JPH08168892A - 溶接鋼管の製造方法 - Google Patents

溶接鋼管の製造方法

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JPH08168892A
JPH08168892A JP6316324A JP31632494A JPH08168892A JP H08168892 A JPH08168892 A JP H08168892A JP 6316324 A JP6316324 A JP 6316324A JP 31632494 A JP31632494 A JP 31632494A JP H08168892 A JPH08168892 A JP H08168892A
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JP
Japan
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pipe
surface side
density energy
energy beam
welding
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JP6316324A
Other languages
English (en)
Inventor
Moriaki Ono
守章 小野
Masaki Omura
雅紀 大村
Toshihiro Takamura
登志博 高村
Yutaka Nagahama
裕 長浜
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04Steel or steel alloys

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  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性を低下させることなく、溶接欠陥のな
い、良好なビード形状が得られる溶接鋼管の製造方法を
提供する。 【構成】 素管1の突合わせ部2に管外面側および管内
面側から同時に高密度エネルギビーム3,4を照射して
突合わせ部を溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼帯を筒状に成形した
素管の突合わせ部に高密度エネルギービームを照射する
ことにより溶接鋼管を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザビームなどの高密度エネルギービ
ームの集中熱源による鋼管溶接は、他のエネルギー密度
の小さい一般的な溶接熱源(MIGアークなどの熱源)
に比べて生産性の高い高速溶接が行え、溶接入熱を少な
くすることができる。その結果、溶接部の幅が狭く熱影
響による素管材質の劣化が少ない、品質の優れた管の製
造が可能である。
【0003】かかるレーザ溶接による造管方法は、例え
ば特公昭61−29830号公報に開示されているよう
に、レーザビームを素管の突合わせ部に照射し、板厚を
貫通させながら溶接するキーホール溶接に基づくもので
ある。しかし、従来法には次のような問題点があり、こ
れを図2により説明する。板厚5mm以上の鋼管を高速で
溶接する場合には、3〜5kW以上の高出力ビーム11
が必要となるが、ビーム照射部には金属が蒸発してその
一部が電離して生成されたプラズマ12が形成され、そ
のプラズマにビームエネルギーが吸収され溶接に費やす
エネルギーが減少する。これを防ぐため一般的にはアシ
ストガスをビーム照射部に吹き付けながら行うが、それ
でも特に鋼管内面側の溶接ビードはエネルギー不足によ
るビード幅の減少や、それによってもたらされるアンダ
ーカット13、ブローホール14あるいは素材の成分に
よっては凝固割れ15といった溶接欠陥が発生しやす
い。さらには、鋼管内面側の溶接ビード16は凹凸が激
しく、表面性状が劣るものとなりやすい。
【0004】そこで、特に鋼管内面側の溶接ビードに発
生する溶接欠陥および表面性状を改善する方法として、
特開昭62−33084号公報に開示するものがある。
この方法は、図3に示すように、鋼管素材1の外面側か
らレーザビーム18を照射し突合わせ部を溶接して鋼管
を製造した後、内面側の溶接ビード表面をレーザビーム
19で板厚を貫通させずに再溶融するものである。この
方法によれば、裏側ビードの表面性状の改善には有効で
あるが、また外面から溶接したときに形成された各種の
欠陥を一部除去できるが、新たにビーム照射によって部
分溶け込みを行うため、再度気孔等の溶接欠陥20が発
生してしまうという問題がある。さらに、溶接鋼管製造
後に室温まで冷えた溶接部を再溶融するために熱効率が
低下し、生産性の大幅な低下をもたらすことも問題であ
る。以上のように、管外面から溶接した後に裏ビード部
を再溶融する方法では、裏ビードの表面品質の改善効果
は期待できるが、溶接部に内在する欠陥の防止には効果
がなく、生産性の大幅な低下をもたらすという問題点を
有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の解決すべき課
題は、溶接熱源に高密度エネルギービームを用いる溶接
鋼管の製造方法において、前記のような溶接欠陥を発
生させないこと、溶接ビードの表面品質を改善するこ
と、生産性を低下させないことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る溶接鋼管の
第1の製造方法は、鋼帯をオープンパイプ状に成形し、
その両端面を突き合わせ、その突合わせ部に、素管の外
面側および内面側から同時に高密度エネルギービームを
照射して前記突合わせ部を溶接することを特徴とする。
【0007】本発明の第2の溶接鋼管製造方法は、鋼帯
をオープンパイプ状に成形し、その両端面を突き合わ
せ、その突合わせ部に、素管の外面側から管厚を貫通で
きる熱量を有する高密度エネルギービームを照射し、こ
れと同時に、素管の内面側から管厚の20〜80%の厚
さを溶融できる熱量を有する高密度エネルギービームを
照射して前記突合わせ部を溶接することを特徴とする。
【0008】
【作用】図1により本発明を説明する。同図の(a)は
溶接進行方向から見た部分的な正面図、(b)は側面
図、(c)は平面図、(d)は溶接部の断面図である。
本発明の第1の溶接鋼管製造方法においては、素管1の
外面側から突合わせ部2に高密度エネルギービーム3を
照射し、これと同時に、素管1の内面側からも突合わせ
部2に高密度エネルギービーム4を照射しながら突合わ
せ部を溶接していくものである。従来のように管外面側
からのみ高密度エネルギービームを照射するのに比べ
て、本発明においては管内面側からも同時に高密度エネ
ルギービームを照射するので、管外面側からの高密度エ
ネルギービーム3の照射によるキーホール5が管内面側
からの高密度エネルギービーム4の同時照射によって拡
大され安定する。そのため、アシストガスまたはシール
ドガスによるプラズマや金属蒸気の排出が良好になり、
金属蒸気を閉じ込めることがないのでブローホールや凝
固割れを生じない。また、管内面側からの高密度エネル
ギービーム4によって溶融池6の急速冷却を防いでいる
ので、アンダーカットを生じることがなく、溶接ビード
7は、(d)図に見られるように、溶接欠陥のない、極
めて良好な形状となる。
【0009】本発明の前記のような作用効果を最も期待
できる方法としては、素管1の外面側から管厚を貫通で
きる熱量を有する高密度エネルギービーム3を照射し、
これと同時に、素管1の内面側から管厚の20〜80%
の厚さを溶融できる熱量を有する高密度エネルギービー
ム4を照射して前記突合わせ部を溶接する第2の溶接鋼
管製造方法とする。この第2の方法によれば、高速溶接
の場合であっても管外面側からの高密度エネルギービー
ム3の照射による溶込みが確実に管厚を貫通し、キーホ
ール5を形成し、かつ、管内面側からの高密度エネルギ
ービーム4の同時照射によって、キーホール5を拡大し
安定化させる。したがって、管外面側から照射する高密
度エネルギービーム3は、管厚を貫通する溶込みが得ら
れるだけの熱量を有することが必要である。つまり、管
外面側からの高密度エネルギービーム3によって貫通溶
接が行われることが重要である。貫通溶接が行われない
場合には、ブローホールや凝固割れ等の溶接欠陥が多く
発生することになるからである。
【0010】一方、管内面側から照射する高密度エネル
ギービーム4は、溶込み深さが管厚の20%未満の場合
には、溶接欠陥の防止効果が低いため、管厚の20%以
上の溶込み深さが得られる熱量とする。また、管厚の8
0%超の溶込みは、溶接入熱が過大となり溶け落ちが生
じるため、溶込み深さは管厚の80%以下とする。した
がって、管内面側からの高密度エネルギービーム4は、
管厚の20%以上、80%以下の溶込み深さが得られる
熱量を有するものとする。
【0011】本発明はレーザビーム、硬直性の高いプラ
ズマアークなどを高密度エネルギービームとして利用す
る。なお、素管の断面形状は円形、四角形など任意であ
る。また、突合せ部のルート間隔は適用する溶接法によ
って適当な寸法に設定する。
【0012】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明の効果を説明
する。素材として板厚4.8mmから16mmまでの熱延鋼
板を用い、管径75mmから508mmまでの造管を行い、
その突合わせ部にレーザビームを照射して、製管溶接を
行った。溶接は、管外面側および管内面側からレーザビ
ームを照射するよう炭酸ガスレーザを2台設置し同期走
行させながら行った。溶接条件は、レーザ出力:5〜2
0kW,溶接速度:2〜10m/min ,ミラー焦点距
離:254mm,焦点位置:鋼板表面から5mm板厚内部、
シールドガスにはアルゴン20%とヘリウム80%の混
合ガスを用いた。このような条件で溶接管を製造し、管
内外面のビード形状およびブローホール、割れ等の溶接
欠陥の有無を調査した。
【0013】表1に、管寸法、溶接条件および溶接ビー
ド部の評価結果を示す。
【0014】
【表1】
【0015】表1において、比較例No.1,No.
2,No.9は、管内面側からのレーザビームによる溶
込み深さが板厚との比で20%以下と本発明の特許請求
の範囲から外れた製造条件であり、溶接欠陥が発生して
いた。比較例No.3とNo.8は、管内面側からのレ
ーザビームによる溶込み深さが板厚との比で80%以上
と本発明の特許請求の範囲から外れた製造条件であり、
溶け落ちが発生した。比較例No.4からNo.7ま
で、およびNo.10は、管外面側からのレーザビーム
による溶込み深さが板厚を貫通していないため、溶接欠
陥が発生していた。
【0016】このように本発明の特許請求の範囲から外
れた製造条件では、ビード形状が劣化し、あるいは溶接
欠陥が発生した。これに対して、本発明の製造条件を全
て満たす場合にのみ、溶接欠陥のない優れたビード形状
が得られることがわかる。
【0017】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、管内外面
から同時に高密度エネルギービームを照射して突合せ部
を溶接するものであるから、貫通溶接が安定して行われ
るため、レーザ溶接などに固有の溶接欠陥、すなわちア
ンダーカット、ブローホール、溶け落ちなどの発生を完
全に防止でき、かつ、内外面とも良好なビード形状が得
られるという効果がある。また、溶接速度を増大しても
上記効果を失わないので、レーザ溶接のもつ高能率溶接
の特徴を一層推進することができ、生産性が向上する効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を説明する図で、(a)は正面
図、(b)は側面図、(c)は平面図、(d)は溶接部
の断面図である。
【図2】従来法の一例を示す説明図で、溶接部の断面図
を併記して示す図である。
【図3】従来法の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 素管 2 突合わせ部 3 管外面側の高密度エネルギービーム 4 管内面側の高密度エネルギービーム 5 キーホール 6 溶融池 7 溶接ビード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長浜 裕 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼帯をオープンパイプ状に成形し、その
    両端面を突き合わせ、その突合わせ部に、素管の外面側
    および内面側から同時に高密度エネルギービームを照射
    して前記突合わせ部を溶接することを特徴とする溶接鋼
    管の製造方法。
  2. 【請求項2】 鋼帯をオープンパイプ状に成形し、その
    両端面を突き合わせ、その突合わせ部に、素管の外面側
    から管厚を貫通できる熱量を有する高密度エネルギービ
    ームを照射し、これと同時に、素管の内面側から管厚の
    20〜80%の厚さを溶融できる熱量を有する高密度エ
    ネルギービームを照射して前記突合わせ部を溶接するこ
    とを特徴とする溶接鋼管の製造方法。
JP6316324A 1994-12-20 1994-12-20 溶接鋼管の製造方法 Pending JPH08168892A (ja)

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