JP5167830B2 - High-efficiency heat treatment method for ERW steel pipe welds - Google Patents
High-efficiency heat treatment method for ERW steel pipe welds Download PDFInfo
- Publication number
- JP5167830B2 JP5167830B2 JP2008013364A JP2008013364A JP5167830B2 JP 5167830 B2 JP5167830 B2 JP 5167830B2 JP 2008013364 A JP2008013364 A JP 2008013364A JP 2008013364 A JP2008013364 A JP 2008013364A JP 5167830 B2 JP5167830 B2 JP 5167830B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface side
- stand
- temperature
- surface temperature
- welded portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
本発明は、電縫鋼管に係り、とくに溶接部の加工性、靭性の向上を目的として、高精度、高効率に電縫管溶接部の熱処理を行うための、電縫鋼管溶接部の高能率熱処理方法に関する。 The present invention relates to an electric resistance welded steel pipe, and in particular, for the purpose of improving the workability and toughness of the welded portion, high efficiency of the electric resistance welded pipe welded portion for heat treatment of the welded welded portion with high accuracy and high efficiency. The present invention relates to a heat treatment method.
通常、電縫鋼管5は、図1に示すように、コイル状の鋼帯1を、アンコイラー6、レベラー7を介し、ロール成形機2により管状に成形したのち、板端面を突き合せて、高周波溶接機3で電縫溶接し、ビード部切削機8によりビードを切削され、さらにはサイザー9により所定の径に調整され、管切断機10により所定長さに切断された鋼管として製造されている。この電縫溶接では、突き合わせ部に高周波溶接機(誘導加熱装置)3で高周波電流を流し、ジュール熱を集中させて突き合わせ部を溶融しスクイズロール4で圧着して、溶接部を形成し、電縫鋼管5とする。形成された溶接部は、急速加熱されかつ急速冷却されるため、母材(鋼帯)と異なる組成、組織、強度を有し、加工性、靭性、さらには耐食性が他の部位(母材部)に比べて低下した状態となっている。そこで、溶接部の加工性、靭性、耐食性を母材部と同等以上とするために、溶接部にシームアニールと称する熱処理を施すのが一般的である。
Usually, as shown in FIG. 1, the electric resistance welded
前記シームアニールにはシームアニーラと称される装置が使用される。シームアニーラは、通常、管の外面側に誘導コイルを配置した高周波誘導加熱スタンドを通管方向に複数配設して構成されており、誘導コイルで磁束を発生させ、これによって溶接部およびその周辺に誘導電流を生じさせて、その抵抗発熱により加熱している。
しかし、従来のシームアニーラは、管の外面側からのみ加熱するものであるから、肉厚全体を均一に加熱するのが困難であり、必然的に管内外面の温度差が生じる。また、この温度差は、管の肉厚が厚いほど増大して、厚肉になると管内外面の一方が目的の温度に達せず問題となることが多かった。
A device called a seam annealer is used for the seam annealing. The seam annealer is usually constructed by arranging a plurality of high-frequency induction heating stands with induction coils on the outer surface side of the pipe in the direction of the pipe, generating magnetic flux with the induction coil, and thereby in the welded part and its surroundings. An induced current is generated and heated by the resistance heat generation.
However, since the conventional seam annealer heats only from the outer surface side of the tube, it is difficult to uniformly heat the entire wall thickness, which inevitably causes a temperature difference between the inner and outer surfaces of the tube. In addition, this temperature difference increases as the thickness of the tube increases, and when the wall becomes thicker, one of the inner and outer surfaces of the tube does not reach the target temperature and often becomes a problem.
例えば厚肉高靭性ラインパイプを製造する場合、管内部まで充分に加熱するために、誘導コイルへの投入電力を増加し、誘導電流を増加させると、管外面の温度が高くなりすぎて、結晶粒が粗大化し、かえって靭性が低下する場合がある。また、通管速度を極低速とし、シームアニーラによる加熱後の伝熱時間を十分に確保して、管内外面の温度差を低減する方法では、高周波誘導加熱スタンドのスタンド数を多くして長尺の設備とする必要があり、設備費が増大するとともに、投入電力量が増加し、ランニングコストの増加を招くことになる。また、造管速度を極低速とすると、電縫溶接部に欠陥が増加しやすくなり、溶接部特性の低下を招くという問題もある。また、造管時のトラブルにより製造ラインが停止した場合には、設備が長尺であるために電縫溶接部の不均一が増加し、歩留りが低下するという問題もある。 For example, when manufacturing a thick and high toughness line pipe, increasing the input power to the induction coil and increasing the induced current in order to sufficiently heat the inside of the pipe, the temperature of the outer surface of the pipe becomes too high and the crystal In some cases, the grains become coarse and the toughness decreases. In addition, the method of reducing the temperature difference between the inner and outer surfaces of the pipe by increasing the pipe speed to an extremely low speed and ensuring sufficient heat transfer time after heating by the seam annealer increases the number of high frequency induction heating stands. It is necessary to use equipment, and the equipment cost increases, the amount of input power increases, and the running cost increases. In addition, when the pipe making speed is extremely low, there is a problem that defects are easily increased in the electric seam welded portion, and the welded portion characteristics are deteriorated. In addition, when the production line is stopped due to troubles during pipe making, the equipment is long, so there is a problem that non-uniformity of the ERW welds increases and the yield decreases.
このような問題に対し、例えば、特許文献1には、厚肉電縫鋼管溶接部に高周波誘導加熱装置で、溶接部外面温度が(Ac3点+100℃)〜(Ac3点+300℃)となるように加熱する第1回目の焼ならしと、引続いて溶接部外面温度がAc1点以下に降下した時点で、Ac1点〜(Ac3点+100℃)の温度範囲となるように加熱する第2回目の焼ならし・焼なましとからなる熱処理を行なう厚肉電縫鋼管の製造方法が記載されている。この技術によれば、複雑でしかも処理時間の長い工程を付加することなく、溶接部靭性の極めて優れた厚肉電縫鋼管を製造できるとしている。 For such a problem, for example, Patent Document 1 discloses that the outer surface temperature of the welded portion is (Ac 3 points + 100 ° C.) to (Ac 3 points + 300 ° C.) with a high-frequency induction heating device in a thick-walled electric-welded steel pipe welded portion. So that the temperature range of Ac 1 point to (Ac 3 point + 100 ° C.) is obtained when the first normalizing is performed and the outer surface temperature of the welded portion is subsequently lowered to Ac 1 point or less. A method for manufacturing a thick-walled electric-welded steel pipe is described in which a heat treatment consisting of second normalizing and annealing is performed. According to this technique, a thick ERW steel pipe having extremely excellent weld toughness can be manufactured without adding a complicated and long processing time.
また、特許文献2には、厚肉電縫鋼管溶接部に高周波誘導加熱装置で、溶接部内面の温度が(Ac3点+50℃)以上となるように加熱する第1回目の加熱と、第1回目の加熱後水冷または空冷によって外面温度が被加熱材のベイナイト変態終了温度以下まで冷却し、ついでAc3変態域が第1回目の加熱・冷却によるベイナイト組織の発生領域をカバーしうる温度で、かつベイナイト組織が発生する温度以下まで加熱する第2回目の加熱とからなる熱処理を施す、厚肉電縫鋼管の熱処理方法が記載されている。この技術によれば、複雑でしかも処理時間の長い工程を付加することなく、溶接部靭性に優れた厚肉電縫鋼管を製造できるとしている。
特許文献1に記載された技術では、第1回目の加熱後に所定の温度以下まで冷却するが、しかし、この温度が高く未変態のオーステナイトが残存して、第2回目の加熱後の冷却時に低温変態生成物に変態するため、所望の靭性向上が得られないという問題があった。
また、特許文献1、2に記載された技術では、第1回目の加熱後に冷却することから、熱処理設備を長くする必要があり、設備費の増大を招くとともに、非効率な製造となり、製造コスト(ランニングコスト)の増大を招くという問題がある。また、さらに冷却速度が水温、気温により微妙に変化するため、第1回加熱後の冷却時の到達温度を、精度よく一定の所望温度とすることが難しく、安定して十分な靭性の向上が得られにくいという問題があった。
In the technique described in Patent Document 1, cooling is performed to a predetermined temperature or lower after the first heating. However, this temperature is high and untransformed austenite remains, and the temperature is low during cooling after the second heating. There is a problem that the desired toughness improvement cannot be obtained due to transformation into a transformation product.
Further, in the techniques described in
本発明者らは、上述の問題(課題)を解決するために、電縫鋼管の溶接部の靭性を向上できる熱処理を効率よく施しうる加熱パターンについて鋭意考究した。
まず、電縫鋼管の溶接部の内面温度と外面温度をAc3変態点に到達させるまでの加熱方法を詳細に検討した結果、設備長が短くとも充分な急速加熱が可能であって、外面側を過加熱させず、内面側の加熱不足を防ぐためには、内面側と外面側の双方に誘導コイルを配置して、外面側からのみならず内面側からも誘導加熱することが有効であることを把握した。
In order to solve the above-mentioned problems (problems), the present inventors have intensively studied a heating pattern capable of efficiently performing a heat treatment capable of improving the toughness of the welded portion of the ERW steel pipe.
First, as a result of detailed examination of the heating method until the inner surface temperature and outer surface temperature of the welded part of the ERW steel pipe reach the Ac 3 transformation point, sufficient rapid heating is possible even if the equipment length is short. In order to prevent overheating of the inner surface and prevent insufficient heating on the inner surface side, it is effective to arrange induction coils on both the inner surface side and the outer surface side and to perform induction heating not only from the outer surface side but also from the inner surface side. I figured out.
従来の外面側のみからの誘導加熱では、特に肉厚が厚くなるほど、外面側が目標温度(Ac3変態点+α)に到達しても内面側は目標温度にならない場合が多かった。そこで、従来は、外面側のみAc3変態点以上の温度に達した後、シーム熱処理の中間で一旦徐冷して、熱伝導を利用して温度の均一化を図り、その後再び加熱して、内面側の温度を目標に向けて微調整する方法や、設備長を長大にして熱伝導を利用しながら徐々に加熱する方法がとられており、非効率な製造がなされていたわけである。 The induction heating only from conventional outer surface, especially as the wall thickness increases, the inner surface side to reach the outer surface is the target temperature (Ac 3 transformation point + alpha) is in many cases not be the target temperature. Therefore, conventionally, after reaching the temperature above the Ac 3 transformation point only on the outer surface side, it is gradually cooled in the middle of the seam heat treatment, the temperature is made uniform using heat conduction, and then heated again. A method of finely adjusting the temperature on the inner surface side toward the target and a method of heating gradually while utilizing heat conduction by making the equipment length long have been inefficient production.
これに対し、外面側のみならず内面側からも誘導加熱することにより、肉厚が厚い場合でもその約1/2を加熱すればよいことになり、加熱効率を著しく向上できるわけである。
続いて、本発明者らは溶接部の肉厚中心部位の温度に着目した。内外両面の温度を急速に上昇させると、肉厚中心部位の温度が追随するのが難しいというのが通念である。
On the other hand, by induction heating not only from the outer surface side but also from the inner surface side, even if the wall thickness is thick, it is only necessary to heat about 1/2 of that, and the heating efficiency can be remarkably improved.
Subsequently, the present inventors paid attention to the temperature at the central portion of the welded portion. If the temperature on both the inside and outside surfaces is rapidly increased, it is common practice that the temperature at the central part of the thickness is difficult to follow.
そこで、本発明者らは、外面温度または内面温度がAc3変態点を超えた後に肉厚中心部位の温度を速やかに目標温度に到達させる方法を検討した。この検討の中で外面温度または内面温度がAc3変態点を超える温度に到達した溶接部の断面について、電磁場解析、伝熱解析および温度実測により磁束分布および温度分布を観察し、誘導加熱に与かる磁束はキュリー点以上の温度の領域を迂回することを見出した。すなわち、管を内外両面側から誘導加熱するためにキュリー点以上となる溶接部の内外両面側には磁束が集中せずに、その肉厚中心部位に磁束が集中し渦電流が発生して溶接部が加熱される。その結果、溶接部の肉厚中心部位が効率良く加熱されて、内外両面側の加熱が抑制されるために、管の表面と内部の間の温度差は低減して、均一加熱が可能になるわけである。この効果を得るには、内外両面側の温度がキュリー点を超える、ある適正な温度に保たれるように、誘導加熱すればよい。 Accordingly, the present inventors have studied how to reach quickly the target temperature the temperature of the wall thickness center portion after the outer surface temperature or the inner surface temperature exceeds the Ac 3 transformation point. The cross section of the weld outer surface temperature or the inner surface temperature in this study has reached a temperature above the Ac 3 transformation point, electromagnetic field analysis, observing the magnetic flux distribution and the temperature distribution by heat transfer analysis and temperature measured, given the induction heating It was found that the magnetic flux bypasses the region of temperature above the Curie point. In other words, in order to heat the tube from both the inner and outer sides, the magnetic flux does not concentrate on both the inner and outer sides of the weld where the Curie point is exceeded. The part is heated. As a result, the thickness center part of the welded portion is efficiently heated and the heating on both the inner and outer sides is suppressed, so the temperature difference between the surface of the tube and the inside is reduced, and uniform heating becomes possible. That is why. In order to obtain this effect, induction heating may be performed so that the temperature on both the inner and outer surfaces exceeds the Curie point and is maintained at a certain appropriate temperature.
本発明は、上述の知見に基づき、さらに検討を重ねてなされたものであり、以下のとおりである。
(請求項1)
電縫鋼管の通管方向に沿って該電縫鋼管の溶接部の外面側および内面側にそれぞれ誘導コイルを複数スタンド配置した誘導加熱装置を用いて溶接部の外面側および内面側を誘導加熱する電縫鋼管溶接部の熱処理方法であって、内面側の誘導コイル稼動条件を、内面温度がAc3変態点を超えるまでの前段スタンドではフルパワーに、後続のスタンドでは、内面温度がキュリー点超の所定内面温度に保持されるように設定し、外面側の誘導コイル稼動条件を、外面温度がAc3変態点を超えるスタンドまではゼロ超フルパワー未満のパワーに、それ以降のスタンドでは外面温度がキュリー点超の所定外面温度に保持されるように設定して、誘導加熱することを特徴とする電縫鋼管溶接部の高能率熱処理方法。
(請求項2)
電縫鋼管の通管方向に沿って該電縫鋼管の溶接部の外面側および内面側にそれぞれ誘導コイルを複数スタンド配置した誘導加熱装置を用いて溶接部の外面側および内面側を誘導加熱する電縫鋼管溶接部の熱処理方法であって、外面側の誘導コイル稼動条件を、外面温度がAc3変態点を超えるまでの前段スタンドではフルパワーに、後続のスタンドでは、外面温度がキュリー点超の所定外面温度に保持されるように設定し、内面側の誘導コイル稼動条件を、内面温度がAc3変態点を超えるスタンドまではゼロ超フルパワー未満のパワーに、それ以降のスタンドでは内面温度がキュリー点超の所定内面温度に保持されるように設定して、誘導加熱することを特徴とする電縫鋼管溶接部の高能率熱処理方法。
The present invention has been made based on the above findings and has been further studied, and is as follows.
(Claim 1)
Induction heating of the outer surface side and the inner surface side of the welded portion is performed using an induction heating device in which a plurality of induction coils are arranged on the outer surface side and the inner surface side of the welded portion of the electric resistance welded steel pipe along the pipe passing direction. a heat treatment method of the electric resistance welded steel pipe welds, an induction coil operating conditions of the inner surface side, the full power in front stand until the inner surface temperature exceeds the Ac 3 transformation point, the subsequent stand, the inner surface temperature exceeds the Curie point predetermined inner surface and set to be held at a temperature, an induction coil operating condition of the outer surface side, to the power of less than zero super full power to stand outer surface temperature exceeds the Ac 3 transformation point, the external surface temperature in the subsequent stand Is set so as to be maintained at a predetermined outer surface temperature exceeding the Curie point, and induction heating is performed.
(Claim 2)
Induction heating of the outer surface side and the inner surface side of the welded portion is performed using an induction heating device in which a plurality of induction coils are arranged on the outer surface side and the inner surface side of the welded portion of the electric resistance welded steel pipe along the pipe passing direction. a heat treatment method of the electric resistance welded steel pipe welds, an induction coil operating condition of the outer surface side, the full power in front stand until the external surface temperature exceeds Ac 3 transformation point, the subsequent stand, the outer surface temperature exceeds the Curie point predetermined outer surface and configured to be held at a temperature, an induction coil operating conditions of the inner surface side, a power less than zero super full power to stand the inner surface temperature exceeds the Ac 3 transformation point, the inner surface temperature in the subsequent stand Is set so as to be maintained at a predetermined inner surface temperature exceeding the Curie point, and induction heating is performed, and a high-efficiency heat treatment method for an ERW steel pipe welded portion.
本発明によれば、電縫鋼管溶接部の靭性向上を安価で、効率よく、かつ安定して達成でき、産業上格段の効果を奏する。また、本発明によれば、誘導加熱装置(シームアニーラ)の設備長を短くでき、熱処理が効率よく行え、投入電力を低減でき、製造コスト(ランニングコスト)を低減できるという効果もある。 According to the present invention, improvement in toughness of an ERW steel pipe welded portion can be achieved inexpensively, efficiently and stably, and there is a remarkable industrial effect. In addition, according to the present invention, it is possible to shorten the equipment length of the induction heating device (seam annealer), perform heat treatment efficiently, reduce input power, and reduce manufacturing cost (running cost).
本発明で好ましく用いうる誘導加熱装置の1例を図2に示す。図2(a)に示すように、誘導加熱装置11はスクイズロール4の出側に配設することが、生産性向上の観点から好ましい。誘導加熱装置11は、図2(b)に示すように、電縫鋼管(略して管)5の溶接部の外面側を誘導加熱する誘導コイル11aを支持するスタンド15を通管方向に沿って複数スタンド配置したものとする。誘導加熱装置11内にはさらに前記溶接部の内面側を誘導加熱する誘導コイル13aを支持するスタンドを通管方向に沿って複数スタンド配設するものとする。
An example of an induction heating apparatus that can be preferably used in the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 2A, the
誘導コイル11a,13aはそれぞれ溶接部の外面側,内面側から溶接部およびその周辺に誘導電流を発生させて、溶接部を局部加熱可能な構成とする。
各スタンド15の出側には、溶接部の外面温度,内面温度をそれぞれ計測しうる温度計12,14を配置することが好ましい。各スタンド15には、所望の周波数に随時適合可能なように周波数可変装置(図示せず)を備えることが好ましい。
The induction coils 11a and 13a are configured such that an induction current is generated from the outer surface side and the inner surface side of the welded portion to the welded portion and the periphery thereof to locally heat the welded portion.
It is preferable to arrange
なお、図2(b)には、最良の形態として、溶接部の外面側のスタンドと同じ通管方向位置に同じ個数の内面側のスタンドを配置した例を示したが、内面側のスタンドの個数や通管方向位置は必ずしも外面側のスタンドのそれらと合致させなくてもよい。
請求項1記載の本発明では、上記の誘導加熱装置11を用いて管5の溶接部を熱処理するにあたり、内面側の誘導コイル稼動条件を、内面温度がAc3変態点を超えるまでの前段スタンドではフルパワーに、後続のスタンドでは内面温度がキュリー点超の所定内面温度に保持されるように設定する。ここで、誘導コイル稼動条件とは、誘導コイルに流す電流の周波数および誘導コイルへの投入電力の総称である。
FIG. 2 (b) shows an example in which the same number of inner side stands are arranged at the same position in the tube passage direction as the outer side stand of the welded portion as the best mode. The number and the position in the direction of the pipe need not necessarily match those of the stand on the outer surface side.
In the first aspect of the present invention, when the welded portion of the
Ac3変態点は、鋼組成から予測式(例えば、(社)日本金属学会編:改訂3版金属データブック、p.152、平成5年3月25日、丸善発行)で予測した値、あるいは実験で測定した値を用いる。この予測あるいは実測には厳密には管溶接部の組成を用いるべきであるが、管の母材組成と溶接部組成との相違が無視できる程度であれば、母材組成を用いてもよい。 The Ac 3 transformation point is a value predicted from the steel composition by a prediction formula (for example, the Japan Institute of Metals: revised 3rd edition metal data book, p.152, published on Mar. 25, 1993), or Use the value measured in the experiment. Strictly speaking, the composition of the pipe weld should be used for this prediction or measurement, but the base material composition may be used as long as the difference between the pipe base material composition and the weld composition is negligible.
フルパワーとは、各誘導コイルの設備仕様から定まる可能最大投入電力の100%である。前段スタンドでは、内面側をフルパワーで誘導加熱するので、内面側は急速加熱され、速やかにAc3変態点超の温度に到達する。第1スタンドから何番目のスタンドまでを前段スタンドとするかは、実機実験で決定できる。すなわち、フルパワーとするスタンドを第1スタンドから順に増やして通管し、スタンド出側の内面側の温度計14の計測値がAc3変態点超の温度になったスタンドを前段最終スタンドとすればよい。
The full power is 100% of the maximum possible input power determined from the equipment specifications of each induction coil. In the front stage stand, since the inner surface side is induction-heated with full power, the inner surface side is rapidly heated and quickly reaches a temperature above the Ac 3 transformation point. From the first stand to the number of the stand can be determined by an actual machine experiment. That is, through tube to increase the stand to full power from the first stand in order, them to stand measured value of the
次いで、後続のスタンドにおける内面側の誘導コイル稼動条件は、溶接部の内面温度がキュリー点を超える所定内面温度に保持されるように設定する。これに関しては、内面側および外面側がキュリー点以上に加熱された状態の溶接部を、さらに内面側および外面側から周波数および投入電力を違えて誘導加熱する過程について、電磁場解析および伝熱解析(例えば文献:鉄と鋼、vol93、No.5(2007)、P373〜378参照)により溶接部断面内の温度分布と磁束密度分布を計算し、その計算結果から、“可及的に小さい投入電力下で磁束密度が肉厚中心部位に最も効果的に集中する状態になって肉厚中心部位が速やかにAc3変態点以上の温度に到達しうる内面温度および外面温度”を求め、そのうちの内面温度を前記所定内面温度とし、かかる状態に対応した内面側の誘導コイルにおける周波数および投入電力の組み合わせを、前記後続のスタンドにおける内面側の誘導コイル稼動条件として採用すればよい。 Next, the induction coil operating condition on the inner surface side in the subsequent stand is set so that the inner surface temperature of the welded portion is maintained at a predetermined inner surface temperature exceeding the Curie point. In this regard, the electromagnetic field analysis and heat transfer analysis (for example, the process of induction heating of the welded portion in which the inner surface side and the outer surface side are heated to the Curie point or more from the inner surface side and the outer surface side with different frequencies and input powers (for example, Reference: Iron and steel, vol93, No.5 (2007), see P373-378), the temperature distribution and magnetic flux density distribution in the weld cross section are calculated. The inner surface temperature and the outer surface temperature at which the magnetic flux density is most effectively concentrated on the central thickness portion and the central thickness portion can quickly reach the temperature above the Ac 3 transformation point are obtained. Is the predetermined inner surface temperature, and the combination of the frequency and input power in the inner induction coil corresponding to this condition is adopted as the inner coil induction condition for the subsequent stand. Good.
次に、外面側の誘導コイル稼動条件については、第1スタンドから外面温度がAc3変態点を超えるスタンド(略してSAスタンド)まではゼロ超フルパワー未満のパワーに設定する。パワーをゼロにすると外面側への供給熱が内面側からの伝熱のみとなり、外面温度がAc3変態点を超えるまでの所要スタンド数が増大する。一方、パワーをフルパワーにすると、外面温度が速やかにAc3変態点を超えるが、内外両面側からのフルパワー誘導加熱となり、溶接部の表面あるいは内部が局所的に過加熱状態となりやすい。そのため、外面温度がAc3変態点を超えるスタンドまでの外面側の誘導コイル稼動条件は、ゼロ超フルパワー未満のパワーに設定する必要がある。SAスタンドまでの外面側の誘導コイルへのパワーとSAスタンドのスタンド番号とは、これらの関係を実験あるいは計算で把握し、その結果に基づいて用いる値を選定すればよい。 Next, the induction coil operating condition of the outer surface side, from the first stand to stand (abbreviated SA stand) the outer surface temperature exceeds the Ac 3 transformation point to set the power of less than zero super full power. Supplying heat to the outer surface side when the power is zero is only heat transfer from the inner surface, the required number of stands to the outer surface temperature exceeds the Ac 3 transformation point is increased. On the other hand, when the power is set to full power, the outer surface temperature quickly exceeds the Ac 3 transformation point, but full power induction heating is performed from both the inner and outer surfaces, and the surface or the inside of the welded portion tends to be locally overheated. Therefore, the induction coil operating condition on the outer surface side to the stand where the outer surface temperature exceeds the Ac 3 transformation point needs to be set to a power less than zero super full power. The relationship between the power to the induction coil on the outer surface side to the SA stand and the stand number of the SA stand can be determined by experiment or calculation, and a value to be used can be selected based on the result.
SAスタンドより後段側のスタンドでは、外面温度がキュリー点超の所定外面温度に保持されるように、外面側の誘導コイル稼動条件を設定する。これに関しては、前記電磁場解析および伝熱解析による計算から求まっている、“可及的に小さい投入電力下で磁束密度が肉厚中心部位に最も効果的に集中する状態になって肉厚中心部位が速やかにAc3変態点以上の温度に到達しうる内面温度および外面温度”のうち、外面温度を前記所定外面温度とし、かかる状態に対応した外面側の誘導コイルにおける周波数および投入電力の組み合わせを、前記SAスタンドより後段側のスタンドにおける外面側の誘導コイル稼動条件として採用すればよい。 In the stand after the SA stand, the induction coil operating condition on the outer surface side is set so that the outer surface temperature is maintained at a predetermined outer surface temperature exceeding the Curie point. In this regard, it is obtained from the calculation by the electromagnetic field analysis and the heat transfer analysis, and “the magnetic flux density is most effectively concentrated on the central thickness portion under the input power as small as possible. Of the inner surface temperature and the outer surface temperature that can quickly reach the temperature above the Ac 3 transformation point ”, the outer surface temperature is set as the predetermined outer surface temperature, and the combination of the frequency and input power in the outer induction coil corresponding to this state What is necessary is just to employ | adopt as an induction coil operating condition of the outer surface side in the stand of the back | latter stage side from said SA stand.
請求項2記載の本発明は、請求項1記載の本発明において、内面と外面とを入れ替えたものであり、その効果は請求項1記載の本発明の効果と同様である。
The present invention described in
質量%で、0.05%C-0.2%Si-1.4%Mn系の熱延鋼帯(Ac3変態点:860℃)を、図1に示すような、アンコイラー6、レベラー7、ロール成形機2、高周波溶接機3、スクイズロール4、サイザー9等を有する造管機で加工し、電縫鋼管(外径600φmm×肉厚19.1mm)とした。ついで、これら電縫鋼管を被処理材として、図2に示したような誘導加熱装置11を用いて、溶接部の熱処理を行なった。誘導加熱装置11の構成は、外面側の誘導コイル11aが7スタンド配列され、各誘導コイル11aと同じ通管方向位置の内面側に同側を誘導加熱する誘導コイル13aが配置された構成である。各スタンドの出側の溶接部の外面側、内面側に温度計12,14を配置し、これらを用いて、各スタンド出側の溶接部の外面温度、内面温度を測定した。
(従来例)
従来例では、外面側の誘導コイル11aのみを使用し、溶接部を外面側からのみ誘導加熱するものとした。溶接部の外面温度が目標温度(880℃)となるように、各スタンド(外面側の誘導コイル11a)への投入電力を、従来どおり(操業経験のまま外面側の各誘導コイル11aの効率がほぼ均等になるよう)に調整して、熱処理を行なった。その結果、第5スタンド出側で溶接部の外面温度(該スタンド出側の温度計12の計測値)が目標温度に到達し、さらに第7スタンド出側で溶接部の内面温度(該スタンド出側の温度計14の計測値)が目標温度に到達した。
(本発明例1)
本発明例1では、第1〜第4スタンドの外面側、内面側の誘導コイル11a、13aを使用し、次の誘導コイル稼動条件で溶接部を内外面双方の側から誘導加熱する熱処理を行った。
(内面側)
・第1、第2スタンド:フルパワー600kWに設定した(第2スタンド出側の内面温度がAc3変態点超の温度となることは実験で検証済みである)。
・第3、第4スタンド:溶接部の内面側が電磁場解析および伝熱解析から求めたキュリー点超の所定内面温度(磁束が肉厚中心部位に最も集中する状態に対応する)に保持されるように設定した。
(外面側)
・第1〜第3スタンド:フルパワーの50%に設定した(第3スタンド出側の外面温度がAc3変態点超の温度となることは実験で検証済みである)。
・第4スタンド:溶接部の外面側が電磁場解析および伝熱解析から求めたキュリー点超の所定外面温度(磁束が肉厚中心部位に最も集中する状態に対応する)に保持されるように設定した。
A 0.05% C-0.2% Si-1.4% Mn hot-rolled steel strip (Ac 3 transformation point: 860 ° C.) in mass%, as shown in FIG. 1, uncoiler 6 and
(Conventional example)
In the conventional example, only the
(Invention Example 1)
In Example 1 of the present invention, the
(Inner side)
- first, second stand were set to full power 600 kW (the inner surface temperature of the second stand delivery side is the temperature of the Ac 3 transformation point than is verified in the experiment).
3rd and 4th stand: The inner surface side of the welded portion is maintained at a predetermined inner surface temperature exceeding the Curie point obtained from the electromagnetic field analysis and the heat transfer analysis (corresponding to the state where the magnetic flux is most concentrated at the central thickness portion). Set to.
(External side)
- the first to third stands were set to 50% of full power (that the external surface temperature of the third stand delivery side is the temperature of the Ac 3 transformation point than is verified in the experiment).
-Fourth stand: The outer surface side of the welded part is set to be maintained at a predetermined outer surface temperature exceeding the Curie point obtained from electromagnetic field analysis and heat transfer analysis (corresponding to the state where the magnetic flux is most concentrated at the central part of the thickness). .
通管中に温度計で監視した第2スタンド出側の計測内面温度、第3スタンド出側の計測外面温度は、Ac3変態点超の目標温度に達し、第3、第4スタンド出側の計測内面温度は所定内面温度とほぼ一致し、第4スタンド出側の計測外面温度は所定外面温度とほぼ一致した。
(本発明例2)
本発明例2では、第1〜第4スタンドの外面側、内面側の誘導コイル11a、13aを使用し、次の誘導コイル稼動条件で溶接部を内外面双方の側から誘導加熱する熱処理を行った。
(外面側)
・第1、第2スタンド:フルパワー600kWに設定した(第2スタンド出側の外面温度がAc3変態点超の温度となることは実験で検証済みである)。
・第3、第4スタンド:溶接部の外面側が電磁場解析および伝熱解析から求めたキュリー点超の所定外面温度(磁束が肉厚中心部位に最も集中する状態に対応する)に保持されるように設定した。
(内面側)
・第1〜第3スタンド:フルパワーの50%に設定した(第3スタンド出側の内面温度がAc3変態点超の温度となることは実験で検証済みである)。
・第4スタンド:溶接部の内面側が電磁場解析および伝熱解析から求めたキュリー点超の所定内面温度(磁束が肉厚中心部位に最も集中する状態に対応する)に保持されるように設定した。
The measured inner surface temperature on the second stand outlet side and the measured outer surface temperature on the third stand outlet side monitored by the thermometer during the pipe reached the target temperature exceeding the Ac3 transformation point, and measured on the third and fourth stand outlet side. The inner surface temperature substantially coincided with the predetermined inner surface temperature, and the measured outer surface temperature on the fourth stand exit side substantially coincided with the predetermined outer surface temperature.
(Invention Example 2)
In Example 2 of the present invention, the
(External side)
First and second stands: Full power was set to 600 kW (it has been experimentally verified that the outer surface temperature on the second stand exit side exceeds the Ac 3 transformation point).
3rd and 4th stand: The outer surface side of the welded portion is held at a predetermined outer surface temperature (corresponding to the state in which the magnetic flux is most concentrated at the central portion of the thickness) exceeding the Curie point obtained from electromagnetic field analysis and heat transfer analysis. Set to.
(Inner side)
- the first to third stands were set to 50% of full power (that the temperature of the inner surface of the third stand delivery side is the temperature of the Ac 3 transformation point than is verified in the experiment).
4th stand: The inner surface side of the welded part is set to be maintained at a predetermined inner surface temperature exceeding the Curie point obtained from electromagnetic field analysis and heat transfer analysis (corresponding to the state in which the magnetic flux is most concentrated in the central portion of the wall thickness). .
通管中に温度計で監視した第2スタンド出側の計測外面温度、第3スタンド出側の計測内面温度は、Ac3変態点超の目標温度に達し、第3、第4スタンド出側の計測外面温度は所定外面温度とほぼ一致し、第4スタンド出側の計測内面温度は所定内面温度とほぼ一致した。
上記各例の熱処理後の溶接部およびその近傍からサンプルを切り出し、断面組織を観察した。その結果、従来例では、溶接部の内面側は比較的微細なフェライト-パーライト組織であったが外面側には靭性を劣化させるベイナイト組織が一部発達していた。すなわち、外面加熱のみの従来例では溶接部の肉厚全体をAc3変態点超の目標温度に到達させるには7スタンドを要し、内面側よりも速く目標温度に到達した外面側は、さらに内面側が目標温度に到達するまでに過加熱されて組織が靭性を劣化させるものとなった。
The second stand outlet side of the measurement the external surface temperature was monitored by a thermometer in the passing tube, measuring the temperature of the inner surface of the third stand delivery side, Ac 3 reaches the target temperature of the transformation point than, the third, fourth stand delivery side The measured outer surface temperature substantially coincided with the predetermined outer surface temperature, and the measured inner surface temperature on the fourth stand exit side substantially coincided with the predetermined inner surface temperature.
A sample was cut out from the welded portion and its vicinity after the heat treatment in each of the above examples, and the cross-sectional structure was observed. As a result, in the conventional example, the inner surface side of the welded portion had a relatively fine ferrite-pearlite structure, but a bainite structure that deteriorates toughness was partially developed on the outer surface side. That is, in the conventional example with only the outer surface heating, seven stands are required to reach the target temperature exceeding the Ac 3 transformation point for the entire thickness of the welded portion, and the outer surface side that reaches the target temperature faster than the inner surface side The inner surface was overheated before reaching the target temperature, and the structure deteriorated toughness.
これに対し、本発明例では、溶接部の肉厚全体にわたり比較的微細なフェライト-パーライト組織が得られていた。すなわち、外面、内面の両側から加熱する本発明例では、溶接部の肉厚全体をAc3変態点超の目標温度に到達させるには4スタンドで十分であり、しかも外面、内面の両側が過加熱されてそれらの組織が靭性を劣化させるものとなることはなかった。 On the other hand, in the example of the present invention, a relatively fine ferrite-pearlite structure was obtained over the entire thickness of the weld. That is, in the example of the present invention in which heating is performed from both the outer and inner surfaces, four stands are sufficient to reach the target temperature exceeding the Ac 3 transformation point, and both the outer and inner surfaces are excessive. The structure was not heated to deteriorate the toughness.
また、上記各例の熱処理後の溶接部についてシャルピー衝撃試験を行い、靭性を評価した。試験方法は次のとおりとした。
(シャルピー衝撃試験)
得られた電縫鋼管の溶接部から、JIS Z 2242の規定に準拠して、衝撃試験片(Vノッチ試験片)を採取した。試験片の採取位置は、管長手方向の異なる10箇所で、試験片長さ方向を管周接線方向に平行とし、試験片ノッチ位置を溶接部の幅(管周方向での延在範囲)中心として、溶接部の肉厚中心部位から採取した。これら試験片を用いて、JIS Z 2242の規定に準拠して、試験温度:−46℃でシャルピー衝撃試験を実施し、吸収エネルギーおよび脆性破面率を求めた。その結果を表1に示す。
Moreover, the Charpy impact test was done about the weld part after the heat processing of said each example, and toughness was evaluated. The test method was as follows.
(Charpy impact test)
An impact test piece (V-notch test piece) was collected from the welded portion of the obtained ERW steel pipe in accordance with the provisions of JIS Z 2242. The test specimens were collected at 10 locations in the longitudinal direction of the pipe, with the specimen length direction parallel to the pipe tangential direction and the specimen notch position as the center of the weld width (extended range in the pipe circumferential direction). The sample was taken from the thickness center of the weld. Using these test pieces, a Charpy impact test was performed at a test temperature of −46 ° C. in accordance with the provisions of JIS Z 2242, and the absorbed energy and the brittle fracture surface ratio were determined. The results are shown in Table 1.
本発明例では、誘導コイルの所要スタンド数が比較的少ない(誘導加熱装置の所要設備長が比較的短い)にもかかわらず、吸収エネルギー値が高く、脆性破面率が低く靭性に優れた溶接部となっており、信頼性の高い製品管となっている。一方、従来例では、誘導コイルの所要スタンド数が比較的多い(誘導加熱装置の所要設備長が比較的長い)にもかかわらず、吸収エネルギー値が低く、脆性破面率が高く溶接部靭性が低下して、信頼性の低い製品管となっている。 In the example of the present invention, the welding coil has a high absorbed energy value, a low brittle fracture surface ratio and excellent toughness despite the fact that the number of required stands of the induction coil is relatively small (the required equipment length of the induction heating device is relatively short). This is a reliable product tube. On the other hand, in the conventional example, although the number of required stands of the induction coil is relatively large (the required length of the induction heating apparatus is relatively long), the absorbed energy value is low, the brittle fracture surface ratio is high, and the weld zone toughness is low. This is a product pipe with low reliability.
1 鋼帯
2 ロール成形機
3 高周波溶接機
4 スクイズロール
5 管(電縫鋼管)
6 アンコイラ
7 レベラー
8 ビード切削機
9 サイザー
10 管切断機
11 誘導加熱装置
11a,13a 誘導コイル
12,14 温度計
15 スタンド
1
6
10 pipe cutting machine
11 Induction heating device
11a, 13a induction coil
12,14 Thermometer
15 Stand
Claims (2)
Induction heating of the outer surface side and the inner surface side of the welded portion is performed using an induction heating device in which a plurality of induction coils are arranged on the outer surface side and the inner surface side of the welded portion of the electric resistance welded steel pipe along the pipe passing direction. a heat treatment method of the electric resistance welded steel pipe welds, an induction coil operating condition of the outer surface side, the full power in front stand until the external surface temperature exceeds Ac 3 transformation point, the subsequent stand, the outer surface temperature exceeds the Curie point predetermined outer surface and configured to be held at a temperature, an induction coil operating conditions of the inner surface side, a power less than zero super full power to stand the inner surface temperature exceeds the Ac 3 transformation point, the inner surface temperature in the subsequent stand Is set so as to be maintained at a predetermined inner surface temperature exceeding the Curie point, and induction heating is performed, and a high-efficiency heat treatment method for an ERW steel pipe welded portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008013364A JP5167830B2 (en) | 2008-01-24 | 2008-01-24 | High-efficiency heat treatment method for ERW steel pipe welds |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008013364A JP5167830B2 (en) | 2008-01-24 | 2008-01-24 | High-efficiency heat treatment method for ERW steel pipe welds |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009173995A JP2009173995A (en) | 2009-08-06 |
JP5167830B2 true JP5167830B2 (en) | 2013-03-21 |
Family
ID=41029388
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008013364A Expired - Fee Related JP5167830B2 (en) | 2008-01-24 | 2008-01-24 | High-efficiency heat treatment method for ERW steel pipe welds |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5167830B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103599957B (en) * | 2013-11-18 | 2016-03-30 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | A kind of extrusion process of hydrocracking stove austenitic stainless steel seamless pipe |
JP6083402B2 (en) * | 2014-03-11 | 2017-02-22 | Jfeスチール株式会社 | ERW steel pipe manufacturing method |
CN117463816B (en) * | 2023-12-27 | 2024-04-23 | 江苏星波轻材新材料有限公司 | Aluminum alloy stretching device |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5638656B2 (en) * | 1975-01-22 | 1981-09-08 | ||
JPH0556948U (en) * | 1992-01-16 | 1993-07-30 | 住友金属工業株式会社 | Heat treatment equipment for ERW pipe |
-
2008
- 2008-01-24 JP JP2008013364A patent/JP5167830B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009173995A (en) | 2009-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5223511B2 (en) | Steel sheet for high strength sour line pipe, method for producing the same and steel pipe | |
JP5999284B1 (en) | High-strength thick-walled electric resistance welded steel pipe for conductor casing for deep well and manufacturing method thereof, and high-strength thick-walled conductor casing for deep well | |
JP5737952B2 (en) | Nb-containing ferritic stainless steel hot rolled coil and manufacturing method | |
JP5751012B2 (en) | Manufacturing method of high-strength line pipe with excellent crush resistance and sour resistance | |
JP2011094231A (en) | Steel sheet having low yield ratio, high strength and high toughness, and method for manufacturing the same | |
JPWO2018179512A1 (en) | High strength steel plate for sour line pipe, manufacturing method thereof and high strength steel pipe using high strength steel plate for sour line pipe | |
JP2015190026A (en) | Thick high strength electroseamed steel pipe for linepipe and manufacturing method therefor | |
JP5167830B2 (en) | High-efficiency heat treatment method for ERW steel pipe welds | |
JP6665822B2 (en) | High strength steel sheet for sour resistant line pipe, method for producing the same, and high strength steel pipe using high strength steel sheet for sour resistant line pipe | |
JP5211843B2 (en) | Welded steel pipe with excellent crush resistance and method for producing the same | |
JP4193757B2 (en) | Steel sheet for ultra-high-strength line pipe, manufacturing method thereof and welded steel pipe | |
JP5303887B2 (en) | Heat treatment method for ERW steel pipe | |
JP5320750B2 (en) | Heat treatment method for ERW steel pipe | |
JP5233388B2 (en) | Heat treatment equipment for welded parts of ERW pipe | |
JP5303895B2 (en) | Efficient heat treatment method for ERW steel pipe | |
JP4223140B2 (en) | Method for producing ferritic stainless steel welded tube with good workability | |
Isravel et al. | Exploration of magnetically impelled arc butt welded SA210GrA tubes for boiler applications | |
Hordych et al. | Phase transformations in a boron-alloyed steel at high heating rates | |
JP2012167328A (en) | High toughness uoe steel pipe excellent in collapse strength, and method for manufacturing the same | |
JP5233389B2 (en) | Heat treatment equipment for welded parts of ERW pipe | |
Das et al. | Metallurgical investigation of welding wire rod grade during processing | |
JP2017040000A (en) | Low carbon martensitic stainless steel welded tube and production method therefor | |
CN115786682A (en) | Heat treatment method for double-phase stainless steel weld joint | |
JP3473589B2 (en) | ERW steel pipe and manufacturing method thereof | |
JP2007015008A (en) | Method for producing low yr electric resistance welded tube for line pipe |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100823 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121127 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121210 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5167830 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |