JPH0523868A - 高周波電縫管溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波電縫管溶接において、Ｖ字状ギャップ
の縁部を流れる溶接電流が縁部のコーナー部に集中する
傾向を改善し、縁部の加熱の均一性を高めて溶接品質の
向上を図り、さらには縁部の予熱などの措置を不要とす
る。 【構成】 Ｖ字状ギャップ２内に楔形の導電片１０を配
置する。Ｖ字状ギャップ２の縁部２ａ，２ｂに高周波の
溶接電流Ｉが流れると、Ｖ字状ギャップ２内に交番磁界
が発生し、その交番磁界の磁束によって導電片１０内を
循環する誘起電流ｉが生じる。誘起電流ｉと溶接電流Ｉ
との間には近接効果が働くため、誘起電流ｉは側面１０
ａ，１０ｂの表層を流れ、さらに溶接電流Ｉもこの近接
効果により電流分布が均一化され、縁部２ａ，２ｂの加
熱の均一性が向上する。また、電離性ガス噴射ノズルを
Ｖ字状ギャップ２の近傍に設けてＶ字状ギャップ２内に
電離性ガスを噴射し、この電離性ガスに誘起電流ｉを誘
起させることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、管素材を湾曲させて
Ｖ字状ギャップを有する管状に形成し、このＶ字状ギャ
ップを高周波電流により連続溶接する高周波電縫管溶接
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の高周波電縫管製造ライン
の溶接装置を示す。１は管素材であり、多段の成形ロー
ル（図示省略）によってＶシーム２を有する管状に形成
されて図中の矢印方向に移送される。電源３および接触
子４ａ，４ｂにより高周波電流（溶接電流）ＩをＶシー
ム２に印加してＶシーム２の対向する縁部２ａ，２ｂを
加熱し、次いでスクイズロール５ａ，５ｂによって両側
から加圧して接合点１０で連続的に溶接を行っていた。

【０００３】図６は、縁部の接合の様子を示す。この図
では、加熱される部分にハッチングを付している。図
（Ａ）に示すように、縁部の先端部はフラットに加熱さ
れることが好ましい。この種の装置では溶接電流Ｉを高
周波とし、対向する縁部間における電流の近接効果を高
めているが、このため電流のエッジ効果も顕著となる。

【０００４】それゆえ特に肉厚ｔの大きい厚肉管の場
合、図（Ｂ）に示すように、エッジ効果が強く働いて縁
部のコーナー部分に電流Ｉがより多く集中して流れるた
め縁部の外径および内径側のコーナー部分が中央部分よ
りも強く加熱される。そしてこの状態でスクイズロール
による縁部同志の圧接が行われると図（Ｃ）に示すよう
にコーナー部分が過熱して溶融すると、溶融金属が電磁
力によりスパッタとなって飛散し、あるいは過熱された
コーナー部分の金属が排出されずに残留するので金属酸
化物の巻き込みやピンホールの発生などが起こり、溶接
品質が阻害される。

【０００５】そこで従来は、特に厚肉管を製造する装置
の場合、図７に示すように上記構成のシーム溶接部６の
前段に縁部を予熱するための予熱部７を設置していた
（特願平２−１３９２４４号参照）。この予熱部７は、
たとえば誘導子８とこの誘導子８に中周波または低周波
の電力を供給する電源９とを備えている。誘導子８は、
管素材１を挟むように管素材１の内外に位置する鉄心８
ａを有する。この誘導子８に電源９から比較的低い周波
数の電力を供給し、縁部２ａ，２ｂの鉄心８ａとラップ
する部分を加熱する。このようにして縁部２ａ，２ｂを
比較的エッジ効果の少ない低い周波数の電力でなるべく
高い温度まで均等に予熱することにより、シーム溶接部
６における昇温幅を小さくし、縁部のコーナー部分およ
び中央部分の温度差を低減させて溶接を行っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の装置では、溶接品質が改善されるものの、縁部を厚
さ方向に均等に高い温度まで予熱するために比較的低い
周波数で縁部を加熱しなければならず、このため消費電
力が大きくなりランニングコストが上昇する問題があっ
た。また、このような予熱を行うためには、予熱用の電
源９として比較的低い周波数で大出力の電源が必要とな
り、設備の複雑化・設備費の上昇などの問題を生じてい
た。

【０００７】この発明は、このような事情に鑑み、高周
波電縫管溶接装置において、縁部の電流分布を改善して
縁部を均一に加熱できるようにし、縁部の予熱などの措
置を不要とすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】この発明は、
上記の目的を達成するために、移送される管素材を湾曲
させてＶ字状ギャップを有する管状に形成し、このＶ字
状ギャップの対向する一対の縁部に高周波電流（溶接電
流）を印加して連続的に電気溶接を行う装置において、
Ｖ字状ギャップ内に導電部材を配置する。この導電部材
は、Ｖ字状ギャップの一対の縁部に近接・対向する縁部
の厚みより小さい幅の一対の側面を有するものとする。
また、この導電部材の側面は縁部の厚さ方向のほぼ中央
部にて縁部に対向して配置される。Ｖ字状ギャップの一
対の縁部に溶接電流を印加すると、その電流によりＶ字
状ギャップ内に交番磁界が生じる。この交番磁界の磁束
によって導電部材に循環電流が生じる。この循環電流と
溶接電流との間に近接効果が働き、循環電流は導電部材
の一対の側面表層を流れる。この近接効果は溶接電流に
も作用し、これにより縁部における溶接電流の分布が均
一化され、縁部の加熱の均一性が向上する。

【０００９】また、Ｖ字状ギャップに導電部材を配置す
るのではなく、ガス噴射手段によりＶ字状ギャップに電
離性ガスを噴射し、この電離性ガスを導電部材の代わり
にする態様も可能である。Ｖ字状ギャップに噴射された
電離性ガスは、上記と同様に交番磁界によって循環電流
が流れ、ローレンツ力によりＶ字状ギャップの一対の縁
部に沿った形に封じ込まれる。この電離性ガスの循環電
流による近接効果が溶接電流に働き、溶接電流の分布の
均一性が向上する。

【００１０】

【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。

【００１１】図１はこの発明の第１の実施例に係る高周
波電縫管製造ラインの溶接装置の要部を示す。この図に
示すように、第１の実施例では、Ｖ字状ギャップ２内に
導電片１０が配置されている。この導電片１０は、管素
材１の板厚より薄い厚さの楔形部材であり、支持部材１
１により所定の位置に支持されている。すなわち導電片
１０は、Ｖ字状ギャップ２の一対の縁部２ａ，２ｂのそ
れぞれに近接・対向する一対の側面１０ａ，１０ｂを有
し、側面１０ａ，１０ｂがＶ字状ギャップ２の縁部２
ａ，２ｂの厚さ方向のほぼ中央部と対向する位置に支持
されている（図２参照（Ａ））。この導電片１０の材質
には、銅などの導電性の高い金属が用いられる。

【００１２】Ｖ字状ギャップ２の縁部２ａ，２ｂに高周
波の溶接電流Ｉが流れると、Ｖ字状ギャップ２内に交番
磁界が発生する。この交番磁界の磁束が導電片１０を交
差するため、導電片１０内を循環する誘起電流ｉが生じ
る。この様子を図２に示す。この誘起電流ｉと溶接電流
Ｉとの間には近接効果が働くため、誘起電流ｉは側面１
０ａ，１０ｂの表層を流れる。さらに溶接電流Ｉもこの
近接効果により電流分布が変化し、導電片１０の側面１
０ａ，１０ｂに対向する縁部２ａ，２ｂの中央部分にお
ける電流分布が高まり、側面１０ａ，１０ｂから外れた
縁部２ａ，２ｂのコーナー部分における電流部分が低く
なる。これにより縁部２ａ，２ｂの厚さ方向における電
流分布が均一化され、縁部２ａ，２ｂの加熱の均一性が
向上する。したがって縁部２ａ，２ｂを比較的低い周波
数の電力で予熱する等の措置を講じなくとも、良好な溶
接品質が得られる。

【００１３】また前記のように電気抵抗の低い銅などの
金属により導電片１０を形成するので、誘起電流ｉによ
る導電片１０の発熱は小さくて済むが、蓄熱により導電
片１０が赤熱溶融して破損しないように冷却手段を付設
することが望ましい。冷却手段としては、たとえば導電
片１０の内部に冷却媒体循環管路を設けると共に、冷却
媒体の供給管および排出管を支持部材１１とし、冷却媒
体循環管路に冷却媒体を循環させて冷却を行う構成をと
ることができる。この場合、冷却媒体はガスまたは液体
のいずれでもよいが、導電片１０が腐食しないように不
活性媒体または還元性媒体を用いるものとする。

【００１４】図３は、この発明の第２の実施例に係る高
周波電縫管製造ラインの要部を示す。この図に示すよう
に第２の実施例では、電離性ガスを噴射するノズル１２
がＶ字状ギャップ２の近傍に設置されている。電離性ガ
スとしては、ガス燃焼焔または非移行性プラズマガスを
使用できる。溶接を行う際、このノズル１２により電離
性ガスをＶ字状ギャップ２に噴射すると、第１の実施例
と同様に、溶接電流Ｉによる交番磁界の磁束によって電
離性ガスに誘起電流ｉが生じる。この様子を図４に示
す。電離性ガスは、溶接電流Ｉとの間に作用するローレ
ンツ力によってＶ字状ギャップ２の一対の縁部２ａ，２
ｂに沿った形で封じ込められる。封じ込められた電離性
ガス内を循環する誘起電流ｉによって溶接電流Ｉに近接
効果が作用し、第１の実施例と同様に溶接電流Ｉの電流
分布が改善される。

【００１５】電離性ガスとしてガス燃焼焔または非移行
性プラズマガスを使用した場合、ガス温度が高くなるの
で縁部２ａ，２ｂの加熱を補える利点がある。特にプラ
ズマガスの場合、ガス燃焼焔温度（２３００°Ｋ程度）
の数倍も高温となり、加熱補償の点で有利である。な
お、プラズマガスとしては、溶接部において金属酸化物
の生成を招かないように、不活性または還元性ガスを使
用する。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
Ｖ字状ギャップ内に配置した導電部材あるいは噴射した
電離性ガスに循環電流を発生させ、この循環電流との近
接効果により溶接電流の分布の均一性を向上させること
ができる。それゆえＶ字状ギャップの一対の縁部の加熱
の均一性が高まり、良好な溶接品質を得ることが可能と
なり、特に厚肉管の溶接の場合に効果的である。したが
ってＶ字状ギャップの一対の縁部を予熱する等の措置が
不要となり、設備を簡素化できランニングコストを低減
できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例に係る高周波電縫管溶
接装置の要部を示す平面図。

【図２】導電片に流れる誘起電流を示す説明図。

【図３】この発明の第２の実施例に係る高周波電縫管製
造ラインの要部を示す平面図。

【図４】電離性ガスに流れる誘起電流を示す説明図。

【図５】従来の高周波電縫管溶接装置の概念を示す斜視
図。

【図６】電縫管溶接における縁部の接合の様子を示す説
明図。

【図７】従来の厚肉管用電縫管溶接装置の要部を示す斜
視図。

【符号の説明】

２…Ｖ字状ギャップ １０…導電片 １…管素材 １１…支持部材 ２ａ，２ｂ…一対の縁部 １０ａ，１０ｂ…一対の側面 １２…電離性ガス噴射ノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移送される管素材を湾曲させてＶ字状ギ
   ャップを有する管状に形成し、このＶ字状ギャップの対
   向する一対の縁部に高周波電流を印加して連続的に電気
   溶接を行う装置において、 前記Ｖ字状ギャップ内に導電部材を配置し、この導電部
   材は前記Ｖ字状ギャップの一対の縁部に近接・対向する
   一対の側面を有するものとし、該一対の側面の場を前記
   一対の縁部の厚さより小とすると共に、該一対の側面を
   前記一対の縁部の厚さ方向のほぼ中央に対向して位置せ
   しめるものとし、前記高周波電流によりＶ字状ギャップ
   内に生じる交番磁界によって前記一対の側面に循環電流
   を誘起させることを特徴とする高周波電縫管溶接装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の高周波電縫管溶接装置に
   おいて、前記導電部材の代わりに、前記Ｖ字状ギャップ
   に電離性ガスを噴射するガス噴射手段を備え、前記高周
   波電流によりＶ字状ギャップ内に生じる交番磁界によっ
   て、噴射された電離性ガス内に循環電流を誘起させるこ
   とを特徴とする高周波電縫管溶接装置。