JPS598866Y2 - 電縫鋼管製造装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、帯状スケルプを連続的に戊形し溶接する電縫
鋼管の製造に際し、管状スケルプエッジを清浄にし、溶
接点の安定を計り、高品質の溶接を得る電縫鋼管の製造
装置に関するものである。

電縫鋼管の製造法、例えば高周波誘導溶接においては、
第１図に示す如く連続的に管状に或形されたスケルプ１
（以下管状スケルプという）は、ワークコイル２に流
れる高周波電流によって誘起される渦電流によって、そ
のエッジ部７が溶接温度まで加熱され、スクイズロール
４により加圧溶接される。

管状スケプル１のエッジ部７には戒形工程で用いる水、
フオーミング用の潤滑液、およびこの工程で発生する金
属粉とが混合したペースト状の物体（以下金属粉ペース
トという）等の異物が付着している。

通常エッジ部７に付着した潤滑液の大部分は加熱過程で
蒸発し、その残渣および金属粉ペーストもエッジ部７に
生或する酸化物と一緒にスクイズロール４の加圧作用に
より溶接点９から押出される。

しかし、鋼中に占めるＣｒ， Ｓｉ， Ｍｎ等の元素の
割合が増えるに従い、エッジ部７に生戒する酸化物はス
クイズロール４の加圧作用によっても押出されにくくな
り、いわゆるペネトレー夕といわれる溶接欠陥となる場
合が多くなる。

そこで、Ｃｒ， Ｓｉ、Ｍｎ等の元素を多く含む高級鋼
、合金鋼を造管する場合には、溶接雰囲気を不活性ある
いは還元性の非酸化雰囲気に調節し、管状スケルプ１の
エッジ部７に酸化物を生威させないことも、有効な手段
の一つであること考えられている。

その技術的解決手段としては、例えば米国特許第２８０
０５６１号および同第２９９１３４５号明細書において
は、不活性ガスのジェットをノズルから溶接部に吹きつ
けることが示されているが、この方法では周囲空気がガ
スジェットに巻込まれることが考えられ有効な手段とは
言えない。

特開昭５３−２９２５７号公報においては、管状スケル
プエッジの上部で、ワークコイルと溶接点の間に不活性
ガスのシール装置を配置しているが、拭取装置の下に開
口部があり、管状スケルプの内部を完全に非酸化雰囲気
に保つことは不可能である。

また、スケルプエッジに付着している金属粉ペーストを
除去するために、異物拭取り布又はブラシを配置してい
るが、拭取り布は、 （１） スケルプエッジの表面は凸凹状を呈しており
かつ鋭利な角部を有しているため、布が破損し連続運転
が出来ない。

（２）高周波誘導溶接での電縫鋼管製造の場合、ライン
スピードが速く、常にスケルプエッジを清浄にしようと
しても、布の供給が出来ないし、布の交換時はラインを
停止する必要がある。

（３）スケルプエッジの開口幅が狭く、図の様な拭取ロ
ールの挿入は出来ないし、拭取り布もロール形状になじ
まない。

などの欠点があり、実用に適さない。

またブラシは、 （１）スケルプエッジの開口幅が狭く、挿入が出来たと
しても、スケルプエッジを万遍なく拭取りする事は不可
能である。

（２）ブラシで拭取った金属ペーストは、ブラシに付着
し、ブラシ下流側のスケルプエッジに再度付着し、拭取
り効果は期待出来ない。

一方、特開昭５２−６０２６８号公報においては、溶融
金属がスクイズロール上流で、電磁力による“なだれ込
み”現象が生じ、Ｃｒ， Ｓｉ， Ｍｎ等の酸化物の除
去が完全に出来ずペネレータの生或となるとしている。

以上の従来技術の欠点に鑑み、 本考案者等は高周波誘導溶接による電縫鋼管製造方法の
基本現象に関して１６ ｍｍ高速度カメラで撮影し、溶
接衝合部欠陥の発生状況を詳細に観察した。

その結果、第２図、第３図に示す如く、前述“なだれ込
み”現象の発生周期は、溶接点９のライン方向の揺動周
期と完全に一致しており、ワークコイルの内側の管状ス
ケルプ１の表面外周と溶接点９を通る渦電流回路のイン
ピーダンスが溶接点９の揺動によって変化し、溶融金属
８の過不足によりペネトレー夕が生じることが判明した
。

この周期はスクイズロール４の横振れ周期に一致してい
る。

この事実は、従米認識されていなかった全く新しい知見
である。

本考案はこの新しい知見に着目してなされたもので、電
縫鋼管の高周波溶接に際し、スケルプエッジの金属ペー
ストをノズル群から供給される気体ジェットにより除去
し、シームガイドにより溶融点の揺動を押えることによ
り溶融金属の“なだれ込み”現象を押え、ペネレトレー
タ発生防止法を提供するものである。

本考案を以下第１図によって詳細に説明する。

ノズル群３〜３は、シームガイド６とワークコイル２の
中間で、かつ管状スケルプ１に切線方向をなし、スケル
プエツジ７に向い、かつライン軸方向に対する角度を調
整可能なように取付けられる。

この角度は、６０゜〜９０゜の範囲が好ましい。ノズル
群３〜３の断面積は、３〜５０ ｍｍ２であり、３〜１
０ｋｇ／ｃｍ’の高圧気体ジェットを供給する。

ノズル群５〜５は、スクイズロール４の斜上方から気体
ジェットを供給出来る様に、溶接点９の上流側でかつ溶
接点９の左右に各々配置する。

この位置は溶接点より５０〜２００ ｍｍ上流側で、か
つ溶接点の左右１０〜１００ ｍｍの範囲にすることが
好ましい。

ノズル群５〜５の断面積３〜５０ｍｍ２であり、３〜１
０ｋｇ／ｃｍ２の高圧気体ジェットを供給する。

シームガイド６は、溶接点９の上流側に配置され、スケ
ルプエツジ７と常に接触し、管状スケルプ１の進行速．
度と同じ周速度で哨在回転するように取付けられている
。

後に述べる理由で、シームガイド６の位置は、通常溶接
点の上流側１５０〜５００ ｍｍとし、その厚さは通常
５〜２０ ｍｍとすることが好ましい。

本考案は以上の如く構威されており、連続的に戒形され
た管状スケルプ１のスケルプエツジ７に付着した金属ペ
ーストはノズル群３〜３によ、り気体ジェットを供給す
ることにより完全に除去される。

また、スクイズロール４は渦電流による過熱？防止する
為、冷却水を供給して冷却しているが、これはノズル群
５〜５により気体ジェットを供給し、溶接点９近傍への
流入を防止している。

以上の様にして溶接点９への異物の流入を完全に遮断し
ている。

一方、溶接点９でスケルプエッジ７を加圧圧着せしめる
スクイズロール４は、製作寸法精度上１回転あたりの横
振れ量をｈ。

ｍｍ以内に押えることは出来ないためシームガイド６を
溶接点９の上流側５００ ｍｍ以上の位置に配置し厚み
５ｍｍ以下で行っていた従来の溶接では、溶接点９のラ
イン軸方向への揺動は防止出来なかった。

しかし、実験結果に基づいた本考案によれば、スクイズ
ロール４の横振れによる欠点をカバーし、“なだれ込み
゛現象のない安定した溶接が出来る。

以下、第１図の構戒に従う本考案の装置により製造した
実施例と通常の方法による製造結果を述べれば下記の通
りである。

溶接装置 真空管式高周波誘導溶接装置 周波数 ３００ ＫＨＺ 出力２５０ ＫＷ 管材料 造管寸法 ３８φｍｍＸ２．Ｏ ｔｍｍ鋼管
材質 ＳＵＳ ３Ｑ４ 造管速度 ５０ ｍ／ｍｉｎ シームガイド位置 スクイズロール上流側１５０ ｍｍ
〜５００ ｍｍ ？み ５〜２０ ｍｍ 以上の条件を一定として、本考案の場合はノズル断面積
５ ｍｍ２とし、元圧４ ｋｇ，／ｃｍの圧縮空気を供
給した。

この結果得られた製品の溶接部破壊試験をした溶接欠陥
発生率を比較し、第４図に示す。

本考案による製造結果では、欠陥の発生が全く見られな
かった。

以上説明したように、本考案の装置によれば従来の装置
によるものに比べて極めて高品質の溶接部を有する電縫
鋼管を製造することが出来、工業上極めて有用な考案で
ある。

又、膨大な費用を費やして溶接部近傍を非酸化性雰囲気
にしなくても、高品質の溶接部を有する電縫鋼管の製造
が可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の電縫鋼管製造装置の構威を示す斜視図
、第２図は溶融金属の“なだれ込み”現象を示す斜視図
、第３図は良好な溶接状態を示す斜視図、第４図は製造
法別の製品溶接部の破壊検査の結果を比較した図である
。 １：管状スケルプ、２：ワークコイル、３：ノズル、４
：スクイズロール、５：ノズル、６：シームガイド、７
：スケルプエッジ、８：溶融金属、９：溶接点。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 電縫鋼管製造装置において、 （イ）シームガイド６とワークコイル２の中間位置に、
   管状スケルプ１と切線方向をなし、スケルプエツジ７に
   対向し、かつライン軸方向に対する角度を調整可能のよ
   うに気体ジェットを供給するノズル群３〜３を配置する
   。 （ロ）スクイズロール４に斜め上方から気体ジェットを
   供給し得るノズル群５〜５を配置する。 （ハ）溶接点の上流側と最終威形ロールの中間位置にシ
   ームガイド６を配置する。 以上の如く構或したことを特徴とする電縫鋼管製造装置
   。 ２ スケルプエツジ７に対向するノズル群３〜３の角度
   が、ライン軸方向に６０゜〜９０゜の範囲で調整できる
   実用新案登録請求の範囲第１項に記載の電縫鋼管製造装
   置。 ３ スクイズロール４に気体ジェットを供給するノズル
   群５〜５を、溶接点９から５０〜２００ ｍｍ上流側で
   、かつ溶接点９の左右１０〜１００ ｍｍの範囲に配置
   した実用新案登録請求の範囲第１項に記載の電縫鋼管製
   造装置。 ４ シームガイド６が、厚み５〜２０ ｍｍであり、か
   つこれを溶接点９の上流側１５０〜５００ ｍｍの位置
   に配置した実用新案登録請求の範囲第１項に記載の電縫
   鋼管製造装置。