JP2000074266A - 厚肉多重巻金属管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐破壊性に優れ、かつ高い疲労強度をもつ厚
肉多重巻金属管の提供する。 【構成】 肉厚ｔと外径Ｄの関係がｔ／Ｄ≧２０％の厚
肉多重巻金属管であり、かつエッジ部がベベリング成形
され、表面にろう材が施されたフープ材を管体に塑性変
形し、その多重巻管体の壁間にあるろう材を溶融した
後、その溶融したろう材を冷却して製造する厚肉多重巻
金属管であって、管中心と外シームおよび内シームとを
結んでできる角度を６０度〜３００度とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、予め少なくとも一
表面にろう材をめっきされたフープ材を用いて、各壁間
をろう付けすることにより製造する肉厚ｔと外径Ｄの関
係がｔ／Ｄ≧２０％の厚肉多重巻金属管に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に肉厚ｔと外径Ｄの関係がｔ／Ｄが
約１０％の薄肉多重巻金属管においては、予め少なくと
も一表面にろう材が施されたフープ材（金属帯材）を成
形装置にて管体に塑性変形し、その多重巻管体を壁間に
あるろう材を加熱装置にて溶融した後、その溶融したろ
う材を冷却装置にて凝固して製品化される。図７はこの
ような従来の一般的な薄肉多重巻金属管を例示したもの
で、（ａ）は薄肉三重巻管、（ｂ）は薄肉二重巻管をそ
れぞれ示したものである。このような薄肉多重巻金属管
は、エッジ部をベベリング成形したフープ材が成形ロー
ル工程で多数の成形ロールによって巻込まれながら多重
巻チューブ形状に成形され、しかる後、整形ロールによ
りその多重巻チューブの壁間が緊締されて整形、仕上が
施され、ついで壁間にあるろう材を加熱装置にて溶融し
ろう付けして製品化される。そして、このような方法で
製造された従来の薄肉多重巻金属管は、図７（ａ）
（ｂ）に示す薄肉三重巻管１３、薄肉二重巻管１４より
明らかなごとく、外シームと内シームが管中心Ｏ′を通
る直径線上にほぼ位置したもの、あるいは管中心Ｏ′と
外シーム１′および内シーム２′とを結んでできる角度
が２０〜４０度のものが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに外シームと内
シームが管中心Ｏを通る直径線上にほぼ位置した多重巻
金属管や管中心Ｏと外シームおよび内シームとを結んで
できる角度θが２０〜４０度となるような従来の薄肉多
重巻金属管の形状をそのまま本発明の対象となる肉厚ｔ
と外径Ｄの関係がｔ／Ｄ≧２０％の厚肉多重巻金属管に
用いた場合は、以下に記載する問題点が発生する可能性
がある。 管内に圧力を加えていくと内シームを起点にして管肉
厚方向に亀裂が入り、その亀裂より洩れた管内の流体が
中間壁層に達した場合には、外シームが近傍にあるため
当該外シームのろう材層を破壊して破裂状態となり、最
外層の鋼板が耐圧性に対して寄与しない。 振動による応力集中と内圧の繰返しによる応力集中が
複合的に発生した場合、外シームと内シームが接近して
いるため相乗的作用により疲労破壊が生じる。

【０００４】本発明はこのような従来の問題点を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは管中
心と外シームおよび内シームとを結んでできる角度θを
特定することによって、耐破壊性に優れ、かつ高い疲労
強度をもつ厚肉多重巻金属管を提供しようとするもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、エッジ部が
ベベリング成形され、表面にろう材が施されたフープ材
を管体に塑性変形し、その多重巻管体の壁間にあるろう
材を溶融した後、その溶融したろう材を冷却して製造す
る、肉厚ｔと外径Ｄの関係がｔ／Ｄ≧２０％の厚肉多重
巻金属管において上記した、の問題について種々検
討した結果、管中心と外シームおよび内シームとを結ん
でできる角度θを特定の範囲とすることにより解決し得
ることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち
本発明は、肉厚ｔと外径Ｄの関係がｔ／Ｄ≧２０％の厚
肉多重巻金属管であって、管中心と外シームおよび内シ
ームとを結んでできる角度θが６０〜３００度である厚
肉多重巻金属管を特徴とするものである。このように本
発明は厚肉多重巻金属管の外シーム位置と内シーム位置
を６０〜３００度の範囲に入るように成形したものであ
る。

【０００６】なお本発明において、管中心と外シームお
よび内シームとを結んでできる角度θを６０〜３００度
に限定したのは、角度θが６０度未満では上記した、
に示した問題点を同時に解決することができないから
であり、一方角度θは大きい方が好ましいが、エッジ部
のベベリング成形の際にこの角度θが大きすぎるとベベ
リング部の傾斜角度が小さくなりかつ合わせ面の長さが
長大化するために加工し難くなるとともに、該合わせ面
に厳格な精度が要求されるようになり、この精度がずれ
ると合わせ面が密着せず、結果としてろう付け強度の劣
化を招くため最大の角度θはせいぜい３００度とすべき
である。

【０００７】なお、外シームおよび内シームのそれぞれ
のベベリング角度（金属帯材のエッジ部を所定の角度で
斜めにカットする角度）は、管中心と外シームおよび内
シームとを結んでできる角度θに応じて設定される。例
えば、管中心と外シームおよび内シームとを結んででき
る角度θが約６０度の場合は、内シームおよび外シーム
のベベリング角度はそれぞれ５１度、２３度に設定され
る。また、θが約９０度の場合は、内シームおよび外シ
ームのベベリング角度はそれぞれ３５度、１３．１度に
設定される。

【０００８】なお、本発明に係る厚肉多重巻金属管を製
造する方法としては、フープ材を成形装置にて管体に塑
性変形し、その多重巻管体の壁間にあるろう材が加熱装
置にて溶融状態にある時、当該管体に対し径方向の内方
または外方より均一に押圧して多重巻壁を相互に圧接さ
せ、ついで冷却装置にて凝固して製品化する方法を採用
することができる。前記成形装置はフープ材の案内ロー
ル、多重巻に成形する成形ロールおよび仕上整形ロール
が順次配置され、さらにフープ材の案内ロール側にスイ
マ付きロッドが配置されて構成されたものが一般的であ
る。ここで、多重巻管体に対し径方向の内方または外方
より均一に押圧力を付与するのは、壁間におけるろう付
け層が存在しない空隙部を可及的になくすためと、フー
プ材に寸法上のバラツキがあっても外シーム部の密着性
を向上させるためである。この手段としては、例えば管
体に内装されたプラグまたはメカニカル拡管ヘッドによ
る方法や押圧ロールを用いる方法、あるいは管体の移送
速度を変えて該管体に管軸方向の引張力を付与すること
により多重壁を相互に径方向に圧接させる方法などがあ
る。

【０００９】本発明に係る厚肉多重巻金属管は、管中心
と外シームおよび内シームとを結んでできる角度θを特
定し、外シームと内シームを適当な距離をもって位置さ
せたことにより、仮に管内の高圧力によって内シームを
起点にして管肉厚方向に亀裂が入っても、内シームと外
シームが離れているため亀裂より洩れた管内の流体によ
って外シームのろう材層が破壊されるおそれはほとんど
なく、破壊圧力は極めて高いものとなる。また、振動に
よる外シームへの応力集中と内圧の繰返しによる内シー
ムへの応力集中が複合的に発生しても、外シームと内シ
ームの位置が離れているため相乗的作用が発生せず、疲
労限界を向上させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る厚肉多重巻金
属管の実施例を図１〜図６に基づいて説明する。なお、
ここでは厚肉二重巻管を例にとり説明する。図１は管中
心と外シームおよび内シームとを結んでできる角度θが
約６０度の二重巻管を示す概略図、図２は同じくθが約
９０度の二重巻管を示す概略図、図３は同じくθが約１
２５度の二重巻管を示す概略図、図４は同じくθが約１
５５度の二重巻管を示す概略図、図５は同じくθが約２
１０度の二重巻管を示す概略図、図６は同じくθが約３
００度の二重巻管を示す概略図であり、１は外シーム、
２は内シーム、Ｏは管中心、θｏは外シームベベリング
角度、θｉは内シームベベリング角度をそれぞれ示す。

【００１１】すなわち、図１に示す厚肉二重巻管は管中
心Ｏと外シーム１および内シーム２とを結んでできる角
度θが約６０度であって、内シームベベリング角度θｉ
は５１度、外シームベベリング角度θｏは２３度であ
る。図２に示す厚肉二重巻管は管中心Ｏと外シーム１お
よび内シーム２とを結んでできる角度θが約９０度であ
って、内シームベベリング角度θｉは３５度、外シーム
ベベリング角度θｏは１３．１度である。図３に示す厚
肉二重巻管は管中心Ｏと外シーム１および内シーム２と
を結んでできる角度θが約１２５度であって、内シーム
ベベリング角度θｉは２５度、外シームベベリング角度
θｏは８．８度である。図４に示す厚肉二重巻管は管中
心Ｏと外シーム１および内シーム２とを結んでできる角
度θが約１５５度であって、内シームベベリング角度θ
ｉは２０度、外シームベベリング角度θｏは７度であ
る。図５に示す二重巻管は管中心Ｏと外シーム１および
内シーム２とを結んでできる角度θが約２１０度であっ
て、内シームベベリング角度θｉは１５度、外シームベ
ベリング角度θｏは５．１度である。図６に示す二重巻
管は管中心Ｏと外シーム１および内シーム２とを結んで
できる角度θが約３００度であって、内シームベベリン
グ角度θｉは１０度、外シームベベリング角度θｏは
３．４度である。

【００１２】上記図１〜図６に示す厚肉二重巻管より明
らかなごとく、本発明は内シーム２と外シーム１を適当
な距離をもって位置させるために、管中心Ｏと外シーム
１および内シーム２とを結んでできる角度θを６０度〜
３００度の範囲に設定したのである。このように角度θ
を６０度〜３００度の範囲に設定することにより、前記
したごとく管内の高圧力によって内シーム２を起点にし
て管肉厚方向に入った亀裂より洩れた管内の流体によっ
て外シーム１のろう材層が破壊されるおそれはほとんど
なく、破壊圧力は極めて高いものとなる。また、振動に
よる外シーム１への応力集中と内圧の繰返しによる内シ
ーム２への応力集中が複合的に発生しても、疲労限界で
の使用が可能となる。

【００１３】次に、本発明に係る厚肉二重巻管の製造方
法について説明する。表面にろう材が施されたフープ材
は、まず案内ロール等により案内されてベベリングロー
ルに送給され、該ロールによりエッジ部が所定の角度に
ベベリング成形される。このベベリング成形では管中心
Ｏと外シーム１および内シーム２とを結んでできる角度
θに応じて、外シーム１となるエッジ部および内シーム
２となるエッジ部のそれぞれのベベリング角度θｏ、θ
ｉにエッジ部が成形される。続いて、成形ロールにより
二重巻管に成形され、最終工程において整形ロールとス
イマ付き芯金、あるいは絞りダイス、サイジングロール
等で二重壁部分を密着されて、整形、仕上が施される。

【００１４】このように壁間が密着して成形された厚肉
二重巻管はその後加熱炉、高周波加熱装置、抵抗加熱装
置等によって加熱して金属帯材の好ましくは両面にめっ
きされたろう材を溶融させ、各壁間をろう付けして製品
としての厚肉多重巻管が完成する。

【００１５】なおここでは、厚肉二重巻管を例にとり説
明したが、本発明は厚肉二重巻管のみならず厚肉三重巻
管、厚肉四重巻管等にも同様に適用できることはいうま
でもない。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明に係る厚肉
多重巻金属管は、内シームと外シームが離れているため
極めて高い破壊圧力が得られ、また、振動による外シー
ムへの応力集中と内圧の繰返しによる内シームへの応力
集中が複合的に発生した場合の疲労限界の向上もはから
れるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】管中心と外シームおよび内シームとを結んでで
きる角度θが約６０度の厚肉二重巻管を示す縦断面図で
ある。

【図２】同じくθが約９０度の厚肉二重巻管を示す概略
図である。

【図３】同じくθが約１２５度の厚肉二重巻管を示す概
略図である。

【図４】同じくθが約１５５度の厚肉二重巻管を示す概
略図である。

【図５】同じくθが約２１０度の厚肉二重巻管を示す概
略図である。

【図６】同じくθが約３００度の厚肉二重巻管を示す概
略図である。

【図７】従来の一般的な薄肉多重巻金属管を例示したも
ので、（ａ）は薄肉三重巻管、（ｂ）は薄肉二重巻管を
示す概略図である。

【符号の説明】

１ 外シーム ２ 内シーム Ｏ 管中心 θｏ 外シームベベリング角度 θｉ 内シームベベリング角度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エッジ部がベベリング成形され、表面に
   ろう材が施されたフープ材を管体に塑性変形し、その多
   重巻管体の壁間にあるろう材を溶融した後、その溶融し
   たろう材を冷却して製造する、肉厚ｔと外径Ｄの関係が
   ｔ／Ｄ≧２０％の厚肉多重巻金属管であって、管中心と
   外シームおよび内シームとを結んでできる角度が６０度
   〜３００度であることを特徴とする厚肉多重巻金属管。