JPS61147930A - 鋼管の整形拡管方法 - 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〕 本発明は、鋼管全長をその内部に挿入される拡管ヘッド
によって一方管端から他方管端まで所定長さずつ順次所
定の拡管率で拡管するメカニカル拡管法において、鋼管
の真円度、真直度を高精度化できる鋼管の整形拡管法に
関するものである。

〔発明の背景〕

溶接鋼管のうち、特にＵＯＥｐ管は主として石油、天然
ガス等の輸送用としてラインパイプに用いられている。

しかも、最近はこれらのエネルギーの供給地が寒冷地、
または海底と多岐にわたってきており、それに従い鋼管
に要求される品質も高度なものになっている。このよう
に高品質が要求されるＵ　ＯＥ　ｇＮ管の製造は、先ず
平板をＵｌｎｇ　。

０ｉｎｇ成形した後、内外面よりサブマージアーク溶接
することで行っている。このため、溶接の熱影響により
残留応力が発生し、これが主要因となって、得られた鋼
管に長手方向の曲がり変形（真直度）や円周方向の楕円
変形（真円度）をもたらすという欠点があった。このこ
とは、特に薄肉鋼管において顕著であった。

それで、通常は溶接後のＵＯ鋼管を拡管することで、こ
れらを矯正し、高品質の鋼管を製造するようにしている
。拡管の方法としては、メカニカル拡管方式と、水圧拡
管方式とがある。ところが、両者にあっては次のような
差異があり、最近ではメカニカル拡管方式が多く採用さ
れている。

すなわち、 （１）、製品の大径化にともない、水圧拡管方式では能
率が大幅に低下するが、メカニカル拡管方式では、大径
鋼管を高能率で加工できること、 （２）、水圧拡管方式では、鋼管の外側がダイに拘束さ
れ、溶接ビードが管内面に押し込まれる場合があること
、 （３）、ラインパイプでは、内径のボアマツチングが望
ましいが、メカニカル拡管方式は、内径基準で拡管を行
うため、特に厚内管の場合に有利であること、 （４）、メカニカル拡管方式は、厚内・高強度材の拡管
が水圧拡管方式に比べて容易であること、 等の理由である０本発明がメカニカル拡管方式に関する
ものであることは前述の通りである。

〔従来の技術〕

第５図は、一般的なメカニカル拡管機１を示すものであ
る。同図において、２は主シリンダ、３は該主シリンダ
２のホーン４の先端側に取り付けられた拡管ヘッドであ
る。拡管ヘッド３の有効長さしは、通常４００〜９００
　ｗｍである（第６図参照）。

拡管は、主シリンダ２を操作してホーン４内に組み込ま
れたコーンを軸方向へ移動させ、ジッーを介してダイを
径方向へ拡大させることで行っている。５は鋼管６を拡
管ヘッド３に対して所定長さ分だけ順次送り込むための
アキシャルインフィード、７は鋼管６を搬入・搬出する
ためのクロスフィードである。

このようなメカニカル拡管機１にあって、従来の拡管方
式は、第６図及び第７図に示す通りである。すなわち、
先ず第６図に示す如く、ＵＯ底成形れ、且つサブマージ
アーク溶接された鋼管６を拡管ヘッド３側へ送り込み、
管端６ａ側に挿入させる。そして、その時の拡管ヘッド
３が鋼管６内へ挿入される長さは、前記拡管ヘッド３の
有効長さＬ以下とする０次に、このような状態で主シリ
ンダ２を操作して拡管ヘッド３のダイを！を径させ、外
径りの鋼管６を第６図の鎖線の如（目標外径り。

となるべく目標拡管率αで拡管する。なお、目標拡管率
αは、 である。

然る後は、アキシャルインフィード５で鋼管６を所定長
さく前記寸法り以下）ずつ順次拡管ヘッド３側へ送り込
み、目標拡管率αで鋼管６の全長を拡管している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上述のようにして行われる従来の拡管方式に
あうでは、溶接工程において発生した残留応力及び拡管
時の加工歪の影響を受け、最初に行われる管端６ａ側の
真円度が悪化するという欠点があった。すなわち、最初
に行われる管端６ａ側の拡管にあっては、管端６ａが非
拘束部分で、管中央寄りの部分６ｃが拘束された部分で
ある。このため、拡管時に溶接部の残留応力及び加工歪
が前記非拘束部分である管端６ａ側へ集中し、この集中
した残留応力及び加工歪で管端６ａが変形するというも
のである。

鋼管の真円度は管端部に重点をおいて評価されるもので
ある。また両管端で所定以上の真円度をもっており、長
さ方向の真直度が所定値以上であれば、管中間部の真円
度も良好と評価される。それで、上述の如く、管端６ａ
の真円度が損なわれるということは当該鋼管６の品質上
の信頼性に欠けることになり、ひいては不良品を多発す
るという欠点があった。それで、従来にあっては、種々
の手入れを施して良品化するように努めているが、それ
には多大な工数を必要とし、生産性に欠けるものであっ
た。

ところで、管端６ｂ側の拡管は、第７図に示すように、
鋼管６の最後に拡管する部分の長さｌが前記拡管ヘッド
３の有効長さＬ以下である。従って、この部分の拡管は
、１個の鋼管を咳鋼管の全長よりも長い寸法の拡管ヘッ
ド３で拡管した状態と同じ拡管が行える。それで、溶接
時の残留応力及び加工歪が管端６ｂ側に集中することは
なく、高精度の拡管となる。つまり、管端６ｂは充分な
真円度でもって拡管することが可使である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は従来のメカニカル拡管方式の上記欠点に鑑みて
これを改良除去したものであって、真円度、真直度等に
優れた高精度の整形拡管方法を提供せんとするものであ
る。

而して、本発明のうち第１の発明の要旨は、鋼管全長を
その内部に挿入される拡管ヘッドによって一方管端から
他方管端まで所定長さずつ順次所定の拡管率で拡管する
メカニカル拡管法において、最初に拡管する管端部の拡
管は少なくとも１回以上の予備拡管と仕上拡管とに分け
て所定の拡管率になるまで拡管することとし、最初に拡
管する管端部の仕上拡管はその余の部分を所定の拡管率
で拡管した後に実施することを特徴とする鋼管の整形拡
管法である。

また本発明のうち第２の発明の要旨は、鋼管全長をその
内部に挿入される拡管ヘッドによって一方管端から他方
管端まで所定長さずつ順次所定の拡管率で拡管するメカ
ニカル拡管法において、最初に拡管する管端部の拡管及
び爾後の切断による管端予定部の拡管は少な（とも１回
以上の予備拡管と仕上拡管とに分けて所定の拡管率にな
るまで拡管することとし、最初に拡管する管端部及び管
端予定部の仕上拡管はその余の部分を所定の拡管率で拡
管した後に実施することとし、最後に前記管端予定部を
切断することを特徴とする鋼管の整形拡管法である。

以下に本発明の方法を図面に示す実施例に基づいて更に
詳細に説明すると次の通りである。なお、メカニカル拡
管機１を用いて拡管を行うことは従来の場合と同じであ
る。

〔実施例１〕 第１図及び第２図は本発明のうち第１の発明に係る拡管
方法を示すものである。この第１の発明にあっては、先
ず、ＵＯ底成形て突合せ端部をサブマージアーク溶接し
た鋼管１０を準備する。そして、アキシャルインフィー
ド５（第５図参照）で鋼管１０を拡管ヘッド３側へ送り
込み、従来の場合と同要領で管端１０ａ側の拡管を行う
、但し、この場合の拡管率は、目標拡管率α以下の予備
拡管率βとする。予備拡管率βは、目標拡管率α（前述
した（１１式参照）の９０％以下が好ましい、その理由
は、管端１０ａが非拘束部分であるため、９０％を越え
て拡管するとそのときの加工歪及び溶接時の残留応力が
管端部りに不均一に集中し、真円度が損なわれるためで
ある。ここにおいて、前記溶接後の鋼管１０の外径をＤ
とし、予備拡管後の外径をＤｘとすると、予備拡管率β
は、 で表される。

次に予備拡管した残余の部分を、所定長さずつ反対側の
管端（図示せず）へ向けて目標拡管率αで拡管する０反
対側の管端における拡管は、第７図に示す従来の場合と
同じ要領で行うことができ、真円度についての問題はな
い、なお、第２図は、この残余の部分の拡管が終わった
状態を示すものである。

然る後は、前記最初に予備拡管率βでもって拡管した未
目標拡管率部分１０ｄを目標外径Ｄｏとなるまで複数回
の仕上拡管を行う、経済上は、１回で仕上拡管を行う方
が望ましいが、拡管回数を増やすと、溶接時の残留応力
及び拡管時の加工歪が徐々に管全体に分散され、より真
円度の高い鋼管を得ることが可能である。

これにより、両管端及び管途中の部分を充分な真円度で
もって拡管することが可能である。

本発明者らは、上述の第１の発明が従来の拡管法に比較
して如何に優れているかを実証するため、次に示す実験
を行った。

実験の条件 （１）Ｈ管の条件 外ｐ４：２８インチ 肉厚：６．９鶴 長さ：１２ｍ 材質：ＡＰＩ　　５ＬＢ （２）拡管ヘッドの条件 長さ：９００■ （３）本発明に係る第１の発明の最初に拡管する部分の
拡管率及び仕上回数の条件 （４）但し、従来の技術は、第５図乃至第７図による拡
管方式である。

第１の発明と従来の場合の技術との比較は、それぞれＳ
ＯＷの試料を用いるものとし、拡管終了後の最初に拡管
した部分の管端の水平方向直径Ａと垂直方向直径Ｂとを
算出し、これを次の（３）式に当てはめて得られた真円
度δの平均値を比較した。

なお、第１の発明においては、最初に拡管する部分を２
回仕上した鋼管を試料とした。

その結果は、従来方式による真円度δの平均値が１．５
６％、第１の発明による真円度δの平均値が０．３４％
であった。このことからも、第１の発明の拡管方式が従
来方式に比較して如何に優れた真円度を得ることができ
るか明らかである。

〔実施例２〕 次に第３図及び第４図を参照して本発明の第２の発明に
係る拡管方式を説明する。この第２の発明の拡管方式は
、１つの長尺鋼管１１を拡管した後、これを所定の寸法
に切断して２個の製品鋼管を得る場合のものである。

拡管は、先ず、ＵＯ底成形て突合せ端面をサブマージア
ーク溶接した長尺鋼管１１を準備する。そして、第３図
に示す如く、前記鋼管１１の最初に拡管する部分ｌｉｄ
及びＷ後の切断による管端予定部ｌｉｅを、前述の第１
の発明の場合と同様に、予備拡管率βで拡管する０次に
これらの部分ｌｉｄ及びｌｉｅを除いた残余の部分を、
やはり前述の第１の発明の場合と同様に、目標外径Ｄｏ
となるべく、目標拡管率αで拡管する（第４８！ｆｆ参
照）、この場合、管端１１ｂの拡管は第７図の要領で行
うことができ、充分な真円度が得られることは従来の場
合及び前述の第１の発明の場合と同じである。

然る後は、最初に予備拡管した管端部分ｌｉｄと管端予
定部１１ａとを、第１の発明と同要領で目標外径ｎｏと
なるまで複数回の仕上拡管を行う、この仕上拡管も、経
済上は１回で行う方が望まし、いが、拡管回数を増やす
と、溶接時の残留応力及び拡管時ノ加工歪が徐々に管全
体に分散されるので、より真円度の高い鋼管が得ること
が可能である。

これにより、管端部１１ａ、　ｌｌｂはもちろんのこと
、管全長にわたってその真円度に優れた長尺鋼管１１の
拡管が完了する。然る後は、管端予定部ｌｉｅにおいて
切断を行い、１個の長尺鋼管１１から２個の製品鋼管を
得ればよい。

本発明者らは、この第２の発明の場合も前述の第１の発
明の場合と同じ条件で、従来の拡管方式との真円度δ（
前述の（３）式参照）を比較した。その結果は、第２の
発明の場合の真円度δの平均値は、０．４０％であり、
従来の場合の平均値は、１．６０％であった。この実験
からも第２の発明の拡管方法が如何に真円度δにおいて
優れているか明らかである。

ところで、“本発明は上述の第１及び第２の実施例に限
定されるものではなく、適宜の変更が可能である０例え
ば、二個の拡管ヘッドを用いて鋼管の両端側から拡管す
るものであってもよい、要は、最初に行う管端部分（長
尺鋼管の場合は、爾後の切断による管端予定部をも含む
）の拡管を、先ず予備拡管率で行って、残余の部分を目
標拡管率で拡管し、最後に予備拡管率で拡管した部分に
ついて複数回の仕上拡管を行えばよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、メカニカル拡管方式にお
いて、優れた真円度を得ることができ、従来必要であっ
た拡管後の種々の手入れ工数が不必要である。従って、
著しい生産性の向上が図れ、高品質の鋼管を低コストで
製造出来るなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２ＶＩＪは本発明の第１の発明を示す拡管
工程途中の鋼管の縦断面図、第３図及び第４図は本発明
の第２の発明を示す拡管工程途中の鋼管の縦断面図、第
５図は一般的なメカニカル拡管機の全体を示す側面図、
第６図及び第７図は従来の拡管方式を示すものであり、
第６図は最初にけう管端部分の拡管工程を示す鋼管の縦
断面図、第７図は最後に行う管端部分の拡管工程を示す
鋼管の縦断面図である。 １０．１１・・・鋼管　　　　３・・・拡管ヘッド１０
ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ　・−・管端１０ｄ、　ｌ
ｉｄ・・・最初に拡管する管端部ｌｉｅ・・・管端予定
部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋼管全長をその内部に挿入される拡管ヘッドによっ
   て一方管端から他方管端まで所定長さずつ順次所定の拡
   管率で拡管するメカニカル拡管法において、最初に拡管
   する管端部の拡管は少なくとも１回以上の予備拡管と仕
   上拡管とに分けて所定の拡管率になるまで拡管すること
   とし、最初に拡管する管端部の仕上拡管はその余の部分
   を所定の拡管率で拡管した後に実施することを特徴とす
   る鋼管の整形拡管法。 ２、鋼管全長をその内部に挿入される拡管ヘッドによっ
   て一方管端から他方管端まで所定長さずつ順次所定の拡
   管率で拡管するメカニカル拡管法において、最初に拡管
   する管端部の拡管及び爾後の切断による管端予定部の拡
   管は少なくとも１回以上の予備拡管と仕上拡管とに分け
   て所定の拡管率になるまで拡管することとし、最初に拡
   管する管端部及び管端予定部の仕上拡管はその余の部分
   を所定の拡管率で拡管した後に実施することとし、最後
   に前記管端予定部を切断することを特徴とする鋼管の整
   形拡管法。