JPH02175083A

JPH02175083A - 電縫管溶接部の酸素濃度測定方法

Info

Publication number: JPH02175083A
Application number: JP33538088A
Authority: JP
Inventors: Toru Nishikado; 西門　徹
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1990-07-06

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】産業上の利用分野この発明は高周波電縫溶接法により製管する方法におい
て、シールドガスにて溶接部を大気から遮断して溶接す
る際、溶接部雰囲気ガスの酸素濃度を連続的かつ精度よ
く測定する方法に関する。

従来の技術高周波電縫溶接法は製管溶接プロセスの中で最も高能率
なプロセスであることから広く一般に使用されている。

高周波電縫溶接による金属管の接合は、金属管の接合面
が溶接衝合点を頂点とするＶ字型を形成するようにロー
ル等で成形してオープンパイプとなした後、被接合端面
に高周波電流を通じて加熱し、溶接温度に到達した衝合
部を圧接ロールにて圧接して達成されるものである。

しかるに、この溶接プロセスの問題点は、ベネトレータ
ーで代表される酸化物欠陥であり、この欠陥は大気によ
る高温酸化が主たる原因である。

このため、従来から溶接部を非酸化性ガス（Ａｒ　。

Ｎ２等）でシールドする方法が採用されている。

このシールド方法としては、一般に下記の３タイプが知
られている。

（Ａ＞ボックス型シールド方式この方式は溶接装置全体をボックスで被包し、ボックス
内にシールドガスを充満させて溶接部を大気から遮断す
る方式（特開昭５２−２１２３７等）であり、一般に小
径管の製造に適用される。

（Ｂ）ワークコイル一体型シールド方式この方式は加熱
コイルを二重構造にし、その内部にシールドガスを流し
て溶接部近傍を大気から遮断する方式であり、小〜中径
管の製造に適用される。

（Ｃ）ノズル型シールド方式この方式はコンタクトチップ〜■接合点間上部に配置し
たノズルよりシールドガスを噴出させて溶接部近傍を大
気から遮断する方式であり、一般にサーマツールタイプ
の溶接に用いられる。

上記方式のうち、（Ａ＞ボックス型シールド方式と、（
Ｂ）ワークコイル一体型シールド方式は、いずれも溶接
部近傍のパイプ全体をシールドガスで覆うため、雰囲気
ガスの酸素濃度を測定する場合のガスサンプリングは、
前者においてはボックス内にサンプラーを装入して行な
うことができ、１多者の場合はワークコイルの先端にサ
ンプラーを取付けて行なうことができる。

しかし、比較的大径の製管に適用される（Ｃ）ノズル型
シールド方式の場合は、溶接部（■接合点）近傍のみを
シールドガスで覆うため、ガスサンプリングによる当該
雰囲気ガスの酸素濃度測定が困難でおる。

このため、従来はオフラインで測定したノズル形状−ガ
ス流速−酸素濃度の相関関係より、シールド性、最適雰
囲気ガス量を求め、あるいは圧延機停機時の雰囲気ガス
流速および流量を求め、これらの値より溶接部雰囲気を
推定するという方法がとられている。

しかし、オフラインもしくは圧延機停機状態での計測で
は、実際の製管時の状況と異なるため、例えば製管速度
の変動による雰囲気の変動、溶接入熱の変動による雰囲
気の変動等、製管中の変動に対応できず、常に最適条件
下での溶接を行なっているとは言い得ない。

発明が解決しようとする課題この発明は前記（Ｃ）ノズル型シールド方式にあけるガ
スサンプリング困難性の問題、すなわち溶接部近傍の雰
囲気ガスを直接サンプリングすることが困難なためにと
られているオフラインもしくは圧延機停機状態での計測
では、Ｗａ管時に起こる種々の変動に対応できないとい
う問題を解決するため、製管中に直接溶接部のガスサン
プリングが可能な酸素濃度測定方法を提案しようとする
ものでおる。

課題を解決するための手段この発明の要旨は、溶接部（Ｖ接合点）の上部にシール
ドガス噴出ノズルを配し、該ノズルより噴出するシール
ドガスにより溶接部をシールドして溶接する方法におい
て、前記シールドガス噴出ノズル内にサンプリングガス
吸引管を装入し、該吸引管にて溶接部の雰囲気ガスをサ
ンプリングし、該サンプリングガスの酸素濃度を連続測
定する方法であり、ガス噴出ノズルを利用して溶接部近
傍の雰囲気ガスをサンプリングする方法である。

つまり、この発明はシールドガス噴出ノズルを利用して
溶接部の雰囲気ガスをサンプリングし、そのサンプリン
グガス中の酸素濃度を計測する方法であり、製管中に連
続的に酸素濃度を測定できる点に大きな特徴がある。

またこの発明では、溶接部の雰囲気ガスのサンプリング
、すなわち酸素濃度測定が精度よくかつ安定して行なわ
れるようにするため、前記ガスサンプリング用吸引管の
先端を、■接合点より上流側１５〜３０ｍの位置に、エ
ツジ上面から５〜８＃ｌＩの高さに位置させることを特
徴とする。

作　　　用シールドガス噴出ノズルは、本体が偏平の箱形を呈し、
底部に多数のガス噴出口が設けられ、上部からシールド
ガスが供給される構造となっているのが一般的である。

このシールドガス噴出ノズルは、スクイズロ−ルの近傍
に位置し、溶接部の上方に当該部分を覆うように配置さ
れる。

サンプリングガス吸引管は、シールドガス噴出ノズル内
に適当な手段で装入固定され、細端が酸素濃度計等に接
続される。

サンプリングガス吸引管の材質は、特に限定されないが
、使用場所等を考慮すると耐熱製で、かつ誘導加熱を受
けない材質のものが適する。また、シールドガス噴出ノ
ズル内に装入する関係上、曲げ加工が容易な可撓性を有
するものが望ましい。

具体的にはテフロン製の管が好適である。

また、このサンプリングガス吸引管の径は特に限定する
ものではないが、溶接部に供給するシールドガスの流れ
を乱さないようにするためには可及的に小径の方がよく
、通常３〜４ｒＩｎ程度が好ましい。

サンプリングガス吸引管の先端位置を、■接合点から上
流側１５〜３０．の位置に、エツジ上面から５〜８＃の
位置に限定したのは、次に記載する理由による。

一般に、ボックス型シールド方式のように溶接部全体を
シールドガスで覆うと、雰囲気ガス中の酸素濃度は０．
１％以下となり、溶接部の欠陥は極端に減少し、酸素濃
度が０．０５％以下では欠陥のない良好な溶接部が安定
して得られる。

したがって、ノズル型シールド方式においても溶接部の
雰囲気ガス中の酸素濃度を０．１％以下に抑制する必要
があり、そのためには溶接部のガスサンプリングを的確
に行ない酸素濃度を精度よく測定しなければならない。

そこで、この発明者がノズルシールド方式においてサン
プリングガス吸引管の先端位置を種々変化させて酸素濃
度を測定した結果、■接合点から上流側１５８未満の位
置（Ｖ接合点に近くなる）では、吸引管先端に溶接時の
フラッシュが付着し安定した測定が行なえないことが判
明し、他方Ｖ接合点から３０．を超える位置（■接合点
から遠くなる）では周辺の大気までサンプリングするこ
とになり、酸素濃度測定精度が極端に悪くなることが判
明した。

次に、ガス吸引管の最適高さを調べるため、吸引管の先
端高さ位置を種々変化させて酸素濃度を測定した結果、
エツジ上面から５７１！Ｉｌ＋未満の位置では僅かな帯
鋼高さ変動によりエツジに吸引管が接触し測定不能とな
ることが判明し、他方エツジ上面から８Ｍを超える高さ
位置ではノズルから噴出するシールドガスを直接吸引し
てしまい、溶接部雰囲気ガス中の酸素濃度を正確に測定
できないことが判明した。

したがって、サンプリングガス吸引管先端の水平方向位
置はＶ接合点から上流側１５〜３０Ｍの位置とし、高さ
方向位置はエツジ上面から５〜８１ｒｗＩの位置とする
必要がある。

実　　施　　例第１図はこの発明の一実施例を示す概略図で、図（Ａ）
は側面図、図（Ｂ）は平面図であ、（１）はオープンパ
イプ、（２）はＶ接合点、（３）はシールドガス噴出ノ
ズル、（４）はサンプリングガス吸引管、（５）は酸素
濃度計である。

すなわち、この発明方法を実施する場合は、オープンパ
イプ（１）の上方に配置したシールドガス噴出ノズル（
３）を水平方向には、■接合点（２）からの距離２が１
５〜３０ｍの範囲に、高さ方向にはオープンパイプのエ
ツジ上面からの高ざｈが５〜８＃ｒＩの範囲に位置させ
る。

製管中はシールドガス噴出ノズル（３）よりシールドガ
スが底部のガス噴出口より矢印で示すように噴出し、■
接合点（２）の近傍を覆う。

一方、サンプリングガス吸引管（４）よりＶ接合点（２
）近傍の雰囲気ガスが連続的に吸引され、酸素濃度計（
５）にて酸素濃度が測定される。

上記方法を実機に適用し、サンプリングガス吸引管の位
置を種々変化させて酸素濃度を測定し、サンプリングガ
ス吸引管の水平方向位置を変化させた場合（高ざｈ　＝
　６８一定）の酸素濃度と溶接欠陥指数の関係を第２図
（Ａ）に、サンプリングガス吸引管の高さ方向位置を変
化させた場合（距離２＝２０Ｍ一定）の酸素濃度と溶接
欠陥指数の関係を第２図（Ｂ）にそれぞれ示す。

なお、製管条件は下記の通りである。

く製管条件〉第２図（Ａ）より、距離２が下限値１５ｍ未満の１０ｍ
では溶接時のフラッシュ付着により測定不能となり、他
方上限値３０ｍを超える３５．では溶接欠陥指数と酸素
濃度の相関が認められないことから、周辺の大気までサ
ンプリングしＶ接合点近傍の酸素濃度を正確に測定でき
ていないのに対し、２＝２０ＩｒＩｎでは溶接欠陥指数
がほとんど皆無となる酸素濃度０．０５〜０．１％を測
定できている。

また、第２図（Ｂ）より、高ざｈが５ｍ未満の４ｍでは
、帯鋼エツジとガス吸引管が接触し測定不能となり、他
方高さｈが８＃を超える１０ｍではシールドガス自体を
直接吸引してしまうために酸素濃度値が低く、溶接欠陥
指数と酸素濃度値に相関が認められないのに対し、ｈ　
＝　６８では酸素濃度０．０５〜０．１％を測定できて
いる。

したがって、’１＝１５〜３０ｓ、ｈ　＝　５〜８ｍの
範囲にガス吸引管を設置して計測された酸素濃度値が、
ノズルシールド方式適用時の溶接部雰囲気のパラメータ
として有効であることがわかる。

発明の詳細な説明したごとく、この発明の請求項１．２記載の方法
によれば、次に記載する効果を奏する。

■電縫管の製管中にＶ接合点部の雰囲気ガスをサンプリ
ングできるので、■接合点部の酸素濃度を連続測定する
ことができる。

■　製管速度の変動による雰囲気の変動、溶接入熱の変
動による雰囲気の変動等、製管中の変動に対応できる。

■　ガス吸引管に溶接時のフラッシュが付着することが
ないため、雰囲気ガスを常に安定して吸引でき、また帯
鋼エツジとガス吸引管とが接触することがないため、サ
ンプリング位置が変動することがなく、ざらに周辺の大
気をサンプリングすることがない上、シールドガスを直
接吸引することもないため、製管中に溶接部の酸素濃度
を安定にしかも精度よく測定することができる。

■　製管中にＶ接合部の雰囲気ガス中の酸素濃度を常に
高精度で測定できる上、製管中の種々の変動にも対応で
きるので、■接合部の酸素濃度を適正に管理することが
可能となり、常に最適条件下でシールド溶接を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略図で、図（Ａ＞
は側面図、図＜８＞は平面図、第２図はこの発明方法を
実機に適用した際のデータを示し、図（Ａ＞はサンプリ
ングガス吸引管の水平方向位置を変化させた場合の酸素
濃度と溶接欠陥指数の関係を示す図、図（Ｂ）は同じく
サンプリングガス吸引管の高さ方向位置を変化させた場
合の酸素濃度と溶接欠陥指数の関係を示す図である。１・・・オープンパイプ　　　　２・・・■接合点３・
・・シールドガス噴出ノズル４・・・サンプリングガス吸引管５・・・酸素濃度計出願人　　住友金属工業株式会社第１図（Ａ）（Ｂ）と → 第２図（Ａ）（Ｂ）伽濃度（％）０２＋ｌ！！（％）

Claims

【特許請求の範囲】１帯鋼を連続成形しつつ当該オープンパイプ両エッジ部を
加熱して製管される電縫管の製造において、Ｖ接合点の
上部にシールドガス噴出ノズルを配し、該ノズルより噴
出するシールドガスによりＶ接合点をシールして溶接す
るに際し、前記シールドガス噴出ノズル内にガスサンプ
リング用吸引管を装入し、該吸引管にて溶接部の雰囲気
ガスをサンプリングし、該サンプリングガスの酸素濃度
を連続測定することを特徴とする電縫管溶接部の酸素濃
度測定方法。２サンプリング用吸引管の先端は、Ｖ接合点より上流側１
５〜３０ｍｍの位置に、エッジ上面から５〜８ｍｍの高
さに位置させることを特徴とする請求項１に記載の電縫
管溶接部の酸素濃度測定方法。