鋼管には主にシームレス鋼管、縦溶接鋼管、スパイラル溶接鋼管の 3 種類があり、それぞれの特徴と製造方法により用途が決まります。
さまざまな種類の鋼管がどのように製造されるかを見てみましょう。
鋼管の製造方法
継目無鋼管
主な特徴:シームレス鋼管は全周に溶接継ぎ目がありません。これらは、固体鋼ビレットに穴を開けることによって製造されます。
継目無鋼管製造（マンネスマン圧延法）
シームレスパイプ製造（熱間押出～熱間中空鍛造）
主な製造工程:
1. 熱間圧延 (熱間穿孔/圧縮) プロセス (一次方法):
手順:
中実丸ビレット → 炉内で塑性状態まで加熱 → ピアシングミルで中空シェル作製（中空粗管の形成） → ピルガーミル圧延（伸び、減肉、径制御） → 精密仕上げ用サイジング・レデューシングミル → 冷却 → 矯正 → 切断 → 検査
代表的なプロセス:
マンネスマンピアス、斜めローリングピアスなど。
特徴:
生産効率が高く、大径、厚肉のチューブを生産できます。{0}{1}これが主流の製造方法です。
2.冷間引抜（冷間圧延）プロセス：
手順:
ブランクの熱間圧延管 → 酸化スケールを除去するための酸洗 → 潤滑のためのリン酸塩処理/けん化処理 → 金型による冷間引抜き（または冷間圧延） → 熱処理（内部応力を緩和するため） → 矯正 → 仕上げ。
特徴：
高い寸法精度、優れた表面仕上げ、優れた機械的特性を備えていますが、{0}}ただし、製造コストは高く、生産量は減少します。一般的に、小径、精密、または薄肉のチューブに使用されます。-
利点:
- 均一な機械的特性: 溶接継ぎ目なし。円周方向と長手方向の両方で均一な微細構造が得られ、高い耐圧性が得られます。
- 高圧および耐腐食性: 高圧、極端な温度、または腐食性環境下での要求の厳しい用途 (ボイラーチューブ、油圧シリンダーなど) に適しています。
- 多彩な断面-: 円形、正方形、長方形、楕円形などの複雑な形状を作成できます。-
短所:
- 高い生産コスト: 複雑なプロセスフロー、高いエネルギー消費、および重大な金属損失 (材料収率の低下)。
- 肉厚の均一性制御の難しさ: 特に肉厚のチューブの場合、内面に偏心や表面欠陥が生じる可能性があります。-
- サイズと仕様の制限: ビレットのサイズと処理装置によって制限されます。単一の最大長さと外径は制限されています（通常、Φ660 mm 以下）。
代表的な用途:
石油および化学産業（高温、高圧のパイプライン）、発電所ボイラー、油圧システム、ベアリング スリーブ、ガン/バレル チューブ、高精度機械構造部品-。
縦方向サブマージアーク溶接 (LSAW) パイプ
主な特徴: 溶接シームはパイプの長手軸に平行な直線です。鋼板やコイルを円筒状に成形し、継ぎ目を溶接して製造されるパイプです。
電気抵抗溶接 (ERW) パイプ
熱間電縫溶接（熱間ERW）管
主な製造工程:
1. 高周波電気抵抗溶接 (HF- ERW) パイプ:
プロセス：
鋼帯（コイル）を連続成形 → 高周波電流を印加し、表皮効果と近接効果を利用して溶接端を急速に加熱して溶融状態にします。 → スクイズロールによる圧力で固相溶接を行います（フィラーワイヤは不要）-。
特徴：
高速、高効率、低コスト。熱影響部（HAZ）を最小限に抑え、良好な溶接の完全性を確保します。{0}
共通基準:
ASTM A500 (構造用途)、JIS G3444 (機械用途)。
2. 縦方向サブマージアーク溶接 (LSAW) パイプ:
成形プロセス:
JCOE 成形: 鋼板は最初にエッジ-曲げられ、次に J-、C-、O- の成形ステップを経て円筒形のシェルに徐々に成形され、その後拡張（最終直径まで拡張）されます。
UOE 成形: 鋼板の端をあらかじめ曲げておき、次に U- 形にプレスし、続いて O- 形に成形し、最後に拡張前に溶接します。この方法は大容量の装置を必要とし、-大規模生産に最適です。-
溶接：
成形後、サブマージ アーク溶接（SAW）が内部と外部の両方に適用されます。{0}電気アークは粒状のフラックス層の下で燃焼し、高度な自動化と優れた溶接品質を保証します。
特徴:
優れた耐圧性と構造強度を備えた大口径パイプ（最大 Φ1620 mm 以上）や厚肉パイプを製造できます。-
代表的な用途:
HF-ERW パイプ: 構造フレームワーク (足場など)、家具、低圧流体輸送、自動車のドライブ シャフト。-
LSAW パイプ: 長距離の石油とガスの輸送パイプライン、海洋プラットフォーム構造物、都市の水道/ガス ネットワーク、風力タービン タワー。
利点:
高い生産効率と低コスト: 特に HF- ERW パイプにより、連続的な高速製造が可能になります。-
高い寸法精度と優れた表面品質: 事前に処理された原材料により、均一な肉厚と美しい仕上がりが保証されます。-
高い柔軟性: 鋼帯の幅を変えることでチューブの直径を調整でき、{0}}単一のコイルから複数の直径を製造できます。
短所:
縦方向の溶接継ぎ目の存在: 溶接継ぎ目は潜在的な弱点となります。したがって、厳格な溶接品質管理が不可欠です。
プレート幅によって制限される直径: パイプの最大直径は一般に、π × 鋼板幅以下に制限されます (実際には、成形装置の能力によってさらに制限されます)。
スパイラル溶接管
主な特徴:
溶接シームはパイプ本体の周りをらせん状に巻きます。スパイラル溶接管も縦溶接管と同様に鋼板やコイルを円筒状に成形し、継ぎ目を溶接して製造されます。
TIG（タングステン不活性ガス）溶接管
スパイラル溶接プロセスで製造されたサブマージアーク溶接ヘリカル（SAWH）パイプ
主な製造プロセス:
成形と溶接:
所定の幅の鋼帯（コイル）を所定のねじれ角度（成形角度）で連続的に円筒状のパイプシェルに成形します。
成形中、両面サブマージ アーク溶接（SAW）が内側と外側の両方のスパイラル シームに同時に適用され、高い溶接の完全性と生産性が保証されます。
ストリップの幅と螺旋角度を調整することで、同じ幅のスチール コイルからさまざまな直径のパイプを製造でき、製品構成に優れた柔軟性をもたらします。{0}{1}
-後処理ステップ:
指定された長さへの切断、溶接検査（X-線/UTなど）、静水圧試験、およびオプションのパイプ拡張（寸法精度と残留応力除去を向上させるため）。
利点:
高い柔軟性: 一定の幅の鋼帯を使用して複数の直径のパイプを製造できるため、適応性の高い製造が可能になります。
溶接シームは主応力方向を回避します。スパイラル溶接は主応力軸と角度を形成し、その結果、よりバランスの取れた荷重分散が実現され、内圧下での構造的完全性が向上します。
亀裂伝播のリスクの低減: らせん状の形状により亀裂の経路が延長され、欠陥が円周方向に伝播する可能性が低くなり、信頼性が向上します。-
設備投資の削減: LSAW (UOE/JCOE) ラインと比較して、スパイラル溶接ミルは設備投資が比較的少なくて済むため、中径-から大径-のパイプの生産に最適です。
短所:
溶接シームの長さが長い: スパイラル溶接は、同等の直径のストレートシームパイプよりも 30% ～ 100% 長く、溶接作業負荷が増加し、潜在的な不安定性の原因 (アーク変動、磁束カバレッジの問題など) が増加します。{2}
寸法精度と幾何公差が低い: 真円度と真直度は、一般に、特に直径が小さい場合、ERW または LSAW パイプよりも劣ります。
高い残留内部応力: ヘリカル成形および溶接中の複雑な変形により、より複雑な応力分布が発生し、慎重な溶接後処理 (応力除去焼きなましなど) が必要になります。-
比較的遅い生産速度: 連続的なヘリカル成形と両面溶接の同期により、出力レートは通常、高速 HF-ERW ラインよりも低くなります。-
代表的な用途:
- 低圧流体輸送（水、ガス）
- 杭管（矢板、構造杭）
- ケーシングとチューブ（特に直径が大きく、壁が薄い-タイプ）
- 構造支持部材（橋、建物、海上プラットフォームなど）
- 一部の陸上の石油およびガス送電線（厳しい寸法要件よりも費用対効果が優先される場合）
