JPH03155478A - 高周波電縫管溶接装置 - Google Patents

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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は高周波電縫管溶接装置に関する。

Ｂ０発明の概要 この発明はＶ字状ギャップを有する管状に成形し、対向
する縁部を接続して溶接する厚内管の高周波電縫管溶接
装置において、 対向スル縁部間に加熱導体を有し、縁部を予熱す、誘導
子をＶシーム溶接部の手前に設け、この９４子Ｉ：　５
０　ｋ　Ｈｚ以下の周波数の電力を供給することにより
、 厚肉管の溶接においても良好な溶接ができるようにした
ものである。

Ｃ６従来の技術 高周波電縫管溶接としては特願昭６１−４５６８０号（
特開昭６２−２０３６８４号）や特願昭６１−５５８７
６号（特開昭６２−１７６０８５号）などが提案されて
いる。前者のものは高周波電流を０．１ｍ５ｅｃ　〜０
．１　ｓｅｃの間隔で周期的に断・続又は高低して通電
することによって高周波電流によって誘起される電磁力
をほぼ一定周期で消失又は低減させるものである。一方
、後者のものは管素材のＶシーム溶接部の手前に２０ｋ
Ｈｚ以下の周波数の電力で予熱するコイルを配設したも
のである。

Ｄ９発明が解決しようとする課題 高周波電縫管溶接装置は一般に比較的、薄肉の電縫管に
適用することがほとんどであるため、厚肉の電縫管を製
造すると次のような問題が生じる。

（イ）厚肉における溶接に難かしさかある。

（ロ）良好な溶接のための溶接条件の範囲が狭い。

（ハ）特に管の材質がＣｒ、Ｍｏ、Ｍｎ等の合金成分を
含有する材質の場合には、これらの合金成分が酸化物と
なり易いことなどで許容幅が狭くなる 次に、上記（イ）の理由について述べる。

電縫管溶接においては加熱接合されるエツジ部（縁部）
は第１４図Ｂに示すように、先端部から同じ深さで平坦
に加熱されることが好ましい。そして、先端部がスクイ
ズロール部（加圧ロール部）で突き合わされて加圧接合
される際、画先端部の加熱溶融した部分は内外周側に押
し出されて健全な溶接部となる。これが電縫管溶接の基
本条件である。

然るに厚肉管の場合には肉厚ｔの増大により、第１４図
Ａに示すように、両エツジ先端部のフラットな加熱が難
かしくなる。特に、内、外のコーナ一部分が昇温するの
に反して中央部が昇温されす、第１４図Ａに示すような
加熱部となり易い。

これは電流の近接効果を利用して効率良く加熱溶接を行
うため、通常１００〜４００ｋＨｚの高い周波数の電力
が使用される結果、エツジ効果も強く働いて電流の多く
がコーナ一部分に集中して流れるためである。そして、
両エツジの加熱部が第１４図Ａに示すような状態（図示
斜線部）になると、内・外周のコーナ一部分に生じた溶
融金属が電磁力によってスパッタとなって飛散し排出さ
れたり、また突き合わせ溶接の際に第１４図Ｃに示すよ
うに両コーナ一部分の溶融金属（図示斜線部）が完全に
排出されずに、溶接部内に残留してしまうので、ピンホ
ールや酸化物の巻き込み等が生じて溶接部の健全性が喪
失される。このことが厚肉管の電縫管溶接における第１
の問題点である。

電縫管溶接においては特開昭６２−２０３６８４号公報
に詳細に記載されているような現象が生じる。そして、
健全な溶接部を得るためには、溶接部に供給する高周波
電力量（溶接入熱）を適正な範囲内にする必要がある。

上記公報には周期ＴがＯ＜Ｔ≦０．１秒となる入熱範囲
が記載されている。このことは電縫管溶接全般について
のことであるが、特に厚肉管になる程、前記のコーナー
部分への高周波電流の集中が起き易いことなども重なる
ので、機械的圧接点■と電流折り返し衝合点Ｗの振動に
よる悪影響が顕著となり、適正入力条件の範囲（幅）も
狭くなるなど健全な溶接部を得るための困難性が大とな
る。この点が第２の問題点である。

前記の特開昭６２−２０３６８４号の公報の［作用］の
項に詳細に記載されているように溶接点近傍で電磁力に
よる溶融金属の排出が繰り返されてスパッタの発生とな
る。しかも厚肉管では前記のように内・外周のコーナ一
部が過熱されて、この部分に生じた溶融金属が排出され
ることも重なってスパッタの発生も多く、管自身やスク
イズロールなどに付着凝固し、管に庇が生じたり、ロー
ルをいためたりする。この点が第３の問題点である。

また、前記のように加熱電力の周波数が高いため、両エ
ツジの先端部分のみが急峻な温度勾配で加熱される。こ
のため、溶接後には溶接部の熱量が急速に円周方向の両
側に移動し、溶接部が急冷される。この結果、溶接部の
硬度が上昇することになる。そして、溶接部の延性を回
復するために、再加熱による焼鈍が必要となり、このた
め、多大の電力量を必要とするようになる。この点が第
４の問題点である。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、厚肉管
の溶接においても良好な溶接とすることができるように
した高周波電縫管溶接装置を提供することを目的とする
。

Ｅ１課題を解決するための手段 この発明は管素材をＶ字状ギャップを有する管状に成形
し、このＶ字状ギャップの対向する縁部を連続して電気
溶接する高周波電縫管溶接ラインにて、■シーム溶接部
の手前に対向する縁部を予熱する誘導子を配設した電縫
管溶接装置において、前記誘導子は開口して対向する縁
部間に配置される縁部加熱導体を有し、該導体の管体外
周側および内周側に磁気鉄心を備えるとともにＷｋＳ／
２（Ｗ：外周および内周鉄心が片側の縁部とラップする
寸法、Ｓ二対向する縁部間の間隔）の関係を有し、かつ
該誘導子に５０ｋＨｚ以下の周波数の電力を供給して縁
部を予熱することを特徴とするものである。

また、予熱および溶接用電源装置であって、順変換部を
共用とし、夫々に出力調整し得る逆変換部を並列に備え
た電源装置を備えたことを特徴とするものである。

さらに、Ｖシーム溶接部の手前に対向する縁部の予熱手
段を備えるとともに、Ｖシーム溶接部の後方にＶシーム
溶接部に近接してポスト・シーム。ヒーターを配設し、
溶接部の残留熱量を利用して引き続き溶接部の後熱処理
を行うことを特徴とするものである。

さらにまた、Ｖシーム溶接部の手前に対向する縁部の予
熱手段を設けるとともに、Ｖシーム溶接部に供給する溶
接電力の周波数を最大で従来の約３倍に相当する１、５
００　　ｋＨｚ近傍まで高めることを特徴とするもので
ある。

Ｆ１作用 前記誘導子に５０ｋＨｚ以下の周波数の電力を供給して
、素材の両縁部を溶融点以下の所定の温度まで予熱する
。この予熱により両縁部はエツジ効果も少なく、円周方
向に広い範囲に亘って加熱される。

また、予熱および溶接用電源装置をそれぞれ別々に調整
して送出するため、電力の節減になる。

さらに、溶接完了後に再加熱を行って素材に焼鈍を施し
て溶接部の硬度を低下させるとともに靭性を回復させる
。

また、素材の両縁部の予熱を行うとともにＶシーム溶接
部に供給する溶接電力周波数を高めることにより、Ｖシ
ーム溶接部での電磁反撥力を減じて溶接部の品質を高め
る。

Ｇ、実施例 以下この発明の実施例を図面に基づいて説明するに、ま
ず第１の問題点を解決する実施例について述べる。

第１図はその実施例の斜視図で、この第１図において、
■は管素材、２ａ、２ｂは加圧ロール、４はＶシーム溶
接点、５はＶ字状ギャップ、５ａ。

５ｂは両縁部、６ａ、６ｂは接触子、７は電源で、この
部分がＶシーム溶接部になる。この■シーム溶接部の手
前にて管素材１の対向する縁部１ａ。

ｌｂ間に予熱用の誘導子１１を設ける。この誘導子１１
に例えば５０ｋＨｚ以下の比較的低い周波数の電源１９
から電力を供給して対向する縁部１ａ、ｌｂ近傍を予熱
する。誘導子１１は外部導体１２．１３と対向する縁部
１ａ、ｌｂ間に配設される板状の縁部加熱導体１４とで
１ターンコイルが形成されるように構成されている。１
５．１６は電源１９との接続のための一対の端子である
。

１７は外周鉄心である。

前記誘導子１１の詳細構造を第２図から第４図に示すに
、第２図は平面図、第３図は側面図、第４図は第３図に
おけるＹ−Ｙ線矢視断面拡大図である。第２図から第４
図において、縁部加熱導体１４の外周および内周側には
それぞれ外周鉄心１７および内周鉄心１８が配置されて
いて、これら鉄心１７．１８は例えば硅素鋼板を積層す
るなどにより形成される。１２ａは外部導体１２内に設
けられている冷却水孔で、外部導体１３および縁部加熱
導体１４内にも同様に冷却水孔がそれぞれ設けられてい
て、図示を省略した給・排、水口からそれらに冷却水が
通水される。

上記のように構成された誘導子１１においては第４図に
示す各部の寸法関係を次式のように設定する。

Ｗ　≧　Ｓ／２ 但し、Ｓ：対向する縁部間の間隔。

Ｗ：外周および内周鉄心が片側の縁部とラップする寸法
。

上記のように式を設定するのは縁部加熱導体１４を流れ
る交番電流によって生じる磁束のうち、縁部１ａ、ｌｂ
と交叉して縁部１ａ、ｌｂを加熱する有効磁束φ１　を
増加せしめ反対に無効磁束φ２の比率を減じることによ
って縁部加熱導体１４による縁部の加熱電気効率を高め
るためのものである。

ここで上記Ｗ≧Ｓ／２　の式の導出手段について述べる
。この式は磁気抵抗の条件を決めるためのもので、磁束
を有効に材料に鎖交させるためのものである。磁気抵抗
Ｒは磁束通路の長さ（Ｌ）に比例し、断面積Ａに逆比例
する。

Ｒｃｃ　Ｌ／Ａ Ｒ（有効）−（Ｌ／２　＋　Ｌ／２）／Ｗ　−Ｌ／ＷＲ
（無効）−（Ｌ／２　＋　ｔ　＋　Ｌ／２）　／（Ｓ−
Ｂ）／２−　（２Ｌ＋２ｔ）／（Ｓ−Ｂ）ここでＲ（有
効）くＲ（無効）とすると、上記両式は次のようになる
。

Ｌ／Ｗ　＜　（２Ｌ＋２　ｔ）／（Ｓ−Ｂ）次に、ｔ＜
＜Ｌとすると、上記式は （Ｓ−Ｂ）／２　　＜　Ｗとなる。

また、Ｓ＞＞Ｂとすると、 Ｓ／２　　＜　Ｗとなる。

前記誘導子１１には電源１９より、例えば５０ｋＨｚ以
下の低い周波数の電力を供給する。電力の周波数が低い
ほど、エツジ効果が少なく、また誘導電流の表面からの
滲透深さも大となるので、第４図中に示すように対向す
る縁部１ａ、ｌｂの加熱はほぼ平坦に、かつ端部から円
周方向に広い範囲が加熱される。なお、第４図中は加熱
部位を示す。

このようにして両縁部を溶融点以下の所定の温度まで予
熱した後、第１図に示すＶシーム溶接部にて１００〜４
００ｋＨｚの高い周波数の電力を縁部５ａ、５ｂに供給
して両縁部５ａ、５ｂを更に溶融点以上の温度まで加熱
し、加圧ロール２ａ。

２ｂにて縁部同志を圧接して溶接を行う。

このときの縁部５ａ、５ｂの昇温曲線を示すと第５図の
ようになる。なお従来の予熱なしの場合の縁部の昇温曲
線を示すと第６図（Ａ）に示すような特性曲線になり、
図中の■、■、■は第６図（Ｂ）に示す部位ａ、ｂ、ｃ
における温度分布である。なお、第５図における■、■
、■も上記と同じ部位の温度分布を示す。

上述した実施例を用いると、素材１の縁部の内。

外のコーナ一部ａが過熱されることなく、縁部はコーナ
一部ａ１中央部すにわたって平坦に近い加熱昇温か行わ
れるので厚内管の溶接においても薄肉管の溶接の場合と
同様に健全な溶接部を得ることができる。このことはま
た、前記の厚肉管の溶接における適正熱条件の狭さによ
る溶接の困難性を大きく緩和して溶接を容易にすると共
に、スパッタの発生量を大幅に減少せしめることにもな
るので第２および第３の問題点を解決する実施例でもあ
る。また更に、第６図（Ｂ）の０部を含めて広い範囲が
加熱されるので、溶接部の急冷が緩和されて溶接部の硬
度が低下する。このことにより管の材質によっては溶接
後の焼鈍を省略することができる。これは第４の問題点
を解決する実施例にもなる。

次に第１図に示した電源７．１９について述べる。電源
７，１９は夫々独立した別個の電源としてもよいが、第
１５図にブロック図を示すように、順変換部３０を縁部
予熱用の逆変換部３１（５０ｋＨｚ以下）およびＶシー
ム溶接用の逆変換部３２　（１５０〜４５０ｋＨｚ）の
両者ニ対シテ共用に設ける構成とすることが好適である
。

第１６図は第１５図に示したプロ・ツク図の具体的な回
路図の一例で、第１６図において３０ａは変圧器、３０
ｂは整流回路、３１ａ、３２ａは電子管、３１ｂ、３２
ｂは電子管３１ａ、３２ａのグリッド回路に設けられた
ＧＴＯ（ゲート・タンオフサイリスタ）等を用いた半導
体スイッチ回路、３１ｃ、３２ｃは整合トランスである
。

上記のように共通の順変換部３０の出力を予熱用と溶接
用の逆変換部３１．３２に供給するが、逆変換部３１．
３２の電子管３１ａ、３２ａのグリッド回路に設けられ
た半導体スイッチ回路３１ｂ、３２ｂにより夫々の発振
出力をＰＷＭ制御し、オン期間を調整することにより、
それぞれの出力は互いに無関係に制御できるようになる
。

このように共通の順変換部３０を設ける構成とすること
によって、夫々に別個の順変換部を設けた場合に比べて
電源装置を小形化できると共に、必要とする商用電力を
大幅に節減することができる。例えば縁部予熱用の電力
として７００　ｋＷ（３０ｋＨｚ）　、Ｖシーム溶接用
の電力として５００　ｋＷ　（３００ｋＨｚ）を必要と
する場合、夫々別個に順変換部を設けた構成では合計で
約２゜４　Ｑ　Ｑ　ｋＶＡの商用電力を消費するが、第
１５図に示すように順変換部３０を共用する構成とする
ことにより、図中に数値で示すように商用電力の消費量
を１．９００ｋＶＡに低減することができる。

次に第２．第３の問題点を解決する実施例について述べ
る。

前記のように、Ｖシーム溶接部の手前に誘導子を備えた
縁部予熱部を設けて５０ｋＨｚ以下の周波数の電力にて
対向する縁部を予熱して縁部の先端部をほぼ平坦な加熱
昇温状態とすることによって、第２．第３の問題点を大
幅に改善することができた。

しかし、前述のように第２．第３の問題点は、特開昭６
２−２０３６８４の公報に詳細に記載されているような
■シーム溶接部における溶接点Ｗの移動現象によるとこ
ろが大きい。そして厚肉管の溶接において、溶接点Ｗの
移動周期の少なくとも２倍以上早い周期で溶接電流を断
続もしくは低減せしめることによって更に効果が得られ
た。

実際には、第１６図に回路図を示した電源を使用して、
管素材１の搬送速度（ライン速度）ごとに溶接電流の断
続または高低の１／２周期間におけるＶシーム部での管
素材の移動長が２Ｉ菖以下となるように、半導体スイッ
チ回路３２ｂによる発振出力のＰＷＭ制御の周波数を選
択して溶接電流のＰＷＭ制御を行うことによって大きな
効果が得られた。即ち厚肉管の溶接において健全な溶接
部を得るための適正入熱条件の範囲が拡大されて溶接の
困難性が大きく緩和されると共にスパッタの発生量を大
幅に減少せしめる効果が得られた。

なお溶接電流のＰＷＭ制御周波数の選択は次式に従って
行えばよい。

ｐｉｔｃｈ（移動長）　−ｖｉｉ＋／ｓｅｅ　Ｘ　　ｌ
　／２Ｈ＜　　２Ｖ：管素材の搬送速度（ライン速度）
。

Ｈ；高周波溶接電流のＰＷＭチョッピング周波数。

例えば、ｖ　−６０ｍ／ｍ１ｎ（ｖ　−１０００＋ａｍ
／５ｅｃ）のときＨ＝５００Ｈｚとすることによりｐｉ
ｔｃｈ＝　　１　０　０　０　　　Ｘ　　　１　　／２
Ｘ５００　−　　　Ｉ　ＩＩｍｖ＝　１８０ｍ／ＱＩｉ
ｎ　（ｖ＝３０００＋Ｉ／５ｅｃ）のときＨ＝１５００
Ｈｚとすることにより ｐｉｔｃｈ　−３０００Ｘ　　１　／２Ｘ１５００−　
１　ｉｎ＋両方ともｐｉｔｃｈ　（移動長）が１ｍｍに
て２菖菖以下になる。

次に第４の問題点を解決するための実施例について述べ
る。従来、溶接部は溶接後に急冷状態となるため、硬度
が上昇し、かつそのままでは靭性が良くないため、後工
程にて再加熱焼鈍を施すことが必要であった。第７図は
従来の溶接−再加熱焼鈍の機器の構成図で、第８図は溶
接部の温度スケジュール特性曲線を示す。第７図におい
て、ＴＦは整合トランス、ＰＨはポスト壷シームΦヒー
ター群である。

溶接部は対向する縁部の先端のみが加熱されて溶接され
るので、溶接完了後は急速に温度が下がり、２００℃か
らポスト・シーム９ヒーターにより再加熱を行って焼鈍
を施し、溶接部の硬度を低下せしめると共に靭性を回復
せしめる。このため、再加熱焼鈍に大きな電力を必要と
した。

従来、このような方式では溶接部の余熱を利用すべくポ
スト０シーム・ヒーターＰＨを加圧ロール２ａ、２ｂの
直後に近づけても、溶接後の冷却が早いため思うような
効果が得られなかった。ポスト・シーム・ヒーターＰＨ
を加圧ロール２ａ。

２ｂの直後に近づけるには機器の配列上の困難性もある
。そのため、工夫をしてそれを近づけて見てもボスト０
シーム畳ヒーターＰＨの電力の低減などの効果が余り得
にくかった。

ところが本実施例では低い周波数で素材の縁部の予熱を
施すので、対向する縁部１ａ、ｌｂはその先端部のみな
らず更に広い範囲にわたって、しかもコーナ一部および
中央部とも平均した予熱が施されるようになる。溶接部
の溶接完了後の冷却速度は中央部も含めて、従来の予熱
なしの場合に比較してはるかにゆっくりしたものとなる
。

従って管の素材の材質（鋼種）によっては焼鈍を不要と
することもできる。そして、溶接後の再加熱が必要な場
合にもポスト・シーム・ヒータを溶接部の加圧ロール２
ａ、２ｂの直後に近づけて配置することによってボスト
拳シームψヒーターの電力の低減等大きな効果を生み出
すことができる。

第９図に本実施例方式の機器構成例を示し、第１Ｏ図に
溶接部の温度スケジュール特性曲線図を示す。第１０図
からも判るように溶接完了後の溶接部の温度低下が従来
よりはるかにゆるやかなので、溶接部の余熱を利用して
鋼の場合、オーステナイト状態のまま８５０〜９００℃
等の温度にてポスト会シームＯヒーターＰＨにて所定時
間の保熱を行った後、冷却せしめることによって溶接部
の硬度上昇や靭性の低下を防ぐことができる。

従って、溶接部の温度低下（２００℃）後の再加熱によ
る従来の熱処理と異なり、溶接部の余熱を利用して溶接
部の温度の低下を防ぐための熱量をポスト・シーム瘉ヒ
ーターによって補給して所定温度に保持したり、徐冷せ
しめるので、以下の効果が得られる。

（１）第７図および第９図の実施例中に示すようにポス
ト・シーム・ヒーターの所要電力量を従来の６００Ｘ４
−２，４００ｋＷ（第７図）から７００ｋＷ（第９図）
に大幅に低減できる。

なお、Ｖシーム溶接部の手前にて縁部の予熱を行うこと
も含めて、第７図および第９図の実施例中に示すように
溶接およびポスト・ヒートのための全所要電力量につい
ても従来の７００＋２．４００−３．１００ｋＷ（第７
図）から７００＋５００＋７００−１，９００ｋＷ（第
９図）に大幅に低減せしめることができる。

（２）管の素材の材質が鋼の場合、オーステナイト状態
の温度にて引き続きポスト・シーム・ヒーターで加熱で
きるので、恒温熱処理等を施して溶接部にすぐれた強度
や靭性を付与することができる。

次に、■シーム溶接部の手前に対向する縁部の予熱手段
を備えるとともに、電源からＶシーム溶接部に供給する
溶接電力の周波数を従来より最高で約３倍程度高い周波
数として溶接を行った実施例について述べる。

第１図にてＶシーム溶接部において溶接を行うために電
源７から接触子６ａ、６ｂを介してＶシーム溶接部に供
給される電力については一般にその周波数が高い方が溶
接のための電力効率を高めることができて好ましい。し
かしながら前述のように周波数が高くなる程エツジ効果
が強く働いて第１４図（Ａ）に示したように縁部の内、
外周のコーナ一部分がオーバーヒートして端面からの平
坦な加熱が得られなくなる。

また、周波数が高くなる程表皮効果も強まって電流が表
面部分に集中して流れるようになり、端面からの有効な
加熱深さが得られなくなる。これらのことから周波数が
余り高すぎると良好な溶接結果が得られなくなるので従
来１００ｋＨｚから高くても４５０ｋＨｚ位までの周波
数の電力が使用されていた。

第１１図はＶシーム溶接部に供給される溶接のための電
力の容量と周波数の関係を図示したものである。図中■
−■−■の曲線は誘導加熱コイルを使用した誘導式の、
また■−■−〇の曲線は第１図に示した接触式のいづれ
も従来の場合の例を示したものである。両者の曲線とも
容量の大きい範囲で周波数が低くなっているのは、主に
容量が大きくなるに従って回路構成上から周波数が高い
ま＼では溶接部への電力の投入を有効に行いにくくなる
ためである。

ところで、前述のようにＶシーム溶接部の手前に予熱手
段を備えた５０ｋＨｚ以下の周波数の電力を供給して対
向する縁部の予熱を行った場合には、Ｖシーム溶接部に
供給する溶接のための電力の周波数を従来に比べて格段
に高くすることができる。

第１２図に本実施例方式の機器構成例を示し、第１３図
に溶接部の温度スケジュール特性曲線図を示す、１１は
予熱手段であって電源１９から整合トランスＴＦを介し
て予熱のための電力が供給される。７は溶接のための電
源であって、整合トランスＴＦを介して１．１００　　
ｋＨｚの周波数の電力がＶシーム溶接部に供給される。

第１３図に示すように管素材の縁部は予熱手段１１によ
って９００℃まで加熱昇温される。そしてこの際の加熱
電力の周波数が５０ｋＨｚ以下と低いので前記のように
縁部はコーナ一部および中央部にわたって平坦に近い加
熱昇温か行われると共に端面からの深い範囲までの加熱
が行われている。そしてＶシーム溶接部では溶融温度ま
での追加の加熱昇温を行って溶接することになるので溶
接のための電力の周波数を高くしても前記のような不具
合が生じることが格段に少ない。また管素材の材質が鋼
管である場合には、予熱によって縁部はすでにキューリ
ー点以上の非磁性領域の温度まで昇温しでいるので溶接
電力の周波数を高くしても周知のように電流の浸透深さ
：△（ｃｍ）−５，０３Ｊ　ｐ／μ・ｆ（但しｐ：管素
材の固有抵抗率（μΩ−ｃｍ）、μ：比透磁率、ｆ：周
波数（ＨＺ　））の値が磁性領域に比べて大きいので表
皮効果の影響が生じにくい。従って溶接のための電力の
周波数を従来に比べて格段に高くすることができる。

そして溶接のための電力の周波数を種々に変えて溶接を
行った結果、従来の約３倍以上の周波数に相当する１、
５００　　ｋＨｚでも従来以上に良好な溶接結果を得る
ことができた。第１１図中に示す■−■−■の曲線は本
実施例方式に従って縁部の予熱を行った場合の例を従来
例と対比して示したちのであって斜線を付した■の範囲
の周波数にていづれも良好な溶接結果を得ることができ
た。

なお容量の大きい範囲で周波数が低くなっているのは前
記と同じ理由によるものである。

そしてこのように溶接のための電力の周波数を高めるこ
とによって電気効率を高めて電源の容量を低減すること
ができた。また周波数を高くした場合、Ｖシーム溶接部
に供給する溶接電力の電圧値を大として電流値を小さ（
することができる。

このことはＶシーム部を流れる溶接電流の値を小さくす
ることになるので電磁反撥力を減少せしめることができ
る。従って溶接点近傍での電磁力による溶融金属の排出
の繰り返しやスパッタの発生を少なくするとともに溶接
部の脈動を軽減し、酸化物の巻き込みやペネトレータ欠
陥の発生を防止し、また溶接ビードを滑らかにできるな
ど良好な溶接結果を得るうえで大きな効果が有った。そ
してこれらのことは前記の第３の問題点等の解決に大き
く寄与するものである。

Ｈ１発明の効果 以上述べたように、この発明によれば、厚肉管の溶接に
おいて次のような効果が得られる。

（ａ）溶接が行われる際のスパッタの発生が激減するの
で管口体の庇の発生を防いで管の品質の向上を図るとと
もに加圧ロール等の損傷や絶縁劣化を防ぎ保護できる。

（ｂ）溶接部への酸化物の巻き込みやピンホール等の欠
陥の発生を防止し、また溶接ビードを滑らかにして溶接
部の品質の向上を図ることができる。

（ｃ）健全溶接のための許容溶接入熱条件の範囲が拡大
されるので厚肉管溶接における難しさが大幅に緩和され
、溶接作業が容易になると共に不良率の低減を図ること
ができる。

（ｄ）素材のエツジ（縁部）の加熱領域が平坦に近くな
り中央部の温度が十分な溶接温度となるので、良好な溶
接部を得るのに、従来のように加圧ロールでの過度の加
圧力をしないですむ。

（ｅ）溶接部の硬度が低下してすぐれた靭性を有する溶
接部が得られると共に管を切断するときの切断機へのダ
メージを軽減できる。

（ｆ）管の材質が鋼の場合、溶接部をオーステナイト状
態からポスト・ヒート（後熱処理）できるので、オース
・テンパー等の恒温熱処理を施してすぐれた強度と靭性
を付与することなどができる。

（ｇ）溶接部のポスト・ヒート（後熱処理）のための所
要電力量や、更には溶接を含めた全所要電力量を大幅に
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す斜視図、第２図から第
４図は第１図の実施例における誘導子の詳細を示すもの
で、第２図は平面図、第３図は側面図、第４図は第３図
のＹ−Ｙ線矢視断面拡大図、第５図はこの発明の実施例
における縁部の昇温曲線図、第６図（Ａ）は従来の縁部
の昇温曲線図、第６図（Ｂ）は素材の縁部の加熱昇温分
布を示す説明図、第７図はポストヒータを組み合わせた
ときの従来例を示す構成図、第８図は第７図における温
度スケジュール特性曲線図、第９図はポストヒータを組
み合わせたときのこの発明の他の実施例を示す構成図、
第１０図は第９図における温度スケジュール特性曲線図
、第１１図はＶシーム溶接部の出力電力と周波数の関係
図、第１２図はこの発明の他の実施例を示す構成図、第
１３図は第１２図における温度スケジュール特性図、第
１４図Ａ、Ｂ、Ｃは素材のエツジ部の加温昇温分布状態
を示す説明図、第１５図はこの発明の他の実施例を示す
ブロック図、第１６図は第１５図の具体的な回路図であ
る。 １１・・・誘導子、１２．１３・・・外部導体、１４・
・・縁部加熱導体、１５．１６・・・端子、１７．１８
・・・鉄心、１９・・・電源。 外２名 １４ 第２図 第３図 第４図 （Ｙ−Ｙ餠岳侃） 第５図 （本文） ５００ １０００　　１５００ 容量（にＷ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）管素材をＶ字状ギャップを有する管状に成形し、
   このＶ字状ギャップの対向する縁部を連続して電気溶接
   する高周波電縫管溶接ラインにて、Ｖシーム溶接部の手
   前に対向する縁部を予熱する誘導子を配設した電縫管溶
   接装置において、前記誘導子は開口して対向する縁部間
   に配置される縁部加熱導体を有し、該導体の管体外周側
   および内周側に磁気鉄心を備えるとともにＷ≧Ｓ／２（
   Ｗ：外周および内周鉄心が片側の縁部とラップする寸法
   、Ｓ：対向する縁部間の間隔）の関係を有し、かつ該誘
   導子に５０ｋＨｚ以下の周波数の電力を供給して縁部を
   予熱することを特徴とする高周波電縫管溶接装置。
2. （２）予熱および溶接用電源装置であって、順変換部を
   共用とし、夫々に出力調整し得る逆変換部を並列に備え
   た電源装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の
   高周波電縫管溶接装置。
3. （３）管素材をＶ字状ギャップを有する管状に成形し、
   このＶ字状ギャップの対向する縁部を連続して電気溶接
   する高周波電縫管溶接ラインにて、Ｖシーム溶接部の手
   前に対向する縁部の予熱手段を備えるとともに、Ｖシー
   ム溶接部の後方にＶシーム溶接部に近接してポスト・シ
   ーム・ヒーターを配設し、溶接部の残留熱量を利用して
   引き続き溶接部の後熱処理を行うことを特徴とする高周
   波電縫管溶接装置。
4. （４）管素材をＶ字状ギャップを有する管状に成形し、
   このＶ字状ギャップの対向する縁部を連続して電気溶接
   する高周波電縫管溶接装置にて、Ｖシーム溶接部の手前
   に対向する縁部の予熱手段を備えて５０ｋＨｚ以下の周
   波数の電力を供給して縁部の予熱を行うとともに、電源
   からＶシーム溶接部に供給する溶接電力の周波数を高め
   て最高で１，５００ｋＨｚ近傍までの高い周波数とした
   ことを特徴とする高周波電縫管溶接装置。