JPS6297769A - 溶接管の製造方法 - 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ＴｉやＴｉ合金等の低ヤング率金属からなる溶
接管の製造方法に関し、詳細には溶接欠陥を発生させる
ことなく能率的に溶接管を製造する方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 溶接管を製；告するに当たって６±−イη１１えば箪８
画に示す様に長手方向に複数対設けてなる成形ロール２
の間に帯状ストリップ１を供給し、幅方向に湾曲させて
円管状に形成した後、突き合わせ部を例えば非消耗電極
５を用いてシーム溶接し溶接管６とする方法が実施され
ている。

ところでこの様な溶接管製造法によって鋼管等を製造す
る場合には特に問題はないが、ＴｉやＴｉ合金等の如く
引張強さの割りに耐力が大であると共にヤング率の小さ
い、換言するとスプリングバック力の大きな金属からな
る溶接管を製造しようとすると、シーム溶接段階で溶融
部にスプリングバック力が働いて割れやアンダーカット
等の溶接欠陥が発生することが多い。特に造管速度が速
くなったり、造管される管の肉厚が大きい場合には、こ
れに合わせて溶接電流も高くするので溶融プールが大き
く且つ細長くなるが、こうした場合には上記溶接欠陥の
発生は一層顕著なものとなる。この為Ｔｉ又はＴｉ合金
管等の製造においては溶接欠陥の発生を回避する為に溶
接電流が制限されており造管速度も低速にあまんしなけ
ればならない状況にある。

こうした状況の中でＴｉ１ｉｌ溶接管等の高能率生産を
達成すべく種々の方策が提案されている。例えば成形ロ
ールによる強制力を高めて少しでもスプリングバック力
を小さくする為に現状のスクイズロールから複数対の小
径スクイズロールへの変更あるいは該小径スクイズロー
ルと現状のスクイズロールの併用等といった手段が講じ
られている。またビード形状改善の意味もあって溶接電
流を一挙に溶接部に供給せずに分割して供給する多電極
溶接法も採用されているが、これらの方法を駆使しても
溶接欠陥を発生させることなくＴｉ溶接管等の高能率溶
接を達成することはできなかった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明はこうした事情に着目して種々研究を重ねた結果
完成されたものであって、Ｔｉ又はＴｉ合金等の如く耐
力が大きくヤング率の小さな金属製の溶接管の製造に当
たり、造管速度の上昇や肉厚の増加等によって溶接電流
を増大させた場合でも、溶接欠陥の発生を防止すること
のできる様な溶接管の製造方法を提供しようとするもの
である。

［問題点を解決する為の手段］ しかして上記目的を達成した本発明は、低ヤング率金属
の帯状ストリップをスクイズロールにより幅方向に湾曲
させて円形に形成し、突き合わせ部をシーム溶接して管
体を製造する方法において、溶融プールの最終凝固位置
がスクイズロールのロール中心部から造管方向に１５ｍ
ｍを超え且つ次のスクイズロールとの中間点を超えない
部位に位置する様にして溶接を行なう点に要旨が存在す
る。

［作用］ 割れやアンダーカット等の溶接欠陥の発生原因は前述の
通り低ヤング率金属のスプリングバック力にある。しか
るにスプリングバック力がどの様に作用して溶接欠陥が
発生するのかという点については詳細には明らかでない
。そこで本発明者等は上記発生機構について種々研究を
重ねた。

第５図は帯状ストリップを湾曲させて−スクイズロール
ＳＱ工〜ＳＱ３で挟圧した場合（シーム溶接前）の帯状
ストリップ端面突き合わせ状況を示す模式図である。ま
た第６図は上記突き合わせ部におけるシーム開放幅の変
化を示すグラフである。第５．６図から理解される様に
シーム開放幅Ｗはスクイズロールの挟圧点で平となり、
挟圧点同士の中間位置で最大となっている。ここで上記
シーム開放幅の変化を帯状ストリップのスプリングバッ
ク力との関係でより詳しく観察すると、例えは挟圧点Ｂ
の反造管方向側殊に挟圧点Ｂと挟圧点Ａの中間点から挟
圧点Ｂまでの間では挟圧点Ｂに向かってシーム開放幅が
小さくなっており、この領域ではスプリングバック力は
抑え込まれる状態にある。これに対し挟圧点Ｂの造管方
向側殊に次の中間点までの区間ではスクイズロールによ
る挟圧力が徐々に開放されてシーム開放幅が拡大しティ
る。特にシーム開放幅変化曲線に対して引いた接ｔ１３
に、Ｌの傾きで表わされるシーム開放幅の拡大度合は挟
圧点Ｂに近い程大きく挟圧点から遠ざかるにつれて緩や
かになっている。換言すると、挟圧点の造管方向側であ
って挟圧点に近接した区間はど帯状ストリップ突き合わ
せ部に大きなスプリングバック力が働き、挟圧点から遠
ざかるにつれてスプリングバック力が弱まる傾向にある
。

ところで割れやアンダーカット等の溶接欠陥は、電極よ
り溶接電流を流して溶融した金属が凝固しようとする時
期あるいは凝固して間もない時期にスプリングバック力
が凝固部分に作用すると当該凝固部分の耐力が未だ小さ
い為にこれに抗しきれず発生すると考えられる。

従って前述のスプリングバック力の変化を考え併せると
、溶融金属が凝固しようとする領域が、スプリングバッ
ク力の作用が大きな区域に入らない様に溶接条件を調整
すれば、前述の溶接欠陥を防止することができるのでは
ないかと考えるに至った。

本発明はこうした知見を基に更に研究を重ねた結果完成
されたものである。

本発明においては、溶接欠陥の発生に深く係わる箇所を
溶融プールの最終凝固位置として促えた。即ち溶融プー
ルの始端あるいは中間位置ではスプリングバック力に対
する抗力が殆どないのでシーム開放幅の拡大を抑えるこ
とはできないが、仮にシーム開放幅が若干大きくなって
も広がった部分に溶融金属が流れ込んで広がりを補なう
ので、これが直ちに溶接欠陥の発生につながることには
ならない。しかるに溶融プールの最終凝固位置は今まさ
に凝固しようとする位置であるので溶融金属は流動性を
失なっており、しかもスプリングバック力に対する抗力
も小さい。従ってここではシーム開放幅の拡大が起こり
易く、シかも拡大によって生じた割れ等の欠陥を溶融金
属で補なうこともできない。こうしたことから溶接欠陥
の発生を防止する上では最終凝固位置における割れ等の
発生はぜひとも防止しなければならない。

そこで本発明では割れ等の溶接欠陥を引き起こすスプリ
ングバック力が最終凝固位置にかからない様に、その位
置が、スクイズロールのロール中心部から造管方向に１
５ｍｍを超えた部位に位置する様に構成している。即ち
スプリングバック力が大きい領域とは、前述の解析で示
す様に挟圧点即ちスクイズロールのロール中心部から造
管方向へ向かうある一定の区域であり、この領域は本発
明者等の研究によれば０〜１５ｍｍの範囲であった。　
　・即ちスクイズロールのロール中心部から造管方向へ
の距離が０ｍｍ未満即ち反造管方向の区域に最終凝固位
置が存在する場合には、当該位置にはシーム開放幅を拡
大しようとする力が作用せず、むしろシーム開放幅を縮
小する方向の挟圧力が勝っている。従ってこの領域では
溶接欠陥の発生する恐れはない。但しこの領域に最終凝
固位置があると、流動性を失なった溶接金属が挟圧力に
よって中央へ押し込まれるので溶接ビードが凸形となる
ことが予想される。一方スクイズロールのロール中心部
から造管方向に１５ｍｍを超えた領域に最終凝固位置が
存在する場合にはスプリングバック力は正の値であるが
十分に小さくなっているので溶接欠陥を引き起こすまで
は至らない。これに対してスクイズロールのロール中心
部から造管方向に０〜１５ｍｍの領域ではスプリングバ
ック力が大、きく作用するので、この領域に最終凝固位
置が存在すると溶接欠陥が発生すると考えられる。上記
考察から溶接欠陥の発生を防止しつつＴｉ製溶接管を製
造するに当たっては溶融プールの最終凝固位置をスクイ
ズロールのロール中心部から造管方向に１５ｍｍを超え
た部位に位置する様に溶接条件を設定する必要がある。

尚上記構成においてスクイズロールは実際の溶接条件の
中では大力の場合１対に特定されるが、特定されるスク
イズロールによってスクイズロール挟圧点前後のシーム
開放幅の変化状況が変る訳ではないので、要は特定され
るスクイズロールがどれであっても当該スクイズロール
のロール中心部から造管方向に１５ｍｍを超えた部位に
溶融プールの最終凝固位置が位置する様にすれば溶接欠
陥の発生を防止することができる。尚上記記載から明ら
かな様に１５ｍｍを超えた部位であっても次のスクイズ
ロールの挟圧力により凸ビードが形成される位置てあっ
てはならないことは言う迄もない。

［実施例コ 第１図はシーム溶接部近傍を４対の小径スクイズロール
Ｓ１〜Ｓ４で挟持し、３つの非消耗電極を夫々Ｗ１〜Ｗ
３の位置に配置した実施例を示す要部説明図である。Ｗ
１〜Ｗ３位置でのビード断面形状は夫々第２〜４図に示
す通りであり、Ｗｌでは予備的な溶接が行なわれるが、
これによる溶融プールは殆ど生成せず、あるいは生成し
てもすぐに凝固し、Ｗ２及びＷ３での溶接により生成し
た溶融プールがスクイズロールＳ２と３３の間で凝固し
ている。即ち該溶接の溶融プール最終凝固位置ａは、ス
クイズロールＳ２のロール中心部より造管方向に２５＋
＋＋ｍ離れた位置にあり、ロール中心部から１５ｍｍを
超えた部位に存在する為割れの発生は見られず、また凸
形ビートの発生もなかった。尚上記では非消耗電極が３
つの場合を示したが、２Ｎ、極（例えばＷｌとＷ２）あ
るいは１電極（例えばＷｚ）で良好な溶接ビード（第４
図に示す）を形成する場合には、最終凝固位置も夫々Ｗ
２あるいはｗｉによる溶融プールの凝固位置となり、当
該位置がスクイズロール（ＳｚあるいはＳ２）中心部か
ら造管方向に１５ｍｍを超えた部位に位置する様にすれ
ばよい。

次に本発明方法を用いてＴｉ管を製造した場合の溶接結
果を第１表に示す。また第１表に示す溶接例における造
管速度とクレータ部（溶融プール）の長さの関係を第７
図に示す。

第１表に示される様に、Ｎ０１１〜３のいずれの場合で
も、ＬがＯｍ［１１以下の場合には割れの発生は見られ
なかったもののビード形状が凸形となって満足し得る結
果が得られなかった。一方りがＯｍｍを超えて＋１５ｍ
ｎ＋以下の場合にはビード形状は平滑なものが得られた
が割れが発生し、やはり満足し得る結果が得られなかっ
た。これらに対ししが＋１５ｍｍを超える場合には割れ
の発生はなく、しかもビード形状の平滑なものが得られ
た。尚造管速度とクレータ部長さの間には第７図に示す
関係があるので、第１表に示す如く溶融プールの最終凝
固位置を調整するに当たって上記関係を考慮して最終非
消耗電極の狙い位置を設定すればよい。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、低ヤング率金属製
管の溶接に当たり造管される管の肉厚や造管速度を考慮
しつつ、非消耗電極の配置を調整することにより溶融プ
ールの最終凝固位置を、スクイズロールのロール中心部
から造管方向に＋１５ｍｍを超え且つ次のスクイズロー
ルとの中間点を超えない部位に設定する。この結果割れ
やアンダーカット等の溶接欠陥のない平滑なビードを得
ることができる。特に造管速度が上昇しても上記効果を
得ることができ、生産性の向上を達成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の適用例を示す説明図、第２〜４図
は第１図の溶接位置Ｗ１〜Ｗ３における溶接ビード断面
形状を示す説明図、第５図はスクイズロール間のシーム
開放幅の変化を示す模式図、第６図は長さ方向にみたシ
ーム開放幅の変位量を示すグラフ、第７図は造管速度と
クレータ部長さの関係を示すグラフ、第８図は溶接管の
製造方法の一例を示す側面説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低ヤング率金属の帯状ストリップをスクイズロールによ
   り幅方向に湾曲させて円形に形成し、突き合わせ部をシ
   ーム溶接して管体を製造する方法において、溶融プール
   の最終凝固位置がスクイズロールのロール中心部から造
   管方向に１５ｍｍを超え且つ次のスクイズロールとの中
   間点を超えない部位に位置する様にして溶接を行なうこ
   とを特徴とする溶接管の製造方法。