「角パイプの製造方法って、どんな工程で作られているんだろう？」そんな疑問を持つ製造業の調達担当者や技術者の方は少なくありません。取引先から「電縫鋼管法」や「サイジング工程」といった専門用語を聞いても、具体的なイメージが湧かず困っていませんか？
実は、角パイプの製造方法は大きく分けて3つの成形技術があり、サイズや板厚によって最適な方法が異なります。この違いを理解することで、適切な調達判断やコスト削減につながるのです。
この記事でわかること：
- 角パイプ製造の基本工程（14工程の全体像）
- 電縫鋼管法・ロール成形・プレス成形の違い
- サイズや板厚別の最適な製造方法
- 冷間加工と熱間加工の使い分け
- 製造方法が品質・コストに与える影響
角パイプ製造方法とは？基礎知識と全体像
角パイプは、現代の建築や製造業において欠かせない構造材です。その名の通り、断面が正方形や長方形の形状をしたパイプのことで、丸パイプと比較して高い強度と優れた接合性を持っています。しかし、この四角い形状はどのようにして作られるのでしょうか。
実は、角パイプの製造方法は一つではありません。サイズや板厚、用途に応じて最適な製造方法が選ばれ、それぞれ異なる工程を経て完成します。主な製造方法は大きく分けて3つ：電縫鋼管法、ロール成形、プレス成形があり、それぞれに特徴とメリット・デメリットがあります。
この章では、角パイプ製造の全体像を把握するために、基本的な定義から製造方法の分類、そして全工程のフローまでを解説します。まずは「角パイプとは何か」という基礎から始めましょう。
角パイプとは何か？定義と特徴
角パイプとは、断面形状が正方形または長方形をした中空の鋼管のことです。正式には「角形鋼管」と呼ばれ、JIS規格ではSTKR（一般構造用角形鋼管）やSTKMR（機械構造用角形鋼管）として規格化されています。
角パイプの最大の特徴は、丸パイプと比較して以下のような優位性があることです：
- 曲げ強度が高い：四隅が角張っているため、曲げやねじれに対する抵抗力が強い
- 接合が容易：平面同士を溶接できるため、構造物への組み付けが簡単
- スペース効率が良い：積み重ねや並べて配置する際に無駄な空間が生まれにくい
- 意匠性が高い：シャープな見た目で、建築の意匠材としても人気
用途は非常に広範囲で、建築構造物の柱材、立体駐車場、仮設資材、家具の骨組み、機械部品など、小さなものから大規模なものまで幅広く使われています。特に建築業界では、軽量かつ高強度という特性から、柱や梁として重宝されています。
製造方法の3つの分類
角パイプの製造方法は、主に以下の3つの分類に分けられます：
①電縫鋼管法（高周波抵抗溶接法）
コイル状の鋼帯を巻き戻し、ロール成形で徐々に円形に曲げながら、エッジ部分を高周波抵抗溶接で接合して丸管を作ります。その後、サイジング工程で丸管を角形に成形します。生産性が最も高く、現在の主流となっている製造方法です。板厚16mm程度までの角パイプに適用されます。
②ロール成形（BCR製法）
鋼帯を連続的に曲げ加工しながら、電気抵抗溶接を行い、一度丸形に成形した後に角形へと変形させる方法です。BCR（冷間ロール成形角形鋼管）として規格化されており、STKR規格よりも高性能な製品を製造できます。中径から大径の角パイプに適しています。
③プレス成形（BCP製法）
厚板をプレス機で一度近似サイズに成形し、その後成形ロールを通して角管に仕上げ、一面をSAW溶接（サブマージドアーク溶接）で接合する方法です。BCP（冷間プレス成形角形鋼管）として規格化されており、板厚が厚い大型角管の製造に用いられます。辺長350〜1000mm、板厚16〜50mmといった大型サイズに対応可能です。
これらの製造方法は、製品のサイズ、板厚、材質、要求される品質などによって使い分けられます。例えば、小径で薄肉の角パイプは電縫鋼管法が効率的ですが、大型で厚肉の角管にはプレス成形やSAW溶接を併用した方法が適しています。
製造工程の全体フロー（14工程）
ここでは、最も一般的な電縫鋼管法による角パイプ製造の全体フローを、14工程に分けて解説します。この工程は、大和鋼管工業株式会社の事例を参考にしています。
- アンコイラ（巻き戻し）：コイル状の鋼帯を巻き戻して、成形機に送り込みます。
- レベラー（平坦化）：鋼帯の歪みや反りを矯正し、平らに整えます。
- 成形機（ロール成形開始）：複数のロールを通して、鋼帯を徐々に円形に曲げていきます。
- 溶接準備：鋼帯のエッジ部分を清掃し、溶接の準備を行います。
- 高周波抵抗溶接：エッジ部分に高周波電流を流し、抵抗熱で接合して丸管を形成します。
- 溶接ビード処理：溶接部分の盛り上がり（ビード）を削り取り、滑らかにします。
- 溶融亜鉛メッキ：丸管を亜鉛の溶融槽に浸漬させ、防錆処理を施します。
- 冷却：メッキ処理後の高温状態の丸管を冷却します。
- サイジング（角形成形）：サイジングロール（上下左右計12個）を通して、丸管を角形に変形させます。この工程が角パイプ製造の最重要ポイントです。
- サイズ調整：角形の寸法精度をさらに高めるため、微調整を行います。
- 矯正：曲がりやねじれを矯正し、真っ直ぐに整えます。
- 切断：所定の長さに切断します。
- 検査：寸法、外観、溶接品質などを検査します。
- 梱包・出荷：製品を梱包し、出荷準備を行います。
このように、角パイプの製造は材料の準備から成形、溶接、メッキ、サイジング、検査まで、多くの工程を経て行われます。特に9番目のサイジング工程が、丸管から角管への変形を実現する重要なステップとなります。
次の章では、この電縫鋼管法について、さらに詳しく解説していきます。
角パイプ製造方法①：電縫鋼管法の仕組みと工程
電縫鋼管法は、現在の角パイプ製造において最も生産性が高く、広く採用されている製造方法です。この方法の最大の特徴は、連続的な工程で効率よく角パイプを製造できる点にあります。
電縫鋼管法では、まずコイル状の鋼帯を巻き戻し、ロール成形によって徐々に円形に曲げていきます。そして、鋼帯の両端（エッジ部分）を高周波抵抗溶接で接合して丸管を作り、その後サイジング工程で角形に成形します。この一連の流れが連続ラインで行われるため、大量生産に適しています。
それでは、電縫鋼管法の核となる技術と工程を詳しく見ていきましょう。
電縫鋼管法とは？高周波抵抗溶接の原理
電縫鋼管法とは、鋼帯を成形しながら高周波抵抗溶接で接合し、鋼管を製造する方法です。「電縫」とは「電気溶接」を意味し、英語では「Electric Resistance Welding（ERW）」と呼ばれます。
高周波抵抗溶接の原理は以下の通りです：
- 鋼帯のエッジ部分に高周波電流（数百kHz程度）を流します。
- 電流が鋼材内部を流れる際に抵抗熱が発生し、エッジ部分が急速に加熱されます。
- エッジ部分が溶融温度付近まで加熱されると、圧接ロールで押し付けて接合します。
- この瞬間的な加熱と圧接により、強固な溶接継目が形成されます。
高周波抵抗溶接の最大のメリットは、溶接速度が非常に速いことです。毎分数十メートル以上の速度で連続的に溶接できるため、生産性が極めて高くなります。また、溶接部の品質も安定しており、母材と同等の強度を確保できます。
ただし、この方法には限界もあります。高周波抵抗溶接は板厚16mm程度までが実用的な範囲とされており、それ以上の厚物には適用が難しくなります。これが、大型角管でプレス成形やSAW溶接が採用される理由です。
サイジング工程：丸管から角管への変形プロセス
電縫鋼管法における最重要工程が、サイジング工程です。この工程で、溶接された丸管が四角い角パイプへと変形します。
サイジングとは、文字通り「サイズを整える」という意味ですが、角パイプ製造においては形状を丸から角へ変形させる役割を果たします。この工程には、サイジングロールと呼ばれる専用の成形ローラーが使用されます。
サイジングロールは、上下左右に計12個配置されており（メーカーによって数は異なる場合があります）、それぞれが精密に計算された位置とプロファイル（ローラー表面の形状）を持っています。丸管がこのローラー群の間を通過することで、徐々に四角い形状へと変形していきます。
具体的なプロセスは以下の通りです：
- 第1段階：丸管が最初のサイジングロール群に進入します。
- 第2段階：上下のロールが管を垂直方向から押し、左右のロールが水平方向から押します。
- 第3段階：徐々に圧力を高めながら、円形が楕円形、さらに角に近い形へと変形します。
- 第4段階：最終的に、正方形または長方形の断面形状に整形されます。
- 第5段階：角部のアール（丸み）を含め、寸法精度を確保して完成します。
サイジング工程では、素材の弾性（元に戻ろうとする力）を考慮し、わずかに過剰に変形させる（スプリングバック対策）ことで、最終的に正確な寸法に仕上げます。この技術には、長年の経験とノウハウが必要とされます。
また、サイジングロールの設計や配置は、製造する角パイプのサイズや板厚によって異なります。そのため、多品種の角パイプを製造するメーカーは、複数のサイジングロールセットを保有し、製品に応じて交換しています。
電縫鋼管法のメリットと限界
電縫鋼管法には、以下のようなメリットがあります：
- 生産性が非常に高い：連続ラインで製造できるため、短時間で大量生産が可能
- 品質が安定している：自動化された工程により、寸法精度や溶接品質のばらつきが少ない
- コストが低い：大量生産により単位コストを抑えられる
- 薄肉パイプに適している：板厚1.6mm〜16mm程度の製品を効率よく製造できる
- 多様なサイズに対応：小径から中径まで幅広いサイズを製造可能
一方で、限界も存在します：
- 板厚の制約：高周波抵抗溶接は板厚16mm程度が限界で、それ以上の厚物には適用できない
- 設備投資が大きい：連続ラインの構築には高額な設備投資が必要
- 大型角管には不向き：辺長400mm以上の大型角管では設備コストが高くなりすぎる
- 少量生産には不向き：連続ラインのため、少量多品種生産には効率が悪い
このような特性から、電縫鋼管法は小径から中径、板厚16mm以下の角パイプの大量生産に最適な方法と言えます。それ以外のサイズや板厚については、次章で解説するロール成形やプレス成形などの方法が採用されます。
角パイプ製造方法②：ロール成形とプレス成形の違い
電縫鋼管法が適用できない、板厚が厚い場合や大型角管を製造する際には、別の製造方法が採用されます。その代表的な方法がロール成形とプレス成形です。
これらの方法は、電縫鋼管法とは異なり、溶接方法や成形プロセスが大きく異なります。特に、厚物の溶接にはサブマージドアーク溶接（SAW）が用いられることが多く、溶接箇所も製造方法によって変わります。
この章では、ロール成形（BCR製法）とプレス成形（BCP製法）の特徴、そしてコ形断面を組み合わせる製造方法について詳しく解説します。
ロール成形（BCR製法）の特徴
ロール成形は、コイル状の鋼帯を連続的に曲げ加工しながら成形する方法です。電縫鋼管法と似ていますが、冷間成形によって製造される点が特徴で、BCR（Building Cold Rolled）として規格化されています。
BCR製法の工程は以下の通りです：
- コイルの巻き戻し：鋼帯をアンコイラで巻き戻します。
- 連続曲げ加工：複数のロールを通して、鋼帯を徐々に曲げていきます。
- 電気抵抗溶接：曲げ加工と並行して、エッジ部分を電気抵抗溶接で接合します。
- 丸形成形：まず丸管の形状に成形します。
- 角形成形：その後、ロールで角形に成形します。
- 矯正・切断：寸法を整え、所定の長さに切断します。
BCR製法のメリットは以下の通りです：
- 高強度：冷間成形により、加工硬化で強度が向上します。
- 高精度：常温加工のため、寸法精度が高く、仕上がりが綺麗です。
- STKR規格より高性能：BCR規格は、一般構造用角形鋼管（STKR）よりも高い性能基準を満たしています。
- 中径〜大径に対応：辺長100mm〜500mm程度の製品に適しています。
ただし、BCR製法も板厚の制約があり、あまりに厚い板には適用できません。一般的には板厚12mm程度までが目安とされています。
プレス成形（BCP製法）の特徴
プレス成形は、厚板をプレス機で一度成形し、その後ロールで仕上げる方法です。BCP（Building Cold Pressed）として規格化されており、厚肉の大型角管の製造に適しています。
BCP製法の工程は以下の通りです：
- 厚板の準備：所定のサイズに切断された厚板を用意します。
- プレス成形：プレス機で厚板を近似サイズの形状（U字形やコ字形）に曲げます。
- ロール成形：成形ロールを通して、角管の最終形状に仕上げます。
- SAW溶接：一面（または必要箇所）をサブマージドアーク溶接で接合します。
- 矯正・切断：寸法を整え、所定の長さに切断します。
- 検査：溶接品質や寸法を検査します。
BCP製法のメリットは以下の通りです：
- 厚肉対応：板厚16mm〜50mmといった厚物に対応可能です。
- 大型サイズ対応：辺長350mm〜1000mmの大型角管を製造できます。
- 高強度：厚肉のため、非常に高い強度を持ちます。
- 建築構造物に最適：大規模建築の柱材として多用されます。
BCP製法は、電縫鋼管法やロール成形では対応できない厚肉・大型の角管に特化した製造方法です。ただし、プレス工程が入るため生産性は電縫鋼管法より低く、コストも高くなる傾向があります。
コ形断面を2つ合わせる製造方法
大型角管の製造方法には、もう一つ重要な手法があります。それがコ形断面を2つ合わせる方法です。
この方法では、以下のような工程を経て角管を製造します：
- コ形鋼の製造：ロール成形またはプレス成形で、断面がコ字形（U字形）の形鋼を2つ製造します。
- 向かい合わせに配置：2つのコ形鋼を向かい合わせに配置し、角管の形状にします。
- SAW溶接：2面をサブマージドアーク溶接で接合します。
- 矯正・仕上げ：溶接後の歪みを矯正し、寸法を整えます。
この方法のメリットは以下の通りです：
- 厚肉対応：板厚9mm〜32mmの範囲に対応可能です。
- 大型対応：辺長350mm〜1000mmの大型角管を製造できます。
- 溶接品質の安定：SAW溶接は溶接品質が安定しており、強度も高い。
- 柔軟性：形状のカスタマイズが比較的容易です。
この方法は、特に建築構造物の柱材として使用される大型角管の製造に多用されています。溶接箇所は2面となるため、溶接作業量は増えますが、厚肉材への対応が可能で、品質も安定しています。
その他にも、厚板4枚を組み合わせて4面を溶接する方法や、熱間圧延のコ形鋼をSAWで2面溶接する方法など、様々な製造方法が存在します。製造する角管のサイズ、板厚、要求品質に応じて、最適な方法が選択されます。
角パイプ製造方法③：冷間加工と熱間加工の使い分け
角パイプの製造において、もう一つ重要な分類が加工温度による違いです。金属加工は、加工する温度によって冷間加工と熱間加工に大別されます。
これらは単なる温度の違いだけでなく、製品の品質や特性に大きな影響を与えます。冷間加工は高精度・高強度が得られる一方、熱間加工は大きな変形が容易で、大型材の加工に適しています。
この章では、冷間加工と熱間加工の原理、特徴、そして使い分けについて詳しく解説します。
冷間加工とは？特徴とメリット
冷間加工とは、常温（室温）、または再結晶温度以下の温度で金属を加工する方法です。鋼材の場合、おおよそ600℃以下での加工が冷間加工に分類されます。
冷間加工の主な方法には、以下があります：
- 冷間圧延：常温で鋼材をロールで圧延する
- 冷間引抜き：ダイス（金型）を通して引き抜き、断面を縮小する
- 冷間プレス：プレス機で曲げや成形を行う
- 冷間ロール成形：常温で連続的にロール成形する
冷間加工のメリットは以下の通りです：
- 寸法精度が高い：熱膨張がないため、高精度な寸法管理が可能
- 表面仕上げが良い：酸化スケールが発生せず、滑らかな表面が得られる
- 加工硬化による強度向上：加工によって材料が硬化し、強度が向上する
- 機械的性質の向上：降伏点や引張強度が高くなる
- 加熱不要：エネルギーコストが低い
一方、デメリットもあります：
- 加工荷重が大きい：常温では材料が硬いため、大きな力が必要
- 延性の低下：加工硬化により、材料が脆くなる傾向がある
- 大きな変形が困難：一度に大きな変形を加えるのが難しい
- 残留応力：加工後に内部応力が残る場合がある
角パイプ製造においては、BCR製法やBCP製法が冷間加工の代表例です。これらは高精度・高強度が求められる建築用角形鋼管の製造に適しており、STKR規格よりも高い性能を実現しています。
熱間加工とは？特徴とメリット
熱間加工とは、金属を再結晶温度以上に加熱した状態で加工する方法です。鋼材の場合、おおよそ900℃〜1200℃程度に加熱して加工します。
熱間加工の主な方法には、以下があります：
- 熱間圧延：高温で鋼材をロールで圧延する
- 熱間鍛造：高温でハンマーやプレスで成形する
- 熱間押出し：高温でダイスから押し出して成形する
熱間加工のメリットは以下の通りです：
- 大きな変形が容易：材料が軟化しているため、大きな変形を加えやすい
- 加工荷重が小さい：材料が柔らかいため、小さな力で加工できる
- 大型材の製造が可能：大型の角管やビレットの製造に適している
- 残留応力が少ない：加工中に応力が緩和される
- 材質の改善：鋳造組織が破壊され、機械的性質が向上する
一方、デメリットもあります：
- 寸法精度が低い：冷却時の収縮により、寸法精度が低下する
- 表面酸化：高温加工により表面に酸化スケールが生成される
- エネルギーコストが高い：加熱に大量のエネルギーが必要
- 設備投資が大きい：加熱炉などの設備が必要
角パイプ製造においては、大型角管の素材製造や特殊な形状の成形に熱間加工が用いられることがあります。例えば、コ形断面を熱間圧延で製造し、その後にSAW溶接で角管に仕上げる方法などです。
冷間圧延と熱間圧延の違い
角パイプ製造において特に重要なのが、圧延工程です。圧延は、金属をロール間に通して延ばす加工法で、鋼帯やコイルの製造に用いられます。この圧延が冷間か熱間かによって、製品の特性が大きく変わります。
熱間圧延（Hot Rolling）の特徴：
- 再結晶温度以上（約900℃以上）で圧延
- 大きな減厚が可能で、厚板から薄板まで製造できる
- 表面に酸化スケールが発生し、黒っぽい外観になる（黒皮材）
- 寸法精度は比較的低い
- 比較的安価
- 主に鋼帯の粗材や厚板の製造に使用される
冷間圧延（Cold Rolling）の特徴：
- 常温で圧延
- 減厚量は小さいが、高精度な板厚管理が可能
- 表面が滑らかで光沢がある（銀色の外観）
- 寸法精度が高い
- 加工硬化により強度が向上する
- 熱間圧延材を原料として、さらに薄く精密に仕上げる
実際の角パイプ製造では、熱間圧延で製造された鋼帯を原料として、冷間成形で角パイプに仕上げるという組み合わせが一般的です。例えば、電縫鋼管法では熱延コイルを原料とし、常温でロール成形と溶接を行います。
一方、冷間圧延された鋼帯を原料とする場合は、さらに高精度で表面品質の良い角パイプが得られます。これは精密機械部品や意匠材として使用される高品質な角パイプの製造に適しています。
このように、冷間加工と熱間加工は、製品の用途や要求品質に応じて使い分けられます。建築構造用であれば熱延材ベースの冷間成形、精密機械部品であれば冷延材ベースの冷間成形といった具合です。
サイズ・板厚別：最適な角パイプ製造方法の選び方
ここまで、角パイプの主な製造方法について解説してきました。しかし、実際にはどの製造方法を選ぶべきなのでしょうか？その答えは、製造する角パイプのサイズと板厚によって決まります。
角パイプの製造方法は、技術的な制約やコスト面から、適用可能な範囲が決まっています。例えば、電縫鋼管法は板厚16mm以下に限られ、大型角管にはプレス成形が適しています。
この章では、板厚、サイズ、材質の観点から、最適な製造方法の選び方を解説します。
板厚による製造方法の違い（16mm以下 vs 16mm以上）
角パイプ製造において、板厚16mmは一つの重要な境界線です。これは、高周波抵抗溶接の技術的限界に由来します。
板厚16mm以下の場合：
- 推奨製造方法：電縫鋼管法（高周波抵抗溶接）
- 理由：高周波抵抗溶接は、板厚16mm程度までであれば効率よく溶接できます。生産性が高く、コストも低いため、この範囲では最適な方法です。
- 適用製品：小径〜中径の角パイプ（辺長50mm〜400mm程度）
- 規格：STKR（一般構造用角形鋼管）、STKMR（機械構造用角形鋼管）など
板厚16mm以上の場合：
- 推奨製造方法：プレス成形＋SAW溶接、またはコ形断面組み合わせ＋SAW溶接
- 理由：高周波抵抗溶接では十分な溶接品質が得られないため、サブマージドアーク溶接（SAW）を使用します。SAW溶接は板厚50mm程度まで対応可能です。
- 適用製品：大径角管（辺長350mm〜1000mm）
- 規格：BCP（冷間プレス成形角形鋼管）など
この板厚による違いは、溶接技術の物理的限界に起因します。高周波抵抗溶接は瞬間的な加熱と圧接を行うため、板厚が厚いと内部まで十分に加熱できません。一方、SAW溶接はアークの熱で溶接するため、厚物にも対応できます。
実際の製造現場では、板厚12mm〜19mmの範囲が「境界領域」となり、製造量や設備状況に応じて製造方法が選択されます。
サイズによる製造方法の違い（小径・中径・大径）
角パイプのサイズ（辺長）によっても、最適な製造方法は異なります。一般的には、以下のように分類されます：
小径角パイプ（辺長10mm〜100mm程度）：
- 推奨製造方法：電縫鋼管法、冷間引抜成形
- 特徴：スモール角パイプとも呼ばれ、STKMR規格で製造されることが多い。精密機械部品、家具部材、意匠材などに使用。
- 板厚範囲：0.8mm〜6mm程度
- 製造のポイント：高精度が要求されるため、冷間引抜成形で寸法精度を高めることが多い。
中径角パイプ（辺長100mm〜400mm程度）：
- 推奨製造方法：電縫鋼管法、ロール成形（BCR製法）
- 特徴：最も需要が多いサイズ帯。STKR規格またはBCR規格で製造される。建築構造材、仮設資材、立体駐車場などに使用。
- 板厚範囲：1.6mm〜12mm程度
- 製造のポイント：電縫鋼管法で大量生産され、コストパフォーマンスが高い。
大径角パイプ（辺長400mm以上）：
- 推奨製造方法：プレス成形（BCP製法）、コ形断面組み合わせ＋SAW溶接
- 特徴：大規模建築物の柱材として使用される。BCP規格で製造されることが多い。
- 板厚範囲：9mm〜50mm
- 製造のポイント：電縫鋼管法では設備コストが高すぎるため、プレス成形やSAW溶接を組み合わせた方法が効率的。
このように、サイズによって製造方法が変わるのは、設備の経済性と技術的な実現性のバランスによるものです。電縫鋼管法は連続ラインのため、大型設備になるほど投資額が膨大になります。そのため、大型角管にはバッチ式のプレス成形が適しています。
材質による製造方法の違い（鋼・ステンレス・アルミ）
角パイプは、鋼材だけでなく、ステンレス鋼やアルミニウム合金でも製造されます。材質によって、適した製造方法が異なります。
鋼材（炭素鋼・高張力鋼）の角パイプ：
- 製造方法：電縫鋼管法、ロール成形、プレス成形など、全ての方法に対応
- 特徴：最も一般的で、大量生産に適している
- 用途：建築構造材、土木資材、機械部品など
- 溶接方法：高周波抵抗溶接、SAW溶接が一般的
ステンレス鋼の角パイプ：
- 製造方法：TIG溶接＋ロール成形、冷間引抜成形
- 特徴：ステンレスは高周波抵抗溶接が難しいため、TIG溶接（タングステンイナートガス溶接）が用いられることが多い。溶接後に研磨して仕上げる。
- 用途：食品機械、医療機器、意匠材、耐食性が求められる環境
- 製造のポイント：表面品質が重要なため、溶接部の研磨仕上げが必須。
アルミニウム合金の角パイプ：
- 製造方法：押出成形、TIG溶接＋成形
- 特徴：アルミは押出成形が容易なため、金型を使った押出成形が主流。複雑な断面形状も製造可能。
- 用途：建築サッシ、家具、自動車部品、軽量構造材
- 製造のポイント：押出成形では、金型さえあれば多様な形状を効率よく製造できる。溶接する場合はTIG溶接またはMIG溶接が用いられる。
このように、材質によって溶接方法や成形方法が異なります。特にステンレスやアルミは、鋼材とは異なる製造技術が必要となるため、専門メーカーに製造を依頼するのが一般的です。
材質選定の際には、用途、強度、耐食性、コストを総合的に判断し、それに応じた製造方法を選択することが重要です。
角パイプ製造の専門用語を完全解説
角パイプ製造に関わる専門用語は非常に多く、初めて学ぶ方にとっては理解が難しいかもしれません。しかし、これらの用語を正しく理解することで、取引先や製造現場とのコミュニケーションが格段にスムーズになります。
この章では、角パイプ製造において特に重要な専門用語を厳選し、分かりやすく解説します。これらの用語をマスターすれば、技術資料や仕様書を読む際にも困ることはありません。
サイジング・サイジングロールとは
サイジング（Sizing）とは、文字通り「サイズを整える」という意味ですが、角パイプ製造においては「丸管を角形に成形する工程」を指します。電縫鋼管法における最重要工程の一つです。
サイジングロール（Sizing Roll）は、この工程で使用される専用の成形ローラーのことです。上下左右に複数個（一般的には12個程度）配置され、それぞれが精密に設計されたプロファイル（ローラー表面の形状）を持っています。
サイジング工程では、以下のようなプロセスが行われます：
- 溶接された丸管がサイジングロール群に進入
- 上下左右からローラーで圧力を加える
- 徐々に丸形から角形へと変形
- 最終的に正方形または長方形の断面形状に整形
- 寸法精度を確保して完成
サイジングロールの設計には、材料の弾性（スプリングバック）を考慮した高度な技術が必要です。金属は変形させた後、わずかに元の形に戻ろうとする性質があるため、最終寸法よりもわずかに過剰に変形させる必要があります。
また、製造する角パイプのサイズや板厚によって、適切なサイジングロールのセットが異なります。そのため、多品種を製造するメーカーは、複数のサイジングロールセットを保有し、製品に応じて交換しています。
電気抵抗溶接・SAW溶接とは
角パイプ製造において、溶接は非常に重要な工程です。主に使用される溶接方法は、電気抵抗溶接とSAW溶接の2つです。
電気抵抗溶接（Electric Resistance Welding：ERW）
電気抵抗溶接は、高周波電流を流して抵抗熱で接合する溶接方法です。特に高周波を使用する場合は「高周波抵抗溶接」と呼ばれます。
- 原理：鋼帯のエッジ部分に高周波電流を流し、抵抗熱で加熱して圧接する
- 特徴：溶接速度が非常に速い（毎分数十メートル以上）
- 適用範囲：板厚16mm程度まで
- メリット：生産性が高い、溶接品質が安定、母材と同等の強度
- 用途：電縫鋼管法による角パイプ製造
SAW溶接（Submerged Arc Welding：サブマージドアーク溶接）
SAW溶接は、フラックス（溶剤）の粉末の下でアーク溶接を行う方法です。溶接部がフラックスに覆われるため、「サブマージド（沈む）アーク」と呼ばれます。
- 原理：溶接ワイヤーとワーク間にアークを発生させ、その熱で溶接。フラックスが溶接部を保護する。
- 特徴：溶け込みが深く、厚物の溶接が可能
- 適用範囲：板厚9mm〜50mm程度
- メリット：溶接品質が高い、スパッターが少ない、厚物に対応
- 用途：大型角管、厚肉角パイプの製造
これら2つの溶接方法は、板厚とサイズによって使い分けられます。薄肉・小径には電気抵抗溶接、厚肉・大径にはSAW溶接が適しています。
また、ステンレスやアルミの角パイプでは、TIG溶接（タングステンイナートガス溶接）やMIG溶接（メタルイナートガス溶接）が用いられることが多いです。
STKR・STKMR・BCR・BCPの規格の違い
角パイプには複数のJIS規格があり、それぞれ用途や性能が異なります。ここでは主要な4つの規格を解説します。
STKR（一般構造用角形鋼管）：JIS G 3466
- 正式名称：Steel Tube Kaku Rectangular（角形鋼管）
- 用途：一般構造物、建築物、土木構造物など
- 製造方法：電縫鋼管法（高周波抵抗溶接）
- サイズ範囲：辺長19mm〜400mm程度、板厚1.6mm〜12mm程度
- 種類：STKR400（引張強度400N/mm²以上）、STKR490（引張強度490N/mm²以上）など
- 特徴：最も一般的な角パイプ規格。コストパフォーマンスが高い。
STKMR（機械構造用角形鋼管）：JIS G 3466
- 正式名称：Steel Tube Kaku Mechanical Rectangular（機械構造用角形鋼管）
- 用途：機械部品、精密機器、家具部材など
- 製造方法：電縫鋼管法、冷間引抜成形
- サイズ範囲：辺長10mm〜100mm程度の小径（スモール角パイプ）
- 特徴：寸法精度が高く、表面仕上げが良い。精密機械部品に適している。
BCR（冷間ロール成形角形鋼管）
- 正式名称：Building Cold Rolled（冷間ロール成形）
- 用途：建築構造物の柱材、高性能が求められる構造材
- 製造方法：冷間ロール成形＋電気抵抗溶接
- サイズ範囲：辺長100mm〜500mm程度、板厚3mm〜12mm程度
- 特徴：STKR規格よりも高性能。冷間成形による加工硬化で強度が高い。寸法精度も高い。
BCP（冷間プレス成形角形鋼管）
- 正式名称：Building Cold Pressed（冷間プレス成形）
- 用途：大規模建築物の柱材、高層ビルの構造材
- 製造方法：冷間プレス成形＋ロール成形＋SAW溶接
- サイズ範囲：辺長350mm〜1000mm、板厚16mm〜50mm
- 特徴：大型・厚肉の角管に対応。建築構造用の高強度材として使用される。
これらの規格は、日本鉄鋼連盟やJIS（日本産業規格）によって定められています。規格を理解することで、用途に応じた最適な角パイプの選定が可能になります。
また、規格によって価格も異なります。一般的に、STKR < BCR < BCP の順に高価になりますが、それぞれ性能や適用範囲が異なるため、単純な比較はできません。重要なのは、用途に応じた適切な規格を選ぶことです。
まとめ：角パイプ製造方法を理解して最適な選択を
本記事では、角パイプの製造方法について、基礎から応用まで詳しく解説してきました。最後に、重要なポイントをまとめます。
角パイプ製造の3つの主要な方法
- 電縫鋼管法：高周波抵抗溶接とサイジング工程を組み合わせた方法。生産性が高く、板厚16mm以下の小径〜中径角パイプに最適。
- ロール成形（BCR製法）：冷間ロール成形と電気抵抗溶接を組み合わせた方法。高精度・高強度で、中径角パイプに適している。
- プレス成形（BCP製法）：プレス成形とSAW溶接を組み合わせた方法。板厚16mm以上の大型角管に対応可能。
サイズ・板厚による製造方法の選び方
- 小径・薄肉（板厚16mm以下）：電縫鋼管法が最適。高速生産でコストも低い。
- 中径・中肉（板厚6mm〜12mm）：ロール成形（BCR製法）が適している。高精度・高強度。
- 大径・厚肉（板厚16mm以上）：プレス成形（BCP製法）またはコ形断面組み合わせ＋SAW溶接が必要。
冷間加工と熱間加工の使い分け
- 冷間加工：常温で加工。寸法精度が高く、加工硬化により強度向上。小径〜中径の角パイプに適している。
- 熱間加工：高温で加工。大きな変形が容易で、大型材の製造に適している。ただし寸法精度は低い。
規格の理解が重要
- STKR：一般構造用。最も一般的でコストパフォーマンスが高い。
- STKMR：機械構造用。小径で高精度。
- BCR：冷間ロール成形。STKR以上の性能。
- BCP：冷間プレス成形。大型・厚肉に対応。
製造方法を理解するメリット
角パイプの製造方法を理解することで、以下のようなメリットが得られます：
- 適切な調達判断：用途に応じた最適な規格・製造方法を選定できる
- コスト削減：過剰品質を避け、必要十分な仕様で調達できる
- 品質トラブルの予防：製造方法の限界を理解し、無理な仕様を避けられる
- 取引先との円滑なコミュニケーション：専門用語を理解し、スムーズに会話できる
- 納期の適正化：製造工程を理解し、現実的な納期設定ができる
角パイプは、建築から機械まで幅広い分野で使用される重要な構造材です。その製造方法は、サイズ、板厚、材質、用途によって最適な手法が異なります。本記事で解説した知識を活用し、品質・コスト・納期のバランスを考えた適切な選択を行ってください。
製造方法の理解は、単なる知識ではなく、ビジネスを成功させるための実践的なスキルです。この知識を活かして、より良い調達判断と取引先との信頼関係構築を実現しましょう。
