JPS635883A - クラツド鋼の鋼管の製造方法 - 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、クラッド鋼の鋼管製造方法、特に合わせ材が
ステンレス合金あるいは、ニッケル基合金でベース材が
低合金鋼のクラッド鋼のｔｖ４管製造方法に関する。尚
、ここでいうステンレス合金。

ニッケル基合金たとえばＪＩＳ、ＡＳＴＭに規定されて
いるものなどである。

「従来の技術」 腐食環境で使用される管には耐食性が必要であるが、耐
食性をもたせるために、管を耐食性を有する合金たとえ
ばステンレス合金のみにより製造すると、第１にコスト
がかかりすぎ、しかも強度に劣るという問題がある。そ
こで、２種の金属板。

たとえば低合金鋼と耐食性のある合金を張り合わせ、そ
れぞれの特性を生かしたクラッド材を使用して管を製造
することが行われている。すなわち。

腐食環境にさらされる管表面に耐食性のある合金を配す
るとともにベース材に低合金鋼を使用することによりコ
ストダウンを図りかつこの低合金鋼ベース材により強度
を確保するものである。

ところで、−般にこのようなりラッド管の製造方法とし
ては、継目無し法、溶接法等があるが、このうち、本発
明は溶接法に係り、その中で鋼管を連続的に製造可能な
電縫溶接法によるクラッド鋼管の製造方法に係る。

さて、電縫鋼管は、周知のように帯板を管状に成形し、
高周波電流によって対向端面を加熱・溶融しスクイズロ
ールにより加圧圧接して熔接し製管される。

電縫鋼管の製管において、特有の溶接欠陥であるペネト
レータ欠陥の発生を防止し、溶接部高じん性を安定して
得るためには、スクイズロールによるアプセットＷｔを
大きくして、酸化熔融物を鋼管外面に排出して接合溶融
幅をできるだけ小さく（０，１＋ｕ程度）する対策がと
られている。通常の電縫鋼管の溶接部横断面（ビート切
削後）を第１）図に示すが、加熱された対向端面同士は
、高アンプセットにより加圧圧接されるために、熱影響
部１は塑性変形し、加熱部の変形抵抗が板厚方向でほぼ
均等であるため鋼管の板厚中央部を境にして管外面側の
金属は外面側に、管内面側の金属は内面側に立上ってい
る。

図中２はシーム部、３はメタルフローを夫々示す。

ところで、クラッド鋼板を電縫溶接すると、溶接部は、
例えば管内面側をベース材、管外面側を合わせ材とする
場合を示す第１２図ａ、ｂ、に示すように、ベース材４
又は合わせ材５の溶融鋼が、高アプセフトによって内面
側あるいは外面側に浸入フする現象を生じる。

特に、合わせ材がベース材に比べて低融点の金属、たと
えばステンレス合金、ニッケル基合金の場合、電縫加熱
時に優先的に溶融・加熱されるために、変形抵抗がベー
ス材（低合金鋼）より低下し、アプセットの際低合金鋼
がステンレス合金シーム部に侵入しやすい。よって管内
面側を合わせ材、管外面側をベース材としたものを仕上
げると第１０図の如き断面となる。

図中６はＥＲＷシームを示す。

「発明が解決しようとする問題点」 上記現象を生じたクラッド鋼管を実際にパイプとして使
用した場合、例えば、管内面側（合わせ材）がステンレ
ス鋼、管外面側（ベース材）が低合金鋼であって前記第
１０図に示すような溶接部を有するクラッドＥＲＷ鋼管
を管内面に耐食性が要求される環境下で使用すると、ス
テンレス鋼（合わせ材）のシーム部は、低合金鋼（ベー
ス材）が侵入しているために、耐食性がいちじるしく劣
化し、耐食性鋼管としての効果を示さない。すなわち、
第１２図ａ、ｂの如き溶接部を有するクラッド鋼管は、
クラッドの機能を示さない場合が多い。

但し、アプセット量を小さくすれば、熱影響部の変形が
小さくなり、異種金属の侵入量を減少できるが、前述の
ように、溶接部じん性低下のみならず、ペネトレータ欠
陥が多発する傾向にあり、ぜい性破壊の起点となり易く
、安全性に対する信頼性を損なう結果となる。

「問題点を解決するための手段」、「作用ｊ本発明は叙
上の事情に鑑みなされたもので、その要旨とするところ
は、第１の発明はクラッド鋼板または鋼帯を連続的に送
給して、円筒形状のクラッド素管に成形し、継目エツジ
部を電縫溶接する際、電縫加熱部における合わせ打倒素
管表面を外部より強制冷却するとして優先的に溶融加熱
する合わせ相加熱部の加熱効率を低下させるとともに変
形抵抗を増大させ、衝合時の合わせ柱側表面への金属の
押し出しを緩和させることにより、合わせ材の継目部へ
の不都合な異種金属すなわちベース材の侵入現象、溶接
金属部の成分保証問題および耐食性の劣下等を伴うこと
のない、クラッド鋼管の製造を可能にした点にある。

また、第２の発明は、合わせ材の継目部への不都合なベ
ース材の侵入現象をさらにバックアップ付加にて強固に
押さえるとしたもので、該エツジ部を電縫溶接する際、
エツジ加熱部の合わせ材表面を外部より強制冷却すると
ともに衝合部の合わせ柱側表面を外部拘束するとして、
より確実に合わせ打継目へのメタルフローを抑制し、溶
接金属部の耐食性の劣下を防止できるとした点にある。

すなわち、ステンレス鋼は、普通鋼と同−人熱を与えた
場合、インピーダンスが小さいため、高電流が流れ、熱
伝導率が小さく低融点であることも重なって低入熱で溶
融する。したがってステンレスクラッド鋼に熔接亀流を
流した場合、ステンレス鋼が優先的に溶融する。このた
めスクイズロールによるアプセットの際、ステンレス鋼
のシーム部に普通鋼が侵入する。

本発明はこれを防止するため、ステンレス側■シェーブ
部の外部冷却をしたものであり、これによってステンレ
ス部の加熱効率を低下し、Ｖ点画後に瞬間的にステンレ
スシーム部を凝固させ普通鋼溶融鋼のステンレス鋼シー
ム側への湯路をふさぐとしたものである。このときステ
ンレス部の変形抵抗の低下が防げられるためアプセット
時のメタルの押出しが緩和されることを要部とするもの
である。

又、本発明法に於ける外部冷却方法としては、液体窒素
、液体ヘリウム、液体アルゴンあるいは極低温の窒素ガ
ス、ヘリウムガス、アルゴンガス。

ＣＯ２ガスなど不活性ガス又は金属が酸化あるいは金属
の材質が劣下しにくい物質であり冷却効果が顕著なもの
であれば何でもよい。継目部・ノジ加熱部の冷却位置と
しては電縫鋼管の継目エツジ邪の加熱状況を示す第１図
に示される加熱部全域を冷却することが望ましいが、薄
肉管あるいは低い造管速度で造管可能であって、冷却効
果が容易に得られるものなどは、■収束点から衝合点の
範囲の冷却でもよい。

同図に於いて、図中８は素管、９は継目エツジ、１０は
給電点、１）は加熱部、１２は衝合点、１３．１３°は
スクイズロール、１４はＶ収束点を夫々示す。

第２ａ、ｂ図は、第１図中のＡ−Ａ”断面部を示してお
り、ａ図は合わせ材５が内面側、ｂ図は合わせ材５が外
面側の場合であり、液体窒素等の冷却物質１５が合わせ
材５表面の加熱部に当たるよう冷却ノズル１６等を配し
ている。第３図ａ、ｂは第１図中のＢ−Ｂ’断面を示し
ておりａ図は合わせ材５が内面側、ｂ図は合わせ材５が
外面側であり液体窒素等の冷却物質１５が合わせ材５表
面の加熱部に当たるように冷却ノズル１６等を配してい
る。

本発明法に於ける外部拘束方法としては、合わせ材５が
鋼管外面側の場合、第４図に示すような縦型スクイズロ
ール１７では拘束ロール１８を分配して拘束するか二あ
るいは第５図に示すような横型スクイズロール１９を配
すなどして拘束すればよい。

合わせ材５が鋼管内面側の場合、第６図に示すような拘
束ロール２０を配することでなされる。

叙上の本発明法を適用すると、第７図に示すようにスク
イズロールによる衝合時の合わせ材５側表面への金属の
押し出しが緩和され、合わせ材５の継目部へのベース材
４の侵入現象、溶接金属部の成分保証問題および耐食性
の劣下等を伴うことのないあるいは最小限におさえたク
ラッド鋼管の製造が可能となる。

尚、本発明法はエツジの加熱源として、電気抵抗溶接法
および電気誘導溶接法のどちらにも適用できる。

［実施例Ｊ 以下、本発明の実施例を述べる。

本発明者らは合わせ材５が５ＵＳ３０４相当、（厚さ２
ｍｍ）、ベース材４が低合金鋼（厚さ６龍）からなる板
厚８鶴、板幅２２９龍のクラッド鋼帯板（化学組成は、
第８図の図表に記載）を電縫鋼管製造ラインにおいて、
クラッド鋼の帯板を連続的に送給して円筒形状のクラッ
ド素管に成形し、継目エツジ部を高周波誘導加熱して、
加熱部の合わせ柱側表面を、冷却物質として液体窒素を
用いて■収束点より上流側では第２図ａに示すような冷
却ノズルを連続的に配して、■収束点と衝合点の範囲は
第３図ａに示すような冷却ノズルを配して冷却するとと
もに第６図に示す拘束ロール２０を用いて、スクイズロ
ールによる衝合時に、合わせ柱側表面を拘束して、クラ
ッド鋼管を製造した。また、本発明法と同様寸法（板厚
８ｍｍ、板幅２２９ｍｍ）　、同様の化学組成（第８図
の図表と同様）を本発明法を通用しないで造管し、本発
明法実施例とシーム形状、管内面の耐食性、溶接継手の
機械的性質を比較した。

その結果、前者の本発明法実施例のクラッド鋼管のシー
ム部形状は第９図の如くであり、本発明法を適用しない
クラッド鋼管のシーム部の形状は既述の如く第１０図の
如（である。両者のシーム部形状は、ともにと−ド切削
後の形状である。

しかして、前者のシーム部は第９図に示すように合わせ
材５シーム部へのベース材４の侵入が認められなかった
。後者のシーム部は第１０図に示すように合わせ材５シ
ーム部へベース材４の侵入が認められ、鋼管内表面まで
ベース材が達している。

さらに、鋼管内面の耐食性をＪＩＳＧＯ５７７にもとづ
いた、脱気３．５％、ＮａＣｌ中の孔食電位（Ｖ　Ｃ−
）を測定し評価すると、 前者は、＋　０．３Ｖｖｓ　ＳＣＥを示し、管内面の耐
食性は良好であった。

後者は、−０，５Ｖｖｓ　ＳＣＥを示し、前者と比較し
て、耐食性が劣ることがわかった。

クラッド鋼管の機械的性質は、へん平試験においては、
前者、後者ともに９０°へん平、０°へん平とも密着で
あり良好であった。溶接部２ｍＶノツチ試験片を用いた
一４０℃における衝撃性能は、前者は、吸収エネルギー
が１０ｋｇ−ｍ／ｃｉ以上の値を示し良好であった。後
者はｌＱｋｇ−ｍ／ｃｒＡ未満であり、前者に比べて劣
った。

次に、上記要領のうち、合わせ打開表面を拘束する拘束
ロールを省略して行なったところ、上述実施例と同等の
効果が得られた。

「発明の効果」 以上の如く、本発明方法によるならば、クラッド鋼の鋼
管の製造に際し、電縫溶接部の合わせ材シームへの不都
合なベース材の侵入現象、溶接金属部の成分保証問題お
よび耐食性、溶接継手の機械的性能劣下環を伴なうこと
がなく好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は電縫鋼管の継目エツジ部の加熱状況を示す図、
第２図は本発明法における継目エツジ部の外部冷却方法
を示す第１図中Ａ−Ａ’断面図。 第３図は同じ（第１図中Ｂ−Ｂ’断面図、第４゜５．６
図は本発明法に於ける衝合点での外部拘束方法を示す図
、第７図は本発明法におけるクラッド鋼管の電縫溶接部
のＣ断面形状を示す図、第８図は本発明法実施例に使用
したクランド鋼板の化学組成を示す図表、第９図は本発
明法実施例におけるクランド鋼管の電縫溶接部のＣ断面
形状を示す図、第１０図は本発明法を施こさない従来法
でのクラッド鋼管の電縫溶接部のＣ断面形状を示す図。 第１）図はむく鋼板の電縫溶接部のＣ断面メタルフロー
形状説明図、第１２図はクラッド鋼板の電縫溶接部のＣ
断面形状を示す図である。 １・・・熱影響部、　２・・・シーム部、　３・・・メ
タルフロー、　４・・・ベース材、　５・・・合わせ材
、　６・・・ＥＲ−シーム、　７・・・溶融鋼、　８・
・・素管、　９・・・継目エツジ、　１０・・・給電点
、　１）・・・加熱部、１２・・・衝合点、　１３・・
・スクイズロール、　１４・・・■収束点、　１５・・
・冷却物質、　１６・・・冷却ノズル、　１７・・・縦
型スクイズロール、　１８・・・拘束ロール、　１９・
・・横型スクイズロール、　２０・・・拘束ロール。 ズ吐４ａ Ｏ，ｂ。 ブメ４λ９ プ地々勿

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続的に供給されるクラッド鋼の鋼板または鋼帯
   を円筒形状のクラッド素管に成形し、継目エッジ部に溶
   接電流を印加して該エッジ部を加熱した後、衝合溶接し
   て製管されるクラッド鋼の鋼管製造方法において該エッ
   ジ加熱部の合わせ材表面を外部より強制冷却することを
   特徴とするクラッド鋼の鋼管製造方法。
2. （２）連続的に送給されるクラッド鋼の鋼板または鋼帯
   を円筒形状のクラッド素管に成形し、継目エッジ部に溶
   接電流を印加して、該エッジ部を加熱した後、衝合溶接
   して製管されるクラッド鋼の鋼管製造方法において、該
   エッジ加熱部の合わせ材表面を外部より強制冷却し、さ
   らに、衝合部の合わせ材側表面を外部拘束することを特
   徴とするクラッド鋼の鋼管製造方法。