[发明专利]无缝弯管、具有无缝直管的焊接接头以及它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及构成管线的一个构件的无缝弯管、在无缝弯管 的管端具有无缝直管的焊接接头、以及它们的制造方法。

背景技术

作为铺设用于输送石油、天然气等流体的管线管所采用的 管，不仅使用直管，也使用弯管(曲管)。通常，弯管在铺设有 管线管的现场中通过与直管圆周焊接而接合。

为了使石油、天然气等流体在管线管的内部顺畅地流动， 优选直管和弯管的内径相同，而且，优选在直管与弯管的圆周 焊接面不存在台阶。因而，直管和弯管尽可能优选具有相同的 内径，因此，需要尺寸精度较高地制造直管和弯管这两者。

弯管通常是通过在热状态或冷状态下对直管进行弯曲加工 来制造，但在弯曲加工时，弯曲部内侧的管壁变厚，弯曲部外 侧的管壁变薄，因此，很难使弯管的管端内径与直管的管端内 径一致。

并且，由于管线管中大规模使用的无缝管主要控制管的外 径和壁厚来制造，因此，即使是直管，也难以使管的内径无偏 差地制造管。因而，更加难以使对由直管构成的无缝管(以下 称作“无缝直管”)进行弯曲加工而制造的弯管(以下称作“无 缝弯管”)的尺寸精度优良。

在日本特开2004-223530号公报中提出了抑制在热状态 或冷状态下弯曲加工金属制的直管时产生波纹、扁平的方法， 但不足以将弯管的内外径控制为目标尺寸。

图1表示在日本特开2004-223530号公报中作为以往方 法记载的热弯曲加工装置的构造和通过弯曲加工制造的弯管的 一个例子。(a)表示使用弯曲加工装置进行弯曲加工的中间状 态，(b)表示制成的弯管的俯视图，(c)是(b)中A-A方向 的剖视图。

如图1的(a)所示，使弯曲加工的直管1通过感应加热线 圈2，并由设置于能够以支点O为中心旋转的弯曲臂3上的前夹 具4把持直管1的一个端部，由后夹具5把持另一个端部，由引 导辊6保持中间部分。接着，利用感应加热线圈2将直管1的管 轴方向上的小区间感应加热至容易塑性变形的温度，同时，利 用推进装置(未图示)沿管轴方向推压后夹具5，使直管1沿管 轴方向连续地前进。

并且，一边使被感应加热线圈2加热的加热区7沿管轴方向 相对地移动、一边对加热区7施加利用弯曲臂3的旋转产生的弯 曲力矩而使其弯曲变形，并在之后立即自感应加热线圈2喷出 冷却水等冷却介质8进行冷却，使弯曲加工后的管硬化。

这样，如图1(b)所示地制造由弯曲部1a和其两端的直管 部1b、1c构成的弯管。如图1(c)所示，这样制造的弯管的弯 曲部1a内侧的管壁变厚，弯曲部1a外侧的管壁变薄。

如上所述，管线管所采用的弯管在其铺设的现场通过与直 管进行圆周焊接而接合，但为了不引起焊接不良，需要使无缝 弯管或无缝弯管与无缝直管的管端内径、与管线管用直管的管 端内径相同。

但是，在通过弯曲加工制造弯管时，无法避免弯曲部外侧 相对于弯曲部内侧变薄。而且，由于在管线管的设计方面无法 使弯管的壁厚比管线管用直管的壁厚更薄，因此，需要预测通 过弯曲加工使弯曲部外侧变薄的壁厚减少量，预先将制造无缝 弯管所采用的无缝直管制造成厚壁。

这样，预测弯曲加工时变薄的壁厚减少量而将无缝直管管 壁加厚，但在无缝直管被弯曲加工之后，无缝弯管的管端部未 受到弯曲加工，因此，仍然保持无缝直管的壁厚。

如上所述，由于需要使无缝弯管的管端内径与管线管用直 管的管端内径相同，因此，在将通过弯曲加工制成的无缝弯管 焊接接合于管线管用直管的情况下，以往采用以下两种方法。

第一种方法是使制造无缝弯管所采用的无缝直管的内径与 管线管用直管的内径相同的方法。第二种方法是使制造无缝弯 管所采用的无缝直管的外径与管线管用直管的外径相同、并在 制造无缝弯管之后从内侧切削其管端部而使无缝弯管与管线管 用直管的管端部内径相同的方法。

在采用第一种方法、即使无缝直管的内径与管线管用直管 的内径相同的方法时，必须使制造无缝弯管所采用的无缝直管 的外径增大一定壁厚的量。

但是，由于无缝直管控制外径和壁厚而进行制造，因此， 在制造外径不同的无缝直管的情况下，需要适合其外径尺寸的 工具，但无缝直管的制造用工具价格昂贵。这样，由于采用第 一种方法需要针对每种增大上述壁厚量而成的外径来准备工 具，因此，在管线管用直管的制造过程中会增加很多成本。