(57)【要約】  【課題】ＵＯＥ鋼管の搬送時におけるタブ板の落下を確実に防ぎながら、鋼板への溶接金属の溶け込み量を減少させてＵＯＥ鋼管の歩留りを向上する。  【解決手段】素材である鋼板と略同一の材質からなるとともにルート面１３の厚さが鋼管の厚さの４０％以上５０％以下であるタブ板１１を用いて、ＵＯＥ鋼管を製造する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の長手方向の二つの端面の両端部にそれぞれタブ板を溶接し、次いで該鋼板にプレスを行ってオープンパイプとし、その後に、該オープンパイプの一方の端面から他方の端面の方向へ向けて溶接を行うことによるＵＯＥ鋼管の製造方法において、前記タブ板は、前記鋼板と略同一の材質からなるとともにルート面の厚さが前記鋼管の厚さの４０％以上５０％以下であることを特徴とするＵＯＥ鋼管の製造方法。
【請求項２】
前記鋼板の厚さは２５．４ｍｍ以上であって、前記一方の端面に溶接されるタブ板は両面に開先を有するとともに、前記他方の端面に溶接されるタブ板は片面にのみ開先を有する請求項１記載のＵＯＥ鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＯＥ鋼管の製造方法に関する。具体的には、本発明は、ＵＯＥ鋼管を製造する際に溶接されるタブ板の歩留りを向上することができるＵＯＥ鋼管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ＵＯＥ鋼管は、素材である鋼板にＣプレス、Ｕプレス及びＯプレスを行ってオープンパイプとし、このオープンパイプの突き合わせ部に通常はサブマージドアーク溶接を行うことにより、製造される。この際、ＵＯＥ鋼管の長手方向の両端部において溶接欠陥が残存することを防止するため、いわゆるタブ板が用いられる。
【０００３】
図４（ａ）〜図４（ｆ）は、タブ板を用いたＵＯＥ鋼管の製造工程を模式的に示す説明図である。図４（ａ）に示すように、母材である鋼板１の長手方向の二つの端面の両端部にはそれぞれ、タブ板２がアーク溶接により取付けられる。そして、図４（ａ）におけるｂ−ｂ線断面拡大図である図４（ｂ）に示すように、この鋼板１の端部を図示しないエッジプレーナにより切削することにより、鋼板１の両面の両エッジに開先３を形成する。
【０００４】
そして、プレス機４により鋼板１の両エッジの近傍を塑性変形させて鋼板１をＣ形状に成形するＣプレス（図４（ｃ）参照）と、鋼板１をさらに深く塑性変形させてＵ形状に成形するＵプレス（図４（ｄ）参照）と、鋼板１をさらに塑性変形させてＯ形状に成形するＯプレス（図４（ｅ）参照）とを行うことにより、図４（ｆ）に示すオープンパイプ５とする。
【０００５】
図４（ｆ）に示すように、オープンパイプ５の長手方向の両端面に形成された開先３、３同士を突き合わせてＶ型開先（正しくはＸ型開先）を形成し、外側のＶ型開先を仮付け溶接した後に、オープンパイプ５の長手方向の一方の端面から他方の端面へ向けて内面及び外面から本溶接（サブマージドアーク溶接）を行う。そして、本溶接後にタブ板２を全て切断し、非破壊検査、拡管、水圧試験、非破壊試験及び面取りを行うことにより、最終製品であるＵＯＥ鋼管を製造する。
【０００６】
タブ板２を装着せずに本溶接を行ってしまうと、溶接が不安定となり易い本溶接の開始部及び終了部、すなわちＵＯＥ鋼管の長手方向の両端部において溶接欠陥が生じ易いため、安定してＵＯＥ鋼管を製造することが困難になる。このため、本溶接を行う前にタブ板２を予め鋼板１の長手方向の二つの端面の両端部に装着しておくことにより、本溶接を確実に行うようにしている。
【０００７】
このため、これまでにも、適正な溶接部を形成してＵＯＥ鋼管の歩留りの低下を抑制するために、タブ板を適正に取り付けるための発明が多数開示されている。
例えば、特許文献１には、タブ板を鋼板の下面方向に所定の範囲で傾斜させて取り付け、プレス成形後の本溶接時にタブ板を適正な姿勢で配置させることにより、溶接金属の流れ落ちを防止する発明が開示されている。
【０００８】
特許文献２には、鋼板にタブ板を溶接する溶接線の方向の両端に、タブ板とは溶着しない材料からなる固形材を配置することにより、溶接金属の流れ落ちを防止する発明が開示されている。
【０００９】
特許文献３には、タブ板を鋼板と溶接するための開先部におけるルート面の長さを、１ｍｍ以上であってタブ板の板厚の４０％以下の長さとすることによって、プレス時の落下の防止及びプレス後におけるタブ板の開きを防止する発明が開示されている。
【００１０】
さらに、特許文献４には、オープンパイプの所定の位置にタブ板を両面から溶接により取り付ける発明が開示されている。
【特許文献１】特開昭５９−２２５８９８号公報
【特許文献２】特開昭５９−２２５８９９号公報
【特許文献３】特開平８−３３２５１８号公報
【特許文献４】特開昭５５−１２６３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した従来のいずれの発明によっても、タブ板を溶接された鋼板、オープンパイプ又はＵＯＥ鋼管は、例えば搬送ローラからなる搬送装置によって搬送される。このため、搬送方向の先端又は後端に設けられるタブ板は、搬送時に搬送ローラ等と衝突して脱落することがある。このような搬送時におけるタブ板の落下を防ぐためには、タブ板の鋼板への溶接部における溶接金属の溶け込み量を増加して接合強度を高めなければならない。
【００１２】
しかし、鋼板の溶接部における溶接金属の溶け込み量を増加すると、タブ板とともに切断する鋼板の端部長さが増加するため、ＵＯＥ鋼管の歩留りの低下は避けられない。特に板厚が２５．４ｍｍ以上の鋼板に装着するタブ板の重量は大きく、タブ板がより落下し易いため、板厚が２５．４ｍｍ以上のＵＯＥ鋼管の歩留りは特に低下し易い。
【００１３】
図５は、タブ板を装着された鋼管の歩留りが低下する理由を模式的に示す説明図であり、図５（ａ）は本溶接時を示し、図５（ｂ）はタブ板の切断時を示し、さらに図５（ｃ）は面取り時を示す。
【００１４】
図５におけるタブ板２は上述したように溶接欠陥が生じることを防ぐために形成されるものであって、タブ板２及びタブ板溶接部６はいずれもＵＯＥ鋼管としては不要な部分であるため、完全に除去する必要がある。しかし、このタブ板２を、溶接金属の溶け込み量であるδ１を含む、図５（ｂ）に示す切断位置８で切断除去すると、図５（ｃ）に示すようにこの切断位置８を含む切断量δ２で面取りを行うことになるため、この切断量δ２分だけ、ＵＯＥ鋼管の歩留りが悪化する。
【００１５】
また、タブ板２を母材である鋼板１とは異なる材質により構成すると、本溶接により形成される溶接金属の内部にタブ板２の成分が希釈されて混入し、その一部はＵＯＥ鋼管の管端付近にも影響を及ぼす。このため、ＵＯＥ鋼管の管端の本溶接に用いる溶接金属の成分は、当初の狙いとするものとは異なり性能が劣化する可能性があるため、管端を切断量δ２で除去する必要がある。このため、結果として母材２である鋼板１の歩留りが低下する。
【００１６】
ここで、所望の長さのＵＯＥ鋼管を製造するためには、このような歩留りを考慮して、事前に余長が長い鋼板を素材として用いればよいが、これではＵＯＥ鋼管の製造コストが嵩んでしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、鋼板の長手方向の二つの端面の両端部にそれぞれタブ板を溶接し、次いでこの鋼板にプレスを行ってオープンパイプとし、その後に、このオープンパイプの一方の端面から他方の端面の方向へ向けて溶接を行うことによるＵＯＥ鋼管の製造方法において、タブ板が、鋼板と略同一の材質からなるとともにルート面の厚さが鋼管の厚さの４０％以上５０％以下であることを特徴とするＵＯＥ鋼管の製造方法である
この本発明に係るＵＯＥ鋼管の製造方法では、鋼板の厚さが２５．４ｍｍ以上である場合には、一方の端面に溶接されるタブ板が両面に開先を有するとともに、他方の端面に溶接されるタブ板が片面にのみ開先を有することが望ましい。
【００１８】
本発明において「略同一の材質」とは、化学組成が一致する材質のみならず、溶接時におけるタブ板からの希釈成分の混入による管端部の溶接金属の成分変化を防止して溶接品質の劣化を防止できる程度に、化学成分が類似する材質をも含むことを意味する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ＵＯＥ鋼管の搬送時におけるタブ板の落下を確実に防ぎながら、従来のＵＯＥ鋼管の製造工程に比較して、母材である鋼板への溶接金属の溶け込み量を減少させてＵＯＥ鋼管の歩留りを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係るＵＯＥ鋼管の製造方法を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１、２は、いずれも本実施の形態で使用するタブ板１１、１２の開先形状を模式的に示す説明図である。
【００２１】
図１に示すタブ板１１は、肉厚が２５．４ｍｍ以上の鋼板の、溶接方向の後端側、若しくは、肉厚が２５．４ｍｍ未満又は２５．４ｍｍ以上の鋼板の、溶接方向の後端側に用いるものであり、上下のどちらか片面に開先を設けたものである。すなわち、タブ板１１は、片面溶接用の開先であって、厚みＸ１のルート面１３と、角度θ１の開先角度とを有する。
【００２２】
一方、タブ板１２は、肉厚が２５．４ｍｍ以上の鋼板の、溶接方向の前端側に用いるものであり、上下両面に開先を設けたものである。すなわち、タブ板１２は、両面溶接用の開先であって、厚みＸ２のルート面１４及びθ１の上面開先角度に加え、距離Ｙの下面開先深さ及びθ２の下面開先角度を有する。
【００２３】
本実施の形態では、タブ板１１のルート面１３の厚さＸ１、タブ板１２のルート面１４の厚さＸ２は、いずれも、母材である鋼板の肉厚の４０％以上とする。これにより、鋼管本体への溶接金属の溶け込み量を少なく抑制しながら、タブ板１１、１２が落下することが少ない高い接合強度の溶接を行うことができる。一方、ルート面１３、１４の厚さが５０％を超えると、鋼管本体への溶接溶け込み量が増えるとともに溶接強度が低下する。よって、ルート面１３、１４の厚さは、鋼板の厚さの５０％以下とする。
【００２４】
また、本実施の形態では、タブ板１１、１２は、母材である鋼板と略同一の材質を用いる。これにより、希釈成分の混入による管端部の溶接金属の成分変化を防止でき、溶接品質の劣化を防止できるとともに、タブ板１１の先端からタブ板１２の後端までの範囲の溶接条件（アーク発生状況等）を一定に揃えることができるために、この範囲に含まれるオープンパイプの先端から後端までの全域の溶接品質をより一定に保つことができる。
【００２５】
このように、本実施の形態では、母材である鋼板の厚さには関係なく、この鋼板と同一の材質からなるとともにルート面の厚さが鋼管の厚さの４０％以上５０％以下であるタブ板１１を用いることにより、鋼管本体への溶接溶け込み量を少なく、かつタブ板１１の落下が少ない溶接を実現できる。
【００２６】
また、本実施の形態では、鋼板の厚さが２５．４ｍｍ以上である場合には、この鋼板と同一の材質からなるとともにルート面の厚さが鋼管の厚さの４０％以上５０％以下であって、さらに、鋼板の長手方向の一方の端面に溶接されるタブ板１２が両面に開先を有するとともに、他方の端面に溶接されるタブ板１１が片面にのみ開先を有することが望ましい。これにより、鋼板の厚さが２５．４ｍｍ以上である場合にも、鋼管本体への溶け込み量を少なく、かつタブ板１１の落下が少ない低入熱の溶接を実現できる。
【００２７】
この場合に、鋼板の搬送方向側の端面に装着するタブ板１２のみ両面溶接を行うが、この理由は、タブ板１２単体の重量が母材の板厚が２５．４ｍｍ未満の場合と比較すると増加し、鋼板の搬送の進行方向の前側に位置するタブ板１２は、搬送ロール等との衝突により落下する可能性が高いからである。
【００２８】
次に、タブ板１１、１２を、母材である鋼板の長手方向の両端面に溶接する状況を示す図３を参照しながら、タブ板溶接の周辺のフローを説明する。
まず、この工程を流れる全ての鋼板を対象として、４台の溶接機１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂにより、鋼板１７の前後端４ヵ所においてタブ板１１、１１、１２、１２の上面の開先の溶接を行う。鋼板１７の肉厚が２５．４ｍｍ以上である場合には、下流に設置された溶接機１５ａ、１５ｂによりタブ板１２、１２の下面開先の溶接も行う。
【００２９】
本例では、はじめに上面開先の溶接を行った後に下流で下面開先の溶接を行うが、下面開先の溶接を先に行うようにしてもよいし、上面開先の溶接と同時に行うようにしてもよい。また、タブ板１１、１２の上下を逆にし、鋼板１７の前後端４ヵ所において下面開先を溶接した後に鋼板１７の前端のみ上面開先の溶接を行うようにしてもよい。
【００３０】
そして、タブ板１１、１２を溶接された鋼板１７は、その後に、Ｃプレス、Ｕプレス及びＯプレスを行われてオープンパイプとされ、このオープンパイプの突き合わせ部にサブマージドアーク溶接を行われることにより、ＵＯＥ鋼管の搬送時におけるタブ板の落下を確実に防ぎながら、従来のＵＯＥ鋼管の製造工程に比較して、母材である鋼板への溶接金属の溶け込み量を減少させて、ＵＯＥ鋼管を高い歩留りで製造することができる。
【実施例】
【００３１】
本発明を、実施例を参照しながら、さらに具体的に説明する。
図１及び図２に示すタブ板１１、１２を母材である鋼板の所定の位置に溶接し、ルート面厚みＸ１、Ｘ２及び鋼板前端面における両面溶接の有無が、鋼板への溶け込み量と搬送時のタブ板落下率とに及ぼす影響について調べた。
【００３２】
この際、比較例１０（表１には記載せず）を除く全ての例ではタブ板１１、１２の材質は鋼板の材質（Ｃ：０．０６％（組成に関する「％」は「質量％」を意味する）、Ｓｉ：０．１０％、Ｍｎ：１．６０％、Ｐ：０．０１０％、Ｓ：０．００１％、炭素当量Ｃｅｑ：０．３９％）と同じとし、比較例１０ではタブ板１１、１２の材質を（Ｃ：０．１３％、Ｓｉ：０．２０％、Ｍｎ：０．８０％、Ｐ：０．０１０％、Ｓ：０．００３％、炭素当量Ｃｅｑ：０．２９％）とするとともに鋼板の材質を（Ｃ：０．０６％、Ｓｉ：０．１０％、Ｍｎ：１．６０％、Ｐ：０．０１０％、Ｓ：０．００１％、炭素当量Ｃｅｑ：０．３９％）とすることによりタブ板１１、１２の材質を鋼板の材質と異ならせた。比較例１０のタブ板開先形状および溶接条件は実施例６と同じとした。
【００３３】
表１に結果をまとめて示す。なお、その他の溶接条件である溶接電流値及び溶接パス数は、所定の開先を溶着金属で充満させることができる条件を選定して、決定した。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表１から理解されるように、実施例では２５．４ｍｍ未満の同じ肉厚で比較した場合、ルート面の厚みを母材肉厚の４０％以上５０％以下に増加することにより、明らかに母材への溶け込み量が減少して歩留りの向上が期待される。また、搬送時のタブ板の落下も無く良好な結果である。
【００３６】
一方、２５．４ｍｍ以上では、比較例では２５．４ｍｍ未満の場合と同様ルート面の厚みを増加することにより鋼板への溶け込み量を減少させることは出来るものの、片面のみの溶接のためタブ板落下率が低下する。これに対し、実施例では、鋼板１の前端のみ両面溶接を行うことによりタブ板の落下を防ぎながら鋼板への溶け込み量を減少させて歩留り向上が期待できることがわかった。
【００３７】
さらに、本発明例ではタブ板の材質が鋼板の材質と同一であるため、ＵＯＥ鋼管の先端から後端までの全域の溶接品質を一定に保てたのに対し、比較例１０では、試験結果は実施例６と同じであったものの、タブ板の材質が鋼板の材質と異なるため、ＵＯＥ鋼管の長手方向の両端部の溶接品質と、この両端部を除く内部の溶接品質とに差が生じ、両端部における溶接欠陥が懸念される状況にあった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施の形態で使用するタブ板の開先形状を模式的に示す説明図である。
【図２】実施の形態で使用するタブ板の開先形状を模式的に示す説明図である。
【図３】タブ板を、鋼板の長手方向の両端面に溶接する状況を示す説明図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｆ）は、タブ板を用いたＵＯＥ鋼管の製造工程を模式的に示す説明図である。
【図５】タブ板を装着された鋼管の歩留りが低下する理由を模式的に示す説明図であり、図５（ａ）は本溶接時を示し、図５（ｂ）はタブ板の切断時を示し、さらに図５（ｃ）は面取り時を示す。
【符号の説明】
【００３９】
１１、１２  タブ板
１３、１４  ルート面
１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ  溶接機
１７  鋼板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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