JPH03146810A

JPH03146810A - 電縫管のアップセット量測定方法

Info

Publication number: JPH03146810A
Application number: JP28304689A
Authority: JP
Inventors: Makoto Okuno; 眞奥野; Fumihiko Ichikawa; 文彦市川
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1989-11-01
Filing date: 1989-11-01
Publication date: 1991-06-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は電縫管のアップセット量を測定する方法に関す
る。

［従来の技術］電縫管の製造工程においては、電縫管の素材である金属
帯をフィンパスロールで円筒状に曲成した後、スクイズ
ロールでその両側エツジ同士を突き合わせて溶接を行な
い、管状の製品にする。この時、溶接代、即ちアップセ
ット量の大小は、溶接部品質に大きな影響を及ぼすため
、これを高精度で計測して所望の量に制御することは大
変重要である。

従来、このアップセット量の測定方法としては、次のよ
うなものが知られている。即ち、■スクイズロールの入
側及び出側で、オープンバイブ及び溶接された管の外周
長をそれぞれ巻き尺で測り、その値の差からアップセッ
ト量を求める方法。■特開昭５６−０１１１９５号公報
に示されているように、スクイズロールの入側（第２図
（ａ）参照）及び出側（第２図（ｂ）参照）で、表面波
探触子１．２を用いてオーブンバイブ及び溶接された管
の外周長をそれぞれ弾性表面波の伝播時間を利用して測
り、その値の差からアップセット量を求める方法（第２
図参照）。

［発明が解決しようとする課題］然しなから、■の方法では、巻き尺の巻きずれによって
測定誤差が生しるばかりでなく、測定者の個人差による
測定値の差異が生じ、安定した測定結果が得られない、
更には測定に多大の労力を要する、といった問題かあっ
た。

又、■の方法では、距離測定範囲、即ち管の外周長が例
えば６００ｍｍ程度にもなるのに対し、要求される距離
測定精度が０．０１〜０．１ｍｍ程度であり、測定範囲
の１／６０００〜１　／６００００の測定精度を得なけ
ればならないという非常に困難な問題があり、又測定範
囲が大きいために表面波の減衰が大きくなり測定精度の
低下を招く可能性があった。

更には、溶接の前後において温度差及び残留応力の差に
よって表面波の伝播速度が変化し、これを補正すること
も甚だ困難であった。

本発明は、このような従来法の問題点を解決し、電縫管
のアップセット量を安定して高精度で測定することを目
的とする。

［！１題を解決するための手段］電縫管のアップセット量は、管材のスクイズロール加圧
前後における外周長差として定義される。本出願人らが
詳しく解析したところ、この外周長変化は、その大部分
が外周全域に渡る塑性変形によるものでなく、突き合さ
れる両側エツジ近傍域の塑性変形によるものであった。

従って、該両側エツジ近傍の両側管表面のそれぞれに基
準となるマークをつけ、相対応する該マークと該エツジ
の距離のスクイズロール加圧前後における変化量をもっ
てアップセット量とすることにて、溶接部品質を管理す
るために何ら問題とならない指標を得ることかできる。

一方、電縫管製造工程において、管の長手方向先端部は
、品質保証上、製品とはせず、切断して廃却する。従っ
てこの先端部に例えばスリット疵のようなマークを加工
しても一向に差し支えない。又先端部は必ずしも溶接す
ることを要しない本発明は以上の知見に基づき電縫管のアップセット量を
高精度て測定する方法を提供するものである。

即ち、請求項１に記載の本発明は、電縫管の素材である
金属帯を円筒状に曲成し、その両側エツジをスクイズロ
ールで突き合わせて溶接を行なうに際し、■スクイズロ
ールよりも上流工程において、金属帯先端部の両側エツ
ジ近傍の両側管表面のそれぞれに弾性表面波を反射させ
るべきマークをつけ、■スクイズロール入側において、
各マークに関して対応するエツジと反対側の位置から弾
性表面波を該エツジに対する垂直方向にそれぞれ入射さ
せ、その反射波の到達時間差から各マークと対応するエ
ツジの距離１２１．１２２を計測し、■曲成された該金
属帯を、溶接をしない状態で、スクイズロールで突き合
わせ、■スクイズロール出側において、再び上記［２］
と同様の方法で各マークと対応するエツジの距＋ｍ　Ｌ
　ｌ　、　Ｌ　２を計測し、■（ｐ＋＋ｐｇ）−（ＬＩ
＋Ｌ２）なる計算によりアップセット量を算出する、こ
とを特徴とする電縫管のアップセット量測定方法である
。

又、請求項２に記載の本発明は、前記弾性表両波による
距離計測において、［１］エッジ近傍の管表面に３つの
表面波送受信用振動子を、エツジ方向とほぼ平行に一直
線状に等間隔にて配設し、中央の振動子にて該マークか
らの反射波を捉え、両端の振動子にて該マークからの反
射波を捉えず、該エツジからの反射波のみを捉え、■中
央の振動子で該マークまでの距離Ｓ２を、両端の振動子
でそれぞれ該エツジまでの距離Ｓ８、Ｓ３を計測し、■
該マークと該エツジの距る、請求項１に記載の電縫管の
アップセット量測定方法である。

［作用］本発明による電縫管のアップセット量測定方法の具体的
構成及び作用を以下に説明する。

（１）スクイズロール入側、或いはその上流工程におい
て、第１図のように金属帯１１の長手方向先端部の両側
エツジ１２−Ａ、１２Ｂの近傍の両側管表面のそれぞれ
に弾性表面波を反射させるべき基準マーク１３Ａ、１３
Ｂをつける。マーク１３Ａ、１３Ｂの形状は、弾性表面
波を十分反射させるもの、換言すれば、十分大きなＳ／
Ｎの反射エコーを生ぜしめるものであればよいが、例え
ば長さ１０〜１５ｍｍ程度のスリット疵をハンマー状の
物体を使った打撃によって加工する。

（２）次にスクイズロール入側において、第１図のよう
に弾性表面波探触子１４Ａ、１４Ｂを用いて、各マーク
１３Ａ、１３Ｂと対応するオープンエツジ１２Ａ、１２
Ｂとの距離β８、Ｉ２２をそれぞれ計測する。即ち、探
触子１４Ａ、１４Ｂを表面波伝播方向がオープンエツジ
１２Ａ、１２Ｂと垂直になりかつ、マーク１３Ａ、１３
Ｂから反射エコーを検出できるように位置させ、第３図
のようにマークからの反射エコーＭとエツジからの反射
エコーＥの到達時間差１．をカウンタで計測し、この時
間差ｔ０に表面波の伝藩速度を乗することによって距離
ｎ、、Ｉ２２を求める。

（３）続いて、オープンエツジ１２Ａと１２Ｂをスクイ
ズロールで突き合わせる。この時溶接は行なわない。

（４）スクイズロール加圧後、上記手順（２）と同様の
方法で、再び各マーク１３Ａ、１３Ｂと対応するエツジ
１２Ａ、１２Ｂとの距離Ｌ１、Ｌ、を計測する。オープ
ンパイプのエツジ１２Ａ、１２Ｂ近傍はスクイズロール
加圧によって塑性圧縮を受け、Ｌ　１＜　４２　＋　、
Ｌ　＊　＜　１２　ｘとなる。

（５）アップセット量が、（βｓ　＋　１２　ｍ　）（
Ｌｉ＋Ｌ２）なる演算で求められる。

以上（１）〜（５）の手順を、金属帯の長平方向先端部
付近で行ない、計測されたアップセット量の大きさに応
じてスクイズロールの位置設定等の調整を行ない、以降
はスクイズロールで加圧しながら溶接を行なうことによ
って、所望のアップセット量を有した、溶接部品質の優
れた電縫管を製造することが可能となる。

次に、上記手順（２）及び（４）における、弾性表面波
を使用した、マーク１３Ａ、１３Ｂとオープンエツジ１
２Ａ、１２Ｂの間の距離測定方法について詳述する。

表面波の受信波形中、第３図に示したように、オープン
エツジ１２Ａ、１２Ｂからの反射エコーＥが、十分なＳ
／Ｎをもって検出できる場合は、各表面波探触子１４Ａ
、１４Ｂ内に１つの表面波振動子を取付ける通常の方法
でよい。即ち、マーク１３Ａ、１３Ｂ及びエツジ１２Ａ
、１２Ｂからの反射エコーＭ、Ｅの到達時間差ｔ。をカ
ウンタで計測すると求める距離４は、１２　＝　Ｃｔｏ
／　２と計算できる。ここでＣは表面波の伝播速度であ
る。

又上式右辺て２で割ったのは、表面波が往復する時間ｔ
。を片道の伝播時間に直すためのものである。

ところで、本出願人らが実験を重ねた結果、マーク１３
Ａ、１３Ｂの形状や金属帯１１（電縫管）の厚さ、及び
マーク１３Ａ、１３Ｂとオープンエツジ１２Ａ、１２Ｂ
の距離によっては、表面波の受信波形は第４図のように
なる場合が多いことが判明した。即ち入射された表面波
は金属帯１１の表面近傍を伝播してマーク１３Ａ、１３
Ｂに到達するが、ここでその一部は表面波ＳＷのま　０まオーブンエツジ１２Ａ、１２Ｂへ伝播するか、一部は
振動モードが横波ＨＷに変換して第５図に破線で示すよ
うに金属帯の底面方向へ進む。第４図に示したエコーＳ
１、Ｓ２・・・は、このようにマーク１３Ａ、１３Ｂの
位置において横波にモード変換したものが、再びマーク
１３Ａ、１３Ｂの位置で表面波にモード変換されて受信
されたものであり、Ｓｌは金属帯１１の厚さ方向を１往
復したエコー　Ｓ２は２往復したエコー　・・・である
。

このような場合は、第４図に示すようにオーブンエツジ
１２Ａ、１２Ｂからの反射エコーＥと横波に変換したエ
コー３１（ｉ、＝１．２．３、・・・）が干渉して、Ｍ
とＥの時間差を測定する際の障害になる恐れがある。

然るに、このような場合は、各探触子１４Ａ、１４Ｂと
してそれぞれ、第６図に示すように３つの表面波振動子
Ｐ、Ｑ、Ｒを等間隔△ｄて配設した探触子を用いるのか
好適である。探触子１４Ａ、１．４　Ｂはそれぞれ、３
つの振動子Ｐ、Ｑ、Ｒから入射される表面波の伝播方向
がいずれもオー１ブンエッシ１２Ａ、１２Ｂと垂直になるように、又中央
の振動子Ｑは、マーク１３Ａ、１３Ｂからの反射波Ｍを
捉え、両端の振動子Ｐ、Ｒはマーク１．３Ａ、１３Ｂか
らの反射波を捉えないように位置させる。この時、各振
動子Ｐ、Ｑ、Ｒの受信波形は第７図のようになる。各振
動子Ｐ、Ｑ、Ｒで送信波Ｔとマーク或いはエツジからの
反射エコーとの到達時間差ｔ□、　２、ｔ３を計測する
。この時、各マーク１３Ａ、１３Ｂと対応するオーブン
エツジ１Ｌ２Ａ、１２Ｂとの距離Ｃは、によって正確に
求めることができる。

このような３つの振動子を使う方法は、第４図のように
横波ＨＷにモード変換したエコーが生じる時、或いは表
面波ＳＷのエネルギーの大部分がマーク１３Ａ、１３Ｂ
によって反射されてしまい、オーブンエツジからの反射
エコーが十分大きく得られない時に、特に有効である。

尚、この３振動子法を用いる場合は、予めマー　２りのついていないオーブンエツジ１２Ａ、１．２　Ｂな
どに対して測定を行ない、３つの振動子Ｐ、Ｑ、Ｈの間
のオフセット値を調整しておくのが望ましい。

［実施例］直径５０８■の電縫管のアップセット量を、本発明の方
法と、巻き尺によって外周長差を測定する方法の２通り
の方法で測定した。

本発明方法では、周波数５ＭＨ２の振動子を３つ隣接し
た探触子を用い、マークは長さ１２ｍｍのスリット疵と
し、マークとオーブンエツジの距離は約３０ｍｍとして
、測定再現性をみるため１２回測定した。

又、巻き尺による方法に関しても、３人の測定具が４回
ずつ計１２回の測定を行なった。

この結果を表１に示す。本発明方法の方が、高精度で安
定した測定ができることが認められる。

［発明の効果コ本発明によれば、電縫管のアップセット量を高３精度で安定して測定することが可能になり、電縫管の溶
接部品質を格段に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるアップセット量測定方法を示す模
式図、第２図は従来のアップセット量測定方法を示す模
式図、第３図は表面波の受信波形を示す波形図、第４図
はモード変換した横波エコーが生じた場合における表面
波の受信波形を示す波形図、第５図はモード変換して生
じた横波を示す模式図、第６図は３つの振動子を用いた
本発明によるアップセット量測定決方を示す模式図、第
７図は３つの振動子を用いた場合の表面波の受信波形を
示す波形図である。１１・・・金属帯、１２Ａ、１２Ｂ・・・エツジ、１３Ａ、１３Ｂ・・・マーク、１４Ａ、１４Ｂ・・・表面波探触子、Ｐ、Ｑ、Ｒ・・・表面波振動子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電縫管の素材である金属帯を円筒状に曲成し、そ
の両側エッジをスクイズロールで突き合わせて溶接を行
なうに際し、［１］スクイズロールよりも上流工程にお
いて、金属帯先端部の両側エッジ近傍の両側管表面のそ
れぞれに弾性表面波を反射させるべきマークをつけ、［
２］スクイズロール入側において、各マークに関して対
応するエッジと反対側の位置から弾性表面波を該エッジ
に対する垂直方向にそれぞれ入射させ、その反射波の到
達時間差から各マークと対応するエッジの距離ｌ＿１、
ｌ＿２を計測し、［３］曲成された該金属帯を、溶接を
しない状態で、スクイズロールで突き合わせ、［４］ス
クイズロール出側において、再び上記［２］と同様の方
法で各マークと対応するエッジの距離Ｌ＿１、Ｌ＿２を
計測し、［５］（ｌ＿１＋ｌ＿２）−（Ｌ＿１＋Ｌ＿２
）なる計算によりアップセット量を算出する、ことを特
徴とする電縫管のアップセット量測定方法。
（２）前記弾性表面波による距離計測において、［１］
エッジ近傍の管表面に３つの表面波送受信用振動子を、
エッジ方向とほぼ平行に一直線状に等間隔にて配設し、
中央の振動子にて該マークからの反射波を捉え、両端の
振動子にて該マークからの反射波を捉えず、該エッジか
らの反射波のみを捉え、［２］中央の振動子で該マーク
までの距離Ｓ＿２を、両端の振動子でそれぞれ該エッジ
までの距離Ｓ＿１、Ｓ＿３を計測し、［３］該マークと
該エッジの距離を（Ｓ＿１−２Ｓ＿２＋Ｓ＿３）／２な
る演算によって求める、請求項１に記載の電縫管のアッ
プセット量測定方法。