JPS645965B2 - - Google Patents
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- JPS645965B2 JPS645965B2 JP4831682A JP4831682A JPS645965B2 JP S645965 B2 JPS645965 B2 JP S645965B2 JP 4831682 A JP4831682 A JP 4831682A JP 4831682 A JP4831682 A JP 4831682A JP S645965 B2 JPS645965 B2 JP S645965B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- ring
- metal tube
- pipe
- rings
- Prior art date
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D3/00—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts
- B21D3/02—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts by rollers
- B21D3/08—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts by rollers which move in an orbit without rotating round the work
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
この発明は、とくに油井管のように高コラプス
強度（圧潰に対する強度）が要求される鋼管の製
造に適したストレートナ加工法に係り、更に詳し
くはコラプス強度の劣化を伴う管内面における周
方向圧縮残留応力の発生を防止できる金属管のス
トレートナ加工方法に関する。 近時、石油・天然ガス事情の逼迫から、油井・
天然ガス井は深井戸化の傾向が著しく、加えて産
出ガス中に湿潤な硫化水素の含まれる事例が多く
なつてきたが、かかる傾向の中で油井管に対して
も、すぐれた耐食性と高いコラプス強度が要求さ
れている。 ところが、鋼管の耐食性とコラプス強度とは一
般に、互いに相反するものとして位置づけられ
る。コラプス強度の向上には、降伏強度を高める
ことが必要であるが、一般に降伏強度の上昇とは
引張強度を高めることと略同意であり、引張強度
の上昇は耐食性の劣化に直結するからである。こ
のため、耐食性とコラプス強度の両立は本質的に
成り難く、例えば素材の成分調整というような一
般的な手法では、上記の如き使用条件の苛酷化に
伴う要求を満たすことは不可能である。 この高度な要求に対処するには、耐食性とは独
立的にコラプス強度を高める方法が必要である。
このような方法としては、次のようなものが知ら
れている。すなわち、鋼管に縮径加工を施こし
て、コラプス強度の向上に直接寄与する管周方向
の降伏強度のみを限定的に上昇させ、片や引張強
度についてはそのまま維持するというものであ
る。しかしながらこの種の方法は、確かに耐食性
の劣化は伴わないが、鋼管を縮径する手段そのも
のに問題があり、十分な成果が望み得ない。すな
わち、一般にこの縮経の手段としては、軸方向に
多数に分割された複数のセグメントを利用するも
のが考えられているが、これでは管周方向でセグ
メントの当り方に微妙な差ができ、管周方向各部
の降伏強度上昇率にバラツキが生じ、その結果安
定的かつ効果的なコラプス強度の向上は期待でき
ないのである。 また、一般にこの種用途に限らず通常は、製造
工程の最終段階で、管の曲がり取りを主目的とし
たストレートナ加工が実施されるが、このストレ
ートナ加工を省略することが高コラプス強度を得
る上では有効と云える。なぜなら、従来このスト
レートナ加工は通常、第１図に示す如く上下のつ
づみ形ロール２間に鋼管１を通過させて、該ロー
ル面で鋼管に偏平と曲げの圧縮力を働らかせなが
ら管の矯正を行うものであるが、この加工によつ
て鋼管の内面には、管周方向の圧縮残留応力が生
じ、コラプス強度の劣化がもたらされるからであ
る。ストレートナ加工の省略はしたがつて、高コ
ラプス強度を維持する一つの手段として挙げられ
はするが、これでは鋼管の品質維持の点から高度
な製管技術を必要とし、小径管においては成品と
しての価置の低下が伴うのは避けられない。 以上のように、耐食性とは無関係にコラプス強
度を高める方法として一般に知られるものは、そ
の何れもがそれぞれに問題を抱え、実用に適する
ものとは云い難い。 さて、本発明者らはかかる実情を打開すべく従
来より、鋼管のコラプス強度を高める有効策の開
発に取組み、鋭意実験、研究を重ねてきたが、そ
の中で、管内面周方向の残留応力と鋼管のコラプ
ス強度の間に存在する有用な関連性を見い出し
た。すなわち、第２図に示すようなものであつ
て、上記残留応力（σR）は、確かに圧縮側（図中
負の符号を付して示す）ではコラプス強度に弊害
を与えるが、引張側では降伏強度（σy）の0.15倍
以下程度の応力値のとき、むしろコラプス強度に
好ましい影響を及ぼすということである。この関
係が、鋼管一般に普遍的に成り立つことも確認済
みである。 本発明者らは、この第２図の関係と前記ストレ
ートナ加工とを結びつけて考え、ストレートナ加
工を実施しながら管内面周方向の圧縮残留応力の
発生を防止する、または更に積極的にコラプス強
度向上に寄与する管内面周方向引張残留応力を付
与する方法の確立を目指して、種々ストレートナ
加工方式について研究を推し進め、その結果、以
下に示す本発明を完成するに至つたものである。 すなわち本発明の要旨とするところは、金属管
を周方向に回転させながら、周方向に回転させた
３個以上のリング内を通過させ、該リングの内面
で金属管外面を押圧し分布荷重を負荷してストレ
ートナ加工する方法であつて、前記リングによる
金属管外面の押圧方向は交互に逆方向としかつ前
記リングの内面で金属管外面に負荷せしめる分布
荷重P1は、次式 P1≧2Et3／3D・（１／Ｄ−１／DR）／（１−２
／π） 但し Ｅ：ヤング率 Ｄ：金属管の外径 DR：リング内径 ｔ：金属管肉厚 を満足する分布荷重であることを特徴とするスト
レートナ加工方法、にある。この方法によれば、
ストレートナ加工後の管内面周方向残留応力を、
０または第２図に示したたようにコラプス強度向
上に有効な、降伏強度の0.15倍以下程度の引張応
力レベル（Ｉ）に管理することができ、つまりコ
ラプス強度の劣化を伴わずに、或いはむしろ向上
せしめつつストレートナ加工を遂行することが可
能となるものである。 以下、本発明の方法を、従来法との、とくに力
学的作用面での比較を折りまぜながら詳細に説明
する。 先に述べた従来一般のストレートナ加工の場合
は、加工時に鋼管断面における応力分布は、第３
図イに示すように鋼管が集中荷重（Ｐ）を受けた
場合の応力分布で近似できる。すなわち、同図イ
の場合、互いに90゜位置ずれした管内面上の点Ａ
およびＢに関する曲げモーメントは、管の肉厚が
比較的薄い場合、以下の如くとなる。 点Ａに関する曲げモーメント（MA） MA＝−PD／2π 但し、 Ｄ：管の外径 点Ｂに関する曲げモーメント（MB） MB＝PD／４（１−２／π） したがつて、点Ａの応力σAおよび点Ｂの応力σB
とを比較してみると、下記の通りである。 σA／σB＝−２／π・１／（１−２／π）≒−1.75 すなわち、点Ａの引張応力は、点Ｂの圧縮応力
よりも絶対値が必ず大きくなる。したがつて、第
１図に示した従来のストレートナ加工方式では、
加工後の管内面には常に圧縮の周方向残留応力が
生じ、コラプス強度の低下が惹起されるわけであ
る。 しかるに、本発明に基いて前記つづみ形ロール
に代えて第３図ロに示すリング３を用い、回転す
るリング３内に管１を通す加工方式として、前記
集中荷重（Ｐ）を分布荷重（P1）に変更すれば、
ストレートナ加工時の管断面における応力分布
は、次のようなものとなる。すなわち、分布荷重
（P1）負荷時の管内面の点Ａの応力σAは、弾性範
囲内では次式で表示できる。 σA＝Et（１／Ｄ−１／DR） 但し、 Ｅ：ヤング率 ｔ：管の肉厚 DR：リング内径 このように、点Ａの応力は使用するリングおよ
び管の断面形状にのみ依存し、分布荷重（P1）
の大きさとは無関係に決まつてくる。 ところが、Ａと90゜ずれた位置の管内面の点Ｂ
での応力σBはといえば、次式で近似できる。 σB≒−3P1D／2t2（１−２／π） 但し、 P1：単位長さ当りの荷重 すなわちσBは分布荷重（P1）の大きさに比例し
て変化するわけである。したがつて、前記リング
内径DRと荷重（P1）を調節してσBの絶対値をσA
のそれよりも任意に大きくすることができるので
ある。ここで、｜σB｜≧｜σA｜の条件を満たす分
布荷重（P1）は、以下の式で表わされる。 P1≧2Et3／3D・（１／Ｄ−１／DR）／（１−２／π
）……(A) 要するに、本発明に基く加工方式をとれば、ス
トレートナ加工後の管内面周方向残留応力を０に
も、引張側にも自由に制御することが可能であ
り、したがつて従来法にみられたストレートナ加
工によるコラプス強度の低下を回避できるのみな
らず、その積極的な向上をも達成し得るものであ
る。 第４図は、以上に説明した本発明の方法を実施
する具体的な手段を示す斜視図である。３が管１
外面に分布荷重を負荷するリングであつて、図示
例では３個１組として、２組備えた、比較的簡単
な構成になる場合を示している。金属管１の矯正
量が少ない場合は１組でもよいが、１組では矯正
ができない場合、金属管の態様に応じて１組以上
にすることが必要である。リング３は全て、中心
軸を横向きにして平行する状態に置かれている。
各リング３としては、加工対象たる管の外径Ｄを
考慮しこれより若干、具体的には10〜40mm程度大
き目の内径PRを有するものを用いる。このリン
グ３は、それぞれ３個の支持ローラ４で可回転に
３点支持されており、図示していない回転駆動機
構により支持ローラ４の何れかの１つまたは複数
個を駆動することによつて、リングが全て同方向
に等速回転する構造になつている。そうして更
に、リングを支持する３個１組の支持ローラ４は
各々、リングの支持位置を高さ方向に変更し得る
ように構成してある。 上記構成になる装置を用いて本発明法を実施す
るときは、まず予め支持ローラ４のリング支持位
置を図示のように、交互に上下にずらせ、第３図
ロに示す各リング３の中心０′と通過する管１の
中心０のずれＸ（以下、これをクラツシユ量と呼
ぶ）を設定する。クラツシユ量Ｘの設定とは、つ
まり管に作用させる分布荷重P1の大きさを設定
することであり、クラツシユ量の増加につれ前記
荷重も大きくなる傾向を考慮して、矯正に必要な
荷重が得られるようにクラツシユ量を決定するも
のである。上記調整後、全リング３に回転を与
え、リング群の片側からリング内部に加工しよう
とする管１を所定の速度で挿通、通過させる。こ
の場合、管の移送には、例えばプツシヤー、その
他公知の駆動手段を採用すればよい。並列するリ
ング内を通過するとき管は回転しながらその外面
にリング３内面の押圧による分布荷重を受け、曲
げや圧縮を与えられて矯正を施されるものであ
る。 ストレートナ加工後の管の残留応力は、先の記
述から明らかなように使用するリング内の内径
DRと加工時に作用する分布荷重、すなわち上記
クラツシユ量Ｘの大きさによつて変わつてくる。
すなわち前記残留応力は、リング内径DRが小さ
くなるにつれ、またクラツシユ量Ｘが増すに伴な
つて、圧縮側から引張側へ向かう方向に変化する
傾向がある。したがつてこのような点を考慮して
前記DRとＸとを適当に選定することによつて、
矯正効果を確保しながら前記残留応力をコラプス
強度にとつて好ましいレベル（第２図Ｉの領域）
に管理することも可能なわけである。 なお使用するリング３は、第５図に示すように
管外面に接触する内面側角部３′を曲面状となす
のがよい。加工時管外面に疵がつくのを防ぐとい
う意味からであるが、この曲面の曲率半径Ｒの大
きさとしては、最低５mm程度は必要である。すな
わち、弾性接触論に基づけば、リング内面角部が
直角状であるとき管外面上の角部接触点に作用す
る応力は∞であるが、この角部に曲面を付与しさ
えすれば例えそれがどんなに小さな曲率半径であ
つたとしても、前記応力は０となる筈である。し
かるに実際上には、加工には管外面の塑形変形が
伴うため、前記曲率半径（Ｒ）はある程度大きく
ないと管外面疵発生を防ぐのに有効でない。本発
明者らの実験の結果、第１表に示すように曲率半
径（Ｒ）としては、少なくとも５mmないと十分な
効果が期待できないことが判つた。
強度（圧潰に対する強度）が要求される鋼管の製
造に適したストレートナ加工法に係り、更に詳し
くはコラプス強度の劣化を伴う管内面における周
方向圧縮残留応力の発生を防止できる金属管のス
トレートナ加工方法に関する。 近時、石油・天然ガス事情の逼迫から、油井・
天然ガス井は深井戸化の傾向が著しく、加えて産
出ガス中に湿潤な硫化水素の含まれる事例が多く
なつてきたが、かかる傾向の中で油井管に対して
も、すぐれた耐食性と高いコラプス強度が要求さ
れている。 ところが、鋼管の耐食性とコラプス強度とは一
般に、互いに相反するものとして位置づけられ
る。コラプス強度の向上には、降伏強度を高める
ことが必要であるが、一般に降伏強度の上昇とは
引張強度を高めることと略同意であり、引張強度
の上昇は耐食性の劣化に直結するからである。こ
のため、耐食性とコラプス強度の両立は本質的に
成り難く、例えば素材の成分調整というような一
般的な手法では、上記の如き使用条件の苛酷化に
伴う要求を満たすことは不可能である。 この高度な要求に対処するには、耐食性とは独
立的にコラプス強度を高める方法が必要である。
このような方法としては、次のようなものが知ら
れている。すなわち、鋼管に縮径加工を施こし
て、コラプス強度の向上に直接寄与する管周方向
の降伏強度のみを限定的に上昇させ、片や引張強
度についてはそのまま維持するというものであ
る。しかしながらこの種の方法は、確かに耐食性
の劣化は伴わないが、鋼管を縮径する手段そのも
のに問題があり、十分な成果が望み得ない。すな
わち、一般にこの縮経の手段としては、軸方向に
多数に分割された複数のセグメントを利用するも
のが考えられているが、これでは管周方向でセグ
メントの当り方に微妙な差ができ、管周方向各部
の降伏強度上昇率にバラツキが生じ、その結果安
定的かつ効果的なコラプス強度の向上は期待でき
ないのである。 また、一般にこの種用途に限らず通常は、製造
工程の最終段階で、管の曲がり取りを主目的とし
たストレートナ加工が実施されるが、このストレ
ートナ加工を省略することが高コラプス強度を得
る上では有効と云える。なぜなら、従来このスト
レートナ加工は通常、第１図に示す如く上下のつ
づみ形ロール２間に鋼管１を通過させて、該ロー
ル面で鋼管に偏平と曲げの圧縮力を働らかせなが
ら管の矯正を行うものであるが、この加工によつ
て鋼管の内面には、管周方向の圧縮残留応力が生
じ、コラプス強度の劣化がもたらされるからであ
る。ストレートナ加工の省略はしたがつて、高コ
ラプス強度を維持する一つの手段として挙げられ
はするが、これでは鋼管の品質維持の点から高度
な製管技術を必要とし、小径管においては成品と
しての価置の低下が伴うのは避けられない。 以上のように、耐食性とは無関係にコラプス強
度を高める方法として一般に知られるものは、そ
の何れもがそれぞれに問題を抱え、実用に適する
ものとは云い難い。 さて、本発明者らはかかる実情を打開すべく従
来より、鋼管のコラプス強度を高める有効策の開
発に取組み、鋭意実験、研究を重ねてきたが、そ
の中で、管内面周方向の残留応力と鋼管のコラプ
ス強度の間に存在する有用な関連性を見い出し
た。すなわち、第２図に示すようなものであつ
て、上記残留応力（σR）は、確かに圧縮側（図中
負の符号を付して示す）ではコラプス強度に弊害
を与えるが、引張側では降伏強度（σy）の0.15倍
以下程度の応力値のとき、むしろコラプス強度に
好ましい影響を及ぼすということである。この関
係が、鋼管一般に普遍的に成り立つことも確認済
みである。 本発明者らは、この第２図の関係と前記ストレ
ートナ加工とを結びつけて考え、ストレートナ加
工を実施しながら管内面周方向の圧縮残留応力の
発生を防止する、または更に積極的にコラプス強
度向上に寄与する管内面周方向引張残留応力を付
与する方法の確立を目指して、種々ストレートナ
加工方式について研究を推し進め、その結果、以
下に示す本発明を完成するに至つたものである。 すなわち本発明の要旨とするところは、金属管
を周方向に回転させながら、周方向に回転させた
３個以上のリング内を通過させ、該リングの内面
で金属管外面を押圧し分布荷重を負荷してストレ
ートナ加工する方法であつて、前記リングによる
金属管外面の押圧方向は交互に逆方向としかつ前
記リングの内面で金属管外面に負荷せしめる分布
荷重P1は、次式 P1≧2Et3／3D・（１／Ｄ−１／DR）／（１−２
／π） 但し Ｅ：ヤング率 Ｄ：金属管の外径 DR：リング内径 ｔ：金属管肉厚 を満足する分布荷重であることを特徴とするスト
レートナ加工方法、にある。この方法によれば、
ストレートナ加工後の管内面周方向残留応力を、
０または第２図に示したたようにコラプス強度向
上に有効な、降伏強度の0.15倍以下程度の引張応
力レベル（Ｉ）に管理することができ、つまりコ
ラプス強度の劣化を伴わずに、或いはむしろ向上
せしめつつストレートナ加工を遂行することが可
能となるものである。 以下、本発明の方法を、従来法との、とくに力
学的作用面での比較を折りまぜながら詳細に説明
する。 先に述べた従来一般のストレートナ加工の場合
は、加工時に鋼管断面における応力分布は、第３
図イに示すように鋼管が集中荷重（Ｐ）を受けた
場合の応力分布で近似できる。すなわち、同図イ
の場合、互いに90゜位置ずれした管内面上の点Ａ
およびＢに関する曲げモーメントは、管の肉厚が
比較的薄い場合、以下の如くとなる。 点Ａに関する曲げモーメント（MA） MA＝−PD／2π 但し、 Ｄ：管の外径 点Ｂに関する曲げモーメント（MB） MB＝PD／４（１−２／π） したがつて、点Ａの応力σAおよび点Ｂの応力σB
とを比較してみると、下記の通りである。 σA／σB＝−２／π・１／（１−２／π）≒−1.75 すなわち、点Ａの引張応力は、点Ｂの圧縮応力
よりも絶対値が必ず大きくなる。したがつて、第
１図に示した従来のストレートナ加工方式では、
加工後の管内面には常に圧縮の周方向残留応力が
生じ、コラプス強度の低下が惹起されるわけであ
る。 しかるに、本発明に基いて前記つづみ形ロール
に代えて第３図ロに示すリング３を用い、回転す
るリング３内に管１を通す加工方式として、前記
集中荷重（Ｐ）を分布荷重（P1）に変更すれば、
ストレートナ加工時の管断面における応力分布
は、次のようなものとなる。すなわち、分布荷重
（P1）負荷時の管内面の点Ａの応力σAは、弾性範
囲内では次式で表示できる。 σA＝Et（１／Ｄ−１／DR） 但し、 Ｅ：ヤング率 ｔ：管の肉厚 DR：リング内径 このように、点Ａの応力は使用するリングおよ
び管の断面形状にのみ依存し、分布荷重（P1）
の大きさとは無関係に決まつてくる。 ところが、Ａと90゜ずれた位置の管内面の点Ｂ
での応力σBはといえば、次式で近似できる。 σB≒−3P1D／2t2（１−２／π） 但し、 P1：単位長さ当りの荷重 すなわちσBは分布荷重（P1）の大きさに比例し
て変化するわけである。したがつて、前記リング
内径DRと荷重（P1）を調節してσBの絶対値をσA
のそれよりも任意に大きくすることができるので
ある。ここで、｜σB｜≧｜σA｜の条件を満たす分
布荷重（P1）は、以下の式で表わされる。 P1≧2Et3／3D・（１／Ｄ−１／DR）／（１−２／π
）……(A) 要するに、本発明に基く加工方式をとれば、ス
トレートナ加工後の管内面周方向残留応力を０に
も、引張側にも自由に制御することが可能であ
り、したがつて従来法にみられたストレートナ加
工によるコラプス強度の低下を回避できるのみな
らず、その積極的な向上をも達成し得るものであ
る。 第４図は、以上に説明した本発明の方法を実施
する具体的な手段を示す斜視図である。３が管１
外面に分布荷重を負荷するリングであつて、図示
例では３個１組として、２組備えた、比較的簡単
な構成になる場合を示している。金属管１の矯正
量が少ない場合は１組でもよいが、１組では矯正
ができない場合、金属管の態様に応じて１組以上
にすることが必要である。リング３は全て、中心
軸を横向きにして平行する状態に置かれている。
各リング３としては、加工対象たる管の外径Ｄを
考慮しこれより若干、具体的には10〜40mm程度大
き目の内径PRを有するものを用いる。このリン
グ３は、それぞれ３個の支持ローラ４で可回転に
３点支持されており、図示していない回転駆動機
構により支持ローラ４の何れかの１つまたは複数
個を駆動することによつて、リングが全て同方向
に等速回転する構造になつている。そうして更
に、リングを支持する３個１組の支持ローラ４は
各々、リングの支持位置を高さ方向に変更し得る
ように構成してある。 上記構成になる装置を用いて本発明法を実施す
るときは、まず予め支持ローラ４のリング支持位
置を図示のように、交互に上下にずらせ、第３図
ロに示す各リング３の中心０′と通過する管１の
中心０のずれＸ（以下、これをクラツシユ量と呼
ぶ）を設定する。クラツシユ量Ｘの設定とは、つ
まり管に作用させる分布荷重P1の大きさを設定
することであり、クラツシユ量の増加につれ前記
荷重も大きくなる傾向を考慮して、矯正に必要な
荷重が得られるようにクラツシユ量を決定するも
のである。上記調整後、全リング３に回転を与
え、リング群の片側からリング内部に加工しよう
とする管１を所定の速度で挿通、通過させる。こ
の場合、管の移送には、例えばプツシヤー、その
他公知の駆動手段を採用すればよい。並列するリ
ング内を通過するとき管は回転しながらその外面
にリング３内面の押圧による分布荷重を受け、曲
げや圧縮を与えられて矯正を施されるものであ
る。 ストレートナ加工後の管の残留応力は、先の記
述から明らかなように使用するリング内の内径
DRと加工時に作用する分布荷重、すなわち上記
クラツシユ量Ｘの大きさによつて変わつてくる。
すなわち前記残留応力は、リング内径DRが小さ
くなるにつれ、またクラツシユ量Ｘが増すに伴な
つて、圧縮側から引張側へ向かう方向に変化する
傾向がある。したがつてこのような点を考慮して
前記DRとＸとを適当に選定することによつて、
矯正効果を確保しながら前記残留応力をコラプス
強度にとつて好ましいレベル（第２図Ｉの領域）
に管理することも可能なわけである。 なお使用するリング３は、第５図に示すように
管外面に接触する内面側角部３′を曲面状となす
のがよい。加工時管外面に疵がつくのを防ぐとい
う意味からであるが、この曲面の曲率半径Ｒの大
きさとしては、最低５mm程度は必要である。すな
わち、弾性接触論に基づけば、リング内面角部が
直角状であるとき管外面上の角部接触点に作用す
る応力は∞であるが、この角部に曲面を付与しさ
えすれば例えそれがどんなに小さな曲率半径であ
つたとしても、前記応力は０となる筈である。し
かるに実際上には、加工には管外面の塑形変形が
伴うため、前記曲率半径（Ｒ）はある程度大きく
ないと管外面疵発生を防ぐのに有効でない。本発
明者らの実験の結果、第１表に示すように曲率半
径（Ｒ）としては、少なくとも５mmないと十分な
効果が期待できないことが判つた。
【表】
第４図図示のリング３は、環状体だけからなる
最も通例的なものであるが、本発明法に使用する
リングとしては、この他、第６図に示すように環
状体３ａの内面に沿つて多数の小径コロ３ｂを可
回転に組み込み、この多数のコロ３ｂが管外面に
接触するようにしたものが考えられる。 更に、本発明の方法を実施する装置について
も、管移送用としてプツシヤー等の機構を別途装
備する代りに、リング３そのものを、第７図の平
面図に示す如く管の進行方向に対し中心軸Ｃが左
右に傾斜する姿勢に設け、第１図に示した従来の
傾斜つづみ形ローラの場合と同じ理屈で管に進力
を働らかせる構造とすることもできる。ただしこ
の場合には、リング内面を、管の外面に沿うよう
な適当な傾斜面とする必要がある。 次に、本発明の実施効果を詳細に述べる。 第２表に示す化学成分を有する外径244.5mm、
厚み15.11mmの鋼管（降伏強度：79.2Kgｆ／mm2）
を用い、本発明法と従来法によつてストレートナ
加工を行つた。
最も通例的なものであるが、本発明法に使用する
リングとしては、この他、第６図に示すように環
状体３ａの内面に沿つて多数の小径コロ３ｂを可
回転に組み込み、この多数のコロ３ｂが管外面に
接触するようにしたものが考えられる。 更に、本発明の方法を実施する装置について
も、管移送用としてプツシヤー等の機構を別途装
備する代りに、リング３そのものを、第７図の平
面図に示す如く管の進行方向に対し中心軸Ｃが左
右に傾斜する姿勢に設け、第１図に示した従来の
傾斜つづみ形ローラの場合と同じ理屈で管に進力
を働らかせる構造とすることもできる。ただしこ
の場合には、リング内面を、管の外面に沿うよう
な適当な傾斜面とする必要がある。 次に、本発明の実施効果を詳細に述べる。 第２表に示す化学成分を有する外径244.5mm、
厚み15.11mmの鋼管（降伏強度：79.2Kgｆ／mm2）
を用い、本発明法と従来法によつてストレートナ
加工を行つた。
【表】
まず本発明に基いて、第４図に示した装置を用
い、内径DRが260mm、270mm、280mmの３種類のリ
ング３で、クラツシユ量Ｘを種々に変えてストレ
ートナ加工を実施した。加工後の鋼管のそれぞれ
について、管内面の周方向残留応力値を測定した
結果を第８図に示す。 同図から明らかなように、リングを用いる本発
明の場合は、クラツシユ量Ｘを、リング内径DR
の大きさとの兼ね合いで適当に選択することによ
り、加工後の管内面周方向残留応力をコラプス強
度にとつて好ましい範囲（Ｉ）にもつてゆくこと
ができる。 第９図は本発明法を用いた場合のクラツシユ量
と加工時に管に作用する荷重との関係を例示する
もので、同図からクラツシユ量の増加につれ前記
荷重が比例的に増大する傾向が明らかである。 次いで、従来法に基いて、第１図に示した傾斜
つづみ形ロール式の装置を使つて、クラツシユ量
を種々に設定してストレートナ加工を行なつた。
加工後の鋼管における管内面周方向残留応力を測
定したその結果を第１０図として示す。 同図に明らかな如く、従来の方法では、前記残
留応力はつねに圧縮を示し、クラツシユ量が大な
る程、その圧縮残留応力値も増す傾向がみられ
る。一般にストレートナ加工本来の効果を得るに
は、少なくとも15mm程度のクラツシユ量が必要で
あるが、同図において15mmのクラツシユ量のとき
の圧縮残留応力は約−18Kgｆ／mm2である。これは
降伏応力σyとの比でみると、−0.23σyとなり、第
２図の関係から、この場合には加工前に対し約２
割方コラプス強度が下がることが明らかである。
前記本発明法では、リング径を270〜280mmとした
とき、コラプス強度は最高加工前の約1.08倍に上
昇し、すなわち本発明の方法によればストレート
ナ加工後のコラプス強度が従来法によつた場合と
較べ約３割も改善されるのである。 以上の説明から明らかなように本発明の方法
は、従来避けられなかつたストレートナ加工によ
る管内面周方向圧縮応力の残留を阻止すること、
或いは従来不可能であつたストレートナ加工段階
での管周方向引張残留応力の付与を可能にするも
のであり、したがつてとくに残留応力との関係の
深いコラプス強度が重要視される油井管のストレ
ートナ加工法としてきわめて有用なものというこ
とができる。 なお、本発明法による場合の加工後の管真直度
としては、従来法によつた場合と同等結果の得ら
れたことを付言しておく。
い、内径DRが260mm、270mm、280mmの３種類のリ
ング３で、クラツシユ量Ｘを種々に変えてストレ
ートナ加工を実施した。加工後の鋼管のそれぞれ
について、管内面の周方向残留応力値を測定した
結果を第８図に示す。 同図から明らかなように、リングを用いる本発
明の場合は、クラツシユ量Ｘを、リング内径DR
の大きさとの兼ね合いで適当に選択することによ
り、加工後の管内面周方向残留応力をコラプス強
度にとつて好ましい範囲（Ｉ）にもつてゆくこと
ができる。 第９図は本発明法を用いた場合のクラツシユ量
と加工時に管に作用する荷重との関係を例示する
もので、同図からクラツシユ量の増加につれ前記
荷重が比例的に増大する傾向が明らかである。 次いで、従来法に基いて、第１図に示した傾斜
つづみ形ロール式の装置を使つて、クラツシユ量
を種々に設定してストレートナ加工を行なつた。
加工後の鋼管における管内面周方向残留応力を測
定したその結果を第１０図として示す。 同図に明らかな如く、従来の方法では、前記残
留応力はつねに圧縮を示し、クラツシユ量が大な
る程、その圧縮残留応力値も増す傾向がみられ
る。一般にストレートナ加工本来の効果を得るに
は、少なくとも15mm程度のクラツシユ量が必要で
あるが、同図において15mmのクラツシユ量のとき
の圧縮残留応力は約−18Kgｆ／mm2である。これは
降伏応力σyとの比でみると、−0.23σyとなり、第
２図の関係から、この場合には加工前に対し約２
割方コラプス強度が下がることが明らかである。
前記本発明法では、リング径を270〜280mmとした
とき、コラプス強度は最高加工前の約1.08倍に上
昇し、すなわち本発明の方法によればストレート
ナ加工後のコラプス強度が従来法によつた場合と
較べ約３割も改善されるのである。 以上の説明から明らかなように本発明の方法
は、従来避けられなかつたストレートナ加工によ
る管内面周方向圧縮応力の残留を阻止すること、
或いは従来不可能であつたストレートナ加工段階
での管周方向引張残留応力の付与を可能にするも
のであり、したがつてとくに残留応力との関係の
深いコラプス強度が重要視される油井管のストレ
ートナ加工法としてきわめて有用なものというこ
とができる。 なお、本発明法による場合の加工後の管真直度
としては、従来法によつた場合と同等結果の得ら
れたことを付言しておく。
第１図は従来一般の傾斜つづみ形ローラ方式の
ストレートナ加工を示す斜視図、第２図は管内面
周方向残留応力が管のコラプス強度に及ぼす影響
を示すグラフ、第３図イ，ロはストレートナ加工
時の管の応力分布を説明するための模式図で、イ
は従来法によつた場合、ロは本発明法によつた場
合、を各示している。第４図は本発明法を実施す
る具体的手段を示す斜視図、第５図は本発明法に
使用するリングの内面形状を説明する部分断面
図、第６図は同じくリングの一例を示す正面図、
第７図は本発明法実施の今一つの具体的手段を説
明する平面図、第８図はリング内径DRとクラツ
シユ量Ｘとを種々に変えて本発明法を実施した場
合の管内面周方向残留応力を示すグラフ、第９図
は本発明法を採用した場合のクラツシユ量と管に
作用する荷重（P1）との関係を示すグラフ、第
１０図は従来法によつた場合のクラツシユ量と加
工後の管内面周方向残留応力との関係を示すグラ
フ、である。 図中、１：管、２：傾斜つづみ形ロール、３：
リング、３ａ：環状体、３ｂ：小径コロ、４：支
持ローラ。
ストレートナ加工を示す斜視図、第２図は管内面
周方向残留応力が管のコラプス強度に及ぼす影響
を示すグラフ、第３図イ，ロはストレートナ加工
時の管の応力分布を説明するための模式図で、イ
は従来法によつた場合、ロは本発明法によつた場
合、を各示している。第４図は本発明法を実施す
る具体的手段を示す斜視図、第５図は本発明法に
使用するリングの内面形状を説明する部分断面
図、第６図は同じくリングの一例を示す正面図、
第７図は本発明法実施の今一つの具体的手段を説
明する平面図、第８図はリング内径DRとクラツ
シユ量Ｘとを種々に変えて本発明法を実施した場
合の管内面周方向残留応力を示すグラフ、第９図
は本発明法を採用した場合のクラツシユ量と管に
作用する荷重（P1）との関係を示すグラフ、第
１０図は従来法によつた場合のクラツシユ量と加
工後の管内面周方向残留応力との関係を示すグラ
フ、である。 図中、１：管、２：傾斜つづみ形ロール、３：
リング、３ａ：環状体、３ｂ：小径コロ、４：支
持ローラ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属管を周方向に回転させながら、周方向に
回転させた３個以上のリング内を通過させ、該リ
ングの内面で金属管外面を押圧し分布荷重を負荷
してストレートナ加工する方法であつて、前記リ
ングによる金属管外面の押圧方向は交互に逆方向
としかつ前記リングの内面で金属管外面に負荷せ
しめる分布荷重（P1）は、次式 P1≧2Et3／3D・（１／Ｄ−１／R）／（１−２
／π） 但し Ｅ：ヤング率 Ｄ：金属管の外径 DR：リング内径 ｔ：金属管肉厚 を満足する分布荷重であることを特徴とするスト
レートナ加工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4831682A JPS58167023A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 金属管のストレ−トナ加工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4831682A JPS58167023A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 金属管のストレ−トナ加工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58167023A JPS58167023A (ja) | 1983-10-03 |
| JPS645965B2 true JPS645965B2 (ja) | 1989-02-01 |
Family
ID=12800005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4831682A Granted JPS58167023A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 金属管のストレ−トナ加工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58167023A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018152226A1 (en) * | 2017-02-14 | 2018-08-23 | United States Steel Corporation | Compressive forming processes for enhancing collapse resistance in metallic tubular products |
| CN111069347B (zh) * | 2019-12-23 | 2021-09-03 | 太原科技大学 | 一种管材多辊矫直机矫后残余应力均布控制方法 |
-
1982
- 1982-03-25 JP JP4831682A patent/JPS58167023A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58167023A (ja) | 1983-10-03 |
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