TWI330554B - - Google Patents

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1330554 九、發明說明： 技術領域 本發明主要是關於一種使用於石油或天然氣用線管、 5 油井管、及原子能用、地熱用、化學工廠用、機械構造用 及一般配管用之鋼管等之電縫鋼管之製造方法，特別是有 關於一種使用含大量鉻及石夕等容易形成氧化物元素之鋼板 作為鋼管材料時適當之電縫鋼管製造方法，及一種含有高 矽或高鉻之電縫鋼管。 10 【先前技相穿】 背景技術 第4圖係顯示習知之電縫鋼管之製造方法之略示圖。如 第4圖所示，習知之電縫鋼管之製造方法中，一般是將帶狀 之鋼板101朝向方向110連續地搬送，同時以多數之滚筒群 15 (圖未示）來成形為管狀，在其對接端面104進行使用高頻線 圈之感應加熱或使用觸頭（contact tip)之直接通電加熱使其 溶融，同時以擠壓滚筒（squeeze roll) 103進行鍛粗(upset)， 以在對接端面104形成熔接縫，成為電縫鋼管。 如此習知之電縫鋼管之製造過程中，由於電縫炫接時 20 對接端面104是曝露於大氣之中，因此其表面會形成氧化 物’有時會因該氧化物未被擠出而殘留，造成溶接部產生 由被稱為滲透物(penetrator)之氧化物所引起的熔接缺陷。 特別是’在使用鉻之含有量為12%以上之不鏽鋼、肥粒鐵· 麻田散鐵複合組織鋼(DP鋼：第2相之麻田散體之體積比例 5 占5%以上）及肥粒鐵-沃斯田鐵型複合組織鋼(TRIp型複合 組織鋼：利用體積比例佔5%以上之殘留沃斯田體之變態致 塑性[Transformation Induced Plasticity]之低合金高強度鋼） 等含有大量鉻及矽等容易形成氧化物元素之鋼板時，熔接 部容易產生滲透物。如此之熔接缺陷，由於是造成鋼管之 低溫韌性、耐蝕性及冷加工性降低之原因，因此，在以往 電縫鋼管之製造過程中，在電縫熔接時以惰性氣體保護層 來降低熔接部環境空氣之氧氣量，以減少滲透物之產生。 然而，由於惰性氣體保護層會造成空氣被捲入等，因此， 難以使電縫熔接部環境空氣穩定地處於低氧狀態。另—方 面，為了穩定地維持電縫熔接部之低氧狀態，必須使用大 規模之保護裝置，大幅降低了生產性。 另外，本發明者提出了一種電縫鋼管之製造方法，藉 由在鋼管電縫熔接時，以預定之流速對對接端面噴射 。(：以上之還原性高溫燃燒火燄或非氧化性高溫電漿，抑制 氧化物在對接端面之形成，並促進氧化物之排出（參見特開 2004-298961號公報）。此特開2004-298961號公報所記載之 技術，與習知之方法相比，不會降低生產性，並且可減少 電縫炫接部之滲透物β然而’此方法為了更減少熔接部之 滲透物，增加高溫燃燒火燄或電漿流速，提高熱流體之剪 斷力’使熔接部周圍之空氣被捲入之情況更為顯著，反而 有增加滲透物之問題。因此，特開2004-298961號公報所纪 之技術’無法充分地減少滲透物之產生。 對此，本發明者更一再檢討之下，提出了—種電縫鋼 管之製造方法，係以預定之對接角度，至少自熔接點往熔 接上游側對成為650。(：以上溫度之全範圍之對接面噴射惰 性氣體，且對至少自熔接點往熔接上游側遠離供電距離(供 電距離：自高頻線圈或供電晶片至熔接點為止的距離）之ι/5 為止之全範圍之對接端面，以流速為3〇〜270m/秒噴射非氧 化性環境氣體且具有140(TC以上溫度之非氧化性高溫電聚 之電縫鋼管之製造方法（參見特開2006-026691號公報）。此 特開2006-026691號公報所記載之電縫鋼管之製造方法，可 不降低生產性且在熔接條件變動時不必改變設定條件，而 減低熔接部產生由氧化物所引起之熔接缺陷，及局部之入 熱不足而引起之冷接缺陷。 另外’關於為提咼以電漿喷流(plasma jet)進行之炼 接、切斷、炫射、加熱等高溫加工之加工效率及精度，而 規定側面氣體喷出方向之電漿炬之發明，揭露於特開 2004-243374 號公報。 I：發明内容3 發明之揭示 然而，前述特開2006-026691號公報所記載之電縫鋼管 之製造方法’由於電漿噴流（由電漿搶噴射出的電跋）是亂 流，因此即使有準備shield gas來隔絕周圍之大氣，仍有將 大氣卷入的問題。例如，即使採用特開2004-243374號公報 中所提出的側吹氣體之照射角度及流量，仍有電漿喷流内 之氧氣濃度不夠低的狀況發生。因此，特開2006-026691號 公報所記載之電缝鋼管之製造方法，無法穩定地減低熔接 部之氧化物量，仍有缺陷數超出目標值的狀況發生。且 開2006-G26691號公報所記載之電_管之製造方法中由 於電槳噴且高速，因此有對接部在炫接時產生大 電漿喷流音的問題。 對此，本發明係有鑑於上述之問題點而完成者，其目 在；&供種可穩定地減低由氧化物所引起之溶接缺p 的產生1可減低_時產生时射電漿音之電縫鋼管^ 製造方法’及含有高⑪及高鉻的電縫鋼管。 為解決以上問題，本發明的要旨如下。 ⑴-種電縫鋼管之製造方法，係將鋼板加卫成形為管 狀’對其對接端面進行電祕接者，其_在於由串級型 電漿搶，對在前述電㈣接线接點之料上游側處溫度 6赃以上之區域中之至少對接端面噴射還原性高溫層流 電漿或還原性高溫擬似層流電毁； 且前述串級型電漿搶係對陰極氣體中藉於陰極與陽極 間施加電壓產生之《氣體，噴射陽極氣體，作成電榮活 化氣體來喷射電漿者， 又’剛述還原性高溫層流電漿或還原性高溫擬似層流 電漿係藉將前述電漿活化氣體之成分調整成為含有2體積 %以上、小於50_%之氫氣，且剩餘部分由氬氣及不可避 免之雜質氣體構成，或剩餘部分由於氬氣中添加氮氣、氮 氣或氮氣與聽兩者之混合氣體及不可㈣之雜質氣體者 所構成，來賦與還原性。 ⑺如第⑴項之電缝鋼管之製造方法，係令前述電漿槍 之陰極之前端至陽極可產生位置之距離[為801111以上，且為 陽極内徑D之10倍以下，且使前述電漿搶之陰極與陽極間施 加之電壓為大於12〇V之電壓，同時前述電漿活化氣體之標 ^狀態下的流量以Gi(1/分)表示、前述錢活化氣體之相對 刀子量以从表示、陽極内徑以D(m)表示、7000K下之黏性 係數以β ave.T=7〇〇〇(kg/m/秒）表示時，採用滿足以下數式< i >之電槳喷射條件，使前述電漿成觸流或擬似層流。 150 < 4χ(2>;Λ/() π χΌχ μ —< 400 <1> ave.T=7000 (3) 如第（1)或(2)項之電縫鋼管之製造方法，其中前述電 漿搶之％極内棱D為16mm以上' 30mm以下。 (4) 如第（1)〜（3)2中任一項之電縫鋼管之製造方法，係 过·電聚搶之極前面或前方外周，在與中心轴之距離 為前述陽極内半徑之i.5〜3 5倍之位置處，設置方向為自電 漿中心軸往外側朝向10〜3〇。之範圍之軸對稱方向的噴射 口，並自前述噴射口，以前述電漿之氣體流量丨〜3倍之氣 體机量，噴射由選自於由氬氣、氮氣及氦氣所構成之群之^ 種或2種以上之惰性氣體及不可避免之雜質所構成之側面 保護氣體。 (5) 如第（1)〜(4)項中任一項之電縫鋼管之製造方法，係 以⑶4氣體及CA氣體中之1種或2種取代構成前述電漿活 化氣體之氫氣之一部分或全部來使用。 (6) 如第（1)〜（5)項中任一項之電縫鋼管之製造方法，係 將平岣粒徑為以上、ΙΟμιη以下之硼化物之微粉末供應 至則述還原性高溫層流電践還原性高溫擬似層流電漿。 &(7)如第（1)〜（6)項中任一項之電縫鋼管之製造方法，係 述陰極之刚端部呈半球形狀，且令該半球形狀前端部 之曲率半彳望為陽極内經之1/2以下。 ^(8)如第（1)〜(7)項中任一項之電縫鋼管之製造方法，係 於則述電_管之製造方法巾使綠抗元件(impedeiO，且 該阻抗70件之材料使用以JIS C2141為標準，在30(rc中之電 阻為101〜1〇13〇cm，且以水中投下法求出之熱震特性為 500 C以上之陶瓷。 (9)如第（1)〜（8)項中任一項之電縫鋼管之製造方法，係 7 ~述電聚搶之前端與鋼管表Φ間之距離為15Gmm以上、 3 00mm以下。 (1〇)種電縫鋼管，係使用第（1)至(9)項中任一項之電 縫鋼官之製造方法製造者，且前述鋼管係由，以 質量％計， 含有〇.5〜2.0%之矽之含妙鋼板，或含有〇 5〜麻之絡之含 絡鋼板所構成’且電縫熔接部之缺陷率為⑴鮮。以下者。 圖式簡單說明 第Ua)圖係概要地顯示本發明之電縫鋼管之製造方法 之側面圖。 第1(b)圖係概要地顯示本發明之電縫鋼管之製造方法 之平面圖。 第2圖係概要地顯示第1(a)圖及第1(b)圖中所示之電漿 搶之構成之截面圖。 1330554 第3圖係簡要地說明本發明所採用之電漿搶之陽極内 徑之寬徑化及電漿層流化之效果之圖。 第4圖係概要地顯示以往之電縫锏管之製造方法之斜 視圖。 5 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 以下參考附圖，詳細說明實施本發明的最佳形態。 首先’對於第（1)項所記載的電縫鋼管之製造方法，以 使用高頻線圈來加熱鋼板的情況為例進行說明。第丨(a)圖是 10顯示本實施形態的電縫鋼管之製造方法的側面圖，第i(b) 圖是其平面圖。 如第1(a)及第1(b)圖所示，本實施形態的電縫鋼管之製 造方法’例如是將厚度為1〜22mm左右之鋼板1往方向1〇連 續搬送的同時，以多數之滾筒群（圖未示）來成形為管狀，以 15咼頻線圈對其對接端面4之進行感應加熱以熔融，同時以擠 壓滾筒3進行鍛粗(upset)，以在對接端面4形成熔接縫7。 此時，由串級型電漿搶20，對在前述電縫熔接之熔接 點9之熔接上游側處溫度65(TC以上之區域6中，至少對接端 面4 a喷射還原性高溫層流電漿或還原性高溫擬似層流電漿 20 5;且前述串級型電漿搶2〇係對陰極氣體中藉於陰極與陽極 間施加電壓產生之電漿氣體，喷射陽極氣體，作成電漿活 化氣體來喷射電漿者，又，前述還原性高溫層流電漿或還 原性高溫擬似層流電漿5 ’係藉將前述電漿活化氣體之成分 調整成為含有2體積％以上 '小於5〇體積％之氫氣，且剩餘 11 部分由氬氣及不可避免之雜質氣體構成，或剩餘部分由於 氬氣中添加氮氣'氦氣或氮氣與氦氣兩者之混合氣體及不 讦避免之雜質氣體者所構成，來賦與還原性。 較熔接點9之熔接上游側處之對接端面4中，加熱溫度 650C以上之區域6,由於高頻線圈2、擠壓滾筒3及阻抗元 件（impeded等之冷卻水飛散或曝露於水蒸氣環境空氣 中’並在與加熱溫度條件相乘之下，顯著地產生由氧化反 應產生之氧化物所引起之熔接缺陷，又被稱為滲透物。對 此’本實施形態的電縫鋼管之製造方法，藉由對此區域6噴 射還原性高溫層流電漿或還原性高溫擬似層流電漿5，使電 縫炫接時對接端面4a之還境氣體具有還原性，並促進高溫 之熔融狀態下之氧化物自對接端面排出的作用，來抑制由 氧化物所引起的滲透物等熔接缺陷。 第2圖顯示本發明之串級型電漿搶之一例。電漿搶2〇 在陽極22之内側（陰極21側）處設有包圍陰極21前端部之絕 緣部26 ’更在陽極22之内部，使用設有陰極氣體流道23、 陽極氣體流道2 4及侧面保護氣體流道2 5之串級型電漿炬。 另外’此電漿搶20之陽極22之内面形成有隔著絕緣部 26設置之陰極氣體供給孔23a及陽極氣體喷出孔24a，陰極 氣體供給孔23a連結陰極氣體流道23，陽極氣體喷出孔24a 連結陽極氣體流道24。更，陽極22之前端部形成有與側面 保護氣體流道25連結的側面保護氣體供給孔25a。 更進一步’視需要在陽極22之前端部，形成與粉末供 給氣體流道27連結的粉末供給氣體供給孔27a。 1330554 即，在本實施形態的電縫鋼管製造方法，在從陰極氣 體供給孔23a朝向陰極2〗供給之陰極氣體中，對陰極。與陽 極22之間施加電麼以產生電漿氣體，更從較陰極前端⑴更 ' #進電漿下游側處朝向電漿5嗔射陽極氣體，以由陰極氣體 • 5及陽極11體構成電漿活化氣體來喷射高溫(㈣)層流電漿 5°藉由自較陰極前端21a更靠近電漿下游侧之處朝向電讓5 — 喷射陽極氣體，可將陽極移動至陽極内壁之電漿下游側。 φ 結果，由於陰極前端21a與陽極點間的距離變長，使電 麼提南，容易形成(擬似)層流電漿喷流 10 11由令由陰極氣體及陽極氣體所構成的電漿活化氣體 中含有氫’使高溫(擬⑻層流電聚5具有還原性。宜視需要 自陽極22之前端部噴射侧面保護氣體u以包圍電漿5,可阻 止氧氣混入此高溫(擬似)層流電漿5。更宜視需要自陽極22 之前端對高溫（擬似）層流電聚5供應魏物之微粉末，使 15氫得到更高的還原性。 Φ 本實施形態的電縫鋼管製造方法，由於電漿喷流是層 流或擬似層流’因此與前述之特開2〇〇6 〇26691號公報所記 - 載之技術相比，可大幅度地減少大氣的捲入。結果，可減 >炫接部的氧化量，並將由氧化物所引起的溶接缺陷的比 2〇例降至〇.〇p/0以下，同時減低熔接時產生的 電漿喷流音。 又，在此之「熔接缺陷率」，是指滲透物（由氧化物引起的 炫接缺陷)相對於熔接面積的面積率。另外，所謂的「擬似 層疋指電漿喷流的電漿核心部為層流，而電漿外側数 mm為礼流的狀態，至於比鋼管内面更遠處（比鋼管的對接 13 1330554 端面4更靠管内側處）的電漿喷流是亂流還是(擬似）層流則 不論。 本實施形態的電縫鋼管製造方法中使用的電漿活化氣 體中含有的氫氣，除了提高導熱係數外，同時有作為還原 5 性環境氣體，以抑制對接端面4a處之氧化反應的效果。然 而，電漿活化氣體中的氫氣含有量若低於體積之2%則無法 得到前述的效果。另一方面，若電漿活化氣體中的氫氣含 有量為50體積％以上，則電漿將變得不穩定。因此，電漿 活化氣體中的氫氣含有量定為2體積％以上、且小於50體積 10 %。 另外，此電漿活化氣體中氫氣以外的成分，係單獨氬 氣及不可避免的雜質氣體，或對氬氣添加氮氣、氦氣或兩 者之混合氣體，及不可避免的雜質氣體。若欲確保電漿的 穩定性，則宜以氬氣為主成分，但藉由適量添加氮氣及/ 15 或氦氣以提高電漿的導熱係數，可敵高對鋼板1之對接端面 4a的加熱能力。不過，電漿活化氣體中的氬氣比率若低於 體積的50%，則電漿可能會變得不穩定，因此對電漿活化 氣體添加氮氣及氦氣時，應使電漿活化氣體中的氬氣比率 超出體積的50%，換言之，電漿活化氣體中的氮氣、氦氣 20 及氫氣之比率合計宜低於體積的50%。 上述之還原性高溫層流電漿或還原性高溫擬似層流電 漿5，例如可以使用工業上廣泛運用的熔射用直流電漿產生 裝置來產生。以此產生的電漿，其氣體溫度比通常的氣體 燃燒器等產生的燃燒燄更高，具有在高溫域中的電漿長度 14 1330554 為60mm以上，且電漿直徑5mm以上等特徵，在電縫熔接時 之接縫追隨性良好’且是比較容易追蹤接縫位置變化的熱 源。 又’為充份得到上述效果，還原性高溫層流電漿或還 . 5原性高溫擬似層流電漿5之溫度宜為14〇〇。(：以上。特別是， 在電縫鋼管之製造過程中容易產生的錳·矽氧之複合氧化 物之熔點是1250〜141〇t，而鉻氧化物之熔點為230(TC， • 故為使該等氧化物熔融，還原性高溫層流電漿或還原性高 溫擬似層流電漿4之溫度宜為24〇〇。(：以上。 1〇 另一方面，隨著還原性高溫層流電漿或還原性高溫擬 似層流電漿5之溫度增高，會促進已產生的氧化物在高溫狀 態下自對接端面熔融、排出的作用，故為減低熔接缺陷， 還原性南溫層流電漿或還原性高溫擬似層流電漿5之溫度 上限不需特別限定。 15 接著，於(2)所記載之本發明的電縫鋼管之製造方法 φ 中，宜將前述電漿搶20之陰極之前端21a至陽極可產生位置 之距離L係8mm以上，且為陽極内徑〇之1〇倍以下，且令對 - 前述電漿搶之陰極21與陽極22間施加之電壓為大於12〇v之 t壓’同時前述電漿活化氣體之標準狀態下的流量以即/ 2〇分)表示、前述電漿活化氣體之相對分子量以从表示、陽極 内徑以D㈣表示、7〇罐下之黏性係數心aveT_(kg/m/ 秒)表示時，採用滿足以下數式<1：>之電裝喷射條件使 則述電聚成為層流或擬似層流。 又，數式<1>之中，Gi、Mi、D、“在單位換算時， 15 1330554 對{4x(SGiMi)} / { 7rxDx"ave.T=7〇〇〇}乘以（1/22·4)χ(1 /60)。 150 < 4x(XG>M·) < 400......< 1 > vxDx//aveT=7000 本實施形態的電縫鋼管製造方法中，至少對較熔接點9 5 更靠進熔接上游且溫度為650°C以上之區域6中之對接端面 4a，噴射還原性高溫層流電漿或還原性高溫擬似層流電漿 5，此時之條件若脫離以上數式<1>，即，{4χ(Σ〇Λ1〇} / { 7Γ X D X /Z ave.T=7Q()G }為400以上時’電衆喷流會成為亂 流，而容易捲入大氣，使溶接部之氧化物量容易增加。結 10 果，將無法穩定地減低由氧化物引起的熔接缺陷，同時熔 接時產生的電漿喷流音也將增大。 又，若{ 4x(EGjMi)} / { π xD X ave.T=7〇o。}小於 150 ’ 則氣體流量不足，無法排除熔接點附近的水，而容易發生 無法穩定地減低由氧化物引起的溶接缺陷的情況。因此， 15 在喷射還原性高溫層流電漿或還原性高溫擬似層流電漿5 時，宜滿足以上數式< 1>。 不過，縱然滿足以上數式< 1>，但對電漿活化氣體施 加的電壓低於120V時，陰極點與陽極點間之往電漿半徑方 向的氣體速度將增快，使電漿炬前端的電漿喷流容易發 20 散，而容易成為亂流。因此，對電漿活化氣體施加之施加 電壓，宜高過120V。 又，本實施形態的電縫鋼管製造方法中使用的電漿搶 20，其自陰極前端21a至陽極可產生位置間的距離L，宜為 16 1330554 8mm以上且為陽極22内徑〇之1〇倍以下。藉由此自陰極前端 21a至陽極可產生位置為止之距離L，可改變施加至電漿搶 20之電壓。 付加給對電漿搶2〇,會隨著電漿活化氣體之流量及組 5成而變化，但電漿活化氣體使用氫氣占體積2〇/〇以上且小於 50%之還原性氣體時，若自陰極前端21a至陽極可產生位置 間的距離L不足8mm，則將無法對電漿搶2〇付加大於12〇v 之電壓。另一方面，若使用串級型電漿搶等時，若自陰極 前端21a至陽極可產生位置間的距離L大於陽極二之内徑d 10之10倍，則將難以維持電漿5。因此，距離L宜滿足8mmgL ^ l〇xD。 接著，於（3)所§己載之本發明的電縫鋼管之製造方法 中’電縫溶接時之供電距離(供電距離：高頻線圈2或供電 晶片至熔接點9為止的距離）若大於1〇〇mm，則宜令電漿搶 15 2〇之陽極内徑内徑為16mm以上，以確保保護範圍12(以電 漿保濩之對接端面之範圍。適用側面保護氣體時，包含側 面保護氣體所保護的範圍（參見第！⑷圖）。）。不過，若陽極 内徑超出30mm，則電聚會變得不穩定，故必須使陽極内徑 為30mm以下。 20 在此’以第3圖說明本發明中採用的電浆搶2〇的陽極内 位之寬徑化，及電聚之(擬似）層流化之效果。 不照射電漿之普通電縫鋼管之炫接，若入熱低於最佳 值，則會產生浴融不足的缺陷，反之若高過最佳值則會產 生氧化物(滲透物）。此時，就算是最佳的入熱，也會因熔接 17 機周邊的冷卻水或大氣等造成之氧化，在熔接氧化物容易 產生之鋼時，缺陷率未必夠低(參見圖中之曲線Α)β對此， 若照射還原性之亂流電漿，則會因電漿喷流造成之水的排 除、還原作用、以及表面氧化物之熔融等，可減低氧化物 缺陷率（參見®巾㈣Β)。但是，若錢徑小，則保護範圍 12狭窄’若照射電漿位置偏離1〇mm，％照射電聚的效果就 會消失(參見圖中曲線〇。在使，若使電漿寬徑化，則由於 保護範圍12擴大，因此騎魏位置就算偏離±iQmm，也 不會減低電漿降低缺陷的效果（參見圖中曲線D)。更進一 步，若使電漿(擬似)層流化，則電聚之還原能力高且可藉電 漿之高溫火談來保護(電製噴流因層流化而變長），不但可減 低電麟接之人熱為最佳值條件下的缺陷率，即使同入熱 與最佳範圍有某種程度的偏差，在保護效果及輔助熱源效 果相乘之下’亦可财地得到高水準雜接部（參見圖中曲 另外，此時若電縫炫接之入熱自最佳值大幅偏差 炫接點附狀_(產纽、職點9下社㈣狀態 產生缺陷 縫隙)長度將變長’使溶融部離開電㈣護範圍外，而開始 電漿徑（与陽極經)在照射電聚角度為水平方向時 板厚以上’但由於實際上是以自水平方向偏離^以上▼ 以下之角度來照射，故電漿徑必奴板厚之8成以上。更進 一步’義宜儘可能使照射角度更淺以確保保護 ， 但實際上若照射角度小於15。，則會接觸鋼管表面。此時， 1330554 _ 為滅保保護範圍12在供電距離之1/3以上，宜令電漿徑為 l6miTi以上。又，照射角度15。係電漿槍與鋼管物理性接觸 之角度，會因電縫熔接之熔接機周邊構成而改變。若照射 角度為30。以上，則保護範圍12將不足故不佳。 . 藉此，可擴大照射電漿範圍，同時可防止線圈接口之 5 • 四凸與電漿搶之接觸事故。 接著，於(4)所記載之本發明的電縫鋼管之製造方法 ' 中，赏在前述電漿槍之陽極前面或前方外周，與中心轴之 φ 雜離為前述陽極内半徑之1.5〜3.5倍之位置，設置面向自電 〇 槳中心轴往外側10〜30°之範圍之軸對稱方向之噴射口，並 自此喷射口朝向鋼板1中加熱溫度為65(TC以上之區域6 ’喷 射氟體流量為前述電漿之氣體流量1〜3倍之選自於由氬 氟、氮氣 '氦氣所構成之群之1種或2種以上之惰性氣體及 不"Sj*避免之雜質所構成之側面保護氣體（side shield gas) 11。 15 如此’藉由對電漿嘴流之外周部噴射惰性氣體，可抑 制電漿捲入大氣，並降低電漿中之氧濃度，提高氫分壓/水 ® 分壓。又’電漿中的氫分壓/水分壓，例如可以雷射吸收法 及雷射誘發螢光法等求出的氫氣分子及水分子之溫度、熱 平衡及假定為大氣壓之氣體壓力，來求出氫氣濃度及水濃 20度，再以此值之比來算出。上述之側面保護氣體11之喷射， 在供電距離長時特別有效。 此時，側面保護氣體11之噴射位置，在電漿搶之陽極 内徑小於1.5倍時，會因在電漿上游混入低溫氣體而降低 電漿溫度。另一方面，側面保護氣體丨丨之喷射位置若超出 19 1330554 電漿搶之陽極内徑之3 5倍，則會無法得到惰性氣體隔絶 氣的效果。另外’側面保護氣體U之流量’若低於電缓， 體流量之1倍’則無法得到隔社氣的效果。另—方面^ 侧面保錢體11之流量超出電魏體流量之3倍，則電= 度會大幅降低。 聚，观 又，側面保護氣仙之喷射方向，宜為自電聚中 方向往外側10〜3G。之範圍中之轴對稱方向。若超出30> 側面保護之效果降低而無法抑制大氣中氧氣擴散2 中。另-方面’若不足1G。’聽溫之側面保護氣體u 電聚急遽地冷卻。 文 15 接著，於(5)所記載之本發明的電縫鋼管之製造方 中，構成前述電漿活化氣體之氫氣之一部分或全部^ 氣，可使用CH4氣體及(:出2氣體中之1種或2種來取代。換2 之，《活化氣體可使用含有氫氣、CH4氣體及娜氣體: 之1種或2種以上的氣體及氬氣，且氬氣之含有量超出 之50%之混合氣體。使用如此之混合氣體， J精由虱氣、 CH4氣體及(:出2氣體來提高對接端面4a處之還原性，因此 配合令上述之陽極點移動至陽極内壁之番 ’ 电取下游側，以你 層流電漿喷流容易形成的效果，可得到抑制氧4 ^ 20 效果。更進一步，若熔接金屬部有去氮开 t•物產生的 备 疋素、去碳元素， 亦可利用電漿活化氣體來添加此等元素。 ，、 徂疋，若過剩之 虱被吸收，可能會產生氫脆化破裂，因 此且在熔接後進行 接縫正常化(seam normalizing)處理來抑制之 接著，於（6)所記載之本發明的電縫 嘴麵管之製造方法 20 中，為形成高還原性的層流電漿，宜將還原性更高之硼化 物且之平均粒徑為Ιμηι以上且ΙΟμηι以下之微粉末供應給前 述還原性高溫層流電漿或還原性高溫擬似層流電漿5。此硼 化物之微粒子，宜使用氬氣或氮氣作為粉末供給氣體。使 用含有硼化物微粉末之氬氣做為粉末供給氣體時，例如使 用粉末供給機，以氬氣作為載體氣體，將平均粒徑為Ιμη! 以上且ΙΟμπι以下之硼化物之微粉末，自粉末供給氣體之供 給位置朝向電漿5喷射。另外，硼化物之微粉末之平均粒徑 若小Ιμιη ’則將無法以凝集來穩定供給粉末，又，若超出 ΙΟμπι ’則將無法完全熔融或分解，可能造成熔接缺陷，因 此’硼化物之微粉末之平均粒徑宜為平均粒徑為1μιη以上 且ΙΟμπι以下。 接著，於(7)所記載之本發明的電縫鋼管之製造方法中， 若不使用金屬接觸或先導型電漿(pilot piasnia)，而高頻 啟動時’宜使陰極前端部為半球形狀，且令陰極前端21a之 曲率半徑為陽極内徑之1/2以下。陰極前端2ia之曲率半徑越 小’則增加陰極前端21a處之電磁場強度，使電漿容易點 火’但若陰極前端21a之曲率半徑超出陽極内徑之1/2則陰極 前端空間之電磁場減弱，而難以高頻啟動。不過，若使用 金屬接觸或先導型電聚等高頻啟動以外之點火方式時，陰 極則端空間之電磁場強度將與與點火無關 ，故不為此限。 接著’（8)所記載之本發明的電縫鋼管之製造方法，係 在引辻·電縫鋼管之製造方法中使用阻抗元件（impeder),且 此阻抗元件所使用之阻抗材料使用以JIS C2141為基準，在 丄 υυ:〇4

15

20 300 C中之電阻為1〇η〜1〇13Qcm，且以水中投下法求出之 熱震特性在50(TC以上之陶瓷。在電縫鋼管之製造方法中， 電流因表皮效應與近接效應而往熔接對接面集中流動，而 為使此電流集中高效率’阻抗元件常被設置在熔接點附 近。在炫接時為_往&阻抗元件流動之满狀電流造成之 加熱，有時會以阻抗元件盒（以往為環氧樹脂製）來覆蓋，對 配置於盒内之阻抗元件水冷。在照射電漿之同時進行電縫 炼接時’此環氧接f脂製（财熱溫度200X：以下)之阻抗元件盒 會直接被高溫（15GG°C以上)之電漿噴流所覆蓋，因此環氧樹 脂製之材料會溶損而無法使用於阻抗元件盒。在此為避免 炫知’可使用之材料之魅有必要為1500。(：以上。另外， 以C2141為基準，在3〇〇〇c下之電阻為若非⑺u〜 10 Qcnm上’則阻抗元件盒會因渴狀電流之流動而加熱· 損傷。更進-步，以水中投下法求出之熱震特性料獅。c 以上，則無法承受來自外面之電漿加熱與來自内面之水冷 却等讀震。例如，啊細，是滿足此條件的陶究。 接著，於(9)所記载之本發明的電縫鋼管之製造方法 中m線圈接口之凹凸與《搶之接觸事故，宜在接 口部通過《搶設置附近時，令搶後退。然而，為避免因 後退造成_管良率降低，宜令電漿搶前端與鋼管表面間 的距離為150噴上。另外，此距離若超出_咖，則保 濩效果會降低，故必須在300mm以内。 接著’於⑽所記載之本發明的電縫鋼管，係以質量百 分比中含有0·5〜2.0%之奴切鋼板，或含纽5〜26%之 22 絡之含鉻鋼板為材料⑴〜⑼中任—項所記載之電缝鋼 管之製造方法所製成。⑴〜⑼中任—項所記載之電縫鋼管 之製造方法中’特別具有是以照射電漿來改善電縫溶接部 之缺陷率的效果。 鋼管母材部(鋼板)之石夕含量不足〇.5%時，不須照射電 毁其缺陷率亦在請％以下，故不需使用增加製造成本之本 製造方法。另-方面’若鋼管母材部（鋼板）之石夕量超出 2輕，則單靠照射電㈣效果仍無法將缺陷率降至❹気以 下。

另外，關於鋼管母材部(鋼板)之絡量，鉻量若不足〇 5〇/0 時，不須照射電漿其缺陷率亦在〇·〇1%以下，故不需使用增 力°製造成本之本製造方法。另一方面，若鋼管母材部(鋼板) 之鉻量超出26%，則單靠照射電漿的效果仍無法將缺陷率 降至0.01%以下。因此，為使製造成本及缺陷率降至001〇/〇 以下，宜令鋼管母材部（鋼板）之成分之質量百分比設為矽： 0.5〜2.0%，或鉻：2〜26%。 又，關於本發明中鋼管母材部（鋼板)之其他成分，並無 特別限制。其他有關於滲透物產生之成分，有猛、紹、鈦 等，對於此等成分中之錳，其錳/矽之比例宜為7〜9，即 20 使在此範圍之外，只要占2%以下，另外鋁占0.05%以下， 且鈦占0.03%以下，就無不會特別造成問題。 如上述，本實施形態的電缝鋼管製造方法中，在對鋼 板1成形加工成為管狀而對其對接部進行電縫熔接時，對電 漿槍20之構成及電漿5之產生條件最佳化，使電漿喷流成為 23 1330554 層流或擬似層流，故可穩定地減低由氧化物引起的熔接缺 陷。另外，可藉由噴射還原性高溫電漿5，將因熔接時濺散 之產生造成之飛入炫接部之喷錢、錄皮及灰塵等之炫接缺 • 陷因子，以高溫電漿流體之剪斷力及以電漿加熱使成為高 - 5溫溶融狀態而排出或溶融。更進一步，可能因喷射此還原 性高溫電漿5，在某種程度熔融對接端面4之飛邊，對如此 在熔接時不一定產生之缺陷，亦有減低的效果。 • 更進一步，本實施形態的電縫鋼管製造方法中，由於 電漿喷流為層流或擬似層流，因此亦可減低熔接時產生之 10 電漿喷流音。 又，本實施形態中，是以高頻線圈2來對鋼板丨感應加 熱為例進行說明，但本發明並不為此限，亦可以觸頭來直 接通電加熱。 實施例1 15 以下舉出本發明之實施例及本發明之範圍外之比較 _ 例，來具體說明本發明之效果。本實施例中，具有如表冰 示之鋼成分，使用板厚5.3mm、UmmsiU9mm之鋼板，還原 - 活化氣體使用氫氣與氬氣與氮氣之混合氣體，以前 ' 述第10所7F之方法來製造電縫崎，魅其雜部之溶接 2〇缺陷之產生率及炫接時之電聚喷流音之大小。 此時，電縫炫接條件是在當板厚5.3mm時，熔接速度 33m/刀、溶接輸入57〇kw、供電距離（自高頻線圈2至溶接 點9為止的距離）160職、锻粗量3職、平均頂角⑻_ 中之標號13)為4。另外，當板厚“咖時溶接速度版/ 24 上川0554 刀、熔接輸入900kW、供電距離200mm、鍛粗量6職、平 均頂角為6。又，當板厚19mm時，熔接速度丨8m//分、熔 接輪入1200kW、供電距離2〇〇mm、鍛粗量10mm、平均頂 角為7。。另外，板厚、陽極内徑、氬氣及氫氣之流量、 {4阳批）} / { 之値、電流及電压如 表2、表3所示。又’本實施例中，氣體流量皆為標準狀態 下的流量’在以下實施例2、3中亦相同。另外，表2、幻 中之底線表示在本發明之範圍外，或本發明之推薦範圍外。 另外’溶接缺陷是在溶接後自電縫鋼管之炼接部切出 H)夏氏衝擊試驗片，在其炼接對接部形成前端半徑〇25_、 深度0.5麵的缺口，在實施夏氏衝擊試驗之後，對展性破 裂之部分進行破裂面觀察，測定相對於熔接面積之渗透物 (由氧化物引起的熔接缺陷)之面積率，以其値作為溶接缺陷 率來進行評價。並㈣接缺陷率為以下者視為良好， 15 超出0.01%視為不良。 電聚喷流之流動，以雷射都卜勒法來測定。另外，嫁 接時之電聚喷流音之大小，以數位噪音計來測定，8她以 下者為合格。以上之結果作為總合評價’在表2、表3中一 併顯示。又’合格者標以〇，不合格者以X來顯示。 20 25 1330554

備考 TRIP 鋼 低合金鋼 低合金鋼 9%Cr 鋼 13%Cr 鋼 化學成分(mass%) 3 U 1 1 0.80 1 1 Xi 1 0.02 _7_ 0.03 Q 1 1 •— 1 0.01 Q_ 0.01 ^5 1 1 Mo 1 1 0.50 1.00 1 1 〇 (N 2.50 0.36 1 1 0.80 9.00 12.8 0 r * 0.01 _ 1_ 0.00 8 0.00 7 0.02 ^5 0.01 0 C/3 0.010 0.003 0.004 0.005 0.006 CL, 0.01 _c_____ 0.14 0.18 0.01 4 0.02 Μη 1.58 1.91 1.72 0.49 0.40 1.40 0.28 0.25 0.05 0.45 u 0.10 0.08 0.05 0.01 0.20 鋼No. < CQ U Q 26 1330554 m 1 流簠比 CffiW 18漿） s〇 Ο ri CO •-H r4 〇〇 r—* m rs <n ri cvi C4 v〇 〇 o fS o rn Ύ—· is op ο fM 〇0 e^i «ri o q oi 寸 <*4 寸· (l/min) o Ο 〇 o o O 〇 O o 〇 o o 〇 o o o Ο Ο 〇 ο o 〇 o 〇 σ At (I/min) g g Vi 2 g S o o o s s g s o v> g «Λ *n s g g § o K-S m ΓΛ <N I*·» 04 m ri ΓΛ r^i m c^i i 00 <s 00 C4 oc oi 00 oi oc r«i dc 30 rs oc ci ίΛ 00 «^ΐ 00 Μ 00 <4 00 oc 00 X r>i oc n c^i m <s 側面位Hii： 經{ram) is •«•4 <N <N «Ν <n v〇 Jo *〇 •o JTJ *4 VI ΙΛ tn tn to 寸 s is ，度 S s 8 S a 2 〇 Ol <n| s »n es 8 νη S Vl S S s m s 4(Σ 训) S r- r-^ 1 316 1 VD v〇 <n | 333 | R <r\ <M ίΛ 1 Π9 | O' cq I 220 | | 464 | v〇 cr rq 00 oc I 333 | Oi 232 n CM I 222 j 1 316 I VO fO I 2.1E-04 | 1 2.1E-04 I 1 2.1E-04 | I 2.1E-04 | I 2.1E-04 | | 2.2E-04 | | 2.2E-04 | I 2.1E-04 | | 2.1B-04 | I 2.1E-04 | I 2.IB-04 | I 2.1E-04 | I 2.2B-04 i I 1.9E-04 ! I 1.8E-04 ! I 2.1E-04 1 2.1Ε-04 I 2.1Ε-04 I 2.1E-04 ! | 2.2H-04 I 2.1E-04 1.8E-04 ; I 2.1E-04 j I 2.1E-04 I I 2ΛΈ-04 I 2.1E-04 鈞 n2 (l/min) o o o o o o o o o o o o o o s o ο ο o o o o o o o o 嫉 m m m h2 (l/min) o o o o o vn V» o 2 卜 卜 o — o* o o ο ο 卜 VJ r- *n o f—i o fM* o At (l/min) o s »—· 沄 S s s o o s s s *rt S *Λ o S o 〇 g *n r—· 陰極前端 曲率半徑 (mm) 寸 寸 寸 呀 寸 0G 00 00 ac 90 00 s oc 00 00 寸 00 00 oe ee oc oe sc 〇e 寸 寸 哚極内 徑D (mm) €Λ o CM cH VO VC 沿 *c 必 so NO v〇 Ό \〇 — *O O'! O'； 娜 mm m uS m v> m i/i m »n — — J-H (r^ — F"· w""i r—» f-^ ·—« m v> art — w 二 *—« ri vi rn ΙΛ m No. W Q U U u U u: ΰϋ £U a £ BU U3 < < υ η Q Q M PJ u: < w U υ No. r— Λ： N CO 累 m 4? ·<# m lO s CD 卜 i2 〇〇 CD 每 0 1 m — 比較例12 JJ l I比皎例15| 匡 & 2¾ Μ m 链 λ g 罟 1 陔 Ml 1 VC 尽 卜 i 00 m 9« 盔 m o 蒺 1®明舸"1 • U I ul/w01铺纪翠^0~ a 鬆车 s SM ·¾¾¾ »«绍«IN'.Ee/iv'.l^* 881!*怨趋采sgag^alM^oBfeiDziiiie^siJlui/CBa^s-:*,*•€ii^-N€:^i»l:gli*>^^<G''s^f1^WEjnraMsg^®i5s3Jdiss:FP.Y^Slnoa.s,zil,Ii;,qlt3:* 27 1330554 m 總合評ffl /-N ag i 择 w* i X(哚音、品質） 1 J>*-N =S 肛 y*S m 银 m If v_^ /-N 钗 ng \^y X 软 X /-s 挺 □i v_> X Π§ £ S-^ <-s 琪 W z-~> m m m K- 扭 運 X m -¾ 磨 〇S »._· r-\ s °n 每 v_r 〇 〇 〇 〇 o o 〇 〇 c 〇 〇 游接缺獅 {%) 1 1 η ol o 2丨 rn rn dl 芪 ol ON § 〇： dt r»< «—< o R o； R! ol 00 Ο Ο o o O d o q o •—4 o o o | 0.003 I I 0-003 1 O ο j熔接時的 1噪音(dB) 21 —i oj v> »>» »Λ SC u S § s g g s s 纫 o o o s Vi s s s g s 1 mm 穂定性 m m w 5¾ « W m 兩 賴之流動 i__ _ ___ m m M 結 m 福 m m 震 裹 m 撻 辕 s βξ 这 m m m _ 截 fl 'S m m ii m 辕 滔 Μ as m m m 兹 m Ss i m m u m m m m , m m m m m m 座 m 裤 8E 邀 m m 两化物 拿拿 m m m 堞 m m 鹊 m m 襄 裢 m m m m m 瑙 疑 m m 尊 m m 憊圧 (V) s in >〇 o ο ? ϊ; cs g s 8 <s o fN ? »— ο »—♦ ? rs o s SI v> s o 90 v> <N I s «•M o s «s § s rrt ο s o s 1爾流 (Λ) s 才 r〇 沄 xr 沄 o o s m 沄 8 IN ο <s s o 沄 m ο 1Λ m s CO I rn s ΡΛ § rl σ n o rn s m 这 V> ο !$ s 寸 m丄 Si Ί ^ c o o X 〇 〇 o Ο 0 O ο 〇 〇 0 〇 0 〇 〇 o 0 〇 〇 〇 〇 ο o 1 § σ% OO o s o 5 O •χ t—^ 5 OO oc s m NO s s •»4 3 3 —H o o d s <N s — QC cn OO <n 00 ao ，―4 00 OO r-4 ss 2 ，— 〇 OO oe 5 η»ϋ» ι 【•(mm) ec OO « § 笑 so vC \o 泻 ao OO s 04 C S S o ο o i r—i ¥ & (M m CO i 43 m u ύΐ in CO i co o: S»· i3 2 匡 a ν·· •—1 § a (N is i jj 寸 笾 Λ2 l〇 萃 ϋ s 裝 CM m 眵 m CO 1¾明例41 in CD 匡 W m 1¾明例7 I 〇c ε o 每 s m σ « 琺 No"a 在egg * 鉍萃呆¾濶恕《β.ΞΕ/1 st-3- If-f................ .- ............I ......... S3SS s~s«.s .3E3r- -oe«_~h a .· * ¢進ivl居® (《s)HI®^a!s:¾¾ *篇楚担'f4®ss^tis:?^0»,#<ilww兹^g-\'s3.£ SJsir^c--i*»*2 8 2 s 1330554 如表2、表3所示，不滿足前述數式<ι>之條件，且施 加電壓為膽以下之比較例认比較例2，其電浆喷流之流 動成為亂流，且雜缺陷率超級G1%，料時之電聚喷流 音也是比基準之85dB高之l〇0dB以上而甚大。

比較例3中，電漿搶之陰極前端至陽極可產生位置間之 距離為6mm，且比較例4同樣之距離為陽極内徑倍， 兩者之電漿搶之陰極前端至陽極可產生位置間之距離[皆 在8mm以上且為陽極内徑D之1 〇倍以下之範圍外，產生嗓音 及電漿之不穩定。 比較例5雖然滿足前述數式<ι>之條件，但施加電壓 在120V以下，電漿喷流之流動為擬似層流，噪音也低，但 因陽極内徑與板厚相比較小，而保護不周全，故熔接缺陷 率超出0.01%。

比較例6中，在電漿槍之陽極前方外周，與中心軸之距 離為前述陽極之内半徑之1.3倍之位置處，而比較例7在同 樣條件之4.1倍之位置處設置側面保護氣體喷射縫，此等皆 在則述1.5〜3.5倍之範圍外，無法得到側面保護氣體η之效 ’缺陷率皆超出0.01〇/〇。 此較例8中，側面保護氣體11之喷射方向是自電漿中心 2〇 4. 万向往外側偏40。，而在比較例9中，是同條件之·2〇。(往 内匈傳20。)來供應氬氣與氮氣之混合氣體，此等皆在本發 明範園之10〜30。之範圍外，無法得到側面保護氣體U之效 果， ’缺陷率皆超出0.01〇/〇。 比較例10中，側面保護氣體流量/電漿活化氣體流量 29 1330554 為0.6倍，比較例11中同樣條件是3.5倍，皆在本發明之流量 比率1〜3倍之範圍外，無法得到側面保護氣體丨丨之效果， 缺陷率皆超出〇.〇1〇/0。 比較例12係陰極之球形前端部之曲率半徑為丨〇 m m而 5 是陽極内徑之1/2以上，在本發明之範圍外，電毁不穩定。 比較例13之電聚活化氣體中不含有氫氣，在本發明之 範圍外’故不具有還原力，溶接缺陷率超出〇〇1%。另外， 比較例13之電漿活化氣體中氫氣之體積比率為57%，皆在 本發明之氫氣低於50%之範圍外，電漿不穩定。 10 比較例Μ雖然電漿活化氣體使用氬·氫·氮之混合氣 體’但不滿足前述數式 <丨> 之條件，電W流之流動^為 亂流’故炫接缺陷率雖然為〇·〇1%，熔接時之電毁喷流音為 甚大之90db。

另-方面，符合本發明例如之發明例卜發明例⑽ 示。皆滿足前述數式<n>。發明例i之陽極直徑為9mm， 但板厚比陽極直徑小，因此在本發明範圍之内。發明例卜 6係電漿活化氣體使用氬氫混合氣體之例，㈣流量㈣ 且電流電壓也最佳化。另外，發明例7是電漿活化氣體使用 氫-氣混合氣體之命J。另外，發明例8中藉由粉末供給氮 氣（流量10 Ι/min)對電聚噴流供應硼化物（平均粒徑_之 B2〇3)，來更進-步提高還原力。發明例9是板厚為版爪之 線管用鋼管之製造例，使用之陽極比其他發明例更大，陽 極直徑為25mm。發明例_u係側面保護氣仙使用氮_ 氮混合氣體’及氛氣之例。 30 1330554 實施例2 接著，舉出符合本發明之電縫鋼管之實施例及在本發 明之範圍外之比較例，來具體說明本發明之效果。本實施 例中，使用具有如表4所示之鋼成分，板厚為6.0mm、寬 5 32mm之實驗室熔解、實驗室軋延之箍形材，而還原性電漿 活化氣體使用氫氣與氬氣之混合氣體，以實驗室熔接機製 作電縫熔接試驗體，調查其熔接部之熔接缺陷之產生率（水 之噴射量為1 Ι/min)。 此時之電縫熔接條件，其熔接速度為33m/分，熔接 10 輸入為320Kw，供電距離150，鍛粗(upset)量6mm、平均頂 角為4°。陽極内徑、氬氣及氫氣之流量、{ 4x(EGiMi)}/{ π X D X // ave.T=7_ }之値、電流及電壓使用如表2、表3之發明 例1之條件。其結果如表4所示。 31 1330554

链 cn Ο ο o o o ^Τί Ο Ο IT) ο Ο w Ο Ο m Ο Ο Ο ο Ο Ο ο d ο ό d o ό ο d ο ό 褂 瑯 黟 i、，m1 ^Τ) 致 Ο Ο ο ο Ο 寸 CN d o CN ο (Ν Ο m d ιη ο ο ipr 摧 U I I 1 1 ο 2.25 C\ m <Ν CN 00 ο 〇\ ο ο 〇\ ο ο o 1—H o o ο * 4 〇\ ο ο 〇\ o o 〇\ ο ο Ο Ο ο ο ο d o Ο ο d ο ο C/5 ΚΛ in ο 寸 ιη ο o 寸 o 寸 ο 寸 ο in o ΙΟ ο ο B ο ο ο o o ο ο d ο ο <R G ο ο ο o o ο ο o ο ο 2 ιη iTi in in 1/Ί 0.15 2.90 0.15 0.60 1.80 1 0.15 _I 1 I 0.15 I 1 0.15 0.15 1 0.15 ο Ο o Ο 〇 ο Ο u ο Ο CN ό ό o Ο Ο o ο Ο 〇 Z ΕΧ, ϋ X ^-¾ s ο 匿 頼 (Ν CS cn CN CN CN m cs 寸 (Ν CN νο CN 卜 (Ν 〇 2 匡 每 匡 翠 匡 匡 Μ m JJ m 饀 m 辭 鹬 賴 餾 32 1330554 比較例21之鋼板’含有015%之矽及〇%之鉻，雖然因 照射電漿而改善缺陷率，但在通常之熔接(不照射電漿）下熔 接缺陷亦在0.01%以下。但是，關於表面銹皮進入熔接部時 ， 產生的”飛入銹皮”，在此雖然不包含於熔接缺陷之内，但 - 5可發現在存在有表面銹皮時照射電漿的效果。 比較例22之鋼材含有2.9%之矽，在本發明應用範圍 Si : 0.5〜2.0%之外，照射電漿之效果不足，熔接缺陷率超 • 出 0.01%。 比較例23之鋼材含有30%之絡，在本發明之應用範圍 10 Cr : 0.5〜26%之外，照射電漿之效果不足，熔接缺陷率超 出 0.01%。 另一方面，發明例21與22之含矽量高之鋼材，及發明 例23〜27之含鉻量高之鋼材，其成分皆在本發明之範圍 中，以照射電漿來減低熔接缺陷率，且缺陷率在〇 〇1以下。 15 實施例3 # 接著’舉出以本發明製造鋼管時改變阻抗元件盒材料 之實施例，及本發明之範圍外之比較例，來具體說明本發 • 明之效果。本實施例中’使用板厚5.3mm、寬273mm之鋼 — 板(表1中之D)，還原性電漿活化氣體使用氫氣與氬氣之混 20合氣體，調查製造電縫鋼管時阻抗元件盒之損傷。陽極内 徑、氬氣及氫氣之流量、{ 4x^GiMi)} / { π XD X // ave.T=7〇〇〇} 之値、電流及電壓使用如表2、表3之發明例1之條件。其結 果如表5所示。另外，總合評價中合格者標以〇，不合格者 以X來顯示。 33 25 1330554

總合 X X X X X 〇 〇 链 m 壊 摧 壊 摧 摧 摧 m ϋ /—V Β m "〇 PO *〇 m —〇 α 1 寸 "〇 <5 "〇 1 1 国 二 二 二 m 〇 〇 〇 N 班 宙二 蜮 蜮 蜮 株 但 w m m m m 璀 摧 摧 鼴 逡 Η 熔損 蚺 摧 鹿 鹿 摧 璀 摧 Dm 龚 m U Γ*^ 2： < -丨《 N •— CO PQ m / m / 鎰 / Λ3 鹩 34 1330554 阻抗元件益使用環乳樹脂時，由於曝露在超過2〇〇〇κ 之電漿喷流下，即使内部有水冷，環氧樹脂仍然熔損溶損。 另外，使用Sic時’ Sic之電阻為l〇4Qcm，在本發明之範圍 ' 外’因渦狀電流流至阻抗元件盒而因此焦耳熱造成Sic之溫 5度上昇。而在阻抗元件盒使用A1N、八丨2〇3、Zr02等時，即 使電阻在本發明範圍内，也因該等材料耐熱震性皆不足5〇〇 °C，造成阻抗元件盒破損。 鲁 另一方面，使用BN及以3队時場合因電阻及熱震特性皆 在本發明範圍之内，阻抗元件盒不受損傷。 10 産業上之利用可能性 依據本發明，可調整在將鋼板加工成形為管狀，對其 對接端面喷射電漿進行電縫熔接之條件時，使電漿噴流為 層流或擬似層流（電漿核心部為層流，電聚外側數職為亂 流），可穩定地減低因氧化物而產生之炼接缺陷，同時減低 15溶接時產生之電㈣流音，其産業上之效果難以計量。 • 【圖式簡單說明1 第1(a)圖係概要地顯示本發明之電縫鋼管之製造方法 - 之側面圖。 第1(b)圖係概要地顯示本發明之電縫鋼管之製造方法 20 之平面圖。 第2圖係概要地顯示第_圖及第1_中所示之電漿 搶之構成之截面圖。 尸第3圖係簡要地說明本發明所採用之電裝搶之陽極内 瓜之寬梭化及電聚層流化之效果之圖。 35 1330554 第4圖係概要地顯示以往之電縫鋼管之製造方法之斜 視圖。 【主要元件符號說明】

1…鋼板 25···側面保護氣體流道 10…方向 25a···側面保護氣體供給孔 ll·"側面保護氣體 26…絕緣部 12···保護範圍 27…粉末供給氣體流道 13…頂角 27a···粉末供給氣體供給孔 2…高頻線圈 3…擠壓滾筒 20…電漿搶 4…對接端面 2l·"陰極 4a…對接端面 21a…陰極前端 5…電漿 22…陽極 6…區域 23…陰極氣體流道 7…'熔接縫 23a…陰極氣體供給孔 8…阻抗元件 24…陽極氣體流道 9…溶接點 24a···陽極氣體喷出孔 36

Claims (1)

1330554 十、申請專利範圍： 5 ::::管之製造方法’係將鋼板加工成形為管狀， L對接知面進行電縫炫接者，其特徵在於由 f搶，至少對在前述電麟接之溶接點之溶接上游側處 上之區域中之對接端面噴射還原性高溫層 机電漿或還原性高溫擬似層流電漿，· 串級型電

且前述串級型電聚搶係對陰極氣體中藉於陰極盘 陽極間施加電壓產生之電槳氣體，喷射陽極氣體，作成 電漿活化氣體來喷射電漿者， 15

又’前述還原性高溫層流電漿或還原性高溫擬似層 流電。漿係藉將前述電漿活化氣體之成分調整成為含有2 體積/〇乂上小於5〇體積％之氫氣，且剩餘部分由氯氣 及不可避免之雜質氣體構成，或繼部分由於氬氣中添 加氮耽、氦氣或氮氣與氦氣兩者之混合氣體及不可避免 之雜質氣體者所構成，來賦與還原性。 2.如申請專利範圍第1項之電縫鋼管之製造方法，係令前 述電漿搶之陰極之前端至可產生陽極位置之距離^為 8mm以上，且為陽極内徑£)之1〇倍以下，且使前述電漿 槍之陰極與陽極間施加之電壓為大於12〇乂之電壓，同 時前述電漿活化氣體之標準狀態下的流量以Gi(l/分）表 示、前述電漿活化氣體之相對分子量以％表示、陽極内 徑以D(m)表示' 7〇〇〇κ下之黏性係數以从^=雇(kg/m/ 秒)表示時，採用滿足以下數式〈i〉之電漿噴射條件， 使前述電榮·成為層流或擬似層流。 37 20 150<-1^Σ5Μ) xDx /^ave.T=700〇 <4〇〇, < 1 > 3.如申料職狀電軸管之製 前述電製搶之陽極内徑〇為16_以：:下其中 4·如中請專鄕圍第…項之電細管之製ΓΓ下。 前述電聚搶之陽極前面或前方外周，在係於 為前述陽極内半徑…〜置處二= 自電聚中心轴往外側朝向1〇〜3 二置方向為 的喷射口，廿6乂 之範圍<細對稱方向 、 、自㈣噴射° W前述《之氣體 〜倍之氣體流量’翁由選自於由氬氣 : =成之群之1種或2種以上之惰性氣體及不=: 雜貝所構成之側面保護氣體。 5. 如申請專利範圍第丨或2項之電縫崎之製造方法，係以 ch4氣體及c2H2氣體中以 ㈣ 粳取代構成則述電漿 15 /軋體之氫氣之一部分或全部來使用。 6. 如申請專利_第丨或2項之電縫崎之製造方法，係將 平均粒偟為1μιη以上、10μπι以下之蝴化物之微粉末供應 至前述還原性高溫層流電讓或還原性高溫擬似層流電 楽_。 7’ ^申料利範圍第丨或2項之之製造方法係使 則述陰極之前端部呈半球形狀’且令該半球形狀前端部 之曲率半徑為陽極内徑之丨/2以下。 月專利範圍第1或2項之電縫鋼管之製造方法，係於 前述電缝鋼管之製造方法中使用阻抗it件，且該阻抗元 38 20 1330554 件所使用之阻抗材料使用以JISC2141為標準，在300°C 中之電阻為10n〜1013Qcm，且以水中投下法求出之熱 震特性為500°C以上之陶瓷。 9. 如申請專利範圍第1或2項之電縫鋼管之製造方法，係令 5 前述電漿搶之前端與鋼管表面間之距離為150mm以 上、300mm以下。 10. —種電縫鋼管，係使用申請專利範圍第1至9項中任一項 之電縫鋼管之製造方法製造者，且前述鋼管係由，以質 量％計，含有0.5〜2.0%之矽之含矽鋼板，或含有0.5〜 10 26%之鉻之含鉻鋼板所構成，且電縫熔接部之缺陷率為 0.01%以下者。