シームレス鋼管と溶接鋼管の製造工程の違い

根本的な製造方法の違い：穿孔方式 vs 成形・溶接方式

シームレス鋼管と溶接鋼管の最も基本的な違いは、それぞれの製造方法にあります。シームレス鋼管は、縦方向や螺旋方向の溶接継ぎ目を一切持たない、実心の丸鋼ビレットから成形されます。その製造工程は、まず実心ビレットを約1,250℃まで加熱し、穿孔棒で押し出して中空のシェル（空洞化）を作ることから始まります この高温の中空ビレットは、その後、連続する複数組の凹型ローラーを通過させられ、所定の外径および肉厚のパイプへと成形されます その結果、溶接パイプに見られるような弱い部分（溶接部）がない、連続的で均質な構造のパイプが得られます。対照的に、溶接パイプは鋼板または鋼帯を円筒状に成形し、端部を溶接して製造されます。この溶接継ぎ目こそが根本的な違いであり、母材とは異なる機械的特性を示す可能性のある熱影響部（HAZ）を生じさせます .

シームレスパイプの製造：ホットローリングとコールドドローイング

シームレスパイプの製造は主にホットローリングとコールドローリング（コールドドローイング）の2種類に分けられ、それぞれ異なる規格や用途に適したパイプの製造に用いられます ホットローリング法は、シームレスパイプ全体の生産量の約80～90％を占め、通常は大口径・厚肉パイプの製造に用いられます 工程は以下の通りです：ビレット準備—高品質の丸鋼ビレットを選定し、適切な温度まで加熱する；穿孔—加熱したビレットを穿孔機で中空のシェル状に貫通させる；圧延—チューブミルを用いてこのシェルを所定のサイズの鋼管に圧延する；仕上げと矯正—寸法精度を確保する；熱処理—正火や焼鈍などの処理により機械的性質を向上させる；最終検査および包装 熱間圧延無継ぎ目鋼管は生産効率が高くコストが低い一方で、表面品質および寸法精度はやや劣る より高い精度が求められる用途では、冷間引抜きが採用される。この工程では、まず熱間圧延されたシェルをビレットとして用い、酸洗いによって表面の酸化皮膜を除去する 粗鋼管はその後、冷間圧延または冷間引抜きミルで所定の寸法に加工され、寸法精度および表面品質が大幅に向上する 冷間加工鋼管は通常、内部応力を除去し延性を回復させるための焼鈍処理を経た後、矯正、切断、研磨などの仕上げ処理が施されます 冷間圧延無継ぎ目鋼管は、寸法精度が高く表面粗さが小さいという特徴があり、精密機械や油圧システムなどに適しています .

溶接鋼管の製造：ERW、LSAW、SSAW

溶接鋼管は、電気抵抗溶接（ERW）、縦方向サブマージドアーク溶接（LSAW）、螺旋サブマージドアーク溶接（SSAW）の3つの主要な工程で製造されます。それぞれ異なる原材料、成形方法、および用途が特徴です . ERW パイプ 熱間圧延広幅コイルを原料とし、事前ベンディング、成形、溶接、熱処理、サイズ調整、矯正、切断の工程を経て製造されます 高周波誘導加熱により接合面を局所的に溶融させ、圧力を加えることで溶接電極を使わずに接合します。ERW鋼管は寸法精度が高く、壁厚が均一で、表面品質に優れ、高圧にも耐えられますが、直径が小さく、壁厚が薄いものに限られます。 都市ガス、原油、精製油の輸送など、幅広い分野で使用されています。 . LSAWパイプ 単一の鋼板を金型または成形機でプレス成形し、両面サブマージドアーク溶接と拡管処理を施して製造されます。 uOE方式では、鋼板をまずU字形に、次にO字形にプレス成形し、内外面を溶接した後、機械的に拡管します。JCOE方式では、鋼板を複数段階のプレス工程で段階的に成形します。LSAW鋼管は、製品仕様の範囲が広く、靭性・延性・均質性・溶接部の密度に優れており、大口径・厚肉・高圧耐性・低温耐性に特に優れています。 . SSAW配管の製造において品質が極めて重要です。 ストリップ鋼帯のコイルを角度をつけて連続供給し、自動二重ワイヤー両面サブマージドアーク溶接により螺旋状の溶接継ぎ目を形成する方法です。この製法により、幅が狭くコストの低いコイルを用いて大口径パイプ（外径1016～3200mm）を製造できます 螺旋溶接方式は、大量の石油・ガスを輸送するのに適した大口径パイプの製造を可能にします。SSAWパイプは、石油・天然ガス・水の輸送用パイプラインや杭打ち、構造用など、広範な分野で使用されています。

性能とコストの違い

製造工程の違いにより、それぞれ固有の性能・コスト・寸法特性が生じます。シームレスパイプは溶接継ぎ目がないため、一般的に強度・信頼性が高いと認識されています 。周方向における材質の均一性に優れ、内圧およびねじりに対する耐性が非常に高いのが特長です。ただし、現代の製造技術および品質保証試験によって、両者の耐久性の差は大幅に縮小されています。 実際には、現代の溶接技術（特にERW／HFW）により製造された継手は、母材と同等またはそれ以上の強度を有します 溶接管は、シームレス管と比較して表面が滑らかで均一であり、製造コストも低くなります シームレス管は、通常、溶接管よりも20～40％高価であり、大径サイズでは納期も長くなります 規格上、溶接管の固有強度は、同等のシームレス管より約20％低いものと正式に定められています 壁厚の均一性にも差があり、溶接管では通常±10％以内（あるいはそれ以上）の精度が得られるのに対し、シームレス管では典型的な偏心率は±12.5％です .

用途別選定基準：それぞれを選択するタイミング

シームレス管と溶接管の選択は、使用圧力、管径、予算、納期によって決まります 高圧用途（石油・ガス産業、製油所、石油・ガス探査・掘削、油圧シリンダーなど）および400℃を超える高温用途、-46℃を下回る低温用途、ならびにHAZ割れのリスクを最小限に抑える必要がある酸性環境（サワー環境）では、シームレス管が義務付けられたり、強く推奨されたりします。 小径配管（NPS 2以下）においても、シームレス管が標準的な慣行であるため、同様に推奨されます。 一般的なシームレス管の規格には、ASTM A106、A335、API 5Lがあります。 溶接管は、大口径パイプライン（NPS 24以上）において、シームレス管が入手困難またはコスト面で現実的でない場合に、通常許容され、しばしば推奨されます。 また、構造用用途（ASTM A500またはEN 10219準拠）や、給水・低圧公用設備などにも適用可能です。 溶接管は、非飲料用水（低圧給水、暖房、冷房、ガスなど）を扱う建築設備分野でも広く使用されています。 一般的な溶接鋼管の規格には、ASTM A53タイプE、API 5L、およびASTM A671／A672があります。 aSME B31.3における溶接継手効率係数（E）は、溶接鋼管が設計圧力要件を満たすかどうかを判定する指標です。該当する規格に従って検査されたERW鋼管では、E＝0.85～1.0であり、無縫管では常にE＝1.0となります。 これらの基本的な製造プロセスの違いを理解することで、技術的要件と経済的観点を各用途に応じて最適に両立させる鋼管を選定できるようになります。