JP2000503902A - Ｕｏｅ方式による管製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、管が内側継目溶接及び外側継目溶接の後に冷間拡管（エキスパンディング）によりステップ的に管長の１／２まで校正されるＵＯＥ方式による管、特に大型管の管製造方法に関する。この場合、冷間拡管（エキスパンディング）が矯正のためにも利用され、このためにできるだけ短い間隔でエキスパンダヘッドの前で管がクランプされ、管自由端が弾性的にバイアス緊張され、次いで公知のように管が冷間で拡管され、バイアス緊張力が自動的により小さくなり、次いでクランプの解除と残りのバイアス緊張の解除との後に管のステップ的な送りがエキスパンダステップ幅の値だけ、管長が１／２になるまで行われ、第２の管半部に対してこの方法が繰返される。

Description

【発明の詳細な説明】 ＵＯＥ方式による管製造方法及び装置 本発明は主請求項の前段に記載の例えばＵＯＥ方式による大型管等の管製造方 法に関する。 専門分野でＵＯＥと呼称される方法は、縦シーム溶接大型管の製造に最も頻繁 に使用される方法である（Strandtmann 著「鋼管ハンドブック」第10版、Ｖｕｌ ｋａｎ出版社、エッセン所在、1986年刊、164〜167頁(Strandtmann，Stahlrohr- Handbuch 10．Auflage，Vulkan-Verlag，Essen 1986，pp．164-167)）。この方 法では縦エッジ準備（溶接継目の面取り，湾曲）の後に平らな金属板から曲げプ レス（Ｕプレス）でＵ形スプリットチューブが形成される。次いで、閉成する鍛 造型（Ｏプレス）を有する別のプレスで丸み加工されて管となる。多くの例にお いて管は内側溶接及び外側溶接後でまだ直径及び丸みに対する要求を満足しない ので管は冷間拡管（エキスパンディング）により所定寸法にされる。 短い直径で厚肉の壁を有する管をエキスパンディングする場合、縦シーム溶接 の後の湾曲度が、機械的エキスパンダによる補償ではもはや、非正確さが顧客に より規定されている公差の中に収まらない程度に到達するという問題が発生する 。この問題を解決するために既に、エキスパンダを矯正プレスと組合せることが 提案された（「住友金属工業株式会社鉄鋼研究室」誌、第１巻（1988年）、1569 頁(Iron and Steel Research Lab．Sumitomo Metal Industrie Ltd．Volumel（1 988）- p.1569)）。この場合エキスパンダヘッドの前及び後ろにある程度の間隔 （管直径の数倍）を置いて２つの付加的なフレームが設けられる。フレームの中 に一方ではクランプ装置が組込まれ、他方では行程制御される曲げ部材が組込ま れる。溶接継目が公知のエキスパンダにおけるように上部に位置し、広げヘッド の最上部のセグメントが溶接継目を収容するための縦溝を有する場合、溶接され た管はエキスパンディングの前に常に、曲率中心点が管又はエキスパンダの軸線 の上方に位置するように湾曲される。エキスパンダヘッドのために常に設けられ ている支持ローラを用いて、３点曲げが実現される。この方法の欠点は、管が曲 げ装置により把持される前に、管が既に複数のエキスパンダステップで処理され ていないといけないことにある。これに相応して矯正工程は管の端部領域を全く 処理しない。 本発明の課題は、短い直径と厚肉の壁を有する管においても、全長にわたる縦 シーム溶接の後の湾曲を補償して非正確さが顧客により定められている公差の中 に収まる程度に到達する、ＵＯＥ方式における管、特に大型管等の管製造法を提 示することにある。 この課題は請求項１の特徴部分に記載の特徴により解決される。有利な実施の 形態及び本発明の方法を実施する装置は従属項に記載されている。従来の技術と 異なり本発明では冷間拡管（エキスパンディング）は矯正にも利用される。この 方法ではエキスパンダヘッドの前のできるだけ近くに、所定寸法にされるべき管 がクランプされ、管自由端は弾性的に締付け固定される。次いで管は公知のよう に冷間拡管される。このプロシージャはステップ的にその都度のエキスパンダス テップのサイクルで、管の長さが１／２になるまで行われる。次いで管が回転さ れ、第２の管長が類似の方法で処理されるか、又は第２のエキスパンダ装置で第 ２の管半部が鏡対称で同様に処理される。管の湾曲に抗しての下降と横軸線を中 心としての回転との形の弾性的締付けによりクランプ領域内に付加的力と付加的 トルクとが発生される。機械的エキスパンダによる冷間拡管と共働して力重畳に より所望の矯正効果が冷間拡管とクランプとの間の領域内で達成される。 弾性的締付けはプリセットとして前もって与えられ、このための値はステップ 的に減少する。プリセットのための尺度として、縦シーム溶接の後に求められた 管の湾曲度が使用される。求めることを簡単化するために１つの仕上げロットの 中の湾曲度はほぼ同一であると仮定される。これは同一の管寸法（直径、壁厚） 、同一の材料及び同一の溶接パラメータにおいてこの仕上げロットの第１の管が 測定され、この湾曲度はこの仕上げロットのすべての管において基礎にされるこ とを意味する。 図面に本発明の方法が詳細に説明されている。 図１〜３は本発明の方法のための重要なステップ列を示す概略図である。 図１には、縦シーム溶接により湾曲された管１が示され、分かり易いように湾 曲は強く誇張されている。同様に管１の長さも直径に比して大幅に過度に短い。 左側の図端縁に簡単化されて機械的エキスパンダのうちのエキスパンダヘッド ２が示され、エキスパンダヘッド２はエキスパンダロッド３に固定されている。 管左端の線影により示されている領域４はエキスパンダステップの長さを示す。 エキスパンダヘッド２は左方へずらされて示されている。しかし実際はエキスパ ンダヘッド２は、閉成されているすなわち広げられていない状態の線影で示され た管領域４の内部に位置する。この場所から僅かしか間隔を置かずにクランプ装 置が配置されている。この図ではクランプ装置は２つの互いに対向し配置されて いるローラ５，６から成る。矢印７，８はクランプ力の方向を示す。右側の管自 由端９には、図示されていないトングワゴンが配置されている。トングワゴンの トング装置は管を持上げたり下降することができ、これは矢印１１により示され ている。また、このトング装置は管を横軸のまわりで回動させることもできる、 これは矢印１１で示されている。 図２は管１のバイアス緊張フェーズをしめす。このために、図示されていない トング装置により管１が湾曲に抗して下降され、これは、管端部における下方へ 向いている矢印１２により示されている。同時に管端部も横軸線を中心に回転さ れる。発生される引張力及び付加トルクはクランプの領域内で作用し、これによ りクランプ力の作用方向がずれ、これは斜めの矢印１３，１４により示されてい る。この時点でもエキスパンダヘッド２はまだ閉成されている。 図３はエキスパンド（エキスパンダヘッド２を広げる）フェーズと、これと同 時の矯正フェーズとを示す。この場合、広げ力（図示せず）は回転対称に分散す るがこれに付加的は一対の力が重畳され、線影領域４の中の右側の力矢印１５は 左側の力矢印１６に比して大きい。矯正効果は殆ど目立たない折曲として線影領 域４の右側端縁に集中する。 次いでクランプ装置５，６の開放とバイアス緊張の解除とが行われ、図示され ていないトング装置により管１が１つのエキスパンダステップだけ更に前送りさ れる。次いで前述のプロシージャが繰返されるが、相違点はバイアス緊張のため の下降値及び回転値とが１ステップ毎により小さくなることである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年２月３日（１９９８．２．３） 【補正内容】 の最上部のセグメントが溶接継目を収容するための縦溝を有する場合、溶接され た管はエキスパンディングの前に常に、曲率中心点が管又はエキスパンダの軸線 の上方に位置するように湾曲される。エキスパンダヘッドのために常に設けられ ている支持ローラを用いて、３点曲げが実現される。この方法の欠点は、管が曲 げ装置により把持される前に、管が既に複数のエキスパンダステップで処理され ていないといけないことにある。これに相応して矯正工程は管の端部領域を全く 処理しない。 日本国特許出願第ＪＰ−Ａ−５９２３２６２１号明細書から、エキスパンダロ ッドに接続されているエキスパンダヘッドの位置及び軸線に対する湾曲管の制御 される送り方法が公知である。この方法は上方へ湾曲されている管にも下方へ湾 曲されている管にも適用可能である。線路に沿って、エキスパンダヘッドへ向か って走行可能なトングワゴンが配置され、トングワゴンの持上げ及び下降可能ト ング装置は管自由端を把持し、これにより、湾曲度を考慮して管がエキスパンヘ ッドに送られる。この場合、管を支持するローラが下降される。これは、エキス パンダヘッドの直接前に配置されているローラにも当てはまる。エキスパンダヘ ッドの下方に配置されているセンサが、管を支持するローラを回動して遠ざける ための信号を形成する。この公知の装置により、拡管する管を矯正もすることは 不可能である、何故ならば、このために必要な曲げトルクを発生することが可能 でないからである。 本発明の課題は、短い直径と厚肉の壁を有する管においても、全長にわたる縦 シーム溶接の後の湾曲を補償して非正確さが顧客により定められている公差の中 に収まる程度に到達する、ＵＯＥ方式における管、特に大型管等の管製造法を提 示することにある。 この課題は請求項１の特徴部分に記載の特徴により解決される。有利な実施の 形態及び本発明の方法を実施する装置は従属項に記載されている。従来の技術と 異なり本発明では冷間拡管（エキスパンディング）は矯正にも利用される。この 方法ではエキスパンダヘッドの前のできるだけ近くに、所定寸法にされるべき管 がクランプされ、管自由端は弾性的に締付け固定される。次いで管は公知のよう に冷間拡管される。 このプロシージャはステップ的にその都度のエキスパンダステップのサイクル で、管の長さが１／２になるまで行われる。次いで管が回転され、第２の管長が 類似の方法で処理されるか、又は第２のエキスパンダ装置で第２の管半部が鏡対 称で同様に処理される。管の湾曲に抗しての下降と横軸線を中心としての回転と の形の弾性的締付けによりクランプ領域内に付加的力と付加的トルクとが発生さ れる。機械的エキスパンダによる冷間拡管と共働して力重畳により所望の矯正効 果が冷間拡管とクランプとの間の領域内で達成される。 弾性的締付けはプリセットとして前もって与えられ、このための値はステップ 的に減少する。プリセットのための尺度として、縦シーム溶接の後に求められた 請求の範囲（補正） １． 管（１）が内側継目溶接及び外側継目溶接の後に冷間拡管によりステッ プ的に管長の１／２まで校正されるＵＯＥ方式による管（１）製造方法において 、冷間拡管が矯正のためにも利用され、このためにできるだけ短い間隔でエキス パンダヘッド（２）の前で管（１）がクランプされ、管自由端（９）が弾性的に バイアス緊張され、次いで公知のように管が冷間で拡管され、バイアス緊張力が 自動的により小さくなり、次いでクランプ（５，６）の解除と残りのバイアス緊 張の解除との後に管（１）のステップ的な送りがエキスパンダステップ幅の値だ け、管長が１／２になるまで行われ、第２の管半部に対してこの方法が繰返され ることを特徴とする管製造方法。 ２． 管自由端の位置決めがプリセットとして前もって与えられ、下降が湾曲 に抗しての緊張を作用し、送り及び回転の値がステップ毎に減少することを特徴 とする請求項１に記載の管製造方法。 ３． 冷間拡管の前に管湾曲の程度がゲージとして測定され、この尺度が、管 自由端（９）の緊張のプリセットのためのプリセット値であることを特徴とする 請求項１及び２に記載の管製造方法。 ４． 管寸法すなわち直径及び壁圧と材料と溶接パラメータの値が同一の場合 に管自由端の位置決めが管（１）毎に同一に選択されることを特徴とする管製造 方法。 ５． ステップ的に走行可能でありエキスパンダロッド（３）に接続されてい る広がり可能なエキスパンダヘッド（２）と、管自由端（９）の領域内で走行可 能なトングワゴンとを有し、前記トングワゴンのトング装置が持上げ及び下降可 能（１０）である請求項１に記載の管製造方法を実行する装置において、 エキスパンダヘッド（２）の前にできるだけ短い間隔の位置に、校正する管（ １）のためのクランプ装置（５，６）が設けられ、トング管自由端（９）の領 域内に走行可能トングワゴンが設けられ、前記トング装置が、管（１）のクラン プ領域内に位置する横軸線を中心に回転可能（１１）であることを特徴とする管 製造方法。 ６． トングワゴンが事前位置決めのために、２つの機械的に調整可能なスピ ンドルを有し、ステップに依存して制御される下降及び回転のために付加的に２ つのピストンシリンダ装置を有することを特徴とする管製造方法。 ７． クランプ装置が少なくとも２つの互いに対向して配置されているローラ （５，６）を有することを特徴とする請求項５に記載の管製造方法。 ８． クランプ装置が２つの下部ローラと１つの上部ローラを有することを特 徴とする請求項７に記載の管製造方法。 ９． クランプ装置が付加的に１つのサドル又は支持シェルを有することを特 徴とする請求項７又は８に記載の管製造方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 管が内側継目溶接及び外側継目溶接の後に冷間拡管（エキスパンディン グ）によりステップ的に管長の１／２まで校正されるＵＯＥ方式による管製造方 法において、 冷間拡管（エキスパンディング）が矯正のためにも利用され、このためにでき るだけ短い間隔でエキスパンダヘッドの前で管がクランプされ、管自由端が弾性 的にバイアス緊張され、次いで公知のように管が冷間で拡管され、バイアス緊張 力が自動的により小さくなり、次いでクランプの解除と残りのバイアス緊張の解 除との後に管のステップ的な送りがエキスパンダステップ幅の値だけ、管長が１ ／２になるまで行われ、第２の管半部に対してこの方法が繰返されることを特徴 とする管製造方法。 ２． 管自由端の位置決めがプリセットとして前もって与えられ、下降が湾曲 に抗しての緊張を作用し、送り及び回転の値がステップ毎に減少することを特徴 とする請求項１に記載の管製造方法。 ３． 冷間拡管（エキスパンディング）の前に管湾曲の程度がゲージとして測 定され、この尺度が、管自由端の緊張のプリセットのためのプリセット値である ことを特徴とする請求項１及び２に記載の管製造方法。 ４． 管寸法すなわち直径及び壁圧と材料と溶接パラメータの値が同一の場合 に管自由端の位置決めが管毎に同一に選択されることを特徴とする管製造方法。 ５． ステップ的に走行可能でありエキスパンダロッドに接続されている広が り可能なエキスパンダヘッドを有する請求項１に記載の管製造方法を実行する装 置において、 エキスパンダヘッド（２）の領域内に、校正する管（１）のためのクランプ装 置（５，６）が設けられ、管自由端（９）の領域内に走行可能トングワゴンが設 けられ、前記トングワゴンのトング装置が持上げ及び下降可能（１０）であり回 転可能（１１）であることを特徴とする管製造方法。 ６． トングワゴンが事前位置決めのために、２つの機械的に調整可能なスピ ンドルを有し、ステップに依存して制御される下降及び回転のために付加的に２ つのピストンシリンダ装置を有することを特徴とする管製造方法。 ７． クランプ装置が少なくとも２つの互いに対向して配置されているローラ （５，６）を有することを特徴とする請求項５に記載の管製造方法。 ８． クランプ装置が２つの下部ローラと１つの上部ローラを有することを特 徴とする請求項７に記載の管製造方法。 ９． クランプ装置が付加的に１つのサドル又は支持シェルを有することを特 徴とする請求項７又は８に記載の管製造方法。