JPS5952029B2 - 電縫管製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高周波誘導加熱法又は高周波抵抗加熱法を応
用した電縫管製造装置に係り、とくに被溶接管内側に配
置されるインピーダコアを包持するインピーダケースの
構成材料の改良に関する。

高周波誘導加熱法又は高周波抵抗加熱法が電縫管製造に
おいてもつぱら用いられている。第１図乃至第３図に高
周波誘導加熱法を採用した電縫管製造装置の一例を示す
。これらの図において、被溶接鋼管１の外周には高周波
電源２に接続される誘導加熱コイル３が設けられ、被溶
接鋼管１の内部にはインピーダコア４及びこれを囲むイ
ソヒータケース５が設けられている。このインピーダケ
ース５内はインピーダコア４を冷却するための流体が移
動する。圧ロール６は誘導加熱された被溶接鋼管１を挾
んで継目を突合わせるものであり、バイト７は溶接時に
生じるバリを除去するために設けられている。さて、そ
のような高周波誘電加熱法を採用した電縫管製造装置に
おいて、鋼管の溶接効率を向上させるために一般的に知
られている従来の方策としては、高周波電源と誘導加熱
コイルとのインピーダンスマッチング、インピーダ用フ
ェライト磁性材料の選定及ひ凋波数特性の改良、インピ
ーダコアの鋼管内壁への近接化等が挙げられる。

これらの方策を採用すれば、総合的効果として溶接効率
は向上するのであるが、これらの方策のうちとくにイン
ピーダコアの鋼管内壁への近接化は、イソヒータコアの
高周波磁気損失による発熱温度上昇の抑制のための冷却
とは相反する条件であり、溶接効率の向上を困難にして
いた。すなわち、第３図に示すように、電縫管製造装置
において、イソヒータコア４の外周面と被溶接鋼管１の
内壁間の距離ｄを縮小化してインピーダコア４を鋼管内
壁へ近接化すると、インピーダコア４の冷却のためにこ
れを包持するインピーダケース５の配設を困難にし、ま
た確実な冷却を行うためにイソヒータケース５を配置し
て冷却用の流体を流通させようとすると前記距離ｄを拡
大させることになるため、溶接効率の向上に対して互に
その効果を相殺してしまうという問題があつた。第４図
に溶接効率の具体的な表現値として造管速度をとり、こ
の造管速度と、インピーダコア外周面と鋼管内壁間の距
離ｄとの関係を示す。

第４図中曲線イは鋼管の外径が２５．４ｍｍ、肉厚１．
２ｍｍの場合、曲線田よ鋼管の外径が４４．５ｍｍ、肉
厚１．６ｍｍの場合であり、イ、口共に造管条件である
電力は７５ｋＷ−定である。また、図中斜線部分が理想
的な動作領域である。なお、インヒータコアの高周波磁
気損失はそのフエライトコアの材質を選定改良しても現
在のところ数１００ｋＷ程度の強大な高周波電磁場にお
ける動作では約１００℃近くのインヒータコアの発熱温
度上昇となりインヒータコアの温度特性の補償上冷却水
等による冷却を必要とする。

ところで、従来の技術は、インヒータコア４の外周面と
鋼管内壁間の距離ｄと、ベークライト、テフロン又はエ
ポキシ含浸ガラスウールの成型樹脂からなるインヒータ
ケース５の管厚とを適当な妥協点で折合わせて設定使用
していた。

従つて、インヒータコア外周面と鋼管内壁間の距離ｄは
、第４図の斜線部で示される最大の造管速度を得るため
の理想領域よりも大きな値に設定することになり、その
現実の値と理想値との差に相当する電力分が損失となり
以前よりこの電力損失の低減が望まれていた。本発明は
、樹脂製のインヒータケースを用いた．従来技術の欠点
を除去するためになされたもので、インヒータケースの
構成材料の主材料として高周波磁気損失が小さく、飽和
磁束密度が高い薄板状磁性材料を用いることにより、溶
接効率の向上を図つた電縫管製造装置を提供しようとす
るもノのである。

本発明の電縫管製造装置においては、第５図に示す如く
被溶接鋼管１の内側に配置されていてインヒータコア４
を包持するインヒータケース５Ａを、高周波磁気損失が
小さく飽和磁束密度が高いｊ薄板状磁性材を主材料とし
て構成している。

このように、薄板状磁性材を主材料とするインヒータケ
ース５Ａを用いることによつて、従来の装置におけるイ
ンヒータコア外周面と鋼管内壁間の距離ｄは、実効的に
第４図の横軸を示す値において本こ発明装置におけるイ
ンヒータケース５Ａの外壁と鋼管内壁間の距離ｄ’とほ
ぼ等価になり、ｄの理想領域をｄ’によつて設定して高
効率をを実現することができる。すなわち、薄板状磁性
材を主材料とするインヒータケース５Ａは冷却用の流体
８の経ｑ路の管壁となるケースの役目を果すとともにイ
ンヒータと同様の作用をなすから、第４図にて示される
理想領域のｄの値を等価的に確保することができる。実
施例 外径２５．４ｍｍ、肉厚１．２ｍｍの鋼管を電力７５ｋ
Ｗで溶接する場合に、長さ２００ｍｍ、直径１５ｍｍの
インヒータコアに対し外径１９ｍｍ、内径１６ｍｍのイ
ンヒータケースを第６図に示すような非晶質磁性材料を
主材料とした磁性ケース１０を用いて溶接造管した。

ただし、磁性ケース１０は、幅５０ｍｍ、厚さ５０μｍ
のリボン状非晶質磁性材料を第７図の拡大図の如く２５
層円筒状に巻いて円筒体１１を作り、これを４本接続し
て構成したものである。第８図は上記実施例の溶接効率
の改善具合を従来のテフロン系の非磁性ケースの場合、
及び樹脂１５重量％でフエライト８５重量％の磁性ケー
スの場合と比較して示す。

図中実線ハは実施例の場合、実線二は非磁性ケースの場
合、点線ホは従来の磁性ケース（樹脂とフエライト）の
場合を夫々示す。この第８図から、実施例の場合、２５
％の溶接効率の向上が得られ、従来の磁性ケースに比し
て極めて安定高効率の溶接ができることが明らかになつ
た。なお、インヒータケースとして用いられる薄板状磁
性材を主材料とした磁性ケースは種々の構造が考慮され
ている。

第９図は磁性ケースの他の具体例であり、円筒状の絶縁
体基材２０の上にリボン状非晶質磁性材料２１をスパイ
ラル状に巻回した構造となつている。以上説明したよう
に、薄板状磁性材を主材料とするインヒータケースを用
いた本発明の電縫管製造装置においては、インヒータケ
ースの理想的な配置が容易となり、従来の装置と比較し
て２５％程度の造管速度の向上、すなわち溶接効率の向
上が達成される。

従つて、造管コストの低減に寄与し、安定した製造工程
の実現が可能である。すなわち、溶接造管では溶接費が
製造費用の中で主要な割合を占め、また溶接費の中では
その使用電力費が大半を占めることから、本発明による
コスト低減は明瞭であり、この業界に多大な貢献をもた
らし、今日のエネルギー事情を考えると時流にかなつた
ものと確信する。なお、薄板状磁性材としては実施例の
非晶質磁性体の他に硅素鋼薄帯等でもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は電縫管製造装置の一例を示す斜視図、第２図は
同側断面図、第３図は第２図の１１１−１１１断面図、
第４図はインヒータの配置と造管速度との関係図、第５
図は本発明の電縫管製造装置の断面図、第６図は本発明
の実施例におけるインヒータコアの具体例を示す斜視図
、第７図は第６図の円１１部分の拡大図、第８図は溶接
効率の改善百分率と時間との関係図、第９図はインヒー
タコアの他の具体例を示す斜視図である。 １・・・・・・被溶接鋼管、２・・・・・・高周波電源
、３・・・・・・誘導加熱コイル、４・・・・・・イン
ヒータコア、５，５Ａ・・・・・・インヒータケース、
１０・・・・・・磁性ケース、１１・・・・・・円筒体
、２０・・・・・一絶縁体基材、２１・・・・・・薄板
状磁性材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被溶接管内側に配置されるインピーダコア及び該イ
   ンピーダコアを包持するインピーダケースを有する高周
   波加熱溶接による電縫管製造装置において、前記インピ
   ーダケースの構成材料の主材料として５０μｍ以下の薄
   板状磁性材を用いたことを特徴とする電縫管製造装置。