JPS61293610A - チタンまたはその合金溶接管の製造装置 - 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、チタン又はその合金から成る平帯状ストリッ
プから溶接管を製造するための装置に関する。

（従来の技術） 従来より溶接管製造方法としては第１図に示す如く、帯
状ストリップ１を各成形ロール２間を通過させながら順
次オープン管３に成形し、左右一対のスクイズロール４
の位置でオープンシーム部をシングルのＴＩＧ熔接５し
て管体６を製造する方法は既知である。

ところが、従来の製造方法においてチタン又はその合金
管を製造する場合、チタンは素材の特性上耐力が大であ
ると共にヤング率が小さい為、他の金属に比べてスプリ
ングバック量（Ｇ、オープンシームの開き量）が大きく
なる。その為、造管速度が速くなったり、肉厚が増加し
て溶接に必要な入熱量が大きくなると、溶融プールは大
きく且つ細長くなり、素材のスプリングバックの為に溶
接部にミクロ割れが発生する。従って、高速溶接又は厚
肉溶接の場合、ミクロ割れ防止やビード形状を整える観
点から溶接入熱が制限され、入熱不足を招き溶込み不良
等の溶接欠陥が発生する結果、造管速度のスピードアッ
プが制限される原因となっている。

そこで、高速溶接や厚肉溶接時にはスプリングバック緩
和対策が必要となり、溶接部のオープンシームを少なく
とも一部が接触した状態を保持するか、又は、溶融プー
ルを含む未凝固域に作用するスプリングバックを小さく
する等の対策が不可決となる。その為、従来はスクイズ
ロール位置における溶接位置をスクイズロール中心より
前方にしたり、又は、スクイズロールを２対にする等の
対策が講じられていた。しかし、第２図に示すように従
来の一部スクイズロール４　（例えばロール直径２５０
鶴）でオープン管３のシーム部８を接触させても、その
接触長さＬｌは極めて短く　（約５〜Ｉｏｎ）　、また
、溶融プール７は造管速度が速くなると細長くなる（肉
厚０．７０の造管速度５ｍ／分で４０〜４５龍）ことか
ら、溶接トーチ位置をスクイズロール４前方に移動させ
ても高速溶接や厚肉溶接による溶接入熱増加時には、ス
クイズロール４通過後スプリングバックが未凝固部に作
用し、ミクロ割れが発生するために問題解決に十分対処
することはできない。

又、第３図に示すようにダブルスクイズロール４として
も、現状に近いスクイズロール径（造管される管径の７
〜８倍）を用いたのではロール間距離が長くなり、オー
プンシームはロール間でスプリングバックの為に接触状
態が開放されることとなり、溶融プールがオープンシー
ムの開きＧがゼロの範囲を越えると未凝固部にスプリン
グバックが作用し、溶接部にミクロ割れが発生すること
になり、これも十分な対策とならない。

造管速度の高速化に関し一般溶接管については、特公昭
５３−３４７７１号において問題解決手段が提示されて
いる。これによると、溶接点前後に３対以上のスクイズ
ロールを配置し、最大スクイズ量を与えるスクイズロー
ル前方に２ツ以上の溶接電極を配し、完全溶込みを得る
電極を最大スクイズ量を与えるスクイズロール中心より
前方に位置させて溶接を行うものである。しかし、この
方法を素材のスプリングバックの大きいチタン又はその
合金に通用した場合、スクイズロール間距離が大きい（
４３０ｍｍ）為、スプリングバックによりロール間中心
部付近ではスクイズロール前段階の成形状態をオープン
シームの開きの状態まで戻ってしまい実用化できない。

また、チタン溶接の場合、溶接個所は少なくともオープ
ンシームの一部が接触した状態でなければ、スプリング
バックの為にミクロ割れが発生することから、本方法の
ようにオープンシームが若干量いた状態で、エッヂ両端
部を橋絡させる方法は適用できない。

そこで、本願出願人は、上記問題点を解決すべく、実開
昭５９−４４６１２号（実願昭５７−１３９０３３号）
公報に記載の装置をすでに提案した。

この従来のものは、チタン又はその合金からなるストリ
ップを、各成形ロール間を順次通過させ、スクイズロー
ル部において溶接することにより管を製造する装置にお
いて、前記スクイズロール部は、管の長手方向に配設さ
れた少なくとも２対の小径ロールから構成され、該小径
ロールのロール径ｄは、造管される管径りに対し、 ０．２５Ｄ　＜　ｄ　＜２．０　Ｄ の関係にあり、かつ、各小径ロールの管長手方向のロー
ルピッチＰは、 ｄ＜Ｐ＜３ｄ の関係にあることを特徴とするものであった。

（発明が解決しようとする問題点） 前記実開昭５９−４４６１２号公報記載のものは、それ
より以前のものに比べ、ミクロ割れやビード形状悪化を
有効に防止し、かつ造管速度の高速化を図ることが出来
るものであるが、小径ロールの径ｄが０．２５　Ｄ　＜
　ｄ　＜２．ＯＤと極めて小径である為、強度的な面で
問題があった。また、ロール径が小径になると、ロール
の回転数が高速になる為、寿命が短くなるという問題が
あった。

即ち、前記従来の小径ロールの径は、管長手方向のロー
ル間ピッチを可及的に小さくしようとする観点からのみ
決定されていたので、その径はおのずと小径となるもの
であった。

しかし、本願出願人は、その後、鋭意研究を重ねた結果
、スプリングバック発生防止は、単にスクイズロールの
ロール間ピッチを狭めるのみならず、小径ロールの高さ
く管と小径ロールの接触している部分の高さ）を適切に
設定することによっても達成することができることを知
見した。

そこで、本発明は、小径ロール径を大径としてもミクロ
割れやビード形状悪化を有効に防止し、かつ造管速度の
高速化を図ることができるチタンまたはその合金溶接管
の製造装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の特徴とするところは、チタンまたはその合金か
らなる平帯状ストリップを各成形ロールを順次通過させ
てストリップの両側エッヂ部を突合せたオープン管に成
形すると共に、スクイズロール部を通過中のオープン管
の突合せエッヂ部を溶接して完全な管に成形する装置に
おいて、前記スクイズロール部は、管の長手方向に沿っ
て配置された少なくとも２対の小径ロールから構成され
、該小径ロールの最大ロール径ｄは造管される管径りに
対して、 Ｄ＜ｄ≦５．５Ｄ 小径ロール径の高さＨは ０．６４Ｄ：ｉｉ：Ｈ≦０．９９Ｄ 及び小径ロールの管長手方向の配置ピッチＰはｄ＜Ｐ≦
３ｄ の関係にある点にある。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基き詳述する。

第４図に示す如く本発明に係る製造装置は、小径スクイ
ズロール９を管６の長手方向に４対配置することにより
スクイズロール部１０を構成しているものであり、かつ
、溶接トーチ（Ｗ、、Ｗ２゜Ｗｉ）を管の長手方向に３
本配置し、先行の溶接トーチＷ１の位置は最前のロール
と次ロール間に位置させているものであり、その他の機
構は従来のものと同一である。

上記小径ロール９の直径ｄは造管される管径りに対して
Ｄ＜ｄ≦５．５Ｄ、小径ロールの高さＨは造管される管
径りに対して、０．６４Ｄ≦Ｈ≦０．９９Ｄ、及び相隣
接するロールピッチＰは小径ロール径ｄに対してｄ＜Ｐ
＜３ｄの関係にある。

このロール径ｄと管径りの関係は表１に示すように　ｄ
≦５．５Ｄまでミクロ割れの発生は認められないが、ｄ
＜Ｄの場合は第５図に示すようにロール９と管６の接触
面積が少なくなり、オープンシーム管の開先精度が悪化
する結果ビー下形状が悪くなる。一方、５．５Ｄ＜ｄの
場合、ロール９と管６の管長手方向の接触点間が大きく
なり、管６のスプリングバックを緩和することはできな
い。

よって、ビード形状やミクロ割れの観点からＤくｄ≦５
．５Ｄが良好な条件となる。

次にロール高さＨと造管される管径りの関係は第６図に
示すように、Ｈ／Ｄが小さくなるにつれてオーブンシー
ム突合せ変動量は大きくなる傾向にある。そこで、図６
に示す変位量と溶接性（パイプ寸法？　０．７ｔＸ２５
．４φ、溶接条件：　２００Ａ　ｘ　１２Ｖ×３１１／
分）について調査した結果、０．６４０＞Ｈの場合はオ
ープンシームの管直径方向の変動が大きくなり、アンダ
ーカットやオーバーラツプ等の溶接欠陥が発生し規格を
満足するビード形状は得られない。一方、Ｈ＞０．９９
Ｄの場合は、ロール押え部がオープンシーム中心部に近
い為、溶接中にアークが正常の電極・母材間でなく、電
極とロール間に発生しロールを損焼する等のトラブルが
発生する。この現象を防止するには、電極・母材間距離
を１龍以下と非常に短く設定し溶接する必要があるが、
溶接中における溶融金属が電極と接触するトラブルの発
生や溶接ビードが細くなりすぎ、曲げや拡管試験で割れ
が発生する。よって、良好なビード形状を得る目的から
すれば作業性が劣り実作業では採用できない。

よって、高速度造管等で良好な成形状態を維持し、良好
な溶接ビードを得る為には上記の範囲が良好範囲となる
。

尚、ロールの高さＨはパイプに接した面の表面側からの
直線で示し、パイプに接する面積、及びロールの高さ、
形伏は自由である。

次に、ロール径ｄとロールピッチの関係は表２に示すよ
うに、Ｐ≦３ｄまでミクロ割れの発生は認められないが
、Ｐ−ｄの場合はロールの回転が、できないので実作業
には通用できない、一方、Ｐ＞３ｄの場合は、ロール間
のピッチが大きくなり、スプリングバック緩和の効果が
なくなる。よって、溶接部に作用するスプリングバック
を抑え、ミクロ割れを防止するためには、前述の範囲が
良好範囲となる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、小径
ロールは少なくとも２対以上あればよく、それ以上多数
設置することは自由である。

また、ロールの設定条件はパイプ肉厚や造管速度等を考
慮し、上記の範囲内で決定すればよい。

尚、トーチ角度と極間距離については、パイプの肉厚や
造管速度等の要因から使用する電極数で、割れやアンダ
ーカット等の溶接欠陥の内範囲であれば、問題ないこと
を確認ずみであり、特に実施例に限定されない。

次に、本発明の装置を用いて造管した結果を表３に示す
。

表３から明らかな如く、肉厚や造管速度を考慮し適宜ロ
ール群を複数対配置すると共に、溶接トーチを最大スク
イズ量を与える最前のロール中心より後方に配置し、凝
固範囲がこのロール群の範囲内にはいるようにすればミ
クロ割れが防止できると共に、良好なビードが得られ、
造管速度のスピードアンプが可能となる。

次　　　　　　　　葉 表　　１ 表　　２ 表　　３ （発明の効果） 本発明によれば、板厚や造管速度の増加に伴ない入熱が
増大し問題となるミクロ割れや、アンダーカット等のビ
ード形状の悪化を防止でき、造管速度のスピードアップ
が可能となる。

しかも、従来の小径ロールの径に比べて大径とすること
ができるので、ロール寿命の延長が図られ、かつ強度的
にも優れたロール支持構造とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接管製造工程図、第２図はスクイズロール部
の平面図、第３図はダブルスクイズロールの平面図、第
４図は本考案の実施例を示す平面図、第５図は第４図の
Ｖ−Ｖ線断面図、第６図はｄ／Ｄとオープンシーム突合
せ変位量の関係を示すグラフである。 ９・・・小径スクイズロール、１０・・・スクイズロー
ル群。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、チタンまたはその合金からなる平帯状ストリップを
   各成形ロールを順次通過させてストリップの両側エッヂ
   部を突合せたオープン管に成形すると共に、スクイズロ
   ール部を通過中のオープン管の突合せエッヂ部を溶接し
   て完全な管に成形する装置において、 前記スクイズロール部は、管の長手方向に沿って配置さ
   れた少なくとも２対の小径ロールから構成され、該小径
   ロールの最大ロール径ｄは造管される管径Ｄに対して、 Ｄ＜ｄ≦５．５Ｄ 小径ロール径の高さＨは ０．６４Ｄ≦Ｈ≦０．９９Ｄ 及び小径ロールの管長手方向の配置ピッチＰはｄ＜Ｐ≦
   ３ｄ の関係にあることを特徴とするチタンまたはその合金溶
   接管の製造装置。