JP2018141408A - スチール製燃料圧送配管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 腐食性燃料に対する高い耐性を有する高品質のスチール製の燃料圧送配管の製造方法の提供。
【解決手段】 スチール製の管材の管内周面の初期疵（微細クラックやしわ疵、溶接欠陥部等）が予め設定した閾値を超える管材と同閾値を超えない管材とに選別し、閾値を超えない管材の内周面の初期疵を機械的切削によって除去した後、当該管材の内周面にＮｉめっき等の表面処理を施すことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガソリン直噴エンジンシステムやディーゼルエンジンシステムにおける燃料をエンジンに供給する配管の製造方法に係り、例えば伸管加工等で内面に生じる微細クラックやしわ疵等を除去して内表面処理を施して、耐食性に優れた高品質のスチール製燃料圧送配管を製造する方法に関する。

上記したガソリン直噴エンジンシステムやディーゼルエンジンシステムに使用される燃料圧送配管においては、耐圧性、気密性及び耐食性等の諸性能を有する仕様として、ステンレス系の材料に各種塑性加工（管末成形加工、曲げ加工等）や接合加工（ろう付け加工等）を施して製品とされたものが最も多く採用されている。

さらに近年は、ガソリン直噴エンジンシステムにおいては、前記したステンレス系配管より安価な低炭素鋼等のスチール系配管を採用した燃料圧送配管が提案されている（特許文献１参照）。このスチール製の燃料圧送配管は、特に腐食性燃料に対する高い耐性を得るために、腐食性燃料への耐性に優れる内表面処理及び／又は外表面処理を施したもので、例えばスチール製配管内表面にＮｉめっき層を形成し、さらに前記Ｎｉめっき層上にＺｎめっき層又はＺｎ基合金めっき層からなる防錆皮膜層を設けたもの、スチール製配管外表面にＺｎめっき層又はＺｎ基合金めっき層を形成したもの等である。

しかしながら、前記したスチール製の燃料圧送配管には、以下に示す問題点がある。
即ち、前記したスチール製の燃料圧送配管に例えば引抜き伸管材を用いる場合、管内周面には引抜き伸管時に発生した初期疵（微細クラックやしわ疵等）が存在し、又、溶接管の場合には管内周面に溶接不良等により発生した初期疵（溶接欠陥部等）が存在している。このような管内周面の欠陥、特に微細クラックやしわ疵、溶接欠陥部が存在した状態で前記した内表面処理（例えばＮｉめっき等）が施された場合、その微細クラックやしわ疵、溶接欠陥部の内部までめっき液が浸透せず、微細クラックやしわ疵、溶接欠陥部の部位が完全に表面処理が施されず欠陥となり、特に腐食性燃料に対する耐性が得られなくなり腐食や錆の発生を余儀なくされるという問題がある。

特開２０１２−２６３５７号公報

本発明は、前記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、ガソリン直噴エンジンシステムやディーゼルエンジンシステムにおける燃料をエンジンに供給するスチール製の配管において、管内周面に発生した初期疵（微細クラックやしわ疵、溶接欠陥部等）が存在せず、腐食性燃料に対する高い耐性を有する高品質のスチール製の燃料圧送配管の製造方法を提案しようとするものである。

本発明に係るスチール製の燃料圧送配管の製造方法は、スチール製の管材の内周面に防錆皮膜層を有するスチール製の燃料圧送配管の製造方法であって、当該管材の管内周面の初期疵（微細クラック、しわ疵、溶接欠陥部等）が予め設定した閾値を超える管材と同閾値を超えない管材とに選別し、閾値を超えない管材の内周面の初期疵を機械的切削によって除去した後、当該管材の内周面に表面処理（例えばＮｉめっき等）を施すことを特徴とするものである。なお、閾値を超える管材は不良品として処理する。この閾値を決めるにあたり統計的手法を用いて想定される最大キズ深さを算出して、その最大キズ深さを閾値としてもよい。
又、管材の管内周面の初期疵（微細クラック、しわ疵、溶接欠陥部等）を除去する方法として用いる機械的切削による方法は、深穴加工に用いるガンドリル加工機による方法を好ましい態様とするものである。
さらに、管内周面の初期疵の検出手段としては、超音波探傷方法を好ましい態様とするものである。

本発明のスチール製の燃料圧送配管の製造方法によれば、引抜き伸管材、セミシームレス管、溶接管等の管材の管内周面の初期疵（微細クラック、しわ疵、溶接欠陥部等）を検出又は予測し、該検出値が予め定めた閾値を超えない管材の内周面を機械的切削によって除去することにより、前記初期疵の除去が完全に行われると共に、管内周面の平滑度が高まり、管内周面の表面処理の耐食性が向上し、腐食性燃料に対する高い耐性を有する高品質のスチール製の燃料圧送配管が得られるという、優れた効果を奏する。
又、管材の管内周面の初期疵（微細クラックやしわ疵、溶接欠陥部等）の除去手段に深穴加工に用いるガンドリル加工機を用いることにより、刃の直進性が良好であるため管材の管軸方向及び円周方向に均一に切削することが可能となり初期疵を完全に除去することができる。

本発明方法を実施するためのスチール製燃料圧送配管の製造工程の一例を示すブロック図である。 図１に示すスチール製燃料圧送配管製造工程における管材の初期疵除去工程で用いるガンドリル加工機を示す該略図である。

本発明に係るスチール製の燃料圧送配管の製造方法は、図１にその製造工程の一例を示すように、先ず被加工パイプとして、管材製造工程１において配管母材である管材が製造される。管材製造工程１としては、例えば引抜き伸管工程、溶接管製造工程等である。管材製造工程１で製造される管材としては、例えば機械構造用炭素鋼管ＳＴＫＭ材、ＳＣＭ材、ＳＴＫ材、ＳＴＳ材等低炭素鋼や合金鋼が用いられて外径１０〜３０ｍｍ、内径５〜２０ｍｍのスチール製管材等である。

次に、配管母材の受け入れ検査として、管材の探傷工程２において、探傷機により当該管材の管内周面を探傷して初期疵（微細クラック、しわ疵、溶接欠陥部等）を検出する。続いて、管材の選別工程３において、前記探傷工程で検出された検出値が予め定めた閾値を超える管材と、同閾値を超えない管材とに選別する。初期疵（微細クラック、しわ疵、溶接欠陥部等）の閾値については、その基準値を例えば深さ１５０μｍと設定し、この閾値を超える管材は不良品として処理し、同閾値を超えない管材を次の初期疵除去工程４へ送る。なお、閾値については、管材の種類、内径、肉厚、微細クラックやしわ疵、溶接欠陥部等の大きさ等に基づいて決定する。

初期疵除去工程４では、閾値を超えない管材を閾値以上の大きさで内周面を機械的切削することで初期疵を除去する。この閾値を超えない管材の管内周面の初期疵（微細クラック、しわ疵、溶接欠陥部等）を除去する方法として用いる機械的切削による方法は、図２に示す深穴加工に用いるガンドリル加工機７による方法を用いる。この深穴加工に用いるガンドリル加工機７は、本体部７−１に取り付けられた切削工具７−２を回転させながら、治具（図面省略）に固定された管材に押し込むようにして切削加工する方式である。この加工はいわゆるガンドリルと言われる穴の直進性を重視した工具を使用した工法であることから、深穴加工に用いるガンドリル加工機７は管材の管内周面の初期疵の除去手段として好適である。

初期疵除去工程４で管内周面の初期疵を深穴加工に用いるガンドリル加工機７によって除去された閾値を超えない管材は、続いて表面処理工程５において当該管材の内表面にＮｉめっき等の表面処理が施される。その際、表面処理は当該管材の内表面に沿って施されるが、前記初期疵除去工程４で管内周面の初期疵が除去されている管材の場合は、その内表面に微細クラックやしわ疵、溶接欠陥部等が無いことからめっき液が付かない部位が全く存在せず内表面全体に確実に表面処理が施される。したがって、表面処理工程５で管内周面にＮｉめっき等の表面処理が施された製品は、腐食性燃料に対する防錆力が十分保持されることにより腐食や錆の発生は皆無となり、耐食性に優れることが明らかである。
[実施例１〜６]

管材製造工程１において、引き抜き伸管装置により製造された外径１５．６ｍｍ、内径９．８ｍｍのスチール製引抜き伸管材（供試Ｎｏ．１〜６）を配管母材として用い、各伸管材を探傷工程２において、探傷機により当該引抜き伸管材の管内周面を探傷して初期疵（微細クラックやしわ疵、溶接欠陥部等）を検出した後、引抜き伸管材の選別工程３において、前記探傷工程２で検出された検出値が予め設定した閾値（１５０μｍ）を超える引抜き伸管材と、同閾値を超えない引抜き伸管材とに選別し、次の初期疵除去工程４で前記閾値を超えない各引抜き伸管材の内周面を深穴加工に用いるガンドリル加工機７により切削した。その際の内周面の削り代は、０．２ｍｍ（片肉）であった。続いて、表面処理工程５において、前記内周面を切削した各引抜き伸管材の管内周面に無電解Ｎｉめっき処理を施して、膜厚３〜５μｍのＮｉ−Ｐ（無電解Ｎｉ）めっき層を形成した。
本実施例におけるスチール製引抜き伸管材の耐食性試験を下記要領で行った結果を表１に示す。
・耐食性試験：
管内面全体にＮｉめっきが施された各スチール製引抜き伸管材内に、腐食性燃料（２０％アルコール混合燃料（ガソリン）、有機酸５００ｐｐｍ、水分５％、塩素１０ｐｐｍを含む）を封入して、温度１００℃で１０００時間放置した時の管内の腐食状況を確認した。耐食評価は、赤錆の有無を目視及び実態顕微鏡にて確認して判定した。
[従来例１〜３]

実施例１〜６と同じ外径１５．６ｍｍ、内径９．８ｍｍのスチール製引抜き伸管材を用い、引抜き伸管後の管内周面の機械的切削を施さずに各引抜き伸管材の内周面に実施例１〜６と同じ無電解Ｎｉめっき処理を施して、膜厚３〜５μｍのＮｉ−Ｐ（無電解Ｎｉ）めっき層を形成し、耐食性試験を実施例１〜６と同様の方法で行った結果を表１に併せて示す。

表１の結果より、引抜き伸管後に管内周面を探傷し、予め設定した閾値を超えない引抜き伸管材の内周面を機械的切削によって除去した後、無電解Ｎｉめっき層を形成した実施例１〜６の本発明のスチール製引抜き伸管材は、いずれも管の内部に赤錆の発生は確認されず、優れた耐食性を有することが認められた。
一方、従来例１〜３は、いずれも引抜き伸管材の内周面に赤錆の発生が見られ、本発明のスチール製引抜き伸管材に比べて耐食性が劣ることが判明した。

［実施例７〜１２］

管材製造工程１において、溶接管製造装置により製造された外径１５．９ｍｍ、内径９．９ｍｍのスチール製溶接管材（供試Ｎｏ．７〜１２）を配管母材として用い、溶接欠陥の深さは予め統計的手法にて除去すべき深さを調査し、その予想される最大キズ深さに基づき管内面の削り代を設定しておき、予め設定した削り代の閾値（１５０μｍ）の削り量について内周面を深穴加工に用いるガンドリル加工機７により切削した。その際の内周面の削り代は、０．２ｍｍ（片肉）であった。続いて、表面処理工程５において、前記内周面を切削した各溶接管材の管内周面に無電解Ｎｉめっき処理を施して、膜厚３〜５μｍのＮｉ−Ｐ（無電解Ｎｉ）めっき層を形成した。
本実施例におけるスチール製溶接管材の耐食性試験を実施例１と同じ要領で行った結果を表２に示す。
［従来例４〜６］

実施例７〜１２と同じ外径１５．９ｍｍ、内径９．９ｍｍのスチール製溶接管材を用い、管材製造後の管内周面の機械的切削を施さずに各溶接管材の内周面に実施例７〜１２と同じ無電解Ｎｉめっき処理を施して、膜厚３〜５μｍのＮｉ−Ｐ（無電解Ｎｉ）めっき層を形成し、耐食性試験を実施例１〜６と同様の方法で行った結果を表２に併せて示す。

表２の結果より、本実施例においても、溶接管製造後の溶接欠陥部の深さを統計的手法により予め設定しておき、予め設定した閾値以上に溶接管材の内周面を機械的切削によって除去した後、無電解Ｎｉめっき層を形成した実施例７〜１２の本発明の溶接管材は、いずれも管の内部に赤錆の発生は確認されず、優れた耐食性を有することが認められた。一方、従来例４〜６は、いずれも、溶接管材の内周面に赤錆の発生が見られ、本発明のスチール製溶接管材に比べて耐食性が劣ることが判明した。

１ 管材製造工程
２ 探傷工程
３ 選別工程
４ 初期疵除去工程
５ 表面処理工程
６ 製品
７ ガンドリル加工機
７−１ 本体部
７−２ 切削工具

Claims (4)

1. スチール製の管材の内周面に防錆皮膜層を有するスチール製の燃料圧送配管の製造方法であって、当該管材の初期疵が予め設定した閾値を超える管材と同閾値を超えない管材とに選別し、閾値を超えない管材の内周面の初期疵を機械的切削によって除去した後、当該管材の内周面に表面処理を施すことを特徴とするスチール製の燃料圧送配管の製造方法。
2. スチール製の管材の内周面に防錆皮膜層を有するスチール製の燃料圧送配管の製造方法であって、当該管材の内周面を探傷して初期疵を検出し、該検出値が予め設定した閾値を超える管材と同閾値を超えない管材とに選別し、閾値を超えない管材の内周面の初期疵を機械的切削によって除去した後、当該管材の内周面に表面処理を施すことを特徴とするスチール製の燃料圧送配管の製造方法。
3. 前記管材の管内周面の初期疵は、深穴加工に用いるガンドリル加工機によって除去することを特徴とする請求項１又は２に記載のスチール製の燃料圧送配管の製造方法。
4. 前記表面処理はＮｉめっきとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスチール製の燃料圧送配管の製造方法。

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