JPH0340672B2

JPH0340672B2 -

Info

Publication number: JPH0340672B2
Application number: JP61137096A
Authority: JP
Priority date: 1986-06-11
Filing date: 1986-06-11
Publication date: 1991-06-19
Also published as: JPS62292284A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は溶接管製造方法に関するものであ
る。

（従来の技術）溶接管製造方法の従来例としては、例えば特開
昭58−184073号公報を挙げることができる。この
製造方法について、第６図〜第８図に基づいて説
明すると、図において、１はコイル板材であつ
て、このコイル板材１を一群の成形ロール２……
２にて断面円形に成形すると共に、フインパスロ
ール３……にて両縁部４，４を会合させ、次いで
溶接工程５にて両縁部４，４を溶接することによ
つて溶接管の製造を行なう。

この場合、上記成形過程において両縁部４，４
の近傍は、他の部分６よりも、大きな引張り塑性
変形を受けることから、フインパスゾーンにおい
ては、両縁部４，４の近傍には圧縮残留応力が、
またそれ以外の部分６には引張残留応力がそれぞ
れ発生し、これにより両縁部４，４の近傍に座屈
しわが生じ、充分な溶接が行なえないという問題
が生じていた。そのため上記従来例では、成形か
ら溶接に至る工程間、特にフインパスゾーンにお
いて、縁部４，４の近傍以外の他の部分６を加
熱、膨張させることにより、上記縁部４，４近傍
での圧縮応力を緩和し、座屈しわの発生を防止す
るようにしている。

（発明が解決しようとする問題点）ところで本発明者等は、上記基本構想に基づく
溶接管製造方法を実用化すべく、各種テストを実
施したが、その結果、コイル板材１の縁部４近傍
以外の部分を加熱すると、かなりの場合には座屈
しわを防止し得るものの、全ての場合に座屈しわ
の発生を防止し得るものではないことが明らかに
なつた。そこで上記テスト結果についての検討を
行なつたところ、上記座屈しわの発生の防止効果
に対し、加熱幅が比較的大きな影響を及ぼす因子
であることを知見し、本発明をなすに至つたので
ある。

すなわち本発明の目的は、上記のような溶接管
製造方法において、縁部４，４の近傍に発生する
圧縮残留応力に起因する座屈しわをより一層確実
に防止し得る溶接管製造方法を提供することにあ
る。

（問題点を解決するための手段）そこでこの発明の溶接管製造方法においては、
コイル板材を繰り出してロール成形にて湾曲成形
し、該板材の両縁を漸次会合させて溶接する一
方、この溶接工程より材料入り側の位置において
は、板材の縁部近傍以外の部分を加熱手段で加熱
する溶接管製造方法において、上記加熱手段によ
る熱投与領域を、コイル板材の幅方向中央部を中
心としてその両側において、コイル板材全幅の30
％以上で、かつ80％未満の幅にしてある。

（作用）上記において加熱幅が、コイル板材の全幅の30
％未満の場合には、コイル板材の熱変形が局部的
に生ずる結果、板材全体に曲げ変形が生じ、その
ためコイル板材の縁部には上記曲げ変形に起因す
る圧縮応力が作用し、座屈しわが発生し易くなる
のである。このため加熱幅を上記以上の幅にし、
縁部に生ずる歪を、曲げ変形に起因する圧縮歪よ
りも、全体の伸びに起因する引張歪の方が大にな
るようにすることによつて上記現象を防止でき、
その結果、座屈しわの発生を有効に防止し得るこ
とになる。また加熱幅を80％未満にしてあるの
で、加熱範囲の増大による縁部近傍での圧縮応力
の緩和効果の減少という不具合が防止でき、座屈
しわの発生を一段と確実に防止し得ることにな
る。

（実施例）次にこの発明の溶接管製造方法について、具体
的に説明する。

まず第１図ａ，ｂに示すように、周長Ｂのコイ
ル板材１の中央部を、幅ｂの範囲内を所定温度
ΔTに矩形状に加熱した場合、まず力のつり合い
から、第２図のように、縁部４においては、引張
り歪ε1が、また中央部においては圧縮歪ε2がそれ
ぞれ生ずることになる。すなわち、 ε1＝ΔT・α・ｂ／Ｂ ε2＝ΔT・α−ε1 （ただし、αは線膨張係数）の歪がそれぞれ生ずるのである。

次に第３図のように、上記各歪ε1、ε2によつて
生ずる曲げモーメントMbについて考えると、こ
の曲げモーメントMbは、コイル板材１が半径
ｒ、板厚ｔの円筒であり、その両端が回転自在に
支持されているものと仮定すると、 Mb＝２・ΔT・α・Ｅ・ｔ・r²・sin（πb／Ｂ）となる。そのため、この曲げモーメントMbによ
つて縁部に生ずる圧縮応力σ1は、 σ1＝Mb／（3.2・r²・ｔ）＝Ｅ・(1/1.6)ΔT・α・sin(πb/B) となり、これを歪にすると、 ε3＝(1/1.6)・ΔT・α・sin(πb/B) となる。

しかし実際には上記コイル板材１は、各スタン
ドのロールによつて、その自由な回転が規制され
ているために、現実の歪ε4は、上記歪の0.5〜0.7
倍に減少する。ここでは平均値0.6倍を考えると、
曲げによつて生ずる歪ε4は、 ε4＝(1/2.7)・ΔT・α・sin(πb/B) となる。

そこでコイル板材１の縁部において実際に生ず
る歪ε5を求めるが、この歪ε5は以下のように、先
に求めた平均伸びによる歪ε1と、上記曲げに起因
する圧縮歪ε4との差として求められる。

ε5＝ε1−ε4 ＝ΔT・α・｛（ｂ／Ｂ） −（１／2.7）・sin（πb／Ｂ）｝上記ε1、ε4と（ｂ／Ｂ）との関係を第４図に示
すが、図のように（ｂ／Ｂ）≧0.3の領域ではε1≧
ε4となつて縁部４には引張り歪が生じ、そのため
局部加熱が、縁部４での座屈しわの発生を防止す
る方向に作用し、一方（ｂ／Ｂ）＜0.3の領域で
は、ε1＜ε4となつて縁部４には圧縮歪が生じ、そ
のため局部加熱が座屈しわの発生を助長する方向
に作用することになる。

以上のことから、コイル板材１の中央部加熱を
行なつて、座屈しわの発生を防止しようとする場
合には、中央部に形成される高温領域の幅ｂは、
コイル板材１の全幅Ｂの30％以上にすることが必
要であることが明らかであり、このことは、第５
図に示すテスト結果ともよく一致している。なお
第５図においては、加熱幅比が0.8以上になつた
際にも、座屈変形が発生しているが、これは加熱
範囲の増大によつて上記縁部４近傍での圧縮応力
を緩和する効果が低減したためであり、そのため
上記加熱幅比が0.8未満にしておくのが好ましい。

上記においては、温度が矩形状に分布している
場合について検討したが、温度分布の他の形状で
の分布をしているとしても、これは、これと等価
な矩形分布に変換し得るのであるから、特に上記
検討法に問題はない。なお本願発明方法は、局部
加熱だけを行うものに加え、縁部冷却を併用する
場合においても適用可能である。

（発明の効果）この発明の溶接管製造方法においては、コイル
板材の中央部加熱を行なつて座屈しわの発生を防
止しようとする際に、高温領域の幅をコイル板材
の全幅の30％以上にしてあるので、コイル板材の
曲り変形に起因する縁部の圧縮歪の発生を防止す
ることができ、そのためコイル板材が肉薄になつ
たような場合にでも、座屈しわの発生を有効に防
止することが可能となり、高品質の溶接管を製造
することが可能となる。また加熱幅を80％未満に
してあるので、加熱範囲の増大による縁部近傍で
の圧縮応力の緩和効果の減少という不具合が防止
でき、座屈しわの発生を一段と確実に防止し得る
ことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ及び第２図はコイル板材に曲り変
形の生じない場合の歪発生状態の説明図、第３図
は曲り変形の生ずる場合の歪発生状態の説明図、
第４図は加熱幅と各歪の関係を示す説明図、第５
図は加熱幅と座屈しわの発生状況との関係を示す
実験結果のグラフ、第６図ないし第８図は溶接管
製造方法の説明図である。１……コイル板材、４……縁部、５……溶接工
程、ｂ……加熱幅、Ｂ……コイル板材全幅。

Claims

【特許請求の範囲】

１コイル板材を繰り出してロール成形にて湾曲
成形し、該板材の両縁を漸次会合させて溶接する
一方、この溶接工程より材料入り側の位置におい
ては、板材の縁部近傍以外の部分を加熱手段で加
熱する溶接管製造方法において、上記加熱手段に
よる熱投与領域を、コイル板材の幅方向中央部を
中心としてその両側において、コイル板材全幅の
30％以上で、かつ80％未満の幅にしたことを特徴
とする溶接管製造方法。