溶接鋼管の製造方法及びクラッシング設備

【課題】従来の溶接鋼管の製造方法及びクラッシング設備は、増肉される部位がエッジ側面から離れた部位となり、エッジ側面の厚み変化量が小さいので、エッジ部の形状不良が与える溶接２番部の厚みへの影響が残り、溶接２番部の厚みと母材部の厚みとの差が大きくなっている。
【解決手段】本発明による溶接鋼管の製造方法及びクラッシング設備は、オープンパイプを形成する前に、素材帯鋼３のエッジ側面３ａに段付きロール４１を押付けることによりエッジ側面３ａの厚み方向に沿う中央部にノッチ形状の段差３０を形成し、この後に、段差３０を押拡げてエッジ側面３ａの厚みを増大させる構成である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接鋼管の製造方法及びクラッシング設備に関し、特に、エッジ部の形状不良が与える溶接２番部の厚みへの影響をより小さくでき、溶接２番部の厚みと母材部の厚みとの差をより小さくできるようにするための新規な改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられていたこの種の溶接鋼管の製造方法及びクラッシング設備としては、例えば特許文献１等に示されている方法が用いられている。図１３は、従来の溶接鋼管の製造ラインを示す構成図である。図に示すように、溶接鋼管１は、ライン方向２に沿って、素材帯鋼３が、クラッシング設備４、フォーミングロール群５、及び溶接設備６を通されることで製造される。クラッシング設備４は、素材帯鋼３のエッジ部の形状を矯正するものである。フォーミングロール群５は、素材帯鋼３を徐々にパイプ状に変形させて、素材帯鋼３のエッジ部が突合わされた状態のオープンパイプ７を形成するものである。溶接設備６は、オープンパイプ７の突合せ部を溶接して、オープンパイプ７から溶接鋼管１を形成する。
【０００３】
次に、図１４は、図１３の素材帯鋼３のエッジ部の断面図である。素材帯鋼３は、各製造寸法に応じて、帯状に鋼板が裁断されたものである。この素材帯鋼３のエッジ部には、図１４に示すように、裁断時の塑性変形によるダレ８及びカエリ９（形状不良）が形成されており、これらの形状不良の影響によって、エッジ側面３ａの厚みＴ１が母材部の厚みＴ２よりも小さくなっている。これらの形状不良が残された状態で溶接鋼管１が形成されると、溶接ビード近傍の厚みが、母材部及び溶接ビード部の厚みと比較して小さくなってしまう。
【０００４】
溶接ビード近傍の厚みが小さい部位（溶接ビードと母材との境目の部位）は、一般的に溶接２番部と呼称されており、鋼管の用途に応じて、溶接２番部の厚みと母材部の厚みとの差の許容値が規定されている。この厚みの差が許容値を超えていると、曲げや拡管等の加工時に、クラック等の加工不良が発生してしまう。また、厚みの差が許容値を超えていると、溶接ビード部近傍に隙間が形成されてしまい、ステンレス鋼管において隙間腐食の基点となってしまう。つまり、エッジ部の形状不良は、溶接鋼管１の溶接部の品質を悪化させてしまう。
【０００５】
次に、図１５は、図１３のクラッシング設備４による素材帯鋼３のエッジ部の形状矯正を示す説明図である。クラッシング設備４は、エッジ部のダレ８及びカエリ９を矯正することで、溶接２番部と母材部との厚みの差を小さくするものである。図１５の（ａ）に示すように、クラッシング設備４には、鉛直方向に対して所定の角度をもったフラットロール４ａが設けられており、このフラットロール４ａが素材帯鋼３のエッジ側面３ａに押付けられる。エッジ側面においては、フラットロール４ａと素材帯鋼３とが面接触するため、材料が拘束され変形能が低く、この加工によるエッジ側面部分の変形量は小さい。しかしながら、図１５の（ｂ）に示すように、エッジ側面３ａからやや離れた部位の厚みＴ４が増大することによって、突合せ溶接時の溶接２番厚みを未加工品よりもやや大きくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−２５２６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような従来の溶接鋼管の製造方法及びクラッシング設備では、増肉される部位がエッジ側面から離れた部位となり、エッジ側面の厚み変化量が小さいので、エッジ部の形状不良が与える溶接２番部の厚みへの影響が残り、溶接２番部の厚みと母材部の厚みとの差が大きくなっている。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、エッジ部の形状不良が与える溶接２番部の厚みへの影響をより小さくでき、溶接２番部の厚みと母材部の厚みとの差をより小さくできる溶接鋼管の製造方法及びクラッシング設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る溶接鋼管の製造方法は、オープンパイプの突合せ部を溶接することで溶接鋼管を製造する溶接鋼管の製造方法であって、前記オープンパイプを形成する前に、素材帯鋼のエッジ側面に段付きロールを押付けることにより前記エッジ側面の厚み方向に沿う中央部にノッチ形状の段差を形成する段付き加工を行い、前記段付き加工の後に、前記エッジ側面にフラットロールを押付けることにより前記段差を押拡げて前記エッジ側面の厚みを増大させることを特徴とする。
【００１０】
また、前記段付きロールは、互いに連続して設けられるとともに一方が他方に対して傾斜された第１及び第２側面を有しており、前記第１及び第２側面の接合部分には、前記中央部に前記段差を形成するための突部が形成されている。
また、前記素材帯鋼には、前記オープンパイプとされた際に内径側に位置する第１帯鋼端面と外径側に位置する第２帯鋼端面とが設けられており、前記段付きロールの前記第１及び第２側面は、前記第１帯鋼端面側に比べて前記第２帯鋼端面側が前記素材帯鋼の幅方向に沿って突出された前記段差を形成するように、一方が他方に対して傾斜されている。
【００１１】
また、本発明に係るクラッシング設備は、溶接鋼管の素材である素材帯鋼のエッジ部の形状を矯正するためのクラッシング設備であって、互いに連続して設けられるとともに一方が他方に対して傾斜された第１及び第２側面を有し、前記第１及び第２側面の接合部分に突部が形成された段付きロールと、前記段付きロールの後段に配置され、側面が鉛直方向に対して所定の角度を有する平面とされたフラットロールとを備え、前記素材帯鋼のエッジ側面に前記段付きロールが押付けられることにより、前記エッジ側面の厚み方向に沿う中央部にノッチ形状の段差を形成する段付き加工が行われ、前記段付き加工の後に、前記エッジ側面にフラットロールが押付けられることにより前記段差が押拡げられて前記エッジ側面の厚みが増大されるように構成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の溶接鋼管の製造方法及びクラッシング設備によれば、素材帯鋼のエッジ側面に形成した段差を押拡げてエッジ側面の肉厚を増大させるので、従来方法と比較してエッジ側面の厚み変化量を大きくできる。これにより、エッジ部の形状不良が与える溶接２番部の厚みへの影響をより小さくでき、溶接２番部の厚みと母材部の厚みとの差をより小さくでき、より高品質な溶接部を得ることができる。
【００１３】
また、前記段付きロールは、互いに連続して設けられるとともに一方が他方に対して傾斜された第１及び第２側面を有しており、前記第１及び第２側面の接合部分には、前記中央部に前記段差を形成するための突部が形成されているので、より確実にエッジ側面の中央部にノッチ形状の段差を形成でき、より確実に高品質な溶接部を得ることができる。
また、前記段付きロールの前記第１及び第２側面は、前記第１帯鋼端面側に比べて前記第２帯鋼端面側が前記素材帯鋼の幅方向に沿って突出された前記段差を形成するように、一方が他方に対して傾斜されているので、より確実に外径側と内径側との周長差を打ち消してエッジ側面を平行に突合わせることができ、さらに高品質な溶接部を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１によるクラッシング装置を示す正面図である。
【図２】図１の段付きロールの断面図である。
【図３】図２の段付きロールによる段付き加工を示す説明図である。
【図４】図１のフラットロールによる形状矯正を示す説明図である。
【図５】形状矯正が施されていない素材帯鋼を用いたオープンパイプの突合わせ部の断面図である。
【図６】従来の形状矯正が施された素材帯鋼を用いたオープンパイプの突合わせ部の断面図である。
【図７】実施の形態の形状矯正が施された素材帯鋼を用いたオープンパイプの突合わせ部の断面図である。
【図８】図８は、図５〜図７の突合わせ部における厚みを示すグラフである。
【図９】図５の突合わせ部を溶接した溶接部の断面図である。
【図１０】図６の突合わせ部を溶接した溶接部の断面図である。
【図１１】図７の突合わせ部を溶接した溶接部の断面図である。
【図１２】図９〜図１１の溶接部の厚みを示すグラフである。
【図１３】従来の溶接鋼管の製造ラインを示す構成図である。
【図１４】図１３の素材帯鋼のエッジ部の断面図である。
【図１５】図１３のクラッシング設備による素材帯鋼のエッジ部の形状矯正を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるクラッシング装置４０を示す正面図である。なお、従来構成と同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。図において、クラッシング装置４０は、素材帯鋼３のエッジ部の形状を矯正するものであり、オープンパイプを形成するためのフォーミングロール群（図１３参照）の前段に設置されるものである。この実施の形態のクラッシング装置４０には、段付きロール４１とフラットロール４ａとが設けられている。段付きロール４１は、側面に突部（図２参照）が設けられたロールであり、フラットロール４ａの前段に配置されている。フラットロール４ａは、側面が鉛直方向に対して所定の角度を有する平面とされたロールである。後述するように、各ロール４１，４ａは、素材帯鋼３のエッジ側面３ａに押付けられるものである。
【００１６】
次に、図２は、図１の段付きロール４１の断面図である。なお、図２では回転軸を中心として段付きロール４１の片側半分の断面を省略している。図において、段付きロール４１は、互いに連続して設けられた第１及び第２側面４１ａ，４１ｂを有している。第１及び第２側面４１ａ，４１ｂは、接合部分に突部４１ｃを形成するように一方が他方に対して傾斜されて設けられている。この実施の形態では、第１側面４１ａは、鉛直方向に沿って延在されており、第２側面４１ｂは、第１側面４１ａに対して内径側に３０°傾斜して設けられている。突部４１ｃは、素材帯鋼３の厚み方向に沿う中央に位置するように設けられている。
【００１７】
次に、クラッシング装置４０による素材帯鋼３のエッジ部の形状矯正について説明する。図３は、図２の段付きロール４１による段付き加工を示す説明図である。図に示すように、クラッシング装置４０に導入された素材帯鋼３のエッジ部には、裁断時の塑性変形によるダレ８及びカエリ９が形成されており、これらの形状不良の影響によって、エッジ側面３ａの厚みＴ１が母材部の厚みＴ２よりも小さくなっている。クラッシング装置４０は、オープンパイプ（図１３）が形成される前に、エッジ側面３ａの厚みＴ１と母材部の厚みＴ２との差を小さくするものである。図３の（ａ）に示すように、段付きロール４１が素材帯鋼３のエッジ側面３ａに押付けられると、エッジ側面３ａの厚み方向に沿う中央部の肉が厚み方向に沿う外側に押し出されて、図３の（ｂ）に示すように、エッジ側面３ａの中央部にノッチ形状の段差３０が形成される。なお、ノッチ形状の段差３０とは、断面Ｖ字状の凹部である。
【００１８】
ここで、素材帯鋼３には、オープンパイプ７とされた際に内径側に位置する第１帯鋼端面３１と外径側に位置する第２帯鋼端面３２とが設けられている。前述したように、段付きロール４１の第２側面４１ｂが第１側面４１ａに対して内径側に向けて傾斜されているので、段差３０は、第１帯鋼端面３１側に比べて第２帯鋼端面３２側が素材帯鋼３の幅方向に沿って突出された形状とされている。
【００１９】
次に、図４は、図１のフラットロール４ａによる形状矯正を示す説明図である。図４の（ａ）に示すように、段付きロール４１による段付き加工の後に、フラットロール４ａが素材帯鋼３のエッジ側面３ａに押付けられると、図４の（ｂ）に示すように、段差３０が押拡げられる。従来方法では、エッジ側面３ａ部分の変形量が小さく、エッジ側面３ａから離れた部位の厚みＴ４（図１４参照）が増大していたが、この実施の形態の方法では、段差３０が押拡げられることで、エッジ側面３ａの厚みＴ１が確実に増大される。
【００２０】
次に、クラッシング装置４０による形状矯正の作用について説明する。
図５は、形状矯正が施されていない素材帯鋼３を用いたオープンパイプ７の突合わせ部の断面図であり、図６は、従来の形状矯正が施された素材帯鋼３を用いたオープンパイプ７の突合わせ部の断面図であり、図７は、実施の形態の形状矯正が施された素材帯鋼３を用いたオープンパイプ７の突合わせ部の断面図である。また、図８は、図５〜図７の突合わせ部における厚みを示すグラフである。なお、従来の形状矯正とは、段付きロール４１を用いることなく、フラットロール４ａのみで形状矯正を行う矯正方法である。また、素材帯鋼としてはＳＵＳ３０４の帯鋼を用い、ロールの４ａ，４１の材質はＳＫＤ１１とした。
【００２１】
図５及び図８に示すように、形状矯正が施されていない素材帯鋼３を用いてオープンパイプ７を形成した場合、母材部の厚みＴ２と比較して、エッジ側面３ａの厚みＴ１は０．８６倍であり、溶接２番部相当の位置の厚みＴ３は０．９４倍であった。このように、形状矯正が施されていない場合には、ダレ８及びカエリ９の影響がエッジ側面３ａの厚みＴ１に大きく現れて、厚みＴ１が小さくなっている。なお、溶接２番部相当の位置とは、突合わせ部を溶接した際に溶接ビードと母材との境目に位置するであろうと考えられる位置である。
【００２２】
図６及び図８に示すように、従来の形状矯正が施された素材帯鋼３を用いてオープンパイプを形成した場合、母材部の厚みＴ２と比較して、エッジ側面３ａの厚みＴ１は０．８９倍であり、溶接２番部相当の位置の厚みＴ３は０．９７倍であった。このように、従来方法の形状矯正が施された場合には、ダレ８及びカエリ９が軽減されているので、各厚みＴ１，Ｔ３に改善が見られる。しかしながら、やはりエッジ側面３ａの厚みＴ１が小さく、エッジ側面３ａの厚みＴ１にダレ８及びカエリ９の影響が残っている。
【００２３】
図７及び図８に示すように、実施の形態の形状矯正が施された素材帯鋼３を用いてオープンパイプを形成した場合、母材部の厚みＴ２と比較して、エッジ側面３ａの厚みＴ１は０．９２倍であり、溶接２番部相当の位置の厚みＴ３は０．９８倍であった。このように、実施の形態の形状矯正が施された場合には、ダレ８及びカエリ９をより確実に軽減でき、各厚みＴ１，Ｔ３にさらなる改善が確認できる。また、前述のように、段差３０が、第１帯鋼端面３１側に比べて第２帯鋼端面３２側が素材帯鋼３の幅方向に沿って突出された形状とされていたので、外径側と内径側との周長差を打ち消してエッジ側面３ａが平行に突合わせられている。
【００２４】
次に、図９は、図５の突合わせ部を溶接した溶接部の断面図であり、図１０は、図６の突合わせ部を溶接した溶接部の断面図であり、図１１は、図７の突合わせ部を溶接した溶接部の断面図である。また、図１２は、図９〜図１１の溶接部の厚みを示すグラフである。図９及び図１２に示すように、形状矯正が施されていない素材帯鋼３のオープンパイプ７の突合わせ部を溶接した場合、母材部の厚みＴ２と比較して、溶接ビード１ａの厚みＴ１’は０．８７倍であり、溶接２番部の厚みＴ３’は０．９１倍であった。このように、形状矯正が施されていない場合には、溶接前に厚みＴ１，Ｔ３が小さかったことの影響を受けて、厚みＴ１’，Ｔ３’が小さくなっている。このような溶接鋼管１を加工した場合、クラック等の加工不良が発生する可能性が高い。
【００２５】
図１０及び図１２に示すように、従来方法の形状矯正が施された素材帯鋼３のオープンパイプ７の突合わせ部を溶接した場合、母材部の厚みＴ２と比較して、溶接ビード１ａの厚みＴ１’は１．０３倍であり、溶接２番部の厚みＴ３’は０．９７倍であった。このように、従来方法の形状矯正でも溶接２番部の厚みＴ３’と母材部の厚みＴ２との差をある程度小さくできるが、より高品質な溶接鋼管１を得るためには、前記差をさらに小さくする必要がある。
【００２６】
図１１及び図１２に示すように、実施の形態の形状矯正が施された素材帯鋼３のオープンパイプ７の突合わせ部を溶接した場合、母材部の厚みＴ２と比較して、溶接ビード１ａの厚みＴ１’は１．０１倍であり、溶接２番部の厚みＴ３’は０．９９倍であった。このように、実施の形態の形状矯正が施された場合には、溶接２番部の厚みＴ３’と母材部の厚みＴ２との差を極めて小さくでき、より高品質な溶接部を得ることができる。
【００２７】
このような溶接鋼管の製造方法及びクラッシング設備４０では、素材帯鋼３のエッジ側面３ａに形成した段差３０を押拡げてエッジ側面３ａの肉厚を増大させるので、従来方法と比較してエッジ側面３ａの厚み変化量を大きくできる。これにより、エッジ部の形状不良が与える溶接２番部の厚みＴ３’への影響をより小さくでき、溶接２番部の厚みＴ３’と母材部の厚みＴ２との差をより小さくでき、より高品質な溶接部を得ることができる。
【００２８】
また、段付きロール４１は、互いに連続して設けられるとともに一方が他方に対して傾斜された第１及び第２側面４１ａ，４１ｂを有しており、第１及び第２側面４１ａ，４１ｂの接合部分には、エッジ側面３ａの中央部に段差３０を形成するための突部４１ｃが形成されているので、より確実に段差３０を形成でき、より確実に高品質な溶接部を得ることができる。
【００２９】
また、段付きロール４１の第１及び第２側面４１ａ，４１ｂは、第１帯鋼端面３１側に比べて第２帯鋼端面３２側が素材帯鋼３の幅方向に沿って突出された段差３０を形成するように、一方が他方に対して傾斜されているので、より確実に外径側と内径側との周長差を打ち消してエッジ側面３ａを平行に突合わせることができ、さらに高品質な溶接部を得ることができる。
【００３０】
なお、実施の形態では、段付きロール４１の第１側面４１ａが鉛直方向に沿って延在され、第２側面４１ｂが第１側面４１ａに対して３０°傾斜されると説明したが、接合部分に突部を形成できる傾斜角であれば、第１及び第２側面の傾斜角は任意である。
【００３１】
また、実施の形態では、クラッシング設備４０は、フォーミングロール群５及び溶接設備６とともに溶接鋼管の製造ラインを構成するように説明したが、クラッシング設備は、フォーミングロール群及び溶接設備とは別にオフラインに配置されてもよい。すなわち、フォーミングロール群によってオープンパイプを形成する前に、オフラインにて、素材帯鋼のエッジ部の形状をクラッシング設備で予め矯正してもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１溶接鋼管
３素材帯鋼
３ａエッジ側面
３０段差
３１，３２第１及び第２帯鋼端面
７オープンパイプ
４０クラッシング装置
４ａフラットロール
４１段付きロール
４１ａ，４１ｂ第１及び第２側面
４１ｃ突部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
オープンパイプ（７）の突合せ部を溶接することで溶接鋼管（１）を製造する溶接鋼管の製造方法であって、
前記オープンパイプ（７）を形成する前に、素材帯鋼（３）のエッジ側面（３ａ）に段付きロール（４１）を押付けることにより前記エッジ側面（３ａ）の厚み方向に沿う中央部にノッチ形状の段差（３０）を形成する段付き加工を行い、前記段付き加工の後に、前記エッジ側面（３ａ）にフラットロール（４ａ）を押付けることにより前記段差（３０）を押拡げて前記エッジ側面（３ａ）の厚みを増大させることを特徴とする溶接鋼管の製造方法。
【請求項２】
前記段付きロール（４１）は、互いに連続して設けられるとともに一方が他方に対して傾斜された第１及び第２側面（４１ａ，４１ｂ）を有しており、前記第１及び第２側面（４１ａ，４１ｂ）の接合部分には、前記中央部に前記段差（３０）を形成するための突部（４１ｃ）が形成されていることを特徴とする請求項１記載の溶接鋼管の製造方法。
【請求項３】
前記素材帯鋼（３）には、前記オープンパイプ（７）とされた際に内径側に位置する第１帯鋼端面（３１）と外径側に位置する第２帯鋼端面（３２）とが設けられており、
前記段付きロール（４１）の前記第１及び第２側面（４１ａ，４１ｂ）は、前記第１帯鋼端面（３１）側に比べて前記第２帯鋼端面（３２）側が前記素材帯鋼（３）の幅方向に沿って突出された前記段差（３０）を形成するように、一方が他方に対して傾斜されていることを特徴とする請求項２記載の溶接鋼管の製造方法。
【請求項４】
溶接鋼管（１）の素材である素材帯鋼（３）のエッジ部の形状を矯正するためのクラッシング設備であって、
互いに連続して設けられるとともに一方が他方に対して傾斜された第１及び第２側面（４１ａ，４１ｂ）を有し、前記第１及び第２側面（４１ａ，４１ｂ）の接合部分に突部（４１ｃ）が形成された段付きロール（４１）と、
前記段付きロール（４１）の後段に配置され、側面が鉛直方向に対して所定の角度を有する平面とされたフラットロール（４ａ）と
を備え、
前記素材帯鋼（３）のエッジ側面（３ａ）に前記段付きロール（４１）が押付けられることにより、前記エッジ側面（３ａ）の厚み方向に沿う中央部にノッチ形状の段差（３０）を形成する段付き加工が行われ、前記段付き加工の後に、前記エッジ側面（３ａ）にフラットロール（４ａ）が押付けられることにより前記段差（３０）が押拡げられて前記エッジ側面（３ａ）の厚みが増大されるように構成されていることを特徴とするクラッシング設備。

【図１】