JPH1058161A

JPH1058161A - 溶接鋼管およびその製造方法

Info

Publication number: JPH1058161A
Application number: JP11709197A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Toyooka; 高明豊岡; Motoaki Itaya; 元晶板谷; Akira Yorifuji; 章依藤; Toshio Onishi; 寿雄大西; Yuji Hashimoto; 裕二橋本; Nobuki Tanaka; 伸樹田中; Yoshinori Sugie; 善典杉江; Koji Sugano; 康二菅野
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 1997-05-07
Publication date: 1998-03-03
Anticipated expiration: 2017-05-07
Also published as: JP3518247B2

Abstract

(57)【要約】【課題】優れたシーム品質及び表面肌を有し、耐溝食
性に優れた鋼管およびその鋼管を高い生産性で製造する
ことができる誘導加熱方式による鋼管の製造方法を提案
する。【解決手段】帯鋼を予熱し、成形ロール群により連続
的に成形してオープン管とし、該オープン管の両エッジ
部に、誘導加熱によりキュリー点以上好ましくは1300℃
未満の温度域のエッジ予熱および、誘導加熱により1300
℃以上、融点未満の温度域へのエッジ加熱を施したの
ち、スクイズロールで衝合し圧接し鋼管とする。その
際、圧接後、接合部が1300℃以上に0.03sec 以上または
雰囲気中の酸素濃度に応じた時間保持されるのが好まし
い。さらに、前記帯鋼の予熱は800 ℃以下、また、エッ
ジ予熱、エッジ加熱および圧接は、大気より低い酸素濃
度雰囲気中で行うのが好ましい。これにより、耐溝食性
の指標として、腐食試験における加速係数αが1.4 以下
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接鋼管およびそ
の製造方法に関し、とくに、固相圧接による鋼管の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶接鋼管は、鋼板または鋼帯を管状に成
形しその継目を溶接したもので、小径から大径まで各種
の製造法によりつくられているが、主な製造法として、
電気抵抗溶接（電縫）、鍛接、電弧溶接によるものが挙
げられる。小径〜中径鋼管用としては、高周波誘導加熱
を利用した電気抵抗溶接法（電気抵抗溶接鋼管、電縫
管）が主として利用されている。この方法は、連続的に
帯鋼を供給し、成形ロールで管状に成形してオープン管
とし、続いて高周波誘導加熱によりオープン管の両エッ
ジ部端面を鋼の融点以上に加熱した後、スクイズロール
で両エッジ部端面を衝合溶接して鋼管を製造する方法で
ある（例えば、第３版鉄鋼便覧第III 巻（２）1056〜10
92頁）。

【０００３】上記した高周波誘導加熱を利用した電縫管
の製造方法では、オープン管の両エッジ部端面を鋼の融
点以上に加熱するため、電磁力の影響により溶鋼が流動
し、生成された酸化物が衝合溶接部に噛み込まれペネト
レータ等の溶接欠陥あるいは、溶鋼飛散（フラッシュ）
が発生しやすいという問題があった。この問題に対し、
例えば、特開平2-299782号公報には、２つの加熱装置を
有する電縫鋼管の製造法が提案されている。第１の加熱
装置でオープン管の両側エッジ部の温度をキュリー点以
上に加熱し、第２の加熱装置で更に融点以上に加熱し、
スクイズロールで両エッジ部を衝合溶接して鋼管を製造
する。また、特開平2-299783号公報には、第１の加熱装
置で周波数45〜250kHzの電流を流し、両側エッジ部を予
熱し、第２の加熱装置で更に融点以上に加熱し、スクイ
ズロールで両エッジ部を衝合溶接して鋼管を製造する電
縫管製造装置が提案されている。

【０００４】しかしながら、これらの電縫管製造技術で
は、エッジ部を均一に加熱することは示唆しているもの
の、両エッジ部を鋼の融点以上に加熱するため、衝合溶
接時に、溶融した鋼が管の内外面に排出されビード（余
盛）が形成される。そのため、衝合溶接後に管内外面の
溶接ビードの除去が必要であり、ほとんどがビード切削
用バイトにより切削されて除去されている。

【０００５】このようなことから、この方法では、ビード切削用バイトの切削量の調整で、材料と時間の
ロスが発生する。ビード切削用バイトは消耗品であるため、造管速度に
よって異なるが、3000〜4000ｍのビード切削長毎にバイ
トを交換する必要があり、そのため、１時間程度ごとに
３〜５分間のバイト交換のためのラインの停止を余儀な
くされる。

【０００６】特に造管速度が100 ｍ／min を超える高
速造管では、ビード切削用バイトの寿命が短く、交換頻
度が高い。など、ビード切削がネックとなり、高速造管
ができないため生産性が低いという問題があった。ま
た、電縫鋼管の接合部では、アップセット時の圧力で管
の内外面に帯鋼エッジ部が押し出され局部変形するとと
もに、上記したように溶融した鋼が排出されてビードが
形成される。接合部では、このような局部変形により非
金属介在物は半径方向に変形させられ、管の変形時に割
れて欠陥となりやすい。

【０００７】また、形成されたビードは切削されるが、
このビード切削により、図９（ａ）に示すように、接合
部では帯鋼内部の非金属介在物（主としてMnS 系）が表
面に露出する場合が多い。さらに、接合部では、急熱急
冷の熱サイクルを受けるため表面に露出した非金属介在
物（MnS 系介在物）周囲にＳ濃化部が形成されやすく、
腐食環境では局部電池を形成し腐食の起点となる。この
腐食の起点は、拡がりと深さを増して図９（ｂ）に示す
ように腐食孔に成長する。

【０００８】さらに、接合部にはMnS 系介在物が集積し
ており、マクロ的には接合部はアノードとなり母材部は
カソードとなり、さらに母材部にくらべ接合部の面積は
狭いため接合部が加速度的に腐食され、連続して溝食と
なる。このように、電縫鋼管には、接合部の欠陥発生率
が高く、耐溝食性が低いなどの問題があった。

【０００９】一方、比較的小径鋼管用として極めて高い
生産性を有する鍛接鋼管製造方法がある。この方法は、
連続的に供給した帯鋼を加熱炉で1300℃程度に加熱した
後、成形ロールで管状に成形してオープン管とし、続い
てオープン管の両エッジ部に高圧空気を吹き付けて端面
のスケールオフを行った後、ウェルディングホーンによ
り端面に酸素を吹き付け、その酸化熱で端面を1400℃程
度に昇温させてから、鍛接ロールで両エッジ部端面を衝
合させ固相接合して鋼管を製造する方法である（例え
ば、第３版鉄鋼便覧第III 巻（２）1056〜1092頁）。

【００１０】しかし、この鍛接鋼管製造方法では、端面のスケールオフが完全ではないので、鍛接衝合部
へのスケール噛込みが発生し、シーム部の強度が母材部
に比べてかなり劣る。このため、偏平試験で、電縫鋼管
なら偏平高さ比ｈ／Ｄ＝２ｔ／Ｄ（ｔ：板厚）を達成で
きるのに対し、鍛接鋼管では偏平高さ比ｈ／Ｄが0.5 程
度に劣るものとなる。

【００１１】帯鋼を高温に加熱するため、管表面にス
ケールが生成し表面肌が悪い。など、造管速度が300m／
min 以上と速く生産性は高いが、シーム品質及び表面肌
が悪く、ＪＩＳのＳＴＫ等の強度信頼性や表面品質を要
求されるものは製造できないという問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
有利に解決し、優れたシーム品質及び表面肌を有し耐溝
食性に優れた溶接鋼管およびこのような特性を有する溶
接鋼管を高い生産性で製造することができる、誘導加熱
方式による鋼管の製造方法を提案することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、帯鋼を連続的
に成形して衝合接合した鋼管であって、該鋼管の表面粗
さがＲmax で20μm 以下、接合部断面あるいは内外面に
おける非金属介在物の面積率と母材部の非金属介在物面
積率の比が1.5 以下であることを特徴とするシーム品質
および表面肌に優れ、さらに腐食試験による加速係数α
が1.4 以下である耐溝食性に優れた、溶接鋼管である。

【００１４】また、本発明は、帯鋼を成形ロールにより
連続的に成形してオープン管とし、該オープン管の両エ
ッジ部を加熱し、スクイズロールで衝合接合する鋼管の
製造方法において、前記帯鋼を予熱してオープン管と
し、該オープン管の両エッジ部に、誘導加熱によりキュ
リー点以上好ましくは1300℃未満の温度域に加熱するエ
ッジ予熱を施したのち、さらに、誘導加熱により1300℃
以上、融点未満の温度域に加熱するエッジ加熱を施し、
該スクイズロールで圧接することを特徴とするシーム品
質および表面肌の優れた鋼管の製造方法であり、前記帯
鋼の予熱は800 ℃以下の温度で行うのが好ましい。ま
た、前記エッジ予熱、前記エッジ加熱および前記圧接
は、大気より低い酸素濃度雰囲気中あるいは、露点が−
10℃以下の雰囲気中で行うのが好ましい。前記圧接後、
接合部が1300℃以上に保持される時間ｔ _k（sec ）が、
0.03sec 以上または次式（１）ｔ_k≧ａ・ｅｘｐ｛−ｂ・〔Ｏ₂〕^c｝ …… （１）（ここに、Ｏ₂：雰囲気中の酸素濃度（vol ％）、ａ＝
0.079 、ｂ＝1.5 、ｃ＝-0.14 ）を満足するのが好適で
ある。

【００１５】また、本発明では、前記圧接時に、管内外
からシーム部管材を拘束し、シーム部増肉を抑制しても
よい。また、本発明では、前記圧接後、圧接シーム部近
傍を圧延してもよい。また、本発明では、前記圧接後、
圧接シーム部外面の微小凹形状部を除去して外面を平滑
化してもよい。

【００１６】また、前記帯鋼は、エッジ部端面を平坦化
し、該エッジ部端面と該帯鋼表面とのなす角度が所定の
角度とするエッジ処理を施されたものが好ましい。さら
に、前記帯鋼端面のエッジ処理は成形ロールによる成形
前または成形後行ってもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の溶接鋼管は、帯鋼を連続
的に成形して衝合し固相圧接した鋼管である。鋼管の表
面粗さはＲmax で20μm 以下とする。本発明では、帯鋼
を温間域に加熱したのちに成形し、固相圧接するため、
鋼管の表面粗度は帯鋼の表面粗度と同程度の粗度とな
る。

【００１８】鋼管の接合部断面あるいは内外面における
非金属介在物の面積率と母材部の非金属介在物面積率の
比が1.5 以下とする。接合部断面における介在物の面積
率と母材部の介在物面積率の比が1.5 を超えると、接合
部の欠陥発生率が増加する。また、管内外面における介
在物の面積率と母材部の介在物面積率の比が1.5 を超え
ると、腐食の起点が増加し、接合部が溝状に腐食され耐
溝食性が劣化する。

【００１９】耐溝食性は、腐食試験による加速係数で評
価する。腐食試験は、温度40℃、空気雰囲気（溶存酸素
濃度：約５ppm ）の人工海水（ASTM D-1141-52）で周速
度25m/min の回転浸漬型腐食試験機を用いて１年間の試
験を行う。そして、腐食前後の断面形状の変化から加速
係数αを求める。αは、図８に示すように溝食部の腐食
前の板厚h₂、腐食後板厚h_2aと溝食部以外の腐食前の板
厚h₁、腐食後板厚h_1aから次式 α＝（h₂−h_2a）／（h₁−h_1a）で計算する。

【００２０】この腐食試験による加速係数αが1.4 以下
であれば、耐溝食性は良好となる。管内外面における非
金属介在物の面積率と母材部の非金属介在物面積率の比
が1.5 以下とすることにより、αが1.4 以下となる。つ
ぎに、上記した溶接鋼管の製造方法について説明する。
本発明では、帯鋼の成形に先立って、帯鋼を予熱する。

【００２１】予熱は、後に行うエッジ加熱時にエッジ部
とその近傍の母管との温度差を小さくし、固相圧接段階
において、エッジ部の温度および温度分布を固相圧接可
能温度域に容易に維持できるようにするために行う。予
熱は、加熱炉を用いる方法、誘導コイルを用いる誘導加
熱方法、通電による抵抗加熱方法いずれも好適に適用で
きる。

【００２２】帯鋼の予熱は、800 ℃以下の温度範囲とす
る。800 ℃を超える予熱は、帯鋼表面に多量のスケール
が生成し、鋼管のシーム品質および表面肌がともに劣化
するため、800 ℃を予熱温度の上限とした。なお、予熱
温度が400 ℃未満では、エッジ加熱時に、エッジ部から
母管側への熱拡散が多いため、圧接時のエッジ部温度及
び温度分布を固相圧接可能温度域に維持できにくく、ま
た、予熱温度が 650℃を超えると、帯鋼表面のスケール
が生成しやすくなり、このため、予熱温度は、400 〜 6
50℃の温度範囲とするのが好適である。

【００２３】予熱された帯鋼は、成形ロールにより連続
的に成形されオープン管となる。成形は通常公知の成形
ロールによる方法が好適に適用できる。ついで、オープ
ン管の両エッジ部を予熱する。エッジ予熱は、誘導加熱
方式とする。このエッジ予熱によりエッジ部の温度を、
キュリー点以上1300℃未満とする。図７に示す鋼の比透
磁率の温度依存性から、鋼をキュリー点以上に加熱する
と鋼は強磁性体から常磁性体へ磁気変態し、比透磁率
（対真空比）が１に近い値となる。一方、誘導電流の浸
透深さＳは、次式（２）で与えられる。

【００２４】Ｓ＝α｛ρ／（μ_rｆ）｝^1/2 ……（２）ここに、Ｓ：浸透深さ（ｍ）、ρ：抵抗率（Ω・ｍ）、
μ_r：比透磁率、ｆ：周波数（kHz ）、α：定数であ
る。したがって、エッジ部をキュリー点以上に加熱する
ことにより、浸透深さＳが大きくなり、被圧接面内の温
度分布が均一化する方向に向かう。しかし、この段階で
一気に1300℃以上の温度域まで昇温すると、角部のみが
融点以上になり、接合時にビード（余盛）が発生する場
合があるため、一旦キュリー点以上1300℃未満の温度域
にエッジ部を予熱するのが好ましい。

【００２５】エッジ予熱は、大気中あるいは、大気中よ
り酸素濃度を低減された雰囲気中（シールド雰囲気中）
いずれでもよいが、シーム品質の点からはシールド雰囲
気中が好ましい。また、エッジ予熱は、露点が−10℃以
下の雰囲気中で行うのが好ましい。エッジ予熱を施され
たオープン管の両エッジ部は、さらに、1300℃以上、融
点未満の温度域に加熱するエッジ加熱が施される。

【００２６】エッジ加熱の加熱方式は、エネルギー効率
の観点から、誘導コイルによる誘導加熱方式とする。エ
ッジ加熱は、加熱効率の観点からオープン管内に適当な
大きさのインピーダを配設するのが好ましいが、インピ
ーダの大きさを小さくした場合あるいはインピーダを配
置しない場合でもエッジ加熱は可能である。この場合
は、エッジ部以外の管体も加熱されやすくなる。

【００２７】オープン管の両エッジ部端面の温度は、誘
導加熱コイルの出力の調整により制御する。エッジ加熱
の温度が1300℃未満では、エッジ部端面の接合が不十分
となりシーム品質が劣化する。また、エッジ部端面の温
度が管材の融点を超えると、溶融した鋼が衝合接合時に
管内外にビード（余盛）を形成するため、ビード切削を
必要とする。このことからエッジ加熱は1300℃以上、融
点未満の固相圧接可能温度域とする。なお、好ましくは
1350℃以上融点未満、より好ましくは1400℃以上融点未
満である。

【００２８】本発明でいう固相圧接とは、ビード（余
盛）の盛り上がりを抑え、ビード切削を必要としない圧
接を意味する。本発明では、ビード（余盛）の盛り上が
り量を抑制するため、エッジ加熱温度は固相域の温度が
好ましいが、若干液相が存在する融点未満の固液２相域
の温度でもよい。

【００２９】誘導加熱時のエッジ部の温度分布を均一に
するために、本発明では、好ましくは、帯鋼のエッジだ
れを精整し、エッジ部端面を平坦化し、エッジ部端面と
帯鋼表面のなす角度が所定の角度とするのがよい。所定
の角度は60〜120 度が好ましい。このエッジだれの精整
は、コイルをペイオフする前あるいは、コイルをペイオ
フし成形ロールでオープン管に成形する前、あるいは成
形した後いずれで行ってもよい。エッジ処理は、エッジ
ミラーによる切削、グラインダによる研磨、またはエッ
ジャーロールによる圧延加工等により行うのが好まし
い。

【００３０】両エッジ部を上記固相圧接可能温度域に加
熱されたオープン管は、スクイズロールで両エッジ部を
衝合され、固相圧接される。圧接は、図３（ａ）に示す
ように、スクイズロールを圧接接合部管外面に当接する
位置に設置して行う方法と、図３（ｂ）に示すように、
スクイズロールを圧接接合部管外面に当接しない位置に
設置して行う方法および図３（ｃ）に示すように、外面
側はスクイズロール、内面側はロール等を圧接接合部に
当接する位置に設置して行う方法があるが、いずれの場
合でも何ら不都合は生じない。

【００３１】エッジ加熱および固相圧接は、大気中ある
いは、大気中より酸素濃度を低減された雰囲気中（シー
ルド雰囲気中）いずれでもよいが、シーム品質の点から
はシールド雰囲気中が好ましい。また、エッジ加熱およ
び固相圧接は、シーム品質の点から、露点が−10℃以下
の雰囲気中が好ましい。本発明者らは、圧接後、接合部
が1300℃以上に保持される時間ｔ_kにより、鋼管のシー
ム品質が変化することを見いだした。シーム品質（偏平
高さ比ｈ／Ｄ）に及ぼすｔ_kと、酸素濃度の関係を図２
に示す。図２から、ｔ_kが長くなるにしたがい、シーム
品質が向上していることがわかる。また、雰囲気中の酸
素濃度が低減するにしたがい、同一シーム品質を得るた
めにはｔ_kは短くしてもよいことがわかる。

【００３２】この時間ｔ_k（sec ）は、エッジ予熱、エ
ッジ加熱、固相圧接が大気中で行われた場合には、0.03
sec 以上とすることが好ましい。一方、エッジ予熱、エ
ッジ加熱、固相圧接が大気中より酸素濃度が低い雰囲気
（シールド雰囲気中）で行われた場合は、ｔ_kは、次式
（１）を満足する時間とすることが好ましい。ｔ_k≧ａ・ｅｘｐ｛−ｂ・〔Ｏ₂〕^c｝ …… （１）ここに、Ｏ₂：雰囲気中の酸素濃度（vol ％）、ａ、
ｂ、ｃ：定数で、低炭素鋼の場合ａ＝0.079 、ｂ＝1.5
、ｃ＝-0.14 である。より好ましくは、ａ＝0.23、ｂ
＝1.4 、ｃ＝-0.17 である。

【００３３】この時間ｔ_kは、エッジ予熱時のオープン
管両エッジ部の加熱温度及びキュリー点以上の加熱幅、
さらにはエッジ加熱時の両エッジ部端面の加熱温度を制
御し、固相圧接時の両エッジ部端面から管中央部へ向か
っての管円周方向温度分布を調整することにより、固相
圧接後のシームの冷却速度を調整し、制御する。固相圧
接により形成された圧接シーム部では、スクイズロール
の圧接接合部外面への当接の有無、エッジ部の到達温度
あるいはスクイズロールによる管円周方向絞りの程度に
より図４（ａ) 、（ｂ）に示すようにシーム部の管内外
または管内に管体肉厚の５％以上の増肉を生じることが
ある。このような場合には、圧接以降の適当な場所で、
増肉したシーム部近傍を圧延により減肉するのが好まし
い。増肉したシーム部近傍の圧延は、例えば、図５
（ａ) に示す圧接シーム部圧延ロール10により管内外か
ら圧延する。圧接シーム部圧延ロール10は、外面圧延用
ロール10ａ、内面圧延用ロール10ｂからなり、10ｂは圧
接シーム部圧延ロール支持棒10ｃにより支持されてい
る。

【００３４】また、前記圧接方法のうち、圧接接合部管
内外面にロール等を当接させる方法を採用することによ
って、材料を上下方向に拘束し、圧接による増肉を５％
未満に抑え、圧接以降の圧延を不要とすることも可能で
ある。例えば、図５（ｂ）に示すスクイズロール６と圧
接部内面拘束用ロール11ａにより管内外から材料を拘束
し、圧接による増肉を抑制する。圧接部内面拘束用ロー
ル11ａは圧接部内面拘束用ロール支持棒11ｂにより支持
されている。

【００３５】固相圧接により形成された圧接シーム部で
は、帯鋼のエッジだれの程度、帯鋼のエッジ精整の精
度、圧接の方法あるいは圧接による増肉の度合いによ
り、圧接部の圧延の有無にかかわらず、図６に示すよう
に外面にウェルドラインと呼ばれる深さ0.2mm 程度の微
小な凹形状部分を生じることがあり、外観、シーム品質
に悪影響を及ぼす。このような場合には、圧接以降の適
当な場所でウェルドラインを除去して外面を平滑化する
のが好ましい。

【００３６】ウェルドラインの除去は、切削、研磨等の
加工を実施することにより行っても、エネルギービーム
を照射してウェルドラインを溶融させることにより行っ
てもよい。エネルギービームとしてはレーザビーム、電
子ビーム、プラズマビーム等が好適である。図10には圧
接後にウェルドラインにレーザビームを照射するウェル
ドライン除去装置の１実施例を模式的に示す。また、ウ
ェルドラインの除去は、圧接増肉部の圧延を行う場合に
は、圧延の前後どちらで実施してもよい。

【００３７】以上述べたように、本発明によれば、オー
プン管の両エッジ部を固相圧接可能温度域に安定的に保
持でき、その後スクイズロールにより固相圧接して優れ
たシーム品質および表面肌を有し、耐溝食性に優れた鋼
管を高い生産性で製造できる。

【００３８】

【実施例】図１に示す本発明の実施に好適な設備列を用
いた。板厚 3.5mmの帯鋼１を 400〜 650℃の温度で予熱
炉２で連続的に予熱したのち、成形ロール群３により連
続的に成形しオープン管７とした。オープン管両エッジ
部に表１に示す条件でエッジ予熱用誘導加熱コイル４に
よりエッジ予熱を、さらにエッジ加熱用誘導加熱コイル
５によりエッジ加熱を施し、圧接シーム部に当接する位
置に設置したスクイズロール６で固相圧接して、管寸
法：60.5mmφ× 3.5mmｔ、規格：STKM11A の鋼管８とし
た。製造された鋼管８のシーム品質、表面肌、接合部お
よび母材部の非金属介在物面積率、耐溝食性を調査し、
その結果を表１に併記する。シーム品質の評価は、鋼管
の偏平高さ比（ｈ／Ｄ、ｈ：偏平高さmm、Ｄ：鋼管の外
径mm）で行った。

【００３９】また、鋼管の表面肌の評価は、表面粗さＲ
max （μm ）で行った。非金属介在物面積率は、母材、
接合部断面および管内外面についてJIS G 0555に準拠し
て光学顕微鏡観察により求め、接合部の非金属介在物面
積率と母材部の非金属介在物面積率の比で示す。耐溝食
性は、上記した試験条件の腐食試験により加速係数αを
求めた。なお、一部の鋼管については、エッジ予熱、エ
ッジ加熱および固相圧接をシールド雰囲気中で行った。

【００４０】

【表１】

【００４１】また、帯鋼を1300℃に加熱したのち、鍛接
により60.5mmφの鍛接管とし、従来例（No.11 ）とし
た。実施例と同様に鋼管の特性を調査し表１に併記し
た。試験No.1、No.2、No.8、No.9の本発明例では、偏平
高さ比 0.3以下、表面粗さＲmax 10μm 以下であり、従
来例の試験No.11 の鍛接管では、偏平高さ比0.56、表面
粗さＲmax 37.5μm であるのに対し向上している。ま
た、本発明例では、接合部の介在物面積率が低く、溝食
の加速係数αが小さく耐溝食性が優れている。これに対
し、本発明の範囲を外れると、試験No.3、No.4、No.7の
ように、偏平高さ比が大きくなり、また、試験No.10 の
ように、表面粗さＲmax が大きくなる。さらに、試験N
o.5のように、エッジ部端面が溶融すると余盛が形成さ
れ、ビード切削する必要が生じるため、造管速度が100m
/minに低下する。

【００４２】また、試験No.6は、シーム品質及び表面肌
は優れるが、エッジ部を1300℃を超える温度に予熱した
ため、エッジ端面の角部のみが融点以上になり、余盛が
形成されてビード切削の必要が生じたため、造管速度が
100m/minに低下した。それに伴い、接合部の介在物面積
率が大きく、また溝食の加速係数αが高くなり耐溝食性
が劣化している。

【００４３】また、本発明例の生産性は、30ton/hrと高
く、ビード切削する従来の電縫管の生産性が15ton/hrで
あるのに対し、生産性が著しく向上している。本発明例
の試験No.1、No.8、No.12 では、圧接シーム部の管内面
に0.5 〜1.5mm の増肉がみられたが、圧接シーム部近傍
を管内外から圧延ロールで圧延し、0.2mm 以内に減肉
し、鋼管寸法の規格範囲内となった。

【００４４】また、試験No.2、No.9、No.13 は、圧接位
置において管外面にスクイズロールを、管内面に圧延ロ
ールをそれぞれ当接させ、材料を上下方向に拘束するこ
とによって、圧接シーム部の増肉が0.1mm 以下で鋼管寸
法の規格範囲内となり、圧接以降の圧延が不要であっ
た。本発明例の試験No.12 〜13では、帯鋼のエッジ処理
（具体的にはミーリングによる切削加工）を実施し、エ
ッジ部角を直角とした。エッジ処理を行った試験No.12
〜13では、エッジ処理を行わなかった他の試験No.1〜2
に比べ偏平高さ比が小さくなっている。

【００４５】本発明例の試験No.14 では、エッジ加熱お
よび固相圧接時の雰囲気中の露点を−20℃に制御した。
これにより、雰囲気中の露点制御を行わなかった試験N
o.9に比べ偏平高さ比が小さくなっている。本発明例の
試験No.15 では、形成されたウェルドラインを図10のレ
ーザビームを利用したウェルドライン除去装置を稼働さ
せ除去した。レーザビームは出力10kWのCO₂レーザを使
用した。ウェルドライン除去により偏平高さはウェルド
ラインなしに比較し遜色ない偏平高さを示した。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、オープン管の両エッジ
部を固相圧接可能温度域に安定的に保持でき、優れたシ
ーム品質および表面肌を有する鋼管を高い生産性で製造
できるという格段の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に好適な鋼管製造設備列の１例を
示す説明図である。

【図２】固相圧接接合部のシーム品質に及ぼす圧接後13
00℃以上に保持される時間ｔ_kと雰囲気中の酸素濃度と
の関係を示すグラフである。

【図３】固相圧接時のスクイズロール、圧接シーム部内
面拘束用ロールと圧接接合部との位置関係を示す断面図
である。

【図４】固相圧接後の鋼管断面形状の例を示す断面図で
ある。

【図５】本発明の実施に好適な設備列の模式的部分断面
側面図である。

【図６】固相圧接後の圧接シーム部外面形状の１例を示
す断面図である。

【図７】鋼の比透磁率の温度依存性を示す特性図であ
る。

【図８】腐食試験による試験片断面形状の変化を示す概
念図である。

【図９】電縫管の接合部近傍における腐食孔の発生状況
を示す概念図である。

【図10】ウェルドライン除去に好適なウェルドライン除
去装置の１例を示す概念図である。

【符号の説明】

１帯鋼２予熱炉３成形ロール群４エッジ予熱用誘導加熱コイル５エッジ加熱用誘導加熱コイル６スクイズロール７オープン管８鋼管９圧接シーム部 10 圧接シーム部圧延用ロール 10ａ圧接シーム部外面圧延用ロール 10ｂ圧接シーム部内面圧延用ロール 10ｃ圧接シーム部圧延用ロール支持棒 11ａ圧接シーム部内面拘束用ロール 11ｂ圧接シーム部内面拘束用ロール支持棒 12 圧接シーム部外面ウェルドライン 13 レーザ発振器 13ａミラー 13ｂレンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２３Ｋ 13/00 Ｂ２３Ｋ 13/00 Ａ (72)発明者依藤章愛知県半田市川崎町１丁目１番地川崎製鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者大西寿雄愛知県半田市川崎町１丁目１番地川崎製鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者橋本裕二愛知県半田市川崎町１丁目１番地川崎製鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者田中伸樹愛知県半田市川崎町１丁目１番地川崎製鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者杉江善典愛知県半田市川崎町１丁目１番地川崎製鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者菅野康二愛知県半田市川崎町１丁目１番地川崎製鉄株式会社知多製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯鋼を連続的に成形して衝合接合した鋼
管であって、該鋼管の表面粗さがＲmax で20μm 以下、
接合部断面あるいは内外面における非金属介在物の面積
率と母材部の非金属介在物面積率の比が1.5 以下である
ことを特徴とするシーム品質および表面肌の優れた溶接
鋼管。
【請求項２】帯鋼を連続的に成形して衝合接合した鋼
管であって、該鋼管の表面粗さがＲmax で20μm 以下、
接合部内外面における非金属介在物の面積率と母材部の
非金属介在物面積率の比が1.5 以下であることを特徴と
する腐食試験による加速係数αが1.4 以下である耐溝食
性に優れた溶接鋼管。
【請求項３】帯鋼を成形ロールにより連続的に成形し
てオープン管とし、該オープン管の両エッジ部を加熱
し、スクイズロールで衝合接合する鋼管の製造方法にお
いて、前記帯鋼を予熱してオープン管とし、該オープン
管の両エッジ部に、誘導加熱によりキュリー点以上の温
度域に加熱するエッジ予熱を施したのち、さらに、誘導
加熱により1300℃以上、融点未満の温度域に加熱するエ
ッジ加熱を施し、該スクイズロールで圧接することを特
徴とするシーム品質および表面肌の優れた鋼管の製造方
法。
【請求項４】前記エッジ予熱の温度域がキュリー点以
上1300℃未満である請求項３記載の鋼管の製造方法。
【請求項５】前記帯鋼の予熱を800 ℃以下の温度で行
うことを特徴とする請求項３または４記載の鋼管の製造
方法。
【請求項６】前記エッジ予熱は、大気より低い酸素濃
度雰囲気中で行うことを特徴とする請求項３、４または
５記載の鋼管の製造方法。
【請求項７】前記エッジ加熱および前記圧接は、大気
より低い酸素濃度雰囲気中で行うことを特徴とする請求
項３ないし６のいずれかに記載の鋼管の製造方法。
【請求項８】前記エッジ予熱、前記エッジ加熱および
前記圧接は、露点が−10℃以下の雰囲気中で行うことを
特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の鋼管の
製造方法。
【請求項９】前記圧接後、接合部が1300℃以上に保持
される時間ｔ_k（sec ）が、0.03sec 以上または下記
（１）式を満足するｔ_kであることを特徴とする請求項
３ないし８のいずれかに記載の鋼管の製造方法。記ｔ_k≧ａ・ｅｘｐ｛−ｂ・〔Ｏ₂〕^c｝ …… （１）ここに、Ｏ₂：雰囲気中の酸素濃度（vol ％）、ａ＝0.
079 、ｂ＝1.5 、ｃ＝-0.14 。
【請求項10】前記圧接時に、管内外面からシーム部管
材を拘束し、シーム部増肉を抑制することを特徴とする
請求項３ないし９のいずれかに記載の鋼管の製造方法。
【請求項11】前記圧接後、圧接シーム部近傍を圧延す
ることを特徴とする請求項３ないし10のいずれかに記載
の鋼管の製造方法。
【請求項12】前記圧接後、圧接シーム部外面の微小凹
形状部分を除去して外面を平滑化することを特徴とする
請求項３ないし11のいずれかに記載の鋼管の製造方法。
【請求項13】前記帯鋼は、エッジ部端面を平坦化し、
該エッジ部端面と該帯鋼表面のなす角度を所定の角度と
するエッジ処理を施されたものであることを特徴とする
請求項３ないし12のいずれかに記載の鋼管の製造方法。
【請求項14】前記帯鋼端面のエッジ処理を成形ロール
による成形前または成形後行うことを特徴とする請求項
13記載の鋼管の製造方法。