JPH0651236B2 - 製管溶接用ガスシールド装置 - Google Patents

製管溶接用ガスシールド装置

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JPH0651236B2
JPH0651236B2 JP23782088A JP23782088A JPH0651236B2 JP H0651236 B2 JPH0651236 B2 JP H0651236B2 JP 23782088 A JP23782088 A JP 23782088A JP 23782088 A JP23782088 A JP 23782088A JP H0651236 B2 JPH0651236 B2 JP H0651236B2
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gas
shield
pipe
welding
inner cylinder
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博之 吉川
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】 この発明はストレートシーム製管溶接方法におけるガス
シール技術に係り、より詳しくは高周波溶接により金属
管を接合して電縫鋼管を製造するに際し、接合面を非酸
化性気体で包囲するシール装置に関するものである。
【従来の技術】
ストレートシーム製管溶接方法には、サブマージアーク
溶接法、プラズマ溶接法、TIG溶接法、高周波電縫溶
接法があり、このうち高周波電縫溶接法は製管溶接プロ
セスの中で最も高能率なプロセスであることから広く一
般に使用されている。 高周波電縫溶接による金属管の接合は、金属管の接合面
が溶接衝合点を頂点とするV字型を形成するようにロー
ル等で成形してオープンパイプとなした後、被接合端面
に高周波電流を通じて加熱し、溶接温度に到達した衝合
部を圧延ロールにて圧延して達成されるものである。 しかるに、この溶接プロセスの問題点は、ペネトレータ
ーで代表される酸化物欠陥であり、この欠陥は大気によ
る高温酸化が主たる原因である。このため、従来から溶
接部を非酸化性ガス(Ar,N2等)でシールドする方法が
採用されている。 このシールド方法としては、大別してボックスによる全
体被包式(特開昭52-21237等)と局所式(実開昭56-232
89,実公昭59-27983等)があり、いずれもスクイズロー
ルや被溶接管とシールド装置との摺動部を弾性体(スポ
ンジ,ゴム等)でシールする方式がとられている。 第5図は一般に使用されているボックス型のシールド装
置の一例を示すもので、(1)はシールドボックス、(2)は
シールド材、(3)はガス供給口、(4)は高周波ワークコイ
ル、(5)はスクイズロール、(6)はインピーダ、(7)は被
溶接管をそれぞれ示す。 すなわち、このシールド装置はシールドボックス(1)内
のガス雰囲気中に大気が侵入するのを防止するため、シ
ールドボックス(1)と被溶接管(7)との間、インピーダ
(6)と被溶接管(7)との間をそれぞれシールド材(2)にて
シールする構造となっている。 しかし、このような手段によるシールド方式では、被溶
接管との摺動によりシールド材が摩耗し易く、特に被溶
接管入側のシールド材が消耗するとその隙間から大気が
侵入しシールド雰囲気が極端に悪化する。このため、摺
動部のシールド材は定期的に交換する必要があり、それ
による停機、補修により稼働率の大幅低下を予儀なくさ
れるという問題がある。 また、電縫溶接のように高速で被溶接管が移動する場合
には、管表面に付着している吸着大気が問題となる。す
なわち、吸着大気はシールド材等の機械的手段では完全
に除去することができないため、シールドボックス内へ
侵入して僅かではあるがシールド雰囲気を劣化させると
いう問題がある。 さらに、被溶接管表面に付着した油分が溶接熱によって
白煙化し、溶接温度計の視野を阻害し、測温不能となる
場合がある。この場合、被溶接管を適正温度で溶接する
ことが困難となる。 発明が解決しようとする課題 この発明は前に述べたような実情よりみて、シールドボ
ックス内への大気の侵入防止、シールド雰囲気の劣化防
止をはかる製管溶接用ガスシールド装置を提供しようと
するものである。 課題を解決するための手段 この発明はシールドボックス内への大気の侵入とシール
ド雰囲気の劣化防止をはかるため、シールド装置を次の
ように構成した。 すなわち、シールドボックスを二重管とし、内筒に多数
のガス噴出口を設け、外筒に設けたガス供給口よりシー
ルドガスを内管と外管との間に供給し、内筒のガス噴出
口より噴出するシールドガスにてオープンパイプを被包
する方式とし、かつシールドボックスの内筒を高周波ワ
ークコイルに内接するごとくワークコイルの成形ロール
側に配し、さらに該シールドボックスのスクイズロール
側にV接合点を覆うように設けたフードに、V接合点に
シールドガスを噴射するガス噴出ノズルを管軸に対して
進行方向に傾斜設置したことを特徴とするものである。 作用 二重管シールドボックスは、内筒が高周波ワークコイル
に内接するごとくワークコイルの成形ロール側のオープ
ンパイプに外嵌する。 オープンパイプと内筒との間にシールドガスを噴射させ
ると、ガスはオープンパイプの外表面に添って前方、後
方およびオープンパイプの内面側の三方向に流出し、成
形ロール側に流出するガス流によりオープンパイプの内
外面に付着している大気層を除去し、V接合点近傍への
大気層の侵入を防ぐ。 また、スクイズロール側へ流出するガスは、V接合点を
覆うように設けたフードにより放散することなくシール
ドボックスの端面およびV接合点をシールドするととも
に、該フードに管軸に対して進行方向に傾斜させて設け
たガス噴出ノズルより噴出するガスによりV接合点のシ
ールドがより確実なものとなる。 上記フード部に設けたガス噴出ノズルの傾斜角度(ガス
噴射角度)およびガス噴射圧力はそれぞれ30〜60度、0.
1〜2.0Kg/cm2が好ましく、また酸素濃度は0.2%以下が好
ましい。 第3図は酸素濃度とペネトレーター数の関係を示す図、
第4図はノズル角度とシールドガス供給圧力および酸素
濃度の関係を示す図である。 第3図より、酸素濃度を0.2%以下とすることによりペネ
トレーターを皆無にすることができ、また第4図より、
ペネトレーターを皆無にするためのノズル角度は30〜60
度、ガス圧力は0.1〜2.0Kg/cm2が好ましいことがわか
る。 実施例 第1図はこの発明に係る製管溶接用ガスシールド装置の
好適な装置構成を示すもので、(A)は縦断面図、(B)は平
面図、第2図(A)は第1図(A)のa−a線上の縦断正面
図、同図(B)は第1図(A)のb−b線上の縦断正面図であ
る。 第1図および第2図において、(9)はV接合点、(10)は
ワークコイル、(11)はシールドボックス、(11-1)は内
筒、(11-2)は外筒、(11-3)は内筒に突設したフード、(1
2)はガス噴出口、(13)はガス供給口、(14)はガス噴出ノ
ズルをそれぞれ示す。 ガス噴出ノズル(14)は管軸に対する傾斜角θが30〜60に
設置される。 すなわち、二重管構造のシールドボックス(11)は、ワー
クコイルに内接しかつワークコイル(10)の成形ロール側
の全周に多数のガス噴出口(12)を有し、さらにワークコ
イル(10)のスクイズロール(5)側にV接合点側を覆うフ
ード(11-3)を突設した内筒(11-1)と、外周に複数個のガ
ス供給口(13)を有する外筒(11-2)とからシールドボック
スを構成し、内筒(11-1)と外筒(11-2)との間に形成した
空間(16)に供給されたシールドガスが内筒(11-1)に設け
たガス噴出口(12)より被溶接管(7)との間に噴出する構
造となっている。 また、フード(11-3)に設けたガス噴出ノズル(14)よりV
接合点(9)へ向けてガスが噴射されるようになってい
る。 したがって、外筒(11-2)のガス供給口(13)より供給され
たシールドガスは、内筒(11-1)と被溶接管(7)との間、
およひV接合点(9)より被溶接管(7)の内面とインピーダ
(6)との間を通り、管軸方向に流れてスクイズロール(5)
および成形ロール(図示せず)側に流出する。 このうち、成形ロール側(V接合点と反対側)に流れる
ガス流は、被溶接管(7)の内外面に付着している大気層
を除去し、V接合部近傍への大気の侵入を防止する。 一方、V接合点側はスクイズロール側へ流出するガス
と、ガス噴出ノズル(14)より噴出するガスにより、この
側のシールドボックスの端面およびV接合点(9)がシー
ルドされる。 発明の効果 この発明は上記のごとく構成してなるから、次に記載す
る効果を奏する。 シールドボックスを二重管構造とし、かつ内筒に設け
た多数のガス噴出口より噴出するシールドガスを管軸方
向に流出させるごとく構成したことにより、シールドボ
ックス内への大気の侵入を防止できるので、シールド材
が不要となり停機、補修が皆無となる結果、稼働率の大
幅向上がはかられる。 シールドボックスから成形ロール側に流出するガス流
により、被溶接管の内外面に付着している大気層を除去
できるので、シールド雰囲気を劣化させることなくV接
合部近傍への大気層の侵入を防止できる。 V接合部をフードで覆い、かつ該フード部に傾斜させ
て取付けたガス噴出ノズルから噴射するシールドガスと
シールドボックス側から流出するガス流により、V接合
部がより確実にかつ安定してシールされる。 シールボックスの二重管部をワークコイルの成形ロー
ル側のみとしたことにより、ワークコイルと被溶接管の
位置関係をシール装置を用いない場合と同様にすること
が可能となり、溶接効率および生産能率を低下させるこ
とがない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る製管溶接用ガスシールド装置の
好適な装置構成を示すもので、(A)は縦断面図、(B)は平
面図、第2図(A)は第1図(A)のa−a線上の縦断正面
図、同図(B)は第1図(A)のb−b線上の縦断正面図、第
3図は酸素濃度とペネトレーターの関係を示す図、第4
図はノズル角度とシールドガス供給圧力および酸素濃度
の関係を示す図、第5図は従来の一般的なシールドボッ
クスの一例を示す縦断側面図である。 7……被溶接管、9……V接合点 10……ワークコイル 11……シールドボックス、11-1……内筒 11-2……外筒、11-3……フード 12……ガス噴出口、13……ガス供給口 14……ガス噴出ノズル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】帯鋼を連続成形してオープンパイプとな
    し、被接合端面に高周波電流を通じて加熱・溶融・接合
    する製管溶接におけるガスシールド装置であって、溶接
    用ワークコイルの成形ロール側に、多数のガス噴出口を
    有しかつワークコイルに内接する内筒と、複数個のガス
    供給口を有する外筒とからなり、前記内筒と外筒との間
    にシールドガスを通流する構造となした二重管で構成し
    たシールドボックスを設け、該シールドボックスのスク
    イズロール側にV接点を覆うように設けたフードに、V
    接点にシールドガスを噴射するガス噴出ノズルを管軸に
    対して進行方向に傾斜設置したことを特徴とする製管溶
    接用ガスシールド装置。
JP23782088A 1988-09-21 1988-09-21 製管溶接用ガスシールド装置 Expired - Fee Related JPH0651236B2 (ja)

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