[发明专利]内表面带筋钢管的制造方法及其使用的拉拔用顶头

说明书

技术领域

本发明涉及通过拉拔加工在钢管内表面形成螺旋状的筋(突起)的内表面带筋钢管的制造方法和拉拔用顶头，更详细地涉及能够稳定地加工螺旋状的筋的内表面带筋钢管的制造方法以及该制造方法所用的拉拔用顶头。

背景技术

通常，为了提高发电效率，在锅炉用、热交换器用等高温耐热部中使用在钢管内表面形成有螺旋状的筋(突起)的内表面带筋钢管(内螺纹管)。内表面带筋钢管的内表面由于内表面的筋而具有大的表面积，所以与通过被加热的管内表面和管内部的水蒸气的接触面积增加，并且，使含有水蒸气的流体产生紊流，提高热交换效率。随着最近的锅炉的大容量化和高温高压化，内表面带筋钢管的需求迅速地增加。

内表面带筋钢管的制造以无缝钢管或电焊钢管作为管坯来进行制造，根据需要，使该管坯充分地软化之后，在冷加工工序中使用拉拔用模具和在外周面上构成有筋形成用的螺旋槽的顶头进行拉拔加工。

图1是概略地说明通过拉拔加工制造内表面带筋钢管的方法的图。在对管坯3进行拉拔加工时，用芯棒4保持顶头1的一端，并相对于模具2和管坯3同轴地插入管坯3的内表面，一边使顶头1旋转一边向空心箭头的方向拉拔管坯3。

此时，被拉拔出的管坯3的外表面被模具2挤压。另一方面，管坯3的内表面沿着顶头1的外周面上所形成的螺旋槽1a而成形，在拉拔后的管坯3的内周面形成有螺旋状的筋3a。

使用的顶头1是一端被芯棒4保持并能自由地旋转的构造。该顶头形状对内表面带筋钢管的筋的高度、筋形状等(特别是筋角部和螺旋升角)的尺寸精度带来大的影响，并且根据拉拔条件，有时在管坯和顶头之间产生粘着。因此，作为内表面带筋钢管的制造用顶头，以往一直使用形成有规定形状的螺旋槽的拉拔用顶头。

图2是表示在内表面带筋钢管制造用的拉拔用顶头上所形成的螺旋槽的截面形状的图。该图是分阶段地表示上述图1所示的螺旋槽的与顶头轴线正交的截面形状的示意图，(a)表示上述图1的A-A向视截面图，(b)表示上述图1的B-B向视截面图，(c)表示上述图1的C-C向视截面图。

通常，内表面带筋钢管的拉拔用顶头构成为，使作为形成在该顶头外周面上的多条螺旋槽1a的侧壁而相对的两侧壁1aa和底面1ab相交的部分的曲率半径r，在图2的(c)所示的顶头的前端部侧形成得较大，如图2的(b)、(a)所示，随着向后端侧去而逐渐变小。通过这样地构成拉拔用顶头，阶段性地在管坯内表面上成形筋，难以产生粘着。

图3是表示另一技术方案的、在内表面带筋钢管的制造用的拉拔用顶头上所形成的螺旋槽的截面形状的图。和上述图2相同地，分阶段地表示螺旋槽的与顶头轴线正交的截面形状，其中，图3的(a)表示上述图1的A-A向视截面图，图3的(b)表示上述图1的B-B向视截面图，图3的(c)表示上述图1的C-C向视截面图。

图3所示的拉拔用顶头构成为，使形成位于顶头外周面上的多条螺旋槽1a且相对的两侧壁1aa和底面1ab相交的部分的曲率半径r，从顶头前端部侧到后端部侧保持恒定，并且，从顶头前端部侧朝向后端部侧例如以3°的锥度缩径。由此，以恒定的变形加工率阶段性地进行管坯内表面的筋的成形，所以也难以产生粘着(参照日本特开2001-179327号公报)。

此外，也会使用如下所述的拉拔用顶头，该拉拔用顶头除了如上述图2和图3所示，使形成在拉拔用顶头上的螺旋槽的截面形状阶段性地变化之外，为了在拉拔加工时减少螺旋槽的槽棱和管坯内表面的接触面积，降低槽棱的顶部和管坯之间产生的摩擦阻力，对螺旋槽的槽棱的边缘实施曲线状或直线状的倒角(参照日本特开2006-272392号公报)。在本发明中未图示这种拉拔用顶头的截面形状。

通常，内表面带筋钢管所适用的规格是JIS G 3461(STB)和JIS G 3462(STBA)，所以作为坯料的钢种类选择碳钢或Cr系低合金钢。在采用这样的钢种类作为管坯的情况下，在去氧化皮的操作中采用硫酸洗，在润滑处理中进行磷酸盐处理(磷酸锌等)的化学转化处理。作为具体的酸洗-润滑处理的顺序，在去氧化皮后，对管坯的内外表面进行水洗、中和，将冲洗后的管坯浸渍到磷酸盐处理浴中，在内外表面上形成磷酸盐的基底。接着，用热水对表面进行清洗，进行以硬脂酸钠为主要成分的皂化处理后，由暖风进行干燥。

可是，在制造内表面带筋钢管时，虽然以后述那样的适当的条件对管坯表面实施最佳的化学转化处理，但是在用于形成螺旋状筋的拉拔加工前，由于拉拔用顶头的处理条件而容易出现拉拔加工故障，有时显著地降低内表面带筋钢管的成形性和制造成品率。

发明内容