WO2007119817A1 - 管の矯正方法およびその矯正方法を用いた管の製造方法 - Google Patents

管の矯正方法およびその矯正方法を用いた管の製造方法 Download PDF

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pipe
straightening
tube
correction
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PCT/JP2007/058157
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English (en)
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Inventor
Satoshi Tsuyuguchi
Kouichi Kuroda
Tomio Yamakawa
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries, Ltd.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D3/00—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts
    • B21D3/02—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts by rollers
    • B21D3/04—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts by rollers arranged on axes skew to the path of the work
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the present invention relates to a method for correcting a tube and a method for manufacturing a tube, in which the bending of the tube in the axial direction and the distortion of the cross section (hereinafter referred to as an ellipse) are suppressed. More specifically, the accuracy of bending correction of the tube is ensured, the generation of ellipses, etc. due to bending correction is suppressed, and the ratio of the flaw detection signal to the base noise in the eddy current flaw detection from the inner surface of the tube (so-called SZN ratio) ) Can be improved, and a method of manufacturing a pipe using the pipe correction method.
  • SZN ratio the ratio of the flaw detection signal to the base noise in the eddy current flaw detection from the inner surface of the tube
  • U-shaped heat transfer tubes used in heat exchangers such as steam generators and feedwater heaters used in thermal power or nuclear power plants are thin and long heat transfer tubes with an outer diameter of 30 mm or less. It is manufactured by bending it into a letter shape.
  • This U-shaped heat transfer tube is used as a pre-use inspection after being installed in a heat exchanger, and as a periodic inspection after being used for a certain period of time, to detect flaws by eddy current testing from the inner surface of the tube. Is done.
  • the inspection standard for eddy current flaw detection using this pipe inner surface force is extremely strict because of the need to ensure the safety of nuclear power generation facilities.
  • a heat transfer tube is a force produced through cold working and heat treatment such as cold drawing and cold rolling of a raw tube produced by hot extrusion, and cold working and heat treatment as subsequent refining treatments. Later bending and ellipse in the tube axis direction are corrected by a roll straightener.
  • the installation space for the heat transfer tubes is narrow, so if the heat transfer tubes are bent, Problems such as buffering to other parts occur when installed in a heat exchanger. Therefore, it is essential to ensure the accuracy of bending correction in the roll straightening machine.
  • the configuration of a roll straightening machine used for the finishing process employs an inclined roll type in which a plurality of drum-shaped rolls are combined.
  • Inclined roll straightening machines have many configurations depending on the combination of the number, arrangement (vertical and horizontal directions) and arrangement (opposite type, staggered type) of rolls. A roll straightening machine is used.
  • FIG. 1 is a view showing an example of a roll arrangement of an inclined roll type straightening machine.
  • the roll straightening machine has a plurality of pairs of straightening tools Ra and Rb (collectively referred to as R) arranged opposite to each other in the vertical direction with the rotation axes crossing each other.
  • R straightening tools
  • three pairs of straightening rolls, Ral and Rbl, Ra2 and Ra2, and Ra3 and Rb3 are arranged opposite to each other, and an auxiliary roll Rc is provided at the exit of the straightening roll.
  • a roll straightening machine with such a roll arrangement is called a (2-2-2-1) type straightening machine.
  • the facing distance and the crossing angle of the pair of straightening rolls Ral and Rbl can be individually adjusted. Furthermore, the height direction positions of the pair of correction rolls Ra2 and Rb2 adjacent to the pair of correction rolls Ral and Rbl can be individually adjusted.
  • the crossing angle ⁇ of the rotation axis of each straightening roll R with respect to the straightened pipe 1, that is, the roll angle, is adjusted so that the surface of the straightening pipe 1 follows the surface of the straightening roll.
  • the Rbl facing interval is set slightly smaller than the outer diameter of the straight pipe 1 to be given a crush, and an offset is given by adjusting the crash height of a pair of adjacent straightening rolls Ra2 and Rb2.
  • the straightened pipe is made of tool steel or ceramics, and the shape of the surface can straighten the straightened pipe having an outer diameter within a predetermined range. It is formed with a curve that forms a drum shape considering the contact surface between and.
  • the heat transfer tubes whose bends and ellipses have been corrected by the roll straightening machine are subjected to pre-shipment inspection by eddy current testing of the inner surface force of the tube after cutting and other processes.
  • FIG. 2 is an example of a chart showing the result of eddy current flaw detection with an inner surface force of a heat transfer tube.
  • the chart shows a signal S from a standard flaw defined by the inspection standard and a signal N with a constant period P.
  • This signal N is called base noise and is the axial direction of the heat transfer tube
  • the signal N is made as small as possible in order to prevent erroneous detection as a signal due to detection flaws and to improve inspection efficiency by preventing flaw detection quickly. It is necessary to.
  • the ratio of the standard scratch signal S and the signal N is called the “SZN ratio” t.
  • the base noise is caused by minute dimensional fluctuations that occur in the axial direction of the heat transfer tube. Therefore, in order to reduce the base noise, dimensional fluctuations such as axial bending and ellipse of the heat transfer tube are suppressed. In other words, it is necessary to improve the dimensional accuracy in the axial direction of the heat transfer tube.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the roll angle and the travel distance of the tube to be corrected accompanying the setting conditions for roll correction.
  • roll angle the angle between the axis of the straight pipe 1 and the rotation center of the straight roll R
  • pipe pitch The distance traveled by the straightened roll 1 per rotation of the straightening roll R (hereinafter referred to as “pipe pitch”) M (mm) is defined by the following equation (2).
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the crash amount among the roll straightening setting conditions.
  • the pipe to be straight lb that was loaded with a crush by roll straightening is reduced to an elliptical shape.
  • the crash amount ⁇ (mm) is indicated by the difference between the outer diameter d of the straightened pipe la before deformation and the opposing spacing s of the straightening rolls Ra and Rb, and corresponds to the amount of reduction to the outer diameter of the straightened pipe 1.
  • the tube 1 is subjected to bending correction by being repeatedly subjected to a reduction over its entire length.
  • the crash amount ⁇ (mm) is set by raising and lowering the correction roll Ra.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the offset amount among the roll correction setting conditions.
  • the offset amount ⁇ (mm) is indicated by the displacement amount of the crush height of the pair of straightening rolls Ra2 and Rb2 at the center, and the bending correction is performed by applying a bending stress to the straightened pipe 1.
  • the offset amount ⁇ (mm) is adjusted by setting the crash height by raising the straightening roll Rb2.
  • tubes with very good dimensional accuracy before correction such as heat transfer tubes that have been drawn with a high-pressure drawing machine.
  • the oval shape after correction becomes larger than the tube cross-sectional shape before correction, and the SZN ratio may deteriorate.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 61-286025 discloses a tilt-opposing roll correction for the purpose of correcting without deteriorating the roundness of the inner surface of a tube used for a tube of a hydraulic cylinder or the like.
  • a correction method is disclosed in which a machine is used to offset the tube and correct the load while applying a predetermined load without substantially crushing the tube.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2004-330297 discloses an offset amount of 12 mm or more and a crash amount in order to suppress poor roundness when turning the inner and outer surfaces of a cutting ring used for a bearing race or the like.
  • a correction method for obtaining is disclosed.
  • JP-A-60-184424 defines the roll offset amount and the crash amount from the relationship between the index representing the plastic region of the pipe and the offset amount and crash amount obtained in advance. Disclosed is a method for improving tube bending and roundness by setting the roll position and correcting the tube! Speak.
  • the correction method proposed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open Nos. 61-286025, 2004-330297, and 60-184424 is based on the SZN in eddy current flaw detection with a pipe inner surface force. It is not intended to correct ellipses or bends in the tube axis direction in order to improve the ratio.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2000-317521 discloses at least the outer layer force of the roll body SjIS K
  • Hardness by spring hardness test (A type) specified in 6301: Hs 50 ⁇ : By using a straightening roll made of LOO elastic body, it is inspected by high and SZN ratio in eddy current flaw detection of pipe inner surface force A method of manufacturing a heat transfer tube that can be used is disclosed.
  • the present invention has been made in view of the problem related to the correction of the pipe subjected to such an internal eddy current flaw detection, and appropriately manages the correction processing as the refining process after the cold processing of the pipe. Therefore, it is possible to ensure the accuracy of pipe bending correction, suppress the occurrence of dimensional fluctuations such as ellipse due to bending correction, and improve the SZN ratio in eddy current flaw detection of pipe inner surface force and It aims at providing the manufacturing method of the pipe
  • the SZN ratio is calculated by eddy current flaw detection on the inner surface of the tube under the condition of a frequency of 550kHz and self-comparison, and by dividing the total length of the tube by 1 foot using a 0.666mm ⁇ through drill hole as a standard flaw. The lowest value of the SZN ratio obtained as described above was taken as the S / N ratio of the pipe.
  • the present invention has been completed on the basis of the above findings, and the gist of the present invention is the following (1) method for correcting a tube and (2) a method for manufacturing a tube.
  • the outer diameter of the pipe is d (mm)
  • the stand distance of the roll straightening machine is L (mm)
  • the offset amount is
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a roll arrangement of an inclined roll type straightening machine.
  • FIG. 2 is an example of a chart showing the results of eddy current flaw detection with the inner surface force of the heat transfer tube.
  • Fig. 3 is a diagram for explaining the relationship between the roll angle and the travel distance of the pipe to be corrected, among the setting conditions for roll correction.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the crash amount among the setting conditions for roll straightening.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the offset amount among the roll straightening setting conditions.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining 7? Defined in the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the SZN ratio in the vortex flaw detection from the tube 7 and the tube inner surface obtained in the example.
  • the straightening method of the present invention straightens a tube using a roll straightening machine provided with a plurality of drum-shaped straightening roll pairs arranged opposite to each other in the vertical direction with the directions of the rotation axes intersecting each other. Therefore, at least three pairs of straightening rolls on the exit side of the roll straightening machine are targeted. In order to specify 7 ?, which will be described later, it is necessary to obtain an arc R corresponding to the radius of curvature at three points, so the final three straight rolls on the delivery side were targeted.
  • the three pairs of straightening rolls on the exit side of the roll straightening machine have at least the outer layer force of the roll body as determined by the spring hardness test (type A) according to SJIS K 6301.
  • Hs (hereinafter referred to as hardness Hs) is 50 or more: It is necessary to be formed of a LOO elastic body.
  • the range of the hardness Hs of the elastic body is defined because if the hardness Hs of the elastic body is 50 or less, the bending of the tube cannot be sufficiently corrected, and if the hardness Hs becomes 100 or more, This is due to the fact that the dimensional variation of the tube after correction becomes large.
  • the straightening roll employed in the present invention is not particularly limited as long as the hardness Hs is an elastic body within a specified range, but is preferably a urethane rubber excellent in wear resistance.
  • the S ZN ratio in eddy current flaw detection from the inner surface of the tube is improved to some extent by applying a straightening roll with at least the outer layer made of an elastic material.
  • a straightening roll with at least the outer layer made of an elastic material it is necessary to make the setting conditions of the straightening roll during straightening, especially the offset amount appropriate.
  • the offset amount ⁇ can be expressed as ⁇ given to the pipe during the roll correction process.
  • the correction method of the present invention is formed by three pairs of straightening rolls on the exit side, which are formed at three positions corresponding to the tube axis center at the crossing position of the upper and lower straightening rolls, and are defined by the following formula (1): is the 7? is 1. it is necessary to impart 0 X 10 one 3 - 1. offset amount to be 5 X 10- 3 to the tube.
  • the outer diameter of the pipe d (mm)
  • the stand distance of the roll straightener is L (mm)
  • the offset is ⁇ (mm)
  • R ( ⁇ 2 + L 2 )
  • the relationship is / 2 ⁇ .
  • FIG. 6 is a diagram for explaining 7? Defined in the present invention. Since 7? Defined in the present invention is defined by the arc R defined by giving the stand distance L and the offset amount ⁇ and the outer diameter d of the pipe to be corrected, it is also applied for each outer diameter of the pipe. It is necessary to manage according to the roll straightening machine.
  • a roll corrector comprising three pairs of straightening rolls, which are configured with a stand distance L and an offset amount ⁇ , and are opposed to each other in the vertical direction with the axial directions crossing each other.
  • the three pairs of straightening rolls are arranged L (mm) apart on the entry side (Ral, Rbl), center (Ra2, Rb2) and exit side (Ra3, Rb3), respectively.
  • center roll pair (Ra2, Rb2) is set so as to be displaced in the vertical direction with the input side roll pair (Ral, Rbl) and the output side (Ra3, Rb3) force positioned at the same height.
  • R 2 -L 2 (R- ⁇ ) 2 ⁇ ⁇ ⁇ (3)
  • An offset amount to be 5 X 10- 3 are to be applied to the tube. If ⁇ is within the above range, the accuracy of bending correction of the tube can be ensured, the dimensional fluctuation accompanying bending correction can be suppressed, and the SZN ratio in eddy current flaw detection with a tube inner surface force can be improved.
  • the target value of the SZN ratio in the eddy current flaw detection of the tube inner surface force is set to 30 or more, and r? Defined by the above equation (1) is 1.0 X 10 1 3 to 1 It is preferable because the SZN ratio can be increased to 50 or more by vortex flaw detection on the pipe inner surface by giving the pipe an offset amount of 35 X 10-3.
  • the straightening roll angle ⁇ and the crash amount ⁇ which are the setting conditions, cannot be determined unequivocally because the appropriate values differ depending on the dimensions and material of the straightened tube. Is preferably set in the range of 30 ° to 33 ° and the crash amount ⁇ in the range of 2 to 3.5 mm.
  • the method of manufacturing the straightened tube is not particularly limited. However, the better the dimensional accuracy of the tube before straightening, the more the dimensional change such as the ellipse of the tube after straightening. Since the SZN ratio in the eddy current flaw detection with the inner surface force of the pipe is reduced, the straight pipe is manufactured with multiple cold rollings with a reduced degree of processing or high pressure drawing machine. It is preferable to use cold drawing.
  • the manufacturing method of the present invention is characterized in that at least the final roll correction in the manufacturing process of the tube is performed by the correction method of the present invention, and this requires eddy current testing of the tube inner surface force. It is suitable for heat transfer tubes used for heat exchange such as nuclear steam generators and water heaters.
  • the roll straightening machine adopts the 7-roll (2-2-2-2-1) type straightening machine shown in Fig. 1 above, and the three pairs of straightening rolls on the outlet side are made of urethane resin with spring hardness Hs of 95. A coated roll was employed.
  • ASME SB-163 UNS NO 6690 Ni-based alloy was used as the test material, and the finished dimensions were outer diameter 19. 14 mm X wall thickness 1. 125 mm X length 10000 mm by cold drawing using a high-pressure drawing machine (Hereinafter simply referred to as “19 ⁇ ”) and an outer diameter of 16.03 mm X thickness 1.0 mm X length 10000 mm (hereinafter simply referred to as “16 ⁇ ”) were prepared.
  • the stand distance L of the roll straightening machine was set to 350 mm, and the setting conditions were a constant roll angle ⁇ and crash amount ⁇ , and an offset amount ⁇ of 6 mm to: L lmm varied in range 7? a 0. 78 X 10 _3 ⁇ 1. were changes in the range of 72 X 10- 3. Specific setting conditions are shown in Table 2 and Table 3.
  • Table 2 shows the observation results of the bending situation and the calculated SZN ratio when 19 ⁇ material is used as the specimen. Note that the evaluation criteria and SZN ratio of the bending situation shown in Table 2 were the same as those described in Table 1 above.
  • Table 3 shows the observation results of the bending situation and the calculated SZN ratio when a 16 ⁇ material was used as the specimen.
  • the evaluation criteria and SZN ratio of the bending situation shown in Table 3 were the same as those described in Table 1 above. However, the frequency of eddy current testing was changed to 750 kHz.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between ⁇ obtained in the example and the SZN ratio in eddy current flaw detection from the inner surface of the tube. Regardless of whether the specimen is 19 ⁇ or 16 ⁇ , if 7? Is within the range stipulated in the present invention, S It was confirmed that the / N ratio could be increased to 30 or more. Furthermore, it was confirmed that the SZN ratio in 7? And eddy current flaw detection from the inner surface of the pipe was almost unaffected by the pipe dimensions when the finished dimensions to which the heat transfer tube was applied were less than 30 mm in outer diameter. . Industrial applicability
  • the outer layer portion of the correction roll is formed of an elastic body, and the offset amount is set appropriately to ensure the accuracy of pipe bending correction. It is possible to suppress the generation of ellipses, etc. due to bending correction, and to improve the SZN ratio in eddy current flaw detection from the inner surface of the tube, so that the inspection efficiency can be improved. This ensures high quality accuracy in heat transfer tubes used for heat exchange such as steam generators and feedwater heaters used in thermal power or nuclear power plants. Can be used.

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Description

明 細 書
管の矯正方法およびその矯正方法を用いた管の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、管の軸方向の曲がりおよび横断面のゆがみ (以下、楕円と記す)を抑制 した管の矯正方法および管の製造方法に関する。さらに詳しくは、管の曲がり矯正精 度を確保するとともに、曲がり矯正にともなう楕円等の発生を抑制し、管内面からの渦 流探傷におけるきず検出の信号とベースノイズとの比（いわゆる、 SZN比）を向上さ せることができる管の矯正方法およびその管の矯正方法を用いた管の製造方法に関 する。
背景技術
[0002] 火力または原子力発電所で使用されている蒸気発生器および給水ヒータ等の熱交 換器に用いられる U字状の伝熱管は、外径 30mm以下の細径長尺の伝熱管を U字 状に曲げて製造される。この U字状の伝熱管は、熱交換器に組み込まれた後の使用 前検査として、また、一定期間使用された後の定期検査として、管内面からの渦流探 傷によりきず検出のための検査が行われる。この管内面力 の渦流探傷における検 查基準は、原子力発電設備の安全性確保の必要上極めて厳し ヽ。
[0003] これら使用前検査および定期検査と同様の検査基準による渦流探傷が、伝熱管の 製造後の出荷前検査にも要求され、この渦流探傷の結果、検査基準を外れるものは 不合格品とされるが、検査基準内であっても、その結果を管毎にその軸方向位置と 関連付けて記録することが要求される。
[0004] 通常、伝熱管は、熱間押出により製造された素管を冷間引抜、冷間圧延などの冷 間加工および熱処理を経て製造される力 その後の精整処理として冷間加工および 熱処理後に生じた管軸方向の曲がりおよび楕円がロール矯正機によって矯正される 。熱交^^には多数の細径伝熱管が用いられるのに加え、熱交^^の小型化にとも な 、伝熱管の設置スペースは狭くなつて 、るため、伝熱管に曲がりが生じると熱交換 器への組み込みの際に他部品への緩衝等の不具合が生じる。したがって、上記ロー ル矯正機において、曲がり矯正精度を確保することが必須となる。 [0005] 一般に、精整処理に用いられるロール矯正機の構成には、鼓型のロールが複数個 組み合わされた傾斜ロール式が採用されている。傾斜式ロール矯正機には、ロール の個数、配列（上下、左右方向）および配置 (対向型、千鳥型)の組合せにより多数 の構成が存在するが、伝熱管の精整処理としては対向配置のロール矯正機が用い られる。
[0006] 図 1は、傾斜ロール式矯正機のロール配列の一例を示す図である。ロール矯正機 は回転軸の方向が互いに交差する状態で上下方向に対向配置した複数対の矯正口 ール Ra、 Rb (これらを総称して Rという）を配している。図示するロール配列では、入 側、中央および出側からなる 3対の矯正ロール、 Ralおよび Rbl、 Ra2および Ra2並 びに Ra3および Rb3を対向配置し、出側矯正ロールの出口に補助ロール Rcを備え ている。通常、このようなロール配列のロール矯正機を（2— 2— 2—1)型矯正機とい
[0007] これら 1対の矯正ロール Ral、 Rblの対向間隔および交差角度はそれぞれ個別に 調整することが可能である。さらに、 1対の矯正ロール Ral、 Rblと隣接する 1対の矯 正ロール Ra2、Rb2の高さ方向位置はそれぞれ個別に調整することも可能である。
[0008] 曲がり矯正に際し、被矯正管 1の表面が矯正ロールの表面に沿うように、被矯正管 1に対する各矯正ロール Rの回転軸の交差角度 Θ、すなわちロール角度を調整し、 矯正ロール Ral、 Rblの対向間隔を被矯正管 1の外径より若干小さく設定してクラッ シュを付与するとともに、隣接する 1対の矯正ロール Ra2、 Rb2のクラッシュ高さを調 節することによりオフセットを付与して曲がりおよび楕円を矯正する。
[0009] 矯正ロールは高い剛性と耐摩耗性が要求されるため、工具鋼やセラミックスを素材 とし、表面の形状は、所定範囲内の外径の被矯正管を矯正できるように、被矯正管と の接触面を考慮した鼓型を構成する曲線で形成されている。熱処理後、前記ロール 矯正機で曲がりおよび楕円が矯正された伝熱管は、切断等の工程を経た後、管内面 力 の渦流探傷により出荷前検査が行われる。
[0010] 図 2は、伝熱管の内面力もの渦流探傷の結果を示すチャートの一例である。図 2に 示すように、チャートには検査基準で定められた標準きずからの信号 Sと一定の周期 Pを持った信号 Nが示される。この信号 Nはベースノイズと呼ばれ、伝熱管の軸方向 に生じる微細な寸法変動に起因するものであり、検出きずによる信号と誤判定される のを防止し、きず判定を迅速に行い検査効率の向上を図るために、信号 Nの大きさ を極力小さくすることが必要である。以下の説明において、標準きず力もの信号 Sと 信号 Nとの比を「SZN比」 t 、う。
[0011] 例えば、内面からの渦流探傷の際に、チャートに示される信号に基づいて自動判 定する場合、ベースノイズが大きい、すなわち、 SZN比が小さいと微少欠陥からの 信号がベースノイズの中に隠れてしまい、微少欠陥とベースノイズを区別することが 困難となる。
[0012] このため、渦流探傷の際にその結果を検査員が目視観察し、疑わしい信号が発生 すればその部分を再度低速で検査し、微少欠陥とベースノイズとを区分して 、るので 、検査能率が低い。
[0013] 前述の通り、ベースノイズは伝熱管の軸方向に生じる微細な寸法変動に起因するこ とから、ベースノイズを小さくするには伝熱管の軸方向の曲がりおよび楕円等の寸法 変動を抑制すること、すなわち伝熱管の軸方向に亘り寸法精度を向上させることが必 要となる。
[0014] 通常、ロール矯正機により管を矯正する際には、管の軸方向の曲がりおよび楕円 等の寸法変動を抑制するため、下記の図 3〜図 5に示すように、設定条件であるロー ル角度、クラッシュ量およびオフセット量を決定する必要がある。
[0015] 図 3は、ロール矯正の設定条件のうちロール角度とそれにともなう被矯正管の移動 距離との関係を説明する図である。被矯正管 1の外径を d (mm)、被矯正管 1の軸心 と矯正ロール Rの回転中心がなす角（以下、「ロール角度」と表記する）を 0 (° )とす ると、矯正ロール Rの 1回転当たりの被矯正管 1の移動距離 (以下、「送管ピッチ」と表 記する） M (mm)は下記（2)式で規定される。
Μ= π άί η θ · · · (2)
[0016] 図 4は、ロール矯正の設定条件のうちクラッシュ量を説明する図である。図 4に示す ように、ロール矯正によりクラッシュを負荷された被矯正管 lbは、楕円形状に圧下変 形される。クラッシュ量 ε (mm)は、変形前の被矯正管 laの外径 dと矯正ロール Raお よび Rbの対向間隔 sの差で示され、被矯正管 1の外径への圧下量に相当し、被矯正 管 1は全長に亘り繰り返し圧下を受けることにより曲がり矯正が施される。クラッシュ量 ε (mm)は、矯正ロール Raを昇降させることによって設定される。
[0017] 図 5は、ロール矯正の設定条件のうちオフセット量を説明する図である。オフセット 量 δ (mm)は、中央 1対の矯正ロール Ra2、 Rb2のクラッシュ高さの変位量で示され 、被矯正管 1に曲げ応力を付与することにより曲がり矯正を行う。オフセット量 δ (mm )は、矯正ロール Rb2を上昇させることによってクラッシュ高さを設定することによって 調整される。
[0018] 上述のように、ロール矯正機による矯正の際には、曲がりを矯正するために管にあ る程度のクラッシュやオフセットなどの負荷を与えることが必要になる力 それにともな う楕円等の寸法変動が顕著になる場合がある。
[0019] 具体的には、従来の蒸気発生器および給水ヒータ等の伝熱管の矯正に際し、矯正 前の寸法精度が非常に優れている管、例えば高圧抽伸機で引抜き加工を行った伝 熱管では、ロール矯正機による矯正にともない、矯正前の管断面形状よりも矯正後の 楕円等が大きくなり、 SZN比が悪ィ匕する場合がある。
[0020] 一方、伝熱管の矯正において曲がり矯正が不十分となると、熱交^^への組み込 みの際に他部品への緩衝等が多発し、組み込み作業が困難になる。したがって、伝 熱管の矯正の際には、管の曲がり矯正精度を確保するとともに、曲がり矯正にともなう 寸法変動を抑制することが重要である。このため、従来から、種々の矯正技術が提案 されている。
[0021] まず、特開昭 61— 286025号公報には、油圧シリンダーのチューブ等に使用され る管の内面の真円度を悪化させることなく矯正することを目的として、傾斜対向式の ロール矯正機を用いて、管にオフセットを付与し、かつ管にクラッシュを実質的に付 与しな 、所定荷重を加えつつ矯正する矯正方法が開示されて 、る。
[0022] また、特開 2004— 330297号公報には、ベアリングレース等に使用される切断リン グの内外面を旋削する際の真円度不良を抑制するため、オフセット量を 12mm以上 、クラッシュ量を 0. 6mm以下にした多ロール矯正機で矯正することによって、矯正後 の管に生じる残留応力を低くし、旋削加工の際に寸法変動が少なぐかつ真円度に 優れた継目無鋼管を得るための矯正方法が開示されて 、る。 [0023] さらに、特開昭 60— 184424号公報には、管の塑性域を表す指標と、予め求めら れたオフセット量およびクラッシュ量との関係から、ロールのオフセット量およびクラッ シュ量を定めてロール位置を設定して管の矯正を行うことで、管の曲がりや真円度を 改善する方法が開示されて！ヽる。
[0024] し力 、上述した特開昭 61— 286025号、特開 2004— 330297号および特開昭 6 0— 184424号の各公報で提案された矯正方法は、管内面力もの渦流探傷における SZN比の向上を図るために、管軸方向の楕円や曲がりを矯正することを目的とした ものではない。
[0025] さらに、特開 2000— 317521号公報には、ロール本体の少なくとも外層部力 SjIS K
6301に規定されるスプリング硬さ試験 (A型）による硬さ Hsが 50〜： LOOの弾性体で 形成された矯正用ロールを用いることによって、管内面力 の渦流探傷において高 、SZN比で検査が可能な伝熱管の製造方法が開示されて 、る。
[0026] ところが、特開 2000— 317521号公報の製造方法で得られる伝熱管の SZN比は 、従来例よりは高くなつているものの、検査能率は製造現場を満足させる水準ではな ぐまだ改善すべき余地が大きい。すなわち、検査能率を向上させるため、さらに矯 正後の伝熱管の寸法精度を向上させ、より高い SZN比での検査を可能にしたいと いう要望がある。
発明の開示
[0027] 前述の通り、 SZN比を向上させるには、管の軸方向に生じる微細な寸法変動を抑 制する必要がある。管の寸法変動が大き!、と渦流探傷の際のベースノイズが大きくな り、管内面のごく微少なきずを検出した際の信号とベースノイズを区別することが困難 になる。
[0028] 本発明は、このような内面渦流探傷の対象となる管の矯正に関する問題点に鑑み てなされたものであり、管の冷間加工後の精整処理としての矯正加工を適切に管理 することにより、管の曲がり矯正精度を確保するとともに、曲がり矯正にともなう楕円等 の寸法変動の発生を抑制し、管内面力 の渦流探傷における SZN比を向上させる ことができる、管の矯正方法およびこの方法を用いた管の製造方法を提供することを 目的とする。 [0029] 本発明者らは、上記の課題を解決するため、ロール矯正条件と管内面力もの渦流 探傷における SZN比との関係を種々検討した結果、渦流探傷の際に現れるベース ノイズ Nのもつ一定周期 P (以下、「ノイズピッチ」と表記する。）が、前記図 3で説明し た矯正ロール Rの送管ピッチ Mとほぼ一致していることに着目した。
[0030] この着目に基づき、伝熱管を用いてロール矯正条件のうちオフセット量 δを一定（1 Omm)とし、クラッシュ量 εとロール角度 Θを変化させた場合における、ロール矯正 後の管の SZN比および曲がり状況に及ぼす影響について調査した。ロール矯正機 は前記図 1に示す 7ロール（2— 2— 2— 1)型矯正機を採用し、出側の 3対の矯正口 ールはスプリング式硬さ Hsが 95であるウレタン榭脂を被覆したロールを採用した。供 試材として ASME SB— 163
UNS NO 6690の Ni基合金を用い、高圧抽伸機を用いた冷間引抜により仕上寸法 を外径 19. 14mm X肉厚 1. 125mm X長さ 10000mmとした管を用いた。ロール矯 正機の設定条件およびその結果を表 1に示す。
[0031] [表 1] 表 1
Figure imgf000008_0001
注 1 ) オフセット量は 1 0 mmとした。
注 2 ) クラッシュ量は入側/中央/出側を示す。
[0032] 表 1に示す曲がり状況は、矯正後の管曲がりとして、特に管端部近傍の曲がり（以 下、「鼻曲がり」とも言う）を観察した。この鼻曲がりは冷間引抜きや冷間圧延といった 冷間加工で、またその後の熱処理で発生する曲がりをロール矯正機で矯正した後の 曲がりである。表 1中の曲がり状況において、〇は管端から 1000mm位置までの曲 力 Sり量が lmm以下となり、曲がりの矯正が良好であることを示し、また、 Xは前記曲 力 Sり量が lmmを超え、曲がりの矯正が不十分であることを示す。 [0033] また、 SZN比は、管内面を、周波数 550kHz、自己比較型の条件で渦流探傷し、 0. 66mm φの貫通ドリルホールを標準きずとして、管全長を 1フィート毎に区分して 算出して求めた SZN比の値のうち、最も低い値をその管の S/N比とした。
オフセット量 δが一定でクラッシュ量 εとロール角度 Θを変化させた場合に、全ての 条件で曲がりは少なく矯正は良好であつたが、 SZN比は目標とする 30以上を達成 できなかった。
[0034] そこで、クラッシュ量とロール角度を一定とし、オフセット量を変化させて管の矯正を 行った結果、オフセット量を適切な範囲とすることで、管の矯正後において、鼻曲がり をなくし、曲がり矯正精度を確保できるとともに、管内面力もの渦流探傷における SZ Ν比も目標とする 30以上に向上できることを知見した。
[0035] 本発明は、上記の知見に基づいて完成させたものであり、下記（1)の管の矯正方 法および (2)の管の製造方法を要旨として 、る。
(1)回転軸の方向が互いに交差する状態で上下方向に対向配置した鼓形矯正用口 ールを設けたロール矯正機を用いた管の矯正方法であって、前記ロール矯正機出 側の少なくとも 3対の矯正ロール力 ロール本体の少なくとも外層部がスプリング式硬 さ Hs ilS K 6301 A型）で 50〜： LOOの弾性体で形成されており、対向配置した前 記出側の少なくとも 3対の矯正ロールで、上下矯正用ロールの交差位置での管軸心 に相当する 3位置で形成され、下記（1)式で規定される 7?力 1. 0 X 10_3〜1. 5 X 10_3となるオフセット量を管に付与することを特徴とする管の矯正方法である。
[0036] ただし、管外径を d (mm)、ロール矯正機のスタンド距離を L (mm)、オフセット量を
δ (mm)とした場合に、 R= ( δ 2+L2) /2 δの関係とする。
[0037] [数 1] η = — x — · · · (丄）
[0038] (2)管の製造工程における少なくとも最終のロール矯正を上記（1)の管の矯正方法 で行うことを特徴とする管の製造方法である。
図面の簡単な説明 [0039] 図 1は、傾斜ロール式矯正機のロール配列の一例を示す図である。
図 2は、伝熱管の内面力もの渦流探傷の結果を示すチャートの一例である。
図 3は、ロール矯正の設定条件のうちロール角度とそれにともなう被矯正管の移動 距離との関係を説明する図である。
図 4は、ロール矯正の設定条件のうちクラッシュ量を説明する図である。 図 5は、ロール矯正の設定条件のうちオフセット量を説明する図である。 図 6は、本発明で規定する 7?を説明する図である。
図 7は、実施例で得られた 7?および管内面からの渦流探傷における SZN比の関 係を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0040] 本発明の矯正方法は、回転軸の方向が互いに交差する状態で上下方向に対向配 置した複数の鼓型である矯正用ロール対を設けたロール矯正機を用いて管を矯正 することを前提としており、当該ロール矯正機出側の少なくとも 3対の矯正ロールを対 象としている。後述する 7?を規定するには、 3点で曲率半径に相当する円弧 Rを求め る必要があるため、出側の最終 3スタンドの矯正ロールを対象とした。
[0041] 本発明の矯正方法では、ロール矯正機出側の 3対の矯正ロールは、ロール本体の 少なくとも外層部力 SJIS K 6301で規定されているスプリング硬さ試験 (A型）〖こよる硬 さ Hs (以下、硬さ Hsと表記する。）が 50〜： LOOの弾性体で形成されていることが必要 である。
[0042] 矯正ロールの外層部に弾性体を用いることによって、矯正ロールの外層部に適度 な弾性が与えられるため、従来から用いられて ヽる外層部が金属で形成されて ヽる 矯正用ロールと比較すると、矯正用ロールの摩耗に起因する管の寸法変動が少なく なる。
[0043] また、弾性体の硬さ Hsの範囲を規定したのは、弾性体の硬さ Hsが 50以下であれ ば管の曲がりが十分に矯正できず、硬さ Hsが 100以上になると、矯正後における管 の寸法変動が大きくなることによる。
[0044] したがって、上記硬さ Hsを 50〜： LOOに管理することによって、管の曲がりを矯正し、 管矯正後の寸法変動を抑制することが可能となり、管内面からの渦流探傷の際に S ZN比を向上させることができる。
[0045] 本発明で採用する矯正ロールは、前記硬さ Hsが規定範囲内の弾性体であればよ ぐ特に材質を規定するものではないが、耐摩耗性に優れるウレタンゴムが好ましい。
[0046] 伝熱管の曲がり矯正に際し、少なくとも外層部が弾性体で形成された矯正ロールを 適用することによって、曲がり矯正精度を確保しつつ、管内面からの渦流探傷での S ZN比をある程度改善させることができるが、さらに改善された SZN比の伝熱管を得 るには、矯正時の矯正ロールの設定条件、特にオフセット量を適正にすることが必要 になる。そして、このオフセット量 δは、ロール矯正の過程で管に付与される ηとして 示すことができる。
[0047] したがって、本発明の矯正方法は、出側の 3対の矯正ロールで、上下矯正用ロール の交差位置での管軸心に相当する 3位置で形成され、下記（1)式で規定される 7?が 1. 0 X 10一3〜 1. 5 X 10—3となるオフセット量を管に付与することが必要である。ただ し、下記（1)式において、管外径を d (mm)、ロール矯正機のスタンド距離を L (mm) 、オフセット量を δ (mm)とした場合に、 R= ( δ 2+L2) /2 δの関係とする。
[0048] [数 1]
Figure imgf000011_0001
[0049] 図 6は、本発明で規定する 7?を説明する図である。本発明で規定する 7?は、スタン ド距離 Lとオフセット量 δを与えることによって規定される円弧 Rと被矯正管の外径 d で規定されることから、管外径毎に、また適用するロール矯正機に応じて管理する必 要がある。
[0050] 図 6に示す構成では、スタンド距離 Lおよびオフセット量 δで構成され、軸方向が互 いに交差する状態で上下方向に対向配置した 3対の矯正ロールを備えたロール矯 正機において、前記 3対の矯正ロールは入側（Ral、 Rbl)、中央 (Ra2、 Rb2)およ び出側（Ra3、 Rb3)にそれぞれ L (mm)離れて配置されて!、る。
[0051] また、中央ロール対 (Ra2、Rb2)は、同じ高さに位置する入側ロール対 (Ral、Rbl )および出側 (Ra3、 Rb3)力 上下方向に変位するように設定され、所定のオフセット 量 δ (mm)で配置されている。
[0052] オフセット量 δ、前記円弧 Rおよびスタンド距離 Lとの間には、図 6より下記（3)式の 関係が成り立つことから、オフセット量 δ (mm)および円弧 Rは、下記 (4)式および（5 )式で示すことができる。
[0053] R2-L2 = (R- δ )2 · · · (3)
δ =R-(R2-L2)1 2 · · · (4)
R= ( 6 2+L2) /2 6 · ' · (5)
円弧 Rが上記（5)式で示す関係にある場合に、本発明で規定する 7?は、前記（1) 式で示され、 1. 0 X 10_3〜1. 5 X 10—3となる範囲内になるようにオフセット量 δを管 理することが必要になる。
[0054] 本発明で規定する 7?を 1. Ο Χ 10_3未満にすると、矯正後の寸法変動を減少させる ことができるが、管の曲がり、特に鼻曲がりが残存し、曲がり矯正精度が確保できない 。すなわち、寸法精度は向上するが、矯正の際に管に与える負荷が不足するため管 の曲がりが残存してしまう。一方、本発明で規定する 7?が 1. 5 Χ 10_3を超えるように なると、管の曲がりは矯正されるが、管に与える負荷が強くなるため矯正後における 管の寸法変動が大きくなる。
[0055] したがって、本発明の矯正方法では、上記（1)式で規定する 7?が 1. Ο Χ 10一3〜 1.
5 X 10—3となるオフセット量を管に付与することにしている。 ηが上記範囲内であれ ば、管の曲がり矯正精度を確保するとともに、曲がり矯正にともなう寸法変動を抑制し 、管内面力もの渦流探傷における SZN比を向上させることができる。
[0056] 本発明の矯正方法では、管内面力 の渦流探傷における SZN比の目標値を 30 以上としているが、さらに上記（1)式で規定する r?が 1. 0 X 10一3〜 1. 35 X 10—3とな るオフセット量を管に付与することにより、管内面渦流探傷での SZN比を 50以上に することができるので好ま U、。
[0057] 本発明の矯正方法では、設定条件である矯正ロール角度 Θおよびクラッシュ量 ε は被矯正管の寸法や材質によって適正値が異なるので一概に決めることができない 力 各ロール対においてロール角度 øは 30° 〜33° 、およびクラッシュ量 εは 2〜 3. 5mmの範囲で設定するのが好ましい。 [0058] また、本発明の矯正方法において、被矯正管の製造方法は特に限定するものでは ないが、矯正前の管の寸法精度が優れているほど、矯正後の管の楕円等の寸法変 動が少なくなり、管内面力 の渦流探傷での SZN比も高くなることから、被矯正管の 製造には、 1回当たりの加工度を下げた複数回の冷間圧延、または高圧抽伸機を用 いて冷間引抜するのが好ましい。
[0059] 本発明の製造方法は、管の製造工程における少なくとも最終のロール矯正を、本 発明の矯正方法で行うことを特徴とするものであり、これにより管内面力 の渦流探傷 が要求される原子力用蒸気発生器や給水ヒータ等の熱交^^に用いられる伝熱管 に好適なものとなる。
実施例
[0060] 本発明の矯正方法による効果を実施例に基づいて説明する。ロール矯正機は前 記図 1に示す 7ロール（2— 2— 2— 1 )型矯正機を採用し、出側の 3対の矯正ロール はスプリング式硬さ Hsが 95であるウレタン榭脂を被覆したロールを採用した。
[0061] 供試材として ASME SB— 163 UNS NO 6690の Ni基合金を用い、高圧抽 伸機を用いて冷間引抜により、仕上寸法が外径 19. 14mmX肉厚 1. 125mm X長 さ 10000mm (以下、単に「19 φ」と表記する）、および外径 16. 03mm X肉厚 1. 0 mm X長さ 10000mm (以下、単に「 16 φ」と表記する）を準備した。
[0062] 準備した供試材のロール矯正に際し、ロール矯正機のスタンド距離 Lを 350mmと し、その設定条件はロール角度 Θおよびクラッシュ量 εを一定とし、オフセット量 δを 6mm〜： L lmmの範囲で変動させて 7?を 0. 78 X 10_3〜1. 72 X 10—3の範囲で変 化させた。具体的な設定条件は表 2および表 3に示す。
[0063] 供試材をロール矯正した後、目視で曲がり状況の観察、および管内面からの渦流 探傷を行い、そのときの SZN比を算出した。
[0064] まず、表 2に供試材に 19 φ材を用いた場合の曲がり状況の観察結果および算出し た SZN比を示す。なお、表 2中に示す曲がり状況の評価基準および SZN比は、前 記表 1で説明した評価と同様とした。
[0065] [表 2] ioャ (tin：is¾Ι00001ΐΙ χΧ7 §1«§«Ξ1 ·
¾お ?9 O9s S069 SNn £t3351VN—
Figure imgf000014_0001
表 2に示す結果から、 7?が本発明の規定範囲を満足する供試 No. 2 4は、 SZN 比が目標値である 30以上であり、曲がり状況も良好であることが確認された。また、 ηが規定範囲未満の供試 No. 1は、 SZN比を向上させることができた力 管の曲力 りを矯正することができなカゝつた。さらに、 7?が本発明の規定範囲を超える供試 No. 5および 6は管の曲がりは、曲がり状況は良好であるが、 SZN比を向上させることが できなかった。
[0067] 同様に、表 3に供試材に 16 φ材を用いた場合の曲がり状況の観察結果および算 出した SZN比を示す。表 3中に示す曲がり状況の評価基準および SZN比も前記表 1で説明した評価と同様とした。ただし、渦流探傷の周波数は 750kHzに変更した。
[0068] [表 3]
^堪ηεο S，§ι- , ,
？¾ 0699 ON S S91sNfla— ,
Figure imgf000016_0001
表 3に示す結果から、 が本発明の規定範囲を満足する供試 No. 3 6は、 S/N 比が目標値である 30以上であり、曲がり状況も良好であることが確認された。また、 が規定範囲未満の供試 No. 1および 2は、 SZN比を向上させることができたが、 管の曲がりを矯正することができな！/、ことが確認できた。
[0070] 図 7は、実施例で得られた ηおよび管内面からの渦流探傷における SZN比の関 係を示す図である。供試材が 19 φ材または 16 φ材のいずれであっても、 7?が本発 明で規定する範囲内であれば、管の曲がり残しを生ずることなぐ曲がり矯正精度を 確保しつつ、 S/N比を 30以上に高められることが確認できた。さらに、 7?および管 内面からの渦流探傷における SZN比の関係は、伝熱管が適用される仕上寸法が外 径で 30mm以下の範囲では、管寸法の影響をほとんど受けな 、ことも確認できた。 産業上の利用の可能性
[0071] 本発明の管の曲がり矯正法によれば、矯正ロールの外層部を弾性体で形成すると ともに、オフセット量を適正に設定することにより、管の曲がり矯正精度を確保するとと もに、曲がり矯正にともなう楕円等の発生を抑制し、管内面からの渦流探傷における SZN比を向上させることができるので、検査能率を向上させることが可能になる。こ れにより、火力または原子力発電所において使用されている蒸気発生器や給水ヒー ター等の熱交^^に使用される伝熱管において優れた品質精度を確保できることか ら、伝熱管として高い信頼性を持って使用できる。

Claims

請求の範囲 回転軸の方向が互いに交差する状態で上下方向に対向配置した鼓形矯正用ロー ルを設けたロール矯正機を用いた管の矯正方法であって、 前記ロール矯正機出側の少なくとも 3対の矯正ロール力 ロール本体の少なくとも 外層部がスプリング式硬さ Hs ilS K 6301 A型）で 50〜： LOOの弾性体で形成され ており、 対向配置した前記出側の少なくとも 3対の矯正ロールで、上下矯正用ロールの交差 位置での管軸心に相当する 3位置で形成され、下記（1)式で規定される ηが 1. 0 Χ 10一3〜 1. 5 X 10_3となるオフセット量を管に付与することを特徴とする管の矯正方 法。
[数 1] η 二 —— x — · · · ( 1 ) ただし、管外径を d (mm)、ロール矯正機のスタンド距離を L (mm)、オフセット量を δ (mm)とした場合に、 R= ( δ 2+L2) /2 δの関係とする。
管の製造工程における少なくとも最終のロール矯正を、請求項 1に記載の矯正方 法で行うことを特徴とする管の製造方法。
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