布があること、鋼管３の外面接
合部４−１および内面接合部４−２をバランスよく圧接
適正温度に到着せしめるのは、１個の加熱源では至難の
技である。
出し方向において温度分布があること、鋼管３の外面接
合部４−１および内面接合部４−２をバランスよく圧接
適正温度に到着せしめるのは、１個の加熱源では至難の
技である。
一方例えば特公昭５４−１３２１７号公報においてはマ
グネットアーク溶接装置が提起されているが、いわゆる
第５図のように電磁駆動アーク７により接合部４を必要
ギャップｌを設けて加熱すると、アークはその性質上鋼
管周方向を高速で回転しながら、内面接合部４−２から
外面接合部４−１の方へ移動して行く。この現象は短時
間で行われるため、接合部４近辺の温度分布は第６図の
ように、接合部４全体ははゾ均一であるが、管軸方向に
は極めてシャープな温度分布となる。
グネットアーク溶接装置が提起されているが、いわゆる
第５図のように電磁駆動アーク７により接合部４を必要
ギャップｌを設けて加熱すると、アークはその性質上鋼
管周方向を高速で回転しながら、内面接合部４−２から
外面接合部４−１の方へ移動して行く。この現象は短時
間で行われるため、接合部４近辺の温度分布は第６図の
ように、接合部４全体ははゾ均一であるが、管軸方向に
は極めてシャープな温度分布となる。
そのためこの接合部４にアプセツ）ｔ−かけ圧接すると
、第７図のように軟化したメタルは鋼管３の内外に押し
出され、極めてシャープな形状で、裏波の高さｈが高い
ばりとなる。
、第７図のように軟化したメタルは鋼管３の内外に押し
出され、極めてシャープな形状で、裏波の高さｈが高い
ばりとなる。
この傾向は鋼管３の肉厚が厚くなるにつれて顕著になり
、これ全流体を輸送する配管として使用する場合大きい
流体抵抗を示し、内面側へのばりを除去しなければ実用
できない。しかしながら鋼管の径が小さい場合、内面側
へのばりを削除することは実際的（二難しく問題がある
。
、これ全流体を輸送する配管として使用する場合大きい
流体抵抗を示し、内面側へのばりを除去しなければ実用
できない。しかしながら鋼管の径が小さい場合、内面側
へのばりを削除することは実際的（二難しく問題がある
。
本発明は上述の従来法を改良した厚肉鋼管の圧接方法を
提起するものであって、その要旨は被圧接鋼管の端部を
Ｙ型開先としてギャップを設けてセットし、ルート部を
電磁駆動アークで加熱し、テーパ部を高温燃焼ガスで加
熱し、ついで圧接すること全特徴とする鋼管の圧接方法
である。
提起するものであって、その要旨は被圧接鋼管の端部を
Ｙ型開先としてギャップを設けてセットし、ルート部を
電磁駆動アークで加熱し、テーパ部を高温燃焼ガスで加
熱し、ついで圧接すること全特徴とする鋼管の圧接方法
である。
以下本発明を図面について説明する。
第８図は本発明の一実施態様を示す説明図である。同図
において鋼管３−１．３−２は固定クランプ８−１と移
動クランプ８−２とによって把持されておシ、移動クラ
ンプ８−２には圧接機９を介して油圧シリンダー１０が
作動可能に取付けられている。鋼管３−１．３−２の端
面には、Ｙ型の開先形状が与えられ、ギャップｌ′を設
けてセットされる。接合面４は外側からガス圧接用バー
ナ１で加熱され、ルート部４−ａにはアーク発生用電源
１１からのアーク７が与えられる。１２−１’および１
２−２は同アーク７を鋼管周方向に回転させるための電
磁駆動アーク用コイルである。
において鋼管３−１．３−２は固定クランプ８−１と移
動クランプ８−２とによって把持されておシ、移動クラ
ンプ８−２には圧接機９を介して油圧シリンダー１０が
作動可能に取付けられている。鋼管３−１．３−２の端
面には、Ｙ型の開先形状が与えられ、ギャップｌ′を設
けてセットされる。接合面４は外側からガス圧接用バー
ナ１で加熱され、ルート部４−ａにはアーク発生用電源
１１からのアーク７が与えられる。１２−１’および１
２−２は同アーク７を鋼管周方向に回転させるための電
磁駆動アーク用コイルである。
本発明においては、上記の装置を用いて先ずガス圧接用
バーナ１に点火すると共にアーク発生用電源１１のスイ
ッチ１３ヲ入れ、ルート部４−ａの加熱が、電磁駆動ア
ーク７により十分性われるとスイッチ１３ｖｉ−切り、
後は高温ガスのみで加熱を行う。接合面４の加熱が良好
に行われると、油圧シリンダー１０（二よシアプセット
し、圧接全終了する。
バーナ１に点火すると共にアーク発生用電源１１のスイ
ッチ１３ヲ入れ、ルート部４−ａの加熱が、電磁駆動ア
ーク７により十分性われるとスイッチ１３ｖｉ−切り、
後は高温ガスのみで加熱を行う。接合面４の加熱が良好
に行われると、油圧シリンダー１０（二よシアプセット
し、圧接全終了する。
なお本発明法において用いられる開先形状は第９図のよ
うにＹ型とし、ギャップｌ’ を設けてセットするもの
であるが、これは次の理由による。
うにＹ型とし、ギャップｌ’ を設けてセットするもの
であるが、これは次の理由による。
すなわちアーク７は陽極と陰極の面間距離が狭いほど発
生しやすいという電気の性質を利用して、高温ガス２で
は加熱しにくい鋼管内面接合部４−２を、磁気駆動アー
クによシ集中的に加熱するために、ルート部４ ＝ ａ
ｆｆ設け、その間隔を外面接合部４−１同志の間隔よ
り狭く、また両鋼管３−１．３−２の接合面の加熱状態
が同じくなるように対称のＹ開先としたものである。ま
たギャップは０であると、アークが発生しないため適正
なギャップｌ’ ｋ設けたものである。
生しやすいという電気の性質を利用して、高温ガス２で
は加熱しにくい鋼管内面接合部４−２を、磁気駆動アー
クによシ集中的に加熱するために、ルート部４ ＝ ａ
ｆｆ設け、その間隔を外面接合部４−１同志の間隔よ
り狭く、また両鋼管３−１．３−２の接合面の加熱状態
が同じくなるように対称のＹ開先としたものである。ま
たギャップは０であると、アークが発生しないため適正
なギャップｌ’ ｋ設けたものである。
上述のように開先形状はＹ型を基本とするが、テーパ部
４−ｂの角度は余り広いとアプセット量を多くしなけれ
ばならず、また継手形状も良くならないので１００以下
が望ましい。ルート部４＝ａの厚さは鋼管３−１．３−
２の肉厚に応じて、あるいは電磁駆動アークの強さに応
じて適宜増減して良い。またルート部４＝ａのギャップ
１′はアーク発生上は狭いほど良いが、狭過ぎると溶融
メタルが短絡し、アークが消滅するので２〜５１Ｓ程度
がよい。
４−ｂの角度は余り広いとアプセット量を多くしなけれ
ばならず、また継手形状も良くならないので１００以下
が望ましい。ルート部４＝ａの厚さは鋼管３−１．３−
２の肉厚に応じて、あるいは電磁駆動アークの強さに応
じて適宜増減して良い。またルート部４＝ａのギャップ
１′はアーク発生上は狭いほど良いが、狭過ぎると溶融
メタルが短絡し、アークが消滅するので２〜５１Ｓ程度
がよい。
次に本発明の効果を上げれば以下の通りであまず高温燃
焼ガスと電磁駆動アークによる加熱を併用することによ
り、ガス圧接法による限界肉厚を向上ｉることかでき、
しかも継手形状が良好で流体抵抗の少い接合ができる。
焼ガスと電磁駆動アークによる加熱を併用することによ
り、ガス圧接法による限界肉厚を向上ｉることかでき、
しかも継手形状が良好で流体抵抗の少い接合ができる。
すなわち開先形状を鋼管内面側のギャップが狭くなるよ
うなＹ型開先とし、第８図のような 。
うなＹ型開先とし、第８図のような 。
装置構成により加熱を行えば、ルート部はギャップが狭
く、アークが飛びやすいので、アークによる加熱が行え
る。また同部は高温ガスによる加熱もあり、均一でミ迅
速な加熱が行える。
く、アークが飛びやすいので、アークによる加熱が行え
る。また同部は高温ガスによる加熱もあり、均一でミ迅
速な加熱が行える。
特にＹ型開先のテーパ部は高温ガスによる従来のガス圧
接と同じ方法で加熱できるので、ルート部とテーパ部を
ほぼ同時に圧接適正温度に到達せしめることができ、ト
ータルとして厚肉鋼管の圧接が行える。
接と同じ方法で加熱できるので、ルート部とテーパ部を
ほぼ同時に圧接適正温度に到達せしめることができ、ト
ータルとして厚肉鋼管の圧接が行える。
また継手形状はそれぞれの加熱源の強さを調整すること
により、裏波のビード高、表ビード余盛高ｔコントロー
ルすることができる。
により、裏波のビード高、表ビード余盛高ｔコントロー
ルすることができる。
すなわちＹ型開先テーパ部の加熱を強く行い同部の軟化
度を高めると、あたかも同部がないルート部のみの圧接
のようになシ、裏波のビード高は少くなる。逆にルート
部の加熱を強く行うと、内面側へメタルの移動が多くな
９裏波ビード高が高くなる。
度を高めると、あたかも同部がないルート部のみの圧接
のようになシ、裏波のビード高は少くなる。逆にルート
部の加熱を強く行うと、内面側へメタルの移動が多くな
９裏波ビード高が高くなる。
このように本発明圧接法９よると、２個の加熱源の強さ
をそれぞれ調整することにより、自在にビード形状をコ
ントロールすることができる。
をそれぞれ調整することにより、自在にビード形状をコ
ントロールすることができる。
最後に本発明Ｃ二よる効果を実施例によりさらに具体的
（二示す。
（二示す。
被接合鋼管；圧力配管用炭素鋼鋼管（ＳＴＰＧ）外径１
１４．３ｎφ×肉厚１１．１鶴 開先形状； 第１０図の要領・・・・・・θ：１０°。
１４．３ｎφ×肉厚１１．１鶴 開先形状； 第１０図の要領・・・・・・θ：１０°。
ｔ、 ：１１．１諺富、 ｔ、：５ｗｉ＊ｌ：
２１１゜ ガス加熱条件； 流量・・・酸素５４ Ｎｌ／ｙｒａｔ
ｓ、アセチＶ７４９ Ｎ４／ｍ、 加熱時間６０ｓｅ
ｃ電磁駆動アークによる加熱条件； アーク電流ＤＣ５００Ａ、電磁駆動 用コイル起磁力 ５，５００ＡＴ（各 コイル） 加熱時間１０ｓｅｃ（加熱はガス加熱と同時
開始） アプセット量’；５１１１（ギャップ２鶴を含む）加熱
パターン；第１１図の要領（図中Ａはスタート、Ｂはア
プセットを示す）。
２１１゜ ガス加熱条件； 流量・・・酸素５４ Ｎｌ／ｙｒａｔ
ｓ、アセチＶ７４９ Ｎ４／ｍ、 加熱時間６０ｓｅ
ｃ電磁駆動アークによる加熱条件； アーク電流ＤＣ５００Ａ、電磁駆動 用コイル起磁力 ５，５００ＡＴ（各 コイル） 加熱時間１０ｓｅｃ（加熱はガス加熱と同時
開始） アプセット量’；５１１１（ギャップ２鶴を含む）加熱
パターン；第１１図の要領（図中Ａはスタート、Ｂはア
プセットを示す）。
高温ガスによる加熱時間Ｔ１：
６０ ｓｅｃ ｓ電磁駆動アークによる加熱時間Ｔ２：
１０ｓｅｃ 以上の厚肉鋼管の圧接により優れた接合が得られた。
１０ｓｅｃ 以上の厚肉鋼管の圧接により優れた接合が得られた。
第１図はガス圧接加熱方法の説明図、第２図は肉厚が薄
い鋼管のガス圧接継手の部分断面図、第３図は肉厚が厚
い鋼管のガス圧接継手の部分断面図、第４図は肉厚が厚
い鋼管のＹ型開先の部分断面図、第５図は電磁駆動アー
ク開先の部分断面図、第６図は電磁駆動アークによる温
度分布説明図、第７図は電磁駆動アークによる継手部分
断面図、第８図は本発明の全体説明図、第９図は開先形
状の正面図、第１０図は開先形状の寸法図、第１１図は
加熱パターンを示す模式図である。 １・・・ガス圧接用バーナ ２・・・高温ガス３、３−
１．３−２・・・鋼管 ４・・・接合部４−１・・
・外面接合部 ４−２・・・内面接合部４−ａ・
・・ルート部 ４−ｂ・・・テーパ部５・・・
裏波 ６・・・ルートフェイス７・・・
電磁駆動アーク ８−１・・・固定クランプ８−２
・・・移動クランプ ９・・・圧接機１０・・・油圧
シリンダ １１・・・アーク発生用電源１２−
１ 、１２−２・・・電磁駆動アーク用コイル１３・・
・スイッチ ｈ・・・裏波の高さ！・・・ギ
ャップ ｌ’・・・ルート部ギャップｔ１・
・・鋼管肉厚 ｔ２・・・ルート部のど厚θ
・・・開先角度 Ｔ１・・・高温ガスによる加熱時間 Ｔ、・・・電磁駆動アークによる加熱時間＊１回
卒２図 第３目 第４目 竿５回 竿６＠ 埠７面
い鋼管のガス圧接継手の部分断面図、第３図は肉厚が厚
い鋼管のガス圧接継手の部分断面図、第４図は肉厚が厚
い鋼管のＹ型開先の部分断面図、第５図は電磁駆動アー
ク開先の部分断面図、第６図は電磁駆動アークによる温
度分布説明図、第７図は電磁駆動アークによる継手部分
断面図、第８図は本発明の全体説明図、第９図は開先形
状の正面図、第１０図は開先形状の寸法図、第１１図は
加熱パターンを示す模式図である。 １・・・ガス圧接用バーナ ２・・・高温ガス３、３−
１．３−２・・・鋼管 ４・・・接合部４−１・・
・外面接合部 ４−２・・・内面接合部４−ａ・
・・ルート部 ４−ｂ・・・テーパ部５・・・
裏波 ６・・・ルートフェイス７・・・
電磁駆動アーク ８−１・・・固定クランプ８−２
・・・移動クランプ ９・・・圧接機１０・・・油圧
シリンダ １１・・・アーク発生用電源１２−
１ 、１２−２・・・電磁駆動アーク用コイル１３・・
・スイッチ ｈ・・・裏波の高さ！・・・ギ
ャップ ｌ’・・・ルート部ギャップｔ１・
・・鋼管肉厚 ｔ２・・・ルート部のど厚θ
・・・開先角度 Ｔ１・・・高温ガスによる加熱時間 Ｔ、・・・電磁駆動アークによる加熱時間＊１回
卒２図 第３目 第４目 竿５回 竿６＠ 埠７面
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 被圧接鋼管の端部−ｉＹ型開先としてギャップを設けて
セットし、ルート部を電磁駆動アークで加熱し、テーパ
部を高温燃焼ガスで加熱し、（ ついで圧接することを特徴とする鋼管の圧接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17581181A JPS5877786A (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | 鋼管の圧接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17581181A JPS5877786A (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | 鋼管の圧接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5877786A true JPS5877786A (ja) | 1983-05-11 |
Family
ID=16002641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17581181A Pending JPS5877786A (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | 鋼管の圧接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5877786A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012019593A1 (de) * | 2010-08-10 | 2012-02-16 | Mahle International Gmbh | Verfahren zur herstellung eines kolbens für einen verbrennungsmotor sowie kolben für einen verbrennungsmotor |
| EP2940282A1 (en) * | 2014-05-01 | 2015-11-04 | Mahle International GmbH | Magnetic arc welded piston assembly |
-
1981
- 1981-11-04 JP JP17581181A patent/JPS5877786A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012019593A1 (de) * | 2010-08-10 | 2012-02-16 | Mahle International Gmbh | Verfahren zur herstellung eines kolbens für einen verbrennungsmotor sowie kolben für einen verbrennungsmotor |
| EP2940282A1 (en) * | 2014-05-01 | 2015-11-04 | Mahle International GmbH | Magnetic arc welded piston assembly |
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