JPS6130218A - チタン、ジルコニウム、又はその合金の溶接管製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、チタン、ジルコニウム、又はそノ合金（以下
、単にチタンという）の溶接管製造方法に関する。

（従来の技術） 溶接チタン管の製造方法に関する従来技術として、例え
ば、特願昭５５−１４４１３３号明細書、特願昭５７−
１６３０２０号明細書に記載のものが公知である。

この従来の溶接チタン管の製造方法は、第１図乃至第６
図に示す如く、アンコイラ−１からのチタンの帯板状素
材スケルプ（フープともいう）２ヲ、フレイクダウンロ
ール３やフィンパスロール４から成る複数段の成形ロー
ルを通過させて、円管状のオーブン管５に成形し、次い
で、スクイズロール６近傍でオーブン管５のエツジ接合
部をその長手方向に亘ってＴＩＧ熔接７して、溶接チタ
ン管８を製造し、その後、複数段のサイジングロール９
を通過させて外径公差、真円度を仕上げるものである。

上記溶接チタン管８の所定の外径ｄ及び肉厚ｔを得るた
めに使用される素材スケルプ幅Ｗは、成形工程及びサイ
ジングでのりダクションと、溶接時のアップセント等を
考慮して定められる。

この素材スケルプ幅Ｗの決定に関する従来の技術として
、溶接鋼管に関してであるが、例えは、日本鉄鋼協会編
、「第３版、鉄鋼便覧、■（２）、条鋼・鋼管・圧延共
通設備」　（昭和５５年１１月２０日）、丸善、第１０
７２頁から第１０７３頁に記載のものが周知である。

（発明が解決しようとする問題点） 薄肉溶接チタン管の製造に使用するスケルプの幅は、製
品の真円度や成形の安定性に重大な影響を及ぼす。

しかし、チタンを素材とする管は、鋼管等の一般管に比
べて、薄肉であること、耐力が比較的高くヤング率が小
さいためスプリングハ、り量が大きいこと、及び、焼付
が発生し易いため成形ロールやサイジングロールに銅合
金ロールを使用するので、ロール圧下を十分に与えられ
ないこと等の理由から、従来の溶接鋼管に関する素材ス
ケルプ幅の決定に関する技術を、そのまま適用すること
ができなかった。

そのため、スケルプ幅が小さ過ぎた場合、真円度を十分
に矯正できるだけのサイジング絞り量がとれなくなり、
製品の真円度が悪化した。

逆に、スケルプ幅が大き過ぎた場合には、フィンパス及
びサイジングロールでの絞り量が必要以上に大きくなり
、銅合金ロールの摩耗が激しくな−った。

更に、肉厚ｔ／外径ｄ　＜０．０２５のような極薄チタ
ン管を成形する場合は、スケルプ幅が十分でないと成形
が不安定となり、溶接点でのスケルプエツジ突合せ部が
変動し易くなる等の問題点が生しでいた。

そこで、本発明は、薄肉溶接チタン管を製造する場合に
使用する素タコスケルプ幅の適正範囲を計算式により与
えることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の特徴とする処は、チタンから成る素材スケルプ
の幅Ｗを次式で与えられるように設定する。

（ａ）ｔ／ｄ≧０．０２５の場合 こごに　０．０１≦α≦０．０２ （ｂ）　　ｔ　／ｄ　＜　０．（１２５の場合式 ％式％ 但し、Ｗ；スケルプ幅 ｔ；管肉厚 ｄ；管外径 α、β、γ；定数 上記の如く設定された幅Ｗのスケルプを、成形ロール間
を通過させてオーブン管に成形し、その後、接合エツジ
部をスクイズロール近傍で溶接しその後、サイジングロ
ールにより外径を調整して、所定の外径ｄ及び肉厚をの
溶接管を連続的に製造する点にある。

（作用） 前記■及び０式は、各種の試験結果に基づき決定された
ものであり、以下、その決定理由を説明する。

（１）■、■式右辺の第１項について。

この第１項は、理想的に曲げ成形、溶接を行った場合の
円周長さに相当する。

（１１）■、■式右辺の第２項について。

この第２項は、サイジングロールでの外径絞り量を考慮
したものである。

一般鋼管におりるサイジンク絞り量は、通電２〜５％で
ある。しかし、溶接チタン管の製造においては、焼付防
止のため比較的軟かい銅合金ロールが使用されているの
で、鋼管等の絞り量を適用すると、サイジング絞り量が
必要以上に大きくなり、銅合金１１−ルの摩耗が激しく
なる。

そこで、この問題を解決するために、スフイスロールか
らサイジング最終ロールまでの外ｉイ絞り量の総量を１
〜２％とした。

この総絞り量を１〜２％とした理由は、１％未満では真
円度が改善できず、２％を越えるとロールと管との接触
長が長くなり、ロール摩耗が激しくなるためである。（
この件に関しては、本願出願人乙こよる特願昭５８−１
７Ｆ１９５７号明細書にその詳細が記載されている。） 従って、この第２項中の係数αを、０．０１≦α≦０．
０２に定めたのである。

（ｉｉｉ　）■、■式右辺の第３項について。

この第３項は、溶接による円周長さの縮みを考慮したも
のである。通常チタン管の溶接部は、第７図に示すよう
に、内面ビートが盛−にがっており、健全なチタン管の
場合には、この裏ヒート余盛部分１０の断面積が、外径
や肉厚によらずほぼ一定で０．２−程度である。

従って、この部分１０の円周長さへの寄与は、０．２／
ｌで与えられる。

（１■）■式右辺の第４項について。

ｔ／ｄ≧０．０２５のような比較的厚肉のチタン管では
、■式で与えられるスケルプ幅を用いることにより、真
円度の優れたチタン管を安定して造管することができた
。しかしながら、ｔ／ｄ　＜０．０２５のような極薄チ
タン管の場合には、■式で与えられるスケルプ幅では成
形が不安定になり易く、スケルプ幅をさらに広くして、
フィンパス及びサイジングロールでの圧下を強めること
が必要であった。

ｔ／ｃ＋が小さくなると成形が不安定になる理由として
は、 ◎成形中の素材のスプリングハックが大きくなり、成形
ロール間で素材側エツジの間隔が開いてしまう。

◎極薄の板では形状的にも座屈が生じ易い。

◎１１０−ルによる素材の保持力が弱くなり、成形途中
の素材に機械の振動などの影響が伝わり易い。

などがあげられる。

これらの問題に対してはいずれの場合も、スケルプ幅を
広くしてフィンパス及びサイジングロールでの圧下（外
径絞り量）を大きくすることが有効である。

そこで、ｔ　／　ｄ　＜０．０２５のような極薄チタン
管を造管する際には、■式で与えられるようなスケルプ
幅をとれば安定した成形が得られることを実験的に見出
した。

この■式の第４項は、主として、極薄チタン管の成形を
安定させるために必要なフィンパス及びサイジングロー
ルでの外径絞り量の増分に対応している。

（実施例） 肉厚ｔが０．５龍以下の極薄チタン管の適正スケルプ幅
Ｗについて検討するため、実際に各種寸法のチタン管に
ついて造管試験を実施した。

−例として、最も一般的な寸法である外径ｄが２５．４
ｍのチタン管を対象として、肉厚ｔが、０．３０．４．
　０．５．及び０．７ｍｍの４種類のチタン管の造管試
験を行った。

造管に際しては、すべてのチタン管に対して一定の幅（
Ｗ＝７９ｍｍ）を有するスケルプを準備し、種々の外径
ｄのチタン管を造管することにより、真円度が優れ、且
つ成形も安定するような臨界の造管条件（外径絞り量の
下限）を求めた。

尚、コイル状スケルプ２から断面円形の溶接チタン管８
を造管する工程は、第１図乃至第６図に示したものと同
しであるから、造管工程の説明は前述したものを代用す
る。

第８図に示す実線のグラフは、上記のような臨界の造管
条件で得られたチタン管の外径ｄを測定、した結果であ
る。

同図における一点鎖線は、７９龍幅のスケルプを用いて
外径絞りを行なうことなく、理想的に成形した場合のチ
タン管の外径ｄの計算値を示している（■、■式右辺の
第１項）。

同図の破線は、理想成形に溶接による外径減少（前記■
、■式の第３項）のみを考慮して得られる外径推定値を
示したものである。

従って、破線の推定値と実際の外径との差が、成形を安
定させ製品真円度を矯正するために必要な外径絞り量に
対応している。この第８図によれば、この値は、肉厚（
ｔ／ｄ）が小さくなる程大きくなっており、極薄チタン
管の場合には、特に成形の安定性を保つためにより多く
の外径絞りが必要であることがわかる。

第９図は、肉厚をの異なる外径ｄ＝２５．４＋ｎ＋のチ
タン管の外径絞り量とその肉厚との関係を示したもので
ある。

同図の・印は、造管試験で求めた臨界の条件を、○印は
適正な造管が得られた実施例を、またＸ印は成形の不安
定または真円度悪化の問題が発生した実施例を示す。

同図の縦軸は■式の右辺第２〜４項の総和に対応してい
るため、この総和の下限（α＝０．０１の時）が臨界条
件である・印のデータと一致するように、■式の係数β
、Ｔを求めた。

以上のようにして決定した■及び■式で与えられる適正
外径絞り量の範囲を、第９図中に斜線で示す。

（発明の効果） 本発明によれば、目的とする外径ｄ及び肉厚をの溶接チ
タン管を造管するに際し、適正なスケルプ幅を設定する
ことができるので、成形の安定、製品の真円度の向上、
及び、銅゛合金ロールの摩耗防止が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接チタン管の造管工程図、第２図はスケルプ
幅を示す第１図■−■線断面図、第３図は成形工程のブ
レイクダウンロールを示し、第１図ｍ−ｍ線断面図、第
４図は成形工程のフインパ。 スロールを示し、第１図ＩＶ−ＴＶ線断面図、第５図は
溶接工程を示し、第１図Ｖ−Ｖ矢視図、第６図はチタン
管の製品断面を示し、第１図ＶＩ−Ｖｌ線断面図、第７
図は溶接部分の断面拡大図、第８図は肉厚と外径の関係
を示すグラフ、第９図は外径絞り量と肉厚との関係を示
すグラフである。 Ｗ−−スケルプ幅、ｄ・−溶接チタン管の外径、１−−
一管の肉厚。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、チタン、ジルコニウム、又はその合金から成るコイ
   ル状スケルプを、成形ロール間を通過させてオープン管
   に成形し、スクイズロール近傍で接合エッジ部を溶接し
   、その後サイジングロールにより外径を調整して、所定
   の外径ｄ及び肉厚をの溶接管を連続的に製造するに際し
   、素材スケルプ幅Ｗを次式で与えられるように設定する
   ことを特徴とするチタン、ジルコニウム、又はその合金
   の溶接管製造方法。 （ａ）ｔ／ｄ≧０．０２５の場合 Ｗ＝π（ｄ−ｔ）＋απｄ＋０．２／ｔ ここに０．０１≦α≦０．０２ （ｂ）ｔ／ｄ＜０．０２５の場合 Ｗ＝π（ｄ−ｔ）＋απｄ＋０．２／ｔ＋β（ｄ／ｔ）
   （１−γｔ） ここに０．０１≦α≦０．０２ β＝０．００６ γ＝１．５７ 但し、Ｗ；スケルプ幅 ｄ；管の外径 ｔ；管の肉厚 α、β、γ；定数