JPH0763842B2 - Method and device for preventing terminal cracking of steel pipe inner surface welding - Google Patents
Method and device for preventing terminal cracking of steel pipe inner surface weldingInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、UOE鋼管の内面サブ・マージ・アーク溶接時
の終端割れを防止する方法およびこの方法を好適に実施
することのできる装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for preventing terminal cracks during inner surface sub-merged arc welding of UOE steel pipes, and an apparatus capable of suitably implementing this method. Is.
［従来の技術］ 一般に自動溶接では、溶接部の終端割れを防止するた
め、被溶接材を拘束する方法が行われている。この拘束
方法として特公昭53−1215のように、溶接線に直交する
方向に押圧力を加える方法が知られている。[Prior Art] Generally, in automatic welding, a method of restraining a material to be welded is performed in order to prevent terminal cracking of a welded portion. As this restraint method, there is known a method of applying a pressing force in a direction orthogonal to the welding line, as in Japanese Patent Publication No. 53-1215.
［発明が解決しようとする問題点］ しかし、鋼管の溶接のような３次元にわたる被溶接材に
このような拘束方法を用いることは困難である。またた
とえ可能であるとしても、大掛かりな装置を必要とし、
かつ製造管のサイズに対応するための多くの治具を必要
とする等の問題がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, it is difficult to use such a restraining method for a material to be welded over three dimensions such as welding of a steel pipe. Also, even if possible, it requires large-scale equipment,
In addition, there is a problem that many jigs are required to cope with the size of the manufacturing pipe.
本発明は前記問題を解決した鋼管内面シーム溶接の終端
割れ防止方法およびその装置を提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a terminal crack preventing method and apparatus for steel pipe inner surface seam welding, which solves the above problems.
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、溶接線に直交する方向に押圧力を与えるもの
ではなく、溶接線近傍の両側の終端付近を工具で挟み、
加圧クランプすることと、そのクランプ点の両接線のな
す角をその位置の製品管のなす接線の角より小さい角度
に傾転セットし固定することによって、終端部内面溶接
側に圧縮力を与えるように、曲げ拘束し溶接施工するこ
とを特徴とするものである。[Means for Solving the Problems] The present invention does not apply a pressing force in a direction orthogonal to the welding line, but sandwiches the vicinity of both ends near the welding line with a tool,
By compressing and clamping and tilting and setting the angle made by both tangents of the clamping point to an angle smaller than the angle of the tangent made by the product pipe at that position, a compressive force is applied to the weld surface on the inner surface of the terminal end. Thus, it is characterized by bending and restraining welding.
次に、本発明方法を好適に実施することのできる本発明
装置は、管端部の溶接線両側近傍をクランプする少なく
とも１対のクランプ装置と、このクランプ装置を固定
し、かつこれを管軸に直交する面内で管半径方向に対し
て傾動させるクランプ台と、このクランプ台の傾動角度
固定装置と、このクランプ台を昇降させ、クランプ台と
切離し可能な昇降装置とを備えたことを特徴とする鋼管
内面溶接の終端割れ防止装置である。Next, the device of the present invention capable of suitably carrying out the method of the present invention comprises at least one pair of clamping devices for clamping the vicinity of both sides of the weld line of the pipe end, and fixing the clamping device, and fixing the clamping device to the pipe shaft. A tilting angle fixing device for the clamp base that tilts with respect to the pipe radial direction in a plane that is orthogonal to the clamp base, and an elevating device that lifts and lowers the clamp base and can be separated from the clamp base. This is a device for preventing terminal cracking of steel pipe inner surface welding.
本発明では終端部の溶接割れを防止する装置がコンパク
トな寸法でよく、また、管サイズに対応することができ
るための多くの治具を必要としない。In the present invention, the device for preventing weld cracking at the terminal end may have a compact size and does not require many jigs for adapting to the pipe size.
［作用］ 第１図は本発明の一実施例を示す装置の全体図で、
（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。管９のシーム
溶接線11の両側をクランプするパイプクランプ装置（1
a、1b）はクランプ台２（2a、2b）に固着されている。
クランプ台２（2a、2b）は軸10を中心として回動するこ
とができる。クランプ台２（2a、2b）が互いに形成する
角度（以下クランプ角という）を調整できる。クランプ
角を調整するためにウォームギア３（3a、3b）を備え、
クランプ台２（2a、2b）のクランプ角を固定するための
固定シリンダ４がある。クランパ架台５はジャッキ６に
よって昇降する。７は上記１〜６までを含めた全装置を
水平方向に走行させるための車輪で８はそのレールであ
る。走行の駆動装置は図示を省略した。[Operation] FIG. 1 is an overall view of an apparatus showing an embodiment of the present invention.
(A) is a front view and (b) is a side view. Pipe clamp device for clamping both sides of seam weld line 11 of pipe 9 (1
a, 1b) are fixed to the clamp base 2 (2a, 2b).
The clamp base 2 (2a, 2b) can rotate around the shaft 10. The angle formed by the clamp bases 2 (2a, 2b) with each other (hereinafter referred to as a clamp angle) can be adjusted. Equipped with worm gear 3 (3a, 3b) to adjust the clamp angle,
There is a fixed cylinder 4 for fixing the clamp angle of the clamp base 2 (2a, 2b). The clamper frame 5 is moved up and down by the jack 6. Reference numeral 7 is a wheel for horizontally traveling the entire apparatus including the above 1 to 6, and 8 is a rail thereof. Illustration of the driving device for traveling is omitted.
次にこの発明の説明と共に作用を説明する。Next, the operation will be described together with the description of the present invention.
本発明では終端部溶接割れを防止するため、第２図
（ａ）に示すように溶接側の内面側に圧縮力を与えるよ
うに曲げ拘束して溶接施工し、管溶接部の溶接時に発生
する第２図（ｂ）に示す凹変形を抑制する。クランプ角
θ２を第３図に示すように、下記（１）式で与えられる
製品管径によるクランプ位置の接線のなす角θ１（管切
線角）より、管溶接部内面側に圧縮力を与えるように、
小さくセットすることが必要である。In the present invention, in order to prevent weld cracking at the terminal end, as shown in FIG. 2 (a), welding is performed by bending and constraining so as to apply a compressive force to the inner surface side of the welding side, which occurs during welding of the pipe welded portion. The concave deformation shown in FIG. 2 (b) is suppressed. As shown in FIG. 3, the clamp angle θ 2 is a compression force on the inner surface of the pipe welded portion from the angle θ 1 (pipe cut angle) formed by the tangent line of the clamp position according to the product pipe diameter given by the following formula (1). To give
It is necessary to set it small.
θ１＝cos-1（W/D） ……（１） ただし θ1:管接線角（゜） W:クランプ位置間の距離（mm） D:直径（mm） である。θ 1 = cos -1 (W / D) (1) where θ 1 : Pipe tangent angle (°) W: Distance between clamp positions (mm) D: Diameter (mm).
設定クランプ角θ２としては下記（２）式に示す管接線
角θ１との差Δθが５゜より小さい場合、第４図に示す
ように、管形状のばらつきも含めて十分な圧縮力が内面
側に働かず、溶接部終端割れを発生する場合が生ずる。As for the set clamp angle θ 2 , when the difference Δθ from the pipe tangent angle θ 1 shown in the following formula (2) is smaller than 5 °, as shown in FIG. 4, sufficient compression force including variations in pipe shape is obtained. In some cases, it does not work on the inner surface side and a weld end crack occurs.
Δθ＝θ１−θ２ ……（２） ただし θ1:管接線角（゜） θ2:クランプ角（゜） である。Δθ = θ 1 −θ 2 (2) where θ 1 : pipe tangent angle (°) θ 2 : clamp angle (°).
よって、設定クランプ角θ２は、少なくともΔθを５゜
にする必要がある。またΔθを15゜以上にセットする
と、第５図に示すように、クランプ装置１の開口寸法に
よっては管９がクランプ１内に入らなくなったり、加圧
クランプ力が小さいと管と工具間に、すべりが生じ拘束
できなくなる。Therefore, the set clamp angle θ 2 needs to be at least Δθ of 5 °. Further, if Δθ is set to 15 ° or more, as shown in FIG. 5, the pipe 9 may not enter the clamp 1 depending on the opening size of the clamp device 1, or if the pressure clamping force is small, it may occur between the pipe and the tool. Slip occurs and it becomes impossible to restrain.
次にクランプ台の拘束としてクランプ台２を固定するた
めの固定シリンダ４は、第６図に示すように一端が扇形
になった楔形状14をしており、クランプ台の楔形溝13に
嵌合し、シリンダを引くことによって第７図及び下記
（３）式に示す摩擦力でクランプ台を固定することがで
きる。第７図（ａ）は固定シリンダによる拘束力の説明
図、第７図（ｂ）はクランプ台拘束力の説明図である。
また固定シリンダは一端に扇形を有しているため、いか
なるクランプ角の時でも同様に固定できる機構となって
いる。Next, as a constraint of the clamp base, the fixed cylinder 4 for fixing the clamp base 2 has a wedge shape 14 with one end fan-shaped as shown in FIG. 6, and is fitted into the wedge-shaped groove 13 of the clamp base. Then, by pulling the cylinder, the clamp base can be fixed by the frictional force shown in FIG. 7 and the following formula (3). FIG. 7 (a) is an explanatory view of the restraint force by the fixed cylinder, and FIG. 7 (b) is an explanatory view of the clamp base restraint force.
Further, since the fixed cylinder has a fan shape at one end, it is a mechanism that can be similarly fixed at any clamp angle.
（P1＋P2）・L1＝μP3L2 ＋μP3/（sinθ＋μcosθ）・L2 ……（３） ただし P1:管・クランプ力（トン） P2:管溶接変形力（トン） P3:固定シリンダ引力（トン） μ：摩擦係数 L1:クランプ位置中心距離（ｍ） L2:固定シリンダ位置中心距離（ｍ） θ：楔角度（゜） 固定シリンダ引力の値としては、第８図に示すように、
管溶接後、管シーム部が凹化変形する時の管溶接変形力
P2が３トンとなった時でも拘束できる力が割れ発生防止
のために最低限必要な力となる。(P 1 + P 2 ) ・ L 1 = μP 3 L 2 ＋ μP 3 / (sinθ + μcosθ) ・ L 2 …… (3) where P 1 : Pipe / clamping force (ton) P 2 : Pipe welding deformation force (ton) P 3 : Fixed cylinder attraction (ton) μ: Coefficient of friction L 1 : Clamp position center distance (m) L 2 : Fixed cylinder position center distance (m) θ: Wedge angle (°) As shown in the figure,
Deformation force of pipe welding when pipe seam is recessed and deformed after pipe welding
The force that can be restrained even when P 2 is 3 tons is the minimum force required to prevent cracking.
以上の条件のほかさらに、管とクランプ装置に滑りが生
じないための加圧クランプ力として最低２トンを加える
ことができ、クランプ位置としては、シームより150mm
以内の位置、クランプ奥行としては、管端より10mm以上
の位置を押えることができる装置を用いることにより終
端割れの発生を防止することができる。In addition to the above conditions, at least 2 tons can be applied as a pressure clamping force to prevent slippage between the pipe and the clamp device. The clamp position is 150 mm from the seam.
As for the position within and the depth of the clamp, it is possible to prevent the occurrence of terminal cracking by using a device capable of pressing a position of 10 mm or more from the pipe end.
［実施例］ 外径30インチ、肉厚7mmのUOE鋼管の内面溶接時に、第１
図に示した装置を用いて本発明方法を実施した。[Example] When welding the inner surface of a UOE steel pipe having an outer diameter of 30 inches and a wall thickness of 7 mm,
The method of the present invention was carried out using the apparatus shown in the figure.
クランプ力:3トン 管端からのクランプ奥行:30mm シームからのクランプ位置距離:120mm クランプ角：管切線角に対してΔθ＝７゜ クランプ台固定シリンダ引力:8トン とし、クランプ台をクランプ角にセットした後に管をク
ランプすることにより管にクランプ角を付けて溶接を行
った。固定シリンダの引力は溶接変形力P2が３トンでも
耐えられる7.4トン（μ＝0.12、θ＝15゜、L1＝190mm、
L2＝350mm）以上の８トンの引力とした。以上の条件下
で溶接施工した結果、終端割れの発生もなく、良好に溶
接することができた。Clamping force: 3 tons Clamping depth from pipe end: 30 mm Clamping position distance from seam: 120 mm Clamping angle: Δθ = 7 ° relative to pipe cutting line angle Clamping base fixed cylinder Gravity: 8 tons, clamping base to clamping angle After setting, the tube was clamped to form a clamp angle for welding. The attraction of the fixed cylinder is 7.4 tons (μ = 0.12, θ = 15 °, L 1 = 190mm, which can withstand a welding deformation force P 2 of 3 tons).
L 2 = 350 mm) or more and an attractive force of 8 tons. As a result of welding under the above conditions, good welding was possible without the occurrence of terminal cracks.
また本実施例はUOE鋼管の内面溶接時に用いた例を示し
たが第９図に示すような、ある角度をもった鋼板21、22
同士の接合部23の自動溶接時にも有効であることは勿論
である。In addition, this embodiment shows an example used for welding the inner surface of the UOE steel pipe, but steel plates 21 and 22 having a certain angle as shown in FIG.
Needless to say, it is also effective at the time of automatic welding of the joint portion 23 between them.
［発明の効果］ 本発明は、溶接線近傍の管端付近の位置を管サイズに応
じたクランプで挟み、加圧クランプし、クランプ角を管
切線角より小さく拘束して溶接施工することによって終
端部の溶接割れを確実に防止することができる。EFFECTS OF THE INVENTION The present invention terminates by welding at a position near the pipe end near the welding line with clamps according to the pipe size, pressure clamping, and constraining the clamp angle to be smaller than the pipe cutting line angle. It is possible to reliably prevent weld cracking of the portion.
従来管終端の溶接割れのために鋼管全体の溶接速度が低
く押えられていたが、本発明方法の採用により、溶接割
れの心配がなくなり、鋼管全体の溶接速度アップが可能
となり、生産性が向上した。Conventionally, the welding speed of the entire steel pipe was kept low due to welding cracks at the end of the pipe, but by adopting the method of the present invention, there is no concern about welding cracks, and it is possible to increase the welding speed of the entire steel pipe and improve productivity. did.
また、終端部溶接割れ欠陥部の切断除去による歩留りロ
スの低減等の直接的な効果も得られる。Further, a direct effect such as a reduction in yield loss due to cutting and removal of the weld crack defect at the end portion can be obtained.
本発明の装置は、上記方法を好適に実施することができ
大掛かりな装置とならず、コンパクトな寸法でよく、ま
た管サイズ対応のための多くの治具も必要としない、有
効な装置である。The device of the present invention is an effective device that can suitably perform the above method, does not become a large-scale device, has a compact size, and does not require many jigs for adapting the tube size. .
第１図は本発明の装置の実施例のクランプ装置全体の
（ａ）正面図、（ｂ）側面図、第２図は溶接による管変
形の説明図、第３図は管接線角と設定クランプ角の説明
図、第４図は設定クランプ角と管切線角との差による割
れ発生率の影響を示すグラフ、第５図はクランプ角によ
る工具と管の寸法取合いを示す説明図、第６図はクラン
プ台溝部及び固定シリンダの斜視図、第７図はクランプ
拘束力の説明図、第８図は、拘束力による割れ発生率の
影響を示すグラフ、第９図は角度をもった鋼板同士の溶
接を示す説明図である。 1a、1b……クランプ装置 2a、2b……クランプ台 3a、3b……ウォームギア 4a、4b……クランプ台固定シリンダ ５……クランパ架台、６……昇降ジャッキ ７……車輪、８……走行用レール ９……管 10……クランプ台回転軸 11……溶接部 12a、12b……クランプシリンダFIG. 1 is a front view (a) of the entire clamping device of an embodiment of the device of the present invention, (b) a side view, FIG. 2 is an explanatory diagram of pipe deformation by welding, and FIG. 3 is a pipe tangent angle and setting clamp. Fig. 4 is an explanatory view of the angle, Fig. 4 is a graph showing the influence of the crack occurrence rate due to the difference between the set clamp angle and the cut line angle of the pipe, Fig. 5 is an explanatory view showing the dimensional balance of the tool and the pipe depending on the clamp angle, Fig. 6 Is a perspective view of the clamp base groove portion and the fixed cylinder, FIG. 7 is an explanatory view of the clamp restraint force, FIG. 8 is a graph showing the influence of the crack occurrence rate by the restraint force, and FIG. It is explanatory drawing which shows welding. 1a, 1b ...... Clamping device 2a, 2b ...... Clamping base 3a, 3b ...... Worm gear 4a, 4b ...... Clamping base fixed cylinder 5 ...... Clamper mount, 6 ...... Lifting jack 7 ...... Wheels, 8 ...... For traveling Rail 9 ...... Tube 10 ...... Clamp base rotating shaft 11 ...... Welded part 12a, 12b ...... Clamp cylinder
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山外 博幸 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内 (72)発明者 菊地 洋伸 千葉県千葉市川崎町１番地 川鉄エンジニ アリング株式会社千葉事業所内 (56)参考文献 特開 昭59−70479（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroyuki Yamagai 1 Kawasaki-cho, Chiba-shi, Chiba Inside Kawasaki Steel Co., Ltd. (72) Inventor Hironobu Kikuchi 1 Kawasaki-cho, Chiba-shi Kawatetsu Engineering Co., Ltd. Company Chiba office (56) References JP-A-59-70479 (JP, A)
Claims (2)
て、管端部の溶接線両側近傍をクランプし、該クランプ
点の両接線のなすクランプ角を製品管の同点の接線角よ
りも小さい角度に固定して溶接施工することを特徴とす
る鋼管内面溶接の終端割れ防止方法。1. In a method for preventing terminal cracking of a steel pipe inner surface weld, the pipe ends are clamped in the vicinity of both sides of the weld line, and the tangents of both tangents of the clamp points are made smaller than the tangent angle of the same point of the product pipe. A method for preventing terminal cracking of steel pipe inner surface welding, which comprises fixing and performing welding.
なくとも１対のクランプ装置と、該クランプ装置を、管
軸に直交する面内で管半径方向に対して傾動させるクラ
ンプ台と、該クランプ台の傾動角度固定装置と、該クラ
ンプ台を昇降させる昇降装置とを備えたことを特徴とす
る鋼管内面溶接の終端割れ防止装置。2. A pair of clamping devices for clamping both ends of a pipe end near both sides of a welding line, a clamp base for inclining the clamping device with respect to a pipe radial direction in a plane orthogonal to a pipe axis, A terminal crack preventing device for steel pipe inner surface welding, comprising: a tilting angle fixing device for a clamp base; and an elevating device for elevating the clamp base.
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