直管鋼管の製造中に曲がる原因は何ですか？

矯正の直管鋼管直管継目鋼管の製造において重要な工程です。特に、API規格のオイルケーシングや石油・ガス管など、高い品質要求が求められる鋼管、そして機械設備用の特殊管などでは、鋼材のグレードや溶接品質だけでなく、鋼管の真直度にも高い要求が求められます。

真直度の偏差は、油井管や輸送管の管端ねじや管クランプの加工・接続、そして鋼管の使用中の歪みや変形に直接関係しています。既存の管端ねじ切り加工には、鋼管回転加工と工具回転加工の2つの加工形式があります。ほとんどのねじ切り加工では鋼管回転加工が採用されており、鋼管にはより高い真直度が求められます。

では、なぜ鋼管は製造工程で曲がるのでしょうか？鋼管が曲がる原因は様々です。溶接時の溶接部の熱影響、成形時の偏心、加圧力と曲げ力のアンバランスなどです。しかし、根本的には、曲げは鋼管の内部応力の影響です。簡単に言えば、曲げは応力のアンバランスです。では、まっすぐな鋼管には内部応力がないのでしょうか？いいえ。まっすぐな鋼管にも内部応力はありますが、直管の方が内部応力は小さくなります。

内部応力とは何ですか？内部応力は物理力学の用語です。その本質は、材料が温度や外力によって変形する際の分子間の相互作用力です。鋼管を成形・溶接する際には、溶接温度や成形曲げなどの外力の影響も受け、内部応力が発生します。鋼管の断面はリング状で、このリング部分にはリングに平行な力とリングに垂直な力という2つの基本的な応力が発生します。平行応力は鋼管を歪ませ、垂直応力は鋼管を曲げます。そのため、直管鋼管の製造工程には冷間拡張工程があり、その目的は鋼管の内部応力を除去し、直管鋼管の使用強度を高めることです。