JPH01205888A - 異種金属材料製配管接続用の継手部品の製造方法 - 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］ 本発明は溶接の困難な異種金属材料製の配管を接続する
ために用いる継手部品の製造方法に関する。

［従来の技術］ 上記のような目的に用いる継手部品は従来下記のように
して作られる。すなわち、溶接困難な異種金属材料（夫
々上記配管と同種の材料であり、夫々Ａ材、Ｂ材と呼ぶ
ことにする）からなる２枚の板材を爆発接合してなる板
状のクラツド材から板厚方向に切り出した棄損合体を用
意する。次にこの棄損合体のＡ材の端部にはＡ材と同種
の材料よりなる第１部材を、また該棄損合体のＢ材の端
部にはＢ材と同種の材料よりなる第２部材を、夫々摩擦
接合法で接合し、最後に全体を所定の継手部品としての
形状寸法に仕上げる。

この継手部品を用いて異種金属材料製の２つの配管を接
続するには、該継手部品の前記第１部材の端部にはそれ
と同種の金属材料製配管を溶接し、他方、前記第２部材
の端部にはそれと同種の金属材料製の配管を溶接すれば
よい、これによって、直接溶接することの困難な配管を
該継手部品を介して接続することができる。

上記のような従来技術に関するものとして特開昭８１−
１７２６９２号公報が挙げられる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで異種材料製の２枚の板材を爆発接合してなるク
ラツド材においては、一般に、そのうちの一方の板材の
厚さは他方の板材の厚さより薄い。この薄い方の板材を
合せ材、他方の板材を母材という。合せ材の厚さは材質
によって異なるが、一般の構造用金属材料では最大でも
１５〜２０ｍ＋ａ程度が限度で、それ以上の板厚は技術
的に困難であり、一般に異種金属の爆発接合ができる合
せ材の板厚は５〜１５ｍｍとされている。

このため、前述の従来の継手部品の製造方法においては
、爆発接合クラツド材から切り出した棄損合体の合せ打
倒にそれと同種金属の部材を摩擦接合する際、摩擦接合
面は異種材の爆発接合面から極めて僅かの距離しかない
こととなる。これに加えて、摩擦接合過程で接合面に摩
擦圧力、接合圧力が与えられ、該接合面の溶融金属がパ
リとして排出され、合せ材が消耗するため、上記の距離
は益々僅かなものになる。このため、前記従来技術にお
いて、少くとも合せ打倒に同種金属を摩擦接合する時に
異種材料の爆発接合面も比較的高温にさらされることに
なるので、その部分には異種金属の熱膨張係数の相違に
因る熱応力や脆弱な金属間化合物が生じ、剥離の危険性
が高くなる。

また、前記の摩擦接合に代えて被覆アーク溶接、ＴＩＧ
溶接等の方法を用いることも考えられるが、これらの方
法では一般に溶接施工の容易化および溶接欠陥の防止の
ために溶接部に開先を取る方式が採られる。しかし、開
先を取ることにより爆発接合面に溶接部が近づくため、
溶接熱の影響により爆発接合面の性能を低下させること
が懸念される。

このように従来技術では、爆発接合クラツド材から切り
出された棄損合体の少くとも合せ打倒にそれと同種の金
属を溶接する際の異種材料の爆発接合部の温度上昇に対
する考慮が乏しく、該爆発接合部の信頼性を損なうとい
う問題があった。

本発明の目的は、異種金属材料の部材の接合よりなる棄
損合体の少くとも合せ打倒にそれと同種材料の金属部材
を溶接する際における異種材料同志の接合部の温度上昇
を極力低下させて、異種材料同志の接合部の信頼性を損
なわないようにした、異種材料配管接続用の継手部品の
製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的は、特許請求の範囲の各請求項記載の継手部
品の製造方法により達成される。

［作　　　用］ 各請求項における前記の電子ビーム溶接もしくはレーザ
ビーム溶接は高密度エネルギビームを熱源とし、−バス
貫通溶接が可能であるので、溶接開先を設ける必要もな
く溶接金属の溶融中も摩擦溶接やアーク溶接に比較して
極めて小さい、このため、溶接に要する熱量が少なくて
すみ、該溶接部と異種材料部材接合部との距離も小さく
ならないので、前記棄損合体の異種材料部材の接合部へ
の熱的な影響を大巾に軽減、もしくは、皆無とすること
が出来る。さらに、その際、溶接部近傍に冷却を速める
ための銅製の冷却治具を取付けて溶接してもよい。

［実　施　例］ 本発明の第１の実施例を以下説明する。この実施例によ
って作られた継手部品は、互に直接溶接することが困難
なステンレス鋼の配管とジルコニウムの配管とを接続す
るためのものである。

第２図のように、ステンレス鋼の板材７（母材）に接合
性改善のためのタンタルの薄板９を予め爆発接合しその
上に上記板材７よりは厚さが薄いジルコニウムの板材８
（合せ材）を爆発接合してなる板状クラツド材を用意し
、このクラツド材から図示の如く素接合体としての素管
１０を切り出す。

次に、第１図のように、この素管１０のジルコニウム材
８と実質的に同材質で且つ該素管１０とほぼ内外径が同
一のジルコニウム管１１上記素管のジルコニウム材８と
開先１２で突き合せて電子ビーム溶接する。このときの
開先はジルコニウム材８とジルコニウム管１１の平坦な
各端面を突合せたＩ開先である。従って、ジルコニウム
材８の開先面は前記クラツド材の表面をそのまま使用す
るので、ジルコニウム材８の厚さはほとんど減少しない
から、電子ビーム溶接部１３の境界よりクラツド材接合
境界（図の８の部分）に至る距離は十分確保される。

開先１２の内径側にはジルコニウム管１１と実質的に同
材質の裏当金１４を全周に設ける。なお、前記開先１２
を理想的な電子ビーム溶接条件で溶接し、裏波形状が良
好な場合や、内径側に後に施す機械加工で研削量が多く
なる場合には、上記裏当金１４は省略してもよい、また
、前記溶接のための開先合せが終了した段階で銅製の冷
却治具１５，１５’　、１６．１６’を適当な方法で管
の内外面に密着させる。これらの冷却治具も、前記電子
ビーム溶接を行った時に異種材７．８同志の接合部が少
なくとも５００℃以上に上昇しなければ、その一部もし
くは全部を省略してもよいが、好ましくは、この冷却治
具を設定して前記電子ビーム溶接をする方が良い。

その後、冷却治具を取り外し、部分７，８゜９．１１よ
りなる管体を第５図のように仕上げ加工して継手部品が
出来上がる。

この継手部品によりステンレス鋼配管とジルコニウム配
管とを接続する場合には、ジルコニウム部分１１の端部
にジルコニウム配管を、他方、ステンレス鋼部分７の端
部にステンレス鋼配管を通常の適宜の溶接法により溶接
すればよい。

本実施例でステンレス鋼板７は、ＩＩＳ　Ｇ４３Ｑ４の
５ＵＳ３０４Ｌ板で板厚４０　ａｍ、タンタル板９はＪ
ＩＳＨ４７０１のＴａＰ−０相当材で板厚１　ｍｓ＋、
ジルコニウム板８は＾ＳＴＭＢ５５１のＲ６０７０２相
当材で板厚１０ｍｍを用いた。これらの材料を爆発接合
したクラツド材より第２図のように外径３６ｍｍ、内径
２０ｍｍの素管１０を切り抜いた。ジルコニウム管１１
の内外径もこの素管１０とほぼ同一とした。これらを第
１図のように設定してジルコニウム材８とジルコニウム
管１１との電子ビーム溶接を行なった。その条件は加速
電圧１５０ｋＶ　、ビーム電流３７ｍＡ、溶接速度は５
００ａｕｉ／ｓｉｎである。この時の溶接部１３の平均
中は約２．２ａ＋ｍであり、通常のアーク溶接に比べる
と約１７５〜１／４の巾である。このようにして製作し
た、爆発接合部と電子ビーム溶接部を含む継手部品につ
いて引張試験を実施した結果、継手強度はジルコニウム
素材の強度と同等の３８　ｋｇｆ／ａｍ”を示し、ジル
コニウム素材部で破断した。また、ルテニウム三価のイ
オン５００ｐｐｍを含む１４規定の沸騰硝酸溶液中に４
８時間浸漬した腐食試験でも爆発接合部、電子ビーム溶
接部ともに局部的な腐食は生じなかった。

第３図は他の実施例を示す０本実施例では第２図に示す
クラツド材から管の形ではなくて中実の丸棒の形の素接
合体を切り出し、電子ビーム溶接すべき部位のみを第３
図の如く機械加工し、ジルコニウム管１１と突合せ電子
ビーム溶接し、最終的に破線で示すように仕上げ加工し
て第５図の形にする。この方法では溶接量に対し接合体
の体積が大きいので、爆発接合境界部が上記電子ビーム
溶接に伴って温度上昇する程度が小さいから、第１図に
示すような又はそれに類する銅製冷却治具は不要である
。（勿論そのような冷却治具の使用を禁するものではな
い。） 第４図は本発明の更に他の実施例を示す０本実施例では
第２図に示すクラツド材から丸棒状の棄損合体を切り出
し、これにジルコニウムの丸棒１１′を電子ビーム溶接
する。この電子ビーム溶接部１３は破線で示す配管肉厚
よりやや大きくするが、棒材の全断面を溶接しなくても
よい、この電子ビーム溶接終了後、破線の断面形状に加
工して第５図の形にする。この方法では、′溶接部に比
べて被溶接材形状が極めて大きいので、爆発接合境界へ
の熱影響は実質的になくなる。従って冷却治具は不要で
ある。（勿論、冷却治具の使用を禁するものではない。

） 以上の各実施例において、ジルコニウム管１１の長さは
、その端部に後にジルコニウム配管を溶接する際の熱に
よって爆発接合部の温度が約５００℃以上に上らないよ
うな程度の長さとする。

なお、ステンレス鋼部分７の長さが後にその端面にステ
ンレス鋼配管を溶接する際の熱によって爆発接合部に悪
影響を及ぼす程度の長さである場合、即ち、第２図のク
ラツド材の母材７の厚さがそのような程度の厚さである
場合には、以上の各実施例においてジルコニウム管１１
の他に、それに準じて、ステンレス鋼部分７にもステン
レス鋼製の管を電子ビーム溶接して成る継手部品とする
ことができる。

なお、以上の説明における電子ビーム溶接の代りにレー
ザビーム溶接を用いてもよい。

［発明の効果］ 本発明の継手部品の製造方法によれば、異種金属材料で
出来た棄損合体の夫々の端面にそれと同種の金属材料部
材を溶接する時の上記棄損合体の異種材料接合部の温度
上昇が軽減できるので、該接合境界にける不所望な熱応
力の発生および金属間化合物の生成が防げ、継手強度、
耐食性の低下のない高い信頼性を有する異種金属材料製
配管接続用継手部品が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明用の一部断面とした図
、第２図はクラツド材からの素管の切出しを示す斜視図
、第３図は本発明の他の実施例の説明用断面図、第４図
は本発明の更に他の実施例の説明用断面図、第５図は本
発明の各実施例により作られた継手部品の断面図である
。 ７・・・ステンレス鋼、　　　８・・・ジルコニウム、
９・・・タンタル、　　　　　１０・・・素管、１１・
・・ジルコニウム管、１２・・・開先、１３・・・電子
ビーム溶接部、 １４・・・ジルコニウム当会、 １５．１５’　、１６．１６’・・・銅製冷却治具。 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　軸方向に互に接合された異種金属材料製の部材より
   なる管状の素接合体を用意し、この素接合体の少くとも
   軸方向厚さの薄い方の部材の端面に該部材と同材質の管
   材を電子ビーム溶接もしくはレーザビーム溶接した後、
   全体を所定の長さ及び内外径を有する継手部品の形状に
   加工することを特徴とする、溶接困難な異種金属材料製
   配管接続用の継手部品の製造方法。 ２　軸方向に互に接合された異種金属材料製の部材より
   なる棒状の素接合体を用意し、この素接合体の少くとも
   軸方向厚さの薄い方の部材の端面に該部材と同材質の管
   材を電子ビーム溶接もしくはレーザビーム溶接した後、
   全体を所定の長さ及び内外径を有する継手部品の形状に
   加工することを特徴とする、溶接困難な異種金属材料製
   配管接続用の継手部品の製造方法。 ３　軸方向に互に接合された異種金属材料製の部材より
   なる棒状の素接合体を用意し、この素接合体の少くとも
   軸方向厚さの薄い方の部材の端面に該部材と同材質の棒
   材を電子ビーム溶接もしくはレーザビーム溶接した後、
   全体を所定の長さ及び内外径を有する継手部品の形状に
   加工することを特徴とする、溶接困難な異種金属材料製
   配管接続用の継手部品の製造方法。 ４　前記電子ビーム溶接もしくはレーザビーム溶接の際
   に、その溶接部の近傍を冷却するための冷却治具を用い
   る請求項１、２または３記載の継手部品の製造方法。