JP2002178026A

JP2002178026A - Ｕｏｅパイプの製造方法

Info

Publication number: JP2002178026A
Application number: JP2000382042A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Seki; 春彦関; Michio Yamashita; 道雄山下; Hiroshi Yamamoto; 浩山本; Isamu Yasuhara; 勇安原; Muneyoshi Murakami; 宗義村上
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2002-06-25

Abstract

(57)【要約】【課題】製造外径に応じて所定の材料長さに切断した
板材を、ＵプレスでＵ字形に成形し、さらに金型と該金
型に適応したインサートライナの交換で外径を段階的に
設定可能なＯプレスでパイプ形に成形し、その後、成形
した該板材の対向端部の接合を行い、最後に拡管を実施
することで、段階的に設定した外径のパイプを製造する
ＵＯＥパイプの製造設備を用いて、特に、前記の段階的
に設定した外径の中間外径のＵＯＥパイプを製造する。【解決手段】該中間外径に対し、大きい側のパイプ外
径に適用するインサートライナを用いて該板材が充満し
て所定の圧縮を受けるまで１回目のＯプレスを行い、次
に、そのプレスして成形したパイプを略90゜回転後、再
度Ｏプレスして目標である中間外径とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、段階的に製造外径
が決められているＵＯＥパイプの製造ラインにおいて、
その中間サイズのパイプ径のＵＯＥパイプの製造を可能
としたＵＯＥパイプの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＵＯＥパイプは、あらかじめ所定の材料
長さに切断した板材をプレスして丸く成形し、対向端部
を接合して製造される。ＵＯＥパイプの代表例であるＵ
ＯＥ鋼管の製造工程の代表的なフローを図２に基づき説
明する。

【０００３】所定の材料長さに切断され（100 ）た板材
は、まず端部研削され（110 ）、端曲げプレス（120
）、Ｕプレス（130 ）、Ｏプレス（140 ）を行って円
形に成形される。そして、仮付溶接を行った（150 ）
後、突き合わせ端面の内外面溶接が行われる（160 ）。
その後、エキスパンダ等を用いて拡管を行い（170 ）、
所定のパイプ径とすると同時に、真円度も規定内となる
ように成形する。最後に、水圧試験（180 ）と検査（19
0 ）が行われ、ＵＯＥ鋼管として出荷される。

【０００４】通常、石油や天然ガスの輸送用パイプライ
ン等に用いられるラインパイプ用鋼管の外径は２inchき
ざみとなるインチサイズで規定されており、そのパイプ
径に適合した外径となるように２inchピッチ対応のイン
サートライナ３を積層してＯプレスを構成している。当
然ながら、以上のＵＯＥ鋼管の製造工程においては、成
形するパイプ径は段階的になる。インサートライナにつ
いていま少し詳しく述べると、Ｏプレス（140 ）の工程
において、図３に示すように、一定の厚みを有するイン
サートライナ３をそれぞれ１層以上積層して上下の金型
2a、2bの内側に装着し、成形するパイプ外径に合わせた
内径となるように調整を行う。

【０００５】インサートライナの厚みは固定しており、
対応内径毎に用意されているインサートライナの積層に
より、段階的にしか製造内径を変更できない。なお、既
に説明したように、Ｏプレスは溶接、拡管前の工程であ
り、Ｏプレスにおいて成形されるパイプ外径は拡管工程
における拡管率を見越した外径に設定される。

【０００６】ところで、上述の通り、段階的なインチサ
イズに製造されるＵＯＥ鋼管の製造にあって、例えば中
間サイズであるミリ（mm）サイズの外径のＵＯＥ鋼管の
オーダが入り、その製造の必要が生じる場合があるが、
従来は、その中間サイズに適合したインサートライナを
わざわざ別個に作成し、Ｏプレスに装着して製造してい
た。

【０００７】しかしながら、この方法では、中間サイズ
となる全ての外径ごとにインサートライナを用意してお
くことが必要になり、また、そのインサートライナの変
更に時間を要することから、各種インサートライナの製
造、保有による製品パイプの製造コストアップと生産性
低下につながるという問題があった。そのため、例え
ば、特開平9-1234号公報では、後の拡管工程での拡管を
複数回実施して拡管率を大きくすることを前提として、
Ｏプレスでの目標パイプ径を、目標サイズよりも一回り
小さくして成形するようにし、既存のインサートライナ
を活用することを提案している。

【０００８】また、特開平9-29339 号公報では、上下の
金型の一方を既存の金型とし、他方を新作して、互いに
半径と中心位置を異ならせてＯプレスし、所定のパイプ
径のＵＯＥ鋼管を成形することを提案している。そし
て、このようにすることで、金型費用を半減し、かつ、
金型変更に要する段取り時間も大幅に削減することがで
きるとしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
9-1234号公報に開示の方法では、拡管工程を何回か追加
する必要がある上、拡管率が大きくなりすぎ、ＵＯＥ鋼
管の機械的性質（特に伸び特性）を劣化させる可能性が
大きい。また、特開平9-29339 号公報に開示の方法で
は、工程の追加や機械的性質の問題等は生じないもの
の、片側分の金型の新規製作は必要であり、また、段取
り替えにおけるインサートライナ変更等に時間を要する
問題は残る。

【００１０】本発明は、上記問題点を解決することを目
的として、新たな金型の作成を行うことなく、ミリ（m
m）サイズ等の中間外径のＵＯＥパイプを自在に製造で
きるようにすることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、製造外径に応
じて所定の材料長さに切断した板材を、ＵプレスでＵ字
形に成形し、さらに金型と該金型に対応したインサート
ライナの交換で外径を段階的に設定可能なＯプレスでパ
イプ形に成形し、その後、成形した該板材の対向端部の
接合を行い、最後に拡管を実施することで、段階的に設
定した外径のパイプを製造するＵＯＥパイプの製造設備
を用いて、前記の段階的に設定した外径の中間外径のＵ
ＯＥパイプを製造するに際し、該中間外径に対し、大き
い側のパイプ外径に適用するインサートライナを用いて
該板材が充満して所定の圧縮を受けるまで１回目のＯプ
レスを行い、次に、そのプレスして成形したパイプを略
90゜回転後、再度Ｏプレスして目標である中間外径とす
ることを特徴とするＵＯＥパイプの製造方法によって上
記課題を解決した。

【００１２】また、本発明は、前記の再度Ｏプレスを行
う際、成形後パイプのスプリングバック分を見越して、
Ｏプレスの金型のプレス位置を、上下インサートライナ
間に周長が前記所定の材料長さの円が幾何学的に内接す
る位置よりも深い位置までプレスすることを好適とす
る。また、本発明は、前記の段階的に設定したパイプ径
が、インチサイズで設定されており、前記の中間となる
パイプ径が、ミリサイズのパイプ径であることを好適と
する。

【００１３】

【発明の実施の形態】まず、図４（ａ）に基づき、従来
から実施しているインチサイズのＵＯＥ鋼管のＯプレス
における通常の成形方法について説明する。図４（ａ）
は、32インチの製品径のＵＯＥ鋼管の製造過程中、Ｏプ
レスでの成形工程における横と縦のそれぞれのパイプ外
径の推移をグラフ化して例示したものであり、パイプ外
径は図中の矢印方向に推移する。

【００１４】図示例のように、成形するパイプがＯプレ
スの金型、インサートライナ内に充満するまでは、縦径
の減少量と横径の増加量はほぼ等しくなる。また、この
間では、パイプ全体としての圧縮変形は受けておらず、
板材の形だけが変化する。その後、板材が金型、インサ
ートライナ内に充満すると、更なるプレスに従って縦径
の減少は進むものの、横径は増加することができず、そ
の分パイプは全体として円周方向に圧縮を受けることに
なる。

【００１５】本発明者らは、このように、板材が金型、
インサートライナ内に充満するまでの成形工程では、パ
イプの形状を自由に変更することができる点に着目し、
この特性を利用することで、使用する金型、インサート
ライナによって段階的に設定される製造外径よりも小さ
い外径のＵＯＥパイプを自在に成形可能であることを見
出したのである。

【００１６】すなわち、本発明では、あらかじめ板材の
材料長さＬを、製造するＵＯＥパイプの周長を基に、圧
縮分と拡管分を補正した長さとしておき、その材料長さ
Ｌとした板材のＯプレスを２度行うことで所定の円形の
パイプを得るものである。ここで、１度目のＯプレスで
は、扁平な形状となるまで過成形したうえで所定量の圧
縮を行い、その後、その過成形して扁平となったパイプ
を略90゜回転させて２度目のＯプレスを行い、所定径の
円形状に成形する。

【００１７】ところで、２度目のＯプレスでは、成形後
パイプのスプリングバック分を見越し、Ｏプレスの金型
のプレス位置を、上下インサートライナ間に周長Ｌの円
が幾何学的に内接する位置よりも深い位置までプレス
し、過締め込みを行うのが好適である。スプリングバッ
ク分は、例えば、製品パイプ外径ごとに、過去の経験に
基づいてテーブル値として決められた固有値とするのが
よい。ここで、１つ注意しておくべきことがあり、通常
の金型では、例えば20インチサイズの金型の場合で、上
下の金型のギャップを0.5 インチ（12.7mm）程度として
いるところ、スプリングバックが15mm程度あることか
ら、そのままでは、金型が接触して十分なプレスを行う
ことができないことになる。

【００１８】そのため、本発明方法においては、図１
（ａ）に示すように、あらかじめ上下の金型2a、2bのギ
ャップを拡大しておくことが必須である。すなわち、金
型2a、2bの端面をあらかじめ研削しておき、研削量ａを
十分に確保しておくことが必要である。その際、インサ
ートライナ３も同様に研削しておく。言い換えると、上
下の金型（インサートライナを含む。）間のギャップを
十分に確保しておき、Ｏプレスの過締め込みを可能とし
ておくことを肝要とする。

【００１９】そして、Ｏプレスの過締め込みを行い、例
えば、図１（ｂ）に示すように上下金型が接触するまで
にパイプを締め込んで成形し、ちょうどレモンを縦方向
に輪切りにしたような扁平形状に成形して、所定の圧縮
も行うのである。本発明方法での成形における縦と横の
パイプ径の推移の例を図４（ｂ）に基づき説明する。

【００２０】本発明の方法では、まず１回目として、従
来と同じ位置まで金型を締め込んでプレスするが、この
段階では、板材が金型内（正確には、インサートライナ
内）に充満することはなく、縦径が従来と同様の値とな
っても、横径は小さいままの縦長の形状となっている。
そして、さらにプレスして締め込みを行うことで、金型
よりも小さなパイプ径であって、縦径が横径に比べて短
い扁平なパイプに成形し、併せて金型（インサートライ
ナを含む。）内に材料を充満させて所定の圧縮を行う。
こうすることで、端曲げやＵプレスでの曲げに起因して
板材に発生するうねりを矯正することが可能となる。

【００２１】次に、この成形したパイプを略90゜回転
し、再度のＯプレスを行うことで円形に成形する。パイ
プを略90゜回転するには、図示しない下金型内に設置さ
れ、成形面を挟んで挿通動作が可能なターニングローラ
を使用する。なお、この時の金型のプレス量は、拡管に
よる増径を見越した、次式（１）に示すパイプ外径Ｄ'
に対応する値になるように設定しておく。

【００２２】Ｄ' ＝Ｄ／（１＋Ｅ／100 ） …（１）、但し、Ｄ：ＵＯＥパイプ外径（製品パイプ外径）、Ｅ：
拡管率（％）である。ここで、Ｏプレス後のパイプ外径
Ｄ' に対応する縦径として、Ｏプレス後のスプリングバ
ック分を加味したＯプレス時の縦径を設定するのがよ
い。すなわち、スプリングバック量を見込んで、所定量
だけ過分にプレスして締め込むようにしておけば、図７
（ｂ）に示すように、スプリングバック量を見込まない
図７（ａ）に比べ、Ｏプレス後の成形形状が真円に近い
ため、通常、端曲げプレスをしても拡管後も接合部にわ
ずかに残る非円形形状の名残が生じにくく、真円に近
い。

【００２３】以上のように成形を行うことで、縦径と横
径とがほぼ等しい円形のパイプを成形することができ
る。ただし、後工程の拡管工程で、パイプを真円にする
処理を行うことから、１度目のＯプレスで成形された楕
円形状でもパイプの搬送や最後の拡管工程での矯正にお
いて問題とならなければ、２回目に実施する円形状への
成形の工程は不要とすることもできる。

【００２４】上述の本発明方法の採用によって、通常の
サイズ、例えばインチ（inch）サイズ以外のパイプ外径
のほかに、例えばミリ（mm）サイズのＵＯＥパイプを、
金型、インサートライナの新作を行うことなく同一の設
備を用いて容易に製造することができるようになった。

【００２５】

【実施例】本発明方法を含む４種類の成形方法で板厚25
mm、外径800mm のミリ（mm）サイズのＵＯＥ鋼管の製造
を実施した。それらの製造条件を下記に示す。（イ）比較例１：あらかじめ、外径800mm に対応したイ
ンサートライナをＯプレスの上金型と下金型に別個に装
着する。そして、外径サイズ800mm のＵＯＥ鋼管を製造
する場合の初期材料長さに切断した板材を、端曲げプレ
ス、Ｕプレスを経て、上記金型でＯプレス成形を行い、
溶接後拡管して外径800mm のＵＯＥ鋼管に仕上げた。（ロ）比較例２：外径サイズ30inch（762mm ）のＵＯＥ
鋼管を製造する場合の初期材料長さに切断した板材を、
端曲げプレス、Ｕプレスを経て、外径30inch（762mm ）
対応の既存の金型でＯプレス成形を行い、溶接後拡管を
２度実施して、外径800mm のＵＯＥ鋼管に仕上げた。（ハ）比較例３：外径サイズ800mm のＵＯＥ鋼管を製造
する場合の初期材料長さに切断した板材を、端曲げプレ
ス、Ｕプレスを経て、外径800mm と同じ周長になるよう
に調整した外径32inch（813mm ）対応の上金型と、それ
より小径の新作の下金型を組み合わせたＯプレスで成形
を行い、溶接後拡管して、外径800mm のＵＯＥ鋼管に仕
上げた。（ニ）本発明例：外径サイズ800mm のＵＯＥ鋼管を製造
する場合の初期材料長さに切断した板材を、端曲げプレ
ス、Ｕプレスを経て、外径32inch（813mm ）対応の既存
の上下金型のＯプレスで、１回目、所定の圧縮率を与え
た扁平形状となるまでプレス成形を行い、次に、その成
形して扁平形状となったパイプを90゜回転して、再度の
Ｏプレスを行い、円形となるように成形した。そして、
次工程以降で、溶接後拡管して、外径800mm のＵＯＥ鋼
管に仕上げた。なお、Ｏプレス成形では、スプリングバ
ック分を見込んでプレスを実施している。また、Ｏプレ
スの金型の端面はあらかじめ研削しておき、金型間のギ
ャップは、本発明例の過締め込みが可能なだけ十分に確
保している。

【００２６】以上の４つのケースについて、それぞれ、
成形に要する時間、すなわち、製造時間の比較を行っ
た。その結果を図５に示す。ここで、図５では、縦軸
に、通常（図２に示した従来方法により成型する際）の
32inchのＵＯＥ鋼管の製造時間を基準時間（１）とし
て、それぞれの製造時間比をとっている。次に、図６
は、以上の４つのケースについて、成形後の硬度を比較
したグラフである。なお、図６においても、縦軸は、同
材質で通常の（図２に示した従来の）方法により製造し
たＵＯＥ鋼管の硬度を基準（１）として、それぞれの硬
度レベル比を示している。

【００２７】図５において、比較例１では、この径専用
のインサートライナを上下金型に装着する必要が生じる
ことから、その交換に時間を要することになる。そのた
め、特に、Ｏプレスでの処理時間が長くなる。比較例２
では、金型交換などの時間は特に必要ではなく、最終の
拡管工程を２回実施する分だけ製造時間が長くなってい
る。また、比較例３では、この径専用のインサートライ
ナを下金型に装着する必要が生じ、その交換に時間を要
し、比較例１よりは短いものの、製造時間は大幅に増加
する。

【００２８】一方、本発明例の場合、通常の32インチサ
イズのＵＯＥ鋼管の製造時間と比較して、成形したパイ
プの90゜回転と、２度目のＯプレスを行う分だけ時間を
要することになるが、あまり能率を落とすことなく中間
のミリ(mm)サイズ外径のＵＯＥ鋼管の製造を行うことが
可能である。次に、図６に示す硬度の比較では、特に、
比較例２の硬度が大幅に上昇しており、ＵＯＥ鋼管の製
品規格から見ても機械的性質を満足させるのは非常に難
しい結果となっている。その他のケースでは、本発明例
を含み、硬度で特に問題となることはない。

【００２９】以上、説明したように、本発明例では、特
に専用の金型、インサートライナを用意することなく、
効率よく、機械的性質も良好なＵＯＥ鋼管を製造するこ
とができるようになる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によって、金型、インサートライ
ナが用意されていない中間サイズのＵＯＥパイプを製造
することが可能となり、新たな金型やインサートライナ
の作成をすることなく、ミリ（mm）サイズ等の中間外径
のＵＯＥパイプを自在に製造できるようになる。

【００３１】その結果、金型、インサートライナの製造
に要するコストの削減と、段取り替え時間の短縮を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用するＯプレスの模式図である。

【図２】ＵＯＥパイプの製造工程を示すフロー図であ
る。

【図３】ＵＯＥパイプのＯプレスの様子を示す模式図で
ある。

【図４】ＯプレスにおけるＵＯＥパイプの縦径と横径の
推移の一例を示すグラフであり、（ａ）は従来の場合を
示し、（ｂ）は本発明方法の場合を示す。

【図５】本発明例と幾つかの比較例におけるＵＯＥ鋼管
の製造時間比を示すグラフである。

【図６】本発明例と幾つかの比較例におけるＵＯＥ鋼管
の硬度レベル比を示すグラフである。

【図７】本発明の派生的な実施形態を説明するための模
式図である。

【符号の説明】

１ＵＯＥパイプ 2a （上側）金型 2b （下側）金型 2c、2d 対向端面３インサートライナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本浩千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者安原勇千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者村上宗義千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内Ｆターム(参考） 4E028 CB06 CB08 4E063 AA01 BA09 BA10 BA11 BA12 CA02 CA03 KA10 KA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】製造外径に応じて所定の材料長さに切断
した板材を、ＵプレスでＵ字形に成形し、さらに金型と
該金型に対応したインサートライナの交換で外径を段階
的に設定可能なＯプレスでパイプ形に成形し、その後、
成形した該板材の対向端部の接合を行い、最後に拡管を
実施することで、段階的に設定した外径のパイプを製造
するＵＯＥパイプの製造設備を用いて、前記の段階的に
設定した外径の中間外径のＵＯＥパイプを製造するに際
し、該中間外径に対し、大きい側のパイプ外径に適用す
るインサートライナを用いて該板材が充満して所定の圧
縮を受けるまで１回目のＯプレスを行い、次に、そのプ
レスして成形したパイプを略90゜回転後、再度Ｏプレス
して目標である中間外径とすることを特徴とするＵＯＥ
パイプの製造方法。
【請求項２】前記の再度Ｏプレスを行う際、成形後パ
イプのスプリングバック分を見越して、Ｏプレスの金型
のプレス位置を、上下インサートライナ間に周長が前記
所定の材料長さの円が幾何学的に内接する位置よりも深
い位置までプレスすることを特徴とする請求項１に記載
のＵＯＥパイプの製造方法。