JPS605375B2 - スパイラル鋼管製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスパイラル鋼管製造方法の創案に係り、スパイ
ラル鋼管中に発生した残留応力又は残留モーメントをコ
ント‐ロールせしめて利用上有利なスパイラル鋼管を得
しめるに当って鋼板に負荷される強い逆曲げ力を解消し
て溶接突き合わせ部におけるピーキングの発生や鋼板座
屈その他を防止し安定した良質の鋼管を得しめようとす
るものである。

鋼管を得る製造法の１つとしてスパイラルミルは既に知
られている。

即ちこのスパイラル造管機は熱延コイルをアンコィラー
によって巻戻し、レベリソグ、トリミング、開先取りお
よびエッジの端曲げ加工された後第１図に示すようなフ
オーミングスタンドーこ鋼板５として造管に対し略切線
方向にそって送り込まれて成形せしめつつスバイラル状
に溶接して目的の鋼管とするものであり、近時において
大径化した鋼管杭や鋼管矢板用母管或いはラインパイプ
用鋼管の如きを量産的に製造することができる。ところ
がこのようなスパイラル鋼管は成形溶接のままで製品と
されるものであることよりして前記したような成形時に
おける残留応力をそのまま残したものとなる。即ち斯様
な成形に関してはへッシュタィプと称される外周拘束型
のものがあるが、斯かる外周拘束型のものの場合におい
ては第４図に示すＡＢＣＤのような残留応力が発生して
おり、このような残留応力をもった鋼管は次に列挙する
ような問題を有している。■ 鋼管には所謂スプリング
バックしようとする残留応力を有するものであることよ
りして外蓬変動が大きく示される。■ ラインパイプと
して使用する場合において内圧に対する耐力が低い。

■ 矢板用原管として使用する場合において接手溶接の
如き矢板加工中に変形を生じ、所謂矢板幅が増大する。

なお特関昭５１一１１２４６４号公報においては装入さ
れる鋼板に逆曲げを与えることが示されているが、その
逆曲げ半径は曲げロール半径と同じに附与されるもので
、本発明における如き初期曲げ半径は存在せず、逆曲げ
後直ちに造管半径となるものであって前記した第４図に
示すような残留応力がより大きく残り、ピーキングの発
生を避け得ないものである。本発明は上記したような従
来のものの不利、欠点を改善し、しかもその際に発生す
る逆曲げ力を解消して良質の鋼管を得るようにしたもの
であって、即ち本発明者等は上記したような残留応力を
コントロールする技術として第２図に示すように前記の
ような外周拘束型造管機に送り込まれる鋼板５を造管さ
れる鋼管としての所定半径より小さい半径ｒで初期曲げ
し、その後スプリングバックさせて造管所定半径Ｒの状
態となし、この状態で溶接することを提案するものであ
って、このような方法によるときはその残留応力が第５
図に示すようにコントロールされて相当に改善されるこ
ととなり、これによって例えばラインパイプとして用い
られる場合において従来の第４図に示す残留応力のもの
に比較しその水圧耐力の大きな向上を期待することが可
能であり、又鋼管矢板用とされる場合においても寸法形
状の優れた鋼管矢板を製造し得ることとなる。

ところがこの場合においてその造管設備に対する鋼板装
入レベルは第２図に示すように形成される鋼管の下端部
に略−致したものであることよりして前記したように初
期曲げ半径ｒを小さく設定するとフオーミング前面にお
いて第２図に示すような半径ｒ′‘こよる逆曲げがかか
ることになり、斯様な逆曲げによって溶接突き合わせ部
にピーキングの発生を見、又鋼板の座屈を発生し、甚だ
しい場合には造管を困難又は不能ならしめるに到ること
が認められる。そこで本発明においては上記したような
半径ｒ′‘こよる逆曲げを解消するように鋼板装入レベ
ルを造管レベルより高くし、逆曲げ半径ｒ′を所望の初
期曲げ半径ｒより十分に大きく探ることによって単に内
部応力のコントロ−ルされたものとするだけでないこ形
状の優れた鋼管を適切に得しめるようにしたものである
。蓋し上記したような本発明における鋼板装入レベルは
第３図において、例えば初期曲げ半径ｒが、又鋼板装入
レベルの造督しベル下端部（内側ロール４３下端面に対
する接線方向）からの高さ日が、第３図からＨ＝（ｒ十
ｒ′）（１−ｃｏｓａ）………（１）であり、設備上の
条件として例えば第１ロール４１の鋼板５に対する接点
と内側ロール４３の接点との距離１は以下のようになる
。

８＝Ｓｉｎｌ，三，．．，．．．．（ｎ）であり、造管
上ピーキングその他の問題を生じない逆曲げ半径「の範
囲は実験的に、ｒ′Ｚが………（ｍ） が必要である。

即ち本発明者等がこの装入時における逆曲げ半径ｒ′と
初期曲げ半径ｒとの関係について多くの材質、板厚を異
にした鋼板について検討した結果によると、ｒ′＝ｒで
はピーキング高さが４柳前後で実質的に造管不能であり
、ｒ′：公ではピーキング高さが３肋弱である。

又ｒ′＝３では１．８肋前後となるが、ｒ′＝４ｒでも
１．３側、ｒ′＝５ｒでも１．２肌弱であって一般的に
要請されるピーキング高さ１肋以下とすることができず
、ｒ′＝６ｒ以上とすることによって始めてピーキング
高さを１肋以下とすることができる。次に鋼板装入レベ
ル高さ日については次のようになる。然してこのような
装入レベルは各造管設備及び造管鋼管サイズにより決定
され、例えば初期曲げ半径ｒを５０物岬、逆曲げ半径「
を３００仇舷とし、ＣＯＳ８＝０．９７９７の場合の装
入レベル高さ日は７比吻となる。

、上記のように逆曲げ半径ｒ′と６ｒに従った鋼板装入
レベル高さ日を各種の板厚およびグレード‘こついて検
討したが、製品外径が同じであるならばこの板厚および
グレード‘こよる日の変化は僅少であり、例えば製品外
径１００仇肋の場合において板厚が９〜２５．４肋と変
化し、しかもグレードがＳＴＫ４１、５０および×６０
のように変化しても前記装入レベル高さ日としては１１
９．２〜１４０．４肋であり、その他の外蓬寸法の場合
も外蓬寸法の増大に従って日の値が低減するとしても板
厚およびグレードによる影響は実質的に無視し得る範囲
のものと言うことができる。

而してこのようなスパイラル鋼管として実際的に製造さ
れている製品外径としては５００〜２６００柳程度であ
り、このような各製品外径のものについて前記したｒ′
と６ｒ‘こ従った鋼板装入レベル高さ日を求めた結果は
次表の通りである。

即ち外径２６００肋の場合においても装入レベル高さ日
としては５物肋が一般的に必要であり、このような鋼板
装入高さ日が得られないならばピーキングの発生が避け
られず、好ましい製品を得ることができない。

鋼板装入レベル高さ日の上限については前記した表から
も明らかなように製品外径５００肌の場合でも２００肌
でピーキングを発生しないｒ′＝６ｒの関係を満足する
ことができ、しかもこのような装入レベルを殊更に高く
することは設備的に不利であり、特別な鋼板先端装入機
構などを必要として操業的にも不利である。

以上説明したような本発明によれば外周拘束型造管器に
よってスパイラル鋼管を製造するに当ってその鋼板装入
口における第１ロールと第２ロールの間に設けた内側ロ
ールにより初期曲げ半径を鋼管半径より少さくした曲げ
を加えて従来法によるものにおいて不可避的に発生して
いたスパイラル鋼管中の残留応力又は残留モーメントを
適切にコントロールせしめ、しかもその際の鋼板装入レ
ベル高さを造管下端面しベルより５０〜２０仇帆高くす
ることによって鋼板装入時における逆曲げ半径を前記初
期曲げ半径の６倍以上として大きく探らしめ、この装入
時逆曲げによって生ずる溶接突き合わせ部のピーキング
発生、鋼板の座屈などの悪影響を的確に防止し或いは造
管困難又は不可能な事態の発生を回避せしめて品質、形
状の共に優れたスパイラル鋼管を円滑に製造し得るもの
であって、この種スパイラル鋼管の製造工業上その効果
の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示すものであって、第１図は
造管機に対する従来の鋼板装入関係説明図、第２図はそ
の初期曲げ半径を強化した場合の鋼板装入関係説明図、
第３図は本発明による鋼板装入関係の説明図、第４図は
従来の外周拘束型スパイラル造管機による残留応力分布
状態の説明図、第５図は本発明により初期曲げ半径を小
さくしコントロールした場合の残留応力分布状態の説明
図である。 然してこれらの図面において、４は外周拘束ロール、５
は鋼板ｔ ７はガイドロール、４１は鋼板装入口におけ
る第１ロール、４２はその第２ロール、４３は内側ロー
ルを示すものである。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外周拘束型スパイラル造管機を用いてスパイラル鋼
   管を製造するに当り、その鋼板装入口部分において造管
   半径より小さい初期曲げ半径を以て曲げ加工しつつ造管
   せしめ、しかも該鋼板装入レベルを造管機における鋼管
   下端面レベルより５０〜２００ｍｍ高くして鋼板装入口
   部分における逆曲げ半径を初期曲げ半径の６倍以上とし
   て該逆曲げによる悪影響を緩和することを特徴とするス
   パイラル鋼管製造方法。