JPS63273576A

JPS63273576A - 製管溶接用ガスシ−ルド装置

Info

Publication number: JPS63273576A
Application number: JP10925987A
Authority: JP
Inventors: Hirotsugu Inaba; 稲葉　洋次; Kazuo Fujisaki; 藤崎　和夫
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-05-01
Filing date: 1987-05-01
Publication date: 1988-11-10
Also published as: JPH0455782B2

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】産業上の利用分野この発明はストレートシーム製管溶接方法におけるガス
シール技術に係り、より詳しくは高周波溶接により金属
管を接合して電縫鋼管を製造するに際し、接合面を非酸
化性気体で包囲するシール装置に関する。

従来の技術ストレートシーム製管溶接方法には、サブマージアーク
溶接法、プラズマ溶接法、ＴＩＧ溶接法、高周波電縫溶
接法があり、このうち高周波電縫溶接法は製管溶接プロ
セスの中で最も高能率なプロセスであることから広く一
般に使用されている。

高周波電縫溶接による金属管の接合は、金属管の接合面
が溶接衝合点を頂点とするＶ字型を形成するようにロー
ル等で成形してオープンパイプとなした後、被接合端面
に高周波電流を通じて加熱し、溶接温度に到達した衝合
部を圧接ロールにて圧接して達成されるものである。

しかるに、この溶接プロセスの問題点は、ペネトレータ
ーで代表される酸化物欠陥であり、この欠陥は大気によ
る高温酸化が主たる原因である。

このため、従来から溶接部を非酸化性ガス（Ａｔ。

Ｎ２等）でシールドする方法が採用されている。

このシールド方法としては、大別してボックスによる仝
体被包式（特開昭５２−２１２３７等）と局所式（実開
昭５６−２３２８９．実公昭５９−２７９８３等）があ
り、いずれもスクイズロールや被溶接管とシールド装置
との摺動部を弾性体（スポンジ、ゴム等）でシールする
方式がとられている。

第２図は一般に使用されているボックス型のシールド装
置の一例を示すもので、（１）はシールドボックス、（
２）はシールド材、（３）はガス供給口、（４）は高周
波ワークコイル、（５）はスクイズロール、（６）はイ
ンピーダ、（７）は被溶接管をそれぞれ示す。

すなわち、このシールド装置はシールドボックス（１）
内のガス雰囲気中に大気が侵入するのを防止するため、
シールドボックス（１）と被溶接管（′７）との間、イ
ンピーダ（６）と被溶接管（７）との間をそれぞれシー
ルド材（２）にてシールする構造となっている。

従来技術の問題点しかし、従来の前記シールド方法には、以下に示す問題
点があった。

■　シールド材の消耗。

被溶接管との摺動部を弾性体等のシールド材でシールす
る方式は、摺動によりシールド材が摩耗し易く、特に被
溶接管入側のシールド材が消耗すると、その隙間から大
気がボックス内に侵入しシールド雰囲気が極端に悪化す
る。そのため、摺動部のシールド材は定期的に交換する
必要があり、それによる停機、補修により稼働率の大幅
低下を余儀なくされる。

■　シール性。

電縫溶接のように高速で被溶接管が移動する場合には、
管表面に付着している吸着大気が問題となる。すなわち
、吸着大気はシールド材等の機械的手段では完全に除去
することができないため、シールドボックス内へ侵入し
て僅かではあるがシールド雰囲気を劣化させる。

■　溶接温度監視の困難性。

電縫溶接では欠陥の発生し難い適性溶接温度が存在し、
この温度より低い場合は溶接欠陥が発生し、高い場合は
ベネトレータが多発する。この現象は、シールド溶接の
場合でも同様（欠陥の程度は小さい）であり、溶接温度
の監視制御は特に高級管を製造する上で必要不可欠な事
項である。

溶接温度の測定方法としては、通常の二色温度計で接合
直後の外面ピード表面を測定する方法と、パターン温度
計により接合点および加熱途中の端面を測定する方法が
あるが、いずれも高温物体から放射される赤外線を検出
しているため、光路を遮るような外乱は測定精度を著し
く低下させる。

電縫鋼管の場合、オープンパイプの表面には少なからず
油等が付着しており、溶接時に発生する蒸気（白煙）が
シールドボックス内に充満し、温度計の視野を阻害し、
温度測定が不能となる場合がある。このことは、前記の
適性温度での溶接を困難ならしめ、製品品質上の問題を
引起こす結果となる。

■　接合点で発生するフラッシュ（溶融金属粒）　。

によるシールド装置の焼損。

シールド装置が焼損するとシールド性が悪化するため、
十分なシールド性を確保するためには定期的に補修が必
要であり、停機による稼働率および歩留りの低下を招く
。

この発明は従来の前記問題点を解決するためになされた
ものである。

問題点を解決するための手段この発明は従来の前記問題点を解決するため、以下に示
す手段をこうじた。

■　シールドボックスを二重管とし、内筒に多数のガス
噴出口を設け、外筒に設けたガス供給口よりシールドガ
スを内管と外管との間に供給し、内筒のガス噴出口より
噴射するシールドガスにてオープンパイプを被包する方
式とした。

■　シールドボックスの内筒は、オープンパイプの外径
より大きく、外筒は高周波ワークコイルに内接する径を
有し、かつＶ接合点側の上面にＶ接合点側に開口するガ
ス噴出口を有している。

■　シールドボックスはオープンパイプを同心円上に囲
繞するごとくｖ接合点後方に近接して配置するようにし
た。

すなわち、この発明は二重管構造のシールドボックスを
外筒が高周波ワークコイルに内接するごとくｖ接合点後
方のオープンパイプに外嵌し、オープンコイルと内筒と
の隙間にシールドガスを噴射させるとともにオープンパ
イプの外表面に沿って前方、後方およびオープンパイプ
の内面側の三方向に流出させるようにし、さらに外筒の
Ｖ接合点側に設けたガス噴出ノズルより管軸方向に流出
するシールドガスにより、■接合点近傍のシールドをよ
り確実に確保できるように構成したものである。

発明の図面に基づく開示第１図はこの発明の好適な製管溶接用ガスシールド装置
を示す図で、図（Ａ）は縦断側面図、図（Ｂ）は図（Ａ
）Ｂ−Ｂ線上の縦断正面図である。

図中、（１１）はシールドボックス、（１１−１）は内
筒、（１１−２）は外筒、（１２）はガス噴出口、（１
３）はガス供給口、（１４）はガス噴出ノズル、（１４
−１）はガス供給口、（１４−２）はガス噴出口、（１
５）はＶ接合点をそれぞれ示す。

すなわち、二重管構造のシールドボックス（１１）は、
被溶接管（オープンパイプ）（刀の外径より大きくかつ
全周に多数のガス噴出口（１２）を有する内筒（１１’
−１）と、高周波ワークコイル（４）に内接する外径を
有しかつ底部に複数個のガス供給口を有する外筒（１１
−２）をそれぞれの両端部を接合して一体構造とし、内
筒（１１−１）と外筒（１１−２）との間に形成した空
間（１７）に供給されたシールドガスが内筒（１１−１
）に設けたガス噴出口（１２）より被溶接管（７）との
間に噴出する構造となっている。

したがって、このシールドボックス（１１）の場合は、
シールドガスは内筒（１１−１）と被溶接管（刀との間
、およびＶ接合点（１５）より被溶接管（７）の内面と
インピーダ（６）との間隙を通り、管軸方向に流れてス
クイズロール（５）側および成形ロール（図示せず）側
に流出する。

また、上記シールドボックス（１１）は■接合点（１５
）の後方に配置させる。これは、フラッシュによるシー
ルドボックスの焼損を防止するためである。すなわち、
厚肉管等の場合フラッシュが多発するため、■接合点の
上方にシールドボックスを位置させるとフラッシュによ
りシールドボックスの焼損が起こる。したがって、この
発明ではシールドボックスをＶ接合点より離して配置さ
せることとした。

外筒（１１−２）の端部上面にガス噴出ノズル（１４）
を付設したのは、■接合点でのシールド性をより確実に
するためである。このガス噴出ノズル（１４）はＶ接合
点近傍をシールドできるように、図示のごとく外筒（１
１−２）の上面との間にガス流路が形成されるように付
設することができる。この場合、シールドガスはガス供
給口（１４−１）より供給し、ガス噴出口（１４−２）
より管軸方向に噴出させる。

作　　　用上記ガスシールド装置において、シールドボックスの外
筒（１１−２）のガス供給口（１３）から供給されたシ
ールドガスは、内筒と外筒とで形成された空間（１７）
に充満し、内筒（１１−１）ガス噴出口（１２）より均
一に被溶接管（７）の表面に吹付けられる。このガスは
内筒（１１４１）と被溶接管（７）との間隙、およびイ
ンビーダ（６）外表面と被溶接管（７）内面との間を通
過しかつ被溶接管の内外面に沿って管軸方向に流れ、ス
クイズロール側および成形ロール側に流出する。

このうち、成形ロール側（■接合点と反対側）に流出す
るガス流は、被溶接管（７）の内外面に付着している大
気層を除去し■接合部近傍への大気層の侵入を防ぐ働き
をする。

一方、スクイズロール（５）側へ流出ブるガス流は、こ
の側のシールドボックスの端面およびＶ接合点（１６）
をシールドする働きをする。シールドボックスの端面が
ガスによりシールドされることにより、フラッシュによ
るシールドボックスの焼損が防止される。また、溶接時
に発生する油煙等がシールドボックス内に侵入すること
がない上、ガス流の厚さが比較的薄いので、温度計（図
示せず）の視野が遮られることがなく、正確な温度測定
が可能となる。

また、外筒（１１−２）の端部に設けたガス噴出ノズル
（１４）より■接合点側に流出するシールドガスにより
、■接合点（１６）近傍がシールドされるので、■接合
点でのシールド性がより良好となる。

実　　施　　例第１図に示すものと同一構造で第１表に示す寸法諸元の
シールド装置を用い、第２表に示す製管条件で電縫鋼管
を製造した際の溶接欠陥個数（ペネトレータ個数）と、
シールド不良による停機回数を第２表に併せて示す。

なお、第２表には比較のため、外筒の上面端部のガス噴
出ノズルなしの二重管構造のシールドボックスを用いた
場合（比較例１）と、同じく比較例１のシールドボック
スの被覆溶接管入側のみにシールド材を設けたシールド
ボックスを用いた場合（比較例２）と、第２図に示す従
来装置を使用した場合（従来例１，２）の結果を併せて
示す。

シールドガスにはいずれもＮ２ガスを用いた。

第２表より明らかなごとく、本発明の二重管構造のシー
ルド装置は、ガス噴出ノズルなしの場合でも従来のシー
ルド装置に比べ溶接部の欠陥が少なく、シールド不良も
皆無である。ガス噴出ノズル付きのシールド装置になる
と、溶接部の欠陥がさらに少なく、本発明装置の有効性
が確認された。

第　　１　　表発明の詳細な説明したごとく、この発明装置は以下に示す効果を有
する。

■　シールドボックスを二重管構造とし、かつ内筒に設
けた多数のガス噴出口より噴出するシールドガスを管軸
方向に流出させるごとく構成したことにより、シールド
ボックス内への大気の侵入を防止できるので、シールド
材が不要となり停機、補修が皆無となる結果、稼働率の
大幅向上がはかられる。

■　シールドボックスから成形ロール側に流出するガス
流により、被溶接管の内外面に付着している大気層を除
去できるので、シールド雰囲気を劣化させることなくＶ
接合部近傍への大気層の侵入を防止できる。

■　シールドボックスよりスクイズロール側へ流出する
ガス流により、この側のシールドボックス端面を直接シ
ールすることができるので、フラッシュによるシールド
ボックスの焼損を防止できる。

■　シールドボックスよりスクイズロール側へ流出する
ガス流により、溶接時に発生する油煙等により温度計の
視野が遮られることがなくなり、正確に溶接部の温度を
測定できるので、溶接温度監視を容易にかつ的確に行な
うことが可能となり、溶接温度を常に適性に制御できる
。

■　シールドボックスのＶ接合点側に設けたガス噴出ノ
ズルより流出するシールドガスにより、■接合点近傍が
より確実にシールドされる。

したがって、この発明装置によれば、高品質の電縫鋼管
を高生産性、高歩留りで製造することができる上、シー
ルド装置の補修等に要する費用も大幅に節減できる等、
そのもたらす効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の好適な製管溶接用ガスシールド装置
を示す図で、図（Ａ）は縦断側面図、図（Ｂ）は図（Ａ
）Ｂ−Ｂ線上の縦断正面図である。第２図は従来一般に使用されているボックス型のシール
ド装置の一例を示す縦断側面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

帯鋼を連続成形してオープンパイプとなし、被接合端面
に高周波電流を通じて加熱・溶融・接合する製管溶接に
おけるガスシールド装置であつて、オープンパイプ外径
より大きい内径を有しかつ多数のガス噴出口を有する内
筒と、複数個のガス供給口を有し高周波ワークコイルに
内接する外筒とからなり、内筒と外筒との間にシールド
ガスを通流する構造となした二重管でシールドボックス
を構成し、該シールドボックスはオープンパイプを同心
円上に囲繞するごとくＶ接合点後方に近接配置し、前記
外筒のＶ接合点側上面に該Ｖ接合点側に開口するガス噴
出ノズルを設けたことを特徴とする製管溶接用ガスシー
ルド装置。