JPH1190529A - 内部隔壁をもつ金属管の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 隔壁用金属帯をＴ字状に溶接した管用金属帯
をロールレスフォーミングで筒状に成形して溶接するこ
とにより、内部隔壁をもつ金属管を高生産性で製造す
る。 【構成】 小径の曲げロール１５を用いた曲げ・曲げ戻
しにより幅方向に曲がる残留応力を管用金属帯１０に付
与して造管する際に、円弧状に成形された管用金属帯の
内部に隔壁用金属帯２０を送り込み、隔壁用金属帯２０
の下端屈曲部を管用金属帯１０に溶接した後、管用金属
帯１０を筒状に成形し、管用金属帯の幅方向両端部を隔
壁用金属帯２０の上端屈曲部と溶接一体化する。曲げロ
ール１５を組み込んだ曲げ装置１３は、隔壁用金属帯２
０の幅方向両端部を成形するロール郡２２と干渉しない
ように、パスラインの下方に配置されている。 【効果】 簡略化された設備構成で、隔壁で内部が仕切
られた溶接管が連続的に製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体流路を形成する隔
壁が内部に設けられた金属管を製造する方法及び装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】金属管の内部を隔壁で二分するとき、異
なる流体を流すことができる金属管が得られる。このよ
うな内部隔壁をもつ金属管は、２本の金属管を用いて配
管する場合に比較して配管コストが大幅に低減される。
また、流路の断面積に対する外壁の表面積が小さいた
め、内部を流れる高温流体や低温流体の熱損失も少なく
なる。このような長所を活用し、内部隔壁をもつ金属管
を種々の分野に適用することが期待されている。管内部
の断面を二分する隔壁をもつ金属管は、内壁となる金属
板を金属管に挿入して溶接することにより製造される。
この場合、予め所定の長さに切断した金属管に同一長さ
の隔壁となる金属板を挿入し、外側から金属板を金属管
に溶接することにより組み立てられる。また、図１に示
すように、一枚の金属板１をＳ字状に曲げ加工し
（ａ）、幅方向端部２，３を所定箇所に溶接する（ｂ）
方法（実開昭６３−１９６４２５号公報）も知られてい
る。この方法では、所定長さの金属板をベンダー等で曲
げ加工し、或いは長尺の金属帯をロールフォーミング法
でＳ字状に成形した後、溶接している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】金属板を金属管に溶接
して内部隔壁をもつ金属管を製造する場合、設備負担は
軽減されるものの、部品の準備，組立て，溶接等の作業
がバッチになるため生産能率が悪く、結果として製品コ
ストを上げる原因となる。また、金属管の内部に金属板
を挿入する必要があるため、長尺の管に適用することが
困難である。他方、ロールフォーミング法等でＳ字状に
金属板を成形して溶接する方法は、生産性に優れる反
面、専用の成形設備を必要とし、更に製品サイズごとに
成形ロールを準備しておく必要がある。そのため、通常
の鋼管等に比較して生産量が限られた内部隔壁をもつ金
属管においては、設備負担が極めて重くなる。更には、
同じ素材から金属管及び隔壁が形成されるため、金属管
及び隔壁の厚みや材質を自由に選択できない。

【０００４】本発明者等は、このような問題を解消する
ため、隔壁用金属帯の一端を管用金属帯の幅方向中央部
に溶接した後、管用金属帯を円筒状にロール成形し、次
いで管用金属帯の幅方向両端部を隔壁用金属帯の幅方向
他端と溶接一体化する方法を特願平９−２４６２９８号
で提案した。本発明は、先に提案した方法に更にロール
レスフォーミング法を組み合わせることにより、簡単な
設備構成で隔壁用金属帯を溶接した管用金属帯を造管
し、内部隔壁をもつ金属管を高生産性で製造することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、そ
の目的を達成するため、平板状の隔壁用金属帯の幅方向
両端部を曲げた後、縦長のＺ字状としてパスラインに沿
って送り、パスラインの下方に配置された曲げロールで
曲げ・曲げ戻しを施すことにより幅方向に曲がる残留応
力が付与された管用金属帯をパスラインに向けて送り、
パスライン近傍の高さで円弧状になった管用金属帯の内
部に隔壁用金属帯を送り込み、隔壁用金属帯の下端屈曲
部を管用金属帯の幅方向ほぼ中央部に溶接し、管用金属
帯を更に幅方向に曲げて管用金属帯の幅方向両端部を突
合せて筒状に成形した後、管用金属帯の幅方向両端部を
隔壁用金属帯の上端屈曲部と溶接一体化することを特徴
とする。

【０００６】この方法を実施する装置は、パスラインに
配置され、幅方向両端部を曲げて隔壁用金属帯を縦長の
Ｚ字状として送り出す隔壁成形ロール群と、パスライン
の下方に配置され、曲げ・曲げ戻しにより幅方向に曲が
る残留応力を管用金属帯に付与する曲げロールを備えた
曲げ装置と、曲げ装置から送り出され、パスライン近傍
の高さで円弧状になった管用金属帯に隔壁用金属帯の下
端屈曲部を溶接する溶接装置と、隔壁用金属帯が溶接さ
れた管用金属帯を筒状に保持するスクイズロールと、管
用金属帯の幅方向両端部を隔壁用金属帯の上端屈曲部と
溶接一体化する溶接装置とを備えている。

【０００７】

【実施の形態】本発明に従った内部隔壁をもつ金属管
は、たとえば図２に設備構成を示すラインで製造され
る。金属管となる金属帯１０は、ぺーオフリール１１か
ら送り出される。この管用金属帯１０に対し、隔壁用金
属帯２０を幅方向一端が金属帯１０の幅方向中央部に位
置するように送り込む。金属帯１０，２０としては、フ
ェライト系，オーステナイト系を初めとする各種ステン
レス鋼や普通鋼等が使用される。管用金属帯１０は、ペ
イオフリール１１から送り出された後、テンションロー
ラ１２を経てロールレスフォーミング装置の曲げ装置１
３に送り込まれる。曲げ装置１３では、上ロール１４と
小径の曲げロール１５との間、更に曲げロール１５と下
ロール１６との間を金属帯１０が通過する。このとき、
曲げロール１５によって金属帯１０が曲げ・曲げ戻さ
れ、幅方向に曲がる残留応力が金属帯１０に付与され
る。したがって、曲げ装置１３を通過した金属帯１０
は、付与された残留応力によって幅方向に湾曲し、筒状
となって溶接工程に送られる。

【０００８】隔壁用金属帯２０は、ペイオフリール２１
から払い出され、隔壁成形ロール群２２に送り込まれ
る。隔壁成形ロール群２２は、複数の成形ロールを多段
に配置しており、各談の成形ロールで金属帯２０の幅方
向両端部に曲げ加工を施す。そして、縦長のＺ字状に成
形された金属帯２０は、ロールレスフォーミングで筒状
に成形されている途中の管用金属帯１０，すなわち円弧
状になった管用金属帯１０の内側に送り込まれる。残留
応力を利用して金属帯１０を筒状に成形するロールレス
フォーミングでは、ライン長を短くしても金属帯１０に
縁波が生じないように曲げ装置１３をパスラインより高
めに設定することが通常である。しかし、本発明のよう
に隔壁用金属帯２０を送り込むラインにロールレスフォ
ーミング装置を組み込むものでは、隔壁用金属帯２０と
曲げ装置１３との干渉を避けるため、パスラインよりも
曲げ装置１３を低くする必要がある。そこで、曲げ装置
１３の低下に応じ、ロールレスフォーミング装置のライ
ン長Ｌを長くする。たとえば、直径５０．８ｍｍの溶接
管を製造する場合、曲げ装置１３からスクイズロール３
１までの距離を２．５ｍに設定する。

【０００９】しかし、ライン長Ｌを長くすることは、設
備の大型化を招く。この点、曲げ装置１３の下げ量を最
小限に留めるため、上ロール１４の上方には隔壁用金属
帯２０と干渉する構造物がない設備構成にし、更に強度
の許す範囲で上ロール１４を小径化することが好まし
い。隔壁用金属帯２０は、下端屈曲部２０ａを管用金属
帯１０の幅方向ほぼ中央部に位置させ、レーザ溶接等で
管用金属帯１０に溶接される（図３ａ）。管用金属帯１
０と隔壁用金属帯２０との溶接には、ＴＩＧ，ＭＩＧ等
による隅肉溶接、隔壁接合面の裏側から隔壁の下端に達
するようにビードを貫通させるＴＩＧ溶接，プラズマ溶
接，レーザ溶接や、高周波誘導溶接，高周波抵抗溶接等
も採用可能である。

【００１０】隔壁用金属帯２０が溶接された管用金属帯
１０は、曲げロール１５で付与された残留応力によって
更に幅方向に湾曲し（図３ｂ）、成形ロール１８によっ
てほぼ円筒形状まで成形される。次いで、シームガイド
用の上ロール３５と下ロール３６との間に通し、図４に
示すように上ロール３５に設けたフィン３５ａの外側面
で管用金属帯１０の幅方向両端部１０ａ，１０ｂを位置
規制し、フィン３５ａの内側面で隔壁用金属帯２０の上
端屈曲部２０ｂを位置規制する。このようにして管用金
属帯１０の幅方向両端部１０ａ，１０ｂが突き合わさ
れ、その下に隔壁用金属帯２０の上端屈曲部２０ｂが位
置する（図３ｃ）ように、管用金属帯１０及び隔壁用金
属帯２０の位置関係が確保される。

【００１１】上端屈曲部２０ｂを幅方向両端部１０ａ，
１０ｂの突合せ部の下に位置させた管用金属帯１０をス
クイズロール３１で挟持しながら、上端屈曲部２０ｂを
幅方向両端部１０ａ，１０ｂとレーザ溶接し一体化す
る。この場合の溶接も、レーザ溶接に替え、ＴＩＧ溶
接，ＭＩＧ溶接、プラズマ溶接，高周波誘導溶接，高周
波抵抗溶接等を採用できる。このようにして隔壁用金属
帯２０で内部が二分された溶接管１９は、送りロール３
２によりサイジングロールスタンドに送られ、矯正ロー
ル３３でビード形状及び管断面形状が調整，矯正され
る。次いで、所定長さに切断され、内部隔壁をもつ製品
溶接管となる。

【００１２】

【実施例】板幅１５８ｍｍ，板厚０．８ｍｍのＳＵＳ４
１０Ｌステンレス鋼を管用金属帯１０として使用し、板
幅６０ｍｍ，板厚１．５ｍｍのＳＵＳ４１０Ｌステンレ
ス鋼を隔壁用金属帯２０として使用した。パスラインか
ら上ロール１４の上端を１０ｍｍ下方に下げて曲げ装置
１３を配置し、直径２０ｍｍの曲げロール１５で管用金
属帯１０に曲げ・曲げ戻しを施し、曲げ装置１３から
２．５ｍ離れた位置に配置されたスクイズロール３１に
より直径５０．８ｍｍの円筒状に成形した。隔壁成形ロ
ール群２２で隔壁用金属帯２０の幅方向両端部を５ｍｍ
だけ折り曲げ、屈曲部２０ａ，２０ｂを上下にもつ縦長
のＺ字状に成形した。曲げ装置１３とスクイズロール３
１との間で筒状に成形されている途中の管用金属帯１０
の内部に成形後の隔壁用金属帯２０を送り込み、速度８
ｍ／分，出力５ｋＷで下端屈曲部２０ａを管用金属帯１
０の中央部にレーザ溶接した。

【００１３】隔壁用金属帯２０が溶接された管用金属帯
１０を更に筒状に成形し、上端屈曲部２０ｂの上に管用
金属帯１０の幅方向両端部１０ａ，１０ｂの突合せ部を
位置させ、同じく速度８ｍ／分，出力５ｋＷで幅方向両
端部１０ａ，１０ｂを上端屈曲部２０ｂとレーザ溶接に
より一体化した。次いで、溶接管１９をビード研磨し、
外径寸法をサイジングロールで調整した。このようにし
て、内部に厚み１．５ｍｍの隔壁を設けた直径５０．８
ｍｍ，肉厚０．８ｍｍの溶接管１９が連続的に製造され
た。得られた溶接管１９の溶接部を検査したところ、隔
壁用金属帯２０の屈曲部２０ａ，２０ｂ共に管用金属帯
１０に気密接合されており、隔壁用金属帯２０で二分さ
れた溶接管１９の内部がそれぞれ流体流路として使用可
能なことが判った。

【００１４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、小径の曲げロールを用いた曲げ・曲げ戻しにより幅
方向に曲がる残留応力を付与して造管する際に、円弧状
に成形された管用金属帯の内部に隔壁用金属帯を送り込
み、隔壁用金属帯の下端屈曲部を管用金属帯に溶接した
後、管用金属帯を筒状に成形し、管用金属帯の幅方向両
端部を隔壁用金属帯の上端屈曲部と溶接一体化してい
る。このとき、曲げロールを組み込んだ曲げ装置をパス
ラインの下方に配置しているため、隔壁用金属帯の幅方
向両端部を成形するロール郡と干渉することなく、管用
金属帯及び隔壁用金属帯が円滑に送り、簡略化された設
備構成で隔壁で内部が仕切られた溶接管を連続的に製造
できる。得られた溶接管は、隔壁用金属帯の両端部が管
内壁に強固に気密一体化されているので、異種の流体を
給排できる配管として使用される。しかも、管用金属帯
及び隔壁用金属帯の鋼種，サイズ等を自由に選択できる
ため、用途に応じた溶接管が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のＳ字形に成形した金属帯から内部隔壁
をもつ溶接管を製造する方法の説明図

【図２】 本発明に従った造管ライン

【図３】 内部隔壁をもつ溶接管を製造する工程を順を
追って説明する図

【図４】 管用金属帯及び隔壁用金属帯を位置規制する
シームガイドロールの断面図

【符号の説明】

１０：管用金属帯 １０ａ，１０ｂ：管用金属帯の幅
方向両端部 １１：ペイオフリール １２：テンションローラ
１３：曲げ装置 １４：上ロール １５：小径の曲げロール １６：
下ロール １８：成形ロール １９：溶接管（製
品） １７：溶接スタンド １８：溶接管 ２０：隔壁用金属帯 ２０ａ，２０ｂ：隔壁用金属帯
の屈曲部 ２１：隔壁成形ロール群 ３１：スクイズロール ３２：送りロール ３３：
矯正ロール ３５：シームガイド用上ロール ３５
ａ：フィン ３６：シームガイド用下ロール Ｌ：ロールレスフォーミング装置のライン長

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状の隔壁用金属帯の幅方向両端部を
   曲げた後、縦長のＺ字状としてパスラインに沿って送
   り、パスラインの下方に配置された曲げロールで曲げ・
   曲げ戻しを施すことにより幅方向に曲がる残留応力が付
   与された管用金属帯をパスラインに向けて送り、パスラ
   イン近傍の高さで円弧状になった管用金属帯の内部に隔
   壁用金属帯を送り込み、隔壁用金属帯の下端屈曲部を管
   用金属帯の幅方向ほぼ中央部に溶接し、管用金属帯を更
   に幅方向に曲げて管用金属帯の幅方向両端部を突合せて
   筒状に成形した後、管用金属帯の幅方向両端部を隔壁用
   金属帯の上端屈曲部と溶接一体化することを特徴とする
   内部隔壁をもつ金属管の製造方法。
2. 【請求項２】 パスラインに配置され、幅方向両端部を
   曲げて隔壁用金属帯を縦長のＺ字状として送り出す隔壁
   成形ロール群と、パスラインの下方に配置され、曲げ・
   曲げ戻しにより幅方向に曲がる残留応力を管用金属帯に
   付与する曲げロールを備えた曲げ装置と、曲げ装置から
   送り出され、パスライン近傍の高さで円弧状になった管
   用金属帯に隔壁用金属帯の下端屈曲部を溶接する溶接装
   置と、隔壁用金属帯が溶接された管用金属帯を筒状に保
   持するスクイズロールと、管用金属帯の幅方向両端部を
   隔壁用金属帯の上端屈曲部と溶接一体化する溶接装置と
   を備えていることを特徴とする内部隔壁をもつ金属管の
   製造装置。