WO2009157570A1 - レーザ溶接鋼管の製造方法 - Google Patents

レーザ溶接鋼管の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2009157570A1
WO2009157570A1 PCT/JP2009/061791 JP2009061791W WO2009157570A1 WO 2009157570 A1 WO2009157570 A1 WO 2009157570A1 JP 2009061791 W JP2009061791 W JP 2009061791W WO 2009157570 A1 WO2009157570 A1 WO 2009157570A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser
laser beam
surface side
keyhole
steel pipe
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/061791
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
矢埜浩史
大井健次
鈴木雅仁
児玉俊文
坂下重人
Original Assignee
Ｊｆｅスチール株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｊｆｅスチール株式会社 filed Critical Ｊｆｅスチール株式会社
Priority to US12/999,001 priority Critical patent/US8604382B2/en
Priority to EP09770280.7A priority patent/EP2322312B1/en
Priority to KR1020107028685A priority patent/KR101318819B1/ko
Priority to CN200980123799.0A priority patent/CN102066040B/zh
Publication of WO2009157570A1 publication Critical patent/WO2009157570A1/ja

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/26—Seam welding of rectilinear seams
    • B23K26/262—Seam welding of rectilinear seams of longitudinal seams of tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/346—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding
    • B23K26/348—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding in combination with arc heating, e.g. TIG [tungsten inert gas], MIG [metal inert gas] or plasma welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/06—Tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/10—Pipe-lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a steel pipe (hereinafter referred to as a laser welded steel pipe) in which a longitudinal edge portion of an open pipe is welded using a laser beam.
  • the present invention relates to a method for producing laser welded steel pipes suitable for oil and natural gas mining and transportation such as oil country tubular goods or line pipes.
  • Copper pipes used as oil well pipes or line pipes are roughly classified into welded steel pipes (for example, electric resistance welded steel pipes, UOE steel pipes, etc.) and seamless steel pipes.
  • welded steel pipes for example, electric resistance welded steel pipes, UOE steel pipes, etc.
  • seamless steel pipes are widely advantageous because they can be manufactured at low cost using hot-rolled steel strips (so-called hot rolled steel coils) as raw materials. .
  • ERW steel pipes are formed into a cylindrical shape by forming a copper plate into a cylindrical shape using a forming roll (here, an open pipe is a pipe-like shape in which the ends formed by a multi-stage forming roll are joined together)
  • a forming roll here, an open pipe is a pipe-like shape in which the ends formed by a multi-stage forming roll are joined together
  • the steel pipe is called an open pipe
  • the edges of the open pipe ie, both ends of the steel strip formed into a cylindrical shape
  • squeeze roll! Because it is manufactured by electric resistance welding (also called high frequency resistance welding) while pressing, a seam by welding (so-called seam) inevitably exists, and the low temperature toughness of the seam (low When -temperature toughness) deteriorates, there are problems.
  • ERW steel pipe has a problem that the corrosion resistance of the seam tends to deteriorate because the alloy elements are easily segregated in the molten metal when the edge portion is welded. Therefore, ERW steel pipe oil Well pipes and line pipes have challenges for use in severe corrosion environments (eg, sour environments).
  • laser beam welding (hereinafter referred to as laser welding) is attracting attention as a welding method that does not deteriorate the low-temperature toughness and corrosion resistance of seams.
  • Laser welding reduces the size of the heat source and concentrates the heat energy at a high density, thus preventing oxide formation and segregation of alloy elements in the molten metal. Therefore, when laser welding is applied to the production of welded steel pipes, it is possible to prevent the low temperature toughness of the seam from deteriorating the corrosion resistance.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-76383 discloses a technique for determining the state of laser welding by irradiating a laser beam from one surface of a steel plate and monitoring plasma light (plasma illumination) generated on the other surface.
  • plasma light plasma illumination
  • Japanese Patent Laid-Open No. 8-267241 discloses a technique for determining the formation state of a penetration bead by measuring the emission intensity by laser welding. However, since the emission intensity fluctuates significantly due to various factors, it is difficult to accurately determine the formation state of the back bead with this technology.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2001-25867 takes a picture of molten metal produced by arc welding A technique for controlling the welding condition by analyzing the shape of the back bead based on the above is disclosed. If this arc welding technique is applied directly to laser welding, a clear image of the molten metal cannot be obtained. The reason for this is that in laser welding, the heat energy is concentrated at a high density, resulting in excessive light intensity. Therefore, it is difficult to accurately grasp the shape of the back bead in laser welding.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2001-25867 discloses a technique for irradiating a molten metal to a molten metal through an interference filter. This laser beam is used for photographing molten metal. Yes, it does not contribute to welding.
  • the present invention provides a method for stably producing a laser-welded steel pipe with good yield by accurately judging the status of laser welding in manufacturing a laser-welded steel pipe and changing the welding conditions based on the judgment result.
  • the purpose is to do. Disclosure of the invention
  • a steel plate is formed into a cylindrical open pipe with a forming roll, and the edge of the open pipe is pressed with a squeeze roll and irradiated with a laser beam from the outer surface side of the open pipe.
  • the laser beam irradiation point (irradiation point) irradiated to the edge is monitored from the inner surface of the open pipe and penetrated to the inner surface of the open pipe. If keyholes are observed, the laser beam welding conditions should be maintained continuously, while if no keyholes penetrated to the inner surface of the open pipe, the laser beam welding conditions should be changed.
  • a method of manufacturing a laser-welded copper pipe that performs welding while providing a keyhole penetrating from the outer surface side to the inner surface side of the open pipe at the laser beam irradiation site.
  • the size of the keyhole is 0.2 mm or more on the inner surface side of the open pipe.
  • the edge part is supplementarily added using an auxiliary heat source heated from the outer surface side.
  • This is a method for manufacturing a laser welded steel pipe that is heated and melted and irradiated with the laser beam.
  • the auxiliary heat source is a method for manufacturing a laser welded steel pipe which is an arc.
  • the irradiation part of the laser beam applied to the edge portion is monitored on the inner surface side force of the open pipe, and reflected light and plasma light generated from the irradiation part by irradiation of the laser beam.
  • the welding status is monitored based on the measured values obtained from the sensor, and a keyhole penetrating to the inner surface of the open pipe is recognized and obtained from the sensor.
  • the relative values of the measured values of the reflected light and the plasma light are small, the welding conditions by the laser beam are continuously maintained, while the keyhole penetrating to the inner surface side of the open pipe is unstable. And the relative values of the measured values of the reflected light and the plasma light obtained from the sensor are large.
  • welding is performed while changing a welding condition by the laser beam, and performing welding while providing a keyhole penetrating from the outer surface side to the inner surface side of the open pipe at an irradiation site of the laser beam. It is a manufacturing method.
  • the reflected light is also referred to as feedback light.
  • the laser beam oscillator is a fiber laser oscillator, the laser output exceeds 15 kW, and the focal length of the laser is 200 mm or more. It is a manufacturing method.
  • the laser beam is irradiated while irradiating a plurality of laser beams, and a keyhole penetrating from the outer surface side to the inner surface side of the open pipe is provided at each of the irradiation sites of the plurality of laser beams. It is a manufacturing method of a welded steel pipe.
  • the irradiation part of the plurality of laser beams irradiated to the edge part is monitored from the inner surface side, and the reflected light and plasma light generated from the irradiation part by the laser beam irradiation are used using a sensor.
  • the welding situation is monitored based on the respective measurement values obtained from the sensor, and a plurality of keyholes penetrating from the outer surface side to the inner surface side of the open pipe are recognized and obtained from the sensor.
  • the relative value of the measured values of the reflected light and the plasma light is small, the welding condition by the laser beam is continuously maintained, while the keyhole penetrating to the inner surface side of the open pipe is unstable and blocked.
  • the -Laser welding characterized in that welding is performed while providing keyholes penetrating from the outer surface side to the inner surface side of the open pipe at the irradiated portions of the plurality of laser beams by changing welding conditions by the laser beam. It is a manufacturing method of a copper pipe.
  • an edge portion is provided between two keyholes provided on both sides of the edge portion and having the largest vertical distance to the edge portion. It is a manufacturing method of the laser welded steel pipe which arrange
  • the state of laser welding is accurately determined, and the welding conditions are changed based on the determination result, so that the inside of a keyhole or molten metal generated by laser beam irradiation can be obtained.
  • the laser welded steel pipe can be manufactured stably with a high yield.
  • the obtained laser welded steel pipe has excellent seam low-temperature toughness and corrosion resistance, and is suitable for oil well pipes and line pipes used in cold regions and corrosive environments.
  • FIG. 1A is a perspective view schematically showing an example in which the present invention is applied to weld joints of edges of an open pipe.
  • FIG. 1A is a perspective view showing a keyhole 4 and a molten metal 5 formed in the periphery of the pipe in the circumferential direction (perpendicular to the weld line) section in FIG. 1A.
  • FIG. 1B shows that junction C force is in keyhole 4 and
  • FIG. 1C shows that junction C is in molten metal 5.
  • 2A to 2E Plan views showing irradiation positions when a plurality of laser beams are used.
  • Figure 3 Keyhole diameter measuring device and plasma light measuring device.
  • Fig. 4 is a perspective view schematically showing an example of welding the joints at the edge of the open pipe with the arrangement of the laser beams in Fig. 2A.
  • Fig. 5 Device for measuring reflected light.
  • Fig. 6 is a diagram for explaining a method for suppressing molten metal from falling through an arc.
  • FIG. 1A is a perspective view schematically showing an example in which the joining point of the edge portion 2 of the open pipe 1 is welded by applying the present invention when manufacturing a laser welded steel pipe.
  • Arrow A in Figure 1A indicates the direction of travel of the open pipe.
  • the keyhole 4 generated by the irradiation of the laser beam 3 and the molten metal 5 formed around the keyhole 4 are shown as perspective views. When the laser beam 3 is irradiated, as shown in FIG.
  • FIG. 1A the edge portion 2 is melted by the heat energy concentrated at high density, and the molten metal evaporates to evaporate the evaporation pressure and the reaction force (reaction force). ), A deep cavity 4 (hereinafter referred to as keyhole 4) is generated in the molten metal 5. It is considered that the laser beam 3 enters the keyhole 4 and the high-temperature plasma generated by the ionization of the metal vapor by the energy of the laser beam 3 is filled.
  • 1B and 1C are perspective views of the keyhole 4 in the circumferential direction (perpendicular to the weld line) cross section of the pipe and the molten metal 5 formed around the pipe in FIG. 1A.
  • the keyhole 4 indicates the position where the thermal energy of the laser beam 3 is most converged. Therefore, by monitoring the keyhole 4 and performing laser welding so that the joint C of the edge portion is disposed in the keyhole 4 as shown in FIG. 1B, the laser welded steel pipe can be manufactured stably. However, in order to make the junction C of the edge 2 coincide with the keyhole 4, a highly precise position control technique is required. Therefore, the junction of edge part 2. Can be laser welded so as to be placed in the molten metal 5 formed around the keyhole 4.
  • the molten methanol 5 is larger in length Lm in the circumferential direction of the pipe (perpendicular to the weld line) than the size Lk of the keyhole 4, so that the welding head 14 and the condensing lens housed in the welding head 14
  • the laser beam irradiation position can be easily controlled in the circumferential direction of the pipe by a relatively simple technique, and the laser welded steel pipe can be manufactured stably.
  • the joining point C of the edge portion 2 in the traveling direction A of the open pipe 1 is good at any point where the average interval G in the thickness direction of the edge portion 2 is narrowed by a squeeze roll and becomes 0.5 mm or less. ,.
  • the keyhole 4 penetrates from the outer surface side to the inner surface side of the molten metal 5 and can be monitored accurately.
  • An open pipe 1 shown in FIG. 1A is a strip-shaped steel plate formed into a cylindrical shape with a forming roll. While pressing the edge 2 of the open pipe 1 with a squeeze roll (not shown), the laser beam 3 is irradiated from the outer surface side of the open pipe 1. On the other hand, the irradiated part of the laser beam 3 is monitored from the inner surface side of the open pipe 1 to identify the keyhole 4. If the keyhole 4 can penetrate from the outer surface side to the inner surface side of the open pipe 1 ', it can be easily identified by a normal image processing technique. If the keyhole 4 can be identified on the inner surface side, it indicates that sound laser welding is in progress, and the welding conditions are maintained as they are. In FIG. 1A, the monitoring device for the keyhole 4 is not shown, but FIG. 3 shows the keyhole monitoring device used in the present invention.
  • the keyhole 4 When the keyhole 4 cannot be identified, it indicates that the keyhole 4 is closed. Therefore, it is necessary to change the welding conditions and make adjustments so that sound laser welding can proceed. If the welding conditions are changed and the keyhole 4 can be identified, laser welding is performed while maintaining and maintaining the welding conditions. The keyhole 4 is blocked most often when the junction C of the edge portion 2 comes off the molten metal 5 formed in or around the keyhole 4. This is because when the laser beam 3 is irradiated to the junction point C, the laser beam easily propagates in the gap direction of the junction point C efficiently in the thickness direction, so that the keyhole is easily formed.
  • the specific welding condition to be adjusted when the keyhole 4 is blocked is that the laser beam irradiation position is moved in the circumferential direction of the open pipe 1, and the junction C of the edge 2 is moved to the laser beam 3 irradiation position (key It is best to adjust it so that it is placed in the hole 4) or in the molten metal 5.
  • the joint of edge part 2 and the positions of keyhole 4 and molten metal 5 are image-processed and recognized by a keyhole monitoring device, and the circumferential direction and movement distance of the open pipe are calculated.
  • Joint point 2 enters the keyhole 4 or the molten metal 5.
  • it is preferable to move the irradiation position of the laser beam 3 by controlling the position of the condensing lens and the condensing mirror housed in the welding head 14 and the welding head 14.
  • control of the focal position of the laser beam As other welding conditions, it is also preferable to employ, for example, control of the focal position of the laser beam, movement of the beam irradiation position in the longitudinal direction of the open pipe, increase control of the laser power, and deceleration control of the welding speed.
  • Adjustment of the positional relationship between the joint of edge 2 and the keyhole 4 or molten metal 5 can be easily performed by monitoring the inner surface of the open pipe 1 and identifying the keyhole 4. is there.
  • the keyhole 4 has an inner diameter of 0.2 mm or more.
  • the inner diameter exceeds 1.0mm, the width of the seam (ie, seam 6) where the molten metal solidified by the force is greatly increased if welding defects such as meltdown occur, and the laser welded steel pipe The appearance of is damaged. Therefore, the diameter of the keyhole 4 on the inner surface side of the open pipe 1 is more preferably in the range of 0.2 1.0 mm. If the keyhole shape is oval, the minor axis should preferably be 0.2 or more. As shown in FIG.
  • the size of the keyhole 4 was monitored from the inside of the open pipe 1 by the surveillance camera 8 fixed to the mandrel bar 7 suspended from between the stands.
  • the photographing conditions are: a filter that irradiates laser light and light having a wavelength component different from plasma light from the illumination device 9 from the inner surface of the open pipe 1, for example, irradiates ultraviolet light having a wavelength of 337 nm, and transmits only light having the above wavelength.
  • the wavelength to be transmitted may be selected in accordance with the spectrum of plasma emission, in a wavelength band avoiding the spectrum, and in consideration of available light sources and filters.
  • the shooting speed was 30 frames / second, and the average value of still images obtained by sampling 5 images at random was obtained.
  • the shape of the keyhole on the inner surface side was almost circular or elliptical, and when the keyhole shape was elliptical, the minor axis was measured.
  • image processing is performed on the junction C, the keyhole 4 and the molten metal 5 at the edge 2 from the video taken by the surveillance camera 8. Then, an image processing device 11, a determination processing device 12, and a laser beam position control device 13 that digitize the dimensions and positions of the laser beam were used.
  • the monitoring device for keyhole 4 is not limited to the above-described configuration, and an arbitrary configuration is used. Can be used.
  • FIGS. 2A to 2E are plan views showing irradiation positions when using a plurality of laser beams of an open pipe.
  • Arrow A in the figure indicates the direction of the open pipe.
  • FIG. 2A shows an arrangement of irradiation of two laser beams, and is an example in which laser beams 3-1 and 3-2 are arranged on both sides of the edge portion.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing an example in which the joining point of the edge portion of the open pipe is welded with the laser beam arrangement of FIG. 2A.
  • Arrow A in Fig. 4 indicates the direction of travel of the open pipe.
  • FIG. 2B shows the arrangement of the three laser beams.
  • the laser beam 3-1 preheats the edge, and the laser beams 3-2 and 3-3 are placed on both sides of the edge.
  • Figure 2C shows the arrangement of the four laser beams.
  • Four laser beams 3-1, 3-2, 3-3, and 3-4 are placed on both sides of the edge. This is an example of individual placement.
  • FIG. 2D shows the arrangement of irradiation of two laser beams, and is an example in which laser beams 3-1 and 3-2 having different laser beams are arranged on both sides of the edge portion.
  • Fig. 2E shows the arrangement of the two laser beam irradiations.
  • two laser beams 3-1 and 3-2 are arranged vertically (tandem) along the edge. is there.
  • a single laser beam is handled instead of a plurality of laser beams. Only the keyhole of the laser beam 3-2 closest to the molten metal needs to be monitored.
  • three or more laser beams are arranged vertically (tandem) along the edge, a single laser beam is handled. Monitor keyholes closest to the melted metal, only monitor keyholes.
  • the arrangement of the irradiation position of the laser beam when using a plurality of laser beams is not limited to the example of FIGS. 2A to 2E, and can be freely arranged according to the purpose.
  • the number of laser beams used in the present invention is preferably 1 to 4. Five or more laser beams are not preferable because the equipment cost, manufacturing cost, and laser beam position control become complicated.
  • all the plurality of keyholes 4 are monitored, and as shown in FIGS. 2A to 2E, they are provided on both sides of the edge portion 2 and are perpendicular to the edge portion 2 (L1 and L 2) is the largest, and the welding point of the edge 2 is placed between the two keyholes for laser welding.
  • high-precision control technology is required to place the joining point of the edge portion 2 at the predetermined position. Therefore, laser welding may be performed while controlling so as to arrange the joint point of the edge portion 2 in the molten metal 5 formed between the two keyholes 4 described above.
  • the melted metal 5 has a length Lm in the pipe circumferential direction (perpendicular to the weld line) larger than the keyhole 4 size Lk, and can therefore be controlled by a relatively easy technique.
  • the adjustment of the positional relationship between the joining point of the edge 2 and the two keyholes 4 or the molten metal 5 formed between the two keyholes 4 is performed by monitoring the inner surface side force of the open pipe 1. It is possible to easily do this by identifying the keyhole 4.
  • the keyhole 4 when welding is performed while irradiating multiple laser beams and providing penetrating keyholes, there is often a single molten pool. Thus, when there is one molten pool during welding, if the size of all the keyholes 4 is less than 0.1 mm on the inner surface side, the keyholes 4 may be blocked. Therefore, the keyhole 4 preferably has an inner diameter of 0.1 lmm or more.
  • the diameter of the keyhole 4 on the inner surface side of the open pipe 1 is more preferably within the range of 0.1.1.0 mm.
  • the minor axis is preferably 0.1 mm or more.
  • the keyhole 4 preferably has an inner diameter of 0.2 mm or more. Furthermore, the blockage of the keyhole 4 adversely affects the production of laser welded steel pipe even for a short time. For example, when laser welding is performed at a welding speed exceeding 5 mZ, if clogging occurs for 0.01 second or longer, welding defects such as insufficient penetration and undercut occur due to a large amount of spatter, and laser welded steel pipes.
  • the reflected light generated from the laser beam irradiation site is preferably measured from the outer surface side of the open pipe 1. This is because the intensity of the reflected light can be measured with high accuracy even when the keyhole is blocked for a short time.
  • the internal pressure of the open pipe 1 for the plasma light generated from the laser beam irradiation site.
  • the reason for this is that on the outer surface side of the open pipe 1, the shielding gas or fume is excited by the laser, and the measurement accuracy decreases.
  • the keyhole 4 when measuring the plasma light from the inner surface side, the keyhole 4 When clogging occurs for a short period of time, no plasma is generated on the inner surface side, so that the presence or absence of clogging of the keyhole 4 can be measured with high accuracy.
  • the reflected light generated from all laser beam irradiation sites is monitored, but since the irradiation positions are close to each other, the entire multiple irradiation positions can be captured. You can monitor with one monitoring device.
  • the keyhole 4 penetrates from the outer surface side to the inner surface side, so the welding conditions are continued. And maintain. If the relative value fluctuates greatly, the keyhole 4 does not penetrate to the outer surface side force inner surface side, so change the welding conditions and adjust so that sound laser welding can proceed.
  • the relative value of the measured values for example, intensity
  • ⁇ Measurement of reflected light by laser beam irradiation was monitored from the outside of the open pipe 1 using a reflected light sensor 15 and a monitor device 16 suspended from the welding head 14, as shown in FIG. Data collection conditions were measured by using a filter that transmits only the same wavelength as the laser in the reflected light sensor 15 to eliminate disturbances caused by infrared rays from the keyhole 4 and the molten metal 5. The change in the intensity of the reflected light was determined by the monitor device 16. For example, a photodiode or the like can be used as the reflected light sensor. The reflected light coaxial with the laser light may be measured by sending it to the reflected light sensor using a mirror built in the welding head.
  • plasma light was measured by attaching a plasma light sensor 10 together with a keyhole monitoring device. Data collection conditions are measured by using a filter that transmits only the plasma light wavelength generated by the laser to the plasma light sensor 10. Infrared disturbance from keyhole 4 and molten metal 5 was eliminated. Changes in the intensity of the plasma light were determined by the monitor device 17. Examples of the plasma light sensor include those using Si elements in the range of 300 to 900 nm.
  • the data collection speed is measured at a frequency of .1kHz, and when the reflected light and / or plasma light intensity fluctuations exceed 15% of the relative value, an alarm is issued to change the welding conditions. Then, it adjusts so that sound laser welding may be advanced.
  • the apparatus for monitoring reflected light or plasma light by laser beam irradiation can be of any configuration, and thus is not limited to the above-described configuration.
  • the welding conditions to be adjusted when the fluctuation of the intensity of the reflected light and / or plasma light exceeds 15% of the relative value are the welding conditions to be adjusted when the keyhole 4 is blocked. Same as condition. Therefore, when the fluctuation of the intensity of the reflected light and / or plasma light exceeds 15% relative to the relative value, the irradiation position of the laser beam is moved in the circumferential direction of the open pipe 1, and the edge portion It is most preferable to adjust so that the junction point 2 is disposed in the irradiation position (keyhole 4) of the laser beam 3 or the molten metal 5.
  • the keyhole monitoring device image-processes and recognizes the joint point of edge part 2 and the positions of keyhole 4 and molten metal 5, calculates the circumferential direction and travel distance of the open pipe, and joins edge part 2
  • the position of the laser beam is controlled by controlling the position of the condensing lens and condensing mirror housed in the welding head 14 and welding head 14 so that point 2 enters the inside of the keyhole 4 or the molten metal 5.
  • the power to move is preferable.
  • the apparatus for measuring reflected light or plasma light by irradiation with a laser beam can be of any configuration other than the above-described configuration.
  • control of the focal position of the laser beam As other welding conditions, it is also preferable to employ, for example, control of the focal position of the laser beam, movement of the beam irradiation position in the longitudinal direction of the open pipe, increase control of the laser power, and deceleration control of the welding speed.
  • an oscillator of the laser beam used in the present invention an oscillator of various forms can be used, a gas (e.g., C0 2 (carbon dioxide gas) , helium Ichinesain (helium- neon), Anoregon (argon would be), nitrogen (Nitrogen, iodine (I), etc.) as a gas laser (gas laser), solid (eg, YAG doped with rare earth elements) as a medium, solid laser, laser medium (laser medium) Use fiber instead of bulk A fiber laser or the like is preferable. Alternatively, a semiconductor laser (.semiconductor laser) can be used.
  • a gas laser e.g., C0 2 (carbon dioxide gas) , helium Ichinesain (helium- neon), Anoregon (argon would be), nitrogen (Nitrogen, iodine (I), etc.
  • gas laser gas laser
  • solid eg, YAG doped with rare earth elements
  • laser medium laser medium
  • the laser power exceeds 15 kW (total of one or more), and the focal length of the laser is 200 mm or more.
  • the welding speed is less than 5 m, and there is a problem that blowholes are likely to occur.
  • the laser focal length is less than 200, there is a problem that welding becomes unstable due to fluctuations in the Z-axis direction (laser beam optical axis direction) of the edge of an open pipe formed from a steel plate.
  • the auxiliary heat source can be heated by an auxiliary heat source from the outside of the open pipe.
  • the auxiliary heat source is not particularly limited as long as the outer surface of the open pipe can be heated and melted.
  • burner melting method plasma melting method iasma melting method, TIG bath solution method (Tungsten Inert Gas melting method), electron beam melting method, laser beam melting method Etc. are suitable.
  • the auxiliary heat source is preferably disposed integrally with the laser beam oscillator.
  • the reason is that unless the auxiliary heat source and the laser are arranged integrally, a large amount of heat is required to obtain the effect of the auxiliary heat source, and it is very difficult to suppress welding defects (for example, undercut). is there. Further, it is preferable that the auxiliary heat source is disposed ahead of the laser beam oscillator. The reason is also the ability to remove moisture and oil from the edge.
  • the arc source should be one that can apply an electromagnetic force (ie, an electromagnetic force generated from the magnetic field of the welding current) in a direction that suppresses burn-through of the molten metal.
  • an electromagnetic force ie, an electromagnetic force generated from the magnetic field of the welding current
  • conventionally known techniques such as TIG welding and plasma arc welding can be used.
  • the electrode 18 is set to the negative pole and the edge 2 of the open pipe 1 is set to the positive pole, so that the molten metal can be obtained by Fleming's left-hand rule. Since the Lorentz force 21 that tries to gather around the arc 19 can be used, the molten metal 5 can be prevented from falling.
  • the arc generation source is preferably arranged integrally with the laser beam.
  • the effect of the magnetic field generated around the welding current 20 that generates the arc 19 is This is to effectively give the molten metal 5 generated by the beam.
  • the distance between the irradiation position of the laser beam 3 on the outer surface of the open pipe 1 and the arc electrode 18 is preferably 7 mm or less. The reason is that if the distance between the irradiation position of the laser beam 3 and the arc electrode 18 exceeds 7 mm, the amount of the weld metal 5 melted by the arc 19 decreases, and the magnetic field generated around the welding current 20 It is also a force that reduces the influence of.
  • an open pipe 1 made of a thick material for example, 4 mm or more thick
  • a thick material for example, 4 mm or more thick
  • effects such as improved productivity of the laser welded steel pipe can be obtained.
  • laser beam irradiation is performed by accurately determining the status of laser welding in manufacturing a laser welded steel pipe and changing the welding conditions based on the determination result. It is possible to always place the joints of the edge part in the keyhole or molten metal generated by the process. As a result, laser welded steel pipes can be manufactured stably with high yield.
  • the obtained laser welded steel pipe is effective for laser welding and has excellent low temperature toughness and corrosion resistance of seams, and is suitable for oil well pipes and line pipes used in cold regions and corrosive environments.
  • a strip-shaped steel sheet was formed into a cylindrical open pipe with a forming roll, and a laser welded steel pipe was manufactured by irradiating the edge of the open pipe with a squeeze roll and irradiating a laser beam from the outer surface side.
  • the components of the steel plate are as shown in Table 1.
  • the monitoring device of the keyhole 4 was inserted into the open pipe 1 by attaching the monitoring camera 8 to the mandrel bar 7 of the internal bead cutting device using the device shown in FIG. Note that the plasma light sensor 10 and its monitor device 17 described in FIG. 3 are not used.
  • the surveillance camera 8 used a camera that can visualize only a specific wavelength (ie, 337 nm) in order to suppress disturbances such as plasma light generated by the irradiation of the laser beam 3.
  • Inventive examples shown in Table 2 (welded steel pipe Nos.
  • the welded steel pipes Nos. 5 and 6 in the comparative example are examples in which the keyhole 4 is not monitored.
  • the welded steel pipes Nos. 7 and 8 in the comparative example are examples in which only the keyhole 4 is monitored and the size and positional relationship of the keyhole 4 are not adjusted.
  • the obtained laser welded steel pipe was subjected to an ultrasonic flaw detection test, and the flaw was detected over a seam of 20 m in accordance with JIS standard G0582.
  • Table 2 shows the flaw detection results.
  • the peak indication height is 10% or less A: Excellent ( ⁇ ), 10% to 25% or less B: Good ( ⁇ ), 25% to 50% or less were evaluated as C: yes ( ⁇ :), and more than 50% as D: no (X).
  • the resulting laser welded copper pipe seam has excellent corrosion resistance, as shown by the results of ultrasonic flaw detection, with the occurrence of weld defect deposits being suppressed. And, as the result of Charpy impact test shows, it has excellent low temperature toughness.
  • a strip-shaped steel plate was formed into a cylindrical open pipe with a forming roll, and a laser welded steel pipe was manufactured by irradiating the laser beam 3 from the outer surface side while pressing the edge 2 of the open pipe 1 with a squeeze roll.
  • a plasma jet and a TIG arc were used as auxiliary heat sources, and the auxiliary heat sources were arranged so as to heat and melt the edge portion 2 ahead of the laser beam 3.
  • Table 3 shows the components of the steel sheet.
  • the monitoring device of the keyhole 4 was inserted into the open pipe 1 by attaching the monitoring camera 8 to the mandrel bar 7 of the internal bead cutting device using the device shown in FIG. Note that the plasma light sensor 10 and its monitor device 17 described in FIG. 3 are not used.
  • the surveillance camera 8 used a camera capable of visualizing only a specific wavelength (ie, 337 nm) in order to suppress disturbances such as plasma light generated by laser beam irradiation.
  • Inventive examples shown in Table 4 are heated and melted from the outer surface by a plasma jet and TIG arc, and then continuously irradiated with a laser beam while monitoring the keyhole from the inner surface side of the open pipe.
  • the size of the keyhole was adjusted as shown in Table 4
  • the positional relationship between the edge joint and the keyhole or molten metal was adjusted as shown in Table 4.
  • Inventive welded steel pipes Nos. 5 and 6 are examples in which no auxiliary heat source is used.
  • the irradiation position of the laser beam is moved in the circumferential direction of the open pipe 1, and the junction C of the edge 2 becomes the irradiation position of the laser beam 3 (keyhole). 4) Or adjusted to be placed in the molten metal 5. '
  • the obtained laser welded steel pipe was subjected to an ultrasonic flaw detection test, and the seam was flawed over 20 m in accordance with JIS standard G0582.
  • Table 4 shows the flaw detection results.
  • the peak indication height is 10% or less A: Excellent ( ⁇ ), 10% to 25% or less B : Good ( ⁇ ), 25% to 50% or less C: Yes ( ⁇ ), 50% or more D: Impossible (X).
  • the appearance of the inner bead of the steel pipe was inspected.
  • ultrasonic flaw detection is A: excellent ( ⁇ ) Or B: Good ( ⁇ ).
  • the appearance of the inner bead of the steel pipe was also good.
  • the ultrasonic flaw detection was B: good ( ⁇ ), but it melted into the inner bead of the steel pipe or undercut was found.
  • a strip-shaped steel plate was formed into a cylindrical horn pipe with a forming roll, and a laser welded steel pipe was manufactured by irradiating the edge of the open pipe with a squeeze roll and irradiating a laser beam from the outer surface side.
  • a TIG arc was used as an auxiliary heating means, and the arc was arranged to heat and melt the edge part ahead of the laser beam.
  • Table 5 shows the components of the steel sheet.
  • the monitoring device for the keyhole was inserted into the open pipe 1 by attaching the monitoring camera 5 to the mandrel bar 7 of the inner surface bead cutting device using the device shown in FIG. Note that the plasma light sensor 10 and its monitor device 17 shown in FIG. 3 are not used.
  • the surveillance camera 5 used a camera capable of visualizing only a specific wavelength (ie, 337 nm) in order to suppress disturbances such as plasma light generated by laser beam irradiation.
  • Inventive examples shown in Table 6 are heated and melted by TIG arc from the outer surface side, and continuously monitor the keyhole from the inner surface side of the open pipe while irradiating the laser beam.
  • the size of the keyhole is adjusted as shown in Table 6, and the positional relationship between the edge joint and the keyhole or molten metal is adjusted as shown in Table 6.
  • Inventive welded steel pipes Nos. 5 to 8 are examples in which no TIG arc is used.
  • the irradiation position of the laser beam is moved in the circumferential direction of the open pipe 1 so that the junction C of the edge 2 becomes the irradiation position of the laser beam 3 (key One hole 4) or adjusted to be placed in the molten metal 5.
  • the obtained laser welded steel pipe was subjected to an ultrasonic flaw detection test, and the seam was flawed over 20 m in accordance with JIS standard G0582.
  • Table 6 shows the flaw detection results.
  • the standard For N5 internal and external notch artificial defects the peak indication height is 10% or less A: Excellent ( ⁇ ), 10% to 25% or less B: Good ( ⁇ ), 25% or more Those with 50% or less were evaluated as C: possible ( ⁇ ), and those over 50% were evaluated as D: impossible (X).
  • an appearance inspection of the inner bead of the steel pipe was conducted.
  • a strip-shaped steel plate is formed into a cylindrical open pipe with a forming roll, and laser beam (2 or 1) is irradiated from the outer surface side while applying pressure to the edge of the open pipe with a squeeze roll.
  • Table 7 shows the components of the steel sheet.
  • Laser welding uses 5kW and 10kW fiber laser oscillators, and the welding conditions are as shown in Table 8.
  • the keyhole monitoring device was inserted into the open pipe by attaching the monitoring camera 5 to the mandrel bar 7 of the inner surface bead cutting device using the device shown in FIG. Note that the plasma light sensor 10 and its monitor device 17 described in FIG. 3 are not used.
  • the surveillance camera 5 used a camera that can visualize only a specific wavelength (ie, 337 nm) in order to suppress disturbances such as plasma light generated by laser beam irradiation.
  • the invention examples shown in Table 8 monitor the keyhole from the inner surface of the open pipe while irradiating two laser beams from the outer surface of the open pipe to form two keyholes.
  • the size of the keyhole is adjusted as shown in Table 8
  • the positional relationship between the edge joint and the keyhole or molten metal is adjusted as shown in Table 8.
  • Inventive steel pipe numbers 5 to 8 are examples in which one keyhole is formed by irradiating one laser beam.
  • the circumference of the open pipe 1 Move the laser beam irradiation position and the focal position in the direction, and the joining point of the edge part 2 is placed in the irradiation position of the laser beam 3 (keyhole 4) or in the molten metal 5 between the two keyholes. Adjusted to be.
  • the obtained laser welded steel pipe was subjected to an ultrasonic flaw detection test, and the seam was flawed over 20 m in accordance with JIS standard G0582.
  • Table 8 shows the flaw detection results.
  • the peak indication height is 10% or less A: Excellent ( ⁇ ), 10% to 25% or less B: Good ( ⁇ ), 25% to 50% or less were evaluated as C: acceptable ( ⁇ ), and those exceeding 50% were evaluated as D: impossible (X).
  • the appearance of the inner bead of the steel pipe was inspected.
  • a strip-shaped steel sheet was formed into a cylindrical open pipe with a forming roll, and a laser welded steel pipe was manufactured by irradiating the edge of the open pipe with a squeeze roll and irradiating a laser beam from the outer surface side.
  • a TIG arc was used as an auxiliary heating means, and the arc was arranged to heat and melt the edge part ahead of the laser beam.
  • Table 9 shows the components of the steel sheet.
  • the monitoring device for the keyhole was inserted into the open pipe 1 by attaching the monitoring camera 5 to the mandrel bar 7 of the inner surface bead cutting device using the device shown in FIG.
  • the surveillance camera 5 used a camera capable of visualizing only a specific wavelength (ie, 337 nm) in order to suppress disturbances such as plasma light generated by irradiation of the laser beam 3.
  • the sensor 15 for the reflected light generated from the irradiated part of the laser beam 3 is an apparatus shown in FIG.
  • the plasma light sensor 10 was attached to the mandrel bar 7 using the apparatus shown in FIG.
  • steel pipe numbers No. 1 and 2 monitor the keyhole from the inner surface of the oven pipe using the device shown in FIG.
  • the intensity of the reflected light was measured from the outer surface side using the apparatus shown in FIG.
  • the positional relationship between the junction of the edge and the keyhole or molten metal is determined. This is an example adjusted as shown in Table 10.
  • the irradiation position of the laser beam is moved in the circumferential direction of the open pipe 1 so that the contact point C of the edge 2 is the irradiation position of the laser beam 3 (keyhole 4 ) Or, it was adjusted so as to be placed in the molten metal 5.
  • the laser beam irradiation position is moved in the circumferential direction of the open pipe 1 so that the junction C of the edge 2 is
  • the laser beam 3 was adjusted so that it was placed in the irradiation position (keyhole 4) or in the molten metal 5.
  • Steel pipe numbers No. 3 and 4 were heated and melted by the TIG arc from the outer surface side, and continuously monitored with the laser beam, while monitoring the keyhole from the inner surface side of the open pipe and measuring the intensity of the plasma light. The intensity of reflected light was measured from the outer surface side.
  • the positional relationship between the edge joint and the keyhole or molten metal is expressed. This is an example adjusted as shown in Fig.10.
  • the irradiation position of the laser beam is moved in the circumferential direction of the open pipe 1 to Adjustment was made so that the junction C was placed in the irradiation position of the laser beam 3 (keyhole 4) or in the molten metal 5.
  • the obtained laser welded steel pipe is subjected to an ultrasonic flaw detection test, and it is sealed in accordance with JIS standard G0582. Flaws were detected over 20m.
  • Table 10 shows the flaw detection results.
  • the peak indicated height force is 10% or less A: Excellent ( ⁇ ), 10% to 25% or less B: Good ( ⁇ ), more than 25% and less than 50% were evaluated as C: yes ( ⁇ ), and more than 50% as D: no (X).
  • the appearance of the inner bead of the steel pipe was also inspected.
  • the ultrasonic flaw detection was A: excellent ( ⁇ ) or B: good ( ⁇ ).
  • the appearance of the inner bead of the steel pipe was also good.
  • the reflected light and plasma light are not measured and the fluctuation of the intensity of the plasma light or the intensity of the reflected light exceeds 15% relative to the relative value, the junction between the edge and the keyhole or In the invention example (steel pipe numbers No. 5 to 8) that was not reflected in the adjustment of the positional relationship with the molten methanol, ultrasonic flaw detection was good, Thus, spatter was generated near the inner bead of the steel pipe.
  • a strip-shaped steel plate is formed into a cylindrical open pipe 1 with a forming roll, and laser beam 3 (two or one) is irradiated from the outside while pressing the edge 2 of the open pipe 1 with a squeeze roll.
  • Laser welded steel pipe (outer diameter 273. Omm, thickness 6.4mm) was manufactured.
  • a TIG arc was used as an auxiliary heating means, and the arc 19 was arranged to heat and melt the edge portion 2 ahead of the laser beam 3.
  • Table 11 shows the components of the steel sheet.
  • Laser welding uses 10kW and 20kW fiber laser oscillators, and the welding conditions are shown in Table 12.
  • the monitoring device for the keyhole 4 uses the device shown in FIG. Attach surveillance camera 5 to Luba 7 and insert it into open pipe 1st.
  • the surveillance camera 5 used a camera capable of visualizing only a specific wavelength (ie, 337 nm) in order to suppress disturbances such as plasma light generated by laser beam 3 irradiation.
  • the sensor 15 for reflected light generated from the laser beam irradiation site was attached to the welding head 14, and the sensor 10 for plasma light was attached to the mandrel bar 7 as shown in FIG.
  • steel pipe numbers No. 1 and 2 monitor the keyhole 4 from the inner surface of the open pipe using the device shown in FIG. 3 while irradiating two laser beams.
  • the intensity of the plasma light was measured, and the intensity of the reflected light was measured from the outer surface side using the apparatus shown in FIG.
  • At least one keyhole diameter is less than 0.1 mm, move the irradiation position and focal point position of the open-air laser beam in the circumferential direction of the open pipe 1. Adjustment was made so that the laser beam 3 was irradiated between the keyholes (keyhole 4) or in the molten metal 5. In addition, when the fluctuation of the intensity of the plasma light or the intensity of the reflected light exceeds 15% of the relative value, the irradiation position and the focal position of the laser beam are moved in the circumferential direction of the open pipe 1. Then, the junction point C of the edge part 2 was adjusted so that it was placed in the irradiation position of the laser beam 3 (key hole 4) or in the molten metal 5 between the two keyholes.
  • the laser beam irradiation position and the focal position in the circumferential direction of the open pipe 1 so that the junction C at the edge 2 is 2 keys. Adjustment was made so that the laser 1 beam 3 irradiation position (key hole 4) or the molten metal 5 was placed between the holes. In addition, the fluctuation of the intensity of plasma light or reflected light is 15% relative to the relative value. If the laser beam 3 is exceeded, the laser beam irradiation position and focus position are moved in the circumferential direction of the open pipe 1, and the laser beam 3 irradiation position (key It was adjusted so that it was placed in the hole 4) or the molten metal 5.
  • the obtained laser welded steel pipe was subjected to an ultrasonic flaw detection test, and the seam was flawed over 20 m in accordance with JIS standard G0582.
  • Table 12 shows the flaw detection results.
  • the peak indication height is 10% or less for A: excellent ( ⁇ ), and for those with a peak exceeding 10% but 25% or less B: Good ( ⁇ ), 25% to 50% or less were evaluated as C: acceptable ( ⁇ ), and those exceeding 50% were evaluated as D: impossible (X).
  • the appearance inspection of the steel pipe bead was conducted.
  • the ultrasonic flaw detection was A: excellent ( ⁇ ) or B: good ( ⁇ ).
  • the appearance of the inner bead of the steel pipe was also good.
  • the reflected light and plasma light were not measured and the fluctuation of the intensity of the plasma light or the intensity of the reflected light exceeded 15% relative to the relative value.
  • ultrasonic flaw detection was good, but keyholes were frequently clogged for a short time. As a result, spatter was generated near the inner surface bead of the steel pipe.
  • the present invention it is possible to perform sound laser welding even with an open pipe 1 made of a thick material (thickness 4 mm or more).
  • Industrial applicability When manufacturing laser-welded steel pipes, the keyhole 4 or the keyhole 4 generated by the laser beam 3 irradiation can be accurately determined by monitoring the keyhole 4 or measuring the reflected light or plasma light accurately. It is possible to always place the joint C of the edge 2 in the molten metal 5, and the laser welded steel pipe can be manufactured stably with good yield, which is a remarkable industrial effect.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

レーザ溶接の状況を精度良く判定し、その判定結果に基づいて溶接条件を変更することによって、レー ザ溶接鋼管を歩留り良く安定して製造する方法を提供する。 具体的には、エッジ部に外面側から照射するレーザビームの照射部位をオープンパイプの内面側から監視し、オープンパイプの内面側まで貫通したキーホールが認められる場合はレーザビームによる溶接条件を継続して維持する一方、オープンパイプの内面側まで貫通したキーホールが認められない場合はレーザビームによる溶接条件を変更することによって、オープンパイプの外面側から内面側まで貫通したキーホールをレーザビームの照射部位に設けつつ溶接を行なう。

Description

明細書
レーザ溶接鋼管の製造方法 技術分野
本発明は、レーザビーム（laser beam)を用いてオープンパイプ (open pipe)の長手方向 のエッジ部を溶接する鋼管（以下、レーザ溶接鋼管 (laser welded steel pipe)という）の製 造方法に関し、特に油井管 (oil country tubular goods)あるいはラインパイプ (line pipe)等 の石油，天然ガスの採掘や輸送に好適なレーザ溶接鋼管の製造方法に関するものであ る。 背景技術
油井管あるいはラインパイプとして用いられる銅管は、溶接鋼管 (welded steel pipe) (たとえば電縫鋼管 (electric resistance welded steel pipe), UOE鋼管等）とシームレス鋼 管に大別される。これらの鋼管のうち、電縫鋼管は、熱間圧延した帯状の鋼板 (steel strip) (いわゆるホットコイル (hot rolled steel coil))を素材として使用し、安価に製造できる ので経済的に有利である。
し力 一般に電縫鋼管は、成形ロールを用いて銅板を円筒状に成形してオープンパイ プ（ここでオープンパイプとは、多段の成形ロールにより成形された端部が接合されてレヽ ないパイプ状の鋼帯を言う。以下、オープンパイプと称す。）とし、そのオープンパイプの エッジ部（longitudinal edges) (すなわち円筒状に成形した鋼帯の両側端部）をスクイ ズローノレ（squeeze roll)で力！]圧しながら電気抵抗溶接 (electric resistance welding,高周 波抵抗溶接とも呼ぶ)して製造するので、溶接による継ぎ目（いわゆるシーム (seam))が必 然的に存在し、そのシームの低温靭性 (low-temperature toughness)が劣化するとレ、う問 題がある。そのため電縫鋼管の油井管やラインパイプは、寒冷地 (cold district)での使用 には課題がある。シームの低温靭性が劣化する理由は、エッジ部を溶接する際に高温の 溶融メタル (molten metal)が大気中の酸素と反応して酸化物 (oxide)を生成し、その酸化 物がシームに残留し易いからである。
また電縫鋼管は、エッジ部を溶接する際に溶融メタル中で合金元素 (alloy element)が偏 析し易いので、シームの耐食性が劣化し易いという問題がある。そのため電縫鋼管の油 井管やラインパイプは、厳しい腐食環境 (corrosion environment) (たとえばサワー環境 (sour environment))での使用には課題がある。
一方でシームの低温靭性ゃ耐食性を劣化させない溶接法として、レーザビームによる 溶接（以下、レーザ溶接 (laser welding)という）が注目されている。レーザ溶接は、熱源 (heat source)の寸法を小さくし、かつ熱エネルギー (heat energy)を高密度で集中できるの で、溶融メタルにおける酸化物の生成や合金元素の偏析を防止できる。そのため、溶接 鋼管の製造にレーザ溶接を適用すると、シームの低温靭性ゃ耐食性の劣化を防止する ことが可能である。
そこで溶接鋼管の製造過程にて、オープンパイプのエッジ部にレーザビームを照射し て溶接することによって鋼管（すなわちレーザ溶接鋼管）を製造する技術が実用化されて いる。
ところがレーザ溶接では、溶融メタルは極めて狭い領域で形成される。そのため、スクイ ズロールで加圧ざれるオープンパイプのエッジ部が接合する位置（以下、接合点という。 あるいは、スクイズ点（squeezing point)という））とレーザビームを照射する周方向の位 置とにずれ（shift)が生じると、レーザ溶接鋼管のシームが開口した状態となり、その部 分は溶接不良（welding defect)として取り除く必要があり、レーザ溶接鋼管の歩留り (yield rate)低下を招く。
そのため、レーザ溶接鋼管を製造する際に、レーザビームの照射状況を監視する技術 が種々検討されている。
たとえば特開平 10-76383号公報には、鋼板の片面からレーザビームを照射し、他方の 面に発生するプラズマ光 (plasma illumination)を監視することによって、レーザ溶接の状 況を判定する技術が開示されている。しかしプラズマ光は広く散乱するので、この技術で はレーザ溶接の状況を精度良く把握することが困難であるば力りでなぐレーザビームを 照射する位置がエッジ部力 外れても精度よく認識できなレ、。
また特開平 8-267241号公報には、レーザ溶接による発光強度 (emission intensity)を測 定することによって、裏波ビード（penetration bead)の形成状況を判定する技術が開示さ れている。しかし発光強度は様々な要因で著しく変動するので、この技術では裏波ビード の形成状況を精度良く把握することは困難である。
特開 2001-25867 号公報は、アーク溶接によって生じる溶融メタルを撮影し、その画像 に基づいて裏波ビードの形状を解析して溶接条件 (welding condition)を制御する技術が 開示されている。このアーク溶接 (arc welding)の技術をレーザ溶接にそのまま適用すると、 溶融メタルの鮮明な画像 (clear image)は得られない。その理由は、レーザ溶接では熱ェ ネルギ一が高密度で集中するので、過剰な光量 (light intensity)が発生するからである。 そのため、レーザ溶接における裏波ビードの形状を精度良く把握することは困難である。 なお特開 2001-25867 号公報には、レーザビームを溶融メタルに干渉フィルター (interference filter)を介して照射する技術が開示されている力 このレーザビームは溶融 メタルの撮影に用レ、るものであり、溶接に寄与するものではない。
本発明は、レーザ溶接鋼管を製造するにあたってレーザ溶接の状況を精度良く判定し、 その判定結果に基づいて溶接条件を変更することによって、レーザ溶接鋼管を歩留り良 く安定して製造する方法を提供することを目的とする。 発明の開示
すなわち本発明は、
1.鋼板を成形ロールで円筒状のオープンパイプに成形し、オープンパイプのエッジ部を スクイズロールで加圧しながらオープンパイプの外面側からレーザビームを照射してエツ
'ジ部を溶接するレーザ溶接鋼管の製造方法にぉレ、て、エッジ部に照射するレーザビーム の照射部位 (irradiation point)をオープンパイプの内面側から監視し、オープンパイプの 内面側まで貫通したキーホール (keyhole)が認められる場合はレーザビームによる溶接条 件を継続して維持する一方、オープンパイプの内面側まで貫通したキーホールが認めら れない場合はレーザビームによる溶接条件を変更することによって、オープンパイプの外 面側から内面側まで貫通したキーホールをレーザビームの照射部位に設けつつ溶接を 行なうレーザ溶接銅管の製造方法である。
本発明のレーザ溶接鋼管の製造方法においては、キーホールの大きさを、オープンパ イブの内面側で直径 0.2mm以上とすることが好ましレ、。また、スクイズロールで加圧される エッジ部の接合点を、レーザビームの照射によって生じる溶融メタル内に配置することが 好ましレ、。あるいは、スクイズロールで加圧されるエッジ部の接合点を、キーホール内に 配置することが好ましい。
2.上記 1において、外面側から加熱する補助熱源を用いて前記エッジ部を補助的に加 熱し溶融し、かつ前記レーザビームを照射するレーザ溶接鋼管の製造方法である。
3.上記 2において、前記補助熱源が、アークであるレーザ溶接鋼管の製造方法である。
4.上記 1〜3において、前記エッジ部に照射する前記レーザビームの照射部位を前記ォ ープンパイプの内面側力 監視するとともに、前記レーザビームの照射によって前記照 射部位より発生する反射光ならびにプラズマ光をセンサーを用いて測定し、前記センサ 一から得られるそれぞれの測定値に基づレヽて溶接状況を監視し、前記オープンパイプの 内面側まで貫通したキーホールが認められ、かつ前記センサーから得られる前記反射光 および前記プラズマ光の測定値の相対値の変動が小さい場合は前記レーザビームによ る溶接条件を継続して維持する一方、前記オープンパイプの内面側まで貫通したキーホ ールが不安定で閉塞を繰り返し、かつ前記センサーから得られる前記反射光および前記 プラズマ光の測定値の相対値の変動が大きい場合は前記レーザビームによる溶接条件 を変更することによって、前記オープンパイプの外面側から内面側まで貫通したキーホー ルを前記レーザビームの照射部位に設けつつ溶接を行なうことを特徴とするレーザ溶接 鋼管の製造方法である。なお、ここで、上記反射光 (reflected light)は、戻り光 (feedback light)とも称す。
5.上記;!〜 4において、前記キーホールの大きさを、前記オープンパイプの内面側で直 径 0.2mm以上とするレーザ溶接鋼管の製造方法である。
6.上記 1〜5において、前記スクイズロールで加圧されるエッジ部の接合点を、前記レー ザビームの照射によって生じる溶融メタル内に配置するレーザ溶接鋼管の製造方法であ る。
7.上記 1〜5において、前記スクイズロールで加圧されるエッジ部の接合点を、前記内面 側キーホール内に配置するレーザ溶接鋼管の製造方法である。
8.上記 2〜7において、前記レーザビームの発振器と前記補助熱源とを一体的に配置 するレーザ溶接鋼管の製造方法である。
9.上記 2〜7において、前記レーザビームの発振器と前記補助熱源とを一体的に配置し、 かつ前記補助熱源がレーザビームより先行して前記エッジ部を加熱するレーザ溶接銅管 の製造方法である。
10.上記 3〜9において、前記レーザビームの発振器がファイバーレーザ発振器であり、 レーザ出力が 15kWを超え、レーザの焦点距離が 200mm以上であるレーザ溶接鋼管の 製造方法である。
11.上記 3〜 10の任意の請求項において、前記オープンパイプの外面における前記レ 一ザビームの照射位置と前記アークの電極との距離が 7mm 以下であるレーザ溶接鋼管 の製造方法である。
12.上記 4〜 10において、前記反射光を前記オープンパイプの外面側から測定し、前 記プラズマ光を前記オープンパイプの内面側から測定するレーザ溶接鋼管の製造方法 である。
13.上記 1において、複数本のレーザビームを照射して、前記オープンパイプの外面側 から内面側まで貫通したキーホールを前記複数本のレーザビームの照射部位にそれぞ れ設けつつ溶接を行なうレーザ溶接鋼管の製造方法である。
14.上記 13において、前記エッジ部に照射する複数本のレーザビームの照射部位を内 面側から監視するとともに、前記レーザビームの照射によって前記照射部位より発生する 反射光ならびにプラズマ光をセンサーを用いて測定し、前記センサーから得られるそれ ぞれの測定値に基づいて溶接状況を監視し、前記オープンパイプの外面側から内面側 まで貫通した複数個のキーホールが認められ、かつ前記センサーから得られる前記反射 光および前記プラズマ光の測定値の相対値が小さい場合は前記レーザビームによる溶 接条件を継続して維持する一方、前言己オープンパイプの内面側まで貫通したキーホール が不安定で閉塞を繰り返し、かつ前記センサーから得られる前記反射光および前記プラ ズマ光の測定値の相対値が大きい場合は前記レーザビームによる溶接条件を変更する ことによって、前記オープンパイプの外面側から内面側まで貫通したキーホールを前記 複数本のレーザビームの照射部位にそれぞれ設けつつ溶接を行なうことを特徴とするレ 一ザ溶接銅管の製造方法である。
15.上記 13または 14において、前記複数個のキーホールのうち、前記エッジ部の両側 に設けられかつ前記エッジ部に対して垂直方向の距離が最も大きい 2個のキーホールの 間にエッジ部の接合点を配置するレーザ溶接鋼管の製造方法である。
16.上記 13〜： 15において、前記複数個のキーホールの大きさを、いずれも前記オーブ ンパイプの内面側で直径 0.1mm以上とするレーザ溶接鋼管の製造方法である。
17.上記 13〜16において、前記エッジ部の接合点を、前記複数本のレーザビームの照 射によって生じる溶融メタル内に配置するレーザ溶接鋼管の製造方法である。 18.上記 13〜： 17において、前記複数本のレーザビームとして 2本のレーザビームを用い るレーザ溶接鋼管の製造方法である。
19.上記 13〜18において、前記オープンパイプの外面側力 加熱する補助熱源を用い て前記エッジ部を補助的に加熱'溶融するレーザ溶接鋼管の製造方法である。
本発明によれば、レーザ溶接鋼管を製造するにあたってレーザ溶接の状況を精度良く 判定し、その判定結果に基づいて溶接条件を変更することによって、レーザビームの照 射で生じるキーホールあるいは溶融メタル内に、エッジ部の接合点を常に配置することが 可能となる。その結果、レーザ溶接鋼管を歩留り良く安定して製造できる。得られたレー ザ溶接鋼管は、シームの低温靭性ゃ耐食性が優れており、寒冷地や腐食環境で使用す る油井管やラインパイプに好適である。 図面の簡単な説明
図 1A: 本発明を適用してオープンパイプのエッジ部の接合点を溶接する例を模式 的に示す斜視図である。
図 1B,図 1C :図 1Aにおいて、パイプの周方向（溶接線に対して垂直方向）断面のキ 一ホール 4とその周囲に形成される溶融メタル 5を示した透視図である。図 1Bは、接合点 C力 キーホール 4内にあることを示し、図 1Cは、接合点 Cが、溶融メタル 5内にあることを 示す。
図 2A〜図 2E : 複数個のレーザビームを用いる場合の照射位置を示す平面図であ る。
図 3: キーホール径の測定装置およびプラズマ光の測定装置である。
図 4 : 図 2Aのレーザビームの配置で、オープンパイプのエッジ部の接合点を溶接す る例を模式的に示す斜視図である。
図 5 : 反射光の測定装置である。
図 6： アークにより溶融メタルの溶落ちを抑制する方法を説明する図である。
(符号の説明）
1 :オープンパイプ、 2 :エッジ部、 3、 3— 1、 3— 2、 3— 3、 3-4 : レーザビーム、 4 :キーホール、 5 :溶融メタル、 6 :シーム、 7 :マンドレルバ一、 8 :監視カメラ、 9 :照明装置、 10 :プラズマ光センサー、 11 :画像処理装置、 12 :判定装置、 13 :位置制御装置、 14 :溶接ヘッド、 15 :反射光センサー、 16 :モニタ装置、
17 :モニタ装置、 18 :電極、 19 :アーク、 20 :溶接電流、 21 :ローレンツ力 発明を実施するための最良の形態
発明者らは、オープンパイプのエッジ部にレーザ溶接を施してレーザ溶接鋼管を製造 するにあたって、レーザ溶接の状況を監視する技術について調査検討した。 図 1Aは、 レーザ溶接鋼管を製造する際に、本発明を適用してオープンパイプ 1のエッジ部 2の接 合点を溶接する例を模式的に示す斜視図である。図 1A 中の矢印 Aはオープンパイプの 進行方向を示す。なお、レーザビーム 3の照射によって発生するキーホール 4とその周囲 に形成される溶融メタル 5は透視図として示す。そして、レーザビーム 3を照射すると、図 1 Aに示すように、高密度で集中する熱エネルギーによってエッジ部 2が溶融するとともに、 その溶融メタルが蒸発することによって蒸発圧と蒸発反力 (reaction force)により、溶融メタ ル 5に深い空洞 4(cavity) (以下、キーホール 4という）が発生することに着目した。キーホ ール 4内部には、レーザビーム 3が侵入し、金属蒸気がレーザビーム 3のエネルギーによ り電離されて生じた高温のプラズマが充満していると考えられている。また、図 1Bおよび 図 1Cは、図 1Aにおいて、パイプの周方向（溶接線に対して垂直方向）断面のキーホー ル 4とその周囲に形成される溶融メタル 5は透視図として示す。
このキーホール 4は、レーザビーム 3の熱エネルギーが最も収斂する位置を示すもので ある。したがってキーホール 4を監視し、図 1Bに示すように、エッジ部の接合点 Cがキー ホール 4内に配置されるようにレーザ溶揆を行なうことによって、レーザ溶接鋼管を安定し て製造できる。ただし、エッジ部 2の接合点 Cとキーホール 4とを一致させるためには高精 度の位置制御技術が必要である。そこでエッジ部 2の接合点。を、キーホール 4の周囲に 形成される溶融メタル 5内に配置するようにレーザ溶接を行なっても良レ、。溶融メタノレ 5は キーホール 4の大きさ Lkに比べてパイプの周方向（溶接線に対して垂直方向）の長さ Lm が大きいので、溶接ヘッド 14、溶接ヘッド 14内に収納された集光レンズや集光ミラーの 位置制御により、比較的簡単な技術によってパイプの周方向にレーザビームの照射位置 を容易に位置制御でき、レーザ溶接鋼管を安定して製造できる。なお、オープンパイプ 1 の進行方向 Aにおけるエッジ部 2の接合点 Cは、エッジ部 2の板厚方向の平均間隔 Gが、 スクイズロールにより狭まり、 0.5mm以下になつた箇所であればどこでも良レ、。 しかも健全なレーザ溶接が進行しているときには、キーホール 4は溶融メタル 5の外面 側から内面側まで貫通しており、精度よく監視することが可能である。
本発明は、これらの知見に基づいてなされたものである。 、 図 1Aに示すオープンパイプ 1は、帯状の鋼板を成形ロールで円筒状に成形したもので ある。そのオープンパイプ 1のエッジ部 2をスクイズロール（図示せず）で加圧しながら、ォ ープンパイプ 1の外面側からレーザビーム 3を照射する。一方でオープンパイプ 1の内面 側からレーザビーム 3の照射部位を監視し、キーホール 4を識別する。キーホール 4はォ ープンパイプ 1'の外面側から内面側まで貫通できれば、通常の画像処理技術で容易に 識別できる。そして、内面側でキーホール 4を識別できれば、健全なレーザ溶接が進行し ていることを示しており、溶接条件をそのまま継続して維持する。なお図 1Aでは、キーホ ール 4の監視装置は図示を省略するが、図 3に、本発明で用いたキーホール監視装置を 示す。
キーホール 4を識別できない時は、キーホール 4が閉塞していることを示しているので、 溶接条件を変更して、健全なレーザ溶接を進行させるように調整する必要がある。そして、 溶接条件を変更してキーホール 4が識別できるようになれば、その溶接条件をそのまま継 続して維持しながらレーザ溶接を行なう。なお、キーホール 4が閉塞するのは、エッジ部 2 の接合点 Cがキーホール 4内あるいは、キーホール 4の周囲に形成される溶融メタル 5を 外れた場合が最も多い。これは、接合点 Cにレーザビーム 3を照射した場合には、レーザ ビームが接合点 Cの隙間を効率良く板厚方向に伝播しやすくなるので、キーホールが形 成しやすくなる力 接合点 C以外の箇所にレーザビーム 3が照射されると、鋼板の表面か ら溶融メタルを蒸発させることによって蒸発圧と蒸発反力により溶融メタル 5に深い空洞 4 を形成させなければならず、より高出力のレーザパワーが必要となるため、キーホール 4 が閉塞する傾向が強い。
キーホール 4が閉塞した場合に調整する具体的な溶接条件は、オープンパイプ 1の周 方向へレーザビームの照射位置を移動させて、エッジ部 2の接合点 Cがレーザビーム 3の 照射位置（キーホール 4)あるいは、溶融メタル 5内に配置されるように、調整するのが、最 も好ましレ、。例えば、キーホール監視装置によりエッジ部 2の接合点やキーホール 4およ び溶融メタル 5の位置を画像処理して、認識し、オープンパイプの周方向および移動距 離を算出し、エッジ部 2の接合点 2が、キーホール 4の内部あるいは、溶融メタル 5内に入 るように、溶接ヘッド 14、溶接ヘッド 14内に収納された集光レンズや集光ミラーを位置制 御して、レーザビーム 3の照射位置を移動させるの力 好ましい。
その他の溶接条件として、例えば、レーザビームの焦点位置の制御、オープンパイプ の長手方向のビーム照射位置の移動、レーザパワーの増加制御や溶接速度の減速制 御などを採用することも好ましい。
このようなエッジ部 2の接合点とキーホール 4あるいは溶融メタル 5との位置関係の調整 は、オープンパイプ 1の内面側から監視してキーホール 4を識別することによって容易に 行なうことが可能である。
キーホール 4の大きさが内面側で直径 0.2mm未満では、キーホール 4が閉塞する惧れ がある。したがって、キーホール 4は内面側の直径を 0.2mm以上とすることが好ましレ、。た だし、内面側の直径が 1.0mmを超えると、溶落ち等の溶接欠陥が生じるば力りでなぐ溶 融メタルが凝固した継ぎ目（すなわちシーム 6)の幅が著しく拡大されて、レーザ溶接鋼管 の外観が損なわれる。そのため、オープンパイプ 1の内面側におけるキーホール 4の直径 は 0.2 1.0mmの範囲内が一層好ましい。キーホールの形状が楕円形になってレ、る場合 は、短径を 0. 2 以上とすることが好ましレ、。なお、キーホール 4の大きさは、図 3に示す ように、スタンド間から吊り下げたマンドレルバ一 7に固定された監視カメラ 8により、ォー プンパイプ 1の内側から監視した。撮影条件は、オープンパイプ 1の内面からレーザビー ムおよびとプラズマ光と異なる波長成分の光を照明装置 9から照射し、例えば 337nm の 波長の紫外線を照射して、前記の波長の光のみ透過するフィルターを使って撮影するこ とで、キーホール 4および溶融メタル 5からの赤外線やプラズマ光等による外乱を排除し た。ここで、透過させる波長はプラズマ発光のスペクトルに応じ、それを避けた波長帯域 であって且つ利用可能な光源およびフィルタとの兼ね合いで選択すればよい。撮影速度 は、 30コマ/秒で行い、ランダムで 5枚をサンプリングした静止画像の平均値を求めた。な お、内面側のキーホールの形状は、ほぼ円形もしくは楕円形であり、キーホールの形状 が楕円の場合は短径を測定した。また、キーホール 4の閉塞の判定やレーザビームの照 射位置の制御のために、監視カメラ 8で撮影した映像よりエッジ部 2の接合点 Cやキーホ ール 4および溶融メタル 5を画像処理してそれらの寸法や位置を数値化する画像処理装 置 11、判定処理装置 12およびレーザビームの位置制御装置 13を用いた。 なお、キー ホール 4の監視装置は、上述した構成に限定するものではなぐ任意の構成のものが使 用できる。
また、 2個以上のレーザビーム 3を使用する場合は、図 2A〜図 2Eに示すような複数個 のレーザビームの照射の配置が考えられる。図 2A〜図 2Eは、オープンパイプの複数 のレーザビームを用いる場合の照射位置を示す平面図である。図中の矢印 Aはオーブ ンパイプの進行方向を示す。図 2Aは、 2個のレーザビームの照射の配置を示したもので レーザビーム 3— 1および 3— 2をエッジ部の両側に配置した例である。図 4は、図 2Aのレ —ザビームの配置で、オープンパイプのエッジ部の接合点を溶接する例を模式的に示す 斜視図である。図 4中の矢印 Aはオープンパイプの進行方向を示す。なお、 2個のレーザ ビーム 3の照射によって発生するキーホール 4とその周囲に形成される溶融メタル 5は透 視図として示す。図 2Bは、 3個のレーザビームの照射の配置を示したもので、レーザビー ム 3― 1でエッジ部を予熱して、レーザビーム 3— 2および 3— 3をエッジ部の両側に配置 した例である。また、図 2Cは、 4個のレーザビームの照射の配置を示したもので、 4個のレ 一ザビーム 3— 1、 3— 2、 3— 3および 3— 4をエッジ部の両側にそれぞれ 2個づっ配置し た例である。また、図 2Dは、 2個のレーザビームの照射の配置を示したもので、レーザパ ヮ一の異なるレーザビーム 3—1および、 3— 2をエッジ部の両側に配置した例である。レ 一ザビーム 3— 1のパワーがレーザビーム 3— 2よりも小さいので、レーザビーム 3—1をェ ッジ部により近づけた配置の例である。なお、図 2Eは、 2個のレーザビームの照射の配置 を示したもので、 2個のレーザビーム 3—1および、 3— 2をエッジ部に沿って縦に配置（タ ンデム）した例である。この場合は、複数のレーザビームではな 単一のレーザビームの 扱いをする。キーホールの監視は、溶融メタルに最も近いレーザビーム 3— 2のキーホー ルのみを監視すればよい。 3個以上のレーザビームをエッジ部に沿って縦に配置（タンデ ム）する場合も同様に、単一のレーザビームの扱いをする。キーホールの監視も溶融メタ ルに最も近レ、キーホールのみを監視すればょレ、。
複数のレーザビームを用いる場合のレーザビームの照射位置の配置は、図 2A〜図 2 Eの例に限るものではなぐ 目的に応じて、 自由に配置できる。なお、本発明に用いるレ 一ザビームの個数は、 1個〜 4個が好ましレ、。 5個以上のレーザビームは、設備コスト、製 造コストやレーザビームの位置制御が複雑になることから好ましくない。
本発明では、複数個のキーホール 4を全て監視し、図 2A〜図 2Eに示すように、エッジ 部 2の両側に設けられ、かつエッジ部 2に対してそれぞれ垂直方向の距離（L1および L 2)が最も大きレ、 2個のキ一ホールの間にエッジ部 2の接合点を配置してレーザ溶接を行 なう。ただし、その所定の位置にエッジ部 2の接合点を配置するためには高精度の制御 技術が必要である。そこで上記の 2つのキーホール 4の間に形成される溶融メタル 5内に、 エッジ部 2の接合点を配置するように制御しながらレーザ溶接を行なっても良い。溶融メ タル 5はキーホール 4の大きさ Lkに比べてパイプの周方向（溶接線に対して垂直方向）の 長さ Lmが大きいので、比較的容易な技術によって制御できる。
このようなエッジ部 2の接合点と 2個のキーホール 4の間あるいは 2個のキーホール 4の 間に形成される溶融メタル 5との位置関係の調整は、オープンパイプ 1の内面側力 監視 してキーホール 4を識別することによって容易に行なうことが可能である。なお、複数本の レーザビームを照射して、貫通したキーホールを設けつつ溶接を行う場合は溶融池が 1 つとなる場合が多い。このように溶接の際に溶融池が 1つの場合、全てのキーホール 4の 大きさが内面側で直径 0. 1mm未満では、キーホール 4が閉塞する惧れがある。したがって、 キーホール 4は内面側の直径を 0. lmm以上とすることが好ましレ、。ただし、内面側の直径 が 1. 0 を超えると、溶落ち等の溶接欠陥が生じるば力りでなぐ溶融メタルが凝固した 継ぎ目（すなわちシーム 6)の幅が著しく拡大されて、レーザ溶接鋼管の外観が損なわれ る。そのため、オープンパイプ 1の内面側におけるキーホール 4の直径は 0. 1 1. 0mmの 範囲内が一層好ましい。なお、キーホールの形状が楕円形になっている場合は、短径を 0. lmm以上とすることが好ましい。
なお、図 2Eのように、 2個のレーザビーム 3—1および、 3— 2をエッジ部に沿って縦に 配置（タンデム）した例では、複数のレーザビームの扱いをしないで、単一のレーザビー ムの扱いをするので、溶融メタル 5に最も近いレーザビーム 3— 2のキーホールのみを監 視すればよいので、キーホール 4は内面側の直径を 0.2mm以上とすることが好ましい。 さらに、キーホール 4の閉塞は、短時間であっても、レーザ溶接鋼管の製造に悪影響を 及ぼす。たとえば 5mZ分を超える溶接速度でレーザ溶接を行なう際に、 0. 01 秒以上の 閉塞が生じると、スパッタの多量発生などにより溶込み不足やアンダーカットのような溶接 欠陥が発生し、レーザ溶接鋼管の歩留り低下を招く。このような短時間のキーホールの閉 塞は、上述したキーホールの監視のみでは、検知が困難である。そのためキーホールの 監視に加えて、レーザビームの照射部位から発生する反射光ならびにプラズマ光をセン サ一によつて測定してキーホールの状況を計測し、得られた反射光ならびにプラズマ光 の測定値の相対値に基づいて溶接状況を監視する。
レーザビームの照射部位から発生する反射光は、オープンパイプ 1の外面側から測定 することが好ましい。その理由は、キーホールの短時間の閉塞が生じた場合にも反射光 の強度を高精度で測定できるからである。
また、レーザビームの照射部位から発生するプラズマ光は、オープンパイプ 1の内面側 力 測定することが好ましレ、。その理由は、オープンパイプ 1の外面側では、シールドガス やヒュームがレーザにより励起されるプラズマ光が外乱となり、測定精度が低下するのに 対し、内面側からプラズマ光を測定すると、キーホール 4の短時間の閉塞が生じた場合に は内面側でのプラズマは生じなくなるのでキーホール 4の閉塞の有無を高精度で測定で きるようになる力らである。
なお、複数個のレーザビームを用いた場合は、全てのレーザビームの照射部位から発 生する反射光を監視するが、お互いの照射位置が近いので、複数の照射位置全域を捉 えることが可能な 1つの監視装置で監視すればよい。
レーザビームの照射による反射光やプラズマ光の測定値 (たとえば強度等）の相対値の 変動が小さい場合は、キーホール 4が外面側から内面側まで貫通しているので、溶接条 件をそのまま継続して維持する。相対値の変動が大きい場合は、キーホール 4が外面側 力 内面側まで貫通していないので、溶接条件を変更して、健全なレーザ溶接を進行さ せるように調整する。
■なお、レーザビームの照射による反射光の測定は、図 5に示すように、溶接ヘッド 14か ら吊り下げた反射光センサー 15およびモニタ装置 16により、オープンパイプ 1の外側か ら監視した。データ採取条件は、反射光センサー 15にレーザと同一波長のみ透過するフ ィルターを使って計測することで、キーホール 4および溶融メタル 5からの赤外線による外 乱を排除した。反射光の強度の変動は、モニタ装置 16によって、判定した。例えば、反 射光センサーとしてフォトダイオードなどが用いることができる。なお、レーザ光と同軸の 反射光に対しては溶接ヘッド内に内蔵されたミラーなどで反射光センサーに送り、測定 すれば良い。
また、プラズマ光の測定は、図 3に示すように、キーホールの監視装置と合わせてプラ ズマ光センサー 10を取り付け測定した。データ採取条件は、プラズマ光センサー 10にレ 一ザにより発生するプラズマ光波長のみを透過するフィルターを使って計測することで、 キーホール 4および溶融メタル 5からの赤外線による外乱を排除した。プラズマ光の強度 の変動は、モニタ装置 17によって、判定した。プラズマ光センサーとしては、例えば 300 〜900nmの範囲の Si素子を用いたものなどがある。
データ採取速度は、.1kHzの周期で計測し、反射光および、または、プラズマ光の強度 の変動が、相対値に対して、 15%を超えた場合にアラームを発信して、溶接条件を変更 して、健全なレーザ溶接を進行させるように調整する。 なお、レーザビームの照射による 反射光やプラズマ光の監視装置は、任意の構成のものが使用できるので、上述した構成 に限定するものではない。
具体的には、反射光および、または、プラズマ光の強度の変動が、相対値に対して、 15%を超えた場合に調整する溶接条件は、キーホール 4が閉塞した場合に調整する溶 接条件と同じである。したがって、反射光および、または、プラズマ光の強度の変動が、 相対値に対して、 15%を超えた場合に、オープンパイプ 1の周方向へレーザビームの照 射位置を移動させて、エッジ部 2の接合点がレーザビーム 3の照射位置（キーホール 4)あ るいは、溶融メタル 5内に配置されるように、調整するのが、最も好ましい。例えば、キーホ ール監視装置によりエッジ部 2の接合点やキーホール 4および溶融メタル 5の位置を画像 処理して、認識し、オープンパイプの周方向および移動距離を算出し、エッジ部 2の接合 点 2が、キーホール 4の内部あるいは、溶融メタル 5内に入るように、溶接ヘッド 14、溶接 ヘッド 14内に収納された集光レンズや集光ミラーを位置制御して、レーザビームの照射 位置を移動させるの力 好ましい。
なお、レーザビームの照射による反射光やプラズマ光の測定装置は、上述した構成に 限定するものではなぐ任意の構成のものが使用できる。
その他の溶接条件として、例えば、レーザビームの焦点位置の制御、オープンパイプ の長手方向のビーム照射位置の移動、レーザパワーの増加制御や溶接速度の減速制 御などを採用することも好ましい。
本発明で使用するレーザビームの発振機は、様々な形態の発振器が使用でき、気体 (たとえば、 C02 (carbon dioxide gas ) , ヘリウム一ネ才ン (helium— neon)， ァノレゴン (argon) ,窒素（nitrogen) ,ヨウ素（I)等）を媒質として用いる気体レーザ（gas laser) , 固体（たとえば希土類元素をドープした YAG等）を媒質として用いる固体レーザ（solid laser) ,レーザ媒質（laser medium)としてバルタ（bulk)の代わりにファイバーを利用す るファイバーレーザ（fiber laser)等が好適である。 あるいは， 半導体レーザ (.semiconductor laser)を使用しても良レヽ。
ただし、本発明ではファイバーレーザ発振器を使用し、レーザ出力（laser power)を 15kW超え（1台もしくは複数台の合計）、レーザの焦点距離（focusing length)を 200mm 以上とすることが最も好ましい。 1台もしくは複数台の合計のレーザ出力（laser power)が 15kW以下では、溶接速度（welding speed)が 5m,分未満となってしまい、ブローホール (blowhole)が発生しやすくなるという問題がある。 レーザの焦点距離（focusing length)が 200 未満では、鋼板から成形したオープンパイプのエッジ部の Z軸方向（レ ザビームの光軸方向）の変動により溶接が不安定となるという問題がある。
オープンパイプの外面側から補助熱源（a xiliary heat source)によって加熱しても 良レ、。その補助熱源は、オープンパイプの外面を加熱し溶融できるものであれば、その 構成は特に限定しなレ、。たとえば、バーナ溶解法（burner melting method) ,プラズマ溶 解法 iasma melting method) , TIG浴解法 (Tungsten Inert Gas melting method) , 電子ビーム溶解法（electron beam melting method) , レーザ溶解法（leser beam melting method)等を利用した手段が好適である。
なお、補助熱源はレーザビームの発振機と一体的に配置することが好ましい。その理由 は、補助熱源とレーザを一体的に配置しないと、補助熱源の効果を得るためには大きな 熱量が必要となり、また溶接欠陥 (たとえばアンダーカット等）の抑制が非常に困難になる からである。さらに、補助熱源をレーザビームの発振機より先行させて配置することが一 層好ましい。その理由は、エッジ部の水分，油分を除去できる力もである。
さらに好ましい補助熱源として、アークの使用が好ましい。アークの発生源は、溶融メタ ルの溶落ち（burn- through)を抑制する方向に電磁力（すなわち溶接電流の磁界から発 生する電磁力）を付加できるものを使用する。たとえば、 TIG溶接法，プラズマアーク溶接 法等の従来力 知られている技術が使用できる。具体的には、図 6に示すように、電極 18 をマイナス極、オープンパイプ 1のエッジ部 2をプラス極にすることで、フレミングの左手の 法則（Fleming s left-hand rule)により溶融メタル 5がアーク 19の周囲に集まろうとする ローレンツ力 21 (Lorentz force)を利用できるので、溶融メタル 5の溶落ちを抑制できる。 なお、アークの発生源はレーザビームと一体的に配置することが好ましい。その理由は、 上述したように、アーク 19を発生させる溶接電流 20の周辺に生じる磁界の影響を、レー ザビームで生じた溶融メタル 5に効果的に与えるためである。さらに、アークの発生源をレ 一ザビーム 3より先行させて配置することが一層好ましレ、。その理由は、エッジ部 2の水分， 油分を除去できるからである。
また、オープンパイプ 1の外面におけるレーザビーム 3の照射位置とアークの電極 18と の距離は 7賺以下であることが好ましレ、。その理由は、レーザビーム 3の照射位置とァー クの電極 18との距離が 7瞧を超えると、アーク 19により溶融する溶接メタル 5の量が少な くなり、溶接電流 20の周辺に生じる磁界の影響が小さくなる力もである。
本発明では、厚肉材（たとえば厚さ 4mm以上）のオープンパイプ 1であっても、エッジ部 2を高周波加熱等で予熱することなぐレーザ溶接を行なうことが可能である。ただしエツ ジ部 2を高周波加熱等で予熱すれば、レーザ溶接鋼管の生産性が向上する等の効果が 得られる。
以上に説明した通り、本発明によれば、レーザ溶接鋼管を製造するにあたってレーザ 溶接の状況を精度良く判定し、その判定結果に基づいて溶接条件を変更することによつ て、レーザビームの照射で生じるキーホールあるいは溶融メタル内に、エッジ部の接合点 を常に配置することが可能となる。その結果、レーザ溶接鋼管を歩留り良く安定して製造 できる。得られたレーザ溶接鋼管は、レーザ溶接の利点を活力してシームの低温靭性ゃ 耐食性が優れており、寒冷地や腐食環境で使用する油井管やラインパイプに好適である。 実施例 1
帯状の鋼板を成形ロールで円筒状のオープンパイプに成形し、そのオープンパイプの エッジ部をスクイズロールで加圧しながら、レーザビームを外面側から照射してレーザ溶 接鋼管を製造した。鋼板の成分は表 1に示す通りである。
レーザ溶接では、 25kWC02レーザ発振器を使用し、その出力と溶接速度は表 2に 示す通りである。
キーホール 4の監視装置は、図 3に示す装置を用いて内面ビード切削装置のマンドレ ルバ一 7に監視カメラ 8を取り付けて、オープンパイプ 1内に挿入した。なお、図 3に記載 されたプラズマ光センサー 10およびそのモニタ装置 17は、用いていない。監視カメラ 8は、 レーザビーム 3の照射によって発生するプラズマ光等の外乱を抑止するために、特定の 波長（すなわち 337nm)のみを可視化できるカメラを使用した。 表 2に示す発明例（溶接鋼管 No. l〜4)は、オープンパイプ 1の内面側からキーホール 4を監視して、キーホール 4の大きさを表 2に示すように調整し、かつエッジ部の接合点と キーホール 4あるいは溶融メタル 5との位置関係を表 2に示すように調整した例である。キ —ホール径力 0. 2mm未満になった場合に、オープンパイプ 1の周方向へレーザビー ムの照射位置を移動させて、エッジ部 2の接合点 Cがレーザービーム 3の照射位置（キー ホール 4)あるいは、溶融メタル 5内に配置されるように、調整した。
比較例の溶接鋼管 No.5， 6は、キーホール 4の監視を行なわない例である。また、比較 例の溶接鋼管 No.7, 8は、単にキーホール 4の監視を行なうのみで、キーホール 4の大き さや位置関係を調整しなかった例である。
得られたレーザ溶接鋼管を、超音波探傷試験に供し、 JIS規格 G0582 に準拠してシー ムを 20mにわたつて探傷した。その探傷結果を表 2に示す。なお表 2においては、基準と なる N5内外面ノッチの人工欠陥に対して、ピーク指示高さが、 10%以下のものを A :優 (◎) , 10%超え 25%以下のものを B :良（〇）， 25%超え 50%以下のものを C :可（△：)， 50%超えのものを D：不可（ X )として評価した。
また、鋼種 A (すなわち低合金鋼)のレーザ溶接鋼管には焼入れ (焼入れ温度 880°C) , 焼戻し (焼戻し温度 650°C)を施し、銅種 B (すなわちステンレス鋼）のレーザ溶接鋼管に は熱処理を 2回（加熱温度：1回目 780°C， 2回目 650°C)施した後、それぞれ JIS規格 Z2242に準拠してシャルピー衝撃試験を行なった。試験片は、 JIS規格 Z2202に準拠して Vノッチ，サブサイズとし、シーム部から採取した。試験温度は一 60°Cとして、吸収エネル ギ一- VE_6。(J)を測定した。その結果を表 2に示す。
表 2から明らかなように、発明例 (溶接銅管 No.：！〜 4)では、超音波探傷は A:優 (◎)ま たは B :良（〇）であり、シャルピー衝撃試験（一 60°C)の吸収エネルギーは 82〜112Jであ つた。一方、比較例 (溶接鋼管 No.5〜8)では、超音波探傷は C :可（△)または D :不可 ( X )であり、シャルピー衝撃試験（一 60°C)の吸収エネルギーは 8.7〜38Jであった。 以上に説明した通り、本発明を適用すれば、厚肉材 (厚さ 4mm以上）のオープンパイプ であっても、健全なレーザ溶接を行なうことが可能である。
得られたレーザ溶接銅管のシームは、超音波探傷の結果が示す通り、溶接欠陥ゃ析 出物の発生が抑制され、優れた耐食性を有している。かつ、シャルピー衝撃試験の結果 が示す通り、優れた低温靭性を有している。 実施例 2
帯状の鋼板を成形ロールで円筒状のオープンパイプに成形し、そのオープンパイプ 1 のエッジ部 2をスクイズロールで加圧しながら、レーザビーム 3を外面側から照射してレー ザ溶接鋼管を製造した。なお、補助熱源としてプラズマジェットおよび TIGアークを使用し、 その補助熱源がレーザビーム 3より先行してエッジ部 2を加熱し溶融するように配置した。 鋼板の成分は表 3に示す通りである。
レーザ溶接では、 20kWファイバーレーザ発振器を使用し、その出力と溶接速度は表 4 に示す通りである。
キーホール 4の監視装置は、図 3に示す装置を用いて内面ビード切削装置のマンドレ ルバ一 7に監視カメラ 8を取り付けて、オープンパイプ 1内に挿入した。なお、図 3に記載 されたプラズマ光センサー 10およびそのモニタ装置 17は、用いていない。監視カメラ 8は、 レーザビームの照射によって発生するプラズマ光等の外乱を抑止するために、特定の波 長（すなわち 337nm)のみを可視化できるカメラを使用した。
表 4に示す発明例（溶接鋼管 No. 1〜4)は、外面側からプラズマジヱットおよび TIGァー クによって加熱し溶融し、引き続きレーザビームを照射しながら、オープンパイプの内面 側からキーホールを監視して、キーホールの大きさを表 4に示すように調整し、かつエツ ジ部の接合点とキーホールあるいは溶融メタルとの位置関係を表 4に示すように調整した 例である。発明例の溶接鋼管 No. 5, 6は、補助熱源を使用しない例である。
キーホール径カ 0. 2mm未満になった場合に、オープンパイプ 1の周方向へレーザビ ームの照射位置を移動させて、エッジ部 2の接合点 Cがレーザービーム 3の照射位置（キ 一ホール 4)あるいは、溶融メタル 5内に配置されるように、調整した。 '
得られたレーザ溶接鋼管を、超音波探傷試験に供し、 JIS規格 G0582に準拠してシーム を 20mにわたつて探傷した。その探傷結果を表 4に示す。なお表 4においては、基準とな る N5内外面ノッチめ人工欠陥に対して、ピーク指示高さが、 10%以下のものを A :優 (◎) , 10%超え 25%以下のものを B :良（〇）， 25%超え 50%以下のものを C :可（△) , 50%超えのものを D :不可（X )として評価した。また、鋼管の内面ビードの外観検查を行 つた。
表 4から明らかなように、発明例 (溶接鋼管 No. 1〜4)では、超音波探傷は A:優（◎) または B :良（〇）であった。また、鋼管の内面ビードの外観も良好であった。一方、補助 熱源を使用しない発明例 (溶接鋼管 No. 5， 6)では、超音波探傷は B :良（〇）であったが、 鋼管の内面ビードに溶け落ちあるいは、アンダーカットが見つかった。
以上に説明した通り、本発明を適用すれば、厚肉材 (厚さ 4mm以上）のオープンパイプ 、 であっても、健全なレーザ溶接を行なうことが可能である。 実施例 3
帯状の鋼板を成形ロールで円筒状のォー °ンパイプに成形し、そのオープンパイプの エッジ部をスクイズロールで加圧しながら、レーザビームを外面側から照射してレーザ溶 接鋼管を製造した。なお、補助的な加熱手段として TIGアークを使用し、そのアークがレ 一ザビームより先行してエッジ部を加熱 ·溶融するように配置した。鋼板の成分は表 5に 示す通りである。
レーザ溶接では、 10kW ファイバーレーザ発振器を使用し、その出力と溶接速度は表 6 に示す通りである。 .
キーホールの監視装置は、図 3に示す装置を用いて内面ビード切削装置のマンドレル バー 7に監視カメラ 5を取り付けて、オープンパイプ 1内に挿入した。なお、図 3に記載さ れたプラズマ光センサー 10およびそのモニタ装置 17は、用いていない。監視カメラ 5は、 レーザビームの照射によって発生するプラズマ光等の外乱を抑止するために、特定の波 長（すなわち 337nm)のみを可視化できるカメラを使用した。
表 6に示す発明例（溶接鋼管 No.：!〜 4)は、外面側から TIGアークによって加熱 ·溶融 し、引き続きレーザビームを照射しながら、オープンパイプの内面側からキ一ホールを監 視して、キーホールの大きさを表 6に示すように調整し、かつエッジ部の接合点とキーホ ールあるいは溶融メタルとの位置関係を表 6に示すように調整した例である。発明例の溶 接鋼管 No. 5〜8は、 TIGアークを使用しない例である。
キーホール径カ S、 0. 2mm未満になった場合に、オープンパイプ 1の周方向へレーザビ ームの照射位置を移動させて、エッジ部 2の接合点 Cがレーザビーム 3の照射位置 (キ一 ホール 4)あるいは、溶融メタル 5内に配置されるように、調整した。
得られたレーザ溶接鋼管を、超音波探傷試験に供し、 JIS規格 G0582に準拠してシーム を 20mにわたつて探傷した。その探傷結果を表 6に示す。なお表 6においては、基準とな る N5内外面ノッチの人工欠陥に対して、ピーク指示高さが、 10%以下のものを A :優 (◎) , 10%超え 25%以下のものを B :良（〇）， 25%超え 50%以下のものを C :可（△) , 50%超えのものを D :不可（X )として評価した。また、鋼管の内面ビードの外観検查を行 つた
表 6から明らかなように、発明例 (溶接鋼管 No.：!〜 4)では、超音波探傷は A:優 (◎) または B :良（〇）であった。また、鋼管の内面ビードの外観も良好であった。一方、 TIGァ ークを使用しない発明例 (溶接鋼管 No. 5〜8)では、超音波探傷は B :良（〇）であったが、 鋼管の内面ビードに溶け落ちおよびアンダーカットが見つかった。
以上に説明した通り、本発明を適用すれば、厚肉材（厚さ 4mm以上）のオープンパイプ であっても、健全なレーザ溶接を行なうことが可能である。 実施例 4
帯状の鋼板を成形ロールで円筒状のオープンパイプに成形し、そのオープンパイプの エッジ部をスクイズロールで加圧しながら、レーザビーム（2本または 1本）を外面側から照 射してレーザ溶接鋼管を製造した。鋼板の成分は表 7に示す通りである。レーザ溶接で は、 5kWと 10kWのファイバーレーザ発振器を使用し、その溶接条件は表 8に示す通りであ る。
キーホールの監視装置は、図 3に示す装置を用いて内面ビード切削装置のマンドレル バー 7に監視カメラ 5を取り付けて、オープンパイプ内に挿入した。なお、図 3に記載され たプラズマ光センサー 10およびそのモニタ装置 17は、用いていない。監視カメラ 5は、レ 一ザビームの照射によって発生するプラズマ光等の外乱を抑止するために、特定の波長 (すなわち 337nm)のみを可視化できるカメラを使用した。
表 8に示す発明例 (鋼管番号 1〜4)は、オープンパイプの外面側から 2本のレーザビー ムを照射して 2個のキーホールを形成しながら、オープンパイプの内面側からキーホール を監視して、キーホールの大きさを表 8に示すように調整し、かつエッジ部の接合点とキ 一ホールや溶融メタルとの位置関係を表 8に示すように調整した例である。発明例の鋼 管番号 5〜8は、 1本のレーザビームを照射して 1個のキーホールを形成キーホールする 例である。
少なくとも 1つのキーホール径カ 0. 1mm未満になった場合に、オープンパイプ 1の周 方向へレーザビームの照射位置および焦点位置を移動させて、エッジ部 2の接合点じが 2個のキーホール間で、レーザビーム 3の照射位置（キーホール 4)あるいは、溶融メタル 5内に配置されるように、調整した。
得られたレーザ溶接鋼管を、超音波探傷試験に供し、 JIS規格 G0582に準拠してシー ムを 20mにわたつて探傷した。その探傷結果を表 8に示す。なお表 8においては、基準と なる N5内外面ノッチの人工欠陥に対して、ピーク指示高さが、 10%以下のものを A :優 (◎) , 10%超え 25%以下のものを B :良（〇）， 25%超え 50%以下のものを C :可（△)， 50%超えのものを D :不可（X )として評価した。また、鋼管の内面ビードの外観検查を行 つた。
表 8から明らかなように、発明例 (鋼管番号 1〜4)では、超音波探傷は A:優（◎)または B :良（〇）であった。また、鋼管の内面ビードの外観も良好であった。一方、 1本のレーザ ビームを照射して 1個のキーホールを形成キーホールする発明例（鋼管番号 5〜8)では, 超音波探傷は B：良（〇）であったが、鋼管の内面ビードにアンダーカットが発生していた c 以上に説明した通り、本発明を適用すれば、厚肉材 (厚さ 4膽以上）のオープンパイプ であっても、健全なレーザ溶接を行なうことが可能である。 実施例 5
帯状の鋼板を成形ロールで円筒状のオープンパイプに成形し、そのオープンパイプの エッジ部をスクイズロールで加圧しながら、レーザビームを外面側から照射してレーザ溶 接鋼管を製造した。なお、補助的な加熱手段として TIGアークを使用し、そのアークがレ 一ザビームより先行してエッジ部を加熱 ·溶融するように配置した。鋼板の成分は表 9に 示す通りである。
レーザ溶接では、 20kWファイバーレーザ発振器を使用し、その出力と溶接速度は表 10 に示す通りである。
キーホールの監視装置は、図 3に示す装置を用いて内面ビード切削装置のマンドレル バー 7に監視カメラ 5を取り付けて、オープンパイプ 1内に挿入した。監視カメラ 5は、レ一 ザビーム 3の照射によって発生するプラズマ光等の外乱を抑止するために、特定の波長 (すなわち 337nm)のみを可視化できるカメラを使用した。
また、レーザビーム 3の照射部位から発生する反射光のセンサー 15は図 5に示す装置 を用いて溶接ヘッド 14に取り付け、プラズマ光のセンサー 10は図 3に示す装置を用いて マンドレルバ一 7に取り付けた。
表 10に示す発明例のうち、鋼管番号 No. 1, 2は、レーザビームを照射しながら、オーブ ンパイプの内面側から図 3に示す装置を用いてキーホールを監視するとともに、プラズマ 光の強度を測定し、かつ図 5に示す装置を用いて外面側から反射光の強度を測定した。 そしてキーホールの大きさ，反射光の測定値の相対値の変動，プラズマ光の測定値の相 対値の変動に基づいて、エッジ部の接合点とキーホールあるいは溶融メタルとの位置関 係を表 10に示すように調整した例である。キ ホール径が、 0. 2mm未満になった場合 に、オープンパイプ 1の周方向へレーザビームの照射位置を移動させて、エッジ部 2の接 合点 Cがレーザビーム 3の照射位置（キーホール 4)あるいは、溶融メタル 5内に配置され 'るように、調整した。
また、プラズマ光の強度の変動が、相対値に対して、 15%を超えた場合に、オープンパイ プ 1の周方向へレーザビームの照射位置を移動させて、エッジ部 2の接合点 Cがレーザ ビーム 3の照射位置（キーホール 4)あるいは、溶融メタル 5内に配置されるように、調整し た。鋼管番号 No. 3, 4は、外面側から TIGアークによって加熱'溶融し、引き続きレーザ ビームを照射しながら、オープンパイプの內面側からキ一ホールを監視するとともにブラ ズマ光の強度を測定し、かつ外面側から反射光の強度を測定した。そしてキーホールの 大きさ，反射光の測定値の相対値の変動，プラズマ光の測定値の相対値の変動に基づ いて、エッジ部の接合点とキーホールあるいは溶融メタルとの位置関係を表 10に示すよ うに調整した例である。
プラズマ光の強度あるいは、反射光の強度の変動が、相対値に対して、 15%を超えた場 合に、オープンパイプ 1の周方向へレーザビームの照射位置を移動させて、エッジ部 2の 接合点 Cがレーザビーム 3の照射位置（キーホール 4)あるいは、溶融メタル 5内に配置さ れるように、調整した。
V
発明例（鋼管番号 No. 5〜8)は、反射光とプラズマ光を測定せず、プラズマ光の強度あ るいは、反射光の強度の変動が、相対値に対して、 15%を超えた場合でも、エッジ部の 接合点とキーホールあるいは溶融メタルとの位置関係の調整に反映させなかった例であ る。
得られたレーザ溶接鋼管を、超音波探傷試験に供し、 JIS規格 G0582に準拠してシー ムを 20mにわたつて探傷した。その探傷結果を表 10に示す。なお表 10においては、基 準となる N5内外面ノッチの人工欠陥に対して、ピーク指示高さ力 10%以下のものを A : 優（◎) , 10%超え 25%以下のものを B :良（〇）， 25%超え 50%以下のものを C :可（△) , 50%超えのものを D :不可 ( X )として評価した。また、鋼管の内面ビードの外観検査を行 つた。
表 10から明らかなように、発明例 (鋼管番号 No. 1〜4)では、超音波探傷は A:優（◎) または B :良（〇）であった。また、鋼管の内面ビードの外観も良好であった。一方、反射 光とプラズマ光を測定せず、プラズマ光の強度あるいは、反射光の強度の変動が、相対 値に对して、 15%を超えた場合でも、エッジ部の接合点とキーホールあるいは溶融メタノレ との位置関係の調整に反映させなかった発明例（鋼管番号 No. 5〜8)では、超音波探傷 は良好であつたが、キーホールの短時間の閉塞が頻繁に発生するようになり、鋼管の内 面ビード近傍にスパッタが発生していた。また、発明例 (鋼管番号 No. 5、 6)では鋼管の 内面ビードに溶け落ちあるいはアンダーカットが見つかった。なお、キーホールの閉塞の 有無は、実施例 1〜4で用いた図 3に示す監視カメラ（30コマ/秒）に代えて高速度カメラ をセットし、キーホールを 1000 コマ/秒で撮影し、確認した。 0. 01秒以上の短時間のキ 一ホールの閉塞を閉塞有りとした。プラズマ光の強度あるいは、反射光の強度の変動と 0. 01秒以上の短時間のキーホールの閉塞は、ほぼ同期して発生していることが分かった。 以上に説明した通り、本発明を適用すれば、厚肉材 (厚さ 4mm以上）のオープンパイプ であっても、健全なレーザ溶接を行なうことが可能である。 実施例 6
帯状の鋼板を成形ロールで円筒状のオープンパイプ 1に成形し、そのオープンパイプ 1 のエッジ部 2をスクイズロールで加圧しながら、レーザビーム 3 (2本または 1本）を外面側 から照射してレーザ溶接鋼管 (外径 273. Omm,厚さ 6. 4mm)を製造した。なお、補助的な加 熱手段として TIGアークを使用し、そのアーク 19がレーザビーム 3より先行してエッジ部 2 を加熱し溶融するように配置した。鋼板の成分は表 11に示す通りである。
レーザ溶接では、 10kWと 20kWのファイバーレーザ発振器を使用し、その溶接条件は表 12に示す通りである。
キーホール 4の監視装置は、図 3に示す装置を用いて内面ビード切削装置のマンドレ ルバ一 7に監視カメラ 5を取り付けて、オープンパイプ 1內に揷入した。監視カメラ 5は、レ 一ザビーム 3の照射によって発生するプラズマ光等の外乱を抑止するために、特定の波 長（すなわち 337nm)のみを可視化できるカメラを使用した。
また、レーザビームの照射部位から発生する反射光のセンサー 15は図 5に示すように、 溶接ヘッド 14に取り付け、プラズマ光のセンサー 10は図 3に示すように、マンドレルバ一 7に取り付けた。
表 12に示す発明例のうち、鋼管番号 No. 1, 2は、 2本のレーザビームを照射しながら、 オープンパイプの内面側から図 3に示す装置を用いてキーホール 4を監視するとともに、 プラズマ光の強度を測定し、かつ図 5に示す装置を用いて外面側から反射光の強度を測 定した。そしてキーホール 4の大きさ，反射光の測定値の相対値の変動，プラズマ光の測 定値の相対値の変動に基づいて、エッジ部の接合点とキーホールあるいは溶融メタルと の位置関係を表 12に示すように調整した例である。少なくとも 1つのキーホール径カ 0. lmm未満になった場合に、オープンパイプ 1の周方向ヘレ一ザビームの照射位置およ び焦点位置を移動させて、エッジ部 2の接合点 Cが 2個のキーホール間で、レーザビーム 3の照射位置（キーホール 4)あるいは、溶融メタル 5内に配置されるように、調整した。 また、プラズマ光の強度あるいは、反射光の強度の変動が、相対値に対して、 15%を超 えた場合に、オープンパイプ 1の周方向へレーザビームの照射位置および焦点位置を移 動させて、エッジ部 2の接合点 Cが 2個のキーホール間で、レーザビーム 3の照射位置（キ 一ホール 4)あるいは、溶融メタル 5内に配置されるように、調整した。
鋼管番号 No. 3， 4は、外面側から TIGアークによって加熱 '溶融し、弓 Iき続き 1本のレー ザビーム 3を光学系で 2分割して照射しながら、オープンパイプ 1の内面側からキーホー ル 4を監視するとともにプラズマ光の強度を測定し、かつ外面側から反射光の強度を測 定した。そしてキーホール 4の大きさ，反射光の測定値の相対値の変動，プラズマ光の測 定値の相対値の変動に基づいて、エッジ部 2の接合点 Cとキーホール 4あるいは溶融メタ ル 5との位置関係を表 12に示すように調整した例である。少なくとも 1つのキーホール径 1 0. 1mm未満になった場合に、オープンパイプ 1の周方向へレーザビームの照射位 置および焦点位置を移動させて、エッジ部 2の接合点 Cが 2個のキーホール間で、レーザ 一ビーム 3の照射位置（キ一ホール 4)あるいは、溶融メタル 5内に配置されるように、調整 した。また、プラズマ光の強度あるいは、反射光の強度の変動が、相対値に対して、 15% を超えた場合に、オープンパイプ 1の周方向へレーザビームの照射位置および焦点位置 を移動させて、エッジ部 2の接合点 Cが 2個のキーホール間で、レーザービーム 3の照射 位置（キーホール 4)あるいは、溶融メタル 5内に配置されるように、調整した。
発明例 (鋼管番号 No. 5〜8)は、反射光とプラズマ光を測定せず、プラズマ光の強度あ るいは、反射光の強度の変動が、相対値に対して、 15%を超えた場合でも、エッジ部 2の 接合点 Cとキーホール 4あるいは溶融メタル 5との位置関係の調整に反映させなかった例 である。
得られたレーザ溶接鋼管を、超音波探傷試験に供し、 JIS規格 G0582に準拠してシーム を 20mにわたつて探傷した。その探傷結果を表 12に示す。なお表 12においては、基準 となる N5内外面ノッチの人工欠陥に対して、ピーク指示高さが、 10%以下のものを A:優 (◎)， 10%超え 25%以下のものを B :良（〇）， 25%超え 50%以下のものを C :可（△) , 50%超えのものを D :不可（X )として評価した。また、鋼管の內面ビードの外観検査を行 つた。
表 12から明らかなように、発明例 (鋼管番号 1〜4)では、超音波探傷は A:優（◎)また は B :良（〇）であった。また、鋼管の内面ビードの外観も良好であった。一方、反射光とプ ラズマ光を測定せず、プラズマ光の強度あるいは、反射光の強度の変動が、相対値に対 して、 15%を超えた場合でも、エッジ部 2の接合点 Cとキーホール 4あるいは溶融メタル 5 との位置関係の調整に反映させなかった発明例（鋼管番号 5〜8)では、超音波探傷は 良好であったが、キーホールの短時間の閉塞が頻繁に発生するようになり、鋼管の内面 ビード近傍にスパッタが発生していた。また、発明例（鋼管番号 No. 5、 6)では鋼管の内 面ビードに溶け落ちおよびアンダーカットが見つかった。なお、キーホールの閉塞の有無 は、実施例：!〜 4で用いた図 3に示す監視カメラ（30コマ/秒）に代えて高速度カメラをセ ットし、キーホールを 1000 コマ/秒で撮影し、確認した。 0. 01秒以上の短時間のキーホ ールの閉塞を閉塞有りとした。プラズマ光の強度あるいは、反射光の強度の変動と 0. 01 秒以上の短時間のキーホールの閉塞は、ほぼ同期して発生していることが分かった。 以上に説明した通り、本発明を適用すれば、厚肉材 (厚さ 4mm 以上）のオープンパイプ 1であっても、健全なレーザ溶接を行なうことが可能である。 産業上の利用可能性 レーザ溶接鋼管を製造するにあたって、キーホール 4の監視あるいは、さらに、反射光 やプラズマ光の測定を行なうことによってレーザ溶接の状況を精度良く判定し、レーザビ ーム 3の照射で生じるキーホール 4あるいは溶融メタル 5内に、エッジ部 2の接合点 Cを常 に配置することが可能となり、レーザ溶接鋼管を歩留り良ぐ安定して製造できるので、産 業上格段の効果を奏する。
Figure imgf000028_0001
Figure imgf000028_0002
Figure imgf000029_0001
Figure imgf000029_0002
* シーム
Figure imgf000030_0001
Figure imgf000030_0002
* シーム
Figure imgf000031_0001
Figure imgf000031_0003
Figure imgf000031_0002
Figure imgf000031_0004
Figure imgf000032_0001
Figure imgf000032_0002
* シーム
Figure imgf000033_0001
Figure imgf000033_0002
* シー厶
Figure imgf000034_0001
Figure imgf000034_0002
表 11
Figure imgf000034_0003
表 10
Figure imgf000035_0001
* シーム
表 12
Figure imgf000036_0001
* シ一ム

Claims

請求の範囲
1.鋼板を成形ロールで円筒状のオープンパイプに成形し、前記オープンパイプのエツ ジ部をスクイズロールで加圧しながら前記オープンパイプの外面側からレーザビームを照 射して前記エッジ部を溶接するレーザ溶接鋼管の製造方法において、
前記エッジ部に照射する前記レーザビームの照射部位を前記オープンパイプの内面側 から監視し、前記オープンパイプの内面側まで貫通したキーホールが認められる場合は 前記レーザビームによる溶接条件を継続して維持する一方、前記オープンパイプの内面 側まで貫通したキーホールが認められない場合は前記レーザビームによる溶接条件を変 更することによって、前記オープンパイプの外面側から内面側まで貫通したキーホールを 前記レーザビームの照射部位に設けつつ溶接を行なうレーザ溶接鋼管の製造方法。
2. 請求項 1において、外面側から加熱する補助熱源を用いて前記エッジ部を補助的 に加熱'溶融し、かつ前記レーザビームを照射するレーザ溶接鋼管の製造方法。
3. 請求項 2において、前記補助熱源が、アークであるレーザ溶接鋼管の製造方法。
4. 請求項 1〜3の任意の請求項において、前記エッジ部に照射する前記レーザビーム の照射部位を前記オープンパイプの内面側から監視するとともに、前記レーザビームの 照射によって前記 、射部位より発生する反射光ならびにプラズマ光をセンサーを用いて 測定し、前記センサーから得られるそれぞれの測定値に基づいて溶接状況を監視し、前 記オープンパイプの内面側まで貫通したキーホールが認められ、かつ前記センサーから 得られる前記反射光および前記プラズマ光の測定値の相対値の変動が小さい場合は前 記レーザビームによる溶接条件を継続して維持する一方、前記オープンパイプの内面側 まで貫通したキーホールが不安定で閉塞を繰り返し、かつ前記センサーから得られる前 記反射光および前記プラズマ光の測定値の相対値の変動が大きい場合は前記レーザビ ームによる溶接条件を変更することによって、前記オープンパイプの外面側から内面側ま で貫通したキーホールを前記レーザビームの照射部位に設けつつ溶接を行なうレーザ 溶接鋼管の製造方法。
5. 請求項 1〜4の任意の請求項において、前記キーホールの大きさを、前記オープン パイプの内面側で直径 0.2mm以上とするレーザ溶接鋼管の製造方法。
6. 請求項 1〜5の任意の請求項において、前記スクイズロールで加圧されるエッジ部の 接合点を、前記レーザビームの照射によって生じる溶融メタル内に配置するレーザー溶 接鋼管の製造方法。
7. 請求項 1〜5の任意の請求項において、前記スクイズロールで加圧されるエッジ部の 接合点を、前記内面側キーホール内に配置するレーザ溶接鋼管の製造方法。
8. 請求項 2〜7の任意の請求項において、前記レーザビームの発振器と前記補助熱 源とを一体的に配置するレーザ溶接鋼管の製造方法。
9. 請求項 2〜7の任意の請求項において、前記レーザビームの発振器と前記補助熱 源とを一体的に配置し、かつ前記補助熱源がレーザビームより先行して前記エッジ部を 加熱するレーザ溶接鋼管の製造方法。
10. 請求項 3〜9の任意の請求項において、前記レーザビームの発振器がファイバー レーザ発振器であり、レーザ出力が 15kWを超え、レーザの焦点距離が 200mm以上であ るレーザ溶接鋼管の製造方法。
1 1. 請求項 3〜； 10の任意の請求項において、前記オープンパイプの外面における前 記レーザビームの照射位置と前記アークの電極との距離が 7mm 以下であるレーザ溶接 鋼管の製造方法。 .
12. 請求項 4〜： 10の任意の請求項において、前記反射光を前記オープンパイプの外 面側から測定し、前記プラズマ光を前記オープンパイプの内面側から測定するレーザ溶 接鋼管の製造方法。
13. 請求項 1において、複数本のレーザビームを照射して、前記オープンパイプの外 面側から内面側まで貫通したキーホールを前記複数本のレーザビームの照射部位にそ れぞれ設けつつ溶接を行なうレーザ溶接鋼管の製造方法。
14. 請求項 13において、前記エッジ部に照射する複数本のレーザビームの照射部位 を内面側から監視するとともに、前記レーザビームの照射によって前記照射部位より発生 する反射光ならびにプラズマ光をセンサーを用いて測定し、前記センサ一から得られる それぞれの測定値に基づいて溶接状況を監視し、前記オープンパイプの外面側から內 面側まで貫通した複数個のキーホールが認められ、かつ前記センサーから得られる前記 反射光および前記プラズマ光の測定値の相対値が小さい場合は前記レーザビームによ る溶接条件を継続して維持する一方、前記オープンパイプの内面側まで貫通したキーホ ールが不安定で閉塞を繰り返し、かつ前記センサーから得られる前記反射光および前記 ° プラズマ光の測定値の相対値が大きい場合は前記レーザビームによる溶接条件を変更 することによって、前記オープンパイプの外面側から内面側まで貫通したキーホールを前 記複数本のレーザビームの照射部位にそれぞれ設けつつ溶接を行なうレーザ溶接鋼管 の製造方法。
15. 請求項 13または 14において、前記複数個のキ一ホールのうち、前記エッジ部の両 側に設けられかつ前記エッジ部に対して垂直方向の距離が最も大きい 2個のキーホール の間にエッジ部の接合点を配置するレーザ溶接鋼管の製造方法。
16. 請求項 13〜15の任意の請求項において、前記複数個のキーホールの大きさを、 いずれも前記オープンパイプの内面側で直径 0.1mm以上とするレーザ溶接鋼管の製 造方法。
17. 請求項 13〜： 16の任意の請求項において、前記エッジ部の接合点を、前記複数本 のレーザビームの照射によって生じる溶融メタル内に配置するレーザ溶接鋼管の製造方 法,
18. 請求項 13〜17の任意の請求項において、前記複数本のレーザビームとして 2本 のレーザビームを用いるレーザ溶接鋼管の製造方法。
19. 請求項 13〜18の任意の請求項において、前記オープンパイプの外面側から加熱 する補助熱源を用いて前記エッジ部を補助的に加熱'溶融するレーザ溶接鋼管の製造 方法。
PCT/JP2009/061791 2008-06-23 2009-06-22 レーザ溶接鋼管の製造方法 WO2009157570A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/999,001 US8604382B2 (en) 2008-06-23 2009-06-22 Method for manufacturing a laser welded steel pipe
EP09770280.7A EP2322312B1 (en) 2008-06-23 2009-06-22 Method for manufacturing laser-welded steel pipe
KR1020107028685A KR101318819B1 (ko) 2008-06-23 2009-06-22 레이저 용접 강관의 제조 방법
CN200980123799.0A CN102066040B (zh) 2008-06-23 2009-06-22 激光焊接钢管的制造方法

Applications Claiming Priority (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008162991 2008-06-23
JP2008-162991 2008-06-23
JP2008281782 2008-10-31
JP2008-281782 2008-10-31
JP2008-281766 2008-10-31
JP2008281766 2008-10-31
JP2008321837 2008-12-18
JP2008-321837 2008-12-18
JP2009064027 2009-03-17
JP2009064029 2009-03-17
JP2009-064029 2009-03-17
JP2009-064027 2009-03-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009157570A1 true WO2009157570A1 (ja) 2009-12-30

Family

ID=41444630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/061791 WO2009157570A1 (ja) 2008-06-23 2009-06-22 レーザ溶接鋼管の製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8604382B2 (ja)
EP (1) EP2322312B1 (ja)
KR (1) KR101318819B1 (ja)
CN (1) CN102066040B (ja)
WO (1) WO2009157570A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015037457A1 (ja) * 2013-09-12 2015-03-19 Ｊｆｅスチール株式会社 レーザ溶接良否判定装置及びレーザ溶接良否判定方法
RU2563067C2 (ru) * 2011-04-28 2015-09-20 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Способ производства стальной трубы с помощью лазерной сварки
RU2617465C1 (ru) * 2013-05-24 2017-04-25 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Способ производства стальной трубы
EP3542916A4 (en) * 2016-11-21 2020-07-15 Nakata Manufacturing Co., Ltd. DEVICE FOR PRODUCING WELDED TUBES AND METHOD FOR PRODUCING WELDED TUBES

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5827454B2 (ja) * 2010-03-08 2015-12-02 株式会社神戸製鋼所 レーザー・アーク複合溶接方法及び該溶接方法による溶接部材の製造方法
DE102010029694A1 (de) * 2010-06-04 2011-12-08 Robert Bosch Gmbh Schweißvorrichtung und Verfahren zum Schweißen
US8822875B2 (en) 2010-09-25 2014-09-02 Queen's University At Kingston Methods and systems for coherent imaging and feedback control for modification of materials
US10124410B2 (en) 2010-09-25 2018-11-13 Ipg Photonics Corporation Methods and systems for coherent imaging and feedback control for modification of materials
US20130309000A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-21 General Electric Comapny Hybrid laser arc welding process and apparatus
US9683682B2 (en) * 2012-08-03 2017-06-20 Lincoln Global, Inc. Methods and systems of joining pipes
US9304204B2 (en) 2012-08-10 2016-04-05 Sms Meer Gmbh Method and device for optically measuring the interior of a pipe
CN103111027A (zh) * 2013-02-04 2013-05-22 抚顺中煤科工安全仪器有限公司 压缩氧气自救器的二氧化碳吸收罐及加工方法
DE14764437T1 (de) 2013-03-13 2019-09-12 Ipg Photonics (Canada) Inc. Verfahren und systeme zur kennzeichnung von laserbearbeitungseigenschaften durch messung von schlüssellochdynamiken mittels interferometrie
EP2883646B1 (en) * 2013-12-12 2016-11-02 Autotech Engineering, A.I.E. Methods for joining two blanks and blanks and products obtained
US10464168B2 (en) 2014-01-24 2019-11-05 Lincoln Global, Inc. Method and system for additive manufacturing using high energy source and hot-wire
US9676058B2 (en) * 2014-01-27 2017-06-13 General Electric Company Method and system for detecting drilling progress in laser drilling
ES2627220T3 (es) 2014-05-09 2017-07-27 Gestamp Hardtech Ab Métodos para la unión de dos formatos y los formatos y los productos obtenidos
CN104014934B (zh) * 2014-06-19 2016-08-24 兰州理工大学 适用于异种材料对接的电弧辅助激光熔钎焊方法
US11154946B2 (en) * 2014-06-30 2021-10-26 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for the control of welding parameters
DE102015112215A1 (de) * 2015-07-27 2017-02-02 Salzgitter Flachstahl Gmbh Hochlegierter Stahl insbesondere zur Herstellung von mit Innenhochdruck umgeformten Rohren und Verfahren zur Herstellung derartiger Rohre aus diesem Stahl
DE102015115270A1 (de) 2015-09-10 2017-03-16 Laser Zentrum Hannover E.V. Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung in einem Fügespalt und Prozessbeobachtungsvorrichtung
US20200038929A1 (en) * 2016-11-15 2020-02-06 Nippon Steel Corporation Apparatus, method, and program for monitoring operation of high frequency resistance welding and induction heating welding of electric resistance welded steel pipe
WO2018227115A1 (en) * 2017-06-09 2018-12-13 Ipg Photonics Corporation Laser-based keyhole welding
US11027362B2 (en) 2017-12-19 2021-06-08 Lincoln Global, Inc. Systems and methods providing location feedback for additive manufacturing
CN111122568B (zh) 2018-11-01 2022-04-22 华中科技大学苏州脑空间信息研究院 一种高通量光学层析成像方法及成像系统
DE102020207414A1 (de) * 2019-09-10 2021-03-11 Sms Group Gmbh Innenschweissung von Rohren und Profilen

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06155059A (ja) * 1992-11-20 1994-06-03 Nakata Seisakusho:Kk 自動造管機の溶接方法
JPH08267241A (ja) 1995-03-31 1996-10-15 Kobe Steel Ltd 溶接時における裏波形成状態の判定方法
JPH09267186A (ja) * 1996-04-01 1997-10-14 Nkk Corp レーザ溶接製管法におけるシーム倣い方法
JPH1076383A (ja) 1996-08-30 1998-03-24 Nkk Corp レーザ溶接モニタ方法
JPH10193148A (ja) * 1996-12-27 1998-07-28 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶接位置の決定方法及び装置並びに溶接管の製造方法及び装置
JP2001025867A (ja) 1999-07-13 2001-01-30 Hitachi Ltd 裏波溶接制御方法及びその装置
JP2001321974A (ja) * 2000-05-12 2001-11-20 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶接管のエネルギービーム照射位置のずれ量監視・制御方法
JP2006082129A (ja) * 2004-09-17 2006-03-30 Toyota Motor Corp レーザ溶接品質評価方法および装置
JP2008518785A (ja) * 2004-10-29 2008-06-05 ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニー レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS608916B2 (ja) * 1982-10-06 1985-03-06 工業技術院長 レ−ザとミグを併用した溶接法
US4649256A (en) * 1985-01-10 1987-03-10 Nippon Steel Corporation High-frequency electric resistance welding method using irradiation with a laser beam
DE3632952A1 (de) * 1986-09-27 1988-04-07 Hoesch Ag Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung rohrfoermiger koerper mittels laser-laengsnahtschweissung
US4857697A (en) * 1987-01-21 1989-08-15 Metal Box Public Limited Company Continuous seam welding apparatus and methods
JPH08300172A (ja) * 1995-04-28 1996-11-19 Nkk Corp 溶接鋼管の製造方法
JPH11179581A (ja) * 1997-12-24 1999-07-06 Nkk Corp レーザビームによる突合わせ溶接におけるレーザビーム照射位置制御方法
JP2001170787A (ja) * 1999-12-14 2001-06-26 Sumitomo Metal Ind Ltd レーザ溶接の溶接状態監視方法
MY137246A (en) * 2002-04-30 2009-01-30 Jfe Steel Corp Method and instrument for measuring bead cutting shape of electric welded tube
DE10221210A1 (de) * 2002-05-13 2003-12-04 Hydro Aluminium Deutschland Verfahren und Vorrichtung zur Prozessüberwachung und/oder -steuerung beim Laserstrahlschweissen
US20060011592A1 (en) * 2004-07-14 2006-01-19 Pei-Chung Wang Laser welding control
KR100602382B1 (ko) * 2004-12-20 2006-07-18 재단법인 포항산업과학연구원 아크 용접 장치 및 방법
US8253062B2 (en) * 2005-06-10 2012-08-28 Chrysler Group Llc System and methodology for zero-gap welding
JP2007190566A (ja) * 2006-01-17 2007-08-02 Miyachi Technos Corp ファイバレーザ加工装置
GB0615153D0 (en) * 2006-07-31 2006-09-06 Rolls Royce Plc Laser cleaning of components

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06155059A (ja) * 1992-11-20 1994-06-03 Nakata Seisakusho:Kk 自動造管機の溶接方法
JPH08267241A (ja) 1995-03-31 1996-10-15 Kobe Steel Ltd 溶接時における裏波形成状態の判定方法
JPH09267186A (ja) * 1996-04-01 1997-10-14 Nkk Corp レーザ溶接製管法におけるシーム倣い方法
JPH1076383A (ja) 1996-08-30 1998-03-24 Nkk Corp レーザ溶接モニタ方法
JPH10193148A (ja) * 1996-12-27 1998-07-28 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶接位置の決定方法及び装置並びに溶接管の製造方法及び装置
JP2001025867A (ja) 1999-07-13 2001-01-30 Hitachi Ltd 裏波溶接制御方法及びその装置
JP2001321974A (ja) * 2000-05-12 2001-11-20 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶接管のエネルギービーム照射位置のずれ量監視・制御方法
JP2006082129A (ja) * 2004-09-17 2006-03-30 Toyota Motor Corp レーザ溶接品質評価方法および装置
JP2008518785A (ja) * 2004-10-29 2008-06-05 ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニー レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563067C2 (ru) * 2011-04-28 2015-09-20 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Способ производства стальной трубы с помощью лазерной сварки
RU2617465C1 (ru) * 2013-05-24 2017-04-25 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Способ производства стальной трубы
WO2015037457A1 (ja) * 2013-09-12 2015-03-19 Ｊｆｅスチール株式会社 レーザ溶接良否判定装置及びレーザ溶接良否判定方法
JP2015054343A (ja) * 2013-09-12 2015-03-23 Ｊｆｅスチール株式会社 レーザ溶接良否判定装置及びレーザ溶接良否判定方法
US10002418B2 (en) 2013-09-12 2018-06-19 Jfe Steel Corporation Laser beam welding diagnosis apparatus and laser beam welding diagnosis method
EP3542916A4 (en) * 2016-11-21 2020-07-15 Nakata Manufacturing Co., Ltd. DEVICE FOR PRODUCING WELDED TUBES AND METHOD FOR PRODUCING WELDED TUBES
US11305323B2 (en) 2016-11-21 2022-04-19 Nakata Manufacturing Co., Ltd. Welded pipe manufacturing apparatus and welded pipe manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
EP2322312B1 (en) 2020-01-08
CN102066040B (zh) 2015-08-12
US8604382B2 (en) 2013-12-10
US20110100965A1 (en) 2011-05-05
KR20110020847A (ko) 2011-03-03
KR101318819B1 (ko) 2013-10-17
EP2322312A4 (en) 2015-05-27
CN102066040A (zh) 2011-05-18
EP2322312A1 (en) 2011-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009157570A1 (ja) レーザ溶接鋼管の製造方法
JP5375527B2 (ja) レーザ溶接鋼管の製造方法
CN101983110B (zh) 用高密度能量束接合的焊接钢管及其制造方法
Liu et al. Real-time monitoring of the laser hot-wire welding process
US20140124481A1 (en) Method of manufacturing laser welded steel pipe
JP2836498B2 (ja) レーザ溶接製管方法
JP5338511B2 (ja) レーザ溶接鋼管の製造方法
Sibillano et al. Real-time monitoring of laser welding by correlation analysis: the case of AA5083
JP5866790B2 (ja) レーザ溶接鋼管の製造方法
WO2012147213A1 (ja) レーザ溶接鋼管の製造方法
Zhao et al. Plasma behavior and control with small diameter assisting gas nozzle during CO2 laser welding
JP2008221335A (ja) 溶接部の靭性が良好な電縫鋼管の製造方法
JP5803160B2 (ja) レーザ溶接鋼管の製造方法
RU2456107C1 (ru) Способ изготовления стальной трубы лазерной сваркой
JP2008238269A (ja) 溶接部の靭性が良好な電縫鋼管の製造方法
JP5724294B2 (ja) レーザ溶接鋼管の製造方法
JPH0852512A (ja) 溶接管の製造方法
Ono et al. Development of high power laser pipe welding process
WO2008099943A1 (ja) 電縫鋼管の製造方法およびその製造装置
JP2017148856A (ja) レーザ溶接方法
JP2011173161A (ja) レーザ溶接鋼管の製造方法
JPH07314156A (ja) 溶接管の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980123799.0

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09770280

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12999001

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20107028685

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009770280

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011102389

Country of ref document: RU