JPH0788544A - スパイラル鋼管の成形方法及びその装置 - Google Patents
スパイラル鋼管の成形方法及びその装置Info
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- JPH0788544A JPH0788544A JP23305793A JP23305793A JPH0788544A JP H0788544 A JPH0788544 A JP H0788544A JP 23305793 A JP23305793 A JP 23305793A JP 23305793 A JP23305793 A JP 23305793A JP H0788544 A JPH0788544 A JP H0788544A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ピラミッド型成形ロールを用いるスパイラル鋼
管製造方法において、適正溶接条件を確保し、高速製造
できるようにする。 【構成】成形ロール２、３、４を、成形鋼管１０の中心
角α＝３０度だけ素材１の入側に移動し、鋼管内面溶接
位置を成形鋼管１０の軸心１１を通る鉛直線１２と鋼管
円周との交点１３より素材入側で中心角約１０度の位置
に設定する。溶接欠陥のない優れたビードをもつ鋼管内
面溶接が可能となる。
管製造方法において、適正溶接条件を確保し、高速製造
できるようにする。 【構成】成形ロール２、３、４を、成形鋼管１０の中心
角α＝３０度だけ素材１の入側に移動し、鋼管内面溶接
位置を成形鋼管１０の軸心１１を通る鉛直線１２と鋼管
円周との交点１３より素材入側で中心角約１０度の位置
に設定する。溶接欠陥のない優れたビードをもつ鋼管内
面溶接が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スパイラル鋼管の成形
方法及びその装置に関する。
方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】スパイル鋼管は、帯状ストリップを素材
とし、これをスパイラル製管機に送り込んで螺旋円筒状
に曲げ、ストリップの縁部を突合わせ、その突き合わせ
部をサブマージアーク溶接により、管内外から溶接して
製造される。スパイラル製管機の基本型式を図２に示し
た。図２（ａ）はピラミッド型成形ロールと外面ガイド
ロール方式の製管機である。素材１は３個の成形ロール
２、３、４によって所望の曲率に曲げられ、多数の外面
ガイドロール５によって円筒形に保持される。素材１は
成形ロール２、３、４の近傍で、縁部を鋼管内面側から
サブマージアーク溶接して接合し、スパイラル鋼管１０
となる。図２（ｂ）はピラミッド型成形ロールと内面ガ
イドロール方式の製管機である。素材１は３個の成形ロ
ール２、３、４によって所望の曲率に曲げられ、多数の
内面ガイドロール６によって円筒形に保持される。成形
ロール２、３、４の近傍で、湾曲した素材の縁部を管内
面側からサブマージアーク溶接する。図２（ｃ）は逆ピ
ラミッド型成形ロールとスタンドロール方式の製管機で
ある。素材１スパイラル鋼管１０の上側から供給され、
３個の成形ロール２、３、４が形成する逆ピラミット型
成型ロールによって曲げ加工される。スパイラル鋼管１
０は下方の支持ロール７によって支持されている。
とし、これをスパイラル製管機に送り込んで螺旋円筒状
に曲げ、ストリップの縁部を突合わせ、その突き合わせ
部をサブマージアーク溶接により、管内外から溶接して
製造される。スパイラル製管機の基本型式を図２に示し
た。図２（ａ）はピラミッド型成形ロールと外面ガイド
ロール方式の製管機である。素材１は３個の成形ロール
２、３、４によって所望の曲率に曲げられ、多数の外面
ガイドロール５によって円筒形に保持される。素材１は
成形ロール２、３、４の近傍で、縁部を鋼管内面側から
サブマージアーク溶接して接合し、スパイラル鋼管１０
となる。図２（ｂ）はピラミッド型成形ロールと内面ガ
イドロール方式の製管機である。素材１は３個の成形ロ
ール２、３、４によって所望の曲率に曲げられ、多数の
内面ガイドロール６によって円筒形に保持される。成形
ロール２、３、４の近傍で、湾曲した素材の縁部を管内
面側からサブマージアーク溶接する。図２（ｃ）は逆ピ
ラミッド型成形ロールとスタンドロール方式の製管機で
ある。素材１スパイラル鋼管１０の上側から供給され、
３個の成形ロール２、３、４が形成する逆ピラミット型
成型ロールによって曲げ加工される。スパイラル鋼管１
０は下方の支持ロール７によって支持されている。
【０００３】以上のいずれの方式でも３本の成形ロール
２、３、４により素材１を曲げ、その縁部を溶接接合す
る。従来の成形ロール２、３、４は図２（ａ）、（ｂ）
に示すピラミッド型も図２（ｃ）に示す逆ピラミッド型
も、３個の成形ロールの中心（中央の成形ロール３の中
心）がスパイラル鋼管１０の軸心を通る鉛直線上又はそ
の近傍に配置されていた。
２、３、４により素材１を曲げ、その縁部を溶接接合す
る。従来の成形ロール２、３、４は図２（ａ）、（ｂ）
に示すピラミッド型も図２（ｃ）に示す逆ピラミッド型
も、３個の成形ロールの中心（中央の成形ロール３の中
心）がスパイラル鋼管１０の軸心を通る鉛直線上又はそ
の近傍に配置されていた。
【０００４】スパイラル鋼管の曲げ成形工程における成
形ロール２、３、４と素材１とのロール位置関係を図３
に示した。また、曲げ成形工程の曲率の変化を図４に示
した。図３において、矢印８方向から進入してきた素材
１は、成形ロール２、３、４によって曲げ加工される。
このとき、中央の成形ロール３と入側の成形ロール２、
出側の成形ロール４との作用点間の距離ｘをそれぞれＬ
1 、Ｌ2 とし、この区間における素材１の曲率の変化を
図４に示した。図４は次の条件下における例である。
形ロール２、３、４と素材１とのロール位置関係を図３
に示した。また、曲げ成形工程の曲率の変化を図４に示
した。図３において、矢印８方向から進入してきた素材
１は、成形ロール２、３、４によって曲げ加工される。
このとき、中央の成形ロール３と入側の成形ロール２、
出側の成形ロール４との作用点間の距離ｘをそれぞれＬ
1 、Ｌ2 とし、この区間における素材１の曲率の変化を
図４に示した。図４は次の条件下における例である。
【０００５】管径１２１９．２φ×肉厚１２．７（ｍ
ｍ） 降伏応力σY ＝２５ｋｇｆ／ｍｍ2 ヤング率Ｅ＝２０、０００ｋｇｆ／ｍｍ2 成形ロールの水平距離Ｌ1 、Ｌ2 ＝１００ｍｍ 成形ロールの半径ｒ＝５５ｍｍ 図４から明らかなように、素材１の曲率の変化は入側成
形ロール２から中央の成形ロール３の間では、中央の成
形ロール３の近傍で曲率が急激に変化して、中央の成形
ロール３の作用点で最大値（１／ρ0 ）となる。つい
で、出側の成形ロール４の作用点近傍までスプリングバ
ックして所定の成形曲率（１／ρ）にいたる。
ｍ） 降伏応力σY ＝２５ｋｇｆ／ｍｍ2 ヤング率Ｅ＝２０、０００ｋｇｆ／ｍｍ2 成形ロールの水平距離Ｌ1 、Ｌ2 ＝１００ｍｍ 成形ロールの半径ｒ＝５５ｍｍ 図４から明らかなように、素材１の曲率の変化は入側成
形ロール２から中央の成形ロール３の間では、中央の成
形ロール３の近傍で曲率が急激に変化して、中央の成形
ロール３の作用点で最大値（１／ρ0 ）となる。つい
で、出側の成形ロール４の作用点近傍までスプリングバ
ックして所定の成形曲率（１／ρ）にいたる。
【０００６】次に、曲げ成形された素材の溶接について
図５を参照して説明する。矢印８の方向から進入してき
た素材１は、点２１から点２２までの間の区間で鋼管内
面を溶接し、点２３から点２４までの間の区間で鋼管外
面を溶接する。鋼管内面溶接の場合、溶接位置が図５に
示す区間ａにある時は、溶接ビードは上り坂となり、例
えば溶接点２１では、溶接ワイヤは−θ1 だけ先行姿勢
となる。溶接位置が区間ｂにあるときは、溶接ビードは
下り坂となり例えば溶接点２２では溶接ワイヤはθ2 だ
け後行姿勢で溶接を行うこととなる。なお、鋼管の外面
溶接は、点２３から点２４までの区間であるから、いず
れも溶接ビードが下り坂となる。
図５を参照して説明する。矢印８の方向から進入してき
た素材１は、点２１から点２２までの間の区間で鋼管内
面を溶接し、点２３から点２４までの間の区間で鋼管外
面を溶接する。鋼管内面溶接の場合、溶接位置が図５に
示す区間ａにある時は、溶接ビードは上り坂となり、例
えば溶接点２１では、溶接ワイヤは−θ1 だけ先行姿勢
となる。溶接位置が区間ｂにあるときは、溶接ビードは
下り坂となり例えば溶接点２２では溶接ワイヤはθ2 だ
け後行姿勢で溶接を行うこととなる。なお、鋼管の外面
溶接は、点２３から点２４までの区間であるから、いず
れも溶接ビードが下り坂となる。
【０００７】図６に溶接位置とビードの形状との関係を
示した。鋼管の内面溶接と外面溶接のそれぞれ位置Ａ、
Ｂ、Ｃにおけるビードの断面形状は図示のとおりであ
る。内面溶接では、位置Ａでは溶接ビードが下り坂とな
るので、図６中の内面Ａの欄に示すように、溶け込みも
浅く、溶融池の溶鋼が流れて凹形になり、オーバーラッ
プを生じる形状となる。この様子は図７の（ａ）（ｂ）
に示すとおりである。図７（ａ）は素材１の溶接部に溶
接ワイヤ３１でフラックス３３を用いて矢印３２の方向
に進行して溶接する場合を示している。溶接ビード３４
は下り坂となるので、溶融池の溶鋼は下方に流れる傾向
を示し、図７（ｂ）に示すように、凹形となる。
示した。鋼管の内面溶接と外面溶接のそれぞれ位置Ａ、
Ｂ、Ｃにおけるビードの断面形状は図示のとおりであ
る。内面溶接では、位置Ａでは溶接ビードが下り坂とな
るので、図６中の内面Ａの欄に示すように、溶け込みも
浅く、溶融池の溶鋼が流れて凹形になり、オーバーラッ
プを生じる形状となる。この様子は図７の（ａ）（ｂ）
に示すとおりである。図７（ａ）は素材１の溶接部に溶
接ワイヤ３１でフラックス３３を用いて矢印３２の方向
に進行して溶接する場合を示している。溶接ビード３４
は下り坂となるので、溶融池の溶鋼は下方に流れる傾向
を示し、図７（ｂ）に示すように、凹形となる。
【０００８】図６に示す内面溶接の位置Ｃでは、溶接ビ
ードが上り坂となるので、図６中の内面Ｃの欄に示すよ
うに、溶け込みも深く、ビードはアンダーカットやオー
バーラップなどの欠陥のない優れた形状を呈する。この
状態は図７（ｃ）（ｄ）に示したとおりである。図７
（ｃ）において、素材１の溶接部に溶接ワイヤ３１でフ
ラックス３３を用いて矢印３５の方向に進行して溶接す
ると、溶接ビード３４は上り坂となるので、溶接ビード
は図７（ｄ）に示すように、溶け込みが深く、上部が山
形となり、ややアンダーカット気味になる。
ードが上り坂となるので、図６中の内面Ｃの欄に示すよ
うに、溶け込みも深く、ビードはアンダーカットやオー
バーラップなどの欠陥のない優れた形状を呈する。この
状態は図７（ｃ）（ｄ）に示したとおりである。図７
（ｃ）において、素材１の溶接部に溶接ワイヤ３１でフ
ラックス３３を用いて矢印３５の方向に進行して溶接す
ると、溶接ビード３４は上り坂となるので、溶接ビード
は図７（ｄ）に示すように、溶け込みが深く、上部が山
形となり、ややアンダーカット気味になる。
【０００９】しかし、図６に示す内面溶接位置Ｃでは、
先に図４で説明したように、素材１は曲率が小さく、隣
接する成形済みの素材と形状が一致しておらず、溶接中
に素材の形状が変化している状況であり溶接条件から好
ましくないものである。すなわち、ピラミッド型成形ロ
ールを用いるスパイラル鋼管製造方法において、スパイ
ラル管製造時の溶接は、傾斜溶接となり、図６、図７に
示すように溶接位置とビード形状の関係より、溶接ビー
ドが上り坂の位置で行うことが好ましい。しかし従来の
成形方法及び装置では、素材の形状から上り坂の位置で
溶接することは不都合であり、成形条件と溶接条件とは
互いに相反する条件となる。
先に図４で説明したように、素材１は曲率が小さく、隣
接する成形済みの素材と形状が一致しておらず、溶接中
に素材の形状が変化している状況であり溶接条件から好
ましくないものである。すなわち、ピラミッド型成形ロ
ールを用いるスパイラル鋼管製造方法において、スパイ
ラル管製造時の溶接は、傾斜溶接となり、図６、図７に
示すように溶接位置とビード形状の関係より、溶接ビー
ドが上り坂の位置で行うことが好ましい。しかし従来の
成形方法及び装置では、素材の形状から上り坂の位置で
溶接することは不都合であり、成形条件と溶接条件とは
互いに相反する条件となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】近年溶接電源、溶接用
素材の改善により溶接速度は速くなる一方で、特にスパ
イラル鋼管の高速造管時の適正溶接条件を確保する技術
が必要となっている。本発明はこのような実情と要求に
対応する技術を開発したもので、上記の相反する条件を
満足するスパイラル鋼管の成形方法及びその装置を提供
することを目的とする。すなわち、スパイラル鋼管の溶
接におけるビード形状を改善し、溶接欠陥を防止すると
同時に、高速造管が達成可能な成形方法及びその装置を
提供するものである。
素材の改善により溶接速度は速くなる一方で、特にスパ
イラル鋼管の高速造管時の適正溶接条件を確保する技術
が必要となっている。本発明はこのような実情と要求に
対応する技術を開発したもので、上記の相反する条件を
満足するスパイラル鋼管の成形方法及びその装置を提供
することを目的とする。すなわち、スパイラル鋼管の溶
接におけるビード形状を改善し、溶接欠陥を防止すると
同時に、高速造管が達成可能な成形方法及びその装置を
提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明方法は、上記目的
を達成するために、ピラミッド型成形ロールを用いるス
パイラル鋼管製造方法において、曲げ成形位置を成形鋼
管中心鉛直線に対して素材入側に偏倚させて巻管するこ
とを特徴とするスパイラル鋼管の成形方法である。この
方法を容易に実施することができる本発明の装置は、ピ
ラミッド型成形ロールを用いるスパイラル鋼管製造装置
において、成形ロールの素材出側ロールの作用点が少な
くとも成形鋼管中心鉛直線に対して素材入側に位置する
ように成形ロールの位置を素材入側に偏倚させて配設し
たことを特徴とするスパイラル鋼管の成形装置である。
また、成形ロールの偏倚位置を成形鋼管中心角で５〜９
０度とするとよく、好ましくは１０〜４５度である。
を達成するために、ピラミッド型成形ロールを用いるス
パイラル鋼管製造方法において、曲げ成形位置を成形鋼
管中心鉛直線に対して素材入側に偏倚させて巻管するこ
とを特徴とするスパイラル鋼管の成形方法である。この
方法を容易に実施することができる本発明の装置は、ピ
ラミッド型成形ロールを用いるスパイラル鋼管製造装置
において、成形ロールの素材出側ロールの作用点が少な
くとも成形鋼管中心鉛直線に対して素材入側に位置する
ように成形ロールの位置を素材入側に偏倚させて配設し
たことを特徴とするスパイラル鋼管の成形装置である。
また、成形ロールの偏倚位置を成形鋼管中心角で５〜９
０度とするとよく、好ましくは１０〜４５度である。
【００１２】
【作用】本発明では、従来、成形ロールの位置が成形鋼
管の軸心を通る鉛直線の位置にあったのを、素材入側方
向に偏倚した位置に変更することによって、鋼管内面溶
接を素材の成形が完了した条件にて行うことが可能とな
った。従って、高速でも良好な溶接品質を得ることが可
能となった。
管の軸心を通る鉛直線の位置にあったのを、素材入側方
向に偏倚した位置に変更することによって、鋼管内面溶
接を素材の成形が完了した条件にて行うことが可能とな
った。従って、高速でも良好な溶接品質を得ることが可
能となった。
【００１３】成形ロールを素材入側に偏倚する量は、溶
接位置が少なくとも成形ロールの中央のロールより素材
出側であってしかも溶接ビードが上り坂である条件を満
足することが必要である。好ましくは、成形ロールによ
る曲げが完了した後に溶接すると好適であり、成形ロー
ルの素材出側ロールの作用点が少なくとも成形鋼管中心
鉛直線に対して素材入側に位置するように成形ロールの
位置を素材入側に偏倚させて素材が最終曲率に到達した
後、ビードが上り坂となる位置で溶接をするのがよい。
本発明の装置は、このような要件を充足するものとし
た。
接位置が少なくとも成形ロールの中央のロールより素材
出側であってしかも溶接ビードが上り坂である条件を満
足することが必要である。好ましくは、成形ロールによ
る曲げが完了した後に溶接すると好適であり、成形ロー
ルの素材出側ロールの作用点が少なくとも成形鋼管中心
鉛直線に対して素材入側に位置するように成形ロールの
位置を素材入側に偏倚させて素材が最終曲率に到達した
後、ビードが上り坂となる位置で溶接をするのがよい。
本発明の装置は、このような要件を充足するものとし
た。
【００１４】このような装置は、成形ロールの位置が、
素材入側方向へ成形鋼管中心角で最大１８０度未満まで
となるが、実際には、成形ロールの偏倚位置を成形鋼管
中心角で５〜９０度とするとよい。９０度を越えると成
形ロールの配列、素材の進入方向等の点で設備配置、設
備設計上困難性が大きくなるので実際的でない。好まし
くは１０〜４５度である。
素材入側方向へ成形鋼管中心角で最大１８０度未満まで
となるが、実際には、成形ロールの偏倚位置を成形鋼管
中心角で５〜９０度とするとよい。９０度を越えると成
形ロールの配列、素材の進入方向等の点で設備配置、設
備設計上困難性が大きくなるので実際的でない。好まし
くは１０〜４５度である。
【００１５】
【実施例】図１に本発明の実施例の要部を示した。直径
８００ｍｍφのスパイラル鋼管製造装置において、成形
ロール２、３、４を、成形鋼管１０の中心角α＝３０度
だけ素材１の入側に移動して設けた。鋼管内面溶接位置
は、成形鋼管１０の軸心１１を通る鉛直線と鋼管円周と
の交点１２より素材入側約１０度の位置に設定した。レ
ベラを経て巻き癖を除去して平にした素材１を、ガイド
ロール９によって方向を変換し、成形ロール２、３、４
に供給しスパイラル鋼管１０を製造した。内面溶接は、
溶接欠陥のない優れたビードを形成することができた。
８００ｍｍφのスパイラル鋼管製造装置において、成形
ロール２、３、４を、成形鋼管１０の中心角α＝３０度
だけ素材１の入側に移動して設けた。鋼管内面溶接位置
は、成形鋼管１０の軸心１１を通る鉛直線と鋼管円周と
の交点１２より素材入側約１０度の位置に設定した。レ
ベラを経て巻き癖を除去して平にした素材１を、ガイド
ロール９によって方向を変換し、成形ロール２、３、４
に供給しスパイラル鋼管１０を製造した。内面溶接は、
溶接欠陥のない優れたビードを形成することができた。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、スパイラル鋼管の適正
溶接条件を確保することが可能となり、スパイラル鋼管
の高速製造に対応することができるようになった。
溶接条件を確保することが可能となり、スパイラル鋼管
の高速製造に対応することができるようになった。
【図１】実施例のスパイラル鋼管製造装置の要部を示す
正面図である。
正面図である。
【図２】従来のスパイラル鋼管製管機の説明図である。
【図３】成形ロールの配置を示す正面図である。
【図４】成形ロールの成形時の曲率変化を示すグラフで
ある。
ある。
【図５】スパイラル鋼管の溶接位置を説明する説明図で
ある。
ある。
【図６】スパイラル鋼管の溶接位置とビードとの関係を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図７】ビードが下り坂、上り坂における溶接挙動の説
明図である。
明図である。
１ 素材 ２ 成形ロール
（素材入側） ３ 成形ロール（中央） ４ 成形ロール
（素材出側） ５ 外面ガイドロール ６ 内面ガイド
ロール ７ 支持ロール ８ 矢印 ９ ガイドロール １０ 鋼管 １１ 軸心 １２ 鉛直線 １３ 交点 ３１ 溶接ワイヤ ３２ 矢印 ３３ フラックス ３４ ビード ３５ 矢印
（素材入側） ３ 成形ロール（中央） ４ 成形ロール
（素材出側） ５ 外面ガイドロール ６ 内面ガイド
ロール ７ 支持ロール ８ 矢印 ９ ガイドロール １０ 鋼管 １１ 軸心 １２ 鉛直線 １３ 交点 ３１ 溶接ワイヤ ３２ 矢印 ３３ フラックス ３４ ビード ３５ 矢印
Claims (3)
- 【請求項１】 ピラミッド型成形ロールを用いるスパイ
ラル鋼管製造方法において、曲げ成形位置を成形鋼管中
心鉛直線に対して素材入側に偏倚させて巻管することを
特徴とするスパイラル鋼管の成形方法。 - 【請求項２】 ピラミッド型成形ロールを用いるスパイ
ラル鋼管製造装置において、成形ロールの素材出側ロー
ルの作用点が少なくとも成形鋼管中心鉛直線に対して素
材入側に位置するように成形ロールの位置を素材入側に
偏倚させて配設したことを特徴とするスパイラル鋼管の
成形装置。 - 【請求項３】 成形ロールの偏倚位置が成形鋼管中心角
で５〜９０度であることを特徴とする請求項２記載のス
パイラル鋼管の成形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23305793A JPH0788544A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | スパイラル鋼管の成形方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23305793A JPH0788544A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | スパイラル鋼管の成形方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0788544A true JPH0788544A (ja) | 1995-04-04 |
Family
ID=16949127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23305793A Withdrawn JPH0788544A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | スパイラル鋼管の成形方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0788544A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008503350A (ja) * | 2004-06-25 | 2008-02-07 | ノヴァ−ダクト テクノロジーズ ピーティーワイ リミテッド | 管状製品を製造するためのマンドレル・アセンブリ |
| JP2010221254A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Nisshin Steel Co Ltd | スパイラル鋼管の製造方法 |
-
1993
- 1993-09-20 JP JP23305793A patent/JPH0788544A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008503350A (ja) * | 2004-06-25 | 2008-02-07 | ノヴァ−ダクト テクノロジーズ ピーティーワイ リミテッド | 管状製品を製造するためのマンドレル・アセンブリ |
| JP2010221254A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Nisshin Steel Co Ltd | スパイラル鋼管の製造方法 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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