JPH0924480A - 溶接鋼管の製造方法 - Google Patents
溶接鋼管の製造方法Info
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Abstract
を製造するに際し、溶接部の靭性が優れた溶接鋼管を製
造する。 【構成】 鋼帯の幅方向両側端面を、肉厚方向に互いに
平行な所定角度の傾斜状に形成し、このような鋼帯を管
状に成形し、管状成形体の肉厚方向に傾斜した突き合わ
せ端部を予熱し次いで加圧して衝合し、衝合によって形
成された突き合わせ端部の傾斜した開先線に沿って、こ
れと同じ傾斜角度で高密度エネルギービームを照射し、
突き合わせ端部を溶接する。
Description
度エネルギービームを使用し、溶接部に欠陥のない品質
の優れた溶接鋼管を製造するための方法に関するもので
ある。
RW)により製造される電縫鋼管が知られている。電縫
鋼管は、炭素鋼鋼帯を連続的に管状に成形しながら、そ
の両側端部を突き合わせ、突き合わせ端部を、電気抵抗
加熱または高周波誘導加熱により加熱しそして圧接する
ことにより製造される。
る電縫鋼管には、加熱時に生成する酸化物中の高融点物
質が排出されずに電縫溶接部の接合面に残留して生ずる
ペネトレータと呼ばれる面状酸化物が発生し、また、両
側端部の突き合わせ圧接により、メタルフローの立ち上
がり部が電縫溶接部の表面に露出して、靭性および加工
性の劣化を招く問題がある。
々研究されており、例えば、特開昭58-100982 号公報、
特開平1-309792号公報には、下記からなる高密度エネル
ギービーム溶接による溶接鋼管の製造方法(レーザER
W複合溶接法)が開示されている。鋼帯を連続的に管状
に成形し、その管状成形体の突き合わせ端部を、電気抵
抗加熱または高周波誘導加熱によって予熱し、次いで、
前記突き合わせ端部が予熱された管状成形体をスクイズ
ロールにより加圧して、その突き合わせ端部を衝合し、
衝合によって形成された突き合わせ端部の開先線に沿っ
て、高密度エネルギービームを照射し、前記開先線を前
記高密度エネルギービームにより加熱しそして溶融する
ことにより溶接する(以下、先行技術という)。
行技術には、次のような問題がある。即ち、管状成形体
の突き合わせ端部に対する、電気抵抗加熱または高周波
誘導加熱による予熱温度が、約600〜1200℃であ
って高いために、溶接部の溶接金属中における酸素含有
量が300ppmを超える。その結果、溶接部に多量の
酸化介在物が存在することになり、溶接部の靭性が劣化
する。
を解決し、高密度エネルギービーム溶接により溶接鋼管
を製造するに際し、溶接継手部の靭性が優れた溶接鋼管
を製造するための方法を提供することにある。
観点から、高密度エネルギービーム溶接により溶接鋼管
を製造するに際し、溶接継手部の靭性が優れた溶接鋼管
を製造するための方法を開発すべく鋭意研究を重ねた。
その結果、管状成形体の突き合わせ端部を、肉厚方向に
所定角度の傾斜状に形成し、このような突き合わせ端部
を衝合し、形成された傾斜状の突き合わせ端部に対し、
その傾斜した開先線に沿って高密度エネルギービームを
照射し溶接すれば、溶接部の靭性値は、母材とほぼ同じ
になることを知見した。
れたものであって、この出願の請求項1に記載の発明
は、鋼帯を連続的に管状に成形し、その管状成形体の突
き合わせ端部を、電気抵抗加熱または高周波誘導加熱に
よって予熱し、次いで、前記突き合わせ端部が予熱され
た管状成形体をスクイズロールにより加圧して、その突
き合わせ端部を衝合し、衝合によって形成された突き合
わせ端部の開先線に沿って、高密度エネルギービームを
照射し、前記突き合わせ端部を前記高密度エネルギービ
ームにより加熱しそして溶融することにより溶接する、
溶接鋼管の製造方法において、予め、前記鋼帯の幅方向
両側端面を、肉厚方向に互いに平行な所定角度の傾斜状
に形成し、前記両側端面が傾斜状に形成された鋼帯を前
記管状成形体に成形し、前記管状成形体の肉厚方向に傾
斜した突き合わせ端部を予熱し次いで衝合し、衝合によ
って形成された前記突き合わせ端部の傾斜した開先線に
沿って、これと同じ傾斜角度で、前記高密度エネルギー
ビームを照射し、前記突き合わせ端部を溶接することに
特徴を有するものである。
の前記突き合わせ端部の傾斜角度、および、前記高密度
エネルギービームの照射角度を、5〜30度の範囲内と
することに特徴を有するものであり、そして、請求項3
に記載の発明は、前記高密度エネルギービームの照射に
より溶接した溶接部における、溶接金属中の酸素量
(O)と、前記溶接部の傾斜角度(θ)とが、式、
〔O〕=≦6×〔θ〕+300(ppm) の関係を満たすこ
とに特徴を有するものである。
がら説明する。図1は、この発明の溶接方法の一実施態
様を示す概略斜視図、図2は図1のA−A線部分拡大断
面図、図3は図1のB−B線部分拡大断面図、図4は、
成形前の鋼帯の幅方向拡大断面図である。図4に示すよ
うに、鋼帯1は、予め、その幅方向両側端面2, 2が、
その肉厚方向に互いに平行な所定角度の傾斜状に形成さ
れている。このように、鋼帯1の幅方向両側端面2, 2
を、肉厚方向に傾斜状に形成することは、サイドトリミ
ングによって容易に行うことができる。
体、3は、鋼帯1を管状成形体1aに成形し且つその突き
合わせ端部2a,2b を衝合させるための1対のスクイズロ
ール、4は、管状成形体1aの突き合わせ端部2a,2b を電
気抵抗加熱により予熱するための給電装置、6はトップ
ロールである。鋼帯1は矢印方向に連続的に移動しなが
ら管状成形体1aに成形され、管状成形体1aの傾斜した突
き合わせ端部2a,2b は、給電装置4による電気抵抗加熱
によって予熱され、次いで、1対のスクイズロール3に
より加圧されて、突き合わせ端部2a,2b が衝合される。
1aの突き合わせ端部2a,2b は衝合され、肉厚方向に角度
θの傾斜した突き合わせ開先線が形成される。この傾斜
した突き合わせ開先線に沿い、高密度エネルギービーム
としてレーザービーム5が、同じ傾斜角度θで照射さ
れ、開先線をレーザービーム5により加熱する。かくし
て、図3に示すように、管状成形体1aの衝合された突き
合わせ端部2a,2b は溶接されて、肉厚方向に角度θの傾
斜した溶接部7が形成される。
成形体1aの衝合された突き合わせ端部2a,2b は、レーザ
ービーム5により溶接されて、肉厚方向に角度θの傾斜
した溶接部7が形成される。その結果、溶接部7の靭性
値は、次の理由により母材とほぼ同等になる。
ー衝撃試験における衝撃値にあり、溶接部に衝撃を加え
た場合に、クラックがどのように伝播するかによって、
靭性が左右される。従来の方法により、図6に示すよう
に、管状成形体1aの肉厚方向に垂直な突き合わせ端部2
a',2b' をレーザービーム5’により溶接し、肉厚方向
に垂直な溶接部7’を形成した場合には、衝撃により生
じたクラックは、すべて溶接部7’に伝播する。従っ
て、溶接部7’の靭性値は、その材質によって左右さ
れ、母材に比べて劣化することが避けられない。
に示すように、管状成形体1aの衝合された突き合わせ端
部2a,2b をレーザービーム5により溶接し、肉厚方向に
角度θの傾斜した溶接部7を形成した場合には、衝撃に
より生じたクラックは、溶接部7を通過して母材に伝播
する。従って、溶接部7の靭性値は、母材部とほぼ同じ
になり、劣化することがない。
溶接部7の傾斜角度および高密度エネルギービーム5の
照射角度は、5〜30度の範囲内とすることが望まし
い。上記角度が5度未満では、シャルピー衝撃試験にお
いて、衝撃により生じたクラックを十分に母材に伝播さ
せることができず、従って、溶接部の靭性向上効果が低
くなる。一方、上記角度が30度を超えると、溶接距離
が長くなり過ぎ且つ多量の溶接入熱が必要になるため、
生産性が低下する問題が生ずる。
した溶接部における、溶接金属中の酸素量(O)と溶接
部の傾斜角度(θ)とは、下記式、 〔O〕=≦6×〔θ〕+300(ppm) の関係を満たしていることが望ましい。
造した場合の、溶接部の傾斜角度と溶接金属中の酸素含
有量との関係における、溶接部の靭性を表したグラフで
ある。なお、図中の○印および●印は靭性値であって、
QT処理( 950℃×30min 保持後水冷+ 650℃×30min
保持後空冷)後の溶接部のシャルピー衝撃試験の破面遷
移温度(vTs) に基づき、下記によって評価した。 ○:溶接部のシャルピー衝撃試験の破面遷移温度(vTs)
がー60℃以下であって靭性が優れている場合 ●:溶接部のシャルピー衝撃試験の破面遷移温度(vTs)
がー60℃超であって靭性が劣る場合
以下であって優れた靭性を示す領域は、溶接金属中の酸
素量(O)が、溶接部の傾斜角度(θ)との関係におい
て、(O)=≦6×(θ)+300(ppm) の関係を満た
していることの望ましいことがわかる。
例と対比しながら更に説明する。表1に示す化学成分組
成を有する、肉厚12mm、外径406mm の3種類の管状成形
体A,B,Cを使用し、図1に示した本発明方法により
溶接鋼管の供試体(以下、本発明供試体という)No. 1
〜19を調製した。また、比較のために、従来方法によ
り溶接鋼管の供試体(比較用供試体という)No. 1〜6
を調製した。
ついて、溶接部の酸素量を調べ、且つ、QT処理( 950
℃×30min 保持後水冷+ 650℃×30min 保持後空冷)を
施した後に溶接部のシャルピー衝撃試験を行い、その破
面遷移温度(vTs) を調べた。表2に、溶接速度、溶接部
の傾斜角度、溶接部の酸素量、破面遷移温度(vTs) およ
びvTs による靭性の評価を示す。なお、靭性の評価は下
記により行った。 ◎:vTs が(ー80)℃以下であって靭性が極めて良好 ○:vTs が(ー60)〜(ー80)℃未満であって靭性
が良好 ×:vTs が(ー60)℃未満であって靭性が不良
o. 1〜19は、比較用供試体No. 1〜6に比べて、溶
接部の酸素量が少なく、溶接部の靭性に優れており、特
に、溶接金属中の酸素量(O)と溶接部の傾斜角度
(θ)とが、〔O〕=≦6×〔θ〕+300(ppm) の関
係を満たす、本発明供試体No. 1〜3、No. 6〜8、N
o.11〜14、および、No.17 〜18は、極めて良好な靭性を
示した。これに対して、比較用供試体No. 1〜6の靭性
は不良であった。
高密度エネルギービーム溶接により溶接鋼管を製造する
に際し、溶接部の靭性に優れた溶接鋼管を製造すること
ができる工業上有用な効果がもたらされる。
視図である。
の、溶接部の傾斜角度と溶接金属中の酸素含有量との関
係における、溶接部の靭性を表したグラフである。
示す拡大断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 鋼帯を連続的に管状に成形し、その管状
成形体の突き合わせ端部を、電気抵抗加熱または高周波
誘導加熱によって予熱し、次いで、前記突き合わせ端部
が予熱された管状成形体をスクイズロールにより加圧し
て、その突き合わせ端部を衝合し、衝合によって形成さ
れた突き合わせ端部の開先線に沿って、高密度エネルギ
ービームを照射し、前記突き合わせ端部を前記高密度エ
ネルギービームにより加熱しそして溶融することにより
溶接する、溶接鋼管の製造方法において、 予め、前記鋼帯の幅方向両側端面を、肉厚方向に互いに
平行な所定角度の傾斜状に形成し、前記両側端面が傾斜
状に形成された鋼帯を前記管状成形体に成形し、前記管
状成形体の肉厚方向に傾斜した突き合わせ端部を予熱し
次いで衝合し、衝合によって形成された前記突き合わせ
端部の傾斜した開先線に沿って、これと同じ傾斜角度で
前記高密度エネルギービームを照射し、前記突き合わせ
端部を溶接することを特徴とする溶接鋼管の製造方法。 - 【請求項2】 前記管状成形体の前記突き合わせ端部の
傾斜角度、および、前記高密度エネルギービームの照射
角度を、5〜30度の範囲内とする、請求項1記載の方
法。 - 【請求項3】 前記高密度エネルギービームの照射によ
り溶接した溶接部における、溶接金属中の酸素量(O)
と、前記溶接部の傾斜角度(θ)とが、下記式、 〔O〕=≦6×〔θ〕+300(ppm) の関係を満たす、請求項1または2記載の方法。
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|---|---|---|---|
| JP07199238A JP3079962B2 (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 溶接鋼管の製造方法 |
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Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
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| JP4998634B1 (ja) * | 2011-03-29 | 2012-08-15 | Jfeスチール株式会社 | レーザ溶接方法 |
| JP5024475B1 (ja) * | 2011-03-30 | 2012-09-12 | Jfeスチール株式会社 | レーザ溶接鋼管の製造方法 |
| WO2012132024A1 (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-04 | Jfeスチール株式会社 | レーザ溶接方法 |
| WO2012147213A1 (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-01 | Jfeスチール株式会社 | レーザ溶接鋼管の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| EP2540858B1 (en) | 2011-06-30 | 2014-12-17 | Lamina Technologies SA | Cathodic arc deposition |
-
1995
- 1995-07-12 JP JP07199238A patent/JP3079962B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO2012147213A1 (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-01 | Jfeスチール株式会社 | レーザ溶接鋼管の製造方法 |
| CN103501955A (zh) * | 2011-04-28 | 2014-01-08 | 杰富意钢铁株式会社 | 激光焊接钢管的制造方法 |
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