KR20230084263A - 나사 형성 강관 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20230084263A
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히로시 오카노
가즈키 마츠바라
슈사쿠 다카기
노부유키 이시카와
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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Abstract

나사 형성 강관에 있어서, 사용시에 나사부에 가해지는 응력을 완화하여, 피로 파괴를 방지한다. 적어도 일방의 단부의 내주면에 암나사부를 갖는 나사 형성 강관으로서, 상기 암나사부의 나사 바닥에 있어서의, 상기 나사 바닥으로부터 깊이 방향으로 0.4 ㎜ 의 위치에 있어서의 잔류 압축 응력의 최대치가, 100 ㎫ 이상 또한 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하인 나사 형성 강관.

Description

나사 형성 강관 및 그 제조 방법
본 발명은 나사 형성 강관, 특히, 나사부의 피로 강도가 우수하고, 고압 가스용 용기 등의 용도에 바람직하게 사용할 수 있는 나사 형성 강관에 관한 것이다. 또, 본 발명은 상기 나사 형성 강관의 제조 방법에 관한 것이다.
CO2 배출 문제를 해결함과 함께, 에너지 문제를 해결할 수 있는 연료 전지 자동차는, 향후의 새로운 자동차로서 기대되고 있다. 이 연료 전지 자동차에 수소를 공급하기 위한 수소 스테이션에는, 80 ㎫ 이상의 압력으로 수소를 축압하는 고압 가스용 용기 (축압기라고도 불린다) 가 설치되어 있다.
이와 같은, 고압 가스용 용기에는, 크게 2 종류의 형상이 있다. 하나는 가스 봄베로 대표되는, 관의 단부에 드로잉 가공을 실시하여 경부 (鏡部) (dome part) 를 제작한 봄베형 용기이고, 다른 하나는 스트레이트한 관의 양 단에 덮개를 씌운 스트레이트형 용기이다.
봄베형 용기는, 가스의 출구, 즉 길이 방향 단부를 향하여 용기 내의 단면적이 감소하는 형상을 갖고 있고, 당해 단부는「경부」라고 칭해진다. 상기 경부의 선단에는 가스를 출입하기 위한 구금이 형성되어 있고, 상기 구금은 나사를 갖는 래치로 봉지된다. 상기 래치의 면적은, 그 봄베형 용기의 원통부의 단면적에 비해서 충분히 작기 때문에, 구금의 나사부에 가해지는 응력은 저감되고, 따라서, 압력의 봉지에 관한 문제는 없다. 그러나, 수소 스테이션용 등의 고압 가스용 용기에서는, 사용 개시 후에 정기적으로 내면 검사를 행할 필요가 있고, 봄베형 용기에서는 용기의 내면 검사가 곤란하다는 문제가 있다.
또, 금속제 용기를 사용하여 고압 가스용 용기를 제작하는 경우에는, 통상적으로 강도 향상을 목적으로 하여 금속제 용기에 열처리가 실시된다. 상기 열처리에 있어서는, 금속제 용기를 가열한 후에 냉각수에 의해서 급랭시키는 ??칭이 실시되는 것이 일반적이지만, 봄베형 용기의 경우, 용기 내부에의 냉각수의 침입 및 배출에 시간이 걸리기 때문에, 열처리시의 냉각 속도가 느려져, 강 조직의 편차가 커진다.
또한, 상기 열처리에 의해서 금속제 용기의 표면에는 스케일이나 탈탄층이 생성되지만, 봄베형 용기의 경우, 용기 내면에 생성된 스케일이나 탈탄층을 제거하기가 곤란하다. 그 때문에, 내면을 열처리 그대로의 상태에서 사용하게 되어, 금속제 용기의 피로 특성 열화의 원인이 된다.
그래서, 상기와 같은 문제를 회피하기 위해서, 스트레이트형의 용기를 사용하는 것을 생각할 수 있다. 스트레이트한 관에 덮개를 씌운 구조이면, 관의 개구부가 크기 때문에, 열처리시의 냉각이 용이해져, 강재의 조직을 정교하고 치밀하게 제어할 수 있다. 또, 열처리시에 생성되는 탈탄층이나 스케일을 기계 가공에 의해서 용이하게 제거할 수 있다. 또한, 덮개를 제거함으로써, 사용 후에 용기의 내면을 검사하는 것도 용이하다. 덧붙여, 스트레이트형 용기에서는 드로잉 가공된 경부가 없기 때문에, 가공에 의한 불균일도 거의 없어, 균일한 용기 제조가 가능해진다. 이와 같은 고압 가스용 용기로는, 예를 들어, 특허문헌 1, 2 에 기재된 것이 있다.
일본 공개특허공보 2015-158243호 일본 공개특허공보 2017-141919호
그러나, 스트레이트 형상의 용기를 사용했을 경우, 용기 단면이 일정하기 때문에, 내부의 압력은 모두 덮개에서 수압 (受壓) 된다. 따라서, 스트레이트 형상의 용기를 사용한 고압 가스용 용기의 덮개 구조에는, 매우 높은 압력에 견딜 것이 요구된다.
스트레이트형 용기의 덮개 구조로는, 스트레이트 형상의 용기의 단부에 플랜지를 형성하고, 그 플랜지를 사용하여 덮개를 볼트 고정시키는 구조나, 강관의 단부에 암나사부를 형성하고, 상기 암나사부와 나사 결합하는 수나사부를 갖는 덮개를 강관에 나사 고정시키는 구조 등을 생각할 수 있다.
그러나, 플랜지를 사용한 덮개 구조에서는, 플랜지를 형성하기 때문에, 용기 사이즈가 커지고, 비용이 높아진다는 문제가 있다. 그 때문에, 용기 사이즈의 소형화나 저비용화의 요청에 부응하기 위해서는, 나사 고정에 의한 덮개 구조를 채용할 것이 요망된다.
그러나, 나사 고정에 의한 덮개 구조에서는, 플랜지를 사용했을 경우의 문제는 회피할 수 있기는 하지만, 나사부에 부하되는 응력이 높아, 나사부를 기점으로 하여 피로 파괴가 발생되는 경우가 있다. 따라서, 고압 가스용 용기의 피로 수명을 늘리기 위해서는, 용기 본체로서 사용되는 나사 형성 강관의 나사부를 기점으로 하는 피로 파괴를 방지할 것이 요구된다.
또, 나사 형성 강관을 고압 가스용 용기 이외의 용도에 사용하는 경우에도 동일하게, 제품 수명을 늘리기 위해서는, 나사부를 기점으로 하는 피로 파괴를 방지하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 나사 형성 강관에 있어서, 사용시에 나사부에 가해지는 응력을 완화하여, 피로 파괴를 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 검토를 행한 결과, 아래의 지견을 얻었다.
(1) 고압 가스용 용기의 금속제 용기 내부에 가스를 충전하면, 금속제 용기에 내압이 가해지고, 금속제 용기에는 상기 내압에 의한 인장 응력이 발생된다. 상기 인장 응력은, 나사부의, 특히 나사 바닥 부근에 집중된다.
(2) 그래서, 금속제 용기로서 사용되는 나사 형성 강관의 나사 바닥 부근에, 미리 소정의 잔류 압축 응력을 부여해 둠으로써, 금속제 용기에 가스를 충전했을 때에 나사부에 부하되는 인장 응력의 적어도 일부가 상기 잔류 압축 응력에 의해서 상쇄되어, 실제로 나사부에 가해지는 응력을 대폭 완화할 수 있다. 그리고 그 결과, 나사부를 기점으로 하여 발생되는 피로 파괴를 억제할 수 있다.
(3) 나사 형성 강관을, 금속제 용기 이외의 용도에 사용하는 경우도 동일하게, 나사 바닥 부근에 미리 소정의 잔류 압축 응력을 부여해 둠으로써, 사용시에 나사부에 가해지는 응력을 완화하여, 피로 파괴를 억제할 수 있다.
(4) 나사 형성 강관의 암나사부에, 그 암나사부에 나사 결합하는 수나사를 갖는 덮개를 장착한 상태에서 내압을 부여하면, 응력이 발생되어, 나사 바닥에 국소적인 소성 변형이 발생된다. 소성 변형이 발생되는 영역은 일부이고, 그 밖의 영역의 대부분은 탄성역이기 때문에, 상기 내압을 제하 (除荷) 한 후에는, 나사 바닥부에 압축 응력이 잔류한다. 따라서, 상기 덮개를 장착한 상태에서 나사 형성 강관에 적절한 하중을 가함으로써, 그 나사 형성 강관의 암나사부에 소정의 잔류 압축 응력을 부여할 수 있다.
(5) 동일하게, 나사 형성 강관의 암나사부에 나사 결합하는 수나사를 갖는 지그를 사용하여 나사 형성 강관에 하중을 가하는 것에 의해서도, 그 나사 형성 강관의 암나사부에 소정의 잔류 압축 응력을 부여할 수 있다.
본 발명은 상기 서술한 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 이하를 요지로 하는 것이다.
1. 적어도 일방의 단부의 내주면에 암나사부를 갖는 나사 형성 강관으로서,
상기 암나사부의 나사 바닥에 있어서의, 상기 나사 바닥으로부터 깊이 방향으로 0.4 ㎜ 의 위치에 있어서의 잔류 압축 응력의 최대치가, 100 ㎫ 이상이며 또한 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하인 나사 형성 강관.
2. 상기 잔류 압축 응력의 최대치가, 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력 이하인, 상기 1 에 기재된 나사 형성 강관.
3. 상기 나사 형성 강관이 심리스 강관으로 이루어지는, 상기 1 또는 2 에 기재된 나사 형성 강관.
4. 적어도 일방의 단부의 내주면에 암나사부를 갖는 나사 형성 강관에, 수나사부를 외주면에 갖는 덮개를, 상기 수나사부가 상기 암나사부에 나사 결합하도록 장착하는 덮개 장착 공정과,
상기 덮개가 장착된 나사 형성 강관에, 하기 (A), (B), 및 (C) 를 만족하는 조건에서 내압을 부여하는 내압 부여 공정을 갖는, 나사 형성 강관의 제조 방법.
(A) 상기 암나사부의 나사 바닥 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력보다 크다
(B) 상기 나사 형성 강관의 축 방향 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하
(C) 상기 나사 형성 강관의 둘레 방향 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하
5. 적어도 일방의 단부의 내주면에 암나사부를 갖는 나사 형성 강관에, 수나사부를 외주면에 갖는 지그를, 상기 수나사부가 상기 암나사부에 나사 결합하도록 장착하는 지그 장착 공정과,
상기 지그를 사용하여, 하기 (A) 및 (B) 의 양자를 만족하는 조건에서 상기 나사 형성 강관에 하중을 부여하는 하중 부여 공정을 갖는, 나사 형성 강관의 제조 방법.
(A) 상기 암나사부의 나사 바닥 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력보다 크다
(B) 상기 나사 형성 강관의 축 방향 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하
6. 상기 나사 형성 강관이 심리스 강관으로 이루어지는, 상기 4 또는 5 에 기재된 나사 형성 강관의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 나사 형성 강관의 사용시에 나사부에 가해지는 응력을 완화하여, 피로 파괴를 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 나사 형성 강관은, 종래에 비해서, 보다 고압, 대단면에서의 사용에 견딜 수 있다.
도 1 은, 본 발명에 있어서 잔류 압축 응력을 규정하는 위치를 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 제 1 실시형태에 있어서의 나사 형성 강관의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 3 은, 제 2 실시형태에 있어서의 나사 형성 강관의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식도이다.
다음으로, 본 발명을 실시하는 방법에 대해서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 설명은 본 발명의 바람직한 실시양태를 나타내는 것으로서, 본 발명은 이하의 설명에 의해서 한정되는 것은 전혀 아니다.
[나사 형성 강관]
본 발명의 일 실시양태에 있어서의 나사 형성 강관은, 적어도 일방의 단부의 내주면에 암나사부를 갖고 있다. 상기 나사 형성 강관을 사용할 때에는, 상기 암나사부에 대응하는 수나사부를 갖는 부재를, 그 나사 형성 강관에 나사 결합시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 나사 형성 강관을 고압 가스용 용기로서 사용하는 경우, 상기 암나사부에는, 수나사를 갖는 스크루식의 덮개를 장착할 수 있다.
상기 나사 형성 강관은, 일방의 단부의 내주면에만 암나사부를 갖고 있어도 되고, 양 단의 내주면에 암나사부를 갖고 있어도 된다. 또, 상기 나사 형성 강관이, 일방의 단부의 내주면에만 암나사부를 갖고 있을 경우, 타방의 단부의 내주면에는 수나사부를 구비하고 있어도 된다.
본 발명에 있어서는, 상기 암나사부의 나사 바닥에 있어서의, 상기 나사 바닥으로부터 깊이 방향으로 0.4 ㎜ 의 위치에 있어서의 잔류 압축 응력의 최대치가 100 ㎫ 이상 또한 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하일 것이 중요하다. 이하, 그 이유에 대해서 설명한다.
도 1 은, 본 발명에 있어서 잔류 압축 응력을 규정하는 위치를 나타내는 모식도이다. 강관 (10) 의 적어도 일방의 단부의 내주면에 형성된 암나사부 (11) 에는, 복수의 나사홈 (12) 이 형성되어 있고, 나사홈 (12) 의 바닥부를 암나사부의 나사 바닥 (13) 으로 한다. 본 발명에서는, 암나사부의 나사 바닥 (13) 의 각각으로부터, 깊이 방향으로 0.4 ㎜ 의 위치 (P) 에 있어서의 잔류 압축 응력의 최대치를 100 ㎫ 이상 또한 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하로 한다. 또한, 도 1 은 어디까지나 설명을 위한 모식도로서, 실제의 나사부의 형상 및 치수를 나타낸 것은 아니다.
상기 서술한 바와 같이, 고압 가스용 용기를 사용할 때에, 금속제 용기 내부에 가스를 충전하면 그 금속제 용기에 내압이 가해지고, 상기 내압에 의한 인장 응력이 발생된다. 상기 인장 응력은, 나사부의, 특히 나사 바닥 부근에 집중된다. 그래서, 나사 형성 강관의 나사 바닥 부근에 미리 잔류 압축 응력을 부여해 둠으로써, 금속제 용기에 가스를 충전했을 때에 나사부에 부하되는 인장 응력의 적어도 일부가 상기 잔류 압축 응력에 의해서 상쇄되어, 실제로 나사부에 가해지는 응력을 대폭 완화할 수 있다. 그리고 그 결과, 나사부를 기점으로 하여 발생되는 피로 파괴를 억제할 수 있다.
그러나, 고압 가스용 용기의 사용시에 발생되는 인장 응력은, 나사부의 표면뿐만 아니라 재료 내부까지 퍼진다. 그 때문에, 나사부의 표층부에만 잔류 압축 응력이 존재하고 있어도 상기한 효과를 얻을 수 없다. 그래서, 본 발명에 있어서는, 나사 바닥으로부터 깊이 방향으로 0.4 ㎜ 의 위치에 있어서의 잔류 압축 응력의 최대치를 100 ㎫ 이상으로 한다.
한편, 상기 잔류 압축 응력의 최대치가 과도하게 높으면, 나사 형성 강관이 좌굴되어, 변형된다. 그 때문에, 나사 형성 강관의 변형을 방지하기 위해서, 상기 잔류 압축 응력의 최대치를, 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하로 한다.
또한, 상기 잔류 압축 응력의 최대치는, 유한 요소법 (FEM) 에 의한 탄소성 해석에 의해서 구할 수 있다. 단, 암나사부의 단면에 있어서의 잔류 응력을 X 선 응력 측정법에 의해서 측정하여, 상기 잔류 압축 응력의 최대치를 구할 수도 있다.
나사부의 좌굴을 보다 확실하게 방지한다는 관점에서는, 상기 잔류 압축 응력의 최대치는, 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력 이하인 것이 바람직하다.
상기 나사 형성 강관의 재료로는, 특별히 한정되지 않고 임의의 금속을 사용할 수 있다. 저비용화의 관점에서는, 상기 재료로서, 저합금망을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 저합금망으로는, 특히, 크롬몰리브덴강 (JIS SCM steel), 니켈크롬몰리브덴강 (JIS SNCM steel), 망간크롬강 (JIS SMnC steel), 망간강 (JIS SMn steel), ASEM SA-723, 및 보론 첨가 강 N28CB, N36CB, N46CB 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 재료 강도와의 양립의 관점에서는, ??칭성을 확보하기 쉬운 크롬몰리브덴강, SA-723 강, 또는 니켈크롬몰리브덴강을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 예를 들어, 크롬몰리브덴강 (SCM435) 은, C : 0.33 ∼ 0.38 질량％, Si : 0.15 ∼ 0.35 질량％, Mn : 0.60 ∼ 0.90 질량％, P : 0.030 질량％ 이하, S : 0.030 질량％ 이하, Cr : 0.90 ∼ 1.20 질량％, Mo : 0.15 ∼ 0.30 질량％ 이다.
상기 강관으로는, 전봉 용접 강관이나 심리스 강관 등, 임의의 것을 사용할 수 있지만, 그 중에서도 심리스 강관을 사용하는 것이 바람직하다. 심리스 강관은, 인성 등의 특성이 우수한 것에 더하여, 용접부도 없기 때문에, 고압 가스용 용기 등의 용도에 매우 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 나사홈의 깊이는 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 암나사부에 있어서의 내경 Ds 에 대한, 소관 (素管) 의 내경 Di 의 비 Di/Ds 가 0.8 미만인 경우, 강관 (소관) 의 두께에 대해서 나사가 지나치게 깊기 때문에, 나사 바닥에 가해지는 응력이 증가한다. 따라서, 나사 바닥에 가해지는 응력을 더욱 저감한다는 관점에서는, Di/Ds 를 0.8 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 여기에서 암나사부에 있어서의 내경 Ds 란, 강관의 내주면에 형성되어 있는 암나사부의, 대향하는 위치에 있어서의 나사 바닥간의 거리로 정의한다. 또, 소관의 내경 Di 란, 강관의, 암나사가 형성되어 있지 않은 부분의 내경을 가리키는 것으로 한다.
본 발명의 나사 형성 강관의 용도는 특별히 한정되지 않고, 임의의 용도에 사용할 수 있지만, 상기 서술한 바와 같이 나사부의 피로 강도가 우수하기 때문에, 고압 가스용 용기나, 조인트 (예를 들어, 강관 말뚝용 조인트) 등의 용도에 특히 바람직하게 사용할 수 있다.
[제조 방법]
다음으로, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 나사 형성 강관의 제조 방법에 대해서 설명한다. 상기 서술한 바와 같이, 나사 형성 강관에 내압을 부여하거나 하중을 가하면, 응력이 발생되고, 나사 바닥에 국소적인 소성 변형이 발생된다. 소성 변형이 발생되는 영역은 일부이고, 그 밖의 영역의 대부분은 탄성역이기 때문에, 상기 내압 또는 하중을 제하한 후에는, 나사 바닥부에 압축 응력이 잔류한다. 따라서, 나사 형성 강관에 적절한 내압 또는 하중을 가함으로써, 그 나사 형성 강관의 암나사부에 소정의 잔류 압축 응력을 부여할 수 있다. 이하, 내압의 부여에 의한 제조 방법과 하중의 부여에 의한 제조 방법의 각각에 대해서 구체적으로 설명한다.
(제 1 실시형태)
본 발명의 일 실시형태에 있어서는, 적어도 일방의 단부의 내주면에 암나사부를 갖는 나사 형성 강관에, 수나사부를 외주면에 갖는 덮개를 장착하고 (덮개 장착 공정), 이어서, 상기 덮개가 장착된 나사 형성 강관에 소정의 조건을 만족하도록 내압을 부여 (내압 부여 공정) 함으로써, 상기 서술한 소정의 잔류 압축 응력을 갖는 나사 형성 강관을 제조할 수 있다.
[덮개 장착 공정]
먼저, 적어도 일방의 단부의 내주면에 암나사부를 갖는 나사 형성 강관에, 수나사부를 외주면에 갖는 덮개를, 상기 수나사부가 상기 암나사부에 나사 결합하도록 장착한다 (덮개 장착 공정).
도 2 는, 본 실시형태에 있어서의 나사 형성 강관 (1) 의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식도이다. 나사 형성 강관 (1) 은, 원통상의 강관 (10) 으로 이루어지고, 강관 (10) 의 단부에는 암나사부 (11) 가 형성되어 있다. 도 2 에 나타낸 예에서는, 강관 (10) 의 양 단에 암나사부 (11) 가 형성되어 있다.
그리고, 나사 형성 강관 (1) 에, 수나사부 (41) 를 외주면에 갖는 덮개 (40) 를, 수나사부 (41) 가 나사 형성 강관 (1) 의 암나사부 (11) 에 나사 결합하도록 장착한다. 도 2 에 나타낸 바와 같이, 덮개 (40) 는, 그 외주면에 시일 부재로서의 O 링 (42) 을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 수나사부 (41) 는, O 링 (42) 보다 용기 외측 (내부 공간 (14) 과 반대의 측) 에 형성되어 있다.
상기 덮개로는, 상기 나사 형성 강관의 암나사부에 나사 결합시킬 수 있는 것이면 임의의 덮개를 사용할 수 있다. 상기 나사 형성 강관이, 양 단에 암나사부를 갖고 있을 경우에는, 내압의 부여를 가능하게 하기 위해서, 그 나사 형성 강관의 양 단에 덮개를 장착하면 된다.
상기 덮개는, 후술하는 내압 부여 공정에서 사용하는 압력 매체를 출입하기 위한 관통공을 구비할 수 있다. 상기 관통공에는, 임의로 배관이나 밸브를 접속할 수 있다.
상기 덮개의 재료는, 특별히 한정되지 않지만, 금속제로 하는 것이 바람직하고, 강제로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 강으로는, 인장 강도 (TS) 가 750 ㎫ 이상인 강재를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 강재는, 예를 들어, 저합금망이면 된다. 상기 덮개의 재료로는, 상기 강관의 재료로서 든 것과 동일한 재료를 사용할 수도 있다. 덮개의 재료와 강관의 재료는, 동일해도 되고 상이해도 되지만, 동일한 것으로 하는 것이 바람직하다.
[내압 부여 공정]
이어서, 상기 덮개가 장착된 나사 형성 강관에 내압을 부여한다 (내압 부여 공정). 내압 부여 공정에 있어서는, 하기 (A), (B), 및 (C) 를 만족하는 조건에서 내압을 부여할 필요가 있다. 이하, 그 이유에 대해서 설명한다.
(A) 상기 암나사부의 나사 바닥 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력보다 크다
(B) 상기 나사 형성 강관의 축 방향 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하
(C) 상기 나사 형성 강관의 둘레 방향 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하
· 조건 (A)
나사 바닥 부근에 잔류 압축 응력을 부여하기 위해서는, 나사 바닥에 소성 변형을 일으키게 할 필요가 있다. 그리고, 나사 바닥에 소성 변형을 일으키게 하기 위해서는, 재료의 항복 응력을 초과하는 나사 바닥 응력을 부여하면 된다. 그래서 본 발명에서는, 상기 내압 부여 공정에 있어서, 상기 (A) 를 만족하는 조건에서 내압을 부여하는 것으로 한다. 조건 (A) 를 만족함으로써, 암나사부에 잔류 압축 응력을 부여할 수 있다.
잔류 압축 응력을 보다 효과적으로 부여하기 위해서는, 내압 부여 공정에 있어서 부여하는 나사 바닥 응력을 재료의 인장 강도 이상으로 하는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 상기 내압 부여 공정에 있어서는, 하기 (A') 를 만족하는 조건에서 내압을 부여하는 것이 바람직하다.
(A') 상기 암나사부의 나사 바닥 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도보다 크다
또한, 상기 내압 부여 공정에 있어서의, 암나사부의 나사 바닥 응력의 상한은 특별히 한정되지 않고, 원하는 잔류 압축 응력이 부여되도록 조정하면 된다. 또한, 효과적으로 잔류 압축 응력을 부여한다는 관점에서는, 내압 부여 공정에 있어서, 나사 형성 강관의, 상기 암나사부에 대립되는 외표면 (강관의 외주면) 에 있어서의 응력을, 그 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력 이하로 하는 것이 바람직하다. 나사 바닥 응력을 항복 응력보다 크게 함과 동시에, 나사 형성 강관의 외표면에 있어서의 응력을 항복 응력 이하로 함으로써, 나사 형성 강관의 두께 방향의 전역에 걸쳐서 항복 응력보다 높은 응력을 가했을 경우에 비해서, 나사 바닥 부근에 효과적으로 잔류 압축 응력을 부여할 수 있다.
· 조건 (B), (C)
상기 서술한 바와 같이, 잔류 압축 응력을 부여하기 위해서는 내압을 가하여 소성 변형을 일으키게 할 필요가 있지만, 과도하게 내압을 가하면 강관이 파괴되어 버린다. 강관의 파괴를 방지하기 위해서는, 나사 형성 강관에 가해지는 축 방향 응력과 둘레 방향 응력의 양자를, 그 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하로 할 필요가 있다. 상기 (B) 및 (C) 는, 상기 조건을 구체적으로 정한 것이다.
또한, 나사 형성 강관에 가해지는 축 방향 응력과 둘레 방향 응력은, 각각 하기의 (1), (2) 식으로 구할 수 있다.
축 방향 응력 = (덮개의 수압 면적 × 내압)/나사 형성 강관의 최소 단면적 … (1)
둘레 방향 응력 = (나사 형성 강관의 내경 × 내압)/(2 × 나사 형성 강관의 판두께) … (2)
여기에서,「덮개의 수압 면적」이란, 덮개의 내면 (내압을 받는 면) 의 면적이다. 또, 나사 형성 강관의「단면적」이란, 그 나사 형성 강관의 축 방향과 수직인 단면에 있어서의, 강 부분의 단면적을 가리키고, 그 강관의 내부 공간의 단면적은 포함하지 않는다. 또한, 나사 형성 강관의 단면적은, 그 나사 형성 강관의 길이 방향 위치에 따라서 상이한 경우가 있고, 나사 형성 강관에 가해지는 축 방향 응력은 단면적이 최소인 부분에서 최대가 된다. 그 때문에, 상기 (1) 식에서는 나사 형성 강관의 최소 단면적을 사용한다.
또한, 나사 형성 강관에 가해지는 축 방향 응력과 둘레 방향 응력의 적어도 일방이 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력을 초과했을 경우, 강관이 소성 변형되어, 강관의 내경이 변화될 가능성이 있다. 내경이 변화되면, 그 나사 형성 강관을 고압 가스용 용기 등에 사용했을 때에 시일성이 저하된다는 문제가 있다. 그 때문에, 강관의 소성 변형에서 기인하는 시일성의 저하를 억제한다는 관점에서는, 나사 형성 강관에 가해지는 축 방향 응력 및 둘레 방향 응력을, 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력 이하로 하는 것이 바람직하고, 항복 응력의 90 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 바꾸어 말하면, 상기 내압 부여 공정에 있어서는, 하기 (B') 및 (C') 를 만족하는 조건에서 내압을 부여하는 것이 바람직하고, 하기 (B'') 및 (C'') 를 만족하는 조건에서 내압을 부여하는 것이 보다 바람직하다.
(B') 상기 나사 형성 강관의 축 방향 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력 이하
(C') 상기 나사 형성 강관의 둘레 방향 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력 이하
(B'') 상기 나사 형성 강관의 축 방향 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력의 90 ％ 이하
(C'') 상기 나사 형성 강관의 둘레 방향 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력의 90 ％ 이하
상기 내압 부여 공정에 있어서 나사 형성 강관에 내압을 부여하기 위해서는, 임의의 압력 매체를 나사 형성 강관의 내부에 충전하면 된다. 상기 압력 매체로는, 특별히 한정되지 않고 임의의 매체를 사용할 수 있지만, 안전성의 관점에서는, 물이나 오일로 대표되는 비압축성 유체를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 나사 형성 강관의 부식을 방지한다는 관점에서는, 부식 방지제를 함유하는 비압축성 유체나, 에틸렌글리콜 등의 알코올의 수용액을 사용하는 것이 바람직하다.
(제 2 실시형태)
본 발명의 다른 실시형태에 있어서는, 적어도 일방의 단부의 내주면에 암나사부를 갖는 나사 형성 강관에, 수나사부를 외주면에 갖는 지그를 장착하고 (지그 장착 공정), 이어서, 소정의 조건을 만족하도록 상기 지그를 사용하여 상기 나사 형성 강관에 하중을 부여 (하중 부여 공정) 함으로써, 상기 서술한 소정의 잔류 압축 응력을 갖는 나사 형성 강관을 제조할 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
[지그 장착 공정]
도 3 은, 본 실시형태에 있어서의 나사 형성 강관 (1) 의 제조 방법, 즉, 지그를 사용하여 하중을 부여하는 방법을 나타낸 모식도이다. 나사 형성 강관 (1) 은, 원통상의 강관 (10) 으로 이루어지고, 강관 (10) 의 단부에는 암나사부 (11) 가 형성되어 있다. 도 3 에 나타낸 예에서는, 강관 (10) 의 양 단에 암나사부 (11) 가 형성되어 있다.
먼저, 나사 형성 강관 (1) 에, 수나사부 (22) 를 외주면에 갖는 지그 (20) 를, 수나사부 (22) 가 나사 형성 강관 (1) 의 암나사부 (11) 에 나사 결합하도록 장착한다 (지그 장착 공정). 지그 (20) 로는, 암나사부 (11) 에 나사 결합하는 수나사부 (22) 를 갖는 지그이면, 임의의 것을 사용할 수 있다.
지그의 재료는, 특별히 한정되지 않지만, 금속제로 하는 것이 바람직하고, 강제로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 강으로는, 인장 강도 (TS) 가 750 ㎫ 이상인 강재를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 강재는, 예를 들어, 저합금망이면 된다. 상기 지그의 재료로는, 상기 강관의 재료로서 든 것과 동일한 재료를 사용할 수도 있다. 지그의 재료와 강관의 재료는, 동일해도 되고 상이해도 되지만, 동일한 것으로 하는 것이 바람직하다.
[하중 부여 공정]
다음으로, 장착된 지그 (20) 를 사용하여, 나사 형성 강관 (1) 에 하중을 부여한다 (하중 부여 공정). 하중을 부여하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 나사 형성 강관 (1) 을 고정시킨 상태에서, 지그 (20) 를 나사 형성 강관 (1) 의 관축과 평행한 방향 또한 관의 외부 방향 (도 3 에 있어서의 화살표 A 의 방향) 으로 인장함으로써 하중을 가할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 지그 (20) 에 장착되어 있는 로드 (22) 를, 하중 부여기 (30) 에 의해서 인장할 수 있다.
또한, 도 3 에 나타낸 예에서는, 나사 형성 강관 (1) 의 일방의 단부에 형성된 암나사부 (11) 에 하중을 부여하고 있지만, 나사 형성 강관 (1) 의 양방의 단부에 암나사부 (11) 가 형성되어 있는 경우에는, 양 단의 암나사부 (11) 의 각각에 대해서, 하중을 부여하는 처리를 행하는 것이 바람직하다. 그 경우, 일방의 암나사부 (11) 에의 하중의 부여와, 타방의 암나사부 (11) 에의 하중의 부여는, 동시에 행해도 되고 따로 따로 행해도 된다.
상기 하중 부여 공정에 있어서는, 하기 (A) 및 (B) 의 양자를 만족하는 조건에서 하중을 부여할 필요가 있다. 이하, 그 이유에 대해서 설명한다.
(A) 상기 암나사부의 나사 바닥 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력보다 크다
(B) 상기 나사 형성 강관의 축 방향 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하
· 조건 (A)
나사 바닥 부근에 잔류 압축 응력을 부여하기 위해서는, 나사 바닥에 소성 변형을 일으키게 할 필요가 있다. 그리고, 나사 바닥에 소성 변형을 일으키게 하기 위해서는, 재료의 항복 응력을 초과하는 나사 바닥 응력을 부여하면 된다. 그래서 본 발명에서는, 상기 하중 부여 공정에 있어서, 상기 (A) 를 만족하는 조건에서 하중을 부여하는 것으로 한다. 조건 (A) 를 만족함으로써, 암나사부에 잔류 압축 응력을 부여할 수 있다.
잔류 압축 응력을 보다 효과적으로 부여하기 위해서는, 하중 부여 공정에 있어서 부여하는 나사 바닥 응력을 재료의 인장 강도 이상으로 하는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 상기 하중 부여 공정에 있어서는, 하기 (A') 를 만족하는 조건에서 하중을 부여하는 것이 바람직하다.
(A') 상기 암나사부의 나사 바닥 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도보다 크다
또한, 상기 하중 부여 공정에 있어서의, 암나사부의 나사 바닥 응력의 상한은 특별히 한정되지 않고, 원하는 잔류 압축 응력이 부여되도록 조정하면 된다. 또한, 효과적으로 잔류 압축 응력을 부여한다는 관점에서는, 하중 부여 공정에 있어서, 나사 형성 강관의, 상기 암나사부에 대립되는 외표면 (강관의 외주면) 에 있어서의 응력을, 그 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력 이하로 하는 것이 바람직하다. 나사 바닥 응력을 항복 응력보다 크게 함과 동시에, 나사 형성 강관의 외표면에 있어서의 응력을 항복 응력 이하로 함으로써, 나사 형성 강관의 두께 방향의 전역에 걸쳐서 항복 응력보다 높은 응력을 가했을 경우에 비해서, 나사 바닥 부근에 효과적으로 잔류 압축 응력을 부여할 수 있다.
· 조건 (B)
상기 서술한 바와 같이, 잔류 압축 응력을 부여하기 위해서는 하중을 가하여 소성 변형을 일으키게 할 필요가 있지만, 과도하게 하중을 가하면 강관이 파괴되어 버린다. 강관의 파괴를 방지하기 위해서는, 나사 형성 강관에 가해지는 축 방향 응력을, 그 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하로 할 필요가 있다. 상기 (B) 는, 상기 조건을 구체적으로 정한 것이다.
또한, 나사 형성 강관에 가해지는 축 방향 응력은, 하기의 (1) 식으로 구할 수 있다.
축 방향 응력 = 하중/나사 형성 강관의 최소 단면적 … (1)
여기에서, 나사 형성 강관의「단면적」이란, 그 나사 형성 강관의 축 방향과 수직인 단면에 있어서의, 금속이 존재하고 있는 부분의 단면적을 가리킨다. 또한, 나사 형성 강관의 단면적은, 그 나사 형성 강관의 길이 방향 위치에 따라서 상이한 경우가 있고, 나사 형성 강관에 가해지는 축 방향 응력은 단면적이 최소인 부분에서 최대가 된다. 그 때문에, 상기 (1) 식에서는 나사 형성 강관의 최소 단면적을 사용한다.
또한, 나사 형성 강관에 가해지는 축 방향 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력을 초과했을 경우, 강관이 소성 변형되어, 강관의 내경이 변화될 가능성이 있다. 내경이 변화되면, 그 나사 형성 강관을 고압 가스용 용기 등에 사용했을 때에 시일성이 저하된다는 문제가 있다. 그 때문에, 강관의 소성 변형에서 기인하는 시일성의 저하를 억제한다는 관점에서는, 나사 형성 강관에 가해지는 축 방향 응력을, 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력 이하로 하는 것이 바람직하고, 항복 응력의 90 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 바꾸어 말하면, 상기 하중 부여 공정에 있어서는, 하기 (B') 를 만족하는 조건에서 내압을 부여하는 것이 바람직하고, 하기 (B'') 를 만족하는 조건에서 내압을 부여하는 것이 보다 바람직하다.
(B') 상기 나사 형성 강관의 축 방향 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력 이하
(B'') 상기 나사 형성 강관의 축 방향 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력의 90 ％ 이하
실시예
이하, 본 발명의 작용 효과에 대해서, 실시예를 사용하여 설명한다. 또한, 본 발명은 아래의 실시예에 한정되지 않는다.
(실시예 1)
나사 형성 강관의 모델을 사용한 유한 요소법 (FEM) 에 의한 탄소성 해석에 의해서 나사 바닥 응력을 해석하였다. 또한, 나사 형성 강관을 고압 가스용 용기로서 사용할 것을 상정하고, 상기 모델로는, 금속제 용기로서의 저합금망제의 나사 형성 강관으로 이루어지고, 탄소 섬유 강화 수지층을 갖지 않는 타입 1 용기와, 상기 타입 1 용기와 동일한 저합금망제의 나사 형성 강관 (라이나) 과, 상기 나사 형성 강관의 표면에 CFRP 를 두께 5 ㎜ 가 되도록 권취하여 형성된 탄소 섬유 강화 수지층으로 이루어지는 타입 2 용기의 2 종류의 모델을 사용하였다. 상기 금속제 용기를 구성하는 나사 형성 강관과, 후술하는 내압 부여 공정 및 성능 평가에 사용하는 덮개의 재질은 동일한 저합금망으로 하고, 상기 저합금망의 인장 강도 (TS) 는 821 ㎫, 항복 응력 (YP) 은 705 ㎫ 로 하였다. 또, 상기 저합금망의 응력-변형 곡선으로는, TS : 900 ㎫ 급 SNCM439 강의 응력 변형 곡선을 사용하였다.
금속제 용기를 구성하는 나사 형성 강관의 치수는, 길이 방향 길이를 4500 ㎜, 외경을 404 ㎜ 에서 고정으로 하고, 내경 및 두께는 표 1 에 나타내는 바와 같이 하였다. 또, 덮개는, 원반상의 경판과, 중공 원통상의 스크루 너트로 이루어지는 구조로 하고, 경판의 두께는 75 ㎜, 스크루 너트의 두께는 37 ㎜ 로 하였다. 여기에서, 스크루 너트의 두께는, 외주면에 형성된 나사부의 정점 (頂點) 에서 내면까지의 두께로 하였다. 또, 나사 형상은, 피치 12 ㎜, 나사 깊이 12 ㎜, 나사 숄더 곡률 반경 2.2 ㎜ 의 JIS 사다리꼴 나사로 하였다.
상기 FEM 에 의한 해석은, 아래의 조건에서 실시하였다.
소프트웨어 : ABAQUS Ver.6.12-4 (닷소·시스템즈 주식회사)
계산 모델 : 축 대칭 모델
메시 분할 : 응력 집중부에 있어서 50 ㎛
경계 조건 : 나사 형성 강관의 내면 및 경판의 가스 저장부측에 가스 압력을 부여
구속 조건 : 금속 원통 : Y 대칭면 상의 절점 (節點), Y 방향 변위 구속
경판, 스크루 너트 : 적극적인 절점의 변위의 고정은 없음
접촉 조건 : 접촉 마찰 계수 μ = 0.05
(내압 부여 공정)
상기 금속제 용기에 대해서, 표 1 에 나타낸 내압을 부여했을 때의 나사 바닥 응력을 FEM 에 의해서 구하였다. 암나사부에 있어서의 나사 바닥 응력의 최대치는 표 1 에 나타낸 바와 같다. 또, 나사 바닥 응력의 최대치란, 나사 바닥으로부터, 그 나사 바닥과는 반대측의 표면까지의 두께 방향 전체에 있어서의 응력의 최대치를 가리킨다.
또, 상기 내압을 부여했을 때의, 나사 형성 강관의 축 방향 응력과 둘레 방향 응력을 표 1 에 병기하였다. 금속제 용기가 타입 1 용기인 경우, 상기 축 방향 응력과 둘레 방향 응력은, 하기 (1), (2) 식에 의해서 산출하였다.
축 방향 응력 = (덮개의 수압 면적 × 내압)/나사 형성 강관의 최소 단면적 … (1)
둘레 방향 응력 = (나사 형성 강관의 내경 × 내압)/(2 × 나사 형성 강관의 판두께) … (2)
또, 금속제 용기가 타입 2 용기인 경우, 상기 축 방향 응력과 둘레 방향 응력은 FEM 에 의한 해석으로 구하였다.
(잔류 압축 응력)
이어서, FEM 에 의한 해석에 의해서, 상기 내압을 제하한 상태에 있어서의, 암나사부의 나사 바닥으로부터 깊이 방향으로 0.4 ㎜ 의 위치에 있어서의 잔류 압축 응력을 구하였다. 표 2 에는, 상기 잔류 압축 응력의 최대치를 나타낸다.
다음으로, 각 나사 형성 강관의 성능을 평가하기 위해서, 다시 내압을 부하했을 때의 나사 바닥 응력과, 나사부 파단 수명을 구하였다.
(내압 부하시의 나사 바닥 응력)
나사 형성 강관을 실제로 고압 가스 용기로서 사용할 때의 조건을 상정하고, 나사 형성 강관에 덮개를 장착한 상태에서 82 ㎫ 의 내압을 부하했을 때의 나사 바닥 응력의 최대치를, FEM 에 의한 해석으로 구하였다. 얻어진 결과는 표 2 에 나타낸 바와 같다.
(나사부 파단 수명)
FEM 에 의한 해석으로 구해진 응력으로부터, 압력 사이클 시험에 있어서의 나사부의 파단 수명을 평가하였다. 파단 수명의 평가는, 고압 가스 보안 협회가 정한「각종 부위의 균열 진전 해석법」 (KHKS 0220 (2010) 부속서 IX) 에 따라서 실시하였다. 압력 부여의 조건은, 최소 압력 : 2 ㎫, 최대 압력 : 82 ㎫, 온도 : 실온으로 하였다.
표 2 에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 적절한 조건에서 내압 부여를 행함으로써, 본 발명의 조건을 만족하는 잔류 압축 응력을 나사 바닥에 도입할 수 있다. 그리고, 상기 나사 바닥으로부터 깊이 방향으로 0.4 ㎜ 의 위치에 있어서의 잔류 압축 응력의 최대치가 본 발명의 조건을 만족하는 나사 형성 강관은, 내압을 부하했을 때의 나사 바닥 응력이 저감되어 있고, 그 결과, 우수한 피로 수명을 나타내었다.
Figure pct00001
Figure pct00002
(실시예 2)
덮개를 씌운 상태에서 내압을 부여하는 것 대신에, 지그를 사용하여 하중을 부여한 점 이외에는 상기 실시예 1 과 동일한 수순으로, 탄소성 해석에 의한 나사 바닥 응력의 해석을 실시하였다. 본 실시예에서는, 상기 지그로서, 실시예 1 에서 사용한 덮개와 동일 형상의 지그를 사용하였다.
(하중 부여 공정)
상기 금속제 용기에 대해서, 지그를 사용하여 하중을 부여했을 때의 나사 바닥 응력을 FEM 에 의해서 구하였다. 암나사부에 있어서의 나사 바닥 응력의 최대치는 표 3 에 나타낸 바와 같이 하였다. 또한, 하중의 부여는 계산상으로는 상기 지그를 관축과 평행한 방향 또한 관의 외부 방향으로 이동 (변위) 시킴으로써 부여하였다. 그 때에, 나사 바닥 응력의 최대치가 표 3 에 나타낸 값이 되도록 상기 지그의 변위를 제어하였다. 또, 나사 바닥 응력의 최대치란, 나사 바닥으로부터, 그 나사 바닥과는 반대측의 표면까지의 두께 방향 전체에 있어서의 응력의 최대치를 가리킨다.
이어서, 상기 실시예 1 과 동일한 수순으로, 하기의 값을 평가하였다. 평가 결과를 표 4 에 나타낸다.
· 상기 하중을 제하한 상태에 있어서의, 암나사부의 나사 바닥으로부터 깊이 방향으로 0.4 ㎜ 의 위치에 있어서의 잔류 압축 응력
· 내압 82 ㎫ 를 부하했을 때의 나사 바닥 응력의 최대치
· 힘 사이클 시험에 있어서의 나사부의 파단 수명
표 4 에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 적절한 조건에서 지그를 사용한 하중의 부여함으로써, 본 발명의 조건을 만족하는 잔류 압축 응력을 나사 바닥에 도입할 수 있다. 그리고, 상기 나사 바닥으로부터 깊이 방향으로 0.4 ㎜ 의 위치에 있어서의 잔류 압축 응력의 최대치가 본 발명의 조건을 만족하는 나사 형성 강관은, 내압을 부하했을 때의 나사 바닥 응력이 저감되어 있고, 그 결과, 우수한 피로 수명을 나타내었다.
Figure pct00003
Figure pct00004
1 : 나사 형성 강관
10 : 강관
11 : 암나사부
12 : 나사홈
13 : 암나사부의 나사 바닥
14 : 내부 공간
20 : 지그
21 : 수나사부
22 : 로드
30 : 하중 부여기
40 : 덮개
41 : 수나사부
42 : O 링
P : 나사 바닥으로부터 깊이 방향으로 0.4 ㎜ 의 위치

Claims (6)

  1. 적어도 일방의 단부의 내주면에 암나사부를 갖는 나사 형성 강관으로서,
    상기 암나사부의 나사 바닥에 있어서의, 상기 나사 바닥으로부터 깊이 방향으로 0.4 ㎜ 의 위치에 있어서의 잔류 압축 응력의 최대치가, 100 ㎫ 이상 또한 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하인 나사 형성 강관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 잔류 압축 응력의 최대치가, 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력 이하인, 나사 형성 강관.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 나사 형성 강관이 심리스 강관으로 이루어지는, 나사 형성 강관.
  4. 적어도 일방의 단부의 내주면에 암나사부를 갖는 나사 형성 강관에, 수나사부를 외주면에 갖는 덮개를, 상기 수나사부가 상기 암나사부에 나사 결합하도록 장착하는 덮개 장착 공정과,
    상기 덮개가 장착된 나사 형성 강관에, 하기 (A), (B), 및 (C) 를 만족하는 조건에서 내압을 부여하는 내압 부여 공정을 갖는, 나사 형성 강관의 제조 방법.
    (A) 상기 암나사부의 나사 바닥 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력보다 크다
    (B) 상기 나사 형성 강관의 축 방향 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하
    (C) 상기 나사 형성 강관의 둘레 방향 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하
  5. 적어도 일방의 단부의 내주면에 암나사부를 갖는 나사 형성 강관에, 수나사부를 외주면에 갖는 지그를, 상기 수나사부가 상기 암나사부에 나사 결합하도록 장착하는 지그 장착 공정과,
    상기 지그를 사용하여, 하기 (A) 및 (B) 의 양자를 만족하는 조건에서 상기 나사 형성 강관에 하중을 부여하는 하중 부여 공정을 갖는, 나사 형성 강관의 제조 방법.
    (A) 상기 암나사부의 나사 바닥 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 항복 응력보다 크다
    (B) 상기 나사 형성 강관의 축 방향 응력이 상기 나사 형성 강관의 재료의 인장 강도 이하
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 나사 형성 강관이 심리스 강관으로 이루어지는, 나사 형성 강관의 제조 방법.
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