JP2018013225A - Piping and compressor including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮室内で気体を圧送する圧縮機において圧縮気体を圧送する配管に係り、気体流路の耐食性を向上する表面処理とそれを形成するための溶接を行う配管に関する。 The present invention relates to a pipe for pumping compressed gas in a compressor for pumping gas in a compression chamber, and relates to a pipe for performing surface treatment for improving corrosion resistance of a gas flow path and welding for forming the surface treatment.
圧縮機とは、ケーシングによって構成される圧縮室内で気体を圧送する機械であって、その圧縮機方式としては、ロータの回転運動によって気体を圧送するスクリュー圧縮機や、ピストンの往復運動によって気体を圧送するレシプロ圧縮機、渦巻状歯型部材の旋回運動によって気体を圧送するスクロール圧縮機等がある。以下、スクリュー圧縮機を例に説明する。 A compressor is a machine that pumps gas in a compression chamber composed of a casing. As the compressor system, a screw compressor that pumps gas by the rotational motion of a rotor, or a gas that is reciprocated by a piston. There are a reciprocating compressor for pumping, a scroll compressor for pumping gas by a swirling motion of a spiral tooth member, and the like. Hereinafter, a screw compressor will be described as an example.
スクリュー圧縮機は、吸込側ケーシング及び吐出側ケーシングによって構成される圧縮室内で1対の雄ロータと雌ロータとが互いにかみ合いながら回転して、両ロータ間およびケーシングとロータとによって形成される空間を軸方向に移動させながら縮小して上記空間内の流体を圧縮する構成となっている。さらに、このようなスクリュー圧縮機において、上記空間内に流体として油を供給する油冷式と油を供給しないオイルフリー式とがある。 The screw compressor rotates in a compression chamber constituted by a suction-side casing and a discharge-side casing while a pair of male rotors and female rotors mesh with each other to form a space formed between both rotors and the casing and rotor. The fluid in the space is compressed by being reduced while being moved in the axial direction. Furthermore, in such screw compressors, there are an oil-cooled type that supplies oil as a fluid into the space and an oil-free type that does not supply oil.
オイルフリースクリュー圧縮機において信頼性に影響を及ぼす一つの要因として錆の発生がある。ロータの表面には固体潤滑被膜が塗布されているため、錆の発生はほとんどないが、ケーシングの材質は鋳鉄であるため錆が発生し易い。 One factor that affects reliability in oil-free screw compressors is the generation of rust. Since a solid lubricating coating is applied to the surface of the rotor, rust is hardly generated, but rust is likely to be generated because the casing is made of cast iron.
また、スクリュー圧縮機には二段機と単段機の2種類がある。二段機はスクリュー圧縮機本体が配管、クーラを介して直列に2台連結されたものであり、一段目の圧縮機本体から吐出された高温の圧縮空気を外気空気または水を冷媒とするクーラで冷却した後、二段目の圧縮機本体で再度圧縮するものである。これにより圧縮空気の温度が一旦冷却されるために二段目の圧縮空気温度を低く抑えることができる。しかし、この二段機の途中で圧縮空気を冷却する工程において、凝縮水が発生しやすい。これは、単段機においても同様である。よって、圧縮機は凝縮水が発生するので錆が発生し易い。
There are two types of screw compressors: a two-stage machine and a single-stage machine. The two-stage machine has two screw compressor bodies connected in series via a pipe and a cooler. The cooler uses the high-temperature compressed air discharged from the first-stage compressor body as outside air or water as a refrigerant. After cooling in
圧縮機は、いわゆる気体を圧縮する機能を持つ圧縮機本体だけではなく、気体を吸込むフィルタや、クーラ、ドライヤーなどの構成要素とそれらを繋ぐ配管によって構成されており、錆の発生は圧縮機本体だけでなく、それらの繋ぐ配管にも及んでいる。 The compressor is composed not only of the compressor main body that has the function of compressing gas, but also composed of components that suck in the gas, coolers, dryers, etc., and piping that connects them. It extends not only to the piping that connects them.
圧縮機の構成要素において錆やすい鋼材を用いている箇所の防錆性を高める方法としては、防錆性の高い表面処理を施す方法がある。しかし、構成要素の材質、大きさ及び形状などによって、選択する表面処理は様々である。現在は鋳鉄製のケーシングなどは、めっき処理やコーティング処理などを行って錆に対応している。 As a method of improving the rust prevention property of the portion using the steel material that is easily rusted in the constituent elements of the compressor, there is a method of performing a surface treatment with high rust prevention property. However, the surface treatment to be selected varies depending on the material, size and shape of the component. Currently, cast iron casings are plated and coated to deal with rust.
また、配管部分などは各部品を溶接して構成されている。しかし、溶接部品に表面処理することは難しいとされてきた。それは溶接欠陥の原因となるためである。溶接欠陥は、溶接時に吸収されたガスが気孔となるブローホールや、溶接割れなどがある。溶接割れは温度の制御が原因となるものや、不純物(S,P,C,Si,Niなど)が割れを促進する場合もある。そのため、表面処理の被膜があると、より溶接欠陥が起きやすいと言われている。 Moreover, the piping part etc. are comprised by welding each component. However, it has been difficult to surface-treat welded parts. This is because it causes welding defects. Welding defects include blowholes in which gas absorbed during welding becomes pores and weld cracks. Weld cracking may be caused by temperature control, or impurities (S, P, C, Si, Ni, etc.) may promote cracking. Therefore, it is said that if there is a surface-treated film, welding defects are more likely to occur.
本技術分野の背景技術として、WO2012/026205号公報(特許文献1)がある。特許文献1には、「鋼製品の疲労強度を高める方法としては、浸炭焼入れ、高周波焼入れ、軟窒化法などのように表面にマルテンサイト変態を起こして表面に圧縮残留応力を発生させる熱処理などの方法が良く知られている。しかしながら、このような熱処理は溶接部品には使用することができない。これは溶接部には溶接欠陥が含まれることがあるため、溶接部の表面を硬化させることは溶接部の信頼性をさらに低下させる恐れがあるためである。このため、溶接部を含む部品を浸炭処理するような場合には、溶接部が浸炭されないように防炭処理をしてから浸炭処理をするのが一般的である。」と記載されている。
As a background art in this technical field, there is WO2012 / 026205 (Patent Document 1).
特許文献1は、単に、鋼製品の疲労強度を高める方法として、溶接部に防炭処理や防窒化処理を施し、溶接部をマスキングして溶接欠陥が生じないようにする点が記載されているだけで、配管部品の防錆については一切記載がない。
本発明の目的は、圧縮機内の配管に関し、その構成部品を錆の発生しにくい部材を用い、それらを溶接にて接合して作成した防錆機能を持つ配管、及びそれを備えた圧縮機を提供することにある。 An object of the present invention relates to a pipe in a compressor, a pipe having a rust preventive function, which is formed by welding components that are less likely to generate rust and welding them, and a compressor including the pipe. It is to provide.
本発明は、上記の課題を達成するために、その一例を挙げるならば、パイプとフランジから構成される配管であって、パイプとフランジのいずれか一方が鋼材であって、鋼材はガス軟窒化処理と酸化処理により形成された皮膜を有し、パイプとフランジが溶加材を用いた溶接にて接合されている構成とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is, as an example, piping composed of a pipe and a flange, and either the pipe or the flange is a steel material, and the steel material is gas soft nitrided. It has a film formed by treatment and oxidation treatment, and the pipe and the flange are joined by welding using a filler metal.
本発明によれば、低コストで防錆効果が高い配管、及びそれを備えた圧縮機を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a low cost and high antirust effect piping and a compressor provided with the same can be provided.
まず、一般的なスクリュー圧縮機について説明する。スクリュー圧縮機は、圧縮室内に流体として油を供給する油冷式と油を供給しないオイルフリー式とがある。 First, a general screw compressor will be described. Screw compressors are classified into an oil-cooled type that supplies oil as a fluid into a compression chamber and an oil-free type that does not supply oil.
油冷式は、雄ロータと雌ロータとが油膜を介して接触しながら回転するようになっている。この油冷式はロータの回転によって発生する摩擦熱を油で冷却することでロータ間の焼付きを防ぐことが可能である。このような油冷式は、例えば圧縮空気中にオイルミストが混入するために、食品産業、半導体関連などクリーンな空気を必要とする分野では不向きである。 In the oil-cooled type, the male rotor and the female rotor rotate while contacting with each other through an oil film. This oil-cooled type can prevent seizure between rotors by cooling the frictional heat generated by the rotation of the rotor with oil. Such an oil-cooled type is not suitable in fields that require clean air, such as the food industry and semiconductors, because oil mist is mixed in compressed air, for example.
一方、オイルフリー式は、圧縮室内に油を一切供給しないために、クリーンな空気を提供できるものの、油によるシールがないため、ロータ間で焼付きが起こらないように両ロータ及びロータとケーシング間は非接触で回転させるようになっている。なおロータ表面には、接触時のかじり防止、及び防錆の目的で固体潤滑被膜が塗布されている。オイルフリー式ではロータに回転力を与えるために、ロータの軸端部に同期歯車が取り付けられていることから油冷式と比較すると構造が複雑である。 On the other hand, the oil-free type can provide clean air because it does not supply any oil into the compression chamber, but since there is no seal with oil, there is no seizure between the rotors and between the rotors and the casing. Is designed to rotate without contact. The rotor surface is coated with a solid lubricating film for the purpose of preventing galling at the time of contact and preventing rust. The oil-free type has a complicated structure compared to the oil-cooled type because a synchronous gear is attached to the shaft end portion of the rotor in order to give a rotational force to the rotor.
次に、オイルフリースクリュー空気圧縮機の空気の流れを図5で説明する。図5において、(A)は二段機の場合、(B)は単段機の場合を示している。(A)の二段機の空気圧縮機の空気の流れは、まず吸込フィルタにて外気を取り込み、一段目の圧縮機本体で空気を所定圧力まで圧縮する。一段目圧縮機本体から吐出された圧縮空気は、インタークーラで冷却され、この時に発生したドレン水はドレンセバレータで外部に排出される。その後、冷却された圧縮空気は二段目の圧縮機本体でさらに圧縮して所定圧力となる。圧縮された空気はハイプレクーラ、逆止弁を通り、アフタークーラで冷却されて、さらにドライヤーを通って吐出される。なお、図5に示したドレンセパレータ、ハイプレクーラ、ドライヤーは機種によっては接続されていない場合もある。 Next, the flow of air in the oil-free screw air compressor will be described with reference to FIG. In FIG. 5, (A) shows the case of a two-stage machine, and (B) shows the case of a single-stage machine. In the air flow of the air compressor of the two-stage machine (A), first, outside air is taken in by the suction filter, and the air is compressed to a predetermined pressure by the first-stage compressor body. The compressed air discharged from the first-stage compressor body is cooled by an intercooler, and the drain water generated at this time is discharged to the outside by a drain separator. Thereafter, the cooled compressed air is further compressed by the second-stage compressor body to a predetermined pressure. The compressed air passes through a high precooler and a check valve, is cooled by an aftercooler, and is further discharged through a dryer. Note that the drain separator, high precooler, and dryer shown in FIG. 5 may not be connected depending on the model.
図5(B)の単段機の場合は、図示したように、圧縮機本体が一つしかないため、二段機よりは簡単な構成となるが、吐出温度が高くなるため、運転時と停止時の温度差が大きくなる。 In the case of the single stage machine of FIG. 5 (B), as shown in the figure, since there is only one compressor body, the configuration is simpler than that of the two stage machine. The temperature difference when stopping is increased.
圧縮機はこのような構成要素を配管で接続してパッケージ内に収められ、圧縮機ユニットとして構成している。 The compressor is configured as a compressor unit by connecting such components by piping and housed in a package.
このように、オイルフリー圧縮機は油冷式のように断熱圧縮されて温度が上昇した空気を冷却する媒体がないため、ロータの吸込側と吐出側での温度差が大きくなってしまう。ほぼ室温で吸込された空気はスクリューの回転により800kPaまで圧縮され、断熱圧縮により吐出されるときには高温となり、二段機では約250℃、単段機では約400℃の高温に達する場合もある。そのため、圧縮機本体のケーシング部には冷却するための流路(ジャケット)が設けられており、機種によりクーラント液や油などの流体を流して、圧縮機本体を外側から冷却している。高温の圧縮空気内では気体で存在していた水分は、冷却されることにより、飽和水蒸気圧が下がり凝縮水となる。この水は一般的にドレン水と呼ばれドレンセパレータなどで除去する構成となっているが、その時の圧縮空気は湿度100%の状態となる。ドレンセパレータを通過後の圧縮空気は配管を通っている際も少しずつ冷却されており、配管内には常に湿度の高い空気が流れていることになる。 As described above, since the oil-free compressor has no medium for cooling the air that has been adiabatically compressed and increased in temperature as in the oil-cooled type, the temperature difference between the suction side and the discharge side of the rotor becomes large. The air sucked in at about room temperature is compressed to 800 kPa by the rotation of the screw and becomes hot when discharged by adiabatic compression, and may reach a high temperature of about 250 ° C. for a two-stage machine and about 400 ° C. for a single-stage machine. Therefore, a flow path (jacket) for cooling is provided in the casing portion of the compressor main body, and a fluid such as a coolant or oil is flowed depending on the model to cool the compressor main body from the outside. The water that existed in the gas in the high-temperature compressed air is cooled, so that the saturated water vapor pressure is lowered to become condensed water. This water is generally called drain water and is removed by a drain separator or the like, and the compressed air at that time is in a state where the humidity is 100%. The compressed air after passing through the drain separator is cooled little by little even when passing through the pipe, and air with high humidity always flows in the pipe.
圧縮機の運転を停止すると、高温高湿度の空気が冷えて結露が生じる。圧縮機の心臓部となる圧縮機本体を構成するロータやケーシング内部には防錆処理等の対策をしているものが多いが、それ以外の構成部品の中には金属母材が露出している部分が存在する。その部分に発生した錆は徐々に広がり、その一部は圧縮空気の流れに乗り、運ばれていく。これらがさらに別の場所で錆の発生要因となり、最悪の場合は圧縮機本体内部に混入すると、起動する際にかじりが発生し、さらに悪化するとロータ間が固渋して圧縮機故障の原因となる。 When the operation of the compressor is stopped, the high-temperature and high-humidity air cools and condensation occurs. Many of the rotors and casings that make up the compressor body, which is the heart of the compressor, have anti-corrosion treatments, but the metal base material is exposed in other components. There is a part. The rust generated in that part gradually spreads, and part of it is carried by the flow of compressed air. These cause further rusting in other places, and in the worst case, if they get mixed in the compressor body, galling will occur when starting up, and if it gets worse, the rotors will get stuck and cause compressor failure. Become.
母材が露出している部品の一つとして配管部のフランジがある。外側は防錆塗料などで錆対策を行っているが、内部はそのままで母材が露出しており、その部分は錆が発生している。 One of the parts where the base material is exposed is a pipe flange. The outer side is rust-preventive with anti-corrosion paint, but the inner part is exposed and the base material is exposed, and the part is rusted.
図6に、圧縮機のパッケージ内部の側面図を示す。図6は二段機の例を示している。図6において、一段目圧縮機本体3、二段目圧縮機本体6は2つともパッケージ下部に設置、インタークーラ4、アフタークーラ8は共に上部に設置されており、それらをパイプ2とフランジ1で構成された配管20で接続している。吸込フィルタ(図示せず)は下部の一段目圧縮機本体3の近くにあり、配管20を通って、圧縮空気は上下に運ばれ、最終的にはアフタークーラ8の後ろ側に設置されているドライヤー(図示せず)を抜けて吐出される。圧縮機全体をコンパクトなパッケージ内に収めるため、各構成要素を繋ぐ配管20は、パッケージ内の狭い空間を有効活用するため、三次元的に複雑に配置されている。
In FIG. 6, the side view inside the package of a compressor is shown. FIG. 6 shows an example of a two-stage machine. In FIG. 6, both the first-
図7に配管20の構成例を示す。(A)は底面図、(B)は側面図を示している。配管20はパイプ2とフランジ1で構成されており、パイプ2の曲げ部はエルボを使用している。曲げ部を有する配管の作成は、最初に直線パイプ部とエルボを溶接で接合し、次にフランジを溶接する。通常、パイプ及びエルボはSUS304などの防錆性のある材料を用いている。特注である角フランジは一般構造用圧延鋼材であるSS400などを用いている。これらを溶加剤にSUSを用いて溶接して接合することで複雑な配置に対応している。そのため、フランジは占有体積が小さい特殊な角フランジを採用している。角フランジは特注のため、加工費がかかることから価格の低い材料を使用している。一般鋼材はそのままでは錆やすいので、配管をパッケージ内に設置した後に、外側は防錆塗料を塗布しておく。しかし、配管内部は一般鋼材の母材面が残っており、そこを、先に述べた高温高湿度の空気が流れるため、錆が発生しやすい箇所となっている。
FIG. 7 shows a configuration example of the
このフランジ部の錆に対応する手段として、表面処理を施す必要がある。しかし、通常メッキや表面硬化処理などの表面処理をしたものを溶接すると、溶接欠陥が発生しやすいという問題があった。そのため、部品を先に表面処理をする場合は、溶接部に表面処理されないようにマスキング等の保護が必要となる。また、溶接後に表面処理をする際に、パイプにステンレス材を用い場合は、パイプ部まで処理する必要はないため、部分表面処理にするとマスキング等の工数が増える。また、全面表面処理にすると処理部の面積大となり高コストになるという問題があった。 As a means corresponding to the rust of the flange portion, it is necessary to perform a surface treatment. However, there has been a problem that welding defects are likely to occur when a surface treatment such as normal plating or surface hardening treatment is welded. Therefore, when the surface treatment is performed on the parts first, protection such as masking is necessary so that the surface of the welded portion is not treated. Further, when a surface treatment is performed after welding, when a stainless steel material is used for the pipe, it is not necessary to perform the treatment up to the pipe portion. In addition, when the entire surface is treated, there is a problem that the area of the processing portion is increased and the cost is increased.
そこで、これを解決するための構成について、以下本発明の実施例を説明する。 Then, the Example of this invention is described below about the structure for solving this.
本実施例では、ガス軟窒化処理によりフランジに耐食性皮膜を設けた構成について説明する。 In this example, a configuration in which a corrosion-resistant film is provided on the flange by gas soft nitriding will be described.
まず、本実施例で採用するガス軟窒化処理と酸化処理について説明する。一般的に、ガス窒化処理は、窒素を鉄に拡散させて窒化層を形成する表面硬化処理として知られている。ガス窒化処理は、Al,Cr,Moなどと鉄と窒素の化合物を形成するもので、Al,Cr,Moを含む高級鋼へ処理することができる。 First, gas soft nitriding treatment and oxidation treatment employed in this embodiment will be described. In general, the gas nitriding treatment is known as a surface hardening treatment for diffusing nitrogen into iron to form a nitrided layer. The gas nitriding treatment forms a compound of iron and nitrogen with Al, Cr, Mo, etc., and can be processed to high-grade steel containing Al, Cr, Mo.
これと異なり、本実施例で採用するガス軟窒化処理は、同様に窒素を鉄に拡散させて窒化層を形成するが、一般鋼材、炭素鋼などの低級鋼への処理が可能な処理であり、ガス窒化処理と区別される。 Unlike this, the gas soft nitriding treatment employed in the present example similarly diffuses nitrogen into iron to form a nitrided layer, but is a treatment that can be applied to low-grade steels such as general steel and carbon steel. It is distinguished from gas nitriding treatment.
ガス軟窒化の処理方法は、対象物を処理炉内に配置し、アンモニアガスと浸炭性ガスを注入して加熱し反応時間に対応して保持することで処理を行う。しかし、加熱温度は鉄のA1変態点(726℃)以下の温度で処理できることから、母材の鉄にこれにより鉄、窒素、炭素の化合物と窒化鉄の混合体の層(Fe2-3(N,C)+Fe4N)が形成される。これがガス軟窒化層である。 In the gas soft nitriding treatment method, an object is placed in a treatment furnace, ammonia gas and a carburizing gas are injected, heated, and held according to the reaction time. However, since the heating temperature can be processed at a temperature lower than the A1 transformation point of iron (726 ° C), the base iron is mixed with a mixture of iron, nitrogen and carbon compounds and iron nitride (Fe2-3 (N , C) + Fe4N). This is a gas soft nitriding layer.
このガス軟窒化処理の後、高温の空気中で保持することで酸化処理を行い、表面に鉄の酸化物層を形成する。酸化処理は、ガス軟窒化処理後、別の酸化炉で処理するが、設備的に連続して行うことができるのであればそれでもよい。酸化処理によって表面に四酸化三鉄(Fe3O4)の酸化物層を形成することによって、より耐食性を向上できる。 After this gas soft nitriding treatment, oxidation treatment is performed by holding in high-temperature air to form an iron oxide layer on the surface. The oxidation treatment is performed in a separate oxidation furnace after the gas soft nitriding treatment, but may be performed as long as it can be performed continuously in terms of equipment. By forming an oxide layer of triiron tetraoxide (Fe3O4) on the surface by oxidation treatment, the corrosion resistance can be further improved.
図1に、ガス軟窒化と酸化処理によって形成される皮膜の模式図を示す。図1に示すように、ガス軟窒化は窒素が鉄の内部に拡散しながら窒化層を形成していくため、処理前寸法に対して表面上側と下の母材側の両方に向かって皮膜が成長する。したがって、処理前寸法に対して変化した実際の寸法変化量よりも、ガス軟窒化層と酸化層(酸化物層)からなる膜厚は厚くなるのが一般的である。膜厚は、処理条件即ち温度と時間によってコントロールできるが、基本的には処理時間が長くなるほど膜厚は厚くなる。 FIG. 1 shows a schematic diagram of a film formed by gas soft nitriding and oxidation treatment. As shown in FIG. 1, gas soft nitriding forms a nitrided layer while nitrogen diffuses into the iron, so that a film is formed on both the upper surface side and the lower base metal side with respect to the dimensions before processing. grow up. Therefore, the film thickness of the gas soft nitride layer and the oxide layer (oxide layer) is generally thicker than the actual dimensional change that has changed with respect to the dimensions before processing. The film thickness can be controlled by processing conditions, that is, temperature and time, but basically the film thickness increases as the processing time increases.
なお、本実施例および以降の実施例において、酸化層は、ガス軟窒化層の膜厚に比べて小さく無視できるとして、特に断らない場合は、ガス軟窒化層と酸化層からなる膜厚をガス軟窒化層の膜厚として説明している。しかし、酸化層の膜厚が無視できない程度に大きい場合は、ガス軟窒化層と酸化層からなる膜厚として置き換えることが出来る。 In this embodiment and the following embodiments, the oxide layer is small compared to the thickness of the gas soft nitride layer and can be ignored. Unless otherwise specified, the thickness of the gas soft nitride layer and the oxide layer is the gas thickness. It is described as the film thickness of the soft nitriding layer. However, when the thickness of the oxide layer is so large that it cannot be ignored, it can be replaced with a thickness composed of a gas soft nitride layer and an oxide layer.
以上のように、本実施例によれば、ガス軟窒化と酸化処理により形成された皮膜を有するフランジは、耐食性が向上するため、低コストで錆の発生が抑えられた配管を提供することができる。また、ガス軟窒化処理をフランジ全面に行うので、従来必要であったフランジ外側の塗装も不要となる。また、圧縮機内の配管の耐食性が向上するため、錆の発生が抑えられ、錆によるかじりや固渋の発生が少ない圧縮機を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, the flange having a film formed by gas soft nitriding and oxidation treatment has improved corrosion resistance, and therefore it is possible to provide a pipe with reduced rust generation at low cost. it can. Further, since the gas soft nitriding treatment is performed on the entire surface of the flange, the coating on the outside of the flange, which has been conventionally required, is also unnecessary. Moreover, since the corrosion resistance of the piping in the compressor is improved, it is possible to provide a compressor in which the generation of rust is suppressed and the occurrence of galling and solid astringency due to rust is reduced.
本実施例では、耐食性能を考慮した配管、特に一般鋼材で作成したフランジ部の表面の耐食性皮膜について説明する。 In the present embodiment, a corrosion resistant coating on the surface of a flange portion made of a general steel material in consideration of corrosion resistance will be described.
図2はガス軟窒化層と酸化層からなる皮膜の膜厚と、耐食性能を示す錆の発生面積率の関係を示すグラフである。この耐食性能は、SS400の機械加工面にガス軟窒化と酸化処理により形成された皮膜を処理した試験片を、温度60℃湿度90%の環境下で500時間保持した後の表面における錆の発生状況である。 FIG. 2 is a graph showing the relationship between the film thickness of a film composed of a gas soft nitriding layer and an oxide layer and the area ratio of rust that indicates corrosion resistance. This corrosion resistance is due to the occurrence of rust on the surface after holding a test piece of SS400 machined by gas soft nitriding and oxidation treatment for 500 hours in an environment of 60 ° C and 90% humidity. Is the situation.
図2に示すように、ガス軟窒化処理をしていない一般鋼材母材そのまま(膜厚0μm)の場合、1時間でほぼ全面に錆が発生した。しかし、膜厚が1μmあれば500時間高湿度中にあっても錆の発生率は半減し、膜厚が2μmあれば錆の発生率は10%まで減少することが分かった。また、錆の発生は最初の数時間で起こり、その後、錆の量は増えることなくほぼ一定で、進行することは無かった。 As shown in FIG. 2, in the case of a general steel base material that has not been subjected to gas soft nitriding (film thickness: 0 μm), rust was generated almost on the entire surface in one hour. However, it was found that if the film thickness is 1 μm, the incidence of rust is reduced by half even in high humidity for 500 hours, and if the film thickness is 2 μm, the incidence of rust is reduced to 10%. In addition, the occurrence of rust occurred in the first few hours, and thereafter, the amount of rust did not increase and was almost constant and never progressed.
実際のフランジにおいても表面処理していない配管内部では錆が発生しているが、それが半減するだけでも防錆の効果は大きい。好ましくは10%以下でかつ進行しないのであれば防錆効果は十分といえる。したがって、ガス軟窒化層の膜厚は2μm以上にすることが必要となる。 Even in an actual flange, rust is generated inside the pipe that is not surface-treated, but the effect of rust prevention is great even if it is reduced by half. If it is preferably 10% or less and does not proceed, the rust prevention effect is sufficient. Therefore, the thickness of the gas soft nitriding layer needs to be 2 μm or more.
本実施例では、ガス軟窒化層と酸化層からなる表面処理をして防錆機能を高めたフランジとSUSのパイプをSUSの溶加材を用いて溶接した結果について説明する。図7に示したフランジ1の孔部にパイプ2を挿入して、図3(A)に示すように、パイプの外側と内側の二か所を溶接する場合について説明する。
In this example, the results of welding a flange and a SUS pipe, which have been surface-treated with a gas soft nitriding layer and an oxide layer, to enhance the rust prevention function, using a SUS filler material will be described. A case will be described in which the
パイプ2とフランジ1の溶接は、もっとも一般的に用いられるアーク溶接法とした。母材の溶接しようとする部分を加熱し、母材と溶加材(溶接棒など)とを融合させて溶融金属を作ってこれを凝固させ接合する方法である。そのため、母材表面に表面処理によって他の元素が高濃度に存在すると、溶融金属が均一にならず溶接欠陥が起きやすいと言われている。但し、実施例2で述べたように、防錆を目的としたガス軟窒化処理と酸化処理の場合、膜厚は2μmあれば十分な防錆機能がある。そのため、母材の溶融に大きな影響を与えることがなく、溶接欠陥が発生することもない。図3(B)は、溶接部の該略模式図であり、図3(C)、(D)は溶接部の断面写真である。膜厚20μmのガス軟窒化層を有するフランジ1を用いて溶接したものである。図3(C)、(D)に示すように、パイプ2と溶加材は同じ材料のSUSのため、溶接継ぎ目を確認できないくらい非常によく溶融している。また、フランジとの溶接部分も十分に母材が溶融して接合しており、溶接欠陥も発生していない。
The welding of the
本実施例は防錆を目的としているので、ガス軟窒化層は最低でも2μm以上は必要である。より厚膜になれば、より防錆性能は向上する。ただし厚くなりすぎると、溶接欠陥が発生のリスクが上がり、かつ処理コストも上がるため、2μm以上で薄膜とすることが重要である。また、望ましくは、20μm以下とすることで、溶接不良なく、処理コストを抑えることができる。 Since this embodiment is intended for rust prevention, the gas soft nitriding layer needs to be at least 2 μm. The thicker the film, the better the rust prevention performance. However, if the thickness is too large, the risk of occurrence of welding defects increases and the processing cost also increases. Therefore, it is important to form a thin film of 2 μm or more. Desirably, the processing cost can be suppressed without welding defects by setting the thickness to 20 μm or less.
以上、実施例1、2、3より、ガス軟窒化処理による皮膜を2μm以上、望ましくは、20μm以下とすることで防錆効果がありかつ溶接を阻害しない皮膜を提供することができる。 As described above, from Examples 1, 2, and 3, it is possible to provide a film that has a rust preventive effect and does not inhibit welding by setting the film formed by gas soft nitriding to 2 μm or more, preferably 20 μm or less.
なお、本実施例では、一般鋼材として一般構造用圧延鋼材(SS材)を使用している。これはもっとも流通量が多いと言われ価格も低いからである。もちろん、これ以外の鋼材でもよく、例えば、溶接構造用圧延鋼材(SM材)や機械構造用炭素鋼鋼材(S-C材)等でもよい。 In this embodiment, a general structural rolled steel material (SS material) is used as the general steel material. This is because the circulation is said to be the largest and the price is low. Of course, other steel materials may be used, for example, a rolled steel material for welded structure (SM material) or a carbon steel material for machine structure (S-C material).
本実施例は、前記した配管を、空気圧縮機の外部配管にも使用する例である。 The present embodiment is an example in which the above-described piping is also used for the external piping of the air compressor.
図4は、前記した空気圧縮機をシステムとして構成した圧縮機システムの構成図である。図4において、圧縮機を効果的にかつシステム的に使用する際、複数台の空気圧縮機10を連結して、圧縮空気を空気槽11にプールし、その後使用目的に応じてドライヤー12やフィルタ13を介して、圧縮機空気を必要な箇所へと供給するものである。この際、各空気圧縮機10を連結するために配管20を使用しており、これらについても前記した配管を使用する。これにより、圧縮機外部の配管の耐食性も向上するため、錆の発生が抑えられる圧縮機システムを提供することができる。
FIG. 4 is a configuration diagram of a compressor system in which the above-described air compressor is configured as a system. In FIG. 4, when the compressor is used effectively and systematically, a plurality of
上記実施例では、圧縮機方式としてスクリュー式圧縮機を用いて説明したが、これに限定されず、圧縮室内に油を一切供給しないオイルフリーの圧縮機であって、各構成要素が配管でつながれており、その中を高温高湿度の圧縮空気が通過する構成を有する圧縮機であれば、レシプロ圧縮機やスクロール圧縮機等でもよい。また、空気の圧縮機に限定されず一般的な気体の圧縮機でもよく、上記実施例において、空気を気体と読み替えてもよい。 In the above embodiment, the screw type compressor is used as the compressor method. However, the present invention is not limited to this, and it is an oil-free compressor that does not supply any oil into the compression chamber, and each component is connected by piping. A reciprocating compressor, a scroll compressor, or the like may be used as long as the compressor has a configuration in which high-temperature and high-humidity compressed air passes therethrough. Further, the present invention is not limited to an air compressor and may be a general gas compressor. In the above embodiment, air may be read as gas.
以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。例えばパイプ側を一般鋼材として、ガス軟窒化処理と酸化処理を行って防錆化して、フランジをSUS材として溶接する構成でもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。 Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. For example, the pipe side may be a general steel material, gas soft nitriding treatment and oxidation treatment may be performed to prevent rust, and the flange may be welded as a SUS material. Moreover, it is also possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
1:フランジ、2:パイプ、3:一段目圧縮機本体、4:インタークーラ、5:ドレンセパレータ、6:二段目圧縮機本体、7:逆止弁、8:アフタークーラ、9:溶加材、10:空気圧縮機、11:空気槽、12:ドライヤー、13:フィルタ、20:配管 1: flange, 2: pipe, 3: first stage compressor body, 4: intercooler, 5: drain separator, 6: second stage compressor body, 7: check valve, 8: after cooler, 9: filler Material: 10: Air compressor, 11: Air tank, 12: Dryer, 13: Filter, 20: Piping
Claims (7)
前記パイプと前記フランジのいずれか一方が鋼材であって、該鋼材はガス軟窒化処理と酸化処理により形成された皮膜を有し、前記パイプと前記フランジが溶加材を用いた溶接にて接合されていることを特徴とする配管。 A pipe composed of a pipe and a flange,
Either the pipe or the flange is a steel material, and the steel material has a film formed by gas soft nitriding treatment and oxidation treatment, and the pipe and the flange are joined by welding using a filler metal. Piping characterized by being.
前記フランジが前記鋼材であることを特徴とする配管。 The piping according to claim 1,
The piping, wherein the flange is the steel material.
前記パイプはステンレス材であることを特徴とする配管。 The piping according to claim 1,
The pipe is a stainless steel material.
前記ガス軟窒化処理と酸化処理によって形成された皮膜の厚さが2μm以上であることを特徴とする配管。 The piping according to claim 1,
A pipe having a thickness of 2 μm or more formed by the gas soft nitriding treatment and the oxidation treatment.
前記ガス軟窒化処理と酸化処理によって形成された皮膜の厚さが20μm以下であることを特徴とする配管。 The piping according to claim 4,
A pipe having a thickness of 20 μm or less formed by the gas soft nitriding treatment and the oxidation treatment.
請求項1から5のいずれか1項に記載の配管を有し、該配管によって、前記吸込フィルタと、前記圧縮機本体と、前記クーラをそれぞれ繋ぐことを特徴とする圧縮機。 A compressor having a suction filter that sucks air, a compressor body that compresses the gas sucked from the suction filter, and a cooler that cools the compressed gas,
A compressor comprising the pipe according to any one of claims 1 to 5, wherein the suction filter, the compressor body, and the cooler are respectively connected by the pipe.
前記複数の圧縮機を連結するために前記配管を使用することを特徴とする圧縮機システム。 A compressor system comprising a plurality of the compressors according to claim 6 and connecting the plurality of compressors to pool the compressed gas in a gas tank,
A compressor system using the piping to connect the plurality of compressors.
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