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炭素鋼管とは？種類、プロセスおよびメンテナンス

May 14, 2025

現代の産業や建設において、配管システムは非常に重要な役割を果たしています。石油やガスの輸送から建物構造のサポート、水処理システムの配管まで、配管の選択はシステムの効率、安定性、経済性に直接影響します。カーボン鋼管が、その高い強度、優れた加工性能、そして比較的低いコストにより、多くのユーザーの選択肢となっています。この記事では、炭素鋼管の定義、種類、主な用途、および利点について包括的に紹介し、より詳細な理解を得られるようにします。

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炭素鋼管とは何ですか？

炭素鋼管は、主に炭素鋼を材料とした金属管です。ここでいう炭素鋼とは、主成分として鉄と炭素からなる合金のことで、その炭素含有量は通常0.02%から2.11%の間です。炭素含有量によって、炭素鋼は低炭素鋼、中炭素鋼、高炭素鋼に分けられます。炭素鋼管は様々な熱処理や冷処理のプロセス（例えば熱間圧延、冷間圧延、溶接、無継ぎ目加工など）によって形成され、液体、ガス、または固体粒子の輸送や構造的な支持に使用されます。

炭素鋼管にはどのような種類がありますか？

1. 製造方法による分類

(1) ミュール鋼管: ミュール鋼管は、鋼のインゴットを貫通させ、熱間転造または冷間転造によって作られます。管体には溶接部がなく、全体的な構造がより均一です。高い耐圧強度を持ち、高温、高圧または厳しい条件での使用に適しています。例えば、高圧ボイラー、石油輸送、圧力容器などです。

(2) 接合鋼管: 接合鋼管は、転がした鋼板または鋼帯を溶接して作られます。溶接形式により、直縫溶接管と螺旋溶接管に分けられます。高い生産効率と低コストで、大口径のパイプラインや構造支持に適しています。

2. 断面形状による分類

(1) 円形管: 流体抵抗が最小であり、最も広く使用されている断面形状で、液体やガスの輸送に広く使われています。

(2) 角管と矩形管：これはより強力な構造的なサポート能力を持ち、建物や機械のフレーム構造に頻繁に使用されます。

3. 材料の炭素含有量による分類

(1) 低炭素鋼管（炭素含有量0.25%未満）：炭素含有量が低いので、良好な塑性と靭性があり、冷間加工や溶接に適しています。主に自動車の排気システム、給水管、家具用パイプなどに使用されます。

(2) 中炭素鋼管（炭素含有量0.25%～0.60%）：高い強度、適度な硬さがあり、機械部品や建築構造に使用されます。

(3) 高炭素鋼管（炭素含有量0.60%以上）：硬さが高く、優れた耐摩耗性がありますが、比較的脆く、主にナイフ、ばね、プレス金型、高強度軸などを作り出すのに使用されます。

炭素鋼管の製造プロセス

原材料はカーボン鋼管丸管インゴットであり、カッティングマシンで約1メートルの長さにカットされ、コンベアベルトを通じて炉に送られて加熱されます。インゴットは約1200度 Celsius の温度で炉に送られ加熱されます。燃料は水素またはアセチレンです。炉内の温度管理は重要な問題です。丸管インゴットが炉から取り出された後、圧力貫通機によって貫通させる必要があります。一般的な貫通機としては、テーパーロール貫通機がよく使用されます。この貫通機は高い生産効率、良い製品品質、大きな貫通および拡張能力を持ち、さまざまな鋼種を貫通することができます。

貫通後、円形管坯は順次、三ローラー斜め転がし、連続転造または押出成形されます。押出後、管から取り外してサイズを調整する必要があります。サイズ調整機は、鋼材に高速で回転しながら錐状のドリルビットで穴を開け、鋼管を形成します。鋼管の内径は、サイズ調整機のドリルビットの外径長さによって決定されます。サイズ調整後、鋼管は冷却塔に入り、水噴霧によって冷却されます。

冷却後、鋼管は真っすぐに矯正されます。矯正後、鋼管はコンベアベルトによって金属欠陥検出器（または水圧テスト）に送られ、内部の欠陥を検出します。鋼管の中に亀裂や気泡などの問題がある場合、それらは検出されます。品質検査後、鋼管は厳密な手作業による選別も通過しなければなりません。品質検査後、鋼管には番号、仕様、生産ロット番号などが塗料で噴霧され、クレーンによって倉庫に吊り込まれます。