(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属帯の側端を突き合わせた後に前記側端を高周波加熱により溶接して電縫金属管を製造する電縫金属管の製造方法であって、
前記側端には、前記電縫金属管の内面側に位置する内面側角部が設けられており、
前記金属帯の前記側端を突き合わせる前に、前記内面側角部に傾斜面を形成する工程
を含み、
電縫溶接後の金属管の余盛に前記傾斜面が残存するとともに、排出メタルが前記余盛と非溶着となるように、前記側端を突き合わせて溶接する
ことを特徴とする電縫金属管の製造方法。
【請求項２】
前記内面側角部への前記傾斜面の形成は、前記内面側角部にクラッシングロールを押し当てることにより行う、
請求項１記載の電縫金属管の製造方法。
【請求項３】
前記金属帯の母材は引張強度が７００ＭＰａ以上である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電縫金属管の製造方法。
【請求項４】
前記金属帯の母材の化学組成が、質量％で、Ｃ：０．２０〜０．４０％、Ｓｉ：０．０５〜０．４５％、Ｍｎ：１．０〜１．５％、Ｃｒ：０．０５〜０．４０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０２５％以下、Ｂ：０．０００５〜０．００６％及びＴｉ：０．０１〜０．０６％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成である、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電縫金属管の製造方法。
【請求項５】
突合溶接部を有する金属管本体と、
前記突合溶接部に形成された余盛及び排出メタルと
を備え、
前記余盛には、前記金属管本体の長手方向に直交する断面において、前記金属管本体の内方に向かって突出する前記余盛の角部と前記排出メタルの根本との間に延在された傾斜面が設けられており、前記排出メタルが前記余盛と非溶着とされている
ことを特徴とする電縫金属管。
【請求項６】
前記金属管本体の母材の引張強度が７００ＭＰａ以上である
ことを特徴とする請求項５記載の電縫金属管。
【請求項７】
前記金属管本体の母材の化学組成が、質量％で、Ｃ：０．２０〜０．４０％、Ｓｉ：０．０５〜０．４５％、Ｍｎ：１．０〜１．５％、Ｃｒ：０．０５〜０．４０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０２５％以下、Ｂ：０．０００５〜０．００６％及びＴｉ：０．０１〜０．０６％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成である、
ことを特徴とする請求項５記載の電縫金属管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属帯の側端を突き合わせた後に側端を高周波加熱により溶接して電縫金属管を製造する電縫金属管の製造方法及びその電縫金属管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられていたこの種の電縫金属管の製造方法及びその電縫金属管としては、例えば下記の特許文献１等に示されている構成を挙げることができる。すなわち、従来構成では、ペネトレータを溶接部から除くために、金属帯の側端にテーパ形状を付与した後に電縫溶接を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０５０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来構成のように溶接部からペネトレータを取り除いても、例えば９０°曲げ等の過酷な加工を電縫溶接管に施した場合に電縫溶接管の溶接部にクラックが生じることがあった。【０００５】
溶接部のクラックを詳細に調査したところ、以下のような新たな知見を得た。すなわち、溶接部から排出された排出メタルは熱の影響により靱性が低下しており、過酷な加工により排出メタルにクラックが生じやすい。クラックが生じた溶接部を観察したところ、排出メタルに生じたクラックが余盛を通して母材に伝播していた。【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、排出メタルにクラックが生じる場合であっても、母材までクラックが伝播することを回避できる電縫溶接管の製造方法及びその電縫溶接管を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電縫金属管の製造方法は、金属帯の側端を突き合わせた後に側端を高周波加熱により溶接して電縫金属管を製造する電縫金属管の製造方法であって、側端には、電縫金属管の内面側に位置する内面側角部が設けられており、金属帯の側端を突き合わせる前に、内面側角部に傾斜面を形成する工程を含み、電縫溶接後の金属管の余盛に傾斜面が残存するとともに、排出メタルが余盛と非溶着となるように、側端を突き合わせて溶接する。【０００８】
本発明に係る電縫金属管は、突合溶接部を有する金属管本体と、突合溶接部に形成された余盛及び排出メタルとを備え、余盛には、金属管本体の長手方向に直交する断面において、金属管本体の内方に向かって突出する余盛の角部と排出メタルの根本との間に延在された傾斜面が設けられており、排出メタルが余盛と非溶着とされている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電縫金属管の製造方法及びその電縫金属管によれば、電縫溶接後の金属管の余盛に傾斜面が残存するとともに、排出メタルが余盛と非溶着となるように、側端が突き合わされて溶接されるので、排出メタルにクラックが生じる場合であっても、母材までクラックが伝播することを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１による電縫金属管の製造方法を実施するための電縫金属管製造装置を示す説明図である。
【図２】図１のクラッシング設備の要部を示す正面図である。
【図３】図２の金属帯の側端を拡大して示す断面図である。
【図４】図１の溶接設備による電縫溶接後の金属管の溶接部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による電縫金属管の製造方法を実施するための電縫金属管製造装置を示す説明図である。図１の電縫金属管製造装置は、平板状の金属帯１から電縫金属管２を製造するための装置である。この電縫金属管製造装置には、クラッシング設備３、フォーミングロール群４及び溶接設備５が設けられている。
【００１２】
クラッシング設備３は、金属帯１の側端の形状を矯正するための設備である。このクラッシング設備３については、後に図面を用いて説明する。
【００１３】
フォーミングロール群４は、複数のフォーミングロールによって構成されるものであり、金属帯１の搬送方向１ａに沿うクラッシング設備３の下流側に配置されている。クラッシング設備３で側端の形状が矯正された金属帯１は、フォーミングロール群４で徐々に湾曲されてオープンパイプ４ａとされる。オープンパイプ４ａは、金属帯１の幅方向に沿う両側の側端を互い突き合わせたものであり、側端が突き合わされた部分に開口を有する断面Ｃ字状の管体である。
【００１４】
溶接設備５は、金属帯１の搬送方向１ａに沿うフォーミングロール群４の下流側に配置された設備であり、加熱コイル５０及びスクイズロール５１を有している。加熱コイル５０は、高周波電流が通されるコイルである。加熱コイル５０の内側をオープンパイプ４ａが通されるとき、オープンパイプ４ａを構成する金属帯１の側端が加熱（高周波加熱）されて溶融される。スクイズロール５１は、オープンパイプ４ａの外周を拘束する一対のサイドロールによって構成されるものであり、加熱コイル５０における加熱で溶融されたオープンパイプ４ａにおける金属帯１の側端を互いに押し当てて接合する（溶接する）。
【００１５】
すなわち、本実施の形態の電縫金属管製造装置では、金属帯１の側端を突き合わせた後に側端を高周波加熱により溶接して電縫金属管を製造する。なお、図示はしないが、溶接設備５の後段には、電縫溶接後の金属管（溶接設備５の直後の金属管）の大きさ及び形状を矯正する矯正設備が設けられていてもよい。矯正設備が設けられる場合、矯正設備における矯正後の金属管が電縫金属管２に相当する。一方、矯正設備が設けられない場合、電縫溶接後の金属管が電縫金属管２に相当する。
【００１６】
次に、図２は図１のクラッシング設備３の要部を示す正面図であり、図３は図２の金属帯１の側端１０を拡大して示す断面図である。図２に示すように、クラッシング設備３には、金属帯１の側端の形状を矯正するための一対のクラッシングロール３０が設けられている。クラッシングロール３０は、金属帯１の幅方向１ｂに沿って互いに離間して配置されている。金属帯１は、クラッシングロール３０の間を通される。
【００１７】
クラッシングロール３０を通される前の金属帯１の側端１０には、電縫金属管２の内面側に位置する内面側角部１０ａが設けられている。クラッシングロール３０には、クラッシングロール３０の回転軸に対して傾斜して延在されたクラッシング面３０ａが設けられている。金属帯１がクラッシングロール３０の間を通されるとき、クラッシング面３０ａが内面側角部１０ａに押し当てられて、内面側角部１０ａに傾斜面１０ｂが形成される。図３に示すように、傾斜面１０ｂは、金属帯１の幅方向１ｂに沿う幅Ｗを有しており、金属帯１の内周側表面１０ｃに対して角度θだけ傾斜して延在されている。傾斜面の形成は、内面側角部にクラッシングロールを押し当てる方法が好ましいが、その他にも、成形ロールのフィンパスロールによる成形、バイト切削、グラインダ研削や、これらを組合せた方法によっても行い得る。
【００１８】
なお、電縫金属管２の製造に用いる金属帯１はより大きな金属帯から切り出されることがあり、金属帯１の切り出し時に側端１０にバリ及びダレが生じることがある。側端１０にバリ及びダレが生じている場合、傾斜面１０ｂを安定的に形成するため、バリ側が内面側角部１０ａとされることが好ましい。
【００１９】
次に、図４は、図１の溶接設備５による電縫溶接後の金属管の溶接部を拡大して示す断面図である。図４に示すように、電縫溶接後の金属管の溶接部には、接合部１０１と熱影響部１０２とが含まれている。接合部１０１は、溶融された金属帯１の側端１０が互いに接合されている部分である。熱影響部１０２は、側端１０の溶融時の加熱の影響を受けた部分である。接合部１０１及び熱影響部１０２は、熱の影響により非熱影響部１００から組織が変わっている。
【００２０】
接合部１０１からは、金属管の内方に向けて排出メタル１０１ａが突出されている。排出メタル１０１ａは、金属帯１の側端１０が互いに押し当てられた際に溶融金属が接合部１０１から押し出されて固化したものである。この排出メタル１０１ａの形成は、溶融金属に含まれる酸化物（ペネトレータ）を接合部１０１から排出するとの役割を有している。
【００２１】
熱影響部１０２には、余盛１０２ａが形成されている。余盛１０２ａは、金属帯１の側端１０を互いに押し当てる際に、その圧力により熱影響部１０２において軟化された金属が隆起した部分である。
【００２２】
本実施の形態の電縫金属管の製造方法では、溶接設備５において金属帯１の側端１０を突き合わせて溶接する際に、図４に示すように、電縫溶接後の金属管の余盛１０２ａに傾斜面１０ｂが残存するとともに、排出メタル１０１ａが余盛１０２ａと非溶着となるように、側端１０を突き合わせて溶接する。すなわち、本実施の形態の電縫金属管２は、突合溶接部を有する金属管本体と、突合溶接部に形成された余盛１０２ａ及び排出メタル１０１ａとを備え、余盛１０２ａには傾斜面１０ｂが設けられており、排出メタル１０１ａが余盛１０２ａと非溶着とされている。
【００２３】
排出メタル１０１ａは、熱の影響により靱性が低下している。このため、電縫金属管２に例えば９０°曲げ等の過酷な加工を施した際に、排出メタル１０１ａにクラックが生じることがある。上述のように、電縫溶接後の金属管の余盛１０２ａに傾斜面１０ｂが残存するとともに、排出メタル１０１ａが余盛１０２ａと非溶着となるように、側端１０を突き合わせて溶接することで、排出メタル１０１ａにクラックが生じる場合であっても、母材までクラックが伝播することを回避できる。なお、排出メタル１０１ａは、余盛１０２ａに溶着されていなければ、余盛１０２ａに接していても構わない。余盛１０２ａへの排出メタル１０１ａの溶着の有無は、電縫溶接後の金属管における溶接部の断面を観察することで確認できる。
【００２４】
余盛１０２ａに傾斜面１０ｂが残存するか否かには、ヒート係数と傾斜面１０ｂの幅Ｗとが影響する。ヒート係数とは、加熱コイル５０を流れる電流をＩ［Ａ］とし、加熱コイル５０に印加される電圧をＶ［ｋＶ］とし、金属帯１の板厚をＴ［ｍｍ］とし、造管速度（金属帯１の搬送速度）をＳ［ｍ／ｍｉｎ］とした時に、（Ｉ×Ｖ）／（Ｔ×Ｓ）で表される係数であり、金属帯１の側端１０を突き合わせて溶接する際に側端１０に加えられる熱量を表す指標として扱うことができる係数である。
【００２５】
ヒート係数が大きいほど、排出メタル１０１ａが大きくなるので、傾斜面１０ｂが残存しにくい。また、傾斜面１０ｂの幅Ｗが大きいほど、排出メタル１０１ａが少ないので、傾斜面１０ｂが残存しやすい。
【００２６】
また、排出メタル１０１ａが余盛１０２ａと非溶着となるか否かには、傾斜面１０ｂの幅Ｗと角度θとが影響を及ぼす。傾斜面１０ｂの幅Ｗが大きいほど、排出メタル１０１ａが少なくなるので、排出メタル１０１ａが余盛１０２ａと非溶着となりやすい。また、傾斜面１０ｂの角度θが大きいほど、突合せ面積が少なくなるので、排出メタル１０１ａが余盛１０２ａと非溶着となりにくい。
【００２７】
従って、傾斜面１０ｂの角度θ及び幅Ｗ、ヒート係数並びにアップセット量を調整して所定範囲内に収めることで、電縫溶接後の金属管の余盛１０２ａに傾斜面１０ｂが残存するとともに、排出メタル１０１ａが余盛１０２ａと非溶着とすることが可能となる。
【００２８】
アップセット量とは、側端１０を接合する際の側端１０の押し当て量に相当し、スクイズロール５１に導入される直前位置におけるオープンパイプ４ａの外周長から同位置におけるオープンパイプ４ａの端面間の離間距離を差し引いた値と、電縫溶接後の金属管の周長との差によって表すことができる。スクイズロール５１に導入される直前位置としては、スクイズロール５１の１ｍ手前の位置を設定し得る。
【００２９】
排出メタル１０１ａのクラックは、金属帯１の引張強さが高いほど発生しやすい。特に、金属帯１の引張強さが７００ＭＰａ以上であるときに、排出メタル１０１ａに顕著にクラックが発生する。本実施の形態の方法のように、排出メタル１０１ａにクラックが生じる場合であっても、母材までクラックが伝播することを回避できることは、金属帯１の引張強さが７００ＭＰａ以上であるときに特に有用である。
【００３０】
このような電縫金属管の製造方法及びその電縫金属管では、電縫溶接後の金属管２の余盛１０２ａに傾斜面１０ｂが残存するとともに、排出メタル１０１ａが余盛１０２ａと非溶着となるように、側端が突き合わされて溶接されるので、排出メタル１０１ａにクラックが生じる場合であっても、母材までクラックが伝播することを回避できる。この構成は、金属帯１の引張強さが７００ＭＰａ以上であるときに特に有用である。
【００３１】
電縫金属管は高強度（高硬度）を要求される用途では部品メーカーにて成形加工後に熱処理が施される場合がある。比較的、低温短時間の熱処理で所定の強度（硬度）に調整できる、焼入れ性の良好な電縫金属管を用いることで、部品メーカーでは熱処理コストの低減を図ることができる。曲げ加工性とともに良好な焼入れ性を備えた電縫金属管を得るためには、金属帯１及び金属管本体の母材の化学組成を調整することが有用である。母材の化学組成が、質量％で、Ｃ：０．２０〜０．４０％、Ｓｉ：０．０５〜０．４５％、Ｍｎ：１．０〜１．５％、Ｃｒ：０．０５〜０．４０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０２５％以下、Ｂ：０．０００５〜０．００６％及びＴｉ：０．０１〜０．０６％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成である金属帯１を用いて、電縫溶接後の金属管の余盛１０２ａに傾斜面１０ｂが残存するとともに、排出メタル１０１ａが余盛１０２ａと非溶着となるように、金属帯１の側端を突き合わせて溶接することで、曲げ加工性とともに良好な焼入れ性を備えた電縫金属管が得られる。
【００３２】
＜Ｃ：０．２０〜０．４０％＞
Ｃは、高強度化に有効な元素である。Ｃ含有量が０．２０％未満の場合十分な強度が得られない。一方、Ｃ含有量が０．４０％超の場合加工性が低下してしまう。Ｃ含有量の範囲は、好ましくは０．２４〜０．３７％である。
【００３３】
＜Ｓｉ：０．０５〜０．４５％＞
Ｓｉは、固溶により強度向上に寄与する元素である。Ｓｉ含有量が０．０５％未満の場合は十分な強度が得られない。一方、Ｓｉ含有量が０．４５％超の場合は靭性および溶接性の低下を招き易くなる。Ｓｉ含有量の範囲は、好ましくは０．１〜０．４％である。
【００３４】
＜Ｍｎ：１．０〜１．５％＞
Ｍｎは、強度および焼入れ性の向上に有効な元素である。Ｍｎ含有量が１．０％未満の場合は顕著な添加効果が得られない。一方、Ｍｎ含有量が１．５％超の場合は溶接部の靭性が低下し易くなる。Ｍｎ含有量の範囲は、好ましくは１．１０〜１．４０％である。
【００３５】
＜Ｃｒ：０．０５〜０．４０％＞
Ｃｒは、溶接熱影響部の焼き戻し軟化抵抗の向上に有効な元素である。Ｃｒ含有量が０．０５％未満の場合は顕著な添加効果が得られない。一方、Ｃｒ含有量が０．４０％超の場合は溶接性の低下を招く。Ｃｒ含有量の範囲は、好ましくは０．１０〜０．３０％である。
【００３６】
＜Ｐ：０．０３％以下＞
Ｐは、靭性に悪影響をおよぼす元素である。Ｐ含有量が０．０３％超の場合は靭性の低下が顕著となってしまう。Ｐ含有量の範囲は、好ましくは０．０２５％以下である。なお、Ｐの含有量は０を含まない。
【００３７】
＜Ｓ：０．０２５％以下＞
Ｓは、靭性に悪影響をおよぼす元素である。Ｓ含有量が０．０２５％超の場合は靭性の低下が顕著となってしまう。Ｓ含有量の範囲は、好ましくは０．０２０％以下である。なお、Ｓの含有量は０を含まない。
【００３８】
＜Ｂ：０．０００５〜０．００６％＞
Ｂは、微量の添加で焼入れ性および靭性の向上に有効な元素である。Ｂ含有量が０．０００５％未満の場合は顕著な添加効果が得られない。一方、Ｂ含有量が０．００６％超の場合は効果がほぼ飽和する。Ｂ含有量の範囲は、好ましくは０．００１〜０．００５％である。
【００３９】
＜Ｔｉ：０．０１〜０．０６％＞
Ｔｉは、焼入れ性を改善する有効Ｂ量を高める効果を有しており、少なくとも０．０１％以上の添加が必要である。Ｔｉ含有量が０．０６％超の場合は溶接性が低下し易くなる。Ｔｉ含有量の範囲は、好ましくは０．０２〜０．０５％である。
【００４０】
本発明者らは、母材が以下の２種類（母材Ａ，Ｂ）の金属帯１を用いて、本実施の形態の電縫金属管の製造方法により電縫金属管２を製造した。金属帯１の母材の板厚は４．５ｍｍであり、電縫金属管２の外径はφ３０．０ｍｍである。電縫溶接後の金属管の余盛１０２ａに傾斜面１０ｂが残存するとともに、排出メタル１０１ａが余盛１０２ａと非溶着となるように金属帯１の側端が突き合わせられている。得られた電縫金属管２に９０°曲げ加工を施した結果、いずれも母材までクラックが伝播した箇所は認められなかった。
【００４１】
＜母材Ａ＞  Ｃ：０．２６％、Ｓｉ：０．２５％、Ｍｎ：１．２５％、Ｃｒ：０．２０％、Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｔｉ：０．０２％、Ｂ：０．００３％、残部がＦｅ及び不可避的不純物。
＜母材Ｂ＞  Ｃ：０．３４％、Ｓｉ：０．１８％、Ｍｎ：１．３５％、Ｃｒ：０．１４％、Ｐ：０．０１２％、Ｓ：０．００８％、Ｔｉ：０．０３５％、Ｂ：０．００４％、残部がＦｅ及び不可避的不純物。
【符号の説明】
【００４２】
１        金属帯
２        電縫金属管
３０      クラッシングロール
５０      加熱コイル
１０      側端
１０ａ    内面側角部
１０ｂ    傾斜面
１０１ａ  排出メタル
１０２ａ  余盛
【図１】
0006552723.tif 000002
【図２】
0006552723.tif 000003
【図３】
0006552723.tif 000004
【図４】
0006552723.tif 000005