JP2749014B2 - Ｔｉ製伝熱管の製造方法 - Google Patents
Ｔｉ製伝熱管の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はLNG蒸発器用伝熱管などとして利用されるTi
製伝熱管の製造方法に関し、詳細には管内を流れる熱媒
体が凍結する様なことがあっても破裂することのないTi
製伝熱管を経済的に製造する方法に関するものである。
製伝熱管の製造方法に関し、詳細には管内を流れる熱媒
体が凍結する様なことがあっても破裂することのないTi
製伝熱管を経済的に製造する方法に関するものである。
［従来の技術］ 熱交換器の中には、例えばシェル・アンド・チューブ
型熱交換器の様に管内に海水あるいは浄水等の熱媒体を
流し、管外に０℃より低い温度の流体（例えばLNG等）
を接触させ、海水等の保有熱によって低温流体を蒸発さ
せるものがある。この様な熱交換器における伝熱管用材
料としては、耐食性（耐海水性等）が優れているという
理由からTi材料を適用することが多く、殊に帯状Tiを幅
方向に湾曲させ、突き合わせ端部をシーム溶接して製造
されるTi製溶接管が汎用されている。
型熱交換器の様に管内に海水あるいは浄水等の熱媒体を
流し、管外に０℃より低い温度の流体（例えばLNG等）
を接触させ、海水等の保有熱によって低温流体を蒸発さ
せるものがある。この様な熱交換器における伝熱管用材
料としては、耐食性（耐海水性等）が優れているという
理由からTi材料を適用することが多く、殊に帯状Tiを幅
方向に湾曲させ、突き合わせ端部をシーム溶接して製造
されるTi製溶接管が汎用されている。
しかるに上記Ti製シーム溶接管は溶接部の延性等が悪
く、その為に管内を流れる海水等が凍結したときには管
体に亀裂を発生し易く、著しい場合には破裂するという
欠点がある。即ちTi製シーム溶接管内には、後述する原
因によって異物等が付着することがあり、付着物の存在
によって海水等の流通が悪くなると流通悪化部分の海水
等が低温媒体によって過度に冷却され、その凍結によっ
て海水等の流通が更に悪化して凍結量が増大し遂には閉
塞してしまうことがある。この結果Ti製シーム溶接管は
海水等の凍結による管内体積の膨張に伴ない大きな内圧
を受け、延性の低い溶接部及びその近傍に亀裂が発生し
破損に至ることがある。
く、その為に管内を流れる海水等が凍結したときには管
体に亀裂を発生し易く、著しい場合には破裂するという
欠点がある。即ちTi製シーム溶接管内には、後述する原
因によって異物等が付着することがあり、付着物の存在
によって海水等の流通が悪くなると流通悪化部分の海水
等が低温媒体によって過度に冷却され、その凍結によっ
て海水等の流通が更に悪化して凍結量が増大し遂には閉
塞してしまうことがある。この結果Ti製シーム溶接管は
海水等の凍結による管内体積の膨張に伴ない大きな内圧
を受け、延性の低い溶接部及びその近傍に亀裂が発生し
破損に至ることがある。
［発明が解決しようとする課題］ そこで本発明者等は、上記亀裂等の発生原因を明らか
にすべくTi製伝熱管のシーム溶接部分の金属組織を調べ
た。それによれば溶接部及びその近傍の金属組織が延性
の低い針状組織を呈しており、亀裂等の発生し易い原因
が溶接部近傍の金属組織に由来することを知った。従っ
て延性向上の為には溶接部金属組織の改良が必要である
との認識を得た。
にすべくTi製伝熱管のシーム溶接部分の金属組織を調べ
た。それによれば溶接部及びその近傍の金属組織が延性
の低い針状組織を呈しており、亀裂等の発生し易い原因
が溶接部近傍の金属組織に由来することを知った。従っ
て延性向上の為には溶接部金属組織の改良が必要である
との認識を得た。
上記知見を基に本発明者等は、その解決手段について
種々検討を重ねた結果、予め外径並びに肉厚の大きな溶
接管を製作し、これに30％以上の冷間引抜加工を施した
後、適正な条件で熱処理するという方法に想到し、先に
特許出願した（特開昭61−186461号）。即ちこの方法に
よれば、引抜加工によってTi管内に存在する転移，点欠
陥等の格子欠陥の数が増大して再結晶が起こり易くな
り、熱処理を行なうことによって溶接部及びその近傍を
含む全ての金属組織を延性の優れた粒径の大きい等軸晶
組織に改善することができる。
種々検討を重ねた結果、予め外径並びに肉厚の大きな溶
接管を製作し、これに30％以上の冷間引抜加工を施した
後、適正な条件で熱処理するという方法に想到し、先に
特許出願した（特開昭61−186461号）。即ちこの方法に
よれば、引抜加工によってTi管内に存在する転移，点欠
陥等の格子欠陥の数が増大して再結晶が起こり易くな
り、熱処理を行なうことによって溶接部及びその近傍を
含む全ての金属組織を延性の優れた粒径の大きい等軸晶
組織に改善することができる。
しかるに上記先願方法では、シーム溶接後に引抜加工
を実施するので、製造工程は、シーム溶接工程，引抜加
工工程，熱処理工程等に分かれ、工程的に複雑化せざる
を得ない。その結果、生産性が低下し、製造コストが高
騰するという問題が発生している。
を実施するので、製造工程は、シーム溶接工程，引抜加
工工程，熱処理工程等に分かれ、工程的に複雑化せざる
を得ない。その結果、生産性が低下し、製造コストが高
騰するという問題が発生している。
本発明はこうした事情に着目してなされたものであっ
て、管内で海水等が凍結することがあっても亀裂や破損
を起こすことがないTi製伝熱管を経済的に製造すること
を目的とするものである。
て、管内で海水等が凍結することがあっても亀裂や破損
を起こすことがないTi製伝熱管を経済的に製造すること
を目的とするものである。
［課題を解決するための手段］ しかして上記目的を達成した本発明方法は、帯状Tiを
幅方向に湾曲させつつ突合せ部をシーム溶接してTi製伝
熱管を製造するに当たり、製品管外径より大径の管体と
なる様にシーム溶接を行ない、次いでオンラインで２〜
5.5％の絞り加工を加えた後、650〜800℃の温度範囲で3
0分以上熱処理する点に要旨を有するものである。
幅方向に湾曲させつつ突合せ部をシーム溶接してTi製伝
熱管を製造するに当たり、製品管外径より大径の管体と
なる様にシーム溶接を行ない、次いでオンラインで２〜
5.5％の絞り加工を加えた後、650〜800℃の温度範囲で3
0分以上熱処理する点に要旨を有するものである。
［作用］ 本発明方法においては、先願方法におけるような引抜
加工工程を省略し、シーム溶接工程の中でシーム溶接後
にオンラインで２〜5.5％の絞り加工を施す。次いで650
〜800℃の温度範囲で30分以上熱処理することにより溶
接部及び熱影響部の組織を針状組織から等軸晶組織に再
結晶させる。この組織改善によって溶接部及び熱影響部
の機械的特性殊に延性を向上させることができ、特に管
周方向の延性を大きくすることができる。
加工工程を省略し、シーム溶接工程の中でシーム溶接後
にオンラインで２〜5.5％の絞り加工を施す。次いで650
〜800℃の温度範囲で30分以上熱処理することにより溶
接部及び熱影響部の組織を針状組織から等軸晶組織に再
結晶させる。この組織改善によって溶接部及び熱影響部
の機械的特性殊に延性を向上させることができ、特に管
周方向の延性を大きくすることができる。
本発明における絞り加工は、シーム溶接段階で管径が
製品管外径よりやや大径となる様に帯状Tiの幅を設定し
た後、帯状Tiを幅方向に湾曲させつつ突合せ部をシーム
溶接してTi製シーム溶接管を製造し、これを例えばサイ
ジングロールを用いて管外径を絞ることによって行なう
ことができる。このときTi製シーム溶接管は外径のみ減
少し、内径は絞り加工前とほぼ同一径に維持される程度
とするのが好ましい。
製品管外径よりやや大径となる様に帯状Tiの幅を設定し
た後、帯状Tiを幅方向に湾曲させつつ突合せ部をシーム
溶接してTi製シーム溶接管を製造し、これを例えばサイ
ジングロールを用いて管外径を絞ることによって行なう
ことができる。このときTi製シーム溶接管は外径のみ減
少し、内径は絞り加工前とほぼ同一径に維持される程度
とするのが好ましい。
ちなみに先願方法における引抜加工では、引抜加工と
いう加工形態が外径と共に肉厚を減少させるものである
から断面減少率が絞り加工に比べると一般的に大きく、
その割には変形が管の長手方向へも逃げるように及ぶの
で溶接ビード部自体に加わる変形量が小さい。その結
果、先願方法における引抜加工では30％以上の断面減少
率を必要とした。これに対し本願発明における絞り加工
では管外面側のみに集中的に変形が及ぶものであるから
やや突出傾向にある溶接ビードの肉厚方向への変形量は
大きくなり、小さな絞り率でも十分に且つ集中的に溶接
部に格子欠陥を生成させることができ、熱処理によって
溶接部の組織改善をはかることができる。
いう加工形態が外径と共に肉厚を減少させるものである
から断面減少率が絞り加工に比べると一般的に大きく、
その割には変形が管の長手方向へも逃げるように及ぶの
で溶接ビード部自体に加わる変形量が小さい。その結
果、先願方法における引抜加工では30％以上の断面減少
率を必要とした。これに対し本願発明における絞り加工
では管外面側のみに集中的に変形が及ぶものであるから
やや突出傾向にある溶接ビードの肉厚方向への変形量は
大きくなり、小さな絞り率でも十分に且つ集中的に溶接
部に格子欠陥を生成させることができ、熱処理によって
溶接部の組織改善をはかることができる。
上記作用効果を得る為には、絞り加工率を２％以上と
する必要があるが、絞り加工率が過大になると溶接ビー
ド部に比べて硬度の低いビード部近傍が硬度差によって
くびれ変形を起こすことになるので、絞り加工率は5.5
％以下より好ましくは５％以下に抑える必要がある。尚
サイジングロールによる外径調整については従来から実
施されているが、従来の絞り率は２％以下であり、これ
をそのまま熱処理工程に付しても溶接ビード部の加工度
が不足して満足し得る組織改善効率を得ることはできな
い。
する必要があるが、絞り加工率が過大になると溶接ビー
ド部に比べて硬度の低いビード部近傍が硬度差によって
くびれ変形を起こすことになるので、絞り加工率は5.5
％以下より好ましくは５％以下に抑える必要がある。尚
サイジングロールによる外径調整については従来から実
施されているが、従来の絞り率は２％以下であり、これ
をそのまま熱処理工程に付しても溶接ビード部の加工度
が不足して満足し得る組織改善効率を得ることはできな
い。
又熱処理条件については前記した条件を採用する必要
があり、熱処理温度が650℃未満では十分に再結晶させ
ることができず、一方熱処理温度が800℃を超えると結
晶粒度が大きくなりすぎて管強度が低下し、管内凍結時
の亀裂や破損はかえって起こり易くなる。
があり、熱処理温度が650℃未満では十分に再結晶させ
ることができず、一方熱処理温度が800℃を超えると結
晶粒度が大きくなりすぎて管強度が低下し、管内凍結時
の亀裂や破損はかえって起こり易くなる。
さらに本発明においてはTi管の材質を特に制限するも
のではないが、不純物元素であるFe及びＯについてはそ
の含有量をいずれも0.1重量％以下に制限することが望
ましい。これら不純物元素の増加はTi材の延性を低下さ
せるという弊害をもたらし、本願発明の目的を達成する
上で悪影響を及ぼすからである。但しＯについては熱処
理後の材料強度（伝熱管としての必要強度）を確保する
上で0.05重量％以上添加することが望まれる。
のではないが、不純物元素であるFe及びＯについてはそ
の含有量をいずれも0.1重量％以下に制限することが望
ましい。これら不純物元素の増加はTi材の延性を低下さ
せるという弊害をもたらし、本願発明の目的を達成する
上で悪影響を及ぼすからである。但しＯについては熱処
理後の材料強度（伝熱管としての必要強度）を確保する
上で0.05重量％以上添加することが望まれる。
［実施例］ 実験１ 帯状Tiを幅方向に湾曲させつつ突合せ部をTIGシーム
溶接して製品寸法より大きなTi管を製作すると共に、溶
接に続いてオンラインでサイジングロールによる絞り加
工を施して、外径19.05mm×肉厚1.2mmのTi管及び外径1
9.05mm×肉厚1.76mmのTi管を夫々製作した。このときの
絞り加工率はいずれも2.9％であった。得られたTi管を7
00℃,750℃の２種類の温度で夫々30分間熱処理した後、
氷結繰り返し試験に付したところ第２表に示す結果が得
られた。また各Ti管の熱処理後のミクロ組織は第１図に
示す通りであった。他方比較例として、絞り加工を施す
ことなしに上記寸法のTi管を夫々製作し、同様に熱処理
及び氷結繰返し試験を行ない、その結果を第２表に、又
熱処理後のミクロ組織を第１図に示した。尚本実験に使
用したTi材料の成分組成は第１表に示す通りであった。
溶接して製品寸法より大きなTi管を製作すると共に、溶
接に続いてオンラインでサイジングロールによる絞り加
工を施して、外径19.05mm×肉厚1.2mmのTi管及び外径1
9.05mm×肉厚1.76mmのTi管を夫々製作した。このときの
絞り加工率はいずれも2.9％であった。得られたTi管を7
00℃,750℃の２種類の温度で夫々30分間熱処理した後、
氷結繰り返し試験に付したところ第２表に示す結果が得
られた。また各Ti管の熱処理後のミクロ組織は第１図に
示す通りであった。他方比較例として、絞り加工を施す
ことなしに上記寸法のTi管を夫々製作し、同様に熱処理
及び氷結繰返し試験を行ない、その結果を第２表に、又
熱処理後のミクロ組織を第１図に示した。尚本実験に使
用したTi材料の成分組成は第１表に示す通りであった。
第１図から、肉厚1.2mm,1.78mmのいずれのTi管におい
ても熱処理温度が同じであればサイジングの絞り加工率
を2.9％にとった方が再結晶し易いことが分かる。又絞
り加工率2.9％，熱処理温度750℃とした場合、溶接部及
び熱影響部は完全に再結晶しており、同一絞り率であれ
ば熱処理温度の高い方が再結晶し易いことも明らかであ
る。
ても熱処理温度が同じであればサイジングの絞り加工率
を2.9％にとった方が再結晶し易いことが分かる。又絞
り加工率2.9％，熱処理温度750℃とした場合、溶接部及
び熱影響部は完全に再結晶しており、同一絞り率であれ
ば熱処理温度の高い方が再結晶し易いことも明らかであ
る。
又第２表の氷結試験結果から2.9％の絞り加工を施し
たものの方が、また焼鈍温度の高い方が氷結特性即ち耐
破損性に優れていることは明らかである。
たものの方が、また焼鈍温度の高い方が氷結特性即ち耐
破損性に優れていることは明らかである。
実験２ 実験１で使用した外径19.05mm×肉厚1.2mmTi管を使用
して、675℃,700℃,725℃,750℃と熱処理温度を種々変
化させたときの氷結特性の違いを調査したところ第３表
に示す結果が得られた。
して、675℃,700℃,725℃,750℃と熱処理温度を種々変
化させたときの氷結特性の違いを調査したところ第３表
に示す結果が得られた。
第３表に示す様に、熱処理温度が675℃でも氷結性能
は３回（４回目で破裂）を達成しているが、700℃以上
とすることによって一層優れた性能を得ることができ
る。但し700℃以上では熱処理温度による差は殆んど認
められない。
は３回（４回目で破裂）を達成しているが、700℃以上
とすることによって一層優れた性能を得ることができ
る。但し700℃以上では熱処理温度による差は殆んど認
められない。
［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、管内の海水等が
氷結することがあっても破損することのないTi製伝熱管
を得ることができる。又先願方法と比べると引抜加工工
程を省略することができるので工程が簡素化されて上記
Ti製伝熱管を経済的に得ることができる。
氷結することがあっても破損することのないTi製伝熱管
を得ることができる。又先願方法と比べると引抜加工工
程を省略することができるので工程が簡素化されて上記
Ti製伝熱管を経済的に得ることができる。
第１図（Ａ），（Ｂ）は絞り加工率及び熱処理温度の再
結晶に与える影響を示す為の溶接部金属組織を示す図面
代用写真である。
結晶に与える影響を示す為の溶接部金属組織を示す図面
代用写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６５０ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６５０Ｂ ６８０ ６８０ ６８５ ６８５Ａ ６８６ ６８６Ａ ６９１ ６９１Ｂ ６９１Ｃ ６９４ ６９４Ａ (56)参考文献 特開 昭61−30217（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−202068（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−192852（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】帯状Tiを幅方向に湾曲させつつ突合せ部を
シーム溶接してTi製伝熱管を製造するに当たり、製品管
外径よりやや大径の管体となる様にシーム溶接し、次い
でオンラインで２〜5.5％の絞り加工を加えた後、650〜
800℃の温度範囲で30分以上熱処理することを特徴とす
るTi製伝熱管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1064489A JP2749014B2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | Ｔｉ製伝熱管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1064489A JP2749014B2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | Ｔｉ製伝熱管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02190458A JPH02190458A (ja) | 1990-07-26 |
| JP2749014B2 true JP2749014B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=11755923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1064489A Expired - Fee Related JP2749014B2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | Ｔｉ製伝熱管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2749014B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6277871B2 (ja) * | 2014-06-10 | 2018-02-14 | 新日鐵住金株式会社 | 伝熱管用チタン溶接管及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-01-18 JP JP1064489A patent/JP2749014B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02190458A (ja) | 1990-07-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |