JPS62187580A - 電縫溶接方法 - 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】 本発明は電縫溶接方法の創案に係シ、炭素鋼電縫管溶接
部などの靭性を向上し、或いは高クロム合金鋼などの電
縫溶接を可能ならしめ、低コストに目的の製品を得るこ
とができる電縫溶接方法を提供しようとするものである
。

産業上の利用分野 電縫管その他の製造をなすための電縫溶接技術。

従来の技術 電縫溶接は接合すべき対向部分を高周波電流の通電によ
って抵抗加熱ま几は誘導加熱し、次いでそれらの対向面
を突き曾わせて接触させ、加圧により圧接接合させる溶
接法であって、一般的に管の製造に採用される。即ちそ
の概要は第３図に示す通電であって、同図（４）のよう
にパイプ状に成形さｎた両管１をスクイズロール２、２
によって押圧することにより対向接合部分を順次に圧接
せしめ、誘導コイル３によって高周波誘導加熱し、ある
いは同図（Ｂ）のようにコンタクトチラグ４、４によっ
て高周波通電し、対向接合部分を抵抗加熱し、上記のよ
うなスクイズロール２、２による昇温接什部の圧接接合
を図るものである。

従って原理上電縫溶接は、フラッシュバット溶接、アブ
セットバット溶接およびガス圧接と同一の溶接と言える
もので、こ扛らげ加熱方法の相違による分類である。然
してこれら溶接法間の相違点としては電縫溶接およびフ
ラッシュバット溶接では突き合わせ圧縮工程の直前に接
合面上に当該金属の溶融層が形成されるのに対し、アッ
プセットバット溶接およびガス圧接では接合面上の溶融
層が形成されない点である。

加熱後の圧縮工程においては圧縮歪みが付与さ扛るが、
その役割りは、次の効果を期待したものである。

（ａ）　　接合面上に存在する酸化物等の接合に好まし
くない異物を溶融金属と共に当該材料の表面より外側に
押出し、所謂清浄な接合面を確保する（前記電縫溶接、
フラッシュバット溶接の場合）。

（ｂ）　　接合部の面積拡大によって接合面上の酸化物
などの異物層を破壊分散し、下部の当販金属の新鮮な活
性面を露出させ、活性面同志の圧接を促進する（アプセ
ットバット溶接、ガス圧接の場合）。

これらの２点は溶融金属の存否を別にすれば清浄な金属
面を得るという目的において本質的に同一である。

ところで当該金属が鉄鋼の場合、清浄な金属面を得るに
適した鉄鋼組成の研究は従来がら精力的に重ねられ、多
くの知見が得られていて、次のように要約されるう 例えば特開昭５０−８７６４号のように、鉄（Ｆｓ）よ
りも酸化物を形成し易い、硅素、マンガン、クロム、ア
ルミニウムなどの含有量が増すと、接合界面に存在する
酸化物量が増加し、圧接工程終了後の接合界面に残存す
る酸化物量が増加することにより接合の健全性を損い、
更にそれらの悪影響の度合は、酸素との親和力および形
成される酸化物の融点に依存する。

次に接合部の品質は一般に接合部周囲に歪みを与え、接
合面が破壊するまでの歪み受容量によって評価さｎ１歪
み受容量が大きいほど接合度が良好とされ、例えば曲げ
試験がこれに相当した評価法である。

一方接＠−界面に残存している酸化物量が一定ならば歪
み受容量は接合面周囲部分の硬さによる影響を受ける。

周囲が硬い場合には歪みを生ずるための応力が増大する
結果、より小さな歪み量で接合面は破壊し、このため鉄
鋼材料において接合時の熱サイクルにより接合部周囲が
著しい硬化を受ける場合には接合終了後に後熱処理によ
って硬さ低下を図ることがしばしば実施される。

これらの問題点を考慮し、例えば高クロム会金鋼の管は
継目なし管として製造され、あるいはアーク溶接によシ
製造されている。

発明が解決しようとする問題点 上記のような従来技術においては炭素鋼の電縫溶接時に
、＆、ｕｎ、　　Ｃｒ、　Ａｔ１ｋどの酸化物の接合界
面内における残留が不可避であシ、接合条件あるいは鋼
組成の僅かな変動によっても接台品質の著しい低下を来
すことが多い。又溶接後の後熱処理は製造設備、製造エ
ネルギー的にコストアップとなり、しかも管理要因増加
の理由などから本質的には採用しない方が好ましい。

＾クロム台金鋼（ステンレス等）の電縫溶接の場合にお
いて、当該鋼では接合界面に多量のクロム酸化物が残留
するため、実用上電縫溶接による管製造は不可能とされ
ている。

「発明の構成」 問題点を解決するための手段 誘導加熱または抵抗加熱されたエツジ部全突き合わせて
溶接するに当り、その圧接工程における圧縮歪み量全該
圧接で形成された余盛頂点間距離が素材板厚の３倍以上
６倍以下とすることを特徴とする電縫溶接方法。

作用 電縫溶接における圧接工程の圧縮歪み量を該圧接で形成
さｎた余盛頂点間距離が素材板厚の３倍以上とすること
により接合面に存在する酸化物を押出形成された余盛領
域に移動せしめ、接合面中央部において分離し接合界面
に露出した新しい内質部同志で接合される。

この新しく露出した内質部には酸化物が存在せず、又余
盛り部分は切削除去されて健全な接手部分全形成する。

上記のように押出し形成される余盛頂点間距離を６倍以
下とすることにより加熱領域の大半が外部に排出し最高
加熱温度の低い部分での接台となることを避けしめ、更
には接合界面が傾斜する形態の変形が生じない。

実施例 上記したような本発明について更に説明すると、本発明
者等は上述したような圧接工程についての詳細な研究に
よって下記するような現象全発見した。

■　圧接工程において圧縮変形を加えると、圧縮前の接
合面は第１図（ａ）　（ｂ）のように拡大する。

即ち同図（ａ）のように接合開始時の接合Ｌｉ１ｒ５は
、同図（ｂ）のように圧縮変形量の増大に伴い拡大する
。このような第１図（ａ）から（ｂ）となる接合面５の
拡大は単なる拡大であるから接合面５に存在していた酸
化物あるいは溶融金属層は破壊、分散あるいは薄膜化し
、その存在密度は低下する。然しこのような酸化物等は
依然として残留する。

■　更に圧縮変形量を増加すると、第１図（Ｃ）　（ｄ
）のように同図（ａ）における元の接合面５はその中央
部において分離し、該部分における接合界面には内買部
６が露出することとなる。このように露出した内質部６
表面には酸化物などは存在せず、接合は極めて健全であ
る。斯うして圧縮変形量がある量に達すると、当初の接
合面５は第１図（ｄ）のように鋼片本来の表面より外側
に余盛として押出されることとなり仮想界面１相互が接
合することとなるもので、このような継手における余盛
部分は一般的に切削除去さ扛て使用されるので最終的に
残った継手部分には健全な接合部のみが残る。

■　上記し之ような現象は第１図の（ａ）〜（ｄ）にお
いて矢印によって示した歪み方向が圧縮変形量の増加に
対して接合部と平行な方向から鋼片側面と平行な方向へ
と変化する九めであり、前記■で説明したような健全な
接合面を主体とじ交接会を得るための圧縮変形、＠ｉｊ
：実験結果より見州けの界面拡大（余盛頂点間距離）が
少なくとも鋼片厚又は幅の３倍となるような条件が必要
である。

■　上記■において説明したような変形によつて接合界
面付近における金属は遂次余盛部分に排除されるが、こ
れは高温加熱領域が遂次排除されることと略等価であシ
、従って鋼板表面より下部に残留する部分の最高加熱温
度は圧縮変形量の増加に伴い低下する。このため余盛部
分削除後の継手接合部周囲の硬さが低下することにな夛
、継手性能上有利となる。

上記したような新しい発見、確認に基づいて従来技術の
問題点を解決するように提案されたのが本発明であって
、従来技術では圧縮変形による見掛けの界面拡大が一般
的罠板厚の１．５倍以下とすべきものとされているの１
−３倍以上とするものである。このような本発明方法で
は上述の如く接合界面での酸化物、溶融金属が皆無状態
となる次め接合健全性は極めて良好となる。

しかも接合部周囲の硬さ低下も同時に生ずる友め継手性
能は一層の向上が得らｎる。また上記したような見掛け
の界面拡大は板厚の６倍以下に限定されるもので、これ
は６倍を超えると一般的に加熱領域は大半が外部に排除
され、最高加熱温度が著しく低い。即ち変形抵抗の非常
に高い領域を圧縮することとなシ圧縮加圧力の′点から
実用的でないことＫなる。更に同様の理由によシ圧縮加
圧力が増加すると接合界面が傾斜する形態の変形（段つ
き）が生じ易くなる点からも界面拡大は６倍以下に限定
すべきである。

本発明によるものの具体的な製造−について説明すると
、以下の如くである。

本発明者等が用いた供試材の化学成分組成（。

ｗｔ％：以下単に％という）を示すと、次の第１宍の如
くである。

又これらの供試材に対する溶接条件およびそれによって
得られた溶接部の品質を要約して示すと次の第２表の如
くであって、この第２表における圧接工程での圧縮変形
量は見掛けの界面拡大率に関して従来法では１．３倍、
本発明法では３．５倍としたものである。なお溶接品質
に、溶接線にそって表面から約１ｍの切欠きを形成し、
その後管の圧縮扁平化によシ溶接部を強制的に破壊し、
その破面観察によって行い、このときのペネトレーター
を溶接欠陥としたものである。

第２表　溶接条件および溶接品質 即ち上記した第２表によれば、従来法によるものが何れ
も溶接欠陥が検出されるのに対し、本発明法によるもの
では何れも溶接欠陥数が０である。％に供試材Ａ、　Ｂ
およびＣから明らかなように、ｃｒ含有率の高い鋼にお
いても本発明法によシ溶接欠陥数が有効に低減解消され
ることが確認さｎた。又供試材りにおいては従来法によ
るものも溶接欠陥は少ないが第２図に示すように溶接部
の吸収エネルギーに関する検討結果によれば本発明によ
るものの効果が大きいことは明らかである。

「発明の効果」 以上説明したような本発明によるときは、鉄鋼成分組成
の如何に拘わらず常に良好な溶接が得られ、電縫管など
の靭性を向上し高クロム会金鋼についても好ましい電縫
溶接？可能にすると共に鋼管製造歩留りを向上し、又対
象鋼材の自由度を拡大して低コストに優賞の電縫管など
を製造し得るものであるから工業的にその効果の大きい
発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の技術的内容を示すものであって、第１図
は本発明による製造過程を段階的に示した説明図、第２
図は本発明における製造例中鋼りについての溶接部のシ
ャルピー試験結果を要約して示した１嵌、第３図は電縫
管製造手法の概要を示した斜視図である。 然してこれらの図面において、１は素管、２はスクイズ
ロール、３は誘導コイル、４Ｆｉコンタクトチツプ、５
は接曾面、６は露出部、？Ｆｉ仮想界面を示すものであ
る。 特許出願人　　日本鋼管株式金社 発　明　者　　　樺　　沢　　真　　事間　　　　　　
　　　作　　井　　　　　新開　　　渡）　之 第　／　圓 第　、２　圃

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　誘導加熱または抵抗加熱されたエッジ部を突き合わせ
   て溶接するに当り、その圧接工程における圧縮歪み量を
   該圧接で形成された余盛頂点間距離が素材板厚の３倍以
   上６倍以下とすることを特徴とする電縫溶接方法。