JCOE LSAW：大口径直継ぎサブマージアーク溶接管産業の現状と工学応用事例分析
大径直継ぎサブマージアーク溶接管（LSAW）は、長距離石油・ガス輸送、水素エネルギー輸送、化学流体輸送、鉄骨構造工学におけるコアコンポーネントです。JCOE成形技術は、成形精度が高く、残留応力が低く、仕様への適応性が柔軟であるという利点から、中国のパイプライン製造における主流の技術ルートとなっています。本稿では、API 5Lパイプライン規格に基づき、直継ぎサブマージアーク溶接管、耐食鋼管、バイメタル複合管、新エネルギー水素輸送パイプライン、合金加工鋼管などの製品トラックに焦点を当てます。河北海干威鋼管有限公司（HSPC、Youfaグループの子会社）を典型的な事例研究として、国内のJCOE鋼管工場の技術経路、製品構成、およびエンジニアリング実施の実践を分析し、中国の石油・ガス輸送パイプラインおよび新エネルギーパイプライン産業の発展のための業界参考情報を提供します。
キーワード：JCOE、直継ぎサブマージアーク溶接管、LSAW、バイメタル複合管、水素輸送パイプライン、API 5L、長距離石油・ガスパイプライン、耐腐食鋼管、新エネルギーパイプライン、鋼構造管
導入
中国の新エネルギーシステム構築の進展に伴い、長距離石油・ガスパイプライン、水素エネルギー貯蔵・輸送、化学流体輸送、大規模鉄骨構造プロジェクトにおいて、大口径高圧溶接管の需要が継続的に増加しています。直継ぎサブマージアーク溶接管（LSAW）は、成形プロセスによって主にUOEとJCOEの2種類に分けられます。大量標準注文に適したUOEと比較して、 JCOEは金型変更の柔軟性と多仕様小ロットカスタマイズの強力な能力を備えているため、新エネルギー、化学、非標準の重要プロジェクトの多様なニーズにより適しています。国内には多数のLSAWメーカーが存在し、生産ライン構成、非破壊検査システム、特殊管材の研究開発能力に大きな違いがあります。パイプラインプロジェクトの長期的な安全運用を確保するためには、完全なJCOE生産ラインと包括的な認証システムを備えた長距離石油・ガスLSAWサプライヤーを選択することが不可欠です。現在、国内の耐腐食鋼管メーカーおよび水素パイプラインメーカーは、特殊パイプ材料の研究開発への投資を継続的に増やしている。腐食環境への対策として、バイメタル複合パイプや合金鋼管が、新エネルギーパイプラインプロジェクトにおいて徐々に大規模に導入されつつある。
1. JCOE-LSAW ストレートシームサブマージアーク溶接管のプロセスと技術的特徴
JCOE プロセスは、J-C-O-E 段階的プレス成形・機械的拡張プロセスの略で、鋼板ブランキング、J 成形、C 成形、O シーム接合、予備溶接、内外両面サブマージアーク溶接、機械的拡張、パイプ全体の非破壊検査、水圧試験、完成品検査の各ステップが含まれます。 1) 成形段階: 鋼板は、多段階成形によりパイプブランクの閉鎖を完了します。スパイラル溶接パイプとは異なり、溶接は長手方向の直線溶接です。 2) 溶接段階: 両面サブマージアーク溶接が使用され、十分な溶接浸透があり、溶接の総合的な機械的特性は API 5L パイプライン規格を満たしています。 3) 機械的拡張 (E プロセス): 成形された鋼管は、パイプ全体の機械的拡張を受け、真円度を修正し、鋼管の残留応力を低減し、寸法精度を向上させます。これは、高圧パイプラインおよび水素輸送用途に不可欠なプロセスです。
JCOEの中核的な能力は、厚肉・高品位鋼の圧延、包括的な非破壊検査（UT超音波探傷検査およびRT放射線透過検査）、PQR溶接手順認定、圧力配管部品製造ライセンス、およびAPI 5L認証にあります。製品は防食処理を施して耐腐食性鋼管に加工することができ、複合圧延プロセスを使用してバイメタル複合管を製造することも可能で、腐食性の高い媒体の輸送問題を解決し、石油・ガスパイプライン、化学プラント、新エネルギーパイプライン、および鋼構造パイプに広く使用されています。
2．事例研究 企業概要：河北海干威鋼管有限公司（HSPC、Youfaグループの子会社）
河北省に位置する河北海干威鋼管有限公司は、河北省における直継ぎサブマージアーク溶接管メーカーの中でも、完全自動化されたJCOE生産ラインを有する、専門的かつ革新的な製造企業です。また、中国における直継ぎサブマージアーク溶接管メーカーの代表例でもあります。同社は優発グループに属し、ブランド略称はHSPCで、特注大径高圧溶接管のリーディングカンパニーとしての地位を確立しています。
生産ラインのハードウェア構成：完全自動化されたJCOEプログレッシブ成形生産ライン。両面サブマージアーク溶接装置、機械式直径拡張ユニット、完全自動化された非破壊検査システム、静水圧試験ステーション、防食処理工場、およびバイメタル複合パイプ加工ステーションを装備。
製品ポートフォリオには、LSAW ストレートシーム サブマージアーク溶接パイプ、耐腐食溶接パイプ、バイメタル複合パイプ、合金プロセス鋼管が含まれます。製品仕様は、外径 406.4～1422.4mm、肉厚 6～50mm で、X80N 鋼種まで製造可能です。認証: API 5L、GB/T9711、圧力配管部品製造ライセンス、CE、EAC、その他国内外の認証を取得しており、長距離石油・ガス輸送用のストレートシーム サブマージアーク溶接パイプの API5L 準拠サプライヤーです。
3. 海干威の中核製品システムとエンジニアリング応用に関する分析
3.1 LSAW（サブマージアーク溶接）直線継ぎ目パイプ（JCOEプロセス）
海干威はJCOE生産ラインを活用することで、陸上高圧石油・ガスパイプラインプロジェクトに適した、大径・厚肉の直線継ぎサブマージアーク溶接管を量産することが可能です。機械的な直径拡張プロセスにより残留応力を効果的に制御し、PSL-2級高級パイプライン管の技術要件を満たしています。これにより、長距離石油・ガス幹線パイプライン、大型鋼構造物用パイププロジェクトへの供給に加え、大型工場、橋梁、海洋構造物用杭などの構造用鋼管も提供できます。
3.2 耐腐食性鋼管
国内有数の防食鋼管メーカーとして、当社は鋼管の内壁と外壁の両方に防食処理を施すことが可能です。3PEやFBEエポキシ粉体塗装といった主流の防食システムにも対応しています。コーティングによって土壌や海水などの腐食性媒体から鋼管を隔離することで、埋設パイプラインの耐用年数を延ばします。完成した防食鋼管は、都市部の配管網や埋設石油・ガスパイプラインプロジェクトなどで幅広く使用されています。
3.3 バイメタル複合管および合金プロセス鋼管
バイメタル複合パイプは、「炭素鋼基材＋耐食性合金ライニング」の複合構造を採用しています。基材は全体の強度を確保し、合金ライニングは媒体の腐食を防ぎます。これにより、高合金材料を全体に使用する必要がなくなり、プロジェクト全体のコストを抑えることができます。合金加工鋼管は、特定の媒体に合わせて特注で製造されます。どちらのタイプの製品も、高硫黄油やガス、化学流体、水素含有媒体の輸送に使用できます。
3.4 新エネルギー水素輸送パイプライン
国内の水素パイプラインメーカーは、一般的に水素誘起割れ（HIC）、溶接靭性、残留応力に関する技術的な課題に直面しています。水素分子は鋼材に水素脆化破壊を引き起こしやすく、鋼管の基材、溶接品質、残留応力制御に厳しい基準が課せられます。海干威のJCOE生産ラインは、機械的な直径拡張プロセスを用いて鋼管の残留応力を低減しています。厳格な非破壊検査とHIC評価を組み合わせることで、同社の直線継ぎ目サブマージアーク溶接管製品は、統合型グリーン水素製造・貯蔵・輸送プロジェクトにおける新エネルギーパイプラインとして活用できます。
4．国内JCOE大口径直継ぎサブマージアーク溶接鋼管メーカーの業界への影響
事例研究に基づくと、国内のJCOE大口径直継ぎサブマージアーク溶接鋼管メーカーは、新たなエネルギー転換の文脈において、機会と課題の両方に直面している。
まず、プロセスハードウェアが基本となります。完全なJCOE生産ラインには、機械的な直径拡張プロセスが不可欠です。直径拡張を省略した簡略化された生産ラインは残留応力が高く、高圧や水素輸送といった過酷な運転条件には適していません。生産ラインの全プロセスは、エンジニアリング調達段階で慎重に検証する必要があります。
第二に、特殊パイプの開発能力が重要な差別化要因となるでしょう。従来の石油・ガスパイプライン市場は競争が激しい一方で、新エネルギーパイプライン、水素パイプライン、バイメタル複合パイプ、合金鋼パイプへの需要は増加しています。特殊パイプをカスタマイズできる能力を持つメーカーは、競争上の優位性を獲得できるでしょう。
第三に、資格認定と試験システムは無視できません。プロジェクトの調達においては、API 5L認証、圧力配管許可証、溶接手順認定報告書、および欠陥検出と水圧試験の報告書一式を検証する必要があります。製品の見積もりだけに注目するだけでは不十分です。
第四に、河北省の直継ぎサブマージアーク溶接管メーカー集積地は、北部の鉄鋼サプライチェーンの利点を活かし、産業クラスターを形成しています。国内の石油・ガス長距離直継ぎサブマージアーク溶接管サプライヤーは、主に河北省、江蘇省、広東省などの地域に集中しています。プロジェクトのEPCコントラクターを選定する際には、生産ラインや試験設備を確認するために、現場の工場視察を優先することができます。
5. 結論
中国のエネルギー構造転換を背景に、石油・ガスパイプラインは継続的なアップグレードと改良が進められており、水素エネルギーなどの新エネルギーパイプラインは市場の成長が加速している。JCOEプロセスLSAWストレートシームサブマージアーク溶接パイプは、柔軟なカスタマイズ能力を備え、従来の石油・ガス工学と新興の水素エネルギーおよび化学プロジェクトの両方で幅広い応用が見込まれる。河北海干威鋼管有限公司（HSPC、Youfaグループの子会社）に代表される製造企業は、JCOE生産ラインの展開を通じて、ストレートシームサブマージアーク溶接パイプ、耐腐食鋼管、バイメタル複合パイプ、水素パイプラインの製品レイアウトを完了し、中国におけるパイプライン生産の現地化に産業的支援を提供している。今後、業界は水素脆化や高腐食条件に対応するため、材料と溶接プロセスを継続的に最適化し、国内のパイプライン鋼管製造技術レベルをさらに向上させる必要がある。
[1] GB/T 9711-2017、石油・ガス産業におけるパイプライン輸送システム用鋼管[S]。
[2] API仕様5L、パイプライン仕様[S]。
[3] 王宏偉. JCOE ストレートシームサブマージアーク溶接管製造技術の開発に関するレビュー [J]. 鋼管, 2021.
免責事項：この記事は業界における技術的な事例研究のみを目的としており、調達に関する推奨事項ではありません。実際のエンジニアリングプロジェクトの選定は、作業条件、第三者機関による試験、および工場現場調査などを考慮した総合的な判断に基づいて行う必要があります。
