JP2720220B2

JP2720220B2 - 二重管の接合方法

Info

Publication number: JP2720220B2
Application number: JP5610690A
Authority: JP
Inventors: 弘典小沢; 嘉晃島田; 勝彦福村
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1990-03-06
Publication date: 1998-03-04
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JPH03258431A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、流体流路をなす内管とこれを囲包する薄肉
外管とが異形継手部材である薄肉キャップを介して連結
される二重管の製造における外管とキャップの接合方法
に関する。

〔従来の技術〕

二重管構造は、流体流路を形成する配管材（例えば、
温水・冷水の給水配管、あるいはスチーム配管等）の保
護および断熱等を目的として採用される。第５図におい
て、（10）は流体流路管材（内管）、（20）はその内管
（10）を囲包する外管であり、（30）は、外管（20）を
内管（10）の周囲に定置させるためのキャップである。
キャップ（30）は、外管（20）に接合される大径の端縁
部（31）を一端側に有し、他端側は内管（10）の外周面
に接合される小径の端縁部（32）を有する異形状継手部
材である。内管（10）と外管（20）とで画成される空間
（Ｖ）は、二重管の用途・使用条件等に応じて、例えば
真空脱気処理により高真空（例えば10^-4〜10^-6Torr）が
与えられ、あるいはこれにロックウール等の如き断熱材
が装填される。

なお、流体流路をなす内管（10）は比較的厚肉の部材
（管径および材質等により異なるが、例えば1mm以上）
であるのに対し、継手部材であるキャップ（30）は、実
使用時の内管（10）と外管（20）との間に生じる熱膨張
量の差異とそれに伴う歪みの吸収・緩和部材の役目を兼
ねる易変形性の薄肉部材（例えば0.1〜1mm）である。ま
た、外管（20）の肉厚は、管径等により異なるが、流体
流路である内管（10）と異なって特に厚肉部材とする必
要はなく、重量減少および材料コスト節減等の点から、
できるだけ薄肉とすることが有利であり、かつ要望され
る。

金属部材同士を接合する最も一般的な方法は溶接であ
り、上記キャップ（30）の小径側端縁部（32）と内管
（10）の外周面との接合は溶接により行われる。他方、
外管（20）の端縁部（21）に対するキャップ（30）の接
合は、溶接による方法のほか、缶かしめ継ぎとして汎用
されているシーミング加工による成形接合も可能であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記二重管の製造において、比較的厚肉の部材である
内管（10）に対するキャップ（30）の溶接施工には特別
の技術的な困難はないが、外管（20）とキャップ（30）
の接合を溶接により行うことは容易でない。両部材とも
薄肉であるため、溶接入熱による溶損・穴あき等の修復
不能の欠陥を生じ易いからである。

この外管（20）とキャップ（30）の溶接を、上記欠陥
が生じないように達成するには、マイクロプラズマ溶接
等の溶接において、低入熱での安定したアーク供給を行
うことが必要である。このためには厳密な電流制御が要
求され、その溶接電流は約８〜10A程度と、小さくかつ
狭い範囲に制限される。しかも、その溶接においては、
溶接母材同士の高い寸法精度（隙間・断差等）が要求さ
れると同時に、その母材の芯出し・固定のための高精度
で高価な治具の使用が要求される。外管（20）とキャッ
プ（30）とが、板厚の異なる差厚材である場合における
上記溶接施工上の困難と煩瑣はより一層増大する。

他方、外管（20）とキャップ（30）との接合を、シー
ミング加工に代表される成形接合法により行う場合は、
上記溶接々合のような困難はなく、両部材の板厚の異な
るものであっても、その継手の形成は比較的容易であ
る。しかしながら、その接合部に確実な気密性をもたせ
ることは困難であり、従って例えば真空断熱管等のよう
に、長期間に亘って内管（10）と外管（20）との空気を
高真空（例えば10^-4〜10^-6Torr）に保持することが要求
される用途への適用が制限される。

本発明は二重管の製造における上記問題点を解決する
ための改良された接合方法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段および作用〕

本発明は、内管を囲包する薄肉外管の端縁部に異形継
手部材である薄肉キャップの大径側端縁部を接合し、該
薄肉キャップの小径側端縁部を内管の外周面に接合する
ことにより形成される二重管における前記外管の端縁部
とキャップの大径側端縁部とを接合する方法において、外管の端縁部とキャップの大径側端縁部とをシーミン
グ加工して多重積層をなす巻締め継手を形成し、ついで
その巻締め継手部の重ね合せ面を全周に亘って溶接する
ことを特徴としている。

本発明による二重管の製造における外管（20）とキャ
ップ（30）の端縁部同士の継手は、成形接合と溶接とに
より形成される。その成形接合は、缶かしめ継ぎの形成
と同様に、巻締めロールと巻締めチャックを使用するシ
ーミング加工により行うことができる。第１図はその例
を示している。同図〔Ｉ〕はシーミング加工の第１段工
程として、外管（20）の端縁部（21）とキャップ（30）
の大径側端縁部（31）とを巻付き形状に係合させた状態
であり、同図〔II〕はその係合部分に押圧力を加えて圧
着扁平化する第２段工程を経てシーミング加工を完了し
た状態を示している。図示の例では、外管（20）の端縁
部（21）を反転屈曲させて２重層とし、その２重層にキ
ャップ（30）の端縁部（31）を外側と内側とから挟着さ
せて都合４重層をなす巻締め継手を形成している。

外管（20）とキャップ（30）のシーミング形態は上記
例示のそれに限定されず、例えば第２図のように、外管
（20）の端縁部（21）を伸直のまま、その外側と内側と
からキャップ（30）の端縁部（31）を挟着させることに
より３層重合とし、あるいは第３図に示すように、外管
（20）の端縁部（21）を反転屈曲させ、その内側にキャ
ップ（30）の端縁部（31）を挟み込むことにより、両部
材の端縁部を５層に重合積層させた状態とすることもで
き、そのシーミング形態の設計は自由である。

上記のように外管（20）とキャップ（30）の端縁部同
士を成形接合したのち、その継手部に溶接を施して、両
部材の積層界面を全周に亘って溶着させる。溶接方法
は、例えばティグ溶接、レーザー溶接等を任意に適用す
ることができる。その溶接においては、継手部の複数の
積層界面の全てを溶着させる必要はむろんなく、少なく
とも１つの積層界面を溶着させればよい。第４図は、前
記第１図の成形継手部に、その外周面側から溶接ノズル
（Ｔ）を指向させ、外管（20）の端縁部（21）の反転屈
曲片とその上面を被包するキャップ（30）の端縁部（3
1）との界面を溶着（W1）させることにより両部材の接
合を完成した例を示している。なお、比較的厚肉の部材
である内管（10）に対するキャップ（30）の接合は、内
管（10）の外周面にキャップ（30）の小径側端縁部（3
2）を重ね合せたうえ、溶接ノズル（Ｔ）により溶接
（重ね溶接、すみ肉溶接等）を行えばよく、その溶接施
工に特段の技術的困難はないことは前述したとおりであ
る。

本発明は、上記のように外管（20）とキャップ（30）
の接合しようとする端縁部同士を、多重積層の巻締め継
手となしたうえ、積層界面を溶着させることとしている
ので、その溶接施工においては、多重積層による厚肉化
効果が与えられており、従って両部材（20）と（30）が
薄肉（例えば0.1〜1mm）であるに拘らず、両者を単に重
ね合せ、もしくは突合せて行う従来の溶接施工と異なっ
て入熱制限が緩和され、比較的高い溶接電流で高入熱の
溶接（溶接電流は、例えば、15〜20A）を行うことがで
きる。溶接電流を高めることにより、溶込み深さが深く
なり、またアークの安定性もよくなって高能率下に両部
材の健全な溶着を達成することができる。また母材の寸
法精度に対する要求が緩和され、かつ特殊な固定治具の
使用も必要としない。

なお、二重管を構成する内管（10），外管（20）およ
びキャップ（30）の材質は、目的とする二重管の用途、
使用態様等に基づく材料設計に応じて任意に選択される
ものであり、その材質の選択により本発明の適用が制限
をうけるものでないことは言うまでもない。

〔実施例〕

（給湯配管用真空断熱二重管の製造）実施例１〔Ｉ〕構成部材（１）外管:SUS304ステンレス鋼管（管径:50.8mm）。肉
厚0.5mm。

（２）内管:SUS304ステンレス鋼管（管径:34mm）。肉厚
1.2mm。

（３）キャップ:SUS304ステンレス鋼管プレス成形材。
肉厚0.3mm。

〔II〕継手形成（１）外管とキャップの接合：外管（20）の端縁部（21）とキャップ（30）の大径側
端縁部（31）をシーミング加工して第３図に示すように
５重積層の巻締め継手を形成したうえ、管軸を中心に回
転させながら、外周面側からマイクロプラズマ溶接によ
り巻締め継手部を全周に亘って溶接。

溶接速度:160mm/分、溶接電流:15A、ノズル径:1.2m
m、センターガス:Arガス、0.2l/分、シールドガス:7％H
₂＋93％Ar:7l/分。

（２）内管とキャップの接合。

内管（10）の外周面にキャップ（30）の小径側端縁部
（32）を重ね合せたうえ、上記外管（20）とキャップ
（30）の溶接と同じ条件の溶接により、重ね合せ面を全
周に亘って溶接。

実施例２〔Ｉ〕構成部材（１）外管:SUS304ステンレス鋼管（管径:50.8mm）。肉
厚0.5mm。

（２）内管:SUS304ステンレス鋼管（管径:34mm）。肉厚
1.2mm。

（３）キャップ:SUS304ステンレス鋼管プレス成形材。
肉厚0.5mm。

〔II〕継手形成（１）外管とキャップの接合：外管（20）の端縁部（21）とキャップ（30）の大径側
端縁部（31）をシーミング加工して第２図に示すように
３重の巻締め継手を形成したうえ、管軸を中心に回転さ
せながら、外周面側からマイクロプラズマ溶接により巻
締め継手部を全周に亘って溶接。

溶接速度:150mm/分、溶接電流:18A、ノズル径:1.2m
m、センターガス:Arガス、0.2l/分、シールドガス:7％H
₂＋93％Ar:10l/分。

（２）内管とキャップの接合。

上記各実施例で製造された二重管の内管（10）と外管
（20）との空間（Ｖ）の真空引き試験を行った結果、い
ずれも長期間に亘って10^-4Torr以下の高真空が保持され
た。なお、各実施例の二重管の外管（20）とキャップ
（30）の継手部を管軸方向に切断した切断面のマクロ組
織により、実施例１の二重管では、積層継手部（５層）
の外側から３層目まで完全に溶着し、また実施例２の二
重管は積層された３層全体に亘って完全に溶着している
ことが観察された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、二重管における薄肉部材である外管
とキャップの端縁部同士の接合を、高入熱の溶接によ
り、溶損・穴あき等の欠陥を生じさせることなく達成す
ることができ、溶接能率および歩留りが大きく高められ
る。むろん、その外管とキャップとが肉厚の異なるもの
であっても、溶接の施工に何ら困難はなく、かつ両部材
の高度の芯合せやそのための高精度な治具の使用も不要
であり、溶接コストの低減効果も大である。

また、外管とキャップの端縁部同士の確実な溶着によ
り、外管と内管との空間の気密性が保証され、真空断熱
管等としての機能が高められる。

【図面の簡単な説明】

第１図〔Ｉ〕および〔II〕は本発明における外管とキャ
ップとのシーミング加工による巻締め継手形成の例を示
す管軸方向要部断面図、第２図、第３図は巻締め継手の
他の例を示す管軸方向要部断面図、第４図は、外管およ
び内管に対するキャップの接合形態の例を示す管軸方向
要部断面図、第５図は二重管の外管および内管とキャッ
プとの従来の接合例を示す管軸方向断面図である。 10:内管、20:外管、30:キャップ、W1,W2:溶接部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内管を囲包する薄肉外管の端縁部に異形継
手部材である薄肉キャップの大径側端縁部を接合し、該
薄肉キャップの小径側端縁部を内管の外周面に接合する
ことにより形成される二重管における前記外管の端縁部
とキャップの大径側端縁部とを接合する方法において、外管の端縁部とキャップの大径側端縁部とをシーミング
加工して多重積層をなす巻締め継手を形成し、ついでそ
の巻締め継手部の重ね合せ面を全周に亘って溶接するこ
とを特徴とする二重管の接合方法。