(57)【要約】【課題】誘導子のシーム追従精度を向上させる電縫鋼管のシーム熱処理装置およびシーム熱処理方法の提供。【解決手段】ビード切削後且つ熱処理前の溶接シーム部を撮像する熱処理前シーム検出部２と、撮像された熱画像から溶接シーム部の位置を演算する熱処理前シーム位置演算部３と、この熱画像に基づきビードの位置の演算を行う熱処理前ビード切削位置演算部４と、熱処理後の溶接シーム部を撮像する熱処理後検出部５と、熱処理後のビード切削位置を演算する熱処理後ビード切削位置演算部６と、ビード切削後且つ熱処理前の溶接シーム部の位置と熱処理前後のビード切削位置のズレ量より熱処理後の真シーム位置を演算する熱処理後真シーム位置演算部７と、熱処理後の熱画像から熱処理位置を演算する熱処理位置演算部８と、熱処理位置と真シーム位置のシームズレ量を演算する熱処理後シームズレ量演算部９と、該シームズレ量だけ誘導子１を管周方向に駆動させる駆動部１０とを備える。【選択図】図１
2018030173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電縫鋼管を溶接する溶接機と、前記電縫鋼管の管軸方向に延設された溶接シーム部の板厚方向両側のビードを切削するビード切削機と、前記溶接シーム部を熱処理するための誘導子と、が電縫管進行方向に順に配置された電縫鋼管の熱処理装置であって、
ビード切削後且つ熱処理前の前記溶接シーム部を熱画像型カメラにより撮像する熱処理前シーム検出部と、
前記熱処理前シーム検出部で撮像された熱画像に基づき前記溶接シーム部の位置の演算を行う熱処理前シーム位置演算部と、
前記熱処理前シーム検出部で撮像された熱画像に基づき熱処理前ビード切削位置の演算を行う熱処理前ビード切削位置演算部と、
熱処理後の前記溶接シーム部を熱画像型カメラにより撮像する熱処理後シーム検出部と、
前記熱処理後シーム検出部で撮像された熱画像に基づき熱処理後ビード切削位置の演算を行う熱処理後ビード切削位置演算部と、
前記熱処理前シーム位置演算部により演算された前記ビード切削後且つ熱処理前の前記溶接シーム部の位置と、前記熱処理前ビード切削位置演算部で演算された前記熱処理前ビード切削位置および前記熱処理後ビード切削位置演算部で演算された前記熱処理後ビード切削位置とを用いて、熱処理後の真シーム位置を演算する熱処理後真シーム位置演算部と、
前記熱処理後シーム検出部で撮像された熱画像に基づき前記誘導子の熱処理位置の演算を行う熱処理位置演算部と、
前記熱処理位置と前記熱処理後真シーム位置演算部で演算された前記真シーム位置との管周方向のシームズレ量を演算する熱処理後シームズレ量演算部と、
該熱処理後シームズレ量演算部で計算したシームズレ量だけ前記誘導子を管周方向に駆動させる誘導子駆動部と、
を備える電縫鋼管のシーム熱処理装置。
【請求項２】
前記熱処理前シーム位置演算部は、
前記熱処理前シーム検出部で撮像された熱画像から得られる管周方向の熱処理前温度分布に基づいて、以下の式（１）により得られるＸｃを前記溶接シーム部の位置とする請求項１に記載の電縫鋼管のシーム熱処理装置。
Ｘｃ＝（Ｘｂ＋Ｘａ）／２・・・式（１）
式（１）中、Ｘａ、Ｘｂは、前記熱処理前温度分布の管周方向の位置Ｘにおいて、所定の閾値温度θｔとなる二箇所の位置である。
【請求項３】
前記熱処理前ビード切削位置演算部は、
前記管周方向の熱処理前温度分布で、前記Ｘｃの一方の側の最大値となる位置Ｘｐ１と、前記Ｘｃの他方の側の最大値となる位置Ｘｐ２と、の夫々において最適化処理を行い、順に得られる真の最大位置Ｘｍ１およびＸｍ２を前記熱処理前ビード切削位置とする請求項１または２に記載の電縫鋼管のシーム熱処理装置。
【請求項４】
前記熱処理後ビード切削位置演算部は、
前記熱処理後シーム検出部で撮像された熱画像から得られる管周方向の熱処理後温度分布における２つの不連続点Ｘｈ１およびＸｈ２を前記熱処理後ビード切削位置とし、
前記熱処理後真シーム位置演算部は、
以下の式（２）に基づいて得られるＸｄを真シーム位置とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電縫鋼管のシーム熱処理装置。
Ｘｄ＝Ｘｃ−｛（Ｘｍ１＋Ｘｍ２）／２−（Ｘｈ１＋Ｘｈ２）／２｝・・・式（２）
【請求項５】
前記熱処理位置演算部は、
前記管周方向の熱処理後温度分布に基づいて、以下の式（３）により得られるＸｉを前記熱処理位置とし、
前記熱処理後シームズレ量演算部は、
以下の式（４）により得られるＤを前記シームズレ量とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電縫鋼管のシーム熱処理装置。
Ｘｉ＝（Ｘｅ＋Ｘｆ）／２・・・式（３）
式（３）中、Ｘｅ、Ｘｆは、前記熱処理後温度分布の管周方向の位置Ｘにおいて、所定の閾値温度ηｔとなる二箇所の位置である。
Ｄ＝Ｘｉ−Ｘｄ・・・式（４）
【請求項６】
電縫鋼管を溶接する溶接機と、前記電縫鋼管の管軸方向に延設された溶接シーム部の板厚方向両側のビードを切削するビード切削機と、前記溶接シーム部を熱処理するための誘導子と、が電縫管進行方向に順に配置された電縫鋼管の熱処理装置による熱処理方法であって、
ビード切削後且つ熱処理前の前記溶接シーム部を熱画像型カメラにより撮像する熱処理前シーム検出ステップと、
前記熱処理前シーム検出ステップで撮像された熱画像に基づき前記溶接シーム部の位置の演算を行う熱処理前シーム位置演算ステップと、
前記熱処理前シーム検出ステップで撮像された熱画像に基づき熱処理前ビード切削位置の演算を行う熱処理前ビード切削位置演算ステップと、
熱処理後の前記溶接シーム部を熱画像型カメラにより撮像する熱処理後シーム検出ステップと、
前記熱処理後シーム検出ステップで撮像された熱画像に基づき熱処理後ビード切削位置の演算を行う熱処理後ビード切削位置演算ステップと、
前記熱処理前シーム位置演算ステップにより演算された前記ビード切削後且つ熱処理前の前記溶接シーム部の位置と、前記熱処理前ビード切削位置演算ステップで演算された前記熱処理前ビード切削位置および前記熱処理後ビード切削位置演算ステップで演算された前記熱処理後ビード切削位置とを用いて、熱処理後の真のシーム位置を演算する熱処理後真シーム位置演算ステップと、
前記熱処理後シーム検出ステップで撮像された熱画像に基づき前記誘導子の熱処理位置の演算を行う熱処理位置演算ステップと、
前記熱処理位置と前記熱処理後真シーム位置演算ステップで演算された前記真シーム位置との管周方向のシームズレ量を演算する熱処理後シームズレ量演算ステップと、
該熱処理後シームズレ量演算ステップで計算したシームズレ量だけ前記誘導子を管周方向に駆動させる誘導子駆動ステップと、
を備える電縫鋼管のシーム熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電縫鋼管の溶接シーム部を熱処理する装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電縫鋼管の製造プロセスは、鋼帯を管状に曲げ成形していき、管状に成形された鋼帯の左右両端部を押し付けながら溶接接合するというプロセスが一般的である。良好な溶接品質を得るために、溶接後は溶接接合された箇所を超音波探傷装置により超音波探傷し、さらにシームアニーラーによりアニール（焼鈍）処理（溶接によって焼入れ状態近くになったシーム部を焼き戻す）が施されて製品化される。
【０００３】
このような製造プロセスで製造される電縫鋼管の溶接シーム部を熱処理する場合、通常、溶接シーム部をピンポイントでアニール処理するために、誘導加熱装置をシーム部に正しく位置決めしてからアニール処理を行う必要がある。
【０００４】
しかしながら、電縫鋼管は製造ライン上で様々な力を受けるため、溶接シーム部が必ずしもシームアニーラーの中心線上に位置しているとは限らず、左右にずれることがある。そこで、誘導子等を溶接シーム部の真上に位置させるために、溶接時に蛍光塗料を管長方向に線状に連続的に吹き付け、誘導加熱装置に設置されたブラックライト等で塗料を発光させることで塗料吹き付け位置を検出し、誘導加熱装置を周方向に倣わせる方法や、シーム位置を検出する技術として、溶接シーム部のテンパーカラーが入熱の最も加わった部分であることに基づき、電縫管周方向の色調変化を色度計により検出して溶接シーム部の位置を検出する技術（特許文献１参照）や、カメラにより撮像された溶接シーム部の輝度変化などから溶接ビードの切削部を特定し、その中心を溶接シーム部と見做す技術（特許文献２〜６参照）が知られている。
【０００５】
しかしながら、塗料を吹き付けブラックライト及び検出器にて倣い制御する方法では、管表面の性状により塗料の垂れや滲みが発生し、また、管の変動による塗料線の歪み等が発生するため、良好な追従性を安定的に確保することが困難であった。
【０００６】
また、特許文献１に開示された技術は、溶接ビードの切削状態によって切削面の表面状態が影響されてしまうため、実際には電縫管の製造ライン上でテンパーカラーを安定して検出することは困難である。
【０００７】
さらに、特許文献２〜５に開示された技術は、ビード切削部の中心を溶接シーム部と見做しているが、ビード切削用バイトの当たり方によって溶接シーム部の中心位置が必ずしもビード切削部の中心とは限らず、ビード切削部の幅は１０ｍｍ程度であるから、数ｍｍの誤差が生じる可能性がある。より具体的には、シーム熱処理では、溶接部の内面がＡｃ３変態点温度にまで達していることを求められることがあるが、数ｍｍの誤差が生じた場合には、溶接部内面の温度がＡｃ３変態点未満となる可能性があり、シーム熱処理の精度が不十分であるという問題がある。
【０００８】
そこで、これらの課題を解決する技術として、溶接シーム部にある欠陥からの超音波反射信号を用いたシーム検出技術（特許文献６参照）や、電縫鋼管の溶接シーム部を赤外線カメラで撮像して得られた温度分布からシーム位置を検出し、さらに溶接シーム部に存在する欠陥からの超音波反射信号を用いてシーム位置を補正する技術（特許文献７参照）が開示されている。
【０００９】
しかしながら、上述の技術においては、誘導加熱後の溶接シーム部は１０００℃近くの高温となるため、超音波によるシーム位置検出ができない。また、特許文献６および７に開示されている技術は、いずれも、電縫鋼管の溶接シーム部付近で管周方向に超音波ビームを電子的または機械的に走査して得られる溶接シーム部に存在する欠陥からの反射波に基づいて、真のシーム位置の検出を行っている。つまり、溶接シーム部に欠陥が存在しないときはシーム位置を算出できず、必ず真のシーム位置を探傷できるという保証はできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６−２０１５９６号公報
【特許文献２】特開平１−３０２１０３号公報
【特許文献３】特開平２−９６６０２号公報
【特許文献４】特開平４−３４０４０３号公報
【特許文献５】特開平１０−１７０２２８号公報
【特許文献６】特開２０１１−２２７０６０号公報
【特許文献７】特開２００９−２２２４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決するためのものであり、電縫鋼管のシーム熱処理において、溶接シーム部の位置を精度良く検出し、誘導子のシーム追従精度を向上させることができる電縫鋼管のシーム熱処理装置およびシーム熱処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
［１］電縫鋼管を溶接する溶接機と、前記電縫鋼管の管軸方向に延設された溶接シーム部の板厚方向両側のビードを切削するビード切削機と、前記溶接シーム部を熱処理するための誘導子と、が電縫管進行方向に順に配置された電縫鋼管の熱処理装置であって、
ビード切削後且つ熱処理前の前記溶接シーム部を熱画像型カメラにより撮像する熱処理前シーム検出部と、
前記熱処理前シーム検出部で撮像された熱画像に基づき前記溶接シーム部の位置の演算を行う熱処理前シーム位置演算部と、
前記熱処理前シーム検出部で撮像された熱画像に基づき熱処理前ビード切削位置の演算を行う熱処理前ビード切削位置演算部と、
熱処理後の前記溶接シーム部を熱画像型カメラにより撮像する熱処理後シーム検出部と、
前記熱処理後シーム検出部で撮像された熱画像に基づき熱処理後ビード切削位置の演算を行う熱処理後ビード切削位置演算部と、
前記熱処理前シーム位置演算部により演算された前記ビード切削後且つ熱処理前の前記溶接シーム部の位置と、前記熱処理前ビード切削位置演算部で演算された前記熱処理前ビード切削位置および前記熱処理後ビード切削位置演算部で演算された前記熱処理後ビード切削位置とを用いて、熱処理後の真シーム位置を演算する熱処理後真シーム位置演算部と、
前記熱処理後シーム検出部で撮像された熱画像に基づき前記誘導子の熱処理位置の演算を行う熱処理位置演算部と、
前記熱処理位置と前記熱処理後真シーム位置演算部で演算された前記真シーム位置との管周方向のシームズレ量を演算する熱処理後シームズレ量演算部と、
該熱処理後シームズレ量演算部で計算したシームズレ量だけ前記誘導子を管周方向に駆動させる誘導子駆動部と、
を備える電縫鋼管のシーム熱処理装置。
【００１３】
［２］前記熱処理前シーム位置演算部は、
前記熱処理前シーム検出部で撮像された熱画像から得られる管周方向の熱処理前温度分布に基づいて、以下の式（１）により得られるＸｃを前記溶接シーム位置とする前記［１］に記載の電縫鋼管のシーム熱処理装置。
Ｘｃ＝（Ｘｂ＋Ｘａ）／２・・・式（１）
式（１）中、Ｘａ、Ｘｂは、前記熱処理前温度分布の管周方向の位置Ｘにおいて、所定の閾値温度θｔとなる二箇所の位置である。
【００１４】
［３］前記熱処理前ビード切削位置演算部は、
前記管周方向の熱処理前温度分布で、前記Ｘｃの一方の側の最大値となる位置Ｘｐ１と、前記Ｘｃの他方の側の最大値となる位置Ｘｐ２と、の夫々において最適化処理を行い、順に得られる真の最大位置Ｘｍ１およびＸｍ２を前記熱処理前ビード切削位置とする前記［１］または［２］に記載の電縫鋼管のシーム熱処理装置。
【００１５】
［４］前記熱処理後ビード切削位置演算部は、
前記熱処理後シーム検出部で撮像された熱画像から得られる管周方向の熱処理後温度分布における２つの不連続点Ｘｈ１およびＸｈ２を前記熱処理後のビード切削位置とし、
前記熱処理後真シーム位置演算部は、
以下の式（２）に基づいて得られるＸｄを真のシーム位置とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の電縫鋼管のシーム熱処理装置。
Ｘｄ＝Ｘｃ−{（Ｘｍ１＋Ｘｍ２）／２）−（Ｘｈ１＋Ｘｈ２）／２｝・・・式（２）
【００１６】
［５］前記熱処理位置演算部は、
前記管周方向の熱処理後温度分布に基づいて、以下の式（３）により得られるＸｉを前記熱処理位置とし、
前記熱処理後シームズレ量演算部は、
以下の式（４）により得られるＤを前記シームズレ量とする前記［１］〜［４］のいずれかに記載の電縫鋼管のシーム熱処理装置。
Ｘｉ＝（Ｘｅ＋Ｘｆ）／２・・・式（３）
式（３）中、Ｘｅ、Ｘｆは、前記熱処理後温度分布の管周方向の位置Ｘにおいて、所定の閾値温度ηｔとなる二箇所の位置である。
Ｄ＝Ｘｉ−Ｘｄ・・・式（４）
【００１７】
［６］電縫鋼管を溶接する溶接機と、前記電縫鋼管の管軸方向に延設された溶接シーム部の板厚方向両側のビードを切削するビード切削機と、前記溶接シーム部を熱処理するための誘導子と、が電縫管進行方向に順に配置された電縫鋼管の熱処理装置による熱処理方法であって、
ビード切削後且つ熱処理前の前記溶接シーム部を熱画像型カメラにより撮像する熱処理前シーム検出ステップと、
前記熱処理前シーム検出ステップで撮像された熱画像に基づき前記溶接シーム部の位置の演算を行う熱処理前シーム位置演算ステップと、
前記熱処理前シーム検出ステップで撮像された熱画像に基づき熱処理前ビード切削位置の演算を行う熱処理前ビード切削位置演算ステップと、
熱処理後の前記溶接シーム部を熱画像型カメラにより撮像する熱処理後シーム検出ステップと、
前記熱処理後シーム検出ステップで撮像された熱画像に基づき熱処理後ビード切削位置の演算を行う熱処理後ビード切削位置演算ステップと、
前記熱処理前シーム位置演算ステップにより演算された前記ビード切削後且つ熱処理前の前記溶接シーム部の位置と、前記熱処理前ビード切削位置演算ステップで演算された前記熱処理前ビード切削位置および前記熱処理後ビード切削位置演算ステップで演算された前記熱処理後ビード切削位置とを用いて、熱処理後の真のシーム位置を演算する熱処理後真シーム位置演算ステップと、
前記熱処理後シーム検出ステップで撮像された熱画像に基づき前記誘導子の熱処理位置の演算を行う熱処理位置演算ステップと、
前記熱処理位置と前記熱処理後真シーム位置演算ステップで演算された前記真シーム位置との管周方向のシームズレ量を演算する熱処理後シームズレ量演算ステップと、
該熱処理後シームズレ量演算ステップで計算したシームズレ量だけ前記誘導子を管周方向に駆動させる誘導子駆動ステップと、
を備える電縫鋼管のシーム熱処理方法。
【００１８】
なお、ここでいう、板厚方向両側とは、管外表面側と管内表面側とのことを指す。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電縫鋼管のシーム熱処理において、溶接シーム部の位置を精度良く検出し、誘導子のシーム追従精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の電縫鋼管のシーム熱処理装置の全体構成例を示す図である。
【図２】本発明の電縫鋼管のシーム熱処理装置による熱処理方法のフロー図である。
【図３】熱処理前シーム検出部の熱画像カメラで取得した二次元熱画像の一例を示す図である。
【図４】熱処理前における管周方向の温度分布の一例を示す図である。
【図５】熱処理前における温度分布からシーム位置を算出する方法を示す説明する図である。
【図６】熱処理前における温度分布からビードピーク位置を算出する方法を説明する図である。
【図７】熱処理前における温度分布からより正確なビードピーク位置を算出する方法を説明する図である。
【図８】熱処理後シーム検出部の熱画像カメラで取得した二次元熱画像の一例を示す図である。
【図９】熱処理後における温度分布からシーム位置を算出する方法を示す説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図および数式を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る電縫鋼管のシーム熱処理装置の全体構成例を示す図である。図２は、本発明の電縫鋼管のシーム熱処理装置によるシーム熱処理方法のフロー図である。
【００２２】
最初に、図１を参照して、本発明に係る電縫鋼管のシーム熱処理装置の一例を説明する。
図１中、符号１は誘導子、２は熱処理前シーム検出部、３は熱処理前シーム位置演算部、４は熱処理前ビード切削位置演算部、５は熱処理後シーム検出部、６は熱処理後ビード切削位置演算部、７は熱処理後真シーム位置演算部、８は熱処理位置演算部、９は熱処理後シームズレ量演算部、１０は誘導子駆動部をそれぞれ表す。なおここでは、一例として、誘導子１と熱処理後シーム検出部５とを、それぞれ４つ設ける。
【００２３】
まず、ロールによって管状に成形された鋼帯が、左右両端部を溶接機で溶接接合される。そして、ビード切削機によって、電縫鋼管の溶接シーム部の板厚方向両側のビード（溶接ビード）が切削されて、溶接シーム部およびビード切削部を有する溶接部が形成された電縫鋼管が製造される。ビード切削機によるビードの切削方法は、特に限定されず、例えば後述する図３に示すように、熱画像カメラで取得した二次元熱画像に基づく管周方向の温度分布から、相対的に温度が高い溶接シーム部と温度が低いビード切削部との温度差を明確に把握し、バイト等の切削工具で切削できればよい。なお、ここでいう、板厚方向両側とは、管外表面側と管内表面側とのことを指す。
【００２４】
シーム熱処理のための誘導子１は、溶接シーム部の位置に応じて誘導子駆動部１０により電縫鋼管の管周方向に自在に動かせるようになっている。
【００２５】
熱処理前シーム検出部２では、熱画像カメラを用いて溶接シーム部を撮像する。熱画像カメラとして、例えば赤外線カメラを用いる。撮像された画像は、熱処理前シーム位置演算部３に送られ、画像処理されてその温度分布から溶接シーム部の位置が演算される。なお、溶接シーム部の撮像条件については、熱画像カメラの撮像範囲がシーム位置の想定される変動範囲全てを含んでいれば、特に限定されず、適宜設定可能である。
【００２６】
次に、図２を参照して、本発明に係る電縫鋼管のシーム熱処理方法を説明する。本発明のシーム熱処理方法は、例えば図１に示した電縫鋼管の熱処理装置に適用できる。
本発明のシーム熱処理方法は、ビード切削後且つ熱処理前の溶接シーム部における熱画像を取得する熱処理前シーム検出ステップ（ステップＳ１）と、熱処理前の熱画像に基づき溶接シーム部の位置を演算する熱処理前シーム位置演算ステップ（ステップＳ２）と、熱処理前の熱画像に基づき熱処理前のビード切削位置を演算する熱処理前ビード切削位置演算ステップ（ステップＳ３）と、熱処理後の溶接シーム部における熱画像を取得する熱処理後シーム検出ステップ（ステップＳ４）と、熱処理後の熱画像に基づき熱処理後のビード切削位置を演算する熱処理後ビード切削位置演算ステップ（ステップＳ５）と、熱処理前の溶接シーム部の位置を基準として熱処理前後のビード切削位置より溶接シーム部のズレ量を検出し、熱処理後の真シーム位置を演算する熱処理後真シーム位置演算ステップ（ステップＳ６）と、熱処理後の熱画像に基づき誘導子の熱処理位置を演算する熱処理位置演算ステップ（ステップＳ７）と、熱処理後の誘導子の熱処理位置および真シーム位置より管周方向のシームズレ量を演算する熱処理後シームズレ量演算ステップ（ステップＳ８）と、シームズレ量だけ誘導子を管周方向に駆動させる誘導子駆動ステップ（ステップＳ９）を備える。
溶接シーム部に誘導子１を追従させる処理フローとしては、まず、図２に示すように、熱処理前シーム検出部２が、溶接シーム部の熱画像取得を行う（ステップＳ１）。具体的には、熱処理前シーム検出ステップ（ステップＳ１）では、熱処理前シーム検出部２の熱画像型カメラで溶接シーム部周辺を撮像し二次元熱画像を得る。図３は、熱画像カメラで取得した二次元熱画像の一例を示す図である。図３の二次元熱画像において、中央部分に周囲より温度が高い溶接シーム部を確認することができる。
【００２７】
次に、熱処理前シーム位置演算部３が、シーム位置の演算を行う（ステップＳ２）。具体的には、熱処理前シーム位置演算ステップ（ステップＳ２）では、ステップＳ１で得られた二次元熱画像が熱処理前シーム位置演算部３に送られ、二次元熱画像に基づきシーム位置の演算が行われる。より詳細には、まず、熱処理前シーム位置演算部３では、得られた二次元熱画像から、管周方向の熱処理前温度分布を算出する。図４は、管周方向の熱処理前温度分布の一例を示す図である。図４に示す熱処理前温度分布は、管周方向の画素を横軸に、縦軸に温度をプロットしたものであり、シーム中央に温度の低い部分がある二瘤形状の温度分布を確認することができる。
【００２８】
続いて、熱処理前温度分布からシーム位置を算出する方法について説明する。図５は、熱処理前シーム位置演算部３により熱処理前温度分布からシーム位置を算出する方法を説明する図である。図５に示すように、熱処理前温度分布から、閾値温度θｔを設定し、θｔを横切る二箇所を求めた後、閾値温度θｔを横切る二箇所（Ｘａ、Ｘｂ）の中点（電縫鋼管の軸方向と直角な方向における溶接シーム部のＸ座標Ｘｃ）を、熱処理前シーム検出部２が設置されている場所を通過した時点での電縫鋼管の溶接シーム部の位置Ｘｃとして、熱処理前シーム位置演算部３で算出する。具体的には、以下の式（１）に基づいてＸｃを計算する。
Ｘｃ＝（Ｘｂ＋Ｘａ）／２・・・式（１）
【００２９】
なお、この場合、閾値温度θｔは固定値でもよいし、温度分布のピーク値を基準としてある割合で決める値としてもよい。また、溶接シーム部の熱処理前温度分布を電縫鋼管の長手方向（造管方向）における複数の位置で求め、それらの値を管周方向の各位置で平均化（一例として、図３の右端に平均化の範囲を示したように）することが好ましい。このようにすると、溶接機からのノイズやシーム冷却部で発生する蒸気による熱画像の揺らぎの影響を低減することができるため、算出するシーム位置の精度をより高めることができる。
【００３０】
次に、熱処理前ビード切削位置演算部４が、図３に示した熱画像（二次元熱画像）から、ビード切削部の位置を算出する（ステップＳ３）。熱画像から得られた熱処理前温度分布は、シーム中央付近で温度が低下している。ビード切削部の位置は、切削された周辺よりも鏡面状態になっており放射率が周辺と異なっている。すなわち、ビード切削部の温度は、切削された周辺の温度よりも低くなった状態にある。
【００３１】
具体的には、図３に示したように赤外線を用いた熱画像から熱処理前温度分布を算出すると、図４に示したように中央部には温度が低くなった谷部分が生じている。熱処理前ビード切削位置演算ステップ（ステップＳ３）では、上記のビード切削部の鏡面状態による放射率影響をうけている範囲（谷部分）を熱処理前温度分布から抽出し、ビード切削部の位置を算出する。
【００３２】
続いて、熱処理前ビード切削位置演算部４による具体的なビード切削部の位置の算出方法を、図６および図７を用いて説明する。図６は、熱処理前温度分布からビードピーク位置を算出する方法を説明する図である。図７は、熱処理前温度分布からより正確なビードピーク位置を算出する方法を説明する図である。
【００３３】
まず、熱処理前ビード切削位置演算部４により、式（１）で算出されたＸｃを用いて、管周方向位置ＸがＸｃより小さい範囲において、温度が最大値となる位置Ｘｐ１（最大位置Ｘｐ１）を算出する（図６参照）。つづいて、算出されたＸｐ１の前後数点の範囲でカーブフィッティング等の最適化処理を行い正確なピーク位置を算出する。たとえば、図７に示すように、前後５点を抽出し、最小二乗法を用いて二次関数でフィッテイングできる曲線を求め、この曲線において温度が最大値となる位置Ｘｍ１（真の最大位置Ｘｍ１）を算出する。また、同様の手順で、管周方向位置ＸがＸｃより大きな範囲においても、まず、温度が最大値となる位置Ｘｐ２を算出し、つぎにその前後数点を用いて、真の最大位置Ｘｍ２を算出する。以上の演算を熱処理前ビード切削位置演算部４で行うことで、熱処理前ビード切削位置Ｘｍ１、Ｘｍ２を算出することが可能となる。
【００３４】
次に、熱処理後シーム検出部５が、誘導加熱後の鋼管の溶接部の熱画像を取得する（ステップＳ４）。具体的には、熱処理後シーム検出ステップ（ステップＳ４）では、熱処理後シーム検出部５の熱画像カメラで溶接シーム部周辺を撮像し二次元熱画像を得る。
そして、熱処理後ビード切削位置演算部６が、熱処理後ビード切削位置の演算を行う（ステップＳ５）。具体的には、熱処理後ビード切削位置演算ステップ（ステップＳ５）では、熱処理後ビード切削位置演算部６が、例えばステップＳ２と同様の方法を用いて、得られた二次元熱画像から管周方向の熱処理後温度分布を得る。得られた二次元熱画像の温度分布図を図８に示す。撮像した対象部は誘導加熱により高温となるが、ビード切削部は、切削された周辺と比べ表面の状態が変化するため放射率が周辺と異なる。図８に示したように、ビード切削部分の表面状態の変化の影響を受け放射率に不連続点が生まれる。すなわち、この放射率の不連続点がビード切削部の端部を表しているといえる。そこで、熱処理後ビード切削位置演算部６が、このビード切削部の表面状態による放射率影響を受けた不連続点を熱処理後温度分布から抽出し、熱処理後ビード切削位置Ｘｈ１およびＸｈ２を算出する。
【００３５】
次に、熱処理後真シーム位置演算部７が、熱処理前シーム位置演算部３により演算されたビード切削後且つ熱処理前の溶接シーム部の位置と、熱処理前後に検出された溶接シーム部の位置より真シーム位置を演算する（ステップＳ６）。具体的には、熱処理後真シーム位置演算ステップ（ステップＳ６）では、熱処理後真シーム位置演算部７が、熱処理前シーム位置演算部３により演算されたビード切削後且つ熱処理前の溶接シーム部の位置Ｘｃを基準として、熱処理前および熱処理後におけるビード切削位置Ｘｍ１、Ｘｍ２、Ｘｈ１、Ｘｈ２より検出された溶接シーム部の位置のズレ量から、熱処理後の真のシーム位置Ｘｄを演算する。さらに具体的には、熱処理後真シーム位置演算部７が、ステップＳ３で得られたビード切削位置中におけるシーム位置のトラッキング情報（シーム位置情報）Ｘｍ１、Ｘｍ２を、ステップＳ５で得られたビード切削位置情報Ｘｈ１（１〜４）、Ｘｈ２（１〜４）と結合し、誘導加熱後の真のシーム位置Ｘｄ（１〜４）を以下の式（２）により演算する。なお、上記のＸｄ、Ｘｈ１、Ｘｈ２の後に記載の（１〜４）とは、図１に示すように、誘導子１と熱処理後シーム検出部５とを４つ設けた場合に、夫々の誘導子１と熱処理後シーム検出部５とにおいて上記の演算を行うことを指す。
Ｘｄ＝Ｘｃ−｛（Ｘｍ１＋Ｘｍ２）／２）−（Ｘｈ１＋Ｘｈ２）／２｝・・・式（２）
【００３６】
次に、熱処理位置演算部８が、熱処理後シーム検出部５で得た二次元熱画像から算出した管周方向の熱処理後温度分布（図８）を基に、熱処理位置を演算する（ステップＳ７）。具体的な演算方法については、図９を参照しながら説明する。図９に示すように、熱処理位置演算ステップ（ステップＳ７）では、各熱処理後シーム検出部５で得られた温度分布に対して、閾値温度ηｔ（１〜４）を設定し、ηｔ（１〜４）を横切る二箇所を溶接シーム部の温度分布から求めた後、閾値ηｔ（１〜４）を横切る二箇所（Ｘｅ（１〜４）、Ｘｆ（１〜４））の中点（電縫鋼管の軸方向と直角な方向における溶接シーム部のＸ座標Ｘｉ（１〜４））を各熱処理後シーム検出部５が設置されている場所を通過した時点での各誘導子１の熱処理位置Ｘｉ（１〜４）として、熱処理位置演算部８で算出する。具体的には、熱処理位置は、以下の式（３）に基づいてＸｉ（１〜４）を計算する。なお、上記のＸｅ、Ｘｆ、Ｘｉ、ηｔの後に記載の（１〜４）とは、図１に示すように、誘導子１と熱処理後シーム検出部５とを４つ設けた場合に、夫々の誘導子１と熱処理後シーム検出部５とにおいて上記の演算を行うことを指す。
Ｘｉ＝（Ｘｅ＋Ｘｆ）／２・・・式（３）
【００３７】
なお、この場合、閾値ηｔ（１〜４）は固定値でもよいし、温度分布のピーク値を基準としてある割合で決める値としてもよい。
【００３８】
次に、熱処理後シームズレ量演算部９が、ステップＳ６で得られた誘導加熱後のシーム位置ＸｄとステップＳ７で得られた誘導子１の芯の位置（管周方向の熱処理位置）Ｘｉより、熱処理後のシームズレ量を演算する（ステップＳ８）。具体的には、熱処理後シームズレ量演算ステップ（ステップＳ８）では、シームズレ量Ｄは以下の式（４）により求められる。
Ｄ＝Ｘｉ−Ｘｄ・・・式（４）
【００３９】
そして、誘導子駆動部１０が、演算されたシームズレ量Ｄに基づき誘導子駆動部１０を駆動させ、真シーム位置Ｘｄに近づくように誘導子１を管周方向に追従駆動させる（ステップＳ９）。
【００４０】
以上説明したように、本発明によれば、誘導子１が溶接シーム部を精度良く追従することができる。具体的には、本発明では、熱処理前後のビード切削部の位置ズレ量および熱処理前後のシーム位置の位置ズレ量を用いて誘導子の位置を補正することができるため、従来のシーム追従で用いられてきた技術では、ビード切削位置の中心が必ずしも溶接線中心ではないため誤差が生じるのに対して、本発明の方法では誘導子のシーム追従精度が向上する。
【実施例】
【００４１】
従来法として、溶接直後に鋼管の側面に管長方向に線状に連続的に蛍光塗料を吹き付け誘導子に設置したブラックライトで塗料を発光させ検出器で塗料位置を検出し誘導加熱装置を周方向に追従させる方法を適用し、また、図１に示すように装置を配置し本発明の方法との比較を行った。検証方法は、熱処理後の溶接部の周方向断面を研磨・エッチング処理することで現出するＡｃ３変態点の境界線のシームに対するズレ量を評価した。その結果、従来法でのシームからのズレ量が±５．０ｍｍであったのに対し、本発明の方法のズレ量は±１．０ｍｍとなり、電縫鋼管シーム熱処理における溶接シーム部の位置を精度良く検出し、誘導加熱装置のシーム追従精度が向上したことが確かめられた。
【符号の説明】
【００４２】
１  誘導子
２  熱処理前シーム検出部
３  熱処理前シーム位置演算部
４  熱処理前ビード切削位置演算部
５  熱処理後シーム検出部
６  熱処理後ビード切削位置演算部
７  熱処理後真シーム位置演算部
８  熱処理位置演算部
９  熱処理後シームズレ量演算部
１０  誘導子駆動部
【図１】
2018030173.tif 000003
【図２】
2018030173.tif 000004
【図３】
2018030173.tif 000005
【図４】
2018030173.tif 000006
【図５】
2018030173.tif 000007
【図６】
2018030173.tif 000008
【図７】
2018030173.tif 000009
【図８】
2018030173.tif 000010
【図９】
2018030173.tif 000011