JPH04288979A - 電縫鋼管の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、帯鋼を成形ロール群
によって順次円筒状に成形し、電気抵抗溶接法によりエ
ッジ部を溶融させたのち、スクイズロールにより圧接す
る電縫鋼管の製造において、電縫溶接のための突合せに
より溶接部近傍のメタルフローに沿って非金属介在物や
偏析に起因して発生するフッククラックと呼ばれる欠陥
を防止する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電縫鋼管は、素材の帯鋼を一群の成形ロ
ールによって円筒状に連続成形したのち、その継目部を
電気抵抗溶接法を用いて接合し製造される。この溶接は
、成形後のオープンパイプの両エッジ部を電流によるジ
ュール熱で集中的に加熱・圧接するもので、使用する電
流の周波数に応じて直流法、低周波法、高周波法に分類
される。最近では品質や能率面で多くの利点を持つ高周
波法が大半を占めている。高周波溶接法には、誘導方式
と抵抗方式がある。高周波溶接における加熱は、高周波
電流の分布状態によってエッジ部から進行し、スクイズ
ロールによる横方向からの加圧（以下アップセットとい
う）によって、高温の軟化部が変形しビードとなり、さ
らに接合面から溶融した鋼が排出されて接合が完了する
。完成した溶接部は、高周波溶接に特有の熱影響部やメ
タルフローが見られる。

【０００３】上記電縫鋼管の製造において、帯鋼の成形
過程において両エッジ部の近傍は、他の部分よりも大き
な引張り塑性変形を受けるため、フィンパスゾーンにお
いて両エッジ部の近傍には圧縮残留応力が、またそれ以
外の部分には引張残留応力がそれぞれ発生する。このた
め、溶接時オープンパイプの両エッジ部は加熱されて高
温であるが、それ以外の中央部は低温（常温）であるた
め、両エッジ部と中央部の強度差が大きく、スクイズロ
ールによるアップセットの歪みは両エッジ部のみに集中
し、アップセットによる厚み方向への応力が大きくなっ
てメタルフロー立上り角度が大きくなり、エッジ近傍に
非金属介在物が存在するとそれを起点に割れが生じ、フ
ッククラックが発生し易くなる。逆に突合せ溶接時オー
プンパイプの両エッジ部と中央部で強度差が小さければ
、アップセットの歪みは周方向に分散し、メタルフロー
立上り角度が小さくなる。

【０００４】上記オープンパイプの両エッジ部とそれ以
外の中央部の強度差を解消する方法としては、従来は成
形から溶接に至る工程間において、両エッジ部以外の部
分を加熱、膨張させることにより、両エッジ部近傍での
圧縮応力を緩和している。例えば、オープンパイプの両
エッジ部とそれ以外の中央部の温度差を確実に生じさせ
、エッジ部以外を熱膨張させることでオープンパイプ成
形加工時に生じるエッジ部の圧縮残留応力を熱応力によ
り緩和する技術（特開昭６２−２９２２７９号公報、特
開昭６２−２９２２８２号公報、特開昭６２−２９２２
８３号公報）等が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭６２−２９
２２７９号公報等の技術は、成形から溶接に至る工程間
において、両エッジ部以外の部分を加熱し、オープンパ
イプの両エッジ部とそれ以外の中央部の温度差を確実に
生じさせ、エッジ部以外を熱膨張させることでオープン
パイプ成形加工時に生じるエッジウエーブを防止し、接
合面の接合精度を向上させて溶接欠陥を防止するもので
ある。

【０００６】一方、電縫鋼管は、その規格、用途に応じ
た引張強度、硬度または靭性等が要求されるが、その機
械的特性は、化学成分、熱延条件、冷延条件等上工程製
造条件あるいは造管後の熱処理条件により決定される。 このため、オープンパイプの中央部の加熱は、最終製品
の機械的特性を損わない範囲に管理してフッククラック
を抑制する必要がある。

【０００７】この発明の目的は、最終製品の機械的特性
を損わないようオープンパイプを電縫溶接前に加熱し、
オープンパイプの周方向における強度差を小さくしてア
ップセット時の歪みを周方向に分散し、メタルフロー立
上り角度を小さくし、エッジ部近傍に非金属介在物や偏
析が存在してもそのまま残留させ、非金属介在物や偏析
に起因するフッククラックの発生を防止できる電縫鋼管
の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意試験研究を行った。その結果、帯鋼の
段階で冷間圧延等により加工歪を付与していない熱延帯
鋼を使用し、成形ロール群により順次円筒状に成形して
オープンパイプとなし、電縫溶接直前で全体を所定温度
に加熱することにより、アップセットの歪が周方向に分
散され、メタルフロー立上り角度が小さくなってフック
クラックの発生が抑制されることを究明し、この発明に
到達した。

【０００９】すなわちこの発明は、熱延帯鋼を成形ロー
ル群により順次円筒状に成形し、電気抵抗溶接法により
エッジ部を溶融させたのちスクイズロールにより加圧接
合する電縫鋼管の製造方法において、電縫溶接直前でオ
ープンパイプ全体を、造管後に熱処理を施さない鋼管ま
たは電縫溶接部のみを熱処理する鋼管は青熱脆性域温度
を除いて帯鋼の熱延巻取り温度以下に、造管後に管全体
を熱処理する鋼管は青熱脆性域温度を除いて管の熱処理
温度以下に加熱するのである。

【００１０】

【作用】この発明において、電縫溶接直前でのオープン
パイプの加熱で青熱脆性域温度を除くとしたのは、一般
に鋼材の青熱脆性域温度は、その成分組成により若干の
違いがあるが、通常２００〜４００℃であり、鋼材の青
熱脆性域は、２００〜２５０℃で引張強度が高く、伸び
、絞り性が低下する。このためこの温度域では、オープ
ンパイプ両エッジ部近傍と中央部の強度差は、通常加熱
しない場合より逆に大きくなり、フッククラックが増加
するからである。

【００１１】また、電縫溶接直前でのオープンパイプの
加熱を造管後に熱処理を施さない鋼管または電縫溶接部
のみを熱処理する鋼管については帯鋼の熱延巻取り温度
以下、造管後に管全体を熱処理する鋼管については管の
熱処理温度以下としたのは、熱延での帯鋼の巻取り温度
は通常４００〜７００℃、また、造管後の熱処理温度は
通常５５０〜９２０℃であるが、それ以上の温度に加熱
すると、最終製品である電縫鋼管の機械的強度が低下す
るためである。このため、この機械的強度の低下を成分
調整により補う必要があるが、コストの安い炭素を多く
すると、一般に延性が低下するとともに偏析が増加する
。このため、好ましくない、または炭素以外のＭｎ、Ｓ
ｉやその他の成分を増加すると、偏析増加の原因となる
ばかりでなく、コスト的に不利となるからである。

【００１２】上記の理由からオープンコイルの電縫溶接
直前での加熱は、青熱脆性域温度を除いて、熱延巻取り
温度または管全体の熱処理温度以下で、できるだけ高温
度にするのが望ましい。オープンコイル全体の加熱手段
としては、高周波誘導加熱、ガスバーナーによる加熱、
赤外線ヒータによる加熱等任意の方法を選択できる。

【００１３】電縫溶接直前でオープンコイル全体を、造
管後に熱処理を施さない鋼管または電縫溶接部のみを熱
処理する鋼管は青熱脆性域温度を除いて帯鋼の熱延巻取
り温度以下に、造管後に管全体を熱処理する鋼管は青熱
脆性域温度を除いて管の熱処理温度以下に加熱すること
によって、最終製品の機械的強度を低下させることなく
、オープンパイプの成形加工時に生じるエッジ部の圧縮
残留応力が熱応力によって緩和され、突合せ溶接時オー
プンパイプの周方向で強度差が小さくなり、アップセッ
トの歪が周方向に分散され、メタルフロー立上り角度が
小さくなってフッククラックの発生が抑制される。

【００１４】

【実施例】実施例１ 表１に示す組成の熱延帯鋼Ａ、Ｂを１７スタンドからな
る成形ロール群により順次円筒状に成形してオープンパ
イプとしたのち、電縫溶接直前で加熱しない従来法、誘
導加熱により前記温度範囲に加熱した本発明法ならびに
前記温度範囲外に加熱した比較例のそれぞれについて、
高周波誘導方式により溶接速度７０ｍ／ｍｉｎ、アップ
セット量２．０ｍｍで溶接し、外径６０．５ｍｍ、肉厚
３．５ｍｍの電縫鋼管を試作した。得られた各電縫鋼管
の加熱温度、熱処理温度、引張強さ、フッククラック発
生状況を表２に示す。なお、引張強さはＪＩＳ　　Ｚ　
　２２４１に準じて常温にて測定した。また、フックク
ラック発生状況は、シーム超音波不良部を偏平試験機で
偏平して破面を観察し、観察個数を分母に、その中でフ
ッククラックが認められた個数を分子にした比率による
結果を◎〜××までの６段階で評価した。フッククラッ
ク発生状況の許容範囲は、◎から○までである。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】表２に示すとおり、電縫溶接直前に青熱温
度域温度を除いて帯鋼の巻取温度以下または鋼管の熱処
理温度以下にオープンロールを加熱した本発明法の場合
は、いずれも鋼管の引張強さならびにフッククラック発
生状況が良好である。しかし、電縫溶接直前に青熱温度
域温度または帯鋼の巻取温度以上にオープンロールを加
熱した比較例の場合は、鋼管の引張強さが低下して規格
外れとなるか、フッククラック発生状況が許容範囲より
２〜４ランク下回っている。さらに電縫溶接直前にオー
プンコイルを加熱しなかった従来法では、いずれもフッ
ククラック発生状況が許容範囲より１〜４ランク下回っ
ている。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、最終製品の機械的特性を低下させることなく、電縫
溶接のための突合せにより溶接部近傍のメタルフローに
沿って非金属介在物や偏析に起因して発生するフックク
ラックを防止することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　熱延帯鋼を成形ロール群により順次円
   筒状に成形し、電気抵抗溶接法によりエッジ部を溶融さ
   せたのちスクイズロールにより加圧接合する電縫鋼管の
   製造方法において、電縫溶接直前で帯鋼全幅を、造管後
   に熱処理を施さない鋼管または電縫溶接部のみを熱処理
   する鋼管は青熱脆性域温度を除いて帯鋼の熱延巻取り温
   度以下に、造管後に管全体を熱処理する鋼管は青熱脆性
   域温度を除いて管の熱処理温度以下に加熱することを特
   徴とする電縫鋼管の製造方法。