JPH01258865A - 積層金属管の製造方法 - 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〕 本発明は、腐食環境下において使用される積層金属管の
製造方法に関する。

〔従来技術〕

例えば、内側が腐食環境に晒されるサワーガスの輸送管
、外側が腐食環境に晒される海底に敷設されるラインパ
イプ等、近年、高強度を有すると共に、耐食性に優れた
管の需要が増加する傾向にある。耐食性に優れた管とし
て、例えばステンレス鋼管等の高合金鋼製の管があるが
、クロム、ニッケル等を多量に含有するため高価であり
、長距離に亘るラインパイプにこれを用いる場合、経済
性に問題がある。そこで、高強度であると共に廉価な低
合金鋼製の管の内側又は外側に、高合金鋼製の管を積層
してなる積層金属管が実用化されている。

このような積層金属管の製造方法として種々の発明がな
されており、例えば、特開昭５５−１１７５１５号公報
、特開昭５５−１１７５１６号公報、及び特開昭５７−
８５６８４号公報に開示されている方法は、いずれも、
加熱されて膨張している外管に冷却されて収縮している
内管を挿通せしめた後、内管を拡管せしめて両者を圧着
させ、次いで内、外管の加熱。

冷却を停止し、外管を収縮させると共に、内管を膨張さ
せて、両者を接合する方法であり、特開昭５５−１１７
５１５号及び５５−１１７５１６号においては、内管に
封入した冷却水の圧力゛を高めて拡管力を得ており、特
開昭５７−８５６８４号においては、内管の内部に爆発
を生ぜしめて拡管力を得ている。

また、特開昭５７−１１７１７号公報及び、特開昭５７
−１１７１８号公報に開示されている方法は、外周面に
金属箔を巻回せしめた内管を外管に内挿した後、これを
冷間抽伸して両者を密着させ、次いで所定温度に加熱し
て内管と外管とを接合し、更にプレス方式により製管加
工する方法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが前者の方法は、前述の手順により内管と外管と
の間に所定の締め代を与えて、両者を機械的に緊着させ
る方法であり、両者間に冶金的な接合状態が得られない
ため、周囲温度の変化等の外的要因によって両者の接合
が弛緩する虞がある上、内管に冷却水を封入する工程に
多大の時間を要し、製管能率が低いという難点があった
。

一方後者の方法においては、冷間抽伸後の加熱により、
内管と外管とは、両者間に介在する金属箔を介して冶金
的に接合されるが、金属箔の巻付は作業を自動化するこ
とが困難であり、これに多大の工数を要する上、他にも
多くの工程を要するため、製管能率が低いという難点が
あった。

また、両方法共に、長寸の積層金属管を製造することが
困難であるという難点がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、良好
な冶金的接合がなされた積層管を、高能率にて連続的に
製造可能な積層管の製造方法を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る積層金属管の製造方法は、金属製の内管に
これと異なる金属製の外管を被着してなる積層金属管の
製造方法において、内管となる金属の帯板と外管となる
金属の帯板とを、夫々の一面を互いに対向させて同方向
に送給し、両者の幅方向端面、及び対向面の一方又は両
方にアモルファス金属の層を形成した後、両者を厚さ方
向に積層し、この積層体を、内管となる金属の帯板を内
側とする円筒状に成形し、内管となる金属の帯板及び外
管となる金属の帯板の端面を電縫溶接して管体となし、
次いで咳管体を、前記アモルファス金属の融点以上、前
記両金属の融点以下に加熱することを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、異種金属の２枚の帯板が、両者間に
アモルファス金属の層を介在させると共に、両者の幅方
向端面にアモルファス金属の層を形成させた状態で積層
され、円筒状に成形された後端面を電縫溶接されて２重
管となり、次いで行われる加熱により、内管と外管とが
、前記アモルファス金属の層を介して冶金的に接合され
る。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る積層金属管の製造方法（以下本
発明方法という）の実施状態を示す模式図である。

図において、１は内管とする金属の帯板、２は外管とす
る金属の帯板である。例えば、内管とする金属は、オー
ステナイト系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライ
ト２相系ステンレス鋼、インコネル等、製造すべき積層
管の用途に応じた耐食性を有する高合金鋼であり、また
、外管とする金属は、製造すべき積層管の使用環境にお
いて十分な強度を有する低合金鋼である。

帯板１と帯板２とは、略同幅であり、コイル状に巻回さ
れた状態で供給され、各別のピンチロール３，４の回転
により、幅方向に整合された状態で、夫々の長手方向に
同速度にて引出され、更に上下一対の積層ロール５間に
共に挾持され、帯板１を上として上下に積層されて積層
体６となり、積層ロール５の回転により長手方向に搬送
されるようになっている。ピンチロール３，４の配設位
置と積層ロール５の配設位置との間には、アモルファス
金属を粉末溶射する溶射ノズル７が、帯板２の上面に対
向させて、幅方向に複数個並設してあると共に、帯板１
，２の幅方向両端面に夫々対向させて各１個配設してあ
り、前記各面には、積層ロール５による帯板１．２の積
層に先立って、夫々の溶射ノズル７から粉末溶射される
アモルファス金属の層が形成されるようになっている。

前記積層体６は、これの搬送方向に並設された各複数対
のブレークダウンロール８０及びサイドロール８１（各
１対のみ図示）からなる成形ロール群８により、上下又
は左右から挾持され、帯板１を内側とする断面Ｕ字形に
成形され、更に積層体６の搬送方向下流側に配設された
複数のフィンバスロール９，９・・・により、円筒状に
成形され、幅方向両端部がわずかな間隙を介して対向せ
しめられたオーブンパイプとなる。

フィンバスロール９．９・・・間には、１層体６の周囲
を囲繞する態様にて加熱部ｌＯが配設してあり、オーブ
ンパイプに成形された積層体６は、該加熱部ｌＯにおい
て所定温度にまで加熱されるようになっている。第２図
は、加熱部１０における加熱前の積層体６の横断面図、
第３図は同じく加熱後の積層体６の横断面図である。外
管となる帯板１と内管となる帯板２の幅が略等しい場合
、加熱前の積層体６は、第２図に示す如き断面形状とな
り、帯板１の幅方向両端面１ａ、ｌｂ間の対向間隔が、
帯板２の幅方向両端面２ａ、２ｂ間の対向間隔よりも広
くなる。加熱部１０における加熱は、外側となる帯板１
を熱膨張させ、第３図に示す如く、前記両対向間隔を等
しくし、後述する電縫溶接の段階において、帯板１と帯
板２とが同時的に突合わされるように行われるものであ
り、これによる加熱温度は、帯板１，２の熱膨張係数を
考慮して決定する。

積層板６の搬送方向に対し、フィンバスロール９の下流
側には、加熱コイル１１が、オーブンパイプ状をなす積
層体６の周囲に巻回されたＢ様にて配設してあり、加熱
コイル１１の更に下流側には、左右一対の鼓形をなすス
クイズロール１２．１２が配設しである。加熱部１０に
て加熱された積層体６は、加熱コイル１１に通流せしめ
られる高周波電流に応じてこれに誘起される誘導電流の
通流に伴って、これに生じる抵抗熱により、端面１ａ、
１ｂ＋２ａ＋２ｂ近傍が集中的に更に加熱され、次いで
スクイズロール１２．１２間に挟持され、これらにより
左右から加えられる所定の押圧力により、端面１ａ、２
ａと端面１ｂ、２ｂとが夫々突合されて圧接され、第４
図に示す如（、帯板１からなる内管１３ａと帯板２から
なる外管１３ｂとにて構成された管体１３となって送出
される。加熱コイル１１における加熱温度は、溶射ノズ
ル７からの粉末溶射により帯板１，２の端面ｌａ、１ｂ
、２ａ、２ｂに形成されたアモルファス金属の層が主と
して溶融するように、帯板１．２に比較して低融点であ
る前記アモルファス金属の融点を若干超える温度とし、
更にスクイズロール１２．１２における加圧力は、管体
１３の接合部に過大な盛上がり部が生じないように、低
いアプセット量を与えるべく決定する。第５図は、望ま
しくない接合状態を呈する接合部近傍の拡大横断面図で
ある。このように大きい盛上がり部が生じている管体１
３においては、後の仕上げ工程にて、図中に破線にて示
す如く内面及び外面の仕上げが行われた場合に、内面側
の盛上がり部１３ｃの除去により、帯板１からなる内管
１３ａに比較して耐食性に劣る帯板２からなる外管１３
ｂの一部が内面に露出することがあり、管体１３は低ア
プセットにて接合せしめることが必要である。帯板１，
２の端面１ａ、　ｌｂ、　２ａ、　２ｂにおけるアモル
ファス金属の層は、低アプセット溶接による接合強度の
不足を補うべ（形成されるものであり、管体１３の接合
部においては、加熱コイル１１における加熱により溶融
する前記アモルファス金属の層を介しての接合状態が得
られるから、該接合部は、低アプセット溶接によっても
十分な接合強度を有する。

このようにして形成された管体１３は、スクイズロール
１２．１２の上流側に配設された加熱部１４に送り込ま
れ、該加熱部１４内を通過する間に所定の温度にまで加
熱され、加熱部１４から送出された後の更なる搬送中に
冷却され、内管１３ａの外面と、外管１３ｂの内面とが
、両者間に介在するアモルファス金属の層を介して冶金
的に接合された積層管１５となる。加熱部１４における
加熱温度は、内管１３ａと外管１３ｂとの間に強固な冶
金的接合状態を実現するため、前記アモルファス金属の
融点以上とし、またこの加熱により内管１３ａ又は外管
１３ｂにおける強度及び靭性の劣化を生ぜしめないため
に、内管１３ａとなる帯板ｌの融点及び外管１３ｂとな
る帯板２の融点のいずれをも超えない温度とする。

なお本実施例においては、溶射ノズル７．７・・・から
の粉末溶射によりアモルファス金属の層を形成する構成
としたが、これに限るものではなく、例えば、アモルフ
ァス金属の箔を被着せしめることにより層形成を行う構
成としてもよい。

また本実施例においては、帯板２の上面にアモルファス
金属の層を形成しているが、可能であれば帯板１の下面
に核層を形成してもよく、また両者に形成してもよい、
更に本実施例においては、帯板１，２の幅方向両端面１
ａ、１ｂ、２ａ、２ｂにアモルファス金属の層を形成し
ているが、端面１ａ、　ｌｂのいずれか一方、及び端面
２ａ、２ｂのいずれか一方に咳層を形成してもよい。

更に本実施例においては、内管１３ａとなる帯板１に耐
食性に優れた金属を用い、外管１３ｂとなる帯板２に高
強度であると共に廉価な金属を用いているが、これらは
逆である場合においても本発明方法が適用可能であるこ
とは言うまでもない。

最後に本発明方法による積層管の製造例について説明す
る。

（製造例　ｌ） 内管用の帯板ｌとして、０．０２Ｃ０，４３Ｓｉ　　０
．９８Ｎｉ−１３，０ＩＮｉ−１７，３０Ｃｒ　　２．
２１Ｍｏ　（数値はいずれも重量％）なる含有成分を有
し、残部が実質的にＦｅからなる高合金鋼（ＪＩＳ　Ｓ
Ｏ５３１６Ｌ　）製であり、厚さが１１ｙｌＩ１１の帯
板を用い、また外管用の帯板２として、０．１７Ｃ−０
，２６Ｓｉ−１，２７Ｎｉ−０，０１３Ｐ−０，００４
Ｓ（数値は重量％）なる含有成分を有し、残部が実質的
にＦｅである低合金鋼製であり、厚さが３ｍｍの帯板を
用いて、帯板２の上面及び帯板１．２の端面１ａ、１ｂ
、２ａ、２ｂに、１８．７Ｃｒ−９，７５Ｓｉ−０，Ｉ
Ｃ（数値は重量％）なる含有成分を有するニッケル系の
アモルファス金属（融点１１７０〜１２００℃）製の箔
（厚さ４０μ■）を、隙間なく被着せしめてアモルファ
ス金属の層を形成し、加熱コイル１１における加熱温度
を１２５０℃とし、スクイズロール１２．１２により０
．５１−のアプセットを与え、更に加熱部１４における
加熱温度を１２１０℃とし、加熱後に平均冷却速度１５
℃／ｓｅ（にて冷却して、呼び径３８ＩＩＩｌの積層管
１５を製造した。

この積層管１５に対し、密着偏平試験を行った結果、接
合部における割れの発生、及び内管１３ａと外管１３ｂ
との界面における剥離の発生は共に観察されず、良好な
冶金的接合状態が得られていることが確認された。

また、ＪＩＳ　　Ｚ−２２０１に規定された１１号試験
片を作成し、該試験片に対して引張り試験を行った結果
、５８．３　ｋｇ　／１ｌｔａ”なる引張強さを有する
ことが確認され、また破断部は十分に絞られていると共
に、接合部に破断線が進展していないこと、及び内管１
３ａと外管１３ｂとの界面に剥離が生じていないことが
観察された。

また、加熱コイル１１における加熱温度を、前記アモル
ファス金属の融点よりも低い１１００℃とし、他の条件
は同様として積層管１５を製造した結果、端面１ａ、１
ｂ、２ａ、２ｂにおけるアモルファス金属層の溶融が不
十分であり、接合部における良好な接合状態が得られな
いことが確認された。

更に、加熱部１４における加熱温度を１１００℃及び１
４５０℃とし、他の条件は同様として製造した積層管１
５に対し、前述の密着偏平試験及び引張試験を行った。

前者の場合、密着偏平試験の結果、内管１３ａと外管１
３ｂとの間の界面における剥離の発生が観察され、十分
な接合が得られていないことが明らかとなり、引張強さ
は５７．６　ｋｇ　／１１１０＋２であった。また後者
の場合、密着偏平試験の結果、前記界面における剥離の
発生と共に、接合部における割れの発生が観察され、引
張強度は８８．３　ｋｇ　／ｌａｍ”であり、過剰な加
熱により脆さが生じることが明らかとなった。

（製造例　２） 内管用の帯板１として、０．０１（、−０，４０Ｓｉ−
０，４１Ｍｎ０．０１２Ｐ−０，００１Ｓ−１，７０Ｃ
ｕ　−４０，５２Ｎｉ−２０，０６Ｃｒ−３，００Ｍｏ
　（数値はいずれも重量％）なる含有成分を有し、残部
がＦｅからなる高合金鋼（Ａｌｌｏｙ　８２５　）製で
あり、厚さが３ｍｍの帯板を用い、一方外管用の帯板２
として、０．０８Ｃ−０，１７Ｓｉ−１，５４Ｍｎ−０
，００８Ｐ−０，００２５（数値は重量％）なる含有成
分を有し、残部が実質的にＰｅからなる低合金鋼製であ
り、厚さが９ｍｍの帯板を用いて、帯板２の上面及び帯
板１．２の端面１ａ、ｌｂ、２ａ、２ｂに、９Ｐ　（数
値は重量％）なる含有成分を有し、残部がニッケルであ
るニッケル系のアモルファス金属（融点８９０〜９２０
℃）の粉末を、７５μｍの厚さに溶射せしめてアモルフ
ァス金属の層を形成し、加熱コイル１１における加熱温
度を９８０℃とし、スクイズロール１２．１２により略
０ＩＩＩＩＩ＋のアプセットを与え、更に加熱部１４に
おける加熱温度を９５０℃とし、加熱後に平均冷却速度
２７℃／ｓｅｃにて冷却して呼び径１６インチの積層管
１５を製造した。

この積層管１５に対し、ＪＩＳ　Ｚ−２２０１に規定さ
れた１４Ｂ号試験片を、試験片の幅方向中央に接合部が
位置するように作成し、該試験片に対し引張試験を行っ
た結果、接合部への破断線の進展、及び内管１３ａと外
管１３ｂとの間の界面における剥離の発生は共に観察さ
れず、破断部において十分な絞　　　　−りが生じた状
態で破断が発生することが確認され、引張強さは６３．
７　ｋｇ　／ｒａｔｓ”であった。

また、ＪＩＳ　　に−０６０１に従う表裏方向及び幅方
向への曲げ試験、及び剪断強度試験を行った結果、前者
の試験においては、接合部における割れの発生及び前記
界面における剥離の発生は共に観察されす、曲げに対す
る十分な耐久性を有することが明らかとなり、また後者
の試験により、接合部において３８ｋｇ　／ｒａｔｇ”
　、界面において２７ｋｇ　／ｍｔａ”なる剪断強度が
測定され、十分な剪断強度を有することが確認された。

〔効果〕

以上詳述した如く、本発明方法によれば、異なる種類の
金属製の帯板が積層され、共に円筒状に成形され、両者
の端面が該端面に形成されたアモルファス金属の層を介
して溶接され、更に加熱されて、両者間に介在させたア
モルファス金属の層を介して冶金的に接合されて積層金
属管が製造されるから、高能率にて連続的に積層金属管
を製造することが可能であり、長寸の積層金属管を容易
に得ることができる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施状態を示す模式図、第２図及
び第３図は成形工程の中途における積層体の横断面図、
第４図は電縫溶接後における管体の横断面図、第５図は
望ましくない接合状態を示す接合部近傍の拡大横断面図
である。 ■、２・・・帯板　　６・・・積層体　　７・・・溶射
ノズル　　１０・・・加熱部　　１１・・・加熱コイル
　　１３・・・管体　１３ａ・・・内管　１３ｂ・・・
外管　　１４・・・加熱部１５・・・積層管 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属製の内管にこれと異なる金属製の外管を被着し
   てなる積層金属管の製造方法において、 内管となる金属の帯板と外管となる金属の 帯板とを、夫々の一面を互いに対向させて同方向に送給
   し、両者の幅方向端面、及び対向面の一方又は両方にア
   モルファス金属の層を形成した後、両者を厚さ方向に積
   層し、この積層体を、内管となる金属の帯板を内側とす
   る円筒状に成形し、内管となる金属の帯板及び外管とな
   る金属の帯板の端面を電縫溶接して管体となし、次いで
   該管体を、前記アモルファス金属の融点以上、前記両金
   属の融点以下に加熱することを特徴とする積層金属管の
   製造方法。