JPS5952690B2 - 大径熱処理鋼管の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱処理鋼管の製造方法、特に大径の溶接鋼管を
拡管した後、移送させながら誘導加熱により連続的に焼
入れ焼もどしの熱処理を行なう大径熱処理鋼管の製造方
法に関する。

天然ガス、石油パイプラインあるいは油井用の管には、
高し弓１張り強度および靭性に加えて寸法精度のすぐれ
た大径溶接鋼管が用いられる。

このような管は、例えばいわゆるＵＯＥ方式あるいはＣ
ＦＥ方式（コンテイニアスロールフオーミング方式）な
どの製管方式によって製造されるのが普通である。

これらの方式はいずれも型を用いて鋼板を管状に成形し
、板のエツジ部をシーム溶接した後、高い寸法精度およ
び最適な機械的性質を得るために半径方向に拡管すると
いう工程を経る。

近年、パイプラインの長距離化に伴ない、天然ガス等の
輸送コストの低減のため、それに供される鋼管はますま
す大径化する傾向にあり、それに伴なって一層張力強度
、低温靭性、耐水素誘起割れのすぐれた鋼管が要求され
、また、近年海洋構造物等においても厚肉大径鋼管が要
求されてきている。

これらの要求を満たすために、溶接後の大径鋼管に焼入
れ焼もどしの熱処理を行なう必要性が増大している。

しかし、通常、このような大径鋼管を移送しながらその
途中で連続的に加熱し、冷却すると、管端部分の外径は
管中央部（管端部分以外の管中間部分）のそれより大き
くなり、管端部および管中央部両者の外径をすべて一定
の規格値内におさめることが困難となる。

即ち、鋼管の移送中に連続的に加熱、冷却を行なうと、
管の移動に伴ない既冷却部分は熱収縮により急激にその
（）が収縮する。

したがってこの部分と連続している未冷却部分は周方向
の圧縮熱応力が発生し、しかも高温の状態にあるため容
易に永久圧縮変形が生じる。

しかしながら、既冷却部分が存在しない管端部分、特に
移送方向に対して管の前端部分には上述のような圧縮熱
応力は発生せず、永久圧縮変形は生じ難い。

その結果、最終製品の管端部の外径は管中央部よりも大
きくなる。

本発明はこのような不具合をなくし、外径を長さ方向の
全域にわたって均一になし得る熱処理鋼管の製造方法を
提供することを目的とするものであって、被処理鋼管を
熱処理に入る前の拡管段階において管端部付近の拡管率
を管中央部（管端部付近以外の部分）の拡管率よりも予
め小さくしておくことを特徴とする。

次に本発明を、図面を参照して、より具体的に説明する
。

第１図は大径熱処理鋼管の拡管工程から焼入れまでの工
程を模型的に示したものである。

管状に成形されシーム溶接された被処理管１は、エキス
パンダ２によって機械的に管径の約１．０〜１．５％程
拡管した後、焼入れ工程３に移送する。

焼入れ工程３では被処理管１を誘導加熱コイル４に通し
て例えば最高的９５０℃まで加熱し、続いて管内外面か
ら水冷ノズル７で水冷して管を収縮、硬化させる。

焼もどし工程（図示省略）では同様な誘導加熱コイルに
よって変態点以下に加熱し、空気噴射ノズル等によって
冷却し、焼入れ時の組織を安定化させ強靭性をもたせる
。

ここで被処理管１の進行につれて管端部分Ａを除く管の
中間部分Ｂが焼入れ工程３の誘導加熱コイル４を通過し
、水冷直前にあるとき、その前の部分（管部端部分）が
冷却されて収縮状態にあるため、このＢ部分には周方向
の圧縮熱応力が働き、これによって容易に永久圧縮変形
が生ずる。

しかし、管端部分Ａが水冷直前にあるときは、それより
進行方向前方には既冷却部分がつながっていないので、
管端の前方からはこのような熱応力を受けることがなく
、どうしても最終的に管端部分Ａの外径が大きくなる。

このような現象は、焼入れ工程のみならず、焼もどし工
程においても、水冷した場合のように急激に径が収縮す
るときには、生ずる。

第２図はこのようにして熱処理された大径鋼管の外径の
ばらつきを、管の長手方向について示したものである。

管外径は管端（前端）で最も大きく、管端から約１ｍぐ
らいまで外径不良の部分が続いている。

このように外径の大きくなる部分は、被処理管の全長に
関係なく管端から約１ｍの部分までである。

したがって本発明では、熱処理に入る前の拡管工程の段
階で、予め、熱応力により発生する永久圧縮変形量に相
当する量だけ被処理管の両端から外径不良が生ずる部分
まで、具体的には管前端から約１ｍまでの部分の拡管外
径を管の中央部のそれよりも小さくしておき、この状態
で焼入れ焼もどしの熱処理をする。

管端部分のみ外径の小さい鋼管は、上述のような熱処理
によって外径の差が相殺され全体として均一な外径の熱
処理鋼管となる。

拡管方法には、水圧を利用するかあるいは機械的手段で
行なう方法がある。

機械的手段としては、両管端から管内に長さ１ｍ程度の
円筒状に並べたセグメント９ （第１図）を挿入しロッ
ド１０を介して油圧装置（図示省略）によりくさび作用
で押し広げて拡管する。

このようなメカニカルエキスパンダを使用する場合に、
本発明では前記ロッドのストローク長を調整することに
より管前端付近の拡管率が管中央部（管前端から１ｍ以
後の部分）のそれよりほぼ０．６５％小さくなるように
、管前端から１ｍまでの拡管率を漸次変化させる。

第３図は本発明の方法によって熱処理された後の鋼管の
外径分布を、第２図と同様の管長手方向について示した
ものである。

この図からもわかるように、管部端部分の外径寸法が大
きくなっておらず、全長について公称管外径に近くなっ
ている。

上述の実施例では鋼管を移動させながら順次管長手方向
に沿って熱処理していく場合を述べたが、鋼管を固定し
、熱処理装置を管軸に沿って移動させて焼入れ、焼もど
しを行なってもよいことは勿論である。

拡管手段も実施例のように機械的な手段にのみ限定され
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は大径熱処理鋼管の拡管から焼入れ熱処理までの
工程を模型的に示した図、第２図は従来の方法によって
製造された熱処理鋼管の外径分布を管長手方向について
示した図、第３図は本発明の方法によって製造された熱
処理鋼管の外径分布を示した第２図と同様の図である。 １・・・・・・被処理管、２・・・・・・メカニカルエ
キスパンダ、３・・・・・・焼入れ工程、４・・・・・
・誘導加熱コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋼管を軸線方向に沿って焼入れ焼もどしの熱処理を
   行なう熱処理鋼管の製造方法において、前記熱処理を行
   なう前に、前記鋼管の管前端付近を他の部分より拡管率
   を小さくして拡管した後、熱処理を行なうことを特徴と
   する熱処理鋼管の製造方法。