JP3072244B2 - 管の突き合わせ接合方法 - Google Patents
管の突き合わせ接合方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼管等の管を配管等の
目的で接続するために、管端同士を突き合わせ液相拡散
法で接合する方法に関する。
目的で接続するために、管端同士を突き合わせ液相拡散
法で接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、棒鋼、鋼管等の材料の端部同
士を突き合わせ接合する方法として、被接合面間に被接
合材より融点の低いアモルファス材などのインサート材
を介在させて突き合わせ、その突き合わせ部をインサー
ト材の融点以上の１１００〜１３００°Ｃ程度にまで加
熱昇温させた後、この温度に保持し、溶融したインサー
ト材を被接合材に拡散させることによって接合する液相
拡散接合法が知られている（例えば、特開平２−７５４
７８号、特開平３−７１９５０号、特開平５−２２０５
８５号公報参照）。この液相拡散接合法は、ガス圧接法
と比べて低い作業温度で、また、小さい加圧で接合でき
るため、接合部の大きな変形を伴わずに確実な接合が行
えるという特徴を有する。
士を突き合わせ接合する方法として、被接合面間に被接
合材より融点の低いアモルファス材などのインサート材
を介在させて突き合わせ、その突き合わせ部をインサー
ト材の融点以上の１１００〜１３００°Ｃ程度にまで加
熱昇温させた後、この温度に保持し、溶融したインサー
ト材を被接合材に拡散させることによって接合する液相
拡散接合法が知られている（例えば、特開平２−７５４
７８号、特開平３−７１９５０号、特開平５−２２０５
８５号公報参照）。この液相拡散接合法は、ガス圧接法
と比べて低い作業温度で、また、小さい加圧で接合でき
るため、接合部の大きな変形を伴わずに確実な接合が行
えるという特徴を有する。
【０００３】ところで、液相拡散接合法においても、棒
鋼、鋼管など条鋼の接続に利用する際には、目違い対策
等の目的で、軸方向加圧によって突き合わせ部を増肉さ
せることが望ましい場合もある。一般に液相拡散接合法
では、突き合わせ部に初期荷重を加えた状態で加熱、昇
温させ、所定の温度に達して液相拡散が行われている時
には、突き合わせ部に加わる荷重を低下させて過度な変
形を防止しているが、上記したように突き合わせ部を増
肉させるには、突き合わせ部が液相拡散接合を行うため
の所定の温度に到達し、塑性変形しやすい状態となって
いる時に、圧縮力をかければよいと考えられる。そこ
で、その方法を棒鋼などの中実材に適用し、突き合わせ
部を増肉させたところ、突き合わせ部の周囲に増肉が生
じ、このため、面同士の接触が確実となり、又、接合面
積を増大させ、更には、肉厚不足を生じることなく研削
精整が行えるなどの利点が得られた。
鋼、鋼管など条鋼の接続に利用する際には、目違い対策
等の目的で、軸方向加圧によって突き合わせ部を増肉さ
せることが望ましい場合もある。一般に液相拡散接合法
では、突き合わせ部に初期荷重を加えた状態で加熱、昇
温させ、所定の温度に達して液相拡散が行われている時
には、突き合わせ部に加わる荷重を低下させて過度な変
形を防止しているが、上記したように突き合わせ部を増
肉させるには、突き合わせ部が液相拡散接合を行うため
の所定の温度に到達し、塑性変形しやすい状態となって
いる時に、圧縮力をかければよいと考えられる。そこ
で、その方法を棒鋼などの中実材に適用し、突き合わせ
部を増肉させたところ、突き合わせ部の周囲に増肉が生
じ、このため、面同士の接触が確実となり、又、接合面
積を増大させ、更には、肉厚不足を生じることなく研削
精整が行えるなどの利点が得られた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この増肉方
法を中空の鋼管に適用したところ、図６に示すように、
鋼管１、１の管端の突き合わせ部２において、管肉厚ｔ
1 は、元の管肉厚（加熱していない部分の管肉厚と等し
い）ｔ0 に比べてわずかに増加しているものの、内径、
外径ともに拡大し、鍔拡げ状の拡管変形が生じることが
判明した。このような拡管変形は次の理由により生じる
ものと思われる。すなわち、鋼管は管肉厚が薄いため管
径方向に変形を生じやすいが、圧縮力を加える時には突
き合わせ部の熱が管軸方向に伝導して接合面を頂点とす
るなだらかな温度分布が形成され、管軸方向のかなりの
長さの部分が塑性変形しやすい状態となっており、この
ため、鋼管の温度の低い剛性の高い部分が高温状態の突
き合わせ部を管径方向に塑性変形しないように拘束する
効果がぼかされ、突き合わせ部が圧縮変形する前に拡管
変形を生じ、図６に示すような拡管変形を生じたと思わ
れる。
法を中空の鋼管に適用したところ、図６に示すように、
鋼管１、１の管端の突き合わせ部２において、管肉厚ｔ
1 は、元の管肉厚（加熱していない部分の管肉厚と等し
い）ｔ0 に比べてわずかに増加しているものの、内径、
外径ともに拡大し、鍔拡げ状の拡管変形が生じることが
判明した。このような拡管変形は次の理由により生じる
ものと思われる。すなわち、鋼管は管肉厚が薄いため管
径方向に変形を生じやすいが、圧縮力を加える時には突
き合わせ部の熱が管軸方向に伝導して接合面を頂点とす
るなだらかな温度分布が形成され、管軸方向のかなりの
長さの部分が塑性変形しやすい状態となっており、この
ため、鋼管の温度の低い剛性の高い部分が高温状態の突
き合わせ部を管径方向に塑性変形しないように拘束する
効果がぼかされ、突き合わせ部が圧縮変形する前に拡管
変形を生じ、図６に示すような拡管変形を生じたと思わ
れる。
【０００５】図６に示したような拡管変形が顕著に生じ
た突き合わせ接合部では、曲げ剛性は増すものの、強度
は殆ど向上せず、又、応力集中箇所となり、一方、外面
を研削精整すれば肉厚不足につながり、更には、配管に
おいて流れを乱すなど、減点要素が多い。言い換えれ
ば、突き合わせ部に増肉主体の塑性変形を生じさせるの
でなければ所期の目的に適わない。
た突き合わせ接合部では、曲げ剛性は増すものの、強度
は殆ど向上せず、又、応力集中箇所となり、一方、外面
を研削精整すれば肉厚不足につながり、更には、配管に
おいて流れを乱すなど、減点要素が多い。言い換えれ
ば、突き合わせ部に増肉主体の塑性変形を生じさせるの
でなければ所期の目的に適わない。
【０００６】配管用の管を液相拡散接合によって接合す
るに当たって、その液相拡散接合部に要求される増肉率
（管肉厚の増大量／元の管肉厚）の範囲としては、外面
を切削してもなお増肉代が残り、また、突き合わせ面同
士の接触を確実にし、更に接触面積を増大させて継手と
しての強度を顕著に向上させることができることを考慮
すると、１０〜１００％である。また、内径の拡大につ
いては管径の１％以内とすることができれば流路として
の問題は生じない。従って、突き合わせ部に１０〜１０
０％の増肉を、内径の拡大を１％以下に抑えて実現でき
ることが望ましい。
るに当たって、その液相拡散接合部に要求される増肉率
（管肉厚の増大量／元の管肉厚）の範囲としては、外面
を切削してもなお増肉代が残り、また、突き合わせ面同
士の接触を確実にし、更に接触面積を増大させて継手と
しての強度を顕著に向上させることができることを考慮
すると、１０〜１００％である。また、内径の拡大につ
いては管径の１％以内とすることができれば流路として
の問題は生じない。従って、突き合わせ部に１０〜１０
０％の増肉を、内径の拡大を１％以下に抑えて実現でき
ることが望ましい。
【０００７】本発明はかかる問題点並びに要望に鑑みて
なされたもので、鋼管等の管の管端同士を液相拡散接合
法で接合すると同時に、接合した突き合わせ部を、内径
の増加をほとんど伴わずに、例えば管径の１％以下に抑
えて、高度に、例えば１０〜１００％に増肉させること
の可能な管の突き合わせ接合方法を提供することを目的
とする。
なされたもので、鋼管等の管の管端同士を液相拡散接合
法で接合すると同時に、接合した突き合わせ部を、内径
の増加をほとんど伴わずに、例えば管径の１％以下に抑
えて、高度に、例えば１０〜１００％に増肉させること
の可能な管の突き合わせ接合方法を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記問題
点を解決すべく鋭意検討した結果、突き合わせ部の狭い
領域を誘導加熱法により急速に加熱、昇温させると、そ
の昇温途中では突き合わせ部の接合面を頂点とする鋭い
温度分布が形成され、狭い領域のみが塑性変形しやすい
状態となり、この状態の時に大きい圧縮力を加えて短時
間で塑性変形を生じさせると高温の狭い領域のみに塑性
変形が集中し、それに隣接した低温部分による管径方向
の拘束効果が大きく、このため拡管変形することなく増
肉が生じ、しかも、その際、内径には拡大、縮小がほと
んど生じないことを見出した。
点を解決すべく鋭意検討した結果、突き合わせ部の狭い
領域を誘導加熱法により急速に加熱、昇温させると、そ
の昇温途中では突き合わせ部の接合面を頂点とする鋭い
温度分布が形成され、狭い領域のみが塑性変形しやすい
状態となり、この状態の時に大きい圧縮力を加えて短時
間で塑性変形を生じさせると高温の狭い領域のみに塑性
変形が集中し、それに隣接した低温部分による管径方向
の拘束効果が大きく、このため拡管変形することなく増
肉が生じ、しかも、その際、内径には拡大、縮小がほと
んど生じないことを見出した。
【０００９】本発明はかかる知見に基づいてなされたも
ので、接合すべき管の管端同士を管材よりも融点の低い
インサート材を介して突き合わせ、その突き合わせ部を
インサート材の融点以上に加熱して管端同志を液相拡散
接合する方法において、前記突き合わせ部の加熱を、誘
導加熱法によって狭幅の環状に且つ２０〜１００°Ｃ／
ｓｅｃの昇温速度にて行い、その昇温過程内で且つ前記
突き合わせ部が赤熱された後に、前記突き合わせ部に、
該突き合わせ部を塑性変形させることの可能な管軸方向
の圧縮力を短時間作用させる圧縮操作を行い、前記突き
合わせ部を増肉させることを特徴とする管の突き合わせ
接合方法を要旨とする。
ので、接合すべき管の管端同士を管材よりも融点の低い
インサート材を介して突き合わせ、その突き合わせ部を
インサート材の融点以上に加熱して管端同志を液相拡散
接合する方法において、前記突き合わせ部の加熱を、誘
導加熱法によって狭幅の環状に且つ２０〜１００°Ｃ／
ｓｅｃの昇温速度にて行い、その昇温過程内で且つ前記
突き合わせ部が赤熱された後に、前記突き合わせ部に、
該突き合わせ部を塑性変形させることの可能な管軸方向
の圧縮力を短時間作用させる圧縮操作を行い、前記突き
合わせ部を増肉させることを特徴とする管の突き合わせ
接合方法を要旨とする。
【００１０】すなわち、本発明方法は、突き合わせ部を
含む環状部分を誘導加熱法によって狭幅且つ急速に加熱
し、更に上記環状部分が塑性加工容易な赤熱状態には達
したが、未だ昇温過程にある間に、即ち、環状部分を中
心に管軸方向の鋭い温度分布が形成されている状況下
で、管軸方向の圧縮加工を短時間で行うことによって、
塑性加工容易な温度に達していない隣接部分による管径
方向の拘束力を狭い幅内で鋭く作用させて突き合わせ部
の増肉を可能にし、これによって内径が拡大していない
増肉部を含む液相拡散接合された接続構造を得るもので
ある。
含む環状部分を誘導加熱法によって狭幅且つ急速に加熱
し、更に上記環状部分が塑性加工容易な赤熱状態には達
したが、未だ昇温過程にある間に、即ち、環状部分を中
心に管軸方向の鋭い温度分布が形成されている状況下
で、管軸方向の圧縮加工を短時間で行うことによって、
塑性加工容易な温度に達していない隣接部分による管径
方向の拘束力を狭い幅内で鋭く作用させて突き合わせ部
の増肉を可能にし、これによって内径が拡大していない
増肉部を含む液相拡散接合された接続構造を得るもので
ある。
【００１１】以下、図面を参照して本発明を更に詳細に
説明する。図１は本発明方法の実施の状態を概略的に示
す平面図であり、１、１は管端同士を接合すべき管、２
はその管端同士をインサート材３を介して突き合わせた
突き合わせ部、４、４は、管１、１をそれぞれ把持した
クランプ、５は突き合わせ部２の周囲に配置された誘導
加熱コイルである。両クランプ４、４の間には両者間に
所望の圧縮力を作用させるための油圧機構（図示せず）
が連結されている。本発明方法は、管１、１の管端をイ
ンサート材３を介して突き合わせ、その突き合わせ部２
を誘導加熱コイル５で加熱昇温させて液相拡散接合を行
うことを基本とし、更に、その昇温途中に圧縮力を加え
て増肉させることを特徴とする。
説明する。図１は本発明方法の実施の状態を概略的に示
す平面図であり、１、１は管端同士を接合すべき管、２
はその管端同士をインサート材３を介して突き合わせた
突き合わせ部、４、４は、管１、１をそれぞれ把持した
クランプ、５は突き合わせ部２の周囲に配置された誘導
加熱コイルである。両クランプ４、４の間には両者間に
所望の圧縮力を作用させるための油圧機構（図示せず）
が連結されている。本発明方法は、管１、１の管端をイ
ンサート材３を介して突き合わせ、その突き合わせ部２
を誘導加熱コイル５で加熱昇温させて液相拡散接合を行
うことを基本とし、更に、その昇温途中に圧縮力を加え
て増肉させることを特徴とする。
【００１２】本発明方法の対象となる管１は、配管、シ
リンダーなどの用途に供される鋼管、その他の中空金属
材であり、断面形状は特に限定されない。また、本発明
に用いるインサート材３としては、Ｆｅ系あるいはＮｉ
系のアモルファス材等を例示できる。インサート材３の
厚さは、接合部材質の母材からの偏倚を小とする観点か
らは薄い方が良く、一方、インサート材の溶融により被
接合面間の密接性を高めるという点では厚い方が良く、
これらの兼ね合いから、端面の寸法、精整度或いは用途
に応じて、従来提唱されている２０〜１００μｍの範囲
を目安に選定すればよい。
リンダーなどの用途に供される鋼管、その他の中空金属
材であり、断面形状は特に限定されない。また、本発明
に用いるインサート材３としては、Ｆｅ系あるいはＮｉ
系のアモルファス材等を例示できる。インサート材３の
厚さは、接合部材質の母材からの偏倚を小とする観点か
らは薄い方が良く、一方、インサート材の溶融により被
接合面間の密接性を高めるという点では厚い方が良く、
これらの兼ね合いから、端面の寸法、精整度或いは用途
に応じて、従来提唱されている２０〜１００μｍの範囲
を目安に選定すればよい。
【００１３】本発明方法において突き合わせ部２の加熱
を誘導加熱コイル５を用いた誘導加熱法によって行うの
は、突き合わせ部２を含む環状部分を集中的に狭幅に且
つ敏速に加熱することができ、また、伝熱によらない内
部加熱であるため、管軸方向への熱の拡散によって上記
集中性が経時的に緩和されるよりも急速に加熱しうるか
らである。
を誘導加熱コイル５を用いた誘導加熱法によって行うの
は、突き合わせ部２を含む環状部分を集中的に狭幅に且
つ敏速に加熱することができ、また、伝熱によらない内
部加熱であるため、管軸方向への熱の拡散によって上記
集中性が経時的に緩和されるよりも急速に加熱しうるか
らである。
【００１４】環状加熱の幅（誘導加熱コイル５の幅）
は、管軸方向に鋭い温度分布を形成し、拡管変形を防止
する上からは極力狭い方が望ましく、管肉厚の５倍以
下、望ましくは３倍以下とするのが良い。一方、必要な
昇温速度を得るための設備技術面から管肉厚と同程度の
幅が実用上の下限となる。
は、管軸方向に鋭い温度分布を形成し、拡管変形を防止
する上からは極力狭い方が望ましく、管肉厚の５倍以
下、望ましくは３倍以下とするのが良い。一方、必要な
昇温速度を得るための設備技術面から管肉厚と同程度の
幅が実用上の下限となる。
【００１５】誘導加熱の昇温速度は、昇温途上において
環状加熱部分を管軸方向の均熱化傾向を上回って昇温さ
せ、環状加熱部分を頂点とする管軸方向の鋭い温度分布
を得るためには、極力大きいことが望ましく、通常、２
０°Ｃ／ｓｅｃ以上に選定される。一方、設備経済性か
ら１００°Ｃ／ｓｅｃが実用上の上限となる。このよう
な狭い幅の環状加熱を誘導加熱法により敏速に行うこと
により、図２に示す曲線７、８、９に示すように、突き
合わせ部を、管軸方向に鋭い温度分布を生じさせた状態
で昇温させることができる。
環状加熱部分を管軸方向の均熱化傾向を上回って昇温さ
せ、環状加熱部分を頂点とする管軸方向の鋭い温度分布
を得るためには、極力大きいことが望ましく、通常、２
０°Ｃ／ｓｅｃ以上に選定される。一方、設備経済性か
ら１００°Ｃ／ｓｅｃが実用上の上限となる。このよう
な狭い幅の環状加熱を誘導加熱法により敏速に行うこと
により、図２に示す曲線７、８、９に示すように、突き
合わせ部を、管軸方向に鋭い温度分布を生じさせた状態
で昇温させることができる。
【００１６】しかし、このようにして生じさせた鋭い温
度分布も、昇温過程を終えて温度保持段階に入ると、間
もなく均熱化され、図２の曲線１０で示すようななだら
かな温度分布となってしまう。そこで、本発明方法で
は、図３に曲線１２で示すように、突き合わせ部を昇温
させ且つ所定温度に昇温した後は、ほぼその温度に保持
して液相拡散接合を行う工程において、増肉を生じさせ
る大きい圧縮力Ｐを管軸方向に加える圧縮操作を、鋭い
温度分布（図２の曲線７、８、９等）が維持されている
昇温過程内（時間Ｔ0 〜Ｔ2 間）で、且つ突き合わせ部
が赤熱された時点（時間Ｔ1 ）よりも後に開始し、短時
間で行うことを特徴としている。なお、図３では昇温過
程内における昇温速度（曲線１２の勾配）を一定として
図示しているが、圧縮操作を行う時に、管軸方向に鋭い
温度分布が生じているかぎり、この昇温速度は変動して
いてもよい。
度分布も、昇温過程を終えて温度保持段階に入ると、間
もなく均熱化され、図２の曲線１０で示すようななだら
かな温度分布となってしまう。そこで、本発明方法で
は、図３に曲線１２で示すように、突き合わせ部を昇温
させ且つ所定温度に昇温した後は、ほぼその温度に保持
して液相拡散接合を行う工程において、増肉を生じさせ
る大きい圧縮力Ｐを管軸方向に加える圧縮操作を、鋭い
温度分布（図２の曲線７、８、９等）が維持されている
昇温過程内（時間Ｔ0 〜Ｔ2 間）で、且つ突き合わせ部
が赤熱された時点（時間Ｔ1 ）よりも後に開始し、短時
間で行うことを特徴としている。なお、図３では昇温過
程内における昇温速度（曲線１２の勾配）を一定として
図示しているが、圧縮操作を行う時に、管軸方向に鋭い
温度分布が生じているかぎり、この昇温速度は変動して
いてもよい。
【００１７】本発明では、上記したように突き合わせ部
２の増肉のための圧縮操作を、管が赤熱された後に行っ
ている。これは、突き合わせ部２を、塑性加工が容易な
状態で塑性変形させるためである。一般に鋼材において
は６００°Ｃ程度で赤熱状態となるので、鋼管に本発明
を適用する際には、６００°Ｃ以上の温度で圧縮操作を
行う。また、圧縮操作によって突き合わせ部を増肉させ
るのに要する圧縮力は高温ほど小さくてよいため、圧縮
操作の開始温度は、管軸方向の鋭い温度分布が維持され
ている限り、高温の方が望ましい。更に、液相拡散接合
は、通常、突き合わせ部をインサート材の融点（１００
０°Ｃ前後）よりも高い温度（１１００〜１３００°Ｃ
程度）に昇温、維持して行うが、その拡散接合現象はイ
ンサート材の融点以上で顕著に進行する。即ち、上記融
点以上では拡散接合現象が顕著に進み、管端同士が相互
に拘束しあうところとなり、前記図６のような拡管傾向
がより生じにくくなる。このため、本発明における圧縮
操作はインサート材の融点（１０００°Ｃ前後）以上で
行うことが望ましい。
２の増肉のための圧縮操作を、管が赤熱された後に行っ
ている。これは、突き合わせ部２を、塑性加工が容易な
状態で塑性変形させるためである。一般に鋼材において
は６００°Ｃ程度で赤熱状態となるので、鋼管に本発明
を適用する際には、６００°Ｃ以上の温度で圧縮操作を
行う。また、圧縮操作によって突き合わせ部を増肉させ
るのに要する圧縮力は高温ほど小さくてよいため、圧縮
操作の開始温度は、管軸方向の鋭い温度分布が維持され
ている限り、高温の方が望ましい。更に、液相拡散接合
は、通常、突き合わせ部をインサート材の融点（１００
０°Ｃ前後）よりも高い温度（１１００〜１３００°Ｃ
程度）に昇温、維持して行うが、その拡散接合現象はイ
ンサート材の融点以上で顕著に進行する。即ち、上記融
点以上では拡散接合現象が顕著に進み、管端同士が相互
に拘束しあうところとなり、前記図６のような拡管傾向
がより生じにくくなる。このため、本発明における圧縮
操作はインサート材の融点（１０００°Ｃ前後）以上で
行うことが望ましい。
【００１８】圧縮操作を行う際に管の突き合わせ部に生
じている管軸方向の温度分布は、極力鋭い温度分布とな
っている方がよい。本発明者等が確認したところ、突き
合わせ部の接合面と、これから管軸方向に管肉厚の４倍
宛離れた位置にある管体との間に４００〜６００°Ｃの
温度差が存在するような温度分布の場合に一層良好な増
肉加工が可能であった。従って、この温度差が４００〜
６００°Ｃとなっている状態で圧縮操作を行うことが好
ましい。
じている管軸方向の温度分布は、極力鋭い温度分布とな
っている方がよい。本発明者等が確認したところ、突き
合わせ部の接合面と、これから管軸方向に管肉厚の４倍
宛離れた位置にある管体との間に４００〜６００°Ｃの
温度差が存在するような温度分布の場合に一層良好な増
肉加工が可能であった。従って、この温度差が４００〜
６００°Ｃとなっている状態で圧縮操作を行うことが好
ましい。
【００１９】所望の増肉率を達成するために必要とされ
る圧縮時間は、塑性変形抵抗と圧縮応力に依存してお
り、圧縮時間を長くとれば小さい圧縮応力でも増肉は理
論的には可能である。ところが、増肉操作の時間を長く
すると、管軸方向に鋭い温度分布が生じていても、鍔拡
がり状の変形が生じやすい。逆に、大きい圧縮応力を加
えて短時間で増肉加工を行うと、その圧縮応力が最高温
度部分の狭い領域に集中的に作用し、座屈を生じること
なく増肉変形する。従って、本発明では、大きい圧縮力
Ｐを短時間加え、短時間で増肉を行うものである。上記
時間の上限は、突き合わせ部の塑性変形実績から見て３
ｓｅｃ以内が望ましい。一方、あまり短い時間は設備技
術上得策ではなく、０．１ｓｅｃ程度が実用上の下限と
なる。従って圧縮操作の時間としては、０．１〜３ｓｅ
ｃとすることが好ましい。使用する圧縮力は、この時間
内で所望の増肉率が得られるように選定すればよい。例
えば、鋼管に本発明を適用した場合、インサート材の融
点以上において、温度に応じて１０〜５０ＭＰａの圧縮
力を付加することより、突き合わせ部に１０〜１００％
増肉を、管内径の拡大をほとんど伴わずに（内径の増大
率１％以下で）実現することができる。
る圧縮時間は、塑性変形抵抗と圧縮応力に依存してお
り、圧縮時間を長くとれば小さい圧縮応力でも増肉は理
論的には可能である。ところが、増肉操作の時間を長く
すると、管軸方向に鋭い温度分布が生じていても、鍔拡
がり状の変形が生じやすい。逆に、大きい圧縮応力を加
えて短時間で増肉加工を行うと、その圧縮応力が最高温
度部分の狭い領域に集中的に作用し、座屈を生じること
なく増肉変形する。従って、本発明では、大きい圧縮力
Ｐを短時間加え、短時間で増肉を行うものである。上記
時間の上限は、突き合わせ部の塑性変形実績から見て３
ｓｅｃ以内が望ましい。一方、あまり短い時間は設備技
術上得策ではなく、０．１ｓｅｃ程度が実用上の下限と
なる。従って圧縮操作の時間としては、０．１〜３ｓｅ
ｃとすることが好ましい。使用する圧縮力は、この時間
内で所望の増肉率が得られるように選定すればよい。例
えば、鋼管に本発明を適用した場合、インサート材の融
点以上において、温度に応じて１０〜５０ＭＰａの圧縮
力を付加することより、突き合わせ部に１０〜１００％
増肉を、管内径の拡大をほとんど伴わずに（内径の増大
率１％以下で）実現することができる。
【００２０】なお、上記したように、本発明では突き合
わせ部が赤熱状態となった後で圧縮力を加えて増肉させ
るものであるが、この代わりに、昇温初期から圧縮力を
かけておき、その圧縮力をかけた状態で急速に昇温させ
て行くことでも鍔拡がりのない増肉が可能であるように
も考えられる。しかし、低温時の圧縮変形を生じにくい
時から圧縮力をかけ続けることは、エネルギーの無駄使
いであり、好ましくない。しかも、この方法では、昇温
に従って塑性変形可能領域が管軸方向に拡大して行き、
増肉が生じる前に前記図６のような拡管傾向の変形を生
じやすく、内径の増大を抑制しにくいことが判明した。
このため、本発明では赤熱以後における短時間での圧縮
操作を採用したものである。
わせ部が赤熱状態となった後で圧縮力を加えて増肉させ
るものであるが、この代わりに、昇温初期から圧縮力を
かけておき、その圧縮力をかけた状態で急速に昇温させ
て行くことでも鍔拡がりのない増肉が可能であるように
も考えられる。しかし、低温時の圧縮変形を生じにくい
時から圧縮力をかけ続けることは、エネルギーの無駄使
いであり、好ましくない。しかも、この方法では、昇温
に従って塑性変形可能領域が管軸方向に拡大して行き、
増肉が生じる前に前記図６のような拡管傾向の変形を生
じやすく、内径の増大を抑制しにくいことが判明した。
このため、本発明では赤熱以後における短時間での圧縮
操作を採用したものである。
【００２１】本発明方法においては、上述のように、液
相拡散接合されるべき突き合わせ部に管内径の拡大を伴
わない増肉加工を行うものであるが、上記増肉加工の前
後においては、突き合わせられる端面同士の密な接触が
維持されていなければならない。このための手段とし
て、管軸方向に軽度の応力規制加圧を行い、図３に示す
ように、液相拡散接合期間中（時間Ｔ0 〜Ｔ3 間）、ほ
ぼ一定の定常圧力Ｐ0 を加えておくことが推奨される。
これは、位置規制による突き合わせでは、熱膨張による
突き合わせ干渉代の生成ないしは増大、或いは突き合わ
せ部の熱間降伏に伴う干渉代の減少ないしは喪失など、
端面同士の接触状態に関わる外乱に対して追随が困難で
あるが、応力規制加圧によって突き合わせれば、上記外
乱があっても好適な圧力（定常圧力Ｐ0 ）による接触状
態を安定して接続させうるからである。
相拡散接合されるべき突き合わせ部に管内径の拡大を伴
わない増肉加工を行うものであるが、上記増肉加工の前
後においては、突き合わせられる端面同士の密な接触が
維持されていなければならない。このための手段とし
て、管軸方向に軽度の応力規制加圧を行い、図３に示す
ように、液相拡散接合期間中（時間Ｔ0 〜Ｔ3 間）、ほ
ぼ一定の定常圧力Ｐ0 を加えておくことが推奨される。
これは、位置規制による突き合わせでは、熱膨張による
突き合わせ干渉代の生成ないしは増大、或いは突き合わ
せ部の熱間降伏に伴う干渉代の減少ないしは喪失など、
端面同士の接触状態に関わる外乱に対して追随が困難で
あるが、応力規制加圧によって突き合わせれば、上記外
乱があっても好適な圧力（定常圧力Ｐ0 ）による接触状
態を安定して接続させうるからである。
【００２２】上記応力規制加圧は、温度変化に応じて適
宜変動させてもよいが、終始一定の圧力で行うのが簡便
である。いずれの場合においても、確実な接触を図るた
めに１ＭＰａ以上の、又、高温域において不本意な塑性
変形が生じないよう１０ＭＰａ未満の範囲の圧力によっ
て行うことが望ましい。
宜変動させてもよいが、終始一定の圧力で行うのが簡便
である。いずれの場合においても、確実な接触を図るた
めに１ＭＰａ以上の、又、高温域において不本意な塑性
変形が生じないよう１０ＭＰａ未満の範囲の圧力によっ
て行うことが望ましい。
【００２３】本発明における管軸方向加圧の手段は任意
であり、例えば、図１に示すように、接合すべき管１、
１を把持したクランプ４、４に油圧機構を係合させ、ク
ランプ４、４間の距離を縮める方向に作動させる方式に
て行うことができる。また、加熱部温度を熱電対或いは
放射温度計によって計測し、計測結果を加圧力に反映さ
せるなどの構成として自動化することもできる。
であり、例えば、図１に示すように、接合すべき管１、
１を把持したクランプ４、４に油圧機構を係合させ、ク
ランプ４、４間の距離を縮める方向に作動させる方式に
て行うことができる。また、加熱部温度を熱電対或いは
放射温度計によって計測し、計測結果を加圧力に反映さ
せるなどの構成として自動化することもできる。
【００２４】
【作用】本発明方法は、上述の通り、管端同士を突き合
わせて行う液相拡散接合法において、突き合わせ部の加
熱を、加熱幅及び昇温速度を限定した誘導加熱法によっ
て行い、突き合わせ部を頂点とする鋭い温度分布が継続
的に存在している昇温過程の短時間内にて管軸方向に圧
縮する操作を行って突き合わせ部近傍を塑性変形させる
ことにより、鍔拡げ状の拡管を伴わない増肉を突き合わ
せ部に生じさせたものである。
わせて行う液相拡散接合法において、突き合わせ部の加
熱を、加熱幅及び昇温速度を限定した誘導加熱法によっ
て行い、突き合わせ部を頂点とする鋭い温度分布が継続
的に存在している昇温過程の短時間内にて管軸方向に圧
縮する操作を行って突き合わせ部近傍を塑性変形させる
ことにより、鍔拡げ状の拡管を伴わない増肉を突き合わ
せ部に生じさせたものである。
【００２５】このような増肉は、突き合わせ部近傍に対
する隣接の管体部分による管径方向の拘束を管軸方向に
ぼかされることなく鋭く作用させるための前記温度分布
形成施策によって実現し得たものである。なお、鋼管等
の長手方向の一部を局部的に環状加熱して軸方向に圧縮
する操作を長手方向に順次進めて鋼管等の特定部分を増
肉加工することは公知であり、又、この際加熱幅を十分
小さくした方が不整変形が生じにくく、又、昇温速度が
大きい方が熱伝導による外乱が生じにくいことも知られ
ている。即ち、鋭い温度分布の形成が本発明と同様好ま
しいこととされていた。
する隣接の管体部分による管径方向の拘束を管軸方向に
ぼかされることなく鋭く作用させるための前記温度分布
形成施策によって実現し得たものである。なお、鋼管等
の長手方向の一部を局部的に環状加熱して軸方向に圧縮
する操作を長手方向に順次進めて鋼管等の特定部分を増
肉加工することは公知であり、又、この際加熱幅を十分
小さくした方が不整変形が生じにくく、又、昇温速度が
大きい方が熱伝導による外乱が生じにくいことも知られ
ている。即ち、鋭い温度分布の形成が本発明と同様好ま
しいこととされていた。
【００２６】しかし、本発明の対象である突き合わせ液
相拡散接合法は、鋼管等を移動方式で加熱、冷却して増
肉する場合と異なってバッチ方式であり、折角生じさせ
た鋭い温度分布が経時的に緩和消失しない状況下で圧縮
操作を行う必要があり、又、管端同士を接合する工程内
で、即ち、諸条件の選定に制約が伴う状況下で増肉を行
うものであり、しかも、目違い問題等への対応という要
請を満たす必要があった。かかる前提条件の下で先ず
は、該圧縮操作を昇温過程内で行うことが必須の要件と
して奏効したものである。更には、この圧縮操作を短時
間だけ行うという構成により、上述の鋭い温度分布の高
温側への移動が停止したひとコマと見なせる間に圧縮操
作を済ませることにより、塑性変形に必要な一定の力を
付加するだけで鍔拡げ拡管傾向を伴わない増肉を突き合
わせ部にもたらし得たものである。即ち、本発明におけ
る増肉操作は、鋼管等の中途部分を移動方式で増肉させ
るに際して増肉加工ポイントに対する加熱、加圧条件を
一点設定するというレベルを越えて、加熱の分布ならび
に時系列パターン、更には、この加熱パターンと同期さ
せた加圧パターンが相いまった構成になり、これによっ
て本発明の課題が解決されたのである。
相拡散接合法は、鋼管等を移動方式で加熱、冷却して増
肉する場合と異なってバッチ方式であり、折角生じさせ
た鋭い温度分布が経時的に緩和消失しない状況下で圧縮
操作を行う必要があり、又、管端同士を接合する工程内
で、即ち、諸条件の選定に制約が伴う状況下で増肉を行
うものであり、しかも、目違い問題等への対応という要
請を満たす必要があった。かかる前提条件の下で先ず
は、該圧縮操作を昇温過程内で行うことが必須の要件と
して奏効したものである。更には、この圧縮操作を短時
間だけ行うという構成により、上述の鋭い温度分布の高
温側への移動が停止したひとコマと見なせる間に圧縮操
作を済ませることにより、塑性変形に必要な一定の力を
付加するだけで鍔拡げ拡管傾向を伴わない増肉を突き合
わせ部にもたらし得たものである。即ち、本発明におけ
る増肉操作は、鋼管等の中途部分を移動方式で増肉させ
るに際して増肉加工ポイントに対する加熱、加圧条件を
一点設定するというレベルを越えて、加熱の分布ならび
に時系列パターン、更には、この加熱パターンと同期さ
せた加圧パターンが相いまった構成になり、これによっ
て本発明の課題が解決されたのである。
【００２７】
〔実施例１〕接合すべき管として、鋼管（材質ＪＩＳ、
ＳＧＰ、サイズ２００Ａ×５．５ｍｍｔ）を、また、イ
ンサート材として、Ｆｅ系アモルファス材×２５μｍｔ
を用意した。図１に示すように、管１、１をクランプ
４、４で把持し、管端間にインサート材３を介在させた
状態で、管端同士を密着させ、その周囲に誘導加熱コイ
ル５（幅１０ｍｍ、即ち管肉厚ｔの１．８倍））を配置
した。この時のクランプ４、４間の距離Ｌは２００ｍｍ
である。また、両クランプ４、４の間には両者間に所望
の圧縮力を作用させることの可能な油圧機構（図示せ
ず）を連結した。更に、管１の温度を測定するため、管
端より２ｍｍ離れたＡ点、管肉厚ｔの２倍離れたＢ点、
４倍離れたＣ点、６倍離れたＤ点、１２倍離れたＥ点に
熱電対を取り付けた。
ＳＧＰ、サイズ２００Ａ×５．５ｍｍｔ）を、また、イ
ンサート材として、Ｆｅ系アモルファス材×２５μｍｔ
を用意した。図１に示すように、管１、１をクランプ
４、４で把持し、管端間にインサート材３を介在させた
状態で、管端同士を密着させ、その周囲に誘導加熱コイ
ル５（幅１０ｍｍ、即ち管肉厚ｔの１．８倍））を配置
した。この時のクランプ４、４間の距離Ｌは２００ｍｍ
である。また、両クランプ４、４の間には両者間に所望
の圧縮力を作用させることの可能な油圧機構（図示せ
ず）を連結した。更に、管１の温度を測定するため、管
端より２ｍｍ離れたＡ点、管肉厚ｔの２倍離れたＢ点、
４倍離れたＣ点、６倍離れたＤ点、１２倍離れたＥ点に
熱電対を取り付けた。
【００２８】クランプ４、４により管１、１に定常圧力
Ｐ0 として５ＭＰａを与えた状態で、誘導加熱コイル５
に通電し、突き合わせ部２をＡ点の温度が３０°Ｃ／ｓ
ｅｃで昇温するように加熱し、その途中、Ａ点温度が１
２００°Ｃに達した時点で昇温は継続した状態で２０Ｍ
Ｐａの圧縮力Ｐを２ｓｅｃだけ加え、その後は再び５Ｍ
Ｐａの定常圧力Ｐ0 が加わる状態とした。一方、突き合
わせ部２のＡ点の温度が１２５０°Ｃに達した時点で昇
温を停止し、その温度に約２ｍｉｎ間保持し、拡散接合
を行った。この結果、図５に示すように、突き合わせ部
２に鍔広がり傾向のない、すなわち内径側にはほとんど
拡径が見られず外面側のみに膨らんだ増肉が形成され、
且つ良好な接合が得られた。この時の増肉率は、６０％
であった。また、圧縮力Ｐをかけた時点での温度分布
は、図４の曲線２１に示すようになっており、管肉厚の
４倍離れたＣ点で温度が急落した分布となっていた。Ｎ
ｉ系アモルファス材をインサート材とした場合にも、上
記とほぼ同様の結果が得られた。
Ｐ0 として５ＭＰａを与えた状態で、誘導加熱コイル５
に通電し、突き合わせ部２をＡ点の温度が３０°Ｃ／ｓ
ｅｃで昇温するように加熱し、その途中、Ａ点温度が１
２００°Ｃに達した時点で昇温は継続した状態で２０Ｍ
Ｐａの圧縮力Ｐを２ｓｅｃだけ加え、その後は再び５Ｍ
Ｐａの定常圧力Ｐ0 が加わる状態とした。一方、突き合
わせ部２のＡ点の温度が１２５０°Ｃに達した時点で昇
温を停止し、その温度に約２ｍｉｎ間保持し、拡散接合
を行った。この結果、図５に示すように、突き合わせ部
２に鍔広がり傾向のない、すなわち内径側にはほとんど
拡径が見られず外面側のみに膨らんだ増肉が形成され、
且つ良好な接合が得られた。この時の増肉率は、６０％
であった。また、圧縮力Ｐをかけた時点での温度分布
は、図４の曲線２１に示すようになっており、管肉厚の
４倍離れたＣ点で温度が急落した分布となっていた。Ｎ
ｉ系アモルファス材をインサート材とした場合にも、上
記とほぼ同様の結果が得られた。
【００２９】〔実施例２〕実施例１と同一の管１を、実
施例１と同様にセットし、昇温速度を２０°Ｃ／ｓｅｃ
とした以外は実施例１と同一条件で接合した。その結
果、突き合わせ部の内径側にわずかな拡径（＜１％）を
伴った増肉が形成された。また、この時の温度分布は、
図４の曲線２２に示すようになっていた。
施例１と同様にセットし、昇温速度を２０°Ｃ／ｓｅｃ
とした以外は実施例１と同一条件で接合した。その結
果、突き合わせ部の内径側にわずかな拡径（＜１％）を
伴った増肉が形成された。また、この時の温度分布は、
図４の曲線２２に示すようになっていた。
【００３０】〔実施例３〕実施例１と同一の管１を、実
施例１と同様にセットし、昇温速度を４０°Ｃ／ｓｅｃ
で昇温させた以外は実施例１と同一条件で接合した。そ
の結果、実施例１と同様に、突き合わせ部に鍔広がり傾
向のない、すなわち内径側にはほとんど拡径が見られず
外面側のみに膨らんだ増肉が形成された。
施例１と同様にセットし、昇温速度を４０°Ｃ／ｓｅｃ
で昇温させた以外は実施例１と同一条件で接合した。そ
の結果、実施例１と同様に、突き合わせ部に鍔広がり傾
向のない、すなわち内径側にはほとんど拡径が見られず
外面側のみに膨らんだ増肉が形成された。
【００３１】〔比較例１〕実施例１と同一の管１を、実
施例１と同様にセットし、昇温速度を１０°Ｃ／ｓｅｃ
とした以外は実施例１と同一条件で接合した。その結
果、図６に示すように、突き合わせ部２には鍔広がり傾
向の大きい、すなわち内外面ともに拡径した変形を生じ
ており、増肉はほとんど生じていなかった。また、この
時の温度分布は、図４の曲線２３に示すようになってお
り、かなりなだらかであった。
施例１と同様にセットし、昇温速度を１０°Ｃ／ｓｅｃ
とした以外は実施例１と同一条件で接合した。その結
果、図６に示すように、突き合わせ部２には鍔広がり傾
向の大きい、すなわち内外面ともに拡径した変形を生じ
ており、増肉はほとんど生じていなかった。また、この
時の温度分布は、図４の曲線２３に示すようになってお
り、かなりなだらかであった。
【００３２】〔比較例２〕実施例１と同一の管１を、実
施例１と同様にセットし、同一の昇温速度で昇温させ、
１２５０°Ｃに達してから１０ｓｅｃ後に、１５ＭＰａ
の圧縮力Ｐを２ｓｅｃだけ加えた以外は、実施例１と同
一条件で接合した。この場合にも、図６に示すように、
突き合わせ部２は鍔拡がり傾向の大きい、すなわち内外
面ともに拡径した変形を生じており、増肉はほとんど生
じていなかった。また、この時の温度分布は、図４の曲
線２４に示すようになっており、かなりなだらかであっ
た。
施例１と同様にセットし、同一の昇温速度で昇温させ、
１２５０°Ｃに達してから１０ｓｅｃ後に、１５ＭＰａ
の圧縮力Ｐを２ｓｅｃだけ加えた以外は、実施例１と同
一条件で接合した。この場合にも、図６に示すように、
突き合わせ部２は鍔拡がり傾向の大きい、すなわち内外
面ともに拡径した変形を生じており、増肉はほとんど生
じていなかった。また、この時の温度分布は、図４の曲
線２４に示すようになっており、かなりなだらかであっ
た。
【００３３】〔比較例３〕実施例１と同一の管１を、実
施例１と同様にセットし、最初から２０ＭＰａの圧縮力
Ｐを与えた状態で、誘導加熱コイル５に通電し、突き合
わせ部２のＡ点の温度を３０°Ｃ／ｓｅｃで昇温させ
た。その昇温途中、温度が１２００°Ｃに近づいた時点
で、突き合わせ部２に膨らみが大きくなってきたので、
圧縮を停止し、４ＭＰａの定常圧力Ｐ0 に落とし、その
後は実施例１と同一条件で液相拡散接合を行った。この
場合には、突き合わせ部２の内径が２％程度増大した
が、その部分に約６０％の増肉が生じていた。
施例１と同様にセットし、最初から２０ＭＰａの圧縮力
Ｐを与えた状態で、誘導加熱コイル５に通電し、突き合
わせ部２のＡ点の温度を３０°Ｃ／ｓｅｃで昇温させ
た。その昇温途中、温度が１２００°Ｃに近づいた時点
で、突き合わせ部２に膨らみが大きくなってきたので、
圧縮を停止し、４ＭＰａの定常圧力Ｐ0 に落とし、その
後は実施例１と同一条件で液相拡散接合を行った。この
場合には、突き合わせ部２の内径が２％程度増大した
が、その部分に約６０％の増肉が生じていた。
【００３４】以上の実施例１〜３及び比較例１〜３の実
験条件及び結果を表１にまとめて示す。なお、表１の鍔
拡がり傾向の欄において、「なし」は内径の増大率が
０．３％以下を、「小」は１％以下を、「中」は３％以
下を、「大」は３％を越える場合を意味している。
験条件及び結果を表１にまとめて示す。なお、表１の鍔
拡がり傾向の欄において、「なし」は内径の増大率が
０．３％以下を、「小」は１％以下を、「中」は３％以
下を、「大」は３％を越える場合を意味している。
【００３５】
【表１】
【００３６】表１から明らかなように、比較例１、２で
は、突き合わせ部２の鍔拡がり傾向が大きく、増肉があ
まり生じていないが、実施例１〜３では内径の増大をほ
とんど生じることなく、増肉が実現している。また、図
４のグラフから明らかなように、実施例１、実施例２で
は、比較例１、２に比べて鋭い温度分布が生じており、
特に、接合部（Ａ点）と管肉厚の４倍離れたＣ点との間
に大きい温度差が生じており、この温度差が突き合わせ
部２の鍔拡がり傾向の抑制に役立っているものと思われ
る。また、昇温速度が大きくなるほど、温度分布が鋭く
なり、鍔拡がり傾向が無くなっていた。比較例３では増
肉は生じているものの、内径の増大が大きくなってい
た。
は、突き合わせ部２の鍔拡がり傾向が大きく、増肉があ
まり生じていないが、実施例１〜３では内径の増大をほ
とんど生じることなく、増肉が実現している。また、図
４のグラフから明らかなように、実施例１、実施例２で
は、比較例１、２に比べて鋭い温度分布が生じており、
特に、接合部（Ａ点）と管肉厚の４倍離れたＣ点との間
に大きい温度差が生じており、この温度差が突き合わせ
部２の鍔拡がり傾向の抑制に役立っているものと思われ
る。また、昇温速度が大きくなるほど、温度分布が鋭く
なり、鍔拡がり傾向が無くなっていた。比較例３では増
肉は生じているものの、内径の増大が大きくなってい
た。
【００３７】〔実施例４〜１３〕実施例１と同一の管１
を、実施例１と同様にセットし、加熱幅（誘導加熱コイ
ルの幅）、圧縮開始温度、圧縮力等を変更して接合実験
を行った。その結果を表２に示す。
を、実施例１と同様にセットし、加熱幅（誘導加熱コイ
ルの幅）、圧縮開始温度、圧縮力等を変更して接合実験
を行った。その結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】
【００３９】表１の実施例１及び表２の実施例４、５か
ら良く分かるように、加熱幅が１０ｍｍ（管肉厚の１．
８倍）及び１５ｍｍ（管肉厚の２．７倍）では、鍔拡が
り傾向はなく、増肉のみが生じているが、加熱幅を２５
ｍｍ（管肉厚の４．５倍）とすると、鍔拡がり傾向が若
干生じている。従って、加熱幅は狭い方が好ましく、管
肉厚の約３倍以下とするのが良いと思われる。また、実
施例６〜１３から良く分かるように、加圧時間が短いほ
ど鍔拡がり傾向が小さくなっている。従って、３ｓｅｃ
以下の短時間で圧縮することが鍔拡がりの防止にきわめ
て有効である。また、圧縮開始温度は、９００°Ｃ、１
０００°Ｃ、１２００°のいずれでも鍔拡がりの小さい
増肉を行うことは可能であるが、高温になるほど小さい
圧縮力で且つ短時間で圧縮操作を実施でき、しかも、鍔
拡がりが発生しにくい。従って、高温で且つ短時間に圧
縮操作を行うことが好適であった。
ら良く分かるように、加熱幅が１０ｍｍ（管肉厚の１．
８倍）及び１５ｍｍ（管肉厚の２．７倍）では、鍔拡が
り傾向はなく、増肉のみが生じているが、加熱幅を２５
ｍｍ（管肉厚の４．５倍）とすると、鍔拡がり傾向が若
干生じている。従って、加熱幅は狭い方が好ましく、管
肉厚の約３倍以下とするのが良いと思われる。また、実
施例６〜１３から良く分かるように、加圧時間が短いほ
ど鍔拡がり傾向が小さくなっている。従って、３ｓｅｃ
以下の短時間で圧縮することが鍔拡がりの防止にきわめ
て有効である。また、圧縮開始温度は、９００°Ｃ、１
０００°Ｃ、１２００°のいずれでも鍔拡がりの小さい
増肉を行うことは可能であるが、高温になるほど小さい
圧縮力で且つ短時間で圧縮操作を実施でき、しかも、鍔
拡がりが発生しにくい。従って、高温で且つ短時間に圧
縮操作を行うことが好適であった。
【００４０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、管の端部同士を突き合わせて液相拡散接合法で接合
するに際し、その突き合わせ部を誘導加熱法を利用して
狭幅に且つ敏速に昇温させ、その昇温過程で且つ赤熱さ
れた以後において管軸方向に圧縮力を短時間加えて塑性
変形させる構成としたことにより、管軸方向に鋭い温度
分布が生じた状態で突き合わせ部の狭幅領域を圧縮して
増肉を行うことができ、鍔拡がり傾向のほとんどない増
肉接合部を形成でき、例えば、増肉率１０〜１００％で
且つ内径の増加率が１％以下の接合部を形成できる。こ
のため、次のような効果を得ることができる。
は、管の端部同士を突き合わせて液相拡散接合法で接合
するに際し、その突き合わせ部を誘導加熱法を利用して
狭幅に且つ敏速に昇温させ、その昇温過程で且つ赤熱さ
れた以後において管軸方向に圧縮力を短時間加えて塑性
変形させる構成としたことにより、管軸方向に鋭い温度
分布が生じた状態で突き合わせ部の狭幅領域を圧縮して
増肉を行うことができ、鍔拡がり傾向のほとんどない増
肉接合部を形成でき、例えば、増肉率１０〜１００％で
且つ内径の増加率が１％以下の接合部を形成できる。こ
のため、次のような効果を得ることができる。
【００４１】管端同士の接合面が増肉加工されるた
め、面間の接触精度が向上し且つ接触面積が増大する。
このため、管の継手部に関する目違い対策を含めた信頼
性向上を図ることができる。 図６に示したような拡管傾向を伴わない増肉が実現さ
れるため、流路に乱れを生じない配管用継手を提供でき
る。 接合部の内径の増大がほとんどないため、強度を低下
させることなく外面の研削精整が可能であり、これによ
り商品価値の向上を図ることができる。 作業上の負荷増をほとんど伴わずに目違い調整作業が
省略できること、及び継手施工の品質的中率が大幅向上
することにより、作業能率を向上できる。
め、面間の接触精度が向上し且つ接触面積が増大する。
このため、管の継手部に関する目違い対策を含めた信頼
性向上を図ることができる。 図６に示したような拡管傾向を伴わない増肉が実現さ
れるため、流路に乱れを生じない配管用継手を提供でき
る。 接合部の内径の増大がほとんどないため、強度を低下
させることなく外面の研削精整が可能であり、これによ
り商品価値の向上を図ることができる。 作業上の負荷増をほとんど伴わずに目違い調整作業が
省略できること、及び継手施工の品質的中率が大幅向上
することにより、作業能率を向上できる。
【図１】本発明方法の実施の状態を説明する概略断面図
【図２】管端同士を突き合わせた突き合わせ部に生じる
温度分布を示すグラフ
温度分布を示すグラフ
【図３】本発明方法を実施する際における突き合わせ部
温度の経時変化及び管軸方向に加える圧縮力の経時変化
の１例を示すグラフ
温度の経時変化及び管軸方向に加える圧縮力の経時変化
の１例を示すグラフ
【図４】実施例１、２及び比較例１、２における圧縮圧
力負荷時の温度分布を示すグラフ
力負荷時の温度分布を示すグラフ
【図５】本発明の実施例によって液相拡散接合及び増肉
加工した突き合わせ部を示す概略断面図
加工した突き合わせ部を示す概略断面図
【図６】液相拡散接合のための定常温度に保持した状態
で増肉加工した突き合わせ部を示す概略断面図
で増肉加工した突き合わせ部を示す概略断面図
１ 管 ２ 突き合わせ部 ３ インサート材 ４ クランプ ５ 誘導加熱コイル
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 美智夫 神奈川県川崎市川崎区殿町２丁目17番８ 号 第一高周波工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−314157（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−132257（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−4877（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−97784（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 20/00
Claims (5)
- 【請求項１】 接合すべき管の管端同士を管材よりも融
点の低いインサート材を介して突き合わせ、その突き合
わせ部をインサート材の融点以上に加熱して管端同志を
液相拡散接合する方法において、前記突き合わせ部の加
熱を、誘導加熱法によって狭幅の環状に且つ２０〜１０
０°Ｃ／ｓｅｃの昇温速度にて行い、その昇温過程内で
且つ前記突き合わせ部が赤熱された後に、前記突き合わ
せ部に、該突き合わせ部を塑性変形させることの可能な
管軸方向の圧縮力を短時間作用させる圧縮操作を行い、
前記突き合わせ部を増肉させることを特徴とする管の突
き合わせ接合方法。 - 【請求項２】 前記突き合わせ部を狭幅の環状に加熱す
るに際し、その加熱幅を管肉厚の１〜３倍とすることを
特徴とする請求項１記載の管の突き合わせ接合方法。 - 【請求項３】 前記圧縮操作を、前記突き合わせ部の温
度がインサート材の融点以上になってから、１０〜５０
ＭＰａの圧縮力を０．１〜３ｓｅｃの間、付加して行う
ことを特徴とする請求項１又は２記載の管の突き合わせ
接合方法。 - 【請求項４】 前記突き合わせ部の管体と、これから管
軸方向に管肉厚の４倍宛離れた位置にある管体との間に
４００〜６００°Ｃの温度差を存在させた条件下で前記
圧縮操作を行うことを特徴とする請求項１から３のいず
れか１項に記載の管の突き合わせ接合方法。 - 【請求項５】 前記圧縮操作の前後の昇温、温度保持過
程においては、前記突き合わせ部に１〜１０ＭＰａの力
による管軸方向の応力規制加圧を継続的に行って前記突
き合わせ部の密接状態を維持することを特徴とする請求
項１から４のいずれか１項に記載の管の突き合わせ接合
方法。
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