JPS63220977A - 溶接鋼管の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、帯板をオーブンパイプ状に成形し、オーブン
パイプの両エツジ部を溶接して溶接鋼管を得る製造方法
の改良に関する。

［従来の技術］ 従来、溶接鋼管を製造する際に用いる溶接法には、アー
ク溶接法及び電縫溶接法がある。

前記アーク溶接法には、プラズマアーク溶接法（ＰＡＷ
）　、サブマージアーク溶接法（ＳＡＷ）又はガスシー
ルドアーク溶接法であるＴＩＧ、ＭＩＧ若しくはＭＡＧ
がある。ＰＡＷ及びＴＩＧは、前記帯板が高合金鋼の場
合に用いられる。ＭＩＧ。

ＭＡＧ及びＳＡＷは、前記帯板が低合金鋼の場合に用い
られる。これらアーク溶接法の利点は、溶接欠陥が発生
し難く、たとえ溶接欠陥が発生したとしても溶接欠陥を
非破壊検査で発見して補修することが可能なため、信頼
性の高い溶接が得られることである。

前記電縫溶接法の利点は、溶接速度を速くすることが可
能なことから、溶接鋼管が高能率で得られることである
。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、前記アーク溶接法及び電縫溶接法には、次の如
き問題点があった。

［ａ）　　アーク溶接法は、アーク力、溶融金属の重力
及び界面張力のバランスが保たれて所望のご一ド形成が
行なわれる。そのためアーク溶接では、これらのバラン
スが崩れる限界溶接速度を超えると、融合不良、スラブ
巻込み及びアンダーカットが生じ、健全なビード形成が
不可能となる。

この限界溶接速度を各溶接決別にみると、ＰＡＷ又はＴ
ＩＧにおいて板厚が３１のステンレス鋼板を対象とする
場合には１．０〜１．５　ｍ／１ｎである。またＳＡＷ
において大径溶接鋼管を対象とする場合には、単極法で
は１．０　ｉ／ｓｉｎであり、４極法では４．０　ｉ／
ｗｉｎである。

（ｂ）前記電縫溶接法は、大気中で溶融・接合が行なわ
れるため、スケール等の欠陥誘起物質が接合部に混入し
て溶接欠陥を多発する。更に、高周波投入電力が低い場
合には、溶融不足にょる冷接欠陥が発生する。逆に高周
波投入電力が高い場合には、強い電磁力による溶鋼の不
安定現象が生じ、ベネトレータ欠陥が発生する。これら
欠陥の中には非破壊検査で検出不可能なものがあるため
、電縫溶接法では溶接部の健全性を確保することが困難
である。

本発明は、上記問題点に鑑み、電縫溶接と同等な溶接速
度で且つアーク溶接と同等な溶接部の健全性を有する溶
接方法を用いて溶接鋼管を製造する方法の提供を目的と
する。

［問題点を解決する手段］ 本発明の要旨は、帯板をオーブンパイプ状に成形し、オ
ープンパイプの両エツジ部を溶接し、内外の溶接ビード
を削除して溶接鋼管を得る製造方法において、前記両エ
ツジ部を高周波電流により８００℃以上で且つ溶融温度
以下に加熱し、両エツジ部が形成する間隙部に逆極性の
消耗電極ワイヤーの先端を供給しつつガスシールドの雰
囲気下で埋もれアークを点弧して両エツジ部の端面表層
部を溶融し、両エツジ部に帯板の厚みの１１５以上のア
プセット量を加えて両エツジ部を接合することである。

［作　用１ オープンパイプの両エツジ部は、８００℃以上に加熱さ
れているため、溶融金属に対するぬれ特性が向上する。

ガスシールド雰囲気下の埋もれアーク点弧で消耗電極ワ
イヤーを溶解して得た溶融金属は、前記ぬれ特性の優れ
た両エツジ部の端面表層部に、欠陥誘起物質を混入させ
ることなく融着する。消耗電極ワイヤーの溶解により形
成される溶融池は、両エツジ部の端面表層部の予熱温度
が溶融温度以下であり、高周波による電磁力が比較的弱
いため安定した状態が維持され、ベネトレータ状の欠陥
を招くことはない。両エツジ部における溶融状態の端面
表層部を接合する際には、帯板の厚みの１１５以上のア
プセット量が加えられるので、アンダーカット及び融合
不良等の欠陥は接合部の外部に押出される。更に接合部
の外部に押出された欠陥部は、溶接ビードの隆起と共に
削除される。

［実施例の説明］ 以下、本発明に係る溶接鋼管の製造方法（以下、「本発
明方法コという）を第１図乃至第３図に示す実施例に基
づいて説明する。

帯板は適宜手段（図示省略）で、第２図に示すようにオ
ープンパイプ１に成形される。オープンパイプ１は、フ
ィンバスロール２から送り出された後、誘導コイル（コ
ンタクトチップを用いた抵抗方式であってもよい）　３
を通過する際に、高周波電流特有の表皮効果及び近接効
果により両エツジ部１ａ、１ａが集中発熱して予熱され
る。両エツジ部１ａ、１ａの予熱温度は、高周波電流の
調節により８００℃以上で且つ溶融温度以下に設定され
る。両エツジ部１ａ、１ａの予熱温度の下限を８００℃
以上とす。るのは、溶融金属に対するぬれ特性を向上さ
せるためである。更に、両エツジ部１ａ、１ａの予熱温
度の上限をエツジ部１ａの溶融温度以下とするのは、高
周波の強い電磁力が作用する環境下において、後述する
アーク点弧で形成される溶融池４（第１図参照）を安定
状態に維持して、ペネトレータ欠陥を発生させないよう
にするためである。

予熱された両エツジ部１ａ、　１ａが収束する手前側の
上方には、ＭＩＧ溶接又はＭＡＧ溶接を行なうための溶
接装置５が配設されている。両エツジ部ｌａ、１ａが形
成する間隙部１ｂには、第１図に示す如く、溶接装置５
から逆極性の消耗電極ワイヤー６及びシールドガス７が
連続的に供給され、消耗電極ワイヤー６の先端６ａから
埋もれアーク８が点弧される。埋もれアーク８は、前記
両エツジ部１ａ。

１ａのぬれ特性の向上した端面表層部１ｃ、　１ｃを若
干溶融すると共に、逐次供給される消耗電極ワイヤー６
の先端６ａを溶解する。消耗電極ワイヤー６の先端６ａ
の溶解により得られた溶融金属は、ガスシールド雰囲気
下で溶融池４を形成しつつ、前記両エツジ部１ａ、１ａ
の端面表層部１ｃ、　１ｃに欠陥誘起物質を混入させる
ことなく融着する。この融着は、両エツジ部１ａ、Ｉａ
の溶融金属に対するぬれ特性が良好なため、融合不良を
生じさせることなく円滑に行なわれる。更に溶融池４は
、前述の如く両エツジ部１ａ、１ａの端面表層部１ｃ、
１ｃの予熱温度が溶融温度以下であるため、高周波によ
る電磁力は比較的弱くてすみ、安定した状態が維持され
、ペネトレータ欠陥を招くことはない。前記消耗電極ワ
イヤー６を逆極性とするのは、両エツジ近傍の表面酸化
物を除去するためである。すなわち、逆極性（ワイヤ６
がプラスであり、イオンが母材に衝突する）の場合にの
みこの現象が発生し、一般にこれを逆極性のクリーニン
グ作用と呼ぶ。本発明はこのような逆極性のクリーニン
グ作用を利用するものである。

両エツジ部１ａ、１ａの端面表層部１ｃ、１ｃに前記溶
融金属が融合した箇所は、スクイズロール９．９の間に
押込まれアプセットにより接合される。アプセット量は
、オープンパイプ１の板ＪＩＴの１１５以上とする。ア
プセット量とは、スクイズロール　　□前後の周長さの
差である。前記アプセット量を帯板の板厚Ｔの１１５Ｌ
、１．上とするのは、第３図に示す如く、帯板の板厚Ｔ
に相当する厚みの突合せ接合部１０に接する内外周側の
押出部である溶接ビード１１，１２の部分に、アンダー
カット１３を形成させないようにすると共に融合不良１
４等をもたらす欠陥誘起物質を押出するためである。な
お、前記溶融池４は、僅かではあるが電流の可逆変動が
生じる。この場合に、アプセット量が帯板の厚みの１１
５未満では、突合せ接合部１０にアンダーカット１３及
び融合不良１４等の溶接欠陥が残留することがある（後
述する表−２の賦香１ｓ、　ｉｅ参照）。そのため、前
記アプセット量を帯板の板厚Ｔの１１５以上とする必要
がある。

接合部１０の外部に形成されたアンダーカット１３及び
押出された欠陥部誘起物質は、隆起した溶接。

ビード１１，１２と共に溶接鋼管の内外周側に夫々配設
したバイト１５（第２図参照）で削除される。

［試験例］ 本発明者は、本発明方法で得た溶接ＩＡ管における溶接
欠陥の有無を調査し、下記の表−１及び表−２の結果を
得た。

なお、表−１，２中の「供試材サイズ」とは、スクイズ
ロール位置でのサイズをいう。表−２中の「溶接法１国
の賦香１５，１６における「比較法」とは、オープンパ
イプの両エツジ部を高周波’Ｉｍにより加熱し、両エツ
ジ部が形成する間隙部に逆極性の消耗電極ワイヤーの先
端を供給しつつガスシールドの雰囲気下で埋もれアーク
を点弧して両エツジ部の端面表層部を溶融し、両エツジ
部に７ブセツト量を加えて両エツジ部を接合する方法で
あって、両エツジ部の加熱温度又はアプセット量が本発
明方法と異なるものをいう。表−２中の「溶接法」欄の
賦香１７．２２における「比較法」とは、埋もれアーク
の点弧でないものをいう。表−１，２中の「溶接条件」
欄において、ｒＶｐＪとは高周波のプレート電圧値、［
ＩｐＪとは高周波のプレート電流値、「予熱温度」とは
高周波電流で加熱された両エツジ部の温度、ｒｕｔ］Ｊ
とはアプセット量をいう。更に表−１，２中の「溶接条
件」欄において、ＭＡＧのシールドガスはＡｒ＋１％０
２である。

この試験結果からも、本発明方法が溶接部の健全性を確
保していることを確認することができる。

（以下余白） ［発明の効果］ 以上詳述の如く、本発明方法は、次の如き浸れた効果を
有する。

■　ぬれ特性の良好な状態に加熱した両エツジ部の端面
表層部に、ガスシールド雰囲気下の埋もれアーク点弧で
消耗電極ワイヤーを溶解して得た溶融金属を融着させる
ので、欠陥誘起物質の混入及び融合不良を生じさせるこ
となく高速度で融着させることができる。

■　両エツジ部の端面表層部の予熱温度が溶融温度以下
であるため、高周波による電磁力が比較的弱いため溶融
池の安定した状態が維持され、ペネトレータ状の欠陥を
生じさせことはない。

■　両エツジ部における溶融状態の端面表層部をアプセ
ットする際に生じるアンターカット及び融合不良等の欠
陥誘起物質は、接合部の外部に押出され且つ余分に隆起
した溶接ビードと共に除去される。その結果、得られた
溶接鋼管には、アンダーカット及び融合不良等の溶接欠
陥が発生し難い。仮に溶接欠陥が発生したとしても溶接
欠陥を非破壊検査で発見して補修することが可能なため
、信頼性の高い溶接鋼管が得られる。

■　上記■乃至■に記載の相乗的効果から、溶接速度を
電縫溶接と同等な速度まで高めることができると共に、
接合部の健全性をアーク溶接と同等にすることが可能と
なる。従って、本発明方法は、溶接ｍ管の製造速度及び
品質を飛躍的に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明方法の実施例を示すものであって
、第１図は主要部を示す断面図、第２図は全体を示す斜
視図、第３図はアプセット後の溶接部を拡大した断面図
である。 １・・・オープンバイブ　　　１ａ・・・エツジ部１ｂ
・・・間隙部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、帯板をオープンパイプ状に成形し、オープンパイプ
   の両エッジ部を溶接し、内外の溶接ビードを削除して溶
   接鋼管を得る製造方法において、前記両エッジ部を高周
   波電流により８００℃以上で且つ溶融温度以下に加熱し
   、両エッジ部が形成する間隙部に逆極性の消耗電極ワイ
   ヤーの先端を供給しつつガスシールドの雰囲気下で埋も
   れアークを点弧して両エッジ部の端面表層部を溶融し、
   両エッジ部に帯板の厚みの１／５以上のアプセツト量を
   加えて両エッジ部を接合することを特徴とする溶接鋼管
   の製造方法。