JPS6343777A - クラツド鋼管の製造方法 - 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、クランド鋼管製造方法に関する。

特に、合わせ材がステンレス合金、ニッケル基合金でベ
ース材が低合金鋼のクラフト鋼の鋼管製造方法に関する
。ここでいうステンレス合金、ニッケル基台金はたとえ
ばＪＩＳ、ＡＳＴＭに規定されているものなどである。

「−従来の技術」 腐食環境で使用される管には耐食性が必要であるが、耐
食性をもたせるために管を耐食性を有する合金たとえば
ステンレス合金のみにより製造すると、第１にコストが
かかりすぎ、しかも強度に劣るという問題がある。そご
で２種の金属板、たとえば低合金鋼と耐食性のある合金
を張り合わせ、それぞれの特性を生かしたクラツし材を
使用して管を製造することが行なわれている。すなわち
腐食環境にさらされる管表面に耐食性のある合金を配す
るとともにベース材に低合金鋼を使用するごとによりコ
ストダウンを図りかつこの低合金鋼ヘース桐により強度
を確保するものである。

ところで、一般にごのよ・うなりラッド管の製造方法と
しては、継目無し法、溶接法等があり、ごのうし、本発
明は溶接法に係り、その中で鋼管を連続的に製造可能な
電縫溶接法によるクラッド鋼管の製造方法に係るもので
ある。

電縫鋼管は、周知のように帯板を管状に成形し、高周波
電流によって対向端面を加熱・熔接しスクイズロールに
より加圧圧接して溶接し製管される。

電縫鋼管の製管において、特有の溶接欠陥であるペネト
レータ欠陥の発生を防止し、溶接部高じん性を安定して
得るためには、スクイズロールによるアプセット量を大
きくして、酸化溶融物を鋼管外面に排出して接合溶融幅
をできるだけ小さく（０，１ｕｅ程度）する対策がとら
れている。

通常の電縫鋼管の溶接部横断面（ビート切削後）を第１
１図に示すが、加熱された対向端面同士は、高アブセン
トにより加圧圧接されるために、熱影響部１０は塑性変
形し鋼管の板厚中央部を境にして管外面側の金属は外面
側に、管内面側の金属は内面側に立上がっている。

図中１１はＥＲＷシーム、１２はメタルフローを夫々示
す。

ところで、クラッド鋼板を電８溶接すると、溶接部は、
第１２図ａ、ｂに示すように、ベース材Ｂの溶融鋼およ
び熱影響部が、高アプセットによって内面側あるいは外
面側の合わせ材シーム部に侵入１３する現象を生じる。

図中１１はＥＲＷシームを示ず。上記現象を生じたクラ
・２ド鋼管を実際にパイプとし“ζ使用した場合、例え
ば、管内面側（合わせ祠）がステンレス鋼、管外面側（
ベース材）が低合金鋼であって第１０図に示すような溶
接部を有するクラッドＥＲＷ鋼管を管内面に耐食性が要
求される環境下で使用すると、ステンレス↓１４（合わ
せ材）のシーム部は、低合金鋼（ベース材）か侵入して
いるために、耐食性がいししるしく劣化し、耐食性鋼管
としＣの効果を示さない。すなわち、第１２図ａ、ｂの
溶接部を有するクラッド鋼管は、クラッドの機能を示さ
ない場合が多い。

アプセット量を小さくすれば、熱影響部の変形が小さく
なり、異種金属の侵入量を減少できるが、前述のように
、溶接部じん性低下のみならず、ペネトレーク欠陥が多
発する傾向にあり、ぜい性破壊の起点となり易く、安全
性に対する信頼性を損なう結果となる。

このような事態を避けるへく特開昭５８−１５４４８８
号公報には、クラッド鋼板又はクラッド鋼帯を管状に湾
曲しシーム部を溶接してクラッド鋼管を製造するに当り
、クラッド鋼板又はクラッド鋼帯のシーム部となる両縁
側の基板厚さを中央側より薄肉に形成すると共に、該薄
肉部に被覆される合せ材を中央側の合せ材厚さより厚く
した全体に均一厚さのクラッド鋼板又はクラッド鋼帯を
用いること特徴とするクラッド鋼管の製造方法が提案さ
れている。

［発明が解決しようとする問題点」 しかるに、叙上資料に開示のものは、帯板縁部のみのク
ラッド比を増加した鋼板を用いることを特徴としており
、特に、アーク溶接法に係る溶接時のアンダーカットな
どによるベース材の露出を防止することを目的にしてい
ると思われる。クラッド比（合わせ材肉厚／板厚Ｘ１０
０　　（％）と定義する。）を限定しておらず実施例に
も定量的な数値が表わされていないが詳細な説明の中に
、確実に健全な合わせ材の被覆層を得るためには合わせ
材が１ｍｍ程度以上と書かれているため、そのあたりが
合わせ材の厚みの最小値と思われる。最大値は店かれて
いない。アーク溶接の場合、アンダーカットなどによる
ヘース＋４の露出は、合わせ材の肉厚そのものに左イｊ
されるとごろが大きく、合わせ祠の厚みがその限界厚み
以上有していれば、クラッド比（帯板の肉厚）にこだわ
ることはない。

しかし、電縫溶接においてはアブセントして溶接される
ため健全なシーム部を得るにはクラッド比に作用される
とごろが大きいことが本発明者らの調査により確認され
ており、すなわちクラッド比が３０％未満の場合、ベー
ス材が合わせ材シーム部に侵入しやすくなり耐食性の劣
化を生じるため３０％以トに限定している。（上限につ
いても、設備費１歩留り上８０％以下に限定している）
したがって、この要領でクラッド鋼の電縫鋼管を製造し
た場合、適正なりラッド比が限定されておらず、健全な
シーム部を有するクラット鋼管を製造することができな
い。単に縁部のクラッド比が大きいだ４．Ｊでは、健全
なシームを得るとはいえない。

次に、帯板縁部のクラッド比を変える肥沃に・ついて具
体的に示されておらず、実施上不十分であるが、端部を
合わせ材と同種の金属で肉盛した後、圧延して作る方法
などであり煩雑である。

「問題解決のための手段」 本発明は、叙−ヒの事情に鑑みなされたもので、その要
旨とするところは、クラッド鋼帯の両エツジ部近傍のク
ラッド比を鋼帯の幅中央部のクラッド比より大きくなる
よう　（３０％〜８０％）に、スクイズロール以前の上
流成形域において、該両エツジ端面を圧延加工するとし
て、継目エツジ部を電縫溶接する際のスフイスロール衝
合時に、熱影響部が塑性変形したとしても、塑性変形す
る量をみこして、エツジ部のクラッド比が帯板中央部の
クラッド比よりも大きくしであるため、合せ材の継目部
への不都合な異種金属すなわちベース材の侵入現象、溶
接金属部の成分保証問題および耐食性の劣化等を伴うこ
とのないクラッド鋼管の製造を可能にした点にある。

上述の帯板エツジ部のクラッド比を３０〜８０％に限定
した理由を以下に説明する。クラッド比か２５％の帯板
の両エツジ面を圧延加工して、エツジ部のクラッド比を
種々変え、これを電縫溶接して溶接前のエツジ部のクラ
ッド比と電縫溶接後のシーム部のクラッド比との関係を
調査した結果を第１図に示す。第１図より溶接前のエツ
ジ部のクラッド比か３０％未満になると、溶接後のクラ
ッド比が２０％以下となり、合わせ材シーム部へのベー
ス材の侵入量がふえ、保証厚の減少が顕著になり、耐食
性の劣化を生じることになる。逆にクラッド比が大きく
なると、帯板エツジ部の圧延加工上、成形負荷か増加し
、装置が犬がかりなものになることと帯板エツジ面の圧
延加工量がふえるため、ハード上問題はないが、設備費
がふえ、歩留りが低くなり利りでなくなる。したがって
、上限を８０％に限定した。

「実施例Ｊ 以下これを帯板端面の圧延加工方法の好適な実施例図に
基ついて詳細に説明する。

第２図に、電縫鋼管の！！！造ラインに本発明法を適用
した実施例を示す概略平面図を示す。圧延加工装置Ｍは
、ブレークダウンロール４の上流側に設置される。該圧
延加工装置Ｍは、加熱装置１゜圧延ロールスタンド２．
切削装置３からなっている。

クラッド鋼の鋼帯Ｓの両エツジ近傍は第３図に示す加熱
装置によって加熱される。加熱源は高周波誘導加熱、ガ
ス加熱、レーザー加熱など各種の加熱装置が適用できる
。

加熱位置は、エツジより板厚程度の＠以下を加熱するの
が、次工程の圧延加工でエツジ近傍のみ金属を変形させ
るのに有効である。加熱温度は、次工程の圧延加工での
圧延負荷を小さくするためできるだけ変形抵抗が小さく
なるように融点未満の範囲で、できるだけ高温にするこ
とが望ましい。

該加熱装置１によって高温に加熱された帯板エツジ部Ｓ
ｅは第４図に示す圧延ロール２によりエツジ面が圧延加
工される。圧延ロール２は、上、下ロール２ａ、２ｂと
サイドロール２Ｃからなり、上ロール２ａと下ロール２
ｂにより帯板Ｓが拘束され、サイドｌクールによって帯
板エツジ面が圧延される。サイドロールによる帯板エツ
ジ面の圧延時、合わせ材Ａ側・＼金属が変形しないよう
に合わせ材Ａ側表面は下ロール２ｂ（管外面側が合わせ
材Ａの場合第４図（ａ））あるいは、１ニロール２ａ（
管内面側が合わせ祠への場合第４図（ｂ））によって全
面拘束され、逆にベース材Ｂ側に金属が変形するように
、ベース月Ｂ側表面のエツジ近傍は、上、下ロール２ａ
、２ｂのうぢどららかが無拘束となっている。無拘束領
域は長くなると無拘束部で幅方向に座屈を生じやすくな
るため、板厚分程度の長さをとるのが望ましい。圧延Ｉ
コールで圧延加工された、エツジ部の形状を第５図に示
すが、金属はベース材Ｂ側へ変形し、エツジ部のみクラ
ッド比が増加している。圧延加工によって得られるエツ
ジ部のクラッド比の増加量は圧延加工ロールのサイドロ
ール５の圧下♀に依存し、圧下量が小さい場合には増加
量は小さく圧下量が大きい場合には増加量が小さくなる
傾向になる。適正な圧下ＩｔＦ（ｘ）は、下記の条件に
よって決定される。

Ｆ　（ｘ）　　−丁　　［９麺＝（４七プ１）　　］た
だし、Ｌば製造すべき鋼管の肉厚、αはクラッド帯板の
クラッド比、Ｔｓ＋は圧延する時の温度状態でのベース
材の高温強度、　Ｔｓλは圧延する時の温度状態での合
わせ材の高温強度を示す。

なお、大体の目安としては、板厚の約１／２を圧下量と
すればよい。

次に、エツジ９１３は、圧延加工により、増肉をきたす
ため第６図に示す次工程の切削装置３によって、ベース
材側表面より、全肉厚が元板厚となるように切削される
。またエツジ面は加熱により酸化しているため、エツジ
面も酸化スケールをとる程度切削するのが溶接後のシー
ム中の酸化物の生成を防止するため望まれる。切削の手
段としては回転刃あるいは固定刃による切削２回転と石
あるいは固定と石による研磨手段などがあげられる。し
かして、本発明者は、第２図に示す電縫鋼管の製造ライ
ンにおいて合わせ材Ａ　／’ｌ＜５ＵＳ３０４相当（厚
さ２１）、ベース材Ｂか低合金鋼（厚さ６龍ｍ）からな
る板厚８闘クラッド比２５％、板幅２３７順のクラッド
鋼帯板（化学組成は第７図の図表に記載）を本発明法を
通用して造管した。すなわち、クラッド鋼の帯板を連続
的に送給してまず帯板両エツジ部のエツジより８鰭の範
囲を加熱装置により１２００℃に加熱し、圧延加工スタ
ンドでサイドロールの圧下量を画工・ノシそれぞれ４龍
に設定して工、７ジ面を圧延加工し、次にミーリング装
置にてベース材側表面を元肉厚までミーリングするとと
もに、工・ノジ面も軽くミーリングして、帯板エツジ部
のクラッド比が４５％（第８図）にしてなるクラッド鋼
帯板を作り、次に成形ラインにて、円筒形状のクラッド
素管に成形し、継目エツジ部を高周波誘導加熱し、スク
イズし１−ルアによりｆｆｊ合溶接してクラット′鋼管
を製造した。また、本発明法と同様の化学組成（第７図
の図表と同様）、同様の肉厚及びクラッド比−Ｃ板幅が
２２９鶴のクラッド鋼帯を本発明法を適用しないで造管
し本発明法実施例と、シー人形状、管内面の耐食性、溶
接継手の機械的性質を比較した。

前者の本発明法実施例のクラ・ノド鋼管のシーム部形状
は、第９図、本発明法を適用しないクラッド鋼管のシー
ム部の形状は第１０図の如くである。

両者のシーム部形状はともにビード切削後の形状である
。前者のシーム部は第９図に示すようにベース材の侵入
が認められなかった。後者のシーム部は第１０図に示す
ように合わせ材シーム部へベース材の侵入が認められ、
鋼管内表面まで・ベース材が達している。

鋼管内面の耐食性をＪＩＳＧｏ　５７７にもとづいた脱
気３．５％ＮａＣ／！中の孔食電位（Ｖｃ’１ＤＯ）を
測定し評価すると、前者は＋〇、３　ＶｖｓＳＣＥを示
し、管内面の耐食性は良好であった。後者は＝０．５　
ＶｖｓＳＣＥを示し、前者と比較して、耐食性が劣るこ
とがわかった。クラッド鋼管の機械的性質は、へん平試
験においＣは前者、後者ともに９０°へん平。

０°へん平とも密着であり良好であった。

溶接部２ｍｍ　Ｖノツチ試験片を用いた一４０°Ｃにお
ける衝撃性能は、前者は吸収エネルギーが１０ｋｇｍ／
ＣＩＡ以」二の値を示し、良好であった。後者は、１０
ｋｇｍ／ｃｆｆ１未満であり前者に比べて劣った。

尚、、　図中６はフィンパスロール、８ばヒーター。

９ａ＋９１１はミーリング刃、Ｔは溶接機を夫々示す。

「発明の効果」 以上の如く、本発明方法によるならば、クラ・ラド鋼の
鋼管の製造に際し、電縫溶接部の合わせ材シームへの不
都合なベース材の侵入現象、溶接金属部の成分保証問題
および耐食性、溶接継手の機械的性能劣化等を伴なうこ
とがなく好適である。

また、帯板縁ＦｆＢのみのクラッド比を増加した鋼板の
開法については、本発明ては肉盛溶接する必要がなく圧
延加工のみてクラッド比が変えられ設備費、材料費も低
二１ストで行える。

また、ロールで加工するために、連続的に加工でき、オ
ンラインでの加工が容易に可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接前の帯板エツジ部のクラッド比と電縫溶接
後のシーム部のクラッド比との関係のグラフ。 第２図は本発明法を適用した好適な一実施例を示す概略
平面図。 第３図は鋼帯エツジ部の加熱装置の一例を示す概略平面
図。 第４図（ａ）　、　（ｂ）は鋼帯エツジ面を圧延加工す
るロール構成の一例図。 第５図は圧延加工後の帯板エツジ部のＣ断面形状図。 第６図は鋼帯エツジ邪の切削装置の一例を示す図 第７図は本発明法実施例に使用したクラッド鋼板の化学
組成を示す図。 第８図は本実施例における、圧延加工後の帯板エツジ部
のＣ断面形状を示す図。 第９図は本発明法実施例におけるクラッド鋼管の電縫溶
接部のＣ断面形状を示す図。 第１０図は本発明法を通用しない場合のクラッド鋼管の
電縫溶接部のＣ断面形状を示す図。 第１１図はむく鋼板の電縫溶接部のＣ断面メタルフロー
形状説明図。 第１２図（ａ）　、　（ｂ）はクラッド鋼板の電縫溶接
部のＣ断面形状を示す図である。 ■・・・加熱装置、　Ｍ・・・圧延加工装置、　２・・
・圧延ロール、　２ａ・・・上ロール、　２ｂ・・・下
ロール、２ｃ・・・サイドロール、　３・・・切削装置
、　４・・・ブレークダウンｌ」−ル、　　５・・・サ
イドロール、　　６・・・フィンパスロール、　　７・
・・スクイズロール、８・・・ヒーター、　　９ａ、９
ｂ・・・ミーリング刃、　１０・・・熱影響部、　１１
・・・ＥＲＷシーム、　１２・・・メタルフロー、　Ｔ
・・・溶接機、　Ａ・・・合わせ材、　Ｂ・・・ベース
材、　Ｓ・・・鋼帯、　Ｓｅ・・・鋼帯エツジ部。 （ｂ） ４色ρ辺 チｊ （ａ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連続的に送給されるクラッド鋼の鋼帯を円筒形状のクラ
   ッド素管に成形し、継目エッジ部に溶接電流を印加して
   該エッジを加熱した後、衝合溶接して製管されるクラッ
   ド鋼の鋼管製造方法において、スクイズロール以前の上
   流成形域で予め、帯板の両エッジ部近傍のクラッド比を
   ３０〜８０％の範囲にエッジ端面を加工し、続いて造管
   することを特徴とするクラッド鋼管の製造方法。