JPS5912148Y2 - 中周波誘導溶接法におけるインピ−ダ−装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、周波数が４０〜９０ ＫＨｚの範囲の中周波
誘導溶接法により素管の継目エッジ部を溶接する電縫鋼
管の製造において、中周波誘導溶接法におけるインピー
ダーの冷却水によるスチームバック現象の発生を防止し
、かつＣｒ添加鋼帯等の素管溶接の如く無水造管にも好
適な中周波誘導溶接法におけるインピーダー装置に関す
るものである。

電縫鋼管の製造工程における素管の継目エッジ部の溶接
には、高周波溶接法が一般に採用されている。

この高周波溶接法における使用周波数範囲は１８０〜４
５９ ＫＨｚと高いので、薄肉管では溶接速度を１００
ｍ／ｍｉｎ以上にすることも可能であり、従って生産性
が極めて高い。

しかも溶接速度が速いことから、素材である銅帯の脱ス
ケールが不要となる等の利点がある。

しかし、このような高周波によって素管の継目エッジ部
を溶接すると、表皮効界のために継目エッジ部のコーナ
一部分がオーバーヒート気味となり、ペネトレーター等
の溶接欠陥の発生原因になる場合がある。

前記高周波溶接法の一つに高周波誘導溶接法がある。

この高周波誘導溶接法は、継目エッジ部を溶接すべき素
管に対するヒート効率を高めるために、第１図、第２図
に示す如く、素管Ｐ内の軸長方向かつ円心円的に、イン
ピーダーロッド１と、このインピーダーロツド１の中間
小径部外周に設けられた断面円形のフエライトコアー２
と、前記インピーダーロツド１の両端部分の大径部に固
定され、前記フエライトコアー２を囲繞する外筒管３と
からなるインピーダー装置４が装入され、素管Ｐの外周
囲における誘導コイル５からの高周波誘導電流によって
、素管Ｐの継目エッジ部を加熱するようにしたものであ
り、加熱された継目エッジ部はＷ部位（溶接点）におい
てスクイズロールによりアップセット溶接される。

この高周波誘導溶接法にあっては、素管Ｐの円周方向を
流れる電力ロスにより効率が悪くなり、かつ素管Ｐの外
径が大きくなるとその傾向は大となるので、通常製品外
径が１６８．３ｍｍ以下の小径電縫鋼管に対応する素管
Ｐの溶接に適用される。

また前記フエライトコアー２は、熱損失のために温度が
上昇し、フエライトコアー２の透磁率が低下して溶接能
力を低下させるので、第１図に示す如く、素管Ｐの入側
方向におけるインピーダーロツド１の一端部に冷却水供
給管６を設け、この供給管６に連通して、インピーダー
ロツド１の一端部中心からの一端部分の大径部における
前記外筒管３と空間部にわたり開口穿孔した冷却水供給
通路１ａを設け、かつインピーダーロツド１の他端部分
の大径部における外筒管３との空間部からインピーダー
ロツド１の他端部分の大径部中心を経てその大径部下面
にわたり開口穿孔した冷却水排出通路１ｂを設けて、冷
却水供給管６、冷却水供給通路１ａ、外筒管３内、冷却
水排出通路１ｂを通る冷却水により、フエライトコアー
２を冷却しており、冷却水は素管Ｐ内に直接排出してい
る。

そこで、使用周波数を４０〜９０ＫＨｚ程度に低くして
、溶接電流の浸透深さを深くし、板厚方向の均一加熱化
を図り、前記溶接欠陥の発生を防止する中周波溶接法が
ある。

しかして、上述の如きインピーダー装置を使用した高周
波誘導溶接法を、使用周波数が４０〜９０ＫＨｚ程度の
所謂中周波誘導溶接法に適用する場合、高周波誘導溶接
法に比較して磁束密度が高いので、インピーダー装置に
おけるコアーとしては、フエライトコアーに代えて珪素
鋼板コアーを使用する必要がある。

なお、珪素鋼板コアーの冷却方法は、高周波誘導溶接法
の場合と同様である。

ところで、中周波誘導溶接法の場合、珪素鋼板コアーの
冷却水を前述の如く素管内に排出すると次のような問題
が生じる。

すなわち、素管全体の温度が上昇する傾向にあるため、
素管内に排出された冷却水の温度が上昇し、沸騰して、
その一部が溶接点側へ逆流する所謂スチームバック現象
が起り易く、特に製品外径３８．１ｍｍ以下に対応する
小径サイズの素管の溶接時に著しく発生する。

このようなスチームバック現象が発生すると、溶接温度
が低下し、溶接部が所謂冷接となる。

本考案は、かくの如き中周波誘導溶接法におけるスチー
ムバック現象の発生を防止し、かつ珪素鋼板コアーの冷
却効率をも向上させるインピーダー装置を開発したもの
で、その実施例を第３図、第４図に基づき以下に説明す
る。

第３図に示す如く、両端部が閉塞されており、内部長手
方向が冷却水供給通路１１ ａになっている中空のイン
ピーダーロッド１１の素管Ｐの入側方向における一端部
に、冷却水供給通路１１ ａと連通ずる冷却水供給管１
６を設け、かつ誘導コイル１５に対応するインピーダー
ロツド１１の外周およびインピーダーロツド１１の他端
部外周にそれぞれ所要数の冷却水噴出小孔１１ ｂを穿
ち、このインピーダーロツド１１の外周に、板面縦方向
に溝を有する珪素鋼板を、その縦溝を垂直にして各ブロ
ック毎に積層すると共に、各ブロック間に耐熱性に優れ
たインシュレータ−１２３を介装してなる珪素鋼板コア
−１２を、前記縦溝が素管Ｐの垂直方向中心線と平行に
なるように設け（第４図参照）、前記珪素鋼板コア−１
２を囲繞する外筒管１３をインピーダーロツド１１の両
端部に水蜜的に固定し、インピーダーロツド１１と外筒
管１３間の空隙を冷却水排出通路１７となし、この外筒
管１３の一端部に、冷却水排出通路１７と連通ずる冷却
水排出管１８を設けて、インピーダー装置１４を構威し
たものである。

なお、前記インピーダーロツド１１としては、例えばオ
ーステナイト系のスアンレス鋼管等の非磁性体から製作
するのがよい。

また外筒管１３としては、例えばグラスファイバーをエ
ポキシ樹脂で固めたものを使用するのがよい。

さらに、インピーダーロツド１１と外筒管１３とを固定
した例えばオーステナイト系ステンレス鋼でなる外筒管
押え１９およびナット２０等が磁界の影響により発熱し
、外筒管１３が焼損し、インピーダーロツド１１との水
蜜性を損う恐れがあるので、インピーダーロツド１１の
他端を、素管Ｐの溶接点Ｗよりも素管Ｐの出側方向（造
管方向）側へ例えば５０〜１００ ｍｍ程度長くして、
前記磁界の影響を少なくするのがよい。

本考案は上述の如く、両端部が閉塞され、内部長手方向
が冷却水供給通路になっている中空のインピーダーロツ
ドの素管の入側方向における一端部に冷却水供給管を設
け、かつ誘導コイルに対応するインピーダーロツドの外
周およびインピーダーロツドの他端部外周にそれぞれ所
要数の冷却水噴出小孔を穿ち、このインピーダーロッド
の外周に板面縦方向に溝を有する珪素鋼板をその縦溝を
垂直にして各ブロック毎に積層すると共に、各ブロック
間にインシュレー夕を介装し、縦溝が素管の垂直方向中
心線と平行にした珪素鋼板コアーを設け、この珪素鋼板
コアーを囲繞する外筒管をインピーダーロツドの両端部
に水密的に固定し、この外筒管の一端部に冷却水排出管
を設けたので、珪素鋼板コアーを冷却した冷却水を、外
筒管の一端部に設けた冷却水排出管から素管の外部へ排
出させることができ、従って従来の如きスチームバック
現象の発生は全くなくなるので、中周波誘導溶接法によ
る小径電縫鋼管用素管における継目エッジ部の溶接を常
に良好な状態で行なうことができると共に、珪素鋼板コ
アーの各ブロック毎に冷却水を通過させることができる
ので、珪素鋼板コアーを効率よく冷却できる。

しかも磁束密度が最も高く、発熱量が最も大となる誘導
コイルに対応する珪素鋼板コア一部分を、誘導コイルに
対応するインピーダーロツド部分の外周に穿った冷却水
噴出小孔からの冷却水に？って集中的に冷却するので、
珪素鋼板コアーを一層効率よく冷却できる。

またＣｒ添加鋼帯の如く、高融点の酸化物が生或され易
い素材から或形された素管の継目エッジ部を中周波誘導
溶接法によって溶接するに当っては、ペネトレーター等
の溶接欠陥の発生を防止すべく、Ａｒガス等の不活性ガ
ス内で溶接するのであるが、この場合、溶接部に水がか
かると、水がＨ２と０に分解し、その０２が酸化物の発
生原因となるので、所謂無水造管をする必要がある。

本考案によるインピーダー装置は、かくの如き素材から
なる素管の中周波誘導溶接にも極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は高周波誘導溶接法におけるインピーダー装置の
縦断側面図、第２図は、第１図Ａ−Ａ線における断面図
、第３図は中周波誘導溶接法における本考案の実施例を
示すインピーダー装置の縦断側面図、第４図は、第３図
Ａ−Ａ線における断面図である。 １１・・・・・・インピーダーロツド、１１ ａ・・・
・・・冷却水供給通路、１１ ｂ・・・・・・冷却水噴
出小孔、１２・・・・・・珪素鋼板コアー、１２ ａ・
・・・・・インシュレータ−、１３・・・・・・外筒管
、１５・・・・・・誘導コイル、１６・・・・・・冷却
水供給管、１７・・・・・・冷却水排出通路、１８・・
・・・・冷却水排出管、Ｐ・・・・・・素管、Ｗ・・・
・・・溶接点。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 両端部が閉塞され、内部長手方向が冷却水供給通路にな
   っている中空のインピーダーロツドの素管入側方向にお
   ける一端部に冷却水供給管を設け、かつ誘導コイルに対
   応するインピーダーロツドの外周およびインピーダーロ
   ツドの他端部外周にそれぞれ所要数の冷却水噴出小孔を
   穿ち、このインピーダーロツドの外周に、板面縦方向に
   溝を有する珪素鋼板をその縦溝を垂直にして各ブロック
   毎に積層すると共に、各ブロック間にインシュレーター
   を介装し、縦溝が素管の垂直方向中心線と平行にした珪
   素鋼板コアーを設け、この珪素鋼板コアーを囲繞する外
   筒管をインピーダーロツドの両端部に水蜜的に固定し、
   この外筒管の二端部に冷却水排出管を設けた中周波誘導
   溶接法におけるインピーダニ装置。