JPH10258312A - 真円度の優れた溶接管の製造方法 - Google Patents
真円度の優れた溶接管の製造方法Info
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- JPH10258312A JPH10258312A JP6276297A JP6276297A JPH10258312A JP H10258312 A JPH10258312 A JP H10258312A JP 6276297 A JP6276297 A JP 6276297A JP 6276297 A JP6276297 A JP 6276297A JP H10258312 A JPH10258312 A JP H10258312A
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Abstract
高い製品溶接管を得る。 【解決手段】 金属帯2を板幅方向に曲げ加工し、断面
をほぼ真円形状に保持した状態で板幅方向両端部を突合
せ溶接7した後、溶接部から管底部までの距離が目標製
品外径よりも小さくなるようにオーバベンドロール9で
溶接素管8を扁平加工し、次いで矯正ロール11で溶接
素管をほぼ真円形状に成形する。扁平加工では、溶接部
から管底部までの距離が目標製品外径よりも3〜10%
小さくなるように溶接素管を扁平加工することが好まし
い。扁平加工で管中央部の真円度が低下する場合には、
オーバベンドロール9による扁平量に応じて矯正ロール
11の圧下量を調整する。 【効果】 扁平加工−矯正により残留応力が除去される
ため、溶接素管8を定寸切断して得た製品溶接管は、管
端においても真円度が低下することがない。
Description
たって真円度に優れた溶接管を製造する方法に関する。
所定幅にスリットされた金属帯が管素材として使用され
る。金属帯は、多段配置された各成形スタンドで幅方向
に順次曲げ加工され、最終的には幅方向両端部を突き合
せた円筒形状に成形される。次いで、幅方向両端部を突
合せ溶接し、素管を得る。この素管をサイジング工程に
通し、複数段の成形ロールで管の直径を絞り寸法精度及
び真円度を向上させている。その後、定寸切断され、製
品管となる。ロール成形法では、成形スタンドの多段配
置が必要とされる。しかも、製造しようとする管の直径
が異なると、それに応じて各スタンドの成形ロールを組
み替えることが要求される。成形ロールの組替えや各ス
タンド間の調整は、非常に面倒な作業であり、生産性を
向上させる上でのネックとなる。そこで、本発明者等
は、金属帯に曲げ・曲げ戻し歪みを付与するとき金属帯
が板幅方向にカールする性質を利用し、多数の成形ロー
ルを必要としないロールレスフォーミング法を開発した
(特公平6−77773号公報)。この方法では、板幅
方向と平行な小径の曲げロールによって、管内面となる
面を内側にして金属帯を連続的に曲げ・曲げ戻し加工
し、曲げ・曲げ戻しによる板幅方向の曲がりを利用して
金属帯を円筒形状に成形する。
管では、ロール表面が接触する管の周方向位置に応じて
ロール表面の曲率が異なる。そのため、管の周方向位置
に応じて、成形ロールによって受ける加工の形態や歪み
量等が異なる。このような成型工程を経た溶接管には管
周方向に沿ってバラツキのある応力分布が内在してお
り、管を切断した際に切断端面の断面形状が残留応力に
よって変化し、結果として管端部の真円度を低下させ
る。特に製造しようとする溶接管が肉厚比(肉厚/管外
径)の小さい薄肉管や高強度材料からなる管である場
合、真円度が低下する傾向が顕著になる。ロールレスフ
ォーミング法で造管した場合にも、ロール成形法ほどで
はないが、依然として管端部における真円度の低下がみ
られる。本発明は、このような問題を解消すべく案出さ
れたものであり、溶接後の扁平加工によって残留応力を
開放し、管端部でも残留応力に起因した変形を抑え、真
円度の高い溶接管を製造することを目的とする。
は、その目的を達成するため、金属帯を板幅方向に曲げ
加工し、断面をほぼ真円形状に保持した状態で板幅方向
両端部を突合せ溶接した後、溶接部から管底部までの距
離が目標製品外径よりも小さくなるように溶接素管をオ
ーバベンドロールで扁平加工し、次いで溶接素管をほぼ
真円形状に矯正ロールで成形することを特徴とする。扁
平加工では、溶接部から管底部までの距離が目標製品外
径よりも3〜10%小さくなるように溶接素管を扁平加
工することが好ましい。扁平加工によって管端の真円度
が確保されるが、管中央部の真円度が低下する場合があ
る。このような場合には、式(1)で与えられる数値が
5〜11の範囲になるように、オーバベンドロールによ
る扁平率に応じて矯正ロールによる直径絞り率を調整す
ることが好ましい。 扁平率(%)+10×直径絞り率(%)・・・・(1)
各成形スタンドで板幅方向に順次曲げられ、円筒状に成
形される。また、図1に示すロールレスフォーミング法
では、アンコイラ1から巻き出された金属帯2は、小径
ロール3により曲げ・曲げ戻し加工される。金属帯2
は、曲げ・曲げ戻し加工で生じた板幅方向の曲がりによ
って、サイドロール4に至る過程で板幅方向にカール
し、円筒形状に変形する。円筒状に成形された金属帯2
は、シームガイドロール5で板幅方向両端部を案内され
ながらスクイズロール6に送り込まれ、板幅方向両端部
が溶接装置7で突合せ溶接される。溶接素管8は、オー
バベンドロール9で扁平加工された後、引抜き装置10
を経て矯正ロール11で真円形状に加工される。次い
で、切断装置12により定寸切断され、製品溶接管とな
る。
法の何れにおいても、程度の差はあれ、金属帯1を筒状
に成形する過程で発生する歪みの形態や大きさが金属帯
1の板幅方向に関して異なる。また、溶接素管8の断面
形状を矯正ロール11で調整する際にも、矯正ロール1
1から受ける歪みは、溶接素管8の円周方向に関して一
様でない。このように、複雑な変形経路を経た溶接素管
8には円周方向に沿って不均一な残留応力が分布してお
り、また残留応力の分布状態を予め把握することはでき
ない。残留応力は、管端部から離れた箇所では釣り合っ
た状態にある。そのため、矯正ロール11による矯正条
件を適正に選定するとき、溶接素管8の真円度を確保で
きる。しかし、溶接素管8が切断されると、切断端面近
傍における残留応力の釣合い状態が崩れ、管端が変形し
た状態で再び残留応力が釣り合う。そのため、溶接素管
8の真円度が良好となるように矯正条件を選定しても、
溶接素管8を切断して得た製品溶接管では管端部近傍の
真円度が悪化する。
釣り合い状態が崩れた結果である変形を防止するため、
スクイズロール6でほぼ真円状に保持した状態で金属帯
1を溶接した後、溶接部から管底部までの距離を目標製
品外径よりも小さくなるようにオーバベンドロール9で
扁平化している。オーバベンドロール9としては、ロー
ル最小径部を含む部分に目標製品半径×1.1〜1.4
程度の半径をもつカリバーを付けたロールが好ましい。
このようなオーバベンドロール9により、目標製品外径
を基準として3〜10%の扁平量で溶接素管8が扁平加
工される。カリバー形状については、目標製品半径に等
しい半径のカリバーでは全く扁平化することが困難であ
るため、目標製品半径よりも大きな半径をもつカリバー
にすることが必要である。具体的には、目標製品半径の
1〜1.4倍程度の半径をもつカリバーで所望の扁平変
形を実施することが可能である。扁平化に引き続いて実
施される矯正ロールによる直径絞り加工と併用して良好
な管の真円度を確保するためには、表1に示すように溶
接管直径の3〜10%の範囲に扁平率を調整し、更に式
(1)で与えられる数値を5〜11の範囲に規制する必
要がある。 扁平率(%)+10×直径絞り率 ・・・・(1)
外れ、或いは式(1)で与えられる数値が5〜11の範
囲を外れると、図2に示すように真円度が悪化する。ま
た、溶接直後の管の断面は、溶接部が高温のため他の部
分よりも強度が低いことから残留応力によって溶接部が
屋根状に変形したいわゆるルーフィングと呼ばれる減少
が生じ、溶接部を上側にした場合に縦長の断面形状にな
る。そのため、扁平方向としては溶接後の管を上下から
圧下して横長形状とし、管断面全体及び溶接部近傍の形
状を改善することが必要である。溶接素管8を扁平加工
すると、新たな残留応力が発生する。この残留応力は、
それまでの加工履歴によって発生していた残留応力の影
響をほぼ除去する。扁平加工で発生した残留応力は、溶
接素管8を矯正ロール11で真円形状に成形するときに
発生する逆方向の残留応力で相殺される。そのため、矯
正ロール11を通過した溶接素管8は、成形後に溶接し
たままの状態に比較して残留応力が大幅に少なくなって
いる。したがって、溶接素管8を定寸切断しても、切断
端面に口開き,口閉じ等の変形が発生することがなくな
る。扁平加工が真円度の向上に及ぼす影響は、製品溶接
管の中央,先端,後端で異なる傾向を示す。すなわち、
扁平量の増大に従って管端では必要な真円度が維持され
るものの、管中央では過度に扁平化される虞れがある。
このような場合、矯正ロール11で溶接素管8の直径を
絞る加工を施し、その圧下量を調節することにより管中
央の真円度も確保される。
i:0.50重量%,Mn:0.30重量%,P:0.
025重量%,S:0.001重量%,Ni:2.00
重量%,Cr:16.30重量%,N:0.010重量
%の組成をもち、板厚0.35mm,0.2%耐力93
5MPa,引張強さ1170MPa,伸び9.0%,ビ
ッカース硬さHV380の高強度ステンレス鋼帯を使用
した。このステンレス鋼帯を幅79.3mmにスリット
加工し、図1に示すように鋼帯2の板幅方向と平行に配
置された直径8mmの小径曲げロール3で鋼帯2の長手
方向に連続的に曲げ・曲げ戻し加工を施した。曲げ・曲
げ戻し加工で発生した板幅方向の反りを利用して鋼帯2
を円筒状に成形し、スクイズロール6で断面をほぼ真円
状に保持した状態で、鋼帯2の板幅方向両端部を溶接速
度10m/分で突合せTIG溶接した。スクイズロール
6としては、図3に示すように直径ds=25.4mm
のギャップを形成するロール対を使用した。
目標製品外径25.4mmよりも小さくなるように、オ
ーバベンドロール9により溶接素管8を扁平加工した。
オーバベンドロール9には、図4に示すカリバー半径R
B =15.5mm,ロール底径D1 =60mm,ロール
胴径D2 =82mmのロール対を使用した。また、適正
扁平量に対応したカリバーをもつオーバベンドロール9
として、図5に示すようにカリバーの長半径RB1=1
6.04mm,短半径RB2=11.03mm,ロール底
径D1 =60mm,ロール胴径D2 =82.4mmのロ
ール対を使用した。なお、図4のロールは、ロール合せ
部で管と接触しない領域が生じる。図5のロールでは、
総型でほぼ円周方向全体にわたって管表面に接触する。
この点、図5のロールの法がロールわせ部での局部的な
折れ変形が生じないことから、図5のロールの方が好ま
しい。扁平加工後の溶接素管8を引抜き装置10で引き
抜いた後、直径方向の絞り加工を加えない状態で矯正ロ
ール11により溶接素管8をほぼ真円形状に成形した。
矯正ロール11としては、図6に示すように直径dc =
25.4mmのギャップを形成する底径D3 =60mm
のロール対を使用した。成形後の溶接素管8を定寸切断
し、直径25.4mmの製品溶接管を得た。
mまで変化させ、定寸切断された製品溶接管の先端,中
央及び後端における真円度(縦径−横径)を測定した。
図7の測定結果にみられるように、扁平加工を施さない
製品溶接管では、真円度が管外径の4%を超える値とな
っていた。扁平量0の条件は、表1のNo.1と異なり、
扁平ロールの圧下を0としたものであるので、溶接部の
ルーフィング形状がそのまま残留し、管中央が極端な縦
長となったものである。通常、中央の真円度がある程度
確保された場合は、管端の形状が崩れる場合が多い。し
かし、このような極端な条件の場合では、残留応力のバ
ランスにより管端が依然として縦長ではあるものの、極
端に縦長な中央に対しては縦長の程度が減少する方向に
変形したものと推察される。他方、扁平加工した製品溶
接管では、何れの位置においても扁平量の増大に伴って
管断面が縦長から横長となる傾向がみられた。なかで
も、扁平量がおおよそ1.5〜2mmの範囲で扁平加工
すると、先端,中央及び後端の何れにおいても真円度が
管外径の1%程度以内の良好な形状をもつ製品溶接管が
得られた。1.5〜2mmの扁平量は、目標製品外径の
5.9〜7.9%に相当する。
する割合は、図8に示されているように、先端及び後端
に比較して管中央で大きい。そのため、先端及び後端に
おける真円度を確保するように扁平量を設定すると、管
中央では過度に扁平化された横長になる虞れがある。そ
こで、扁平量を2mmに固定して矯正ロール11を最大
0.15mmまで圧下することにより、溶接素管8の直
径を絞る加工を施した。この場合、図8に示すように圧
下量の増大に伴って製品溶接管の中央が横長から縦長に
なり、先端及び後端では縦長から横長になる傾向がみら
れた。この結果から、扁平加工によるとき管中央部分及
び管端部の断面形状が同時に所望の範囲に納まらない場
合でも、矯正ロール11による圧下量調整を扁平加工に
組み合わせることにより、長手方向に関してほぼ同じ断
面形状をもつ製品溶接管が得られることが判る。扁平量
と矯正ロール11の圧下量との適正な関係は、各ロール
の直径,ロールスタンドの配置,直径,板厚等の管の寸
法,材料特性等の要因によって残留応力自体の大きさが
変化することから一概に定めることができない。そのた
め、両者の関係を実験的に求めることが必要であるが、
実施した条件下では扁平量については管外径の3〜10
%程度,矯正ロール11の圧下による管直径の絞り量に
ついては管外周長の0〜0.5%程度であった。
は、溶接素管を扁平加工した後で矯正ロールにより真円
形状に成形することにより、造管時の残留応力が除去さ
れ、溶接素管を切断して製品溶接管とした場合に管端に
おいても真円度が低下することがない。そのため、残留
応力除去焼鈍を必要とせず、全長にわたって良好な断面
形状をもつ溶接管が安価に製造される。
ング法による造管ライン
プロフィール
プロフィール
ルのプロフィール
ール
及ぼす影響
ール 4:サイドロール 5:シームガイドロール
6:スクイズロール 7:溶接装置 8:溶接素管 9:オーバベンドロール 10:引
抜き装置 11:矯正ロール 12:切断装置 ds :スクイズロールのクラウン直径 RB ,RB1,RB2:オーバベンドロールのカリバー半径 D1 :オーバベンドロールの底径 D2 :オーバ
ベンドロールの胴径 dc :矯正ロールのクラウン直径 D3 :矯正ロ
ールの底径
Claims (3)
- 【請求項1】 金属帯を板幅方向に曲げ加工し、断面を
ほぼ真円形状に保持した状態で板幅方向両端部を突合せ
溶接した後、溶接部から管底部までの距離が目標製品外
径よりも小さくなるように溶接素管をオーバベンドロー
ルで扁平加工し、次いで溶接素管をほぼ真円形状に矯正
ロールで成形することを特徴とする真円度の優れた溶接
管の製造方法。 - 【請求項2】 溶接部から管底部までの距離が目標製品
外径よりも3〜10%小さくなるようにオーバベンドロ
ールで溶接素管を扁平加工する請求項1記載の真円度の
優れた溶接管の製造方法。 - 【請求項3】 オーバベンドロールによる扁平率に応じ
て、式(1)で与えられる数値が5〜11の範囲になる
ように、矯正ロールによる直径絞り率を調整する請求項
1記載の真円度の優れた溶接管の製造方法。 扁平率(%)+10×直径絞り率(%)・・・・(1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06276297A JP3990761B2 (ja) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | 真円度の優れた溶接管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06276297A JP3990761B2 (ja) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | 真円度の優れた溶接管の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10258312A true JPH10258312A (ja) | 1998-09-29 |
JP3990761B2 JP3990761B2 (ja) | 2007-10-17 |
Family
ID=13209734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06276297A Expired - Fee Related JP3990761B2 (ja) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | 真円度の優れた溶接管の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3990761B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100956830B1 (ko) | 2008-08-05 | 2010-05-07 | 주식회사 금강티더블유피 | 금속관 성형장치 |
KR101313805B1 (ko) * | 2011-04-07 | 2013-10-01 | 오형동 | 알루미늄튜브 제조방법 및 그 제조장치 |
CN108188202A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-22 | 合肥实华管件有限责任公司 | 一种板焊管及集合管的整形设备 |
CN114273447A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-04-05 | 杰森能源技术有限公司 | 金属管的制造方法 |
-
1997
- 1997-03-17 JP JP06276297A patent/JP3990761B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100956830B1 (ko) | 2008-08-05 | 2010-05-07 | 주식회사 금강티더블유피 | 금속관 성형장치 |
KR101313805B1 (ko) * | 2011-04-07 | 2013-10-01 | 오형동 | 알루미늄튜브 제조방법 및 그 제조장치 |
CN108188202A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-22 | 合肥实华管件有限责任公司 | 一种板焊管及集合管的整形设备 |
CN114273447A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-04-05 | 杰森能源技术有限公司 | 金属管的制造方法 |
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JP3990761B2 (ja) | 2007-10-17 |
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