(57)【要約】【課題】僅かな作業工程で溶接管の疲労強度を著しく高めることができる溶接継目領域の加工方法を提供する。【解決手段】内面および外面に突部を有する溶接継目を備えた溶接管、特に縦シーム溶接大径管の疲労強度を高めるための方法に関する。溶接継目から隣接する管体にかけて溶接後に生じる鋭利な幾何学的移行部が切削加工によって少なくとも内面では丸味付けされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面および外面に突部を有する溶接継目を備えた溶接管であって、特に縦シーム溶接大径管の疲労強度を高めるための方法において、溶接継目から隣接する管体にかけて溶接後に生じる鋭利な幾何学的移行部を、切削加工によって少なくとも内面が丸味付けされていることを特徴とする方法。
【請求項２】
鋭利な移行部が外面でも丸味付けされていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
丸味付けが半径であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
丸味付け半径が少なくとも２ｍｍであることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
丸味付け半径が４〜１５ｍｍの範囲内であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
切削加工がフライス削りであることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
切削加工が研削であることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に係る溶接管、特に縦シーム溶接大径管の疲労強度を高めるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体用パイプライン、貯蔵タンクおよび高圧ガス貯蔵容器において、時間的に変化する内圧負荷は、使用される管構成要素の寸法設計にとって決定的な変量となっている。それゆえに、変化する内圧負荷用に利用される管構成要素は、極力高い疲労強度を有していなければならないであろう。
【０００３】
溶接管の疲労強度もしくは片振り疲労強度は、溶接継目の切欠き効果によって実質的に制限されることになる。それゆえに、現行法規定では溶接管の片振り疲労強度が継目無管よりも低く等級付けられている。
【０００４】
特許文献１には、スパイラル溶接管を加工するための方法および機械が開示されている。この特許文献１の方法では、管の内面および外面の溶接継目の余盛が、それぞれ相対峙する溶接継目部で、溶接継目のスパイラル曲線に沿って、最大で管肉厚まで同時に切削除去されている。切削加工は、選択的にフライス削りまたは研削によって行われている。
【０００５】
溶接継目の余盛は、この場合に生じる平らな継目面が管の外面および内面と同一平面上を延びるまで除去される。内面および外面の溶接継目の余盛を除去することによって管の破断伸びと曲げ強さが高められることになる。
【特許文献１】
独国特許出願公開第２６０２６３９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、僅かな作業工程で溶接管の疲労強度を著しく高めることができる溶接継目領域の加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は請求項１の前文から出発して特徴部分の特徴と合わせることにより達成される。有利な諸構成はそれぞれ従属請求項の対象である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の教示によれば、溶接継目から隣接する管体にかけて溶接後に生じる鋭利な幾何学的形状部（移行部）が、切削加工によって少なくとも内面では丸味付けされることになる。丸味付けは主に半径を有する円弧状に形成されるが、任意の連続的湾曲とすることもできる。丸味付け半径が２ｍｍよりも大きいと効果的であることが判明した。丸味付け半径は主に４ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内である。切削加工は、フライス削りまたは研削により行なうことができる。
【０００９】
移行部を丸味付けすることは、溶接継目の余盛を完全に除去することに比べて、作業工程がはるかに少なく、また自動研削盤によって簡単に実現できるという利点を有している。さらに、研削除去後に溶接継目稜と管体との間に段差の残る虞がない。
【００１０】
特に内面で溶接継目の余盛を丸味付けすると最大の効果がもたらされることが実験で明らかとなった。外面の鋭利な移行部の除去は確かになお他の改善をもたらすものではあるが、作業工程の増加との関係があるため、合理的ではない。
【００１１】
上記方法の実際的な意義は、
・溶接管の疲労強度が著しく高まり、
・比較的簡単に行なうことができ、また比較的確実に実施されることにある。
【００１２】
本発明のその他の特徴、利点および詳細は図面に示した１実施例についての以下の説明から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１の図の右半分には、未処理の状態の溶接継目領域が示されている。図の中で使用している符号は、以下の意味である：
ｐi＝内圧（脈動）
ｓ ＝管肉厚
ｔa＝外側の溶接継目突部
ｔi＝内側の溶接継目突部
ｒa＝鋭利な外側移行部
ｒi＝鋭利な内側移行部
Ｒa＝外側の丸味付け半径
Ｒi＝内側の丸味付け半径
【００１４】
未処理の状態の溶接継目領域で特徴的なのは、溶接継目１から隣接する管体２にかけて外面および内面に示されている鋭利な移行部ｒa、ｒiである。この鋭利な移行部ｒa、ｒiは、特に内圧負荷ｐiが脈動して作用する場合、疲労強度を低下させることになる。これは、頻繁に給排される貯蔵容器として管が利用される場合に見られることである。
【００１５】
図の左半分は処理済みの状態の溶接継目領域を示している。この実施例では、内面および外面の移行部が、少なくとも２ｍｍの半径Ｒa、Ｒiで丸味付けされている。未処理の状態の溶接継目では、結果としての応力の上昇分は、応力集中係数を用いて関係式
【数１】
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を利用して概算することができる。それは純幾何学的変量であり、円滑な管横断面との関係で応力ピークの変量を示している。示された関係式のなかで使用される符号は以下の意味である：
Ａ＝移行部（選択的にｒi、ｒa、Ｒi、Ｒaを代入できる）
ｔ＝溶接継目の余盛（選択的にｔiまたはｔaを代入できる）
ｓ＝管肉厚
【００１６】
最初の鋭い移行部ｒiもしくはｒaを研削操作またはフライス削り操作の結果として生じる半径ＲiもしくはＲaに丸味付けすることによって、応力集中係数Ｋtを低下させることができる。応力集中係数と丸味付け半径の変量との関係を図２に示す。
【００１７】
応力集中係数Ｋtは溶接管の時間強度・疲労限度特性を実質的に決定することになる。溶接管の片振り疲労強度（Ｒｍ≒６００ＭＰａ）と応力集中係数Ｋtの変量との関係が図３に例示されている。例えば、応力集中係数Ｋt＝５がＫt＝２に低下することによって疲労限度の２倍の上昇と時間強度範囲内で許容応力サイクル振幅を約１０倍にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】移行部を丸味付けした溶接管の溶接継目領域の横断面図である。
【図２】応力集中係数Ｋtと丸味付け半径および管肉厚との関係をグラフとして示す図である。
【図３】片振り応力および応力繰返し数と応力集中係数Ｋtとの関係をグラフとして示す図である。
【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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