焊接鋼管的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及管線管等所使用的大徑且厚壁的焊接鋼管的制造方法，具體而言，涉 及通過(guò)進(jìn)行多次三點(diǎn)彎曲沖壓成型的壓彎法制造真圓度較高的開(kāi)口管的方法。此外，在本 發(fā)明中，上述開(kāi)口管（open seam pipe)是指在將作為原料的板材成型為圓筒狀后，相互相 對(duì)的板端部（開(kāi)縫邊（open seam edges))未被焊接的狀態(tài)的成型品。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為管線管等所使用的大徑且厚壁的鋼管，所謂的"U0E鋼管"廣泛地普及，該U0E 鋼管在將具有規(guī)定的寬度、長(zhǎng)度、厚度的鋼板沖壓成型為U字狀后，沖壓成型為0字狀而形 成開(kāi)口管，然后，對(duì)該開(kāi)口管進(jìn)行對(duì)焊而形成鋼管，進(jìn)一步對(duì)其直徑進(jìn)行擴(kuò)大（擴(kuò)管）來(lái)提 高真圓度。但是，為了制造該U0E鋼管，在將鋼板沖壓成型為U字狀、0字狀時(shí)，需要極大的 壓力，因此需要使用大規(guī)模的沖壓機(jī)。
[0003] 因此，作為減少制造大徑且厚壁的鋼管時(shí)的沖壓壓力的技術(shù)，例如，實(shí)際應(yīng)用基于 壓彎法的鋼管的制造方法，在該壓彎法中，在對(duì)鋼板的寬度方向端部施加彎曲（所謂的端 部彎曲（edge crimping))后，將鋼板沿寬度方向規(guī)定量規(guī)定量地輸送并且進(jìn)行多次三點(diǎn)彎 曲沖壓，而將鋼板成型為大致圓形的開(kāi)口管，之后，對(duì)上述開(kāi)口管的開(kāi)口部進(jìn)行對(duì)焊，之后， 矯正形狀而形成鋼管。
[0004] 但是，在上述的壓彎法中，鋼板寬度方向的沖壓成型分別進(jìn)行，因此容易因鋼板的 板厚、強(qiáng)度的微小變動(dòng)而使彎曲形狀產(chǎn)生差異。其結(jié)果，在使開(kāi)口管對(duì)接時(shí)，在對(duì)接部產(chǎn)生 階梯差，而成為焊接部的錯(cuò)口的原因。該焊接部的錯(cuò)口引起由內(nèi)壓產(chǎn)生的周向的拉伸應(yīng)力 的局部集中，因此較大地?fù)p壞制品的可靠性。
[0005] 為了防止該焊接部的錯(cuò)口，需要在鋼板寬度方向微妙地調(diào)整沖壓條件（例如，壓 下量），因此成為自動(dòng)化、大量生產(chǎn)時(shí)的障礙。另外，當(dāng)焊接部產(chǎn)生了錯(cuò)口的情況下，雖約束 左右的對(duì)接部進(jìn)行焊接，但此時(shí)，在鋼板為高強(qiáng)度材料、厚壁材料的情況下，需要較大的約 束力，因此也存在可制造范圍被限定的問(wèn)題。
[0006] 作為應(yīng)對(duì)上述的問(wèn)題點(diǎn)的技術(shù)，例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)了如下沖壓成型模具：設(shè) 置有：構(gòu)成上模的沖頭；與該沖頭對(duì)置且設(shè)置位置被固定成為該沖頭的下死點(diǎn)的承載臺(tái)； 以及隔著該承載臺(tái)對(duì)置地配置在左右兩側(cè)并能夠沿對(duì)置方向往復(fù)移動(dòng)的第一沖模、第二沖 模，由上述承載臺(tái)、第一沖模以及第二沖模構(gòu)成下模。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)了如下技術(shù)： 使將與外徑對(duì)應(yīng)的半徑的凹狀成型面形成為規(guī)定長(zhǎng)度的外模、和將與內(nèi)徑對(duì)應(yīng)的半徑的凸 狀成型面形成為規(guī)定長(zhǎng)度的內(nèi)模接近，在兩模具之間彎曲形成沖壓對(duì)應(yīng)部分，并且通過(guò)設(shè) 置于外模的兩側(cè)外側(cè)的輥體以在相比外模的延長(zhǎng)面更向內(nèi)側(cè)突出的位置承受鋼板的狀態(tài) 使內(nèi)模接近外模，而形成將沖壓對(duì)應(yīng)部分的附近彎曲的狀態(tài)，由此正確地進(jìn)行彎曲形成。另 外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3公開(kāi)了如下圓形鋼管的制造方法：對(duì)鋼板進(jìn)行沖壓成型、彎曲形成，在使 坡口的部分相互抵接的狀態(tài)下進(jìn)行焊接接合而形成半成型圓形鋼管，在對(duì)該半成型圓形鋼 管的整體進(jìn)行加熱后，使其成型面通過(guò)形成為與最終半徑對(duì)應(yīng)的半圓狀的多個(gè)成型輥之間 進(jìn)行熱成型，從而調(diào)整形狀。
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)平11-129031號(hào)公報(bào)
[0008] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2007-090406號(hào)公報(bào)
[0009] 專(zhuān)利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)2005-324255號(hào)公報(bào)
[0010] 然而，在上述的專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的方法中，鋼板在下死點(diǎn)被沖頭與承載臺(tái)夾壓， 因此板厚減少。因此，在被夾壓的范圍為局部的情況下，管厚變得不均勻，從而存在無(wú)法滿(mǎn) 足規(guī)定的尺寸的擔(dān)憂(yōu)。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的方法中，通過(guò)外模與內(nèi)模夾壓彎曲形成 的范圍的整個(gè)區(qū)域，由此雖解決專(zhuān)利文獻(xiàn)1的問(wèn)題點(diǎn)，但合理的內(nèi)模、外模尺寸因鋼管的直 徑、管厚而不同，因此需要準(zhǔn)備多種尺寸的模具，并且模具更換頻率增加，因此存在生產(chǎn)率 降低的問(wèn)題。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3所記載的方法中，需要熱地進(jìn)行形狀矯正的加熱工序，因 此導(dǎo)致制造成本顯著地增大。另外，在將在加工熱處理工序中被制造的鋼板用作坯料的情 況下，也存在因加熱而損壞強(qiáng)度、韌性、焊接性的擔(dān)憂(yōu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題點(diǎn)而完成的，其目的在于提供一種能夠通 過(guò)壓彎法簡(jiǎn)便地制造焊接部的錯(cuò)口量較小的開(kāi)口管的焊接鋼管的制造方法。
[0012] 本發(fā)明的發(fā)明人們?yōu)榱吮M量減少焊接部的錯(cuò)口的產(chǎn)生，而著眼于三點(diǎn)彎曲沖壓成 型的鋼板形狀的變化進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在開(kāi)口管的制造方法中，在從鋼板的 一側(cè)的寬度端部朝向?qū)挾戎醒脒M(jìn)行多次沖壓成型（前半段沖壓成型）之后，從相反側(cè)的端 部朝向?qū)挾戎醒脒M(jìn)行多次沖壓成型（后半段沖壓成型），最后對(duì)寬度中央部進(jìn)行沖壓成型 的，其中，在前半段沖壓成型的最終道次（pass)，在將鋼板安裝到?jīng)_模時(shí)，一側(cè)的沖模與未 成型的鋼板接觸，另一側(cè)的沖模與已成型的鋼板接觸，與此相對(duì)，在后半段沖壓成型的最終 道次，因設(shè)定的鋼板的輸送量，存在雙方的沖模均與已經(jīng)成型的鋼板接觸的情況，在上述的 情況下，前半段沖壓成型與后半段沖壓成型的加工形狀產(chǎn)生差異，開(kāi)口管的對(duì)接部產(chǎn)生較 大的錯(cuò)口，因此，為了防止上述錯(cuò)口，需要在后半段沖壓成型的最終道次，使未成型的鋼板 位于板寬度中央側(cè)的沖模，鑒于此產(chǎn)生了本發(fā)明。
[0013] 即，本發(fā)明涉及一種焊接鋼管的制造方法，在利用沿鋼板輸送方向隔開(kāi)規(guī)定的間 隔地配設(shè)的一對(duì)沖模、與在上述一對(duì)沖模之間按壓鋼板的沖頭對(duì)坯料鋼板進(jìn)行三點(diǎn)彎曲沖 壓成型而形成開(kāi)口管之后，對(duì)該開(kāi)口管進(jìn)行焊接而制造鋼管，上述焊接鋼管的制造方法的 特征在于，在從上述鋼板的一側(cè)的寬度端部朝向?qū)挾戎醒耄ǖ?，留下寬度中央）進(jìn)行多次 前半段沖壓成型之后，從相反側(cè)的寬度端部朝向?qū)挾戎醒耄ǖ?，留下寬度中央）進(jìn)行多次 后半段沖壓成型，最后對(duì)寬度中央進(jìn)行最終沖壓成型而形成開(kāi)口管，此時(shí)，使在上述后半段 沖壓成型的最終道次被鋼板寬度中央側(cè)的沖模支承的鋼板為未成型部分。
[0014] 本發(fā)明的焊接鋼管的制造方法的特征在于，上述后半段沖壓成型的最終道次滿(mǎn)足 下述⑴式：
[0015] β b · W < a b · Lb+Ln · · · (1)
[0016] 其中，
[0017] Lb:后半段沖壓成型的最終道次的成型范圍（mm)
[0018] Ln:最終沖壓成型的成型范圍（mm)
[0019] W:沖模間隔（mm)
[0020] a b:后半段沖壓成型的最終道次的鋼板位置的偏移率（-)
[0021] β b:后半段沖壓成型的最終道次的沖模位置的偏移率（_)。。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，不會(huì)對(duì)因下模與上模的夾壓而造成的鋼板板厚的減少之類(lèi)的品質(zhì)帶 來(lái)負(fù)面影響，不會(huì)因更換下模而使作業(yè)效率降低，并且不需要改變前半段與后半段的沖壓 成型的成型條件，從而能夠獲得對(duì)接部無(wú)階梯差（錯(cuò)口）的開(kāi)口管。另外，根據(jù)本發(fā)明，不 需要熱形狀矯正，因此能夠提供保持在坯料鋼板的制造階段維持制造特性的狀態(tài)的鋼管。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是對(duì)本發(fā)明的開(kāi)口管的制造方法進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。
[0024] 圖2是對(duì)前半段沖壓成型的最終道次進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。
[0025] 圖3是對(duì)鋼板的輸送量相對(duì)于沖模間隔相對(duì)較大的情況下的后半段沖壓成型的 最終道次進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。
[0026] 圖4是對(duì)鋼板的輸送量相對(duì)于沖模間隔相對(duì)較小的情況下的后半段沖壓成型的 最終道次進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。
[0027] 圖5是對(duì)鋼板的輸送量相對(duì)于沖模間隔相對(duì)較小的情況下的后半段沖壓成型的 最終道次的鋼板輸送進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。
[0028] 圖6是表示在后半段沖壓成型的最終道次前的狀態(tài)下配置鋼板時(shí)的鋼板、沖模以 及沖頭的位置關(guān)系的圖。
[0029] 圖7是對(duì)沖模間隔W對(duì)三點(diǎn)彎曲沖壓成型所需的力量產(chǎn)生的影響進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0030] 圖8是對(duì)開(kāi)口管的對(duì)接部的錯(cuò)口量進(jìn)行說(shuō)明的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ] 以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式具體地進(jìn)行說(shuō)明。
[0032] 圖1示意性地示出了通過(guò)使用三點(diǎn)彎曲沖壓成型機(jī)的壓彎法來(lái)成型焊接鋼管的 焊接前的開(kāi)口管的工序，該三點(diǎn)彎曲沖壓成型機(jī)具有沿鋼板輸送方向隔開(kāi)規(guī)定的間隔地配 置并在兩處支承鋼板的一對(duì)沖模、與在沖模之間按壓上述鋼板的沖頭。此外，在圖1中，雖 使用施加了端部彎曲的鋼板，但未施加端部彎曲的情況也相同。
[0033]