JPS62292284A - 溶接管製造方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） この発明は溶接管製造方法に関するものである。

（従来の技術） 溶接管製造方法の従来例としては、例えば特開昭５８−
１８４０７３号公報を挙げることができる。この製造方
法について、第６図〜第８図に基づいて説明すると、図
において、ｌはコイル板材であって、このコイル板材１
を一群の成形ロール２・・２にて断面円形に成形すると
共に、フィンパスロール３・・にて両縁部４．４を会合
させ、次いで溶接工程５にて両縁部４．４を溶接するこ
とによって溶接管の製造を行なう。

この場合、上記成形過程において両縁部４．４の近傍は
、他の部分６よりも、大きな引張り塑性変形を受けるこ
とから、フィンパスゾーンにおいては、両縁部４．４の
近傍には圧縮残留応力が、またそれ以外の部分６には引
張残留応力がそれぞれ発生し、これにより両縁部４．４
の近傍に座屈しわが生じ、充分な溶接が行なえないとい
う問題が生じていた。そのため上記従来例では、成形か
ら溶接に至る工程間、特にフィンパスゾーンにおいて、
縁部４．４の近傍以外の他の部分６を加熱、膨張させる
ことにより、上記縁部４．４近傍での圧縮応力を緩和し
、座屈しわの発生を防止するようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで本発明者等は、上記基本構想に基づく溶接管製
造方法を実用化すべく、各種テストを実施したが、その
結果、コイル板材１の縁部４近傍以外の部分を加熱する
と、かなりの場合には座屈しわを防止し得るものの、全
ての場合に座屈しわの発生を防止し得るものではないこ
とが明らかになった。そこで上記テスト結果についての
検討を行なったところ、上記座屈しわの発生の防止効果
に対し、加熱幅が比較的大きな影響を及ぼす因子である
ことを知見し、本発明をなすに至ったのである。

すなわち本発明の目的は、上記のような溶接管製造方法
において、縁部４．４の近傍に発生する圧縮残留応力に
起因する座屈しわをより一層確実に防止し得る溶接管製
造方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明の溶接管製造方法においては、コイル板
材を繰り出してロール成形にて湾曲成形し、該板材の両
縁を漸次会合させて溶接する一方、この溶接工程より材
料入り側の位置においては、板材の縁部近傍以外の位置
に、縁部よりも温度の高い高温領域を形成する溶接管製
造方法において、上記高温領域を、コイル板材の長平方
向中央部を中心としてその両側において、コイル板材全
幅の３０％以上の幅にしである。

（作用） 上記高温領域、例えば加熱幅が、コイル板材の全幅の３
０％未満の場合には、コイル板材の熱変形が局部的に生
ずる結果、板材全体に曲げ変形が生じ、そのためコイル
板材の縁部には上記曲げ変形に起因する圧縮応力が作用
し、座屈しわが発生し易くなるのである。このため加熱
幅を上記以上の幅にし、縁部に生ずる歪を、曲げ変形に
起因する圧縮歪よりも、全体の伸びに起因する引張歪の
方が大になるようにすることによって上記現象を防止で
き、その結果、座屈しわの発生を有効に防止し得ること
になる。

（実施例） 次にこの発明の溶接管製造方法について、具体的に説明
する。

まず第１図ｉａｌ　（ｂ）に示すように、周長Ｂのコイ
ル板材１の中央部を、幅すの範囲内を所定温度ΔＴに矩
形状に加熱した場合、まず力のつり合いから、第２図の
ように、縁部４においては、引張り歪８１が、また中央
部においては圧縮歪ε２がそれぞれ生ずることになる。

すなわち、 ε１＝ΔＴ・α・ｂ／Ｂ ε２＝ΔＴ・α−８１ （ただし、αは線膨張係数） の歪がそれぞれ生ずるのである。

次に第３図のように、上記各歪ε１、ε２によって生ず
る曲げモーメントＭｂについて考えると、この曲げモー
メントＭｂは、コイル板材１が半径ｒ、板厚ｔの円筒で
あり、その両端が回転自在に支持されているものと仮定
すると、 Ｍｂ−２・ΔＴ　・ａ　・Ｅ−ｔ・ｒ”・ｓｉｎ　（π
ｂ　／Ｂ）となる。そのため、この曲げモーメントＭｂ
によって縁部に生ずる圧縮応力σ１は、 σ１−Ｍｂ　／　（３，２・？・ｔ） ＝Ｅ・（１／１．６）八Ｔ・α・５ｉｎ（πｂ／Ｂ）と
なり、これを歪にすると、 ε３　＝　（１／１．６　）　　・ΔＴ・α・ｓｉｎ　
（ｙｒ　ｂ／Ｂ）となる。

しかし実際には上記コイル板材１は、各スタンドのロー
ルによって、その自由な回転が規制されているために、
現実の歪ａ４は、上記型の０．５〜０．７倍に減少する
。ここでは平均値０．６倍を考えると、曲げによって生
ずる歪８４は、 ａ４−　（１／２．７　）　　・ΔＴ　・ａ−ｓｉｎ　
（ｔｔ　ｂ　／　Ｂ）となる。

そこでコイル板材１の縁部において実際に生ずる歪ａ５
を求めるが、この歪ε５は以下のように、先に求めた平
均伸びによる歪ε１と、上記曲げに起因する圧縮歪ａ４
との差として求められる。

ａ５−６１−ε４ 一ΔＴ・α・　（（ｂ／Ｂ）−（１／２．７　）　　・
ｇｉｎ　（πｂ／Ｂ）） 上記εｌ、ε４と（ｂ／Ｂ）との関係を第４図に示すが
、図のように（ｂ／Ｂ）≧０．３の領域ではε１≧８４
となって縁部４には引張り歪が生じ、そのため局部加熱
が、縁部４での座屈しわの発生を防止する方向に作用し
、一方（ｂ／Ｂ）　＜０．３の領域では、ε１〈ε４と
なって縁部４には圧縮歪が生じ、そのため局部加熱が座
屈しわの発生を助長する方向に作用することになる。

以上のことから、コイル板材１の中央部加熱及び／又は
縁部冷却を行なって、座屈しわの発生を防止しようとす
る場合には、中央部に形成される高温領域の幅すは、コ
イル板材１の全幅Ｂの３０％以上にすることが必要であ
ることが明らかであり、このことは、第５図に示すテス
ト結果ともよく一致している。なお第５図においては、
加熱幅比が０．８以上になった際にも、座屈変形が発生
しているが、これは加熱範囲の増大によって上記縁部４
近傍での圧縮応力を緩和する効果が低減したためであり
、そのため上記加熱幅比は０．８未満にしておくのが好
ましい。

上記においては、温度が矩形状に分布している場合につ
いて検討したが、温度分布が他の形状での分布をしてい
るとしても、これは、これと等価な矩形分布に変換し得
るのであるから、特に上記検討法に問題はない。

（発明の効果） この発明の溶接管製造方法においては、コイル板材の中
央部加熱及び／又は縁部冷却を行なって座屈しわの発生
を防止しようとする際に、高温領域の幅をコイル板材の
全幅の３０％以上にしであるので、コイル板材の曲り変
形に起因する縁部の圧縮歪の発生を防止することができ
、そのためコイル板材が肉薄になったような場合にでも
、座屈しわの発生を有効に防止することが可能となり、
高品質の溶接管を製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（７１）　（ｂ）及び第２図はコイル板材に曲り
変形の生じない場合の歪発生状態の説明図、第３図は曲
り変形の生ずる場合の歪発生状態の説明図、第４図は加
熱幅と各歪の関係を示す説明図、第５図は加熱幅と座屈
しわの発生状況との関係を示す実験結果のグラフ、第６
図ないし第８図は溶接管製造方法の説明図である。 １・・・コイル板材、４・・・縁部、５・・・溶接工程
、ｂ・・・加熱幅、Ｂ・・・コイル板材全幅。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、コイル板材を繰り出してロール成形にて湾曲成形し
   、該板材の両縁を漸次会合させて溶接する一方、この溶
   接工程より材料入り側の位置においては、板材の縁部近
   傍以外の位置に、縁部よりも温度の高い高温領域を形成
   する溶接管製造方法において、上記高温領域を、コイル
   板材の長手方向中央部を中心としてその両側において、
   コイル板材全幅の３０％以上の幅にしたことを特徴とす
   る溶接管製造方法。