JP2001289387A - 耐磨耗性ベンド管及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐磨耗性ベンド管の出口側に接続されるスト
レート管の接続部近傍での内面磨耗を防止する。 【解決手段】 溶接可能な金属を素材とする母材ベンド
管１０の、少なくとも湾曲部外周側の外面に、溶接肉盛
により耐磨耗性硬化金属層２０を形成する。耐磨耗性硬
化金属層２０を覆うように、母材ベンド管１０の周囲に
強化プラスチック３０を被覆する。母材ベンド管１０の
肉厚を９ｍｍ以下とする。耐磨耗性硬化金属層２０が母
材ベンド管１０の内面近傍まで溶け込み、その内面の急
速な磨耗が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭のスラリー輸
送等に使用される耐磨耗性ベンド管及びその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭等のスラリー輸送に使用されるパイ
プラインでは、直管部に比べて曲管部の内面磨耗が著し
い。このため、その曲管部には、特に内面の耐磨耗性に
優れた耐磨耗性ベンド管が使用される。この耐磨耗性ベ
ンド管としては、例えば溶接可能な鋼等を素材とする母
材ベンド管の内面に耐磨耗性金属を肉盛溶接したものが
使用されているが、中径管以下の場合はその肉盛溶接が
困難であり、また肉盛溶接が可能であっても、その肉盛
により管内径が小さくなり、規定内径を得るのが難し
く、その結果として肉盛厚さが著しく制限されるという
問題がある。

【０００３】即ち、肉盛溶接後に規定内径を得るために
は、その規定内径より大きい内径の母材ベンド管を使用
する必要があるが、市販鋼管の内径はＪＩＳにより規定
されているため、この規定により肉盛厚さが制限を受け
ることになる。これに対し、希望どおりの肉盛厚さを得
ようとすると、母材ベンド管を別途製作する必要があ
り、コストや納期の面で大きな問題が生じる。

【０００４】この問題を解決するために、本出願人は母
材ベンド管の外面に耐磨耗性金属を肉盛溶接し、その
後、耐磨耗性硬化金属層を覆うように母材ベンド管の周
囲に強化プラスチックを被覆する耐磨耗性ベンド管の製
造方法を先に開発した（特許第１４１７２６３号）。

【０００５】この製造方法によると、母材ベンド管に市
販鋼管を使用でき、簡単に規定内径を確保できる上に、
希望どおりの肉盛厚さも得ることができる。使用では、
母材ベンド管は早期に磨耗するが、その磨耗後は外側の
耐磨耗性硬化金属層が磨耗に耐えることにより、優れた
耐磨耗性が発揮される。また、耐磨耗性硬化金属層を覆
うように母材ベンド管の周囲に形成された強化プラスチ
ック被覆層により、耐磨耗性硬化金属層の剥離等も防止
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この製
造方法で製造される耐磨耗性ベンド管には、内側の母材
ベンド管の磨耗に起因して以下の問題のあることが判明
した。

【０００７】使用開始当初の耐磨耗性ベンド管の内径、
即ち母材ベンド管の内径は、規定寸法であり、入口側及
び出口側にそれぞれ接続されたストレート管の内径と一
致している。ところが、使用に伴って母材ベンド管が磨
耗し、その内径が大きくなると、出口側で問題を生じ
る。

【０００８】即ち、耐磨耗性ベンド管の入口側で内径が
大きくなることは何ら問題ない。しかし、出口側で内径
が大きくなると、出口側に接続されたストレート管の接
続部近傍で、耐磨耗性ベンド管の内径増大に伴って内面
が磨耗し、その結果として、接続部から外部への漏れが
発生し、極端な場合は接続部が外れるなどの重大な問題
を生じることが明らかになった。

【０００９】本発明の目的は、上述した耐磨耗性ベンド
管の長所を阻害することなく、出口側に接続されるスト
レート管の接続部近傍での異常な内面磨耗を防止できる
耐磨耗性ベンド管及びその製造方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本出願人は、上述した耐
磨耗性ベンド管を数多く販売し、各方面での使用実績を
多く保有しており、その実績より、上述した接続部の外
れや接続部からの漏れの問題を見つけ出したわけである
が、同時に、母材ベンド管の肉厚が、ある一定の値より
小さい耐磨耗性ベンド管では、この接続部外れが生じな
い事実も見つけることができた。

【００１１】その理由を調査したところ、母材ベンド管
の外面に肉盛される耐磨耗性金属の溶け込み深さがおお
よそ６ｍｍであり、母材ベンド管の肉厚が６ｍｍ程度、
或いはこれより若干大きい耐磨耗性ベンド管では、内径
の増大が殆どなく、出口側に接続されるストレート管の
接続部近傍での内面磨耗も問題のない程度に抑制される
ことが判明した。

【００１２】本発明の耐磨耗性ベンド管は、かかる知見
に基づいて開発されたもであり、溶接可能な金属を素材
とする肉厚が９ｍｍ以下の母材ベンド管と、該母材ベン
ド管の少なくとも湾曲部外周側の外面に溶接肉盛された
耐磨耗性硬化金属層と、該耐磨耗性硬化金属層を覆うよ
うに前記母材ベンド管の周囲に形成された強化プラスチ
ック被覆層とを具備している。

【００１３】また、本発明の耐磨耗性ベンド管の製造方
法は、溶接可能な金属を素材とする肉厚が９ｍｍ以下の
母材ベンド管の少なくとも湾曲部外周側の外面に、管内
を流通する物質の入口側から出口側へ耐磨耗性金属を肉
盛溶接すると共に、この肉盛溶接を母材ベンド管の周方
向に繰り返すことにより、耐磨耗性硬化金属層を形成
し、しかる後に該耐磨耗性硬化金属層を覆うように前記
母材ベンド管の周囲に強化プラスチックを被覆するもの
である。

【００１４】肉盛溶接を入口側から出口側へ行うことに
より、溶接終端部である出口側で溶け込み深さを大きく
することができる。これにより、母材ベンド管の出口側
端部での溶け込み深さを大きくすることができる。

【００１５】肉盛溶接での溶け込み量はおおよそ６ｍｍ
である。従って、母材ベンド管の肉厚が６ｍｍ以下であ
れば、内面まで耐磨耗性硬化金属層が形成され、内面の
急激な磨耗が防止される。母材ベンド管の肉厚が６ｍｍ
を超えても、その程度が大きくなければ、内面の急激な
磨耗が僅かに抑制され、出口側に接続されるストレート
管の接続部近傍での内面磨耗も問題のない程度に抑制さ
れる。また、溶接終端部での溶け込み深さを大きくする
ことにより、溶け込みを内面近傍まで到達させることが
できる。このような観点から、母材ベンド管の肉厚は９
ｍｍまで許容され、６ｍｍ以下が望ましい。

【００１６】母材ベンド管の肉厚の下限については、そ
の肉厚が余りに薄いと、外面肉盛により変形が発生し、
また母材をアーク熱で貫通するバーンスルーを生じる危
険性があるので、３．２ｍｍ以上が好ましい。

【００１７】母材ベンド管の材質については、軟鋼、炭
素鋼、ステンレス鋼、ダクタイル鋳鉄等といった易溶接
鋼材の使用が可能である。

【００１８】耐磨耗性金属としては、Ｃ：３〜６％、Ｃ
ｒ：１５〜２７％を含み、且つＮｂ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗを適
量含有した溶接ワイヤによるものが好ましく、高硬度炭
化物を多量に含有する溶接金属がエロージョン磨耗に強
く、特に好ましい。

【００１９】耐磨耗性硬化金属層の厚みは、母材ベンド
管の外面からの厚みで表して３〜６ｍｍが好ましい。こ
の厚みが大きくなり過ぎると、長期寿命を与えることが
できるが、製造コストの上昇、変形の増加をもたらす。
小さすぎる場合は、希望する使用寿命を得ることができ
ない。

【００２０】肉盛溶接方法については、ノンガスアーク
法、炭酸ガスアーク法が能率上、好ましく、ロボットを
使用した自動肉盛施工が可能である。また、磨耗に対し
て開口した場合は手溶接で補修溶接が行われる。

【００２１】保持層については、材質は強化プラスチッ
クが好適であり、その厚みは３〜６ｍｍ程度が好適であ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は肉盛方法の説明図である。

【００２３】溶接可能な鋼からなる母材ベンド管１０を
水平に固定する。母材ベンド管１０の肉厚は９ｍｍ以下
である。

【００２４】溶接ロボットのアームが、隅肉溶接の要領
で母材ベンド管１０の中心軸と平行に曲げＲに沿ってト
ーチ１を移動させる。トーチ１の移動方向は、母材ベン
ド管１０の入口側から出口側とする。

【００２５】このようにして、母材ベンド管１０の外面
に入口側の端部から出口側の端部へ耐磨耗性金属の肉盛
溶接を行い、耐磨耗性金属の溶接ビード２１を形成す
る。溶接止端では、最も予熱、蓄熱効果が得られるの
で、深溶け込みが得られやすい上に、この部分は最後に
アークを止める部分でもあるので、アークを直ちに止め
ず、数秒間、溶接進行を停止してアークを持続させれ
ば、母材ベンド管１０を貫通する深溶け込みが得られ
る。貫通溶接を余りに長時間行うと、母材金属と共に溶
着金属が脱落するので、このようなバーンスルーを避け
る肉盛条件を見つけることが重要である。

【００２６】この溶接を母材ベンド管１０の上半分で、
且つ外周側の約９０°の領域に、円周方向の下から上へ
繰り返す。この繰り返しにより、母材ベンド管１０の外
周側の約半分の領域に１層の耐磨耗性硬化金属層を形成
する。

【００２７】母材ベンド管１０を裏返して、母材ベンド
管１０の外周側の残り約半分の領域に１層の耐磨耗性硬
化金属層を形成する。これにより、母材ベンド管１０の
外周側の外面に、約半周にわたって１層の耐磨耗性硬化
金属層が形成される。

【００２８】同じ方法を繰り返して、母材ベンド管１０
の外周側の外面に、約半周にわたって２〜３層の耐磨耗
性硬化金属層を形成する。

【００２９】母材ベンド管１０の外周側の外面に対する
耐磨耗性硬化金属層の形成が完了すると、その耐磨耗性
硬化金属層を覆うようにして、母材ベンド管１０の周囲
全体に強化プラスチックを被覆する。

【００３０】このようにして製造された耐磨耗性ベンド
管の一例を図２に断面図にて示す。図中２０は耐磨耗性
硬化金属層、３０は強化プラスチック被覆層を表す。

【００３１】図２では、耐磨耗性硬化金属層２０は、母
材ベンド管１０の外周側の外面に円周方向で約２００°
の範囲にわたって形成されているが、全周に形成するこ
ともでき、その形成範囲は適宜選択することができる。
また、耐磨耗性硬化金属層２０は母材ベンド管１０を肉
厚方向に貫通して実質その内面に達している。母材ベン
ド管１０の肉厚は、ここでは４．２ｍｍであるが、９ｍ
ｍまで可能である。母材ベンド管１０の出口側を溶接終
端側とし、その終端で上述したような深溶け込みを得る
工夫を講じれば、母材ベンド管１０の肉厚が９ｍｍの場
合も、母材ベンド管１０の出口側の端部では、実質内面
に達する貫通溶接が可能となる。

【００３２】図２に示す耐磨耗性ベンド管を、ゴミ焼却
工場の飛灰輸送管の曲がり部に使用したところ、実使用
期間が２年弱経過しても、全く内面磨耗が発生しておら
ず、約９ｍｍの耐磨耗性硬化金属層がそのまま残ってい
た。母材ベンド管１０の外面からの肉盛厚さは約５ｍｍ
であるが、約９ｍｍの耐磨耗性硬化金属層が得られたの
は、その耐磨耗性硬化金属層が母材ベンド管の内面に実
質到達していたことを意味する。

【００３３】なお、母材ベンド管は、肉厚が４．２ｍｍ
のＪＩＳ６５Ａガス管（ＳＧＰ鋼管）であり、耐磨耗性
金属はＣ：５％−Ｃｒ：２２％−Ｎｂ：７％である。耐
磨耗性金属の肉盛溶接はノンガスアーク法により行っ
た。参考までに、この溶接で深溶け込みが得られる条件
を、肉厚が４．５ｍｍ、６ｍｍの場合について表１に示
す。図２に示す耐磨耗性ベンド管の製造では、４．５ｍ
ｍの場合に準じる条件を採用した。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明の耐磨耗
性ベンド管は、溶接可能な母材ベンド管の外面に耐磨耗
性金属を肉盛溶接する構造であるにもかかわらず、内面
の早期磨耗を顕著に抑制することができ、これにより、
出口側に接続されるストレート管との内径一致を長期間
維持して、接続部の破壊等を効果的に防止することがで
きる。

【００３６】また、本発明の耐磨耗性ベンド管の製造方
法は、肉盛溶接を入口側から出口側へ行うことにより、
出口側の端部で特に深い溶け込み量を確保でき、これに
より、出口側に接続されるストレート管との内径一致を
長期間維持して、接続部の破壊等を効果的に防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す肉盛溶接の説明図であ
る。

【図２】本発明の実施形態を示す耐磨耗性ベンド管の断
面図である。

【符号の説明】

１０ 母材ベンド管 ２０ 耐磨耗性硬化金属層 ３０ 強化プラスチック被覆層（保持層）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接可能な金属を素材とする肉厚が９ｍ
   ｍ以下の母材ベンド管と、該母材ベンド管の少なくとも
   湾曲部外周側の外面に溶接肉盛された耐磨耗性硬化金属
   層と、該耐磨耗性硬化金属層を覆うように前記母材ベン
   ド管の周囲に被覆されて耐磨耗性硬化金属層を保持する
   保持層とを具備することを特徴とする耐磨耗性ベンド
   管。
2. 【請求項２】 溶接可能な金属を素材とする肉厚が９ｍ
   ｍ以下の母材ベンド管の少なくとも湾曲部外周側の外面
   に、管内を流通する物質の入口側から出口側へ耐磨耗性
   金属を肉盛溶接すると共に、この肉盛溶接を母材ベンド
   管の周方向に繰り返すことにより、耐磨耗性硬化金属層
   を形成し、しかる後に該耐磨耗性硬化金属層を覆うよう
   に前記母材ベンド管の周囲に強化プラスチックを被覆す
   ることを特徴とする耐磨耗性ベンド管の製造方法。
3. 【請求項３】 各肉盛溶接の終端部で溶け込み深さを大
   きくすることにより、母材ベンド管の出口側端部での溶
   け込み深さを大きくすることを特徴とする請求項２に記
   載の耐磨耗性ベンド管の製造方法。