JP3816295B2

JP3816295B2 - 耐磨耗性ベンド管の製造方法

Info

Publication number: JP3816295B2
Application number: JP2000107701A
Authority: JP
Inventors: 肇河津
Original assignee: ING Shoji Co Ltd
Current assignee: ING Shoji Co Ltd
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2020-04-10
Also published as: JP2001289387A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭のスラリー輸送等に使用される耐磨耗性ベンド管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭等のスラリー輸送に使用されるパイプラインでは、直管部に比べて曲管部の内面磨耗が著しい。このため、その曲管部には、特に内面の耐磨耗性に優れた耐磨耗性ベンド管が使用される。この耐磨耗性ベンド管としては、例えば溶接可能な鋼等を素材とする母材ベンド管の内面に耐磨耗性金属を肉盛溶接したものが使用されているが、中径管以下の場合はその肉盛溶接が困難であり、また肉盛溶接が可能であっても、その肉盛により管内径が小さくなり、規定内径を得るのが難しく、その結果として肉盛厚さが著しく制限されるという問題がある。
【０００３】
即ち、肉盛溶接後に規定内径を得るためには、その規定内径より大きい内径の母材ベンド管を使用する必要があるが、市販鋼管の内径はＪＩＳにより規定されているため、この規定により肉盛厚さが制限を受けることになる。これに対し、希望どおりの肉盛厚さを得ようとすると、母材ベンド管を別途製作する必要があり、コストや納期の面で大きな問題が生じる。
【０００４】
この問題を解決するために、本出願人は母材ベンド管の外面に耐磨耗性金属を肉盛溶接し、その後、耐磨耗性硬化金属層を覆うように母材ベンド管の周囲に強化プラスチックを被覆する耐磨耗性ベンド管の製造方法を先に開発した（特許第１４１７２６３号）。
【０００５】
この製造方法によると、母材ベンド管に市販鋼管を使用でき、簡単に規定内径を確保できる上に、希望どおりの肉盛厚さも得ることができる。使用では、母材ベンド管は早期に磨耗するが、その磨耗後は外側の耐磨耗性硬化金属層が磨耗に耐えることにより、優れた耐磨耗性が発揮される。また、耐磨耗性硬化金属層を覆うように母材ベンド管の周囲に形成された強化プラスチック被覆層により、耐磨耗性硬化金属層の剥離等も防止される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この製造方法で製造される耐磨耗性ベンド管には、内側の母材ベンド管の磨耗に起因して以下の問題のあることが判明した。
【０００７】
使用開始当初の耐磨耗性ベンド管の内径、即ち母材ベンド管の内径は、規定寸法であり、入口側及び出口側にそれぞれ接続されたストレート管の内径と一致している。ところが、使用に伴って母材ベンド管が磨耗し、その内径が大きくなると、出口側で問題を生じる。
【０００８】
即ち、耐磨耗性ベンド管の入口側で内径が大きくなることは何ら問題ない。しかし、出口側で内径が大きくなると、出口側に接続されたストレート管の接続部近傍で、耐磨耗性ベンド管の内径増大に伴って内面が磨耗し、その結果として、接続部から外部への漏れが発生し、極端な場合は接続部が外れるなどの重大な問題を生じることが明らかになった。
【０００９】
本発明の目的は、上述した耐磨耗性ベンド管の長所を阻害することなく、出口側に接続されるストレート管の接続部近傍での異常な内面磨耗を防止できる耐磨耗性ベンド管の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本出願人は、上述した耐磨耗性ベンド管を数多く販売し、各方面での使用実績を多く保有しており、その実績より、上述した接続部の外れや接続部からの漏れの問題を見つけ出したわけであるが、同時に、母材ベンド管の肉厚が、ある一定の値より小さい耐磨耗性ベンド管では、この接続部外れが生じない事実も見つけることができた。
【００１１】
その理由を調査したところ、母材ベンド管の外面に肉盛される耐磨耗性金属の溶け込み深さがおおよそ６ｍｍであり、母材ベンド管の肉厚が６ｍｍ程度、或いはこれより若干大きい耐磨耗性ベンド管では、内径の増大が殆どなく、出口側に接続されるストレート管の接続部近傍での内面磨耗も問題のない程度に抑制されることが判明した。
【００１２】
（削除）
【００１３】
本発明の耐磨耗性ベンド管の製造方法は、かかる知見に基づいて開発されたもであり、溶接可能な金属を素材とする肉厚が９ｍｍ以下の母材ベンド管の少なくとも湾曲部外周側の外面に、管内を流通する物質の入口側から出口側へ耐磨耗性金属を肉盛溶接すると共に、この肉盛溶接を母材ベンド管の周方向に繰り返すことにより、耐磨耗性硬化金属層を形成し、しかる後に該耐磨耗性硬化金属層を覆うように前記母材ベンド管の周囲に強化プラスチックを被覆するものである。
【００１４】
そして更に、肉盛溶接を入口側から出口側へ行うことにより、溶接終端部である出口側で溶け込み深さを大きくする。これにより、母材ベンド管の出口側端部での溶け込み深さを大きくする。
【００１５】
肉盛溶接での溶け込み量はおおよそ６ｍｍである。従って、母材ベンド管の肉厚が６ｍｍ以下であれば、内面まで耐磨耗性硬化金属層が形成され、内面の急激な磨耗が防止される。母材ベンド管の肉厚が６ｍｍを超えても、その程度が大きくなければ、内面の急激な磨耗が僅かに抑制され、出口側に接続されるストレート管の接続部近傍での内面磨耗も問題のない程度に抑制される。また、溶接終端部での溶け込み深さを大きくすることにより、溶け込みを内面近傍まで到達させることができる。このような観点から、母材ベンド管の肉厚は９ｍｍまで許容され、６ｍｍ以下が望ましい。
【００１６】
母材ベンド管の肉厚の下限については、その肉厚が余りに薄いと、外面肉盛により変形が発生し、また母材をアーク熱で貫通するバーンスルーを生じる危険性があるので、３．２ｍｍ以上が好ましい。
【００１７】
母材ベンド管の材質については、軟鋼、炭素鋼、ステンレス鋼、ダクタイル鋳鉄等といった易溶接鋼材の使用が可能である。
【００１８】
耐磨耗性金属としては、Ｃ：３〜６％、Ｃｒ：１５〜２７％を含み、且つＮｂ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗを適量含有した溶接ワイヤによるものが好ましく、高硬度炭化物を多量に含有する溶接金属がエロージョン磨耗に強く、特に好ましい。
【００１９】
耐磨耗性硬化金属層の厚みは、母材ベンド管の外面からの厚みで表して３〜６ｍｍが好ましい。この厚みが大きくなり過ぎると、長期寿命を与えることができるが、製造コストの上昇、変形の増加をもたらす。小さすぎる場合は、希望する使用寿命を得ることができない。
【００２０】
肉盛溶接方法については、ノンガスアーク法、炭酸ガスアーク法が能率上、好ましく、ロボットを使用した自動肉盛施工が可能である。また、磨耗に対して開口した場合は手溶接で補修溶接が行われる。
【００２１】
保持層については、材質は強化プラスチックが好適であり、その厚みは３〜６ｍｍ程度が好適である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は肉盛方法の説明図である。
【００２３】
溶接可能な鋼からなる母材ベンド管１０を水平に固定する。母材ベンド管１０の肉厚は９ｍｍ以下である。
【００２４】
溶接ロボットのアームが、隅肉溶接の要領で母材ベンド管１０の中心軸と平行に曲げＲに沿ってトーチ１を移動させる。トーチ１の移動方向は、母材ベンド管１０の入口側から出口側とする。
【００２５】
このようにして、母材ベンド管１０の外面に入口側の端部から出口側の端部へ耐磨耗性金属の肉盛溶接を行い、耐磨耗性金属の溶接ビード２１を形成する。溶接止端では、最も予熱、蓄熱効果が得られるので、深溶け込みが得られやすい上に、この部分は最後にアークを止める部分でもあるので、アークを直ちに止めず、数秒間、溶接進行を停止してアークを持続させれば、母材ベンド管１０を貫通する深溶け込みが得られる。貫通溶接を余りに長時間行うと、母材金属と共に溶着金属が脱落するので、このようなバーンスルーを避ける肉盛条件を見つけることが重要である。
【００２６】
この溶接を母材ベンド管１０の上半分で、且つ外周側の約９０°の領域に、円周方向の下から上へ繰り返す。この繰り返しにより、母材ベンド管１０の外周側の約半分の領域に１層の耐磨耗性硬化金属層を形成する。
【００２７】
母材ベンド管１０を裏返して、母材ベンド管１０の外周側の残り約半分の領域に１層の耐磨耗性硬化金属層を形成する。これにより、母材ベンド管１０の外周側の外面に、約半周にわたって１層の耐磨耗性硬化金属層が形成される。
【００２８】
同じ方法を繰り返して、母材ベンド管１０の外周側の外面に、約半周にわたって２〜３層の耐磨耗性硬化金属層を形成する。
【００２９】
母材ベンド管１０の外周側の外面に対する耐磨耗性硬化金属層の形成が完了すると、その耐磨耗性硬化金属層を覆うようにして、母材ベンド管１０の周囲全体に強化プラスチックを被覆する。
【００３０】
このようにして製造された耐磨耗性ベンド管の一例を図２に断面図にて示す。図中２０は耐磨耗性硬化金属層、３０は強化プラスチック被覆層を表す。
【００３１】
図２では、耐磨耗性硬化金属層２０は、母材ベンド管１０の外周側の外面に円周方向で約２００°の範囲にわたって形成されているが、全周に形成することもでき、その形成範囲は適宜選択することができる。また、耐磨耗性硬化金属層２０は母材ベンド管１０を肉厚方向に貫通して実質その内面に達している。母材ベンド管１０の肉厚は、ここでは４．２ｍｍであるが、９ｍｍまで可能である。母材ベンド管１０の出口側を溶接終端側とし、その終端で上述したような深溶け込みを得る工夫を講じれば、母材ベンド管１０の肉厚が９ｍｍの場合も、母材ベンド管１０の出口側の端部では、実質内面に達する貫通溶接が可能となる。
【００３２】
図２に示す耐磨耗性ベンド管を、ゴミ焼却工場の飛灰輸送管の曲がり部に使用したところ、実使用期間が２年弱経過しても、全く内面磨耗が発生しておらず、約９ｍｍの耐磨耗性硬化金属層がそのまま残っていた。母材ベンド管１０の外面からの肉盛厚さは約５ｍｍであるが、約９ｍｍの耐磨耗性硬化金属層が得られたのは、その耐磨耗性硬化金属層が母材ベンド管の内面に実質到達していたことを意味する。
【００３３】
なお、母材ベンド管は、肉厚が４．２ｍｍのＪＩＳ６５Ａガス管（ＳＧＰ鋼管）であり、耐磨耗性金属はＣ：５％−Ｃｒ：２２％−Ｎｂ：７％である。耐磨耗性金属の肉盛溶接はノンガスアーク法により行った。参考までに、この溶接で深溶け込みが得られる条件を、肉厚が４．５ｍｍ、６ｍｍの場合について表１に示す。図２に示す耐磨耗性ベンド管の製造では、４．５ｍｍの場合に準じる条件を採用した。
【００３４】
【表１】

【００３５】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明の耐磨耗性ベンド管の製造方法は、溶接可能な母材ベンド管の外面に耐磨耗性金属を肉盛溶接するにもかかわらず、内面の早期磨耗を顕著に抑制することができ、これにより、出口側に接続されるストレート管との内径一致を長期間維持して、接続部の破壊等を効果的に防止することができる。
【００３６】
しかも、本発明の耐磨耗性ベンド管の製造方法は、肉盛溶接を入口側から出口側へ行うことにより、出口側の端部で特に深い溶け込み量を確保でき、これにより、出口側に接続されるストレート管との内径一致を長期間維持して、接続部の破壊等を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す肉盛溶接の説明図である。
【図２】本発明の実施形態を示す耐磨耗性ベンド管の断面図である。
【符号の説明】
１０母材ベンド管
２０耐磨耗性硬化金属層
３０強化プラスチック被覆層（保持層）

Claims

溶接可能な金属を素材とする肉厚が９ｍｍ以下の母材ベンド管の少なくとも湾曲部外周側の外面に、管内を流通する物質の入口側から出口側へ耐磨耗性金属を肉盛溶接すると共に、この肉盛溶接を母材ベンド管の周方向に繰り返すことにより、耐磨耗性硬化金属層を形成し、しかる後に該耐磨耗性硬化金属層を覆うように前記母材ベンド管の周囲に強化プラスチックを被覆し、且つ、前記母材ベンド管の湾曲部外周側の外面に、管内を流通する物質の入口側から出口側へ耐磨耗性金属を肉盛溶接する際に、各肉盛溶接の終端部で溶け込み深さを大きくすることにより、母材ベンド管の出口側端部での溶け込み深さを大きくすることを特徴とする耐磨耗性ベンド管の製造方法。