JPH01284426A - 綱管の真円度・曲がり矯正方法及びそれに使用する拡管機 - 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、ＵＯ鋼管等の鋼管を拡管する際に、鋼管の真
円度矯正と曲がり矯正を同時に行う方法とそのための拡
管機とに関する。

（従来の技術及び解決しようとする課題）ＵＯ鋼管等の
ストレートシーム鋼管は、素材となる鋼板の偏肉や圧延
成形時の残留応力及びストレートシーム溶接時の熱歪み
等により真円度不良および鋼管長手方向への曲がりが生
ずる。

この鋼管の曲がりを矯正するための従来の方法は、スト
レートシーム溶接後の拡管時に、拡管機により真円度矯
正と同時に曲がりも矯正する方法を採っていた。

しかしながら、近年次第に要求品質が厳しくなリ、従来
の拡管機のみでは要求される真円度や曲がりの許容範囲
を満足できなくなってきている。

この要求品質を満足するために例えば特開昭６１−９９
５２２、特開昭６２−９７７１６、特開昭６２−１９９
２２５号各公報に夫々装置や方法が提案されている。こ
れらの装置や方法はいずれも拡管と同時に鋼管の外面を
複数のローラで長手方向に拘束し、真円度と曲がりとを
矯正しようとするものである。

ところが、外部から鋼管を拘束して矯正する場合は、次
のような不利益がある。

（イ）押えローラを強制的に押え込む機能を必要とする
為、装置が大型、高価となる。

（ＩＩ）曲がり矯正時、被拡鋼管と押えローラの接触面
圧が高くなる為、被拡鋼管が局部的に陥没変形し、真円
度を悪化させやすい。

本発明はこれらを解消するために鋼管を外部から拘束し
て真円度や曲がりを矯正するものではなく、拡管機自体
に付属装置を設は鋼管を内部から拘束して真円度と曲が
りとを同時に矯正する方法と装置を提供するものである
。

（課題を解決するための手段） 上述の諸課題゛は、ブームの先端にある拡管ヘッド近傍
のブーム外周に、破瓶鋼管の半径方向に伸縮可能なシュ
ウを放射状に複数個配設した拡管機を使用し、拡管に際
しては、それらシュウのうち、凸曲がり方向で９０〜１
８０度角の範囲にあるシュウを、破瓶鋼管の曲がり方向
に伸ばして被拡鋼管内面に当てて固定し、他のシュウは
縮めた状態にして、拡管時のヘッドと被拡鋼管内面に当
てた前記シュウとの相互作用により鋼管の真円度及び曲
がりを矯正すること、および上記拡管機によって解消さ
れる。

（作　用） 本発明では、拡管に当って、被拡鋼管内に挿入された拡
管ヘッドとその近傍でブーム外周に放射状に配設された
複数個のシュウとが作業に関与するので、鋼管は外部か
らは何の拘束も必要としない。

又、それらシュウは通例は鋼管内面と触れることがない
よう収縮位置にあり、拡管時にのみ、しかもその鋼管の
凸曲がり方向で９０°〜１８０”−角の範囲にあるシュ
ウだけを昇伸させて鋼管内面に当接、固定し、拡管ヘッ
ドと協動させる。

第１図は、本発明の作用説明のための概念図であって、
第１図（ａ）は長手方向断面図、同（ｂ）は同（ａ）の
ｂ−ｂ線でとった矢視断面図である。ここでは、夫々の
昇降装置Ｅ１〜Ｅ８によって昇降するシュウＢ１〜Ｂ８
が、拡管ヘッド３の近傍でブーム２の外周に、４５°ピ
ツチで８ケ、放射状に１セツト配設されていて、鋼管の
長さ方向の拡管後の曲がりが図に示すように、上反りの
鋼管（下に凸）に対しては、Ｂ４〜Ｂ６、同様下反りの
鋼管に対してはＢｌ、Ｂ２．Ｂ８．同様右側に凸の反り
の鋼管に対しては８２〜Ｂ４．同様左側に凸の反りの鋼
管に対してはＢ６〜Ｂ８．が夫々使用される。

尤も、シュウの数は、８ケに限られる訳ではない。

必要に応じて、それ以上に細かく配設され得る。

又、可能な場合は、上記シュウを、拡管時のみならず、
常に昇伸させた状態で固定し使用してもよい。

次に、本発明による、真円度不良及び長さ方向面がりを
有する破波曲管の真円度・曲がり矯正作用を、上反り鋼
管を例として、第３図により詳説する。

まず鋼管管端より拡管を行い、鋼管々端に、拡管ヘッド
及びシュウが入った状態で鋼管を止めて、昇降装置を作
動させてシュウＢ４〜Ｂ６の高さｈ（第２図参照）を公
称半径の長さに等しくなるようにセットし固定する。

この際、上述のようにシュウは、凸曲がり方向で、９０
″′〜１８０＠の範囲にあるもののみを伸長する。

シュウＢ４〜Ｂ６のセット終了後、第３図に示すように
通常の拡管操作をおこなう。

拡管中に、鋼管は上反り方向の曲がりが残ろうとするが
、上記８４〜Ｂ６のシュウで鋼管内面を押さえる為、シ
ュウとヘッドとクリッパー１３間に矢印のような曲げモ
ーメントが作用し、主にシュウとヘッド間の鋼管の曲が
り（上反り）が矯正される。

更にこのときシュウＢ４〜Ｂ６が等しい長さだけはり出
して、同時に９０’〜１８０”の範囲の３ケ所で鋼管内
面をおさえる為、悪化していたシュウとヘッド間の真円
度も同時に矯正される。

上記管端部の拡管が終了すると、昇降装置を作動させて
、シュウＢ４〜Ｂ６を縮めた状態にし、鋼管を拡管ヘッ
ドの長さ分だけ、グリッパ−台車で送り込み、再び８４
〜Ｂ６のシュウを再びセットし、上記と同様の拡管をお
こなう。

これを順に繰り返し、鋼管全長に亘り、拡管による矯正
をおこなうことにより、鋼管全長の真円度及び曲がりが
矯正されることになる。

また、鋼管の曲がりは、普通、ストレート溶接ビードの
熱収縮によって発生するため、同一サイズの鋼管はほぼ
同一の曲がりを呈するので、シュウのセット位置は真円
度、曲がりの矯正結果に応じて若干微調整があるものの
、シュウを一度セットすると、同一ロットが終了するま
でシュウを調節する必要はほとんどない。また仮に曲が
り矯正の最初の段階でシュウの高さを修正する必要があ
っても、その都度、調整が可能である。

なおシュウのサイズは、鋼管のサイズに合わせて数サイ
ズ用意すれば全ての鋼管に対応できる。

（実施例） まず、本発明方法に使用する拡管機におけるシュウの配
設、その昇降機構の一例を説明する。

ブーム外周に配設されるシュウば、ＭＣナイロンで作っ
たが、被拡鋼管に疵をつけないものであれば他の材料で
もよい。その寸法も被拡鋼管のサイズにもよるが、本例
では、径４６“（１１６８，４ｍｍ）、管厚０．７５“
（１９，０５ｍ＋ｗ）　、長さ１２．２ｍの鋼管を対象
にし、各シュウは約巾８ｃｍＸ長２０ＣＩＩＸ高８ｃｍ
とし、これを、第１図示のようにブーム外周に８ケ配設
した。

シュウの昇降機構を説明する第２図（ａ）　、　（ｂ）
を参照して、各シュウＢは、拡管ヘッド（図示せず）の
近傍で、ブーム２に固着された架台５（これは下側の固
定架台５Ａとその上側に配される昇降架台５Ｂとで成る
）にボルト６で固定される。

なお、７はシュウと昇降架台との間に設けられたシュウ
高さ（ｈ）微調整用ライナである。

昇降架台５Ｂは、隣接して設けられたシリンダ４（本例
では油圧式としたが、それに限られるものではない。又
、駆動源としてはシリンダに限らず、電動式のものでも
よい。）によって鋼管の半径方向に伸縮する（図では伸
長され、シュウＢが鋼管ｌ内面に当接している）。この
シリンダ４は、ピストン位置検出器を備えている。なお
、矢印Ｚは、鋼管縦送り方向を示す。

第２図（ａ）におけるシリンダはプーム２に沿って設け
られているが、小型のシリンダを直接シュウが昇降する
方向に取りつけてもよい。またシュウは鋼管に装入しや
すいように多少テーパーを付けた状態の方がよい。

次に、シリンダ４の作動機構を説明する。

第２図（ａ）において示すように、シリンダ４は拡管機
と連動してシュウを上、下動させるが、そのために、図
示のように、ピストン位置検出器から出される位置情報
とシュウ高さｈ設定値が入力されるプリセットカウンタ
８；シュウ上昇信号（１回ごとのパイプ縦送り完了信号
）又はシュウ下降信号（１回ごとの拡管ストロークリタ
ーン開始信号）を受けて、シュウを上昇又は下降させる
ための第１電磁弁９（本例でば３ポジシヨン・４ボート
）；プリセットカウンタ８からの指示で開閉する第２電
磁弁１０（本例では２ポジシヨン・２ポート）；が設け
られる。なお、１１は第１電磁弁９とシュウとの間にお
かれたチエツク付スピードコントロールバルブであり、
１２はパイロットチエツクバルブである。

このような構成によるシュウの上昇、下降は次のように
して行われる。

まずシュウＢを上昇する場合は、１回毎のパイプ縦送り
完了信号が電磁弁９に入るとポンプＰからの油圧がまず
電磁弁１０を通り、パイロットチエツクバルブ１２を開
き、タンクに戻る油圧径路が継がるとともにスピードコ
ントロールバルブ１１を通って、油圧がシリンダ４に入
り、ピストンを上方に押し上げ、シュウＢが昇伸する。

シュウＢが所定の位置までくるとプリセットカウンター
８よリ、設定位置到達信号が電磁弁ＩＯに入り、パイロ
ットチエツクバルブ１２が閉じ、油圧がストップし、シ
ュウが所定の位置で止まる。

またシュウを下降する場合は、電磁弁９に１回毎の拡管
ヘッドのストロークリターン開始信号が入ると、ポンプ
Ｐからの油圧はパイロットチエツクバルブ１２を通り、
さらにスピードコントロールバルブ１１を通ってシリン
ダ４に入り、ピストンを下方に押し下げ、シュウＢが収
縮する。

次に、調整手順を略説する。

第１パス目は、拡管ヘッドを被拡鋼管管端に入れて、矯
正を行わない状態で拡管する。そして拡管後、曲がって
いる方向を確認し、凸曲がり方向で、９０°〜１８０°
範囲内にあるシュウを矯正に用いるシュウを選定し、そ
のシュウをセットする。

この際、シュウの高さｈは、（公称外径−２×板厚）／
２とし、使用するシェラ全てが、まずその高さとなる様
にセットする。

第２バス目は、上記セットしたシュウを用い、矯正しな
がら拡管する。そして拡管後、真円度不良・曲がり程度
をＴｌｉ！認し、状況に応じて、上記シュウ高さ及びそ
のバランスを微調整する。

第３バス目以降も、第２パス目と同様の調整をおこなう
。

以上のようにして、各シュウの高さｈを真円度及び曲が
りが最もよく矯正されるところにもってゆき、以降は、
そのシュウの高さｈをプリセット値として用い、矯正を
おこなう。

次に、本発明方法を、前記径・板厚・長さの鋼管（材料
強度レベルＹ　ｓ　＝５９．８ｋｇ／ｍｍ”　）につき
実施した結果を、シュウを取付けない比較例と対比して
以下に示す。

なお、本発明では、鋼管の外周を拘束する従来方法には
、前述の通り欠点があるため、当初からこれを除外して
いるので、ここでは、シュウを取り付けない場合を比較
例として取り上げた。

第４図は、シュウを設けない場合の矯正方法を示す図で
あるが、この方法で、例えば上反り鋼管の曲がりを矯正
しようとする場合は、拡管ヘッド３と鋼管１に傾きを与
えて拡管する。そうすれば鋼管が拡管ヘッド３を中心と
して、左廻りに回転しようとするが、その反力をグリッ
パ−１３で受けることになる為、結果として鋼管に矢印
のように曲げモーメントが働らき、曲がりはある程度、
矯正される。

しかし、本発明方法はこのやり方をさらに大きく改善し
たものであり、第３図に示すように、拡管ヘッドと鋼管
は水平にした状態のままで、拡管ヘッド近傍にシュウＢ
４〜Ｂ６をセットし、拡管する。そうすることにより、
シュウＢ４〜Ｂ６を支点として鋼管内面に３点で力を分
散させて作用できる為、鋼管に大きな曲げモーメントが
作用でき、容易に曲がり矯正が可能となるとともに、９
０″〜１８０°範囲のシュウ３点で同時におさえる為、
真円度も積極的に矯正されることになる。次にその結果
を表１に示す。

表　　　　１ ＊対象鋼管サイズ１１６８．４Ｘ１９．０５　Ｘ１２２
００（単位ｍｍ）（外径）　（肉厚）　（長さ） 表１に示すようにシュウを用いない比較例の場合の最終
的面がりは、鋼管全長１２２００＋ｎｍで平均８．２−
であるのに対し、本発明では約１への平均２．７ｓｎに
向上する。また真円度は本発明を採用することにより、
最大外径Ｄｍａｘと最小外径Ｄｍｉｎの差はそれぞれ平
均９．４＋＋ｖ＋から２．９ｍｍに二これを公称外径Ｄ
Ｈで除した値はそれぞれ０．８％から０．２５％に向上
する。このように、本発明方法に従って矯正すれば、真
円度、曲がり矯正が、格段に向上することが分かる。

上記、実施例は、シュウをブームの同一円周上に１組設
けた例であるが、必要に応じてブームの長手方向に更に
複数組のシュウを放射状に設けることにより、管の曲が
りの状況に応じたより最適なシュウの適用が可能となる
。

（発明の効果） 本発明は、ブームの先端にある拡管ヘッド近傍のブーム
外周に、被拡鋼管の半径方向に伸縮可能なシュウを放射
状に複数個配設した拡管機を使用し、拡管に際しては、
被拡鋼管にヘッドと共に挿入された前記複数のシュウの
中、凸曲がり方向で９０°〜１８０６角の範囲にあるシ
ュウを被拡鋼管の半径方向に伸ばして被拡鋼管内面に当
てて固定し、他のシュウは縮めた状態にして、拡管時の
ヘッドと被拡鋼管内面に当てた前記シュウとの相互作用
により鋼管の真円度及び曲がりを矯正するので、次のよ
うな独自且つ顕著な効果が得られる。

（イ）メカニカルエキスパンダーのブームの外周に簡便
に取付けが可能で、製作費用も安価である。

（υ）９０°〜１８０’範囲のシュウを複数個破波綱管
内面に同時に接触させて矯正する為、接触面圧を小さく
でき、被拡鋼管の極部変形を防止できるとともに、真円
度を積゛極的に矯正しながら高精度な曲がり矯正ができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明方法の作用を説明する長手方向断
面図、第１図（ロ）は第１図（ａ）のｂ−ｂ線矢視断面
図である。 第２図（ａ）は本発明におけるシュウの昇降機構の一例
の路線的長手方向断面図、第２図（ハ）はその右側面図
、第３図は本発明方法の概念説明図、第４図はシュウを
用いない場合の説明図である。 図中、１・・・被拡鋼管、２・・・ブーム、３・・・拡
管ヘッド、Ｂ、Ｂｌ〜Ｂ８・・・シュウ、４・・・油圧
シリンダ、Ｅ、Ｅｌ〜Ｅ８・・・シュウ昇降装置、５・
・・架台、６・・・ボルト、７・・・ライナ、８・・・
プリセットカウンター、９．１０・・・電磁弁、１１・
・・スピードコントロールバルブ、１２・・・パイロッ
トチエツクバルブ、１３・・・グリッパ−０ 代理人　弁理士　　秋　沢　政　光 外１名 第１図（ａ−＞　　　　　７ｉ１図（ｂ）岸４図 π２図（ａ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ブームの先端にある拡管ヘッドを被拡鋼管に挿入
   し、該被拡鋼管を所定の長さづつ送って拡管する拡管機
   であって、前記拡管ヘッド近傍のブーム外周に、被拡鋼
   管の半径方向に伸縮可能なシュウを放射状に複数個配設
   した拡管機を使用して、真円度不良及び長さ方向に曲が
   りを有する鋼管を拡管するに際し、該複数個のシュウの
   うち、凸曲がり方向で９０°〜１８０°角の範囲にある
   シュウを、被拡鋼管の半径方向に伸ばして被拡鋼管内面
   に当てて固定し、他のシュウは縮めた状態にして、拡管
   時のヘッドと被拡鋼管内面に当てた前記シュウとの相互
   作用により、鋼管の真円度及び曲がりを矯正することを
   特徴とする、鋼管の真円度曲がり矯正方法。
2. （２）ブームの先端にある拡管ヘッドを被拡鋼管に挿入
   し、該被拡鋼管を所定の長さづつ送って拡管する拡管機
   において、前記拡管ヘッド近傍のブーム外周に、被拡鋼
   管の半径方向に伸縮可能なシュウを放射状に複数個配設
   したことを特徴とする、鋼管の真円度・曲がり矯正用拡
   管機。