JP2015213950A

JP2015213950A - 異径管

Info

Publication number: JP2015213950A
Application number: JP2014098306A
Authority: JP
Inventors: 栄一郎湯川; Eiichiro Yukawa
Original assignee: Yukawa Crown Co Ltd
Current assignee: Yukawa Crown Co Ltd
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2015-12-03

Abstract

【課題】配管の接続箇所を低減させて安定性を向上させると共に、製造・検査の両面からの低コスト化を図り、しかも、任意の広がり角度を実現して圧力損失を低減することが可能な異径管及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】スピニング加工により形成された先端側が縮径したテーパ部を一側部に備えた異径管Ｐであって、大口径部の周壁の厚さが２．０ｍｍ以上であり、軸方向の長さが大口径部の外径の１．５倍以上の長さの異径管及びその製造方法である。
【選択図】図４

Description

本発明は、スピニング加工により形成された縮径テーパ部を備えた異径管に関する。

従来より、火力プラントや化学プラントなどの配管系統において、異径の管を連設するために、連続的に径が変化するレジューサ（管継手）が用いられている。このレジューサとしては、接続する管の大口径側と小口径側の中心線が一直線となる同心レジューサと、口径の差だけずれて中心線が平行になる偏心レジューサとがある（非特許文献１参照）。

このレジューサはＪＩＳ規格でその形状が規定されてれおり、所定の規格のものしか製造されていない。ＪＩＳ規格で規定されたレジューサは、一般的に軸長が短く、広がり角度が大きい。

このような広がり角度の大きなレジューサの製造方法として、例えば、成型すべきレジューサの大径部と小径部とに対応する大径側と小径側の中間の直径を有する素材管を挿入し、該素材管を加圧パンチにより一方を拡管しながら同時に他方を絞るようにすることにより段落ちの大きいレジューサを一工程で形成することができるようにしたレジューサ成形方法が提案されている（特許文献１参照）。

また、炭素鋼または合金鋼からなる均一の内外径を有する素管またはレジューサ形状に予備成形された素管のレジューサ大径管部に成形される部分の端面から金型を挿入して、所望のレジューサ形状に加圧成形するレジューサの製造方法において、レジューサの大径管部の内径（Ｄ）と小径管部の内径（ｄ）の比率Ｄ／ｄが１．４以上のレジューサを成形する場合に素管のレジューサ大径管部に成形される部分を５５０℃以上に部分加熱して成形を行う方法が提案されている（特許文献２参照）。

特開昭４９−９５８６５号公報特開２００２−２５４１２７号公報

ウェブサイト（http://www.fujiacetylene.co.jp/service/m01/tsugite06/03.html）

上記特許文献１及び２に示されるように、現状のレジューサは、通常、雄型・雌型の金型を用いて製造されており、製造コストが高いという問題がある。また、現状のレジューサは、上記のように規格が決まっており、一般的に軸長が短く、広がり角度が大きいため、圧力損失が大きくなるといった問題がある。さらに、このレジューサを用いて２本の管を継ぐ際には、レジューサ両端の２か所で溶接する必要があり、漏れの心配があると共に、漏れ検査にも多大なコストと労力がかかるという問題もある。特に、管の途中にポンプ、バルブ、流量計等の機器をレジューサを介して設置する場合には、機器の動作が安定するように、レジューサの前後に所定の長さの直管を接続する必要があるため、配管系統内に接続部が増えることから、さらなるコスト増の問題や信頼性の低下といった問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、配管の接続箇所を低減させて安定性を向上させると共に、製造・検査の両面からの低コスト化を図り、しかも、任意の広がり角度を実現して圧力損失を低減することが可能な異径管を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために、まず、上記のように、レジューサの形状はＪＩＳ規格で規定されており、その製造方法も、大口径部と小口径部の径の差が大きなものをいかに製造するかということに焦点が当てられていたところ、発想を転換し、圧力損失の小さなレジューサを製造することを着想した。そして、製造方法については、従来の型成形法では、その形状等に制約ができることから、これに固執することなく、他の方法を検討した。

他方で、スピニング加工は、薄い円板からの加工を主としており、厚みのある管を加工することは困難であるというのが一般的な常識であった。例えば、上記特許文献２の段落［０００４］にも、「冷間や温間で加工が行われるへら絞りやスピニング加工では、成形できる厚みに限界があり、厚肉のものには適用できない。」と記載されている。本発明者らも、従来より、スピニング加工について豊富な実績があるが、これまで厚みのある管を加工しようという発想には至らなかった。

このような状況下、本発明者は、さらに鋭意検討し、ＪＩＳ規格で規定されていない圧力損失の小さなレジューサの製造という新しい着想と、従来からのスピニング加工に関する豊富な経験から、厚みのある管を所定の条件にてスピニング加工によって縮径し、従来のレジューサに代わる新たなレジューサ（異径管）を低コストかつ容易に製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、スピニング加工により形成された先端側が縮径したテーパ部を一側部に備え、大口径部の周壁の厚さが２．０ｍｍ以上であり、軸方向の長さが大口径部の外径の１．５倍以上の長さである異径管（異径配管）に関する。
好ましくは、大口径部の周壁の厚さが３．０ｍｍ以上である。
好ましくは、軸方向の長さが大口径部の外径の２倍以上の長さである。
好ましくは、大口径部の外径に対する小口径部の外径が０．４以下である。

また、本発明は、管（配管）の一側部をスピニング加工によりテーパ状に縮径することを特徴とする上記異径管の製造方法に関する。
好ましくは、２つのローラを用いてスピニング加工を行う。
好ましくは、管の先端部に生じる凹凸片を切除しながらスピニング加工を行う。

本発明の異径管によれば、配管の接続箇所を低減させて安定性を向上させると共に、製造・検査の両面からの低コスト化を図り、しかも、任意の広がり角度を実現して圧力損失を低減することができる。

本発明の異径管の製造方法を説明する図であり、素材となる管を切断した状態を示す図である。本発明の異径管の製造方法を説明する図であり、スピニングマシンに管を装着した状態を示す図である。本発明の異径管の製造方法を説明する図であり、スピニングマシンによる管の加工状態を説明する図である。本発明の異径管の製造方法を説明する図であり、スピニングマシンによる加工により管の一側部にテーパ部が形成された状態を示す図である。

本発明の異径管としては、スピニング加工により形成された先端側が縮径したテーパ部を一側部に備えた異径管であって、大口径部の周壁の厚さが２．０ｍｍ以上であり、軸方向の長さが大口径部の外径の１．５倍以上の長さであるものであれば特に制限されるものではなく、ＪＩＳ規格で規格された管等、既存の管を素材として加工することにより製造することができる。管の材質は特に制限されるものではなく、鉄、ステンレス、銅等を例示することができる。具体的に例えば、ＪＩＳ規格で規定される、呼び径１０Ａ〜１００Ａ（３／８Ｂ〜４Ｂ）、呼び厚さスケジュール５Ｓ〜４０の管が好ましい。

本発明の異径管は、スピニング加工を用いて任意の形状のテーパ部を成形することができることから、テーパ部を長くとって、従来のレジューサに比して圧力損失を大きくすることなく、径を大幅に縮小することができる。また、本発明の異径管は、従来のプレス成型のように雄型・雌型といった２つの金型を使う必要がなく、スピニング加工によって成形を行うことから、低コストで製造することができる。

また、この異径管を用いた施工の際には、大口径部側の長さを素材管の管長で調整することにより、管との溶接個所が小口径側の１か所ですむことから、従来のレジューサの２か所溶接に比して漏れの生じる可能性が低減され、安定性を向上させることができ、また、溶接部の漏れ検査も従来に比して検査箇所が減り、労力及びコストの両方を低減させることができる。

本発明の異径管は、上記のように、軸方向の長さが大口径部の外径の１．５倍以上の長さの管であるが、２倍以上の長さであってもよく、３倍以上の長さであってもよい。本発明の異径管は、雄型・雌型の金型を用いたプレス加工ではないため、軸方向の長さが長いものであっても容易に製造することができる。具体的には、軸方向の長さとしては、例えば、２００〜５０００ｍｍ程度であり、製造の容易さを考慮すると、３００〜１０００ｍｍであることが好ましい。

また、本発明の異径管は、大口径部の周壁の厚さが２．０ｍｍ以上であるが、３．０ｍｍ以上であってもよく、５．０ｍｍ以上であってもよく、６．０ｍｍ以上であってもよく、スピニング加工により縮径できるものであれば上限は特に制限されないが、例えば、９．５ｍｍ程度である。すなわち、スピニング加工の素材となる管として、上記のような周壁厚の管を用いる。

また、本発明の異径管は、一端の大口径部の外径に対する他端の小口径部の外径が、０．４以下であってもよく、０．３５以下であってもよく、０．３以下であってもよい。なお、小口径部の外径とは、小口径側に管を接続する場合は、接続する管の外径を意味する。本発明の異径管は、縮径するテーパ部を長くとることが可能なことから、従来のレジューサで実現できないような大きな縮径が可能となる。したがって、従来複数のレジューサを用いて縮径していたものを１つの本発明の異径管によって縮径することが可能となり、作業が容易になるだけでなく、溶接点も減り、装置の信頼性が向上すると共に、漏れ検査が不要になる点からコスト的にも低減することができる。

縮径テーパ部の軸方向の長さは、縮径の程度や設置個所の要望に合わせて適宜調整することができるが、例えば、呼び径１０Ａ（３／８Ｂ）の管を素材として用いて作製する場合、縮径テーパ部を２０ｍｍ以上とすることができ、３０ｍｍ以上とすることができる。呼び径１５Ａ（１／２Ｂ）の管を用いて作製する場合、縮径テーパ部の長さを２５ｍｍ以上とすることができ、４０ｍｍ以上とすることができる。呼び径２０Ａ（３／４Ｂ）の管を用いて作製する場合、縮径テーパ部の長さを４０ｍｍ以上とすることができ、６０ｍｍ以上とすることができる。呼び径２５Ａ（１Ｂ）又は３２Ａ（１ 1/4Ｂ）の管を用いて作製する場合、縮径テーパ部の長さを５２ｍｍ以上とすることができ、８０ｍｍ以上とすることができる。呼び径４０Ａ（１ 1/2Ｂ）の管を用いて作製する場合、縮径テーパ部の長さを６５ｍｍ以上とすることができ、１００ｍｍ以上とすることができる。呼び径５０Ａ（２Ｂ）の管を用いて作製する場合、縮径テーパ部の長さを７８ｍｍ以上とすることができ、１２０ｍｍ以上とすることができる。呼び径６５Ａ（２ 1/2Ｂ）又は８０Ａ（３Ｂ）の管を用いて作製する場合、縮径テーパ部の長さを９０ｍｍ以上とすることができ、１３５ｍｍ以上とすることができる。呼び径９０Ａ（３ 1/2Ｂ）又は呼び径１００Ａ（４Ｂ）の管を用いて作製する場合、縮径テーパ部の長さを１０３ｍｍ以上とすることができ、１５５ｍｍ以上とすることができる。

本発明の異径管は、大口径側の長さは素材となる管の官長で調整し、テーパ部を介した小口径側に、径が一様な一般的な小径管を溶接等で固定して用いることができ、これにより、一か所の溶接で、一連の配管系において通路の径を変化させることができる。また、スピニング加工により、小径口側に径が一様な直管部を形成することにより、従来の大管、レジューサ、小管という組合せを１本の管で実現することもできる。

上記のような本発明の異径管は、管の一側部をスピニング加工によりテーパ状に縮径することにより製造することができる。雄型の金型を用いてもよいが、金型を用いずに成形することができる。すなわち、本発明の異径管は、所定の厚さを有するものを対象としており、管自体が所定の強度を有しているので、金型を用いなくとも不用意に変形することはない。

本発明の異径管の製造方法においては、２つのローラを用いてスピニング加工を行うことが好ましい。通常のスピニング加工は１つのローラを用いて行うが、本発明の異径管の製造方法においては、２つのローラを用いることにより、より安定して所望の形状のテーパ部を成形することができる。

また、本発明の異径管の製造方法においては、管の先端部に生じる凹凸片を切除しながらスピニング加工を行うことが好ましい。すなわち、スピニング加工時に、ローラにより押し出された管の周壁が先端方向に押し出され、先端部に軸方向の凸片が生じるが、この凸片を連続的又は断続的に切除することが好ましい。これによって、厚みのある管の縮径を可能とし、また、ローラの破損を防止して長期にわたる安定した成形を可能とする。

以下、図面を参照しつつ、本発明の異径管の製造方法をより具体的に説明する。ここに、図１〜図４は、本発明の異径管の製造工程図である。

図１に示すように、まず、素材となる径が一様な管（パイプ）を切断し、所望の長さの管Ｐoを調製する。この時、スピニング加工による管Ｐoの伸びを考慮して長さを調整することが好ましい。続いて、図２に示すように、切断した管Ｐoをスピニングマシンのチャック本体１０に挿入し、爪１２で固定する。図３に示すように、管Ｐoを回転させながら、対向する２つの絞り用ローラ１４ａ，１４ｂで管Ｐoの側面から内側に押し付けると共に、管Ｐoを軸方向にスライドさせる。図４に示すように、この押し付け及びスライドを複数回繰り返すことにより、先端部に向かって縮径するテーパ部が形成された本発明の異径管Ｐを製造することができる。

なお、上記のように、スピニング加工時に、ローラ１４ａ，１４ｂにより押し出された管Ｐoの周壁が先端方向に押し出され、先端部に軸方向の凸片が生じるので、この凸片を連続的又は断続的に切除することが好ましい。

本発明の異径管は、従来のレジューサに代えて用いることができるものであり、産業上有用である。

１０チャック本体
１２爪
１４ローラ
Ｐo 素材管
Ｐ異径管

Claims

スピニング加工により形成された先端側が縮径したテーパ部を一側部に備えた異径管であって、
大口径部の周壁の厚さが２．０ｍｍ以上であり、
軸方向の長さが大口径部の外径の１．５倍以上の長さである
ことを特徴とする異径管。
大口径部の周壁の厚さが３．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の異径管。
軸方向の長さが大口径部の外径の２倍以上の長さであることを特徴とする請求項１又は２記載の異径管。
大口径部の外径に対する小口径部の外径が０．４以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の異径管。
管の一側部をスピニング加工によりテーパ状に縮径することを特徴とする請求項１〜４記載の異径管の製造方法。
２つのローラを用いてスピニング加工を行うことを特徴とする請求項５記載の異径管の製造方法。
管の先端部に生じる凹凸片を切除しながらスピニング加工を行うことを特徴とする請求項５又は６記載の異径管の製造方法。