JPH01154825A - ステンレス鋼管の曲げ加工方法 - 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」 本発明は、ステンレス鋼管の曲げ加工方法に係り、特に
、高周波誘導加熱によって高温状態にして曲げ加工する
技術に関するものである。

「従来の技術」 ステンレス鋼管を曲げ加工する場合は、第３図に示すよ
うに、ステンレス鋼管ｌの後部を押し出し手段２により
直線的に押し出し、ステンレス鋼管１をローラ３によっ
て案内しながら、高周波等の誘導加熱手段４により加工
適温（例えば固溶化熱処理を行なうための約１０００°
Ｃ程度の温度）まで加熱するとともに、ステンレス鋼管
ｌの先端部分をクランプアーム５で把持して、押し出し
手段２による押し出し力で、クランプアーム５を軸５ａ
を中心として回転させることにより、その円弧に沿って
ステンレス鋼管ｌを曲げ、また、冷却装置６を作動させ
て冷却水を噴出することにより、ステンレス鋼管ｌの曲
げられた外表面を急冷して、ステンレス鋼管１の管壁が
鋭敏化する現象を防止するとともに、曲げ加工時の寸法
精度を向上させるようにしている。

［発明が解決しようする問題点］ しかしながら、このような方法であると、曲げ加工直後
に高温状態の管壁における一方の面、つまり、外表面を
急冷することになるため、第３図に鎖線Ａで示す位置の
管壁には、第４図（Ａ）に示すように、内面が高温で外
面が低温となる温度勾配が生じ、この厚さ方向の温度差
に基づいて、管壁内部において降伏点を越える応力が生
じて、管壁の一部に塑性変形を発生する。

したがって、冷却後において、第３図に鎖線Ｂで示す位
置の管壁には、第４図（Ｂ）に示すように、外面が圧縮
で内面が引っ張りとなる残留応力が付与されることにな
る。

一般的なオーステナイト系ステンレス鋼では、引っ張り
応力と腐食因子とが共存する場合に、応力腐食割れが進
行することが知られており、上述の方法で曲げ加工した
ステンレス鋼管の中に水等の流体を流すと、応力腐食割
れの発生が生じ易くなる等の問題点がある。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決すること
を目的とするものであり、ステンレス鋼管の曲げ加工の
実施とともに、鋼管の内外両面に安定な圧縮残留応力を
付与するものである。

「問題点を解決するための手段」 本発明におけるステンレス鋼管の曲げ加工方法は、ステ
ンレス鋼管における管壁を加工適温まで加熱する工程と
、加熱状態のステンレス鋼管を供給しながらクランプア
ームを回転させ、その円弧に沿ってステンレス鋼管の管
壁を曲げる工程と、曲げられた管壁における内面と外面
とに冷却水を噴出させて急冷する工程とを有するもので
あり、ステンレス鋼管の曲げ加工された部分を内外両方
から急冷することにより、曲げ加工箇所の形状の安定化
を図って寸法精度を向上させるとともに、急冷時に管壁
の内外面と内部との温度差により、管壁の一部を塑性変
形させ、冷却完了後における管壁の内外両面に圧縮残留
応力を付与した状態とするものである。

「実施例」 以下、本発明に係るステンレス鋼管の曲げ加工方法の実
施例について、第１図及び第２図に基づいて説明する。

該加工方法の実施に使用される機器類の一部は、従来技
術で説明したものと共通しているので、これらには同一
符号を付して説明する。

第１図に示すように、ステンレス鋼管ｌの後部を押し出
し手段２により、直線的に押し出してローラ３によって
案内しながら、高周波等の誘導加熱手段４に送り込んで
、固溶化熱処理時の加工適温（例えば約１０００°Ｃ）
まで加熱する点や、ステンレス鋼管ｌの加熱された部分
をクランプアーム５で把持して、押し出し手段２による
押し出し力で、クランプアーム５を軸５ａを中心として
回転させ、把持したステンレス鋼管１をクランプアーム
５の円弧に沿って移動させることにより、ステンレス鋼
管４管１を曲げる点は、従来技術と共通しているが、ス
テンレス鋼管１の外表面を冷却するための冷却装置（以
下外面冷却装置という　）６に加えて、該外面冷却装置
６とステンレス鋼管１の管壁を隔てて対向状態に内面冷
却装置７が設けられる。

該内面冷却装置７は、外面冷却装置６の冷却水噴出ノズ
ル６ａに対して、ステンレス鋼管１の半径方向に対向状
態とされる冷却水噴出ノズル７ａと、ステンレス鋼管１
の後部の押し出し手段２の中心部を１°Ｘ通して冷却水
噴出ノズル７ａに連通状態の冷却水供給管７ｂとを具備
するものである。

しかして、誘導加熱手段４を作動させた状態で、押し出
し手段２により、ステンレス鋼管１を押し出すとともに
、該ステンレス鋼管１の先端をクランプアーム５で把持
して導きながら、その先端を軸５ａを中心として円弧連
動させることにより、加熱部分の曲げ加工を行ない、ま
た、外面冷却装置６及び内面冷却装置７を同時に作動さ
せて、曲げ加工された部分の管壁の両面を冷却し、管壁
を速やかに冷却することにより曲げ形状を固定化し、寸
法の安定化を図る。

一方、第１図に鎖線Ａで示した位置の管壁には、シャワ
ー状に冷却水を吹き付けて両面から冷却することに基づ
いて、第２図（Ａ）の曲線で示すように、内面及び外面
の温度が低く、管壁の内部温度が高くなる温度勾配を生
じる。この温度勾配に基づく管の長手方向及び周方向の
応力が、降伏点を越えることにより、塑性変形が内部に
生じ、急冷完了後（管壁内外の温度差がほぼ均一となっ
た状！ｒ３）において、例えば第１図に鎖線Ｂで示した
位置の管壁には、第２図（Ｂ）の曲線で示すように、内
面及び外面がそれぞれ圧縮、管壁内部中心等が引っ張り
となる残留応力を付与した状態とすることができる。

この場合にあって、第１図の鎖線Ａで示す位置における
管壁の温度分布が、中心部から内外方向に離間するにし
たがって低くなるとともに、その後の急冷時の冷却条件
もほぼ同等であると、第２図（Ｂ）に示す残留応力の曲
線σが左右対称形となる理想的な状態に導くことができ
る。

そして、かかる曲げ加工方法においては、曲げ加工工程
の実施とともに、管壁両面の熱処理が並行状態で行なわ
れ、曲げ加工終了時に、ステンレス鋼管ｌの急冷による
寸法精度の向上を図ることと、ステンレス鋼管１の両面
に圧縮残留応力を付与した改善処理とを同時に終了させ
ることができ、また、冷却装置６の作動により、ステン
レス鋼管１の曲げられた外表面を常温の付近まで速やか
に冷却して、ステンレス鋼管１の管壁が鋭敏化発生温度
（例えば５５０°Ｃの近傍）にとどまる時間を少なくし
て、管壁の内部組織中における鋭敏化域の発生を抑制す
るものである。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係るステンレス鋼管の曲
げ加工方法によれば、加熱状態のステンレス鋼管を曲げ
るとともに、曲げ加工された管壁における内面と外面と
に冷却水を噴出させて急冷するようにしているから、曲
げ加工された部分を速やかに低温状態に導いて、形状の
安定化を図って寸法精度を向上させることができるとと
もに、急冷時に管壁の内外面と内部との温度差により、
管壁の一部を塑性変形させ、冷却完了後に内外両面に圧
縮残留応力を付与した状態として、水等の腐食因子のあ
る使用条件下においても、応力腐食割れの発生を防止し
て、ステンレス鋼管の健全性を確保することができる。

また、曲げ加工と応力改碧のための熱処理とを同時に実
施することにより、作業効率を高めることができる等の
優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るステンレス鋼管の曲げ加工方法の
一実施例を示す一部を断面した平面図、第２図（Ａ）は
第１図に鎖線Ａで示した位置における管壁の温度勾配曲
線図、第２図（Ｂ）は第１図に鎖線Ｂて示した位置にお
ける管壁の残留応力曲線図、第３図はステンレス鋼管の
曲げ加工方法の従来例を示す平面図、第４図（Ａ）は第
２図に鎖線Ａで示した位置における管壁の温度勾配曲線
図、第４図（Ｂ）は第２図に鎖線へで示した位置におけ
るで壁の残留応力曲線図である。 １・・・　ステンレス鋼管、 ２・・・・押し出し手段、 ３・・・・・・ローラ、 ４　・・・・誘導加熱手段、 ５・・・クランプアーム、 ５ａ・・・・・軸、 ６・・・・・外面冷却装置（冷却装置）、６ａ・・・外
表面冷却ノズル、 ７・・・・・内面冷却装置、 ７ａ・・・・・内表面冷却ノズル、 ７ａ・・・・・・冷却水供給管。 出願人　　石川島播磨重工業株式会社 第２図 （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　ｃ日）第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステンレス鋼管における管壁を加工適温まで加熱する工
   程と、加熱状態のステンレス鋼管を供給しながらクラン
   プアームを回転させ、その円弧に沿ってステンレス鋼管
   の管壁を曲げる工程と、曲げられた管壁における内面と
   外面とに冷却水を噴出させて急冷する工程とを有するこ
   とを特徴とするステンレス鋼管の曲げ加工方法。