JPS6316224B2 - - Google Patents

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
においてストリツ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（最大約３ｍ／
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
の問題があつた。

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
接品質の向上を計ることを困難にしている。

通常、溶接速度を上げる場合、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上流側（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つてプラスからマイ
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Lcosθ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ツプ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。したがつて、上記距離Lcosθを
大きくとると、両側縁間のギヤツプが大きくな
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CO₂溶接法により
高速連続仮付け溶接を行ない、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、その上スパツ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（最大約９ｍ／
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
リツ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、ストリツプの一つの
側縁と他方のスパイラルに成形されたストリツプ
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ツプ１がピラ
ミツド状に配列された３列の成形ロール２１に矢
印Ａ方向に送り込まれる。ストリツプ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ツプ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ツプする
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
加熱によつて行なわれる。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
ンタクトチツプ２３によつ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、ストリツプの側縁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。

ストリツプの一方の側縁１４および他方のすで
にスパイラル管となつた側の側縁１１はＸ形開先
が切られている。ストリツ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と出会い、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、圧接されなければならない。
このために、両側縁部１２，１５は第３図および
第６図に示す上、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２
５は内面成形ビーム２７に、外側加圧ロール２６
は成形装置２８に取り付けられている。

加圧ロール２５，２６による溶接接合部の挟圧
によつてこの接合部の変形が拘束され、オフセツ
ト、ピーキング等の管の形状不良が防止される。
側縁１１，１４に対して上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ル２５，
２６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２５，２６は無駆動であるが、スト
リツプ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１
１，１４が押圧、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
が一定に保たれない。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つて行なわれる。

第７図は電気抵抗溶接法により溶接されたスト
リツプの側縁部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。

ここでラツプ厚ｌ部のラツプ部Ｌの溶鋼は加圧
ロール３１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ツプ厚がｌからl′（ｌ
＜l′）に増大した場合の加圧状態を示す。この場
合、ラツプ部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３
５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はフラツトロールを
使用する。

以上のようにラツプ部Ｌ，L′およびL″のラツ
プ量ｖ，v′およびv″と開先加工部と加工ロール間
の空間Ｓ，S′およびS″の体積Ｖ，V′およびV″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、前記各方法以外の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してフラツトな加工ロ
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１０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
面てバイト４１により、外面でフライスカツタ４
２によりビード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４６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は外面アーク溶接位置で、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
機によつ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回転後行なつてもよい。ここで、外面
溶接、内面溶接の順序は整形方式によつて異な
り、ストリツプの位置が第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
に行なつてもよい。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。

上記のように加圧ロール２５，２６によつて溶
接接合部を上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90゜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、上記押さえロール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ルラル管状に
造管し、引き続いてビードの整形を行なつて得ら
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。

図面に示すように、スパイラル製管機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内でストリツプ１が連続
して中間加工管６に造管されながら送出装置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５
４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
等またはそれ以上の溶接速度が得られるように設
定する。

第１３図は横軸に板厚をとり、縦軸に溶接長当
りの欠陥発生率（％）を取つて、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つてスパイラル鋼管
とストリツ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CO₂
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はその
直後に挟圧するのでピーキングおよびオフセツト
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
溶接に比べて著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
ク溶接の溶け込み量の調整および溶け込み量を少
なくすることにより溶接速度の向上が図れる。

さらに、電気抵抗溶接によつて生じたビードを
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つたのち
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
パ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はストリツプの側
縁の接合過程を説明するもので、ストリツプ側縁
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
して示すグラフである。 １……ストリツプ、２……スパイラル管、５…
…シーム、１１，１４……側縁、１２，１５……
側縁部、２１……成形ロール、２５，２６……加
圧ロール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ストリツ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、ストリツプ
   の一つの側縁と他方のスパイラルに成形されたス
   トリツ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。