(57)【要約】【課題】溶鋼排出に伴う酸化物等の欠陥排出を十分促進できる、溶接部特性の良好な電縫管の製造方法を提供する。【解決手段】帯材100を成形し、その幅方向両端部を突き合わせて電縫溶接して管とする過程の中で、前記帯材幅方向の少なくとも一端部にＲ加工を施した後に溶接する。このＲ加工は、成形途中での切削もしくは砥石研磨（砥石研磨手段４）、またはフィンパス成形（フィン６）で、幅方向両端部に施すのが好ましい。【選択図】図１
2007319900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯材を成形し、その幅方向両端部を突き合わせて電縫溶接して管とする過程の中で、前記帯材幅方向の少なくとも一端部にＲ加工を施した後に溶接することを特徴とする溶接部特性の良好な電縫管の製造方法。
【請求項２】
前記Ｒ加工を、帯材幅方向の両端部に施すことを特徴とする請求項１に記載の溶接部特性の良好な電縫管の製造方法。
【請求項３】
前記Ｒ加工を、帯材の成形前または成形途中に切削または砥石研磨で施すことを特徴とする請求項１または２に記載の溶接部特性の良好な電縫管の製造方法。
【請求項４】
前記Ｒ加工を、帯材の成形途中のフィンパス成形で施すことを特徴とする請求項１または２に記載の溶接部特性の良好な電縫管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接部特性の良好な電縫管の製造方法に関し、特に、油井ラインパイプ向けなどの溶接部の靭性が要求される管あるいは油井のケーシングパイプなどの溶接部強度が要求される管の製造に好ましく用いうる、溶接部特性の良好な電縫管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、管は溶接管と継目無管に大別される。溶接管は、電縫鋼管を例とするように、板（帯材の意。以下同じ）を丸めて端部を突き合わせて溶接して製造し、継目無管は、材料の塊を高温で穿孔しマンドレルミル等で圧延して製造する。溶接管の場合、一般に溶接部の特性は母材より劣ると言われ、管の適用に当たって、用途ごとに溶接部の靭性や強度の保証が常に議論されて問題となってきた。
【０００３】
例えば、原油や天然ガスなどを輸送するラインパイプでは、管を寒冷地に敷設することが多いため低温靭性が重要であり、また、原油採掘の油井では採掘管を保護するためのケーシングパイプが必要とされ、管の強度が重要視される。
また、通常、管の母材となる熱延板は、管製造後の母材特性を考慮して成分設計や熱処理等が行われて、母材の靭性や強度等の特性は確保される。
【０００４】
しかし、溶接部の特性は、母材の成分設計や熱処理等以上に、電縫溶接方法によって大きく左右されるため、溶接技術の開発が重要であった。
電縫溶接の不良原因としては、ペネトレータと呼ばれる溶接板材の端面に生成する酸化物が、電縫溶接時に溶鋼とともに端面から排出されずに残留し、この残留したペネトレータを原因として靭性が低下したり強度不足になる例が多かった。
【０００５】
そこで、従来技術として電縫溶接不良の主原因であるペネトレータを溶接部から除くため、溶接部の板端面から積極的に溶鋼を排出する技術が鋭意検討されてきた。例えば、特許文献１〜４などに、板端面の形状について検討した例が記載されている。
また、特許文献５には、電縫管の溶接時における板条材の両側縁部の突き合わせ圧力の調整を容易にし、溶接信頼性を高める目的で、板幅端部を種々の形状に面取り加工する旨記載されている。
【特許文献１】特開昭57-31485号公報
【特許文献２】特開昭63-317212号公報
【特許文献３】特開2001-170779号公報
【特許文献４】特開2003-164909号公報
【特許文献５】特開2001-259733号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜４は、いずれも板端面にテーパを付与して、溶鋼とともにペネトレータを排出することを意図している。テーパを付与する理由は、板端面に容易に形状を与えやすいためと考えられる。しかし、直線あるいは平面状のテーパを与えると、溶鋼排出に伴う酸化物等の欠陥排出には十分でない場合が生じる問題があった。
また、特許文献５には、突き合わせ圧力の調整を容易にする種々の面取り形状が開示されているものの、溶鋼とともにペネトレータを排出する点、およびそれにより溶接部特性（特に低温靭性）を改善する点については、一切記載がないから、そこに開示されている多種多様な面取り形状のうち、いずれの形状が溶接部特性（特に低温靭性）を改善しうるものなのか、全く不明である。
【０００７】
本発明は上述の問題を解決し、溶鋼排出に伴う酸化物等の欠陥排出を十分促進できる、溶接部特性の良好な電縫管の製造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】
【０００８】
本発明者らは、前記問題を解決するために鋭意検討し、その結果、次の知見を得た。すなわち、テーパを付与した板端面で、溶接開始時に発生する溶鋼は、接触面積が小さいため少なく、電縫溶接のアプセット（圧接）によって溶接した部分の面積が増加し、これに伴って溶鋼の量は増加してくる。しかし、従来のテーパ形状では、溶鋼の排出角度（排出量）が一定になるため、溶接初期の溶鋼排出は十分であっても、溶接後期の排出は不十分となる場合があって、溶鋼が溢れて板表面で固化して蓋となり、後から溶接面から出ようとする溶鋼を妨害する場合があることを見出した。
【０００９】
そこで、本発明者らは溶接の時間経過に伴って、溶鋼が常に良好に排出される方法を鋭意検討した。その結果、溶接初期には溶鋼が少なくて、溶接後期に溶鋼が増加することから、常にほぼ一定の溶鋼を排出する端面形状が必要なことを把握した。種々の形状について検討したところ、板端面にＲ加工を施すことによって、溶鋼排出を常に良好できることを見出した。
【００１０】
本発明は、この知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
１．  帯材を成形し、その幅方向両端部を突き合わせて電縫溶接して管とする過程の中で、前記帯材幅方向の少なくとも一端部にＲ加工を施した後に溶接することを特徴とする溶接部特性の良好な電縫管の製造方法。
２．  前記Ｒ加工を、帯材幅方向の両端部に施すことを特徴とする前項１に記載の溶接部特性の良好な電縫管の製造方法。
【００１１】
３．  前記Ｒ加工を、帯材の成形前または成形途中に切削または砥石研磨で施すことを特徴とする前項１または２に記載の溶接部特性の良好な電縫管の製造方法。
４．  前記Ｒ加工を、帯材の成形途中のフィンパス成形で施すことを特徴とする前項１または２に記載の溶接部特性の良好な電縫管の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
前記Ｒ加工を施すと、溶接初期には時間の経過とともに接触面積が急激に増加するため、溶鋼の排出量が増加し、溶接後期には時間が経過しても接触面積が緩やかに増加するため、溶鋼の排出量は減少する。これらの作用によって、溶鋼排出を安定して行うことができて、溶接面から先に出た溶鋼が固化して蓋となって後から出ようとする溶鋼を妨害するということがなくなるわけである。
【００１３】
これらにより、板端部からの溶鋼排出が十分行われてペネトレータを十分除去できる結果、溶接部の靭性や強度などの特性を良好に保持することが可能なわけである。
よって、本発明によれば、電縫溶接時に、溶鋼排出に伴う酸化物等の欠陥排出を十分促進できて、著しく良好な溶接部靭性および溶接強度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施形態の１例を示す造管設備の模式図である。この造管設備では、鋼帯からなる帯材（板）100をアンコイラー１で払い出し、レベラー２で平らに矯正した後、ブレークダウン第１スタンド３を含む初期成形段からフィンパス成形ロール６のスタンドを含む最終成形段にかけてのロール成形機５で、帯材の幅を徐々に丸めて該幅の両端部を突き合わせていく成形を行なう。
【００１５】
次いで、前記幅を丸めた帯材を、その丸めた幅の両端部を誘導加熱手段（例えば誘導加熱コイル）７で誘導加熱しながらスクイズロール８で圧接して、管（電縫溶接管）となす。そして、この管を、その圧接部（溶接部）に生じているビードをビード部切削手段９で切削除去した後、サイザー10で定径圧延し、管切断機11で所定長さに切断する。
この例では、Ｒ加工を施す手段として、砥石研磨機４を、ブレークダウン第１スタンド３のすぐ後に配置し、これを用いて図２に示すような実施形態で砥石研磨することにより板幅方向両端部の板厚方向上端側にＲ加工を施すようにしている。砥石研磨機４の代りに切削バイト（図示省略）を用いてもよい。
【００１６】
なお、板端部のＲ加工は板厚方向の片側端部でもよいが、両側に付与すると効果が大きい。
Ｒ加工をエッジャーロール等の孔型ロールで行うと、中途半端な塑性加工を板端部が受けるため、所望する形状を得ることが難しいが、切削または砥石研磨で行うことにより、所望する形状をそのまま得ることが可能である。
【００１７】
また、切削または砥石研磨によるＲ加工は、帯材成形前（ロール成形機５の入側（レべラー２の出側））で行ってもよいが、ロール成形機５内の初期成形段（特にプレークダウン第１スタンド３）で板端部形状が変化するおそれがある。よって、所望する形状をそのまま得る観点からは、切削または砥石研磨によるＲ加工は、ロール成形機５内の初期成形段（特にプレークダウン第１スタンド３）より下流側で行うことが好ましい。
【００１８】
また、切削または砥石研磨でＲ加工を施す代りに、フィンパス成形ロール（略してフィン）６を用いたフィンパス成形でＲ加工を施してもよい。フィンパス成形では、例えば図３に示すように、板100を丸めて断面を円形形状とするため、板端部はフィン６に強圧される。従って、所望するＲ形状を予めフィン６に与えておくことによって、板端部形状を所望するＲ形状に十分近づけることが可能となるわけである。
【実施例】
【００１９】
以下、実施例に基づいて説明する。
一例として、板幅1920ｍｍ×板厚19.1ｍｍの鋼帯を帯材に用い、アンコイラー１、レベラー２、ロール成形機５、電縫溶接機（誘導加熱手段７＋スクイズロール８）、ビード部切削手段９、サイザー10を図１のように配置してなる造管機で、外径600ｍｍの鋼管を製造した。
【００２０】
製造した鋼管の溶接部から試験片を切り出してシャルピー試験を行い、性能を評価した。シャルピー試験片は、管長手方向の相違する10点から１本ずつ、試験片長さ方向を管円周方向にとり、ノッチ長さ中心を溶接部肉厚中心位置として採取し、JIS５号の２ｍｍＶノッチ衝撃試験片とした。試験片温度−46℃で衝撃試験を行い、吸収エネルギー、脆性破面率を測定した。
【００２１】
なお、吸収エネルギーは125Ｊ以上、脆性破面率が35％以下を性能許容範囲とした。
（No.１）本発明例として、上記造管中に、ロール成形機５内のブレークダウン第１スタンド３のすぐ後で、砥石研磨により、板幅方向両端部の下面側（管外面側になる；図２参照）に半径９ｍｍのＲ加工を付与した。その後、ロール成形を経て、電縫溶接し、サイザー10に通して鋼管を製造した。製造した鋼管の溶接部から試験片を切り出してシャルピー試験を行った。
【００２２】
（No.２）本発明例として、上記造管中に、ロール成形におけるフィンパス成形において、フィン６の形状を工夫して、板幅方向両端部の上下両面側に半径５ｍｍのＲ加工を付与した。その後、電縫溶接し、サイザー10に通して鋼管を製造した。製造した鋼管の溶接部から試験片を切り出してシャルピー試験を行った。
（No.３）比較例として、上記造管中に、ロール成形前であるレベラー加工後において、孔型ロールを用いて、板幅方向両端部の上面側に垂直端面（板幅方向端面）からの角度が30度、テーパ開始点から板表面までの垂直距離が３ｍｍになるほぼ直線状のテーパを付与した。その後、ロール成形し、電縫溶接して、サイザー10に通して鋼管を製造した。製造した鋼管の溶接部から試験片を切り出してシャルピー試験を行った。
【００２３】
（No.４）従来例として、鋼帯の板端面をほぼ矩形（Ｒ加工なし）として、上記の工程で造管して鋼管を製造した。製造した鋼管の溶接部から試験片を切り出してシャルピー試験を行った。
上記の各例におけるシャルピー試験により、シャルピー衝撃値と脆性破面率を測定した結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
2007319900.tif 000003
【００２５】
表１より、本発明例（Ｒ加工）では、溶接部の衝撃強度が高く脆性破面率が小さくて、靭性が良好であって、製品の信頼性が高い。これに対し、比較例（直線状テーパ加工）では、前記性能許容範囲内にあるものの、溶接部の衝撃強度が低くて脆性破面率が大きい場合があった。また、従来例（矩形端面；Ｒもテーパもなし）では、靭性が低下しており、製品の信頼性に乏しかった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態の１例を示す造管設備の模式図である。
【図２】砥石研磨によるＲ加工の実施形態の１例を示す模式図である。
【図３】フィンパス成形によるＲ加工の実施形態の１例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  アンコイラー
２  レベラー
３  ブレークダウン第１スタンド
４  砥石研磨機
５  ロール成形機
６  フィンパス成形ロール（フィン）
７  誘導加熱手段
８  スクイズロール
９  ビード部切削手段
10  サイザー
11  管切断機
100  帯材（板）
【図１】
2007319900.tif 000004
【図２】
2007319900.tif 000005
【図３】
2007319900.tif 000006