JPS617010A - 継目無管の偏肉要因診断方法 - 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〕 本発明は穿孔機、マンドレルミル等の製管設備の不良、
或いは製管用素材−たるビレットの熱処理不良等の偏肉
要因を製造された管の肉厚を分布に基づいて診断する方
法に関するものである。

〔従来技術〕

継目無管を、例えばマンネスマン・マンドレルミル　式
で製造する場合、素材たるビレットを加熱炉にて所要温
度に加熱した後、穿孔機にて中心に沿って孔を穿ち素管
を得、この素管を必要に応じてエロンゲータに通した後
、又は直接マンドレルミルに通して延伸圧延し、ストレ
ソチレシューサ、その他の圧延機で所定の外径、肉厚に
仕」二げることにより製造している。ところでこのよう
にして製造される継目無管には種々の要因に基づき肉厚
にばらつきが生じる。このような肉厚のばらつき発生の
要因としては管素材の材質、加熱温度の不均一等に基づ
く場合の外、穿孔機、マンドレルミル、レデューサ等の
製管設備に起因する場合も少なくない。例えば穿孔機に
あってはそのプラグの摩耗、偏心等によって、またマン
ドレルミルにあってはロールのアライメント不良、ロー
ル摩耗、マンドレルバ−のたわみ等が偏肉を発生させる
ことが知られており、上記した加工具等の点検。

整備、交換により偏肉の程度を低減し得ることが認めら
れる。

しかし従来にあってはこのような点検整備、工具交換等
は定期的に、例えば製管本数等に基づいて行われている
ため安全を見込んで点検整備、或いは工具交換を早めに
行いがちであり、点検、整備回数が多（なり、また工具
コストも高くつく等の問題があった。

本発明者等は製造された管の偏肉とその発生要因で在る
穿孔機、マンドレルミル等の製管設備の不良、或いはビ
レットの片焼は等の熱処理不良との関係につき実験、研
究を行なった結果、例えば穿孔機のプラグ不良、特に偏
心がある場合には管内面に螺旋状の偏肉が発生し、また
マンドレルミル、プラグミルの不良、特にロールギャソ
プアライメント不良が在る場合には管の軸長方向に二定
間隔で９０°ずつ向きの異った位置で偏肉が生じ、更に
ビレット片焼は等の不良が存する場合には管内面に前記
穿孔機不良の場合と同様の螺旋状の偏肉が発生するが、
この偏肉の周期は穿孔機不良の場合と異ったものとなる
こと等を知見した。またこれらの特徴的な肉厚変化は継
目無管の最終製品の段階においても残存し、従って各製
管装置の出側毎に肉厚針を配して逐一肉厚分布を測定す
る必要はなく、最終製品について、その周方向の複数個
所の夫々において軸長方向の肉厚を測定しミこれを解析
して各偏肉要因毎に肉厚変動分を分離し、偏肉発生要因
を正確に、しかも容易に診断し得ることも解った。

〔目的〕

本発明はかかる知見に基づきなされたものであって、そ
の目的とするところは電磁超音波法を用いて周方向複数
個所の夫々において管の軸長方向各部の肉厚を測定し、
、この肉厚測定値に基づい了、その偏肉分布、偏肉の周
期、周方向の偏肉の最大値、最小値等を求め、偏肉発生
要因特有の肉厚変化を検出し、正確に偏肉要因を診断し
、適切な処理を適性なタイミングで無駄なく整備点検を
行い得るようにした継目無管の偏肉要因診断方法を提供
するにある。

〔構成〕

本発明に係る継目無管の偏肉要因診断方法はビレットに
穿孔機を用いて、穿孔し、得られた素管を延伸圧延して
製造された継目無管の周方向複数個所について夫々軸長
方向各部の肉厚を測定し、該測定値に基づき周方向の任
意の２箇所についての各軸長方向肉厚分布関数を求め、
これら肉厚分布関数に基づいて相互相関関数を導出し、
該相互相関関数に基づいて偏肉要因を判別することを特
徴とする。

本発明に係るいまひとつの継目無管の偏肉要因診断方法
はビレットに穿孔機を用いて穿孔し、得られた素管を延
伸圧延して製造された継目無管の周方向複数個所につい
て夫々軸長方向各部の肉厚を測定し、該測定値に基づき
周方向の任意の２個所についての各軸長方向肉厚分布関
数を求め、これら肉厚分布関数に基づいて相互相関関数
を導出し、該相互相関関数の所定領域内でのピーク値が
予め定めた基準値を越えるか否かの判断、並びに前記測
定値の各軸長方向肉厚の平均値を算出し、平均値のうち
の周方向における最大値と最小値との差を予め定めた他
の基準値と比較し、差が基準値を越えるか否かの判断に
基づいて偏肉要因を判別することを特徴とする。

〔実施例〕 以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。第１図はマンネスマン・マンドレルミル方式に
よる製管工程及び本発明方法の制御系を示す模式図であ
り、図中１はビ１ノット、２は加熱炉、３は穿孔機、４
ばマンドレルミル、５は再加熱炉、６はストレンチレデ
ューサ、７は冷却床を示している。ビレット１は加熱炉
２にて所定温度に加熱され、穿孔機３にて中心部に穿孔
され、次いでマンドレルミル４にて粗圧延され、ホット
ソーにてクロップ部を切断され、再加熱炉５にて加熱し
た後、ストレッチレデューサ６にて所定の外径、肉厚に
圧延され、冷却床７にて冷却して継目無管を製造してい
る。そしてストレッチレデューサ６の出側において肉厚
測定装置１０を用いて管Ｐの周方向におげる複数個所で
夫々軸長方向に所定のピッチ（０，１〜１０ｃｍ）で肉
厚を測定する。

第２図は肉厚測定装置ｌＯの計測部及び信号処理部の１
例を示すブロック図であり、ストレンチレデューサの出
側における継目無管Ｐの移動域の周囲に励磁コイルａが
同心に配設せしめられており、これに直流電流が通流せ
しめられると、継目無管Ｐにその軸方向への直流磁界が
付与されるようになっている。一方１３は同期パルス発
生回路であって、そのトリガー信号に基づきパルス電流
発生回路１４はパルス電流を発し、送信コイル１１に通
電するごとにより管Ｐの半径方向の磁束が変化し、この
磁束変化に伴って管Ｐの表面に渦電流が発生する。この
渦電流と前記磁界とによるローレンツ力にて管２表面と
垂直な方向に変化する歪（フレミングの左手の法則）が
発生し、該歪は管Ｐの表面と垂直な方向に伝播する。即
ち管２表面から縦波の超音波が発生する。この超音波は
管Ｐ中を伝播し、その内周面で反射し、この反射超音波
は夕（表面に到達し、前述と逆の過程（フレミングの右
手の法則）により渦電流を発生し、受信コイル１２によ
り誘起電圧として検出され、増幅器１５にて増幅された
後、同期検波器１６により包絡線検波されて時間差測定
回路１７へ入力される。同期検波器１６には同期パルス
発生回路１３からトリガー信号が与えられており、これ
によりパルス電流を送信コイル１１に通電した時点から
最初のエコーを検出した時点まで計数を行わせるべき信
号を時間差測定回路・１７へ出力する。時間差測定回路
１７は管Ｐの表面に超音波が発生した時点から内表面で
反射しノこエコーが検出される時点までの時間差を求め
インターフェース１８を通して演算装置２０の肉厚変換
回路２１へ与える。肉厚変換回路２１は上記時間差及び
別途求めた管Ｐの温度及び該温度での縦波伝播速度に基
づいて管Ｐの肉厚を測定する。この肉厚は管Ｐの周方向
複数個所、例えば６ケ所の夫々について管Ｐの全長にわ
たる肉厚を算出し、夫々′／ｊｆＪＷ、回路２２へ出力
する。

演算回路２２は入力された肉厚データについて、軸長方
向の肉厚分布関数、またこれりに基づき相互相関関数を
求め、更には肉厚データに基づいて軸長方向の平均値及
び平均値の周方向における値゛の最大値、最小値を求め
てこれらの差を算出し、夫々判定回路２３へ出力する。

判定回路２３は入力された各算出値に基づき継目無管に
形成された偏肉の原因がマンドレルミルに起因するもの
か、或いは穿孔機若しくはビレット片焼に起因するもの
かを判断する。

以下先ず継目無管に形成された偏肉がマンドレルミル、
特にそのロールギャップアライメント等に起因するか否
かの判断手順について第３図に従い説明する。先ず得ら
れた管に′ついてその周方向複数個所ｉ　　（ｉ＝１・
・・ｋ）について管の軸長方向各部ｊ　（変形の大きい
トップ部、ボトム部を除く）についてくＪ−１〜ｎ点）
管各部の肉厚Ｄｉ３を測定しくステップ■）、この肉厚
データに基づいて管の周方向複数個所について夫々軸長
方向についての測定値の相加平均−ｂ−１、即ち このように管の軸長方向の肉厚値についてその相加平均
’−Ｄ　＋を求めると、この平均肉厚値Ｄｉ　は穿孔機
の不良及びヒレノドの片焼ｂ３による偏肉の影響が消去
され一、マンドレルミルに起因する偏肉のみが抽出され
たものとなる。この理由は次のように説明される。

即ち、素管について得た軸長方向の肉厚分布が例えば穿
孔機不良、ビレットの片焼りに起因する偏肉と、マンド
レルミルの不良に起因する偏肉とが重畳した結果である
とし、マンドレルミルの不良に起因する偏肉をａ（１、
また穿孔機のプラグ、ビレットの片焼けに起因する偏肉
の周期をω、軸長方向の位置をＬｊ　とすると、素管の
軸長方向偏肉分布はａ。＋ｓｉｎωＬｊ　と表わせる。

ところでこれを素管の軸長方向に平均（前記偏肉周期の
少なくとも数周期分）すると、下式の如（になる。

従って穿孔機のプラグ不良、ビレット片焼けに起因する
偏肉に関する項が消去され、マンドレルミルの不良に起
因する偏肉ａｏのみの値となるのである。

次に上述の如くにして求めた管の軸長方向肉厚平均値の
内、周方向における最大値Ｄｉｍａχ、と最小値Ｄｉ　
ｍｉｎとの差ΔＤｉを求め（ステップ■）、この偏差Δ
Ｄ＋が予め定めた基準値に１よりも大きいか否かを判断
しくステップ■）、基準値に１よりも小さいときはマン
ドレルミルの不良に起因する偏肉は許容範囲内の値と判
断し診断を終了する。また基準値に１よりも人きい場合
にはマンドレルミルの圧延条件不良としてその再調節を
行い（ステップ■）、調節が終了すると次の管の製造を
開始しくステップ■）、当該素管についてステップ■に
戻り上述の過程を反復し、ΔＤｉが基準値に１より小さ
くなるまでマンドレルミルを再調節してゆく。

次に穿孔機のプラグ不良、ピレノ１へ片焼けに起因する
偏肉発生の有無の検出過程について第４図に示すフロー
チャート及び第５図（イ）〜（ニ）の説明図に従って説
明する。先ず前述の場合と同様に得られた管について第
５図（イ）に示す如く管の周方向複数個所（，１〜ｈ）
におげる軸長方向各部の肉厚を求め、第５図（ロ）、（
ハ）に示す如く変形の大きいトップ部、ボトム部（破線
の位置から夫々トップ側、ボトム側のデータを陣＜）を
除く中間部の肉厚データ総数をＮ　（ｊ＝１・・・Ｎ）
、データの取付間隔をΔβとして周方向にθだ＆、ｌ隔
てられた２個所の管軸方向の肉厚分布関数ψ１（ｊ、Δ
ｌ）、ψ２　（ｊ、Δｌ）を求め（ステップ■）、これ
に基づいてｋを変数とする相互相関関数Ｃ１２’　（ｋ
　、　　Δｌ）を下式に従って導出する（ステップ■）
。

Ｃ＋２（ｋ、　　Δβ） 但しに：係数 上式において右辺のψ２をψ２　　（ｊ−に＋Δβ）と
したのはΔβが製管サイズにより変化するためである。

いま穿孔機のプラグ偏心が存する場合、或いはビレット
に片焼けがあった場合、得られた管の肉厚分布は夫々の
要因に基づく第５図（ロ）。

（ハ）に示す如き周期的偏肉が形成される。換言すれば
管の軸方向肉厚分布をみた場合、夫々第５図（ニ）、（
ホ）に示す如き所定の周期で偏肉のピークが表われる。

いま第５図（ニ）、（ホ）の如く基準位置から管の軸長
方向における肉厚のピーク値を示す位置までの距離を穿
孔機に起因する場合をに１Δｌ、ビレット片焼けに起因
する場合をに２Δｌとすると相互相関関数Ｃｌ２（ｋ、
　４ｇ）も夫々Ｃ＋２（ｋ、、　　ΔＡ）　、ＣＩ２　
（ｋ２　、　　Δｌ）でピークを有することとなる。

従って、逆に穿孔機のプラグ偏心、ビレット片焼は等に
よる偏肉周期を予め実験的、経験的に求めてに、、に２
を設定しておき、相互相関関数Ｃｌ２（ｋ、　　ΔＩ２
）が第５図（へ）に示す如（ｋ、の近傍において基準値
を越えるピーク値を有するか否かを判断しくステップ■
）、ピーク値を有さないときはに２の近傍ピーク値を有
するか否かを判断しくステップ■）、同様にピーク値を
有さないときは穿孔機のプラグ不良、ビレット片焼けに
起因する偏肉は存在しないこと、換言すれば穿孔機、ビ
レット加熱炉の調整、点検不要と判断し、診断を終了す
る。

一方に１で基準値以上のピーク値を有する場合はビレッ
トの片焼けによる偏肉が発生していることが検知され、
ビレット加熱炉について加熱条件の調節を行い（ステッ
プ■）、調節が終了するとに２でピーク値を有するか否
かを判断しくステソプ■）、ピーク値を有するときは穿
孔機のプラグ交換、調節を行い（ステップ■）、次の継
目無管の製造を行い（ステップ■）、相互相関関数Ｃｌ
２（ｋ、　Δβ）がｋｌ＋　　ｋ２のいずれにおいても
ピーク値を有しなくなるまでステップ■に戻って上記過
程を反復し、加熱炉及び／又は穿孔機の再調節を繰り返
し行う。なお上記したに、、Ｊの決定に際しては穿孔機
の穿孔速度及びその後の圧延ミルの圧延比を考慮して定
められることは勿論である。

なお上記ステップ■〜■の過程はより具体的には次の如
く行う。即ち管の周方向に夫々０１．θ２・・・θｎだ
け隔てられた各管軸方向の肉厚分布関数に基づき求めた
相互相関関数について、予め経験的、或いは実験的に求
めた判断域に□±Δｋ　（ｎ＝１．２）を設定しておき
、この間での相互相関関数ピーク値Ｃｌ２（ｋｌ　′、
ΔＩり　、Ｃ，２（ｋ２　’。

Δ１２）、ｋ、−Δｋ＜ｋ、’＜ｋ、＋Δに、Ｊ−Δｋ
＜ｋ２　′〈ｋ２→−Δｋを求める。そしてこのような
ピーク値を各相互相関関数について求めその複数個に・
ついて平均をとり、それが所定の値を越えた場合にのみ
夫々に応じて穿孔機のプラグ不良、加熱炉不良を改善す
べく必要な措置を採ることとする。

〔効果〕

以上の如く本発明方法にあっては製造された管の周方向
複数個所の夫々において軸長方向の肉厚を測定し、この
肉厚データに基づいて偏肉の程度、周期を算出し、各偏
肉要因毎の特徴的肉厚変動パターンを抽出し、各要因の
有無を判断し得ることとなって、偏肉要因を正確、且つ
容易に検出し得て適正な処置を施し得ることとなって管
品質の格段の向上を図れることは勿論、不必要な点検、
整備が省略出来て、省力化が図れる外、部品交換等も適
切なタイミングで行い得るから無駄な部品交換も防止出
来て部品コストの低減も図れるなど、本発明は優れた効
果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用したマン翠スマン・マンドレ
ルミルによる継目無管の製造工程を示す模式図、第２図
は電磁超音波による肉厚測定装置のブロック図、第３，
４図は本発明方法の偏肉要因判定過程を示すフローチャ
ー１−１第５図（イ）〜（へ）は穿孔機のプラグ不良、
ビレ・ノ１−片焼＆Ｊに起因する偏肉の診断過程を示す
説明図である。 １・・・ビレット　２・・・加熱炉　３・・・穿孔機４
・・・マンドレルミル　５・・・再加熱炉　６・・・ス
トレッチレデューサ　７・・・冷却床　１０・・・肉厚
測定装置１１、］、２・・・送、受信コイル　２０・・
・演算制御装置３０・・・表示部 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫祁３図 第４図 （八） 簀、箸 ４、ａ　　　　　　（″） 軸長方商礼さ くホ） （へ） 品

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ビレットに穿孔機を用いて穿孔し、得られた素管を
   延伸圧延して製造された継目無管の周方向複数個所につ
   いて夫々軸長方向各部の肉厚を測定し、該測定値に基づ
   き周方向の任意の２箇所についての各軸長方向肉厚分布
   関数を求め、これら肉厚分布関数に基づいて相互相関関
   数を導出し、該相互相関関数に基づいて偏肉要因を判別
   することを特徴とする継目無管の偏肉要因診断方法。 ２、ビレットに穿孔機を用いて穿孔し、得られた素管を
   延伸圧延して製造された継目無管の周方向複数個所につ
   いて夫々軸長方向各部の肉厚を測定し、該測定値に基づ
   き周方向の任意の２個所についての各軸長方向肉厚分布
   関数を求め、これら肉厚分布関数に基づいて相互相関関
   数を導出し、該相互相関関数の所定領域内でのピーク値
   が予め定めた基準値を越えるか否かの判断、並びに前記
   測定値の各軸長方向肉厚の平均値を算出し、平均値のう
   ちの周方向におげる最大値と最小値との差を予め定めた
   他の基準値と比較し、差が基準値を越えるか否かの判断
   に基づいて偏肉要因を判別することを特徴とする継目無
   管の偏肉要因診断方法。