JPH01119572A - セラミックス内管を有する二重管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は内管をセラミックスとし、外管を炭素鋼製管
等として緊結装備する二重管の製造技術の分野に属する
。

〈要旨の概要〉 而して、この発明はセラミックス内管に対し、炭素鋼製
等の金属製の外管を相対重層して嵌合緊結した二重管の
熱応力による製造方法に関する発明でおり、特に、セラ
ミックス内管を外管に相対重層するに際し、外管加熱温
度による熱衝撃を生じない程度の温度にセラミックス内
管を予熱しておき、外管に相対重層して二重管素管とな
し、該二重管素管の外管に環状加熱を急加熱で付与して
軸方向に相対移動し、外管の全面に対して環状加熱を付
与するようにし、該環状加熱の前後の、少くとも後部に
環状冷却を急速に付与して環状加熱と同様に軸方向に相
対移動させて環状加熱にょる膨径を拘束して塑性変形し
て降伏させ、セラミックス内管に確実に緊結するように
したセラミックス内管を有する二重管の製造方法に係る
発明である。

〈従来技術〉 周知の如く、配管は始原的な流体輸送に用いることは勿
論のこと、近時建造物や装置の強度部材としでも利用さ
れるようになり、更には、情報伝達手段、或は、該情報
伝達手段のケーブル類の囲繞材としても広く用いられる
ようになってきている。

而して、核種配管は耐久構造物として単に輸送機能ばか
りでなく、耐蝕性、耐熱性、耐圧性等の機能をも具備す
るようにされており、したがって、これらの様々な条件
を１つの材料による製造で対処することは現段階の材料
技術では不可能であるために、二重管や三重管、四重管
等の複重管がそれぞれの管体に対する選択的な機能を具
備させたものとして用いられるようになってきており、
例えば、油井管等の如く、内管にステンレス鋼製のもの
を用いて耐蝕機能を持たせ、外管に炭素鋼製等のものを
用いて耐圧性や耐熱性を具備させるようにした技術が開
発されて実用化されている。

そして、これらの基本となる二重管においてはクラッド
法等の手段もあるが、精度やコスト等の点から内管に対
して外管を機械的に嵌合させて緊結させる二重管が開発
され、焼成め法や液圧拡管法、更には、出願人の多くの
先願発明考案に示されるような熱拡管法等も開発され、
更には、効率的な環熱縮径法等も開発されて効率的な二
重管製造が行われるようになってきている。

而して、最も効率的な最新技術の環熱縮径法においては
、例えば、先願の特願昭６０−１２２６６３号発明等に
示されている如く、第４図以下の図面に示す様に、外管
１には、例えば、炭素量０．２５％程度の低炭素鋼等の
高靭性のものを用い、又、内管２としては耐摩耗性を有
する、例えば、炭素量０．５５％程度の高炭素鋼等を用
いて、焼入硬化させた内管２を全体冷却した状態で相対
遊挿して三重管素管３としておく。

而して、三重管素管３を矢印に示す様に、軸方向に所定
速度で相対移動させるようにセットし、更に、第２図に
示す様に、外管１の外周に環状に加熱手段として、例え
ば、高周波誘導加熱装置４をセットすると共に高周波誘
導加熱装置４に軸方向に所定距離離して近接した軸方向
前後に、例えば、水通水等のリング状のシャワーリング
装置の冷却装置５をセットし、三重管素管３を矢印方向
に移動させることにより加熱装置４、及び、冷却装置５
は三重管素管に対し相対移動するようにする。

そこで、所定速度で三重管素管３を相対移動させると、
加熱装置４はその前後の冷却装置５．５による外管冷却
に対し加熱による膨径作用を付与するが、このプロセス
において、模式的に第５図に示す様に、加熱部分の両端
が冷却部分に対して自由端であれば、当該第５図に示す
様に、自由に膨径して周方向に突出するが、実際は加熱
部分に対し当該加熱部分はその両端が冷却部分によって
拘束されているために、当該部分は第４図に示す様に、
長手方向に対し中心方向に向かって径方向の押え曲げモ
ーメントＦが作用し、又、加熱装置４による加熱を介し
ての強度低下により降伏し、塑性変形して結果的に、リ
ング状の湾曲した塑性変形に降伏した部分が成形される
。

そして、三重管素管３が矢印方向に相対移動することに
より、加熱装置４により加熱されて塑性変形した部分は
加熱部分を通過して冷却手段によって冷却されると、第
３図に示す様に、逆に大きく縮径され、そこで大きな嵌
合代が得られて外管１は内管２に対し緊結されることに
なる。

そして、この作用は素管３の外管１の全ての周方向部分
に作用するために、三重管素管３を軸方向に連続的に相
対移動することにより、外管１の全ての部分が縮径し、
全二重管素管３に於いて縛りばめ状態が現出され、結果
的に、大きな自緊二重管６が形成される。

そして、上述緊結プロセスは内管２の材質肉厚に係りな
く行われ、又、軸方向長さにかかわらず、全二重管素管
３に於いて形成されるために、更に、外管１と内管２の
接合面の精度にもほとんど無関係に行われることになり
、内管２の肉厚が大で、しかも、長尺管であるところの
耐摩耗性二重管製造には極めて効果的である。

近時、素材技術の発達により輸送機能を司どる内管に耐
蝕性や耐摩耗性機能、及び、耐圧機能に優れ、更に、衝
撃強度も優れているセラミックス内管が用いられるよう
になってきているが、該セラミックス内管２に対し炭素
ｌｉｌ製等の外管１を上述凛然縮径法を用いると、加熱
装置４による急加熱と冷却装置５．５による急冷作用が
経時的に相前後して急激に付与されると、セラミックス
は比較的に熱衝撃性に乏しいために外管１が内管２に当
接して緊結するに際し内管２に割れ等が生じかねないと
いう不都合さがある。

〈発明の目的〉 この発明の目的は上述従来技術に基づく内管に種々の利
点を有するセラミックス等を用いるに際し、その二重管
製造に際し該セラミックス等の熱衝撃性の低い内管に割
れ等が生じないように熱衝撃性を和らげるようにし、確
実に金属製の外管をセラミックス製の内管に緊結するこ
とが出来るようにして各種産業における配管技術利用分
野に益する優れたセラミックス内管を有する二重管の製
造方法を提供せんとするものである。

〈問題点を解決するための手段・作用〉上述目的に沿い
先述特許請求の範囲を要旨とするこの発明の構成は前述
問題点を解決するために、内外管に対し熱応力による緊
結を行うに際し、予めセラミックス内管に対し熱衝撃性
を和らげるように所定温度に予熱しておき、次いで、外
管に相対重層して素管とし、咳素管の外管に対し環状に
高周波誘導加熱装置等を設けて所定に環状加熱し、軸方
向に対して相対移動するようにして外管に環状膨径を付
与するようにし、而して、環状加熱の後方、或は、前方
、及び、後方に於いて環状冷却を付与し、外管の環状加
熱による膨径を阻止して拘束し、塑性変形させ、降伏さ
せてセラミックス内管に当接させ、事後の放冷により外
管を内管に確実に全体的に平均して割れ等が生じないよ
うにして緊結させることが出来るようにした技術的手段
を講じたものである。

〈実施例〉 次に、この発明の１実施例を第１〜３図の図面に基づい
て説明すれば以下の通りである。尚、第４図以下と同一
態様部分は同一符号を用いて説明するものとする。

図示態様は内管２をセラミックスとした腐蝕性流体の輸
送配管用の二重管の態様であり、第２図に示す様にセラ
ミックス内管２の外側に炭素鋼製の外管１を緊結した二
重管６を前述凛然縮径法により製造するに際し、第１図
に示す様に、セラミックス製の内管２を所定のヒーター
７を内蔵する加熱炉８内にて全体的に所定温度に予熱し
ておく。

而して、該予熱温度は次段工程での外管１に対する加熱
による当接時の熱伝導を介しての熱衝撃によって割れ等
が生じない温度差１５０℃以内、即ち、外管１に対する
加熱が７００℃程度であれば５５０℃程度に予熱してお
く。

そして、全体的に予熱して熱衝撃性を和らげられたセラ
ミックス製の内管２を当該第１図に示す様に、炭素鋼製
の外管１に相対重層して素管３とする。

そして、相対重層した素管３の外管１の先端部近くに図
示しない適宜のブラケット等を介して水道水によるシャ
ワーリングを行う冷却装置５、及び、周知の高周波誘導
加熱装置４、そして、後段の冷却装置５を前後方向の所
定の間隔を介して環状にセットし、ブラケットを介して
素管３に対し相対的に所定速度で移動ざぜる。

そして、前述第４図以下の図面に示した様に凛然縮径法
を適用すると、金属製の外管１は第３図に示す様に膨径
しようとするが、その前後において冷却装置５．５によ
り冷却されているために、膨径は拘束きれ、押え曲げモ
ーメントが働き、塑性変形すると共に降伏して後段の冷
却により縮径し、セラミックスの内管２に当接して緊結
される。

この際、セラミックスの内管２は予め所定温度に予熱さ
れているために、外管１の縮径による当接を介しての熱
伝導が急激に伝わっても熱衝撃を生ずることなく、した
がって、内管２には割れ等の生ずる虞はなく、弾力的に
緊結が付与される。

そして、このようにして外＠１は加熱装置４と冷却装置
５．５が軸方向に相対移動するために、全体的に緊結し
、しかも、内管２と外管１との真円度が異なってずれが
あっても、平均して均一に緊結がなされる。

このようにして、二重管６が確実に得られ、内管２に熱
衝撃による割れ等が生ぜず製品に対する信頼度を保つこ
とが出来る。

尚、この発明の実ｒＭ態様は上述実施例に限るものでな
いことは勿論であり、例えば、内管はセラミックス以外
に樹脂製の管であって熱衝撃の熱衝撃性が高いもの等に
は全て適用が可能である。

而して、内管に対する予熱は加熱炉等による全体加熱ば
かりでなく、ストリップヒーターや円柱型ヒーター等に
よる均−予熱を行うことも可能である。

〈発明の効果〉 以上、この発明によれば、耐蝕性や耐摩耗性に優れたセ
ラミックス製等の内管に対し、金属製の外管を相対重層
して凛然縮径法により緊結した二重管を得るに際し、外
管に対する環状加熱や環状冷却を急熱、急冷する場合、
該急熱、急冷による外管の熱衝撃による割れ等が防止出
来、製品に対する信頼度が高まり、稼動中の二重管にタ
ラツキングやインプローションが発生することがないと
いう優れた効果が奏される。

そして、内管に対し外管による急熱、急冷を介しての熱
衝撃がないように和らげることにより、製造時における
二重管の欠陥の発生を防止することが出来るという効果
も秦される。

【図面の簡単な説明】 第１〜３図はこの発明の１実施例の説明図であり、第１
図は内管の予熱と外管に対する相対重層の斜視図、第２
図は二重管の部分切截斜視図、第３図は環状加熱による
緊結の部分拡大縦断面図、第４〜７図は原理態様の部分
切截断面図である。 １・・・金属外管、　　２・・・セラミックス内管、３
・・・素管、　　６・・・二重管 用願人　　川崎重工業株式会社 第　１　図 ア 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミックス内管に対し金属外管を嵌合した二重管の製
   造方法において、該セラミックス内管を外管加熱温度に
   よって熱衝撃を生じない温度に予熱しておき外管に相対
   重層して二重管素管となし、該二重管素管の外管に環状
   加熱を付与して軸方向に相対移動し、併せて該環状加熱
   の少くとも後方にて環状冷却を付与しつつ環状加熱と同
   様に軸方向相対移動させて外管を内管に緊結するように
   したことを特徴とするセラミックス内管を有する二重管
   の製造方法。