JP2900819B2

JP2900819B2 - 鋼管拡管機用拡管ダイス

Info

Publication number: JP2900819B2
Application number: JP5443695A
Authority: JP
Inventors: 満渡辺; 賀皓福川
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2014-06-02
Also published as: JPH08243659A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大径鋼管用素管を拡径
する鋼管拡管機に用いられる拡管ダイスに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】鋼管拡管機は、ＵＯ製管された素管がプ
レスまたは溶接時に有している残留応力を除去し、最終
寸法に整形する働きをする。鋼管拡管機は、半径方向に
拡縮できる拡管ダイスを備え、それを素管の一端から挿
入し、拡管をしながら順次素管の他端に移動させる。

【０００３】従来の拡管ダイスは、円周方向に複数分割
したダイス・セグメントからなり、これらのダイス・セ
グメントはすべて工具鋼からつくられていた。しかし、
この工具鋼からなる拡管ダイスには、次のような問題が
あった。

【０００４】１．製作費が非常に高い。

【０００５】２．製作期間が長い。

【０００６】３．ダイスが大重量になるので、クレー
ンを必要とし、ダイス段取替えに長時間を要する。

【０００７】４．ダイスの割損、欠落等が発生する。

【０００８】５．拡管時に異物の押込み、溶接ビード
の押上げ等により素管内面に疵を付ける。

【０００９】また、従来の工具鋼からなる拡管ダイスを
使用すると、ダイス・マーク（角張り）が生じるという
問題もある。ダイスを拡径したさいに隣接ダイス・セグ
メント間に隙間（ギャップ）が生じる。このギャップ間
では素管内面を支持するものはなく、直線状に変形す
る。その結果、拡管後の素管内面は、ミクロ的に見て多
角形状となる。さらにダイス・セグメントの側縁部は剛
体であるために、管内面にダイス・セグメントに接した
部分と接しない部分とに明確な段差を生じる。特に、ダ
イス面圧が大きくなるに従って、この傾向が顕著に現れ
る。このようにして、ダイス・マークが発生するのであ
る。

【００１０】このようなダイス・マークの発生を防止す
るために、特開昭５７−４１８３６号公報では、ダイス
表面に凹凸模様を付け、ダイス表面と素管内面との摩擦
力を調整して、拡管時の滑りを均一化することを提案し
ている。しかし、このダイスでは、素管表面に凹凸模様
が転写されるという問題があり、また、真円度、ダイス
・マークの問題もいぜんとして残っている。

【００１１】特開平４−７１７３７号公報では、ダイス
・マークを低減するために、ダイス径と素管内径との最
適比を提案している。しかし、管径ごとにダイスを準備
しなければならず、また、ダイス・マークも完全には除
去できない。

【００１２】特開昭６２−２４４５２９号公報では、直
管を曲げ加工するさいに、曲げ部分に樹脂製の心材を挿
入して曲げ部分の楕円変形を防止することを提案してい
る。しかし、この樹脂製の心材は高圧縮力を受けるダイ
スには適応できない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、拡管ダイス
の材質を従来の工具鋼から合成樹脂に変更し、各ダイス
・セグメントに弾性をもたせて、ダイス・マークの発生
を防止することを課題にしている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の鋼管拡管機用拡
管ダイスは、大径鋼管用素管を拡径自在の拡管ダイスに
よって押し広げ、整形する鋼管拡管機において、前記拡
管ダイスを構成する各ダイス・セグメントを結晶性熱可
塑性樹脂で成形することによって、上記課題を解決して
いる。

【００１５】前記ダイス・セグメントを、素管内面に接
する表面側部分を前記結晶性熱可塑性樹脂で成形し、か
つ、前記鋼管拡管機のコーンに接する支持部側部分を鋼
材で成形してもよい。

【００１６】前記ダイス・セグメントを、素管内面に接
する表面側部分をフェノール系樹脂で成形し、かつ、前
記鋼管拡管機のコーンに接する支持部側部分をポリアミ
ド系樹脂で成形してもよい。

【００１７】拡管ダイスの外径Ｄ１と拡管後の管内径Ｄ
２との比（Ｄ１／Ｄ２）を１．００以上に設定すること
が好ましい。

【００１８】

【作用】本発明の拡管ダイスにおいては、各ダイス・セ
グメントに弾性を有しているので、側縁部が滑らかに変
形し、素管内面に急激な段差を生じることはない。その
結果、角張りの程度も小さくなる。

【００１９】本発明では、結晶性熱可塑性樹脂を用い
る。この樹脂は、弾性を有し、耐圧縮強度が高い。従来
このような樹脂はなかったが、近年開発され、市販され
ている。

【００２０】ダイス・セグメントを樹脂製にすることに
よって、次のような利点が得られる。

【００２１】１．高圧縮性拡管時に素管を塑性変形させることにより、ダイス・セ
グメントには大きな圧縮力が働く。ダイス・セグメント
はこの圧縮力に耐える。

【００２２】２．高弾性素管内面に異物、溶接ビード等の小さな突起がある場
合、そこに圧縮力が集中して働く。このような場合で
も、ダイス・セグメントが弾性変形して、セグメントの
割れが生じない。さらに、側縁部が弾性変形することに
よって前述したようにダイス・マークが生じない。

【００２３】３．補修の容易性ダイスを繰り返して使用していると、ダイス・セグメン
トの表面に疵が生じ、摩耗も進行する。このような場合
に、ダイスの補修または取替えが必要となる。樹脂は、
疵が付きやすいが、加工が容易である。切削または肉盛
り等によって、ダイス・セグメントの不良部分を簡単に
修復できる。

【００２４】４．低比重一般に、鋼の比重は７．８、樹脂の比重は１．２であ
り、鋼は樹脂の約６．５倍の比重となる。ダイス交換の
さいには、樹脂製ダイスは軽量で、作業が安全・迅速に
行われる。

【００２５】５．真円性ダイス・セグメントに弾性をもたせているので、ダイス
・セグメントの側縁部をまず素管内面に接触させ、その
後、側縁部を弾性変形させながら加圧する。このように
することによって、ダイス・セグメントが素管内面に密
着し、真円に近い円弧を保持する。そのためには、拡管
後の素管の内径Ｄ２と、ダイスの外径Ｄ１との比（Ｄ１
／Ｄ２）を１以上にすることが好ましい。

【００２６】

【実施例】図１−５を参照して、本発明の鋼管拡管機用
拡管ダイスの実施例について説明する。

【００２７】まず図１，２を参照して、本発明の拡管ダ
イスが用いられる鋼管拡管機について説明する。鋼管拡
管機１は、大径鋼管用素管２を拡径自在の拡管ダイス３
によって押し広げ、整形する。鋼管拡管機１は、ドロー
バー１１、コーン１２、保持リング１３、拡管ダイス３
からできている。

【００２８】ドローバー１１の外周上にコーン１２が嵌
め込まれ、コーン１２の外周上に拡管ダイス３が滑動自
在に装着され、軸方向両端に保持リング１３が装着され
る。保持リング１３の内側には拡管ダイス３の拡縮の動
きを一定に保つ為めのテーブルキー１４が設けられてい
る。

【００２９】拡管ダイス３は、図２に示すように、円周
方向に複数分割されたダイス・セグメント３１からでき
ている。

【００３０】ドローバー１１を図１で矢印１５の方向
（左向き方向）に引くことによって、テーパの付いたコ
ーン１２がドローバー１１と共に左に移動し、ダイス・
セグメント３１を図１，２に示す矢印３２方向に拡径す
る。これによって、大径鋼管用素管２を押し広げる。こ
のようにして、拡拡機１はＵＯ製管された素管２のプレ
スまたは溶接工程時に発生した残留応力を除去するとと
もに、最終寸法に整形する。

【００３１】本発明の拡管ダイス３は、図３に示すよう
に、各ダイス・セグメント３１を結晶性熱可塑性樹脂で
成形するか（Ａ）、素管２の内面に接する表面側部分３
１１を結晶性熱可塑性樹脂で成形し、かつ、鋼管拡管機
１のコーン１３に接する支持部側部分３１２を鋼材で成
形するか（Ｂ）、表面側部分をフェノール系樹脂で成形
し、かつ、支持側部分３１２をポリアミド系樹脂で成形
するか（Ｃ）、これらのうちのいずれでもよい。

【００３２】結晶性熱可塑性樹脂（ポリアミド系樹脂、
フェノール系樹脂等）は、弾性を有し、耐圧縮強度が高
い。この特性は、本発明のダイス・セグメント３１に好
適である。

【００３３】コーン１２と接触するダイス・セグメント
３１の支持部側部分３１２は、潤滑性、摩耗係数、耐久
性等の観点から鋼材とすることが好ましい。

【００３４】ダイス・セグメント３１の摩耗を考慮に入
れて樹脂を多層にし、最外層を高強度の樹脂で被覆する
ことが好ましい。例えば、図３の（Ｃ）に示すように、
ポリアミド系樹脂を本体とし、その上に厚みが約３ｍｍ
のフェノール系樹脂で覆うこともできる。

【００３５】拡管ダイスの外径Ｄ１と拡管後の管内径Ｄ
２との比（Ｄ１／Ｄ２）を１．００以上に設定すること
が好ましい。

【００３６】次に、本発明の具体的実施例について説明
する。

【００３７】ダイス・セグメント３１をポリアミド系樹
脂で製造し、Ｄ１／Ｄ２＝１．１５に設定した。素管２
の外径を７６０ｍｍ（３０ｉｎ）、肉厚６．３５ｍｍ、
材質ＳＴＰＹ４００（ＪＩＳＧ３４５７）を拡管した。
最大山谷間距離（peak-to-peak）が０．６ｍｍの偏心度
であった。従来のダイスでは０．８−２．０ｍｍであっ
た。素管内面には疵が発生せず、極めて良好な表面性状
であった。

【００３８】さらに、ポリアミド系樹脂製のダイス・セ
グメント３１の上にフェノール系樹脂を３ｍｍ厚で覆っ
た。使用後のダイス・セグメントの表面疵、摩耗量とも
に、ポリアミド系樹脂製のダイス・セグメントにくらべ
ておよそ半減した。その結果、ダイス寿命はおよそ２倍
に延長される。

【００３９】ポリアミド系樹脂製のダイス・セグメント
は、使用中に両側縁部の摩耗が生じたが、Ｄ１／Ｄ２＝
０．９５でも、特に大きな偏心もなく加工できた。製品
要求度に応じて、摩耗ダイスでも使用できることがわか
った。

【００４０】比較のために、従来の工具鋼（ＳＫＤ−１
１）製のダイスと、ポリアミド系樹脂製の本発明のダイ
スを用いた素管の拡管結果を以下に示す。

【００４１】まず、使用ダイスの機械的性質を表１に示
す。

【００４２】

【表１】ＳＫＤ−１１製ダイスでは、非常に歪みにくいので、素
管内面にダイス・マークが残る。その結果、多角形状に
なる。本発明のポリアミド系樹脂製ダイスによれば、ダ
イス・マークも残らず、ほぼ滑らかに拡管できた。

【００４３】図４は拡管後の素管内面の角張りを示す。
（Ａ）図は従来ダイスを用いた場合を、また、（Ｂ）図
は本発明のダイスを用いた場合を示す。

【００４４】従来のダイスを用いて拡管する場合には、
角張りを修正するために、ダイス・セグメントの幅の半
分だけ素管を円周方向に回転させ、２回の拡管を行うこ
とによって、角張りを減少させていた。これは、通常の
拡管時間の２倍を要し、生産能率を低下させる。

【００４５】ダイス段取替え時間の比較結果を図５に示
す。本発明のダイスでは、従来のダイスにくらべて約
６．５分の１に軽量化されるので、クレーンの使用を不
要にし、作業時間が短縮化される。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、ダイス・セグメントを
樹脂で成形しているので、弾性があり、素管内面にダイ
ス・マークおよび多角形化を生せず、また、軽量化のた
めにダイス交換を短時間内に行うことができ、さらにＤ
１／Ｄ２を大きな範囲で使用可能になり、保有ダイス数
を削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼管拡管機の縦断面図である。

【図２】図１の鋼管拡管機の横断面図である。

【図３】ダイス・セグメントの横断面図であって、各種
構造を示す。

【図４】鋼管内面の角張りを示すグラフである。

【図５】鋼管拡管機のダイス段取替時間を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１：鋼管拡管機２：素管３：拡管ダイス１１：ドローバー１２：コーン１４：テーブルキー３１：ダイス・セグメント３１１：表面側部分３１２：支持部側部分

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】大径鋼管用素管を拡径自在の拡管ダイス
によって押し広げ、整形する鋼管拡管機において、前記
拡管ダイスを構成する各ダイス・セグメントを結晶性熱
可塑性樹脂で成形したことを特徴とした鋼管拡管機用拡
管ダイス。
【請求項２】前記ダイス・セグメントを、素管内面に
接する表面側部分を前記結晶性熱可塑性樹脂で成形し、
かつ、前記鋼管拡管機のコーンに接する支持部側部分を
鋼材で成形したことを特徴とする請求項１記載の鋼管拡
管機用拡管ダイス。
【請求項３】前記ダイス・セグメントを、素管内面に
接する表面側部分を結晶性熱可塑性樹脂の一種であるフ
ェノール系樹脂で成形し、かつ、前記鋼管拡管機のコー
ンに接する支持部側部分を結晶性熱可塑性樹脂の一種で
あるポリアミド系樹脂で成形したことを特徴とする請求
項１記載の鋼管拡管機用拡管ダイス。
【請求項４】拡管ダイスの外径Ｄ１と拡管後の管内径
Ｄ２との比（Ｄ１／Ｄ２）を１．００以上に設定したこ
とを特徴とする請求項１−３のうちの任意の一項記載の
鋼管拡管機用拡管ダイス。