図2は、本発明の内面リブ付鋼管の製造方 法に適用できる工程例を示す図である。本発 明の内面リブ付鋼管が対象とする鋼種は、炭 素鋼およびCr系低合金鋼(例えば、STBA22、1Cr-1/ 2Mo鋼)であり、素管としては継目無鋼管およ� �電縫鋼管を適用することができる。

 通常、継目無鋼管は、生産効率に優れる� ��とからマンドレルミル製造法が適用され、� ��間圧延により製造され、また、電縫鋼管は� ��溶接部の酸化防止や溶接ビードの安定化を� ��るため、不活性ガスシールド溶接や溶接入� ��量自動制御技術を採り入れた電気抵抗溶接� ��で製造される。

 素管の製造段階において、素管の鋼種や� ��造条件に応じて、素管軟化処理の要否が定� ��られる。次に、内面リブ付鋼管用素管は、� ��管軟化が行われた後、または素管軟化を行� ��ことなく、直ちに酸洗によるデスケーリン� ��が行われ、素管の内外表面のスケールが除� ��され、潤滑処理が施される。

 通常、本発明が対象とする鋼種の素管で� ��、デスケーリングには硫酸洗が用いられ、� ��滑処理にはリン酸塩処理(リン酸亜鉛等)に� �る化成処理が行われる。具体的な酸洗・潤� �処理の手順としては、デスケーリング後、� �管の内外表面をアルカリ脱脂剤を用いて洗� �し、すすぎ水洗した素管をリン酸塩処理浴� �浸漬し、内外表面にリン酸塩の下地を形成� �る。次いで、中和処理を行い、ステアリン� �ナトリウムを主成分とする石鹸処理の後、� �温風による乾燥を行う。上記の手順では、� �理効果の促進を図るために、潤滑処理は加� �された状態で行われる。

 螺旋状リブを形成するための引抜加工(以 下、「リブ形成引抜」という場合がある)は� �前記図1に示すように、素管の内面にプラグ� ��挿入し、プラグが回転可能な状態で引き抜� ��ことにより、素管の外面はダイスによって� ��られ、素管の内周面には螺旋状リブが形成� ��れる。

 図2に示す工程例のように、引抜加工で螺 旋状リブが形成された鋼管は、最終熱処理お よび精整処理を経て、検査工程でリブ高さ、 リブ形状等の品質が確認されたのち、内面リ ブ付鋼管製品となる。

 本発明の内面リブ付鋼管の製造方法は、� ��旋状リブを形成する引抜加工の前に、素管� ��曲がり矯正を施すことを特徴とする。すな� ��ち、引抜加工前に曲がり矯正を行うことに� ��り、引抜加工トラブルを低減し、安定して� ��旋状リブを形成することができる。

 一般に、素管の曲がり矯正に用いられる� ��ール矯正機は、鼓型のロールが複数個組み� ��わされた傾斜ロール式が採用されている。� ��斜式ロール矯正機には、ロールの個数、配� ��(上下、左右方向)および配置(対向型、千鳥� ��)の組合せにより多数の構成が存在するが、 素管の曲がり矯正としては対向配置のロール 矯正機が用いられる。

 図3は、傾斜ロール式矯正機のロール配列 の一例を示す図である。ロール矯正機は回転 軸の方向が互いに交差する状態で上下方向に 対向配置した複数対の矯正ロールRa、Rbを配� �、図示するロール配列では、入側、中央お� �び出側からなる3対の矯正ロール、Ra1およびR b1、Ra2およびRa2並びにRa3およびRb3を対向配置� ��、出側矯正ロールの出口に補助ロールRcを� �えている。通常、このようなロール配列の� �ール矯正機を(2-2-2-1)型矯正機という。

 これら1対の矯正ロールRa1、Rb1の対向間隔 および交差角度はそれぞれ個別に調整するこ とが可能である。さらに、1対の矯正ロールRa 1、Rb1と隣接する1対の矯正ロールRa2、Rb2の高� ��方向位置はそれぞれ個別に調整することも� ��能である。

 曲がり矯正に際し、素管3の表面が矯正ロ ールの表面に沿うように、ロール角度を調整 し、矯正ロールRa1、Rb1の対向間隔を素管3の� �径より若干小さく設定して、クラッシュ負� �を付与するとともに、隣接する1対の矯正ロ� ��ルRa2、Rb2の高さ位置(クラッシュ高さ)を調� �することにより、素管3の曲がりを矯正する� ��

 リブ形成する引抜加工の前に、素管の曲� ��り矯正を行うことにより、まず、引抜加工� ��準備段階である素管にプラグおよびマンド� ��ルを装入する際に、素管が真直な管である� ��とから、素管内面とプラグおよびマンドレ� ��との間に隙間を確保でき、内面に付着させ� ��潤滑剤の剥離や擦過疵の発生を抑制でき、� ��抜加工トラブルを低減し、安定して螺旋状� ��ブを形成することができる。

 仮に、曲がっている素管を引抜加工する� ��、局部的に過大な応力が作用する。すなわ� ��、曲がりの内側に負荷する応力は曲がりの� ��側の負荷応力より大きいため、曲がりの内� ��の肉厚が外側よりも薄くなるような偏肉が� ��生する。したがって、引抜加工の前に、素� ��を曲がり矯正することにより、引抜加工ト� ��ブルを低減し、形成される螺旋状リブの品� ��特性や寸法特性を改善させることができる� ��

 本発明の内面リブ付鋼管の製造方法は、� ��記曲がり矯正で螺旋状に形成された高硬度� ��域と平行する方向または略平行する方向に� ��前記螺旋状リブを形成することを特徴とす� ��。前述の通り、素管の曲がり矯正では対向� ��置のロール矯正機が用いられるが、このと� ��素管にクラッシュ負荷が作用して曲がりが� ��正される。クラッシュ負荷が作用すること� ��より、矯正された素管の全長に亘り、螺旋� ��(スパイラル状)に高硬度領域が形成される� �

 図4は、対向配置のロール矯正機のクラッ シュ負荷を説明する図である。ロール矯正に より、素管3は楕円形状の素管3cとなる。クラ ッシュ負荷は、旋回しながら移動する素管1� �全長に亘り加わるため、螺旋状(スパイラル� ��)の高硬度領域が形成されながら、素管の曲 がりが矯正される。

 図5は、曲がり矯正で形成された螺旋状の 高硬度領域と素管内面の螺旋状リブを形成す る方向との関係を示す図であり、(a)は螺旋状 の高硬度領域と素管内面の螺旋状リブを形成 する方向が直交する場合を示し、(b)は螺旋状 の高硬度領域と素管内面の螺旋状リブを形成 する方向が平行する場合を示している。図5� �おいて、白抜矢印は引抜方向を示している� �

 引抜加工により螺旋状リブを形成する場� ��に、リブ部3aの加工が最も高加工度になる� �一方、図5(a)、(b)中で矢印Lに示すように、高 硬度領域5と直交して跨ぐ方向では、延性お� �び靱性が著しく低下し、引抜加工にともな� �て素管が破断し易くなる。

 このため、図5(a)に示すように、高硬度領 域5と素管内面の螺旋状リブ3aを形成する方向 が直交する場合には、延性および靱性が低下 した方向に加工応力が作用するため、引抜加 工にともなって素管が破断し易くなる。

 一方、図5(b)に示すように、高硬度領域5� �素管内面の螺旋状リブ3aを形成する方向が平 行する場合には、延性および靱性が低下した 方向に加工応力が作用することが回避できる ことから、引抜加工を行っても破断を生じる ことなく、安定して螺旋状リブを形成するこ とができる。

 本発明で「高硬度領域と平行する方向ま� ��は略平行する方向」と規定するのは、高硬� ��領域5と素管内面に形成される螺旋状リブ3a� ��交わることを回避するものではなく、少な� ��とも、図5(a)に示すように、高硬度領域5の� �向と素管内面の螺旋状リブ3aを形成する方向 とを直交させ、延性および靱性が低下した方 向に加工応力が作用することをなくすことを 意味する。

 本発明の内面リブ付鋼管の製造方法は、� ��管として継目無鋼管を用いる場合に、引抜� ��工で螺旋状リブを形成する前に、少なくと� ��1回の円仕上げ引抜を施す必要がある。この 「円仕上げ引抜」は、ダイスのみを用いた、 所謂空引き加工を包含するものではなく、ダ イスおよびプラグを用いた引抜加工を意味す るものである。

 前述の通り、内面リブ付鋼管用素管に用� ��る継目無鋼管は、マンドレルミル製造法で� ��間圧延により製造される。通常、マンドレ� ��ミル製造法では、穿孔圧延後にマンドレル� ��ルによる延伸圧延が行われ、ストレッチレ� ��ューサー等を用いた定径圧延が行われる。� ��の定径圧延において、素管は圧延ロールで� ��下されるが、管内面を規制する工具を用い� ��いため、管内面の長手方向に縦筋状のしわ� ��や角張が発生し易い。

 したがって、素管に少なくとも1回の円仕 上げ引抜を施すことにより、内表面のしわ深 さや角張を改善することにより、螺旋状リブ を形成する引抜加工時のトラブルを低減し、 安定して螺旋状リブを形成することができる 。

 引抜加工によるしわ深さや角張の改善に� ��しては、肉厚加工度が大きな影響を及ぼす� ��とから、円仕上げ引抜において、肉厚加工� ��を10%以上確保するのが望ましい。引抜加工� ��おける肉厚加工度は、{(素管肉厚-引抜加工� ��肉厚)/素管肉厚}×100(%)で表される。

 素管の円仕上げ引抜を行うと素管が加工� ��化するため、螺旋状リブを形成するための� ��抜加工のトラブルをなくすため、円仕上げ� ��抜後の素管を熱処理し、十分に軟化させて� ��らリブ形成引抜加工を行うことが望ましい� ��

 本発明の内面リブ付鋼管は、上述した製� ��方法によって得られるものであり、曲がり� ��正された素管の内面に、引抜加工により管� ��方向に複数条の螺旋状リブを形成し、しか� ��曲がり矯正で螺旋状に形成された高硬度領� ��と平行する方向または略平行する方向に、� ��記螺旋状リブを形成することを特徴として� ��る。

 本発明の内面リブ付鋼管は、ボイラー用� ��管として優れた成形性と品質を備えること� ��ら、ボイラーの大容量化や高温高圧化に十� ��に対応できるものである。