JPS6380993A - 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、クラッド鋼の鋼管の製造方法、特に合わせ材
がベース材に比べて溶融加熱速度が速いところの合わせ
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鋼管の製造方法に関する。

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、一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
電縫溶接法を利用したクラッド鋼のｔＴＡ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溶接し製管される。

電縫鋼管の製管において、特有の溶接欠陥であるベネト
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量を大
きくして、酸化溶融物を鋼管外面に排出して接合熔融幅
をできるだけ小さく（０，１ｎ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５図に示すが、加熱された対向端面同士は、高ア
ップセン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６図ａ、管内面側を合わせ材、管外面側を
ベース材とする場合を示す第６図すに示すように合わせ
材がベース材に比べて溶融加熱速度が速いと、ベース材
４の溶融鋼が、高アプセットによって内面側あるいは外
面側に侵入マする現象を生じる 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、アブセントの際低合金鋼
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４図の如き断面となる。

図中６はＥ四シームを示す。

「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
４図に示すような溶接部を有するクラッドＥＲＷｍ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
６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、異社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」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、合わせ材が、ベース材に比べて、溶融加熱速度が速
い特性を示す電縫溶接法を利用したクラッド鋼に於いて
、連続的にベース材と合わせ材とからなるクラッド鋼帯
を送給して円筒形状のクラッド素管に成形し、継目エツ
ジ部に溶接電流を印加して、該エツジ部を合わせ材が溶
融温度以上でベース材が溶融温度未満の加熱状態に加熱
してスクイズロールで衝合し、次いで内外面のビードを
切削後、鋼管のベース材側表面よりシーム溶接するとし
て、熔融加熱速度の異なる２眉を共に溶融する温度のも
とにおいて加圧又溶接することによる不都合な侵入現象
を回避した層別熔・接合手段を提供したところにある。

すなわち、ベース材と合わせ材が夫々溶融、加熱速度が
異なる性質を利用して、電縫溶接において優先的に熔融
する金属のみを最初に溶接し、次に未溶接金属部を外部
溶融加熱手段により溶接するとして、合わせ材の継目部
への不都合な異種全屈すなわち、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化等を伴う
ことのないクラッド鋼管の製造を可能にした点にある。

さらに具体的に詳述するならば、電縫鋼管の造管に必要
な溶接人熱量は鋼種によって異なり、鋼種別に調査した
結果は低合金鋼がヒート係数４．０〜５．０．フェライ
ト系ステンレス鋼が３．７〜４．５．オーステナイト系
ステンレス鋼および２相ステンレス鋼が３．０〜３．６
．ニッケル基合金が２．５〜３．３であり、低合金鋼→
フェライト系−オーステナイト系、２相ステンレス−ニ
ッケル基合金（鋼の融点は低合金鋼が１５１０〜１５４
５℃、フェライト系ステンレス鋼が１４９０〜１５３０
℃、オーステナイト系ステンレス鋼、２相ステンレス５
１ｉ１力１４４０〜１４８０℃、ニッケル基合金が１４
１０〜１４５０℃である。）の順に少ない大熱量で造管
が可能となる。なお、ヒート係数は次の定義式を用いて
計算しである。

例えば、合わせ材が、オーステナイト系ステンレス鋼、
ベース材が低合金鋼のクラッド鋼を電縫溶接した場合、
低合金鋼の溶接大熱量（ヒート係数４．０〜５．０）を
採用するとステンレス部は過大熱となり、低合金部に比
べてステンレス部の溶融加熱幅が広がり、ステンレス鋼
熔融鋼の溶は落ちを生じやすく、アプセットの際第６図
に示すように低合金鋼がステンレスシーム部に容易に押
出される。

しかし、ステンレス鋼の溶接大熱量（ヒート係数３．０
〜３．６）を採用すると、低合金鋼部にとっては、未溶
融大熱量であるため第１図に示すようにステンレスシー
ム部のみが溶接され、低合金鋼シーム部が未接合８の継
手を得ることができる。

ヒート係数（溶接大熱量）の差が約０．５以上あるクラ
ッド鋼の電縫溶接においては、熔融加熱速度の速い金属
の溶接大熱量で溶接すれば、第７図に示す通常の■形突
合せで熔融加熱速度の遅い金属の溶融鋼及び熱影響部の
他方金属シーム部への侵入がほとんどない。

ヒート係数の差が０．５以下の場合、溶融加熱速度が速
い金属の溶接大熱量で溶接しても、第７図に示す■形突
合わせでは、溶融加熱速度の遅い金属の熱影響部が他方
金属シーム部へ侵入し易くなるため、突合せ形状を第８
図に示すようにＹ形、Ｙ形、あるいは逆ｖ形、逆Ｙ形な
どにして、電縫加熱時の溶融加熱速度が遅い金属部の近
接効果を悪くして、その部分の加熱効率を低下させ、他
方金属部の加熱効率の差を太き（すれば、熱影響部の侵
入が抑えされる。

第１２図にベース材に低合金鋼９合わせ材としてステン
レス鋼、あるいはニッケル基合金を用いたクラッド鋼帯
板を電縫溶接し、継目部の加熱状態を調査した結果を示
す。ヒート係数の増加に従い、各鋼種のクラッド鋼とも
に、合わせ材のみが溶融する領域が存在することがわか
る。その中に、合わせ打継目部にベース材が侵入しない
で、合わせ材のみが接合される領域があることがわかる
。

次に、上記の要領を採用した電縫溶接法によって得られ
た継手はビードカッターにより内外面のビードが切削さ
れる。その次に未接合金属の継目部は外部加熱手段によ
り、溶接され、継目部全厚にわたって溶接が完了する。

その溶接手段としてはレーザー溶接、ＴＩＧ溶接、プラ
ズマ溶接など溶融凝固可能な加熱手段であれば何でもよ
い。フィラーワイヤを用いて、フィラーワイヤの成分を
希釈してもかまわない。

これにて、全層に渡る溶接台が完了する。

「実施例」 以下、本発明の詳細な説明する。

本発明者は第９図に示す、それぞれのクラッド帯板を第
２図に示す溶接鋼管の製造ラインにおいて、本発明法を
適用して造管した。

尚、第２図中Ｓはクラッド鋼帯板、９はブレクダウンロ
ール、１０はサイドロール、１１はフィンパスロール、
１２は溶接機、１３はビードカッター、１４はプラズマ
溶接機を夫々示す。

すなわち、クラッド鋼の帯板Ｓを連続的に送給して、成
形ラインより、円筒形状のクラッド素管に成形し、第１
０図のＥＲＷ溶接条件に示す、それぞれの鋼種とも○印
の大熱量で電縫溶接後、内外面ビード切削し、その次工
程のプラズマ溶接機１４にて、継目部のベース材側表面
よりクラッド界面の深さまで溶接してクラッド鋼管を製
造した。・第１０図のＥＲＷ熔接溶接に示す１　×印の
大熱量を電縫溶接に採用した場合、（本発明法外の大熱
量）シーム未接合あるいは合わせ材シーム部にベース材
の侵入をきたし、シーム部の耐食性１機械的性質ともに
満足のいくものはできなかった。

本発明性実施例のクラッド鋼管のシーム部形状は第３図
の如くでありベース材の侵入が認められなかった。図中
１５はプラズマ溶接部を示す。

第１１図にクラッド鋼管の品質調査結果を示す。

鋼管内面の耐食性をＪＩＳＧＯ５７７にもとづいた脱気
３．５％、ＮａＣ１中の孔食電位（Ｖｃ’ｌＯＯ）を測
定し評価すると、それぞれの鋼種とも良好であった。

クラッド鋼管の機械的性質は、へん平試験においては、
それぞれの鋼種ともに９０°へん平、Ｏｏへん平とも密
着であり良好であった。

溶接部２ｍｍＶノツチ試験片を用いた一４０℃における
衝撃性能は、それぞれの鋼種とも吸収エネルギーが１０
ｋｇｍ／ｃ＋ｄ以上の値を示し良好であった。

いずれの鋼種も機械的性質５合わせ材シーム部の耐食性
良好なりラッド鋼管が製造できた。

「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うことがな
く好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法を適用した電縫溶接後のシーム部Ｃ断
面図。 第２図は本発明性実施例の、造管ライン概略平面図。 第３図は本発明性実施例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４図は本発明法を適用しない場合のクラッド鋼管の電
縫溶接部のＣ断面形状を示す図。 第５図はむく鋼板の電縫溶接部のＣ断面メタルフロー形
状図。 第６図ａ、ｂはクラッド鋼板の電縫溶接部の本発明を適
用しない場合のＣ断面形状を示す図。 第７図、第８図ａ　”−ｄは電縫加熱時の継目エツジ部
の突合せ形状図。 第９図〜第１２図は各種データの図表である。 １・・・熱影害部、　　２・・・シーム部、　　３・・
・メタルフロー、　　４・・・ベース材、　　６・・・
ＥＲＷシーム。 ７・・・侵入、　　８・・・未接合、　　９・・・プレ
クダウンロール、１０・・・サイドロール、１１・・・
フィンバスロール、１２・・・溶接機、１３・・・ビー
ドカッター。 １４・・・プラズマ溶接機、　　１５・・・プラズマ溶
接部。 チｊ ブ４層　　　　　　ブプリ７勿 ズろ４坊 ｑ。 ズ衿り勿 （ａ）　　　　　　（ｂ）　　　　　　（ｃ）蓬Ｙπ？
　　　　　Ｕ形 ブラーり匁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ベース材と、ベース材に比べて熔融温度が速い合わせ
   材とからなるクラッド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、継目エッジ部に溶接電流を印
   加して、該エッジ部を合わせ材が熔融温度以上でベース
   材が溶融温度未満の状態に加熱してスクイズロールで衝
   合し、次いで内外面のビードを切削後、鋼管のベース材
   側表面よりシーム溶接することを特徴とするクラッド鋼
   の鋼管の製造方法。