JPS60111791A - 多重ｕｏｅ管の製法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はＵＯＥ管の製造方法に関し、特に特性の異な
る少なくとも２枚の金属板を重ね合せてなる多重板を素
材とした多重ＬＪＯＥ管の製造法に関するものである。

従来、石油や天然ガスの輸送のためのラインパイプとし
てＵＯＢＪｔ４管が用いられていることは周知の通りで
あるが、最近では、効率的な輸送を目的として、高圧操
業に耐え得るよう厚肉太径化が図られており、他方エネ
ルギー需要の増大に伴い。

北極圏等の苛酷な環境条件の地域に油田、天然ガス田が
移行しており、ラインパイプに要求される諸条件が一段
と厳しいものになっている。例えば、高圧操業や大径化
のためには、高強度、高延性が要求され、また寒冷地で
使用するた−めには、優れた低温靭性が要求され、さら
に硫化水素等の腐蝕性物質を含むガス田や油田の場合に
は、耐応力腐食割れ性や耐水素誘起割れ性が要求される
。これに加え、パイプライン送給ポンプの近辺で使用す
る場合には、耐熱性が要求されることもある。またさら
に、Ｕ　ＯＥ　鋼管は、鉱石や土砂を輸送するためのス
ラリ管とし使用される場合もあり、このような場合には
、高い耐摩耗性が要求される。

このＪ：うにＵＯＥ管には、各種の特性が複合して要求
されるのみならず、その条件は更に厳しくなっているの
が実情であり、こめような状況下においては、制胛圧延
鋼等従来パイプに供されている単一の鋼材によって要求
を満すＬＪＯＥ管を得ることは殆んど不可能である。他
方、特殊ステンレス鋼等を素材として単肉材パイプを造
ることにより、前述した、ような諸要求を満すことが考
えられるが、厚板特殊鋼や厚板非鉄板を製造することが
困難であり、しかも材料費が高騰するために、工業的に
は殆んど実施不可能である。

ところで従来、ステンレス鋼や銅あるいはアルミニウム
と合せ材として普通鋼材とを接合した所謂クラツド材が
知られており、クラツド材は強度が高いと周鍔に耐良性
に優れるなど、複合した特性を示すものであるから、前
述した諸条件が要求されるしＩＯＥ管の素材として有効
であると考えられる。し、かじながら、クラツド材をＵ
ＯＥ管の素材として使用する場合、以下に述べるような
問題が生じるために、現実的には、クラツド材を使用す
ることは困難である。すなわち、クラツド材を製造する
場合、肉盛り法や鋳込み法等いずれの方法を採用しても
、特別な技術と工程とを必要とし、結局高価な材料とな
るために、材料費が高騰する問題がある。またクラツド
材は異種材料を冶金的に接合したものであるが、接合強
度にバラつきがある場合もあり、このような場合、Ｕ加
工もしくはＯ加工時に作用する層間せん断力によって部
分的な層間剥離が生じ、製品としてのＵＯＥ管が不均質
なものになる問題がある。さらに、クラツド材に材質劣
化が生じ、これが製品としてのパイプに悪影響を及ぼす
問題がある。

上述した諸問題を解消し、必要な特性を具備したＵＯＥ
管を得る方法として、異材質の少なくとも２枚の金属板
素材を用いる方法が考えられる。

従来考えられていたその方法の一例を説明すると、第１
図に示すように、目的とする特性を備えた第１の金属板
１と普通鋼材等通常の合せ材とされる第２の金属板２と
を、それぞれ所期の寸法に切断した後に重ね合せ、これ
ら２枚の金属板１．２をその中心部においてＵ加工もし
くは０加工時の中心軸線と平行な方向に沿ってスポット
溶接した後、このようにして一体化した金属板１．２に
Ｕ加工およびＯ加工を順次施し、ついで互いに突合せた
開先部に溶接を施す。しかるにこのような方法であれば
、各金属板１．２の有する特性を合せ持ったＵＯＥ管を
得ることができるかも知れないが、現実には以下に述べ
るような問題があり、実用化することは困難である。す
なわち上述した方法では、異材質の各金属板１．２を予
め所期の寸法通りに切断しておく必要があるが、ＵＯＥ
管とされる素材の平面寸法は一般に大きく、例えば板幅
５ｍ、長さ１６ｏ＋に達するものもあり、このように大
きな寸法のものを常にＩＩ良く、かつ再現性良く切断す
ることが技術的に難しく、また各金属板１．２を相対的
なズレがないように重ね合せるこ゛とが難しく、いずれ
にしてもＵ加工および０加工する以前の工程での作業に
多くの困難さを伴う問題がある。またＵ加工および０加
工はプレス加工によって行なうのが一般的であるが、加
工後の各金属板１．２の密着性すなわち層間密着性を良
好にするために、スプリングバック量の小さい金属板を
外面側に配置する必要があり、その結果材料の選択の範
囲が限定されてしまう。さらに各金属板１．２のうち最
終的に突合せ溶接する側縁部３．４に、溶接用の開先加
工を施す場合、各金属板１．２が離れてその層間が開口
したり、あるいは各金属板１．２の側縁部３．４に座屈
変形が生じたりして開先加工が著しく困難になる問題が
ある。またさらに、各金属板１．２の相対位置のズレを
防ぐべく中心部に施したスポット溶接のナゲツト部５は
、製品としてのパイプの内外面に表われ、表面欠陥とな
るために、その部分の手直しを必要とし、その結果工程
数が増えてしまう。そしてまた、前述した方法では、ス
プリングバック量の調整や前記スポット溶接を通常行な
うにも拘わらず、Ｕ加工およびＯ加工を行なうことに伴
って各金属板１．２が相対的にすべり、その結果第２図
に示すように各金属板１．２の端部にズレ６が生じ、パ
イプ軸方向への溶接が不可能となってしまう。これらの
各種の問題は、重ね合せる金属板の板数すなわち層数が
増えるほど顕著になり、いずれにしても上述した方法で
は、多重ＵＯＥ管を製造することは実用上困難である。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたちので、優れた
複合効果を備えた多重Ｕ’ＯＥ管を容易かつ安価に製造
することのできる方法を！！洪することを目的とするも
のである。そしてこの発明の待１毀とするところは４特
性の異なる少なくとも２枚の金属板素材を重ね合せると
ともに、突合せ溶接すべく開先加工を施す側縁部近傍に
おいて前記金属板素材を抵抗溶接法により仮止め溶接し
、ついでその仮止め溶接した金属板素材の側縁部に、仮
止め溶接部の少なくとも一部が残るよう開先加工を施し
て開先部を形成し、さらにＵ加工およびＯ加工を順次行
なった後、前記開先部に仮止め溶接部の残存部分を完全
に溶融するよう本溶接を施す点にある。

以下この発明の方法を、２枚の金属板素材を用いる場合
を例に採って更に詳細に説明する。

先ず、使用する金属板素材１０１１１は、高延性と低温
靭性、あるいは低温靭性と耐食性など目的とする特性を
それぞれ具備した異材質のものから選択し、またその大
きさは、＠整向に得るべくＵＯＥ管の大きさによって決
まる所期の寸法である必要は特になく、後述する開先加
工の際の切削代が歩留りに影響しない範囲で所期の寸法
よりも幾分大きくてもＪ：り、さらに各金属板素材１０
゜１１は同一の寸法である必要はなく、いずれか一方が
大きくてよい。

こうして決定された金属板素材１０．１１を第３図に示
すように重ね合せ、かっＵ加工およびＯ加工する際の中
心軸線と平行となる両側縁部１２．１３すなわち最終的
に突合せ溶接すべく開先加工を施す側縁部１２．１３の
近傍に、シーム溶接あるいはスボッ１−溶接のような抵
抗溶接法による仮止め溶接を施すことにより、各金属板
素材１０．１１を一体化させる。仮止め溶接部１４を第
１図に太い実線で示す。その仮止め溶接は、Ｕ加工ある
いはＯ加工する際の金属板素材１０．１１相互のすべり
を防止することを主目的とするものであるから、仮止め
溶接部１４の位置は金属板素材１０．１１の端面から約
３００ｎｕｉ以内であれば、所期の目的を充分達し得る
が、表面欠陥となることを防ぐために最終的には切削も
しくは溶融して除去するから、仮止め溶接部１４は開先
加工を施す側縁部１２．１３に可及的に近いことが好ま
しく、そのようにすれば切削代が少なくなり、ひいては
歩留りを向上させることができる。また仮止め溶接を抵
抗溶接法によって行なうこととしたのは、以下の理由か
らである。すなわち、アーク溶接法のような溶融溶接で
は、ビード余盛部−が表面欠陥の原因となることを防ぐ
ためにビード余盛部を後工程で処理する必要があり、そ
の結果作業が煩雑化するから好ましくない。他方、溶融
金属の比較的少ない電子ビーム溶接やレーザ溶接等の溶
接法では、特別な雰囲気や高価な電源装置を必要とする
ので、作業性、経済性の点で好ましくない。さ２らに、
ビード−余盛部が表面欠陥の原因となることを防止する
ために、前記側縁部１２．１３の両端面側から溶融溶接
を施す方法が考えられるが、このような方法では溶融金
属の垂れが生じる等の問題があるために、好ましい方法
とは言い得ない。

これに対し、抵抗溶接法では、前記金属板素材１０．１
１を電極によって挟持・加圧する必要があるが、そのた
めのスペースが充分確保されているとともに、溶接強度
は金属板素材１０．１１のずべりを防ぐに充分な強度で
あり、さらには施工が他の方法に比べて極めて簡便であ
る。このように抵抗溶接法が他の溶接法に無い利点を有
しているから、仮止め溶接は抵抗溶接法に依ることとし
た。

さらに仮止め溶接は、前述したように、Ｕ加工あるいは
０加工の際の金属板素材１０．１１の相対的なすべりを
防ぐことを主目的とし、これに加え開先加工時の座屈変
形を防止するためのものであるから、前記側縁部１２．
１３をその全長に亘って溶接する必要は特になく、所期
の目的を達する強度を得られる範囲内で、所定の短い区
間を連続溶接し、あるいは適当なピッチで点溶接しても
よい。

なお、第４図に示すように、前記側縁部１２．１３に直
交する他の端縁部１５．１６に、前述した仮止め溶接と
同様な溶接を施して溶接部１７．１８を設け、あるいは
その溶接に加え、もしくはその溶接に代えて前記端縁部
１５．１６の端面に溶融溶接を施して溶接部１９．２０
を設けてもよく、このようにすれば、最終製品であるＵ
ＯＥ管の強変や耐食性を更に良好なものとすることがで
きる。

以上のようにして重ね合せかつ一体化した金属板素材１
０．１１の側縁部１２．１３に開先加工を施して溶接用
開先部２１．２２を形成する。その開先部２１．２２の
形状を第５図に示す。開先加工は従来と同様にブレーナ
型の加工機により機械的に切削したりガス切断すること
によって行なえばよいが、その場合、幅決めのための切
削ある゛いは切断を両側同時に行なうことは勿論のこと
片側ずつ行っても可能であり、また前記仮止め溶接部１
４の少なくとも一部分が残るよう切削加工を行なう。し
たがって、各金属板素材１０．１１は両者一体化したま
ま開先加工が茄されることにより、所期の寸法に整形さ
れることになり、換言すれば各金属板素材１０．１１は
所期の寸法以上のものを用い、また端面が不揃いの状態
で重ね合せてもよいことになり、その結果金属板素材１
０．１１の採寸および重ね合せを容易に行なうことがで
きる。このような開先加工を行なう場合、切削加工すべ
き個所の近傍が前記仮止め溶接部１４によって固定され
ているため、各金属板索材１０．１１の側縁部が座屈変
形を起こすことがなく、その結果容易かつ正確に開先加
工を行なうことができる。

つぎに上記の金属板素材１０．１１を両者一体化したま
まＵ加工およびＯ加工を行ない、しかる後互いに突合せ
た開先部２１．２２に本溶接を施す。Ｕ加工およびＯ加
工は従来と同様な方法で行なえばよいが、上記の金属板
累月１０．１１はその側縁部１２．１３を仮止め溶接さ
れて一体化されているから、Ｕ加工および０加工の際に
生じるせん断力による相対的なすべりが規制され、その
結果金金属板素材１０．１１の相互の密着性すなわち層
間密着性を良好な状態とすることができる。

（）たがって上；ホの工程を採ることにより、スプリン
グバック特性の配慮やそれに伴う材料選択の制約を解消
することができる。これに加え、各金属板素材１０．１
１の相対すべりが生じないことにより、開先部２１．２
２にズレが生じることがなく、第５図に示すようにＵ加
工およびＯ加工以前と同様な状態を雑持し、したがって
開先部２１．２２の本溶接を全く支障なく行なうことが
できる。

さらに、本溶接は従来と同様に、サブマージ−アーク溶
接等の溶融溶接法によって行なえばよく、その場合、開
先部２１．２２の熱変形が、開先加工順に肛ｄれた仮止
め溶接部１４によって防止されるから、前記重ね合せた
金属板索材１０．１１の突合を溶接を良好に行なうこと
ができる。また・開先部２１．２２の本溶接を行なう場
合、仮止め溶接部］４のうち残存している部分を同時に
溶融する。こうすることにより表面欠陥の原因となる仮
止め溶接部１４を除去できるため、従来必要としていた
後処理工程を省略することができる。

以下この発明の実施例と比較例とを記す。

実施例１ 板厚３ｍ！０の５ＬＩＳ３１６ＬステンレスＳ（板を内
層に、板厚１２１１１１１１のＡＰＩ−Ｘ４２ｉｔｉｆ
ｆを外層に配り、　ＴＣ外径５０　Ｑ　ｌ１１ｔａ、長
さ１２ｎ１の多重ｔＪＯＥＩを作成した。各鋼板は必要
寸法より若干大きく採寸し、かつ各々の端面は特に正確
には揃えることなく桁ね合せた。仮止め溶接すべき両（
ｌ、’ｊに部のうち一方の側縁部は約１００ｍｍのピッ
チで抵抗点溶接し、また他方の側Ｈ部は全Ｈに買ってシ
ーム抵抗溶接を行なプた。ついで、一体化さゼたｎ板を
所期のＶ法に切削加工ずろと同時に開先加工ｅ筋し、そ
の場合板止め溶接部を約半分残した。しかる後、Ｕ加工
および０加工を行なうとともに、開先部をサブマージア
ーク溶接により本溶接した。

以上の方法では、材料の切断および重ね合せを極めて容
易に行なうことができ、また開先加工も容易かつ良好で
あった。さらにＵＯ成形後の層間密着性は良好であり、
かつ開先部にズレは認められず、したがって本溶接を良
好に行なうことができろとともに、得られたＵＯＥ管の
表面に仮止め溶接部が認められず、表面欠陥はなかった
。

比較例 従来の方法により実施例１におけると同様なりＯＥ＠を
作成した。その場合、各銅板を同一寸法に粘度良く切断
し、かつ各々の端面を揃えて重ね合せる必要があったた
め、多大の時間と工数とを要した。また開先加工面の層
間の開口および各鋼板の側縁部の座屈変形を防止するた
めに特別なりランプ装置を必要とした。ざらにＵＯ成形
した際、各１ｉｉ板のスプリングバック特性の差異によ
り充分な層間密着性が得られたが、両者の相対的なすべ
りが生じたために、開先部がズしてしまい、結局そのま
までは本溶接を行なうことができなかった。

そして各鋼板を仮止めすべくその中央部に施した溶接の
あとが、表面欠陥として残っていた。

実施ＶＡ２ 実施例１で示した鋼板を用い、各鋼板を重ね合せた後、
開先部とすべき側縁部を実施例１におけると同様に仮止
め溶接し、これに加えその側縁部に対し直交する端縁部
の一方に抵抗シーム溶接を施し、かつ他方に抵抗点溶接
を施した。また他の例として、側縁部の仮止め溶接に加
え、両方の端縁部を溶融溶接によって仮止めした。この
ようにして仮止めした各々について、実施例１ど同様な
加工を行なった。

この場合でも開先加工時の機械加工性、ＵＯ成形時の成
形性、層間密着性、ならびに開先部の溶接性が良好であ
り、さらに得られた多重ＬＪ　ＯＥ管の強度および耐食
性が浸れていた。

なお、上述の説明では２層の多重ｔＪＯＥ管を例に採っ
たが、この発明は３層以上の多重ＵＯＥ管を製造する場
合にも適用できることは勿論である。

以上の説明から明らかなようにこの発明の方法によれば
、金剋板素材を仮止め溶接して一体化した後に開先加工
を施して所期の寸法に成形するから、金属板素材は特に
正確には採寸する必要がないと同時に、各金属板素材を
特に正確に重ね合せる必要がなく、また開先加工は仮止
め溶接した側縁部に施すから、層間が開口したり、金属
板素材が座屈変形したりすることがないため、開先加工
が容易であり、ざらにＵＯ成形後でも開先部にズレが生
じないから、本溶接を容易かつ正確に行なうことができ
、いずれにしてもこの発明の方法では、多重ＵＯＥ管を
容易にかつ安価に製造ずるととができる。またこの発明
の方法では、ＵＯ成形に伴うせん断力によって各金属板
素材が相対的にすべることを、側縁部仮止め溶接によっ
て規制するから、スプリングバック量の大小に拘わらず
層間密着性を良好にすることができ、したがってスプリ
ングバック量の調整やそれに伴う使用可能材料の制約を
解消することができる。さらにこの発明の方法では、仮
止め溶接部が製品としてのＵＯＥ管には残存しないから
、表面欠陥となることがなく、ひいては従来必要として
いた手直し作業を解消できるから、この点でも製造作業
を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

轄　１　日お　トγ突憤　９　ＭＬ寸斤忠、ｌハ制哀宕
テよルミ０８口するだめの図であって、第１図は金属板
素材を重ね合せ、かつ中央部を仮止め溶接した状態の斜
視図、第２図はし１０成形後の開先部のズレを示すため
の斜視図、第３図ないし第５図はこの発明の詳細な説明
するための図であって、第３図は金属板素材を重ね合せ
て仮止め溶接した状態の斜視図、第４図は側縁部に加え
’ｔＡＲ部をも仮！にめ溶接した状態の斜視図、第５図
はＵＯ！’！形後の開先部を示す斜視図である。 １０．１１・・・金属板素材、　１２．１３・・・側縁
部、１４・・・仮止め溶接部、　２１．２２・・・開先
部。 出願人　川崎製鉄株式会社 代理人　弁理士　豊田武久 （ほか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属板素材にＵ加工およびＯ加工を施すとともに、その
   金属板素材の互いに突合せた側縁部に溶接を施してｔＪ
   ＯＥ管を得るにあたり、特性の異なる少なくとも２枚の
   金属板素材を重ね合せるとともに、突合せ溶接すべく開
   先加工を施す側縁部近傍において前記金属板素材を抵抗
   溶接法により仮止め溶接し、ついでその仮止め溶接した
   金属板素材の側縁部に、仮止め溶接部の少なくとも一部
   が残るよう開先加工を施して開先部を形成し、さらにＵ
   加工およびＯ加工を順次行なった後、前記開先部に前記
   仮止め溶接部の残存部分を完全に溶融するよう本溶接を
   施すことを特徴とする多重ＵＯ−Ｅ管の製法。