(57)【要約】      （修正有）【課題】継目無ベンド管の肉厚を必要以上に厚くすることがなく、また、継目無ベンド管製造後にその管端部を内削することなく、ラインパイプ用直管と同じ管端内径を有する継目無ベンド管及び継目無ベンド管と継目無直管の溶接継手を提供する。【解決手段】ベンド部とその両端の直管部からなる継目無ベンド管であって、両管端部の内径がベンド部の内径よりも大きいことを特徴とする継目無ベンド管。管端部の内径は、冷間拡管加工により拡径することができる。冷間拡管加工の前に冷間縮径加工してもよい。また、この継目無ベンド管の管端部の内径と同一の内径を有する継目無直管を溶接によって接合することによって溶接継手を得ることができる。【選択図】図１
2008249010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベンド部とその両端の直管部からなる継目無ベンド管であって、両管端部の内径がベンド部の内径よりも大きいことを特徴とする継目無ベンド管。
【請求項２】
継目無直管を曲げ加工して継目無ベンド管を製造する方法であって、継目無直管の管端部を除いて熱間又は冷間で曲げ加工した後、曲げ加工されなかった管端の直管部を冷間拡管加工することを特徴とする継目無ベンド管を製造する方法。
【請求項３】
継目無直管を曲げ加工して継目無ベンド管を製造する方法であって、管端の直管部分を冷間で拡管加工したのち、拡管加工された管端部を除いて熱間又は冷間曲げ加工することを特徴とする継目無ベンド管を製造する方法。
【請求項４】
管端の直管部分を冷間拡管加工する前に冷間縮径加工することを特徴とする、請求項２又は３に記載の継目無ベンド管を製造する方法。
【請求項５】
継目無ベンド管の一方又は両方の管端に継目無直管を有する溶接継手であって、継目無ベンド管として請求項１に記載の継目無ベンド管又は請求項２から４までのいずれかの方法によって製造される継目無ベンド管を用いるとともに、継目無ベンド管の一方又は両方に溶接する側の継目無直管の管端部の内径が上記継目無ベンド管の内径と同一であることを特徴とする、継目無ベンド管の一方又は両方の管端に継目無直管を有する溶接継手。
【請求項６】
継目無ベンド管の一方又は両方の管端に継目無直管を有する溶接継手を製造する方法であって、継目無ベンド管として請求項１に記載の継目無ベンド管又は請求項２から４までのいずれかの方法によって製造される継目無ベンド管を用いるとともに、継目無ベンド管の一方又は両方に溶接する側の継目無直管の管端部を、上記継目無ベンド管の内径と同一の内径になるように冷間拡管加工したのち、上記継目無ベンド管の管端と上記継目無直管の管端とを周溶接することを特徴とする、継目無ベンド管の一方又は両方の管端に継目無直管を有する溶接継手を製造する方法。
【請求項７】
継目無ベンド管の管端部の冷間拡管加工と継目無直管の管端部の冷間拡管加工の両方を同径のプラグを用いて行うことを特徴とする、請求項６に記載の継目無ベンド管の一方又は両方の管端に継目無直管を有する溶接継手を製造する方法。
【請求項８】
継目無直管の管端部を冷間拡管加工する前に冷間縮径加工することを特徴とする、請求項６又は７に記載の継目無ベンド管の一方又は両方の管端に継目無直管を有する溶接継手を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプラインの一部材を構成する継目無ベンド管及び継目無ベンド管と継目無直管の溶接継手並びにこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油や天然ガス等の流体を輸送するためのラインパイプを敷設するために、直管だけでなくベンド管も使用される。ベンド管はラインパイプを敷設する現地において、直管と周溶接によって接合される。
【０００３】
ラインパイプ内を石油や天然ガス等の流体がスムーズに流れるために、直管とベンド管の内径が同一であることが好ましく、また、直管とベンド管の周溶接面に段差がないことが好ましい。したがって、直管とベンド管は、可能な限り、同一の内径を有するのが好ましく、そのためには、直管とベンド管の両方を寸法精度良く製造する必要がある。ベンド管は、直管を熱間又は冷間で曲げ加工することによって製造されるのが一般的であるが、この際、ベンド部内側の管壁は厚肉化し、ベンド部外側の管壁は薄肉化するので、ベンド管の管端内径を直管の管端内径と一致させることは容易ではない。
【０００４】
さらに、ラインパイプに重用される継目無管は、主に管の外径と肉厚を制御して製造されるから、直管であっても、管の内径をばらつきなく製造することは難しい。したがって、継目無直管を曲げ加工して製造される継目無ベンド管の寸法精度を良くすることは、さらに困難である。
【０００５】
特許文献１には、金属製の直管を熱間又は冷間で曲げ加工する際に、蛇腹や扁平の発生を抑制する方法が提案されているが、ベンド管の内外径を目標通りの寸法に制御するには不十分である。
【０００６】
図１に、特許文献１に従来法として記載された熱間曲げ加工装置と曲げ加工によって製造されるベンド管の一例を示す。(a)は曲げ加工装置を用いて曲げ加工の途中の状態を示し、(b)は製造されたベンド管の平面図を示し、そして、(c)は(b)の矢視Ａ−Ａ方向の断面図を示す。
【０００７】
図１(a)にみるとおり、曲げ加工される直管１を、誘導加熱コイル２に通し、支点Ｏを中心として旋回可能な曲げアーム３に設けている前クランプ４に直管１の一方の端部を把持させ、他方の端部を後クランプ５に把持し、中間部分をガイドローラ６の間にセットする。次いで、誘導コイル２によって管１の管軸方向の小区間を塑性変形容易な温度に誘導加熱して、同時に後クランプ５を推進装置（図示せず）によって管軸方向に押して直管１を管軸方向に連続的に前進させる。そして、誘導加熱コイル２により加熱される加熱ゾーン７を管軸方向に相対的に移動させながら、加熱ゾーン７に曲げアーム３の旋回によって生じる曲げモーメントを付与して曲げ変形させると共に、その直後に誘導コイル２から冷却水などの冷却媒体８を吹き付けて冷却し、硬化させる。
【０００８】
このようにして、図１(b)に示すとおり、ベンド部１ａとその両端の直管部１ｂ、１ｃからなるベンド管が製造される。ただし、このようにして製造されたベンド管は、図１(c)に示すとおり、ベンド部１ａの内側の管壁は厚肉化し、ベンド部１ａの外側の管壁は薄肉化する。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２２３５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ベンド管はラインパイプを敷設する現地において、ラインパイプ用直管と周溶接によって接合されるが、溶接不良を起こさないためには、継目無ベンド管又は継目無ベンド管と継目無直管の管端の内径と、ラインパイプ用直管の管端の内径とを同じにする必要がある。
【００１１】
ところが、曲げ加工によりベンド管を製造する際には、ベンド部外側がベンド部内側よりも薄肉化することは避けられない。そして、パイプラインの設計上、ベンド管の肉厚をパイプライン用直管の肉厚よりも薄くすることはできないため、曲げ加工によってベンド部外側が薄肉化する分を見込んで、継目無ベンド管製造用の継目無直管を厚肉にして製造しておく必要がある。
【００１２】
このように、曲げ加工時に薄肉化する分を見込んで、継目無直管を厚肉化することになるが、継目無直管が曲げ加工された後も、その管端部は曲げ加工を受けていないため、製造された継目無ベンド管の管端部は継目無直管の肉厚のままとなる。したがって、曲げ加工によって製造された継目無ベンド管をラインパイプ用直管に溶接で接合しようとすると、上述したとおり、継目無ベンド管の管端の内径とラインパイプ用直管の管端の内径を同じにする必要があるが、それには、従来から次の２通りの手法が採用されてきた。
【００１３】
第一に継目無ベンド管製造用の継目無直管素管の内径をラインパイプ用直管の内径と同じにすることであり、第二に継目無ベンド管製造用の継目無直管の外径をラインパイプ用直管の外径と同じにするとともに継目無ベンド管製造後にその管端部を内削してラインパイプ用直管の管端部の内径と同じにすることである。
【００１４】
第一の手法、すなわち、継目無ベンド管製造用の継目無直管の内径をラインパイプ用直管の内径と同じにする手法を採用すると、継目無ベンド管製造用の継目無直管の外径を肉厚にした分だけ大きくせざるを得ないことになる。しかしながら、上述のとおり、継目無直管は管の外径と肉厚を制御して直管を製造することがなされていて、外径の異なる継目無直管を製造する際には、その外径に合ったサイズの工具が必要となるが、継目無直管の製造用の工具は高価であり、この肉厚分を大きくした外径を有する継目無ベンド管製造用の継目無直管の外径に合わせた工具を揃えようとすると多大のコストアップとなる。
【００１５】
このため、既存の工具を流用して継目無直管を製造することになるが、この場合には本来必要な外径よりも大きな継目無直管となるため、必要以上に肉厚が厚くなってしまうことになる。したがって、既存の工具を流用して継目無直管を製造した場合には、この継目無直管から製造される継目無ベンド管において、所定の機械的性能を引き出すために多くの合金元素の添加が必要となったり、あるいはこのような合金元素を添加しても所定の機械的性能が得られなかったりすることになる。
【００１６】
これに対して、第二の手法、すなわち、継目無ベンド管製造用の継目無直管の外径をラインパイプ直管の外径と同じにするとともに継目無ベンド管製造後にその管端部に内削してラインパイプ用直管の管端部の内径と同じにする手法を採用すると、製造された継目無ベンド管のベンド部の内径がラインパイプ用直管の内径より小さくなる。しかし内削加工は、作業性が悪く、コストアップの大幅増加の原因となる。
【００１７】
特に、継目無直管を曲げ加工して継目無ベンド管を製造する場合には、素材となる継目無直管の製造時に継目無直管自体の内径を、寸法精度良く仕上げることが困難であるため、このような継目無直管から製造されるベンド管よりも内径の寸法精度はさらに良くないものとなる。また、継目無直管は長尺のまま加工をされるのに対して、継目無ベンド管は長尺の継目無直管を短尺に切断した後に加工を受けるため、内径にバラツキが生じやすい。
【００１８】
本発明は、このような問題を解決して、継目無ベンド管の肉厚を必要以上に厚くすることがなく、また、継目無ベンド管製造後にその管端部に内削加工を施すこともなく、ラインパイプ用直管と同じ管端内径を有する継目無ベンド管及び継目無ベンド管と継目無直管の溶接継手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】
【００１９】
本発明者らは、継目無ベンド管の肉厚を必要以上に厚くすることがなく、また、継目無ベンド管製造後にその管端部に内削加工を施すこともなく、ラインパイプ用直管と周溶接によって接合することができる継目無ベンド管を得るべく、種々検討と実験を行った結果、次の(a)〜(e)の知見を得た。
【００２０】
(a) ラインパイプ用直管と溶接で接合する際に溶接不良を起こさないためには、継目無ベンド管の管端部の内径とラインパイプ用直管の管端部の内径とを同じにする必要があるが、継目無ベンド管の全体の内径とは無関係に、溶接時までに両者の管端部の内径が同じとなっていればよい。継目無ベンド管の製造後に、両者の管端部の内径を同じにする手法としては、上述した内削加工があるが、内削加工は、作業性が悪く、コストアップの大幅増加の原因となる。
【００２１】
(b)ラインパイプ用直管の管端部の内径と継目無ベンド管の管端部の内径を同じにする手法として、冷間拡管加工が利用できることに思い至った。この冷間拡管加工を継目無ベンド管の管端部に適用すれば、コストが安い上に、その寸法精度もよい。この継目無ベンド管の管端部への冷間拡管加工は、継目無直管を曲げ加工して継目無ベンド管としてから施しても良いし、継目無直管を曲げ加工する前に施してから、曲げ加工してもよい。また、寸法精度を上げるために、継目無ベンド管の管端部への冷間拡管加工を施す前に、冷間縮径加工を施してもよい。
【００２２】
(c) このようにして製造された継目無ベンド管は、ラインパイプを敷設する現地においてラインパイプ直管と周溶接によって接合してもよいが、予め継目無ベンド管と継目無直管の溶接継手を製造しておき、ラインパイプを敷設する現地において、この溶接継手をラインパイプ用直管と周溶接によって接合してもよい。
【００２３】
(d) 継目無ベンド管と継目無直管の溶接継手は、継目無ベンド管の一方の管端に継目無直管を溶接して接合したものと、継目無ベンド管の両方の管端に継目無直管を溶接して接合したものがある。いずれも、管端部の内径がベンド部の内径よりも大きい継目無ベンド管が溶接継手に使われることになる。そして、この継目無ベンド管は、上述のように、管端部に冷間拡管加工（あるいは冷間縮径加工後に冷間拡管加工）することによって製造することができる。そして、溶接継手に使われる継目無直管は、上記継目無ベンド管とほぼ同一の内径となるように、予め継目無直管の管端部を冷間拡管加工（あるいは冷間縮径加工後に冷間拡管加工）する。その後、上記継目無ベンド管の管端部と上記継目無直管の管端部とが周溶接によって接合されることによって、継目無ベンド管と継目無直管の溶接継手を製造することができる。
【００２４】
(e) 継目無ベンド管の管端部の冷間拡管加工と、溶接継手の相手方となる継目無直管の管端部の冷間拡管加工は、同径のプラグを用いて行うことが好ましい。
【００２５】
本発明は、このような知見に基づいて完成したものであり、次の(1)の継目無ベンド管、(2)〜(4)の継目無ベンド管の製造方法、(5)の溶接継手、そして、(6)〜(8) 溶接継手の製造方法を要旨とする。以下、それぞれ、本発明(1)〜本発明(8)という。本発明(1)〜本発明(8)を総称して、本発明ということがある。
【００２６】
(1) ベンド部とその両端の直管部からなる継目無ベンド管であって、両管端部の内径がベンド部の内径よりも大きいことを特徴とする継目無ベンド管。
【００２７】
(2) 継目無管の直管を曲げ加工して継目無ベンド管を製造する方法であって、継目無直管の管端部を除いて熱間又は冷間で曲げ加工した後、曲げ加工されなかった管端の直管部を冷間拡管加工することを特徴とする継目無ベンド管を製造する方法。
【００２８】
(3) 継目無管直管を曲げ加工して継目無ベンド管を製造する方法であって、管端の直管部分に冷間で拡管加工したのち、拡管加工された管端部を除いて熱間又は冷間曲げ加工することを特徴とする継目無ベンド管を製造する方法。
【００２９】
(4) 管端の直管部分を冷間拡管加工する前に冷間縮径加工することを特徴とする、上記(2)又は(3)の継目無ベンド管を製造する方法。
【００３０】
(5) 継目無ベンド管の一方又は両方の管端に継目無直管を有する溶接継手であって、継目無ベンド管として上記(1)の継目無ベンド管又は上記(2)〜(4)のいずれかの方法によって製造される継目無ベンド管を用いるとともに、継目無ベンド管の一方又は両方に溶接する側の継目無直管の管端部の内径が上記継目無ベンド管の内径と同一であることを特徴とする、継目無ベンド管の一方又は両方の管端に継目無直管を有する溶接継手。
【００３１】
(6) 継目無ベンド管の一方又は両方の管端に継目無直管を有する溶接継手を製造する方法であって、継目無ベンド管として上記(1)の継目無ベンド管又は上記(2)〜(4)のいずれかの方法によって製造される継目無ベンド管を用いるとともに、継目無ベンド管の一方又は両方に溶接する側の継目無直管の管端部を、上記継目無ベンド管の内径と同一の内径になるように冷間拡管加工したのち、上記継目無ベンド管の管端と上記継目無直管の管端とを周溶接することを特徴とする、継目無ベンド管の一方又は両方の管端に継目無直管を有する溶接継手を製造する方法。
【００３２】
(7) 継目無ベンド管の管端部の冷間拡管加工と継目無直管の管端部の冷間拡管加工の両方を同径のプラグを用いて行うことを特徴とする、上記(6)の継目無ベンド管の一方又は両方の管端に継目無直管を有する溶接継手を製造する方法。
【００３３】
(8) 継目無直管の管端部を冷間拡管加工する前に冷間縮径加工することを特徴とする、上記(6)又は(7)の継目無ベンド管の一方又は両方の管端に継目無直管を有する溶接継手を製造する方法。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、継目無ベンド管の肉厚を必要以上に厚くすることがなく、また、継目無ベンド管製造後にその管端部を内削することもなく、ラインパイプ用直管と同じ管端内径を有する継目無ベンド管及び継目無ベンド管と継目無直管の溶接継手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】
【００３５】
以下、実施例により、本発明を説明する。なお、本発明は次の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３６】
継目無ベンド管を製造するための直管として、外径３２３．９ｍｍ、肉厚２０．０ｍｍ、内径２８３．９ｍｍ、長さ５００ｍｍの継目無直管を準備し、これを図１に示す曲げ加工装置によって、曲げ角度９０゜の冷間曲げ加工を施し、継目無ベンド管を製造した。その後、両方の管端部に対して、プラグを用いて冷間拡管加工することによって、管端部の内外径を拡げた。継目無ベンド管の管端部を冷間拡管加工する前後の外径、内径、肉厚について、その継目無ベンド管の管端部の一方の数値を、それぞれ、表１に示す。
【００３７】
【表１】
2008249010.tif 000003
【００３８】
別途、長尺のラインパイプ用直管から長さ５００ｍｍの継目無直管を切り出して、外径３２３．９ｍｍ、肉厚１８．０ｍｍ、内径２８７．９ｍｍ、長さ５００ｍｍの継目無直管を準備した。この継目無直管の管端部の一方を継目無ベンド管と同径のプラグを用いて冷間拡管加工することによって、管端部の内外径を拡げた。継目無直管の管端部を冷間拡管加工する前後の外径、内径、肉厚について、その数値を、それぞれ、表２に示す。
【００３９】
【表２】
2008249010.tif 000004
【００４０】
この結果、冷間拡管加工後の継目無ベンド管と継目無直管の管端において、両者の内径の差は約０．１ｍｍと極めて小さかった。また、肉厚は、冷間拡管加工によってほとんど変化しないことも確認できた。
【００４１】
その後、冷間拡管加工後の継目無ベンド管の両端に、冷間拡管加工後の継目無ベンド管の管端を突き合わせて周溶接することによって、継目無ベンド管と継目無直管の溶接継手が得られた。
【００４２】
なお、ここでは、継目無ベンド管の管端部と継目無直管の管端部を、冷間拡管加工のみで拡径したが、冷間拡管加工する前に、いったん冷間縮径加工してから、冷間拡管加工すると、管端部の内径の寸法精度がさらに向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によれば、継目無ベンド管の肉厚を必要以上に厚くすることがなく、また、継目無ベンド管製造後にその管端部に内削加工を施すこともなく、ラインパイプ用直管と同じ管端内径を有する継目無ベンド管及び継目無ベンド管と継目無直管の溶接継手を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来法に係る熱間曲げ加工装置と曲げ加工によって製造されるベンド管の一例を示す。(a)は曲げ加工装置を用いて曲げ加工の途中の状態を示し、(b)は製造されたベンド管の平面図を示し、そして、(c)は(b)の矢視Ａ−Ａ方向の断面図を示す。
【符号の説明】
【００４５】
１  直管
１ａ  ベンド管のベンド部
１ｂ、１ｃ  ベンド管の端部（直管部）
２  誘導加熱コイル
３  曲げアーム
４  前クランプ
５  後クランプ
６  ガイドローラ
７  加熱ゾーン
８  冷却媒体
【図１】
2008249010.tif 000005