WO2014188490A1 - 鋼管の製造方法 - Google Patents

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    • B21D39/08—Tube expanders
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a steel pipe including a pipe expanding step of expanding the steel pipe from the inside using a pipe expanding machine.
  • the manufacturing process of UOE steel pipe is a process of performing groove processing on the width direction end of a thick steel plate as a raw material, after performing end bending of the width direction end of the thick steel plate using a C-shaped press.
  • a tack welding process in which the end portions in the width direction of the thick steel plates are butted and tack welded, a main welding process in which seam welding is performed on the inner and outer surfaces of the butted portions of the thick steel plates by a submerged arc welding method, and A pipe expanding step for forming the steel pipe into a predetermined roundness, straightness, and outer diameter by expanding the pipe from the inside.
  • UOE steel pipes for oil well pipes and line pipes are used by joining the pipe ends of UOE steel pipes by circumferential welding at the installation site. For this reason, when the roundness of the UOE steel pipe is low, the pipe ends of the UOE steel pipe cannot be butted together during circumferential welding. In addition, when the roundness of the UOE steel pipe is low, the steel pipe is easily deformed by pressure when the UOE steel pipe is laid in a high-pressure atmosphere such as deep sea. From such a background, a technique for improving the roundness of the UOE steel pipe in the pipe expansion process has been proposed (see Patent Documents 1 to 5).
  • JP 2010-167440 A Japanese Patent Laid-Open No. 03-094936 JP 59-183943 A JP 09-001234 A JP-A 61-147930
  • a steel pipe having a cross-sectional shape closer to a perfect circle can be manufactured by increasing the ratio of the pipe diameter difference before and after pipe expansion to the pipe diameter before pipe expansion (hereinafter referred to as the pipe expansion ratio).
  • the pipe expansion ratio the ratio of the pipe diameter difference before and after pipe expansion to the pipe diameter before pipe expansion.
  • the pipe expansion ratio it is necessary to increase the facility capacity of the tube expander.
  • the conventional pipe expander may not be able to secure a large pipe expansion rate necessary for improving roundness. From such a background, it has been expected to provide a technique capable of expanding a steel pipe to a desired roundness without increasing the equipment load of the pipe expander.
  • This invention was made in view of the said subject, The objective is to provide the manufacturing method of the steel pipe which can improve the roundness of a steel pipe, without enlarging the equipment load of a pipe expander.
  • the upper limit value is the lower limit of the pipe expansion rate at which a predetermined roundness is obtained, and the upper limit of the pipe expansion rate at which the equipment load of the pipe expander when expanding the steel pipe is within the allowable range
  • the method for manufacturing a steel pipe according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the range of the tube expansion rate in the first tube expansion step is in the range of 0.3% to less than 0.6%.
  • the roundness of the steel pipe can be improved without increasing the equipment load of the pipe expander.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a pipe expander used in a steel pipe manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of a steel pipe.
  • FIG. 3 is a diagram showing the circumferential position dependency of the pipe diameter before and after the pipe expansion process with a pipe expansion ratio of 0.3%.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a pipe expander used in a steel pipe manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of a steel pipe.
  • the configuration of the pipe expander used in the present invention is not limited to the configuration shown in FIGS.
  • a pipe expander 1 used in a steel pipe manufacturing method is provided with a shaft-like boom 2 whose tip is inserted from one end of a steel pipe P, and a tip of the boom 2. And a pipe expanding head 4 for expanding the steel pipe P when the diameter is expanded in the direction perpendicular to the axis.
  • the tube expansion head 4 includes a tapered outer peripheral surface 5 and a tube expansion die 6.
  • the taper outer peripheral surface 5 is provided at the distal end of the boom 2 and is reduced in diameter from the distal end side of the boom 2 toward the proximal end side.
  • the pipe expansion die 6 is in sliding contact with the taper outer peripheral surface 5 and has a taper inner peripheral surface 6a having a diameter reduced from the distal end side to the base end side of the boom 2, a die outer peripheral surface 6b facing the inner peripheral surface of the steel pipe P, It has.
  • a plurality of tube expansion dies 6 are arranged along the circumferential direction of the tapered outer peripheral surface 5.
  • the tube expansion die 6 When expanding the steel pipe P using the above-described tube expander 1, first, the tube expansion die 6 is set to the tube expansion start position, and the boom 2 is moved backward from the tube expansion start position to perform the first tube expansion process. Thereby, each of the pipe expansion dies 6 slidably contacted with the taper outer peripheral surface 5 by the wedge action is displaced in the radial direction, and the steel pipe P is expanded. And the unevenness
  • the amount corresponding to the pitch (length in the axial direction) of the tube expansion die 6 is obtained.
  • the boom 2 is further advanced.
  • the tube expansion die 6 is set to a new tube expansion position, the above operation is repeated.
  • the first pipe expansion process for the pitch of the pipe expansion die 6 can be performed over the entire length of the steel pipe P.
  • the first pipe expansion process corresponds to the first pipe expansion process according to the present invention.
  • the lower limit value of the pipe expansion rate is set to a value that provides a predetermined roundness, and the upper limit ratio of the pipe expansion rate is within the allowable range of the equipment load of the pipe expander 1 when the steel pipe P is expanded. Set to the maximum value of the expansion rate inside.
  • FIG. 3 is a diagram showing the circumferential position dependency of the pipe diameter of the steel pipe before and after the pipe expansion process with a pipe expansion ratio of 0.3%.
  • the vertical axis in FIG. 3 shows peaking (deviation from the average pipe diameter of the pipe diameter at a certain circumferential position), and that the peaking is positive means that the pipe diameter at the circumferential position is larger than the average pipe diameter. means.
  • the horizontal axis in FIG. 3 is a circumferential position at which the pipe diameter of the steel pipe is measured, and shows the angle of the pipe diameter when the circumferential position corresponding to the seam weld is 0 degree. As shown in FIG. 3, it was found that peaking that was 2.5 mm at the maximum before the pipe expansion process became 1.5 mm or less by performing the pipe expansion process with a pipe expansion rate of 0.3%, and the roundness was improved. It was.
  • the lower limit value of the tube expansion rate of the first tube expansion process is 0.3%. As shown in FIG. 3, the roundness is greatly improved by performing a tube expansion process with a tube expansion rate of 0.3%. In the second tube expansion process described later, tube expansion with a predetermined tube expansion rate is performed. This is because it can be carried out with a smaller load. However, if the tube expansion rate of the first tube expansion process is too large, it will not be possible to ensure the amount of tube expansion necessary to ensure sufficient roundness in the second tube expansion process described later. It is preferable that the upper limit value of the tube expansion rate of the first tube expansion process is less than 0.6%.
  • the tube expansion die 6 is again adjusted to the tube expansion start position, and the second expansion operation is performed by retracting the boom 2 from the tube expansion start position again.
  • the boom 2 is moved forward to the tube expansion start position and the tube expansion die 6 is returned to the inner side in the axial vertical direction by a release mechanism (not shown)
  • the amount corresponding to the pitch (length in the axial direction) of the tube expansion die 6 is obtained.
  • the boom 2 is further advanced.
  • the tube expansion die 6 is set to a new tube expansion position, the above operation is repeated. Accordingly, the second pipe expansion process can be performed over the entire length of the steel pipe P by the pitch of the pipe expansion die 6.
  • the second pipe expansion process corresponds to the second pipe expansion process according to the present invention.
  • the pipe expansion rate is set to a value at which the pipe diameter of the steel pipe P becomes the target value.
  • the equipment load when expanding the steel pipe P to the same pipe expansion rate is larger than that in a steel pipe having a high roundness.
  • the roundness of the steel pipe is improved by the first pipe expansion process, so the equipment load in the second pipe expansion process is reduced.
  • the expansion of the first and second pipe expansion processes is higher than the pipe expansion rate when the pipe expansion process is performed only once with the same equipment load. The sum of the rates increases, and as a result, the roundness also improves.
  • the roundness of the steel pipe can be improved without increasing the equipment load of the pipe expander.

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Abstract

　鋼管の製造方法は、所定の真円度が得られる拡管率を下限値及び鋼管を拡管する際の拡管機の設備負荷が許容範囲内になる拡管率の最大値を上限値とする拡管率の範囲内で鋼管を拡管する第１拡管工程と、鋼管の管径が目標値になる拡管率で前記第１拡管工程後の鋼管を拡管する第２拡管工程と、を含む。これにより、拡管機の設備負荷を大きくすることなく鋼管の真円度を向上させることができる。

Description

鋼管の製造方法
　本発明は、拡管機を用いて鋼管を内側から拡管する拡管工程を含む鋼管の製造方法に関する。
　一般に、ＵＯＥ鋼管の製造工程は、素材となる厚鋼板の幅方向端部に開先加工を施す工程、Ｃ字状のプレス機を用いて厚鋼板の幅方向端部の端曲げを行った後、Ｕ字状及びＯ字状のプレス機を用いて厚鋼板の幅方向端部同士が対向するように厚鋼板を円筒形状に成形する成形工程と、円筒形状の厚鋼板を拘束し、対向する厚鋼板の幅方向端部同士を突き合わせて仮付溶接する仮付溶接工程と、サブマージアーク溶接法によって厚鋼板の突き合わせ部の内外面にシーム溶接を施す本溶接工程と、拡管機を用いて鋼管の内側から拡管することによって鋼管を所定の真円度、真直度、及び外径寸法に成形する拡管工程と、を含んでいる。
　油井管用やラインパイプ用のＵＯＥ鋼管は、敷設場所においてＵＯＥ鋼管の管端同士を円周溶接によって接合することにより使用される。このため、ＵＯＥ鋼管の真円度が低い場合、円周溶接の際にＵＯＥ鋼管の管端同士を突き合わせて接合することができない。また、ＵＯＥ鋼管の真円度が低い場合には、ＵＯＥ鋼管が深海等の高圧雰囲気下に敷設された際、鋼管が圧力によって変形しやすくなる。このような背景から、拡管工程においてＵＯＥ鋼管の真円度を向上させる技術が提案されている（特許文献１乃至５参照）。
特開２０１０－１６７４４０号公報 特開平０３－０９４９３６号公報 特開昭５９－１８３９４３号公報 特開平０９－００１２３４号公報 特開昭６１－１４７９３０号公報
　拡管工程では、拡管前の管径に対する拡管前後の管径の差の比率（以下、拡管率）を大きくすることにより、より真円に近い断面形状を有する鋼管を製造することができる。しかしながら、拡管率を大きくするためには、拡管機の設備能力を大きくする必要がある。また、近年の鋼管の厚肉化及び高強度化に伴い、従来と同程度の拡管率の場合でも拡管の際により大きな設備能力が必要になっている。このため、従来の拡管機では、真円度向上に必要な大きな拡管率を確保できないことがあった。このような背景から、拡管機の設備負荷を大きくすることなく所望の真円度に鋼管を拡管できる技術の提供が期待されていた。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、拡管機の設備負荷を大きくすることなく鋼管の真円度を向上可能な鋼管の製造方法を提供することにある。
　本発明に係る鋼管の製造方法は、所定の真円度が得られる拡管率を下限値及び鋼管を拡管する際の拡管機の設備負荷が許容範囲内になる拡管率の最大値を上限値とする拡管率の範囲内で鋼管を拡管する第１拡管工程と、鋼管の管径が目標値になる拡管率で前記第１拡管工程後の鋼管を拡管する第２拡管工程と、を含むことを特徴とする。
　本発明に係る鋼管の製造方法は、上記発明において、前記第１拡管工程の拡管率の範囲が０．３％以上０．６％未満の範囲であることを特徴とする。
　本発明に係る鋼管の製造方法によれば、拡管機の設備負荷を大きくすることなく鋼管の真円度を向上させることができる。
図１は、本発明の一実施形態である鋼管の製造方法において用いられる拡管機の構成を示す模式図である。 図２は、鋼管の断面を示す模式図である。 図３は、拡管率０．３％の拡管処理前後の鋼管の管径の周方向位置依存性を示す図である。
　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である鋼管の製造方法について説明する。
〔拡管機の構成〕
　始めに、図１，２を参照して、本発明の一実施形態である鋼管の製造方法において用いられる拡管機の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態である鋼管の製造方法において用いられる拡管機の構成を示す模式図である。図２は、鋼管の断面を示す模式図である。但し、本発明において用いられる拡管機の構成は、図１，２に示す構成に限定されることはない。
　図１に示すように、本発明の一実施形態である鋼管の製造方法において用いられる拡管機１は、先端が鋼管Ｐの一端から挿入される軸状のブーム２と、ブーム２の先端に設けられ、軸直角方向に拡径する時に鋼管Ｐを拡管する拡管ヘッド４と、を備えている。拡管ヘッド４は、テーパ外周面５と、拡管ダイス６と、を備えている。
　テーパ外周面５は、ブーム２の先端に設けられ、ブーム２の先端側から基端側に向けて縮径している。拡管ダイス６は、テーパ外周面５に摺接し、ブーム２の先端側から基端側に向けて縮径したテーパ内周面６ａと、鋼管Ｐの内周面に対向するダイス外周面６ｂと、を備えている。図２に示すように、拡管ダイス６は、テーパ外周面５の周方向に沿って複数配設されている。
〔拡管方法〕
　次に、上記の拡管機１を利用して鋼管Ｐの拡管方法について説明する。
　上記の拡管機１を利用して鋼管Ｐを拡管する際には、始めに、拡管ダイス６を拡管開始位置に合わせ、ブーム２を拡管開始位置から後退させることによって１回目の拡管処理を行う。これにより、楔作用によってテーパ外周面５に摺接した拡管ダイス６のそれぞれが放射方向に変位し、鋼管Ｐが拡管される。そして、鋼管Ｐの断面形状の凹凸が小さくなり、鋼管Ｐの断面形状は真円形状に近くなる。次に、ブーム２を拡管開始位置まで前進させ、図示しないリリース機構によって拡管ダイス６を軸垂直方向の内側に復帰させてから、拡管ダイス６のピッチ（軸方向の長さ）に応じた量だけブーム２を更に前進させる。そして、拡管ダイス６を新たな拡管位置に合わせてから上記の動作を繰り返し行う。これにより、拡管ダイス６のピッチ分ずつ１回目の拡管処理を鋼管Ｐの全長に渡って行うことができる。１回目の拡管処理は、本発明に係る第１拡管工程に対応する。
　なお、１回目の拡管処理では、拡管率の下限値は所定の真円度が得られる値に設定し、拡管率の上限率は鋼管Ｐを拡管する際の拡管機１の設備負荷が許容範囲内になる拡管率の最大値に設定する。
　図３は、拡管率０．３％の拡管処理前後の鋼管の管径の周方向位置依存性を示す図である。図３の縦軸は、ピーキング（ある周方向位置における管径の平均管径からの偏差）を示し、ピーキングが正であることは、その周方向位置における管径が平均管径より大きいことを意味する。図３の横軸は、鋼管の管径を測定する周方向位置であり、シーム溶接部に対応する周方向位置を０度とした時のどの角度の管径であるかを示すものである。図３に示すように、拡管処理前に最大２．５ｍｍあったピーキングが、拡管率０．３％の拡管処理を実施することにより１．５ｍｍ以下となり、真円度が向上することが知見された。
　以上のことから、１回目の拡管処理の拡管率の下限値は０．３％とすることが好ましい。これは、図３に示すように、拡管率０．３％の拡管処理を実施すれば、大幅に真円度が改善され、後述の２回目の拡管処理においては、所定の拡管率の拡管をより少ない負荷荷重で実施することが可能となるからである。但し、１回目の拡管処理の拡管率を大きくしすぎると、後述の２回目の拡管処理において、十分な真円度を確保するのに必要な量の拡管率を確保することができなくなるため、１回目の拡管処理の拡管率の上限値は０．６％未満とすることが好ましい。
　次に、拡管ダイス６を再び拡管開始位置に合わせ、ブーム２を拡管開始位置から再度後退させることによって２回目の拡管処理を行う。次に、ブーム２を拡管開始位置まで前進させ、図示しないリリース機構によって拡管ダイス６を軸垂直方向の内側に復帰させてから、拡管ダイス６のピッチ（軸方向の長さ）に応じた量だけブーム２を更に前進させる。そして、拡管ダイス６を新たな拡管位置に合わせてから上記の動作を繰り返し行う。これにより、拡管ダイス６のピッチ分ずつ２回目の拡管処理を鋼管Ｐの全長に渡って行うことができる。２回目の拡管処理は、本発明に係る第２拡管工程に対応する。
　なお、２回目の拡管処理では、拡管率は鋼管Ｐの管径が目標値になる値に設定する。一般に、真円度が低い鋼管では、真円度が高い鋼管と比較して、同じ拡管率まで鋼管Ｐを拡管する際の設備負荷は大きくなる。しかしながら、この拡管方法では、１回目の拡管処理によって鋼管の真円度が向上しているので、２回目の拡管処理における設備負荷は小さくなる。また、１回目の拡管処理によって鋼管の真円度が向上しているので、同じ設備負荷で一回だけ拡管処理を実施する場合の拡管率に比べて、１回目と２回目の拡管処理の拡管率の合計は大きくなり、その結果、真円度も向上する。
　以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、厚鋼板の幅方向端部同士が対向するように厚鋼板を円筒形状に成形する成形工程として、Ｕ字状及びＯ字状のプレス機を用いてＵ成形及びＯ成形を実施する方法ではなく、一定のスペースを隔てて平行に配置された２本の直線状のダイの上に載置された厚鋼板のスペース上の部分をパンチで圧下するベンディングプレス方法を用いた場合でも、拡管工程において本発明の技術を適用することができる。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
　本発明によれば、拡管機の設備負荷を大きくすることなく鋼管の真円度を向上させることができる。
　１　拡管機
　２　ブーム
　４　拡管ヘッド
　５　テーパ外周面
　６　拡管ダイス
　６ａ　テーパ内周面
　６ｂ　ダイス外周面
　Ｐ　鋼管

Claims (2)

  1. 　所定の真円度が得られる拡管率を下限値及び鋼管を拡管する際の拡管機の設備負荷が許容範囲内になる拡管率の最大値を上限値とする拡管率の範囲内で鋼管を拡管する第１拡管工程と、
    　鋼管の管径が目標値になる拡管率で前記第１拡管工程後の鋼管を拡管する第２拡管工程と、
    　を含むことを特徴とする鋼管の製造方法。
  2. 　前記第１拡管工程の拡管率の範囲が０．３％以上０．６％未満の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の鋼管の製造方法。
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