JP2000326079A - 加工性の良好なフェライト系ステンレス鋼溶接管の製造方法 - Google Patents
加工性の良好なフェライト系ステンレス鋼溶接管の製造方法Info
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Abstract
度差を小さくし、加工性の良好なステンレス鋼溶接管を
得る。 【構成】 Ti,Nbを単独又は複合で1重量%以下含
有するフェライト系ステンレス鋼帯をオープンパイプに
成形し、突合せ部をレーザ溶接する。溶接管が矯正ロー
ルスタンドを通過する際の温度を、溶接部のビッカース
硬さHVW と母材部のビッカース硬さHVB との硬度差
ΔHV(=HVW −HVB )が10〜80の範囲になる
ように、150℃以下で且つ素材の耐力が室温耐力の8
0%以上となる温度域に制御する。
Description
に溶接部に割れが発生しない加工性に優れたフェライト
系ステンレス鋼溶接管を製造する方法に関する。
テンレス鋼帯を幅方向に曲げ加工してオープンパイプを
成形し、幅方向両端部を溶接することにより製造されて
いる。幅方向の曲げ加工には、成形ロールを多段配置し
た従来のロールフォーミング法や本発明者等が開発した
ロールレスフォーミング法が採用されている。たとえ
ば、ロールレスフォーミング法に従った造管ラインで
は、図1に示すように鋼帯Sに曲げ・曲げ戻しロール1
で予歪みを与え、サイドロール2で案内しながら鋼帯S
を幅方向にカールさせてオープンパイプに成形する。シ
ームガイドロール3を経てオープンパイプをスクイズロ
ール4に送り込み、レーザヘッド5に設けた溶接機で幅
方向両端部をレーザ溶接する。なお、高温に加熱された
溶接部の酸化や窒化を防止するため、スクイズロール4
を適宜シールドボックス6に収容する。幅方向両端部の
溶接で得られた溶接管Pは、溶接部に形成されているビ
ードを研磨砥石7等で切削して平滑面にした後、サイジ
ングロール8,曲取りロール9等の矯正ロールスタンド
を経て送り出され、製品管に定寸切断される。
とを組み合わせた溶接管の製造に関し、本発明者等は、
溶接部及び母材部の硬さをバランスさせるとき溶接管の
加工性が改善されることを特開平7−265941号公
報で紹介した。具体的には、荷重300gで測定した溶
接部のビッカース硬さHVW と母材部のビッカース硬さ
HVB との硬度差ΔHV(HVW −HVB )が10〜8
0の範囲に維持されるように、レーザ出力及び造管速度
を制御している。製造された溶接管に拡管等の加工を施
すと、溶接部における割れの発生が抑制され、良好な形
状をもつ製品が得られる。
れない極薄肉溶接管を対象とする場合、溶接部と母材部
との間で硬さバランスを図るだけで溶接管の加工性が改
善される。しかし、寸法精度が要求される溶接管の製造
では、溶接管の真円度及び真直度を出すために溶接工程
に引き続いて矯正ロールを用いた加工が施されている。
ところで、レーザ溶接法で製造された溶接管は、入熱量
が小さいものの溶接時に加熱域が極めて狭い範囲に限ら
れるため、溶接直後においては溶接部と母材部との間の
温度差が大きくなる。大きな温度差は、温度上昇に伴っ
て素材の耐力が低下することから、母材部に比較してレ
ーザ溶接部の強度が低いことを意味する。母材部と溶接
部との間に強度差がある溶接直後の高温状態のまま、真
円度及び真直度を出すために矯正ロールを通過させる
と、矯正ロールで溶接管に加えられる周方向の歪みが耐
力の低い溶接部に集中する。その結果、母材部に比較し
て溶接部の加工度が大きくなり、溶接部の加工硬化が促
進される。
加したフェライト系ステンレス鋼にあっては、素材段階
ではC,N等の元素を安定化元素で固定することにより
固溶量を低減しているが、急熱・急冷の熱サイクルを受
けるレーザ溶接部では安定化元素による固定化作用が十
分に発揮されない。そのため、C,N等の元素が固溶状
態のまま維持される傾向にある。多量の固溶元素を含む
溶接部を高温状態でロール加工すると、固溶元素及び加
工歪みによって歪み時効現象が促進される。これによっ
ても、レーザ溶接部の硬さが著しく上昇する。
題を解消すべく案出されたものであり、溶接工程から矯
正工程に送られる溶接管の温度を適正に管理することに
より、レーザ溶接部の加工硬化や歪み時効を抑制し、レ
ーザ溶接部と母材部との間の硬さバランスを改善し、加
工性に優れたフェライト系ステンレス鋼溶接管を製造す
ることを目的とする。本発明の製造方法は、その目的を
達成するため、Ti,Nbを単独又は複合で1重量%以
下含有するフェライト系ステンレス鋼帯をオープンパイ
プに成形し、突合せ部をレーザ溶接した後、溶接部のビ
ッカース硬さHVW と母材部のビッカース硬さHVB と
の硬度差ΔHV(=HVW −HVB )が10〜80の範
囲になるように、150℃以下で且つ素材の耐力が室温
耐力の80%以上となる温度域で溶接後の矯正ロールス
タンドを通過させることを特徴とする。
の矯正工程で母材部に比較して耐力が低い溶接部に歪み
が集中すること、矯正加工で導入された加工歪み及び固
溶元素の相互作用により歪み時効が溶接部で優先的に進
行することに原因がある。各原因が溶接部の硬さに及ぼ
す影響を調査した結果、使用する素材の耐力が常温耐力
の80%以上となる温度域では顕著な歪み集中による硬
化が生じないことを見出した。なお、素材としては、
C,N等を固定するためにTi,Nbの1種又は2種以
上を1重量%以下含むフェライト系ステンレス鋼が使用
される。具体的には、使用素材である鋼帯Sを温間引張
試験して各試験温度における引張強さ及び0.2%耐力
を求め、溶接ビードが各試験温度となる位置に矯正スタ
ンドのサイジングロール8を配置し、溶接管Pを矯正加
工した。矯正加工後に溶接部の硬さを測定し、サイジン
グロール8が配置された位置における溶接管Pの温度と
の関係を調査した。鋼帯Sとして表1の鋼種Aを用いた
図2の調査結果にみられるように、鋼帯Sの耐力が常温
耐力の80%以上となる温度域で矯正加工するとき、顕
著な歪み集中がなく溶接部が硬化しないことが判った。
試験試験片を種々の試験温度で15%の引張歪みを与
え、冷却後に溶接部の硬さを調査した。試験片として
は、表1の鋼種Aを用い、引張方向と平行にレーザ照射
してビードオンプレート溶接した試験片を用意した。溶
接部の硬さと引張り歪み付与時の温度との関係を示す図
3にみられるように、200℃以上の温度で溶接部を加
工したときには硬さが顕著に上昇するが、150℃以下
に加工温度を下げると歪み時効が進行しないことが判っ
た。
イジングロール8に溶接管Pを送る間に、サイジングロ
ール8の位置における溶接ビードの温度が溶接管Pの耐
力が常温耐力の80%以上で且つ150℃以下の温度域
に入るように溶接管Pを冷却するとき、溶接部の硬質化
が抑制され、製品溶接管の加工性が改善されることが予
測される。しかし、当該温度域で矯正加工しても、加工
を受けた溶接ビードは若干硬化する。この点では、矯正
加工で上昇する硬化分を考慮し、溶接条件を調整して矯
正加工前の溶接ビードの硬さを低くすることが好まし
い。たとえば、溶接速度V(m/分)に対するレーザパ
ワーP(kw)の比として表わされるレーザ溶接時の入
熱P/Vは図4(鋼種:A)に示すように溶接部の硬さ
に影響を及ぼすことが判っているので、溶接ビードの硬
さが低くなるように入熱P/Vを制御する。
もち、板厚0.6mm、板幅117.6mmのフェライ
ト系ステンレス鋼帯を使用した。
(図1)で鋼帯Sを外径38.1mmのオープンパイプ
に成形し、鋼帯幅方向両端部をレーザ溶接した。レーザ
溶接に際しては、溶接部と母材部との硬度差ΔHVを変
化させるため種々の溶接条件を採用した。また、スクイ
ズロール4から出た溶接管Pがサイジングロール8を通
過するときの温度T(℃)が異なるように、スクイズロ
ール4からサイジングロール8までの間における溶接管
Pに対する冷却条件を種々変更した。製造された溶接管
Pから試験用鋼管を切り出し、拡管試験に供した。拡管
試験では、6分割の拡管工具を油圧シリンダで拡管する
サイザー拡管機を用い、溶接部を工具の隙間に位置させ
た状態で拡管する条件を採用し、割れが発生しない限界
拡管率,発生した割れの個所及び形態によって加工性を
評価した。
Pが通過するときの温度T(℃)及び溶接部と母材部と
の硬度差ΔHVとの関係で表2に示す。表2から明らか
なように、通過温度T及び硬度差ΔHVが本発明で規定
した範囲にある試験番号1,5の溶接管は、限界拡管率
が25%を超え、割れも母材部の延性破断であることか
ら、加工性に優れていることが判る。これに対し、通過
温度T及び硬度差ΔHVが本発明で規定した範囲より高
い試験番号2,硬度差ΔHVが本発明で規定した範囲よ
り高い試験番号3,通過温度Tが本発明で規定した範囲
より高い試験番号4,Ti,Nb無添加のステンレス鋼
Dを使用した試験番号6は、何れも14%以下の低い限
界拡管率を示し、割れも溶接部の脆性破断であった。
ーミング法による造管を説明したが、通常のロールフォ
ーミングで成形したオープンパイプをレーザ溶接して造
管する場合にも、同様に通過温度T及び硬度差ΔHVを
制御することにより加工性に優れた溶接管が製造され
る。
i,Nbを添加したフェライト系ステンレス鋼管をレー
ザ溶接にて製造する際に、レーザ溶接された溶接管が矯
正ロールを通過するときの温度及び溶接部と母材部との
硬度差を適正に管理している。これにより、過酷な拡
管,曲げ等の加工を受けた場合でも割れの発生が抑えら
れ、加工性に優れた溶接管が得られる。
ライン
た溶接部の硬さが試験温度に応じて変わることを示した
グラフ
片の溶接部の硬さが試験温度に応じて変わることを示し
たグラフ
わされるレーザ溶接時の入熱が溶接部の硬さに及ぼす影
響を表わしたグラフ
3:シームガイドロール 4:スクイズロール 5:レーザヘッド 6:シー
ルドボックス 7:研磨砥石 8:サイジングロー
ル 9:曲取りロール
Claims (1)
- 【請求項1】 Ti,Nbを単独又は複合で1重量%以
下含有するフェライト系ステンレス鋼帯をオープンパイ
プに成形し、突合せ部をレーザ溶接した後、溶接部のビ
ッカース硬さHVW と母材部のビッカース硬さHVB と
の硬度差ΔHV(=HVW −HVB )が10〜80の範
囲になるように、150℃以下で且つ素材の耐力が室温
耐力の80%以上となる温度域で溶接後の矯正ロールス
タンドを通過させることを特徴とする加工性の良好なフ
ェライト系ステンレス鋼溶接管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13977899A JP4223140B2 (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 加工性の良好なフェライト系ステンレス鋼溶接管の製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=15253211
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|---|---|---|---|
| JP13977899A Expired - Lifetime JP4223140B2 (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 加工性の良好なフェライト系ステンレス鋼溶接管の製造方法 |
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-
1999
- 1999-05-20 JP JP13977899A patent/JP4223140B2/ja not_active Expired - Lifetime
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