(57)【要約】      （修正有）【課題】加工性の良好な鍛接管に関し、特に、フレア加工などの強加工に供されても、接合部に割れが発生しない加工性の良好な鍛接管を提供する。【解決手段】鍛接管８における接合部肉厚方向長さ11の管肉厚12に対する比を1.00以上とした。また、ビード部最大肉厚１４と管肉厚１２との比が1.010以上である。鍛接時のアプセット率を1.0%以上として鍛接する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍛接管における接合部肉厚方向長さの管肉厚に対する比が1.00以上であることを特徴とする加工性の良好な鍛接管。
【請求項２】
ビード部最大肉厚と管肉厚との比が1.010以上であることを特徴とする請求項１に記載の加工性の良好な鍛接管。
【請求項３】
アプセット率を1.0%以上として鍛接してなることを特徴とする請求項１または２に記載の加工性の良好な鍛接管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工性の良好な鍛接管に関し、特に、フレア加工などの強加工に供されても、接合部に割れが発生しない加工性の良好な鍛接管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、配管は、その継ぎ手部分を兼ね備えるものとして、フレア加工のような管端部への強加工を施されるものが増えている。そこで、この強加工に耐える性能を有するものとして電縫管が適用されているが、電縫管は高価なため、廉価な鍛接管の適用が図られている。
従来の鍛接管は、接合部の強度が低くて、強加工すると接合部を起点として割れが発生しやすいため、フレア加工を施すような用途に適用するには不十分な性能と言われてきた。
【０００３】
鍛接管の製造は、図１に一例を示すとおり、スリットした鋼帯（板ともいう）２をエッジ成形機４で成形し、加熱炉５にて加熱し、その鋼帯２を成形鍛接機６で管状に連続成形しつつ、管状成形体の周方向両端部すなわち衝合端部にノズル７で酸素または空気を吹き付けて酸化熱により衝合端部を昇温させ、鍛接して接合し、場合によっては絞り圧延を行って、管８に仕上げている。なお、図示していないが、スリットした鋼帯のエッジを切削してからエッジ成形する場合もある。
【０００４】
製造した鍛接管は、接合部に酸化物などが残留しやすくて、また、図２に示すとおり、接合部の外面および内面に筋状の疵が発生しており、そのため、フレア加工のような強加工において接合部に割れが発生していた。接合部の外面側の筋13は、鋼帯をスリットして端部に発生したダレが鍛接時に残留したものである。また、内面側の筋９は、接合時に衝合端部が盛り上がってビード部15を形成し、この谷間が筋になったものである。
【０００５】
そこで、従来は、特許文献１ないし特許文献３に示されるように、外面側の筋深さ、内面側のビード高さ、内面側の筋深さ、接合部の介在物などを特定の範囲に規制することによって、接合部の強度向上を図る鍛接管を提供していた。
【特許文献１】特開2007-152430号
【特許文献２】特開平10-263846号
【特許文献３】特開平4-270009号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、本発明者らの検討で把握されたことに、これら外面側の筋深さ、内面側のビード高さ、内面側の筋深さ、接合部の介在物を特定範囲にしても、鍛接管の接合部の強度を十分に向上できず、フレア加工で接合部が割れてしまうことが多い。すなわち、外面側の筋深さ、内面側のビード高さ、内面側の筋深さが接合部の強度におよぼす影響は見掛けの現象であり、かかる見掛けの現象を利用した従来の手法では真の現象を把握できず本質的な解決になっていなかったわけである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記のような状況に鑑み、フレア加工のような強加工を行っても、接合部から割れることのない鍛接管を提供するために創案されたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
(1)  鍛接管における接合部肉厚方向長さの管肉厚に対する比が1.00以上であることを特徴とする加工性の良好な鍛接管。
(2)  ビード部最大肉厚と管肉厚との比が1.010以上であることを特徴とする(1)に記載の加工性の良好な鍛接管。
(3)  アプセット率を1.0%以上として鍛接してなることを特徴とする(1)または(2)に記載の加工性の良好な鍛接管。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フレア加工などの強加工に供されても、接合部に割れを発生させない加工性の良好な鍛接管を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
従来の鍛接管は、フレア加工のような強加工を施すと、接合部に割れが発生しやすかった。これは、鍛接管の製造時に、接合部に酸化物などの介在物が残留しやすくて、かつ、接合部の外面および内面に筋状の疵が発生することが理由と考えられていた。すなわち、接合部に酸化物などが残留すると割れの起点となりやすく、接合部の外面および内面の筋状の疵も割れの起点となりやすいと考えられてきたわけである。
【００１０】
従って、これら接合部の割れ原因に基づいて、過去に、特許文献１ないし特許文献３に記載されるように、接合部の介在物を低減させて、外面または内面の筋を低減させた鍛接管の提供がなされてきたが、これらを適切にするだけでは、充分な接合部の強度が得られなかったわけである。
そこで、本発明者らは、図２および、図３に示す接合部10の肉厚方向長さ11に着目した。図２に示す従来の接合強度が低い鍛接管を詳細に観察すると、接合部10の肉厚方向長さ11がいずれも短くて、フレア加工のような強加工において管円周方向に作用する強い張力に対して、それに打ち勝つ接合部の強度が不足することを見出したわけである。
【００１１】
接合部の強度についてさらに詳細に述べると、接合部10の肉厚方向長さ11が管肉厚12より短い場合、接合部強度が低くなり、管肉厚12と同等あるいは長くなると接合強度が向上するわけである。すなわち、フレア加工のような強加工においては、管端部およびその周辺が拡管されつつ円周方向に拡がっていく。その際、管端部および周辺では、円周方向に過大な張力が作用する。この張力は、管の肉厚が薄い部分に集中しやすいため、接合部の肉厚が薄い場合、すなわち、接合部の肉厚方向長さが管肉厚より短い場合、接合部に応カ集中して割れやすくなるわけである。
【００１２】
従来は、この過大な張力による応力集中に着目できなかったため、単に接合部の介在物や内外面の筋が割れの起点と考えたことから、見掛けの現象を捉えてそれに応じた対策を取った結果、接合部に充分な強度が得られなかったわけである。
本発明では、図３に示すとおり接合部10の肉厚方向長さ11を管肉厚12より長くして、すなわち、接合部肉厚方向長さ11の管肉厚12に対する比を1.00以上とすることにより、フレア加工のような強加工における過大な張力による応力集中を緩和できて、これにより接合部の割れを防止できるわけである。
【００１３】
なお、ここで管肉厚12とは、鍛接管の円周方向の平均肉厚でもよく、管の接合部と反対側に位置する部分の肉厚でもよく、接合部周辺で肉厚がほぼ同等となる特定位置、例えば接合部肉厚方向長さ相当の距離分だけ接合部から離した位置の肉厚、接合部を挟んで管円周方向1/4の範囲で平均した肉厚など、としてもよい。
本発明者らは、さらに接合部の強度を向上する方法を検討した。接合部の割れにつながる応力集中は、接合部の界面だけでなく、その周辺にも作用している。また、鍛接時に衝合端部に酸素または空気を吹き付けるため、鍛接後にビード部となる衝合端部周辺の温度が上昇して金属元素の一部が拡散しやすいなど組織が管の他の部分と異なり、製造後の変形抵抗が変化して、場合によってはいくらか低くなる。その結果、フレア加工のような強加工の過大張力の影響を受けて割れやすくなる場合がある。
【００１４】
そこで、図３に示す接合部10の肉厚方向長さ11だけでなく、その周辺に生成するビード部15にも着目した。ビード部15とは、接合時に衝合端部が盛り上がった部分であり、鍛接管の場合、主に内面側に盛り上がりやすいが、外面側にもわずかに盛り上がる。
このビード部15の盛り上がりが大きいと、肉厚が増加することで、断面の単位面積当たりの張力が小さくなって、応力集中が緩和され、管の他の部分より変形抵抗が低下しても割れにつながることを防止できる。
【００１５】
従って、接合部10だけでなく、その周辺のビード部15も肉厚を増加させることによって、フレア加工などの強加工における接合部周辺の応力集中を緩和できて、割れを充分防止できるわけである。本発明者らが定量的に検討したところ、ビード部15の最大肉厚14と管肉厚12との比を1.010以上とすると、接合部強度を向上できることを把握した。
また、本発明者らは、接合部肉厚方向長さ11の管肉厚12に対する比、あるいは、ビード部最大肉厚14の管肉厚12に対する比の増大と合わせて、鍛接時のアプセット率を大きくすると接合部の強度が向上することを把握した。ここで、アプセット率とは、入側鋼帯の幅に対する鍛接後の管円周方向長さの減少割合である。主に、管円周方向長さとして、管外周部位の円周方向長さが用いられることが多いが、これにこだわるものではない。本発明者らの検討では、このアプセット率を1.0%以上とすることで、接合部強度を向上できることがわかった。アプセット率を1.0%以上に増加させることにより、衝合方向から接合部に大きな圧縮力を付与できて、接合部の強度を向上できる。なお、アプセット率を増加させるには、単に鍛接時の衝合端部を押圧するだけでは不十分であり、鍛接時における衝合端部の温度をさらに増加させて変形抵抗を低減させるなどの工夫が必要である。例えば、通常は加熱した衝合端部に空気を吹き付けて、酸化熱により温度を増加させているが、空気に替えて酸素を吹き付けることによって、さらに衝合端部の酸化を促進できて温度をさらに増加させることができるため、アプセット率を向上できるわけである。
【００１６】
なお、アプセット率が一定でも、鍛接時の衝合端部周辺の温度分布を変えることにより、接合部の肉厚方向長さやビード部最大肉厚が変化する。この衝合端部周辺の温度分布を変えるには、入側の鋼帯の幅方向温度分布、鍛接時の空気あるいは酸素の吹き付け量、成形鍛接機の入側に誘導加熱手段を設置して衝合端部を加熱する温度など、これらを制御するとよい。衝合端部周辺の温度分布が変わることによって、変形抵抗分布が変わることで、接合部の肉厚方向長さやビード部最大肉厚が変化するわけである。
【００１７】
そこで、これら接合部の肉厚方向長さやビード部最大肉厚の増大に加えて、アプセット率を増加させると、衝合方向からの圧縮力を付与できて、接合部の強度をさらに向上できるわけである。
【実施例】
【００１８】
以下、実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
図１に一例を示す製造工程で、鍛接管を製造した。すなわち、鋼帯１をエッジ成形機４で板幅端部成形して、加熱炉５で融点以下の温度まで加熱し、成形鍛接機６で管状にロール成形しつつ、衝合端部にノズル７で空気または酸素を吹き付けて、その後に鍛接して接合し、絞り圧延を行って鍛接管を製造した。
【００１９】
上記製造工程におけるアプセット率等の製造条件、および、図２および図３に示す製造された鍛接管の接合部10の肉厚方向長さ11と管肉厚12との比、ビード部最大板厚14と管肉厚12との比、フレア加工した後の接合部の割れ発生の有無について、表１に示した。
なお、本実施例では、アプセット率は、入側鋼帯の幅(W)に対する鍛接後の管外周部位の円周方向長さ(L)減分の比(アプセット率＝(W-L)/W×100(%))とした。
【００２０】
表１より明らかなように、比較例では接合部の強度が不足して割れが発生したのに対し、本発明例では、接合部の割れは発生しなかった。
【００２１】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明により製造された鍛接管は、接合部強度が良好であり、フレア加工のような強加工に供しても接合部が割れることがなく、著しく良好な性能を有しており、廉価な鍛接管への厳しい要求にも充分耐えるものであって、その効果は極めて大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】鍛接管の製造工程の一例を示す概略図
【図２】従来の鍛接管の接合部周辺の断面形状を示す概略図
【図３】本発明の鍛接管の接合部周辺の断面形状を示す概略図
【符号の説明】
【００２４】
１  コイラー
２  スリットした鋼帯（板）
３  ルーパー
４  エッジ成形機
５  加熱炉
６  成形鍛接機
７  ノズル
８  鍛接管
９  内面側に生じる筋
10  接合部
11  接合部の肉厚方向長さ
12  管肉厚
13  外面側に生じる筋
14  ビード部最大肉厚
15  ビード部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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