(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＵＯＥ鋼管の製造方法において、
オープンパイプの外面側を仮付け溶接し、
当該オープンパイプの外面側に当該外面の開先と同程度の幅の溝を形成した裏当て金を配置し、
当該裏当て金のオープンパイプに面する側と反対側に、光感知式センサーと熱感知式センサーを設置し、
当該オープンパイプの内面を溶接するとともに、前記センサーで前記溝を通過する溶け落ち溶接金属を検出し、
溶け落ちが検出された場合には当該溶接を停止することを特徴とするＵＯＥ鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＵＯＥ鋼管を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＵＯＥ鋼管は、主に石油または天然ガスの輸送用として使用される鋼管である。その製造に際しては、先ず、素材である厚鋼板の両エッジ部に開先加工を施した後、Ｃプレス、Ｕプレス、Ｏプレス機によりオープンパイプに成形する。その後、ガスシールド溶接による仮付け溶接、サブマージアーク溶接による内面溶接、外面溶接によってシーム溶接を行い、最後に拡管機で所定の寸法に仕上げられる。
【０００３】
ところで、前記仮付け溶接は、次に実施されるサブマージアーク溶接の裏当て金としての役割を果たしており、設備構成および操作性の簡便化のため、オープンパイプの外面側から溶接するのが一般的である。このため、サブマージアーク溶接は、オープンパイプの外面側に形成された仮付け溶接のビードを裏当て金とした内面溶接を先行して実施し、その後に外面側より外面溶接が施工されるのが通例である。
【０００４】
ここで、内面溶接を実施する際、(1)仮付け溶接と母材部の間に融合不良があった場合、(2)仮付け溶接自身に割れ、ブローホールなどの欠陥があった場合、(3)内面溶接の施工時に入熱が過大であった場合には、裏当て金属である仮付け溶接を超えて溶接金属が外面側に流出し、溶接不良を発生させることがある。
【０００５】
このような溶接欠陥は、内面溶接の「溶け落ち」と呼ばれる。この溶け落ちが軽微な場合は、グラインダによって溶け落ちが生じた不良部を除去して開先を再作成し、内面溶接を再開することが許される。一方、不良部の長さが５０mmを超えるような場合、または溶け落ちた溶接金属が母材を損傷した場合は、手入れすることが許されず、当該鋼管は不良品となって大幅なコスト悪化を招く。
【０００６】
そこで、このような内面溶接時の溶け落ちを防止するため、仮付け溶接後に目視による点検を行い、仮付け溶接の不良部に対して肉盛による手入れを実施したり、また溶け落ちが発生しない程度まで内面溶接の溶接条件を低入熱化するなどの処置が採られる。
【０００７】
しかしながら、実際には、生産能率の阻害、検査人員のコストなどの点から、全数のパイプを溶接ビードの全長に亘って、仮付け後に目視点検することは困難である。また、後に施工される外面溶接との交合不良などを防止する観点から、内面溶接の低入熱化にも限界がある。
【０００８】
これらの理由から、内面溶接時の溶け落ちを完全に防ぐことは困難である。
そこで、この溶け落ちが軽微なうちに内面溶接を停止するため、現在は、溶接作業者が鋼管外面から目視で溶接実施位置付近を監視したり、内面溶接機に取り付けたカメラにより溶接実施位置を監視している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、鋼管外面側からの目視による監視では、鋼管外面から鋼管を支える裏当て金が視界をさえぎるため、溶け落ちが発生しても溶接金属が大量に流出するまで発見することは困難である。
【００１０】
また、内面溶接の実施位置は、サブマージアーク溶接に使用されるフラックスにより覆われているため、内面溶接機に取り付けたカメラの画像では、溶け落ちが発生した場合の溶接アークの変化、または溶接金属の流出状況を確認することは困難である。
【００１１】
このように、従来の方法では、内面溶接時の溶け落ちを完全に防止することは不可能であり、またその発見も軽微なうちに行うことは困難な状況であった。
【００１２】
本発明が解決しようとする問題点は、従来は、内面溶接時の溶け落ちを軽微なうちに発見することができなかったという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のＵＯＥ鋼管の製造方法は、
内面または外面溶接施工時の溶け落ちを軽微なうちに発見するために、
ＵＯＥ鋼管の製造方法において、
オープンパイプの外面側を仮付け溶接し、
当該オープンパイプの外面側に当該外面の開先と同程度の幅の溝を形成した裏当て金を配置し、
当該裏当て金のオープンパイプに面する側と反対側に、光感知式センサーと熱感知式センサーを設置し、
当該オープンパイプの内面を溶接するとともに、前記センサーで前記溝を通過する溶け落ち溶接金属を検出し、
溶け落ちが検出された場合には当該溶接を停止することを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、ＵＯＥ鋼管の製造において、内面溶接または外面溶接の施工中に溶け落ちが発生した場合には、溶接金属の流出を裏当て金の外側から速やかに検知し、即座に溶接を停止するので、溶け落ち長さを補修可能な範囲に抑制でき、歩留まり低下や製造コストの悪化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明のＵＯＥ鋼管の製造方法に使用する溶接監視装置の基本構成を示した図である。
【００１７】
図１中の、１は被溶接材である鋼管で、オープンパイプを外面側から仮付け溶接したものである。２は前記の仮付け溶接部１ａを鋼管１の内面側からサブマージアーク溶接する内面溶接機およびそのヘッド、３は前記サブマージアーク溶接のシールド用フラックスを示す。
【００１８】
４は内面溶接をする際に、前記の仮付け溶接部１ａの外面側に設置される裏当て金であり、本発明のＵＯＥ鋼管の製造方法では、この裏当て金４の外側、すなわち前記鋼管１に面する側と反対側に、たとえば光感知式センサー５と熱感知式センサー６を設置し、溶接中に溶け落ちた溶接金属を検出するのである。なお、図１中の９は裏当て金４の架台である。
【００１９】
図１では、この溶接中に溶け落ちた溶接金属の検出を確実に行えるように、たとえば前記裏当て金４に、鋼管１の外面側の開先と同程度の幅の溝４ａを形成し、この溝４ａの内部を検出できる光感知センサー５を一つと、溶接線に沿う方向に必要長さ分だけ熱感知式センサー６を配置している。
【００２０】
光感知式センサー５は、内面溶接施工中に溶け落ちた溶接金属による輝度変化を検出する。また、熱感知式センサー６は、溶け落ちた溶接金属による熱変化を検出する。そして、これらのセンサー５，６の少なくともどちらか一方が溶け落ちた溶接金属に起因する変化を検出すると、溶接を自動停止させる。
【００２１】
図１の例では、光感知式センサー５と熱感知式センサー６の両方を使用して溶け落ちを検出するものを示したが、どちらか一方のみを使用して溶け落ちを検出しても良いことは言うまでもない。
【００２２】
光感知式センサー５としてはフォトセンサーが代表的であるが、輝度変化を検出できるものであれば種類を問わない。また、熱感知式センサー６としては、空気膨張管などのセンサーのほか、はんだ線、ピアノ線や化学繊維など、溶接金属の熱により溶融断線することで熱を感知する方式のものでも良い。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の効果を確認するために行った試験結果について詳細に説明する。
試験に供した鋼管は、外径を７６２mmとし、肉厚を６mm、２５．４mm、４０mmの３種類とした。
【００２４】
本発明方法の効果を確認するために、仮付け溶接部の割れ、ブローホールなどの欠陥手入れを実施しないものを使用し、また、内面溶接の入熱条件を変化させて故意に溶け落ちを発生させ、従来法との比較を行った。
【００２５】
本発明の実施例では、図１に示したように、裏当て金に溝を設け、裏当て金の裏側に設けた光感知式センサー或いは熱感知式センサーで、溶け落ちを検知した。比較例は、従来通り鋼管側面からの目視による観察で、溶け落ちを検知した。実施条件および結果を下記表１に示す。
【００２６】
【表１】
0004687453.tif 000002
【００２７】
比較例および実施例における内面溶接溶け落ちの形態を図２〜図５に示す。
図２および図３は、比較例の内面溶接時の状態を示しており、図２に示した正常な内面溶接に対し、溶け落ちが発生した状態では図３に示したような状態になる。なお、図２および図３中の、７は内面溶接ビードを示す。
【００２８】
比較例の場合、溶け落ちが発生して外面側に流出した溶接金属８は、図３に示したように鋼管１の外面と裏当て金４に視界をさえぎられるため、目視による観察が困難である。従って、溶け落ちが進行し、流出した溶接金属８の量が大量になって初めて検知できる。
【００２９】
この結果、目視によって溶け落ちを検出する従来方法では、比較例１から比較例３のように、肉厚条件によらず溶け落ち部の長さが５０mm以上となった。従って、補修による手直しが不可のために２級品となり、歩留まりの低下および製造コストの悪化を招く。なお、比較例において、薄肉で内面溶接が低入熱条件であるほど検出後の溶け落ち長さが長いのは、溶接速度が速いためである。
【００３０】
これに対して、本発明方法の実施例では、溶け落ちが発生して外面側に流出した溶接金属８は、図４に示した正常な内面溶接に対し、図５に示したように、裏当て金４の溝４ａを落下する途中で光感知式センサーによって検出されるか、熱感知式センサー６に接触して検出される。
【００３１】
従って、本発明の実施例では、何れの実施例の場合も、肉厚によらず早期に溶け落ちを検出できたので、検出後の溶け落ち長さは全て５０mm未満に抑えることが可能であった。
【００３２】
本発明は上記の例に限らず、請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のＵＯＥ鋼管の製造方法に使用する溶接監視装置の基本構成を示した図である。
【図２】比較例の内面溶接時の状態を示し、正常な内面溶接の状態を示した図である。
【図３】比較例の内面溶接時の状態を示し、溶け落ちが発生した状態を示した図である。
【図４】本発明の実施例の内面溶接時の状態を示し、正常な内面溶接の状態を示した図である。
【図５】本発明の実施例の内面溶接時の状態を示し、溶け落ちが発生した状態を示した図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    鋼管
１ａ    仮付け溶接部
２    内面溶接機およびヘッド
４    裏当て金
４ａ    溝
５    光感知式センサー
６    熱感知式センサー
７    内面溶接ビード
８    流出溶融金属
【図１】
0004687453.tif 000003
【図２】
0004687453.tif 000004
【図３】
0004687453.tif 000005
【図４】
0004687453.tif 000006
【図５】
0004687453.tif 000007