本発明は、鋼管の製造方法に関し、特に、拡管加工性の良好な鋼管の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a steel pipe, and more particularly to a method for manufacturing a steel pipe with good pipe expansion workability.
近年、自動車の排気系部品に多く用いられるフェライト系ステンレス鋼製の鋼管は、マフラーやコンバータなどの機能部品の中に挿入されたり、これら機能部品を接続するために曲げ加工されたり、又は、鋼管の管端部が拡管や縮管されることが多い。
しかしながら、鋼板を板巻きして短尺で造管した鋼管の管端部を拡管する場合、造管した際の溶接部やその周辺が割れの起点となりやすい。In recent years, steel pipes made of ferritic stainless steel often used for automobile exhaust system parts are inserted into functional parts such as mufflers and converters, bent to connect these functional parts, or steel pipes. Often, the tube ends are expanded or contracted.
However, when expanding the pipe end of a steel pipe made by winding a steel plate into a short length, the welded part and its surroundings when the pipe is made are likely to be the starting point of cracking.
そこで、拡管する場合において溶接部の割れを防ぐ技術として、特許文献１には、鋼管の管端の全周にわたって外側に屈曲した縁部を形成し、縁部を含めて鋼管を拡管することにより、管端における先割れを防止する技術が開示されている。 Therefore, as a technique for preventing cracking of the welded portion in the case of expanding the pipe, Patent Document 1 forms an edge bent outward over the entire circumference of the pipe end of the steel pipe, and by expanding the steel pipe including the edge. A technique for preventing a crack at the pipe end is disclosed.
鋼管を拡管する場合、溶接部でも特に溶接開始点や溶接終止点は材質的にも形状的にも不安定であるため、溶接部に起因する割れを抑制するためには注意が必要である。 When expanding a steel pipe, since the welding start point and the welding end point are unstable both in terms of material and shape even in the welded part, care must be taken to suppress cracks caused by the welded part.
特許文献１に開示された技術によれば、管端の全周にわたって外側に屈曲した縁部を形成し、この縁部を含めて拡管することにより、管端における先割れを抑制することができる。しかしながら、当該技術は、溶接ビードの両側の熱影響部等に生じる応力集中に起因する先割れの発生を防止するものであり、後工程において、全周にわたって管端に形成した縁部を切除する必要があるため、素材コストや製造コストに関して問題がある。 According to the technique disclosed in Patent Document 1, by forming an edge portion bent outward over the entire circumference of the tube end and expanding the tube including the edge portion, it is possible to suppress a tip crack at the tube end. . However, this technique prevents the occurrence of tip cracks due to stress concentration occurring in the heat-affected zone on both sides of the weld bead, and in the subsequent process, the edge formed on the pipe end is cut out over the entire circumference. Because it is necessary, there is a problem regarding material cost and manufacturing cost.
そのために、製造コスト等にも優れ、かつ、溶接開始点や溶接終止点の管端形状を安定にしつつ、拡管した時の割れ（拡管割れ）を防止することができる鋼管の製造方法が望まれていた。 Therefore, there is a demand for a method of manufacturing a steel pipe that is excellent in manufacturing cost and the like and that can prevent cracking (expansion cracking) when the pipe is expanded while stabilizing the pipe end shape at the welding start point and the welding end point. It was.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、素材コストや製造コストを抑えつつ、管端部の不整変形を防ぎつつ拡管する際に発生する割れを防ぐ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。 The present invention has been made to solve the above problems, and manufacture of a steel pipe capable of preventing cracks that occur when expanding a pipe while preventing irregular deformation of a pipe end while suppressing material costs and manufacturing costs. It aims to provide a method.
これまでに、鋼板を板巻きして造管するに際して溶接部の先端の形状を安定させるため、図６に示すように、ブランク１を筒状に成形し、管端部２３にタブ１１および１３を設け、タブ１１および１３上に溶接部３１の先端３３（溶接開始点又は溶接終止点）が位置するように一方側のタブ１１から他方側のタブ１３にわたって線溶接し、線溶接の後工程においてタブ１１および１３を切除した後に管端部２３を拡管する方法が一般的に用いられている。
当該方法は、鋼板を板巻きした後、管端部のタブのみを切除するので、特許文献１に記載の方法に比べて、素材コストや製造コストを抑えることができる。Up to now, in order to stabilize the shape of the tip of the welded portion when making a steel plate by pipe-rolling, as shown in FIG. 6, the blank 1 is formed into a cylindrical shape, and tabs 11 and 13 are formed on the tube end portion 23. After the line welding, wire welding is performed from the tab 11 on one side to the tab 13 on the other side so that the tip 33 (welding start point or welding end point) of the welded portion 31 is positioned on the tabs 11 and 13. In general, a method of expanding the tube end portion 23 after the tabs 11 and 13 are excised is used.
Since the method cuts only the tab at the end of the tube after rolling the steel plate, the material cost and the manufacturing cost can be suppressed as compared with the method described in Patent Document 1.
しかしながら、タブ１１または１３を切除した後に拡管すると溶接の母材であるブランク１と溶接部３１の材質の違いから、図７に示すように、溶接部３１の溶接開始点又は溶接終止点である先端３３は、溶接部３１がブランク１よりも硬い場合においては凹状に引込んだ形状（図７（ａ））、又は、溶接部３１がブランク１より軟らかい場合においては凸状に出っ張った形状（図７（ｂ））といった不整変形が生じる。 However, if the tube 11 is expanded after the tab 11 or 13 is removed, it is a welding start point or a welding end point of the welded portion 31, as shown in FIG. The tip 33 has a concave shape when the weld 31 is harder than the blank 1 (FIG. 7A), or a convex shape when the weld 31 is softer than the blank 1 (see FIG. 7A). An irregular deformation as shown in FIG.
管端部２３を拡管した際に溶接部３１の先端３３を図７（ｃ）に示すような理想的な形状とするためには、ブランク１と溶接部３１の材質を同じにする必要があるが、厳密には実現困難である。
そのために、上記のような不整変形が大きい場合や、小さくても部品の用途によっては、管端部２３の切断や切削による再加工処理が必要になり、製造コストに悪影響を及ぼす。In order to make the tip 33 of the welded portion 31 ideal as shown in FIG. 7C when the tube end portion 23 is expanded, it is necessary to use the same material for the blank 1 and the welded portion 31. However, strictly speaking, it is difficult to realize.
For this reason, when the irregular deformation as described above is large or small, depending on the use of the part, a rework process by cutting or cutting the tube end portion 23 is required, which adversely affects the manufacturing cost.
そこで発明者らは、素材コストや製造コストを抑えつつ、溶接部３１の先端３３の形状を安定させるとともに、溶接開始点や溶接終止点に起因する拡管割れを防止する方法について検討を重ねた。その結果、タブ１１または１３に溶接開始点又は溶接終了点が位置するようにタブ１１からタブ１３にわたって線溶接し、さらに、タブ１１を切除せずそのまま管端部２３を拡管し、その後、タブ１１を切除することで、溶接部３１の先端３３における不整変形を解消するとともに、管端部２３における拡管割れを抑制できるという知見を得た。
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。Thus, the inventors have repeatedly studied a method for stabilizing the shape of the tip 33 of the welded portion 31 while suppressing material costs and manufacturing costs, and preventing pipe expansion cracks due to the welding start point and the welding end point. As a result, line welding is performed from the tab 11 to the tab 13 so that the welding start point or the welding end point is positioned on the tab 11 or 13, and the tube end portion 23 is expanded without cutting the tab 11, and then the tab 11 By removing 11, it was found that irregular deformation at the tip 33 of the welded portion 31 was eliminated, and expansion cracking at the tube end portion 23 could be suppressed.
The present invention has been made based on such knowledge, and specifically comprises the following configuration.
（１）本発明に係る鋼管の製造方法は、管端部が拡管された鋼管を製造するものであって、長手方向の両端のコーナー部に前記長手方向に突出するタブを有する矩形状の鋼板からなるブランクを製造するブランク製造ステップ（Ｓ１）と、該ブランクの幅方向における両側端面を突き合わせて筒状に成形する成形ステップ（Ｓ２）と、該筒状に成形されたブランクにおいて、一方側のタブから他方側のタブに向かって前記突き合わされた部位を線溶接する溶接ステップ（Ｓ３）と、該線溶接されたブランクの少なくとも一方の管端部を拡管する拡管ステップ（Ｓ４）と、該拡管された管端部のタブを切除するタブ切除ステップ（Ｓ５）とを備え、上記の各ステップを（Ｓ１）から（Ｓ５）の順に行うことを特徴とするものである。(1) A method of manufacturing a steel pipe according to the present invention is a method of manufacturing a steel pipe having an expanded pipe end, and a rectangular steel plate having tabs protruding in the longitudinal direction at corners at both ends in the longitudinal direction. In a blank manufacturing step (S1) for manufacturing a blank consisting of the above, a molding step (S2) in which both side end surfaces in the width direction of the blank are brought into contact with each other and molded into a cylindrical shape, and a blank molded into the cylindrical shape, A welding step (S3) in which the abutted portion is line-welded from the tab toward the tab on the other side, a tube expansion step (S4) in which at least one tube end of the line-welded blank is expanded, and the tube expansion And a tab excision step (S5) for excising the tab at the end of the tube, and the steps are performed in the order of (S1) to (S5).
（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記溶接ステップ（Ｓ３）は、拡管される管端部のタブに未溶接部を残さないように線溶接することを特徴とするものである。(2) In the above described (1), the welding step (S3) is characterized in that wire welding is performed so that an unwelded portion is not left on a tab of a pipe end portion to be expanded.
（３）上記（２）に記載のものにおいて、前記溶接ステップ（Ｓ３）は、前記拡管される管端部のタブに溶接終止点が位置するように線溶接することを特徴とするものである。(3) In the above (2), the welding step (S3) is characterized in that wire welding is performed so that a welding end point is located at a tab of the pipe end to be expanded. .
本発明においては、長手方向の両端のコーナー部に前記長手方向に突出するタブを有する矩形状の鋼板からなるブランクを製造するブランク製造ステップ（Ｓ１）と、該ブランクの幅方向における両側端面を突き合わせ、筒状に成形する成形ステップ（Ｓ２）と、該筒状に成形された鋼板において、一方側のタブから他方側のタブに向かって前記突き合わされた部位を線溶接して鋼管とする溶接ステップ（Ｓ３）と、該鋼管の少なくとも一方の管端部を拡管する拡管ステップ（Ｓ４）と、該拡管された管端部のタブを切除するタブ切除ステップ（Ｓ５）とを備え、上記の各ステップを（Ｓ１）から（Ｓ５）の順に行うことにより、管端部を拡管した際に生じる溶接部の先端の不整変形を解消するとともに、管端部における拡管割れを抑制することができる。 In the present invention, a blank manufacturing step (S1) for manufacturing a blank made of a rectangular steel plate having tabs protruding in the longitudinal direction at the corners at both ends in the longitudinal direction, and both end surfaces in the width direction of the blank are butted together. A forming step (S2) for forming into a cylindrical shape, and a welding step for wire-welding the abutted portion from one tab to the other tab in the cylindrical steel plate to form a steel pipe (S3), a tube expanding step (S4) for expanding at least one tube end portion of the steel pipe, and a tab cutting step (S5) for cutting a tab at the expanded tube end portion. Are performed in the order of (S1) to (S5), thereby eliminating irregular deformation of the tip of the welded portion that occurs when the pipe end is expanded and suppressing expansion cracking at the pipe end. Door can be.
本発明の実施の形態に係る鋼管の製造方法は、図１（ｆ）に一例を示すように鋼管２１の少なくとも一方の管端部２３が拡管されたフェライト系ステンレス鋼製の鋼管２１を製造するものであって、ブランク１を製造するブランク製造ステップ（Ｓ１）と、ブランク１の両側端面を突き合わせ、筒状に成形する成形ステップ（Ｓ２）と、該筒状に成形されたブランク１において前記突き合わされた部位を線溶接して鋼管２１とする溶接ステップ（Ｓ３）と、鋼管２１の管端部２３を拡管する拡管ステップ（Ｓ４）と、管端部２３のタブ１１を切除するタブ切除ステップ（Ｓ５）を備え、上記の各ステップを（Ｓ１）から（Ｓ５）の順に行うものである。
以下、各ステップを図１に基づいて説明する。The steel pipe manufacturing method according to the embodiment of the present invention manufactures a ferritic stainless steel steel pipe 21 in which at least one pipe end 23 of the steel pipe 21 is expanded as shown in FIG. 1 (f). In the blank manufacturing step (S1) for manufacturing the blank 1, both side end surfaces of the blank 1 are butted and formed into a cylindrical shape (S2), and in the blank 1 formed into the cylindrical shape, the protrusion A welding step (S3) in which the joined portions are wire-welded to form a steel pipe 21, a pipe expanding step (S4) for expanding the pipe end 23 of the steel pipe 21, and a tab excision step for cutting the tab 11 of the pipe end 23 ( S5), and the above steps are performed in the order of (S1) to (S5).
Hereinafter, each step will be described with reference to FIG.
＜ブランク製造ステップ（Ｓ１）＞
ブランク製造ステップ（Ｓ１）は、図１（ａ）に示すように、矩形状であって、長手方向の両端である先端３及び後端５それぞれの両コーナー部に前記長手方向に突出するタブ１１及び１３を有するフェライト系ステンレス鋼板からなるブランク１を製造するステップである。
ブランク製造ステップにおいては、例えば、フェライト系ステンレス鋼板を抜き加工することによりブランク１を製造することができるが、先端３及び後端５それぞれの両コーナー部にタブ１１及び１３を有するブランク１を製造できるものであれば、その製造方法に特に限定はない。<Blank manufacturing step (S1)>
As shown in FIG. 1A, the blank manufacturing step (S1) is rectangular and has tabs 11 protruding in the longitudinal direction at both corners of the front end 3 and the rear end 5 which are both ends in the longitudinal direction. And a blank 1 made of a ferritic stainless steel plate having 13.
In the blank manufacturing step, for example, the blank 1 can be manufactured by punching a ferritic stainless steel plate, but the blank 1 having tabs 11 and 13 at both corners of the front end 3 and the rear end 5 is manufactured. If possible, the production method is not particularly limited.
＜成形ステップ（Ｓ２）＞
成形ステップ（Ｓ２）は、図１（ｂ）に示すように、ブランク製造ステップにおいて製造されたブランク１を、ブランク１の幅方向の側端面７と側端面９とを付き合わせ、筒状に成形するステップである。<Molding step (S2)>
In the forming step (S2), as shown in FIG. 1 (b), the blank 1 manufactured in the blank manufacturing step is bonded to the side end surface 7 and the side end surface 9 in the width direction of the blank 1 and formed into a cylindrical shape. It is a step to do.
＜溶接ステップ（Ｓ３）＞
溶接ステップ（Ｓ３）は、図１（ｃ）に示すように、筒状に成形されたブランク１において突き合わされた部位である側端面７及び９を一方側のタブ１１から他方側のタブ１３に向かって線溶接して鋼管２１（図１（ｄ）参照）とするステップであり、タブ１１に溶接部３１の溶接開始点３３ａが、タブ１３に溶接終止点３３ｂが位置する。<Welding step (S3)>
In the welding step (S3), as shown in FIG. 1 (c), the side end faces 7 and 9 which are parts that are abutted in the blank 1 formed into a cylindrical shape are changed from the tab 11 on one side to the tab 13 on the other side. In this step, the steel pipe 21 (see FIG. 1D) is line-welded, and the welding start point 33 a of the welded portion 31 is located on the tab 11 and the welding end point 33 b is located on the tab 13.
溶接ステップは、後工程にて拡管される側のタブ１１に溶接開始点３３ａが位置するように線溶接するものに限らず（図２（ａ）参照）、タブ１１に溶接終止点３３ｂが位置するように線溶接するものであっても良い（図２（ｂ）参照）。
また、溶接ステップにおいて、例えばレーザ溶接やアーク溶接により線溶接することができるが、これに限るものではない。The welding step is not limited to wire welding so that the welding start point 33a is positioned on the tab 11 on the side expanded in the subsequent process (see FIG. 2A), and the welding end point 33b is positioned on the tab 11. In this case, wire welding may be performed (see FIG. 2B).
In the welding step, for example, line welding can be performed by laser welding or arc welding, but the present invention is not limited to this.
＜拡管ステップ（Ｓ４）＞
拡管ステップ（Ｓ４）は、鋼管２１の管端部２３を拡管するステップであり、例えば、図１（ｄ）に示すようにコーン５０を管端部２３に押し込むことにより、図１（ｅ）に示すように管端部２３を拡管する。
なお、鋼管２１の両管端部を拡管する必要がある場合は、管端部２５も拡管するとよい。<Tube expansion step (S4)>
The pipe expansion step (S4) is a step of expanding the pipe end portion 23 of the steel pipe 21. For example, by pushing the cone 50 into the pipe end portion 23 as shown in FIG. As shown, the tube end 23 is expanded.
In addition, when it is necessary to expand both the pipe end parts of the steel pipe 21, the pipe end part 25 may be expanded.
＜タブ切除ステップ（Ｓ５）＞
タブ切除ステップ（Ｓ５）は、拡管ステップにおいて拡管された管端部２３のタブ１１及び管端部２５のタブ１３を切除し（図１（ｅ）参照）、管端部２３が拡管された鋼管２１（図１（ｆ）参照）とするステップである。<Tab excision step (S5)>
In the tab excision step (S5), the tab 11 of the tube end 23 and the tab 13 of the tube end 25 expanded in the tube expansion step are excised (see FIG. 1 (e)), and the steel pipe in which the tube end 23 is expanded. 21 (see FIG. 1F).
上記のように、タブ１１を切除せずに管端部２３を拡管することで、図７に示すような溶接部３１の先端３３における不整変形を解消することができる。 As described above, by expanding the tube end portion 23 without cutting off the tab 11, irregular deformation at the tip 33 of the welded portion 31 as shown in FIG. 7 can be eliminated.
もっとも、溶接ステップ（Ｓ３）において、溶接条件等の製造条件によっては、図３に示すように、拡管により管端部２３のタブ１１周辺から割れが発生する場合があった。ここで、図３（ａ）に示す割れは、タブ１１に残った未溶接部２７（図４（ａ）参照）が起点となった拡管割れであるのに対し、図３（ｂ）に示す割れは、タブ１１の脇が起点となった拡管割れである。 However, in the welding step (S3), depending on manufacturing conditions such as welding conditions, as shown in FIG. 3, cracks may occur from the vicinity of the tab 11 of the pipe end portion 23 due to pipe expansion. Here, the crack shown in FIG. 3A is a pipe expansion crack starting from the unwelded portion 27 (see FIG. 4A) remaining on the tab 11, whereas the crack shown in FIG. The crack is a pipe expansion crack starting from the side of the tab 11.
タブ１１の脇が起点となる拡管割れは、タブ１１から管端部２３に至るＲ部（図２）の曲率半径が小さいときに発生しやすいため、タブ１１の脇におけるＲ部の曲率半径を大きくすることで緩和できる。
一方、図３（ａ）に示すようなタブ１１に残った未溶接部２７が起点となる拡管割れに対して、本実施形態においてはタブ１１に未溶接部２７が残らないように線溶接することにより、拡管割れの発生を抑制する。Since the expansion crack starting from the side of the tab 11 is likely to occur when the radius of curvature of the R portion (FIG. 2) from the tab 11 to the pipe end 23 is small, the radius of curvature of the R portion beside the tab 11 is set. It can be mitigated by increasing the size.
On the other hand, in this embodiment, line welding is performed so that the unwelded portion 27 does not remain on the tab 11 with respect to the expanded crack starting from the unwelded portion 27 remaining on the tab 11 as shown in FIG. This suppresses the occurrence of pipe expansion cracks.
ただし、タブ１１に溶接開始点３３ａが位置するように線溶接すると、図４（ａ）に示すように、タブ１１に未溶接部２７が残ってしまう場合がある。そこで、本実施の形態において、鋼管２１の片側のみ拡管する場合は、タブ１１に溶接終止点３３ｂが位置するように線溶接することにより、タブ１１に未溶接部２７を残さずに線溶接して鋼管２１を造管することができ、管端部２３における拡管割れの発生を格段に低減することができる。 However, if line welding is performed such that the welding start point 33a is positioned on the tab 11, the unwelded portion 27 may remain on the tab 11 as shown in FIG. Therefore, in the present embodiment, when only one side of the steel pipe 21 is expanded, line welding is performed so that the welding end point 33b is positioned on the tab 11 so that the unwelded portion 27 is not left on the tab 11. Thus, the steel pipe 21 can be formed, and the occurrence of pipe expansion cracks at the pipe end portion 23 can be significantly reduced.
なお、本実施の形態に係る鋼管の製造方法は上記の（Ｓ１）から（Ｓ５）の順序に従って実施するべきであるが、その各ステップ内における操作（例えば、溶接ステップにおけるアーク溶接）は、上記の記載のものに限定されるわけではなく、適宜選択すれば良い。 In addition, although the manufacturing method of the steel pipe which concerns on this Embodiment should be implemented according to the order of said (S1) to (S5), operation (for example, arc welding in a welding step) in each step is the above-mentioned. It is not necessarily limited to those described above, and may be selected as appropriate.
また、上記において、フェライト系ステンレス鋼板からなるブランク１を用いて造管した鋼管２１の管端部２３を拡管するものであったが、ブランク１の材質はフェライト系ステンレス鋼に限るものではない。 Moreover, in the above, although the pipe end part 23 of the steel pipe 21 pipe-formed using the blank 1 which consists of a ferritic stainless steel plate was expanded, the material of the blank 1 is not restricted to a ferritic stainless steel.
本発明に係る鋼管の製造方法による作用効果について確認するため、次の２つの実験を行った。 In order to confirm the effect of the method for manufacturing a steel pipe according to the present invention, the following two experiments were performed.
第１の実験は、図１に示すように、板厚1.5mmのフェライト系ステンレス鋼板からなるブランク１を用いて造管した外径φ48.6mmの鋼管２１について片側の管端部２３を拡管するものであり、ブランク１の先端３及び後端５それぞれの両コーナー部にあるタブ１１及び１３は5mm×5mmとし、タブ１１またはタブ１３からブランク１の先端３または後端５に至るＲ部の曲率半径を1mmとしてタブ脇の割れを防いでおいて、タブ１１からタブ１３に向かってアーク溶接により線溶接した後、タブ１１側の管端部２３を拡管した。 In the first experiment, as shown in FIG. 1, a pipe end 23 on one side is expanded for a steel pipe 21 having an outer diameter of φ48.6 mm, which is made using a blank 1 made of a ferritic stainless steel plate having a thickness of 1.5 mm. The tabs 11 and 13 at both corners of the front end 3 and the rear end 5 of the blank 1 are 5 mm × 5 mm, and the R portion extending from the tab 11 or the tab 13 to the front end 3 or the rear end 5 of the blank 1 The radius of curvature was set to 1 mm to prevent cracking on the side of the tab. After wire welding from the tab 11 to the tab 13 by arc welding, the tube end 23 on the tab 11 side was expanded.
実験は、線溶接において、溶接開始点３３ａの位置を調整してタブ１１における未溶接部２７の長さ（未溶接長さL）を変更した。
さらに、管端部２３における拡管後の管径（拡管率）の異なる２条件について実験を行った。条件１は管端部２３を管径φ54.0mm（拡管率11%）に、条件２は管端部２３をφ60.5mm（拡管率24%）とした。ここで、条件１及び２における拡管率は、（（拡管後の管径−拡管前の管径）／拡管前の管径×100［％］）である。In the experiment, in the wire welding, the position of the welding start point 33a was adjusted to change the length of the unwelded portion 27 in the tab 11 (unwelded length L).
Furthermore, an experiment was conducted on two conditions with different pipe diameters (expansion ratios) after the pipe expansion at the pipe end portion 23. Condition 1 was that the tube end 23 had a diameter of 54.0 mm (expansion rate 11%), and condition 2 was that the tube end 23 had a diameter of 60.5 mm (expansion rate 24%). Here, the tube expansion rate in the conditions 1 and 2 is ((the tube diameter after the tube expansion−the tube diameter before the tube expansion) / the tube diameter before the tube expansion × 100 [%]).
条件１及び２ともに２０本の鋼管２１を作製し、鋼管２１の管端部２３を拡管した時に管端部２３において割れが生じた拡管割れ本数n（本）を求めた。実験結果を図５に示す。 Twenty steel pipes 21 were prepared under both conditions 1 and 2, and the number n (pieces) of pipe expansion cracks in which cracks occurred in the pipe end 23 when the pipe end 23 of the steel pipe 21 was expanded was obtained. The experimental results are shown in FIG.
未溶接長さLが3.0mm以上ではほぼ全数が拡管割れを生じ、未溶接長さLが短くなるほど拡管割れ本数nは減少した。更に、未溶接部２７が残らないように線溶接した場合、すなわち未溶接長L＝0mmでは拡管割れは発生しなかった。
なお、条件１と条件２とを比較すると、拡管率の違いによる拡管割れ本数に関して有意差は見られなかった。When the unwelded length L was 3.0 mm or more, almost all of the pipes had expanded cracks. As the unwelded length L became shorter, the number of expanded cracks n decreased. Further, when wire welding was performed so that the unwelded portion 27 did not remain, that is, when the unwelded length L = 0 mm, pipe expansion cracks did not occur.
When conditions 1 and 2 were compared, there was no significant difference in the number of pipe expansion cracks due to the difference in the pipe expansion rate.
以上の結果より、タブ１１に未溶接部２７が残らないように線溶接することで拡管割れの発生を顕著に抑制できることが明確になった。ただし、実際に線溶接を施工する場合、溶接開始点３３ａにおいてはアークが不安定なため線溶接の開始位置を調整するだけではタブ１１に未溶接部２７がわずかに残ったり（図４（ａ）参照）、若しくは、逆に溶け過ぎによって溶接部３１に穴開きが生じたりして（図４（ｂ）参照）、量産を想定した場合における溶接部３１の先端３３を安定して同一形状とするには問題があった。 From the above results, it has been clarified that the occurrence of the expansion crack can be remarkably suppressed by wire welding so that the unwelded portion 27 does not remain on the tab 11. However, when actually performing the wire welding, the arc is unstable at the welding start point 33a, so that the unwelded portion 27 remains slightly on the tab 11 only by adjusting the starting position of the wire welding (FIG. 4 (a )), Or, on the contrary, the weld 31 is perforated due to excessive melting (see FIG. 4B), and the tip 33 of the weld 31 in the case of mass production is stably made to have the same shape. There was a problem to do.
次に、第２の実験について説明する。
第２の実験では、前記第１の実験と同一のフェライト系ステンレス鋼板からなるブランク１を用い、２つの溶接条件で造管した鋼管２１の管端部２３を拡管した。Next, the second experiment will be described.
In the second experiment, the pipe end 23 of the steel pipe 21 piped under two welding conditions was expanded using the blank 1 made of the same ferritic stainless steel plate as in the first experiment.
条件１は、タブ１１に溶接部３１の先端３３である溶接開始点３３ａが位置することを狙って線溶接するものであり（図２（ａ））、タブ１１における未溶接長さLが0mmとなるように溶接開始位置を調整した。 Condition 1 is line welding aiming at the welding start point 33a which is the tip 33 of the welded portion 31 being positioned on the tab 11 (FIG. 2A), and the unwelded length L in the tab 11 is 0 mm. The welding start position was adjusted so that
条件２は、タブ１１に溶接終止点３３ｂが位置することを狙って線溶接するものであり（図２（ｂ））、タブ１１の未溶接長さLが0mmとなるように溶接終止位置を調整した。 Condition 2 is wire welding aiming at the welding end point 33b being positioned on the tab 11 (FIG. 2 (b)), and the welding end position is set so that the unwelded length L of the tab 11 becomes 0 mm. It was adjusted.
条件１及び条件２ともに、２０本を造管したところ、表１に示すように、溶接部３１の先端３３の形状（先端形状）は、表１に示すようにＡタイプ、Ｂタイプ、Ｃタイプ及びＤタイプのいずれかに分類されるものとなった。 As shown in Table 1, the shape (tip shape) of the tip 33 of the welded portion 31 is A type, B type, and C type as shown in Table 1. And D type.
Ａタイプは、タブ１１において溶融不足であり、未溶接長さLを0mmとすることができず、タブ１１に未溶接部２７が残ったものである。
Ｂタイプは、適正に未溶接長さLを0mmとなるように溶接できたものである。
Ｃタイプは、Ｂタイプと同様に未溶接長さLが0mmとなるように溶接されているものの、溶融過剰で溶接部３１の先端３３が凹状となったものである。
Ｄタイプは、溶接部３１が溶け落ちて穴開きとなったものである。In the A type, the tab 11 is insufficiently melted, the unwelded length L cannot be 0 mm, and the unwelded portion 27 remains on the tab 11.
The B type was properly welded so that the unwelded length L was 0 mm.
The C type is welded so that the unwelded length L is 0 mm as in the B type, but the tip 33 of the welded portion 31 is concave due to excessive melting.
In the D type, the welded portion 31 is melted down to form a hole.
タブ１１に溶接開始点３３ａが位置する条件１においては、適正に未溶接長さLを0mmにできたＢタイプは5本であった。その他、溶融不足で未溶接部２７が残ったＡタイプが３本、溶融過剰で溶接部３１の先端３３が凹状となったＣタイプが６本、溶け落ちて穴開きとなったＤタイプが６本であった。 Under condition 1 in which the welding start point 33a is located on the tab 11, there were five B types that could properly set the unwelded length L to 0 mm. In addition, there are three A types with unmelted and unwelded portions 27 remaining due to insufficient melting, six C types with overmelting and the tip 33 of the welded portion 31 being concave, and six D types with melted holes. It was a book.
これに対し、タブ１１に溶接終止点３３ｂが位置する条件２においては、Ｂタイプが７本、Ｃタイプが１３本であり、Ａタイプ及びＤタイプのものはなかった。 On the other hand, in the condition 2 where the welding end point 33b is located on the tab 11, the B type is 7 and the C type is 13, and there are no A type and D type.
さらに、溶接部３１の先端形状がＡタイプ、Ｂタイプ及びＣタイプのものであった鋼管２１の管端部２３を、図１に示すよう拡管し、拡管割れが生じた本数を求めた。ここで、管端部２３は管径φ48.6mmからφ54.0mmに拡管され、拡管率は11%であった。
前掲した表１に、拡管割れの有無とその本数の結果を示す。Furthermore, the pipe end part 23 of the steel pipe 21 whose tip shape of the welded part 31 was of the A type, the B type and the C type was expanded as shown in FIG. 1, and the number of pipe expansion cracks was determined. Here, the tube end portion 23 was expanded from a tube diameter of φ48.6 mm to φ54.0 mm, and the tube expansion rate was 11%.
Table 1 above shows the presence / absence of pipe expansion cracks and the number of the cracks.
表１より、溶接部３１の先端形状がＢタイプ及びＣタイプの場合、条件１及び条件２ともに、拡管割れが発生しなかった。
さらに、タブ１１に溶接開始点３３ａを設けた条件１に比べて、タブ１１に溶接終止点３３ｂを設けた条件２においては溶接部３１の先端形状は安定してＢタイプ又はＣタイプにすることができるため、拡管割れの防止に有効であることがわかる。From Table 1, in the case where the tip shape of the welded portion 31 is the B type and the C type, neither the condition 1 nor the condition 2 caused the pipe expansion crack.
Furthermore, compared to the condition 1 in which the welding start point 33a is provided on the tab 11, the condition of the tip of the welded portion 31 should be the B type or C type in the condition 2 in which the welding end point 33b is provided on the tab 11. Therefore, it can be seen that it is effective in preventing cracks in pipe expansion.
上記の２つの実験より、拡管割れはタブ１１における未溶接部２７の長さを短くすることで発生しにくくなり、さらに未溶接部２７が残らないように線溶接することで、拡管割れを顕著に防止できることが明らかになった。
さらに、拡管する側の管端部２３におけるタブ１１に溶接終止点３３ｂが位置するように線溶接することで、タブ１１に未溶接部２７を残さずに溶融することができる。このとき、溶接部３１の先端形状は、表１に示すＣタイプのように凹状となる場合があるものの、割れを発生させずに拡管できることがわかった。From the above two experiments, pipe expansion cracks are less likely to occur by shortening the length of the unwelded portion 27 in the tab 11, and further, by pipe welding so that the unwelded section 27 does not remain, the pipe expansion crack becomes prominent. It became clear that it can be prevented.
Furthermore, the tab 11 can be melted without leaving the unwelded portion 27 by performing line welding so that the welding end point 33b is positioned on the tab 11 at the pipe end portion 23 on the pipe expansion side. At this time, it was found that the tip shape of the welded portion 31 can be expanded without causing cracks, although it may be concave like the C type shown in Table 1.
なお、拡管割れの発生しなかった鋼管２１は、タブ１１及び１３を切除することにより、管端部２３及び２５に不整変形のない所望の製品を得ることができた。
さらに、特許文献１に記載のように管端全周にわたって縁部を切除する必要がなく、本発明は素材コストや製造コストにおいても有利である。In addition, the steel pipe 21 in which the pipe expansion crack did not occur was able to obtain a desired product having no irregular deformation in the pipe end portions 23 and 25 by cutting the tabs 11 and 13.
Furthermore, as described in Patent Document 1, it is not necessary to cut out the edge over the entire circumference of the tube end, and the present invention is advantageous in terms of material cost and manufacturing cost.
以上、長手方向の両端のコーナー部にタブを備えた形状のブランクを、その幅方向の側端面同士を付き合わせて筒状に成形し、タブを含めて突き合わせた部位を線溶接して鋼管とし、該鋼管の管端部を拡管した後にタブを切除することにより、溶接部の先端における不整変形を解消しつつ拡管割れを低減でき、しかもコストにおいても有利であることが示された。さらに、タブに未溶接部を残さずに線溶接することにより、拡管割れの発生率を大幅に低減できることが実証された。 As described above, a blank having a shape with tabs at the corners at both ends in the longitudinal direction is formed into a cylindrical shape by attaching the side end surfaces in the width direction to each other and wire-welded at the part that is abutted including the tab to form a steel pipe. It has been shown that by expanding the tube end of the steel pipe and then removing the tab, it is possible to reduce the expansion cracking while eliminating irregular deformation at the tip of the welded portion, and it is advantageous in terms of cost. Furthermore, it has been demonstrated that the rate of expansion cracking can be greatly reduced by wire welding without leaving an unwelded portion on the tab.
１ ブランク
３ 先端
５ 後端
７ 側端面
９ 側端面
１１ タブ（拡管側）
１３ タブ
２１ 鋼管
２３ 管端部（拡管側）
２５ 管端部
２７ 未溶接部
３１ 溶接部
３３ 先端
３３ａ 溶接開始点
３３ｂ 溶接終止点
５０ コーン1 Blank 3 Front end 5 Rear end 7 Side end face 9 Side end face 11 Tab (tube expansion side)
13 Tab 21 Steel pipe 23 Pipe end (expanded side)
25 Pipe end portion 27 Unwelded portion 31 Welded portion 33 Tip 33a Welding start point 33b Weld end point 50 Cone
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