(57)【要約】【目的】簡便な方法で確実に、かつフィードバック可能な態様で検出できるめっき鋼管の熱影響部割れ検出方法を提供する。【構成】めっき鋼板を加熱コイル１で加熱した後スクイズロール２で押圧し、鋼板端部を溶接することにより造管する際、溶接後の溶接ビード３をビードカット用バイト４で切削したときのビード屑５の幅変動をビード幅測定センサー７，８で連続的に測定し、幅変動のパターンが予め設定された幅変動パターンを外れた時点を検出することにより熱影響部割れの発生を検知する。【選択図】        図２
2004301611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき鋼管を高周波溶接法により造管する際、造管溶接後にビードカットしたときのビード屑の幅変動を連続的に測定し、幅変動のパターンが予め設定された幅変動パターンを外れた時点を検出することにより割れの発生を検知することを特徴とするめっき鋼管の熱影響部割れ検出方法。
【請求項２】
高周波造管ラインのビードカット位置の上方に設けられた、ビード屑ガイド，投光機と受光機からなるビード幅測定センサーおよび演算装置から構成されるめっき鋼管の熱影響部割れ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、めっき鋼板を素材として溶接鋼管を製造する場合において、溶接熱影響部に発生する割れを製造中に検出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融めっき鋼板は、優れた耐食性を活用し、腐食雰囲気に曝される屋根材，構造材，配管，部品等に使用されている。
溶融めっき鋼板の用途展開に応じて、機械的強度の大きな溶接鋼管用素材としても使用されている。めっき鋼板を素材として鋼管を製造する際、従来は、所定幅に裁断した鋼帯又は鋼板の幅方向両端部近傍にある溶融めっき層を切削除去した後で幅方向両端部を溶接し、その後溶接部に溶融めっき層と同種材料からなる溶射層等を形成していた。この方法では、溶接前の溶融めっき層除去及び溶接後の溶射層形成と余分な工程を必要とするため、製造にかかる負荷が大きくなる。
【０００３】
溶融めっき鋼板を素材とする溶接鋼管では、近年、鋼帯又は鋼板をオープンパイプ形状に成形するときの加工条件や溶接入熱の制御によって、溶接部近傍の溶融めっき層を除去することなく造管する方法も採用されている。
しかし、特にＺｎ系の合金めっき鋼板を素材とする溶接鋼管では、液体金属脆化に起因する割れが発生し易くなる。割れ発生傾向は、造管速度が大きくなるほど顕著に現れる。割れが発生すると、耐食性が低下することは勿論、後工程での加工にも耐えなくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
溶接鋼管を製造する工程において熱影響部に発生する割れは、通常、製造後渦流探傷装置等の非破壊検査機器で検査するか、造管後の抜き取りで扁平試験等の破壊検査により欠陥の有無を検査することが行われている。
しかしながら、前者では欠陥の検出限界寸法があり、また造管時には高速で被検査物が移動しているため検出の分解能はさらに低下する。しかもめっき金属の粒界浸入による割れは同程度の割れが長手方向に連続的に続いていることが多く、割れの有無あるいは割れの大きさの変化を渦電流の変化として検出する渦流探傷では検出されにくいことが多々ある。
【０００５】
一方、抜き取りによる破壊検査では、採取したサンプル中に欠陥があれば確実に発見することができるが、サンプル以外の製品に欠陥がないという保証を得ることは難しい。また、製造工程へのフィードバックも困難である。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、簡便な方法で確実に、かつフィードバック可能な態様で検出できるめっき鋼管の熱影響部割れ検出方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のめっき鋼管の熱影響部割れ検出方法は、その目的を達成するため、めっき鋼管を高周波溶接法により造管する際、造管溶接後にビードカットしたときのビード屑の幅変動を連続的に測定し、幅変動のパターンが予め設定された幅変動パターンを外れた時点を検出することにより割れの発生を検知することを特徴とする。
このような方法で検知するために、高周波造管ラインのビードカット位置の上方に、ビード屑ガイド，投光機と受光機からなるビード幅測定センサーおよび演算装置から構成されるめっき鋼管の熱影響部割れ検出装置を配置する。
【０００７】
【作用】
製品鋼管に見合った幅に裁断された鋼帯又は鋼板をオープンパイプ形状に成形し、幅方向両端部を溶接する際、酸化物等の異物を溶接部から押し出して溶接強度を上げるため加熱された幅方向両端部にアプセットが加えられる。そのため、溶接直後にアプセットから解放されると、スプリングバックに起因する引張り応力が溶接部に加わる。しかも、溶接熱影響部は、溶接熱による加熱冷却で再結晶化している部分でもある。特に、Ｚｎ系の合金めっき鋼板を溶接すると、溶接熱で溶融したＺｎ系合金はＺｎ（融点４２０℃）に比較して液相線温度が低く、比較的長時間にわたって溶融状態を維持する。粗粒化した熱影響部が溶融金属に長時間曝されると、溶融金属が結晶粒界に浸入し、溶融金属脆化を引き起こす。しかも、引張り応力が溶接部に加わっているので、溶融金属の浸入が促進され、溶接ビードの直近から板厚中央方向に向かった結晶粒界割れとなって現れる（図１参照）。
【０００８】
溶接による造管後、溶接ビードは切削により除去されるため、割れが極微細な場合にはビード屑として除去されてしまう。しかしながら、割れがビード屑の厚み以上に達しているとビードカット後のパイプに残存し、品質上の欠陥となる。
ところで、ビードカット時、ビード屑は図２に示されるように、連続的に排出される。すなわち、加熱コイル１により加熱された後、スクイズロール２により幅方向両端部にアプセットが加えられて溶融接合されたパイプ１０のアプセット部に形成された溶接ビード３を、ビードカット用バイト４でビードカットすると、ビード屑５は連続的に排出される。
【０００９】
ビード屑５の生成状況をみると、通常は図３の（Ａ）に見られるように幅が広い部分と狭い部分が細かなピッチで規則的に繰り返され、つながっている。しかしながら、ビードカット後のパイプに残存するような深い割れが発生している場合、割れはビード屑を貫通していることになり、ビード屑は、図３（Ｂ）のように割れから先が欠落した不規則な形態のものとなる。しかも、熱影響部の割れは、パイプの軸方向に平行な面上に発生しているので、図３（Ｂ）に示されるように幅が狭い部分は一定の長さ以上になる。すなわち、ビードカット後のビード屑の幅変動を連続的に観察していると、熱影響部割れが発生している箇所に対応するビード屑の幅が一定の長さ以上にわたって狭くなる。
そこで、逆に、ビードカット後のビード屑５の幅変動を連続的に観察しているとき、ビード屑の幅が一定の長さ以上にわたって狭くなる箇所があれば、それに対応した位置に熱影響部割れが発生していることがわかる。
【００１０】
【実施の態様】
本発明にしたがった造管ライン内でのめっき鋼管の熱影響部割れ検出方法を図２に示す。
成形した鋼帯のエッジを加熱コイル１で加熱してスクイズロール２を通過させると、アップセットにより金属がパイプ外面に押し出され溶接ビード３が形成される。これをビードカット用バイト４で切削し、パイプ製品とするが、ビードカットによりビード屑５が発生する。このビード屑５はパイプ上方に排出されるため、ビードカット用バイト４上方のビード屑５の通過位置にビード幅測定センサーを配置する。ビード幅測定センサーとしてはレーザー光を光源とし、投光ヘッド７と受光ヘッド８の一対からなる形式の幅測定センサーが望ましく、２つのヘッドの間隔にビード屑５が排出されるように導くことにより、ビード屑５の幅を連続的に測定することが可能である。ビード屑５の排出方向は、鋼種，造管速度，ビードカット深さ，バイトの設置角度等によって多少変化するが、ボックス状で出口が絞られたガイド６を設け、ガイドの出側に幅測定センサーを設けることにより安定して測定することが可能である。
【００１１】
ビード幅測定センサー７，８で連続的に測定したデータは、演算装置９に導入され、必要に応じてモニター等に表示することも可能である。演算装置には理想的なビードカット屑の形態と幅を入力しておき、測定結果と対比することにより割れの発生を検知することができる。
理想的なビードカット状態のビード屑は、図３（Ａ）に示すように幅の広い部分と狭い部分が規則的に繰り返されているが、熱影響部に割れが発生した場合には、図３（Ｂ）のようにビード屑の片方又は両方が割れにより分断され、幅が小さく、しかも変動の小さい部分が生じるような特徴が見られる。このような特徴が見られる部分の長さを測定し、品質基準に応じて設定された割れ長さ許容値と比較することにより割れ発生箇所を検出し、抽出することが可能である。
【００１２】
上記方法によって検出された熱影響部の割れは、演算装置により出力される割れ警告信号により作業者に知らされるとともに、マーキング装置に信号を送り、溶接管の割れ発生箇所にマーキングを施すことにより、除去することも容易となる。
また、このような割れの信号を検出した場合に、製造条件を変更し、割れ発生を防止するように制御することも可能である。具体的には、割れ発生を抑制する方向の条件変更である入熱量のアップ，溶接点でパイプの拘束を行うスクイズロール２の締め付け量低減，造管速度低下等の製造条件にフィードバックすることが可能であり、これにより、割れ発生による製品歩留まりの低下を最小限にすることが可能である。
割れを的確に検出することにより、割れ発生部の混入の防止，割れ発生による歩留まりの低下等に寄与し、品質向上，コスト低減に寄与することになる。
【００１３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、めっき鋼管を高周波溶接法により造管する際、造管溶接後にビードカットしたときのビード屑の幅変動を連続的に観察し、その幅変動から熱影響部割れの発生を検知しているので、溶接管の欠陥発生状況が造管時に確認できる。したがって、欠陥発生品を容易に取り除くことができ、製品の信頼性を高めることにつながる。
また、操業中に欠陥の発生を検知することができるので、操業条件にフィードバックさせれば欠陥品の発生を最小限に抑えることができ生産性の向上につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶接熱影響部に粒界割れが発生する状況とビードカット領域を説明する図
【図２】溶接後のビードカット状況とビード屑の幅を測定する状況を説明する図
【図３】ビード屑の幅の変動状況を説明する図
【符号の説明】
１：加熱コイル      ２：スクイズロール      ３：溶接ビード
４：ビードカット用バイト      ５：ビード屑      ６：ビード屑ガイド
７：ビード幅測定センサー投光機      ８：ビード幅測定センサー受光機
９：演算装置      １０：パイプ
【図１】
2004301611.tif 000003
【図２】
2004301611.tif 000004
【図３】
2004301611.tif 000005