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JP2025002231A - Pipe expander, pipe expanding method of steel pipe, and manufacturing method of steel pipe - Google Patents

Pipe expander, pipe expanding method of steel pipe, and manufacturing method of steel pipe Download PDF

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JP2025002231A
JP2025002231A JP2023102266A JP2023102266A JP2025002231A JP 2025002231 A JP2025002231 A JP 2025002231A JP 2023102266 A JP2023102266 A JP 2023102266A JP 2023102266 A JP2023102266 A JP 2023102266A JP 2025002231 A JP2025002231 A JP 2025002231A
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steel pipe
expansion
pipe
peripheral surface
radius
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JP2023102266A
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景 佐本
Akira Samoto
陽介 井上
Yosuke Inoue
元規 石黒
Motoki Ishiguro
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JFE Steel Corp
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Abstract

To provide a pipe expander, a pipe expanding method of a steel pipe, and a manufacturing method of a steel pipe, capable of improving roundness of the steel pipe.SOLUTION: A pipe expander includes: a pull rod that is provided inside a boom and is movable independently of the boom; a cone that is provided at a distal end of the pull rod and is gradually reduced in diameter from a distal end side toward a proximal end side of the boom; and a pipe expanding head in which a plurality of pipe expanding dies are arranged in a circumferential direction on an outer circumference of the cone. The pipe expander is configured so that when the cone is pulled by the pull rod in an axial direction from the distal end side toward the proximal end side of the boom, the pipe expanding head expands in a radial direction so as to expand a steel pipe installed on an outer periphery of the pipe expanding head. A radius of curvature of an outer peripheral surface of the pipe expanding die arranged at a specific position in the peripheral direction among the plurality of pipe expanding dies is larger than the radius of curvature of the outer peripheral surface of any of other pipe expanding dies.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、拡管機、鋼管の拡管方法及び鋼管の製造方法に関する。 The present invention relates to a pipe expansion machine, a method for expanding a steel pipe, and a method for manufacturing a steel pipe.

鋼管の寸法形状を示すパラメーターの一つである真円度は、鋼管の最大外径と最小外径との差として、あるいは、鋼管の最大外径と最小外径との差の公称外径に対する比率として、定義される。いずれの定義の場合も、その値が小さいほど真円度が高く、その値が大きいほど真円度が低い。真円度が低い場合には、現地施工での円周溶接の際にUOE鋼管の管端同士を突き合わせて接合できない。また、UOE鋼管が深海などの高圧雰囲気下に敷設された際には、鋼管の真円度が低いと鋼管が圧力によって不均一に変形して座屈につながるおそれがある。近年、API(American Petroleum Institute:米国石油協会)規格では、上記のような背景から真円度の厳格公差の要求が増えており、その要求に対応する形状向上が望まれている。真円度を向上させる方法として、特許文献1には、拡管前に管端部の形状を予備矯正して、拡管後のUOE鋼管の真円度を向上させる技術が開示されている。 Circularity, one of the parameters that indicate the dimensions and shape of a steel pipe, is defined as the difference between the maximum and minimum outer diameters of the steel pipe, or as the ratio of the difference between the maximum and minimum outer diameters of the steel pipe to the nominal outer diameter. In either case, the smaller the value, the higher the circularity, and the larger the value, the lower the circularity. If the circularity is low, the ends of the UOE steel pipes cannot be butted together during circumferential welding at the field site. In addition, when UOE steel pipes are laid in a high-pressure atmosphere such as deep seas, if the circularity of the steel pipe is low, the steel pipe may deform unevenly due to pressure, leading to buckling. In recent years, the API (American Petroleum Institute) standard has been increasingly requiring strict tolerances for circularity due to the above-mentioned background, and there is a demand for shape improvements that meet these requirements. As a method for improving roundness, Patent Document 1 discloses a technology for pre-correcting the shape of the pipe end before expanding, thereby improving the roundness of the UOE steel pipe after expansion.

特開2010-167440号公報JP 2010-167440 A

近年、石油や天然ガス輸送用のラインパイプに関し、特に、高い耐コラプス性能が要求される深海用パイプラインの需要が高まってきており、陸上パイプラインよりも管厚が厚いものが用いられ、より高い真円度も要求される。厚肉鋼管や高強度鋼管の場合は、肉厚の薄い鋼管や低強度の鋼管の場合に比べて、UOEプロセスのO成形後に、鋼管が溶接部を上側とした場合に縦長形状となりやすいことが知られている。このように、O成形後の縦長形状となった鋼管は、拡管後も良好な真円度を確保することが困難であった。特に、近年、ラインパイプの敷設現地での円周溶接の作業性や、深海用途の耐コラプス性などの観点から、鋼管の真円度の改善が強く要望されているが、現時点で、これを解決する手段が確立されておらず、改善技術が求められていた。 In recent years, the demand for line pipes for transporting oil and natural gas has been increasing, particularly for deep-sea pipelines that require high collapse resistance. Pipes with a thicker wall thickness than onshore pipelines are used, and higher roundness is also required. It is known that thick-walled steel pipes and high-strength steel pipes are more likely to become elongated when the weld is on the upper side after O-forming in the UOE process, compared to thin-walled steel pipes and low-strength steel pipes. In this way, it has been difficult to ensure good roundness for steel pipes that have become elongated after O-forming, even after expansion. In particular, there has been a strong demand for improving the roundness of steel pipes in recent years from the perspective of the workability of circumferential welding at the line pipe installation site and the collapse resistance for deep-sea applications, but at present, there is no established means of solving this problem, and improvement technology has been required.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、鋼管の真円度を向上させることができる拡管機、鋼管の拡管方法及び鋼管の製造方法を提供することである。 The present invention was made in consideration of the above problems, and its purpose is to provide a pipe expansion machine, a method for expanding a steel pipe, and a method for manufacturing a steel pipe that can improve the roundness of the steel pipe.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る拡管機は、ブームの内部に設けられ、前記ブームとは独立に移動可能なプルロッドと、前記プルロッドの先端に設けられ、前記ブームの先端側から基端側に向けて縮径したコーンと、前記コーンの外周において周方向に複数の拡管ダイスが配置された拡管ヘッドと、を有し、前記プルロッドによって軸方向に前記コーンが前記ブームの先端側から基端側に引かれることにより、前記拡管ヘッドが径方向に拡大して、前記拡管ヘッドの外周に設置された鋼管を拡管する拡管機であって、前記複数の拡管ダイスのうち、周方向の特定位置に配置された前記拡管ダイスにおける外周面の曲率半径が、他の前記拡管ダイスにおける外周面の曲率半径よりも大きいことを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the tube expansion machine of the present invention has a pull rod that is installed inside a boom and can move independently of the boom, a cone that is installed at the tip of the pull rod and that reduces in diameter from the tip side to the base end side of the boom, and a tube expansion head in which multiple tube expansion dies are arranged in the circumferential direction on the outer periphery of the cone, and the tube expansion head expands in the radial direction as the cone is pulled axially from the tip side to the base end side of the boom by the pull rod, thereby expanding a steel tube installed on the outer periphery of the tube expansion head, and is characterized in that the radius of curvature of the outer peripheral surface of the tube expansion die that is arranged at a specific circumferential position among the multiple tube expansion dies is larger than the radius of curvature of the outer peripheral surface of the other tube expansion dies.

また、本発明に係る拡管機は、上記の発明において、前記鋼管はストレートシーム溶接鋼管であり、前記特定位置は、前記ストレートシーム溶接鋼管のシーム溶接部と対向する位置と、前記ストレートシーム溶接鋼管の軸方向と直交する断面における前記シーム溶接部から周方向に180度の位置と対向する位置と、の少なくとも一方であることを特徴とするものである。 The pipe expansion machine according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the steel pipe is a straight seam welded steel pipe, and the specific position is at least one of a position facing the seam weld of the straight seam welded steel pipe and a position facing a position 180 degrees circumferentially from the seam weld in a cross section perpendicular to the axial direction of the straight seam welded steel pipe.

また、本発明に係る拡管機は、上記の発明において、前記特定位置に配置された前記拡管ダイスにおける外周面の曲率半径が、他の前記拡管ダイスにおける外周面の曲率半径の1.1~1.2倍であることを特徴とするものである。 The tube expansion machine according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the radius of curvature of the outer peripheral surface of the tube expansion die arranged at the specific position is 1.1 to 1.2 times the radius of curvature of the outer peripheral surface of the other tube expansion dies.

また、本発明に係る鋼管の拡管方法は、上記の発明の拡管機を用いて鋼管の拡管を実施することを特徴とするものである。 The method for expanding a steel pipe according to the present invention is characterized in that the steel pipe is expanded using the expander of the above invention.

また、本発明に係る鋼管の製造方法は、上記の発明の鋼管の拡管方法を用いて鋼管を拡管する工程を有することを特徴とするものである。 The method for manufacturing a steel pipe according to the present invention is characterized by having a step of expanding the steel pipe using the steel pipe expansion method of the above-mentioned invention.

本発明に係る拡管機、鋼管の拡管方法及び鋼管の製造方法は、鋼管の真円度を向上させることができるという効果を奏する。 The pipe expansion machine, steel pipe expansion method, and steel pipe manufacturing method of the present invention have the effect of improving the roundness of the steel pipe.

図1は、実施形態に係る溶接鋼管の拡管方法において用いられる拡管機の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a pipe expander used in a method for expanding a welded steel pipe according to an embodiment. 図2は、溶接鋼管の軸方向と直交する方向の断面を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section of a welded steel pipe in a direction perpendicular to the axial direction. 図3(a)は、特定位置以外の拡管ダイスの一例を示した図である。図3(b)は、特定位置の拡管ダイスの一例を示した図である。Fig. 3(a) is a diagram showing an example of a tube expansion die other than the specific position, and Fig. 3(b) is a diagram showing an example of a tube expansion die at the specific position. 図4(a)は、従来例における溶接鋼管の管軸方向で一端側の断面形状プロフィールの例である。図4(b)は、従来例における溶接鋼管の管軸方向で他端側の断面形状プロフィールの例である。4(a) shows an example of a cross-sectional profile of one end of a conventional welded steel pipe in the pipe axis direction, and FIG. 4(b) shows an example of a cross-sectional profile of the other end of a conventional welded steel pipe in the pipe axis direction. 図5(a)は、本発明例における溶接鋼管の管軸方向で一端側の断面形状プロフィールの例である。図5(b)は、本発明例における溶接鋼管の管軸方向で他端側の断面形状プロフィールの例である。5(a) and 5(b) are examples of cross-sectional shape profiles of one end and the other end of a welded steel pipe in the axial direction of the welded steel pipe in the present invention.

以下に、本発明に係る拡管機、並びに、鋼管の拡管方法及び鋼管の製造方法の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。 Below, an embodiment of the pipe expansion machine, the method for expanding a steel pipe, and the method for manufacturing a steel pipe according to the present invention will be described. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.

図1は、実施形態に係る溶接鋼管10の拡管方法において用いられる拡管機1の構成を示す模式図である。図2は、溶接鋼管10の軸方向と直交する方向の断面を示す模式図である。なお、図2においては、この断面の模式図を時計の文字盤に見立てて、溶接鋼管10のシーム溶接部11の位置を12時の位置とし、溶接鋼管10の軸方向と直交する断面においてシーム溶接部11から周方向に180度の位置を6時の位置としている。 Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of a pipe expansion machine 1 used in a method for expanding a welded steel pipe 10 according to an embodiment. Figure 2 is a schematic diagram showing a cross section of the welded steel pipe 10 in a direction perpendicular to the axial direction. In Figure 2, the schematic diagram of this cross section is likened to a clock face, with the position of the seam weld 11 of the welded steel pipe 10 at the 12 o'clock position, and the position 180 degrees circumferentially from the seam weld 11 in the cross section perpendicular to the axial direction of the welded steel pipe 10 at the 6 o'clock position.

図1に示すように、実施形態1に係る溶接鋼管の拡管方法において用いられる拡管機1は、例えば、ストレートシーム溶接鋼管用の拡管機である。実施形態に係る拡管機1は、先端が溶接鋼管10の一端から挿入される円筒状のブーム2と、ブーム2の先端に設けられ、軸直角方向に拡径する時に溶接鋼管10を拡管する拡管ヘッド4と、を備えている。拡管ヘッド4は、コーン5と、拡管ダイス6と、ジョー7と、を備えている。なお、溶接鋼管10は、例えば、素材である鋼板を管状に成形し、成形によって互いに突き合わさった鋼板の幅方向両端部を、長手方向(軸方向)にシーム溶接して製造されている。 As shown in FIG. 1, the expander 1 used in the method for expanding a welded steel pipe according to the first embodiment is, for example, a pipe expander for straight seam welded steel pipe. The expander 1 according to the embodiment includes a cylindrical boom 2 whose tip is inserted from one end of the welded steel pipe 10, and an expansion head 4 that is provided at the tip of the boom 2 and expands the welded steel pipe 10 when expanding the diameter in the direction perpendicular to the axis. The expansion head 4 includes a cone 5, an expansion die 6, and a jaw 7. The welded steel pipe 10 is manufactured, for example, by forming a steel plate, which is a material, into a tubular shape and seam welding both widthwise ends of the steel plate that are butted together by forming in the longitudinal direction (axial direction).

コーン5は、ブーム2の内部に設けられてブーム2とは独立に移動可能なプルロッド3の先端に設けられ、ブーム2の先端側から基端側に向けて縮径している。拡管ダイス6は、ジョー7を介してコーン5の外側に設けられる。ジョー7は、コーン5のテーパ外周面5aに摺接し、ブーム2の先端側から基端側に向けて縮径したテーパ内周面7aと、拡管ダイス6に当接するジョー外周面7bとを有している。また、拡管ダイス6は、ジョー外周面7bに当接するダイス内周面6a、及び、溶接鋼管10の内周面に対向するダイス外周面6bを有している。図2に示すように、拡管ダイス6及びジョー7は、コーン5の外周にコーン5(テーパ外周面5a)の周方向に沿って複数配置されている。 The cone 5 is provided at the tip of the pull rod 3, which is provided inside the boom 2 and can move independently of the boom 2, and is tapered from the tip side of the boom 2 to the base side. The expansion die 6 is provided on the outside of the cone 5 via the jaw 7. The jaw 7 has a tapered inner peripheral surface 7a that slides against the tapered outer peripheral surface 5a of the cone 5 and is tapered from the tip side of the boom 2 to the base side, and a jaw outer peripheral surface 7b that abuts against the expansion die 6. The expansion die 6 also has a die inner peripheral surface 6a that abuts against the jaw outer peripheral surface 7b, and a die outer peripheral surface 6b that faces the inner peripheral surface of the welded steel pipe 10. As shown in FIG. 2, the expansion die 6 and the jaw 7 are arranged in multiple locations on the outer periphery of the cone 5 along the circumferential direction of the cone 5 (tapered outer peripheral surface 5a).

次に、拡管機1を利用して溶接鋼管10の拡管方法について説明する。実施形態に係る溶接鋼管10の拡管方法では、周方向に複数の拡管ダイス6が配置された拡管ヘッド4を用いて溶接鋼管10を拡管する。すなわち、実施形態に係る拡管機1を用いて溶接鋼管10を拡管する際には、拡管機1の拡管ダイス6を拡管開始位置に合わせ、拡管機1のプルロッド3を先端側から基端側に引いて拡管開始位置から後退させる。これにより、楔作用によってテーパ外周面5aに摺接した拡管ダイス6のそれぞれが放射方向に、すなわち、溶接鋼管10の中心軸から遠ざかる方向に変位し、拡管ヘッド4が径方向に拡大して、複数の拡管ダイス6が溶接鋼管10の内周面に当接して溶接鋼管10が拡管される。 Next, a method for expanding a welded steel pipe 10 using the expander 1 will be described. In the method for expanding a welded steel pipe 10 according to the embodiment, the welded steel pipe 10 is expanded using an expansion head 4 in which multiple expansion dies 6 are arranged in the circumferential direction. That is, when expanding a welded steel pipe 10 using the expander 1 according to the embodiment, the expansion dies 6 of the expander 1 are aligned to the expansion start position, and the pull rod 3 of the expander 1 is pulled from the tip side to the base end side to retreat from the expansion start position. As a result, each of the expansion dies 6 that are in sliding contact with the tapered outer peripheral surface 5a is displaced in the radial direction, i.e., in the direction away from the central axis of the welded steel pipe 10, by the wedge action, and the expansion head 4 expands in the radial direction, and the multiple expansion dies 6 come into contact with the inner peripheral surface of the welded steel pipe 10 to expand the welded steel pipe 10.

次に、プルロッド3を拡管開始位置まで前進させ、図示しないリリース機構によって拡管ダイス6を溶接鋼管10の中心軸方向に戻してから、拡管ダイス6のピッチ(軸方向の有効長)に応じた量だけ溶接鋼管10を前進させる。そして、拡管ダイス6を新たな拡管位置に合わせてから上記の動作を繰り返し行う。これにより、拡管ダイス6のピッチ分ずつ溶接鋼管10の全長にわたって行うことができる。 Next, the pull rod 3 is advanced to the expansion start position, and the expansion die 6 is returned to the central axial direction of the welded steel pipe 10 by a release mechanism (not shown), and the welded steel pipe 10 is then advanced an amount corresponding to the pitch (effective axial length) of the expansion die 6. The expansion die 6 is then aligned to a new expansion position and the above operation is repeated. This allows the expansion to be performed over the entire length of the welded steel pipe 10, one expansion step at a time equal to the pitch of the expansion die 6.

図3(a)は、特定位置以外の拡管ダイス、すなわち、他の拡管ダイス6の一例を示した図である。図3(b)は、特定位置の拡管ダイス6の一例を示した図である。 Figure 3(a) is a diagram showing an example of a tube expansion die other than the specific position, i.e., another tube expansion die 6. Figure 3(b) is a diagram showing an example of a tube expansion die 6 in the specific position.

実施形態に係る拡管機1では、複数の拡管ダイス6のうち、図3(b)に示した周方向の特定位置の拡管ダイス6のダイス外周面6bの曲率半径rを、図3(a)に示した特定位置以外の拡管ダイス6(以下、単に他の拡管ダイス6とも称する)のダイス外周面6bの曲率半径rよりも大きくしている。前記特定位置は、例えば、溶接鋼管10のシーム溶接部11と対向する位置(図2中の12時の位置)と、溶接鋼管10の軸方向と直交する断面においてシーム溶接部11から周方向に180度の位置(図2中の6時の位置)と、の少なくとも一方である。そして、前記特定位置は、溶接鋼管10の拡管前の形状に応じて適宜変更すればよい。前記特定位置の拡管ダイス6のダイス外周面6bの曲率半径rを他の拡管ダイス6の曲率半径rよりも大きくすることによって、前記特定位置の拡管ダイス6の断面形状が横長となり、溶接鋼管10の縦長形状を矯正する形態となる。 In the tube expanding machine 1 according to the embodiment, the radius of curvature r2 of the die outer peripheral surface 6b of the tube expanding die 6 at a specific circumferential position shown in Fig. 3(b) among the multiple tube expanding dies 6 is made larger than the radius of curvature r1 of the die outer peripheral surface 6b of the tube expanding die 6 at the other than the specific position shown in Fig. 3(a) (hereinafter, simply referred to as other tube expanding dies 6). The specific position is, for example, at least one of a position facing the seam welded portion 11 of the welded steel pipe 10 (the 12 o'clock position in Fig. 2) and a position 180 degrees circumferentially from the seam welded portion 11 in a cross section perpendicular to the axial direction of the welded steel pipe 10 (the 6 o'clock position in Fig. 2). The specific position may be appropriately changed according to the shape of the welded steel pipe 10 before expansion. By making the radius of curvature r2 of the outer peripheral surface 6b of the expansion die 6 at the specific position larger than the radius of curvature r1 of the other expansion dies 6 , the cross-sectional shape of the expansion die 6 at the specific position becomes horizontally elongated, thereby correcting the vertically elongated shape of the welded steel pipe 10.

また、前記特定位置(シーム溶接部11に対向する位置)の拡管ダイス6のダイス外周面6bの曲率半径rは、他の拡管ダイス6のダイス外周面6bの曲率半径rの1.1~1.2倍とするのが好適である。その理由を以下に説明する。図3(a)に示すように、他の拡管ダイス6におけるダイス内周面6aからダイス頭頂部までの高さをhとし、図3(b)に示すように、前記特定位置の拡管ダイス6におけるダイス内周面6aからダイス頭頂部までの高さをhとする。そして、本願発明者らは、前記特定位置の拡管ダイス6における前記ダイス頭頂部までの高さhを、他の拡管ダイス6における前記ダイス頭頂部までの高さhよりも1.5~2.0[mm]下げることが好適であると知見した。そして、このように前記ダイス頭頂部までの高さを変更する変更代を、曲率半径の変更代に換算すると、特定位置の拡管ダイス6のダイス外周面6bの曲率半径rを他の拡管ダイス6のダイス外周面6bの曲率半径rの1.1~1.2倍となる。 In addition, it is preferable that the radius of curvature r2 of the outer peripheral surface 6b of the tube expansion die 6 at the specific position (the position facing the seam welded portion 11) is 1.1 to 1.2 times the radius of curvature r1 of the outer peripheral surface 6b of the other tube expansion die 6. The reason for this is explained below. As shown in FIG. 3(a), the height from the inner peripheral surface 6a of the tube expansion die 6 to the die head top is h1 , and as shown in FIG. 3(b), the height from the inner peripheral surface 6a of the tube expansion die 6 at the specific position is h2 . The inventors of the present application have found that it is preferable to lower the height h2 to the die head top of the tube expansion die 6 at the specific position by 1.5 to 2.0 mm compared to the height h1 to the die head top of the other tube expansion die 6. Furthermore, if the change in height to the top of the die is converted into a change in the radius of curvature, the radius of curvature r2 of the outer peripheral surface 6b of the expansion die 6 at a specific position becomes 1.1 to 1.2 times the radius of curvature r1 of the outer peripheral surface 6b of the other expansion die 6.

前記特定位置の拡管ダイス6のダイス外周面6bの曲率半径rが、他の拡管ダイス6のダイス外周面6bの曲率半径rの1.1倍に満たない場合には、拡管前の溶接鋼管10の縦長形状を十分に矯正できないおそれがある。よって、曲率半径rは曲率半径rの1.1倍以上であることが好ましい。また、前記特定位置の拡管ダイス6のダイス外周面6bの曲率半径rが、他の拡管ダイス6のダイス外周面6bの曲率半径rの1.2倍を超える場合には、前記特定位置の拡管ダイス6のダイス外周面6bが溶接鋼管10の内周面に十分に当接しなくなるおそれがある。また、曲率半径rが曲率半径rの1.2倍を超える場合には、前記特定位置の拡管ダイス6におけるダイス内周面6aからダイス外周面6bの周方向の端までの距離tが、他の拡管ダイス6におけるダイス内周面6aからダイス外周面6bの周方向の端までの距離tよりも過度に大きくなる。そのため、前記特定位置の拡管ダイス6におけるダイス外周面6bの周方向の端部が、溶接鋼管10の内周面に過剰に強く当接し、溶接鋼管10の内周面に疵を発生させることが懸念される。この点からも、曲率半径rが曲率半径rの1.2倍以下であることが好ましい。 When the radius of curvature r2 of the outer peripheral surface 6b of the expansion die 6 at the specific position is less than 1.1 times the radius of curvature r1 of the outer peripheral surface 6b of the other expansion die dies 6, there is a risk that the elongated shape of the welded steel pipe 10 before expansion cannot be sufficiently corrected. Therefore, it is preferable that the radius of curvature r2 is 1.1 times or more the radius of curvature r1 . Furthermore, when the radius of curvature r2 of the outer peripheral surface 6b of the expansion die 6 at the specific position exceeds 1.2 times the radius of curvature r1 of the outer peripheral surface 6b of the other expansion die dies 6, there is a risk that the outer peripheral surface 6b of the expansion die 6 at the specific position will not be in sufficient contact with the inner peripheral surface of the welded steel pipe 10. Furthermore, when the radius of curvature r2 exceeds 1.2 times the radius of curvature r1 , the distance t2 from the inner peripheral surface 6a of the die to the circumferential end of the outer peripheral surface 6b of the expanding die 6 at the specific position becomes excessively larger than the distance t1 from the inner peripheral surface 6a of the die to the circumferential end of the outer peripheral surface 6b of the expanding die 6 at the other position. Therefore, there is a concern that the circumferential end of the outer peripheral surface 6b of the expanding die 6 at the specific position may come into excessively strong contact with the inner peripheral surface of the welded steel pipe 10, causing defects on the inner peripheral surface of the welded steel pipe 10. From this point of view, it is preferable that the radius of curvature r2 is 1.2 times or less than the radius of curvature r1 .

実施形態に係る拡管機1は、前記特定位置の拡管ダイス6のダイス外周面6bの曲率半径rを、他の拡管ダイス6のダイス外周面6bの曲率半径rの1.1~1.2倍とした、拡管ヘッド4を用いて溶接鋼管10の拡管を行う。これにより、実施形態に係る拡管機1では、拡管前の軸方向と直交する方向の断面形状が縦長楕円である溶接鋼管10の縦長形状を矯正して縦長の程度を低減し、溶接鋼管10の真円度を向上させることができる。また、実施形態に係る拡管機1では、拡管前の軸方向と直交する方向の断面形状が横長楕円である溶接鋼管10の横長形状を矯正して横長の程度を低減し、溶接鋼管10の真円度を向上させることができる。 The tube expanding machine 1 according to the embodiment expands the welded steel tube 10 using a tube expanding head 4 in which the radius of curvature r2 of the die outer peripheral surface 6b of the tube expanding die 6 at the specific position is set to 1.1 to 1.2 times the radius of curvature r1 of the die outer peripheral surface 6b of the other tube expanding dies 6. As a result, the tube expanding machine 1 according to the embodiment can correct the vertically elongated shape of the welded steel tube 10, whose cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axial direction before tube expansion is a vertically elongated ellipse, to reduce the degree of vertical elongation, thereby improving the roundness of the welded steel tube 10. Also, the tube expanding machine 1 according to the embodiment can correct the horizontally elongated shape of the welded steel tube 10, whose cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axial direction before tube expansion is a horizontally elongated ellipse, to reduce the degree of horizontal elongation, thereby improving the roundness of the welded steel tube 10.

また、実施形態に係る拡管機1は、前記特定位置の拡管ダイス6のダイス外周面6bの曲率半径rを、他の拡管ダイス6のダイス外周面6bの曲率半径rの1.1~1.2倍とすることにより、拡管ダイス6を割損させることなく溶接鋼管10の真円度を向上できる。 In addition, the tube expansion machine 1 of the embodiment can improve the roundness of the welded steel pipe 10 without fracturing the expansion die 6 by making the radius of curvature r2 of the outer peripheral surface 6b of the expansion die 6 at the specific position 1.1 to 1.2 times the radius of curvature r1 of the outer peripheral surface 6b of the other expansion die 6.

本実施例では、API規格 5L X80M PSL2、外径φ559.0[mm]、管厚25.4[mm]、管長12192[mm]の溶接鋼管10を製造した。また、溶接鋼管10の真円度の公差は5.0[mm](0.9[%])であった。 In this example, welded steel pipe 10 was manufactured according to API standard 5L X80M PSL2, with an outer diameter of φ559.0 [mm], a pipe thickness of 25.4 [mm], and a pipe length of 12192 [mm]. The tolerance of the roundness of welded steel pipe 10 was 5.0 [mm] (0.9 [%]).

従来例として、通常の拡管ダイスのみで拡管を行った場合の、溶接鋼管10の断面形状プロフィールの例を図4(a)及び図4(b)に示す。図4(a)は、従来例における溶接鋼管10の管軸方向で一端側の断面形状プロフィールの例である。図4(b)は、従来例における溶接鋼管10の管軸方向で他端側の断面形状プロフィールの例である。本発明例として、シーム溶接部11に対向する位置の拡管ダイス6のダイス外周面6bの曲率半径rを、他の拡管ダイス6のダイス外周面6bの曲率半径rの1.2倍として拡管を行った場合の、溶接鋼管10の断面形状プロフィールの例を図5(a)及び図5(b)に示す。図5(a)は、本発明例における溶接鋼管10の管軸方向で一端側の断面形状プロフィールの例である。図5(b)は、本発明例における溶接鋼管10の管軸方向で他端側の断面形状プロフィールの例である。なお、図4(a)、図4(b)、図5(a)、及び、図5(b)の断面形状プロフィールは、溶接鋼管10の半径に対して、溶接鋼管10の周方向における各点の半径に、どれだけ偏差があるかを共通の倍率で拡大したものである。 As a conventional example, an example of a cross-sectional shape profile of a welded steel pipe 10 in the case where expansion is performed only with a normal pipe expansion die is shown in Figs. 4(a) and 4(b). Fig. 4(a) is an example of a cross-sectional shape profile of one end side in the pipe axis direction of a welded steel pipe 10 in a conventional example. Fig. 4(b) is an example of a cross-sectional shape profile of the other end side in the pipe axis direction of a welded steel pipe 10 in a conventional example. As an example of the present invention, an example of a cross-sectional shape profile of a welded steel pipe 10 in the case where expansion is performed with the radius of curvature r2 of the die outer peripheral surface 6b of the pipe expansion die 6 facing the seam welded portion 11 set to 1.2 times the radius of curvature r1 of the die outer peripheral surface 6b of the other pipe expansion die 6 is shown in Figs. 5(a) and 5(b). Fig. 5(a) is an example of a cross-sectional shape profile of one end side in the pipe axis direction of a welded steel pipe 10 in an example of the present invention. Fig. 5(b) is an example of a cross-sectional shape profile of the other end side in the pipe axis direction of a welded steel pipe 10 in an example of the present invention. Note that the cross-sectional shape profiles in Figures 4(a), 4(b), 5(a), and 5(b) are enlarged at a common magnification to show the deviation of the radius of each point in the circumferential direction of the welded steel pipe 10 from the radius of the welded steel pipe 10.

従来例では、図4に例示したように拡管後の溶接鋼管10の断面形状が縦長となる傾向があった。そして、製造した溶接鋼管10における真円度判定の合格率は、溶接鋼管10の軸方向で一端側と他端側との平均で18[%]であった。このため、再拡管などの追加処理が必要とされることが多かった。一方、本発明例では、図5に例示したように拡管後の溶接鋼管10の断面形状が従来例よりも真円に近づく傾向があった。そして、製造した溶接鋼管10における真円度判定の合格率は、溶接鋼管10の軸方向で一端側と他端側との平均で86[%]であった。このため、再拡管などの追加処理の発生頻度を下げることができた。 In the conventional example, the cross-sectional shape of the welded steel pipe 10 after expansion tended to be vertically elongated, as shown in FIG. 4. The pass rate of the roundness judgment of the manufactured welded steel pipe 10 was 18% on average between one end side and the other end side in the axial direction of the welded steel pipe 10. For this reason, additional processing such as re-expansion was often required. On the other hand, in the present invention example, the cross-sectional shape of the welded steel pipe 10 after expansion tended to be closer to a perfect circle than in the conventional example, as shown in FIG. 5. The pass rate of the roundness judgment of the manufactured welded steel pipe 10 was 86% on average between one end side and the other end side in the axial direction of the welded steel pipe 10. For this reason, the frequency of additional processing such as re-expansion was reduced.

なお、本発明を適用して拡管される溶接鋼管10としては、上記のようなグレード及びサイズに限定されるものではなく、異なるグレードや異なるサイズの溶接鋼管10の拡管にも適用でき、上述した本発明例と同様の効果を得ることができる。 The welded steel pipe 10 that is expanded using this invention is not limited to the grades and sizes described above, but can also be expanded to welded steel pipes 10 of different grades and sizes, and the same effects as those of the above-mentioned examples of the invention can be obtained.

なお、以上の説明において、拡管ダイス6としては、ジョー7を介してコーン5の外側に設けられる形態について例示した。本発明は、この例示した形態の拡管ダイスに限定されるものではない。すなわち、例えば、拡管ダイス6が、コーン5のテーパ外周面5aに摺接し、ブーム2の先端側から基端側に向けて縮径したテーパ内周面と、溶接鋼管10の内周面に対向するダイス外周面6bと、を備えた一体物とすることができる。 In the above description, the expansion die 6 is shown as being provided on the outside of the cone 5 via the jaws 7. The present invention is not limited to this example of the expansion die. That is, for example, the expansion die 6 can be an integral part that has a tapered inner surface that slides against the tapered outer surface 5a of the cone 5 and that narrows from the tip side of the boom 2 to the base side, and a die outer surface 6b that faces the inner surface of the welded steel pipe 10.

1 拡管機
2 ブーム
3 プルロッド
4 拡管ヘッド
5 コーン
5a テーパ外周面
6 拡管ダイス
6a ダイス内周面
6b ダイス外周面
7 ジョー
7a テーパ内周面
7b ジョー外周面
10 溶接鋼管
1 Tube expansion machine 2 Boom 3 Pull rod 4 Tube expansion head 5 Cone 5a Tapered outer peripheral surface 6 Tube expansion die 6a Die inner peripheral surface 6b Die outer peripheral surface 7 Jaw 7a Tapered inner peripheral surface 7b Jaw outer peripheral surface 10 Welded steel pipe

Claims (5)

ブームの内部に設けられ、前記ブームとは独立に移動可能なプルロッドと、
前記プルロッドの先端に設けられ、前記ブームの先端側から基端側に向けて縮径したコーンと、
前記コーンの外周において周方向に複数の拡管ダイスが配置された拡管ヘッドと、
を有し、
前記プルロッドによって軸方向に前記コーンが前記ブームの先端側から基端側に引かれることにより、前記拡管ヘッドが径方向に拡大して、前記拡管ヘッドの外周に設置された鋼管を拡管する拡管機であって、
前記複数の拡管ダイスのうち、周方向の特定位置に配置された前記拡管ダイスにおける外周面の曲率半径が、他の前記拡管ダイスにおける外周面の曲率半径よりも大きいことを特徴とする拡管機。
A pull rod provided inside the boom and movable independently of the boom;
a cone provided at a tip of the pull rod and having a diameter reduced from a tip side of the boom toward a base end side;
a tube expansion head having a plurality of tube expansion dies arranged in a circumferential direction on an outer periphery of the cone;
having
The cone is pulled in an axial direction from the tip end side to the base end side of the boom by the pull rod, whereby the expansion head expands in a radial direction to expand a steel pipe installed on an outer periphery of the expansion head,
A tube expansion machine characterized in that, among the plurality of expansion dies, the radius of curvature of the outer peripheral surface of the expansion die arranged at a specific circumferential position is larger than the radius of curvature of the outer peripheral surface of the other expansion dies.
前記鋼管はストレートシーム溶接鋼管であり、
前記特定位置は、
前記ストレートシーム溶接鋼管のシーム溶接部と対向する位置と、前記ストレートシーム溶接鋼管の軸方向と直交する断面における前記シーム溶接部から周方向に180度の位置と対向する位置と、の少なくとも一方であることを特徴とする請求項1に記載の拡管機。
The steel pipe is a straight seam welded steel pipe,
The specific position is
The pipe expansion machine according to claim 1, characterized in that the expansion is performed at least one of a position facing the seam welded portion of the straight seam welded steel pipe and a position facing a position 180 degrees circumferentially from the seam welded portion in a cross section perpendicular to the axial direction of the straight seam welded steel pipe.
前記特定位置に配置された前記拡管ダイスにおける外周面の曲率半径が、他の前記拡管ダイスにおける外周面の曲率半径の1.1~1.2倍であることを特徴とする請求項2に記載の拡管機。 The tube expansion machine according to claim 2, characterized in that the radius of curvature of the outer peripheral surface of the tube expansion die arranged at the specific position is 1.1 to 1.2 times the radius of curvature of the outer peripheral surface of the other tube expansion dies. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の拡管機を用いて鋼管の拡管を実施することを特徴とする鋼管の拡管方法。 A method for expanding a steel pipe, comprising expanding the steel pipe using a pipe expansion machine according to any one of claims 1 to 3. 請求項4に記載の鋼管の拡管方法を用いて鋼管を拡管する工程を有することを特徴とする鋼管の製造方法。 A method for manufacturing a steel pipe, comprising a step of expanding the steel pipe using the steel pipe expansion method described in claim 4.
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