JP6083402B2

JP6083402B2 - 電縫鋼管の製造方法

Info

Publication number: JP6083402B2
Application number: JP2014047095A
Authority: JP
Inventors: 謙一岩崎; 河端　良和; 良和河端; 弘道堀; 信作小久保
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: JP2015168003A

Description

本発明は、電縫鋼管及びその製造方法に関し、詳しくは、電縫溶接による接合部であるシーム部の識別を支援する手段を設けた電縫鋼管及びその製造方法に関する。

電縫鋼管を製造する電縫造管法は、例えば図３に示す様に、帯鋼１を連続送りしながら、帯鋼１の幅をロール成形２により丸め、該丸めた幅の両端を電縫溶接３により接合して管体４となし、前記接合された部位であるシーム部５の管外面側に形成された盛り上がりである外面ビードを切削除去する外面ビード切削６を行うと云う一連の工程を有する。尚、外面ビード切削６と併せて、シーム部５の管内面側に形成された盛り上がりである内面ビードを切削除去する内面ビード切削７を行う場合もある。外面ビード切削６と内面ビード切削７の併用を内外面ビード切削と云う。

前記電縫鋼管は、造管後に、曲げ加工等の塑性加工や、板材端部と管外面との管長方向溶接加工などの二次加工を施すに際し、夫々の加工形態に適応した位置にシーム部を配置して加工する必要がある場合が少なくない。斯様な二次加工用途向けの電縫鋼管は、加工現場でシーム部を識別できるものが望まれる。
従来、シーム部の識別を支援する手段を設けていない電縫鋼管の場合、シーム部の同定は、色、磁気、或いは形状により行われていたが、これらには以下の難点があった（特許文献１[0005]参照）。

すなわち、色による同定では、造管ままの電縫溶接部は、酸化により他の部分と比べ黒く変色しているため、この黒色部がシーム部であると同定できるが、造管後に焼戻し等の熱処理を受けると、管体の表面全体が黒く変色し、シーム部の同定は不可能となる。
磁気による同定では、造管ままの段階のシーム部は、他の部分との金属組織差による磁気特性差があるため、該磁気特性差を検知してシーム部を同定できるが、造管後に焼戻し等の熱処理を受けると、前記金属組織差がなくなって磁気特性差が検知できなくなり、シーム部の同定は不可能となる。

形状による同定では、シーム部は、前記外面ビード切削を受けた外面部分が他の部分と比べ凹んでおり、この凹みは熱処理後も認識できるので、熱処理後に前記凹みを認識してシーム部であると同定できるが、伸管されると、管体の外周形状が均一化されて前記凹みが認識できなくなり、伸管後のシーム部の同定は不可能となる。
一方、シーム部の識別を支援する別段の手段を設けた従来技術として、シーム部の管外面側のビードを切削除去してなる切削面に、例えば転造工具を押し当てて、凹凸処理部を形成すると云う手法（従来法Ａと云う）の提案がある（特許文献１の特許請求の範囲参照）。

従来法Ａによれば、シーム部の識別を支援する別段の手段として形成された凹凸処理部は、熱処理後や伸管後でも消えずに残るから、これを目印として二次加工現場でのシーム部の識別が容易となる。

特開２０１２−４０５８１号公報

然し、従来法Ａでは、シーム部に外面ビード切削加工を施してなる切削面切削面に凹凸処理部を形成するから、下流の検査工程で一般的に用いられる、渦電流探傷検査（以下、ECTと略号する）により鋼管の管長手方向を探傷方向として傷（欠陥）を探り当てる非破壊検査法である管長方向ＥＣＴ探傷を行う際に、シーム部と干渉している凹凸処理部が傷として誤検出され、探傷精度を悪化させると云う問題点がある。

又、従来法Ａでは、管外面側の前記切削面への転造工具の押し当てにより、管体は撓み或いは扁平化する。一方、電縫鋼管の製造工程では、前記外面ビード切削加工と併せて前記内面ビード切削加工を行う場合がある。この場合、前記転造工具の押し当てにより管体が撓み或いは扁平化すると、前記内面ビード切削に用いる切削工具と管内面とが過剰に干渉し、過剰な減肉或いは切削工具の破損を招くと云う問題点もある。

前記従来法Ａの問題点に鑑み、本発明は、管長方向ＥＣＴ探傷の探傷精度を悪化させず、又、内面ビード切削に用いる切削工具と管内面との過剰な干渉を起こさせずに、シーム部の識別を支援する手段を設けた電縫鋼管及びその製造方法を提供することを課題（本発明が解決しようとする課題）とした。

前記課題を解決するために成された本発明は、以下のとおりである。
（１）帯鋼を連続送りしながら、前記帯鋼の幅をロール成形により丸め、丸めた前記帯鋼の幅の両端を電縫溶接により接合してなるシーム部を有する管体となし、前記シーム部及びその周辺に形成された管外面側及び管外面側夫々への盛り上がり部分である外面ビード及び内面ビードのうちの外面ビードを一部残して切削して一次製品となし、該一次製品にさらに定径圧延又は縮径圧延による管圧延加工を施して二次製品となす電縫鋼管の製造方法であって、
前記外面ビードの切削に用いる切削工具の管径方向位置を調整して、前記外面ビードの切削残し部分である凸部の凸高さを、０．０５ｍｍ以上かつ０．１×製品管肉厚以下とし、さらに、
前記管圧延加工に用いる孔型ロールの管径方向位置を調整して、前記凸部を潰して条痕となすと共に該条痕の管周方向両端に、管周方向渦流探傷検査によるシーム部自動識別用の、筋深さが１０μｍ以上かつ０．０８×製品管肉厚以下で管長手方向に延在する筋を形成することを特徴とする電縫鋼管の製造方法。
（２）前記（１）において、前記一次製品となすにあたり、前記外面ビードを一部残して切削し、かつ前記内面ビードを切削することを特徴とする電縫鋼管の製造方法。
（３）前記（１）又は（２）において、前記一次製品となすにあたり、さらに、前記シーム部に熱処理を施すことを特徴とする電縫鋼管の製造方法。

本発明によれば、管長方向ＥＣＴ探傷の探傷精度を悪化させず、また、内面ビード切削に用いる切削工具と管内面との過剰な干渉を起こさせず、電縫鋼管にシーム部の識別を支援する手段を設けることができる。そして、一次製品のシーム部の識別を支援する手段となる凸部は、外面ビード切削に用いる既設の切削工具の管径方向位置調整のみにより形成し、また、二次製品のシーム部の識別を支援する手段となる条痕及び筋は、管圧延加工に用いる既設の孔型ロールの管径方向位置調整のみにより形成するから、新たな設備を追加する必要が無いと云う効果もある。さらに、二次製品では、ＥＣＴにより鋼管の管周方向を探傷方向として傷を探り当てる非破壊検査法である管周方向ＥＣＴ探傷によりシーム部の識別作業の自動化が可能である。

本発明に係る電縫鋼管の一次製品の例を示す概略図である。本発明に係る電縫鋼管の二次製品の例を示す概略図である。電縫造管法の一例を示す概略図である。

本発明に係る電縫鋼管の一次製品は、例えば図３に示した前述の電縫造管法により製造される。但し、外面ビード切削６において、従来では外面ビードを全部切削するのに対し、本発明では、外面ビードを一部残して切削する。なお、外面ビード切削６あるいはさらに内面ビード切削７をした後、さらに必要に応じて、図示しないシームアニーラ（シーム部５のみを、例えば高周波誘導加熱方式で、加熱する装置）にて、シーム部５に熱処理を施してもよい。

前記一次製品は、外面ビード切削６に用いる切削工具（切削バイト）の管径方向位置を調整することにより、図１に管径方向断面の概略図で例示するように、外面ビード１０を全部切削するのではなく、その一部を残すこととし、その切削残し部分である凸部８の凸高さｈを、ｈ１以上［但し、ｈ１＝０．０５ｍｍ］、かつｈ２以下［但し、ｈ２＝０．１×製品管肉厚ｔ１（ここでの製品管は一次製品の管体である）］としたものである。ここで、製品管肉厚とは、管体４においてシーム部５及び溶接熱影響部９を除いた残部（母材部）の肉厚のことである（以下同じ）。

前記一次製品は、凸部８の頂面が切削加工したままの面であって他面との色の違いが明視可能であるため、凸部８を他部から識別できる。シーム部５は凸部８の幅（管周方向寸法）領域のほぼ中央に位置するから、凸部８はシーム部５の識別を支援する有力な手段となる。
また、後に管全体の熱処理をし、凸部８の頂面と他面との色の違いが不明確となった場合、凸部８の段差（管体母材部からの段差）が明視可能であるため、凸部８の幅領域が同定でき、従ってこの場合も凸部８はシーム部５の識別を支援する有力な手段となる。

また、管全体の熱処理をした後、ダイス等の伸管工具で、伸管加工をした場合、凸部８の段差は視認困難となるが、凸部８が他部と比べて伸管工具との摩擦程度が強くて、凸部８の摩擦痕跡が明視可能であるため、凸部８の幅領域が同定でき、従ってこの場合も凸部８がシーム部５の識別を支援する有力な手段となる。
なお、ｈ３＝０．０５×ｔ１として凸高さｈをｈ３以下とすると、一次製品の伸管加工がより容易となって好ましい。

一方、凸高さｈがｈ１未満であると、凸部８の段差が視認困難となるため、後に管全体の熱処理をし、凸部８の頂面と他面との色の違いが不明確となった場合、凸部８の幅領域の同定が困難となって、シーム部５の識別が困難となるばかりか、管全体の熱処理に次いで伸管加工をした場合、凸部８と他部とにおける伸管工具との摩擦程度の違いも過小となるため、凸部８の摩擦痕跡が明視困難となり、凸部８の幅領域の同定が困難となって、シーム部５の識別支援が困難となる。

また、凸高さｈがｈ２超であると、凸部８の他部との段差が過大であるため、後に伸管加工をし、または、定径圧延或いは縮径圧延による管圧延加工をする際、凸部８への加工荷重の過大な集中が生じ、製品形状不良につながり易くなる。
次に、本発明に係る電縫鋼管の二次製品は、前記一次製品にさらに定径圧延又は縮径圧延による管圧延加工を施して製造される。前記二次製品は、前記管圧延加工に用いる孔型ロールの管径方向位置を調整して、図２に管径方向断面の概略図で例示するように、前記管圧延加工により前記凸部８が潰されて形成した条痕１２の管周方向両端に、筋深さｓがｓ１以上［但し、ｓ１＝１０μｍ］、ｓ２以下［但し、ｓ２＝０．０８×製品管肉厚ｔ２（ここでの製品管は二次製品の管体である）］で管長手方向に延在する筋１３を有するものとした。なお、図２の例において、二次製品の素材である一次製品は、内面ビード切削後のものである。

前記二次製品は、条痕１２が凸部８の潰し痕であって他部よりも管圧延加工量が大きくてその圧延面が他部のそれよりも滑らかとなり、光の反射率が高くなって他部の圧延面よりも明るく見えるため、条痕１２の幅領域を同定できる。シーム部５は条痕１２の幅領域のほぼ中央に位置するから、条痕１２はシーム部５の識別を支援する有力な手段となる。
また、前記管圧延加工によって条痕１２の両端に形成された計二本のほぼ平行な筋１３はそれ自体が明視可能であって、二本のほぼ平行な筋１３の対向間隔のほぼ中央にシーム部５が位置するから、二本のほぼ平行な筋１３は、シーム部５の識別を支援する有力な手段となる。

なお、二本のほぼ平行な筋１３は夫々が、筋深さ方向の不特定位置での幅が０．２ｍｍ以下である空隙、或いはこの空隙にスケール等の非導電性異物が内在したものからなり、管周方向ＥＣＴ探傷により検出が可能である。従って、筋１３を管周方向ＥＣＴ探傷で自動検出することで、シーム部５の識別作業の自動化が可能である。
また、前記二次製品がさらに伸管加工や管全体の熱処理をされた場合、条痕１２と他部との光の反射率の差が減少して明るさの相違に基づく条痕１２の同定が難しくなる。然し、筋１３は明視可能な程度に残存し、上記と同様、筋１３の同定によるシーム部５の識別が可能であり、また、この場合も筋１３は管周方向ＥＣＴ探傷による自動検出が可能であるから、上記と同様、シーム部５の識別作業の自動化が可能である。

一方、筋深さｓがｓ１未満であると、管周方向ＥＣＴ探傷による筋１３の自動検出が難しくて、シーム部５の識別作業の自動化が困難となる。また、筋深さｓがｓ２超であると、目視検査の際、疵と誤認される虞があって好ましくない。

前記電縫造管法において、外面ビードを一部残して切削することにより、表１に諸元を示す電縫鋼管の一次製品を製造した。この製造の際、外面ビード切削及び内面ビード切削を行い、外面ビード切削用バイトの管径方向位置を変えることで凸部の凸高さｈを種々変えた。また、外面ビード切削及び内面ビード切削の後、引続き前記シームアニーラによるシーム部の熱処理を行った。

得られた一次製品について前記凸高さｈの測定（管径方向断面の光学顕微鏡観察による）及び凸部を対象とした視認試験（工場照明下で対象を明視できるか否かの試験。以下同じ）を行った。その結果を表１に示す。表１において凸部視認結果欄の○、×は夫々凸部明視の成、否を意味する。表１より、参考例では、凸部の明視が可能であり、目視で同定できた凸部の幅領域のほぼ中央をシーム部として識別することができた。

さらに、表１のＮｏ．１の一次製品について管全体の熱処理（６８０℃）をし、凸部を対象とした視認試験を行った結果、その明視が可能であり、目視で同定できた凸部の幅領域のほぼ中央をシーム部として識別することができた。また、前記管全体の熱処理をした後さらに伸管加工をし、凸部の摩擦痕跡を対象とした視認試験を行った結果、その明視が可能であり、目視で同定できた凸部の摩擦痕跡の幅領域のほぼ中央をシーム部として識別することができた。

表１の一次製品の管体を素材としてこれに定径圧延又は縮径圧延による管圧延加工を施して表２に諸元を示す電縫鋼管の二次製品を製造した。この製造の際、管圧延加工用孔型ロールの管径方向位置を変えることで前記凸部を潰すと共に該潰し痕である条痕の幅方向両端に種々の筋深さを有する計二本のほぼ平行な筋を形成した。得られた二次製品について、前記筋深さｓ及び筋をなす空隙の幅（筋幅と云う）の測定（管径方向断面の光学顕微鏡観察による）を行った。なお筋幅はそれが最大となる筋深さ方向位置である管外面側端位置を幅の測定位置とした。また、前記条痕及び筋を対象とした視認試験、及び管周方向ＥＣＴ探傷による筋の自動検出試験を行った。これらの結果を表２に示す。表２において条痕視認結果及び筋視認結果の各欄の○、×は夫々対象明視の成、否を意味し、筋自動検出成否欄の○、×は夫々筋自動検出の成、否を意味する。表２に示す通り、本発明例では、前記条痕及び筋の明視が可能であり、目視で同定できた条痕の幅領域（若しくは目視で同定できた二本のほぼ平行な筋の対向間隔である幅領域）のほぼ中央をシーム部として識別することができた。

また、本発明例では、管周方向ECT探傷による二本のほぼ平行な筋の自動検出が可能であり、シーム部の識別作業の自動化ができることが分る。
なお、比較例Ｎｏ．8は、外観目視検査の際、筋が疵と誤認されてしまったため、外観欄は×となった（その余の例は筋が疵と誤認されることは無かったため、外観欄は○となった）。

１帯鋼
２ロール成形
３電縫溶接
４管体（電縫鋼管の管体）
５シーム部
６外面ビード切削
７内面ビード切削
８凸部（外面ビードの切削残し部分）
９溶接熱影響部
１０外面ビード
１１内面ビード
１２条痕
１３筋
ｈ凸高さ
ｓ筋深さ
ｔ１、ｔ２製品管肉厚

Claims

帯鋼を連続送りしながら、前記帯鋼の幅をロール成形により丸め、丸めた前記帯鋼の幅の両端を電縫溶接により接合してなるシーム部を有する管体となし、前記シーム部及びその周辺に形成された管外面側及び管外面側夫々への盛り上がり部分である外面ビード及び内面ビードのうちの外面ビードを一部残して切削して一次製品となし、該一次製品にさらに定径圧延又は縮径圧延による管圧延加工を施して二次製品となす電縫鋼管の製造方法であって、
前記外面ビードの切削に用いる切削工具の管径方向位置を調整して、前記外面ビードの切削残し部分である凸部の凸高さを、０．０５ｍｍ以上かつ０．１×製品管肉厚以下とし、さらに、
前記管圧延加工に用いる孔型ロールの管径方向位置を調整して、前記凸部を潰して条痕となすと共に該条痕の管周方向両端に、管周方向渦流探傷検査によるシーム部自動識別用の、筋深さが１０μｍ以上かつ０．０８×製品管肉厚以下で管長手方向に延在する筋を形成することを特徴とする電縫鋼管の製造方法。
請求項１において、前記一次製品となすにあたり、前記外面ビードを一部残して切削し、かつ前記内面ビードを切削することを特徴とする電縫鋼管の製造方法。
請求項１又は２において、前記一次製品となすにあたり、さらに、前記シーム部に熱処理を施すことを特徴とする電縫鋼管の製造方法。