JPS63317216A - 高周波曲げ加工方法 - 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〕 本発明は各種配管系に使用する高周波曲げ管の製造方法
に係わるものである。

〔従来の技術〕

近年、化学プラント配管及び原子力、火力プラント配管
のエルボ結合などに代え溶接縫子をなるべく少なくする
ことによシ信頼性とコスト低減にすこぶる有利な高周波
曲げ管を組み込んだ鋼管の需要が急増してきた。

上記のような背景において曲げ管の曲げ半径は配管設計
の実績、配管のためのスペースなどから小さい曲げ半径
が有利である。

従来の高周波曲げ加工は、高周波加熱コイルを管外面側
に配置して行なわれる。加熱コイル金内面側に、あるい
は内面側及び外面側にそれぞれ配置する場合もあるが、
いずれも内面側に加熱コイルを挿入することは曲げ加工
作業性を頗る損なうために通常作業に用いられない。

この様な高周波加熱コイルを管外面側に配置して行う曲
げ加工に於て、小さい曲げ半径の曲げ加工では形状変化
、特に、楕円化防止のためと曲げ内側の座屈防止のため
曲げ加工と同時に水噴射の冷却が必要である。

通常の曲げ加工法による１、５Ｘ（管の外径）程度の小
さい曲げ加工では曲げ外側の減肉は２０〜２５％程度と
大きいものである。

この改讐策として、特公昭５１−１０８３４号および特
公昭５７−２６１７０号公報に記載されているように、
曲げ加工を行いながら管に軸方向の圧縮力を付与するこ
とにより、減肉を防止する方法があるが、この場合でも
曲げ外側の減肉は８〜１０％程度と大きいものである。

更に、減肉防止のために、不出願人らが先に出願した特
願昭６２−２４５０号で示すように、前記の圧縮曲げ加
工に加えて、鋼管の加熱温度をＡｃ３変態点以下の温度
とし、鋼管の曲げ外側を所定の温度にして、かつ、曲げ
外側の所定の温度における管の降伏強さと同程度の引張
強さとなるような温度以上に曲げ内側の温度とすること
により曲げ加工、即ち、曲げ内側と外側とでの加工温度
に差をつけ、曲げ外側の変形抵抗を大きく、曲げ内側の
変形抵抗を小さくして減肉を防止する曲げ加工方法があ
る。この方法により曲げ外側の減肉は６〜８％まで改善
された。

しかしながら、例えば減肉全許されないプラント用配管
等においては充分でなく、１．５Ｘ　（管の外径）以下
の小曲げ半径のエルボレスは実用化されていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

減肉を防止するためにはよシ大きい圧縮力・曲げモーメ
ントを管に負荷することが会費であるが、これまでの曲
げ加工の方法では、この圧縮力に耐えられず、曲げ内側
に波状の座屈が発生するために充分な減肉防止効果が得
られていない。

この波状の座屈防止Ｖこついて、種々検討した結果加熱
方法に起因することが分かった。即ち、従来の方法によ
る常温から所定の曲げ加工温度まで管鷺短時間で高周波
加熱し、曲げ加工後に水冷する場合の管の加熱温度の変
化はｌＸ２図に示すように、外表面１２の温度上昇曲線
に比べて内表面１３の温度は遅れて上昇し、外表面１２
゜の最高温度到達に遅れて内表面１３はやや低い最高温
度に到達する（第２図中３は加熱コイル、１０は管内を
示す）。次いで、外表面及び内表面の温度とも最高温度
に到達以降は次の水冷の影響を受けて下降する。更に、
水冷により外表面の温度は急速に下降する、これに伴い
内表面の温度もやや遅れながら下降する。従って、第４
図（ｂ）に示すように、このとき曲げ加工域での曲げ変
形可能な領域１４は外表面１２側で長く内表面１３側で
は短くなり、管により大きい圧縮力を負荷したときに外
表面側は必要以上に圧縮変形するために曲げ内側は屈伏
し、座屈へと進展する丸めである。第４図中１０は管内
、１１は管軸を示す。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は、上記知見のもとになされたもので、その要旨
は、鋼管の軸方向の局部の円環を高周波誘導加熱により
、塑性変形可能温度にし、該加熱部を鋼管の軸方向に移
動させながら該加熱部に曲げモーメントｔ−付与し、そ
の直後に冷却を行うことにより連続的に塑性変形を与え
る鋼管の曲げ加工方法において、該高周波誘導加熱コイ
ル′ｔ−２個以上配置し、二段加熱・冷却制御方式によ
り、加熱部の管の肉厚方向の曲げ加工領域を均一に、か
つ、狭幅にして曲げ加工することを特徴とする鋼管の曲
げ加工方法にある。

〔作　　用〕

第１図は本発明曲げ加工法の実施べ使用する管曲げ装置
の１例を示すもので、１は曲げ加工すべき鋼管、２は該
鋼管を支持案内する案内ローラー、３は環状で前記鋼管
１をその外周から局部的に予熱する冷却タンクを有する
高周波誘導子からなる予熱コイル、３ａは環状で前記鋼
管１をその外周から局部的に狭幅に加熱し冷却タンクお
よびスプレィノズルを有する高周波誘導子からなる均熱
コイル、４は先端部にクランプ５を備えた回転自在の曲
げアーム、６は管端部支持台、７の矢印は３ａの加熱コ
イルからスプレィされる冷却水、斜線部の８は予熱域、
８ａは均熱域、９の矢印は管の推進方向である。装置は
クランプ５に鋼管１の曲げ加工すべき部位の端部、即ち
、第１図では鋼管の先端部を緊締し、鋼管１を予熱コイ
ル３および均熱コイル３ａにより局部的に高温加熱する
と共に適宜手段により推進させることにより鋼管１を曲
げ加工できる。

即ち、本発明は、加熱コイルを２個以上配置し、まず、
予熱コイルにより曲げ加工温度における最大温度の時の
被加工材の引張強さとほぼ同程度の大きさの降伏強さと
なる温度まで管を予熱し、次いで、放冷或は空冷域を設
け、更に、均熱コイルにより曲げ加工温度まで管を昇温
させ、その曲げ加工直後に水冷する二段加熱・冷却制御
方式により曲げ加工域での肉厚方向の曲げ加工領域の均
一化および狭幅化を図ったものである。

本発明の範囲である加熱コイル２個を使用した場合を例
にとって、本発明の作用を示す。

第３図は加熱コイル２個による管の加熱温度の変化を示
すものである。

まず、予熱コイル３により所定の予熱温度まで加熱する
。このときに、内・外表面への入熱の差から外表面１２
の昇温曲線に比べて内表面１３の温度は遅れて上昇する
ことになるが、所定の温度に達した後に、外表面１２の
温度を放冷或は空冷により低下させ、内表面１３の温度
を外表面からの熱伝達により上昇させて、均熱コイル３
ａにより加熱する前には逆に外表面よシ内表面温度を高
くさせる。

次いで、均熱コイル３ａにより所定の曲げ加工温度まで
加熱する。このときに、全体の昇温速度をゆっくり制御
しながら、内・外表面の入熱の差によシ外表面を早く昇
温させ、内表面をゆっくり昇温させることにより、曲げ
加工温度に到達する位置を一致させる。その後、外表面
はやや高い最高温度に達し、内表面は遅れて最高温度に
達する。

更に、次の水冷により、内・外表面の温度を急速に下降
させて曲げ加工温度に低下する位置の差を小さくする。

即ち、管の内・外表面の曲げ加工温度までの昇温および
降温の位置を合わせることおよび均熱での昇温速度を制
御することにより％第４図（ａ）に示すように、曲げ加
工域での肉厚方向の曲げ変形可能な領域１４の均一化お
よび狭幅化が可能となり、そのため、管によυ大きい圧
縮力・曲げモーメントを負荷しても曲げ管内側の肉厚方
向の変形が均一に生じ、曲げ内側の座屈を起こさずに曲
げ可能となり、加えて、曲げ管の外側の減肉を大幅に改
善可能とした。

加熱コイルを２個以上としたのは、上記のとおり、機能
的に予熱及び加熱コイルが必要であること、また、厚肉
管においては、予熱及び加熱の温度制御をするためには
各々が１個以上を必要とするためである。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について説明する。

前記の曲げ加工装置を用いて、次に示す曲げ加工を行っ
た。

供試材：　ＪＩＳ　５ＴＰＴ４９１６５．２Ｘ７．１ｔ
および１１．Ｏを曲げ半径：２５０ｍ 冷　　却：水噴射 曲げ加工速度＝　１■／ｓｅｅ 加熱温度：本発明による場合　予熱最大温度　７００℃
加熱最大温度　９５０℃ 従来法　　　　　加熱最大温度　９５０℃本発明による
場合は加熱コイル２個を使用し比較、の・ために行った
従来法は加熱コイル１個を用い、上記のようにＡｃ３変
態点以上の加熱温度で行った。

その結果、本発明による場合には曲げ管の外側の減肉率
が３％以下となυ、従来法による減肉率１１％程度と比
較して大幅な低減であった。

また１７本出願人らが先に出願した特願昭６２−２４５
０号で示す方法による減肉率８チと比較してもよシ低減
していることは明らかであシ、本発明にＦす、高周波曲
げ加工による管の曲げにおいて減肉率の小さい小曲げ管
を製造することを可能ならしめたものである。第１表に
曲げ加工後の減肉測定結果を示す。

第１表　減肉測定結果 〔発明の効果〕 従来の高周波曲げ加工において、曲げ管の減肉を保証す
るために素管の肉厚を大きくする必要があったが、本発
明方法によれば素管の肉厚を小さくすることを可能とし
、コスト削減および安全性に寄与するという利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に使用する曲げ加工機の一例を示
す平面図、第２図は従来法における管の加熱温度変化を
示すグラフ、第３図は本発明法における管の加熱温度変
化を示すグラフ、第４図（ａ）は本発明法による場合の
管の肉厚方向の曲げ変形可能域を示す様式図、同（ｂ）
は従来法による場合の同模式図である。 １・・・鋼管　　　　　　　２・・・案内ローラー３・
・・予熱装置　　　３ａ・・・均熱装置４・・・曲げア
ーム　　５・・・クランプ６・・・管端部支持台　７・
・・スプレー冷却水８・・・予熱域　　　　８ａ・・・
均熱域９・・・管の進行方向　１０・・・管肉１１・・
・管軸　　　　１２・・・外表面１３・・・内表面　　
　１４・・・変形可能域第１図 １：鋼管 ２°案内ローラ ３：予熱装置 ３ａ：均熱装置 ４：曲げアーム ５：クラシブ ６：管端部支持台 ７：スプレー冷却水 ８：予熱域 ８ａ：均熱域 ９：管の進行方向 第２図 コイルとの相対位置 第４図 （ａ） （ｂ） 手続補正書 １．事件の表示 昭和６２年特許願第１Ｌユγ１２−号 （ｔ　　ｌ’ｌｒ　（ＩＦ７ｒ）ｊｌ、、、、都ｒ・代
Ｉ月区大手町２丁ロ６番３号氏　名（名称’（ＧＧ５）
　’１３：　＝Ｌτ；ｉ、（Ｋ、ｉ株式台社４、代　′
理　人　　　　　　　　　　　　　　　　他２社住　所
　　東京都千代田区丸の内２丁目６番２号丸の内へ重洲
ビル３３０補　　　　正　　　　書 本願図面中下記事項を補正いたします。 記 １、「第３図」を別紙の如く訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋼管の軸方向の局部の円環を高周波誘導加熱により、塑
   性変形可能温度にし、該加熱部を鋼管の軸方向に移動さ
   せながら該加熱部に曲げモーメントを付与し、その直後
   に冷却を行うことにより連続的に塑性変形を与える鋼管
   の曲げ加工方法において、高周波誘導加熱コイルを２個
   以上配置し、二段加熱・冷却制御方式により、該加熱部
   の管の肉厚方向の曲げ加工領域を均一に、かつ、狭幅に
   して曲げ加工することを特徴とする鋼管の曲げ加工方法
   。