JP2018183787A

JP2018183787A - 鋼管の製造方法

Info

Publication number: JP2018183787A
Application number: JP2017085221A
Authority: JP
Inventors: 崇寺澤; Takashi Terasawa
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2017-04-24
Filing date: 2017-04-24
Publication date: 2018-11-22

Abstract

【課題】鋼板をＵＯＥ、ＪＣＯＥ、ベンディングロール、スパイラル等により管状に成形する鋼管において、管端部のみを広げることなく、管端の断面の真円度を向上させることができる鋼管の製造方法を提供する。【解決手段】鋼板を管状に成形する工程、シーム溶接工程、拡管工程を有する鋼管の製造方法であって、シーム溶接工程と拡管工程との間に、シーム溶接工程で成形された鋼管Ｓ４の長手方向の管端部Ｓｅにおいて、管端部Ｓｅの断面形状を所望の形状に整形する管端整形工程を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼板をＵＯＥ、ＪＣＯＥ、ベンディングロール、スパイラル等により管状に成形する溶接鋼管の製造方法に関する。

天然ガスを輸送するパイプライン等として用いられている鋼管の製造においては、一般的に、厚鋼板をＵＯ、ＪＣＯ、ベンディングロール、スパイラル等の工程によって管状に成形した後、鋼板の端部同士を突き合わせて、アーク溶接によるシーム部の溶接が行われる。例えばＵＯＥ方式による鋼管は、鋼板のＣプレス、Ｕプレス、Ｏプレスによる成形、シーム溶接、拡管の各工程により製造されている。すなわち、図４に示すように、鋼板Ｓ（図４（ａ））の幅方向両縁部に曲げ加工を加えるＣプレスを行い（図４（ｂ））、Ｕプレス工程でＵ字状に成形し（図４（ｃ））、Ｏプレス工程で管状に成形した後（図４（ｄ））、板材両縁部を溶接して（図４（ｅ））、周方向に閉じた鋼管を形成する。その後、鋼管の真円度を向上させて所望する断面形状を得るために、拡管を行う（図４（ｆ））。

ところが、このようなＵＯＥ鋼管の製造において、鋼管の外周側をフリーにして内側から押し拡げる拡管工程のみでは、例えば断面のいずれかの方向が長くなっていれば拡管後の断面形状が楕円状になるというように、拡管工程前の形状が残り、真円にはなりにくいという問題がある。管端部が真円に近い形状でなければ、鋼管同士を現場で溶接する際、周溶接不良となりやすい。

そこで、例えば特許文献１、非特許文献１に、管端部の断面を真円に近い形状にするための管材矯正装置が開示され、特許文献２に、その管材矯正装置を用いた管端同士の接合方法が開示されている。

特開２０１２−２２３８１７号公報特開２０１２−２２３８１９号公報

岸口哲也、他５名、「海底パイプライン／鋼管端部真円化整形機の開発〜現地溶接部高品質化に向けて〜」、新日鉄住金エンジニアリング技報、２０１３年Ｖｏｌ．４、ｐ．３９−４５

ところが、上記の管端矯正装置は、従来、パイプラインを敷設する現地またはパイプライン敷設用の台船上で使用されていた。すなわち、ＵＯＥ鋼管として製造された鋼管を現場に運搬した後、現場で管端部の整形を行ってから鋼管を付き合わせて周溶接を行っていた。しかしながら、ＵＯＥ鋼管の製品を現場で管端整形すると、鋼管本体に対し管端部の断面のみが広げられ、鋼管の最終形状がらっぱ形状になる。これに対して、管端部の断面が広がらないために、ＵＯＥ鋼管製造時の拡管工程において管端部のみを拡管しないようにするのは、工程上困難である。

そこで、本発明は、鋼板をＵＯＥ、ＪＣＯＥ、ベンディングロール、スパイラル等により管状に成形する鋼管において、管端部のみを広げることなく、管端の断面の真円度を向上させることができる鋼管の製造方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、鋼板を管状に成形する工程、シーム溶接工程、拡管工程を有する鋼管の製造方法であって、
前記シーム溶接工程と拡管工程との間に、前記シーム溶接工程で成形された鋼管の長手方向の管端部において、前記管端部の断面形状を所望の形状に整形する管端整形工程を行うことを特徴とする、鋼管の製造方法を提供する。

前記管端整形工程は、前記管端部の外周面に対向させて配置され、前記管端部の外周側への変形を制限するリング状のケーシングと、前記管端部の内周面に当接させて配置され、前記管端部の側面を前記ケーシング側に押圧して前記管端部を塑性変形させる整形ロールと、前記鋼管を中心軸線周りに回転させる回転手段とを備えた整形装置により行われてもよい。

前記管端部は、前記鋼管の長手方向両端から、０ｍｍ〜２００ｍｍまでの範囲でもよい。

本発明によれば、鋼管の管端部のみを広げることなく、管端の断面の真円度を向上させることができる。

本発明の実施形態にかかるＵＯＥ鋼管の製造工程を示す説明図である。本発明の実施形態にかかる管端整形工程の例を示す断面図である。拡管工程の例を示す断面図である。従来のＵＯＥ鋼管の製造工程を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では、鋼板を管状に成形して製造する鋼管の例として、ＵＯＥ鋼管の製造について説明する。

本発明の実施の形態にかかるＵＯＥ鋼管の製造は、鋼板のＣプレス、Ｕプレス、Ｏプレス、シーム溶接、管端整形、拡管の各工程を有している。図１は、各工程による加工を説明する図であり、それぞれ、鋼板（鋼管）の正面方向から見た断面図である。先ず、厚板の鋼板Ｓ０（図１（ａ））の幅方向両縁部に開先加工を施した後、鋼板Ｓ０の幅方向両端部に、パンチ１１とダイ１２により曲げ加工を加えるＣプレス工程を行う（図１（ｂ））。Ｃプレスされた鋼板Ｓ１は、さらにＵプレス工程でＵ字状の鋼板Ｓ２に成形される（図１（ｃ））。その後、外側から圧縮力を加えるＯプレス工程で管状の鋼板Ｓ３に成形され（図１（ｄ））、管状に成形された鋼板Ｓ３の開先同士が相対する両縁部を、溶接工程でシーム溶接する（図１（ｅ））。この段階で、周方向に閉じた鋼管Ｓ４が成形される。

本発明では、シーム溶接後の鋼管Ｓ４に対して、先ず、図１（ｆ）に示すように管端整形工程を行う。管端整形工程は、鋼管Ｓ４の長さ方向の管端部の断面形状が真円に近くなるように行われる整形であり、例えば前述の特許文献１、非特許文献１等に開示されているような整形機を用いて行われる。本実施形態において、整形機２１は、正面方向から見た図１（ｆ）および側面方向から見た図２に示すように、鋼管Ｓ４の管端部Ｓｅの外周面に対向させて配置され管端部Ｓｅの外周側への変形を制限するリング状のケーシング２２と、管端部Ｓｅの内周面に当接させて配置され、管端部Ｓｅの側面をケーシング２２側に押圧して管端部Ｓｅを塑性変形させる整形ロール２３と、鋼管Ｓ４を中心軸線周りに回転させる図示しない回転手段とを備えている。さらに、ケーシング２２を下方から支える受けロール２４が設けられている。この整形機２１のケーシング２２内に鋼管Ｓ４の管端部Ｓｅを挿入し、鋼管Ｓ４の外周側を適宜範囲内に拘束した状態で、整形ロール２３を鋼管Ｓ４の内壁側からケーシング２２側に押し付けて鋼管Ｓ４を回転させることにより、鋼管Ｓ４の管端部Ｓｅがケーシング２２の内面に沿って塑性変形し、管端部Ｓｅの断面形状が真円に近くなる。管端整形工程は、鋼管Ｓ４の長手方向両端から、少なくとも０ｍｍ〜２００ｍｍまでの範囲に対して行われることが好ましい。すなわち、最も重要である端部の形状を確保するために、管端整形工程は管端０ｍｍの位置から行うことが好ましく、範囲が狭すぎると未整形の真円度形状不良部の影響を管端が受けて真円度改善効果が薄れるため、管端から２００ｍｍまでの範囲で行うことが好ましい。なお、さらに広い範囲に管端整形を行ってもよいが、範囲が広すぎると管端整形による生産能率の低下が生じるため、要求される精度等に応じて適宜範囲を決めればよい。また、本発明の管端整形を行う装置は、図１（ｆ）、図２に示す整形機２１に限るものではない。

管端整形工程後、さらに鋼管Ｓ４の長手方向全体の真円度を向上させて所望する管形状を得るために、拡管装置により内側から引張力を加える拡管工程が行われる（図１（ｇ））。図３は、拡管工程において鋼管Ｓ４が拡管される様子を示し、鋼管Ｓ４の側面方向から見た断面図である。拡管装置３１は、管端整形工程後の鋼管Ｓ４の内部に挿入され、角錐台形のコーン３２の外周側面に接触するように配置された複数のセグメント３３により、鋼管Ｓ４を内側から押し広げる。セグメント３３は、円周方向に複数、例えば８個や１２個等に分割されている。図３に示すように、コーン３２はプルロッド３４に連結され、プルロッド３４の外周にブーム３５が設けられている。プルロッド３４を軸線方向に操作することで、複数のセグメント３３全体の外径が変化する。セグメント３３を鋼管Ｓ４の拡管位置まで挿入し、プルロッド３４を軸線方向に引くと、各セグメント３３が放射状に広がって鋼管Ｓ４の内周面に押しつけられ、鋼管Ｓ４を例えば１％程度押し広げながら断面形状を整える。鋼管Ｓ４の内側に接触するセグメント３３の軸線方向の長さは４００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度であり、例えば１２ｍ程度の長さの鋼管Ｓ４を、１ストロークずつ、順次拡管していく。

こうして成形された鋼管Ｓ４は、その後、用途に応じた加熱塗装等を行い、パイプライン用ＵＯＥ鋼管として、現場に運搬される。

本発明によれば、パイプラインを形成する際に継手部分となる鋼管Ｓ４の管端部の断面形状が真円に近く成形されているために、継手部分における管端同士のずれを防ぎ、周溶接を良好に行うことができる。また、管端整形を行った後に全長にわたる拡管工程を行うことにより、管端部Ｓｅのみが広がるらっぱ形状になることがなく、全長にわたって均一な径の鋼管とすることができる。

さらに、本発明によれば、パイプラインの施工現場に整形機を設置して管端整形を行う必要がなく、現場での工程を簡略化することができる。

また、従来は、ＵＯＥ鋼管を製造する際、Ｏプレスの金型が摩耗すると、Ｏプレス後の形状が不安定となり、そのまま拡管工程を行うことで、さらに形状が不安定になるため、頻繁に金型の交換を行う必要があった。ところが、本発明によれば、Ｏプレス工程の金型が摩耗してＯプレスによる成形精度が低下しても、次の工程である管端整形工程によって管端部の断面を所望する形状に整形し、ＵＯＥ鋼管の管端部の真円度を保持することができるので、Ｏプレスの金型交換の頻度を減らすことができる。

さらに、管端部を整形することにより管端部の断面が拡大し且つ真円に近くなった後に拡管することで、従来起こりやすかった拡管工程開始時の管端部の割れを防ぐことができる。なお、本発明者らの実験により、管端整形工程後に拡管工程を行った際、管端整形により真円に近くなった断面形状が崩れることはほとんどないことがわかった。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、ＵＯＥ鋼管の他、ＪＣＯ、ベンディングロール、スパイラル等により管状に成形する鋼管にも適用可能である。

２１整形機
２２ケーシング
２３整形ロール
２４受けロール
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３鋼板
Ｓ４鋼管
Ｓｅ管端部

Claims

鋼板を管状に成形する工程、シーム溶接工程、拡管工程を有する鋼管の製造方法であって、
前記シーム溶接工程と拡管工程との間に、前記シーム溶接工程で成形された鋼管の長手方向の管端部において、前記管端部の断面形状を所望の形状に整形する管端整形工程を行うことを特徴とする、鋼管の製造方法。
前記管端整形工程は、
前記管端部の外周面に対向させて配置され、前記管端部の外周側への変形を制限するリング状のケーシングと、前記管端部の内周面に当接させて配置され、前記管端部の側面を前記ケーシング側に押圧して前記管端部を塑性変形させる整形ロールと、前記鋼管を中心軸線周りに回転させる回転手段とを備えた整形装置により行われることを特徴とする、請求項１に記載の鋼管の製造方法。
前記管端部は、前記鋼管の長手方向両端から、０ｍｍ〜２００ｍｍまでの範囲であることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の鋼管の製造方法。