JPS606278A - スパイラル鋼管の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、熱延コイルまたは帯状厚板を素材とするス
パイラル鋼管の製造方法に関するものである。

（従来技術） スパイラル鋼管製造法では、スパイラル製管機において
ストリップをスパイラル状に連続成形し、板の側縁突合
せ部を溶接接合する。側縁突合せ部の溶接には、良好な
ビード形状が得られるなどの理由から潜弧溶接が広く採
用されている。

たとえば、特開昭５４−１２２６７０号公報に開示され
た製造方法がある。この方法はスパイラルに成形された
鋼管を、板厚に応じた速度で内面を潜弧溶接し次いで外
面を潜弧溶接するものである。

しかし、上記潜弧溶接はスパイラル製管機内で行なわれ
るため、溶接速度に限界（最大的３　ｍ　／ｍｉｎ　）
があり、生産性に制約を受けること、溶接部に外気の吸
込みによるブローホール等の内部欠陥が生じ易く、溶接
部の品質が低下することなどの問題があった。

そこで、溶接速度、溶接品質の向上を目的として潜弧溶
接法による多電極化が進められてきた。

しかし、スパイラル製管法における内面潜弧溶接では、
成形過程で同時に溶接が行なわれるため、溶接位置の選
定が難しく、このため溶接速度、溶接品質の向−１−を
計ることを困難にしている。

通常、溶接速度を−１こげる場合、潜弧溶接法における
内、外面溶接位置７，８は、第１図および第２図に示す
ようにそれぞれスパイラル管２の最底部３および最頂部
からスパイラル管２のシーム５の進行方向とは逆方向す
なわち」−流側（マイナス側）に位置するように選ぶ。

このような溶接位置７．８を選ぶ理由は、潜弧溶接位置
７，８が下流側（プラス側）になると溶鋼が固まる前に
傾斜部に到達するため溶鋼が流出してしまい、潜弧溶接
によるビード形状が不良となるからである。すなわち、
溶接位置７．８はそれぞれ低速溶接ではプラス側、溶接
速度の増加に伴ってプラスからマイナス側に設定しなけ
ればならない。そして、溶接速度を増速する場合は、図
面に示す内面溶接位置７から管最底部３までの距離Ｌｅ
ｎｓθおよび外面溶接位置８から管最頂部４までの距離
Ｌ’　ＣｏＳθは大きくなる。

しかし、内面溶接の場合は管２に対して接線方向に進入
してくるストリップ１の側縁とすでに形成された管２の
側縁が出会う位置で溶接が行なわれることになる。した
がって、上記圧１＠Ｌａｏｓθを大きくとると、両側縁
間のギャップが大きくなり、溶落ちなどの溶接不良を生
じる。

一方、上記生産性の問題を解決するものとして、スパイ
ラル製管機において００２溶接法により高速連続仮付は
溶接を行ない、スパイラル製管機外で潜弧溶接を行なう
方法が提案されている。

しかし、この方法でもブローホール等の欠陥が発生し易
く、その上スパッターが多く付着するのでその除去およ
び溶接中に多量に発生する有害なガスとヒユームの処理
などの問題がある。また、溶接速度も潜弧溶接に比べ高
い（最大的９　ｍ　／ｍｉｎ　）が、生産性の点から更
に高速化が望まれている。

（発明の目的） 本発明の目的は高い溶接速度で溶接部品質の優れたスパ
イラル鋼管を製造することができる方法を提供すること
である。

（発明の構成） 本発明のスパイラル鋼管の製造方法では、ストリップを
これの長毛方向に送りながら連続的にスパイラル状に成
形すること、ストリップの一つの側縁と他方のスパイラ
ルに成形されたストリップの側縁とが出会う位置におい
て、両側縁を電気抵抗溶接すること、前記電気抵抗溶接
と同時またはその直後に両側縁部を一対の加圧ロールで
管内外より挟圧すること、前記挟圧と同時またはその直
後に前記溶接のビードを整形すること、および前記両側
縁の電気抵抗溶接部をさらに被覆アーク。

ガスシールドアークまたはセルフシールドアーク溶接す
る。

（実施例） 第３図に示すように平たいストリップ１がピラミッド状
に配列された３列の成形ロール２１に矢印Ａ方向に送り
込まれる。ストリップ１は管軸に対し傾斜して成形ロー
ル２１に供給され、成形ロール２１によりスパイラル状
に成形される。

スパイラル状に成形されたストリップ１の先行する側縁
１１と後続する他方の側の側縁１４とが成形ロール２１
の位置で僅かにオーバラップするようにして出会い、こ
こで両側縁１１．１４は電気抵抗溶接される。電気抵抗
溶接は側縁部へ供給される高周波または中周波の溶接電
流による抵抗加熱によって行なわれる。溶接電流は、成
形ロール２１の入側で管外周面側に配置された一対のコ
ンタクトチップ２３によって側縁部へ供給される。

なお、電気抵抗溶接の位置は従来のスパイラル鋼管製造
法における内面溶接位置に相当している。

第４図　（ａ）〜（ｃ）は順次、ストリップの側縁１１
．１４が突き合わされ、電気抵抗溶接される過程を示し
ている。

ストリップの一方の側縁１４および他方のすでにスパイ
ラル管となった側の側縁１１はＸ形開先が切られている
。ストリップの前進と共に先行する側縁１１は第４図（
ａ）および（ｂ）に示すように上方より降りて来て後続
の側縁１４と出合い、突き合わされて電気抵抗溶接され
る。

このとき、両側縁１１．１４は第４図（Ｃ）に示すよう
に正しく並び、圧接されなけらばならない。このために
、両側縁部１２，１５は第３図および第６図に示す−１
−９下一対の加圧ロール２５．２６により溶接と同時ま
たはその直後に管内外より挟圧される。

第６図に示すように内側加圧ロール２５は内面成形ビー
ム２７に、外側加圧ロール２Ｂは成形装置２８に取り伺
けられている。

加圧ロール２５．２８による溶接接合部の挟圧によって
この接合部の変形が拘束され、オフセット、ピーキング
等の管の形状不良が防止される。

側縁１１　、１４に対して」−記のようなスクイズ機能
が効果的に発揮できるように加圧ローニル２５，２Ｂに
は十分な加圧力が与えられなければならない。

加圧ロール２５　、２８は無駆動であるが、ストリップ
１の進行方向に回転駆動してもよい。

第４図　（ｃ）に示すように上記加圧により側縁１１．
１４が抑圧、変形されるため、内、外面ビード１７の形
状はシームに対して左右対象とはならない。この状態は
板厚が大きいほど顕著になる。

ビード１７の形状は凹凸していると、次に行なうアーク
溶接においてアーク長が変化し、溶接条件か一定に保た
れない。この結果、溶接部に球状欠陥が発生する。

そこで、この発明では管内面または外面にはみ出したビ
ードを前記挟圧と同時または直後にビードを整形する。

整形は上記加圧ロールによる整形、おるいは切削、研削
、プラズマ等によりはみ出しビードの除去によって行な
われる。

第７図は電気抵抗溶接法により溶接されたストリップの
側縁部１５とすでに成形された管の側縁部１２をスパイ
ラル鋼管中心線の直上又は直下の１点４５（第５図参照
）で上下一対の加圧ロール３１により挟圧した状態を示
す。第７図（ａ）は第７図の部分拡大図である。

ここでラップ厚文部のラップ部りの溶鋼は加圧ロール３
１の突起部３２とＸ開先部との空間Ｓでビード１８を形
成する。

第８図は前記溶接法でラップ厚が文から立′（交＜交′
）に増大した場合の加圧状態を示す。この場合、ラップ
部Ｌ′の溶鋼の体積Ｖ′と第８図に示す空間Ｓ′の体積
Ｖ′との関係はｖ’＞　Ｖ’となり、溶鋼は開先外に流
出する。この対策として、加圧ロール３５に溝３６を設
け、溶鋼流出による突合せ部の段付きを防止したもので
ある。

第９図は第７図および第８図の中間的な状態で、この場
合加圧ロール３８はフラットロールを使用する。

以」−のようにラップ部り、Ｌ’およびＬ″のラップ量
ｖ　、　ｖ’およびＶ″と開先加工部と加圧ロール間の
空間ｓ　、　ｓ’およびＳ″′の体積ｖ　、　ｖ’およ
びＶＩ＋の関係がそれぞれｖ　＜Ｖ　、　、ｖ’＜Ｖ’
およびｖ”＜　Ｖ″になるように加圧ロール形状を選定
する。

また、前記各方法以外に開先加工寸法を内外面非対称と
して内面側を外面側より深くし、内面側にはみ出すビー
ドを少なく１７てフラットな加工ロールで押さえ、外面
側を第７図に示す突起部を有する加圧ロールで押える。

そして、外面側のみはみ出したビードを切削、研削、ま
たはプラズマ法により除去して整形してもよい。これは
内面ビードを除去して整形することが困難な場合に採用
する。

第１Ｏ図は一対の加圧ロール３５でビードを整形し、以
後のアーク溶接をしやすくするため管内面でバイト４１
により、外面でフライスカッタ４２によリピートの一部
を除去して整形する一実施例である。

前述の除去して整形する位置は特定するものではなく、
加圧ロール設置位置４５から外面アーク溶接位置４７あ
るいは内面アーク溶接位置４８に至る間で施工すればよ
いが、省エネルギーの見地から電気抵抗溶接直後の点４
Ｂ近傍でビードが比較的軟らかいうちに施工することが
望ましい。

以上のような電気抵抗溶接によるビードの整形、加工は
、後工程のアーク溶接を行なう上で不可欠である。

第１１図は電気抵抗溶接法によるはみ出しビードの凸凹
数　（ハンピングビード個数）とその後のアーク溶接法
による溶接内質欠陥発生率の関係を示した図である。こ
のデータからもビードの凸凹（ハンピングビード）が電
気抵抗溶接とアーク溶接の組合せ溶接に大きな影響をお
よぼすことが分かる。

上記ビードの整形に引き続いてアーク溶接が行なわれる
。前に示した第５図および第６図において、４７は外面
アーク溶接部だで、従来法と同様であり、４８は内面溶
接用ビームで、ビーム２９先端に設けられた図示してい
ない内面アーク溶接機によって従来法の溶接位置から約
１回転後の点４８において内面アーク溶接を行なう。こ
の外面溶接。

内面溶接位置は図示の４７および４８位置から更に１回
転後行なってもよい。ここで、外面溶接、内面溶接の順
序は整形方式によって異なり、ストリップの位置が第７
図に示す方式と天地が異なる場合には外面溶接と内面溶
接の順序は逆に行なってもよい。アーク溶接として被覆
アーク溶接、イナートガス金属アーク溶接、炭酸ガスア
ーク溶接、イナートガスタングステンアーク溶接、セル
フシールドアーク溶接等が用いられる。

】１ 」二記のように加圧ロール２５．２６によって溶接接合
部を−１−下より加圧することにより管２が僅かに水平
方向に偏平になる傾向にある。これを防ぐために第３図
に示すように押さえロール３０を設けることが有効であ
る。押さえロール３０は管２を外表面から真横に押すよ
うに配置する。すなわち、加圧ロール２５から円周方向
に大体において８０°離れた位置に一対と、この対のそ
れぞれの押さえロール３０から管軸方向に適当に間隔を
おいたものとが配置される。押さえロール３０は管２の
横方向の変形を拘束して管の偏平化を防止するとともに
加圧ロール２５．２６のスクイズ機能をより有効にする
。

ただし、−ヒ記押さえロール３０は必須のもではない。

第１２図はこの発明の他の実施態様を示すものである。

すなわち、上記のよに電気抵抗溶接を行ない、加圧ロー
ルにて挟圧してスパイラル管状に造管し、引き続いてビ
ードの整形を行なって得られた中間加工管は切断され、
オフラインでアーク溶接される。

２ 図面に示すように、スパイラル製Ｉｒｒ機５１の出側か
ら送出装置５２が延びており、送出装置５２に隣接して
走行切断機５３が配置されている。また、送出装置５２
の側方には配送装置５４が延びており、配送装置５４と
直交して４台の溶接ライン５５が並んでいる。各溶接ラ
イン５５には台車５６と外面アーク溶接機５７と内面ア
ーク溶接機５８が配置されている。

スパイラル造管機４７内でストリップ１が連続して中間
加工管６に造管されなから送出装置５２により送出され
てくる。走行切断機５３により所定の長さに切断された
中間加工管６は配送装置５４により溶接ライン５５に配
送され、そこでアーク溶接機５７．５８により内外面を
溶接されてスパイラル鋼管に製管される。

なお、溶接ラインの数は電気抵抗溶接速度と同等または
それ以」―の溶接速度が得られるように設定する。

ｉ１３図は横軸に板厚をとり、縦軸に溶接長当りの欠陥
発生率　ｍを像って、この発明と従来法と比較したもの
である。従来法に比べてこの発明がはるかに優れている
ことが分かる。これはアーク溶接前に電気溶接を行なっ
てスパイラル鋼管とストリップの一側縁とを強固に接合
して弾性力によるスパイラル鋼管からの板離れを防止で
きること、その後のアーク溶接を最適位置で行なうこが
できること、およびビードを整形することにより、アー
ク溶接時のビードまたは母材と溶接棒の距離が一定に保
たれ、良好な溶接部が形成されることによる。

なお、この方式は設備新設で実施する以外に既設のスパ
イラル鋼管設備に電気抵抗溶接装置、加圧ロールおよび
ビードの一部を除去して整形する装置の追加と既設のア
ーク溶接機の位置変更のみで実施可能である。

（発明の効果） この発明は上記のように、まず板の両側縁を電気抵抗溶
接するので、従来潜弧溶接あるいはＣ０２溶接で発生し
ていたブローホール等の溶接部の内部欠陥を完全に防止
することができる。溶接接合部を加圧ロールで電気抵抗
溶接と同時またほその直後に挟圧するのでピーキングお
よびオフセットによる管形状不良が防止され、管外径を
高精度に保持することができる。

また、高速溶接では電気抵抗溶接の方がアーク溶接に比
べて箸しく大きな溶接部のど厚が得られるので、製品に
要求される品質等級に応じてアーク溶接の溶は込み吊の
調整および溶は込み量を少なくすることにより溶接速度
の向上が図れる。

さらに、電気抵抗溶接によって生じたビードを整形した
のちアーク溶接を行なうので、ビード凹凸によるアーク
長の変動が防止され、溶接欠陥のないシームを得ること
ができる。

さらにまた、先に電気抵抗溶接を行なったのちにアーク
溶接を行なうので管内面側のシームの溶接位置を溶接速
度に拘束されることなく任意に選ぶことができる。

また、この発明の方法は従来のスパイラル製造設備に電
気抵抗溶接装置と加圧ロール更にはビード除去整形機構
を取り付けるだけで実施できるので、設備費を大幅に低
減可能である。一工程でス５ バイラル鋼管を製造する場合は従来法と同じ要員で生産
量を大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法により製管中の管の平面図、第２図は第
１図の正面図、第３図は本発明による製管法を説明する
図面で、製管中の管および製管機主要部の斜視図、第４
図（ａ）〜（ｃ）はストリップの側縁の接合過程を説明
するもので、ストリップ側縁部の拡大断面図、第５図は
本発明を実施する製管機の一例を示す概略平面図、第６
図は第５図に示す製管機の正面図、第７図は加圧ロール
の一例を示す正面図で、第７図（ａ）は加圧ロールの一
部拡大図、第８図は加圧ロールの他の例を示す正面図、
第９図は加圧ロールの更に他の例を示す正面図、第１０
図はビードの一部を除去して整形する一実施態様図、第
１１図はハンピングビード個数とアーク溶接欠陥発生率
を示す図、第１２図はオンラインで電気抵抗溶接を行な
い、オフラインでアーク溶接を行なう一実施態様図、お
よび第１３図はブローホール発生率を従来法と本発明法
とを比較し６ て示すグラフである。 １・・・ストリップ、２・・・スノくイラル管、５・・
・シーム、１１．１４・・・側縁、１２．１５・・・側
縁部、２１・・・成形ロール２５．２８・・・加圧ロー
ル。 特許出願人　代理人 弁理士　矢　葺　知　之 （ほか１名） （−〇　（ Ｚ　に　区 寸　寸　寸 朽　杆　杆 トーへ曇陣ざ甥４劇（外地 ＼丁　ＬＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ストリップをこれの長手方向に送りながら連続的にスパ
   イラル状に成形すること、ストリップの一つの側縁と他
   方のスパイラルに成形されたストリップの側縁とが出会
   う位置において、両側縁を電気抵抗溶接すること、前記
   電気抵抗溶接と同時またはその直後に両側縁部を一対の
   加圧ロールで管内外より挟圧すること、前記挟圧と同時
   またはその直後に前記溶接のビードを整形すること、お
   よび前記両側縁の電気抵抗溶接部をさらに被覆アーク、
   ガスシールドアークまたはセルフシールドアーク溶接す
   ることよりなるスパイラル鋼管の製造方法。